JP2007507979A - 呼受付制御における符号ツリー断片化 - Google Patents

Abstract

本発明は、無線リソース管理についての様々な実施形態を提供する。１つの実施形態において、タイムスロットの候補を有するスロット無線通信システムにおいてリソースはユーザに割り当てられる。各タイムスロットの候補に対する干渉レベルが判定される。各タイムスロットの候補において割当てに利用可能なリソース量が判定される。各タイムスロットの候補においてＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散率）ツリーにおける符号の断片化の大きさが判定される。各タイムスロットの候補に対して判定された干渉レベル、利用可能なリソース量及びＯＶＳＦツリーにおける符号断片化を使用して、各タイムスロットに対する性能指数（Figure of Merit）が判定される。最良の性能指数を有するタイムスロットの候補からリソースが割り当てられる。

Description

本発明は、一般的に無線通信システムに関する。特に、本発明は、かかるシステムにおける無線リソース管理に関する。

ＣＤＭＡ（code division multiple access：符号分割多元接続）通信システムにおいては、共通の周波数帯域を介して通信が行われる。送信信号間の相互干渉をできるだけ少なくするために、直交符号が使用される。仮想上の無線チャネルを介して直交符号を用いて送信される通信では相互符号相関（cross code correlation）はないが、実際にはマルチパスのため、直交符号の性質はある程度崩れる可能性がある。

図１は、ＯＳＶＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散率）についての符号ツリーの図である。ツリーの頂点は、１つの拡散率に対する符号である。そのツリーのさらに下の各列における符号は、その符号の上の列の拡散率の２倍の拡散率を有する。３ＧＰＰ（third generation partnership project）ＷＣＤＭＡ（wideband code division multiple access：広帯域符号分割多元接続）通信システムのＴＤＤ（time division duplex：時分割複信）モードについては、最大拡散率は図１に示すように１６である。他のシステムにおける最大拡散率は、２５６又は５１２等著しく大きい。

図１は、１６の最大拡散率を有するＯＶＳＦ符号ツリーの図である。ツリーは、拡散率１の１つの符号、つまり、値“１”のＣ１（１）を有する。“１，１”の値を有するＣ２（２）及び“１，−１”の値を有するＣ２（１）の２つの符号は、２の拡散率を有する。Ｃ（４）からＣ４（１）の４つの符号は４の拡散率を有する。Ｃ８（８）からＣ８（１）の８つの符号は８の拡散率を有し、Ｃ１６（１６）からＣ１６（１）の１６個の符号は１６の拡散率を有する。

ツリーにおいて符号に接続する線は、ツリーにおいて相互に直交しない符号を特定する。上方向又は下方向のみのいずれかの線に接続される符号は直交しない。例えば、符号Ｃ１６（１６）から符号Ｃ２（２）までの経路を４つの上方向への接続線を使用して辿ることが可能であるため、符号１６（１６）は符号Ｃ２（２）に直交しない。反対に、符号１６（１６）とＣ８（７）とは相互に直交する。Ｃ１６（１６）からＣ８（７）までの経路を、２つの上方への接続線及び１つの下方への接続線を使用して辿る必要がある。

通信間の干渉をできるだけ小さくするために、互いに直交する符号のみを割り当てることが望ましい。また、最大数の直交符号を使用できるように最適な方法で符号を割り当てることも望ましい。動作中の無線通信システムにおいて符号が割り当てられ解放されるにつれて、不適切な符号割り当てによりシステム処理能力が低下する可能性がある。

図２Ａは、断片化された（ｆｒａｇｍｅｎｔｅｄ）ＯＶＳＦ符号割当ての図である。ＯＶＳＦ符号を使用する１つの課題は、その符号を効率的に利用することである。その符号の割当て及び解放を行った後、符号Ｃ１６（１６）、Ｃ１６（１３）、Ｃ１６（９）及びＣ１６（５）は、塗りつぶされた円で示されるようにアクティブのままである。これらの符号に直交しない符号の割り当てを避けるために、“Ｘ”で示されるようにこれらの符号の上方の全ての符号は割り当てをブロック（ｂｌｏｃｋ：阻止）される。従って、Ｃ１６（５）の使用により、Ｃ８（３）、Ｃ４（２）、Ｃ２（１）及びＣ１（１）がブロックされる。図２Ａに示すように、Ｃ１（１）、Ｃ２（１）、Ｃ２（２）、Ｃ４（２）、Ｃ４（３）、Ｃ４（４）、Ｃ８（３）、Ｃ８（５）、Ｃ８（７）及びＣ８（８）の、合計で１０個の符号がブロックされる。４つのＳＦ（spreading factor：拡散率）の１６符号の割り当ての結果として、ＳＦ２符号は全く利用できず１つのＳＦ４符号のみが利用可能である。従って、ＳＦ２符号又は複数のＳＦ４符号を必要とするサービスをこのツリーでサポートすることができない。

図２Ｂは、４つのＳＦ１６符号の効率的な（断片化されていない）割り当てを示す。符号Ｃ１６（１６）からＣ１６（１３）までが使用される。この割当ての結果として、Ｃ１（１）、Ｃ２（２）、Ｃ４（４）、Ｃ８（８）及びＣ８（７）の５つの符号のみがブロックされる。結果として、追加のサービスをサポートするために、１つのＳＦ２符号が利用可能であり、３つのＳＦ４符号が利用可能である。図２Ｂの割当ては、符号割当てにおける自由度を図２Ａよりもより大きくすることできる。

図２Ａにおいて割り当てられた４つの符号は必要以上に多くの符号をブロックするため、この符号割当てを断片化と考える（符号はツリーに渡って断片化されている）。図２Ｂにおいては、最小の数の符号がブロックされており、符号ツリーは断片化されていないと考える。

呼受付制御（call admission control）において、受付（acceptance）及び新しい呼に対して割り当てられるリソースは、ＲＲＭ（radio resource management：無線リソース管理装置）によって決定される。ＵＭＴＳ（Universal Mobile Terrestrial System）Ｗ−ＣＤＭＡ ＴＤＤモードにおいて、ＲＲＭは、タイムスロット干渉レベル及びタイムスロット上のユーザのＣＣＴｒＣＨ（coded composite transport channel：符号化複合トランスポートチャネル）のリソースユニットの断片化に基づいて、呼を割り当てる。リソースユニットは、１つのタイムスロットにおける１６の拡散率での１つの符号の利用である。より小さい拡散率に対して、より多くのリソースユニットが使用されると考えられる。例えば拡散率８に対して、２つのリソースユニットが使用されると考えられ、１の拡散率に対して１６のリソースユニットが使用されると考えられる。

これらの割当ては、一般的に新しい呼の符号を割り当てようと試み、タイムスロットが断片化しないように保つ。しかしながら、呼が終了しリソースが解放されると、いくつかの断片化された符号ツリーが生じる。時間の経過とともにこの断片化が原因で、利用できずブロックされていない符号を有することに関して、呼受付期間中に呼が不必要にブロックされる可能がある。

従って、代替の符号割当て手法が望まれる。

本発明は、無線リソース管理についての様々な実施形態を提供する。１つの実施形態において、リソースは、タイムスロットの候補を有するスロット（ｓｌｏｔｔｅｄ）無線通信システムにおいてユーザに割り当てられる。各タイムスロットの候補に対して干渉レベルが判定される。各タイムスロットの候補において割当てに利用可能なリソース量が判定される。各タイムスロットの候補においてＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散率）ツリーにおける符号の断片化の大きさ（measurement）が判定される。各タイムスロットの候補に対して判定された干渉レベル、利用可能なリソース量及びＯＶＳＦツリーにおける符号断片化を使用して、各タイムスロットに対する性能指数（Figure of Merit）が判定される。最良の性能指数を有するタイムスロット候補からリソースが割り当てられる。

以下では、ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit：無線送受信ユニット）は、限定的ではなく、ユーザ装置、携帯電話機、固定又は移動式の加入者装置、ページャ、又は無線環境において動作可能な任意の他の種類の装置を含む。本実施形態はＵＭＴＳ ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムとともに描かれているが、本実施形態はＯＶＳＦ符号を使用した任意の無線システムに適用可能である。

図３は、ＯＳＶＦ符号割当てを使用した無線通信システムの概略図である。ＲＮＣ（radio network controller：無線ネットワーク制御装置）２６は、符号の割当て及び解放に使用するためのＲＲＭ（radio resource management：無線リソース管理）装置４６を有している。ＲＲＭ装置４６は、符号割当て及び他の情報の格納に使用される、関連するメモリを有している。ノードＢ２４は、リソース割当てをＲＲＭ装置４６から受信する符号割当て装置４２を有している。符号割当て装置４２は、上りリンク、下りリンク、又は両方の通信に符号を割り当てる。ＴＸ（transmitter：送信装置）４０は、下りリンク符号割当てを使用して、無線インターフェース２２の（複数の）下りリンクチャネル３６を介して通信を転送する。ＲＸ（receiver：受信装置）３８は、上りリンク符号割当てを使用して、（複数の）上りリンクチャネル３４を介して通信を受信する。ＷＴＲＵ２０は、上り及び符号下り符号を割り当てるための符号割当て装置３２を有する。ＲＲＭ装置４６からＷＴＲＵ２０まで、符号割当ての信号を送信することができる。ＴＸ２８は上り符号割当てを使用して上り通信を送信し、ＲＸ３０は下り符号割当てを使用して下り通信を受信する。

図４はＵＭＴＳ ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステム等のタイムスロット通信システムのための呼受付制御のフロー図であるが、同じ原理は、エスケープ（ｅｓｃａｐｅ）、バックグランドの干渉の低減（background interference reduction）及び無線アクセスベアラの解放等、他のリソース管理アルゴリズムに適用可能である。また、これらの原理は他の無線システムにも適用可能である。例えば、ＦＤＤ（frequency division duplex：周波数分割複信）システムにおいては、タイムスロットの代わりに搬送波の周波数を使用することができる。

ＷＴＲＵ２０は、呼又は新たなサービスの開始を要求する（ステップ４８）。新たな呼又はサービスは、関連するＣＣＴｒＣＨを有する。各タイムスロットの候補に対するＩＳＣＰ（interference signal code power：干渉信号符号パワー）等の干渉レベルが判定され（ステップ５０）、タイムスロットがＣＣＴｒＣＨの要求を満足させなければならないリソースユニットの量が判定される。例えば、ＣＣＴｒＣＨが４つのリソースユニットを要求し、タイムスロットが６つの利用可能なリソースユニットを有している場合、そのタイムスロットは全てのＣＣＴｒＣＨの要求を満たすことが可能である。一般的にＴＤＤシステムにおいて、呼受付に対して上りリンクを割り当てるためのタイムスロットの候補は、利用可能な上りリンクのタイムスロット全てとなる。下りリンクリソースについては、タイムスロットの候補は、利用可能な下りリンクのタイムスロット全てとなる。

スロットにおける符号ツリーの断片化の大きさ（ｍｅａｓｕｒｅ）も判定される（ステップ５４）。干渉レベル、タイムスロットの利用可能なリソースユニット、及び、符号ツリー断片化に基づいて、各タイムスロットに対する性能指数が判定される（ステップ５６）。ＷＴＲＵに対して適切なリソースが利用可能な場合、ＷＴＲＵのＣＣＴｒＣＨは、最良の性能指数を有する１つ又は複数のタイムスロットに割り当てられる（ステップ５８）。

方程式１は、ｉ番目のタイムスロットに対する性能指数についての１つの可能な方程式である。
Ｆ_ｉ＝−α・ΔＩ_ｉ＋β・ｆ（Ｃ_ｉ）＋ＦＤ_ｉ
方程式１

Ｆ_ｉは性能指数である。αは干渉に対する重み付けパラメータである。βはリソースユニットの量に対する重み付けパラメータである。ｆ（Ｃ_ｉ）は、ｉ番目のタイムスロットにおけるＷＴＲＵのＣＣＴｒＣＨによって使用可能なリソースユニット量である。ΔＩ_ｉは、各ｉについて方程式２となる。
ΔＩ_ｉ＝ＩＳＣＰ_ｉ−ＩＳＣＰ_ｍｉｎ
方程式２

ＩＳＣＰ_ｉは、計測されたｉ番目のタイムスロットのＩＳＣＰであり、ＩＳＣＰ_ｍｉｎは、全てのタイムスロットの候補のうち最も小さいＩＳＣＰである。

ＦＤ_ｉは、ｉ番目のタイムスロットの符号ツリー断片化である。ＦＤ_ｉの１つの大きさ（ｍｅａｓｕｒｅ）は、ツリーにおいて不必要にブロックされた符号の数である。断片化されたタイムスロットにＣＣＴｒＣＨを適切に（ｆａｖｏｒ）割り当てることに関して、又は、断片化されていない又は断片化がより少ないタイムスロットにＣＣＴｒＣＨを割り当てることに関して、ＦＤ_ｉ等の符号ツリー断片化パラメータを構築することが可能である。一般的な状況でのシミュレーションに基づくと、断片化されたタイムスロットへのＣＣＴｒＣＨの割り当ては、断片化されていない（断片化がより少ない）又は使用していない符号ツリー断片化パラメータと比較した場合、ブロックされる呼の数を減少させる傾向がある。シミュレーションに基づくと、ＱｏＳ（quality of service：サービス品質）で評価した場合に品質を充足する（satisfied）呼の数は、３つの全ての手法で同じである。従って、断片化されたタイムスロットに対してＣＣＴｒＣＨを割り当てるのに適した断片化パラメータを使用すると、一般的に全体的なパフォーマンスを向上させる。しかしながら、ある状況においては、断片化されていないタイムスロットにＣＣＴｒＣＨを割り当てることが有益な場合がある。

一般的に、図２Ａ及び２Ｂに例示したように、ノード及び枝の種類の分析を使用して、断片化されたタイムスロットが特定される。図５は、断片化されたタイムスロットを特定するための概略手法についてのフロー図である。初めに、ＬＵＴ（look-up table：検索テーブル）が構築される。このＬＵＴは、ＵＭＴＳ ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムに対する表１毎等、ツリーにおいて使用されるリソースユニット数毎の、ブロックされる符号の最適な数を表す（ステップ６０）。

ｉ番目のタイムスロットについて、使用された符号の数及びブロックされた符号の数が判定される（ステップ６２）。一般的に、これらの値は、ＲＲＭ装置４６と関連付けられてデータベースに格納される。ＬＵＴを使用し、使用された符号の数を使用して、ブロックされる符号の最適な数が判定される（ステップ６４）。最適な数から実際にブロックされた符号の数を減算することで、断片化レベル、つまりＦＬが判定される（ステップＳ６６）。ＦＬは断片化の量を示す。例えば表１を使用すると、４つのブロックされた符号及び５つの使用された符号を有するタイムスロットは、０のＦＬを有し、最適である。しかしながら、４つのブロックされた符号を有し８つの使用された符号を有するタイムスロットは、３のＦＬを有し、最適より劣る。従って、図５の手順を使用して、ＬＵＴ及び以前格納された値を使用するだけでタイムスロットの断片化の量を特定することが可能である。

図６は、無線アクセスベアラ解放後の無線リソース管理のためのフロー図である。無線アクセスベアラが解放され、特定のタイムスロットにおける関連するリソースユニットが解放される（ステップ６８）。リソースが解放された各タイムスロットに対して、そのタイムスロット内で符号ツリーの枝刈り（ｐｒｕｎｉｎｇ）操作が行われる（ステップ７０）。符号ツリーの枝刈り操作において、タイムスロット内で使用された符号は再び割り当てられ、断片化が最小限にされる。タイムスロット内でのみ符号の再割当てを行い、複数のタイムスロットに渡って（ｏｖｅｒ）再割当てを行わないことで、再割当てを完了するためのメッセージング及び時間を減少させる。従って、枝刈りに関連するオーバーヘッドが減少する。符号再割当てはタイムスロット間に渡らないため、ＷＴＲＵ２０を再構成する必要がない。

符号ツリーの枝刈りは余分な（ｏｖｅｒｈｅａｄ）リソースを必要とするため、枝刈りの量を最小限にすることが望ましい。符号ツリーの枝刈りの量を最小限にするために、符号ツリーの枝刈りを、呼受付制御で呼がブロックされた時のみに実行することが可能である。呼がブロックされた時に、符号枝刈りアルゴリズムが各タイムスロットに対して個別に（タイムスロット内で）実行され、呼／サービスに対するリソースの制限を解く。

ＯＶＳＦ符号ツリーを例示する図である。 符号割当て、及び結果として生じるブロックされた符号を例示する図である。 符号割当て、及び結果として生じるブロックされた符号を例示する図である。 ＯＶＳＦ符号割当てシステムの概略ブロック図である。 符号ツリー断片化を使用した呼受付制御のフロー図である。 断片化されたタイムスロットを特定するための概略手法のフロー図である。 概略的な無線ベアラ解放についてのフロー図である。

Claims (12)

1. タイムスロットの候補を有するスロット（ｓｌｏｔｔｅｄ）無線通信システムにおいてユーザにリソースを割り当てる方法であって、
   各タイムスロットの候補に対する干渉レベルが判定され、
   各タイムスロットの候補において割当てに利用可能なリソース量が判定され、
   各タイムスロットの候補においてＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散率）ツリーにおける符号の断片化（fragmentation）の大きさ（measurement）が判定され、
   各タイムスロットの候補に対する前記判定された干渉レベル、前記利用可能なリソース量及び前記ＯＶＳＦツリーにおける前記符号断片化を使用して、各タイムスロットに対する性能指数（Figure of Merit）が判定され、
   最良の性能指数を有する前記タイムスロットの候補から前記リソースが割り当てられることを備えることを特徴とする方法。
2. 前記リソースは、時分割複信／符号分割多元アクセス通信システムにおけるリソースユニットであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ｉ番目のタイムスロットに対する前記性能指数を判定することは、各ｉにつき、
   Ｆ_ｉ＝−α・ΔＩ_ｉ＋β・ｆ（Ｃ_ｉ）＋ＦＤ_ｉ
   であり、Ｆ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットに対する前記性能指数であり、α及びβは重み付けパラメータであり、ΔＩ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットのＩＳＣＰ（interference signal code power：干渉信号符号パワー）の大きさと全ての前記タイムスロットの候補のうち最小のＩＳＣＰの大きさとの間の差であり、ｆ（Ｃ_ｉ）は前記ｉ番目のタイムスロットにおける対象（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）のＣＣＴｒＣＨ（coded composite transport channel：符号化複合トランスポートチャネル）により使用可能なリソースユニットの量であり、ＦＤ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットにおけるＯＶＳＦ符号ツリー断片化の大きさ（ｍｅａｓｕｒｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 無線ネットワーク制御装置であって、
   タイムスロットの候補を有するスロット無線通信システムにおいてユーザにリソースを割り当てるための無線リソース管理装置を備え、該無線リソース管理装置は、各タイムスロットの候補に対する干渉レベルを判定し、各タイムスロットの候補において割当てに利用可能なリソースの量を判定し、各タイムスロットの候補においてＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散率）ツリーにおける符号の断片化の大きさを判定し、各タイムスロットの候補に対する前記判定された干渉レベル、前記利用可能なリソース量及び前記ＯＶＳＦにおける前記符号断片化を使用して、各タイムスロットに対する性能指数を判定し、最良の性能指標を有する前記タイムスロットの候補から割り当てられたリソースを割り当てることを特徴とする無線ネットワーク制御装置。
5. 前記リソースは、時分割複信／符号分割多元アクセス通信システムにおけるリソースユニットであることを特徴とする請求項４に記載の無線ネットワーク制御装置。
6. ｉ番目のタイムスロットに対する前記性能指数を判定することは、各ｉにつき、
   Ｆ_ｉ＝−α・ΔＩ_ｉ＋β・ｆ（Ｃ_ｉ）＋ＦＤ_ｉ
   であり、Ｆ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットに対する前記性能指数であり、α及びβは重み付けパラメータであり、ΔＩ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットのＩＳＣＰ（interference signal code power：干渉信号符号パワー）の大きさと全ての前記タイムスロットの候補のうち最小のＩＳＣＰの大きさとの間の差であり、ｆ（Ｃ_ｉ）は前記ｉ番目のタイムスロットにおける対象のＣＣＴｒＣＨ（coded composite transport channel：符号化複合トランスポートチャネル）により使用可能なリソースユニットの量であり、ＦＤ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットにおけるＯＶＳＦ符号ツリー断片化の大きさであることを特徴とする請求項４に記載の無線ネットワーク制御装置。
7. タイムスロットの候補を有するスロット無線通信システムにおいてユーザにリソースを割り当てるための無線ネットワーク制御装置であって、
   各タイムスロットの候補に対する干渉レベルを判定する手段と、
   各タイムスロットの候補において割当てに利用可能なリソース量を判定する手段と、
   各タイムスロットの候補においてＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor:直交可変拡散率）ツリーにおける符号の断片化の大きさを判定する手段と、
   各タイムスロットの候補に対する前記判定された干渉レベル、前記利用可能なリソース量及び前記ＯＶＳＦツリーにおける前記符号断片化を使用して、各タイムスロットに対する性能指数を判定する手段と、
   最良の性能指数を有する前記タイムスロットの候補から前記リソースを割り当てる手段と
   を備えることを特徴とする無線ネットワーク制御装置。
8. 前記リソースは、時分割複信／符号分割多元アクセス通信システムにおけるリソースユニットであることを特徴とする請求項７に記載の無線ネットワーク制御装置。
9. ｉ番目のタイムスロットに対する前記性能指数を判定することは、各ｉにつき、
   Ｆ_ｉ＝−α・ΔＩ_ｉ＋β・ｆ（Ｃ_ｉ）＋ＦＤ_ｉ
   であり、Ｆ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットに対する前記性能指数であり、α及びβは重み付けパラメータであり、ΔＩ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットのＩＳＣＰ（interference signal code power：干渉信号符号パワー）の大きさと全ての前記タイムスロットの候補のうち最小のＩＳＣＰの大きさとの間の差であり、ｆ（Ｃ_ｉ）は前記ｉ番目のタイムスロットにおける対象のＣＣＴｒＣＨ（coded composite transport channel：符号化複合トランスポートチャネル）により使用可能なリソースユニットの量であり、ＦＤ_ｉは前記ｉ番目のタイムスロットにおけるＯＶＳＦ符号ツリー断片化の大きさであることを特徴とする請求項７に記載の無線ネットワーク制御装置。
10. ＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor：直交可変拡散率）符号断片化の量を判定する方法であって、
    使用された符号の数及び実際にブロックされた符号の数を判定することと、
    検索テーブルを使用して、前記使用された符号の数に基づいてブロックされる符号の最適な数を判定することと、
    前記ＯＶＳＦ符号断片化の量の指標として、前記実際にブロックされた符号の数から前記ブロックされる符号の最適な数を減算することと
    を備えることを特徴とする方法。
11. ＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor：直交可変拡散率）符号ツリーを使用するスロット通信システムにおいて無線ベアラを解放する方法であって、
    無線ベアラが解放され、前記無線ベアラにより使用されたタイムスロットにおいて前記無線ベアラのリソースユニットが解放され、
    そのタイムスロット内でのみ、解放されたリソースユニットを有する各タイムスロットのＯＶＳＦ符号ツリーの枝刈りを行う（ｐｒｕｎｅ）こと
    を備えることを特徴とする方法。
12. ＯＶＳＦ（orthogonal variable spreading factor：直交可変拡散率）符号ツリーを使用するスロット通信システムにおいて符号ツリーの枝刈り（ｐｒｕｎｉｎｇ）を減らす方法において、
    呼受付制御の期間中にユーザがブロックされた時を判定することと、
    呼受付制御の期間中にユーザがブロックされた時にのみ、符号ツリーの枝刈りを実行することと
    を備えることを特徴とする方法。
    

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