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【発明の名称】 無線フレーム制御装置、無線通信装置及び無線フレーム制御方法
【発明者】 【氏名】大関 武雄

【氏名】井上 隆

【要約】 【課題】OFDMA方式の下りリンクにおいて、QoSを保証し且つ周波数利用効率の劣化の少ない、IEEE802.16(e)規格に準拠する無線フレームを容易に構成することを図る。

【構成】OFDMAシンボル又はサブキャリアのいずれか一方のリソースの使用量を一定にし、もう一方のリソースの使用量を可変にし、使用量一定の方のリソースの固定量と使用量可変の方のリソースの可変単位量から成るリソース割り当て単位を用いるリソース割り当て部2を備え、リソース割り当て部2は、送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットからデータ系列を構成し、該データ系列に対して前記リソース割り当て単位を割り当てていくとともに、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式の無線フレームを制御する無線フレーム制御装置であり、
OFDMAシンボル及びサブキャリアの各リソースから構成される前記無線フレームにおいて、OFDMAシンボル又はサブキャリアのいずれか一方のリソースの使用量を一定にし、もう一方のリソースの使用量を可変にし、使用量一定の方のリソースの固定量と使用量可変の方のリソースの可変単位量から成るリソース割り当て単位を用いるリソース割り当て手段を備え、
前記リソース割り当て手段は、
送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、
同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットからデータ系列を構成し、
該データ系列に対して前記リソース割り当て単位を割り当てていくとともに、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更する、
ことを特徴とする無線フレーム制御装置。
【請求項2】
前記リソース割り当て手段は、
前記リソース割り当て単位の割り当てにおいてリソースの過不足がある場合には、リソースが不足している前記データ系列中のパケットをリソースの空きがあるリソース割り当て単位に移し変えることを特徴とする請求項1に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項3】
前記リソース割り当て手段は、
前記移し変えたパケットに対して、該移し変え先のリソース割り当て単位で用いられる変調方式及び誤り訂正符号化率への変更を行うことを特徴とする請求項2に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項4】
前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間以下であるグループに対し、送信期限を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかの項に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項5】
前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間以下であるグループに対し、変調指数を下げるように、前記移し変え対象のパケットを選択することを特徴とする請求項3に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項6】
前記リソース割り当て手段は、変調指数の減少量の少ないパケットを優先して、リソースの割り当てを行うことを特徴とする請求項5に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項7】
前記リソース割り当て手段は、前記移し変え対象のパケットにおいて、送信期限を優先して、リソースの割り当てを行うことを特徴とする請求項5に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項8】
前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間を超えるグループに対し、変調方式及び誤り訂正符号化率を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項9】
前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間を超えるグループに対し、変調指数の高いパケットを優先して、リソースの割り当てを行うことを特徴とする請求項8に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項10】
送信期限の閾値は、QoSを要求するパケットの単位時間当たりの到着数に応じて、動的に変更されることを特徴とする請求項4から請求項9のいずれかの項に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項11】
ユーザが要求するQoSに基づいて前記変調方式と誤り訂正符号化率の組み合わせが決定されていることを特徴とする請求項1から10のいずれかの項に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項12】
通信相手との間の電波伝搬環境にも基づいて、前記変調方式と誤り訂正符号化率の組み合わせが決定されることを特徴とする請求項11に記載の無線フレーム制御装置。
【請求項13】
請求項1から12のいずれかの項に記載の無線フレーム制御装置を備えたことを特徴とする直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式の無線通信装置。
【請求項14】
直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式の無線フレームを制御する無線フレーム制御方法であり、
OFDMAシンボル及びサブキャリアの各リソースから構成される前記無線フレームにおいて、
OFDMAシンボル又はサブキャリアのいずれか一方のリソースの使用量を一定にし、もう一方のリソースの使用量を可変にし、
使用量一定の方のリソースの固定量と使用量可変の方のリソースの可変単位量から成るリソース割り当て単位を定め、
送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、
同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットからデータ系列を構成し、
該データ系列に対して前記リソース割り当て単位を割り当てていくとともに、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更する、
ことを特徴とする無線フレーム制御方法。


【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:OFDMA)方式の無線フレームを制御する無線フレーム制御装置、無線通信装置及び無線フレーム制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
次世代の無線アクセス方式として、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)の標準規格「IEEE802.16」が高速・広帯域伝送を実現するものとして知られている(例えば、非特許文献1参照)。IEEE802.16規格では、伝送方式の一つとして直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:OFDMA)方式が採用されている。OFDMA方式は、周波数が互いに直交する複数のサブキャリアから構成される広帯域信号を用いて通信を行うマルチキャリア伝送方式の一つであり、ユーザ(端末局)毎に異なるサブキャリアを使用することで、一基地局と複数ユーザとの多元接続を実現する。
【0003】
また、IEEE802.16規格では、QoS(Quality of Service)制御の機構が規定されている。QoS制御では、ある特定の通信のための周波数帯域や時間スロットなどの無線リソースを予約し、通信速度やパケット到着までの遅延量、あるいはパケット到着のジッタなどを保証することを行う。なお、IEEE802.16規格では、それら通信品質を図る尺度を保証するための制御機構については規定されているが、そのQoS制御方法については規定されていない。
【0004】
さらに、IEEE802.16規格を拡張させたものとして、移動通信環境に対応した規格「IEEE802.16e」が規定されている(例えば、非特許文献2参照)。IEEE802.16e規格を用いた移動通信環境においては、時々刻々と変化する電波伝搬環境の下で、ユーザが要求するQoSを保証するためのパケットスケジューリングを行う必要がある。
【0005】
図9は、OFDMA方式の下りリンク(基地局から端末局方向のリンク)の無線フレーム(以下、「下りリンクフレーム」と称する)100の従来の構成例を示す図である。この図9の下りリンクフレーム100は、IEEE802.16及びIEEE802.16e規格(以下、両規格を称してIEEE802.16(e)規格という)に準拠している。図9において、下りリンクフレーム100は、複数のOFDMAシンボル(OFDMA symbol)と複数のサブキャリア(Logical subchannel)から構成される。OFDMAシンボルは、下りリンクフレーム期間(Downlink subframe duration)に時間方向に多重されている。また、一OFDMAシンボル当たりサブキャリア数分の周波数多重が可能になっている。OFDMA方式では、各ユーザ宛のパケットをどのOFDMAシンボルのどのサブキャリアに配置するかを示す配置情報を下りリンクフレーム100毎に決定する。基地局の送信機は、その配置情報に従って、下りリンクのパケット送信に使用する無線リソースを決定する。また、各端末局の受信機は、その配置情報に従って、下りリンクフレームから自局宛のパケットを受信する。
【0006】
図9に示されるように下りリンクフレーム100には、“Preamble”と“FCH”と“DL-MAP”と“DL burst”とが配置される。“Preamble”は既知信号を格納する部分である。“FCH”は制御チャネル信号を格納する部分である。“DL-MAP”は配置情報を格納する部分である。“DL burst”はパケットを格納する部分である。“Preamble”、“FCH”及び“DL-MAP”については、その配置場所が固定されている。“DL burst”については、IEEE802.16(e)規格で規定される制限内で、任意に個数及び配置場所を決めることができる。図9の例では、下りリンク用の“burst”、つまり“DL burst”が6個設けられている。その設け方はIEEE802.16(e)規格に準拠している。
【0007】
IEEE802.16(e)規格では、下りリンクフレーム100におけるOFDMAシンボル及びサブキャリアの割り当ての仕方、つまり“DL burst”の設け方を規定している。その規定によれば、図9に示されるフレーム構成のように、一つの“burst”は時間方向(OFDMAシンボル方向)及び周波数方向(サブキャリア方向)に長方形のリソースを確保し、そのリソースの中にデータを割り当てなければならない。その“burst”については次のように規定されている。
(1)“burst”とはパケットが連なったデータ系列で、一つの“burst”内は同じ変調方式と同じ誤り訂正符号化率が適用されて送信される。
(2)一つの“burst”内では異なるユーザ宛のパケットが混在してもよい。
(3)“burst”の最大数には制限がある。
【非特許文献1】IEEE Std 802.16-2004, “Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,” 2004.
【非特許文献2】IEEE Std 802.16e-2005, “Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,” 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述したように、IEEE802.16(e)規格では、OFDMA方式の下りリンクフレームにおいて、各ユーザ宛のパケットをどのOFDMAシンボルのどのサブキャリアに配置するかを決定する際に種々の制限がある。このため、従来、下りリンクフレームの構成には複雑な制御が必要であった。さらには、各ユーザが要求するQoSに基づいたパケット配置を下りリンクフレーム上で達成することは容易ではなかった。
【0009】
また、パケットスケジューリング若しくはパケット配置を行う際に、ユーザから要求される各種QoSを満足させようとすると、QoSを考慮せず単純に周波数利用効率を最大にしようとする場合に比べて、周波数利用効率は劣化する。そこで、時々刻々と変化する電波伝搬路に対し、適応的に変調方式や誤り訂正符号の符号化率を変更することで、周波数利用効率の劣化量を出来るだけ少なく抑えつつ、QoSを保証するパケットスケジューリング方法が、IEEE802.16(e)規格の制限下で実現されることが望まれる。
【0010】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、OFDMA方式の下りリンクにおいて、QoSを保証し且つ周波数利用効率の劣化の少ない、IEEE802.16(e)規格に準拠する無線フレームを容易に構成することのできる無線フレーム制御装置、無線通信装置及び無線フレーム制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線フレーム制御装置は、直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式の無線フレームを制御する無線フレーム制御装置であり、OFDMAシンボル及びサブキャリアの各リソースから構成される前記無線フレームにおいて、OFDMAシンボル又はサブキャリアのいずれか一方のリソースの使用量を一定にし、もう一方のリソースの使用量を可変にし、使用量一定の方のリソースの固定量と使用量可変の方のリソースの可変単位量から成るリソース割り当て単位を用いるリソース割り当て手段を備え、前記リソース割り当て手段は、送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットからデータ系列を構成し、該データ系列に対して前記リソース割り当て単位を割り当てていくとともに、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更することを特徴とする。
【0012】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、前記リソース割り当て単位の割り当てにおいてリソースの過不足がある場合には、リソースが不足している前記データ系列中のパケットをリソースの空きがあるリソース割り当て単位に移し変えることを特徴とする。
【0013】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、前記移し変えたパケットに対して、該移し変え先のリソース割り当て単位で用いられる変調方式及び誤り訂正符号化率への変更を行うことを特徴とする。
【0014】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間以下であるグループに対し、送信期限を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行うことを特徴とする。
【0015】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間以下であるグループに対し、変調指数を下げるように、前記移し変え対象のパケットを選択することを特徴とする。
【0016】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、変調指数の減少量の少ないパケットを優先して、リソースの割り当てを行うことを特徴とする。
【0017】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、前記移し変え対象のパケットにおいて、送信期限を優先して、リソースの割り当てを行うことを特徴とする。
【0018】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間を超えるグループに対し、変調方式及び誤り訂正符号化率を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行うことを特徴とする。
【0019】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、前記リソース割り当て手段は、送信期限までの残余時間が一定時間を超えるグループに対し、変調指数の高いパケットを優先して、リソースの割り当てを行うことを特徴とする。
【0020】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、送信期限の閾値は、QoSを要求するパケットの単位時間当たりの到着数に応じて、動的に変更されることを特徴とする。
【0021】
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、ユーザが要求するQoSに基づいて前記変調方式と誤り訂正符号化率の組み合わせが決定されていることを特徴とする。
本発明に係る無線フレーム制御装置においては、通信相手との間の電波伝搬環境にも基づいて、前記変調方式と誤り訂正符号化率の組み合わせが決定されることを特徴とする。
【0022】
本発明に係る無線通信装置は、前述の無線フレーム制御装置を備えたことを特徴とする直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式の無線通信装置である。
【0023】
本発明に係る無線フレーム制御方法は、直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式の無線フレームを制御する無線フレーム制御方法であり、OFDMAシンボル及びサブキャリアの各リソースから構成される前記無線フレームにおいて、OFDMAシンボル又はサブキャリアのいずれか一方のリソースの使用量を一定にし、もう一方のリソースの使用量を可変にし、使用量一定の方のリソースの固定量と使用量可変の方のリソースの可変単位量から成るリソース割り当て単位を定め、送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットからデータ系列を構成し、該データ系列に対して前記リソース割り当て単位を割り当てていくとともに、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、OFDMA方式の下りリンクにおいて、IEEE802.16(e)規格に準拠する無線フレームを容易に構成することができる。さらに、送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更するようにしたので、QoS(例えば、最大許容遅延量や最低伝送レートなど)を保証しつつ、且つ、周波数利用効率の劣化を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る無線フレーム制御装置1の構成を示すブロック図である。図1の無線フレーム制御装置1は、OFDMA方式の無線フレームを制御する。無線フレーム制御装置1は、例えばOFDMA方式の無線通信装置(基地局装置等)に備えられる。
【0026】
以下、本実施形態では、IEEE802.16(e)規格に適用し、図1の無線フレーム制御装置1がIEEE802.16(e)規格に準拠のOFDMA方式の下りリンクの無線フレーム(下りリンクフレーム)を制御する場合を説明する。
【0027】
図9に示される下りリンクフレーム100において、“Preamble”、“FCH”及び“DL-MAP”の各配置は固定されている。“DL burst”の配置は、IEEE802.16(e)規格で規定される制限内で、任意に個数及び配置場所を決めることができる。無線フレーム制御装置1は、その“DL burst”部分の制御を行う。
【0028】
図1において、無線フレーム制御装置1は、リソース割り当て部2とリソース情報保持部3を有する。リソース割り当て部2は、各ユーザ宛に送信されるパケットの情報(送信パケット情報)に基づき、各ユーザ宛のパケットをどのOFDMAシンボルのどのサブキャリアに配置するかを示す配置情報を下りリンクフレーム100毎に決定する。リソース情報保持部3は、下りリンクフレーム100を構成するOFDMAシンボル及びサブキャリアのリソースの情報を保持している。
【0029】
図2は、送信パケット情報の例である。送信パケット情報は、送信バッファに格納されていて送信待ちになっているパケットの情報である。図2において、各送信パケットは送信順序のランク付けがなされている。送信パケット情報は、送信ブロック(Block=#1、#2、#3、・・・)毎に、CID(connection identifier)と、バイト数と、送信期限(Deadline)と、変調方式及び誤り訂正符号化率のパラメタセット(PHY_MODE)とを有する。
【0030】
送信ブロックはパケットを送信するときの送信単位である。一パケットのデータ量が送信単位のデータ量よりも多い場合には、当該パケットは複数の送信ブロックに分割される。IEEE802.16(e)規格の下りリンクでは、パケットは「MAC(medium access control layer) SDU(service data unit)」と呼ばれるデータ単位で基地局の送信バッファに到着する。基地局は、MAC SDU単位のパケットをそのまま「MAC PDU(protocol data unit)」に構成して送信するか、若しくはARQ(automatic repeat request)の適用を行う場合にはMAC SDUの1データ単位をさらに「ARQ BLOCK SIZE」と呼ばれるより小さいサイズのデータ単位「ARQ BLOCK」に分割してMAC PDUを構成し送信する。
【0031】
また、IEEE802.16(e)規格の下りリンクでは、ユーザが行う通信毎にその識別子(CID)が付与される。そのCIDを送信パケット情報に含める。また、パケットは可変長であるので、送信パケットのバイト数を送信ブロック毎のバイト数として送信パケット情報に含める。このとき、MAC PDUのヘッダーなどの付加情報のバイト数も含める。送信期限「Deadline」は、当該パケットをあと何フレーム以内に送信しなければならないかを示す。変調方式及び誤り訂正符号化率のパラメタセット(PHY_MODE)は、当該パケットの送信に用いる変調方式及び誤り訂正符号化率の組み合わせを示す。従って、同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットには、同じパラメタセット(PHY_MODE)が付与される。
【0032】
図2において、例えば、送信ブロック「Block=#1」はCID「#0」のパケットの送信ブロックであり、その送信ブロックのバイト数は100バイト、その送信期限「Deadline=1」は1フレーム以内であり、その送信に用いられる変調方式及び誤り訂正符号化率は「PHY_MODE=A」の組み合わせである。
【0033】
図2に示されるように、送信パケット情報は、送信期限の早い順に並べる。また、図3に示されるように、送信期限「Deadline」の閾値を設け、送信パケット情報をグループ分けする。図3の例では、2つの閾値1,2を設け、送信パケット情報を3つのグループに分割している。
【0034】
なお、送信期限は、当該CIDに対応するユーザが要求するQoS(例えば、最大許容遅延量や最低伝送レートなど)に基づいて決定される。
また、パケットの送信に用いる変調方式と誤り訂正符号化率の組み合わせは、ユーザが要求するQoSに基づいて決定される。さらに、通信相手との間の電波伝搬環境の情報を加味することで、より適切な変調方式と誤り訂正符号化率の組み合わせを選択することが可能となり、周波数の利用効率が改善される効果が期待できる。
【0035】
なお、ARQの適用を行う場合、同一のMAC SDUから生成されたARQ BLOCKであっても、フラグメンテイション(fragmentation)の適用により異なるMAC PDUに格納することも可能であるため、MAC SDUをARQ BLOCKに分割する場合には、ARQ BLOCK毎に、バイト数と送信期限を管理することが好ましい。
【0036】
次に、図4〜図8を参照して、図1に示すリソース割り当て部2の動作を説明する。図4は、図1に示すリソース割り当て部2の処理を説明するための図である。図5〜図8は、本実施形態に係るリソース割り当て処理のフローチャートである。
【0037】
先ず、図4を参照して、リソース割り当て部2の基本動作を説明する。
図4において、リソース割り当て部2は、送信パケット情報に基づき、同じ変調方式且つ同じ誤り訂正符号化率を用いて送信されるパケットからデータ系列を構成する。図4の例では、「PHY_MODE=A」の5つの送信ブロック「Block=#1、#3、#4、#5、#8」から第1データ系列を構成し、「PHY_MODE=B」の3つの送信ブロック「Block=#2、#6、#7」から第2データ系列を構成する。
【0038】
次いで、リソース割り当て部2は、各データ系列に対して、下りリンクフレーム100を構成するOFDMAシンボル及びサブキャリアのリソースの割り当てを行う。この割り当てにおいては、OFDMAシンボル又はサブキャリアのいずれか一方のリソースの使用量を一定にし、もう一方のリソースの使用量を可変にし、使用量一定の方のリソースの固定量と使用量可変の方のリソースの可変単位量から成るリソース割り当て単位を用いる。このリソース割り当て単位のことを“bucket”と称する。サブキャリアの使用量を一定にした場合には、“bucket”は、サブキャリアの一定の使用量である固定量と、OFDMAシンボルの最小単位の使用量である可変単位量とから構成される。一方、OFDMAシンボルの使用量を一定にした場合には、“bucket”は、OFDMAシンボルの一定の使用量である固定量と、サブキャリアの最小単位の使用量である可変単位量とから構成される。
【0039】
なお、使用量一定の方のリソースの固定量としては、最大リソース量(OFDMAシンボルの最大個数、サブキャリアの最大個数)としてもよく、或いは、最大リソース量の一部分としてもよい。
【0040】
図4に示されるように、各データ系列には、そのデータ量に応じた数の“bucket”110が割り当てられる。このとき、同じ“bucket”110がCIDの異なる送信ブロックに対して割り当てられてもよい。図4の例では、「PHY_MODE=A」の第1データ系列、「PHY_MODE=B」の第2データ系列のそれぞれに2つの“bucket”110が割り当てられている。この例では、「PHY_MODE=A」の第1データ系列は、丁度、“bucket”110の2つ分のデータ量であるので、リソースの過不足は発生していない。このため、第1データ系列に割り当てた2つの“bucket”110によって1つの“burst”つまり“DL burst”を構成する。一方、「PHY_MODE=B」の第2データ系列は、“bucket”110の1つ分よりも多いが2つ分よりも少ないデータ量であるので、リソースの残余が発生する。このため、第2データ系列に割り当てた2つの“bucket”110からは、それぞれ別の2つの“burst”つまり2つの“DL burst”を構成する。
【0041】
次に、図5〜図8のフローチャートを参照して、リソース割り当て部2の動作をさらに詳細に説明する。
リソース割り当て部2の動作は、送信パケット情報のグループ別に、それぞれ分かれる。送信パケット情報のグループは、送信期限「Deadline」の閾値によって分けられる。図3の例では、2つの閾値1,2によって、3つのグループ「項番1〜20」,「項番21〜35」,「項番36以降」に分割されている。最初のグループ「項番1〜20」は、送信期限「Deadline」が閾値1以下であって、送信期限までに時間の余裕がないグループである。2番目のグループ「項番21〜35」は、送信期限「Deadline」が閾値1超過且つ閾値2以下であって、送信期限までに少し時間の余裕があるグループである。3番目のグループ「項番36以降」は、送信期限「Deadline」が閾値2超過であって、送信期限までに十分に時間の余裕があるグループである。
【0042】
まず、図5を参照して、送信期限までに時間の余裕がないグループに対するリソース割り当て処理を説明する。
図5において、ステップS101では、変数i、jを0に初期化する。ステップS102では、変数iが送信バッファ内のパケット数未満であるか判断する。送信バッファ内のパケット数は、送信パケット情報に含まれる送信ブロック数、つまり送信パケット情報中の項数に対応する。ステップS2の判断の結果、変数iが送信バッファ内のパケット数以上ならば、既に全送信パケットに対するリソース割り当て処理が終了しているので、図5の処理を終了する。一方、変数iが送信バッファ内のパケット数未満ならば、ステップS103に進む。
【0043】
ステップS103では、変数iに1を加える。
ステップS104では、送信パケット情報中の項番がi番目のパケットの要求する「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがあり、且つ、該“bucket”の空きリソースでi番目のパケットに足りるかを判断する。例えば、図2の項番1のパケット「Block=#1」は100バイトのデータ量を有するが、そのパケットが要求する「PHY_MODE=A」用に割り当てられている“bucket”に、100バイト分のリソースの空きがあるかを判断する。
【0044】
ステップS104の判断の結果、i番目のパケットに割り当て可能な“bucket”があれば(ステップS104、YES)、ステップS105で、その割り当て可能な“bucket”の空きリソースをi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS102に戻る。
【0045】
一方、ステップS104の判断の結果、i番目のパケットに割り当て可能な“bucket”がなければ(ステップS104、NO)、ステップS106で、変数jが“bucket”の割り当て可能な最大数(最大bucket数)未満であるか判断する。この結果、変数jが最大bucket数未満ならば、ステップS107に進む。変数jが最大bucket数以上ならば、ステップS109に進む。
【0046】
ステップS107では、変数jに1を加える。
ステップS108では、新たに割り当てる“bucket”を用意し、i番目のパケットの要求する「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがある場合には当該“bucket”の空きリソースに連続して新規の“bucket”のリソースをi番目のパケットに割り当てる。もし、既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがない場合には新規の“bucket”のリソースを最初からi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS102に戻る。
【0047】
ステップS109では、i番目のパケットの要求する「PHY_MODE」とは異なる「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがある場合には、i番目のパケットの送信で用いる「PHY_MODE」を該“bucket”の「PHY_MODE」に変更し、該“bucket”の空きリソースをi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS102に戻る。
【0048】
この図5のリソース割り当て処理では、送信期限までに時間の余裕がないグループに対し、送信期限を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行っている。そして、そのためには「PHY_MODE」を変更してでも、リソースの割り当てを行う。
【0049】
次に、図6、図7を参照して、送信期限までに少し時間の余裕があるグループに対するリソース割り当て処理を説明する。
図6において、ステップS201では、変数i、jを0に初期化する。ステップS202では、変数iが送信バッファ内のパケット数未満であるか判断する。ステップS202の判断の結果、変数iが送信バッファ内のパケット数以上ならば、図7のステップS209に進む。一方、変数iが送信バッファ内のパケット数未満ならば、ステップS203に進む。
【0050】
ステップS203では、変数iに1を加える。
ステップS204では、送信パケット情報中の項番がi番目のパケットの要求する「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがあり、且つ、該“bucket”の空きリソースでi番目のパケットに足りるかを判断する。
【0051】
ステップS204の判断の結果、i番目のパケットに割り当て可能な“bucket”があれば(ステップS204、YES)、ステップS205で、その割り当て可能な“bucket”の空きリソースをi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS202に戻る。
【0052】
一方、ステップS204の判断の結果、i番目のパケットに割り当て可能な“bucket”がなければ(ステップS204、NO)、ステップS206で、変数jが“bucket”の割り当て可能な最大数(最大bucket数)未満であるか判断する。この結果、変数jが最大bucket数未満ならば、ステップS207に進む。変数jが最大bucket数以上ならば、ステップS202に戻る。
【0053】
ステップS207では、変数jに1を加える。
ステップS208では、新たに割り当てる“bucket”を用意し、i番目のパケットの要求する「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがある場合には当該“bucket”の空きリソースに連続して新規の“bucket”のリソースをi番目のパケットに割り当てる。もし、既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがない場合には新規の“bucket”のリソースを最初からi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS202に戻る。
【0054】
図7のステップS209では、変数jを0に初期化する。ステップS210では、変数jが最大bucket数未満であるか判断する。この結果、変数jが最大bucket数未満ならば、ステップS211に進む。変数jが最大bucket数以上ならば、処理を終了する。
【0055】
ステップS211では、変数jに1を加える。ステップS211では、j番目の“bucket”に空きのリソースがあるか判断する。この結果、空きのリソースがあればステップS213に進み、空きのリソースがなければステップS210に戻る。
【0056】
ステップS213では、まだリソースの割り当てがなされていないパケットのうち、j番目の“bucket”の「PHY_MODE」よりも変調指数の大きな「PHY_MODE」を要求しているパケットを変調指数の昇順に並び替える。そして、その順番に従って、先頭のパケットからj番目の“bucket”の空きリソースを割り当てていく。このとき、パケットの送信で用いる「PHY_MODE」を該j番目の“bucket”の「PHY_MODE」に変更する。この結果、パケットの送信で用いる「PHY_MODE」は、その変調指数が下がることになる。その後、ステップS210に戻る。
【0057】
なお、変調指数は、1変調シンボル当たりの情報量を表す。例えば、64QAMの変調指数は、16QAMの変調指数よりも大きい。これにより、ステップS213の処理では、空きリソースのある“bucket”の「PHY_MODE」よりも、1シンボル当たりの情報量の大きな「PHY_MODE」を要求しているパケットに対して、その空きリソースを割り当てて、該パケットの「PHY_MODE」を該“bucket”の「PHY_MODE」に変更する。つまり、1シンボル当たりの情報量を少なくするように変更して、リソースの割り当てを行う。さらには、1シンボル当たりの情報量の減少量が少ないパケットを優先して、リソースの割り当てを行う。
【0058】
この図6、図7のリソース割り当て処理では、送信期限までに少し時間の余裕があるグループに対し、図5と同様に、送信期限を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行っている。そして、そのためには「PHY_MODE」を変更してでもリソースの割り当てを行うが、このとき、割り当て対象のパケットとしては、変調指数を下げるように「PHY_MODE」を変更しなければならないパケットを選択する。
【0059】
なお、変調指数を上げる方向でしか、空きリソースのある“bucket”が存在しないパケットに関しては、(1)変調指数を上げて割り当てる、(2)次のフレーム以降に持ち越してリソース割り当てを行う、の2通りの対処方法が挙げられる。
【0060】
また、ステップS213において、まだリソースの割り当てがなされていないパケットのうち、j番目の“bucket”の「PHY_MODE」よりも変調指数の大きな「PHY_MODE」を要求しているパケットを送信期限の順番に従って、先頭のパケットからj番目の“bucket”の空きリソースを割り当てていくようにしてもよい。
【0061】
次に、図8を参照して、送信期限までに十分に時間の余裕があるグループに対するリソース割り当て処理を説明する。
図8において、ステップS301では、送信パケット情報中の各項(送信バッファ内のパケットに対応)を、その要求する「PHY_MODE」の変調指数の降順に並べ替える。
【0062】
ステップS302では、変数i、jを0に初期化する。
ステップS303では、変数iが送信バッファ内のパケット数未満であるか判断する。ステップS303の判断の結果、変数iが送信バッファ内のパケット数以上ならば、処理を終了する。一方、変数iが送信バッファ内のパケット数未満ならば、ステップS304に進む。
【0063】
ステップS304では、変数iに1を加える。
ステップS305では、送信パケット情報中の項番がi番目のパケットの要求する「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがあり、且つ、該“bucket”の空きリソースでi番目のパケットに足りるかを判断する。
【0064】
ステップS305の判断の結果、i番目のパケットに割り当て可能な“bucket”があれば(ステップS305、YES)、ステップS306で、その割り当て可能な“bucket”の空きリソースをi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS303に戻る。
【0065】
一方、ステップS305の判断の結果、i番目のパケットに割り当て可能な“bucket”がなければ(ステップS305、NO)、ステップS307で、変数jが“bucket”の最大bucket数未満であるか判断する。この結果、変数jが最大bucket数未満ならば、ステップS308に進む。変数jが最大bucket数以上ならば、ステップS303に戻る。
【0066】
ステップS308では、変数jに1を加える。
ステップS309では、新たに割り当てる“bucket”を用意し、i番目のパケットの要求する「PHY_MODE」用に既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがある場合には当該“bucket”の空きリソースに連続して新規の“bucket”のリソースをi番目のパケットに割り当てる。もし、既に割り当てられている“bucket”にリソースの空きがない場合には新規の“bucket”のリソースを最初からi番目のパケットに割り当てる。その後、ステップS303に戻る。
【0067】
この図8のリソース割り当て処理では、送信期限までに十分に時間の余裕があるグループに対し、「PHY_MODE」を守ることを絶対条件として、リソースの割り当てを行っている。そして、そのためには送信期限は考慮せずにリソースの割り当てを行うが、このとき、割り当て対象のパケットとしては、変調指数の高いパケットから順番に、リソースを割り当てていく。
【0068】
リソース割り当て部2は、上述の図5〜図8のリソース割り当て処理の結果、同じ「PHY_MODE」用に割り当てられた“bucket”のうち、“bucket”中の全リソースが使用される複数の“bucket”については連結して1つの“burst”つまり“DL burst”を構成する。
【0069】
なお、上述の実施例では、送信期限「Deadline」の閾値を二つ設けて送信パケット情報を3つのグループに分割したが、少なくとも一つの閾値を設ければよい。閾値を一つだけ設けた場合には、二つのグループに分割されるが、そのグループの種別の組み合わせは、送信期限までに時間の余裕がないグループと送信期限までに少し時間の余裕があるグループとしてもよく、或いは、送信期限までに時間の余裕がないグループと送信期限までに十分に時間の余裕があるグループとしてもよい。また、閾値を三つ以上設けた場合には、四つ以上のグループに分割されるが、そのときのグループの種別の組み合わせは、送信期限までの残余時間に応じた種別を適宜に設ければよい。そして、そのグループ種別の残余時間に応じた、送信期限と変調指数の優先度合いを決定し、各グループ種別のリソース割り当て処理を行うようにすればよい。
【0070】
また、送信期限「Deadline」の閾値としては、QoSを要求するパケットの単位時間当たりの到着数に応じて、動的に変更するようにしてもよい。例えば、単位時間当たりの到着数が一定量よりも少ない場合には、パケット送信の緊急度が低いと考えられるので、閾値を小さくする。その逆に、単位時間当たりの到着数が一定量よりも多い場合には、パケット送信の緊急度が高いと考えられるので、閾値を大きくする。
【0071】
上述したように本実施形態によれば、OFDMA方式の下りリンクにおいて、IEEE802.16(e)規格に準拠する無線フレームを容易に構成することができる。さらに、送信待ちのパケットを送信期限に基づいてグループ分けし、グループ毎にリソースの割り当ての仕方を変更するようにしたので、QoS(例えば、最大許容遅延量や最低伝送レートなど)を保証しつつ、且つ、周波数利用効率の劣化を防止することが可能になる。
【0072】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明は、IEEE802.16(e)規格に準拠しないOFDMA方式の無線通信装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明の一実施形態に係る無線フレーム制御装置1の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施形態に係る送信パケット情報の例である。
【図3】同実施形態に係る送信パケット情報のグループ分けの例である。
【図4】図1に示すリソース割り当て部2の処理を説明するための説明図である。
【図5】図1に示すリソース割り当て部2の処理フロー図である。
【図6】図1に示すリソース割り当て部2の処理フロー図である。
【図7】図1に示すリソース割り当て部2の処理フロー図である。
【図8】図1に示すリソース割り当て部2の処理フロー図である。
【図9】OFDMA方式の下りリンクフレーム100の従来の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【0074】
1…無線フレーム制御装置、2…リソース割り当て部、3…リソース情報保持部、100…OFDMA方式の下りリンクフレーム、110…“bucket”(リソース割り当て単位)

【出願人】 【識別番号】000208891
【氏名又は名称】KDDI株式会社
【出願日】 平成18年7月12日(2006.7.12)
【代理人】 【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄

【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆


【公開番号】 特開2008−22277(P2008−22277A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−192128(P2006−192128)