JP2006086776A

JP2006086776A - 無線基地局装置の呼割当方法

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Publication number: JP2006086776A
Application number: JP2004269179A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Kobayakawa; 雅一小早川; Makoto Watabe; 誠渡部
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】ベースバンドリソース不足による呼損を軽減することを可能にする無線基地局装置の呼割当方法を提供する。
【解決手段】ベースバンド信号処理部２２を複数有し、１つの呼接続に必要なベースバンドリソースを装置内のある１つのベースバンド信号処理を行うベースバンド機能部内から使用しなければならない無線基地局装置の呼割当方法において、端末との呼接続に使用するベースバンドリソースを、異なるベースバンド機能部の使用リソース数別の対応関係に従って使用頻度の高い複数の呼種に特化して割り当てる。
【選択図】図２

Description

本発明は、呼接続に使用するベースバンド信号処理量（以下、ベースバンドをＢＢ、ベースバンド信号処理量をＢＢリソースとの略す）を効率的に割り当てることにより、ＢＢリソース不足による呼損を軽減することを可能にする無線基地局装置の呼割当方法に関するものである。

図１は、携帯端末と通信を行う無線基地局装置のシステム構成図である。図１に示す基地局２は、携帯端末としての携帯電話１と電波を媒体として音声、パケットデータ等の通信を行い、交換局３とはＡＴＭ回線などの公衆網４を媒体として通信を行う。

ここで、基地局２は、図２に示す内部構成を備え、携帯電話１から送信された電波は無線送受信部２１で受信され、ベースバンド処理部２２で信号に変換され、伝送路機能部２３を経由して交換局３に送信される。交換局３から送られてきたデータは伝送路機能部２３を経由しベースバンド処理部２２で変換され、無線送受信部２１で電波として携帯電話１に送信される。携帯電話１との通信を行うための制御は呼制御部２５で行われ、基地局２の監視制御は監視制御部２４で行われる。

基地局２とは、携帯電話１等の陸上移動局との通信を行うため開設された無線局であり、一般的な基地局装置には、送信ユーザーデータ信号および各種送信制御信号に誤り訂正符号化、フレーム化、データ変調、拡散変調等を施すベースバンド信号処理部２２が複数存在する。一基地局当たりの携帯電話１等との通信可能数は基地局装置が具備しているＢＢリソース数に依存する場合が多く、処理量を増加させる場合はＢＢ機能部を基地局装置内に複数装備する。

呼接続で使用するＢＢリソースは、音声通信、パケット通信などの呼種により変化し、一般的には単位時間当たりのデータ通信量に比例する。使用するＢＢリソースのＢＢ機能部への割当は呼制御部２５にて決定する。

また、ＢＢリソースのＢＢ機能部への割当を制御する際、半端な未使用リソースの発生を抑えるため、ＢＢを割当てる技術として、空きリソース数が所定の閾値を越えるときにリソース再配置を実行し、空きリソース数が所定の閾値以下のときにはリソース再配置を実行しない無線基地局装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、ベースバンド信号処理のリソース割当てに線形計画法を用いて行う技術がある（例えば、特許文献２参照）。

さらに、サービスの種別に対応した複数の呼受付のため、複数の閾値の中から選択し、呼受付を制御する技術がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００３−８７８５４号公報特開２００４−３２０１６号公報特開平１０−１３９２７号公報

ところで、１つの呼接続に必要なＢＢリソースを、基地局装置内のある１つのＢＢ機能部のみから使用しなければならない（複数のＢＢ機能部に跨ってＢＢリソースを使用できない）装置の場合、使用するＢＢリソースのＢＢ機能部への割当を無計画に行っていると、各ＢＢ機能部に少量の使用されないＢＢリソースが残る場合がある。ＢＢリソースを比較的多く使用する呼接続を行おうとした際に、呼接続に必要なＢＢリソースは装置全体としてみれば存在するが、ＢＢ機能部単位で必要なＢＢリソースが確保できないため呼接続ができない事態が発生する。また、１呼当たりの使用ＢＢリソース数が最大の呼を極力割り当て可能なように最適化した場合、ＢＢリソースの使用効率が上がるが、その他の呼種の割り当て効率が落ちる。ＢＢ機能部の実装数が少ない基地局の場合はその現象が発生しやすい。

本発明の目的は、上述した点に鑑みてなされたもので、呼接続時に使用するベースバンドリソースを使用頻度の高い複数の呼種に特化して効率的に割り当てることにより、ベースバンドリソース不足による呼損を軽減することを可能にする無線基地局装置の呼割当方法を提供することにある。

本発明に係る無線基地局装置の呼割当方法は、ベースバンド信号処理部を複数有し、１つの呼接続に必要なベースバンドリソースを装置内のある１つのベースバンド信号処理を行うベースバンド機能部内から使用しなければならない無線基地局装置の呼割当方法において、端末との呼接続に使用するベースバンドリソースを、異なるベースバンド機能部の使用リソース数別の対応関係に従って使用頻度の高い複数の呼種に特化して割り当てることを特徴とする。

本発明によれば、呼接続に使用するＢＢリソースを使用頻度の高い複数の呼種に特化して効率的に割り当てることにより、ＢＢリソース不足による呼損を軽減することができる。

本発明を無線基地局装置に適用した実施の形態を以下に説明する。
まず、構成として、図１に示すシステム構成を備えると共に、基地局は図２に示す内部構成を備える。実施の形態を説明するにあたり、実施の形態における呼種及びＢＢ機能部のＢＢリソースに関する前提条件を表１に示す。実装される２つのＢＢ機能部をそれぞれＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂとし、また、全てのアルゴリズムにおいて、ＢＢリソース使用状況がＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂとも同一の場合、どちらのＢＢ機能部にリソースを割り当てても使用効率は変わらない為、ＢＢ−Ａに優先的に割り当てるものとする。また、割り当て決定したＢＢ機能部内に空きリソースがない場合は、他のＢＢ機能部に割り当てを試みる。

ここで、１呼種当たりの最大使用ＢＢリソース数が最大で、最もＢＢリソースが割り当てられなくなる可能性が高い「呼種Ｚ」の設定を可能にする条件のもと、リソースをいかに効率的に使用しているか（他の呼種が設定可能か）、ＢＢリソース割当アルゴリズム別に比較する。

単純なアルゴリズムのＢＢリソース割当方式として、表２に示す２方式（アルゴリズムＡ、Ｂ）について比較を行う。なお、追加する呼は１呼種あたりの使用ＢＢリソース数が最小である呼種Ａとした。また、アルゴリズムＡ、Ｂの欠点を補うようアルゴリズムＡを改良し実際の装置に採用されているアルゴリズムＫがある。

表２において、アルゴリズムＡについては、図３のフローチャートに示すように、まず、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数を取得して比較し（ステップＳ３１，Ｓ３２）、未使用数の少ないＢＢ機能部にＢＢリソースを割り当てる。例えばＢＢ−Ａの未使用リソース数がＢＢ−Ｂの未使用リソース数以下であれば割当カードとしてＢＢ−Ａを割り当て（ステップＳ３３）、ＢＢ−Ａの未使用リソース数がＢＢ−Ｂの未使用リソース数より多ければ割当カードとしてＢＢ−Ｂを割り当てる（ステップＳ３４）。

また、アルゴリズムＢについては、図４のフローチャートに示すように、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数を取得して比較し（ステップＳ４１，Ｓ４２）、未使用数の多いＢＢ機能部にＢＢリソースを割り当てる。例えばＢＢ−Ｂの未使用リソース数がＢＢ−Ａの未使用リソース数より多ければ割当カードとしてＢＢ−Ｂを割り当て（ステップＳ４３）、ＢＢ−Ａの未使用リソース数がＢＢ−Ｂの未使用リソース数以上であれば割当カードとしてＢＢ−Ａを割り当てる（ステップＳ４４）。

アルゴリズムＫについては、図５のフローチャートに示すように、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数と閾値を取得して比較し（ステップＳ５１，Ｓ５２）、未使用数が予め決められた閾値を超えないＢＢ機能部にＢＢリソースを割り当てる。ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂともに閾値を超える、あるいは超えない場合はアルゴリズムＡを採用する。例えばＢＢ−Ａの未使用リソース数と閾値とを比較し（ステップＳ５２）、ＢＢ−Ａの未使用リソース数が閾値より少なければＡ判定としてＢＢ−Ｂ優先と判定し（ステップＳ５３）、ＢＢ−Ａの未使用リソース数が閾値以上であればＡ判定としてＢＢ−Ａ優先と判定する（ステップＳ５４）。次に、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数と閾値とを比較し（ステップＳ５５）、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数が閾値より少なければＢ判定としてＢＢ−Ｂ優先と判定し（ステップＳ５６）、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数が閾値以上であればＢ判定としてＢＢ−Ａ優先と判定する（ステップＳ５７）。さらに、これらＡ判定とＢ判定とを比較し（ステップＳ５８）、Ａ判定とＢ判定とで結果が異なれば割当カードとしてアルゴリズムＡの結果を採用し（ステップＳ５９）、Ａ判定とＢ判定共にＢＢ−Ａ優先であれば割当カードとしてＢＢ−Ａを割り当て（ステップＳ６０）、Ａ判定とＢ判定共にＢＢ−Ｂ優先であれば割当カードとしてＢＢ−Ｂを割り当てる（ステップＳ６１）。

様々なリソース使用状態から、呼種Ｚの設定可能数を基準とした呼種Ａのリソース割当効率を比較した結果を、表３〜表６に示す。

表３〜表６では、ＢＢリソース未使用時から開始した場合、ＢＢ−Ａとして４リソースを使用し、ＢＢ−Ｂの未使用の場合、ＢＢ−Ａとして１６リソースを使用し、ＢＢ−Ｂの未使用の場合、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂともに４リソース使用時から開始した場合をそれぞれ示し、アルゴリズムＡ，Ｂ，Ｋの呼種Ｚ設定可能数２、呼種Ｚ設定可能数１、呼種Ｚ設定可能数０を基準とした追加可能設定数を比較している。なお、アルゴリズムＫにおけるＢＢ機能当たりの未使用数の閾値は、呼種Ｚの使用ＢＢリソース数である２４とした。

例として、ＢＢリソース未使用時から開始した場合について、表３を参照して下記に説明を行う。
呼種Ｚの設定可能数２を維持する場合、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂとも未使用リソースが２４以上存在する必要がある。

アルゴリズムＡの場合、最初にＢＢ−Ａにリソースを連続して割り当てることになるので、呼種Ａを９以上割り当てるとＢＢ−Ａの未使用リソースが２３以下になるため、追加可能個数は８となる。

アルゴリズムＢの場合、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂ交互にリソースを割り当てるため、呼種Ａを１６割り当てた時点でＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数が共に２４となるので、追加可能呼数は１６となる。

アルゴリズムＫの場合は、未使用リソース数の閾値が２４のため、ＢＢ−Ａに８割り当てた後ＢＢ−Ｂに８割り当てるため、アルゴリズムＢと同様に１６割り当てた時点でＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数が共に２４となるので、追加可能呼数は１６となる。

また、呼種Ｚの設定可能数１を維持する場合、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂどちらかに未使用リソースが２４以上存在する必要がある。

アルゴリズムＡの場合、最初にＢＢ−Ａにリソースを連続して割り当てることになるのでＢＢ−Ａには３２リソースが割り当てられ、その後、ＢＢ−Ｂに８リソース割り当てた時点でＢＢ−Ｂの未使用リソース数が２４となるので、追加可能呼数は４０となる。

アルゴリズムＢの場合、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂ交互にリソースを割り当てるため、呼種Ａを１７割り当てた時点でＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂの未使用リソース数がそれぞれ２３、２４となりこれ以上割り当てるとＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂともに未使用リソース数が２３以下となる。よって、追加可能呼数は１７となる。

アルゴリズムＫの場合は、未使用リソース数の閾値が２４のため、ＢＢ−Ａに８割り当てた後ＢＢ−Ｂに８割り当てる。以降は閾値を越えるためＢＢ−Ａに連続して割り当てＢＢ−Ａの未使用リソースが０となった後ＢＢ−Ｂに割り当てる。よって、ＢＢ−Ａに８、ＢＢ−Ｂに８割り当てた後ＢＢ−Ａに１６割り当てた時点でＢＢ−Ｂの未使用リソース数が２４となるので、追加可能呼数は４０となる。

さらに、呼種Ｚの設定可能数０を維持する場合、ＢＢ−Ａ、ＢＢ−Ｂともに使用可能リソースが３２存在するので、アルゴリズムＡ，Ｂ，Ｚともに追加可能呼数は６４である。

以上のように、アルゴリズムＡの場合は、呼種Ｚの設定可能数が１の場合は、呼種Ａの追加効率があまり良くないが、設定可能数が２とした場合の効率は良い。アルゴリズムＢは、呼種Ｚの設定可能数が１の場合、呼種Ａの追加効率が良いが、設定可能数が２の場合の効率が悪い。しかし、アルゴリズムＫは、アルゴリズムＡ、Ｂに対して、使用リソースが一方のＢＢ機能部に偏った状態、均等に割り当てられている状態全てにおいて、呼種Ａの設定可能効率が最も高いことがわかる。

本実施の形態では、さらに、１ＢＢ機能部当たりのＢＢリソース数が比較的多いカードの場合でもリソースの使用効率を上げる為、閾値を２箇所以上にする様アルゴリズムＫを拡張してアルゴリズムＫ'とすることで、複数の呼種に対する最適化を可能とする。１ＢＢ機能部当たりのＢＢリソース数が多い場合呼種及びＢＢ機能部のＢＢリソースに関する前提条件を表７に示し、アルゴリズムＫ'と表記したＢＢリソース割当方式を表８に示す。

表８では、端末との呼接続に使用するベースバンドリソースを、異なるベースバンド機能部の使用リソース数別の対応関係に従って使用頻度の高い複数の呼種に特化して割り当てている。つまり、ＢＢ−ＡとＢＢ−Ｂの使用リソース数別（０〜３、４〜８（呼種Ｂ優先）、９〜３１（呼種Ｚ優先）、３２）のマトリクスに従ったＢＢリソース割当を示している。

そして、表９〜表１０に、アルゴリズムＫとＫ'のリソース使用効率の比較結果を示す。

ＢＢリソース使用数が５である呼種（呼種Ｂ）も最適化の対象とする場合、アルゴリズムＫの未使用ＢＢリソース閾値に２４及び２９を設定することで、特定のリソース使用状況、つまり表７〜表８の場合、呼種Ｚと呼種Ｂの設定可能数が２の場合において、呼種Ａ、呼種Ｂ、呼種Ｚを合わせた設定可能効率をアルゴリズムＫよりも上げることが可能となる。

アルゴリズムＫ'がアルゴリズムＫ（閾値が２４のみ）よりもリソースの使用効率が上がる例を下記に示す。

表１０に示すように、呼種Ａを３割り当てた状態で、呼種Ｚを２、呼種Ｂを２同時に設定可能とする場合の呼種ＡのアルゴリズムＫとＫ'の設定効率を比較する。
未使用リソース状態はＢＢ−Ａ：２９、ＢＢ−Ｂ：３２の状態で、アルゴリズムＫの場合、次の呼種Ａを割り当てるのがＢＢ−Ａとなるため、未使用リソース状態はＢＢ−Ａ：２８、ＢＢ−Ｂ：３２となり、呼種Ｚは２つ設定可能だが呼種Ｂは２つ設定できない状態となる。アルゴリズムＫ'の場合、次の呼種Ａを割り当てるのがＢＢ−Ｂとなるため、呼種Ｚを２、呼種Ｂを２設定可能とする状態を維持できる。よって、本状況化において、アルゴリズムＫ'の方がアルゴリズムＫよりも優先的に呼種Ｂの設定効率を上げていることが分かる。

また、基地局に実装されているＢＢ機能部が多い場合、各ＢＢ機能部に異なる閾値を設定することにより、様々な呼種に対する設定可能効率に対して優先度を設定することも可能となる。

呼種Ａ、Ｂ、Ｚを対象とし、実装ＢＢ機能部数を９（ＢＢ−１〜ＢＢ−９）とした場合の閾値設定例を表１１に示す。

このように、呼接続に使用するＢＢリソースを使用頻度の高い複数の呼種に特化して効率的に割り当てることにより、ＢＢリソース不足による呼損を軽減することができる。

なお、上述したようにして、呼接続に使用するＢＢリソースの割当てを行っていても空きリソースが足りない場合は、既知の方法で他のハードウエアに移動させる追い出し制御が必要となる。

図６は、図２に示す呼制御部２５の追い出し制御による無線チャネルリソース割当処理を示すフローチャートである。まず、サービスに必要な無線チャネルリソース数を算出し（ステップＳ６１）、算出結果、必要な無線チャネルリソース数が増加し新規に無線チャネルリソースの割当てが行えない場合（ステップＳ６２でＮＯの場合）、他の基地局に追い出し制御要求を発信し、追い出し応答受信待ちとなる（ステップＳ６３〜Ｓ６５）。他の基地局から追い出し応答を受信して無線チャネルリソースの使用状況を確認し、他の基地局の呼制御部で無線チャネルリソースが確保できる場合、追い出し処理を実行し、他の基地局の呼制御部に無線チャネルリソースを移行し、他の呼制御部に要求されたサービスに伴った無線チャネルリソースの割り当てを行う（ステップＳ６６、Ｓ６７）。

本発明を無線基地局装置に適用した実施の形態に係るシステム構成を示す図である。図１の基地局装置の内部構成を示す図である。アルゴリズムＡのＢＢリソース割当方式を示すフローチャートである。アルゴリズムＢのＢＢリソース割当方式を示すフローチャートである。アルゴリズムＫのＢＢリソース割当方式を示すフローチャートである。図２に示す呼制御部２５の追い出し制御による無線チャネルリソース割当処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１携帯電話１、２基地局、３交換局、４公衆網、２１無線送受信部、２２ベースバンド信号処理部、２３伝送路機能部、２４呼制御部、２５監視制御部。

Claims

ベースバンド信号処理部を複数有し、１つの呼接続に必要なベースバンドリソースを装置内のある１つのベースバンド信号処理を行うベースバンド機能部内から使用しなければならない無線基地局装置の呼割当方法において、
端末との呼接続に使用するベースバンドリソースを、異なるベースバンド機能部の使用リソース数別の対応関係に従って使用頻度の高い複数の呼種に特化して割り当てる
ことを特徴とする無線基地局装置の呼割当方法。