JP2001518766A - 異なるネットワーク間でのデータ送信リソースの割り当て - Google Patents

異なるネットワーク間でのデータ送信リソースの割り当て

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JP2001518766A
JP2001518766A JP2000514493A JP2000514493A JP2001518766A JP 2001518766 A JP2001518766 A JP 2001518766A JP 2000514493 A JP2000514493 A JP 2000514493A JP 2000514493 A JP2000514493 A JP 2000514493A JP 2001518766 A JP2001518766 A JP 2001518766A
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アンテロ アルヴェサロ
ミカ リンネ
ハンヌ ヘッキネン
オスカル サロナホ
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ノキア ネットワークス オサケ ユキチュア
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Abstract

(57)【要約】 本発明の考え方は、多数の個別の段階において送信リソースを割り当てることである。第１の段階では、使用可能な送信リソースが異なるネットワーク間で動的に分割される。第２の段階では、ネットワークが、それらの使用のために割り当てられたリソースをそれら自身のチャンネル割り当て方法によりそれらのユーザ間で分割する。１つの実施形態では、ネットワークが所定の最小クオリティのサービスを達成するところの所与の最小容量が、幾つかの又は全てのネットワークに永久的に割り当てられる。容量要求が増加するにつれて、必要な量の付加的な容量が、この最小容量を越えてオペレータに割り当てられる。この付加的な容量は、この目的のためにネットワークに共通に別々に指定されたリソースから割り当てられるか、或いは別のネットワークに割り当てられて上記ネットワークの最小容量以外のところにある容量から借りることによって割り当てられる。１つの実施形態によれば、ネットワークに割り当てられた送信容量に対して上限が設定され、これを越えると、ネットワークに容量を割り当てることはできない。ネットワーク間での容量の動的な割り当ては、集中的に又は分散的に実行することができる。例えば、各ネットワークが独立してそれ自身に帯域を割り当てるように分割が分散的に実行される場合には、異なるネットワークに使用されるアルゴリズムを適合しなければならない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、特に移動通信システムにおけるデータ送信リソースの割り当てに係
る。
【０００２】
【背景技術】
テレコミュニケーションシステムでは、送信に対する当事者が、システムに割
り当てられた送信リソースを使用して互いに通信する。送信リソースは、チャン
ネルに分割される。データ送信を首尾良く行うためには、チャンネルから受信さ
れた信号から、送信当事者が送信した信号を、受信者が欠陥なく充分に解釈し得
る程度まで、接続に使用されるチャンネルに干渉やノイズがないことが重要であ
る。干渉は、他の接続によりチャンネルに対して生じた干渉信号によって構成さ
れ、移動通信システムのようなワイヤレスシステムにおいて特に重要である。
【０００３】 移動通信システムでは、移動ステーション及びベースステーションは、無線イ
ンターフェイスを経て接続を確立することができる。特定の周波数帯域が送信リ
ソースとして割り当てられる。この周波数帯域は、更に、種々のネットワーク間
に永久的に分割される。本明細書において、「ネットワーク」という用語は、１
つのシステムに基づき１つのネットワークオペレータによって動作されるテレコ
ミュニケーションネットワークを意味する。各ネットワークは、その使用に対し
て割り当てられた周波数帯域を更にチャンネルへと分割する。この限定された周
波数帯域で移動通信システムに充分な容量が得られるようにするために、使用可
能なチャンネルを何回も再使用しなければならない。それ故、システムのカバレ
ージエリアは、個々のベースステーションの無線カバレージエリアで構成された
セルに分割され、従って、このようなシステムは、セルラー無線システムとも称
される。
【０００４】 ベースステーションと移動ステーションとの間のエアインターフェイスは、多
数の方法でチャンネルに分割することができる。既知の方法は、時分割多重化Ｔ
ＤＭ、周波数分割多重化ＦＤＭ、及びコード分割多重化ＣＤＭを含む。ＴＤＭシ
ステムでは、使用可能な帯域巾が、連続するタイムスロットに分割される。所定
数の連続するタイムスロットで、周期的に反復する時間フレームが形成される。
チャンネルは、時間フレームに使用されるタイムスロットによって決定される。
ＦＤＭシステムでは、チャンネルは、使用される周波数により決定され、そして
ＣＤＭシステムでは、使用される周波数ホッピングパターン又は拡散コードによ
って決定される。これら分割方法の組合せも使用される。
【０００５】 容量を最大にするために、できるだけ接近したセルのチャンネルを再使用しな
がらも、それらチャンネルを使用する接続のクオリティを充分良好に保つように
試みられている。接続のクオリティは、無線チャンネルに生じる送信エラーに対
する転送情報の敏感さと、無線チャンネルのクオリティとによって影響される。
信号の送信エラー許容度は、転送情報の特性に依存し、これは、チャンネルに送
信する前に情報をチャンネルコード化及びインターリーブで処理し、そして欠陥
送信フレームの再送信を使用することにより改善することができる。無線チャン
ネルのクオリティは、送信者によって送信された信号の強度と、チャンネル上の
他の接続により生じて接続上で受信者が経験する干渉との比である搬送波対干渉
比ＣＩＲによって表される。
【０００６】 接続により互いに生じる干渉の大きさは、接続に使用されるチャンネル、接続
の地理的位置、及び使用する送信電力に依存する。これらのファクタは、干渉を
考慮に入れて異なるセルに対してプランニングされたチャンネル割り当て、送信
電力の動的制御、及び異なる接続により経験される干渉の平均化によって影響さ
れる。 使用可能な送信容量を最大限に利用するために、種々のチャンネル割り当て方
法が開発されている。チャンネル割り当ての目的は、信号クオリティを受け入れ
られる状態に保ちながら全てを同時に利用できるようなチャンネルを所望の接続
に対して割り当てることである。容量を最大にするためには、できるだけ接近し
たチャンネルを再使用しなければならない。
【０００７】 既知のチャンネル割り当て方法は、固定チャンネル割り当てＦＣＡ、動的チャ
ンネル割り当てＤＣＡ、及びＦＣＡとＤＣＡの組合せであるハイブリッドチャン
ネル割り当てＨＣＡとを含む。固定チャンネル割り当ての考え方は、システムを
コミッショニングする前に行なわれる周波数プランニングにおいて、システムに
使用できるチャンネルをセル間で予め分割することである。動的なチャンネル割
り当てでは、全てのチャンネルが共通のチャンネルプールにあり、そこから、所
定の規定に基づき確立されるべき接続に使用するために最良のチャンネルが選択
される。ハイブリッドチャンネル割り当てにおいては、システムに使用できるチ
ャンネルの幾つかが、ＦＣＡの場合のように異なるセルの使用に対して永久的に
分割され、そして残りのチャンネルがチャンネルプールに配置され、そこから、
セルの使用に対し必要に応じてチャンネルが動的に取り出される。Ｉ．Ｋａｔｚ
ｅｌａ及びＭ．Ｎａｇｈｓｈｉｎｅｈ著の「セルラー移動テレコミュニケーショ
ンシステムのチャンネル指定機構：包括的概説(Channel Assignment Schemes fo
r Cellular Mobile Telecommunications System: A Comprehensive Survey)」、
ＩＥＥＥパーソナルコミュニケーションズ、第１０−３１ページ、１９９６年６
月号には、異なる方法が充分に説明されている。
【０００８】 異なる接続間の干渉を等化するための既知の方法は、ＦＤＭシステムの周波数
ホッピングと、ＴＤＭシステムのタイムスロットホッピングとを含む。ＣＤＭシ
ステムでは、充分に異なる拡散コードを使用することにより接続間の干渉が等化
される。一方、この方法では、全ての接続が同じ周波数を使用し、これは、相互
干渉の平均値を著しく高める。 周波数ホッピングにおいては、接続の周波数が頻繁な間隔で変更される。これ
らの方法は、迅速及び低速の周波数ホッピングに分割することができる。迅速な
周波数ホッピングでは、接続の周波数が、使用する搬送波周波数より頻繁に変更
される。一方、低速の周波数ホッピングでは、接続の周波数が、使用する搬送波
周波数より低い頻度で変更される。
【０００９】 例えば、既知のＧＳＭシステムでは、周波数ホッピングは、個々のバーストが
常に１つの周波数で送信されそして次のタイムスロットで送信されるべきバース
トが別の周波数で送信されるように実行される。このような場合には、個々のバ
ーストは、高い干渉レベルを経験する。しかしながら、チャンネルコード化及び
インターリーブにより、バーストの充分な部分が著しい干渉を伴わずに転送でき
れば、良好な接続クオリティとして充分である。周波数ホッピングは、たとえ幾
つかのバーストが著しい干渉を受けたとしても、この条件を接続特有に満足する
ことができる。 タイムスロットホッピングは、周波数ホッピングと同様の原理に基づく。タイ
ムスロットホッピングでは、接続に使用されるタイムスロットが周波数に代わっ
て変更される。又、タイムスロットホッピングにおけるホッピングパターンは、
最良の結果を得るためには、互いに接近して配置されたセルにおいて互いに独立
していなければならない。
【００１０】 テレコミュニケーションネットワークの容量は、ネットワークの使用に対して
永久的に割り当てられた周波数帯域によって最終的に限定される。テレコミュニ
ケーションにおいて、容量要求は統計学的性質のものである。コールは、互いに
独立して開始及び終了され、その結果、トラフィックレベルが変化する。トラフ
ィックレベルを満足するに必要なトラフィックのクオリティ及びチャンネルの数
は、確率分布で与えることができる。図１は、チャンネル要求の確率分布の一例
を示す。この図は、時間に従属するチャンネル要求が平均で２４チャンネルであ
りそしてチャンネル要求に対する標準偏差が約５チャンネルである状態において
チャンネル要求の確率分布を考えるものである。オペレータは、３０個のチャン
ネルを有する。トラフィックが２０チャンネル以上の要求を課する場合には、全
てのユーザにサービスすることができず、ブロッキングが生じる。図示のケース
では、全３０チャンネルが７．７パーセントの時間使用され、従って、オペレー
タネットワークで接続を試みるユーザは、７．７パーセントの確率でブロッキン
グを経験する。同様の数のチャンネルを有しそして同様のチャンネル要求を経験
する別のオペレータが同じエリアで働いている場合には、一方のオペレータがお
そらく空き容量を有する間に、他方のオペレータのユーザがブロッキングを経験
する。
【００１１】 トラフィックの統計学的性質により、１つのネットワークの容量は、所与のエ
リアにおいて完全に占有され、従って、確立されねばならない新たなコールをブ
ロッキングさせるが、別のネットワークは、同時にそのエリアにおいて多量の未
使用の容量を有することがある。この状態が、あるエリアにおける送信リソース
の分布及び使用を示した図２に示されている。この図において、送信リソースを
構成する周波数Ｆ１−Ｆ９は、３つのネットワーク間で分割され、ネットワーク
１には、その使用のために周波数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３が指定され、ネットワーク
２には、周波数Ｆ４、Ｆ５及びＦ６が指定され、そしてネットワーク３には、周
波数Ｆ７、Ｆ８及びＦ９が指定される。
【００１２】 接続により使用されたチャンネルが、図２に線影で示されている。線影のない
領域は、アイドルチャンネルを示す。ネットワーク１に割り当てられたリソース
の中で、ネットワーク１は、周波数Ｆ１を完全に使用し、そして周波数Ｆ２で確
立される１０個のチャンネルの８個を使用する。周波数Ｆ３は、完全に空きであ
る。考慮すべき点として、ネットワーク２は、それに割り当てられた全ての周波
数Ｆ４、Ｆ５及びＦ６を完全に使用している。ネットワーク３は、周波数Ｆ９を
完全に使用し、周波数Ｆ８の３／１０を使用し、そしてそれに割り当てられた周
波数Ｆ７は空きである。従って、図示された状態では、ネットワーク２のユーザ
は、ブロッキングを経験するが、このエリアで使用できる全てのリソースが使用
されているのではない。
【００１３】 移動加入者の数が増加し、そして広い帯域巾を必要とするアプリケーション、
例えばマルチメディアアプリケーションが一般的になってくるにつれて、公知の
チャンネル割り当て方法では、もはや、使用可能な周波数スペクトルを充分効率
的に利用することができない。限定された周波数帯域が移動通信システムやコー
ドレスオフィスシステムのような多数の異なるシステムにより同時に使用される
状態では、特殊な問題が発生する。本発明の目的は、送信リソースの割り当てを
より効果的に行うことによりこれらの問題を軽減することである。この目的は、
独立請求項に記載した方法によって達成される。
【００１４】
【発明の開示】
本発明の考え方は、多数の別々のステップにおいて送信リソースを割り当てる
ことである。第１のステップでは、使用可能な送信リソースが異なるネットワー
ク間で動的に分割される。第２のステップでは、ネットワークが、それらの使用
のために割り当てられたリソースをそれら自身のチャンネル割り当て方法により
それらのユーザ間で分割する。 １つの実施形態では、ネットワークがそのサービスのために所定の最小のクオ
リティを得るところの所与の最小容量が、幾つかの又は全てのネットワークに永
久的に割り当てられる。容量要求が増加するときには、この最小容量を越えて、
必要な量の付加的な容量がオペレータに割り当てられる。この場合に、付加的な
容量は、この目的のためにネットワークに共通に別々に指定されたリソースから
割り当てられるか、又は別のネットワークに割り当てられたがそのネットワーク
の最小容量以外のところにある容量から借りることにより割り当てられる。
【００１５】 １つの実施形態によれば、ネットワークに割り当てられる送信容量に上限が設
定され、それ以上の容量がネットワークに割り当てられることはない。 ネットワーク間の容量の動的な分配は、集中的又は分散的に実行できる。この
分割が分散的に行なわれて、例えば、各ネットワークが独立して帯域をそれ自身
に割り当てる場合には、異なるネットワークに使用されるアルゴリズムを適合さ
せねばならない。 ネットワークの使用に対して割り当てられるべき容量の大きさは、例えば、ト
ラフィック負荷、近い将来その振舞いについて予想されること、オペレータ間の
契約、使用する送信電力レベル、及び無線経路信号の測定結果によって影響され
得る。この測定結果に基づき、例えば、ネットワークに割り当てられる付加的な
容量がいかに大きく増加するかは、情報転送レートに基づくものであり、換言す
れば、ネットワークの周波数性能がどんなものであるかに基づくと結論すること
ができる。
【００１６】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 本発明の基本的な考え方が図３に示されている。リソースは、２つのステップ
で割り当てられる。第１ステップＰ１において、リソースは、動的な周波数割り
当てＤＦＡにより異なるネットワーク間で分割される。図示された例では、リソ
ースを分割する３つのネットワーク即ちネットワーク１、２及び３がある。動的
な周波数割り当ては、集中的又は分散的のいずれで実施することもできる。割り
当てが分散的に実行され、各オペレータが自分に属する帯域を測定値及び所定の
パラメータに基づいて適応式に決定する場合には、オペレータは、当然、割り当
てに対して使用されるべきアルゴリズムに前もって合意しなければならない。周
波数は、例えば、一度に５秒間、オペレータの使用に対して割り当てられる。
【００１７】 第２のステップでは、ネットワークは、それらに指定された周波数リソースを
それらのユーザ間で動的に分割する。このステップでは、各ネットワークのオペ
レータは、互いに独立した自分自身の割り当て方法を使用することができる。例
えば、ネットワーク１のチャンネル割り当ては、集中型の動的チャンネル割り当
てを使用し、そしてネットワーク２及び３のチャンネル割り当ては、種々の分散
型の動的チャンネル割り当て方法を使用することができる。
【００１８】 本発明によれば、図２の状態において、ネットワーク２に割り当てられる周波
数の数は、ネットワーク２の使用に対しネットワーク３から周波数７を借りるこ
とにより増加される。周波数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３は、依然としてネットワーク１
に割り当てられる。これにより得られる周波数分布が図４に示されている。接続
に使用されるチャンネルは、図中に線影で示されている。線影のない領域は、空
きチャンネルを表わす。ネットワーク２は、周波数Ｆ７で設定される１０個のチ
ャンネルの４つを使用する。全てのネットワークは、図示された瞬間に空きとな
っている幾つかのチャンネルを使用することができ、確立されるべき新たな接続
をそれらチャンネルに配置することができる。従って、いずれのネットワークユ
ーザも、ブロッキングを経験しない。
【００１９】 例えば、周波数において行なわれる信号測定によるか、又は異なるネットワー
クにおいてチャンネル割り当てを遂行するネットワーク要素から得られる情報を
利用することにより、トラフィック状態を推測することができる。割り当てが分
散的に行なわれる場合には、信号測定に基づいて、又は異なるネットワーク間に
設定されるシグナリングにより、異なるネットワークのトラフィック状態を推測
しなければならない。例えば、この目的で別々に割り当てられるベースステーシ
ョン間のシグナリングチャンネル、又は固定のシグナリングネットワークをこの
ようなシグナリングに使用することができる。割り当てが集中的に行なわれる場
合には、ネットワークの使用に対して割り当てられる周波数をネットワークに指
示するために使用される同じシグナリング経路を使用して、ネットワークのチャ
ンネル割り当てを遂行する要素から、ネットワーク間周波数割り当てを遂行する
ネットワーク要素へトラフィック状態データを転送することができる。
【００２０】 多数のネットワークが同様のチャンネル構造を有する場合には、ネットワーク
の使用に対して送信リソースを個々のチャンネルの精度で割り当てることもでき
る。このような場合には、例えば、周波数Ｆ７における最初の５つのタイムスロ
ットがネットワーク２に割り当てられそして残りの５つのタイムスロットがネッ
トワーク３に割り当てられるようにリソースを割り当てることができる。しかし
ながら、この場合には、ネットワークが正確に同期された場合しか全てのタイム
スロットを使用することができない。他の点では、異なるネットワークの接続の
信号が重畳するのを防止するために、例えば、タイムスロット５及び１０を空き
状態に保たねばならない。
【００２１】 又、周波数は、ネットワークの使用に対して非対称的に、即ち異なる送信方向
のトラフィックに対して異なる数で割り当てることもできる。このような非対称
的な割り当ては、ネットワークにおいて一方の送信方向のトラフィックが特に多
い状態において効果的である。これは、例えば、ネットワークが、固定ネットワ
ークに配置されたサーバーを使用する非常に多数の加入者を含むケースである。
このようなケースでは、移動加入者は、搬送されるべき大きな送信容量を必要と
しない短い制御メッセージをサーバーに送信するだけである。このような制御メ
ッセージに応答して、サーバーは、例えば、多量の情報を含む、ひいては、多量
の送信容量を必要とする写真を移動加入者に各々送信する。この場合に、ネット
ワークの使用に対し、移動ステーションからベースステーションへの方向よりも
ベースステーションから移動ステーションへの方向に多量の周波数が非対称的に
割り当てられる。
【００２２】 図２及び４に示す実施形態に加えて、本発明は、所定の最小帯域巾をオペレー
タに割り当てそして周波数の一部分を未割り当てのままにすることにより実施す
ることもできる。このような場合に、オペレータは、互いに周波数を借りること
なく、この目的で個別に指定されたリソースから付加的な周波数が割り当てられ
る。又、ネットワークに割り当てられるべき周波数の最大量を制限することもで
きる。
【００２３】 干渉を減少するために異なるネットワークに割り当てられた周波数間に残され
る保護帯域は、帯域巾を不必要に消費し、それ故、その使用を回避しなければな
らない。保護帯域を除去するために、ネットワークは、他のネットワークにより
干渉が生じても接続のクオリティが充分良好に保たれるようにユーザ間でチャン
ネルを割り当てることができねばならない。これは、例えば、大きな干渉を受け
るチャンネルに確立される接続に効率的なチャンネルコード化を使用することに
より実現できる。
【００２４】 ネットワークに割り当てられる周波数は、必ずしも隣接する必要はないことに
注意されたい。比較的離れた周波数がネットワークの使用に対して割り当てられ
た場合には、個々の接続の使用に対して比較的離れた周波数を選択することがで
きる。従って、多経路伝播による信号フェージングは、周波数の異なるチャンネ
ルにおいて若干異なり、フェージング特性に関する最良のチャンネルは、接続の
使用に対してこれらから選択することができる。
【００２５】 本発明の方法は、リソースに対する良好な利用比を与える。これは、図５に示
すチャンネル要求に対する確率分布から明らかである。この図において、３つの
ネットワークの共同容量要求について考える。個々のネットワークの容量要求は
図１に示す通りであり、即ち平均で２４チャンネルである。共同チャンネル要求
は、平均で３＊２４＝７２チャンネルとなる。異なるネットワークにおけるチャ
ンネル要求の変化は、相互に独立しているので、要求の偏差は同じ割合で増加し
ない。これは、図１の分布に比して図５の分布が尖鋭であることから明らかであ
る。分布の尖鋭な現象を一般に統計学的オーバーラップと称する。
【００２６】 これらネットワークは、全部で３＊３０＝９０チャンネルを共有する。統計学
的オーバーラップのために、本発明の方法では、全てのチャンネルが１．３パー
セントの時間しか使用されない。従って、この方法は、全てのネットワークに対
し、確立されるべきコールをブロッキングする確率を著しく低くする。 ネットワークの使用に対する所定の最小容量の割り当ては、動的な周波数割り
当てで得られる効果に必ずしも影響しない。例えば、各ネットワークに対し１０
個のチャンネルが永久的に割り当てられた場合には、その全てのチャンネルが、
例示されたトラフィック負荷において実質上全ての時間に使用される。これは、
全ての使用可能なリソースを使用できるようにする。しかしながら、同時に、各
ネットワークには、ネットワークに常に使用できるある最小容量を指定すること
ができる。
【００２７】 同様に、ネットワークに指定されるべき周波数の数に対し上限を設定しても、
動的割り当てで得られる効果を著しく低減することはない。これも、図１から明
らかである。割り当てられるべき周波数の最大数を例えば４０に制限した場合に
は、個々のネットワークが４０個のチャンネルを同時に使用する必要があるのは
約０．０５パーセントの時間だけであるから、著しいブロッキングは生じない。 上述した例では、ネットワークの使用に対し純粋にネットワークのチャンネル
要求に基づいて周波数が割り当てられる。しかしながら、割り当てに他のパラメ
ータを使用することもできる。適当なパラメータは、次の通りである。 − 容量要求及びその進展に対する予測 − 使用する送信電力 − ネットワークに割り当てられる最小帯域 − ネットワークに割り当てられるべき最大帯域 − 帯域巾利用効率 − １ビットを送信するのに使用されるエネルギー、及び − ビット当たりの信号受信効率
【００２８】 容量要求は、当然ながら、異なるネットワークの使用に対してリソースを割り
当てる場合の非常に重要な尺度である。ネットワークの容量要求が増加するにつ
れて、より多くのリソース、即ち無線周波数をネットワークに割り当てる試みが
常になされる。容量要求は、チャンネル利用率として明らかである。チャンネル
利用率に関する情報は、チャンネル割り当てに属するネットワーク要素から直接
得ることもできるし、又は無線経路の周波数に対して行なわれる信号強度測定に
より得ることもできる。又、ネットワークは、近い将来における容量要求の進展
及び要求の期間に関する情報も有する。このような情報は、例えば、送信バッフ
ァにおけるデータパケットの数から得られる。
【００２９】 送信電力は、環境への接続により生じる干渉に対する基本的な尺度である。低
い送信電力を使用するネットワークの場合には、同じ送信容量を得るのに少数の
周波数で充分である。これは、ネットワークが、地理的に接近して位置する接続
において同じチャンネルを再使用できるためである。高い送信電力を用いる接続
は、環境に対して大きな干渉を引き起こし、それ故、低い送信電力を使用するネ
ットワーク、ひいては、他のネットワークと干渉しないネットワークには、帯域
巾を同じ程度に割り当てるのが好ましい。使用する送信電力は、例えば送信電力
とアンテナ利得の積として得られる等価等方性放射電力（ＥＩＲＴ）として決定
することができる。
【００３０】 考えられるエリアにおけるＥＩＲＴの平均値又はピーク値のいずれかを尺度と
して使用することができる。送信電力基準の本質的な目的は、無線帯域における
干渉レベルを充分に低く保つことであるから、それに特殊な重みを与えなければ
ならない。このため、ＥＩＲＴのピーク値を送信電力の尺度として使用するのが
好ましい。 割り当てに送信電力を使用する場合は、セルのセクター化及び適応式に向けら
れるアンテナの使用が誘発される。これらの方法では、信号が受信器に向けられ
、従って、低い送信電力で情報を転送することができる。
【００３１】 送信電力を計算する方法は多数ある。ベースステーションから移動ステーショ
ンへのダウンリンク方向における送信電力は、その決定及び測定が最も簡単であ
る。ほとんどの場合には、この送信電力を測定するだけで充分である。しかしな
がら、周波数割り当てにおいて、特に、大量のアップリンクトラフィックを含む
接続では、移動ステーションからベースステーションへのアップリンク方向に使
用される送信電力を考慮することが適切である。
【００３２】 所与の割り当てエリアにおいてネットワークの使用に対して割り当てられる最
小帯域は、ネットワークのライセンス付与段階で決定された定数であるか、又は
全送信帯域に対して全てのネットワークに共通に決定された値である。この最小
帯域巾は、それを必要とするたびに、ネットワークに割り当てられる。ネットワ
ークがその全最小帯域を必要としない場合には、最小帯域のリソースを他のネッ
トワークの使用に貸与できるのが効果的である。全ネットワークの最小帯域の和
は、当然、使用可能な全帯域より小さくなければならない。ネットワークの使用
に対して周波数を割り当てる場合には、最小帯域巾パラメータは、当然、最小帯
域巾が最初に各ネットワークの使用に割り当てられるように使用される。この帯
域の容量を越える容量要求に対しては、ネットワークの使用に対し付加的な容量
が動的に割り当てられる。
【００３３】 割り当てエリアにおいて個々のネットワークの使用に対して割り当てられるべ
き最大帯域は、全帯域巾より小さいのが好ましい。しかしながら、全ネットワー
クの最大帯域巾の和は、全帯域巾より大きくてもよい。最大帯域巾は、割り当て
において、ネットワークに割り当てられるべき周波数の共同帯域巾に上限を設定
するように使用される。 最大帯域巾は、ネットワークのライセンス付与段階で管理された状態で決定す
ることもできるし、或いは所与の割り当てエリアにおいて全てのネットワークに
共通な値として決定することもできる。
【００３４】 使用される割り当てエリアは、通常、多数のセルで構成されたエリアである。
従って、オペレータは、周波数利用効率を最大にし、即ちできるだけ互いに接近
した同じチャンネルを再使用することにより、自分のネットワークの容量を改善
することができる。 帯域巾利用効率は、ネットワークのデータ送信レートを、ネットワークの使用
のために割り当てられた帯域巾で除算したものを意味し、その単位は、例えば、
秒当たりのビット／Ｈｚ（ｂｐｓ／Ｈｚ）である。又、このパラメータは、割り
当てエリアにわたって計算された平均値とも考えられる。
【００３５】 帯域割り当てに使用されるべきパラメータとして帯域巾利用効率を使用するこ
とにより、ネットワークに割り当てられる帯域は、ネットワークの容量要求及び
その容量要求に合致するためにネットワークに必要とされる帯域巾に依存したも
のとなる。従って、例えば、全ネットワークの全ユーザにサービスするに充分な
帯域巾がない状態では、帯域巾利用効率が最も高いネットワークに、より広い帯
域巾を割り当てることができる。同様に、帯域巾利用効率が低いネットワークに
は、同じ容量要求に合致するために、より広い帯域巾を割り当てることができる
。
【００３６】 １ビットを送信するのに使用されるエネルギーが低いほど、接続に使用される
チャンネルコード化がより有効となる。帯域巾が容易に割り当てられるほど、ビ
ット当たり低い送信エネルギーがネットワークに使用される。このパラメータを
帯域巾利用効率と一緒に使用する場合には、最適なチャンネルコード化の使用を
誘発し、従って、全帯域で達成される全送信容量を改善するように貢献する。 受信されたビットのエネルギーは、過剰な送信電力を表わす。受信されたビッ
トのエネルギーが、ビットを正しく解釈するという観点で高過ぎる場合には、ビ
ットの送信に使用される電力、ひいては、他の接続に対して生じる干渉が不必要
に高いことになる。このパラメータを使用することにより、例えば、帯域巾利用
が最も有効なネットワークは、これらネットワークにより広い帯域巾を割り当て
て、他のネットワークへの干渉を最小にし、即ち受信ビット当たりのエネルギー
を最低にすることにより、好都合なものとすることができる。
【００３７】 異なるネットワーク間で周波数を動的に分配できるようにする分配方法の一例
を以下に説明する。この方法は、システムが、最初に、その動作のための全周波
数帯域の範囲から１つの周波数即ちマスター周波数を指定するように働く。この
周波数は、例えば、オペレータ間の合意又はライセンス付与により所与のネット
ワークに管理状態のもとで割り当てることができる。或いは又、この周波数は、
測定によって選択することもでき、即ち測定に基づいて空きであると分かった周
波数を選択することもできる。マスター周波数における干渉状態が、当該セルに
おける負荷の増加のために悪化した場合には、隣接セルの負荷が増加するか又は
隣接セルにより生じる干渉が増加し、この方法は新たな周波数を占有してスター
トする。
【００３８】 新たな周波数の占有は、２つの異なるレベルで行なわれる。第１のレベルは、
新たな周波数を通常の送信電力においてネットワークの使用へと取り込むことを
含む。このレベルでは、ネットワークのセル構造が何ら変化せず、ネットワーク
の使用に対して付加的なチャンネルが割り当てられるか、或いはネットワークの
使用からチャンネルが取り除かれる。割り当ては、使用可能な帯域の全ての周波
数で行なわれる干渉測定に基づくものである。これらの周波数の中で、ネットワ
ークは、その現在容量要求に合致するために周波数を捕獲する。
【００３９】 干渉を等化するために、ネットワークには周波数ホッピングが使用されるのが
好ましく、そして周波数ホッピングのパターンは、ネットワークの使用に対して
割り当てられた全ての周波数を使用する。周波数ホッピングパターンは、異なる
接続が経験する干渉をできるだけ良好に平均化できるように変更及び信号される
。１組の周波数を使用する方法は、ランダムであってもよいし系統的であっても
よい。
【００４０】 周波数の占有に対する逆の動作は、周波数を解放する。周波数は、トラフィッ
ク負荷の減少によりそれがもはや必要でない場合、又は著しい干渉が予測される
ことが分かった場合に解除される。好ましい方法は、信号クオリティについて行
なわれた測定に基づいて、クオリティが最も低い周波数を解除することである。 周波数ホッピングを使用するネットワークにおいて、接続のクオリティが特定
の周波数において不充分であると分かった場合には、使用する周波数の時間的シ
ーケンスを最初に変更することができる。周波数がホップされる時点に関わりな
く周波数が不充分なものであると分かった場合には、同じエリアにおいてその周
波数で別のネットワークもアクティブとなっていると結論することができる。ク
オリティ又は干渉測定の結果が変更スレッシュホールドを越える場合には、その
不充分な周波数が使用から解除される。この場合も、新たな周波数ホッピングは
使用可能な周波数間で適当な時間的シーケンスに適応される。これは、変更され
たホッピングパターンとして移動ステーションへ信号される。
【００４１】 新たな周波数を占有する第２レベルは、ビーコン技術によりネットワークのセ
ル構造を変更することである。図６Ａ及び６Ｂを参照してこの技術の動作を説明
する。図６Ａは、２つの異なるオペレータ、即ちオペレータＡ及びＢのネットワ
ークが重畳するカバレージエリアを有する状態を示している。オペレータＡのネ
ットワークは、周波数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３を使用し、そしてオペレータＢのネッ
トワークは、周波数Ｆ４、Ｆ５及びＦ６を使用している。これらのセルに使用さ
れる周波数は、セル内に指示されている。オペレータは、互いのセル構造及びト
ラフィック負荷状態について知らない。
【００４２】 図中に射影で示されたセルは、１つの周波数Ｆ１しか有していない。しかしな
がら、セルの容量要求は、ネットワークのユーザにサービスするのにこの周波数
では不充分であるように増加する。それ故、セルは、付加的な容量をもたねばな
らない。しかしながら、図６Ａの状態では、ネットワークの使用に対して割り当
てられた他の周波数Ｆ２及びＦ３は、全ネットワークの動作を著しく妨げる干渉
レベルの増加がない状態では、セルＳに使用することができない。従って、セル
のエリアにおいてネットワークの使用に対して付加的な周波数を割り当てねばな
らない。
【００４３】 この方法では、最良の周波数が信号測定に基づいて最初に選択され、この周波
数にビーコン信号が設定される。この場合、この周波数は、周波数Ｆ４である。
それにより生じる状態が図６Ｂに示されている。送信電力が低い（限界ビーコン
電力１より低い）ビーコン信号で新たな周波数が占有される。新たに占有された
周波数が隣接リストに追加され、これにより、移動ステーションは、上記周波数
の測定を開始する。ベースステーションから良好な無線リンクの距離にある移動
ステーションは、ビーコン信号を充分な強度で受信し、そしてそこに入れられた
同期バーストを検出することができる。信号が充分な強度で検出されたエリアは
、図６Ｂに最も小さい円で示された新たなセルを定義する。移動ステーションは
、接続を確立しそしてバーストのタイミングを修正するためのランダムアクセス
要求を送信する。ベースステーションは、「新たなセル」に位置する移動ステー
ションを識別し、そしてそれらとの通信をスタートする。
【００４４】 新たなセルへと移行する移動ステーションは、古いセルの負荷を減少し、干渉
状態を緩和し、そして効果的なチャンネル構成に対して更なる自由度を与える。
一方、新たなセルが低い電力で動作するときは、それが移動ステーションの限定
グループに対して充分なクオリティを与え、そして更に遠くで同じ周波数で動作
している別のオペレータに干渉を生じることはない。 トラフィックの充分な部分が「新たなセル」へ移行しない場合には、送信電力
をスレッシュホールド値（ビーコン電力２）へ増加することによりセルが拡大さ
れる。従って、セルはサイズが大きくなる。図６Ｂにおいて、これは、２番目に
最も小さい円で表わされる。
【００４５】 この手順の結果は、セルへと移行する移動ステーションの数と、それらに使用
されるトラフィックの量とに依存する。１つの移動ステーションが移行するだけ
でも、移動ステーションに関連したトラフィック負荷が高い場合には状態を著し
く緩和する。一方、例えば、交点では、「アングリング(angling)」の結果とし て、「新たな」小さなセルにおける移動ステーションの数が非常に多くなり、従
って、たとえ移動ステーションがスピーチ接続しかもたなくても、負荷の移行か
ら得られる効果が大きくなる。セルの拡大は、負荷分散の観点で結果が充分に良
好になるまで、スレッシュホールド値を適当に変更して続けることができる。新
たなセルが最大許容電力（調整された）に対応するサイズを有する場合に、これ
が受け入れられるのは、重畳するネットワークオペレータの操作が、確立される
べき接続のクオリティと干渉し始めて、セルにおける有効な容量が低下する状態
において、それが同時に終了しない場合である。
【００４６】 セルのサイズが選択されると、スレッシュホールド値によってそれが一定に保
たれる。移動ステーションは、それが移動している場合に、通常のやり方で別の
セルへハンドオーバーを行うことができる。ハンドオーバーの数が増加し、即ち
移動ステーションがセルから離れるように移動する傾向がある場合には、次の大
きなセルサイズを選択することができる。その結果、セルからのハンドオーバー
の数が減少する。
【００４７】 本発明によるユーザ間の送信リソースの動的な割り当ては、チャンネル分割方
法に関わりなく使用することができる。又、同じ送信リソースの共有に関与する
異なるネットワークは、異なるチャンネル分割方法を使用することもできる。ネ
ットワークの１つは、例えば、ＣＤＭＡ分割を使用し、そして別のネットワーク
は、ＴＤＭＡ分割を使用することができる。ＴＤＭＡ分割が多数のネットワーク
に使用されそしてネットワークが充分正確に同期された場合には、周波数ドメイ
ンに加えて時間ドメインにおいてもネットワーク間でリソースを分割することが
できる。このような場合に、例えば、同じ周波数にあるタイムスロットの半分が
第１オペレータの使用に対して割り当てられ、そしてその残りが第２オペレータ
の使用に対して割り当てられる。
【００４８】 同様に、本発明は、ネットワークに使用されるデュープレックス方法とは独立
したものである。デュープレックス方法とは、異なる送信方向に使用されたチャ
ンネルを互いに分離する構成を指す。このような方法は、異なる送信方向に異な
る周波数が使用される周波数分割デュープレックスＦＤＤと、異なる方向の送信
が時間的に分離される時分割デュープレックスＴＤＤとを含む。同じ送信リソー
スを共有することに関与する異なるネットワークは、異なるデュープレックス方
法を使用することもできる。許可されない帯域ではＴＤＤシステムが頻繁に使用
されるので、本発明は、ＴＤＤシステムに特に効果的に使用される。
【００４９】 データ送信リソースを割り当てるための本発明による方法は、おそらく、移動
通信ネットワークのようなワイヤレスネットワーク間で無線リソースを共有する
のに最も効果的である。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではな
く、無線周波数帯域以外の送信リソースを多数の異なるオペレータ及び／又はシ
ステム間で分割するのにも使用できる。このような構成の一例は、多数の電話オ
ペレータにより共同所有される回路交換電話ネットワークのトランクラインであ
り、そのチャンネルは、現在送信要求に基づいて異なるオペレータの使用に対し
て割り当てられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 チャンネル要求の確率分布を示す図である。
【図２】 ３つの異なるオペレータの使用に対して割り当てられた周波数、及びその使用
状態を示す図である。
【図３】 本発明によるリソース割り当て方法を示す図である。
【図４】 ３つの異なるオペレータの使用に対して動的に割り当てられた周波数、及びそ
の使用状態を示す図である。
【図５】 チャンネル要求の確率分布を示す図である。
【図６ａ】 ネットワークのセル構造を示す図である。
【図６ｂ】 ネットワークのセル構造を示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月２８日（２０００．３．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ヘッキネン ハンヌ フィンランド エフイーエン−02100 エ スプー ターヴィンハリュー 18アー２ (72)発明者 サロナホ オスカル フィンランド エフイーエン−00100 ヘ ルシンキ オクサセンカテュ ４ベーアー ８ Ｆターム(参考） 5K067 AA11 BB21 CC02 CC04 CC10 DD43 EE02 EE10 EE65 GG08 JJ21 【要約の続き】 の容量の動的な割り当ては、集中的に又は分散的に実行 することができる。例えば、各ネットワークが独立して それ自身に帯域を割り当てるように分割が分散的に実行 される場合には、異なるネットワークに使用されるアル ゴリズムを適合しなければならない。

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ネットワーク及びそのユーザがそれらの間に両方向接続を確
    立することができそしてシステムの使用に対して所定数の送信リソースが割り当
    てられる多数のネットワークを備えたシステムにおいてユーザ間でデータ送信リ
    ソースを分割する方法であって、 異なるネットワークの使用に対して送信リソースを動的に割り当て、そして 各ネットワークにおいてそのネットワークチャンネルの使用に対して割り当て
    られたりソースからネットワークのユーザの接続に対して割り当てを行う、 という段階を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ネットワークが常に有する最小リソースが、ネットワークの
    少なくとも幾つかに対してセットされる請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ネットワークの最小リソースの一部分であるリソースは、ネ
    ットワーク自体がそれらに必要でない場合には、他のネットワークの使用に割り
    当てられる請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 それ以上のリソースをネットワークに割り当てできないとこ
    ろの最大リソースが、ネットワークの少なくとも幾つかに対してセットされる請
    求項１又は２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 送信リソースは、異なるネットワークの使用に割り当てられ
    た搬送波周波数に分割される請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 送信リソースは、異なるネットワークの使用に割り当てられ
    たタイムスロットに分割される請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 異なる送信方向における異なる量の送信リソースが少なくと
    も１つのネットワークに割り当てられる請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 ネットワーク間での送信リソースの動的な割り当ては、１つ
    のネットワーク要素において集中的に行なわれる請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 ネットワーク間での送信リソースの動的な割り当ては、各ネ
    ットワークが独立してそれ自身に送信リソースを割り当てるように分散的に行な
    われる請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ネットワークは、各々の場合に使用するために使用可能な
    送信リソースからマスター周波数として使用される少なくとも１つの周波数を割
    り当て、この周波数でユーザへの接続を確立することができ、そしてこのマスタ
    ー周波数に加えて、必要に応じて付加的な周波数を動的に割り当てる請求項９に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 マスター周波数は、オペレータ間の合意により管理されて
    割り当てられる請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 マスター周波数は、ネットワークの使用に対してライセン
    スを与えることにより管理されて割り当てられる請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 マスター周波数は、使用可能な周波数に対して行なわれる
    測定に基づいて割り当てられる請求項１０に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 帯域巾要求が増大するにつれて、ネットワークは、使用に
    供されるべき付加的な周波数を、使用可能な周波数に対して行なわれた測定に基
    づいて選択する請求項１０に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 ネットワークは、行なわれた信号クオリティ測定に基づき
    最もクオリティの低い周波数をその使用から解除する請求項１０に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 あるチャンネルから別のチャンネルへトラフィックを転送
    することのできるシステムにおいて、送信リソースが搬送波周波数に分割され、
    そしてネットワークの送信容量が動的に増加するときに、 新たな搬送波周波数をネットワークの使用に取り入れ、 新たな搬送波周波数において他の搬送波周波数で使用されるものより実質的に
    低い送信電力でビーコン信号を送信し、 新たな搬送波周波数で動作するチャンネルを使用するために新たな搬送波周波
    数において充分良好な接続クオリティを達成する接続を転送する、 という段階を含む請求項９に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 新たな搬送波周波数のチャンネルを使用するために転送さ
    れるべきトラフィックの量に対してスレッシュホールドをセットし、 新たな搬送波周波数のチャンネルを使用するために転送されたトラフィックの
    量を検査し、そして 新たな搬送波周波数を使用するために転送されたトラフィックの量がスレッシ
    ュホールドより低い場合に、搬送波周波数で送信されるビーコン信号の送信電力
    を増加する、 という段階を含む請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 転送されるトラフィックの量は、新たな搬送波周波数のチ
    ャンネルを使用するために転送された接続の数として決定される請求項１７に記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 転送されるトラフィックの量は、新たな搬送波周波数のチ
    ャンネルを使用するために転送された接続の合成トラフィック負荷として決定さ
    れる請求項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 単位時間当たりに新たな搬送波周波数のチャンネルから離
    れるように転送される接続の数に対してスレッシュホールドを設定し、 単位時間当たりに新たな搬送波周波数のチャンネルから離れるように転送され
    る接続の数を検査し、そして 単位時間当たりに新たな搬送波周波数のチャンネルから離れるように転送され
    る接続の数がスレッシュホールドを越える場合に、搬送波周波数で送信されるビ
    ーコン信号の送信電力を増加する、 という段階を含む請求項１６に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 ネットワークの容量要求は、ネットワークの使用に対する
    送信リソースの動的割り当てにおけるパラメータとして使用される請求項１に記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 ネットワークの容量要求の予想は、ネットワークの使用に
    対する送信リソースの動的割り当てにおけるパラメータとして使用される請求項
    １に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 ネットワークにより使用される送信電力は、ネットワーク
    の使用に対する送信リソースの動的割り当てにおけるパラメータとして使用され
    る請求項１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 ネットワークの帯域巾利用効率は、ネットワークの使用に
    対する送信リソースの動的割り当てにおけるパラメータとして使用される請求項
    １に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 １ビットを送信するためにネットワークに使用されるエネ
    ルギーの量は、ネットワークの使用に対する送信リソースの動的割り当てにおけ
    るパラメータとして使用される請求項１に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 ネットワークに受信される信号のビット当たりのエネルギ
    ー量は、ネットワークの使用に対する送信リソースの動的割り当てにおけるパラ
    メータとして使用される請求項１に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 ネットワークの少なくとも幾つかに時分割デュープレック
    スＴＤＤが使用される請求項１に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 ネットワークの少なくとも幾つかに周波数分割デュープレ
    ックスＦＤＤが使用される請求項１に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 システムの使用に対して割り当てられる送信リソースは、
    周波数帯域である請求項１に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 リソースの分割に関与するネットワークの少なくとも１つ
    は、移動通信ネットワークである請求項１に記載の方法。
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