JP2005527160A - Cdmaシステムにおける輻輳制御のための方法およびシステム - Google Patents

Cdmaシステムにおける輻輳制御のための方法およびシステム Download PDF

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Abstract

本発明はマルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳をモニタし制御する方法およびシステムである。本発明方法は、ユーザ機器測定値または無線アクセスネットワーク測定値に基づいて雑音増加量を計算する(14)ことによって、アップリンクにおける輻輳を検出する。輻輳を検出すると、必要に応じて輻輳緩和対策が実施される(18)。

Description

本発明は、未キャンセルのセル内干渉、未キャンセルのセル間干渉およびノイズ下限(noise floor)に関連する干渉によってシステムの容量が制限される、マルチユーザ検出(MUD)機能を有する符号分割多重アクセス(CDMA)システムに関する。
CDMAシステムにおいて、システムの容量を制限する要因の1つは干渉である。一般に、こうしたシステムは、できるだけ干渉を生じないように試みる。電力制御は、干渉限界をできるだけ低く保つために一般的に用いられる1つの手法である。それにも関わらず、CDMAシステムが多くのユーザ機器をサポートしようとしたとき、送信電力が制御されている場合でも、干渉レベルが許容可能でない場合がある。
CDMAアップリンク(UL)極容量(pole capacity)という概念が、いつシステムが混雑しつつあるかを評価するために広く用いられてきた。この概念は、CDMAシステムによって引き起こされる干渉の急激な増大、すなわちあらゆる干渉がノイズ下限を上回ることに基づいている。CDMAシステムによって引き起こされる干渉は、セル内干渉およびセル間干渉から構成される。セル内干渉とは、ユーザ機器によって占有されるセル内で生成される干渉である。セル間干渉とは、対照的に、ユーザ機器があるセルの外のすべてのソースから生じる干渉である。極容量は、移動機が使用可能な無限の送信電力をもっていると仮定した場合の、論理上の最大容量である。実際の容量は通常、極容量のごく一部に過ぎない。この概念は概して、どの1対多地点(point-to-multi point)CDMAシステムにも適用されるが、セル内干渉の一部をキャンセルする受信機におけるMUDの使用は概念の基になる原理を変え、そうすることによってこの概念を適用不可能にする。
したがって、MUD機能を有するCDMAシステムにおいて、輻輳を評価する方法が必要である。
本発明は、マルチユーザ検出(MUD)機能を有する符号分割多元接続(CDMA)システムについて、ユーザ機器(UE)測定値または無線アクセスネットワーク(RAN)測定値に基づいてアップリンク(UL)における輻輳をモニタし制御する方法およびシステムを含む。
UE測定値に基づくアップリンク(UL)輻輳検出のために、通常のCDMAシステム、すなわちMUD機能をもたないCDMAシステムの極容量は、ノイズ下限(noise_floor)に対する総知覚干渉(total_perceived_interference)の比率である雑音増加量(noise_rise)、
Figure 2005527160
を測定することによって決定することができる。上式で、総知覚干渉は、受信機でのあらゆる未キャンセル干渉(セル内およびセル間両方)であり、ノイズ下限は、熱雑音など、システムに無関係のあらゆる雑音であり、ηULは、UL負荷率である。ただし、MUD機能を有するCDMAシステムにおいて、MUDは、セル内干渉(Ior)を軽減し、セル間干渉(Ioc)を増幅する。したがって、MUD機能を有するCDMAシステムにおける雑音増加量を正確に測定するために、ηULは、MUDが干渉に対して与える影響を明らかにしなくてはならない。
MUDの影響を具体的に明らかにするために、2つのパラメータ(1つはIorの減少を明らかにするためであり、1つはIocの増加を明らかにするためである)が定義され、ηULに組み込まれる。第1のパラメータ、
Figure 2005527160
は、Ior全体に対する、キャンセルされたIorの平均比率を表し、Iorの減少を明らかにするのに用いられる。第2のパラメータ、
Figure 2005527160
は、Ioc全体に対する、受け取られた余剰Iocの平均比率を表し、Iocの増加を明らかにするのに用いられる。パラメータ
Figure 2005527160
および
Figure 2005527160
は、要望に応じて、測定し、計算し、または仮定することができる。Ior、Ioc
Figure 2005527160
および
Figure 2005527160
を用いると、MUDによる影響を受ける総知覚干渉は、
Figure 2005527160
となる。
本発明の第1の実施形態では、輻輳検出は、UE測定値に基づく。ただし、UE測定値は、システムによって生成される干渉に関して、Iorに制限される。したがって、やはりIocを明らかにするために、ηULが、
Figure 2005527160
によって得られる。上式で、iは、Iorに対するIocの比率を表す所定の値であり、和は、Iorを表す。和において、Nは、セル内のユーザ機器の数であり、Wは、搬送波の帯域幅であり、ρ、R、およびvは、それぞれj番目のユーザ機器の、信号対ノイズ比(E/N)、ビットレート、活動度(activity factor)である。Iorに(1+i)を掛けると、[Ior+Ior(i)]が得られ、ここで、Ior(i)=Iocであり、その結果、セル内およびセル間干渉両方を、ηULにおいて明らかにすることが可能になる。式1からわかるように、ηULが1になると、雑音増加量は無限大になる。
ηULが計算されると、雑音増加量が、
Figure 2005527160
によって得られる。
図1に、MUD機能を有するCDMAシステムにおいて、UE測定値に基づいてULにおける輻輳をモニタするステップを示してあり、全体を参照番号10で示す。
本発明方法では、始めにステップ12で、上で説明したように好ましくは式2を使ってUL負荷率(ηUL)を計算する。ステップ14で、式3が、やはり上で説明したように、好ましくは雑音増加量を計算するのに使われる。雑音増加量の値は輻輳に比例し、したがってステップ16で、輻輳緩和対策が実施されるべきかどうか判定するために評価される。雑音増加量の値が所定の値を超えている場合、輻輳緩和対策が実施される(ステップ18)。輻輳緩和対策をトリガするように選択される雑音増加量の所定の値は任意の値でよい。例として、一実施形態では、所定の値は、約6dBと約10dBとの間である。
対照的に、ノイズ増加量の値が所定の値未満である場合、本発明方法は、ステップ12からやり直すことができる。本発明方法は、所定の時間間隔で、ステップ12からやり直すことができる。この所定の時間間隔は、要望に応じて、どの長さの時間でもよい。例として、一実施形態では、時間間隔は、約3秒から約5秒の間である。
本発明の別の実施形態では、UL輻輳検出は、RAN測定値に基づくことができる。この実施形態において、IocおよびIor両方ならびに
Figure 2005527160
および
Figure 2005527160
両方は、基地局(BS)で得られる測定値を読み取ることによって定めることができる。したがって、第1の実施形態とは対照的に、ηULおよび雑音増加量は、所定の値を使わずに計算されて、Iocを得ることができる。
より具体的には、ηULは、
Figure 2005527160
によって得られ、上式で、ノイズ下限はやはり、システムに無関係のあらゆる雑音であり、総知覚干渉は、受信機でのあらゆる未キャンセル干渉を含む。総知覚電力を計算するのに必要とされる要素がわかっているので、総知覚電力は、
Figure 2005527160
によって計算することができ、その結果、ηULを、
Figure 2005527160
によって計算することが可能になる。ηULが得られると、実効雑音増加量が、
Figure 2005527160
によって得られる。
図2に、MUD機能を有するCDMAシステムにおいて、RAN測定値に基づいてULにおける輻輳を測定し回避するステップを示してあり、全体を参照番号50で示す。
最初のステップ52は、ノイズ下限を測定するためである。次いで、ステップ54で、上で説明したように好ましくは式5によってηULを計算するために、Ioc、Ior
Figure 2005527160
および
Figure 2005527160
が、BSで得られる測定値を読み取ることによって定められる。しかし、代替実装形態では、比率
Figure 2005527160
は、
Figure 2005527160
によって計算することができる。この実施形態において、
Figure 2005527160
は、無視することができるとみなされ、その結果、BS受信機から読み取られる必要がなくなる。式7に示す追加パラメータは、BS受信機で入手される測定値から識別され定義される。説明として、式7に含まれる追加パラメータは、ユーザ機器i向けの受信コード電力(Rx_Code_Power)、ユーザ機器i向けの拡散因子(SF)、およびタイムスロット内のアクティブコードの数(M)である。
ηULが得られると、雑音増加量が、ステップ56で式6によって計算される。図1に示す実施形態と同様に、雑音増加量の値は、輻輳に比例する。したがって、雑音増加量の値は、輻輳緩和対策が実施されるべきかどうか判定するために、ステップ58で評価される。雑音増加量の値が所定の値を超えている場合、輻輳緩和対策が実施される(ステップ60)。あるいは、雑音増加量の値が所定の値未満である場合、本発明方法は、所定の時間間隔でステップ52からやり直すことができる。図1に関連して説明した実施形態と同様に、雑音増加量および時間間隔の所定の値は、要望に応じて任意の値でよい。
輻輳緩和対策の実施は、様々な方法で実現することができる。たとえば、特定のユーザ機器の信号対ノイズ比(E/N)目標は、低くすることができ、そうすることによってそうした特定のユーザ機器に、自身の送信電力を低下させる。ただし、この手法の欠点は、そうしたユーザ機器が、伝送される情報においてエラーを経験し、リンクの品質が大幅に低下されることである。
輻輳を緩和する好ましい方法は、ある特定のユーザ機器またはユーザ機器群のデータ転送速度を低下させることである。ユーザ機器は、データ転送速度、拡散因子ゲイン、ならびに最大送信電力およびパスロス(path loss)に応じて、自身の送信電力を決定する。したがって、ある特定のユーザ機器のデータ転送速度の低下は、黙示的に電力を低下させ、同じ信号対ノイズ比が、同じ拡散ゲインではあるが、より低い電力で達成されることを可能にする。さらに、WCDMA TDDシステムでは、データ転送速度の低下は、ある特定のユーザ機器があるタイムスロットにおいて全く送信を行っておらず、その結果、そのタイムスロットに対する輻輳を緩和する追加利益をもたらすことを意味する。
輻輳を緩和する好ましい方法は、ソースでのデータ転送速度を制限する。したがって、再送は必要とされない。速度が低下されるユーザ機器またはユーザ機器群の選択は、送信電力、受信電力、およびサービスクラスを考慮することによって行われる。こうした要素は、各ユーザ機器に対して考慮され、要望に応じて、個別に、まとめて、またはこうしたやり方を組み合わせて考慮することができる。干渉に最も寄与し、かつサービスクラスの優先度が最も低いユーザ機器またはユーザ機器群が、好ましくはデータレート低下の候補として選ばれる。
輻輳を緩和する好ましい方法を、図3に示してあり、全体を参照番号100で示す。始めに、送信電力、受信電力、およびサービスクラスが、それぞれステップ102、104、および106で各ユーザ機器に対して判定される。次いで、ステップ108で、各ユーザ機器の、雑音増加量への寄与率が計算される。説明したように、雑音増加量は、要望に応じて、式3または式6によって計算することができる。
ステップ110で、全体的に雑音増加量に最も寄与し、かつサービスの優先度が最も低いユーザ機器が選択される。選択されるユーザ機器を決定するために、各パラメータに対して所定の重みづけ因子を使うことができる。ユーザ機器選択における、優先度(priority)および雑音寄与率(noise contribution)の影響が要望に応じて調整できるように、重み係数に対して任意の値を使用できることに留意されたい。さらに、そうしたパラメータのただ1つを使うことが望ましい場合もあり、あるいは、雑音寄与率および優先度のように、要望に応じて重みづけすることができる追加パラメータを使うことが望ましい場合もある。ユーザ機器を選択する基準は、完全に柔軟性があり、輻輳を低減するように低下することができるデータ転送速度をもっているユーザ機器を正確に識別するどの基準でもよい。したがって、選択されるユーザ機器は、たとえば、
選択ユーザ機器(Uset_selected)=W1(優先度)+W2(雑音寄与率) 式(8)
によって決定することができる。
ステップ112で、選択されたユーザ機器のデータ転送速度が低下させられる。ステップ113で、輻輳が緩和されているかどうか判定するために、輻輳の量が評価される。雑音増加量における対応する低減が、輻輳が検出された所定の値未満に雑音増加量の値を低下させるのに十分である場合、本発明方法は終わり、輻輳モニタは、図1および2に関連して説明したように、継続することができる(ステップ114)。あるいは、雑音増加量の値が所定の値未満になるように輻輳が緩和されていない場合、輻輳は依然として存在し、方法100は、要望に応じてステップ110または102に戻り、輻輳が緩和されるまで継続する。
ここで図4を参照すると、UE測定値に基づいてULにおける輻輳を制御するシステム200を示してある。システム200において、ULにおける輻輳は、UE測定値を用いてモニタされ制御される。システム200は、少なくとも1つのUE202、基地局すなわちノードB214、および無線ネットワークコントローラ210を備える。
UEは、MUD機能を有する受信機203、Ior測定装置204、およびIorシグナリング装置(signaling device)206を備える。Ior測定装置204は、UE202で入手可能な情報を利用して、UE202が現在配置されているセル内のシステムによって生成される干渉の量を測定する。上で説明したように、このタイプの干渉は、セル内干渉(Ior)と呼ばれる。
基地局すなわちノードB214は、MUDを有する受信機205と、Ior信号受信機208とを含む。測定装置204によって測定されたIorは、UE202のIorシグナリング装置206から基地局すなわちノードB214のIor信号受信機208に送信される。基地局すなわちノードB214は、無線リソース管理(RRM)装置212を備える無線ネットワークコントローラ(RNC)210にIorを伝達する。RRM212は、必要な場合は、基地局すなわちノードB214とともにIorを処理し、そうすることによって、MUD(群)203、205による影響を受ける総干渉を得ることができる。上で説明したように、総干渉は、Ior
Figure 2005527160
およびiを使って得ることができる。
総干渉が得られると、ηULおよび雑音増加量も得られる。雑音増加量が所定の値を超えている場合、各ユーザ機器の、雑音増加量への寄与率が測定される。好ましくは、各ユーザ機器の送信電力、受信電力、およびサービスクラスも測定される。現時点で、雑音増加量に最も寄与し、かつサービスクラスが最も低いユーザ機器のデータ転送速度が、雑音増加量全体が所定の値未満になるまで、必要に応じて低下させられる。言い換えると、雑音増加量に最も寄与していたユーザ機器のデータ転送速度の低下が、雑音増加量を所定の値未満に低減するのに十分でない場合、本発明方法は、各ユーザ機器の、雑音増加量への寄与率を計算し直し、最も寄与しているユーザ機器のデータ転送速度を低下させることによって継続する。あるいは、本発明方法は、現在のユーザ機器計算を用いて継続し、次に寄与しているユーザ機器の速度を単に低下させることもできる。
図5に、ULにおける輻輳を制御するシステムの別の実施形態を示してあり、全体を参照番号300で示す。システム300において、ULにおける輻輳は、RAN測定値を使ってモニタされ制御される。システム300は、少なくとも1つのUE301、基地局すなわちノードB306、およびRNC308を備える。
UE301は、MUD機能を有する受信機303を備える。基地局すなわちノードB306は、MUD機能を有する受信機305、Ior測定装置302、およびIoc測定装置304を含む。基地局すなわちノードB306は、無線リソース管理(RRM)装置310を備える無線ネットワークコントローラ(RNC)308にIorおよびIocを伝達する。RRM310は、必要な場合は、基地局すなわちノードB306とともに、IorおよびIocを処理し、そうすることによって、MUD(群)303、305による影響を受ける総干渉を得ることができる。上で説明したように、総干渉は、Ior、Ioc
Figure 2005527160
および
Figure 2005527160
を使って得ることができる。
総干渉が得られると、ηULおよび雑音増加量も得られる。雑音増加量が所定の値を超えている場合、各ユーザ機器の、雑音増加量への寄与率が測定される。好ましくは、各ユーザ機器の送信電力、受信電力、およびサービスクラスも測定される。現時点で、雑音増加量に最も寄与し、かつサービスクラスが最も低いユーザ機器のデータ転送速度が、図4に関連して説明したように、雑音増加量全体が所定の値未満になるまで、必要に応じて低下させられる。
本発明を詳細に説明したが、本発明はこうした説明に限定されず、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることを理解されたい。
本発明の実施形態によるMUD機能を有するCDMAシステムのためにUE測定値に基づいてULにおける輻輳をモニタする方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるMUD機能を有するCDMAシステムのためにRAN測定値に基づいてULにおける輻輳をモニタする方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による輻輳を緩和する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるUE測定値に基づいてULにおける輻輳をモニタし制御するシステムを示す図である。 本発明によるRAN測定値に基づいてULにおける輻輳をモニタし制御するシステムを示す図である。

Claims (18)

  1. マルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳を制御する方法であって、
    ユーザ機器測定値に基づいて、前記システムにおける干渉を示す雑音増加量の値を計算すること、
    前記雑音増加量の値をモニタして輻輳を検出すること、および、
    輻輳が検出されたときに輻輳緩和対策を実施すること
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記ユーザ機器測定値は、セル内干渉の値を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記雑音増加量の値を計算することは、前記CDMAシステムの前記マルチユーザ検出機能によって引き起こされる干渉に対する影響を明らかにすることを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記マルチユーザ検出機能によって引き起こされる干渉に対する前記影響は、セル内干渉の減少およびセル間干渉の増加であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記輻輳緩和対策は、
    各ユーザ機器に対してサービスクラスを判定すること、
    各ユーザ機器に対して雑音増加量への寄与率を計算すること、
    現時点で雑音増加量に最も寄与し、かつサービスクラスが最も低いユーザ機器を選択すること、および、
    前記選択されたユーザ機器のデータ転送速度を低下させること
    を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. マルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳を制御する方法であって、
    ノイズ下限(noise floor)を測定すること、
    無線アクセスネットワーク測定値に基づいて、前記システムにおける干渉を示す雑音増加量の値を計算すること、
    前記雑音増加量の値をモニタして輻輳を検出すること、および、
    輻輳が検出されたときに輻輳緩和対策を実施すること
    を含むことを特徴とする方法。
  7. 前記無線アクセスネットワーク測定値は、セル内干渉の値およびセル間干渉の値を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記無線アクセスネットワークの測定値は、無線アクセスネットワーク内の少なくとも1つの基地局によって受け取られる測定値であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記無線アクセスネットワークの測定値は、無線アクセスネットワーク内の少なくとも1つのノードBによって受け取られる測定値であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  10. 前記雑音増加量の値を計算することは、前記CDMAシステムの前記マルチユーザ検出機能によって引き起こされる干渉に対する影響を明らかにすることを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  11. 前記マルチユーザ検出機能によって引き起こされる干渉に対する前記影響は、セル内干渉の減少およびセル間干渉の増加であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  12. 前記輻輳緩和対策は、
    各ユーザ機器に対してサービスクラスを判定すること、
    各ユーザ機器に対して雑音増加量への寄与率を計算すること、
    現時点で雑音増加量に最も寄与し、かつサービスクラスが最も低いユーザ機器を選択すること、および、
    前記選択されたユーザ機器のデータ転送速度を低下させること
    を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  13. マルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳を制御する方法であって、
    ノイズ下限を測定すること、
    前記マルチユーザ検出機能が干渉に与える影響を計算に入れた雑音増加量の値を計算すること、 前記雑音増加量の値をモニタして輻輳を検出すること、および、
    輻輳が検出されたときに輻輳緩和対策を実施することを含み、
    前記輻輳緩和対策は、
    各ユーザ機器に対してサービスクラスを判定すること、
    各ユーザ機器に対して雑音増加量への寄与率を計算すること、
    現時点で雑音増加量に最も寄与し、かつサービスクラスが最も低いユーザ機器を選択すること、および、
    前記選択されたユーザ機器のデータ転送速度を低下させること
    を含むことを特徴とする方法。
  14. マルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳を制御する、少なくとも1つのユーザ機器、基地局、および無線ネットワークコントローラを備えるシステムであって、
    前記少なくとも1つのユーザ機器は、
    マルチユーザ検出機能を有する受信機と、
    セル内干渉測定装置と、
    セル内干渉を示す信号を前記基地局に送信するセル内干渉シグナリング装置とを備え、
    前記基地局は、
    マルチユーザ検出機能を有する受信機と、
    前記シグナリング装置によって送信される前記信号を受信するセル内干渉信号受信機とを備え、
    前記無線ネットワークコントローラは、前記ユーザ機器によって受け取られる測定値に基づいて輻輳を制御する無線リソース管理装置を有する
    ことを特徴とするシステム。
  15. 前記CDMAシステムにおける干渉を示す雑音増加量の値を計算すること、
    前記雑音増加量の値をモニタして輻輳を検出すること、および、
    輻輳が検出されたときに輻輳緩和対策を実施すること
    によって輻輳を制御することを特徴とする請求項14に記載のシステム。
  16. マルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳を制御する、少なくとも1つのユーザ機器、基地局、および無線ネットワークコントローラを備えるシステムであって、
    前記少なくとも1つのユーザ機器は、
    マルチユーザ検出機能を有する受信機を備え、
    前記基地局は、
    マルチユーザ検出機能を有する受信機と、
    セル内干渉測定装置と、
    セル間干渉測定装置とを備え、
    前記無線ネットワークコントローラは、前記基地局によって受け取られる測定値に基づいて輻輳を制御する無線リソース管理装置を有する
    ことを特徴とするシステム。
  17. 前記CDMAシステムにおける干渉を示す雑音増加量の値を計算すること、
    前記雑音増加量の値をモニタして輻輳を検出すること、および、
    輻輳が検出されたときに輻輳緩和対策を実施すること
    によって輻輳を制御する
    ことを特徴とする請求項16に記載のシステム。
  18. マルチユーザ検出機能を有するCDMAシステムにおける輻輳を制御する、少なくとも1つのユーザ機器、基地局、および無線ネットワークコントローラを備えるシステムであって、
    前記少なくとも1つのユーザ機器は、
    マルチユーザ検出機能を有する受信機を備え、
    前記基地局は、
    マルチユーザ検出機能を有する受信機と、
    セル内干渉測定装置と、
    セル間干渉測定装置とを備え、
    前記無線ネットワークコントローラは、前記基地局によって受け取られる測定値に基づいて輻輳を制御する無線リソース管理装置を有し、前記輻輳は、
    前記CDMAシステムにおける干渉を示す雑音増加量の値を計算すること、
    前記雑音増加量の値をモニタして輻輳を検出すること、および、
    輻輳が検出されたときに輻輳緩和対策を実施すること、によって制御される
    ことを特徴とするシステム。
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