JP2002176385A - Radio resource management method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、情報通信技術分
野で用いられる無線資源管理方法に関するものであり、
特に成層圏プラットフォーム通信システムや衛星通信シ
ステム等の高々度無線プラットフォーム用の空間分割多
元接続方式（SDMA）として用いられる無線資源管理方法
を提案するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radio resource management method used in the field of information communication technology,
In particular, it proposes a radio resource management method used as a space division multiple access system (SDMA) for a high-altitude wireless platform such as a stratospheric platform communication system or a satellite communication system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、移動通信の国内と海外市場が年々
拡大しており、特に、移動端末からインターネットにア
クセスできるようになってから、ユーザ数が急速に増え
続けており、無線通信用の周波数資源に対する需要がま
すます増加している。このため、周波数資源をより有効
に利用する新しい技術の開発が望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, the domestic and overseas markets of mobile communication have been expanding year by year. In particular, the number of users has been rapidly increasing since mobile terminals can access the Internet. There is an increasing demand for frequency resources. For this reason, development of a new technology that makes more efficient use of frequency resources is desired.
【０００３】このような技術例としては、従来から知ら
れている周波数資源をより有効に利用できる通信システ
ムとした、下記の二つの例をあげることができる。[0003] As such a technical example, there are the following two examples in which the communication system is a communication system that can use the frequency resources known in the art more effectively.
【０００４】（１）現存の衛星移動通信システムの例 北米地域の全域の移動通信ユーザと、そのユーザにサー
ビスを提供するための、12個ビームを持ったマルチビー
ムアンテナを搭載した人工衛星を用いて構成したMSAT通
信システムの文献１（JohnLitva and Titus Kwok-Yeung
Lo, Digital Beamforming in Wireless Communication
s,Chapt.7, Artech House Publishers,1996.）に記載さ
れた例を図１に示す。(1) Example of Existing Satellite Mobile Communication System A mobile communication user in the entire North American region and an artificial satellite equipped with a multi-beam antenna having 12 beams for providing a service to the user are used. 1 (John Litva and Titus Kwok-Yeung)
Lo, Digital Beamforming in Wireless Communication
s, Chap. 7, Artech House Publishers, 1996.) is shown in FIG.
【０００５】この通信システムの場合、同一の周波数チ
ャンネル間の干渉を抑えながら、周波数資源の利用率を
向上するために、全周波数バンドを４つに分け、マルチ
ビームアンテナの各ビームに毎にバンドを分配してい
る。但し、この分配には、地域的に隣接するビームには
異なるバンドと成るが、地域的に離間したビームでは繰
り返しを許している。これは、ひとつの空間分割多元接
続方式(SDMA、SpaceDivision Multiple Access)、とし
て知られており、図１は、これを用いて構成した無線通
信システムである。図１において、そのバンドの順番が
図面中の数字で表示されている。[0005] In this communication system, in order to improve the utilization rate of frequency resources while suppressing interference between the same frequency channels, all frequency bands are divided into four, and a band is assigned to each beam of the multi-beam antenna. Is distributed. However, in this distribution, different bands are formed for locally adjacent beams, but repetition is permitted for locally separated beams. This is known as one space division multiple access (SDMA), and FIG. 1 is a wireless communication system configured using the same. In FIG. 1, the order of the bands is indicated by numerals in the drawing.
【０００６】しかし、この方式は通信ユーザの具体的な
位置情報を考えず、ユーザが常に一つのセル内の至る所
まで移動することを想定して、周波数チャネルの分配を
行っている。このような分配は無駄が大き過ぎるので、
さらに周波数の利用率を改善する事が可能である。[0006] However, in this system, frequency channels are distributed on the assumption that the user always moves everywhere in one cell without considering the specific location information of the communication user. Such a distribution is too wasteful,
Further, it is possible to improve the frequency utilization rate.
【０００７】（２）地上セルラーシステムの例 近年、アダプティブアレーによる地上SDMA方式を併用し
て各新規ユーザ及び通信中のユーザのSINR（Signalto I
nterference plus Noise Ratio＝ 信号電力（Ｓ）対干
渉電力（Ｉ）プラス雑音電力比（Ｎ）のとき、Ｓ/（Ｉ+
Ｎ））を予測するチャネル割り当てるいくつかの方法が
報告されている。それらは、例えば文献２（鈴木達、大
鐘 武雄、大川 恭孝, “アダプティブアレーを用いたSD
MA方式におけるチャネル利用効率の検討”,信学技報 SS
T99-75, ITS99-71, A.P99-197, RCS99-217, MW99-237(2
000-02). ）や文献３（原嘉孝, “予測SINRを用いたSDM
A/TDMAスロット割り当て法の検討”, 信学技報,RCS2000
-40(2000-06).）に提案されている。この概念図を図２
に示す。これらの方法の特徴は、ユーザ１に向けるアン
テナパターンは、ユーザ２の方向には指向性を持たず、
逆にユーザ２に向けるアンテナパターンは、ユーザ１の
方向には指向性を持たない様にすることにより、同一セ
ル内で同一チャンネルを用いた場合でも、相互の干渉が
起こりづらくなるように構成することである。(2) Example of Terrestrial Cellular System In recent years, SINR (Signalto I
nterference plus Noise Ratio = signal power (S) to interference power (I) plus noise power ratio (N), S / (I +
N)) Several methods of channel assignment to predict) have been reported. These are described in, for example, Reference 2 (Tatsu Suzuki, Takeo Ohgane, Yasutaka Ohkawa, “SD using adaptive array
A Study on Channel Efficiency in MA Method ", IEICE Technical Report SS
T99-75, ITS99-71, A.P99-197, RCS99-217, MW99-237 (2
000-02).) And Reference 3 (Yoshitaka Hara, “SDM using Predicted SINR”
A / TDMA slot allocation method ", IEICE Technical Report, RCS2000
-40 (2000-06).). This conceptual diagram is shown in FIG.
Shown in The feature of these methods is that the antenna pattern directed to the user 1 has no directivity in the direction of the user 2,
Conversely, the antenna pattern directed to the user 2 is configured so as not to have directivity in the direction of the user 1 so that mutual interference hardly occurs even when the same channel is used in the same cell. That is.
【０００８】しかし、これらの方法では、つぎのような
欠点をあげることができる。 （欠点１）このような分散方式でSINR予測チャネル割り
当てを行う時、一つのセルでのチャネル分配が隣のセル
で既に同一チャンネルを割り当てているユーザのSINRに
対して悪影響が起こる可能性があるため、安定性が悪く
なって、結局、チャネル分配の特性が落ちざるをえな
い。これについては、文献４（M. Serizawaand D. J. G
oodman, 貼ochInstability and deadlock of distribut
eddynamic channel allocation能och, Proc. 43rd IEEE
VTC, pp.528-531,1993.）に記載されている。However, these methods have the following disadvantages. (Disadvantage 1) When performing SINR prediction channel allocation in such a distribution scheme, channel distribution in one cell may adversely affect the SINR of a user who has already allocated the same channel in an adjacent cell. As a result, the stability is deteriorated, and the characteristics of the channel distribution are inevitably reduced. Regarding this, reference 4 (M. Serizawaand DJ G
oodman, ochInstability and deadlock of distribut
eddynamic channel allocation Noh, Proc. 43 rd IEEE
VTC, pp. 528-531, 1993.).
【０００９】（欠点２）その不安定性を改善するため、
一つのセルでの基地局が周辺各セル中のユーザの位置情
報とチャネル分配の情報を常に保持しなければならない
と考えられる。それには各基地局間無線チャネル或いは
通信線路を使って頻繁に交信する必要があり、通信条件
を整えるための通信負担が増加し、時間が掛かる。(Defect 2) In order to improve the instability,
It is considered that the base station in one cell must always maintain the position information of the user in each neighboring cell and the information of the channel distribution. This requires frequent communication using a wireless channel or a communication line between base stations, which increases a communication load for adjusting communication conditions and takes time.
【００１０】これに対し、本発明では、成層圏プラット
フォーム通信システム等の高々度無線プラットフォーム
を用いた通信システムとSDMA（空間分割多元接続方式）
とを併用した無線資源管理の方法を提供するものであ
る。この方法は衛星通信システムにも適用できると考え
られる。ここで、上記の成層圏プラットフォーム通信シ
ステム等の高々度無線プラットフォーム用のSDMA（空間
分割多元接続方式）については、文献５（G.M. Djukni
c, J. Freidenfelds, and Y. Okunev, 貼ochEstablishi
ng wirelesscommunications services via high-altitu
de aeronautical platforms: a conceptwhose time has
come能och, IEEE Communications Magazine, pp.128-1
35, Sept.1997.）に記載されている。On the other hand, according to the present invention, a communication system using a high altitude wireless platform such as a stratospheric platform communication system and an SDMA (Space Division Multiple Access System)
And a radio resource management method using the same. It is considered that this method can be applied to a satellite communication system. Here, SDMA (Space Division Multiple Access) for high altitude wireless platforms such as the above-mentioned stratospheric platform communication system is described in Reference 5 (GM Djukni).
c, J. Freidenfelds, and Y. Okunev, ochEstablishi
ng wirelesscommunications services via high-altitu
de aeronautical platforms: a conceptwhose time has
come Nooch, IEEE Communications Magazine, pp.128-1
35, Sept. 1997.).
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】この様に、従来の衛星
移動通信システムや地上セルラーシステムにおける無線
資源管理方法では、周波数チャネルの分配に無駄が大き
すぎたり、安定な通信システムとするには、通信条件を
整えるための通信負担が増加したりしていた。As described above, according to the conventional radio resource management method in the satellite mobile communication system and the terrestrial cellular system, it is necessary to use a large amount of waste in the frequency channel distribution or obtain a stable communication system. The communication load for adjusting the communication conditions has increased.
【００１２】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
最適な無線資源割り当てをすることができる無線資源管
理方法を提供することを目的とする。[0012] The present invention has been proposed in view of the above,
An object of the present invention is to provide a radio resource management method capable of performing optimal radio resource allocation.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、地上の複数の移動通信ユーザあるい
は複数の固定通信ユーザと、マルチビームアンテナを用
いてデジタル双方向無線通信を行う無線通信プラットフ
ォームと、を含む無線通信システムであって、アレーア
ンテナの重み係数を用いて新規ユーザ及び通信中ユーザ
の位置情報と、マルチビームアンテナのビームパターン
を用いてSINR予測値とを求める構成と、一機の無線通信
プラットフォームがカバーする陸上各セルの新規ユーザ
及び通信中のユーザのSINR予測値をプラットフォーム内
部の信号処理手段あるいは通信手段を用いて求める構成
と、を備える集中型ダイナミック・無線資源割り当て(W
RA)手段を備えた無線通信システムにおいて、 １）まず、ある一つの無線資源割り当てのセットにおい
て各セルにある無線資源を使用するユーザが送信する信
号のSINRの中での最小値を求め、 ２）次に、上記の１）の計算を他の全ての無線資源に対
して繰返して先の最小値に関する最小値をさらに求め、 ３）次に、他の全ての無線資源割り当てセットに対して
上記２）の最小値の中の最大値を求め、 ４）その最大値が許容SINRを上回れば、その最適な無線
資源割り当てのセットを採用することを特徴としてい
る。In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide digital bidirectional wireless communication with a plurality of terrestrial mobile communication users or a plurality of fixed communication users using a multi-beam antenna. A wireless communication platform comprising: a wireless communication system comprising: a position information of a new user and a currently communicating user using a weighting factor of an array antenna; and a SINR prediction value using a beam pattern of a multi-beam antenna. And a configuration in which a SINR prediction value of a new user and a communicating user of each land cell covered by one wireless communication platform is obtained by using signal processing means or communication means inside the platform. Resource allocation (W
RA) means: 1) First, in a certain set of radio resource allocation, a minimum value of SINR of a signal transmitted by a user using a radio resource in each cell is determined; ) Next, the above calculation of 1) is repeated for all other radio resources to further obtain the minimum value with respect to the previous minimum value. 3) Next, for all other radio resource allocation sets, 2) The maximum value among the minimum values is obtained. 4) If the maximum value exceeds the allowable SINR, the optimal set of radio resource allocation is adopted.
【００１４】また、第２の発明は、上記した第１の発明
の構成に加えて、上記の集中型ダイナミック・無線資源
割り当て(WRA)手段で用いた新規ユーザと通信ユーザのS
INR予測値に加え、新規ユーザの呼損率及び通信ユーザ
の切断率も含めて、最適化アルゴリズムを実行し、一番
特性の良い無線資源割り当てセットを選ぶ動的な無線資
源割り当て手段を備えることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the new user and the communication user who use the centralized dynamic / radio resource allocation (WRA) means are provided.
In addition to the INR prediction value, it includes a dynamic radio resource allocation unit that executes an optimization algorithm, including a call loss rate of a new user and a disconnection rate of a communication user, and selects a radio resource allocation set with the best characteristics. And
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１６】従来の移動衛星通信などの空間通信システ
ムでは、ユーザの位置情報は利用されず、同一チャンネ
ル間の干渉を防ぐため、トータルな周波数チャンネル資
源を図1のように空間的に分割し、となりのセルには異
なるチャンネルを分配してきた。In a conventional spatial communication system such as mobile satellite communication, user position information is not used. In order to prevent interference between the same channels, total frequency channel resources are spatially divided as shown in FIG. Different channels have been distributed to neighboring cells.
【００１７】これに対し、本発明の方法では、ユーザの
位置情報を取り入れて、システム側が持っている全ての
無線周波数資源を各セルのユーザが原則的に共有できよ
うにし、それに動的チャンネル割り当て方法を併せて適
用して、立体三次元空間の新しい空間分割アクセス(SDM
A)方案を構築し、空間通信システム容量の向上を実現す
るものである。On the other hand, in the method of the present invention, the user of each cell can share in principle all radio frequency resources possessed by the system side by incorporating the user's location information, By applying the method together, a new space division access (SDM
A) The scheme is to be constructed to realize the improvement of the capacity of the spatial communication system.
【００１８】本発明の方法では、DBF（Digital Beam fo
rming）アンテナを搭載した成層圏プラットフォームか
ら多数のビームを発生し、それぞれの一つのビームは、
地上セルラー通信系のそれぞれ一基の基地局に相当する
ものとする。成層圏プラットフォーム通信システムの機
能から見ると、一基の成層圏プラットフォームに多数の
基地局が配属されていると見ることができる。このよう
な構成では、地上セルラー通信系各基地局間の交信が成
層圏プラットフォームの通信機器を用いてプラットフォ
ーム内部で簡単に行うことができる。In the method of the present invention, a DBF (Digital Beam Fo
rming) A number of beams are generated from a stratospheric platform equipped with an antenna,
It is assumed that each corresponds to one base station of the terrestrial cellular communication system. From the viewpoint of the function of the stratospheric platform communication system, it can be seen that a number of base stations are assigned to one stratospheric platform. With such a configuration, communication between the base stations in the terrestrial cellular communication system can be easily performed inside the platform using the communication device of the stratospheric platform.
【００１９】そこで、この特徴を生かして、成層圏プラ
ットフォームが、同チャンネルユーザの情報を集め、各
セルでのSINR予測値を成層圏プラットフォーム側が管理
し、改めて無線資源の配分を行なうことによって、新規
ユーザが加わった場合でもシステム全体の性能を最適化
するものである。Therefore, by taking advantage of this feature, the stratospheric platform collects information on the same channel users, manages the SINR prediction value in each cell on the stratospheric platform side, and allocates radio resources again, so that the new user can Even if added, it optimizes the performance of the entire system.
【００２０】この様に、セルラー通信系において、SINR
値を予測してチャンネル分配を行うと言う方法について
は、従来の地上セルラー通信系では実現されていない。
また、従来の地上セルラー通信系で実現しようとしても
交信コストが増大し、通信安定性が得られなくなるなど
の問題があった。Thus, in the cellular communication system, the SINR
The method of predicting a value and performing channel distribution has not been realized in a conventional terrestrial cellular communication system.
Further, there is a problem that even if an attempt is made to realize the conventional terrestrial cellular communication system, the communication cost increases, and communication stability cannot be obtained.
【００２１】本発明は、成層圏プラットフォームが地上
各セルの全てユーザの位置情報をまとめて管理し、成層
圏プラットフォーム内部で信号処理して、特に組合せ最
適化を行なって、より安定かつ有効なSDMAとDCA（動的
チャンネル分配、DynamicChannel Assignment）を併せ
て実現し、周波数資源の利用効率を向上させることに特
徴が有る。According to the present invention, the stratospheric platform collectively manages the location information of all the users of each terrestrial cell, performs signal processing inside the stratospheric platform, and particularly performs a combination optimization to provide a more stable and effective SDMA and DCA. (Dynamic channel allocation, Dynamic Channel Assignment) are also realized, and the feature is that the utilization efficiency of frequency resources is improved.
【００２２】本発明では、図3のように成層圏プラット
フォームに搭載されるマルチビームアンテナが多数のビ
ームを形成し、一つのビームが地上カバレージ中の一つ
のセルをカバーするようなシステムとし、各ビームに属
する無線資源は、原則的にはシステムが持つ無線資源と
共通のものである。また、この無線資源分配について
は、ユーザの位置から推定されるSINR情報を利用して、
以下に説明する方法により行うものである。According to the present invention, as shown in FIG. 3, a multi-beam antenna mounted on a stratospheric platform forms a large number of beams, and a system in which one beam covers one cell in the terrestrial coverage is provided. The wireless resources belonging to are basically the same as the wireless resources of the system. Also, regarding this radio resource distribution, using SINR information estimated from the position of the user,
This is performed by the method described below.
【００２３】これを、図４を用いて説明する。図４は、
地上カバレージ中の一部としてA、B、C、D四つのセルを
示す。A、Bセル中の一部の通信ユーザはAi、Bi(ｉ＝1,
2,3,4)で表示され、セルの直径に相当する幅HPBWを持つ
Beam AとBeam Bにそれぞれカバーされる。ここで、ユー
ザA1とユーザB4は、それぞれ隣接したセルに属している
が、かなり距離があるので、同じチャンネルを使って
も、お互いに妨害せず、SINRは許容範囲内に抑えられ
る、ということは明らかである。This will be described with reference to FIG. FIG.
A, B, C, and D cells are shown as part of ground coverage. Some communication users in A and B cells are A i , B i (i = 1,
(2,3,4) and has a width HPBW corresponding to the cell diameter
Covered by Beam A and Beam B respectively. Here, user A 1 and user B 4 belong to adjacent cells, but have a considerable distance, so that even if the same channel is used, they do not interfere with each other, and the SINR is kept within an allowable range. It is clear that.
【００２４】先ず、成層圏プラットフォームのカバレー
ジにN個のセルｃij、ｉ＝１、２，…、ｎ； ｊ＝１、
２，…、ｍ； ｎ×ｍ＝Ｎが含まれると想定する。シス
テムの持つ周波数資源の全てをT個のロジック的なチャ
ンネルに分配し、それに対応する物理的なチャンネルと
しては、CF(carrierfrequencies)やTS( time-slots)やS
SC( spread spectrum codes)などが可能である。First, in the coverage of the stratospheric platform, N cells c ij , i = 1, 2,..., N; j = 1,
2,..., M; n × m = N is assumed to be included. All frequency resources of the system are distributed to T logic channels, and the corresponding physical channels are CF (carrier frequency), TS (time-slots), S
SC (spread spectrum codes) are possible.
【００２５】そのT個のチャンネルを各セルに共有させ
る。第k番目のチャンネルを割り当てられているセルcij
中の第r番目の通信ユーザuij r ,kに対する成層圏プラッ
トフォーム側のSINRをSINRij (l) kで表示する。もし、送
信機の出力と電波伝搬損失が通信中は変動せず、SINRij
(l) kに対応する通信ユーザが、他のセルで同一チャンネ
ルを割り当てられた通信ユーザとは空間的に分離される
関係にあり、電波到来方向(DOA)技術によって新規ユー
ザ及び通信中ユーザの位置情報が得られるならば、電波
到来方向とマルチビームアンテナのビームパターンとを
併せて計算してSINRij (l) kを推定することができる。ま
た、DOA技術を使わなくでも、アダプティブアレーのDBF
(DigitalBeam Forming)アンテナの重み係数から計算し
て、SINRij (l) kを直接に求めることも可能である。Each cell shares the T channels.
You. Cell c assigned to the kth channelij
R-th communication user uij r , kStratospheric platform
SINR on the performer's SINRij (l) kTo display. If send
The output of the transceiver and the radio wave propagation loss do not fluctuate during communication, and the SINRij
(l) kThe communication user corresponding to
Is spatially separated from the assigned communication user
Are related, and new user
If the location information of the user and the communicating user can be obtained,
Direction of arrival and beam pattern of multi-beam antenna
Also calculate SINRij (l) kCan be estimated. Ma
Also, without using DOA technology, DBF of adaptive array
(Digital Beam Forming)
And SINRij (l) kCan also be obtained directly.
【００２６】次に、ｉあるいはｊを変えて、全てのセル
で第k番目のチャンネルを使用する通信ユーザに対し
て、それぞれ最小なSINRを求めて、それをSINRCh (l) kと
して定義する。一般に、全ての可能なチャンネル分配方
法が複数あるとき、各チャンネルに対するSINRCh (l) k中
の最小値を使って、選ばれた第l（エル）番目のチャン
ネル分配方法に対応するSINR特性をGSINR(l)で表示する
ものとする。Next, by changing i or j, the minimum SINR is obtained for each communication user who uses the k-th channel in all cells, and is defined as SINR Ch (l) k . . In general, when there are multiple possible channel distribution methods, the SINR characteristic corresponding to the selected l-th channel distribution method is determined using the minimum value of SINR Ch (l) k for each channel. It shall be indicated by GSINR (l) .
【００２７】一方、新規ユーザに関する呼損率を
Pb (l)、通信中ユーザに関する強制切断率をPh (l)と、そ
れぞれ定義する。ここで、呼損率とは、通信要求のため
の発呼に対して接続に失敗する確率であり、強制切断率
とは、通信中のユーザが強制的に通信を中断させられる
割合である。On the other hand, the call loss rate for a new user is
P b (l) and the forced disconnection rate for the communicating user are defined as P h (l) , respectively. Here, the call loss rate is a probability of connection failure for a call for a communication request, and the forced disconnection rate is a rate at which a user during communication is forcibly interrupted.
【００２８】次に、カバレージ内の全てのセル中にある
通信ユーザのSINR特性の最適化及び呼損率と強制切断率
の最小化を同時に実現する。これは、最大化max{GSINR
(l)}、最小化minPb (l)、及び最小化minPh (l)を同時に行
うことになり、一つのマルチオブジェクト組合せ最適化
問題である。Next, optimization of the SINR characteristics of communication users in all cells within the coverage and minimization of the call blocking rate and the forced disconnection rate are simultaneously realized. This is the maximization max {GSINR
(l) }, minimization minP b (l) , and minimization minP h (l) are performed simultaneously, which is one multi-object combination optimization problem.
【００２９】このような最適化モデルにおいては、一般
的には、この組合せ数の増加に伴って計算量が指数的に
上昇すると言われている。しかし、ニューラルネットワ
ークあるいは遺伝子アルゴリズムとして知られている手
法を利用して、この組合せ最適化問題の解を求めること
は可能であることもまた知られている。In such an optimization model, it is generally said that the calculation amount increases exponentially with the increase in the number of combinations. However, it is also known that it is possible to solve this combinatorial optimization problem using a technique known as a neural network or a genetic algorithm.
【００３０】ここで、遺伝子アルゴリズムを利用して数
１に表示される組合せ最適化モデルに基づいて、通信シ
ステムの容量増加を図る一つのシステムシミュレーショ
ン例をあげる。Here, an example of one system simulation for increasing the capacity of the communication system based on the combination optimization model represented by Equation 1 using a genetic algorithm will be described.
【００３１】この場合、最適化モデルは、ｏlを新規ユ
ーザと通信ユーザの順番リストとし、F(ol)を第l（エ
ル）番目のチャンネル割り当て方案の特性に関する評価
関数とするとき、F(ol)を最大化する問題となって、次
のように書く事ができる。ここで、GSINRは、チャンネ
ル分配に対応するSINR特性であり、Pb (l)は新規ユーザ
に関する呼損率で、Ph (l)は通信中ユーザに関する強制
切断率であり、ｗは最適化重み係数であり、Ｍは繰り返
し回数の上限であり、Ｃはセルの集合でありｃijはその
メンバであり、Ｔはロジック的なチャンネル数である。[0031] In this case, the optimization model, when the o l as a new user and the order list of the communication user, the evaluation function about the characteristics of F (o l) a first l (el) th channel assignment scheme, F The problem of maximizing (o l ) can be written as Here, GSINR is an SINR characteristic corresponding to channel distribution, P b (l) is a call loss rate for a new user, P h (l) is a forced disconnection rate for a communicating user, and w is an optimization weight coefficient. , M is the upper limit of the number of repetitions, C is a set of cells, c ij is its member, and T is the number of logical channels.
【００３２】[0032]
【数１】 (Equation 1)
【００３３】このシステムシミュレーションで使ってい
るマルチビームアンテナが９個のビームを発生し、成層
圏プラットフォームの地上カバレージが９個のセルに分
割され、一つのビームは一つのセルをカバーし、そのビ
ームパターンの二次元プロファイルは、図５に示される
ものであるとする。The multi-beam antenna used in this system simulation generates nine beams, the ground coverage of the stratospheric platform is divided into nine cells, one beam covers one cell, and its beam pattern Is assumed to be the one shown in FIG.
【００３４】また、システムの周波数バンドが12個のチ
ャンネルに分かれ、全てのセルに共有される、とする。
ここで、システムシミュレーション用の主なパラメータ
は表１のようにとった。It is also assumed that the frequency band of the system is divided into 12 channels and is shared by all cells.
Here, the main parameters for the system simulation are shown in Table 1.
【００３５】[0035]
【表１】 [Table 1]
【００３６】9個のセルが地上のx-y平面で３×３のよう
に並列し、周辺セルでユーザの同チャンネル干渉を漏れ
なく計算するため、外でさらに一列の仮想セルを設け
る。また、SINR特性を評価するため、先ず、隣接ビーム
のメインローブから起こる同一チャンネル干渉レベルを
計算する。さらに、サイドローブの影響を含めて考える
と、9個のビームを使う時、成層圏プラットフォームサ
イドローブのレベルが9.5dBに上昇しても、DBFアンテナ
から出したビームのサイドローブが-32.5dBに抑えられ
れば、受信側の許容SINRが20dBまで維持できる。Nine cells are arranged in parallel on the ground xy plane as 3 × 3, and in order to calculate the co-channel interference of the user in the surrounding cells without omission, another row of virtual cells is provided outside. In order to evaluate the SINR characteristics, first, the co-channel interference level generated from the main lobe of the adjacent beam is calculated. Considering the effects of side lobes, when using nine beams, the side lobe of the beam emitted from the DBF antenna is suppressed to -32.5 dB even if the stratospheric platform side lobe level rises to 9.5 dB. If it is, the allowable SINR on the receiving side can be maintained up to 20 dB.
【００３７】本発明のDCA方法の性能評価のための比較
対象としては、図２のような同一周波数再利用間隔を４
に設定する固定チャンネル割り当て方式(FCA)を取り上
げた。As a comparison object for evaluating the performance of the DCA method of the present invention, the same frequency reuse interval as shown in FIG.
The fixed channel assignment method (FCA) set in the system is taken up.
【００３８】なお、計算を単純化するため、今回の計算
例では、伝播損失やマルチパスなどの影響については、
除外している。さらに、式(7)中の係数をｗ1＝0.1、ｗ2
＝４０、ｗ3＝0,に設定して、このDCA方式を利用する時
のトラフィックに対する呼損率特性を調べた。その計算
方法としては、図７にも示した次のアルゴリズムを用い
た。 １）まず、ある一つの無線資源割り当てのセットにおい
て各セルにある無線資源を使用するユーザが送信する信
号のSINRの中での最小値を求め、 ２）次に、上記の１）の計算を他の全ての無線資源に対
して繰返して先の最小値に関する最小値をさらに求め、 ３）次に、他の全ての無線資源割り当てセットに対して
上記２）の最小値の中の最大値を求め、 ４）その最大値が許容SINRを上回れば、その最適な無線
資源割り当てのセットを採用する。 その計算結果を図６に示す。In order to simplify the calculation, in the present calculation example, the effects of propagation loss, multipath, etc.
Excluded. Further, the coefficients in the equation (7) are expressed as w 1 = 0.1, w 2
= 40 and w 3 = 0, and the call loss rate characteristics for traffic when using this DCA method were examined. As the calculation method, the following algorithm also shown in FIG. 7 was used. 1) First, a minimum value in the SINR of a signal transmitted by a user who uses a radio resource in each cell in a certain set of radio resource allocation is determined. 2) Next, the calculation of the above 1) is performed. Repeat for all other radio resources to further determine the minimum with respect to the previous minimum, and 3) Next, for all other radio resource allocation sets, determine the maximum of the minimums in 2) above. 4) If the maximum value exceeds the allowable SINR, adopt the optimal set of radio resource allocation. FIG. 6 shows the calculation results.
【００３９】このシミュレーションの結果から見ると、
従来のFCA方式よりも、本発明のDCAとSDMAとの組合せ方
式を使うことにより、同じ呼損率での成層圏プラットフ
ォーム通信システムの容量が大幅に増加されることが分
かる。例えば、呼損率が10-3の場合は、システムの容量
が約10倍に増えた。また、トラフィック量の増加にした
がって、呼損率の改善幅がだんだん小さくなる。しか
し、最悪の場合は、通信ユーザの数が極限に達し、隣接
するセルとの間でチャンネルの共用が全くできなくなる
が、この場合にも、呼損率特性はFCAと同様になるにす
ぎない。Looking at the results of this simulation,
It can be seen that by using the combination scheme of DCA and SDMA of the present invention as compared with the conventional FCA scheme, the capacity of the stratospheric platform communication system at the same blocking rate is significantly increased. For example, when the call loss rate is 10 -3 , the capacity of the system is increased about 10 times. In addition, as the traffic volume increases, the range of improvement in the call blocking rate gradually decreases. However, in the worst case, the number of communication users reaches the limit, and it becomes impossible to share a channel with an adjacent cell at all. However, in this case, the call blocking rate characteristic is similar to that of the FCA.
【００４０】以上説明した様に、本発明は、新しい動的
な無線資源管理手段を提案しており、これを成層圏プラ
ットフォーム通信システムに応用すると、無線資源を効
率よく使え、システムの容量増加を果たすことができ
る。As described above, the present invention proposes a new dynamic radio resource management means, and when this is applied to a stratospheric platform communication system, radio resources can be used efficiently and system capacity can be increased. be able to.
【００４１】さらに、その動的な無線資源管理方法は衛
星通信システムなどにも応用でき、基本的には、上記し
たものと同様なシステム容量改善効果が得られると期待
される。Further, the dynamic radio resource management method can be applied to a satellite communication system and the like, and basically, it is expected that the same system capacity improvement effect as described above can be obtained.
【００４２】[0042]
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。Since the present invention has the above-described configuration,
The following effects can be obtained.
【００４３】第１の発明では、成層圏プラットフォーム
など無線通信システムの通信容量が増加するIn the first invention, the communication capacity of a wireless communication system such as a stratospheric platform increases.
【００４４】また、第２の発明では、動的チャンネル分
配(DCA)方式の安定性が向上する。In the second aspect, the stability of the dynamic channel allocation (DCA) system is improved.
【図１】MSATシステムにおけるビームカバレージを示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing beam coverage in an MSAT system.
【図２】地上SDMA方式の概念を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the concept of a terrestrial SDMA system.
【図３】成層圏プラットフォームのフットプリントを示
す図である。FIG. 3 shows the footprint of the stratospheric platform.
【図４】マルチビームアンテナを持つ成層圏プラットフ
ォームのカバレージを示す図で、（Ａ）は、ユーザのセ
ル内の分布位置を示す図で、（Ｂ）は、隣接セルのビー
ムパターンを示す図である。4A and 4B are diagrams illustrating coverage of a stratospheric platform having a multi-beam antenna, wherein FIG. 4A is a diagram illustrating a distribution position in a user cell, and FIG. 4B is a diagram illustrating a beam pattern of an adjacent cell; .
【図５】ビームパターンの二次元プロファイルを示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a two-dimensional profile of a beam pattern.
【図６】トラフィックに対する呼損率特性の比較を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a comparison of call blocking rate characteristics with respect to traffic.
【図７】最適な無線資源割り当てのパラメータセットを
得るためのアルゴリズムを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an algorithm for obtaining a parameter set for optimal radio resource allocation.
フロントページの続き (72)発明者 長谷 良裕 神奈川県横須賀市光の丘３丁目４番 郵政 省通信総合研究所 横須賀無線通信研究セ ンター内 (72)発明者 烏 剛 神奈川県横須賀市光の丘３丁目４番 郵政 省通信総合研究所 横須賀無線通信研究セ ンター内 (72)発明者 三浦 龍 神奈川県横須賀市光の丘３丁目４番 郵政 省通信総合研究所 横須賀無線通信研究セ ンター内 (72)発明者 諸 鴻文 中華人民共和国上海市華山路1954号 上海 交通大学内 Ｆターム(参考） 5K022 FF00 5K072 AA13 BB13 BB22 CC03 CC34 DD02 DD11 DD16 GG02 GG15Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiro Hase 3--4 Hikarinooka, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture Post Communication Research Laboratory Yokosuka Radio Communication Research Center (72) Inventor Tsuyoshi Karasu 3-4-2 Hikarinooka, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture Within the Ministry of Communications Research Laboratory Yokosuka Wireless Communication Research Center (72) Inventor Ryu Miura 3-4 Hikarinooka, Yokosuka City, Kanagawa Pref. No. 1954, Huashan Road, Shanghai, People's Republic of China F-Term in Jiao Tong University (Reference) 5K022 FF00 5K072 AA13 BB13 BB22 CC03 CC34 DD02 DD11 DD16 GG02 GG15
Claims (2)
数の固定通信ユーザと、マルチビームアンテナを用いて
デジタル双方向無線通信を行う無線通信プラットフォー
ムと、を含む無線通信システムであって、 アレーアンテナの重み係数を用いて新規ユーザ及び通信
中ユーザの位置情報と、マルチビームアンテナのビーム
パターンを用いてSINR予測値とを求める構成と、 一機の無線通信プラットフォームがカバーする陸上各セ
ルの新規ユーザ及び通信中のユーザのSINR予測値をプラ
ットフォーム内部の信号処理手段あるいは通信手段を用
いて求める構成と、を備える集中型ダイナミック・無線
資源割り当て(WRA)手段を備えた無線通信システムにお
いて、 １）まず、ある一つの無線資源割り当てのセットにおい
て各セルにある無線資源を使用するユーザが送信する信
号のSINRの中での最小値を求め、 ２）次に、上記の１）の計算を他の全ての無線資源に対
して繰返して先の最小値に関する最小値をさらに求め、 ３）次に、他の全ての無線資源割り当てセットに対して
上記２）の最小値の中の最大値を求め、 ４）その最大値が許容SINRを上回れば、その最適な無線
資源割り当てのセットを採用することを特徴とする無線
資源管理方法。A wireless communication system including a plurality of terrestrial mobile communication users or a plurality of fixed communication users, and a wireless communication platform that performs digital two-way wireless communication using a multi-beam antenna, comprising: A configuration for obtaining position information of new users and communicating users using weighting factors, and a predicted SINR value using a beam pattern of a multi-beam antenna; a new user for each land cell covered by one wireless communication platform; A configuration in which a SINR prediction value of a user in communication is obtained by using signal processing means or communication means inside the platform; and 1) a wireless communication system having centralized dynamic / wireless resource allocation (WRA) means. Use the radio resources in each cell in a set of radio resource allocations 2) Next, the calculation of the above 1) is repeated for all other radio resources to further obtain the minimum value related to the previous minimum value. 3) Next, for all the other radio resource allocation sets, find the maximum value among the minimum values of 2) above. 4) If the maximum value exceeds the allowable SINR, A radio resource management method characterized by employing a set.
り当て(WRA)手段で用いた新規ユーザと通信ユーザのSIN
R予測値に加え、新規ユーザの呼損率及び通信ユーザの
切断率も含めて、最適化アルゴリズムを実行し、一番特
性の良い無線資源割り当てセットを選ぶ動的な無線資源
割り当て手段を備えることを特徴とする請求項１に記載
の無線資源管理方法。2. The SIN of a new user and a communication user used in the above-mentioned centralized dynamic and radio resource allocation (WRA) means.
In addition to the R prediction value, dynamic radio resource allocation means for executing an optimization algorithm, including a call loss rate of a new user and a disconnection rate of a communication user, and selecting a radio resource allocation set having the best characteristic is provided. The radio resource management method according to claim 1, wherein
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006311190A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | Flying object communication equipment and flying object communication system |
| US7831280B2 (en) | 2002-09-09 | 2010-11-09 | Interdigital Technology Corporation | Reducing the effect of signal interference in null areas caused by overlapping antenna patterns |
| CN106535339A (en) * | 2016-11-17 | 2017-03-22 | 南京邮电大学 | Multi-hop channel allocation method based on CS-DCA algorithm |
| CN114900224A (en) * | 2022-04-15 | 2022-08-12 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | Method for measuring and controlling satellite by aircraft handover target and related equipment |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100336418C (en) * | 2005-03-04 | 2007-09-05 | 清华大学 | Method of dynamic channel allocation and use based on farmost channel search |
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2001
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7831280B2 (en) | 2002-09-09 | 2010-11-09 | Interdigital Technology Corporation | Reducing the effect of signal interference in null areas caused by overlapping antenna patterns |
| JP2006311190A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | Flying object communication equipment and flying object communication system |
| CN106535339A (en) * | 2016-11-17 | 2017-03-22 | 南京邮电大学 | Multi-hop channel allocation method based on CS-DCA algorithm |
| CN114900224A (en) * | 2022-04-15 | 2022-08-12 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | Method for measuring and controlling satellite by aircraft handover target and related equipment |
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