JP2003304574A

JP2003304574A - 無線資源割り当て方法、および、無線ネットワークコントローラ

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Publication number: JP2003304574A
Application number: JP2002104659A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hosokoshizawa; 仁細越澤; Teruya Fujii; 輝也藤井
Original assignee: Japan Telecom Co Ltd
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-24
Anticipated expiration: 2022-04-08
Also published as: JP3860059B2

Abstract

(57)【要約】【課題】不公平なく、かつ、効率的に無線資源を割り
当てる。【解決手段】エリア１００内の端末装置１４−１、１
４−２、・・・に対して、可変伝送レートにて通信資源
を割り当てる方法は、エリア内の端末装置が利用したチ
ャネル数および端末装置の受信レベルの強弱にしたがっ
た送信電力を示すパワー値の履歴をＤＢ２８に保持し、
チャネル数およびパワー値の組み合わせの各々につい
て、割り当てられた組み合わせの時間配分を算出し、端
末装置の要求に応答して、時間配分に基づき、エリア内
の端末装置を含む端末装置群を構成する各端末装置の優
先順位を決定した後、優先順位にしたがって、チャネル
数およびパワー値を決定して、携帯端末に割り当てるよ
うに構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信におい
て、移動局と基地局との間の無線資源である周波数資源
および送信電力資源を、複数のユーザに割り当てる方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信、特に、近年普及しているマ
ルティメディア移動通信では、様々な通信速度および通
信品質を要求するトラヒックが混在する。このため、ユ
ーザが期待する通信品質を満足すると同時に、時間的、
場所的変動が激しい無線資源を最大限活用するために、
ＱｏＳ（Quality of Service）制御が必要となる。Ｑｏ
Ｓ制御の実現のため、周波数資源を固定割り当てでな
く、最大速度および最低速度の２つを要求し、ユーザの
要求範囲内で、割り当てるべき周波数資源をリアルタイ
ムに変化させることや、ユーザのトラヒックが要求する
品質、アプリケーションの作動条件にしたがって、あら
かじめ定められたサービスグレードに応じた優先制御を
行うことが提案されている。ここでは、サービスグレー
ドの優先度にしたがって、周波数資源を割り当て、周波
数資源が不足する場合には、最低速度以上で通信してい
る優先度の低いサービスグレードのユーザの通信速度
を、要求範囲内に落とすことで、優先度の高いサービス
グレードのユーザへの周波数資源を確保している。しか
しながら、これでも必要量の周波数資源が確保できない
場合には、待ち行列に入れられることになる。

【０００３】その一方、周波数資源とともに無線資源の
要素となる電力資源に関しては、携帯端末からの受信電
力状況の報告などにより、伝播損失による受信電力が通
信を維持するのに必要なレベル以下に減衰するのを回避
するために、送信電力を制御するのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
周波数資源の割り当てでは、先に利用を開始した携帯端
末に要求量の資源が割り当てられ、後から利用を要求し
た携帯端末には、基本的には、余剰の資源から割り当て
量が決定される。したがって、後から利用を要求した携
帯端末には、常に、要求どおりの資源が割り当てられな
い状況が生じ得る。このため、携帯端末間の資源の割り
当てに不公平が生じるおそれがある。

【０００５】また、電力資源は、周波数資源とは別個に
割り当てが行われているため、ことなる受信レベルの携
帯端末が存在する場合に、これらの間で、資源が適切か
つ効率的に割り当てることができない場合が生じうる。
本発明は、不公平なく、かつ、効率的な無線資源の割り
当てを実現する方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、エリア
内の端末装置に対して、可変伝送レートにて通信資源を
割り当てる方法であって、前記エリア内の端末装置が利
用したチャネル数および端末装置の受信レベルの強弱に
したがった送信電力を示すパワー値の履歴を保持するス
テップと、前記チャネル数およびパワー値の組み合わせ
の各々について、割り当てられた組み合わせの時間配分
を算出するステップと、端末装置の要求に応答して、前
記時間配分に基づき、エリア内の端末装置を含む端末装
置群を構成する各端末装置の優先順位を決定するステッ
プと、前記優先順位にしたがって、チャネル数およびパ
ワー値を決定して、携帯端末に割り当てるステップと、
前記割り当てにしたがって、前記履歴を更新するステッ
プとを備えたことを特徴とする無線資源割り当て方法に
より達成される。

【０００７】本発明によれば、チャネル数およびパワー
値の時間配分にしたがって、次に割り当てるべき資源の
量を決定するための優先順位が定められ、当該優先順位
にしたがって、新たな資源の割り当てが決定される。こ
れにより、不公平のない無線資源の割り当てを実現でき
る。たとえば、長時間、多数のチャネル数およびパワー
値を利用していた端末装置については、新たな割り当て
により、割り当てる資源を削減し、その一方、最低限の
チャネル数およびパワー値を利用していた端末装置に
は、より多くの資源を割り当てることが可能となる。ま
た、本発明によれば、周波数資源と送信電力資源の双方
を考慮した割り当てが可能となる。

【０００８】好ましい実施態様においては、割り当てる
ステップが、少なくとも、端末装置からの発呼、ハンド
オーバー、端末装置の受信レベルの変更にともない要求
されるパワー値の変更、および、通信中の端末装置とネ
ットワークとの間での伝送データレート変更要求にとも
なうチャネル数の変更の何れかに応答して起動される。
上記データレートの変更要求は、通信中の端末装置から
要求される場合のほか、ネットワーク側が要求する場合
もある。

【０００９】より好ましい実施態様においては、割り当
てるステップが、初期的に、資源を要求している端末装
置に対して保証する最低速度に対応する保証チャネル
数、および、通信を維持するために最低限必要な送信電
力を示す保証パワー値を、前記資源を要求する端末装置
に割り当てるステップと、可能である場合に、前記資源
を要求する端末装置に、付加チャネル数を割り当てるス
テップとを含む。つまり、端末装置のアプリケーション
などにより規定される最低レベルの速度および少なくと
も通信を維持するための送信電力は、通信中の端末装置
に保証している。これにより、端末装置における通信の
中断などのおそれを最小限にすることができる。

【００１０】さらに好ましい実施態様においては、割り
当てるステップが、前記優先順位にしたがって、利用し
ている付加チャネルを奪うべき、少なくとも１以上の他
の通信中の端末装置、および、当該通信中の端末装置の
付加チャネル数を特定するステップを含む。つまり、割
り当てにより、通信中の端末装置から奪うべき資源は、
上記保証された最低限のものに付加された部分である。
したがって、他の端末装置において、資源が奪われた場
合でも、アプリケーションの利用や通信が妨げられるこ
とはない。

【００１１】より好ましい実施態様においては、割り当
てるステップが、予め定められたサービスグレードにし
たがって、保証チャネル数および保証パワー値を割り当
て、さらに、可能である場合に、付加チャネル数を割り
当てるように構成されている。これにより、異なるサー
ビスグレードのユーザに対しても、公平に資源を割り当
てることが可能となる。

【００１２】別の好ましい実施態様においては、優先順
位を決定するステップが、前記時間配分に基づき、平均
割り当てチャネル数および平均割り当てパワー値に基づ
き、当該優先順位を決定するように構成されている。よ
りこのましい実施態様においては、優先順位を決定する
ステップが、評価式ｆ＝α・Ｃ_ａｖｇ＋β・Ｐ
_ａｖｇ（ただし、Ｃ_ａｖｇは平均割り当てチャネル数、
Ｐ_ａｖｇは平均割り当てパワー値、α、βは所定の重み
関数）に基づく評価値を算出するステップと、前記評価
値の低い順に、より高い優先順位を与える。

【００１３】さらに別の好ましい実施態様においては、
割り当てるステップが、前記資源を要求している端末装
置の通信を維持するために最低限必要なパワー値を把握
するステップと、前記パワー値に基づき、利用している
付加チャネルを奪う対象となる他の通信中の端末装置を
選択するステップとを含む。つまり、資源の量はチャネ
ル数とパワー値の積により決定される。したがって、端
末装置の利用するパワー値をより考慮した割り当てを実
現することにより、無理のない運用を可能としている。

【００１４】より好ましい実施態様においては、他の通
信中の端末装置を選択するステップが、資源を要求して
いる端末装置にかかる最低限必要なパワー値と同等或い
はそれ以上の保証パワー値を保有する他の端末装置を対
象として、優先順位にしたがって前記他の端末装置を選
択するステップと、前記選択ができなかった場合に、前
記最低限必要なパワー値より小さい保証パワー値を保有
する他の端末装置を対象として、優先順位にしたがっ
て、前記他の端末装置を選択するステップとを含む。つ
まり、より多くのパワー値を要する携帯端末が資源を要
求している場合には、当該多くのパワー値を利用して通
信している携帯端末を優先的に、資源を奪う対象とす
る。これにより、より小さなパワー値を利用することか
ら、そもそも利用している資源の量が小さい携帯端末か
ら資源を奪うことを防止できる。

【００１５】さらに、好ましい実施態様においては、上
述した選択ができなかった場合に、より大きな保証パワ
ー値を保有する他の端末装置を対象として、優先順位に
したがって、前記他の端末装置を選択するステップを含
む。また、別の好ましい実施態様においては、さらに、
何れかの端末装置の通信が終了した場合に、前記端末装
置から解放された資源を、余剰分として保持するステッ
プを備えている。

【００１６】より好ましくは、資源を要求する端末装置
に対して、前記余剰分として保持された資源を割り当て
るステップを備え、前記余剰分による割り当てで十分で
ない場合に、前記優先順位にしたがった割り当てを実行
する。これにより、効率的な資源の活用が実現される。

【００１７】また、本発明の目的は、エリア内の端末装
置に対して、可変伝送レートにて通信資源を割り当てる
無線ネットワークコントローラであって、前記エリア内
の端末装置が利用したチャネル数および端末装置の受信
レベルの強弱にしたがった送信電力を示すパワー値の履
歴を保持するデータベースと、前記チャネル数およびパ
ワー値の組み合わせの各々について、割り当てられた組
み合わせの時間配分を算出する時間配分算出手段と、端
末装置の要求に応答して、前記時間配分に基づき、エリ
ア内の端末装置を含む端末装置群を構成する各端末装置
の優先順位を決定する優先順位決定手段と、前記優先順
位にしたがって、チャネル数およびパワー値を決定し
て、携帯端末に割り当てる資源割り当て手段と、前記割
り当てにしたがって、前記データベース中の履歴を更新
するデータベース管理手段とを備えたことを特徴とする
無線ネットワークコントローラによっても達成される。
なお、上記端末装置には、携帯電話、ＰＤＡなど基地局
との無線公衆網を利用したもの、無線ＬＡＮにより基地
局とのデータ通信が可能なＰＤＡ、ラップトップコンピ
ュータなどを含む。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態につき説明を加える。図１は、本発明の
実施の形態にかかる移動通信システムにおけるセルの例
を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すよう
に、基地局１０には、当該基地局がカバーするエリア１
００内に位置する携帯端末１４−Ａ、１４−Ｂ、１４−
Ｃ・・・の通信状況を含む制御、および、携帯端末に関
する種々の情報を管理する無線ネットワークコントロー
ラ（ＲＮＣ:Radio Network Controller）１２が設けら
れている。ＲＮＣ１２は、エリア１００内に位置する携
帯端末１４の通信を制御し、或いは、携帯端末１４のそ
れぞれに割り当てられたチャネル数やパワー値、その履
歴などを管理する携帯端末管理部２２、後述するロジッ
クにしたがって、携帯端末１４のそれぞれに与えられる
優先順位を設定する優先順位設定部２４、優先順位など
にしたがって、携帯端末１４のそれぞれに割り当てるべ
きチャネル数およびパワー値を決定する割り当て処理部
２６、および、携帯端末１４の各々へのチャネル数およ
びパワー値の割り当て状況、その履歴などを格納した管
理テーブル３０−Ａ、３０のＢ、３０−Ｃ・・・を収容
したデータベース２８を有している。

【００１９】なお、図１において、エリア１００内に３
つの携帯端末１４が配置されているが、携帯端末の数は
図示したものに限定されないことは言うまでもない。ま
た、携帯端末１４は、基地局を介して、他の携帯端末と
通信し、また、インターネットに接続可能な携帯電話、
ＰＤＡなどを含む。さらに、管理テーブル３０は、少な
くとも、エリア１００内に位置し、通信中或いは発呼中
の形態端末の数だけ存在する。

【００２０】このように構成されたＲＮＣ１２を備えた
基地局１０を利用した無線資源の割り当ての原理につ
き、図２を参照して説明を加える。基本的には距離に依
存する受信レベルの強弱にしたがって、基地局１０から
携帯端末１４のそれぞれに送信する電波のパワー値（送
信電力）が異なる。図２においては、便宜上、サブエリ
ア２０１内の携帯端末１４−Ｂ、１４−Ｃに対しては、
１単位（たとえば１Ｗ）のパワー値にて送信し、その一
方、サブエリア２０１外で、かつ基地局１０のカバーす
るエリアの外枠の内側に位置するサブエリア２０２内の
携帯端末１４−Ａ、１４−Ｄに対しては、２単位（たと
えば２Ｗ）のパワー値にて送信する必要があると考え
る。

【００２１】また、周波数資源は、移動通信システムに
て使用される周波数帯域に依存しており、具体的には、
携帯端末１４−Ａ、１４−Ｂ、・・・に伝送レートとい
う形態で割り当てられる。伝送レートは、個々の携帯端
末が使用するチャネル数を指定することにより割り当て
られ、１チャネルに設定されている伝送レートが単位伝
送レートとなる。ＦＤＭＡ(Frequency Division Multip
le Access)が採用されていれば、周波数分割された１つ
の単位周波数帯域が、１チャネルとなり、ＴＤＭＡ(Tim
eDivision Multiple Access)が採用されていれば、時分
割された１つの単位時間スロットが１チャネルとなる。
さらに、ＣＤＭＡ(CodeDivision Multiple Access)が採
用されていれば、異なる拡散コードごとにチャネルが設
定される。

【００２２】可変データレート伝送を効率よく行うため
に、本実施の形態においては、チャネル数（周波数）お
よびパワー値（送信電力）の双方を考慮した割り当てを
実現している。したがって、チャネル数とパワー値の単
位の積が、携帯端末に割り当てられる資源となる。たと
えば、携帯端末１４−Ａに関しては、２単位のパワー値
で、かつ、所定の通信品質を維持するために、３チャネ
ルを確保する必要がある。このため、基地局の資源のう
ち、６単位（２×３）が割り当てられている（符号２２
０−Ａ参照）。また、携帯端末１４−Ｂに関しては、１
単位のパワー値で、かつ、４チャネルが確保されている
（符号２２０−Ｂ参照）。したがって、基地局の資源の
うち、４単位（１×４）が割り当てられる。携帯端末１
４−Ｃについても同様である（符号２２０−Ｃ参照）。

【００２３】ここで、エリア２０１外でかつエリア２０
２内の携帯端末１４−Ｄからの発呼（矢印２１０参照）
があったと考える。ここで、携帯端末１４−Ｄの要求す
るチャネル数が、通信品質を維持するために「３」であ
ったと考える。この場合には、チャネル数およびパワー
値を考慮して６単位（２×３）の資源が割り当てられる
のが望ましい（符号２２０−Ｄ参照）。

【００２４】そこで、本実施の形態においては、後述す
る評価値に基づく優先順位にしたがって、他の携帯端末
１４−Ａ〜１４−Ｃに割り当てられた所定単位の資源を
奪い、これを、携帯端末１４−Ｄのために割り当ててい
る。図２に示す例では、携帯端末１４−Ａに関して、４
単位の資源を奪い（符号２２１参照）、かつ、携帯端末
１４−Ｃに関して２単位の資源を奪い（符号２２２参
照）、これらを携帯端末１４−Ｄに割り当てている（符
号２３０−Ｄ参照）。これにより、従前より通信中であ
った携帯端末１４−Ａ〜１４−Ｃに新たに割り当てられ
た資源の単位は、それぞれ、符号２３０−Ａ〜２３０−
Ｃに示すようなものとなる。

【００２５】次に、本実施の形態にかかる評価関数およ
び優先順位につき説明を加える。本実施の形態において
は、各携帯端末に割り当てられたチャネル数およびパワ
ー値の履歴を、それぞれ、当該携帯端末の管理テーブル
３０として、ＤＢ２８に記憶しておく。また、チャネル
数およびパワー値の履歴にしたがって、携帯端末１４ご
とに、チャネル数およびパワー値の割り当て時間を参照
して、その割合を示す割り当て時間率が算出される。こ
れは、後述する管理テーブルの更新の際に算出されても
良いし、後述する優先順位の算出のたびに算出されても
良い。図３は、携帯端末１４−Ａ〜１４−Ｄのそれぞれ
の割り当て時間率を示す図である。図３に示すように、
本実施の形態においては、割り当てられる資源の単位
は、１つのチャネル数と１単位のパワー値とにより決定
される。したがって、単位ごとの割り当てられた時間の
割合が示される。

【００２６】たとえば、図３（ａ）に示すように、携帯
端末１４−Ａにおいては、パワー値１（Ｗ）チャネル数１（ｃｈ）：１０％パワー値１（Ｗ）チャネル数２（ｃｈ）：２０％パワー値１（Ｗ）チャネル数３（ｃｈ）：３０％パワー値２（Ｗ）チャネル数１（ｃｈ）：１０％パワー値２（Ｗ）チャネル数２（ｃｈ）：１５％パワー値２（Ｗ）チャネル数３（ｃｈ）：１５％となる。このように、基地局中で通信し或いは発呼して
いる携帯端末の割り当て時間率に基づき、以下の評価式
ｆを利用して優先順位が算出される。ｆ＝αＣ_ａｖｇ＋βＰ_ａｖｇここに、Ｃ_ａｖｇは、平均割り当てチャネル数、Ｐ
_ａｖｇは平均割り当てパワー値である。α、βは重み関
数であり、基地局の運営者が決定することができる。た
とえば、α＝０であれば、パワー値だけで優先順位が決
定され、その一方、β＝０であれば、チャネル数だけで
優先順位が決定される。

【００２７】たとえば、図３（ａ）〜（ｄ）に示す携帯
端末１４−Ａ〜１４−Ｄの割り当て時間率に基づき、設
定された重み関数α、βのもとで、以下のように評価値
が算出されると考える。本実施の形態においては、上記評価地から、優先順位を
以下のように付与する。

【００２８】上記評価式ｆは、過去の割当量を表す指標
であると考えることができる。したがって、割当量の少
ないものから優先して割り当てる。つまり、上記例で
は、携帯端末１４−Ｂに対する過去の割り当てがもっと
も小さいため、これに最も優先的に資源を割り当てるこ
とになる。このように、優先順位にしたがって資源を割
り当てることにより、不公平のない割り当てを実現して
いる。

【００２９】次に、本実施の形態におけるサービスグレ
ードおよび各グレードに関するチャネル数およびパワー
値の割り当てにつき説明を加える。本実施の形態におい
ては、アプリケーションが要求するデータレート伝送を
実現するため、チャネルおよびパワーのそれぞれについ
て、サービスグレードが設定されている。

【００３０】たとえば、チャネル数に関しては、４種の
サービスグレード（グレード「Ａ」〜「Ｄ」）が設定さ
れ、サービスグレードごとに、要求されたデータレート
伝送を維持するための保証チャネル数が決められてい
る。また、基地局において、割り当てる資源に余裕があ
れば、当該資源を有効利用するために、最大限割り当て
るべき付加チャネル数が定められている。図４（ａ）
は、サービスグレードごとの保証チャネル数および付加
チャネル数を示す図である。図４（ａ）に示すように、
チャネル数に関して、グレードａ〜グレードｄが設定さ
れている。それぞれのグレードについて、１ｃｈ、２ｃ
ｈ、３ｃｈおよび４ｃｈが、保証チャネル数として割り
当てられる。また、それぞれのグレードに関して、最大
で３ｃｈが付加チャネル数として割り当てられ得る。

【００３１】同様に、パワー値についても、通信を維持
するために必要な送信電力量によりサービスグレードが
設定されている。パワー値は、チャネル数と異なり、保
証パワー数のみを規定している。たとえば、図４（ｂ）
に示すように、サービスグレードα〜δのそれぞれにつ
いて、１単位、２単位、３単位、４単位が保証パワー値
として割り当てられる。

【００３２】このように構成された基地局による携帯端
末への資源の割り当てにつき、図５を参照して説明を加
える。なお、以下の説明において、割り当てる資源のう
ち、必須のもの（保証チャネルおよび保証パワーに相当
する分）を便宜上、保証チャネルと称し、その一方、付
加的なものを（付加チャネルに相当する分）を付加チャ
ネルと称する。

【００３３】基地局のカバーするエリアにおいて、たと
えば、ある携帯端末（たとえば、図２の携帯端末１４−
Ｄ）から発呼があると（ステップ５００）、基地局１０
のＲＮＣ１２は、これに応答して、ＤＢ２８中の管理テ
ーブル３０を参照して、基地局がカバーするエリアにお
いて通信中の携帯端末に割り当てられた付加的な資源
（付加チャネル）の有無、および、基地局において、い
まだ割り当てられていない資源の有無を判断する（ステ
ップ５０１）。ある携帯端末の発呼に応じて実行される
ステップ５０１においてノー(No)と判断された場合に
は、呼損となり処理が終了する（ステップ５０６）。な
お、ＲＮＣ１２は、通信中にチャネル数変更の要求があ
った場合にも起動される。チャネル数変更は、携帯端末
から要求されるほか、ネットワークから要求される場合
もある。

【００３４】ステップ５０１においてイエス(Yes)と判
断された場合には、ＲＮＣ１２の優先順位設定部２４
が、通信中の携帯端末、および、場合によっては発呼し
た携帯端末（発呼端末）のそれぞれの割り当て時間率を
参照して、評価式を用いて評価値を算出し、次いで、優
先順位を決定する（ステップ５０２）。ここで、発呼し
た携帯端末の管理テーブルが保存されている場合には、
当該管理テーブルを参照して、発呼した携帯端末の評価
値が算出できる。管理テーブルが保存されていない場合
には、平均割り当てチャネル数Ｃ_ａｖｇ、および、平均
割り当てパワー値Ｐ_ａｖｇの双方が「０（ゼロ）」であ
るとして、評価値を「０」としても良い。

【００３５】次いで、割り当て処理部２６が、決定され
た優先順位にしたがって、たとえば、通話中の携帯端末
の付加チャネルを奪うことにより、発呼した携帯端末の
資源（保証チャネル数および保証パワー値）を割り当て
る（ステップ５０３）。その後、割り当て履歴、つま
り、各携帯端末の管理テーブルが更新される（ステップ
５０４）。本実施の形態においては、１度目のステップ
５０１〜５０４の処理により、発呼端末の通信を維持す
るために必要な保証チャネル数および保証パワー値が割
り当てられた後、２度目のステップ５０１〜５０４の処
理により、発呼端末の付加チャネル数が割り当てられ
る。付加チャネル数の割り当てが終了していない場合に
は（ステップ５０５でノー(No)）、再度、ステップ５０
１に戻る。２度目のステップ５０１において、発呼端末
以外の端末に付加チャネルがない場合、或いは、基地局
が保持する余剰の資源が存在しない場合には（ステップ
５０１でノー(No)）、割り当てを終了する（ステップ５
０６）。

【００３６】その一方、ステップ５０１でイエス(Yes)
と判断された場合には、再度、優先順位の算出（ステッ
プ５０２）、および、優先順位にしたがった発呼端末へ
の付加チャネル数の割り当てが実行される（ステップ５
０３）。これは、先の管理テーブルの更新により評価値
が変化することにより優先順位が変わり、資源を奪うべ
き携帯端末が変わる可能性があるからである。このよう
にして、発呼端末への付加チャネル数の割り当てが実現
され、再度、割り当て履歴が更新され、つまり、管理テ
ーブルが更新された後（ステップ５０４）、処理が終了
する（ステップ５０７）。

【００３７】上述した説明においては、新たに基地局の
カバーするエリア内に位置する携帯端末が発呼したこと
に応答して、図５に示す処理が実行されているが、図５
の処理は、これ以外に、ハンドオーバーや、受信レベル
の強弱により規定されるサブエリア間の移動によっても
生じうる。たとえば、図２において、携帯端末がサブエ
リア２０１から２０２に移動した場合や、サブエリア２
０２から２０１に移動した場合にも、パワー値が変化す
るため、上記処理が必要となる。さらに、通信中の携帯
端末やネットワークからの、伝送データレート変更要求
があった場合も、割り当てるべきチャネル数が変化する
ため、上記処理が必要となる。

【００３８】また、いずれかの携帯端末による通信が終
了すると、当該携帯端末が確保していた資源が解放され
る。この資源（チャネルおよびパワー）を余らせてお
き、余剰分として基地局１０が保持しておけばよい。新
たな発呼、ハンドオーバー、サブエリア間の移動にかか
る端末が発生した場合に、必要に応じて、基地局が、当
該端末に、これら余剰の資源を割り当てればよい。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態につき説
明を加える。第２の実施の形態では、受信レベルの強弱
をより考慮した資源の割り当てを実現している。つま
り、先に説明したように、基地局から携帯端末に割り当
てる資源は、チャネル数およびパワー値の積により表さ
れる。したがって、受信レベルの弱い位置の携帯端末に
対しては、より大きなパワー値を割り当てる必要がある
ため、結果として同一のサービスを享受している場合で
あっても、受信レベルの強い位置の携帯端末よりも、よ
り多くの資源を要する。第２の実施の形態においては、
これを考慮して、より多くの資源を要する携帯端末に
は、より多くの資源を保持していると考えられる端末か
ら、その資源を奪うように構成している。

【００４０】説明を容易にするため、第２の実施の形態
においては、受信レベルの強弱を、３つのレベルにわ
け、これを、距離に依存すると考えた。以下、もっとも
受信レベルの強い領域（サブエリア）を「近傍」、その
次に受信レベルの強い領域（サブエリア）を「中間」、
もっとも受信レベルの弱い領域（サブエリア）を「遠
方」と称する。無論、実際の受信レベルの強弱は、地
形、建築物の有無、建築物の内外にも影響されるため、
距離に完全に依存しないことは言うまでもない。

【００４１】また、近傍の携帯端末に対して必要なパワ
ー値は「１」、中間に位置する携帯端末に対して必要な
パワー値は「２」、遠方に位置する携帯端末に対して必
要なパワー値は「３」とする。さらに、各携帯端末は、
同一のサービスグレードのもとデータ伝送が行われてい
る。このサービスグレードでは、保証チャネルとして
「１」チャネルが割り当てられ、付加チャネルとして最
大で「３」チャネルが与えられることとした。

【００４２】図６および図７は、第２の実施の形態にか
かる基地局による携帯端末への資源の割り当てを示すフ
ローチャートである。図６に示すように、ある携帯端末
（たとえば、携帯端末１４−Ｄ）から発呼があると（ス
テップ６００）、基地局のＲＮＣ１２は、これに応答し
て、ＤＢ２８中の管理テーブル３０を参照して、基地局
がカバーするエリアにおいて通信中の携帯端末に割り当
てられた付加的な資源（付加チャネル）の有無、およ
び、基地局においていまだ割り当てられていない資源の
有無を判断する（ステップ６０１）。ここで、発呼に応
じて実行されたステップ６０１においてノー(No)と判断
された場合には、呼損として処理が終了される（ステッ
プ６０８）。

【００４３】その一方、ステップ６０１においてイエス
(Yes)と判断された場合には、ＲＮＣ１２の優先順位設
定部２４が、通信中の携帯端末、および、場合によって
は発呼した携帯端末（発呼端末）のそれぞれの割り当て
時間率を参照して、評価式を用いて評価値を算出し、次
いで、優先順位を決定する（ステップ６０２）。これら
ステップ６００〜６０２の処理は、図５のステップ６０
０〜６０２とほぼ同様である。

【００４４】次いで、割り当て処理部２６は、発呼端末
の位置を判断する。より詳細には、たとえば、まず、発
呼端末が近傍に位置しているか否かが判断される（ステ
ップ６０３）。ステップ６０３でイエス(Yes)と判断さ
れた場合には、通信中のすべての携帯端末を対象とし
て、優先順位にしたがって、発呼端末に保証チャネル数
および保証パワー値を割り当てる（ステップ６０４）。

【００４５】図８は、ステップ６０４の処理を模式的に
示すブロックダイヤグラムである。図８においては、基
地局１０の近傍（符号８０１参照）に位置する携帯端末
１４−Ａ、中間（符号８０２参照）に位置する携帯端末
１４−Ｂ、および、遠方（符号８０３参照）に位置する
携帯端末１４−Ｃが現在通信中である。また、携帯端末
１４−Ａには保証チャネルとして１単位、付加チャネル
として３単位の資源が割り当てられ、携帯端末１４−Ｂ
には、保証チャネル、付加チャネルとして、それぞれ、
２単位、６単位の資源が割り当てられ、さらに、携帯端
末１４−Ｃには、保証チャネル、付加チャネルとして、
それぞれ、３単位、９単位の資源が割り当てられてい
る。

【００４６】ここで、基地局１０の近傍で携帯端末１４
−Ｄが発呼すると、図６のステップ６０１〜６０４の処
理が実行される。したがって、携帯端末１４−Ａ〜１４
−Ｃのすべてが、優先順位に従った資源の割り当てるべ
き対象となる。つまり、携帯端末１４−Ａ〜１４−Ｃの
いずれかの資源（符号８１１〜８１３参照）から、１単
位の資源が奪われ（符号８２１〜８２３参照）、これが
携帯端末１４−Ｄの保証チャネルに対応する資源（符号
８３０）となる。このように、発呼端末が近傍にある場
合には、パワー値が小さく、その結果、必要とする資源
も比較的小さいため、すべての通信中の携帯端末から、
当該発呼端末のための資源を取得するようにしている。

【００４７】これに対して、ステップ６０３でノー(No)
と判断された場合には、次いで、割り当て処理部２６
は、発呼端末が中間に位置しているか否かを判断する
（ステップ７０１）。ステップ７０１においてイエス(Y
es)、つまり、発呼端末が中間に位置している場合に
は、さらに、割り当て処理部２６は、中間或いは遠方に
位置する通信中の携帯端末が存在するか否かを判断し
（ステップ７０２）、存在する場合（ステップ７０２で
イエス(Yes)）には、中間および遠方に位置するすべて
の携帯端末を対象として、優先順位にしたがって、発呼
端末に保証チャネル数および保証パワー値が割り当てら
れる（ステップ７０３）。

【００４８】図９は、ステップ７０３の処理を模式的に
示すブロックダイヤグラムである。中間に位置する携帯
端末１４−Ｄが発呼すると、中間および遠方にそれぞれ
位置する携帯端末１４−Ｂ、１４−Ｃのいずれかに付加
チャネルが存在するか否かが判断される（ステップ７０
２参照）。図９に示す例では、何れの携帯端末１４−
Ｂ、１４−Ｃにも付加チャネルがあるため、これら２つ
の携帯端末１４−Ｂ、１４−Ｃの優先順位にしたがっ
て、発呼端末１４−Ｄに必要な２単位の資源が、保証チ
ャネルとして割り当てられる（符号９３０参照）。たと
えば、携帯端末１４−Ｂの優先順位が低ければ、その資
源９１２から２単位が奪われて、発呼端末１４−Ｄに割
り当てられ（符号９２２参照）、或いは、携帯端末１４
−Ｃの優先順位が低ければ、資源９１３から２単位が奪
われて、発呼端末１４−Ｄに割り当てられる（符号９２
３参照）。

【００４９】なお、携帯端末１４−Ｃから資源が奪われ
る場合に、実際には、３単位の資源が奪われ、その結
果、携帯端末１４−Ｃの資源は、２ｃｈ分のチャネル
と、３単位のパワーとなる。その一方、割り当てられる
資源は２単位であるため、１単位分の資源が、余剰分と
して基地局に保持されることになる。このように、中間
に発呼端末が位置する場合には、必要とする資源の単位
が比較的大きくなるため、必要とする資源と同等或いは
それ以上をもっていると考えられる携帯端末（つまり、
中間或いは遠方に位置する携帯端末）から、資源を奪う
ようにしている。

【００５０】また、中間或いは遠方に位置する携帯端末
に付加チャネルが存在しない場合には（ステップ７０２
でイエス(Yes)）、近傍に位置する携帯端末を対象とし
て、優先順位にしたがって、発呼端末に資源が割り当て
られる（ステップ７０４）。図１０は、ステップ７０４
の処理を模式的に示すブロックダイヤグラムである。中
間に位置する携帯端末１４−Ｄが発呼すると、中間およ
び遠方に位置する携帯端末１４−Ｂ、１４−Cに付加チ
ャネルが存在するか否かが判断される（ステップ７０２
参照）。図１０の例では、何れの携帯端末にも付加チャ
ネルが存在しない（符号１０１２、１０１３参照）た
め、近傍に位置する携帯端末１４−Ａの保持する資源
（符号１０１１参照）から、２単位が奪われ、これが、
発呼端末１４−Ｄの資源（符号１０３０参照）として与
えられることになる（符号１０２１参照）。無論、近傍
に位置する携帯端末が複数存在すれば、優先順位にした
がった割り当てが行われることは言うまでもない。

【００５１】このように、本実施の形態によれば、受信
レベルの強弱にしたがって、同等の資源を有すると考え
られる相手を、資源を取得する対象として見出し、見出
すことができなかった場合にのみ、要求する資源より少
ない資源で通信していると思われる相手を、資源を取得
する対象としている。これにより、より妥当な資源の割
り当てを実現することができる。また、発呼端末が遠方
に位置する場合（ステップ７０１でノー(No)）にも、同
様の処理が実行される。ここで、遠方に位置する通信中
の端末のいずれかに付加チャネルが存在する場合（ステ
ップ７０５でイエス(Yes)）には、遠方に位置するすべ
ての携帯端末を対象として、優先順位にしたがって、発
呼端末に資源が割り当てられる（ステップ７０６）。

【００５２】図１１は、ステップ７０６の処理を模式的
に示すブロックダイヤグラムである。遠方に位置する携
帯端末１４−Ｄが発呼すると、遠方に位置する携帯端末
１４−Ｃに付加チャネルが存在するか否かが判断され、
この例では、付加チャネルが存在するため、発呼端末１
４−Ｄに必要な３単位の資源が、携帯端末１４−Ｃの資
源（符号１１１３）から奪われて、発呼端末１４−Ｄに
与えられる（符号１１２３、１１３０参照）。無論、遠
方に位置する携帯端末が複数存在すれば、優先順位にし
たがって、割り当てが行われることは言うまでもない。
これに対して、遠方に位置する通信中の端末に付加チャ
ネルが存在しない場合には、近傍、中間に位置する携帯
端末を対象として、優先順位にしたがって、発呼端末に
資源が割り当てられる（ステップ７０７）。

【００５３】図１２は、ステップ７０７を模式的に示す
ブロックダイヤグラムである。この場合には、遠方に位
置する携帯端末１４−Ｃには付加チャネルがないため、
近傍に位置する携帯端末１４−Ａ、中間に位置する携帯
端末１４−Ｂの優先順位にしたがって、発呼端末１４−
Ｄに必要な３単位の資源が、保証チャネルとして割り当
てられる（符号１２３０参照）。たとえば、携帯端末１
４−Ａの優先順位が低ければ、その資源１２１１から３
単位が奪われて、発呼端末１４−Ｄに割り当てられ（符
号１２２１参照）、或いは、携帯端末１４−Ｂの優先順
位が低ければ、その資源１２１２から３単位が奪われ
て、発呼端末１４−Ｄに割り当てられる（符号１２２２
参照）。なお、携帯端末１４−Ｂから資源が奪われる場
合に、実際には、４単位の資源が奪われ、その結果、携
帯端末１４−Ｂの資源は、２ｃｈ分のチャネルと、２単
位のパワーとなる。その一方、割り当てられる資源は３
単位であるため、１単位分の資源が、余剰分として基地
局に保持される。

【００５４】このようにして、発呼端末の保証チャネル
に相当する資源の割り当てが終了すると、割り当て履
歴、つまり、各携帯端末の管理テーブルが更新され（ス
テップ６０５）、その後、再度、図６のステップ６０１
に戻って、発呼端末の付加チャネルに相当する資源の割
り当てが実行される（ステップ６０６参照）。保証チャ
ネルの割り当てにより、通信中の他の端末に付加チャネ
ルが存在しない状態となった場合には（２回目のステッ
プ６０１でノー(No)）、割り当て終了となる（ステップ
６０８）。ステップ６０１でイエス(Yes)と判断された
場合には、保証チャネルの割り当てと同様にして、付加
チャネルの割り当てが実現される（ステップ６０２〜６
０５、および、図７のステップ７０１〜７０７）。

【００５５】さらに、より同等の資源を有すると考えら
れる相手から資源を取得するために、ステップ７０７に
おいて、図１３に示す処理を実行しても良い。ここで
は、中間に位置する通信中の携帯端末に付加チャネルが
存在すれば（ステップ１３０１でイエス(Yes)）、当該
中間に位置する携帯端末を対象として、優先順位にした
がって、発呼端末に資源が割り当てられ（ステップ１３
０２）、中間に位置する通信中の携帯端末の何れにも付
加チャネルが存在しない場合のみ（ステップ１３０１で
ノー(No)）、近傍に位置する携帯端末を対象として、優
先順位にしたがって、発呼端末に資源を割り当てている
（ステップ１３０３）。

【００５６】上述したように、第２の実施の形態によれ
ば、発呼端末の割り当ての際に、発呼端末が必要とする
資源の大きさを考慮し、当該大きさと同等或いはこれに
近い量の資源を保持していると考えられる携帯端末から
資源を奪い、発呼端末におれを与えている。これによ
り、より妥当な割り当てを実現することが可能となる。
第１の実施の形態と同様に、図６および図７に示す処理
は、携帯端末の発呼だけでなく、ハンドオーバーやサブ
エリア間の移動によっても生じる。また、いずれかの携
帯端末による通信が終了して資源が解放された場合に、
当該解放された資源が、余剰分として基地局に保持さ
れ、これが、上記発呼、ハンドオーバー、サブエリア間
の移動による携帯端末への資源の割り当てに利用される
ことも、第１の実施の形態と同様である。

【００５７】本発明にかかる実施の形態によれば、周波
数資源（チャネル）の割り当てとして、異なるサービス
レベルのユーザに対して要求する最低速度を、保証チャ
ネルとして保証し、同時に、送信電力資源の割り当てと
して、必要な送信電力（パワー）を、保証パワーとして
割り当てている。要求する最低限以上の無線資源の割り
当てについては、過去の携帯端末への割り当て実績を参
照し、これを反映した優先度に基づき、無線資源を異な
るサービスグレードのユーザに対して割り当てている。
これにより、異なるサービスグレードのユーザ間におけ
る無線資源割り当ての公平性を保つことができ、ユーザ
の満足度が工場するとともに、無線資源を最大限に活用
することに大きく寄与できる。

【００５８】本発明は、以上の実施の形態に限定される
ことなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内
で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内
に包含されるものであることは言うまでもない。たとえ
ば、前記実施の形態において、携帯端末が要求した資源
が、基地局において保持された余剰の資源で十分まかな
える場合に、他の携帯端末から資源を奪うことなく、余
剰分から資源を割り当て、割り当て履歴（管理テーブ
ル）のみを更新するように構成しても良い。

【００５９】また、携帯端末の通信の終了により開放さ
れた資源を、他の携帯端末に割り当てるため、図５や、
図６および図７の処理の一部を利用して、優先順位にし
たがった資源の割り当てを行っても良い。さらに、前記
第２の実施の形態において、ある単位の資源を、携帯端
末に割り当てるために、単一の携帯端末から、当該ある
単位の資源を奪うような構成となっているが、これに限
定されることはなく、優先順位にしたがって、所定の重
みをつけて、複数の携帯端末から、所定数の単位の資源
を奪うように構成しても良い。たとえば、図１２の例に
おいて、より優先順位の低い携帯端末１４−Ａから２単
位の資源を奪い、比較的優先順位の高い携帯端末１４−
Ｂから１単位の資源を奪っても良い。

【００６０】また、第２の実施の形態において、便宜
上、同一のサービスグレードが各携帯端末に適用されて
いたが、携帯端末がそれぞれ異なるサービスグレードの
もとでデータ通信している場合でも同様の処理により資
源が割り当てられることは言うまでもない。さらに、本
発明は、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡなど種々の方式
に適用できることは言うまでもない。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、不公平なく、かつ、効
率的な無線資源の割り当てを実現する方法を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる移動通
信システムにおけるセルの例を示すブロックダイヤグラ
ムである。

【図２】図２は、本発明にかかる資源割り当ての原理
を示すブロックダイヤグラムである。

【図３】図３は、本実施の形態にかかる携帯端末に割
り当てられた資源の時間率（割り当て時間率）を示す図
である。

【図４】図４は、サービスグレードとチャネル数、お
よび、サービスグレードとパワー値の関係を示す図であ
る。

【図５】図５は、第１の実施の形態にかかるＲＮＣに
おいて実行される処理を示すフローチャートである。

【図６】図６は、第２の実施の形態にかかるＲＮＣに
おいて実行される処理を示すフローチャートである。

【図７】図７は、第２の実施の形態にかかるＲＮＣに
おいて実行される処理を示すフローチャートである。

【図８】図８は、第２の実施の形態にかかる割り当て
処理を模式的に示すブロックダイヤグラムである。

【図９】図９は、第２の実施の形態にかかる割り当て
処理を模式的に示すブロックダイヤグラムである。

【図１０】図１０は、第２の実施の形態にかかる割り
当て処理を模式的に示すブロックダイヤグラムである。

【図１１】図１１は、第２の実施の形態にかかる割り
当て処理を模式的に示すブロックダイヤグラムである。

【図１２】図１２は、第２の実施の形態にかかる割り
当て処理を模式的に示すブロックダイヤグラムである。

【図１３】図１３は、第２の実施の形態にかかるさら
に他の処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０セル１２無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１４携帯端末２２携帯端末管理部２４優先順位設定部２６割り当て処理部２８データベース３０管理テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K028 AA11 BB06 CC02 CC05 JJ02 LL02 RR01 5K067 AA12 BB04 BB21 DD04 DD34 EE02 EE10 EE66 JJ12 JJ19 KK13 KK15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エリア内の端末装置に対して、可変伝送
レートにて通信資源を割り当てる方法であって、前記エリア内の端末装置が利用したチャネル数および端
末装置の受信レベルの強弱にしたがった送信電力を示す
パワー値の履歴を保持するステップと、前記チャネル数およびパワー値の組み合わせの各々につ
いて、割り当てられた組み合わせの時間配分を算出する
ステップと、端末装置の要求に応答して、前記時間配分に基づき、エ
リア内の端末装置を含む端末装置群を構成する各端末装
置の優先順位を決定するステップと、前記優先順位にしたがって、チャネル数およびパワー値
を決定して、携帯端末に割り当てるステップと、前記割り当てにしたがって、前記履歴を更新するステッ
プとを備えたことを特徴とする無線資源割り当て方法。
【請求項２】前記割り当てるステップが、少なくと
も、端末装置からの発呼、ハンドオーバー、端末装置の
受信レベルの変更にともない要求されるパワー値の変
更、および、通信中の端末装置とネットワークとの間で
の伝送データレート変更要求にともなうチャネル数の変
更の何れかに応答して起動されることを特徴とする請求
項１に記載の無線資源割り当て方法。
【請求項３】前記割り当てるステップが、初期的に、資源を要求している端末装置に対して保証す
る最低速度に対応する保証チャネル数、および、通信を
維持するために最低限必要な送信電力を示す保証パワー
値を、前記資源を要求する端末装置に割り当てるステッ
プと、可能である場合に、前記資源を要求する端末装置に、付
加チャネル数を割り当てるステップとを含むことを特徴
とする請求項１または２に記載の無線資源割り当て方
法。
【請求項４】前記割り当てるステップが、前記優先順位にしたがって、利用している付加チャネル
を奪うべき、少なくとも１以上の他の通信中の端末装
置、および、当該通信中の端末装置の付加チャネル数を
特定するステップを含むことを特徴とする請求項３に記
載の無線資源割り当て方法。
【請求項５】前記割り当てるステップが、予め定められたサービスグレードにしたがって、保証チ
ャネル数および保証パワー値を割り当て、さらに、可能
である場合に、付加チャネル数を割り当てることを特徴
とする請求項３または４に記載の無線資源割り当て方
法。
【請求項６】前記優先順位を決定するステップが、前
記時間配分に基づき、平均割り当てチャネル数および平
均割り当てパワー値に基づき、当該優先順位を決定する
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載
の無線資源割り当て方法。
【請求項７】前記優先順位を決定するステップが、評価式ｆ＝α・Ｃ_ａｖｇ＋β・Ｐ_ａｖｇ（ただし、Ｃ
_ａｖｇは平均割り当てチャネル数、Ｐ_ａｖｇは平均割り
当てパワー値、α、βは所定の重み関数）に基づく評価
値を算出するステップと、前記評価値の低い端末装置に、より高い優先順位を与え
るステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の
無線資源割り当て方法。
【請求項８】前記割り当てるステップが、前記資源を要求している端末装置の通信を維持するため
に最低限必要なパワー値を把握するステップと、前記パワー値に基づき、利用している付加チャネルを奪
う対象となる他の通信中の端末装置を選択するステップ
とを含むことを特徴とする請求項４ないし７の何れか一
項に記載の無線資源割り当て方法。
【請求項９】前記他の通信中の端末装置を選択するス
テップが、資源を要求している端末装置にかかる最低限必要なパワ
ー値と同等或いはそれ以上の保証パワー値を保有する他
の端末装置を対象として、優先順位にしたがって前記他
の端末装置を選択するステップと、前記選択ができなかった場合に、前記最低限必要なパワ
ー値より小さい保証パワー値を保有する他の端末装置を
対象として、優先順位にしたがって、前記他の端末装置
を選択するステップとを含むことを特徴とする請求項８
に記載の無線資源割り当て方法。
【請求項１０】前記選択ができなかった場合に、より
大きな保証パワー値を保有する他の端末装置を対象とし
て、優先順位にしたがって、前記他の端末装置を選択す
るステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の無
線資源割り当て方法。
【請求項１１】さらに、何れかの端末装置の通信が終
了した場合に、前記端末装置から解放された資源を、余
剰分として保持するステップを備えたことを特徴とする
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の無線資源割り
当て方法。
【請求項１２】前記資源を要求する端末装置に対し
て、前記余剰分として保持された資源を割り当てるステ
ップを備え、前記余剰分による割り当てで十分でない場合に、前記優
先順位にしたがった割り当てを実行することを特徴とす
る請求項１１に記載の無線資源割り当て方法。
【請求項１３】エリア内の端末装置に対して、可変伝
送レートにて通信資源を割り当てる無線ネットワークコ
ントローラであって、前記エリア内の端末装置が利用したチャネル数および端
末装置の受信レベルの強弱にしたがった送信電力を示す
パワー値の履歴を保持するデータベースと、前記チャネル数およびパワー値の組み合わせの各々につ
いて、割り当てられた組み合わせの時間配分を算出する
時間配分算出手段と、端末装置の要求に応答して、前記時間配分に基づき、エ
リア内の端末装置を含む端末装置群を構成する各端末装
置の優先順位を決定する優先順位決定手段と、前記優先
順位にしたがって、チャネル数およびパワー値を決定し
て、携帯端末に割り当てる資源割り当て手段と、前記割り当てにしたがって、前記データベース中の履歴
を更新するデータベース管理手段とを備えたことを特徴
とする無線ネットワークコントローラ。