(57)【要約】      （修正有）【課題】移動局の優先度が定常的に低くなる事象を改善させて移動局間の公平性を向上させる無線リソース割当方法を提供する。【解決手段】基地局および複数の移動局を有する無線通信システムの無線リソース割当方法において、瞬時スループットと移動局個々の平均スループットから第１の優先度をそれぞれ算出するステップ（Ｓ３）と、基地局に接続された移動局全体のセル平均スループットと移動局個々の平均スループットを利用して第２の優先度をそれぞれ算出するステップ（Ｓ５）と、移動局個々の第１の優先度と第２の優先度とに基づいて移動局の無線リソースを割り当てるステップ（Ｓ６）とを備える。【選択図】図３
2012175523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局および複数の移動局を有する無線通信システムの無線リソース割当方法において、
瞬時スループットと前記移動局個々の平均スループットから第１の優先度をそれぞれ算出するステップと、
前記基地局に接続された移動局全体のセル平均スループットと前記移動局個々の平均スループットを利用して第２の優先度をそれぞれ算出するステップと、
前記移動局個々の前記第１の優先度と前記第２の優先度とに基づいて移動局の無線リソースを割り当てるステップとを備えた無線リソース割当方法。
【請求項２】
移動局に無線リソース割当を行う無線通信システムの基地局において、
瞬時スループットと前記移動局個々の平均スループットから第１の優先度をそれぞれ算出する第１優先度算出部と、
前記基地局に接続された移動局全体のセル平均スループットと前記移動局個々の平均スループットを利用して第２の優先度をそれぞれ算出する第２優先度算出部と、
前記移動局個々の前記第１の優先度と前記第２の優先度とに基づいて移動局の無線リソースを割り当てる割当部とを備えた基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線リソースを割り当てる無線リソース割当方法および基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局および複数の移動局を有する無線通信システムでは、一定期間の無線周波数（無線リソースまたはリソースブロック）を用いてパケット通信が行われるが、基地局から移動局方向の下りパケットのスケジューリング・アルゴリズムとして、代表的なものは「ラウンドロビン・スケジューリング」、「MAX C/Iスケジューリング」、「プロポーショナル・フェアネス（Proportional Fairness）スケジューリング」がある。
【０００３】
「ラウンドロビン・スケジューリング」は、時間軸方向に対し、無線リソースの割当要求を順次処理していくスケジューリング・アルゴリズムで、実装が簡便である一方、スループット面での公平性が保てず、周波数利用効率は比較的良くない。
【０００４】
「MAX C/Iスケジューリング」は、無線リソースの割当要求が掛けられた際、無線状態の良い移動局の割当要求から順に処理していくスケジューリング・アルゴリズムである。MAX C/Iでは、無線状態の良い移動局に優先的に無線リソースが消費されるため、セルスループットは非常に高い値となるが、移動局間の公平性が保てない問題がある。
【０００５】
３ＧＰＰ規格に準拠したＬＴＥ  ＦＤＤシステムにおけるスケジューリング・アルゴリズムでは、一般的に、プロポーショナル・フェアネス（Proportional Fairness）・アルゴリズムが採択されている。プロポーショナル・フェアネス・アルゴリズムは、対象となる移動局の平均スループットに対する瞬時スループットの比率で無線リソースの割当が行われる 。
【０００６】
平均スループットは、移動局の一定期間毎のスループットの平均で、例えば、決められた期間内のトータルスループットを一定期間で平均することで算出される。瞬時スループットは、移動局より報知された直近のＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）に基づき、リソースブロック数及び所要ＳＩＮＲを満たす変調方式の多値度を選択し、選択した条件で最大となる伝送可能な伝送量(Transport Block Size: TBS)である。
【０００７】
また、特許文献１には、プロポーショナル・フェアネス・アルゴリズムが次のように記載されている。ユーザ毎に又は無線ベアラ毎に、スループットの平均値及び瞬時値の比率を算出し、その比率の大小に基づいて無線リソースの割り当てが計画される。具体的には、所与の無線ベアラjに関し、過去のスループット（伝送レート）に関する平均値Rav(j;t)と、瞬時的なスループットの推定値（即ち伝搬環境から瞬時的に達成できると推測される伝送レート）R(j;t)と、それらの比率が導出され、より大きな比率をもたらす無線ベアラｉに優先的に無線リソースが割り当てられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１７１６８号パンフレット（第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、プロポーショナル・フェアネス・アルゴリズムでは、ＳＩＮＲ等の無線状態の変動が大きな移動局においては、そのピーク時に高い優先度を獲得出来るが、変動の小さな移動局は定常的に優先度が低くなる。そこで、変動の小さな移動局の無線状態を向上させれば、定常的に優先度が低くなる事象は改善するが、無線状態を向上させるための下り送信電力制御及びＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）等の干渉低減技術などの対策は制御が複雑で実装コストが高いため、実装コストを安く抑える場合にはこれらの対策は不向きである。
【００１０】
本発明は、移動局の優先度が定常的に低くなる事象を改善させて移動局間の公平性を向上させる無線リソース割当方法および基地局装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線リソース割当方法は、基地局および複数の移動局を有する無線通信システムの無線リソース割当方法において、瞬時スループットと前記移動局個々の平均スループットから第１の優先度をそれぞれ算出するステップと、前記基地局に接続された移動局全体のセル平均スループットと前記移動局個々の平均スループットを利用して第２の優先度をそれぞれ算出するステップと、前記移動局個々の前記第１の優先度と前記第２の優先度とに基づいて移動局の無線リソースを割り当てるステップとを備えている。
【００１２】
本発明の基地局は、移動局に無線リソース割当を行う無線通信システムの基地局において、瞬時スループットと前記移動局個々の平均スループットから第１の優先度をそれぞれ算出する第１優先度算出部と、前記基地局に接続された移動局全体のセル平均スループットと前記移動局個々の平均スループットを利用して第２の優先度をそれぞれ算出する第２優先度算出部と、前記移動局個々の前記第１の優先度と前記第２の優先度とに基づいて移動局の無線リソースを割り当てる割当部とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、移動局の優先度が定常的に低くなる事象を改善させて移動局間の公平性を向上させる無線リソース割当方法および基地局装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基地局のブロック図である。
【図３】本実施形態のスケジューラの動作（無線リソース割当方法）図である。
【図４】本実施形態と従来のスケジューラを比較したグラフと表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。
【００１６】
この無線通信システムは、３ＧＰＰの規格（例えば、Ｗ−ＣＤＭＡやＬＴＥ等の規格）に準拠し、基地局１０と、移動局２０Ａ、移動局２０Ｂ、及び移動局２０Ｃを含む。図１では、移動局２０Ａ、移動局２０Ｂ、及び移動局２０Ｃしか示していないが、３つに限定しているわけではない。なお、基地局制御装置（ＲＮＣ）などは、説明を簡素化するため、省略してある。なお、基地局１０と、移動局２０との間には、チャネルが確立されている。セル９は、基地局１０の通信圏のエリアを表している。
【００１７】
例えば、図１のＡでは、基地局１０と移動局２０Ａとの間で伝送されるパケットの送達可否（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）がやりとりされることを表している。また、基地局１０から移動局２０Ａへの下り方向で伝送されるパケットに含まれる参照信号（Reference Signal）を移動局２０Ａが測定するようになっている。
【００１８】
例えば、図１のＢ（破線部）では、移動局２０Ａが、測定した結果を現時点でのチャネル状態（無線状態）として基地局１０に報告することを示している。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態に係る基地局の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る基地局のブロック図である。基地局１０は、無線通信部１１、ネットワークインタフェース１２、測定処理部１３、およびスケジューラ１４を有している。なお、測定処理部１３およびスケジューラ１４は、プロセッサで実施されてもよい。
【００２０】
無線通信部１１は、移動局２０と通信するためにアンテナ（図示していない）からＲＦ信号を送受信するものである。また、無線通信部１１は、３ＧＰＰで規定されている通信方式に準拠した通信を行うものである。例えば、無線通信部１１は、パケット用の信号を変調処理し、変調処理された信号を無線信号に変換して送信するようになっており、受信した信号を変換し、変換したものを復調処理するようになっている。
【００２１】
ネットワークインタフェース１２は、インターネット、専用線、または電話網との通信を行うものである。また、ネットワークインタフェース１２は、他の基地局、基地局制御装置、および特定の通信装置などと通信することが可能である。
【００２２】
測定処理部１３は、上述したように、移動局２０がＳＩＮＲ等を測定した結果からチャネル状態（無線状態）を特定するようになっている。また、測定処理部１３は、移動局２０にパケットを送信する際のスループットを定期的に測定するようになっている。
【００２３】
スケジューラ１４は、例えばプログラムを実行するプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、移動局２０に対してリソースブロックを割り当てる処理を行う。
【００２４】
図３に、本実施形態のスケジューラの動作（無線リソース割当方法）図を示す。なお、このスケジューラの動作は、下り方向パケットのスケジューリング・アルゴリズムの一部である。
【００２５】
スケジューラ１４は、移動局２０より報知された直近のＳＩＮＲなどに基づき、割り当て可能なリソースブロックの数及び所要ＳＩＮＲを満たす変調方式の多値度を選択し、選択した条件で最大となる伝送可能な伝送量を瞬時スループットとして求める（Ｓ１）。
【００２６】
次に、スケジューラ１４は、移動局２０毎のユーザ平均スループットＴ（ｉ：ｉ＝１、２、３・・・）を求める（Ｓ２）。なお、ｉは移動局に対応する。ユーザ平均スループットは、決められた期間内のトータルスループットにおける一定期間の平均である。例えば、スケジューラ１４は、各移動局２０へ伝送したパケットのサイズを一旦記憶しておき、ＡＣＫのパケットが返された時、一旦記憶したパケットサイズを累積伝送パケットサイズに加算する。累積伝送パケットサイズを伝送開始時間から現時刻までの期間で平均する事で、平均伝送パケットサイズが求められる。この平均伝送パケットサイズを1秒当りに換算する事でユーザ平均スループットが算出される。ユーザ平均スループットは、統計を処理する統計部で算出されても良い。
【００２７】
次に、スケジューラ１４は、Ｓ１で求めた瞬時スループット、Ｓ２で求めたユーザ平均スループット、およびを（式１）用いてプロポーショナル・フェアネス（ＰＦ）メトリックを求める（Ｓ３）。
【００２８】
2012175523.tif 000003
【００２９】
・・・（式１）
従来であれば、ＰＦメトリックの大きい移動局２０を優先してリソースブロックを割り当てていたが、本実施例では、以下に説明するように、基地局１０がさらに新たな優先度を設けてリソースブロックの割当処理を行う。
【００３０】
スケジューラ１４は、（式２）を用いて、移動局２０それぞれのユーザ平均スループットＴ（ｉ）の総和からセル平均スループットを求める（Ｓ４）。セル平均スループットは、統計を処理する統計部で算出されても良い。
【００３１】
2012175523.tif 000004
【００３２】
・・・（式２）
次に、スケジューラ１４は、（式３）を用いて、新規優先度を求める（Ｓ５）。例えば、セル平均スループットとユーザ平均スループットとの差と、セル平均スループットとの割合が新規優先度となる。また、状況に応じてユーザ平均スループットセル平均スループットとの割合が新規優先度でもよい。
【００３３】
2012175523.tif 000005
【００３４】
・・・（式３）
次に、スケジューラ１４は、移動局２０のＰＦメトリックと移動局２０の新規優先度を合計した値を移動局２０の代表優先度とし、代表優先度の高い移動局２０から順にリソースブロックの割当処理を行う（Ｓ６）。
【００３５】
代表優先度を用いて割り当てたときの統計情報を図４に示す。図４のグラフ、表に示したように、特に、移動局の優先度が定常的に低くなるようなセルエッジのスループットと平均ユーザスループットの関係をみれば、移動局間の公平性が向上していることがわかる。
【００３６】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの基地局は、代表優先度を用いてリソースブロックの割当処理を行うため、移動局の優先度が定常的に低くなる事象を改善させて移動局間の公平性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  基地局
１１  無線通信部
１２  ネットワークインタフェース
１３  測定処理部
１４  スケジューラ（第１優先度算出部、第２優先度算出部、割当部）
２０  移動局
【図１】
2012175523.tif 000006
【図２】
2012175523.tif 000007
【図３】
2012175523.tif 000008
【図４】
2012175523.tif 000009