JP2010233202A - マルチセル無線通信システムにおける動的リソース配分方法および装置 - Google Patents
マルチセル無線通信システムにおける動的リソース配分方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】制御装置は、チャネル状態情報とセル間干渉情報とトラフィック要求情報とを受信し、システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、受信した情報に基づいてサブチャネル配分に対してグローバル最適化を実行し、そのサブチャネル配分結果を基地局に送信し、基地局は、受信したサブチャネル配分結果に基づき、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して各フレーム内の各タイムスロットを割り当て、そのタイムスロット割当結果を移動局に送信する。
【選択図】図6
Description
ここで、
は顕著干渉情報から得られた速度下降量を表し、
はチャネルn上におけるm番目のユーザの伝送速度を表し、
かつ以下の制約が満足される。
1)
2)
ymn∈{0,1},m=1,2,...,Mt;n=1,2,...,N
ここで
は、1人のユーザが任意の時点に、1つの基地局下にある各チャネルを最大限に使用できることを示す。
ここで、
Y=[ymn]はサブチャネル配分行列を表し、
Nは利用可能なサブチャネル数を表し、
Lは基地局数を表し、
Mtは全基地局内に存在するユーザの総数を表し、
Smnは、チャネルn上に顕著干渉情報がないときにユーザmが達成可能な速度を表し、
Imnは、チャネルn上に顕著干渉情報があるときにユーザmが達成可能な速度を表し、
Jmnはチャネルn上におけるユーザmの顕著干渉基地局の指数を表し、
MJmnはチャネルn上におけるユーザmの顕著干渉基地局内に存在するユ―ザ集合を表わす。
ここで、
(smn−XJmnn(Smn−Imn))はチャネルn上のユーザmが達成可能な速度を表し、
は1つのタイムスロットの間にユーザmが送信できるビット数を表し、
かつ以下の制約が満足される。
zmn∈{0,1},m=1,2,...,Ml;n=1,2,...,Nl
ここで、
qmはユーザmが占有するバッファ量を表し、
N1は基地局1に配分されたサブチャネル数を表し、
M1は基地局1内に存在するユーザ数を表し、
tsは1タイムスロットの長さを表し、
X=[xln]は無線ネットワーク制御装置が当該基地局に対して決定したサブチャネル配分行列を表し、
Z=[zmn]は現在のタイムスロットに存在するユーザに関するサブチャネル配分行列を表わす。
基地局から送信されるチャネル状態情報とセル間干渉情報とトラフィック要求情報とを受信する受信手段と、
システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、受信手段が受信した情報に基づいてサブチャネル配分のグローバル最適化を実行するグローバル最適化手段と、
グローバル最適化手段によって実行されたサブチャネル配分の結果を送信する送信手段とを備えることを特徴とする制御装置を提供する。
制御装置から送信されたサブチャネル配分結果を受信する受信手段と、
受信手段が受信したサブチャネル配分結果に基づいて、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して、各フレーム内の各タイムスロットを割り当てるスケジューリング手段と、
スケジューリング手段による移動局へのタイムスロット割当の結果を送信する送信手段とを備えることを特徴とする基地局を提供する。
(1)チャネル状態情報、セル間干渉情報、およびトラフィック要求情報を受信し、
(2)システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、受信した情報に基づいてサブチャネル配分のグローバル最適化を実行し、かつ
(3)サブチャネル配分結果を基地局に送信する、
ことを特徴とするリソース配分方法を提供する。
(1)サブチャネル配分結果を受信し、
(2)受信したサブチャネル配分結果に基づいて、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して、各フレーム内の各タイムスロットを割り当て、かつ
(3)タイムスロット割当結果を移動局に送信する、
ことを特徴とするリソース配分方法を提供する。
(1)制御装置によって、チャネル状態情報とセル間干渉情報とトラフィック要求情報とを受信し、
(2)システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、受信した情報に基づいてサブチャネル配分のグローバル最適化を実行し、
(3)サブチャネル配分結果を基地局に送信し、
(4)基地局によって、受信したサブチャネル配分結果に基づいて、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して、各フレーム内の各タイムスロットを割り当て、かつ
(5)タイムスロット割当結果を移動局に送信する、
ことを特徴とするリソース配分方法を提供する。
受信手段41が受信したチャネル状態情報とセル間干渉情報とに基づいて、各セル内のユーザの平均ダウンリンクSINRと各セル内の基地局のアップリンクSINRとを取得するための取得手段421と、
取得手段421が受信したSINRに基づき、かつ全サブチャネル上の各基地局におけるアップリンクおよびダウンリンクの総合的転送速度が最大化されるようなサブチャネル配分方法で、トラフィック要求を満たすことを前提として、サブチャネル配分結果を生成し、そのサブチャネル配分結果を送信手段43に供給するサブチャネル配分手段422とを含む。
1)xln∈{0,1},l=1,2,…,L;n=1,2,…,N;
2)
これはダウンリンクの最小トラフィック要求制限を表わす。
3)
これはアップリンクの最小トラフィック要求制限を表わす。
このサブチャネル配分のグローバル最適化では、システムのアップリンクおよびダウンリンクのスループットを最大化するために以下の式に従って計算が行われ、サブチャネル配分結果が生成される。
ここで、
SINRn l1は平均アップリンクSINRを表し、
は基地局l内の全ユーザのサブチャネルn上における平均信号対干渉雑音比(SINR)を表し、
速度関数R(SINR)は、そのSINR下にあるサブチャネルnに対して適応的変調・符号化スキームを使用することで達成可能な速度を表し、
X=[xln]はサブチャネル配分行列を表し、
λは、時分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクのフレーム時間比、また周波数分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクの周波数帯域幅比であり、
rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度であり、rmin’(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合アップリンク最小所要速度である。
ここで、E[r(i)]はチャネルフィードバックに基づいて取得されたユーザiの事前に見積もられた速度、Mtはシステム内の全ユーザ、rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度である。
配分が決定された各タイムスロットにおいて、各ユーザの平均速度が以下の式に従って更新される。
ここで、r(i、t)はタイムスロットtにおけるユーザiの瞬間速度の見積り、E[r(i、t)]はタイムスロットtにおけるユーザiの平均速度の見積り、tcは時定数である。
受信されたチャネル状態情報とセル間干渉情報とに基づいて、各セル内のユーザの平均ダウンリンクSINRと各セル内の基地局のアップリンクSINRとを取得するステップと、
受信されたSINRに基づき、トラフィック要求を満たすことを前提として、全サブチャネル上の各基地局におけるアップリンクおよびダウンリンクの総合的転送速度が最大化されるようなサブチャネル配分方法で、サブチャネル配分結果を生成するステップとをさらに備える。
1)xln∈{0,1},l=1、2、…、L;n=1、2、…、N;
2)
3)
そして、システムのアップリンクおよびダウンリンクのスループットを最大化するために、以下の式に従ってサブチャネル配分のグローバル最適化が実行され、サブチャネル配分結果が生成される。
SINRn l1は平均アップリンクSINRを表し、
速度関数R(SINR)は、そのSINR下にあるサブチャネルnに対して適応的変調・符号化スキームを使用することで達成可能な速度を表し、
X=[xln]はサブチャネル配分行列を表し、
λは、時分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクのフレーム時間比、また周波数分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクの周波数帯域幅比であり、
rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度であり、rmin’(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合アップリンク最小所要速度である。
システムの利用可能な帯域幅に基づいて、移動局からアクセスされた新規サービスを受け付けるかどうかを決定し、受付制御の結果を基地局に送信するステップを含む。
ここで、E[r(i)]はチャネルフィードバックに基づいて取得されたユーザiの事前に見積もられた速度、Mtはシステム内の全ユーザ、rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度である。
配分が決定された各タイムスロットにおいて、各ユーザの平均速度が以下の式に従って更新される。
ここで、r(i、t)はタイムスロットtにおけるユーザiの瞬間速度の見積り、E[r(i、t)]はタイムスロットtにおけるユーザiの平均速度の見積り、tcは時定数である。
優先度の高い順にタイムスロットをサービスクラスに割り当て、優先度が同じサービスクラスについては、比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して各フレーム内の各タイムスロットを割り当てるステップを含む。
移動局からの新規サービスのサービス受付要求を受信するステップと、制御装置からの受付制御結果を移動局に送信するステップとを含む。
1.制御装置31によるスーパーフレームでの基地局321へのサブチャネルの割当
のユーザが存在する。
(1)ダウンリンクの干渉抑制
分散(無作為化)副搬送波の置換を行うシステムにおいては、RSSIl lは基地局l内の全ユーザにサービスを提供している基地局からの平均受信信号強度インジケータである。チャネルの測定はプリアンブル信号に対して実行される。RSSIl j,nは、基地局l内の全ユーザが干渉源の基地局jから受けている平均受信信号強度インジケータである。サブチャネルn上の基地局l内に存在するユーザの平均SINRは、以下の式を使って見積もられる。
(2)アップリンクの干渉抑制
分散(無作為化)副搬送波の置換を行うシステムにおいては、RSSIl l’は各ユーザの基地局l内での平均受信電力と想定される。RSSIl j’は、隣接基地局j内のユーザからの基地局lにおける平均受信電力である。その後、サブチャネルn上の基地局l内の平均アップリンクSINRが、以下の式を使って見積もられる。
(3)制御装置31がグローバル最適化を実行
この場合の制約条件には、以下が含まれる。
1)xln∈{0,1},l=1,2,…,L;n=1,2,…,N (7)
2)
3)
2.基地局321による移動局3311に対するフレームレベルでのスケジューリングの実行
ここで、式(10)を最大化する方法については、A.Jalali、R.Padovani、およびR.Pankajの「Data Throughput of CDMA−HDR:a High Efficiency−High Data Rate Personal Communication Wireless System」(CDMA−HDRのデータスループット:高効率・高データ速度のパーソナル通信無線システム)、VTC−S’2000、vol.3、pp.1854−1858、2000年、を参照することができる。
ここで、r(i、t)はタイムスロットtにおけるユーザiの瞬間速度の見積り、E[r(i、t)]はタイムスロットtにおけるユーザiの平均速度の見積り、tcは時定数である。
3.受付制御手順
ここで、E[r(i)]はチャネルフィードバックに基づいて取得されたユーザiの事前に見積もられた速度、Mtはシステム内の全ユーザ、rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度である。
321〜32n:基地局
31:制御装置
41:受信手段
42:グローバル最適化手段
421:取得手段
422:サブチャネル配分手段
43:送信手段
44:受付制御手段
3311〜331n:移動局
31:制御装置
321:基地局
51:受信手段
52:スケジューリング手段
53:サービス要求受付手段
54:送信手段
Claims (22)
- マルチセル無線通信システムの制御装置であって、
基地局から送信されるチャネル状態情報とセル間干渉情報とトラフィック要求情報とを受信する受信手段と、
システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、前記受信手段が受信した情報に基づいてサブチャネル配分のグローバル最適化を実行するグローバル最適化手段と、
前記グローバル最適化手段によって実行されたサブチャネル配分の結果を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする制御装置。 - 前記グローバル最適化手段は、さらに、
チャネル状態情報とセル間干渉情報とに基づいて、各セル内のユーザの平均ダウンリンク信号と各セル内の基地局のアップリンク信号とを取得する取得手段と、
受信した信号対干渉雑音比に基づき、かつ全サブチャネル上の各基地局におけるアップリンクおよびダウンリンクの総合的転送速度が最大化されるようなサブチャネル配分方法で、トラフィック要求を満たすことを前提として、サブチャネル配分結果を生成するサブチャネル配分手段と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の制御装置 - 前記サブチャネル配分手段は、以下の条件、
1)xln∈{0,1},l=1,2,…,L;n=1,2,…,N;
2)
3)
を満たすことを前提に、
システムのアップリンクおよびダウンリンクのスループットを最大化するために、以下の式に従ってサブチャネル配分のグローバル最適化を実行し、
(ここで、SINRn l1は、平均アップリンクSINRを表し、
は基地局l内の全ユーザのサブチャネルn上における平均信号対干渉雑音比(SINR)を表し、
速度関数R(SINR)は、そのSINR下にあるサブチャネルnに対して適応的変調・符号化スキームを使用することで達成可能な速度を表し、
X=[xln]はサブチャネル配分行列を表し、
λは、時分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクのフレーム時間比、また周波数分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクの周波数帯域幅比であり、
rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度であり、rmin’(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合アップリンク最小所要速度である)
サブチャネル配分結果を生成する
ことを特徴とする請求項2に記載の制御装置。 - システムの利用可能な帯域幅に基づいて、移動局からの新規サービスの要求を受け付けるかどうかを決定し、受付制御の結果を前記基地局に送信する受付制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- マルチセル無線通信システムの基地局であって、
制御装置から送信されたサブチャネル配分結果を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信したサブチャネル配分結果に基づいて、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して、各フレーム内の各タイムスロットを割り当てるスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段による移動局へのタイムスロット割当の結果を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記スケジューリング手段は、異なる優先度のサービスクラスに、優先度の高い順にタイムスロットを割り当て、優先度が同じサービスクラスについては、比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して各フレーム内の各タイムスロットを割り当てることを特徴とする請求項6に記載の基地局。
- 異なるサービスクラスへの異なる優先度は、サービスクラスの元のサービス品質に基づいて割り当てられることを特徴とする請求項8に記載の基地局。
- 前記移動局から新規サービスのサービス受付要求を受信し、制御装置からの受付制御結果を前記移動局に送信するサービス要求受付手段を備えることを特徴とする請求項6に記載の基地局。
- マルチセル無線通信システムの制御装置におけるリソース配分方法であって、
(1)チャネル状態情報、セル間干渉情報、およびトラフィック要求情報を受信し、
(2)システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、受信した情報に基づいてサブチャネル配分のグローバル最適化を実行し、
(3)サブチャネル配分結果を基地局に送信する、
ことを特徴とするリソース配分方法。 - チャネル状態情報とセル間干渉情報とに基づいて、各セル内のユーザの平均ダウンリンク信号と各セル内の基地局のアップリンク信号とを取得するステップと、
受信した信号対干渉雑音比に基づき、かつ全サブチャネル上の各基地局におけるアップリンクおよびダウンリンクの総合的転送速度が最大化されるようなサブチャネル配分方法で、トラフィック要求を満たすことを前提として、サブチャネル配分結果を生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のリソース配分方法。 - 前記ステップ(2)において、以下の条件、
1)xln∈{0,1},l=1,2,…,L;n=1,2,…,N;
2)
3)
を満たすことを前提に、
システムのアップリンクおよびダウンリンクのスループットを最大化するために、以下の式に従ってサブチャネル配分のグローバル最適化を実行し、サブチャネル配分結果を生成する
(ここで、SINRn l1は、平均アップリンクSINRを表し、
は基地局l内の全ユーザのサブチャネルn上における平均信号対干渉雑音比(SINR)を表し、
速度関数R(SINR)は、そのSINR下にあるサブチャネルnに対して適応的変調・符号化スキームを使用することで達成可能な速度を表し、
X=[xln]はサブチャネル配分行列を表し、
λは、時分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクのフレーム時間比、また周波数分割二重システムの場合はダウンリンク対アップリンクの周波数帯域幅比であり、
rmin(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合ダウンリンク最小所要速度であり、rmin’(i)はユーザiの全サービスクラスに関する総合アップリンク最小所要速度である)
ことを特徴とする請求項11に記載のリソース配分方法。 - システムの利用可能な帯域幅に基づいて、移動局からの新規サービスの要求を受け付けるかどうかを決定し、受付制御の結果を前記基地局に送信することを特徴とする請求項11に記載のリソース配分方法。
- マルチセル無線通信システムの基地局におけるリソース配分方法であって、
(1)サブチャネル配分結果を受信し、
(2)受信したサブチャネル配分結果に基づいて、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して、各フレーム内の各タイムスロットを割り当て、
(3)タイムスロット割当結果を移動局に送信する、
ことを特徴とするリソース配分方法。 - 異なる優先度のサービスクラスに、サービスクラスの優先度の高い順にタイムスロットを割り当て、
優先度が同じサービスクラスについては、比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して各フレーム内の各タイムスロットを割り当てることを特徴とする請求項16に記載のリソース配分方法。 - 異なるサービスクラスへの異なる優先度は、サービスクラスの元のサービス品質に基づいて割り当てられることを特徴とする請求項18に記載のリソース配分方法。
- 前記移動局から新規サービスのサービス受付要求を受信し、制御装置からの受付制御結果を前記移動局に送信するステップを含むことを特徴とする請求項16に記載のリソース配分方法。
- マルチセル無線通信システムの基地局内におけるリソース配分システムであって、
請求項1から請求項5の何れかに記載の制御装置と、
請求項6から請求項10の何れかに記載の基地局と
を備えることを特徴とするリソース配分システム。 - マルチセル無線通信システムにおけるリソース配分方法であって、
(1)制御装置によって、チャネル状態情報とセル間干渉情報とトラフィック要求情報とを受信し、
(2)システムのアップリンクおよびダウンリンクの総合的スループットを最大化するために、受信した情報に基づいてサブチャネル配分のグローバル最適化を実行し、
(3)サブチャネル配分結果を基地局に送信し、
(4)基地局によって、受信したサブチャネル配分結果に基づいて、各サービスクラス用の比例的公平性スケジューリングアルゴリズムを使用して、各フレーム内の各タイムスロットを割り当て、かつ
(5)タイムスロット割当結果を移動局に送信する、
ことを特徴とするリソース配分方法。
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