JP2005102225A

JP2005102225A - 無線通信システムにおけるチャンネル割当装置及び方法

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Publication number: JP2005102225A
Application number: JP2004276008A
Authority: JP
Inventors: Won-Hyong Park; 元亨朴; Sang-Boh Yim; 相普尹; Sung-Hyun Cho; 成賢趙
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: EP1517576B1; CN1620177A; JP4168016B2; US7590423B2; KR20050029443A; CN100450259C; US20050085235A1; KR100566210B1; EP1517576A3; EP1517576A2

Abstract

【課題】無線通信システムで処理率を高め、公平性を提供するチャンネル割当装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、各チャンネルに対して各無線端末から受信された伝送率情報の分散を計算し、計算された各チャンネルに対する伝送率情報の分散値に従って整列する過程と、無線端末に前記分散値に従って整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含む。また、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネルを割り当てるためのスケジューリング装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は通信システムにおけるチャンネルの割当装置及び方法に関して、特に無線通信システムでチャンネルの割当装置及び方法に関するものである。

通常、無線通信システムの代表的システムとして移動通信システムがある。このような移動通信システムは音声通信を主として使用者の位置に制約なしに通信可能なように構成したシステムである。この移動通信システムは現在では音声通信とデータサービスを提供するだけでなく、高速のデータサービスを提供することができるシステムに発展してきている。このような移動通信システムの発展によって現在では無線ＬＡＮ(Wireless LAN)システム、無線ローカルループ(WLL)システムなどが商用化に努めている時点に至っている。

これらシステムは無線上で通信を遂行する。このような無線資源は極度に制限的なものなので、システム全体の処理率(throughput)を高めるためには無線資源の活用効率を高めるべきである。したがって、これらシステムでチャンネルを割り当てるために多くの研究と努力が行われている。上記システムのうち一番効率的な方法を使用するシステムとしては、ＣＤＭＡ１x ＥＶ-ＤＯシステムで使用する方式が挙げられる。このＣＤＭＡ１xＥＶ-ＤＯシステムで使用する方式を記述すれば、次のようになる。無線端末は基地局に受信されるパイロットチャンネルの信号強さを測定し、この測定されたパイロットチャンネルの受信強さ情報を基地局へ知らせる。すると、基地局は特定の時点で一番良い端末のみへ順方向にチャンネルを割り当ててデータを伝送する。すなわち、基地局は前記基地局の下位に位置した無線端末から伝送した順方向パイロットチャンネルの受信強さ情報に基づいて一番チャンネル状態の良い無線端末を決定する。そして、その次の伝送時点で該当無線端末にすべてのチャンネル資源を割り当ててデータを伝送する方式を使用している。

ところが、上記の方式は公平性(fairness)の面で問題がある。その理由は、特定の無線端末のみが継続してチャンネル状態が良く、他の無線端末はチャンネル状態が良くない場合、チャンネル環境の悪い端末は継続してチャンネルの割り当てを受けない。しかしながら、チャンネル環境の悪い端末にチャンネルを割り当てる場合、システムの処理率が低下するという問題を有する。

一方、現在まで提供されている無線通信システムではコード分割多重接続(ＣＤＭＡ)方式を使用するシステムと、時分割多重接続(ＴＤＭＡ)方式を使用するシステムがある。

ところが、上記したシステムではそれ以上処理率を高めるのに限界を持っている。したがって、現在ではこのようなシステムで使用する方式以外に処理率を高める方法について研究が進行中である。これら方式のうち、直交性を有する周波数を利用する多重接続(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：以下、“ＯＦＤＭＡ”とする)方式を利用したシステムの使用が提案されている。

このＯＦＤＭＡシステムは、直交性を有する周波数を無線端末に割り当てることにより無線通信を遂行する方法である。ところが、現在までには直交性を有する周波数資源をどのように割り当てるかに対する基準などが提示されたところがない。したがって、単純な方法で現在まで提案されたシステムで使用するチャンネル割当方法をそのまま適用できないという問題がある。また、現在まで提案された方法を使用してチャンネルを割り当てる場合、前述したように処理率が低下し、あるいは公平性に問題がある。したがって、ＯＦＤＭＡシステムで使用できるチャンネル割当方法が必要である。また、ＯＦＤＭＡ方式を適用し、同時に周波数ホッピング(frequency hopping)方式を適用するシステムも提案されている。このようなシステムでもホッピングパターンを決定するときに最適のホッピングパターンを決定し、またはシステムの処理率を高めるための方法が必要である。

したがって本発明の目的は、無線通信システムで処理率を高めるチャンネル割当装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、無線通信システムで公平性を提供するチャンネル割当装置及び方法を提供することにある。

さらに本発明の目的は、ＯＦＤＭＡ無線通信システムで処理率を高め、公平性を提供することができるチャンネル割当装置及び方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１実施形態による方法は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、前記各チャンネルに対して各無線端末から受信された伝送率情報の分散を計算し、前記計算された各チャンネルに対する伝送率情報の分散値に従って整列する過程と、前記無線端末に前記分散値に従って整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする。

本発明の第２実施形態による方法は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、前記各無線端末に対して前記使用可能なチャンネルの伝送率情報に対する分散を計算し、前記計算された各無線端末に対する伝送率情報の分散値に従って整列する過程と、前記無線端末に前記分散値により整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする。

本発明の第３実施形態による方法は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、前記各無線端末に対して前記使用可能なチャンネルの伝送率情報に対する平均を計算し、前記計算された各無線端末に対する伝送率情報の平均値により整列する過程と、前記無線端末に前記平均値により整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする。

本発明の第４実施形態による方法は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、前記各チャンネルに対して各無線端末から受信された伝送率情報の平均を計算し、前記計算された各チャンネルに対する伝送率情報の平均値により整列する過程と、前記無線端末へ伝送するトラヒックを要求された伝送率を満たすように前記平均値により整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする。

本発明の第１実施形態による装置は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネルを割り当てるためのスケジューリング装置であって、各無線端末と通信を遂行し、報告チャンネルを通じて各チャンネルに対する伝送率情報を受信して出力する無線送受信部と、前記無線送受信部から出力される各チャンネルに対する伝送率情報を各無線端末別に出力する制御部と、前記制御部から出力される各無線端末別に各チャンネルに対する伝送率情報の分散を計算し、計算されたチャンネルの分散値により分散値が一番大きなチャンネルからそのチャンネルで最大伝送率を有する端末に優先的にチャンネルを割り当ててスケジューリングを遂行するスケジューラとを含むことを特徴とする。

本発明の第２実施形態による装置は、２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネルを割り当てるためのスケジューリング装置であって、各無線端末と通信を遂行し、報告チャンネルを通じて各チャンネルに対する伝送率情報を受信して出力する無線送受信部と、前記無線送受信部から出力される各チャンネルに対する伝送率情報を各無線端末別に出力する制御部と、前記制御部から出力される各無線端末別に各チャンネルに対する伝送率情報の分散を計算し、計算された各無線端末のチャンネルに対する分散値により無線端末の分散値が一番大きな無線端末から前記端末が最大伝送率を有するチャンネルを優先的に割り当ててスケジューリングを遂行するスケジューラとを含むことを特徴とする。

本発明は、チャンネル資源を割り当てる場合に衡平性を考慮しながらもチャンネルの活用度を高めることができる効果がある。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の図面において、同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照符号及び参照番号を付して説明する。また、本発明の説明において多くの特定事項を示しているが、これは本発明のより全般的な理解のために提供されるだけで、これら特定がなくても本発明が実施可能であることは当該技術分野で通常の知識を有する者には自明なことであろう。そして、本発明に関連した公知機能または構成に関する詳しい説明が本発明の要旨を不明にする場合、その詳細な説明を省略する。

図１は、本発明を適用した無線通信システムでチャンネルが割り当てられる過程を説明するためのものである。同図を参照して、本発明による無線通信システムでチャンネル割当のために無線端末と基地局との間に遂行される過程について説明する。

無線端末１０は基地局２０へ所定のチャンネル１１０を通じてチャンネル状態情報を報告する。以下の説明で、無線端末１０が基地局２０にチャンネル状態を報告するチャンネルを“報告チャンネル”と称する。このようなチャンネル状態情報はＯＦＤＭＡシステムでは各チャンネルに対する状態情報を意味する。ＯＦＤＭＡシステムでは直交性を有する周波数を利用するので、各周波数が一つのチャンネルとなることができる。したがって、無線端末１０は該当チャンネルに対する情報を基地局２０に報告するようになる。これを例に挙げて説明すれば、次のようになる。

ＯＦＤＭＡシステムで、順方向(Down Link)に使用可能な周波数の数字が１００個と仮定して説明する。ここで順方向とは、基地局２０から無線端末１０への方向を意味する。したがって、無線端末１０は各周波数に、すなわち１００個の周波数に対して受信できる伝送率(Data Rate)を計算する。そして、無線端末１０は計算された１００個の周波数ごとにそれぞれ受信する伝送率の情報を所定のチャンネル１１０を通じて基地局２０へ伝送する。すると、基地局２０は自分の下位に存在する、すなわち基地局２０のセル内で通信を遂行するすべての無線端末から上記の情報を受信するようになる。それにより、基地局２０は下記の<表１>のようなテーブルが生成可能である。

上記の<表１>において、ｈ_Ｘ,ＹのＸは特定無線端末を指示する値となり、Ｙはチャンネルの番号を意味する。したがって、ｈ_Ｘ,ＹはＸの無線端末がＹチャンネルで伝送可能な伝送率となる。基地局２０は上記の<表１>のような値を利用して無線資源を割り当てるようになる。このような無線資源の割当については後述する図２及び図３を参照してより詳細に説明する。後述する図２及び図３では、無線資源の効率的な割当方法と、無線端末の衡平性を考慮した無線資源割当方法を共に考慮して説明する。

基地局２０は上記<表１>のような情報を利用して無線資源を割り当てた後、チャンネル割当のために設定された所定のチャンネル１２０を通じてチャンネル割当情報を無線端末１０へ知らせる。このとき、逆方向の無線資源も共に割り当てることができる。逆方向無線資源に対しても同一の方法が適用可能なので、逆方向無線資源に対しては特別に区分して説明しないことにする。また、無線資源が割り当てられると、無線端末１０と基地局２０は割り当てられた資源を利用してトラヒックチャンネル１３０を設定し、データ通信を遂行するようになる。

図２は、本発明が適用される基地局でチャンネル割当を説明するための内部ブロック構成図である。以下、同図を参照して本発明による基地局におけるチャンネル割当のためのブロック構成及びその動作について詳細に説明する。

無線送受信部２０１,２０２,…,２０ＮはアンテナＡＮＴを通じて無線端末と設定されたチャンネル、すなわち周波数でデータ通信を遂行する装置である。また無線送受信部２０１,２０２,…,２０Ｎは各無線端末から受信されるチャンネル情報を受信すれば、これを制御部２１０に提供する。また、各無線送受信部２０１,２０２,…,２０Ｎは無線インタフェース部２２１と接続される。無線インタフェース部２２１は内部に特定無線端末へ伝送するデータを貯蔵するバッファ(図２に図示せず)を含むことができる。したがって、無線インタフェース部２２１はネットワークインタフェース部２２２から受信されるデータを内部に含まれたバッファに貯蔵し、スケジューラ２１１の制御によって貯蔵されたデータを該当する無線送受信部へ伝送する。無線インタフェース部２２１は、特定の無線端末に伝送するデータが貯蔵されるバッファの状態情報をスケジューラ２１１に提供する。そして、無線インタフェース部２２１は無線送受信部２０１,２０２,…,２０Ｎから受信されるデータをネットワークインタフェース部２２２に伝達する。無線インタフェース部２２１は内部にスイッチ(図２に図示せず)を備えており、各無線端末へ伝達するデータが貯蔵されたバッファと無線送受信部２０１,２０２,…,２０Ｎを通じて伝達する。

ネットワークインタフェース部２２２は無線通信ネットワーク２３０またはそれ以外の他のネットワークに接続されてデータを送受信するインタフェースであって、制御部２１０の制御により無線インタフェース部２２１から受信されるデータまたは制御部２１０から受信されるデータをネットワーク２３０に伝達する。また、ネットワーク２３０から受信されるデータのうち、制御部２１０で必要とするデータは制御部２１０へ伝達し、無線インタフェース部２２１に伝達すべきトラヒックの場合は無線インタフェース部２２１へ伝達する。

制御部２１０は基地局内の全般的な制御を遂行し、各処理装置の状態を点検し、その点検結果、データの維持補修のための情報を生成してネットワークインタフェース部２２２を通じて伝達する。また、制御部２１０は無線送受信部２０１,２０２,…,２０Ｎから受信された各チャンネル情報をスケジューラ２１１に提供する。なお、制御部２１０は必要によってはスケジューラ２１１で遂行される演算の一部を遂行するように構成する。一方、本発明で必要な演算がすべてスケジューラ２１１で遂行されるように構成することもできる。このような演算の遂行位置に対する問題はシステムの構成に対する事項だけであり、重要な点は後述するフローチャートによる動作を遂行してチャンネルを割り当てることである。

スケジューラ２１１は各無線端末から報告されたチャンネルの伝送率情報を制御部２１０から受信する。そして、スケジューラ２１１は無線インタフェース部２２１の内部に備えられたバッファに貯蔵されたトラヒックの特徴及び貯蔵されたデータ量を考慮して、各無線端末に割り当てるチャンネルを決定する。このようなチャンネル決定事項は後述する図３でより詳細に説明する。スケジューラ２１１はチャンネルを決定した後に無線インタフェース部２２１を制御してバッファに貯蔵されたデータを特定の無線送受信部に伝達するようにスイッチング制御を遂行し、該当無線送受信部で使用するチャンネルの設定を制御する。

図３は、本発明の望ましい実施形態により基地局で遂行されるチャンネル割当を遂行するときの制御フローチャートである。以下、図３を参照して本発明の望ましい実施形態により基地局で遂行されるチャンネル割当時の制御過程について詳細に説明する。

基地局２０は、自分のセル内に位置した無線端末から報告されるチャンネルの状況情報を収集する(ステップ３００)。このような情報の収集は各無線送受信部２０１,２０２,…,２０Ｎが報告チャンネルを通じて受信された情報を制御部２１０へ伝達することで遂行される。すると、制御部２１０は上記<表１>のように各無線端末から報告されたチャンネル状況情報をテーブルで構成してスケジューラ２１１へ伝達する。

スケジューラ２１１は制御部２１０からチャンネル状況情報を受信すれば、無線端末別またはチャンネル別平均または分散を計算する(ステップ３１０)。すなわち、本発明では上記した情報を利用して無線端末別に計算を遂行する場合に平均値または分散値を利用することができる。一方、上記した情報を利用してチャンネル別に計算を遂行する場合に平均値または分散値を利用することができる。また、無線端末とチャンネルに対する平均値または分散値を利用することもでき、端末とチャンネルに対する平均値と分散値をすべて利用することもできる。以下、このような方法について例に挙げてより詳細に説明する。

以下の説明では、各無線端末が報告した各チャンネルに対する平均及び分散を利用する場合を説明する。また、各チャンネルに対する平均及び分散を利用する場合と同様に、各無線端末の平均及び分散を利用する場合にも適用可能である。したがって、各無線端末別に平均と分散を利用する場合については説明を省略する。

上記<表１>のように受信された情報を利用する場合、各無線端末が報告した各チャンネルに対する平均を付加すれば下記の<表２>のように構成される。

上記の平均値は各無線端末から報告された各チャンネルの伝送率に対する平均値である。したがって、チャンネルの平均値が高いという意味は、結果的に各無線端末に対して高いデータ伝送率を満たせる情報となる。その反面、各端末別に構成する場合に特定端末がすべてのチャンネルに対する平均値が高いと、該当無線端末はすべてのチャンネルを受信するのに良好だと解析されることもできる。このように平均値を計算する場合にスケジューラ２１１は、上記<表２>のように平均値を各チャンネル別に、または各無線端末別に計算可能である。

他の例として、分散を利用する場合に各無線端末が報告した各チャンネルに対する上記<表１>の値に付加して計算された分散値を示すと、下記の<表３>の通りである。

上記<表３>で、分散値は各チャンネルの伝送率情報がいずれの形式で分布されているかを意味するもので、分散値が小さいというのはすべての端末が報告した伝送率が類似することを意味する。そして、分散値が大きいというのは、各端末ごとに該当チャンネルに対する伝送率の変化が大きいことを意味する。したがって、分散値のみを利用し、あるいは平均値のみを利用する場合より平均値と分散値をすべて利用する方が望ましい。

上述したように、スケジューラ２１１はステップ３１０で端末別またはチャンネル別平均または分散を計算した後、この計算された値を基準として降順または昇順に整列する(ステップ３２０)。すなわち、平均と分散に応じて各チャンネルを整列することである。

このようにチャンネルに対して整列を遂行した後、スケジューラ２１１は１次チャンネル割当を遂行する(ステップ３３０)。本発明に従って１次チャンネル割当を遂行する方法は、下記の４つの方法がある。これら方法は、端末別またはチャンネル別平均または分散のうち説明される事項のみを考慮する方法である。したがって、下記に説明する４つの方法は端末別チャンネルの平均のみを利用し、あるいは分散のみを利用する方式で説明する。そして、各方式で説明されない値は不要なものになるので、このような基準に従ってステップ３１０での計算も異なるようになる。

(１)資源を割り当てるとき、一番分散値が大きな無線端末から伝送可能な容量が高いチャンネルを該当無線端末へ優先的に割り当てる方法である。この方法を利用して無線インタフェース部２２１のバッファに貯蔵されたデータの要求伝送率(Required Data Rate)を満たすまでチャンネルを割り当てる。すなわち、チャンネル別分散が高いとの意味は、該当無線端末で特定のチャンネルは非常に良好な状態を有するので高い伝送率で伝送でき、他のチャンネルは非常に不良な状態を有するので低い伝送率で伝送できる場合である。したがって、この無線端末には高い伝送率を有するチャンネルを優先的に割り当てることにより、資源の効率を高めることができる。この方式で資源を割り当てるとき、該当無線端末の要求伝送率に従ってチャンネル割当が完了した後、次の無線端末にも同一の方法でチャンネルを割り当てる。

(２)資源を割り当てるとき、一番平均値が小さい端末からチャンネル資源を割り当てる方法である。この方法は、チャンネルの平均値が小さい無線端末において平均値が大きな無線端末に比べて全般的なチャンネル状況が悪い場合なので、平均値が小さい無線端末を優先的に保護しようとする場合に使用可能である。

(３)資源を割り当てるとき、分散値が大きなチャンネルからそのチャンネルで一番高い伝送率を有する端末に該当チャンネル資源を割り当てる方法である。この場合、該当する無線端末の要求伝送率を満たす無線端末が発生すれば、その無線端末をスケジューリングから除く。そして、残りの無線端末に対しても同じ方式で無線資源を割り当てることができる。このような方法を使用すれば、分散値が大きなチャンネルの場合、各無線端末別に同一のチャンネルに対して各無線端末に伝送できる伝送率の差が大きい状態であることを意味する。したがって、資源の活用効率性が非常に高い方式である。また、分散値が小さいチャンネルの場合、大体は均等な状態(伝送率が全体的に高いこともあるし、全体的に低いこともある)にあるので、どのような無線端末に該当チャンネルを割り当てても資源の活用効率の類似した結果をもたらす。

(４)資源を割り当てるとき、平均値が高いチャンネルから資源を割り当てることもできる。この場合、平均値が高いとの意味は該当チャンネルの伝送率が高い状態値を多く持っていることを意味する。したがって、このチャンネルから割当を遂行するとき、一番高い伝送率を報告した無線端末に該当チャンネルを割り当てて資源の活用効率を高めることができる。

以上に説明した４つの方式を利用してステップ３３０で１次チャンネル割当を遂行する。その後、スケジューラ２１１は２次チャンネル割当を遂行する(ステップ３４０)。２次チャンネル割当は２つの場合に遂行可能である。第１に、すべての無線端末で要求される伝送率を満たした後、チャンネルが残る場合に２次チャンネルの割当を遂行する。第２に、すべてのチャンネル資源を割り当てた後にも無線端末で要求される伝送率を満たさない無線端末が存在する場合に２次チャンネル割当を遂行する。

まず、第１の場合について説明する。ここでは、２次チャンネル割当は衡平性を考慮して割り当てることができ、下記の３つの方法でチャンネル割当が可能である。

(ａ)残る資源に対する割当を遂行するとき、すべての無線端末が要求された資源だけを確保した状態なので、無線端末の中で要求された伝送率を超えた量が一番小さい無線端末から残る資源を割り当てる方式を使用することができる。この場合、衡平性に合わせて伝送率を更に割り当てることができる方法となる。

(ｂ) 残る資源に対する割当を遂行するとき、すべての無線端末が要求された資源だけを確保した状態なので、要求された量だけを超える値と要求された伝送率の比率が一番小さい無線端末から残る資源を更に割り当てることができる。この場合、高い伝送率を要求した無線端末により安定的にデータを伝送するようになる。

(ｃ)残る資源に対する割当時にすべての無線端末が要求された資源だけは既に確保した状態なので、それ以上の衡平性を考慮せず、各チャンネル別に状況が一番良い無線端末に残る資源を割り当てる方式を使用することができる。この場合、チャンネルの効率と基地局の電力使用の効率が一番よい方法となる。

次に、すべてのチャンネルの資源をすべて割り当てた後にも要求された伝送率を満たさない無線端末が存在する場合に関して説明する。この場合には基地局で過度に資源の予約を受ける状況となる。したがって、実際には資源割当を通じて解決できる問題ではない。しかしながら、このような状況が続く場合であれば、チャンネル状態が良くない無線端末には継続して資源を割り当てない場合が発生するようになる。したがって、このような場合には優先順位が継続的に低く設定された無線端末から足りない資源を割り当てることができる。また、すべての無線端末の衡平性を満たすことより一部の無線端末が要求した伝送率を満たすことが重要な場合、これに合わせて２次チャンネル割当を再び遂行することもできる。

以上のように、１次チャンネル割当ですべてのチャンネル資源の割当が完了した状態で無線チャンネルの割当を受けない無線端末にチャンネル資源の再割当を遂行するために、下記のような方法が使用可能である。

資源が割り当てられた無線端末のうち、要求された伝送率より多くのチャンネル資源が割り当てられた無線端末が存在することがある。このように要求された伝送率より多くのチャンネル資源の割当を受けた無線端末を探した後、該当端末の伝送率に合わせてチャンネルの再割当を遂行し、以後に残る資源を利用してチャンネル資源を割り当てられていない無線端末のうち優先順位の高い端末からチャンネル資源をさらに割り当てる。このような２次資源割当は予め決定された衡平性のインデックス値(Fairness Index value)を満たすまで繰り返して遂行することにより、資源を効率的に割り当て、衡平性を合わせることができる。この衡平性のインデックス値は下記の<数１>のように計算することができる。

上記の<数１>において、“Measured Throughput”の値は各端末別に測定された処理率を意味し、“Fair Throughput”はmax-min fairnessなどの定義された方法を使用して計算された端末別に割り当てられるべき処理率を意味し、“Normalized Throughput”は“Measured Throughput”の“Fair Throughput”に対する比率である。

このように、チャンネル資源が不足した場合に敢えてチャンネルが悪い無線端末のために残りの無線端末が正常に割当を受けるチャンネル資源を放棄するように、上記した方法をシステムに適用するかどうかの問題は政策的(Policy)な問題である。

したがって、チャンネル状況の良くない無線端末にチャンネル資源を割り当てないように構成することもできることに留意すべきである。すなわち、上記２次チャンネル割当は本発明で付加的な事項となる。

以上、説明した方式と特定の端末または本発明と異なってトラヒックの特性のみにより優先権を有する無線端末に順次にチャンネルを割り当てる方式との効果を比べて説明する。また、本発明で使用する方法は、一番分散値が大きなチャンネルから資源を割り当てる方法である。すなわち、１次チャンネル割当を遂行するときの４つの方法のうち第３の方法を利用して順次的な方法と比較してそのシミュレーション結果を説明する。

本発明と比較される方式と本発明で使用したシミュレーション条件を説明すれば、下記のようになる。まず、すべての無線端末に割当可能な資源が十分な場合を仮定し、すべての端末が要求伝送率の割当を受けた後に残るチャンネルは要求伝送率を超えて割り当てられた資源の量が最小の無線端末に割り当てると仮定する。また、１０MHzの帯域幅に２５６個のチャンネルと８個の無線端末を仮定する(Vehicular B チャンネルモデル)。そして、各無線端末で要求される伝送率はすべて３２個のチャンネルで同一に適用し、シミュレーションは５００回のmatlabシミュレーションを遂行した。その結果により、本発明と順次的割当方式とを比べると、下記の<表４>のように比較結果を示す。

上記の<表４>のシミュレーション結果からわかるように、本発明を適用する場合に全体平均処理率(Average total throughput)及び平均的効果、平均的な衡平性が向上することがわかる。これをより実質的に確認するために、下記の<表５>、<表６>を参照して説明する。

上記<表５>は本発明を適用した場合の無線端末から要求された端末番号に対する割当チャンネルの数を示し、<表６>は現在存在する、順次的な割当方法により無線端末から要求された端末番号に対する割当チャンネルの数を示すものである。<表５>と<表６>の対比から、本発明を適用すれば無線通信システムでチャンネルの割当がより効率的に遂行されることがわかる。

本発明を適用した無線通信システムでチャンネル割当が遂行される過程を説明するための図である。本発明を適用した基地局におけるチャンネル割当を説明するための内部ブロック構成図である。本発明の望ましい実施形態により基地局でチャンネル割当を遂行するときの制御フローチャートである。

符号の説明

１０無線端末
２０基地局
１１０、１２０チャンネル
１３０トラヒックチャンネル
２０１,２０２,…,２０Ｎ無線送受信部
２１０制御部
２１１スケジューラ
２２１無線インタフェース部
２２２ネットワークインタフェース部
２３０無線通信ネットワーク
ＡＮＴアンテナ

Claims

２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、
前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、
前記各チャンネルに対して各無線端末から受信された伝送率情報の分散を計算し、前記計算された各チャンネルに対する伝送率情報の分散値に従って整列する過程と、
前記無線端末に前記分散値に従って整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする方法。
チャンネル資源をすべて割り当てた後にチャンネル資源が残る場合、前記残ったチャンネル資源に対する再チャンネル割当過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記再チャンネル割当を遂行するとき、前記チャンネル資源が割り当てられた無線端末のうち要求伝送率の超過値が最小である無線端末にチャンネルを優先的に割り当てることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記再チャンネル割当を遂行するとき、前記チャンネル資源が割り当てられた無線端末のうち要求伝送率の超過値と要求伝送率の比が最小である無線端末にチャンネルを優先的に割り当てることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記再チャンネル割当を遂行するとき、前記チャンネル資源が割り当てられた無線端末のうちチャンネル環境が一番良好な無線端末に残るチャンネル資源を優先的に割り当てる過程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
チャンネル資源をすべて割り当てた後にチャンネル資源が足りない場合、チャンネル資源が超過して割り当てられた無線端末のチャンネルのうち、チャンネル状態が一番良好なチャンネルを要求伝送率を満たさない前記無線端末に再割当する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記チャンネル資源の再割当過程は予め決められた衡平性インデックス値を満たすまで繰り返して遂行することを特徴とする請求項６記載の方法。
分散値で整列された順序に従ってチャンネル割当を遂行するとき、分散値が一番大きなチャンネルから前記チャンネルのうち最大伝送率を有する無線端末を優先的に割り当て、前記無線端末の要求伝送率を満たすとき、チャンネル割当から前記要求伝送率を満たす無線端末を除くことを特徴とする請求項１記載の方法。
２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、
前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、
前記各無線端末に対して前記使用可能なチャンネルの伝送率情報に対する分散を計算し、前記計算された各無線端末に対する伝送率情報の分散値に従って整列する過程と、
前記無線端末に前記分散値により整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする方法。
チャンネル資源をすべて割り当てた後にチャンネル資源が残る場合、前記残ったチャンネル資源に対する再チャンネル割当過程をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
前記再チャンネル割当を遂行するとき、前記チャンネル資源が割り当てられた無線端末のうち、要求された伝送率の超過値が最小の無線端末にチャンネルを優先的に割り当てることを特徴とする請求項１０記載の方法。
前記再チャンネル割当を遂行するとき、前記チャンネル資源が割り当てられた無線端末のうち、要求伝送率の超過値と要求伝送率の比が最小である無線端末にチャンネルを優先的に割り当てることを特徴とする請求項１０記載の方法。
前記再チャンネル割当を遂行するとき、前記チャンネル資源が割り当てられた無線端末のうちチャンネル状態が一番良好な無線端末に優先的に残るチャンネル資源を割り当てることを特徴とする過程をさらに含む請求項１０記載の方法。
チャンネル資源をすべて割り当てた後にチャンネル資源が足りない場合、チャンネル資源が超過して割り当てられた無線端末のチャンネルのうち、チャンネル状態が一番良好なチャンネルを要求伝送率を満たさない前記無線端末に再割当する過程をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
前記チャンネル資源の再割当過程は予め決められた衡平性インデックス値を満たすまで繰り返して遂行することを特徴とする請求項１４記載の方法。
分散値で整列された順序に従ってチャンネル割当を遂行するとき、分散値が一番大きな無線端末に要求された伝送率を満たすまで優先的に割り当てることを特徴とする請求項９記載の方法。
２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、
前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、
前記各無線端末に対して前記使用可能なチャンネルの伝送率情報に対する平均を計算し、前記計算された各無線端末に対する伝送率情報の平均値により整列する過程と、
前記無線端末に前記平均値により整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする方法。
前記平均値で整列された順序に従ってチャンネル割当を遂行するとき、前記平均値が一番小さい端末から優先的にチャンネルを割り当てることを特徴とする請求項１７記載の方法。
２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネル割当方法であって、
前記基地局のセル内に含まれた無線端末から使用可能なチャンネルの伝送率情報を受信する過程と、
前記各チャンネルに対して各無線端末から受信された伝送率情報の平均を計算し、前記計算された各チャンネルに対する伝送率情報の平均値により整列する過程と、
前記無線端末へ伝送するトラヒックを要求された伝送率を満たすように前記平均値により整列された順序にチャンネルを割り当てる過程とを含むことを特徴とする方法。
前記平均値で整列された順序に従ってチャンネル割当を遂行するとき、前記平均値が大きなチャンネルから優先的にチャンネルを割り当てることを特徴とする請求項１９記載の方法。
２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネルを割り当てるためのスケジューリング装置であって、
各無線端末と通信を遂行し、報告チャンネルを通じて各チャンネルに対する伝送率情報を受信して出力する無線送受信部と、
前記無線送受信部から出力される各チャンネルに対する伝送率情報を各無線端末別に出力する制御部と、
前記制御部から出力される各無線端末別に各チャンネルに対する伝送率情報の分散を計算し、計算されたチャンネルの分散値により分散値が一番大きなチャンネルからそのチャンネルで最大伝送率を有する端末に優先的にチャンネルを割り当ててスケジューリングを遂行するスケジューラとを含むことを特徴とする装置。
前記スケジューラは、トラヒックを伝送するすべての無線端末にチャンネル資源を割り当て、残るチャンネル資源が存在する場合に前記残ったチャンネル資源を前記トラヒックを伝送する無線端末にさらに割り当てることを特徴とする請求項２１記載の装置。
前記スケジューラは、チャンネル資源をすべて割り当てた後にチャンネル資源が足りない場合、チャンネル資源が超過して割り当てられた無線端末のチャンネルのうち、チャンネル状態が一番良好なチャンネルを要求伝送率を満たさない前記無線端末に再割当する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
２つ以上のチャンネルで通信を遂行する無線通信システムの基地局におけるチャンネルを割り当てるためのスケジューリング装置であって、
各無線端末と通信を遂行し、報告チャンネルを通じて各チャンネルに対する伝送率情報を受信して出力する無線送受信部と、
前記無線送受信部から出力される各チャンネルに対する伝送率情報を各無線端末別に出力する制御部と、
前記制御部から出力される各無線端末別に各チャンネルに対する伝送率情報の分散を計算し、計算された各無線端末のチャンネルに対する分散値により無線端末の分散値が一番大きな無線端末から前記端末が最大伝送率を有するチャンネルを優先的に割り当ててスケジューリングを遂行するスケジューラとを含むことを特徴とする装置。