JP2003513531A - デジタル無線通信システムにおけるリソースのダイナミック割り当て方法 - Google Patents

デジタル無線通信システムにおけるリソースのダイナミック割り当て方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、デジタル無線通信システム、殊に移動無線システムにおけるリソースのダイナミック割り当て方法であって、リソースが加入者と基地局との間の無線インタフェースにおける制限された数の物理チャネルによって形成されかつ加入者にリソース管理によって割り当てられるという形式の方法に関する。少なくとも複数の加入者に前記リソース管理によって排他的ではなく、その都度の時点の需要を上回る伝送容量を割り当てることによって特徴付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、デジタル無線通信システム、例えば移動無線システムにおけるリソ
ースのダイナミック割り当て方法、およびこの形式に構成されている無線通信シ
ステムに関する。
【０００２】 図１には、将来的なユニバーサルなテレコミュニケーションシステムＵＭＴＳ
（Universal Mobile Telecommunications Sysytem）のロジック・アーキテクチ
ャが例示されているが、本発明はこれに制限されるものではない。
【０００３】 所謂無線インタフェースを介して少なくとも１つの基地局ノードＢと複数の加
入者ＵＥ（User Equipment）との間のコネクションが確立される。加入者は殊に
移動機であるが、定置の送信機および受信機であってよくかつ無線コミュニケー
ションシステム の最下位の構成部分である。基地局ノードＢは数平方キロメー
トルまでの大きさの無線ゾーン、所謂無線セルＺを使用できるようになっている
。無線ゾーンの空間的な制限のために、データを変調して伝送する狭い範囲の搬
送周波数が所定の距離において同時に再使用されるが、相互干渉（セル間干渉、
Interzell-Interferenzen）が生じることはない。複数の無線セルＺはこのため
に、基地局制御部ＲＮＣ（Radio Network Controller）によって管理される１つ
の共通の無線領域ＲＮＳ（Radio Nrtwork Subsystem）を形成している。複数の
無線領域ＲＮＳは１つの無線ネットワーク（ＵＴＲＡＮ＝Universal Telecommun
ications Radio Access Network）を形成している。これを介して移動通信シス
テムＵＭＴＳのコアネットワークＣＮ（Core Network）とのコネクションが確立
されかつこの無線ネットワークによりとりわけ、アナログおよびデジタルの固定
ネットワークＰＳＴＮ，ＩＳＤＮに対するアクセスが固有のパケット交換網、殊
にＡＴＭ（Asynchron Transfer Mode）およびＩＰ（Internet Protocol）ネット
ワークにおいてまたは別の移動無線ネットワークにおいて可能になる。
【０００４】 全体として使用できるようになっている、搬送周波数におけるスペクトルの要
求を一層効率よく利用できるようにするために、周波数、時間および／または拡
散符号選択性の多元接続に基づいた同期マルチプル方式が導入されて、１つのチ
ャネルの伝送容量が複数のコネクションに分割されるようにしている。これらは
相応にＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＴＤＭＡ（Time Div
ision Multiple Access）およびＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）と
称される。このために基地局に取り込まれた送信機と受信機との間の取り決めに
おいて、送信および受信同期周波数帯、タイムスロットおよび／または符号から
成る固定的に前以て決められている割り当てが利用される。
【０００５】 以下の説明において概念「チャネル」または「物理チャネル」が使用されると
き、それは概念「リソース」と同じに使用される。ここでリソースは場合によっ
ては複数の物理チャネルを介してもその都度、無線インタフェースを介する所定
の伝送伝送速度を使用することができるものである。
【０００６】 これらのマルチプレックス方式には、この種の有線交換されるコネクションの
伝送容量がマルチプレックス同期化によって固定的に前以て決められておりかつ
瞬時的に伝送容量が必要とされないときにも、これらの伝送容量を別の加入者の
ために使用できるようにはなっていないという不都合がある。
【０００７】 このために別の基本的な方式、パケット交換が実現され、効果を上げている。
それは物理チャネルの伝送容量を複数のコネクションによって共通に利用するこ
とに基づいている（ベアラ）。またこのために、チャネルは時間軸に分割される
が、表面的に固定のタイムスロットにおいてではなく、可変長のアドレッシング
されたデータパケットにおいてである。データは時間分散されて伝送され、それ
故に非同期のマルチプレックス方式とも言われる。各送信機はいつでも、その時
にまで利用されていない伝送容量にアクセスすることができかつそのデータは例
えば推計的なアクセス方式ＡＬＯＨＡに従って伝送することができる。更に、コ
ネクションのデータ伝送速度は非常に容易に無段階に変化される。送信機はデー
タ伝送速度を、送信機がデータパケットをどのような時間間隔で送信するかによ
っても、時間間隔の長さによっても調節することができる。
【０００８】 ＵＭＴＳのような将来的な移動無線システムは加入者に種々異なっているデー
タ伝送速度を有する沢山の種々異なっているサービスを提供することになる。純
然たる音声伝送の他に、多種多様なサービスが行われるマルチメディア用途がデ
ータ生成の大きな部分を占めることになる。この場合パケット交換をネットワー
ク側で組み込むことが特別有望視される。
【０００９】 加入者からの（アップリンク）および加入者への（ダウンリンク）双方向の通
信伝送のためにＵＭＴＳにおいてＴＤＤモード（ＴＤＤ＝時分割多重）、広帯域
ＴＤＭＡ／ＦＤＭＡシステムの、ＣＤＭＡシステムとの組み合わせも、ＦＤＤモ
ード（ＦＤＤ＝周波数デュプレックス）、広帯域ＣＤＭＡも設定されている。特
別な広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）を使用すれば、異なっているデータ伝送速
度およびサービス品質（Quality of Service＝ＱｏＳ）に対する要求を考えた高
いフレキシビリティおよび効率が約束される。このことは符号分割多元接続方式
（ＣＤＭＡ）によって実現される。すなわちここではそれぞれのベアラは加入者
間の通信の伝送のために短い符号シーケンスと長い符号シーケンスとの種々の組
み合わせを使用する。受信機は、受信したデータ流を適当な短い符号シーケンス
および長い符号シーケンスと相関をとることによって個々のベアラを再び使用す
ることができることになる。
【００１０】 このアクセス方式では、リソースの非常にフレキシブルな割り当てが可能であ
る。というのはこの方式では、データ伝送速度に対するピーク値が種々異なって
いるベアラおよび可変のデータ伝送速度を有するベアラが可能であるからである
。他方においてこのフレキシビリティのためにチャネルへのアクセスが厳格にコ
ントロールされて、過負荷が生じないようにかつ予め定義されている伝送品質が
保証されるようにすることが必要である。これらの目的は帯域幅を割り当てるた
めの２ステップストラテジーによって実現される： コネクション確立時に、ある種の伝送リソースがそれぞれのベアラに対してその
帯域幅およびＱｏＳ要求に依存して用意される。このことはアドミッション・コ
ントロール機能（Admission Control Funktion）（コネクション許可機能）によ
って実現される。この機能により、コネクション確立の際に適当な数の符号およ
び干渉リソースがリザーブされかつ所謂トランスポート・フォーマットセットＴ
ＦＣＳ（Transport Format Combination Set）が割り当てられる。このセットと
は、実質的に、ベアラによって利用することができる生じうるすべてのデータ伝
送速度の設定および無線伝送に対するその符号化のことである。この機能は要求
される伝送リソースの長時間の割り当てを使用することができかつ可変のデータ
伝送速度を有するベアラの所要ビット伝送速度の相互調整によって生じる所謂統
計学的に見たマルチプレックス・メリットを考慮することができる。
【００１１】 これに対して短期間のリソース割り当ては所謂ＭＡＣ（Media Access Control
）によって制御される。ＭＡＣは、通信システムの広範な標準化に対して作成さ
れたＩＳＯ−ＯＳＩ層モデルによれば、層２（レイヤ２）に配属されておりかつ
種々のトラヒックチャネルＴＣＨ（Transport Channels）の利用に預かっている
。ＭＡＣは所定のトランスポートフォーマット（Transportformat＝ＴＦ）、実
質的に伝送に対する所定のデータ伝送速度を、コネクション確立の際に定義され
たトランスポートフォーマットのリストから選択し、その際種々異なっているベ
アラ・パケット・スケジューリング・アルゴリズムのその時点の要求に依存した
使用可能な帯域幅の適正なまたは優先化された割り当てが考慮される。
【００１２】 確かに、無線セルの容量に作用する境界状態が存在している。空きリソースを
もはや使用することができない（所謂ハード・ブロッキング）ときかまたは実際
には実現できても非常に難しい完全には直交していないシステムにおいて、隣接
セルの相互干渉によって引き起こされて、信号の全体干渉が所定のしきい値を上
回る（所謂ソフト・ブロッキング）場合に、１つの無線セルにおいて最大の伝送
容量が実現されている。
【００１３】 一般にハード・ブロッキングが伝送容量を制限するＴＤＭＡベースドシステム
において特に、使用することができるリソースをできるだけ最適に利用するため
に、リソースは加入者間で、個々の加入者の全体のサービスの一時的な容量要求
に応じて、ダイナミックに切り換えることができるようになっているべきである
。このためにそれぞれの無線セルにおいて、使用可能なリソースおよび所定のベ
アラに対するその割り当てが管理されなければならない。
【００１４】 高速のパケット指向型コア・ネットワーク（ＡＴＭまたはＩＰベースド）の導
入に基づいて、将来的に実時間サービス（Real-Time-Service）および非実時間
サービス（Non-Real-Time-Service）の厳密な区別がなくなりかつサービスは単
にＱｏＳパラメータ（実質的にビットエラー伝送速度、遅延時間、ジッタ）にお
いて区別されることを予測すべきであるので、第３世代のセルラ無線通信システ
ムは全体のサービスに対する一貫のとれた伝送メカニズムを提供しなければなら
ないという要求が立てられる。このメカニズムはフレキシブルにパラメータ化で
きるものである。
【００１５】 このために、ダイナミックに変化するデータ伝送速度に基づいたリソースの切
換を、伝送すべきデータが送信側において分割される、それぞれのＴＤＭＡフレ
ームに従ってまたはそれぞれの伝送されるデータブロックに従って非常に高速に
行って、利用されないリソースが生じないように、かつこれによりスペクトル効
率が最大になるようにしたい。システムアーキテクチャＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ＝
Terrestrial Radio Access Ｎetwork）において例えば、切換は約１０ｍｓ毎に
可能でなければならない。このことはＴＤＭＡフレームの長さ、従って１６個の
タイムスロット（ＵＴＲＡ ＴＤＤ多元接続＝UTRA TDD multiple access）に相
応している。
【００１６】 これまでは、リソース割り当ての際に可能なダイナミック特性を意図的に制限
することによって、この問題は避けられる。このために、それぞれのベアラに基
地局制御部ＲＮＣによって、実時間サービスのデータ伝送速度のピーク値の伝送
のために必要である数のチャネル（ＤＣＨ＝Dedicated Channels）が与えられ、
すなわち排他的に割り当てられる。
【００１７】 ダイナミック要求が高いことに基づいて、リソースの占有はＭＡＣ（レイヤ２
）によって制御されるようにしたい。レイヤ２はＯＳＩ参照モデルにおけるガー
ド層に関しかつ、データブロックの始端および終端を区切りかつこれらを所望の
確実さを以てコネクションの一方のエンドから他方のエンドに運搬するように特
性を持たされている。これに対して、コアネットワークの基地局制御部ＲＮＣの
通信に対するＯＳＩ参照モデルに従ったトラヒック層レイヤ３での無線リソース
マネージャーＲＲＣ（＝Radio Resource Control）は、データブロックベースま
たはＴＤＭＡフレームベースに対する割り当ての変化を実施することはできない
。
【００１８】 それぞれのコネクションに非常に低い容量を有する連続的に占有される物理チ
ャネル、とりわけリソース割り当て情報を担っているチャネルを割り当てること
ができるＦＤＤモード（Ｗ−ＣＤＭＡ）に対して、この解決法はＴＤＤモード（
ＴＤ−ＣＤＭＡ）には向いていない。というのは、極めて僅かなリソースしか使
用することができずかつこれらはその上更に、その都度の大きな伝送容量を有し
ているからである。それ故に、ＴＤＤおよびバースト形状のデータトラヒックで
は、ハードブロッキングを回避する目的でデータが不連続的に生起するコネクシ
ョンに対するリソースの連続的な占有は不都合なことに効率の低減と結び付いて
いる。
【００１９】 無線通信システムにおいて、任意の多元接続方式によって定義される物理チャ
ネルは多数の無線を無線インタフェースに持っていく目的で（例えばシグナリン
グ、一般的なシステム情報の同報、同期化、リソース割り当て、ページング、デ
ータ伝送）、一連の論理チャネルに振り当てられる。有効データ（例えば音声、
ＦＡＸ，ビデオ）は普通トラヒックチャネル（Traffic Channels TCH）を介して
かつ制御チャネルは普通シグナリングチャネル（Control Channels CCH）を介し
て伝送される。
【００２０】 公知のＴＤＤシステムアーキテクチャによればダウンリンクではリソース割り
当てのシグナリングのためにシグナリングチャネルＦＡＣＨ（Forward Link Acc
ess Channel）が使用され、一方アップリンクではリソース要求のシグナリング
はシグナリングチャネルＲＡＣＨ（Random Access Channel）において行われ、
ＣＣＨも使用される。
【００２１】 ＦＡＣＨもＲＡＣＨも高い伝送容量を必要とする。その理由は、リソース割り
当ては、連続的には専用物理チャネルが割り当てられていない無線セルの全部の
加入者に対して処理されなければならないからである。その容量がセル内の全体
の負荷に依存してスケーリングされかつこれに関するシングナリングはダウンリ
ンクにおいて単方向の論理制御チャネルＢＣＨ（Broadcast Channel）を介して
行われものと仮定されるときでさえ、連続的にリソースはこの目的のためにリザ
ーブされなければならない。その理由は、この整合はセミ・スタチックにしか行
うことができないからである。
【００２２】 別の欠点として挙げられるのは、ＦＡＣＨでは送信電力制御（Power Control
）が可能でなく、従って加入者の所在地が無線セルの近傍にある場合には高いセ
ル間干渉電力が発生されることである。
【００２３】 更に、高いシグナリング負荷に基づいてＲＡＣＨをパケット伝送のために付加
的に利用することはできない。このことは、アップリンクで伝送されるべきデー
タパケットが非常に小さい場合でも、高いシグナリングオーバヘッドを回避する
ことができないことを意味している。ＲＡＣＨおよびＦＡＣＨの固定の割り当て
はその都度所定のタイムスロットにおいて、殊にネットワークが整合調整されて
いない場合には、隣接セルの干渉に特別陥り易い。
【００２４】 更に、ＲＡＣＨおよびＦＡＣＨを用いた今日のシグナリング構想は、ＴＦＣＩ
（Transport Format Combination Indicator）を使用したサービスの任意の組み
合わせのフレキシブルな伝送を可能にするのではなく、所定のリソースを前以て
決められている時間間隔の間だけ可能にするものであり、ここで固定のデータフ
ォーマットが仮定される。
【００２５】 特に、ＣＣＨチャネルを介するバンド外シグナリングに基づいて、連続的に占
有される専用チャネルが割り当てられていないそれぞれの加入者は同時に、シグ
ナリングチャネルＦＡＣＨも一時的に割り当てられているトラヒックチャネルＴ
ＣＨも受信しなければならず、このために複雑さは増しかつ加入者のエネルギー
消費量は高められることになる。
【００２６】 従って本発明の課題は、無線通信システムにおける無線リソース管理を、これ
まで挙げた欠点が回避されるように改善することである。殊に、フレキシブルな
ダイナミックなリソース占有によって、システムが全体で使用することができる
、時間単位当たりの周波数を一層有効に管理するようにしたい。この課題は、請
求項１の特徴部分に記載の構成を有する方法および請求項２１の特徴部分に記載
の構成を有する無線通信システムによって解決される。有利な実施形態は従属請
求項からわかる。
【００２７】 本発明の方法は、説明したＵＭＴＳ移動無線システムに基づいて例えば次のよ
うに実現される。その際物理チャネルの多重割り当てが、ＵＭＴＳまたは匹敵す
る無線通信システムのＴＤＤモード（ＴＤ−ＣＤＭＡ）において、すなわちタイ
ムスロットおよび／または符号において許容される。これにより、一方において
、リソースの、無線リソースマネージャーＲＲＣによる準スタチックな割り当て
がネットワークすべてのチャネルに対して一貫的に実施され、他方において専有
メディアアクセス制御（dedicated Medium Access Comtrol（ＭＡＣ−ｄ））エ
ンティティには相互作用（インタラクション）によって、複数の加入者間で非常
に高速な伝送容量を交換する可能性がでてくる。ＭＡＣ−ｄエンティティは加入
者のＤＣＨにおけるサービスのリソースの加入者固有の管理に預かっており、そ
の際従来のデザインによれば種々異なっているＭＡＣ−ｄエンティティ間の直接
的なインタラクションは設定されていない。
【００２８】 本発明の別の形態において、従来の、ＲＡＣＨおよびＦＡＣＨを用いたバンド
外シグナリングを所定の専有物理チャネルＤＰＣＨ（Dedicated Physical Chann
es）内のバンド内シグナリングによって置換することが提案される。これにより
フレキシビリティが高められかつ生成される干渉が低減されると共に隣接セルの
干渉（セル間干渉）にも陥りにくくなる。更に、加入者はパケット伝送のために
１つのダウンリンクタイムスロット（ＴＤＤ）だけを観察していればよいので、
加入者に対する要求が低減される。
【００２９】 更に本発明によれば、従来のＴＦＣＩ構想は、所定のＴＦＣＩ値の、所定の加
入者に対する一義的な割り当てによって付加的な加入者標識が挿入されるまでに
拡張される。これにより、シグナリングコストは著しく低減されるが、同時に非
常にフレキシブルに保持されもする。
【００３０】 本発明によれば、アップリンクおよびダウンリンクにあるそれぞれの加入者に
その都度の最大総データ伝送速度、ディレイ要求、平均データ伝送速度並びに干
渉状況に依存して、所定数のＤＰＣＨが割り当てられる。この場合決定的なこと
は、リソースのリザーブは排他的に行う必要はなく、それぞれのリソースは無線
リソースマネージャーＲＲＣによって同時に複数の加入者に割り当てられるよう
にすることができることである。物理チャネルのこの「オーバーローディング」
によって可変のデータ伝送速度において、リソースを非常に高速にＭＡＣレイヤ
（ＭＡＣ−ｄ）においてデータブロックベースでまたはＴＤＭＡフレームベース
で複数の加入者間を切り換えることができ、しかもこの場合無線リソースマネー
ジャーＲＲＣにおいてリソースの割り当てを相対的に時間をかけて変更する必要
もない。その際すべての割り当てられたリソースを介して加入者が使用すること
ができる伝送容量の合計は普通、ＭＡＣレイヤがリソースの専有の際に申し分な
く大きい決定空間を使用することができるようにするためには必要とされる伝送
速度を著しく上回る。
【００３１】 基本的に、データ伝送はある加入者に対するダウンリンクにおいてもアップリ
ンクにおいても加入者に無線リソースマネージャーＲＲＣによって割り当てられ
るリソースにおいてしか行うことができない。
【００３２】 無線リソースマネージャーＲＲＣにおけるリソースの割り当ての際、別の実施
形態においてそれぞれの加入者の測定（ダウンリンクにおいて）および基地局の
測定（アップリンクにおいて）が評価される。測定結果に基づいて、それぞれ使
用可能なリソースは所定のインデックス（指標）を得る。このインデックスは複
数のＣＣＴｒＣＨ（Coded Composite Transport Channel）に対してどの順序で
かつどのサービスに対してリソースが専有されるべきであるかを定めている。測
定はコネクションの期間に規則的に繰り返され、これにより無線リソースマネー
ジャーＲＲＣにおいて必要の際に適時にインデックスの新たな付与および場合に
より所定のリソースの再割り当てを行うことができる。
【００３３】 別の実施形態において、それぞれの加入者にはまさに、それに割り当てられて
いるリソースがシグナリングリソースとして定義される。このシグナリングリソ
ースにはそれぞれのＴＤＭＡフレームにおいてデータに対して付加的に、コネク
ション確立の際に定められるフォーマットにおいてＴＦＣＩが供給される。これ
により伝送速度マッチングの反転並びにデータパケットの分離が可能になる。こ
の場合ＴＦＣＩは常に全部のマルチプレックス信号に関連している。これは全部
の加入者データを含んでおりかつ一般に複数のリソースにおいて伝送される。
【００３４】 別の実施形態によれば、シグナリングリソースが複数の加入者によって占有さ
れる場合には、該リソースがすべての加入者に対するＴＦＣＩを支持しており、
その際ＴＦＣＩに対して、加入者の全体の可能なトランスポートフォーマットを
相互に区別するコーディングスキーマが使用される。これらリソースの全部の加
入者はこの場合ＴＤＭＡフレームにおいて伝送されるそれぞれのデータブロック
においてＴＦＣＩ値を読み取りかつこの値に基づいて、実時点のデータブロック
において当該加入者のためにデータが伝送されるかどうかを検出する。
【００３５】 加入者が少なくともそれに対して排他的に割り当てられているリソースを有し
てる、すなわち「オーバロード」されていないリソースを有している場合には、
別の実施形態において、これらリソースの１つがこの加入者のＴＦＣＩをこれま
でのＴＦＣＩシグナリングに類似してＤＰＣＨ内に担持している。
【００３６】 加入者の使用可能なリソースが複数のタイムスロットを介して分配される場合
に対して、ダウンリンクにおいては特別に、ＴＦＣＩをデータブロックの時間的
に第１のタイムスロット配置して、とりわけ加入者におけるデータの不必要な一
時記憶が回避されるようにすると有利である。
【００３７】 ＴＦＣＩを支持するリソースが複数の加入者に対して有効である場合には、別
の実施の形態においてＴＦＣＩの送信電力が相応に調整設定され、その際ダウン
リンクとアップリンクとの間の区別が必要である。
【００３８】 このために、本発明の思想を発展させる中でダウンリンクにおいてＴＦＣＩ（
およびデータパケットのミドアンブル）に対して出力ないし電力が、これらリソ
ースの最も遠くに離れている加入者に到達することができるように選択される。
その際加入者を共通のシグナリング用リソースにプールする際の不必要な干渉を
回避するために、大体同じ送信電力を必要とするような加入者が別の実施形態に
おいてまとめられる。ＴＦＣＩとは異なって、シグナリングリソースのデータ部
は常に１つの加入者にだけ向けられており、それ故に相応の加入者に到達するの
に十分である出力ないし電力でのみ送信される。
【００３９】 アップリンクにおいては送信出力に関する特別な調整は必要でない。というの
は、ＴＦＣＩ情報の同報（ポイント・ツー・マルチポイント送信）は必要でなく
、それ故に所定のＴＤＭＡフレーム周期に対して一時的に種々異なっている加入
者に割り当てられるリソースにおいても、いわゆる共有リソースにおいても、そ
れぞれの加入者はチャネル減衰を考慮して個々の送信電力を選択するからである
。
【００４０】 データ伝送の確認は別の形態において、比較的高いレイヤ間の通報によって行
われる。これらレイヤは包括的な多重構想（generic Multiplexconcept）に相応
して加入者データに類似して別個のトラヒックチャネルとして定義される。この
ような確認を交換するために、それぞれの加入者に少なくとも１つの独占的に利
用されないダウンリンクおよびアップリンクリソースを割り当て、それがＴＦＣ
Ｉを担持するようにすることが必要である。
【００４１】 ダウンリンクにおいてデータ伝送のシグナリングが所定のリソースにおいて常
に、基地局がデータパケットの大きさおよび数に応じて並びに同じリソースにお
いてデータ伝送を行うことができる加入者の優先度を考慮して、適当なトランス
ポートフォーマットが選択されかつ割り当てられているＴＦＣＩ値に伝送するよ
うに行われる一方、アップリンクに対して２つの択一選択例が提案される： １つの実施形態では次のようになっている、すなわちアップリンクにおいて共有
リソースにＡＬＯＨＡ原理に従ってアクセスされる。それぞれの加入者は自立的
にデータボリュームに応じてトランスポートフォーマットを選択しかつ割り当て
られているＴＦＣＩ並びに相応のデータブロックを割り当てられているリソース
において伝送する。所定のリソースを分かつ加入者の数の制限によって、生じう
る平均データ伝送速度およびコンフリクトの確率を定めることができる。加入者
間の優先度は別の実施形態において、加入者の、リソースへの割り当ての際に優
先度クラスを形成することによって考慮することができる。
【００４２】 共有リソースにおけるスループットを最適化するために、別の実施形態によれ
ば、このリソースの割り当ては基地局において中央で制御することができる。こ
のためにデータを伝送しようとするそれぞれの加入者において１つの特有のトラ
ンスポートフォーマットおよび所属のＴＦＣＩを送信する。このトランスポート
フォーマットは専らＴＦＣＩを担持するリソースを占有しかつリソース要求を有
するシグナリングベアラだけを含んでいる。基地局はこの要求を検査しかつ基地
局側で特有のトランスポートフォーマットを、同じくシグナリングベアラによっ
てだけ送信する。すなわちこの場合には要求が拒絶されるかまたはＴＦＣＩを担
持していないリソースの１つまたは複数がこれらの加入者の１つに所定の時間期
間の間だけ割り当てられる。これまでのＲＡＣＨ−ＦＡＣＨ構想に相応して、こ
の一時的に占有されているリソース内で伝送の続行をシグナリングすることがで
き、その場合に新たなＡＬＯＨＡアクセスが行われることもない。
【００４３】 本発明を実施例に基づいて一層詳細に説明したい。所属の図面において 図１は、冒頭に説明した無線通信システムを示し、 図２は、図１の無線通信システムにリソースを割り当てる際のＭＡＣおよびＲＲ
Ｃの相互作用を示し、 図３は、公知技術と本発明のリソース割り当ての比較を示し、 図４は、リソース割り当てのためのテーブルの利用例を示し、 図５は、シグナリングリソースが３つのＵＥによって利用されるという、ダウン
リンク伝送の一例を示し、 図６は、複数の加入者にリソースが分配される例を示している。
【００４４】 図２には、層２（レイヤＬ２）、ＭＡＣ（Medium Access Control）へのリソ
ース分配のためのエンティティ、層３（レイヤＬ３）、ＲＲＣ（Radio Ressourc
e Control）に対する無線リソースマネージャー並びに論理チャネルを物理チャ
ネルＰＣＨ（レイヤＬ１）に分配する際のこれらの間の相互作用が示されている
。レイヤ１は加入者ＵＥとネットワーク（ノードＢ）との間の無線インタフェー
スを介する物理的なビット伝送を実現し、これには送信電力の制御も含まれてい
る。加入者ＵＥに対するリソースの分配は基地局制御部ＲＮＣにインストールさ
れている無線リソースマネージャーＲＲＣによって直接行われるかまたは基地局
ノードＢにインストールされているＭＡＣを介して行われるかである。
【００４５】 Ｍａｃは機能的には詳しく図示されていない手法において付加的に、加入者固
有のエンティティＭＡＣ−ｄ（dedicated Medium Access Control）とエンティ
ティＭＡＣ−ｓｈ（Shared MAC）とに分割されている。ＭＡＣ−ｓｈはセル特有
にリソースを管理している。これらリソースは所定のＴＤＭＡフレーム周期に対
して一時的に種々の加入者に対して割り当てられていることができるものである
。
【００４６】 図３には、従来技術（図３ａ）によるシステムアーキテクチャと本発明のシス
テムアーキテクチャ（図３ｂ）との間の、無線リソースマネージャーＲＲＣにお
けるリソース分配の際の根本的な差異が集合論の概念で示されている。図３ａに
示されているように、それぞれの加入者は無線リソースマネージャーＲＲＣによ
って所定数のリソースが専有的に割り当てられる。このことは分離されている小
さな円によって図示されている。これらは、ＭＡＣ−ｄによってダイナミックに
管理され、すなわち、伝送すべきサービスおよびデータパケットの所定の組み合
わせを有するデータ発生に依存して充足される。サービスが可変のデータ伝送速
度に基づいて、使用することができる容量を一時的に必要としない場合には、別
の加入者からのデータをこれらリソースにおいて伝送することはできない。付加
的に、いわゆる共有領域が定義されている。この領域はＭＡＣ−ｓｈによってま
たはもっと最近のコンセプトに従って無線リソースマネージャーＲＲＣによって
管理される。ＭＡＣ−ｓｈ−エンティティ間の直接的なインタラクションは従来
では設定されていない。
【００４７】 両方のコンセプトによって、この共有領域は非実時間サービスしか使用するこ
とができずかつ加入者のすべてのサービスに対する一貫性のあるマルチプレック
スおよびシグナリング方法は可能ではない。
【００４８】 図３ｂに示されているように、本発明によれば、それぞれの加入者には所定数
のリソースが無線リソースマネージャーＲＲＣにより一貫性のあるシグナリング
方法によって割り当てられる。比較的大きいが、重なり合っている円は、所定の
リソースが複数の加入者に同時に割り当てることができること、それ故に割り当
てられるリソースの数が増大することを表している。円によって規定的に表され
ている指定空間内で、本発明によればＭＡＣ−ｄによって一時的な割り当てを行
うことができ、その際同じリソースにアクセスすることができる別のＭＡＣ−ｄ
−エンティティとの適当な調整によって、多元接続は排除される。
【００４９】 図４には、基地局制御部ＲＮＣ（Radio Network Controller）が示されており
、この制御部を介してそのエンティティＭＡＣ−ｓｈを用いて加入者ＵＥ１，Ｕ
Ｅ２，…ＵＥｍとのコネクションが確立されたものである。それぞれの加入者Ｕ
Ｅに対して、加入者固有のエンティティＭＡＣ−ｄが管理プロセスの意味におい
て確立され、これはコネクションの持続時間の間にはこれら加入者ＵＥに対する
無線技術的なリソースが要求される。
【００５０】 基地局制御部ＲＮＣにおいてこれによって管理されるそれぞれのセルＺ１…Ｚ
ｎに対して、テーブルＳＣＴ（Shared Channel Table）が配置される。これらは
それぞれ、セルリソースのその都度の占有状態を記憶している。これらテーブル
ＳＣＴはＭＡＣ−ｓｈにおいてロカライズされている。ＭＡＣ−ｓｈは確かにこ
のコンセプトにおいて別のレイヤに対する外部のインタフェースとして役立たず
、それ故に標準化の対象ではない。
【００５１】 加入者ＵＥ１…ＵＥｍにリソースを割り当てるために、テーブルＳＣＴ（Shar
ed Channel Table）にアクセスされる。つまりテーブルはセルＺにおいて使用可
能なチャネルＲ１…Ｒｍａｘに対して、どの加入者ＵＥ１…ＵＥｍにどのリソー
スＲ１…Ｒｍａｘがその時点で割り当て可能であり（ａｌｌ）かつどれが占有さ
れている（ｏｃｃ）かを指示する。
【００５２】 それぞれの加入者固有のＭＡＣ−ｄにはそのＲＬＣエンティティ（ＲＬＣ＝Ra
dio Link Control）からそれぞれのＴＴＩ（Transmission Time Interval）にお
いて所定数のデータパケットが伝送されるように供給され、するとＭＡＣ−ｄは
それに配属されているテーブルＳＣＴにおいて相応のリソースＲ１…Ｒｍａｘを
占有しかつデータパケットをＴＦＩ（Transport Format Indication）と一緒に
物理レイヤ（レイヤ１）に転送する。その際ＭＡＣ−ｄは常に１つのリソースし
か占有しない。というのは、今のところＵＴＲＡ ＴＤＤモードにおいてソフト
・ハンドオーバは考察されないからである。
【００５３】 テーブルＳＣＴにおいて更に、それぞれのリソースＲ１…Ｒｍａｘに対して、
どの加入者ＵＥ１…ＵＥｍがどんな優先順位で当該のリソースにアクセスするこ
とが許されているのかを決めておくようにすることができる。これにより例えば
、それぞれの加入者ＵＥ１は実時間において、実時間でないそれぞれの加入者Ｕ
Ｅまたは実時間でない複数の加入者ＵＥと一緒に同じリソースにアクセスするこ
とができる。その際リソース割り当ての際のコンフリクトを回避するために、そ
れぞれのリソースを高々１つの実時間−加入者ＵＥにしか割り当てることができ
ないことが保証されなければならない。加入者ＵＥに複数のＣＣＴｒＣＨ（Code
d Composite Transport Channels）が割り当てられている場合には、これらのチ
ャネルＣＣＴｒＣＨ１，ＣＣＴｒＣＨ２にも異なっている優先度を割り当てるこ
とができる。このことは図４において加入者ＵＥ２のＭＡＣ−ｄに対して示され
ている。付加的に、Ｚ１に対するテーブルＳＣＴ…Ｚｎに対するＳＣＴの協働機
能を設定することができる。この機能により、隣接セルのテーブルＳＣＴ間の調
整によってセル間干渉を低減することができるようになる。
【００５４】 図５には、ＴＦＣＩ（Transport Format Combination Indicator）を伝送する
シグナリングリソースが３つの加入者ＵＥ１…ＵＥ３によって利用される場合の
ＴＦＣＳ（Transport Format Combination Set）がダウンリンクにおいて例示さ
れている。それぞれの加入者にはＴＦＣＩの所定の値領域が固定的に割り当てら
れている。加入者ＵＥ１には値領域２−４が割り当てられおり、加入者ＵＥ２に
は値領域５−８が割り当てられおりかつ加入者ＵＥ１３には値領域９−１０が割
り当てられている。データが伝送されないとき、値０が伝送される。コネクショ
ンの確立の際（ベアラ１…ベアラ４）、所定の加入者ＵＥに対して重要な、これ
らテーブルのすべての行が加入者ＵＥに通報されて、ＴＦＣＩのデコーディング
が可能になる。最後の列ＴＳ／Ｃｏｄｅには、どのリソース（タイムスロットＴ
Ｓ、コードシーケンスＣｏｄｅ）がその都度占有されているかが規定されている
。図示の例において、すべてのリソースはタイムスロットＴＳ１に存在し、かつ
すべての加入者ＵＥにコードシーケンス１−３が割り当てられており、これらに
全体のデータ伝送速度に従ってアクセスされる。すべてのＵＥによって共通に利
用されるシグナリングリソースはリソース（１／１）にあり、すなわちタイムス
ロット１においてコードシーケンス１にある。付加的なリソース（１／２）およ
び（１／３）は全体のデータ伝送速度が増加していく場合付け加えられる。すな
わち個々のリソースは約１６０ビットに対して十分であり、更に２ないし３つの
リソースユニットが必要とされる。
【００５５】 図６には、リソースが複数の加入者ＵＥ１…ＵＥ５にアップリンクおよびダウ
ンリンクにおいてＴＤＭＡフレームの１６のタイムスロット１にどのように分配
されるかが示されている。
【００５６】 加入者ＵＥ１はアップリンクではタイムスロットＴＳ１において４つのリソー
スを使用することができ、そのうち２つは加入者ＵＥ２と分かち合う。加入者Ｕ
Ｅ１に対してＴＦＣ１はコードシーケンスＣｏｄｅ７によって伝送される一方、
加入者ＵＥ２に対してＴＦＣ２はコードシーケンスタイムスロットＴＳ２におい
てＣｏｄｅ５が設定されている。これにより、２つの加入者ＵＥ１およびＵＥ２
は相互に無関係にそれぞれ２つのタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２にアクセスする
ことができかつ２つの加入者ＵＥ１，ＵＥ２間で２つの別のリソースを「共有」
することができる。ダウンリンクでは、２つの加入者ＵＥ１，ＵＥ２に対して、
比較的大きなカバー領域が定義された。更に、１つの共通のシグナリングリソー
ス（タイムスロットＴＳ１６におけるコードシーケンスＣｏｄｅ４）が設けられ
た。というのは、非実時間データだけが伝送されるものと考えるべきであるから
である。加入者ＵＥ３およびＵＥ４はダウンリンクおよびアップリンクにおいて
その都度１つの共通のリソースを利用するにすぎず、一方加入者ＵＥ５はそれに
対して排他的にリザーブされているリソースにアクセスする。
【００５７】 提案された方法により、それぞれの加入者によって該加入者のデータ発生に応
じて、無線リソースマネージャーＲＲＣによって固有の割り当てを行って、セル
負荷が高い場合に全体のスループットが最大限になるようにすることができる。
これに対して、非常に低いトラヒック発生に対しては更に、セル内でまたは第１
のＴＤＤリリースに対しても常時排他的にリザーブを行えるだけである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 冒頭に説明した無線通信システムを示す図である。
【図２】 図１の無線通信システムにリソースを割り当てる際のＭＡＣおよびＲＲＣの相
互作用を示す図である。
【図３】 公知技術と本発明のリソース割り当ての比較を示す図である。
【図４】 リソース割り当てのためのテーブルの利用例を示す図である。
【図５】 シグナリングリソースが３つのＵＥによって利用されるという、ダウンリンク
伝送の一例を示す表図である。
【図６】 複数の加入者にリソースが分配される例を示す表図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 7/36 (72)発明者 フランク ヴェークナー ドイツ連邦共和国 ベルリン クラマンシ ュトラーセ 14 アー (72)発明者 ベルンハルト ヴェークマン ドイツ連邦共和国 ホルツキルヒェン ヴ ァルベルクシュトラーセ 15 (72)発明者 アーヒム フォン ブラント ドイツ連邦共和国 ミュンヘン アム エ シュビヒル ７ アー (72)発明者 マルティン エトゥル ドイツ連邦共和国 ヴァイルハイム ヨハ ン−バウア−シュトラーセ 16 (72)発明者 トーマス グルーン ドイツ連邦共和国 ベルリン シェーンハ ウザー シュトラーセ 16 ベー エター ジュ ４ リ Ｆターム(参考） 5K033 CC01 DA17 5K067 AA13 CC08 EE02 EE10 EE16 EE63 HH21

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 デジタル無線通信システムにおけるリソースのダイナミック
    割り当て方法であって、 リソースが加入者（ＵＥ）と基地局（ノードＢ）との間の無線インタフェースに
    おける制限された数の物理チャネル（ＰＣＨ）によって形成されかつ加入者（Ｕ
    Ｅ）にリソース管理によって割り当てられる という形式の方法において、 少なくとも複数の加入者（ＵＥ）に前記リソース管理によって排他的ではなく、
    その都度実時点の需要を上回る伝送容量を割り当てる ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 リソース管理の低い層（ＭＡＣ−ＬＡＹＥＲ）のエンティテ
    ィが相互に作用しながら、管理される加入者（ＵＥ）の物理チャネル（ＰＣＨ）
    における実時点の需要を求めかつ リソース管理の比較的高い層（ＲＲＣ−ＬＡＹＥＲ）のうち加入者（ＵＥ）が排
    他的に使用することができない伝送容量を加入者（ＵＥ）に加入者固有に一時的
    に割り当てる 請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 基地局（ノードＢ）に対する（アップリンク）および基地局
    からの加入者（ダウンリンク）に、所定数の排他的に割り当てられていない物理
    チャネル（ＤＰＣＨ）をリソース管理によって使用できるようにかつ加入者固有
    に一時的に割り当てる 請求項１および２記載の方法。
  4. 【請求項４】 物理チャネル（ＰＣＨ）を組み合わされた多元接続方式、周
    波数分割、時分割および符号分割選択（ＴＤ−ＣＤＭＡ）により分離しかつタイ
    ムデュプレックモード（ＴＤＤ）において利用しかつ物理チャネル（ＰＣＨ）の
    割り当てはタイムスロット（ＴＳ）および符号の割り当てに基づいている 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 ＴＤＭＡフレームの物理チャネルの占有をＴＤＭＡフレーム
    に対してダイナミックに整合する 請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 複数の排他的に割り当てられていない物理チャネル（ＤＰＣ
    Ｈ）を加入者（ＵＥ）に、その都度の最大の総データ伝送速度、平均データ伝送
    速度、最大の遅延時間および／または干渉状況に依存してリソース管理によって
    割り当てる 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 リソース管理におけるリソースの割り当ての際に、それぞれ
    の加入者（ＵＥ）および／または基地局（ノードＢ）の規則的に繰り返される測
    定を評価し、かつ それぞれしよう可能であるリソースの測定結果に基づいて、リソースに対する順
    序および／またはサービスを定めるインデックスを割り当てる 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 所定の専有物理チャネル（ＤＰＣＨ）を上り方向（アップリ
    ンク）におけるリソース要求のシグナリングに対しておよび下り方向（ダウンリ
    ンク）におけるリソース割り当てのシグナリングに対して利用する 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 それぞれの加入者（ＵＥ）に対して、割り当てられている物
    理チャネル（ＤＰＣＨ）内に少なくとも１つのシグナリングリソースを定義する
    請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記シグナリングリソースは、１つまたは複数の加入者（
    ＵＥ）に割り当てられているデータを有している伝送すべきそれぞれのデータブ
    ロックにおいて付加的に、コネクション確立の際に正確に固定されているフォー
    マットのトランスポートフォーマットポインタ（ＴＦＣＩ）を含んでいる 請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 トランスポートフォーマットポインタ（ＴＦＣＩ）は、１
    つまたは複数の加入者（ＵＥ）に配属されているデータブロックのその都度時間
    的に第１のタイムスロット（ＴＳ）においてＴＤＭＡフレームに配置されている
    請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 それぞれの加入者（ＵＥ）に対して、非排他的なシグナリ
    ングリソースを正確に定義する 請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 リソーステーブル（ＳＣＴ）を配置しかつシグナリングリ
    ソースは複数の加入者（ＵＥ）に割り当て可能である 請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
  14. 【請求項１４】 下り方向（ダウンリンク）においてトランスポートフォー
    マットポインタ（ＴＦＣＩ）の送信電力をその都度最も遠隔の加入者（ＵＥ）に
    調整する 請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】 シグナリングリソースの共通利用に対して、実質的に同じ
    伝送特性を有する加入者（ＵＥ）をまとめる 請求項１３または１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 シグナリングリソースを複数の加入者（ＵＥ）によって同
    時に利用する際にトランスポートフォーマットポインタ（ＴＦＣＩ）に加入者固
    有の標識を設ける 請求項１３記載の方法。
  17. 【請求項１７】 加入者（ＵＥ）に少なくとも１つのリソースを専有的に割
    り当て、かつ 該割り当てられたリソースの少なくとも１つにおいて、トランスポートフォーマ
    ットポインタ（ＴＦＣＩ）を専有物理チャネル（ＤＰＣＨ）内で伝送する 請求項９から１６までのいずれか１項記載の方法。
  18. 【請求項１８】 加入者（ＵＥ）は上り方向（アップリンク）において、該
    加入者が一時的に使用することができる共通に利用可能なリソースで推計学的な
    ランダム原理に従ってアクセスし、つまり必要とされる伝送容量に依存してトラ
    ンスポートフォーマットを選択しかつ相応のトランスポートフォーマットポイン
    タ（ＴＦＣＩ）をデータブロックと一緒に割り当てられているリソースにおいて
    送信する 請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法。
  19. 【請求項１９】 加入者（ＵＥ）の、共通に利用可能なリソースに対する割
    り当てを優先度クラスに従って行う 請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 加入者（ＵＥ）はリソース要求をシグナリングリソースを
    介して特有のトランスポートフォーマットおよび特有のトランスポートフォーマ
    ットポインタ（ＴＦＣイ）において送信しかつ 基地局（ノードＢ）は検査して自分の方から前記加入者（ＵＥ）に、拒否されて
    いるまたはＴＦＣＩを支持していないリソースの１つまたは複数が一時的に割り
    当てられている特有のトランスポートフォーマットを返送する 請求項１から１９までのいずれか１項記載の方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１に記載のリソースをダイナミックに割り当てるた
    めの方法を実施するための無線通信システム、例えば移動無線システム。
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