JP4149524B2 - セルラー無線通信ネットワークにおけるダイナミック・チャネル割当方法 - Google Patents
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Description
干渉適応の(interference-adapted)DCA体系とトラフィック適応の(traffic-adapted)DCA体系との間には相違が生じている。干渉適応の体系は、受信される無線信号の質を考慮すると共に、最もノイズが少ないと考えられるチャネルを動的に割り当てる。トラフィック適応の体系は、隣接するセル内で2つの同一チャネルが割り当てられないことを保証するために、各々のセルにおいてどのチャネルが使用されるかという認識に基づいている。それらは、いかなる無線品質規準にもよらないが、ネットワーク内部の異なるチャネル割当ユニットの間で交換されるべき情報を必要とする。
干渉適応DCAアルゴリズムの分野において、今までに提案されたアルゴリズムは、パケットモード通信のための無線リンク上にチャネルを割り当てるように計画されている(M.FRULLONE et al:”Dynamic Channel Allocation for ATDMA”,Proc.of the Race Summit,Lisbon,November 1995,pages 299-203参照)。これは、GSMのような回線モードにおける通信をサポートするネットワークにとっては好適ではない。トラフィック適応のDCAアルゴリズムはどうかといえば、行われてきた研究が基本的に理論上のものとなっている。これらのメカニズムがネットワーク内部における無線リソースを割り当てる異なる要素間で信号を送る大規模な交換を必要とするという事実のために、それらは、そのような交換が容易でない現在のセルラーネットワークに特によく適合しているわけではない。このため、現在、それらはほとんど関心を寄せられる対象とはなっていない。
最近、モバイル・ネットワークのオペレータは、ネットワークの異なるセルの間で割り当てられるべき物理チャネルを分配する手段としての、チャネル計画の技術を適用している。ここにいう“計画”(“planning”)の語は、それぞれのセルがそれ自身の物理チャネルのリストを割り当てられ、チャネルが割り当てられる時にはそのリストからチャネルが選択されることを意味するものである。システムの大部分において、チャネル計画は、周波数計画に対して簡略化されている。
そのような技術の利点は、隣接する2つのセルに対してチャネルが割り当てられることがないことを保証できる点であり、これは、隣接するセルにおいて割り当てられる2つのチャネル間での干渉のおそれを軽減する。このことは、ネットワークにおいて割り当てられるそれぞれのチャネル上に一定の無線品質を確保する。
しかし、周波数計画は、次のような不利な点を有している。
1)その実行に細心の注意を要する。セルラーのサービス範囲のトポロジーがより不規則(異なるセルサイズ、非対称のパターン、…)であればあるほど、計画をすることがより困難になる。マイクロセルと“アンブレラ”(“umbrella”)マクロセルとを有するマルチセルラー・ネットワークの構想は、それぞれが周波数計画を要するいくつかのサービス範囲のレベルを導入するため、あらゆる周波数計画での試みをより困難にする。これは、また、それぞれのセルに割り当てられる周波数の数を制限する結果も招く(それによってトラフィックを制限する)。
2)周波数計画は、ネットワークのトポロジーを変更することを容易にしない。例えば、基地局がネットワークに加えられあるいはネットワークから退くそれぞれの時に、ネットワークの重要な部分に亘って新たな周波数計画が必要とされる。この点は、現在ではより一層複雑になってきており、オペレータは、彼らの常用する基礎上のセルラー工学を変更すること(マイクロセルゾーンを既存のネットワーク内に統合すること)を求められている。
3)周波数計画は、システムに対し、融通性のある手法で移動にリソースを割り当てることを許容しない。セルにより割り当てられるリソースの数が固定(かつ制限)される観点からすれば、システムは、利用可能なリソースの不足により、ローカルなトラフィックピークを吸収することができない。
周波数計画は、マクロ−セルラー環境(簡単かつ規則的なセルのコンフィギュレーション、均等的なトラフィック配分)における興味深い解決策を残すかもしれないが、それは、他のタイプの環境(マイクロ−セルラー、“アンブレラ”セル、トラフィックピーク、…)に転用したときにはそれほどではない。
携帯電話の成功により移動通信トラフィックにおいて現在見られる急激な増大は、それらのネットワークの密度を増大させることをオペレータに強要するに至った。そのため、彼らは、今、セルラー・コンフィギュレーションのあらゆるタイプ(マクロセル、マイクロセル、アンブレラのセル、全方向性アンテナ、方向性アンテナ、…)を組み合わせることを強制されており、かつ、それに応じて周波数計画よりも融通性のあるチャネル割当のためのメカニズムを必要としている。
WO96/31075は、セルラー無線ネットワークのための動的にチャネルを割り当てる方法を開示している。その方法においては、“統計的な先取権”(“statistical preferences”)、すなわち、優先順位が、同一セル内部の異なる周波数チャネルに割り当てられる。どの周波数チャネルが使用されるべきかの選択は、それらの“統計的な先取権”に基づいている。“統計的な先取権”を決定するプロセスは、チャネルが使用されていない時に取得される、それらのチャネルの特性の測定値に基づいている。
この文献WO96/31075において開示されているDCAメカニズムは、通信の間に取得される無線測定値を利用していない。同一のものがUS−A−5,507,008に開示されているメカニズムに適用されている。後者の文献によれば、呼か確立される時に、セルの基地局は、予定されたチャネルがあまり多くの干渉を受け易いものではないことをチェックする。チャネル対干渉の比(CIR(the channel-to-interferer ratio))があまりにも低い場合には、基地局は、すべてのセルに共通の一般的なリストにおける次のチャネルへ次々と移動させる。
GB−A−2,266,433は、それぞれのセルのためにいくつかの周波数リストが保持される別のDCAメカニズムを開示している。その基地局は、周波数のリストを選択するために、移動局によって返された信号の伝送損失を測定する。チャネルは、品質規準を基準としてそのリストから選択される。この晶質規準は、特にチャネル対干渉の比に基づくものであってもよい。それらの周波数リストは、先のチャネル選択の試行が関わった間にエンカウントされた成功に応じつつアップデートされる。ここでも再び、通信の間に取得される無線測定値は全く利用されていない。
本発明の目的は、事前の周波数計画を必要とせず、かつ、それ故にオペレータを上述した強制から解放する、通信専用の無線リソースを割り当てるための効率的な技術を提案することである。
その方法は、また、ネットワークがある一定の状況下のトラフィックピークを吸収することを可能にすることも意図している。
このため本発明は、セルラー無線ネットワークにおいてチャネルを動的に割り当てる方法を提案する。その方法においては、移動局と地理的に分散された基地局との間の回線モードにおける通信専用の論理チャネルを形成するために、物理チャネルの組が前記ネットワークにおいて使用され、それぞれの論理チャネルは物理チャネルに属している。そしてその方法においては、基地局と移動局との間で論理チャネル上に確立されたそれぞれの通信のために、前記論理チャネル上の前記通信の状況を表す無線パラメータが周期的に測定される。本発明によれば、その方法は、次のステップを具備し、それぞれの基地局のために実行される。すなわち、
−前記組のそれぞれの物理チャネルに対して、それぞれの優先順位インデックスを関連付け、
−前記基地局によっていずれの移動局との通信にも使用されていない物理チャネルの第1のリストと、少なくとも、前記基地局といずれかの移動局との間で現在行われている通信に専用されている少なくとも一つのアクティブ論理チャネルをそれぞれが有する話中物理チャネルの第2のリストとを保持し、
−第2のリストの物理チャネルと関連付けられた優先順位インデックスを、第2のリストの当該物理チャネルに属する論理チャネル上で行われている通信に関して測定された無線パラメータに基づいてアップデートし、及び、
−移動局との通信を確立する時に、当該通信のために、その優先順位インデックスが最大である物理チャネルに属する、アクセス可能でかつアクティブでない論理チャネルを選択する。
このDCAメカニズムの結果、サービスにネットワークを置く前に、移動通信に割り当てることのできる無線リソースをセル間に分配するためにそのセル間の周波数の割当を計画する必要はもはやなくなる。オペレータがいずれかの周波数計画を請け負う必要がもはやないという事実は、ネットワークの配置においてより多くの融通性がもたらされることを意味する。例えば、セルの異なるレイヤの間及び同一レイヤ内のセルの間で無線スペクトルを占有するいかなる必要性ももはやなくなるので、マクロ−セルラーのネットワークにおけるマイクロ−セルラーレイヤの統合は極めて容易化されることになる。
前記方法は、チャネルがセル間で自動的に計画されることを許容する。それは、システムが迅速かつ自動的に安定したコンフィギュレーションに収束することを確保する。そのコンフィギュレーションにおいては、無線リソースがセル間に正しく分配される(いかなるチャネルも2つの隣接するセル間でオーバーラップしない。)。更に、このDCA方法は、セル間のチャネルの分配をどのようにして適切に変更するかを認識しているので、ネットワークにおいて生ずるであろう様々な変更(トポロジーにおける変更、トラフィックバリエーション)に関して非常に対応が早い。従って、本発明により提案されるDCA方法は、GSM或いは同様のネットワークにおいて使用されるコンフィギュレーションのすべてのタイプと共に使用することができる。
本発明は、GSMタイプのネットワークの現行の信号送信プロトコルに対する変更を何等必要としないという利点を有している。本発明を適用するためには、そのDCA方法をBSC(基地局コントローラ(base station controllers))のレベルにおいて実行することで十分となっている。
DCAメカニズムの利点の一つは何等の周波数計画(FCA(frequency planning))も必要とされないことであるが、本発明により提案されるDCAメカニズムはそれにも拘わらず周波数計画と両立しないものではない。GSMのオペレータは、周波数計画をも利用するネットワークにおいて、このDCAメカニズムを適用することができる。実際に、それぞれのセルのために、そのDCAアルゴリズムがリソースを使用することになる無線スペクトルの範囲を特定することができる。これは、その方法に従った物理チャネルの組を適切に選択することによって簡単に行われるものとしてもよい。その上、本発明は、すべてのタイプのFCA/DCAの組合せを許容し、ネットワークの配置において多大な融通性をもたらす。
本発明に基づく方法のより好ましい実施方法は、それぞれの基地局のために、前記第1及び第2のリストからのチャネルの優先順位インデックスを比較し、第2のリストからの話中物理チャネルに属している論理チャネルから、第1のリストからの物理チャネルに属しているアクセス可能な論理チャネルであってその優先順位インデックスが第2のリストからの前記話中物理チャネルのそれよりも高い論理チャネルへの、ハンドオーバー(handover)をトリガするステップをさらに具備する。
これは、安定したコンフィギュレーションへのDCAアルゴリズムの収束速度を改良する。しかし、その重要な利点は、使用されるチャネル上での通信品質の最適化を可能とすることである。すなわち、あるセルが隣接するセルによって既に使用されているチャネルを使用しようとした場合、それは、直ちに干渉の存在を検出すると共に、ハンドオーバーの手順によって別のチャネルを選出する(自動的なセルラー内部の通信の転送)。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになる。その詳細な説明は、例として示されるものであり、かつ、いかなる点においても限定的なものではなく、次の添付図面の参照を伴う。
−図1は、本発明を実施するセルラー無線ネットワークのダイヤグラムである。
−図2は、図1に例示されたネットワークにおけるそれぞれの基地局のために蓄積されるデータを示す。
−図3から6は、本発明に基づく方法において適用可能な手順を例示しているフローチャートである。
図1は、セルラー無線電話ネットワークの7つの基地局(BTS(base stations))10−16を示している。それぞれの基地局10−16によって収容される区域は、図1において、セルC0−C6として指し示されており、かつ、六角形の形に形式化されて示されている。
この詳細な説明では終始セルラーネットワークがGSMタイプのネットワークであるものと仮定するが、これは、その開示の範囲を限定するものではない。このタイプのネットワークにおいては、それぞれの基地局は、基地局コントローラ(BSC(base station controller))として指し示されている機能ユニットと接続されており、それぞれのBSCが1つ又は2つ以上の基地局を制御することができる。それ故に、図1に示されたケースにおいては、BSC20が基地局10、14、15と関連付けられている。
それぞれのBSCは、移動交換局(MSC(mobile switching centre))21と接続されている。この移動交換局21は、特に公衆電話交換網(public switched telephone network)とのインターフェースとして動作するものである。
GSMシステムは、周波数分割(FDMA)及び時分割(TDMA)の多重アクセスのメカニズムを使用する。このため、それぞれの物理的な無線通信チャネルは、キャリア周波数と、TDMAフレーム(GSMのケースにおいてはフレーム毎に8スロット)においてそのチャネルの時間位置を置いてあるタイムスロットのインデックスとにより、識別される。
音声又はデータを送信するのに最も頻繁に利用される論理トラフィック・チャネル(TCH(logical traffic channels))は、最大限の物理チャネルを使用する。ところが、専用チャネルのある一定のタイプは、物理チャネルのほんのわずかな部分しか使わない。例えばこれは、同じ物理チャネル上の一対によって多重化させることのできるハーフ−レートのトラフィック・チャネルを用いる場合である。SDCCH(Stand-alone Dedicated Control Channel(独立専用コントロールチャネル))と呼ばれる論理信号送信チャネルは、呼制御メッセージと、移動性管理メッセージと、無線リソース管理メッセージとを搬送するのに用いられる。SDCCHチャネルは、呼を確立する時にモバイル(a mobile)に対して割り当てられる最初のチャネルである。それは、その後、音声若しくはデータの転送サービスの場合に、その関連する信号送信チャネル(SACCH:Slow Associated Control Channel)を伴う、TCHチャネルに道をあけるために、リリースされる。一定のサービスのためには、SDCCHチャネルは、それにも拘わらず維持されていてもよい。これは、ショートメッセージ送信サービスを特に伴う場合ということになる。SDCCHチャネルの個数Mが同じ物理チャネル上に多重化されることとしてもよい(M=4又は8)。
以下の説明は、フルーレートのTCHチャネルとSDCCH/4のチャネルとを引用することによってのみ示されている。これらは、稼動されているネットワークにおいて最もよく使用されている(M=4)。記載されている手順は、問題なく、ハーフ−レートTCH(M=2)、SDCCH/8(M=8)…のような論理チャネルの他のタイプに拡張してもよいことに注意されたい。
移動局と基地局は、それぞれの専用通信チャネルのための、その通信の状況を表す無線パラメータ、特に、移動局若しくは基地局により受信されるパワーレベル又は移動局若しくは基地局により受信される信号の品質を、測定する。これらの測定は、GSMの推奨基準05.08(Draft pr ETS 300 578, 2nd edition, March 1995, European Telecommunications Standards Institute)において詳細に記載されており、これを参照することとしてもよい。
その測定値は、SACCHのマルチフレーム(480ms)によって決定される時間間隔で取得される。通信の各方向に対し、パラメータRXLEVは、480msの期間を通じて受信されるサンプルのフィールド・レベルの平均値である。それぞれのRXLEVの値は、6ビットを越えるデシベルによってデシベルにコード化され、RXLEV値=0が−110dBmよりも少ないパワーに対応し、かつ、RXLEV値=63が48dBmよりも大きいパワーに対応する。通信の各方向に対し、品質パラメータRXQUALは、480msの期間を通じてチャネル上で受信されるビット誤り率から得られ、ビタビ(Viterbi)チャネル等化器及び/又はビタビコンボルーションデコーダにおいて使用される計量(metrics)を基準として評価される。それぞれのRXQUALの値は、観測された2進誤り率が入ることになる値の範囲(それぞれ、0%−0.2%/0.2%−0.4%/0−4%−0.8%/0.8%−1.6%/1.6%−3.2%/3.2%−6.4%/6.4%−12.8%/12.8%−100%)により、0から7までにコード化される。RXQUAL=4から上では、無線リンクの品質が不足しているということができる。
ダウンリンク上で移動局により取得される測定値は、GSMの用語においてMEASUREMENT_REPORTと呼ばれているメッセージに組み込まれる。無線リンクを制御するための手順の一部として、基地局は、MEASUREMENT_RESULTと呼ばれているメッセージの中で、それらの測定値をそのBSCへ送信する。そのMEASUREMENT_RESULTと呼ばれているメッセージの中に、基地局は、また、アップリンク上で取得した測定値をも含める。これらの測定値はBSCのレベルで処理され、それは無線リンク上の制御機能を実施する。
本発明は、BSCによって受信されるこれらの測定サンプルをダイナミック・チャネル割当のプロセスの一部として処理することを提案する。このプロセスは、BSCのレベルで完全に実施することとしてもよく、このことは、GSMプロトコルに対するいかなる特別な修正をも全く必要としないことを意味する。
それぞれのBSC20は、それが制御する各基地局10、14、15のためのチャネルのリストを内に含んでいるメモリ22に接続されている(図1)。各基地局のためのそれらのリストL1、L2、L3の構造は、図2に例示されている。
第1のリストL1は、問題の時点で話中でない物理チャネル、すなわち、基地局によっていかなる移動局との通信にも使用されていない物理チャネルを包含している。
前記リストL1を管理するために、メモリ22は、DCAメカニズムによって収容されるチャネルの組における物理チャネルの数Nと少なくとも等しい長さの、3つのテーブルF1、T1、P1を包含している。N1が問題の時点での非話中チャネルの数だとすれば、それらチャネルi(1≦i≦N1)のそれぞれは、通信周波数F1(i)上のタイムスロットT1(i)(1≦T1(i)≦8)に対応すると共に、優先順位インデックスP1(i)に関連付けられる。これら3つのテーブルは、優先順位インデックスP1(i)が小さくなっていく順序で配列されている。
第2のリストL2は、問題の時点で、基地局と移動局との間において、トラフィック・チャネルTCHとして使用されている物理チャネルを包含している。
前記リストL2を処理するために、メモリ22は、DCAメカニズムによって収容されるチャネルの組における物理チャネルの数Nと少なくとも等しい長さの、3つのテーブルF2、T2、P2を包含している。N2が問題の時点でアクティブ論理チャネルTCHをサポートする物理チャネルの数だとすれば、それらチャネルj(1≦j≦N2)のそれぞれは、通信周波数F2(j)上のタイムスロットT2(j)(1≦T2(j)≦8)に対応すると共に、優先順位インデックスP2(j)に関連付けられる。これら3つのテーブルは、優先順位インデックスP2(j)が小さくなっていく順序で配列されている。
第3のリストL3は、問題の時点で1つ又は2つ以上の論理チャネルSDCCHをサポートする物理チャネルを包含している。
前記リストL3を管理するために、メモリ22は、DCAメカニズムによって収容されるチャネルの組における物理チャネルの数Nと少なくとも等しい長さの、5つのテーブルF3、T3、NB、LOC、P3を包含している。N3が問題の時点での少なくとも一つのアクティブチャネルSDCCHをサポートする物理チャネルの数だとすれば、それらチャネルk(1≦k≦N3)のそれぞれは、通信周波数F3(k)上のタイムスロットT3(k)(1≦T3(k)≦8)に対応すると共に、優先順位インデックスP3(k)に関連付けられる。NB(k)は、リストL3上のk番目の物理チャネルによってサポートされる論理チャネルSDCCHの数を示し(1≦NB(k)≦M)、かつ、LOC(k)が物理チャネル上のこれらのチャネルSDCCHの位置に配置される。このため、LOC(k)は、アクティブSDCCHチャネルがリストL3におけるk番目の物理チャネルのm番目の論理チャネルの位置(1≦m≦M)を占有している場合にはLOC(k,m)=1であり、かつ、それ以外の場合にはLOC(k,m)=0であるような、4ビットのLOC(k,m)からなる。これら5つのテーブルF3、T3、NB、LOC、P3は、優先順位インデックスP3(k)が小さくなっていく順序で配列されている。
DCA方法によって処理される物理チャネルのそれぞれは、3つのリストL1、L2、L3のうちの一つに属すると共に、そのためにそれぞれの優先順位インデックスP1(i)、P2(j)又はP3(k)と関連付けられている。これらの優先順位インデックスは、問題のチャネル上で無線通信が行われる間に計算されかつアップデートされる。すなわち、問題となっているチャネルである限り、リストL2内か又はリストL3内にある。
図3から6を参照しつつ、リストL1、L2、L3を管理し、かつ、通信にチャネルを動的に割り当てるための、本発明により実施される手順を、見ていくことにする。
GSMネットワークにおいて、SDCCHチャネルを割り当てるのにどのような方法が使用されるかについての選出は、製造業者に委ねられている。その後半が次にくるであろうTCHチャネルによってその後使用されることになるという事実を見越して、完全にあいている物理チャネル上にSDCCHチャネルを割り当てることの方を好む者もいる。この場合において、本方法は、リストL1から最大の優先順位インデックスを有するアクセス可能な物理チャネルを選択する。
“アクセス可能な物理チャネル”(“Accessible physical channel”)とは、基地局の送信機−受信機ユニット(TRX(transmitter-receiver unit))に割り当てることができる物理チャネルのことを指す。リストL1からのあいている物理チャネルF1(i)、T1(i)は、例えば、基地局のすべてのTRXがタイムスロットT1(i)上で既に話中である場合には、アクセス不可能である。
ショートメッセージサービスのケースにおいては、上に概説されたオプションは、メッセージ送信の継続期間中を通じてただ一つのSDCCHチャネルのために最大限の物理チャネルを使用せずに残しておく、すなわち、帯域幅が最適化されない、という不利な点を有している。
新たな論理チャネルSDCCHを割り当てる時のより好ましいオプションは、その実行モードの一つが図3に例示されており、少なくとも一つのあいているSDCCHの構成要素を有するリストL3からの物理チャネルに先立って与えられるべきものである。そのようなチャネルが利用可能でない場合には、あいていてかつアクセス可能な最高の優先順位を有する物理チャネルがリストL1から選択されることになる。
図3に戻ると、リストL3内の物理チャネルの間からSDCCHチャネルを見つけ出すために使用される検索ループが、ステップ30でk=1とする初期設定によって開始する。このインデックスkは、k≦N3かつNB(k)=M(連続する比較32及び33)の場合に、ステップ31で1単位だけインクリメントされる。比較33でチャネルkが少なくとも一つのあいているSDCCH構成要素を有すること(NB(k)<M)が判明すれば、BSCは、ループ34−36においてそのような構成要素の位置mを決定する(LOC(k,m)=0)。物理チャネルF3(k)、T3(k)の位置mに対応するアクティブでない論理チャネルは、その後ステップ37において、割り当てようとするSDCCHチャネルになるものとして選択される。リストL3は、その後、物理チャネル上で占有されるSDCCH構成要素の数NB(k)を1単位だけ増加すると共に、LOC(k,m)=1とすることにより、簡単に38でアップデートされる。BSCは、その後、論理チャネルをサポートしている物理チャネルの優先順位インデックスを管理する手順に進む。その手順は以下に説明する。
割当がされるべきSDCCHチャネルをサポートするのに使用することができるリストL3内の物理チャネルがないことを、比較32が示す場合(K>N3)、BSCは、あいていてかつアクセス可能な、最も高い優先順位を持つ物理チャネルを検索する。その検索ループは、ステップ40でi=1とすることによって初期設定される。このインデックスiは、i≦N1であり、かつ、タイムスロットT1(i)がアクセス可能でない場合に(連続するテスト42及び43)、ステップ41で1単位だけインクリメントされる。比較42がi>N1を示す場合、利用可能な無線リソースがないため、チャネル割当は失敗となる。正常な状況の下では、テスト43では、あいていてかつ利用可能なチャネルiの位置を正確に指摘する。このテスト43は、単に、テストされたチャネルとして既に割り当てられかつ同一のタイムスロットインデックスを有する物理チャネルの数が、基地局のTRXの数よりも少ないことをチェックすることであってもよい。この物理チャネルF1(i)、T1(i)の任意の論理チャネル(例えばランク1のもの)は、その後、SDCCHチャネルとして、ステップ44で選択される。BSCは、その後、リストL1及びL3をアップデートする。ステップ45において、それは、ちょうど今選択された論理チャネルをサポートする物理チャネルをリストL3内に挿入し(ここではNB=1かつLOC=1000)、リストL3の長さN3を1単位だけ増加し、及び、このリストを優先準位インデックスP3が減少する順序で再配列する。ステップ46では、ちょうど今選択されたリストL1からのi番目のチャネルがこのリストから削除され、その長さN1が1単位だけ減少され、及び、優先準位インデックスP1が減少する順序でその要素が再配列される。BSCは、その後、ちょうど今割り当てられた物理チャネルの優先順位インデックスを管理する手順に進む。
トラフィック・チャネルTCHの割当の手順に関して、GSM基準は、オペレータにある程度自由な範囲を与えている。従って、TCHチャネルは、無線リソースを求める最初の要求において割り当てられることとしてもよく(“Very Early Assignment”方法)、或いは、SDCCHチャネルが確立されるまで発生しないこととしてもよい。無線リソースを最適化するために、オペレータは、通常、SDCCHチャネルを割当て、そしてその後にTCHチャネルを割当てる方を好む。後者のケースでは、通信のために割り当てられるTCHチャネルは、SDCCHチャネルによって既に占有されていた物理チャネルであっても、あいている物理チャネルであってもよい。図4に例示されたTCHチャネルを割り当てる手順は、これらの異なる状況を考慮することを許容する。
第1のステップ50は、要求されたTCHチャネルを接続するためにSDCCHチャネルが前に割り当てられたかどうかを審査することにある。TCHチャネルがSDCCHチャネルの割当に先行されることなく割り当てられてもよい状況は、概して2つある。すなわち、
−オペレータが“Very Early Assignment”方法を利用している場合、又は、
−TCHの確立が2つのTCHチャネル間でのハンドオーバー(HO(handover))に応答するものである場合。
SDCCHチャネルが全く割り当てられなかったときは、BSCは、最も高い優先順位インデックスを有するリストL1からのアクセス可能な物理チャネルを識別するために、図3を参照して上述したのと同様にループ40−43を実行することになる。そのようなどのチャネルも利用可能でない場合には、TCHチャネルの割当は失敗することになる。あいていてかつアクセス可能な最高の優先順位を持つチャネルであるとして識別された、リストL1におけるi番目の物理チャネルは、その後ステップ51で選択され、それからステップ52でリストL1から削除される。最終的に、ステップ53において、その選択された物理チャネルがリストL2内に挿入され、このリストL2をBSCが優先準位インデックスP2の順に再配列し、かつ、このリスト内の要素の数N2が1単位だけ増加される。ちょうど今選択されたチャネルの優先順位インデックスは、その後、以下に述べる手順に基づいて管理される。
TCHチャネルを確立するのに先立ってSDCCHチャネルが割り当てられたことを初期テスト50が示す場合には、比較55の間、前に割り当てられたSDCCHチャネルをサポートするリストL3内のk番目の物理チャネルのアクティブSDCCH要素の数NB(k)が1と等しいか又は1と異なるかどうかについて、チェックが行われる。それが1と異なる場合、この数NB(k)は、SDCCHチャネルの閉鎖のため、ステップ56で単純に1単位だけ減少され、かつ、BSCは、その後、あいていてかつアクセス可能な最高の優先順位を持つ物理チャネルを割り当てるために、上述したステップ40−43及び51−53の処理へ進む。
リストL3内のk番目の物理チャネルが予め割り当てられたSDCCHチャネルのみからなっていたことを、比較55が示す場合(NB(k)=1)には、BSCは、ループ40−43と同様にループ60−63を実行し、最も高い優先順位インデックスP1(i)を有する、リストL1内のアクセス可能なチャネルを識別する。
リストL1内にそのようなチャネルがない場合(比較62においてi>N1)、或いは、この最大の優先順位インデックスP1(i)がSDCCHチャネルをサポートした物理チャネルの優先順位インデックスP3(k)よりも高くない場合(比較64においてP3(k)≧P1(i))には、BSCは、その後、TCHチャネルとして、リストL3内のk番目の物理チャネルをステップ65で選択することになる。続くステップ66において、それは、ちょうど選択されたチャネルをリストL3から削除し、リストL3内の話中チャネルの数N3を1単位だけ減少させ、及び、優先準位インデックスP3が減少していく順序でこのリストを再配列する。ステップ53において、BSCは、ちょうど今選択されたチャネルをその中に挿入することにより、最終的にリストL2をアップデートする。
比較64がP3(k)<P1(i)であることを示す場合には、リストL1からのi番目のチャネルであって、その優先順位インデックスがSDCCHの物理チャネルのそれよりも高いものを割り当てることがより好ましい。BSCは、その後、ステップ66に等しいステップ67において、リストL1からi番目のチャネルを選択すると共にリストL1及びL2をアップデートするステップ51から53へ進むよりも前に、リストL3からk番目のチャネルを削除する。
図5は、リストL2内のj番目の物理チャネルの優先順位インデックスP2(j)を管理するための手順を示すフローチャートであり、その物理チャネル上で移動局と基地局との間の通信が行われる。この手順は、TCHチャネル(リストL2)との関係で例示されているが、SDCCHチャネル(リストL3)のケースに直接置き換えることができることに注意されたい。
上述したように、優先順位インデックスは、論理チャネルのアップリンク及びダウンリンク上で周期的に取得される無線測定値に基づいてアップデートされる。チャネルの品質Q(t)は、すべてのn個の測定値サンプル、すなわち、すべてのn個のSACCHマルチフレームを評価される。図5のブロック70内に例示されるように、品質Q(t)は、RXLEVn,RXQUALnによって示されている、最新のn個の測定値サンプルに含まれるフィールド・レベルRXLEV及び品質パラメータRXQUALに関係する平均値に基づくものでもよい。平均されるRXLEV及びRXQUALの値は、アップリンク、ダウンリンク又は通信の2方向における交互において測定されるものであってもよい。個数nが4に等しいと、例えば、それは、ほぼ2秒ごとの優先順位インデックスのアップデートに対応する。品質値Q(t)を計算するのに用いることとしてもよい関数f(RXLEVn,RXQUALn)の例としては、次のようなものがある。
f(RXLEVn,0)=+3
f(RXLEVn,1)=+3
f(RXLEVn,2)=+3−2.(RXLEVn/63)
f(RXLEVn,3)=+1−(RXLEVn/63)
f(RXLEVn,4)=−1−2.(RXLEVn/63)
f(RXLEVn,5)=−5−2.(RXLEVn/63)
f(RXLEVn,6)=−9−3.(RXLEVn/63)
f(RXLEVn,7)=−12
次のステップ71において、BSCは、最新の計算された品質値を基準として、又は、より広く最新のq個の計算された品質値を基準として、チャネルの優先順位インデックスP2(j)をアップデートする。新たな優先順位インデックスP2(j)は、例えば、最新のq個の計算された品質値の平均値に等しい。アップデート関数gは、図5のブロック71内に示されるように、
g[P2(j),Q(t),…,Q(t−q)]
=P2(j)+[Q(t)−Q(t−q)]/q
であり、すべての物理チャネルの優先順位インデックスは、DCAプロセスの開始時において0に初期設定される。
71で優先順位インデックスP2(j)をアップデートした後、リストL2は、ステップ72で優先順位の小さい順に再配列される。
n個の新たな測定値サンプルが得られる前にチャネルF2(j)、T2(j)がリリースされた場合(テスト75及び76)には、優先順位インデックスP2(j)をアップデートすることはできない。これは、そのリリースされたチャネルをリストL2からリストL1へシフトすることにより、BSCがステップ77及び78でリストL1及びL2をアップデートするケースとなる(SDCCH論理チャネルがリリースされ、その物理チャネルが1つ又は2つ以上の他のSDCCHチャネルを有するという状況においては、数NB(k)の単なる減少とLOC(k)の対応ビットを反転することとにより、ステップ77と78が交換される。)。
図6は、DCAメカニズムを最適化するための手順を示すフローチャートである。この手順は、原則として最も信頼性のある最高の優先順位によって物理チャネルの使用を最適化するために、セル相互間のハンドオーバーをトリガすることを予定したものである。この手順は、2つの主要な動作を制御する。すなわち、
−論理チャネルがリリースされた時に、それが占有した物理チャネルが、同じタイプの論理チャネルによって現在使用されている物理チャネルの優先順位より高い優先順位を有する場合、BSCは、この後者の論理チャネルをそのリリースされた優先順位の高いチャネルにするセルラー相互間のハンドオーバーをトリガする。
−物理チャネルの品質の重大な低下がある場合、前記手順は、それがサポートする論理チャネルのそれぞれに対し、使用されている物理チャネルの優先順位が論理チャネルをサポートすることの可能な別の物理チャネルの優先順位よりも低くなるとすぐに、別の物理チャネルへのセルラー相互間のハンドオーバーを開始する。
セルラー相互間ハンドオーバーのトリガに応答して実行される処理は、上述したGSM推奨基準05.08において詳細に記述されており、ここでは詳細には説明しない。
最適化の手順は、トラフィック・チャネルのために、かつ、その上SDCCHチャネルのために、使用されることとしてもよい。しかしながら、SDCCHチャネルの使用法の持続期間が一般に短いために、及び、それらのチャネルのいくつかを同一物理チャネル上に多重化することができるために、その最適化の手順は、トラフィック・チャネルのみに適用する方がより望ましいと思われる。これは、SDCCHチャネルの多数のセルラー相互間のハンドオーバーを回避することになる。
時刻機構は、最適化の手順が規則的な時間間隔のみ(周期T)で実行されるようにするために使用される。この周期の終わりに、すなわち、タイミング・ステップ79の終わりに、リストL1及びL2の物理チャネルの整理された優先順位インデックスを有しているテーブルP1及びP2は、作業用メモリ内に保存される(ステップ80)。これにより、最適化の手順では、図5を参照して述べられた手順を実行するときに行われるアップデートによって混乱しないように、固定されたリストを使用することになる。ステップ80でのこの優先順位インデックスの固定がシステムに廃れたデータを用いて作業をさせ得る事態を避けるために、周期Tは、数十ミリ秒(例えばT=20ms)に制限してもよい。
優先順位インデックスP1、P2を保存した後に、リストL1に対するポインタ・インデックスiは、ステップ81でゼロに初期化される。続くステップ82においては、このインデックスiが1単位だけインクリメントされると共に、リストL2に対するポインタ・インデックスjがこのリストの長さN2に初期化される。リストL1内のi番目のチャネルの優先順位インデックスとリストL2内のj番目のチャネルの優先順位インデックスは、ステップ83で比較される。P1(i)>P2(j)+Δである場合、タイムスロットT1(i)がTRXのうちの一つにアクセス可能であることをテスト84が示すことを条件として、BSCは、スロットT2(j)の可能なリリースを考慮しつつ、ステップ85においてチャネルF2(j)、T2(j)のチャネルF1(i)、T1(i)へのセルラー相互間ハンドオーバーをトリガする。ハンドオーバーをトリガした後、ステップ86において、BSCは、そのハンドオーバーに関わったチャネルを置き換えること及び優先順位が小さくなる順にそのリストを再ソートすることにより、リストL1及びL2をアップデートする。
マージンΔは0に等しくてもよい。それは、また、わずかな品質増加しか与えないハンドオーバーをトリガすることを回避するに望ましいものであれば、0より大きくてもよい。
比較83がP1(i)≦P2(j)+Δであることを示す場合には、ステップ88において、第2のリストL2に対するポインタ・インデックスjがこのリストの長さN2と比較される。j=N2であれば、その後、リストL1は、使用されておりかつ低い優先順位インデックスを有する物理チャネルからのハンドオーバーをトリガする価値のあるものとするのに充分な高い優先順位を持つ物理チャネルを、包含しない。これは、最適化の手順がタイミング・ステップ79に戻ることによって終了することになるケースである。比較88がj<N2であることを示す場合には、BSCは、ステップ82へ戻り、リストL1上の次のチャネルがセルラー相互間のハンドオーバーのためのよい候補になるかどうかをチェックする。
リストL1内のi番目のあいている物理チャネルがリストL2のj番目のチャネル上で現在進行中の通信を受信するためにアクセス可能でないことを、テスト84が示す場合には、リストL2に対するポインタ・インデックスjは、ステップ89で1と比較される。j>1であれば、このインデックスは、BSCが新たな比較83を実行する前に、ステップ90で1単位だけ減少される。比較89がj=1であることを示す場合には、ステップ91において、リストL1に対するポインタ・インデックスiがこのリストの長さN1と比較される。i=N1であれば、それは、リストL1の初めから終わりまでのスキャンでアクセス可能な充分高い優先順位を持つチャネルがいずれも判明せず、かつ、最適化の手順が終了したためであり、タイミング・ステップ79へ戻る。比較91がi<N1であることを示す場合には、BSCは、リストL1上の次のチャネルをテストするために、ステップ82へ戻る。
図6は、それぞれの周期Tのみの間にただ一度のセルラー相互間ハンドオーバーを許容し、これは通常充分であり、比較的低いTの値が与えられることに注意されたい。しかし、この周期中の比較83の規準に応じて、チャネル対の間のいくつかのハンドオーバーをトリガすることは可能である。
上述した最適化の方法は、実施することが比較的容易である。大多数のケースにおいては、BSCが80−83、88、79のルートか又は80−86、79のルートのいずれかに沿ってフローチャートの流れを実行することになるので、なお一層、実施することは容易となる。
発明によって提案される方法において優先順位インデックスが割り当てられる物理チャネルの概念を規定するに当たっては、ある程度自由な範囲があることに注意されたい。上に示された詳細な説明においては、GSMシステムのTDMA/FDMA構造に対して最も相応しい物理チャネルの概念を引用した。すなわち、物理チャネルは、キャリア周波数F1(i)、F2(j)、F3(k)に対応すると共に、タイムスロット番号T1(i)、T2(j)、T3(k)に対応するという事実を引用した。ハーフ−レートのGSMシステムのケースにおいては、例えば、半分の容量の物理チャネルを、優先順位インデックスを管理する手段とみなすことが考えられる。多くの他の規約もまた可能である。
Claims (3)
- セルラー無線ネットワークにおいてチャネルを動的に割り当てる方法であって、移動局(MS)と地理的に分散された基地局(10−16)との間の回線モードにおける通信専用の論理チャネルを形成するために、物理チャネルの組を前記ネットワークにおいて使用し、それぞれの論理チャネルは物理チャネルに属し、基地局と移動局との間で論理チャネル上に確立されたそれぞれの通信のために、前記論理チャネル上の前記通信の状況を表す無線パラメータを周期的に測定し、それぞれの基地局のために実行する方法において、
前記組のそれぞれの物理チャネルに対して、それぞれの優先順位インデックス(P1(i)、P2(j)、P3(k))を関連付けるステップと、
前記基地局によっていずれの移動局との通信にも使用されていない物理チャネルの第1のリスト(L1)と、少なくとも、前記基地局といずれかの移動局との間で現在行われている通信に専用されている少なくとも一つのアクティブ論理チャネルをそれぞれが有する、話中物理チャネルの第2のリスト(L2、L3)とを、保持するステップと、
前記第2のリスト(L2、L3)の物理チャネルと関連付けられた優先順位インデックスを、前記第2のリストの当該物理チャネルに属する論理チャネル上で行われている通信に関して測定された前記無線パラメータに基づいて、アップデートするステップと、
移動局との通信を確立する時に、当該通信のために、その優先順位インデックスが最大である物理チャネルに属する、アクセス可能でかつアクティブでない論理チャネルを、選択するステップと
を具備することを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、それぞれの基地局のために、
前記第2のリストからの話中物理チャネルに属している論理チャネルから、前記第1のリストからの物理チャネルに属しているアクセス可能な論理チャネルであってその優先順位インデックスが前記第2のリストからの当該話中物理チャネルのそれよりも高い論理チャネルへの、ハンドオーバーをトリガするために、前記第1及び第2のリスト(L1、L2)からのチャネルの優先順位インデックス(P1(i)、P2(j))を比較するステップ
を更に具備する方法。 - 請求項1又は2記載の方法において、
それぞれのリストの物理チャネルは、前記優先順位インデックスが減少していく順序で整列されている方法。
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