JP5094838B2 - 分散型無線システムにおいて無線資源を調整制御する方法 - Google Patents

分散型無線システムにおいて無線資源を調整制御する方法 Download PDF

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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。
セル方式の電話などの無線通信分野において、図1に示すように典型的なシステム100は階層アーキテクチャであり、システムによってサービスが提供されるエリア内に分散された複数の基地局130(ノードBなど)を含む。エリア内の様々なアクセス・ターミナル120(AT:ユーザ装置(UE)、モバイル装置などとしても知られている)は、1つまたは複数の基地局130を介してシステムにアクセスし、それにより公衆交換電話網(PSTN)160およびデータ網125などの他の相互連結された電気通信システムにアクセスすることができる。典型的には、AT120は、移動する際に、ある基地局130と通信し、次に別の基地局130と通信することによって、エリアを通過する際にシステム100との通信を維持する。AT120は最も近くにある基地局130、最も信号が強い基地局130、通信を受け入れるのに十分な容量を持つ基地局130等と通信することができる。基地局130は、次に無線ネットワーク制御装置(RNC)138と通信し、無線ネットワーク制御装置(RNC)138は、コア・ネットワーク165においてパケット・データ・サービング・ノード(PDSN:Packet Data Serving Node)164と通信する。各RNC138およびPDSN164は、複数の基地局130に対応することができる。したがって、AT120が移動して異なる基地局130と通信する際には、異なるRNC138およびPDSN164とも通信することができる。
AT120と基地局120との間のワイヤレス・リンクは典型的には無線リンクと呼ばれ、ユニバーサル移動電話システム(UMTS)などのシステムでは、無線リンクの調整の多くは比較的集中化された態様でRNC138によって処理される。たとえば、ある基地局130から別の基地局130へのAT120のハンドオフは、RNC138によって決定される。同様に、基地局130は互いに接近して配置されているため、互いに干渉する信号を生成することがある。一部の応用例においては、この種の干渉を低減したり最小限にしたりするために、RNC138が様々な基地局130による伝送を制御する。
しかし、産業界は分配型の無線資源管理(RRM:Radio Resource Management)アーキテクチャによりRNC138を使用しない方向でUMTSを発展させようと意図している。RRM機能は異なる物理的位置に配置されるため、分配型RRMアーキテクチャにおいてハンドオフおよび干渉緩和の複雑さは増加する。
本発明は、上記の1つまたは複数の問題による影響に対処することを目的とする。以下に、本発明の一部の態様の基本事項を理解するために、本発明を単純化した要約を示す。この要約は、本発明の完全な概要ではない。この要約は、本発明の主要な要素または重要な要素を明らかにしたり、または本発明の範囲を詳述したりすることを意図するものではない。唯一の目的は、後に説明するより詳細な記述の前置きとして、単純化した形式で概念の一部を示すことである。
本発明の一態様によれば、分散型の無線資源管理を調整する方法が提供される。この方法には、無線資源管理を担当する複数のユニット間で情報を通信することが含まれ、通信される情報は、各ユニットに関連する無線資源と関係するものである。
本発明は、添付の図面と共に以下の説明を参照することで理解され得るであろう。なお、これらの図面において、同じ参照符号は同じ要素を示している。
本発明では様々な改変および代替形態が可能であるが、図面を用いて本発明の特定の実施形態を例示し、本明細書において詳細に説明する。しかし、本明細書における特定の実施形態の説明は、開示した特定の形式に本発明を限定することを意図するものではなく、反対に添付の特許請求の範囲において定義されている本発明の精神と範囲内でのすべての改変、等価物、および代替案を対象とすることを意図するものであることを理解されたい。
本発明の例示的実施形態について以下に説明する。明瞭化のために、本明細書では実際の実装のすべての機能については説明しない。このような実際の実施形態の開発においては、実装によって異なるシステム関連およびビジネス関連の制約の遵守など、開発者の特定の目的を達成するために多数の実装固有の決定を行ってもよいことは当然ながら理解されよう。さらに、このような開発努力は複雑で時間のかかる場合があるが、この開示の利益を受ける当業者にとっては日常的仕事になるであろうことを理解されよう。
本発明の一部および対応する詳細な説明が、ソフトウェア、または記憶装置内のデータ・ビットの操作のアルゴリズムおよび記号表現の観点から表される。これらの説明と表現は、当業者が作業の実体を他の当業者に効果的に伝達するものである。アルゴリズムという用語は、本明細書および一般的な用途において、所望の結果に結びつく首尾一貫した連続するステップと考えられる。ステップとは、物理量の物理的操作を要求するものである。通常、必ずとは限らないが、これらの量は、格納、転送、組み合わせ、比較、および他には操作が可能な光学的、電気的、または磁気的信号の形式を取る。これらの信号は、主に一般的な使用上の理由から、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数などと呼ぶと時に便利であることが分かっている。
しかし、これらの用語および同様の用語はすべて、適切な物理量に関連するものであり、これらの量に適用される便利なラベルに過ぎないことに注意されたい。特に別記しない限り、または説明から明白でない限り、「処理」、「演算」、「計算」、「判定」、「表示」などの用語は、計算機装置のレジスタおよびメモリ内の物理的な電子の量として表されるデータを操作して、計算機装置のメモリまたはレジスタまたは他のこうした情報記憶装置、伝送装置、または表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに変換する計算機装置または同様の電子計算装置の動作およびプロセスを指す。
本発明のソフトウェア実装による態様は、典型的には何らかの形式のプログラム記憶媒体において符号化されるか、またはある種類の伝送媒体を介して実装されることにも注意されたい。プログラム記憶媒体は、磁気(たとえばフロッピー(登録商標)・ディスクまたはハード・ドライブ)、または光学(たとえばコンパクト・ディスクを使った読み出し専用メモリ、つまり「CD ROM」)によるものでもよいし、読み出し専用またはランダム・アクセスでもよい。同様に、伝送媒体は、ツイスト・ペア線、同軸ケーブル、光ファイバ、または当分野で知られている他の適切な伝送媒体を用いてもよい。本発明は、特定の実装におけるこれらの態様によって限定されるものではない。
次に、添付の図面を参照して本発明について説明する。様々な構造、システム、および装置は、説明のみを目的としており、また当業者に周知の詳細によって本発明が不明瞭になるのを避けるために図式的に描いている。いずれにせよ、添付の図面は本発明を説明する例について記述および説明するために含まれている。本明細書で用いる言葉および言い回しは、当業者によって理解されている言葉および言い回しと一致する意味を持つことを理解され解釈されたい。用語または言い回しの特別な定義、つまり当業者によって理解されている慣習的な通常の意味とは異なる定義を、本明細書で用いる用語または言い回しの一貫した使用によって示唆する意図はない。用語または言い回しが特別な意味、つまり当業者によって理解される以外の意味を持つように意図される範囲においては、そのような特別な定義は、用語または言い回しの特別な定義を直接的かつ明白に示す定義方法で明細書に特に明記する。
次に図面を参照する。特に図2Aを参照すると、本発明の一実施形態による通信システム200が図示されている。説明のために、図2Aの通信システム200はユニバーサル移動電話システム(UMTS)Long Term Evolution(LTE)であるが、本発明は、データおよび/または音声通信に対応する他のシステムに適用可能であることを理解されたい。UMTS LTEシステム200には、図1のUMTSシステム100といくつかの類似点があるが、基地局130およびRNC138に関連する本発明の動作に関して本質的に異なる。通信システム200は、1つまたは複数のAT120が1つまたは複数の強化型ノードB(eノードB)230と通信することを可能にする。複数のeノードB230はアクセス・ゲートウェイ(ASGW)238に接続される。次にASGW238は、PSTN160および/またはデータ網125との通信を担当する(図1を参照)。機能的に、通信システム200は、少なくとも無線資源管理RRMの観点から通信システム100と異なる。通信システム100では、RRMは主にRNC138によって実施されていた。しかし、通信システム200では、RRM機能はeノードB230に分散されている。
したがって、通信システム200の調整型RRM方式は、少なくとも2つの場合において有用になり得ることが理解される。第1に、隣接しているまたは近傍のeノードB230による伝送によって引き起こされる干渉を低減する場合、第2に、あるeノードB230から別のeノードB230にAT120をハンドオフするときである。
調整型RRM方式は、RRM機能が分散され最小限の信号遅延がLTEに要求されるときに、セル間の共同無線資源管理およびパフォーマンス最適化のための機構を定義する。分散型RRM構造においてハンドオーバ手続きおよび干渉調整技術を同時に実行するために、調整型RRM方式は異なるRRM機能間での調整を可能にする。
たとえば負荷に基づくハンドオーバおよびハンドオーバ時の干渉調整の再構成などのマルチ・セルRRM判定は、UMTS LTEアーキテクチャの有用な機能である。複数のセルに基づいてRRM判定を行うことは、全体的な資源配分およびシステム・パフォーマンスに役に立つ。しかし多くの場合、複数のセルを考慮すると競合するRRM判定の可能性を回避することは有益である。RRMの競合点に関する潜在的な問題は、RRM機能間においてRRM判定を調整することによって回避することが可能で、このことは提案されている調整型RRM方式の目的の1つである。
本発明の一実施形態においては、調整型RRM方式は、RRM間通信プロトコル、共同管理のための無線資源要素および機能、ならびに共同無線資源管理のための判定機能を定義する。調整型RRM方式で定義された機能により、システムはクラスタ内の資源管理を共同で実行し、RRM機能間で競合する判定を回避または少なくとも本質的に低減することができる。調整型RRM方式は、各分散形ノードにおいて実行されている実際のRRMアルゴリズムを指定することなく、クラスタ内のおそらくマルチ・ベンダのRRMの調整を実行する。
調整型RRM方式の機能の1つに、RRM間通信のためのプロトコル確立がある。階層ネットワーク構造のRRM機能は通常、中央位置(RNCなど)に位置し、副次機能(基地局のHSDPAでのパワー・マネジメントなど)はUMTS内の分散形ノードに分散されている。RRM間通信は、基地局とRNCとの間のクライアント・サーバ型の1対1の通信である。大多数のRRM機能はRNCに配置される。しかし、UMTS LTEで構想される大多数のRRM機能はeノードB230に配置されるため、RRM間通信は複数の機能を有する分散型プロトコル設計でもよい。UMTS LTEにおけるRRM間通信プロトコルは、ピア・ツー・ピア、1対多、および同報通信に対応することができる。
ピア・ツー・ピア通信は、中央ノード(RRMサーバまたはRNC)を通過することなく、クラスタ内の2つのeノードB230間での直接的ネゴシエーションを含むRRM間通信を可能にする。ピア・ツー・ピア通信機能は処理遅延を低減し、システム資源管理を共同で最適化する。ピア・ツー・ピアRRM通信の代表例は、2つのeノードB230間でのハンドオーバである。2つのeノードB230間の直接的なRRM通信はハンドオーバ処理を促進し、ハンドオーバ時の潜在的なパフォーマンス低下を低減する。
1対多の通信機能により、eノードB230は多数の他のノードとRRM間ネゴシエーションを同時に実施することができる。1対多RRM通信は、無線資源管理に関係するノード間において競合する判定の可能性を最小限にするために用いることができる。1対多RRM通信の代表例はユーザの移動性に対する資源配分である。ハンドオーバ要求の最初のトリガ時には、複数のeノードB230およびACGW238が関与することになる。1対多RRM間通信では、対応しているeノードB230は、関与するすべてのノードに対してハンドオーバ要求を同時に直接トリガすることができる。
同報通信機能により、eノードB230はクラスタ内の他のRRM機能に再構成パラメータの要求を同時に一斉送信することができる。同報通信の機能により、RRMは構成変更に対してクラスタ内の他のRRMに要求を直ちにトリガすることができる。RRM間通信プロトコルの同報通信の機能の代表例は、あるRRMが現行の干渉緩和方式に異常状態または重度の低下を検知したときの干渉緩和方式の再構成である。
RRM間通信は、共同の無線資源最適化に必要なエンティティを指定することができる。RRMエンティティは事前に構成することも、または各ノードで正確なRRMアルゴリズムを指定することなく、RRM間で要求に応じて要求することもできる。無線資源エンティティとは、周波数チャンク(塊)、干渉レベル、セル負荷、無線ベアラ(搬送者)、測定などであり得る。無線資源エンティティは、他のセルからの無線情報で自身の資源を管理するRRM機能を支援するために定義される。
判定機能とは、無線資源の構成および制御に関する意思決定のために受信したRRMエンティティに基づいて値または統計を独自に計算するアルゴリズムである。判定機能は、ベンダ間RRM通信においてはRRMアルゴリズムと無関係でもよい。判定機能は、無線資源の再構成または再配分をトリガするように指定することができる。判定機能の一般的な例は、ハンドオーバのためのしきい値機能である。判定機能は、ハンドオーバをトリガするしきい値がハンドオーバ処理時にeノードB230間で送信されるように指定される。
RRM間通信プロトコル、無線資源エンティティ、および判定機能が明確に指定された後は、個々のノードのRRM機能は、セル間のRRM調整に基づいて独自に展開してもよい。これにより、全体的な無線資源の利用が最適化される。
調整型RRM方式は、LTEでのハンドオーバ時に干渉緩和技術に対応するように分散型RRM機能を調整するためのRRM間通信を提供するのに有用である。干渉緩和技術のためのRRM機能はeノードB230に配置され、セル・エッジ・ユーザの干渉レベルを緩和するためにUMTS LTEのセル間で静的、半静的、または動的な様式で無線資源を調整することが要求される。システム負荷が動的に変化している、または負荷が不安定な状況で干渉緩和を再構成することができる。ハンドオーバが行われるときにシステム負荷は動的に変化している。また、干渉緩和はセル・エッジ負荷の変化に敏感である。干渉緩和技術を処理するRRM機能は、eノードB230でRRMおよび干渉調整アルゴリズムを明示的に指定せずに干渉緩和パラメータを再構成するために、他のセルのRRMまたはRRMサーバと通信することができる。ハンドオーバ期間中に、移動性管理およびハンドオーバ手続き処理のRRMが実行されるが、その位置は中央ノード、または対応している基地局と目的の基地局の間のハンドシェークである。調整型RRM方式における定義済みRRM間通信プロトコル、無線資源エンティティ、および判定機能により、分散型RRM機能間での対話によって干渉調整アルゴリズムおよびハンドオーバ手続きを同時に実行できるようになる。調整型RRM方式により、ハンドオーバ手続きが行われてシステム負荷に不平衡が発生したときに、干渉緩和方式によってセル間での無線資源の再分配をトリガできる。
図2Bを参照する。一般的に、各eノードB230またはASGW238は、RRMイベントが発生したという判断に応じて、任意のノード(または複数のノード)に向けられた再構成要求を開始することができる。このような再構成要求を受信する各ノードは、このような再構成を許可するか許可しないかを示す応答を返す。したがって、1対多の通信形式を用いると、構成に含まれているすべてのノードがほぼ同時に問い合わされるため、処理速度を有利に速めることができることが当業者には理解されるであろう。
次に図3を参照すると、RRMイベントの発生時にeノードB230が実施する処理について記述するフローチャートが示される。ブロック300において、eノードB230はRRMイベントが発生したと判断し、制御が判定ブロック305に移される。判定ブロック305では、再構成が必要かどうか、または実行可能かどうかに関する判定が行われる。該当しない場合は、制御はブロック300に戻されて処理がリセットされ、次のRRMイベントを待つ。再構成が許可されると、制御はブロック310に移り、eノードB230は再構成要求を適切なノードに送信する。ブロック315では、受信ノードは再構成要求に応答し、要求を受理または拒否する。ブロック320において判定が行われる。応答するノードが再構成要求を受け入れた場合、再構成が発生し、制御がブロック300に移って処理がリセットされる。これに対して、応答するノードの少なくとも1つが再構成要求を拒否した場合、再構成は発生せず、他の任意の種類の再構成が適切かどうかを判断するために制御がブロック305に移る。他の種類の再構成が適切な場合、新しい再構成要求によって処理が繰り返される。そうでない場合、制御はブロック300に戻り、処理がリセットされる。
RRMイベントが発生する代表的な状況を検討すると役に立つであろう。隣接するセル(たとえばセル2およびセル3)からユーザが移動してきたため、セル・エッジの負荷を20%増加させることをセル1が希望していると想定する。セル1の調整型RRMは、セル・エッジでの20%の負荷増加を求める無線チャネル資源再分配要求をセル2およびセル3に対してトリガする。次にセル2およびセル3は応答し、可能な場合には、セル1がセル・エッジにおいてより多くのユーザに対応できるように、セルの中央部分で使用する無線チャネル資源を再分配することを知らせる。
本明細書の様々な実施形態に示した様々なシステム層、ルーチン、またはモジュールは、実行可能な制御装置でもよいことが当業者には理解されるであろう。コントローラは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、プロセッサ・カード(1つまたは複数のマイクロプロセッサまたはコントローラを含む)、もしくは他の制御装置または計算装置を含んでもよい。この説明で引用した記憶装置は、データおよび命令を格納するための1つまたは複数の機械読み込み可能な記憶媒体を含んでもよい。記憶媒体は、動的または静的ランダム・アクセス記憶装置(DRAMまたはSRAM)、消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ(EEPROM)、およびフラッシュ・メモリなどの半導体記憶装置;固定、フロッピー(登録商標)、取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク;テープなどの他の磁気媒体;およびコンパクト・ディスク(CD)またはデジタル・ビデオ・ディスク(DVD)などの光学媒体を含む異なる形式のメモリを含んでいてもよい。様々なシステムにおいて様々なソフトウェア層、ルーチン、またはモジュールを構成する命令は、それぞれの記憶装置に格納することができる。コントローラによって命令が実行されると、対応するシステムはプログラムされた動作を実行する。
上記に開示された特定の実施形態は説明を目的としており、本発明は、本明細書の教示を理解した当業者には明らかな、異なるが等価な態様で変更して実行することができる。さらに、本明細書に示した構造または設計の詳細は限定することを意図したものではなく、添付の特許請求の範囲以外では限定されるものではない。したがって、方法、システムおよびその一部、ならびに上記の方法およびシステムの一部は、無線ユニット、基地局、基地局制御装置および/または移動通信交換局など、異なる位置に実装することができる。さらに、上記のシステムを実装して用いるのに必要な処理回路は、特定用途向け集積回路、ソフトウェア駆動処理回路、ファームウェア、プログラム可能論理回路、ハードウェア、個別部品、または上記構成要素による装置に実装できることは、本開示を理解した当業者には理解されるであろう。したがって、上記に開示された特定の実施形態は改変や改造が可能であり、このような変更形態はすべて本発明の範囲および精神内にあると見なされることは明白である。このため、本明細書で求められる保護は、添付の特許請求の範囲に記述するとおりである。
ユニバーサル移動電話システム(UMTS)など従来技術による通信システムのブロック図である。 本発明を適用可能なLong Term Evolution(LTE)UMTSなどの通信システムの一部のブロック図である。 本発明を適用可能なLong Term Evolution(LTE)UMTSなどの通信システムの一部のブロック図である。 無線資源を調整するために使用できる方法を示すフローチャートの一実施形態を示す図である。

Claims (8)

  1. 分散型無線資源管理を調整する方法であって、
    複数の無線資源管理(RRM)ユニットによって実行される現行の干渉緩和方式の低下を検出するステップと、
    該現行の干渉緩和方式の低下の検出に応答して、該現行の干渉緩和方式の再構成を示す再構成要求を送信するステップとを含み、該再構成要求は、少なくとも、該現行の干渉緩和方式の再構成によって影響を受ける複数のRRMユニットの各々に送信され、
    該現行の干渉緩和方式の再構成によって影響を受ける該複数のRRMユニットの各々から許可を受信したことに応答して、該現行の干渉緩和方式の再構成を実行するステップと、
    該現行の干渉緩和方式の再構成によって影響を受ける該複数のRRMユニットのうちの少なくとも1つから拒否を受信したことに応答して、該現行の干渉緩和方式の再構成を廃棄す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、
    該複数のRRMユニット間で情報を通信するステップが、該複数のRRMユニット間で直接的に情報を通信するステップをさらに含む方法。
  3. 請求項1に記載の方法において、
    該複数のRRMユニット間で情報を通信するステップが、無線資源管理を担当する複数の基地局間で情報を通信するステップをさらに含む方法。
  4. 請求項に記載の方法において、
    少なくとも再構成の影響を受ける該複数のRRMユニットの各々に再構成要求を送信するステップが、1対1の通信形式で該再構成要求を送信するステップをさらに含む方法。
  5. 請求項に記載の方法において、
    少なくとも再構成の影響を受ける該複数のRRMユニットの各々に再構成要求を送信するステップが、1対多の通信形式で該再構成要求を送信するステップをさらに含む方法。
  6. 請求項1に記載の方法において、
    該複数のRRMユニット間で情報を通信するステップが、各々のRRMユニットと関連する無線資源に関連付けられた情報を通信するステップと、無線資源管理イベントが発生したという判断に応答して、該複数のRRMユニット間で情報を通信するステップをさらに含む方法。
  7. 請求項に記載の方法において、
    無線資源管理イベントが発生したという判断に応答して、該複数のRRMユニット間で情報を通信するステップが、一方のRRMユニットから他方のRRMユニットへのハンドオーバーが発生したという判断に応答して、該複数のRRMユニット間で情報を通信するステップをさらに含む方法。
  8. 分散型無線資源管理を調整する方法であって、
    複数の無線資源管理(RRM)ユニットによって実行される現行の干渉緩和方式の低下を検出するステップと、
    該現行の干渉緩和方式の低下の検出に応答して、該現行の干渉緩和方式の再構成を示す再構成要求を送信するステップとを含み、該再構成要求は、少なくとも、該現行の干渉緩和方式の再構成によって影響を受ける複数のRRMユニットの各々に送信され、
    該現行の干渉緩和方式の再構成によって影響を受ける該複数のRRMユニットの各々から許可を受信したことに応答して、該現行の干渉緩和方式の再構成を実行するステップと、
    該現行の干渉緩和方式の再構成によって影響を受ける該複数のRRMユニットのうちの少なくとも1つから拒否を受信したことに応答して、該現行の干渉緩和方式の再構成を廃棄するステップとを含み、該複数のRRMユニットの間で情報を通信するステップが、各々のRRMユニットと関連する無線資源に関連付けられた情報を通信するステップと、無線資源管理イベントが発生したという判定に応答して該複数のRRMユニットの間で情報を通信するステップとを含み、該無線資源管理イベントが発生したという判定に応答して、該複数のRRMユニットの間で情報を通信するステップが、該複数のRRMユニット間に負荷の不安定が存在するという判定に応答して、該複数のRRMユニットの間で情報を通信するステップを含む方法。
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