JP4777684B2 - 拡張専用チャネル用の分散リソース管理 - Google Patents

Description

本発明は一般に電気通信に関し、より詳細には、無線通信に関する。

セルラ電話システムなどの従来の無線通信システムは、１つまたは複数の移動体との１つまたは複数の同時実行の無線通信リンクを確立および／または維持することができる１つまたは複数の基地局（ノードＢと呼ばれることもある）を含む。例えば、基地局は、前記基地局に関連するセル内の複数の移動体との同時実行の無線通信を確立および／または維持することができる。移動体はセルラ電話機、ページャ、パーソナル・データ・アシスタント、携帯型コンピュータ、デスクトップ・コンピュータなどである。

無線ネットワーク制御装置は、１つまたは複数の基地局に接続できる。無線ネットワーク制御装置は、特筆すべき機能として、基地局の各々に関連する各移動体が使用するアップリンク専用チャネルのリソースを管理する。例えば、無線ネットワーク制御装置は、セル内の他の移動体からの妨害と隣接セル内のハンドオーバ移動体とを制御するリソース管理機能を含むことができる。したがって、移動体ごとに必要なサービス品質（ＱｏＳとも呼ばれる）が満足される。ユニバーサル移動体電話システム（ＵＭＴＳ）プロトコルのリリース９９の時点で、すべての基地局の間の専用チャネル・リソースの割り当てと調整は無線ネットワーク制御装置によって実行される。

無線ネットワーク制御装置は、総受信電力の絶対的尺度である総受信広帯域電力または総受信信号強度標識の長期平均などの長期エンティティ(long−term entity)に基いてさまざまなリソース管理機能を実行する。長期エンティティは通常、「ｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌ」またはＲｏＴと呼ばれる他の移動体からの熱雑音および妨害の相対的な寄与の尺度を決定するために使用される。無線ネットワーク制御装置は、「ｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌ」を使用して、移動体ごとに所望のサービス品質を維持できるように基地局のリソースを割り当てることができる。例えば、無線ネットワーク制御装置は、「ｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌ」を使用して、システム内のユーザ総数と基地局のシステム負荷とを管理して、移動体ごとのフレーム誤り率が所望のレベル以下または所望の範囲内に保たれるようにすることができる。別の例として、無線ネットワーク制御装置は、「ｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌ」を使用して、ユーザ総数と基地局のシステム負荷とを管理して、移動体ごとの信号対雑音比が所望のレベル以下または所望の範囲内に保たれるようにすることができる。

ただし、無線ネットワーク制御装置は、無線通信システムの効率を低下させるリソース管理機能を実行する最悪のケースのシナリオを想定して追加の余裕電力を必要とする。例えば、無線ネットワーク制御装置は、すべての移動体が無音期間に音声通信を送信および／または受信するという最悪のケースのシナリオを想定することで、会話中の休止などの音声通信中の無音区間を考慮することができる。追加の余裕電力は、少なくとも部分的には、無線ネットワーク制御装置が、総受信広帯域電力または総受信信号強度標識の長期平均などの長期変数に基いてさまざまなリソース管理機能を実行した結果である。それにもかかわらず、無線ネットワーク制御装置に、少なくともいくつかのリソース管理機能、特に呼の受け入れおよびハンドオーバ制御など、複数の基地局を含むリソース管理機能を実行させることが望ましい。
本発明の目的は、上記の１つまたは複数の問題の影響を対象とすることである。

本発明の一実施形態では、拡張専用チャネル用の分散リソース管理の方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの基地局に関連する少なくとも１つの短期エンティティを決定する工程と、無線ネットワーク制御装置に少なくとも１つの短期エンティティを提供する工程とを含む。本発明の別の実施形態では、前記少なくとも１つの基地局に関連する少なくとも１つの短期エンティティを受信する工程と、前記少なくとも１つの短期エンティティに基いて少なくとも１つの長期リソースを割り当てる工程とを含む拡張専用チャネル用の分散リソース管理の方法が提供される。

本発明は、同様の参照番号が同様の要素を識別する添付図面と組み合わせた以下の説明を参照することで理解できる。

本発明のさまざまな変更または代替形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態について図面で示し、本明細書で詳細に説明する。ただし、本明細書に記載の特定の実施形態の説明は、本発明を開示の特定の形態に限定するものでなく、その逆に、添付の請求の範囲に記載する本発明の精神と範囲を逸脱しないすべての変形形態、等価物、および代替形態を含むものであることを理解されたい。

本発明の例示の実施形態について以下に説明する。図を見やすくするために、本明細書では実際の実施形態のすべての特徴については説明しない。そのような実際の実施形態の開発では、開発者の特定の目標を達成するために、実施形態ごとに変わる、システム関連および企業関連の制約など、数多くの実施形態に固有の判断をしなければならないことが理解されよう。さらに、そのような開発努力は複雑で時間がかかるが、それでも、この開示の恩恵を有する当業者の日常の業務であることが理解されよう。

図１は無線通信システム１００の一実施形態の概念図である。図示の実施形態では、無線通信システム１００は、ユニバーサル移動体電話システム（ＵＭＴＳ）プロトコルに準拠して動作するセルラ無線通信システム１００である。ただし、本発明はＵＭＴＳプロトコルに準拠して動作するセルラ・システムに限定されない。別の実施形態では、無線通信システム１００は、これに限定はされないが、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）２０００プロトコル、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）プロトコル、ＧＳＭプロトコル、および無線ＬＡＮプロトコルを含む任意の望ましいプロトコルに従って動作する任意の望ましいシステムであってよい。

無線通信システム１００は、１つまたは複数の基地局１１０と通信可能に接続された無線ネットワーク制御装置１０５を含む。別の実施形態では、無線ネットワーク制御装置１０５は、さまざまな有線および／または無線リンクのいずれかによって前記１つまたは複数の基地局１１０と通信可能に接続できる。さらに、前記無線ネットワーク制御装置１０５と１つまたは複数の基地局１１０との間で送受信される信号は、他のデバイス（図示せず）を通過することができる。例えば、信号は１つまたは複数のルータ、スイッチ、ネットワークなどを通過することができる。

各基地局１１０は少なくとも１つのセル１１５と関連する。例えば、各基地局１１０は約２マイルの半径を有する地理領域に対応するセル１１５に関連することができる。ただし、セル１１５のサイズは、これに限定はされないが、基地局１１０の送信および／または受信電力、建物および／または山など妨害物の存在を含むさまざまな要因によって異なることを当業者であれば理解できよう。さらに、図を見やすくするために、図１に示すセル１１５は正確な境界を有する六角形として示されているが、セル１１５は六角形などの簡単な幾何学的形状を有さないことがあり、セル１１５の境界は正確に画定されているとは限らないことを当業者であれば理解できよう。

動作時には、移動体１２０は、少なくとも、移動体１２０を含むセル１１５に関連する基地局１１０との同時実行の無線通信リンク１２５を確立する。一実施形態では、同時実行の無線通信リンク１２５はアップリンク専用チャネル（アップリンクＤＣＨとも呼ばれる）を含む。基地局１１０は基地局１１０に関連するリソースの長期割り当てを示す信号を無線ネットワーク制御装置１０５に送信する。一実施形態では、リソースの長期割り当てを示す信号は、総受信広帯域電力または総受信信号強度標識（ＲＳＳＩ）の長期平均を含む。

無線ネットワーク制御装置１０５の長期リソース管理機能１３０は、ソースの長期割り当てを示す信号を用いて無線ネットワーク制御装置１０５および／または基地局１１０に関連するリソースを割り当てる。例えば、長期リソース管理機能１３０は、総受信広帯域電力またはＲＳＳＩの長期平均を使用して基地局１１０間での呼の受け入れ、移動体１２０のハンドオフなどを制御できる。本明細書で使用する「長期」という用語は、呼の受け入れ、移動体１２０のハンドオフ、システム過負荷制御などの比較的長い時間尺度で割り当てられることのあるリソースを指す。例えば、リソースの長期割り当ては、約１００ミリ秒から数秒の時間尺度で実行できる。

基地局１１０内の短期リソース管理機能１４０は短期リソースを割り当てる。本明細書で使用する「短期」という用語は、音声および／またはデータ通信に割り当てられる帯域幅などの比較的短い時間尺度で割り当てられることのあるリソースを指す。一実施形態では、音声および／またはデータ通信の帯域幅は、約１万分の１秒から約１０ミリ秒の時間尺度で移動体１２０に割り当てられることができる。例えば、データ通信に割り当てられる相対的帯域幅は、必要な音声帯域幅が減少すると、すなわち、音声通信時の無音区間中には増加することができる。一実施形態では、無線通信システム１００の効率は短期リソース管理機能１４０を用いて音声および／またはデータ通信ならびにその他の短期リソースの帯域幅を割り当てることができることにより改善されうる。例えば、短期リソース管理機能１４０は、対応する基地局１１０に関連する移動体１２０の統計モデルを用いて、会話中の休止などの音声通信の無音区間を考慮することで余裕電力を低減することができる。

一実施形態では、短期リソース管理機能１４０の拡張専用チャネルの機能は、移動体１２０からの妨害を動的に制御することで無線通信システム１００の容量を最大限にしてｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌの最大許容レベルに近づこうとする。ただし、リソース管理機能１３０、１４０の動作が調整されていないとリソース管理機能１３０、１４０の動作の効率は低下することがある。例えば、短期リソース管理機能１４０が移動体１２０からの妨害を動的に制御してｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌの最大許容レベルに近づこうとする場合、長期リソース管理機能１３０はｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌの大きい値を無線通信システム１００が容量の限界に近いか、かつ／またはおそらくは過負荷状態であることの表示と解釈することがあるために、長期リソース管理機能１３０は移動体１２０からのトラヒックを制限することがある。

短期リソース管理機能１４０によって実行される短期割り当てを示す少なくとも１つのフィードバック信号を長期リソース管理機能１３０に提供することで、長期および短期リソース管理機能１３０、１４０による分散リソース割り当ては調整される。一実施形態では、フィードバック信号は前記１つまたは複数の基地局１１０で実行される１つまたは複数の短期エンティティの１つまたは複数の測定値を示す。以下に詳述するように、１つまたは複数の測定値は、総受信広帯域電力、移動体１２０の平均正規化受信チップ・エネルギー、各移動体１２０の個別正規化受信チップ・エネルギーなどのレガシー・アップリンク専用チャネルの部分を含む。

図２は、図１に示す無線通信システム１００内で使用できる分散リソース管理の方法２００の一実施形態を示す概念図である。無線通信リンクが確立される（２１０で）。上記のように、無線通信リンクは、１つの基地局１１０と１つの移動体１２０との間、１つの基地局１１０と複数の移動体１２０との間、複数の基地局１１０と複数の移動体１２０との間、またはその他の任意の望ましい組み合わせで（２１０で）確立できる。１つまたは複数の短期リソース管理機能１４０は、基地局１１０および／または移動体１２０に関連する短期リソースを（２２０で）割り当てる。一実施形態では、短期リソースは、１〜１５タイム・スロット（ＵＭＴＳで約０．６６７〜１０ミリ秒）の時間尺度で（２２０で）割り当てられる。別の実施形態では、短期リソースは、１〜１６電力制御グループ（ＣＤＭＡ２０００で約１．２５ミリ秒〜２０ミリ秒）の時間尺度で（２２０で）割り当てられる。

次いで、短期リソースの割り当て（２２０での）に関連する１つまたは複数の短期エンティティが測定される（２３０で）。一実施形態では、短期エンティティの測定（２３０での）は、総受信広帯域電力のレガシー専用チャネルの部分の測定を含む。レガシー・アップリンク専用チャネルを用いて、移動体１２０は、移動体１２０のサービス・クラスに関連するサービスの保証品質を備えた契約済みトランスポート・フォーマット・コンビネーション・セット（ＴＦＣＳ）内の任意の伝送速度で伝送することができる。アップリンク専用チャネルの伝送速度は、物理層でのいかなる短期制御もなしに、すなわち、短期リソース管理機能１４０による制御もなしに、トラヒック着信速度によって決定することができる。レガシー・アップリンク専用チャネルは、ｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌの大きいマージンを用いて、長期リソース管理機能１３０によって他の移動体１２０からの妨害の比較的大きい変動を表すことができる。したがって、アップリンク専用チャネルのレガシー専用チャネルの部分は、呼の受け入れ、システム過負荷制御などを含むリソースを割り当てる無線ネットワーク制御装置１２０内のリソース管理機能１３０の基準としての長期測定値の基準として使用することができる。

短期エンティティの測定（２３０での）は、移動体１２０に関連する平均正規化受信チップ・エネルギーの測定（２３０での）を含む。移動体１２０は、無線通信システム１００の圏内に入る、かつ／または圏内から出るにつれて、短期リソース管理機能１４０内の伝送速度および／または時間スケジュール作成機能は、短期ｒｉｓｅ−ｏｖｅｒ−ｔｈｅｒｍａｌ許容要件を満たす各移動体１２０の伝送速度および／またはスケジュールを割り当てることができる。場合によっては、伝送速度調整および／または時間スケジュール作成は飽和段階に達するので、追加の移動体１２０は無線通信システム１００の圏内に入ることができない。飽和段階に達したという表示は、移動体１２０が速度スケジュール作成モードおよび／または時間スケジュール作成モードでのバッファあふれで最小トランスポート・フォーマット・コンビネーション（ＴＦＣ）に達した場合でもよい。移動体１２の（２３０で）測定された正規化受信チップ・エネルギーは、長期リソース管理機能１３０が無線通信システム１００に新しい移動体１２０を受け入れるか否かを決定することを可能にする基準を長期リソース管理機能１３０に提供する。

短期エンティティの（２３０での）測定は、移動体１２０に関連する無線チャネル状態を示すエンティティの測定（２３０での）も含む。一実施形態では、移動体１２０の各々に関連する個別正規化受信チップ・エネルギーが、移動体１２０の各々に関連する無線チャネル状態の表示として（２３０で）測定できる。短期リソース管理機能１４０の伝送速度および／または時間スケジュール作成モードを用いて各移動体１２０を制御して、無線通信システム１００の処理能力を最適化することができる。例えば、受信電力が弱い無線チャネル状態を有する移動体１２０の伝送速度を低減し、受信電力が強い無線チャネル状態を有する移動体１２０の伝送速度を増加することができる。一実施形態では、無線チャネル状態の表示として個別正規化受信チップ・エネルギーが（２３０で）測定される。一実施形態では、ＳＩＲ（信号対妨害比）目標を正規化係数として使用することができる。長期リソース管理機能１３０は無線チャネル状態の表示を用いて呼の受け入れなどの長期リソースを割り当てることができる。

測定された短期エンティティを表す信号が無線ネットワーク制御装置１０５内の長期リソース管理機能１３０に（２４０で）提供される。さまざまな別の実施形態では、（２４０で）提供された信号は、総受信広帯域電力またはＲＳＳＩのレガシー専用チャネル部分、平均正規化受信チップ・エネルギー、無線チャネル状態、個別正規化受信チップ・エネルギーなどの１つまたは複数を表すことができる。長期リソース管理機能１３０は、提供された信号に基いて長期リソースを（２５０で）割り当てる。例えば、上記のように、長期リソース管理機能１３０は、提供された信号を用いて、呼の受け入れ、システム過負荷、ハンドーバなどを制御できる。一実施形態では、長期リソース管理機能１３０は、提供された信号測定出力を基準インデクスとして用いて１つまたは複数の呼を着信させることができる。例えば、長期リソース管理機能１３０は、受信電力が弱い無線チャネル状態、システム過負荷、ハンドオフのユーザ要求に不十分な無線リソースなどに基いて、移動体１２０に関連する無線通信リンクを終端させることができる。

上に開示した特定の実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明は本明細書の教示の恩恵を受ける当業者には明らかな、異なるが等価の方法で変更し実施することができる。さらに、以下の請求の範囲に記載する以外の本明細書に示す構成または設計に制限はない。上に開示した特定の実施形態は修正または変更が可能で、そのような変形形態は本発明の範囲と精神とを逸脱するものではないことは明らかである。したがって、本明細書で追求する保護は以下の請求の範囲に記載する。

本発明の無線通信システムの一実施形態を示す概念図である。 本発明の図１に示す無線通信システムで使用できる分散リソース管理の方法の一実施形態を示す概念図である。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの基地局との無線通信のための複数のリソースを割り当てる方法であって、
   該少なくとも１つの基地局（１１０）による無線通信のために、該少なくとも１つの基地局（１１０）によって割り当てられた、複数のリソースのうちの第１の部分の割り当てを示す情報を決定するステップであって、該複数のリソースの該第１の部分は、第１の時間尺度で割り当てられるステップと、
   該第１の部分の割り当てを示す該情報に基づいて該少なくとも１つの基地局（１１０）による無線通信のために該複数のリソースのうちの第２の部分を無線ネットワーク制御装置（１０５）が割り当てることができるように、該第１の部分の割り当てを示す該情報を該無線ネットワーク制御装置（１０５）に提供するステップであって、該第２の部分は該第１の部分とは異なり、該第２の部分は、該第１の部分の割り当てと関連する該第１の時間尺度よりも長い第２の時間尺度で割り当てられるステップとを含む方法。
   
2. 請求項１に記載の方法において、
   該第１の部分の割り当てを示す情報を決定するステップが、専用チャネルと関連する総受信広帯域電力の部分、平均正規化受信チップ・エネルギー、無線チャネル状態、及び個別正規化受信チップ・エネルギーのうちの少なくとも１つを示す情報を決定するステップを含む方法。
   
3. 請求項１に記載の方法において、
   少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの移動体（１２０）との間に少なくとも１つの無線通信リンク（１２５）を確立するステップを含む方法。
   
4. 請求項３に記載の方法において、
   該少なくとも１つの無線通信リンクを確立するステップが、該少なくとも１つの基地局と該少なくとも１つの移動体との間に少なくとも１つのアップリンク専用チャネルを確立するステップを含む方法。
   
5. 請求項１に記載の方法において、
   該無線ネットワーク制御装置による該複数のリソースの該第２の部分の割り当てと関連する該第２の時間尺度よりも短い該第１の時間尺度で該少なくとも１つの短期リソースを該少なくとも１つの基地局によって割り当てるステップを含む方法。
   
6. 請求項５に記載の方法において、
   該第１の時間尺度で該少なくとも１つの短期リソースを割り当てるステップが、音声通信帯域幅とデータ通信帯域幅のうちの少なくとも１つを割り当てるステップを含み、
   該少なくとも１つの短期リソースを割り当てるステップが、該少なくとも１つの短期リソースを１〜１５のタイム・スロット（ＵＭＴＳで約０．６６７〜１０ミリ秒）又は１〜１６の電力制御グループ（ＣＤＭＡ２０００で約１．２５ミリ秒〜２０ミリ秒）の時間尺度で割り当てるステップを含み、
   該少なくとも１つの短期リソースを割り当てるステップが、該少なくとも１つの短期リソースを割り当てて無線通信システムの容量を最大化することを試みるステップを含み、
   該少なくとも１つの短期リソースを割り当てるステップが、少なくとも１つの移動体からの妨害を動的に制御するステップを含む方法。
   
7. 少なくとも１つの基地局（１１０）との無線通信のために複数のリソースを割り当てる方法であって、
   該少なくとも１つの基地局（１１０）による無線通信のために、該少なくとも１つの基地局によって割り当てられた、複数のリソースのうちの第１の部分の割り当てを示す情報を、無線ネットワーク制御装置（１０５）で受信するステップであって、該複数のリソースの該第１の部分は、第１の時間尺度で割り当てられるステップと、
   該第１の部分の割り当てを示す情報に基づいて、該少なくとも１つの基地局（１１０）による無線通信のために該複数のリソースのうちの第２の部分を該無線ネットワーク制御装置（１０５）で割り当てるステップであって、該第２の部分は該第１の部分とは異なり、該第２の部分は、該第１の部分の割り当てと関連する該第１の時間尺度よりも長い第２の時間尺度で割り当てられるステップとを含む方法。
   
8. 請求項７に記載の方法において、
   該第１の部分の割り当てを示す情報を無線ネットワーク制御装置（１０５）で受信するステップが、総受信広帯域電力の部分、平均正規化受信チップ・エネルギー、無線チャネル状態、及び個別正規化受信チップ・エネルギーを示す情報のうちの少なくとも１つを受信するステップを含む方法。
   
9. 請求項７に記載の方法において、
   該該複数のリソースのうちの該第２の部分を割り当てるステップが、該複数のリソースのうちの該第２の部分を約１００ミリ秒から数秒の時間尺度で割り当てるステップを含む方法。
   
10. 請求項７に記載の方法において、
    受信電力が弱い無線チャネル状態、システム過負荷、及びハンドオフの少なくとも１つに基いて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの移動体（１２０）との間に少なくとも１つの無線リンク（１２５）を終端させるステップを含む方法。

Images