JP2014160940A - 無線通信システムにおける無線通信装置および無線リソース割り当て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データサイズに依らず無線伝送効率及びシステム容量を改善することができる無線通信システム、無線通信装置および無線リソース割り当て方法を提供する。
【解決手段】無線通信システムにおいて、基地局１００が、端末（２００）端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する送信すべき実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算し（Ｓ２２、Ｓ２３）、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う（Ｓ２４）。
【選択図】図２

Description

本発明は無線通信システムに係り、特にその無線通信装置および無線リソース割り当て方法に関する

3GPP (3rd Generation Partnership Project) において標準化がなされているLTE (Long Term Evolution)などの無線通信システムでは、無線基地局を複数配置することを前提としており、各無線基地局は自局の通信エリア内の無線端末（以下、端末）と通信を行う。この通信エリアをセルと呼ぶが、アンテナに指向性を持たせることでセルを複数に分割することもできる。この分割された領域をセクタセルと呼ぶ。以下ではセルとはセクタセルを指すものとする。

LTEでは、ユーザデータのスケジューリング方法として、通常、ダイナミックスケジューリングが適用される。ダイナミックスケジューリングでは、無線ベアラ（Radio Bearer）のサービス品質（QoS：Quality of Service)、端末の通信路品質、バッファ状態等に応じて無線リソースを割り当てる(非特許文献１参照)。一般的に、QoSによって、遅延の許容時間やパケットロス率が規定される。なお、無線リソースとは、TTI(Transmission Time Interval)毎の帯域割り当て単位であるPRB(Physical Resource Block)やMCS(Modulation and Coding Schemes)などを指す。

一般的に、LTEの下りリンクにおいては、端末がSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)などの通信路品質情報を測定し、ルックアップテーブルなどを参照して量子化されたCQI(Channel Quality Indicator)に変換し、CSI(Channel Sate Information)として基地局に報告する。ルックアップテーブルは、一般的には物理レイヤを模擬したリンクレベルシミュレーションにより作成する。基地局は、ダイナミックスケジューリングにより端末にデータを送信する時、報告されたCQIを用いて下りデータチャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)のSINRを推定し、基地局のルックアップテーブルを参照してMCSインデックス（MCS Index）を選択する。このルックアップテーブルも端末と同様、一般的には物理レイヤを模擬したリンクレベルシミュレーションにより作成する。そして、基地局は、選択したMCS Indexから、ルックアップテーブルを参照してTBS（Transport Block Size）インデックス（TBS Index）を決定し(非特許文献２)、決定されたTBSのサイズで端末にデータを送信する。

同様に、LTEの上りリンクにおいても、基地局は、端末から送信されるSRS(Sounding Reference Signal)の受信強度を測定して上りデータチャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)のSINRを推定し、ダイナミックスケジューリングを行う。また、ダイナミックスケジューリングを行うために、端末はバッファ状態をBSR(Buffer Status Report)として基地局に報告する(非特許文献３)。

ところで、近年、スマートフォンの普及などにともない、下りリンクのトラヒックが増大し、それに伴って、上りリンクでは、下りリンクのトラヒックのための制御パケット、たとえばTCP(Transmission Control Protocol)レイヤのACKパケットなどの数が増大している。また、下りリンクにおいても、Twitter（登録商標）やソーシャルネットワークサービス（SNS：Social Network Service)など、スモールパケットを頻繁に送信する多様なアプリケーションが普及してきている。

3GPP TS 36.300 V9.7.0 (2010-11), 3GPP TSG RAN E-UTRA and E-UTRAN Overall description Stage2, pp.101 3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09), 3GPP TSG RAN E-UTRA Physical layer procedures, pp.27 3GPP TS 36.321 V9.3.0 (2010-06), 3GPP TSG RAN E-UTRA MAC protocol specification, pp.25-26 3GPP TR 36.814 V9.0.0 (2010-03), 3GPP TSG RAN E-UTRA Further advancements for E-UTRA physical layer aspects, pp.76

しかしながら、このようなスモールパケットはパケットサイズが小さいため、上述したダイナミックスケジューリングを適用すると、無線伝送効率が低下し、システム容量が低下してしまう問題があった。

具体的には、図１に例示するように、上述したTBS Indexにより決定された送信可能なデータサイズに対して、実データサイズであるペイロード（payload）サイズが小さい場合には、無駄なデータであるパディングビット（padding bit）が多くなり、無線伝送効率を低下させる。したがって、送信した実データで計算する単位時間当たりのセルの伝送レート（セルスループット）(非特許文献４)が低下することでシステム容量も低下してしまう。

そこで、本発明が解決しようとする課題は上記問題点を解決することであり、本発明の目的は、無線伝送効率及びシステム容量を改善することができる無線通信システム、無線通信装置および無線リソース割り当て方法を提供することにある。

本発明による無線通信装置は、端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する指標計算手段と、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定手段と、を有することを特徴とする。
本発明による無線リソース割当方法は、端末と接続する無線通信装置における無線リソース割当方法であって、端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算し、無線リソース割当判定手段が、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う、ことを特徴とする。
本発明による無線通信システムは、基地局と端末とが無線通信を行う無線通信システムであって、前記基地局が、端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する指標計算手段と、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算し、少なくとも伝送効率指標に基づいて実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行うことにより、無線伝送効率及びシステム容量を改善することができる。

既存の無線通信システムにおけるTBSとpayloadサイズの関係を例示する送信パケットのフォーマット図である。 本実施形態による無線リソース割当方法を示すシーケンス図である。 本発明の第１実施例による無線通信システムの機能構成を概略的に示すブロック図である。 第１実施例による無線リソースの割り当て手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例よる無線通信システムの機能構成を概略的に示すブロック図である。 第２実施例による無線リソースの割り当て手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施例による無線通信システムの機能構成を概略的に示すブロック図である。 第３実施例による無線リソースの割り当て手順を示すフローチャートである。

本発明の実施形態によれば、送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算し、伝送効率指標が所定値以上であるときに実データの送信に対して無線リソースを割り当て、伝送効率指標が所定値に満たない実データに対しては無線リソースを割り当てない。これにより無線リソースの効率的利用が可能となり、システム容量を更に改善することができる。その際、実データの送信待ち時間を考慮することが望ましい。たとえば、伝送効率指標が所定値に達しない実データであっても、その送信遅延が所定値より長くなっていれば、無線リソースを割り当てて送信することが望ましい。これにより、許容遅延を満足させながら無線通信の伝送効率を改善することができる。以下、本発明の一実施形態および実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。

１．一実施形態
図２において、基地局１００および端末２００は、相手が送信するリファレンス(RS)信号によりそれぞれ上りリンクおよび下りリンクの無線品質を測定し、端末２００は下りリンクの無線品質の測定結果と送信バッファ状態とをそれぞれCSIおよびBSRとして基地局１００へ報告する（動作Ｓ２１）。

基地局１００は、端末２００から報告された下りリンク無線品質に基づいて選択された下りリンク無線リソース（PRBおよびMCS）から下りリンクのTBSサイズを決定し、上りリンク無線品質に基づいて選択された上りリンク無線リソース（PRBおよびMCS）から上りリンクのTBSサイズを決定する（動作Ｓ２２）。

続いて、TBSサイズと送信バッファサイズS_Buff(S_Buff_BSあるいは S_Buff_UE)とを比較し、TBSサイズの方が大きく余裕があれば割当PRBを削減して送信可能サイズを決定し、MCSおよびTBSを再計算する（動作Ｓ２３）。

続いて、送信可能サイズに対する送信バッファサイズの割合を伝送効率指標Effとして計算し、伝送効率指標Effが十分高いか、あるいは当該実データの送信待ち時間である遅延指標Dが許容できないほど長くなっていれば、上記選択あるいは再計算された無線リソース（PRBおよびMCS）を割り当て、伝送効率指標Effが低く遅延Dが許容できれば無線リソース（PRBおよびMCS）を割り当てない（動作Ｓ２４）。無線リソースが割り当てられれば、下りリンクの送信ブロックが生成され、端末２００には当該無線リソースを割り当てるスケジューリング情報が通知される（動作Ｓ２５）。こうして、割り当てられた無線リソースにより基地局１００と端末２００との間でデータ送信が行われる（動作Ｓ２６）。

このように伝送効率Effおよび遅延Dを考慮してデータ送信の無線リソースを割り当てる、あるいは割り当てない、ことにより、許容遅延を満足させながら無線通信の伝送効率を改善することができる。

１．第１実施例
本発明の第１実施例は、LTEの上りリンクの無線リソースの割当制御であり、伝送効率指標Effとして送信バッファサイズ/最大Payloadサイズを、遅延DとしてBSR報告時刻をそれぞれ用いるものとする。

１．１）構成
図３を参照すると、本実施例による無線通信システムは、説明を複雑化しないために、基地局１００と、その無線エリア内で無線通信を行う端末２００とを含むものとする。基地局１００は端末２００との間で無線チャネルを通して無線通信を行う無線通信装置である。なお、基地局１００は複数の端末と通信することも可能であり、端末２００は複数の基地局と無線通信することも可能である。基地局１００は、図示しないネットワークと接続され、他の基地局とデータ通信を行うことも可能である。基地局１００と端末２００との間で使用可能な無線帯域は割り当て単位であるPRB（Physical Resource Block）に分割されている。

基地局１００は、主な機能部として、基地局動作部１０１と、リファレンス信号測定部１０２と、スケジューラ１０３とを備えている。

基地局動作部１０１は、上りチャネルの信号を受信して復調する機能や、各LCH(Logical Channel)のQoSのレベル(QCI: QoS Class Identifier)をスケジューラ１０３に通知する機能など、無線通信システムにおいて一般的に用いられる基地局と同等の機能を有しており、その構成及び動作については周知であるのでその説明を省略する。LCHは、基地局１００と端末２００間で複数確立できる。

リファレンス信号測定部１０２は、端末２００から受信したリファレンス信号からSINRなどの通信路品質を測定する機能と測定したSINRを用いて上りデータチャネル(PUSCH)のSINRを推定する機能とを有する。リファレンス信号とPUSCHの送信電力に差があれば、その差分を補正してPUSCHのSINRを推定するが、本実施例では送信電力に差がないものとする。

スケジューラ１０３はPUSCHの推定SINRと端末２００から受信するBSR(Buffer Status Report)を用いて端末に割り当てるPRBやMCS Indexなどの無線リソース候補を計算する機能機能に加えて、指標計算機能１０３ａおよびリソース割当判定機能１０３ｂを有する。指標計算機能１０３ａはBSRを用いて無線伝送効率を判定するための伝送効率指標とパケットの送信遅延を判定するための遅延指標とを計算し、リソース割当判定機能１０３ｂは伝送効率指標あるいは伝送効率指標および遅延指標を用いて無線リソース候補の割り当て可否を決定する機能である。割り当てが決定された無線リソースの情報は、スケジューリング情報として基地局動作部１０１を介して端末２００へ送信される。無線リソースの割り当て処理はサブフレーム（subframe）単位で実施される。。なお、１subframeは1msである。

続いて、端末２００について説明する。端末２００は、主な機能部として、端末動作部２０１と、リファレンス信号発生部２０２と、送信バッファ２０３とを備えている。

端末動作部２０１は、送信バッファ２０３に滞留しているデータのサイズを示すBSRを基地局１００に報告するなど、無線通信システムにおいて一般的に用いられる端末と同等の機能を有しており、その構成及び動作については周知であるのでその説明を省略する。BSRは、複数のLCHと束ねたLCG(LCH Group)単位で報告する。基地局１００は、後述するように、報告されたBSRを用いて端末２００が送信可能なデータサイズを計算できる。

リファレンス信号発生部２０２は、基地局１００で上り通信路品質を測定するためのリファレンス信号を所定のタイミングで端末動作部２０１を介して基地局１００に送信する機能を有する。

送信バッファ２０３は、端末２００が送信するパケットデータが滞留し、到着時刻やパケットサイズなどの管理情報とともに蓄積する機能を有する。滞留データには、たとえば無線通信の制御情報として発生するデータや無線の上位レイヤで発生するデータがあり、LCH毎に発生する。このデータは、基地局１００から受信するスケジューリング情報により割り当てられた無線リソースを用いて、端末動作部２０１を介して基地局１００に送信される。

１．２）無線リソース割当制御
次に、図４を参照して、本実施形態の動作について説明する。図５は、スケジューラ１０３が端末２００へ無線リソースを割り当てる（あるいは割り当てない）制御手順を示す。

まず、スケジューラ１０３は、PUSCHの推定SINRから割り当てPRBとMCS Indexの候補（無線リソース候補）を選択する（動作Ｓ３０１）。具体的には、割り当て可能なPRB群の中からTBSが最大となるPRBを割り当て候補とする。LTE上りリンクの無線アクセス方式は、SC-FDMA(Single Carrier -Frequency Division Multiple Access)であるから、連続したPRBを割り当てる。MCSは、ルックアップテーブルを参照して、目標の誤り率が達成できるIndexを選択する。

次に、スケジューラ１０３は、既に述べたように、選択した無線リソース候補（PRBとMCS Index）からTBSサイズ(S_tb)を計算し（動作Ｓ３０２）、この無線リソース候補を用いて端末２００が上り送信を行った場合、端末２００の送信バッファサイズが０[bite]になるか否かを次式（１）に従って判定する（動作Ｓ３０３）。
S_Tb(u,t)- MacHead > S_Buff(u,t) [bites] ・・・（１）
ここで、uは端末番号を、tは現在時刻[ms]を、S_Tb(u,t)はPRBとMCS Indexの候補から計算されたTBSを、MacHeadはMAC headerの想定サイズを、S_Buff(u,t)はバッファサイズをそれぞれ表す。MacHeadは固定値のパラメータとする。S_Buff(u,t)は直近で端末２００から報告されたバッファサイズ(S_BuffRep(u))を用いて次式（２）に従って計算する。LCGが複数ある場合、LCG毎のS_BuffRep(u)の合計値を推定バッファサイズとする。ここでは、確立されたLCG数を１とし、S_Buff(u,t) = S_BuffRep(u)とする。

端末２００の送信バッファサイズが０になる場合（動作Ｓ３０３；ＹＥＳ）、計算されたTBSサイズ(S_tb)に余裕があることを意味するので、伝送効率を改善するために、上式（１）を満足する範囲で割り当てPRBを除外し、MCS Indexを再計算し、S_Tb(u,t)も再計算する（動作Ｓ３０４）。本実施例では、PRB Indexの昇順に割り当てPRBの候補を除外するが、除外方法はこれに限るものではなく、PRB Indexの降順に除外してもよいし、或いは、割り当てPRB数が最小になるようにPUSCHの推定SINRが小さいPRBから除外してもよい。送信バッファサイズが０にならない場合（動作Ｓ３０３；ＮＯ）は、PRBの削減、MCSの再選択動作Ｓ３０４はスキップされる。

続いて、スケジューラ１０３は、上記動作Ｓ３０２あるいはＳ３０４で計算されたTBSサイズS_Tbと送信バッファサイズS_Buffとを用いて次式（３）に従って伝送効率指標Effを計算し（動作Ｓ３０５）、
Eff(u,t) = S_Buff(u,t) / (S_Tb(u,t)- MacHead) ・・・（３）
伝送効率指標Effが伝送効率のしきい値Th_Eff以上か否かを次式（４）に従って判定する（動作Ｓ３０６）。
Eff(u,t) >= Th_Eff ・・・（４）
ここで、Eff(u,t)は伝送効率指標を、Th_Effは伝送効率のしきい値をそれぞれ表す。
S_Tb(u,t)は直近の無線リソース候補から計算する。

伝送効率指標Effがしきい値Th_Eff以上である場合（動作Ｓ３０６；ＹＥＳ）、端末２００への無線リソース候補の割り当てを決定し、割り当てる無線リソースの情報をスケジューリング情報として端末２００に送信する（動作Ｓ３０７）。

伝送効率指標Effがしきい値Th_Eff以上でない場合（動作Ｓ３０６；ＮＯ）、スケジューラ１０３は、端末２００で滞留している送信パケットの到着時刻に関する情報を用いて遅延指標Dを次式（５）に従って計算する（動作Ｓ３０８）。
D(u,t) = t - t_Bsr ・・・（５）
ここで、tは現在時刻[ms]、t_Bsr[ms]は、基地局１００が端末２００にスケジューリング情報を送信した後に、端末２００から１バイトよりも大きいデータサイズを示すBSRを最初に受信した時刻とする。ただし、スケジューリング情報を送信後にBSRを受信していない場合には、t_Bsr はBSRを受信した直近の時刻とする。

続いて、スケジューラ１０３は、遅延指標Dが遅延の許容値Bud_D以上か否かを次式（６）に従って判定する（動作Ｓ３０９）。
D(u,t) >= Bud_D(u) [ms] ・・・（６）
ここで、D(u,t)は遅延指標を、Bud_D(u)は遅延の許容値をそれぞれ表す。LCGが複数ある場合には、Bud_D(u)は、LCG毎に設定された遅延の許容値(Bud_D_Lcg(u,lg)とする)の最小値とする。lgはLCGの番号を表す。ただし、バッファサイズが０と判定されたLCGは対象から除外する。また、Bud_D_Lcg(u,lg)は、LCGを構成しているLCHの遅延の許容値(Bud_D_Lch(u,l)とする)の最小値とする。lはLCHの番号を表す。Bud_D_Lch(u,l)は、LCHに対応したQCIに基づいて予め一意に設定されているとする。

遅延指標Dが遅延の許容値Bud_D以上である場合（動作Ｓ３０９；ＹＥＳ）、スケジューラ１０３は、端末２００への無線リソース候補の割り当てを決定し、割り当てる無線リソースの情報をスケジューリング情報として端末２００に送信する（動作Ｓ３０７）。遅延指標Dが遅延の許容値Bud_D以上でない場合には（動作Ｓ３０９；ＮＯ）、端末２００に無線リソースを割り当てない。

上述したように、本実施例によれば、予想される伝送効率が低く、かつ遅延に余裕がある場合は、端末２００への無線リソースを割り当てないので、要求遅延を満足させながら、無線通信の伝送効率が改善でき、かつシステム容量も改善できる。

１．３）変形例
また、本実施例では、推定バッファサイズ(S_Buff(u,t))を式（２）で示すように端末２００から報告されたバッファサイズ(S_BuffRep(u))としていたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、基地局１００からスケジューリング情報を送信済みで、かつ端末２００がそのスケジューリング情報に基づいたPUSCHを送信していないTransport Blockの推定合計サイズを推定バッファサイズ(S_Buff(u,t))として用いてもよい。具体的には、以下の式（７）で計算できる。

上式（７）の右辺の第２項が推定合計サイズである。N_SchDelayはスケジューリング情報に基づいてPUSCHで送信しない最大subframe数を表す。従って、PUSCHを送信していない時刻は[t-N_SchDelay 〜 t-1]の範囲となる。スケジューリング情報を送信していない時刻t-iに関しては、S_Tb(u,t-i)を0biteとする。式（７）を用いることで、バッファサイズの推定精度が向上するので、伝送効率やシステム容量が更に改善する。

また、本実施例では、伝送効率指標Effとして、式（３）に示したように推定バッファサイズとTBSを用いていたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、推定バッファサイズだけを用いた次式（８）を適用して簡略化してもよい。
Eff(u,t) = S_Buff(u,t) ・・・（８）

また、本実施例では、遅延指標として、式（５）に示したように、BSRを受信した時刻t_Bsrを用いて計算していたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、更にバッファデータの推定送信時間を用いた次式（９）を用いてもよい。
D(u,t) = t -t_Bsr + S_Buff(u,t)/Rate_Ave(u,t) ・・・（９）
式（９）の右辺の第３項（S_Buff(u,t)/Rate_Ave(u,t)）が推定送信時間である。Rate_Ave(u,t)は端末uのsubframe当たりの平均伝送レートを表し、次式（１０）を用いて更新される。
Rate_Ave(u,t)[bites/ms]=(1-w_TBS)*Rate_Ave(u,t-1)+w_TBS*S_Tb(u,t)・・・（１０）
ここで、w_TBSは重みづけ係数を表す。なお、割り当てのない時刻のS_Tb(u,t)は０として、Rate_Ave(u,t)を更新する。

更に、式（５）、式（９）において、t_BsrはBSRを受信した時刻を用いて計算されたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、端末２００からのバッファ状態の報告情報の中にパケットの到着時刻の代表値が含まれていれば、その値を用いてもよい。

また、本実施例では、遅延の許容値Bud_D(u)を、各LCGの許容値(Bud_D_Lcg(u,lg))、或いは各LCHの許容値(Bud_D_Lch(u,l))の各最小値から設定したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、優先度が最大のQCIを基準としてもよい。

２．第２実施例
上述した第１実施例では伝送効率指標Effおよび遅延指標Dを用いて端末２００への無線リソースの割り当ての可否を決定したが、本発明の第２実施例では、更に負荷指標PRB usageを用いて無線リソース割当の可否を決定する。

２．１）構成
図５を参照すると、基地局１００に負荷測定部１１１が追加された点が第１６実施例と異なる。

スケジューラ１０３は、第１実施例と同様の機能を有するが、可否を決定する際に遅延指標Dと伝送効率指標Effに加え、更に負荷測定部１１１が測定する負荷指標Loadも用いる。

負荷測定部１１１は、負荷を判定するための負荷指標Loadを計算する機能を有する。本実施例では、負荷指標LoadをPUSCHの割り当て情報に基づいたPRBの使用率(PRB usage)とする。

２．２）無線リソース割当制御
図６は、スケジューラ１０３が端末２００へ無線リソースを割り当てる制御手順を示す。図６を参照すると、動作Ｓ３０４とＳ３０５の間に動作Ｓ４０１およびＳ４０２を挿入した点が第１実施例と異なる。即ち、スケジューラ１０３は、伝送効率を改善するため、上述した式（１）を満足する範囲で割り当てPRBを除外し、MCS Indexを再計算した後（動作Ｓ３０４）、負荷測定部１１１が負荷指標Loadを計算し（動作Ｓ４０１）、その負荷指標Loadが負荷のしきい値Th_Load以上か否かを次式（１１）に従って判定する。
Load(t) >= Th_Load ・・・（１１）
ここで、Load(t)は負荷指標を、Th_Loadは負荷のしきい値をそれぞれ表す。本実施例は、Load(t)は時刻tでのPRBの使用率（PRB usage）である。

負荷指標Loadが負荷のしきい値Th_Load以上である場合（動作Ｓ４０２；ＹＥＳ）、スケジューラ１０３は第１実施例と同様に動作Ｓ３０５へ進む。、負荷指標Loadが負荷のしきい値Th_Load以上でない場合（動作Ｓ４０２；ＮＯ）、スケジューラ１０３は、動作Ｓ３０５−Ｓ３０６、Ｓ３０８−Ｓ３０９を実行することなく、既に述べたように端末２００への無線リソース候補の割り当てを決定し、割り当てる無線リソースの情報をスケジューリング情報として端末２００に送信する（動作Ｓ３０７）。

本実施例によれば、セルの負荷が低い時には端末２００への無線リソースの割り当て制限がなくなる。したがって、システム容量に対して負荷に余裕がある場合は、各端末のスループットを優先する制御となる。

また、本実施例では負荷指標Load(t)としてPRB usageを用いていたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、セルに接続している端末数や全端末の推定バッファサイズ(S_Buff(u,t))の合計値を用いてもよい。

３．第３実施例
本発明の第３実施例は、LTEの下りリンクの無線リソース割当制御であり、伝送効率指標Effとして送信バッファサイズ/最大Payloadサイズを、遅延Dとしてパケット党略時刻をそれぞれ用いるものとする。

３．１）構成
図７を参照すると、図３に示す第１実施例と同様に、基地局１００は自局通信エリア内に存在する端末２００との間で無線チャネルによって無線通信を行う無線通信装置であり、図示しないネットワークと接続され、他の基地局とデータ通信を行うことも可能である。また、図示していないが、基地局１００は複数の端末と接続でき、また、基地局も複数存在することができる。

基地局１００は、主な機能部として、基地局動作部１０１と、リファレンス信号発生部１２１と、チャネル品質推定部１２２と、スケジューラ１２３、送信バッファ１２４とを備えている。基地局動作部１０１は、第１実施例と同じ機能なので、その説明を省略する。

リファレンス信号発生部１２１は、端末２００が通信路品質を測定するためのリファレンス信号を所定のタイミングで基地局動作部１０１を介して端末２００に送信する機能を有する。チャネル品質推定部１２２は、端末２００から報告されるCSIに含まれるCQIから下りデータチャネル(PDSCH)のSINRを推定する機能を有する。

スケジューラ１２３は、PDSCHの推定SINRと送信バッファ１２４のバッファ情報とを用いて端末２００に割り当てるPRBやMCS Indexなどの無線リソース候補を計算する機能と、バッファ情報を用いて無線伝送効率を判定するための伝送効率指標Effと滞留しているパケットの送信遅延を判定するための遅延指標Dとを計算し、伝送効率指標Effおよび遅延指標Dを用いて無線リソース候補の割り当て可否を決定する機能と、Transport Blockを生成し、基地局動作部１０１を介して、送信バッファ１２４のデータを端末２００に送信する機能と、を有する。送信バッファ１２４は、基地局１００が送信するパケットデータが滞留し、到着時刻やパケットサイズなどの管理情報とともに蓄積する機能を有する。

続いて、端末２００について説明する。端末２００は、主な機能部として、端末動作部２０１と、チャネル品質測定部２１１とを備えている。端末動作部２０１は、第１実施例と同じ機能なのでその説明は省略する。

チャネル品質測定部２１１は、基地局１００から受信したリファレンス信号からSINRなどの通信路品質を測定し、CSIとして量子化し、端末動作部２０１を介して、基地局１００から指示されたタイミングで基地局１００に報告する機能を有する。

３．２）無線リソースの割当制御
図８は、スケジューラ１２３が端末２００へデータを送信するための無線リソースを割り当てる（あるいは割り当てない）制御手順を示す。

まず、スケジューラ１２３は、PDSCHの推定SINRから割り当てPRBとMCS Indexの候補を選択する（動作Ｓ５０１）。第１実施例と同様に、割り当て可能なPRB群の中からTBSが最大となるPRBを割り当て候補とする。LTE下りリンクの無線アクセス方式はOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)であるから、不連続のPRBを割り当てることができる。

次に、第１実施例と同様に、選択した無線リソース候補からTBSサイズを計算し（動作Ｓ５０２）、当該無線リソース候補で送信した場合に送信バッファ１２４のバッファサイズが０になるか否かを上述した式（１）に従って判定する(動作Ｓ５０３)。式（１）のバッファサイズ(S_Buff(u,t))は、本実施例態では次式（１２）に従って計算する。
S_Buff(u,t) = S_BuffSum(u) ・・・（１２）
ここで、S_BuffSum(u)は送信バッファ１２４の端末２００の全LCHのバッファサイズの合計値である。下りリンクではLCH毎にバッファサイズを測定できる。

送信バッファサイズが０になる場合（動作Ｓ５０３；ＹＥＳ）、第１実施例と同様に、式（１）を満足する範囲で割り当てPRBを除外し、MCS IndexおよびTBSを再計算する（動作Ｓ５０４）。本実施例では、割り当てPRB数が最小になるように、PDSCHの推定SINRが小さいPRBから除外する。送信バッファサイズが０にならない場合は（動作Ｓ５０３；ＮＯ）、動作Ｓ５０４をスキップする。

続いて、スケジューラ１２３は、第１実施例と同様に、上記動作Ｓ５０２あるいはＳ５０４で計算されたS_Tbと送信バッファサイズS_Buffとを用いて伝送効率指標Effを計算し（動作Ｓ５０５）、伝送効率指標Effが伝送効率のしきい値Th_Eff以上か否かを式（４）に従って判定する（動作Ｓ５０６）。伝送効率指標Effが伝送効率のしきい値Th_Eff以上である場合（動作Ｓ５０６；ＹＥＳ）、スケジューラ１２３は、端末２００への無線リソース候補の割り当てを決定し、PRBとMCS Indexを割り当て、Transport Blockを生成する（動作Ｓ５０７）。

伝送効率指標Effが伝送効率のしきい値Th_Eff以上でない場合（動作Ｓ５０６；ＮＯ）、スケジューラ１２３は、第１実施例と同様に、送信バッファに滞留しているパケットの到着時刻に関する情報を用いて遅延指標Dを次式（１３）に従って計算し（動作Ｓ５０８）、
D(u,t) = t -t_MaxPri_Arrival(u) ・・・（１３）
遅延指標Dが遅延許容値St_D以上か否かを判定する（動作Ｓ５０９）。
ここで、t_MaxPri_Arrivalは、QCIの優先度が最大のLCHの送信待ちパケットの中で最も早い到着時刻を表し、St_D(u)は、t_MaxPri_Arrival(u)で選択されたLCHに対して設定された遅延の許容値とする。

遅延指標Dが遅延許容値St_D以上であれば（動作Ｓ５０９；ＹＥＳ）、上述した無線リソース候補の割り当てを決定してTransport Blockを生成する（動作Ｓ５０７）。遅延指標Dが遅延許容値St_D以上でない（動作Ｓ５０９；ＮＯ）、スケジューラ１２３は動作Ｓ５０７を実行せず、端末２００に無線リソースを割り当てない。

４．その他の実施例
以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、単体の装置に適用しても良い。さらに、本発明は、上記実施例で説明した機能を実現するプログラムが、システム或いは遠隔から供給されて、実施例で説明した動作手順の処理を実行する場合にも適用可能である。従って、本発明の機能を基地局で実現するために、基地局にインストールされ基地局内のプロセッサで実行されるプログラム、そのプログラムを格納した媒体、及びそのプログラムをダウンロードさせるサーバも、本発明の範疇に含まれる。

５．付記
上述した実施形態および実施例の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
（付記１）
無線通信システムにおける無線通信装置であって、
端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する指標計算手段と、
少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
（付記２）
前記無線リソース割当判定手段は、前記伝送効率指標が所定値以上であれば、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。
（付記３）
前記無線リソース割当判定手段は、前記伝送効率指標が所定値より小さければ、送信遅延が許容される限り、前記無線リソースを割り当てない、ことを特徴とする付記１または２に記載の無線通信装置。
（付記４）
前記所定データサイズは、少なくとも前記無線リンクの品質に基づいて計算されることを特徴とする付記１−３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記５）
前記無線リソース割当判定手段は、さらに、前記無線リンクの負荷状態に基づいて前記無線リソースの割当判定を行うことを特徴とする付記１−４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記６）
前記無線リソース割当判定手段は、前記負荷状態が所定値より小さければ、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする付記５に記載の無線通信装置。
（付記７）
前記負荷状態は、前記無線リンクの無線帯域使用率、接続中の端末の個数、あるいは接続中の端末で滞留しているデータサイズの合計値のいずれかであることを特徴とする付記５または６に記載の無線通信装置。
（付記８）
端末と接続する無線通信装置における無線リソース割当方法であって、
端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算し、
無線リソース割当判定手段が、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う、
ことを特徴とする無線リソース割当方法。
（付記９）
前記無線リソース割当判定手段が、前記伝送効率指標が所定値以上であれば、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする付記８に記載の無線リソース割当方法。
（付記１０）
前記無線リソース割当判定手段が、前記伝送効率指標が所定値より小さければ、送信遅延が許容される限り、前記無線リソースを割り当てない、ことを特徴とする付記８または９に記載の無線リソース割当方法。
（付記１１）
前記所定データサイズは、少なくとも前記無線リンクの品質に基づいて計算されることを特徴とする付記８−１０のいずれか１項に記載の無線リソース割当方法。
（付記１２）
前記無線リソース割当判定手段が、さらに、前記無線リンクの負荷状態に基づいて前記無線リソースの割当判定を行うことを特徴とする付記８−１１のいずれか１項に記載の無線リソース割当方法。
（付記１３）
前記無線リソース割当判定手段が、前記負荷状態が所定値より小さければ、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする付記１２に記載の無線リソース割当方法。
（付記１４）
前記負荷状態は、前記無線リンクの無線帯域使用率、接続中の端末の個数、あるいは接続中の端末で滞留しているデータサイズの合計値のいずれかであることを特徴とする付記１２または１３に記載の無線リソース割当方法。
（付記１５）
基地局と端末とが無線通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局が、端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する指標計算手段と、
少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定手段と、を有することを特徴とする無線通信システム。
（付記１６）
前記無線リソース割当判定手段は、前記伝送効率指標が所定値以上であれば、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする付記１５に記載の無線通信システム。
（付記１７）
前記無線リソース割当判定手段は、前記伝送効率指標が所定値より小さければ、送信遅延が許容される限り、前記無線リソースを割り当てない、ことを特徴とする付記１５または１６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（付記１８）
前記所定データサイズは、少なくとも前記無線リンクの品質に基づいて計算されることを特徴とする付記１５−１７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（付記１９）
前記無線リソース割当判定手段は、さらに、前記無線リンクの負荷状態に基づいて前記無線リソースの割当判定を行うことを特徴とする付記１５−１８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（付記２０）
前記無線リソース割当判定手段は、前記負荷状態が所定値より小さければ、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする付記１９に記載の無線通信システム。
（付記２１）
前記負荷状態は、前記無線リンクの無線帯域使用率、接続中の端末の個数、あるいは接続中の端末で滞留しているデータサイズの合計値のいずれかであることを特徴とする付記１９または２０に記載の無線通信システム。
（付記２２）
無線通信システムにおける無線通信装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する送信サイズ制御機能と、
少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定機能と、
を前記コンピュータに実現させることを特徴とするプログラム。
（付記２６）
基地局が通信エリア内の端末と無線通信を行うための無線リソース割り当て方法であって、
前記無線通信で送信されるべき滞留データのサイズと到着時刻を取得するステップと、
前記滞留データのサイズを用いて伝送効率指標を計算するステップと、
前記滞留データの到着時刻を用いて遅延指標を計算するステップと、
前記伝送効率指標と前記遅延指標に基づいて、前記端末への無線リソース割り当ての実施を判定する無線リソース割り当てステップと
を備えることを特徴とする無線リソース割り当て方法。
（付記２７）
前記伝送効率指標が伝送効率のしきい値以上となる場合、或いは前記遅延指標が遅延の許容値以上となる場合に前記無線リソース割り当てステップで前記端末への無線リソース割り当てを実施することを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記２８）
前記伝送効率指標は、送信可能なデータサイズに対する前記滞留データのサイズであることを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記２９）
前記伝送効率指標は、前記滞留データのサイズであることを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３０）
前記端末の通信路品質情報を取得するステップを更に備え、
前記送信可能なデータサイズは、少なくとも前記通信路品質情報を用いて計算することを特徴とする
付記２８記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３１）
前記遅延指標は、前記滞留データのサイズの報告時刻を用いて計算することを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３２）
前記遅延指標は、前記滞留データの到着時刻を用いて計算することを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３３）
前記遅延のしきい値は、前記滞留データのＱｏＳに基づいて設定することを特徴とする
付記７記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３４）
前記基地局と前記端末との無線通信の負荷指標を測定するステップを更に備え、
前記無線リソース割り当てステップでは、前記伝送効率指標と前記遅延指標に加え、負荷指標に基づいて、前記端末への無線リソース割り当ての実施を判定することを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３５）
前記負荷指標が負荷のしきい値よりも小さい場合に前記無線リソース割り当てステップで前記端末への無線リソース割り当てを実施することを特徴とする
付記３４記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３６）
前記負荷指標は、無線帯域の割り当て単位である周波数ブロックの使用率であることを特徴とする付記３４記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３７）
前記負荷指標は、前記基地局と接続中の端末数であることを特徴とする
付記３４記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３８）
前記負荷指標は、前記基地局と接続中の端末の前記滞留データサイズの合計値であることを特徴とする
付記３４記載の無線リソース割り当て方法。
（付記３９）
前記無線通信は、上りリンクのデータ通信であることを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記４０）
前記無線通信は、下りリンクのデータ通信であることを特徴とする
付記２６記載の無線リソース割り当て方法。
（付記４１）
基地局が通信エリア内の端末と無線通信を行うための無線通信システムであって、
前記基地局が、
前記無線通信で送信されるべき滞留データのサイズと到着時刻を取得する手段と、
前記滞留データのサイズを用いて伝送効率指標を計算する手段と、
前記滞留データの到着時刻を用いて遅延指標を計算する手段と、
前記伝送効率指標と前記遅延指標に基づいて、前記端末への無線リソース割り当ての実施を判定する無線リソース割り当てる手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
（付記４２）
通信エリア内の端末と無線通信を行う基地局であって、
前記無線通信で送信されるべき滞留データのサイズと到着時刻を取得する手段と、
前記滞留データのサイズを用いて伝送効率指標を計算する手段と、
前記滞留データの到着時刻を用いて遅延指標を計算する手段と、
前記伝送効率指標と前記遅延指標に基づいて、前記端末への無線リソース割り当ての実施を判定する無線リソース割り当てる手段と、
を備えることを特徴とする基地局。
（付記４３）
通信エリア内の端末と無線通信を行う基地局のコンピュータで無線リソース割当制御機能を実現するプログラムであって、
前記無線通信で送信されるべき滞留データのサイズと到着時刻を取得する機能と、
前記滞留データのサイズを用いて伝送効率指標を計算する機能と、
前記滞留データの到着時刻を用いて遅延指標を計算する機能と、
前記伝送効率指標と前記遅延指標に基づいて、前記端末への無線リソース割り当ての実施を判定する無線リソース割り当てる機能と、
を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。

本発明は移動通信システム等の無線通信システムに適用可能である。

１００ 基地局
１０１ 基地局動作部
１０２ リファレンス信号測定部
１０３ スケジューラ
１１１ 負荷測定部
１２１ リファレンス信号発生部
１２２ チャネル品質推定部
１２３ スケジューラ
１２４ 送信バッファ
２００ 端末
２０１ 端末動作部
２０２ リファレンス信号発生部
２０３ 送信バッファ
２１１ チャネル品質測定部

Claims (9)

1. 無線通信システムにおける無線通信装置であって、
   端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する指標計算手段と、
   少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定手段と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記無線リソース割当判定手段は、前記伝送効率指標が所定値以上であれば、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記指標計算手段は前記実データの送信遅延を計算し、
   前記無線リソース割当判定手段は、前記伝送効率指標が所定値より小さければ、前記送信遅延が許容される限り、前記無線リソースを割り当てないことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記送信可能データサイズは、少なくとも前記無線リンクの品質に基づいて計算されることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
5. 前記無線リソース割当判定手段は、さらに、前記無線リンクの負荷状態に基づいて前記無線リソースの割当判定を行うことを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記無線リソース割当判定手段は、前記負荷状態が所定値より小さければ、前記無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記負荷状態は、前記無線リンクの無線帯域使用率、接続中の端末の個数、あるいは接続中の端末で滞留しているデータサイズの合計値のいずれかであることを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信装置。
8. 端末と接続する無線通信装置における無線リソース割当方法であって、
   端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算し、
   無線リソース割当判定手段が、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う、
   ことを特徴とする無線リソース割当方法。
9. 基地局と端末とが無線通信を行う無線通信システムであって、
   前記基地局が、端末との間の無線リンク上の送信可能データサイズに対する実データサイズの相対的な大きさを伝送効率指標として計算する指標計算手段と、少なくとも前記伝送効率指標に基づいて、前記実データの送信に対する無線リソースの割当判定を行う無線リソース割当判定手段と、を有することを特徴とする無線通信システム。
   

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