JP4767746B2 - 移動通信システムにおけるパケットスケジューリング方法、基地局及び移動局 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、基地局と移動局との間の移動通信システムにおいて下りパケットをスケジューリングする方法に関する。特に、共通チャネルまたはシェアードチャネルを用いた無線アクセス方式における下りパケットデータのスケジュール方法並びにそれを用いた基地局及び移動局に関する。

従来の移動通信システムでは、音声やＴＶ電話等のいわゆる回線交換用の無線チャネルとインターネット接続サービスを提供するパケット交換用の無線チャネルとを分離して構成している。音声サービスとインターネット接続サービスを同時に提供する場合、両方の無線チャネルを同時に設定する制御が行われる。回線交換呼とパケット交換呼で無線チャネルを分離する大きな理由の１つは、それぞれで提供するサービスの発生トラフィックの特徴が大きく異なるためである。それぞれの特徴に合わせて個別の無線チャネルを構成し、バッテリーセービング方法を最適化することで、無線パフォーマンス向上を図っている。

しかし近年、音声のような回線交換のデータも全てIPパケット化して伝送するいわゆるALL IP化が進んでおり、有線ネットワークではその流れが顕著である。基本的に、ALL IP伝送では全データをIP化して共通な伝送処理を行うため、個々の通信中のサービスを識別し個別に伝送方法を設定する回線交換方式に比べて、制御手順や実装面を簡易にできる特徴を有する。特に、音声中のwebアクセスやデータ通信など、様々なサービスやアプリケーションを同時に行う需要が高まっていることも、ALL IP化に拍車をかけている要因の１つである。

移動通信システムでも同様な状況にあり、シェアードチャネルと呼ばれる全てのトラフィックに共通な無線チャネルを用いる方式が最近の傾向である。シェアードチャネル伝送方式は無線フレーム化や符号化処理などの観点では、上位側のサービスを認識する必要がないため実装の簡易化の観点でメリツトが
大きい。

その一方で、バッテリーセービングといった移動通信特有の技術を考慮する場合、上位側のサービスを認識した制御が望ましい面がある。具体的に、音声通信では基本的に一定間隔でパケットデータが発生するため、予め送受信タイミングを固定的に決めておくことで、移動局側は音声通信を行っていないタイミングで受信回路をオフにすることで、バッテリーセービングが容易になるといった最適化が可能になる。

シェアードチャネル上でサービスを区別することなく共通のスケジューリング処理を行う方式においては、どのタイミングで、またどのようなトラフィックパターンでデータパケットが発生するのかを事前に予期できないため、基本的に移動局は全受信タイミングでデータを待ち受ける必要がある。また、実際には音声通信しか使用しておらず受信データが間欠的である場合にも、全受信データを待ち受ける必要があるため、バッテリーセービングの観点からの解決が望まれていた。
特開２００４−２８９２３４号公報 特表２００６−５０１７２１号公報

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基地局と移動局との間の移動通信システムにおける下りパケットのスケジューリングの仕方を工夫することにより、サービスのトラフィック特性を考慮した移動局のバッテリーセービングや異周波の測定が可能となるような方法を提供することを課題とする。

本発明の一特徴に従った、下りパケットのスケジューリング方法は、基地局と移動局との間の移動通信システムにおいてシェアードチャネルまたは共通チャネルの下りパケットをスケジューリングする方法であって： 上記基地局が、現在の送信パケット以外に上記移動局へと送信すべきパケットが待機しているか否かを判断する段階； 上記の送信すべきパケットが待機していないと判断された場合には、上記基地局が、現在の送信パケット後に上記移動局へのパケット送信を一時停止する停止期間ｔを設定する段階； 上記基地局が、下りパケットのスケジュール情報を伝えるスケジュール情報チャネルにより、上記停止期間ｔを示す情報を送信する段階；及び 上記基地局が、現在の送信パケット後、上記停止期間ｔの間、上記移動局へのパケット送信を停止する段階；
から構成される。

本発明の一特徴に従った基地局は、移動局との間に移動通信システムの無線通信チャネルを確立し、シェアードチャネルまたは共通チャネルの下りパケットをスケジューリングする機能を有する基地局であって： 上記移動局へ送信すべきパケットを待機させることができるバッファ； 該バッファ内に現在の送信パケット以外に上記移動局へと送信すべきパケットが待機しているか否かを判断し、待機していないと判断された場合には、現在の送信パケット後に上記移動局へのパケット送信を一時停止する停止期間ｔを設定し、該停止期間ｔの間上記移動局へのパケット送信を停止させるスケジュール部；及び 下りパケットのスケジュール情報を伝えるスケジュール情報チャネルにより、上記停止期間ｔを示す情報を送信する無線送信部； から構成される。

本発明の一特徴に従った移動局は、シェアードチャネルまたは共通チャネルの下りパケットをスケジューリングする機能を有する基地局との間に無線通信チャネルを確立する移動局であって： 上記基地局からの送信信号を受信して復調し、データを出力する無線受信部； 上記データから、当該移動局向けの一時停止信号を検出して、一時停止期間値を出力する停止信号検出部；及び
該一時停止期間値を受信し、該一時停止期間の間、上記無線受信部の受信動作を停止させる停止制御部； から構成される。

停止期間ｔは、過去の送信パケット待機状態の履歴に基づいて設定することができる。

停止期間ｔとして、所定の上限値を上限として、待機送信パケットが存在しなかった時間の平均値または最小値を設定することができる。

本発明の実施例に従ったスケジューリング方法によれば、上位側のサービスを直接意識することなく、サービスの起動停止に連動するシグナリング制御や状態管理が不要であるという特徴を維持しつつ、過去のパケットトラフィックの発生状況に基づいてスケジユーリングを停止することが可能となり、移動局はスケジュールが停止された時間を利用してバッテリーセービングや異周波の測定が可能になるという効果を奏する。

図１に、本発明の実施例における移動通信システム１００の構成例を示す。図１では単一の移動局１０１しか示していないが、実際は複数の移動局が基地局１０２との間で無線通信チャネルを確立する。基地局１０２は、移動局１０１との間で確立した無線通信チャネル１０５を通じてパケットデータを送受信する機能を有する。無線通信チャネル１０５の中には、少なくとも、パケットの送受信のために複数移動局で共用するシェアードチャネルと、シェアードチャネルの割当等のスケジュール結果を送信するスケジュール制御チャネルとが存在する（図２参照）。単にシェアードチャネルと一括して総称するが、マルチキャリア伝送方式の場合には、その中に複数のサブキャリアが存在する。

基地局１０２は、シェアードチャネル２０２のパケットスケジューリング機能を有し、移動局１０１に送信すべきパケットデータの過去の待機状態の履歴に基づきスケジュールを立て、移動局１０１に対する無線送信を一時的に停止する機能を有する。

移動局１０１は、基地局１０２との間で確立した無線チャネル１０５を通じてパケットデータを送受信する機能を有する。移動局１０１は、スケジュール制御チャネルで送信された情報に従って、シェアードチャネルの受信処理を行う。スケジュール制御チャネルで送信された情報において、当該移動局１０１への無線送信を停止する期間が指定された場合には、移動局１０１は、スケジュール制御チャネル及びシェアードチャネルでの双方の受信を停止して、バッテリーをセーブすることができる。

図２に、本発明の実施例におけるスケジュール制御チャネル２０１及び下りシェアードチャネル２０２の構成例を示す。実際にパケットデータが送受信されるシェアードチャネル（n-1, n, n+1, n+2,…）２０２とスケジュール制御チャネル（n-1, n, n+1, n+2,…）２０１は対になっている。

移動局１０１は、スケジュール制御チャネル２０１を受信することにより、基地局１０２のスケジュール結果を知ることができる。自移動局１０１が送信停止の対象として指定された場合には、スケジュール制御チャネルで示された停止期間の間、スケジュール制御チャネル及びシェアードチャネルの受信を停止する。

本実施例では両チャネルを別のチャネルとして構成する例を示したが、これらを同一チャネル中のものとして構成し、その同一チャネルの一部にスケジュール制御チャネル相当部分を含めてもよい。本出願書類中において、そのようなスケジュール制御チャネル相当部分をも含めた意味で、スケジュール制御チャネルと呼ぶ。

図３に、本発明の実施例における、スケジュール制御チャネルで送信されるスケジュール情報の構成例を示す。スケジュール情報は、主として、移動局識別子３０１，シェアードチャネル構成情報３０２及び送信停止期間（ｔ）を含む。移動局識別子３０１は、スケジュール対象である移動局１０１を識別する情報である。シェアードチャネル構成情報３０２は、対応するシェアードチャネルの受信に必要な変調方式等の情報を示す。送信停止期間３０３は、本パケット、又は現在送信中若しくは送信予定のパケット以降は、移動局識別子３０１にて指定した移動局に対するパケット無線送信を一時的に停止する時間間隔を意味する。

図４に、本発明の実施例における基地局の構成例を示す。基地局１０２が送信停止期間ｔを適応的に設定することにより、移動局１０１が、バッテリーセービングや、異周波数測定のための時間を確保することができる。基地局１０２のバッファ４０４内に、移動局１０１へと送信すべき後続のパケットが存在するか否かを、スケジューリング部４０８が判断する。バッファ４０４内に移動局１０１へと送信すべき後続のパケットが存在すると判断された場合には、無線送信部４０６が移動局１０１へのパケット送信を継続し、移動局１０１は受信を継続する。そのような場合には、スケジュール部４０８は、送信停止期間ｔの値を設定しない。

バッファ４０４内に、移動局１０１へと送信すべき後続パケットが存在しないと判断された場合には、スケジューリング部４０８が、送信停止期間ｔに適切な値を設定する。

図５は、本実施例における送信停止期間ｔの算出方法を概略的に示すグラフである。横軸は時間を表し、縦軸はバッファ４０４内で移動局１０１向けに待機しているパケットデータの滞留量を表す。予め定めた過去の測定時間間隔内において、バッファ４０４が空（移動局１０１向けの待機パケットデータが存在しないとき）となっていた時間間隔ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３の平均値または最小値を、停止期間ｔとして指定する。すなわち、
ｔ＝（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３＋…＋ｔ_ｎ）／ｎ 又は
ｔ＝min［ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３＋…＋ｔ_ｎ］ である。

或いは、ｔは平均値と最小値の両方を考慮して算出することも可能であり、また、ｔはｔ_１、ｔ_２、ｔ_３の中間値または最大頻度値であっても良い。

但し、長期間のパケット無線送信停止によるレスポンスの悪化を防止するため予め上限値ｔ_maxを設定して、必ずｔ＜＝ｔ_maxとする。

送信停止期間ｔとして最小値を用いた場合には、送信停止期間が比較的短時間となりバッテリーセービング効果は小さくなるが、送信停止期間中にパケットが発生してしまった場合の遅延時間を小さく抑えることができる。

一方、送信停止期間ｔとして平均値を用いた場合には、送信停止期間が比較的長期間となり送信停止期間中にパケットが発生した場合の遅延時間が大きくなるが、バッテリーセービング効果を大きくすることができる。

最小値を用いるか、平均値を用いるか、或いは他の値を用いるかは、バッテリーセービングと遅延増加を考慮して、予め選択することができる。

図６に、本発明の実施例における基地局１０２のスケジュールタイミング毎の動作フローを示す。基地局内のスケジュール部４０８（図４も参照）において、スケジュールされるパケットデータがバッファ４０４内に存在するか否か、そしてバッファ４０４内に移動局１０１向けの後続パケットデータが存在するか否かを判断する（Ｓ６０１）。スケジュールされるパケットが存在し、かつバッファ４０４内に移動局１０１向けの後続のパケットデータが存在しない（Yes）場合にのみ、送信停止期間ｔを算出するステップＳ６０２に進む。スケジュールされるパケットが存在しないか、或いはバッファ４０４内に移動局１０１向けの後続のパケットデータが存在する（No）場合には、もとに戻る。

ステップＳ６０２において、スケジュール部４０８が送信停止期間ｔを上述のように算出する。ステップＳ６０３において、スケジュール部４０８が、算出した送信停止期間の値ｔをスケジュール制御チャネル内の情報要素に反映して、無線送信部４０６から移動局へと通知する。現在のパケット後、期間ｔの間、移動局１０１への送信を行わないようなスケジューリングをする（このことを本出願書面において「移動局へのスケジューリング一時停止」と呼ぶことがある）。

図７に、本発明の実施例における移動局１０１の構成例を示す。無線受信部７０２が、基地局から送信された無線信号を受信して変調しチャネル分離をして、種々のデータを出力する。無線受信部から出力されたデータの中から、停止信号検出部７０４が、基地局からの送信停止期間値ｔを検出する。検出された送信停止期間値ｔは、停止制御部７０６へと供給される。送信停止期間ｔの間は移動局１０１向けにパケットが送信されないことが保証されているため、停止制御部７０６は、停止期間値ｔの値に従って、無線受信部７０２の受信動作を停止させる。それにより、移動局１０１は、受信回路をオフにしてバッテリーセービングを行い、必要に応じて異周波の測定をすることも可能になる。

以上説明した動作により、無線チャネル上では上位側のサービスを明示的に意識しないため、サービスの起動停止に連動するシグナリング制御や状態管理が不要となる特徴を維持しつつ、過去のバッファの空き履歴に基づいてスケジューリングを一時停止することが可能となるため、間接的にはサービスのトラフィック特性を考慮したバッテリーセービングや異周波の測定が可能になる。

典型的な例として、音声サービスのみで使用されている場合は、結果としてスケジューリング停止時間ｔが音声パケットの発生間隔に近い値となるため、その間バッテリーセービングが可能となる。また、音声サービス中に無線速度に対して十分に大きいサイズのファイル転送が行われた場合は、バッファにファイル転送のための待機パケットが長期間滞留する状態となるためスケジューリングを一時停止する動作は行われず最大のスループットを得ることができる。但し、上記の通り、本発明は過去のバッファ状況履歴に基づきスケジューリング停止期間を決定するため、スケジューリング停止直後に送信すべきパケットが発生してしまう場合も起こり得る。このような場合には、送信停止期間の終了を待ってパケット送信されるので遅延が増加することになる。このような事態に対処するため、予めｔの上限値を適切に設定する必要がある。

本発明に従ったスケジューリング方法は、移動通信システムに用いることができる。

本発明の実施例における移動通信システムの構成例を示す概念図である。 本発明の実施例におけるスケジュール制御チャネル及び下りシェアードチャネルの構成例を示す図である。 本発明の実施例における、スケジュール制御チャネルで送信されるスケジュール情報の構成例を示す図である。 本発明の実施例における基地局の構成例を示す概略図である。 本実施例における送信停止期間ｔの算出方法を概略的に示すグラフである。 本発明の実施例におけるスケジュールタイミング毎の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例における移動局の構成例を示す概略図である。

符号の説明

１００ 移動通信システム
１０１ 移動局
１０２ 基地局
２０１ スケジュール制御チャネル
２０２ シェアードチャネル
４０４ バッファ
４０６ 無線送信部
４０８ スケジューリング部
７０２ 無線受信部
７０４ 停止信号検出部
７０６ 停止制御部

Claims (6)

1. 基地局と移動局との間の移動通信システムにおいてシェアードチャネルまたは共通チャネルの下りパケットをスケジューリングする方法であって：
   前記基地局が、現在の送信パケット以外に前記移動局へと送信すべきパケットが待機しているか否かを判断する段階；
   前記の送信すべきパケットが待機していないと判断された場合には、前記基地局が、現在の送信パケット後に前記移動局へのパケット送信を一時停止する停止期間ｔを設定する段階；
   前記基地局が、下りパケットのスケジュール情報を伝えるスケジュール情報チャネルにより、前記停止期間ｔを示す情報を送信する段階；及び
   前記基地局が、現在の送信パケット後、前記停止期間ｔの間、前記移動局へのパケット送信を停止する段階；
   から構成される下りパケットスケジューリング方法。
2. 請求項１に記載された下りパケットスケジューリング方法であって、前記停止期間ｔが、過去の送信パケット待機状態の履歴に基づいて設定される、ことを特徴とする下りパケットスケジューリング方法。
3. 請求項２に記載された下りパケットスケジューリング方法であって、前記停止期間ｔとして、所定の上限値を上限として、待機送信パケットが存在しなかった時間の平均値または最小値を設定する、ことを特徴とする下りパケットスケジューリング方法。
4. 移動局との間に移動通信システムの無線通信チャネルを確立し、シェアードチャネルまたは共通チャネルの下りパケットをスケジューリングする機能を有する基地局であって：
   前記移動局へ送信すべきパケットを待機させることができるバッファ；
   該バッファ内に現在の送信パケット以外に前記移動局へと送信すべきパケットが待機しているか否かを判断し、待機していないと判断された場合には、現在の送信パケット後に前記移動局へのパケット送信を一時停止する停止期間ｔを設定し、該停止期間ｔの間前記移動局へのパケット送信を停止させるスケジュール部；及び
   下りパケットのスケジュール情報を伝えるスケジュール情報チャネルにより、前記停止期間ｔを示す情報を送信する無線送信部；
   から構成される基地局。
5. 請求項４に記載された基地局であって、前記停止期間ｔが、過去の送信パケット待機状態の履歴に基づいて設定される、ことを特徴とする基地局。
6. 請求項５に記載された基地局であって、前記停止期間ｔとして、所定の上限値を上限として、待機送信パケットが存在しなかった時間の平均値または最小値を設定する、ことを特徴とする基地局。

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