JP2010233206A - 資源割当方法及び資源割当装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェムトセルを含む無線通信システムで基地局に割り当てられる資源を動的に縮小し、余分な資源をフェムトセルに割り当てる。
【解決手段】本発明は資源割当方法及び資源割当装置に関するものである。本発明にかかる無線通信システムの資源割当方法は、資源を第１基地局に割り当てる段階と、第１基地局が管理する第１セルの領域内で前記第１セルより小さい第２セルの存在有無を判断する段階と、前記第２セルが存在する場合、前記第１基地局に割り当てられた前記資源を縮小する段階、および前記資源縮小の結果、残った資源を前記第２セルを管理する第２基地局に割り当てる段階を含む。
【選択図】図９

Description

本発明は資源割当方法及び資源割当装置に関する。

無線通信システムでは、基地局はシステムの初期化の過程で割り当てられた無線資源によって動作を行う。

米国特許出願公開第２００８／００１４９５４号明細書

一方、基地局領域内にフェムトセル（femto cell）が含まれる場合、フェムトセルを運用するための資源が必要であるが、フェムトセルと基地局とが排他的に共有できる資源には限界がある。

そこで、本発明が目的とする技術的課題は、フェムトセルを含む無線通信システムで基地局に割り当てられる資源を動的に縮小し、余分な資源をフェムトセルに割り当てることにある。

本発明の一実施例による無線通信システムの資源割当方法は、資源を第１基地局に割り当てる段階、第１基地局が管理する第１セルの領域内に前記第１セルより小さい第２セルの存在有無を判断する段階、前記第２セルが存在する場合、前記第１基地局に割り当てられた前記資源を縮小する段階、および前記資源縮小の結果、残った資源を前記第２セルを管理する第２基地局に割り当てる段階を含む。

前記第２セルはフェムトセルであってもよい。

前記第２セルが存在する場合、前記第１基地局に割り当てられた資源及び前記第２基地局に割り当てられた資源は互いに排他的であってもよい。

前記資源は周波数資源を含むことができる。

前記資源は時間資源を含むことができる。

前記第２セルの数に応じて前記第１基地局及び前記第２基地局のそれぞれに割り当てられる資源の大きさが変わることがある。

前記第１基地局に割り当てる段階は、システムの初期化の過程で設定された資源を前記第１基地局に割り当てる段階を含み、前記資源は下向リンクのための資源と上向リンクのための資源で構成される。

前記第２セルが存在しない場合、前記下向リンク資源及び前記上向リンク資源は前記第２基地局に割り当てられないことがある。

前記第２基地局に割り当てる段階は、フレームの下向リンク区間を少なくとも第１下向リンク区間及び第２下向リンク区間に分割する段階、前記フレームの上向リンク区間を少なくとも第１上向リンク区間及び第２上向リンク区間に分割する段階、前記第１基地局に第１下向リンク区間及び前記第１上向リンク区間が割り当てられるように前記資源を縮小する段階、そして前記第２下向リンク区間及び前記第２上向リンク区間を前記第２基地局に割り当てる段階を含むことができる。

本発明の他の実施例による資源割当装置は、無線通信システムで第１基地局が管理する第１セルの領域内に前記第１セルより小さい第２セルの存在有無を判断する判断部、および前記判断部の判断に応じて資源を第１基地局または第２基地局に割り当てる割当部を含む。

前記割当部は、前記資源を前記第１基地局に割り当て、前記第２セルが存在する場合には前記第１基地局に割り当てられた前記資源を縮小し、縮小された資源を前記第２基地局に割り当てることができる。

前記第２セルが存在する場合に、前記第１基地局及び前記第２基地局のそれぞれに割り当てられる資源は互いに排他的であってもよい。

前記資源は周波数資源を含むことができる。

前記資源は時間資源を含むことができる。

前記第２セルはフェムトセルであってもよい。

本発明によると、基地局とフェムトセルとが共存する無線通信システムで資源を効率的に割り当てることができる

本発明の一実施例による無線通信システムを示す図である。 本発明の一実施例による制御局を示すブロック図である。 本発明の一実施例によってフェムトセルが存在しない場合の基地局の資源割当を示す図である。 本発明の一実施例によってフェムトセルが存在する場合の基地局の資源割当を示す図である。 本発明の一実施例によってフェムトセルが存在する場合のフェムト基地局の資源割当を示す図である。 本発明の他の実施例によってフェムトセルが存在しない場合の基地局の資源割当を示す図である。 本発明の他の実施例によってフェムトセルが存在する場合の基地局の資源割当を示す図である。 本発明の他の実施例によってフェムトセルが存在する場合のフェムト基地局の資源割当を示す図である。 本発明の一実施例による資源割当方法の順序を示す流れ図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限られない。また、図面で本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付けた。

明細書全体において、或る部分が何らかの構成要素を「含む」とする時、これは特に反対になる記載のない限り他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。また、明細書に記載された「…部（例：薬剤収納部、加熱部）」、「…機（例：電動機、噴射機）」、「モジュール（発光モジュール、出力モジュール）」等の用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェア及びソフトウェアの結合で実現することができる。

本明細書で、端末（terminal）は、移動局（Mobile Station：ＭＳ）、移動端末（Mobile Terminal：ＭＴ）、加入者局（Subscriber Station：ＳＳ）、携帯加入者局（Portable Subscriber Station：ＰＳＳ）、使用者装置（User Equipment：ＵＥ）、アクセス端末（Access Terminal：ＡＴ）などを含むことができ、移動局、移動端末、加入者局、携帯加入者局、使用者装置、アクセス端末などの全部または一部の機能を含むこともできる。

本明細書で、基地局（Base Station：ＢＳ）は、アクセスポイント（Access Point：ＡＰ）、無線アクセス局（Radio Access Station：ＲＡＳ）、ノードＢ（Node B）、高度化ノードＢ（evolved Node B：eNodeB）、送受信基地局（Base Transceiver Station：ＢＴＳ）、ＭＭＲ（Mobile Multihop Relay）−ＢＳなどを含むこともでき、アクセスポイント、無線アクセス局、ノードＢ、ｅＮｏｄｅＢ、送受信基地局、ＭＭＲ−ＢＳなどの全部または一部の機能を含むこともできる。

次に、図面を参照して本発明の一実施例による資源割当方法を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による無線通信システムを示す図である。

図１を参照すると、無線通信システムは、端末１１０、基地局（ＢＳ）１２０、フェムト基地局１３０及び制御局（ＡＣＲ：１４０、１４１）を含む。

端末１１０は、無線チャンネルの終端点としてチャンネル内伝送標準とチャンネル外伝送標準を接続した全地球的無線通信システム、例えば、携帯インターネットシステムの無線接続規格による送受信機能と媒体アクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）処理機能を利用して基地局１２０またはフェムト基地局１３０に接続し、高速パケットデータを送受信する。

端末１１０は、基地局１２０に接続する第１端末１１１及びフェムト基地局１３０に接続する第２端末１１２を含む。

基地局１２０は、端末１１０から無線信号を受信して制御局１４０に伝達したり、制御局１４０から受信されるデータを無線信号に変換して端末１１０へ伝達し、端末１１０と初期接続、セクタ間ハンドオーバー制御機能及びサービス品質（ＱｏＳ:Quality of Service）制御機能を行う。

基地局１２０は、システムの初期化の過程で周波数資源と時間資源に相当するフレーム情報を制御局１４０から受信して、基地局１２０のシステムパラメータとして設定して運用する。基地局１２０は、このような情報を基地局領域１０、つまり、基地局１２０が管理するマクロセル内に放送し、これによって第１端末１１１は資源情報を共有する。

フェムト基地局１３０は、例えば、半径１０ｍ内外の地域を対象として無線通信サービスを提供する超小型基地局を意味し、フェムトセル２０を管理し、例えば、家庭やビル内部のようにマクロセル（macro cell）電波が劣化する陰影地域に設置して移動通信サービスの品質を確保するためのものある。ここで、フェムト基地局１３０及びペムトセル２０は、フェムトという従来の文字約束に縛られた辞書的定義に限定されず、それより大きい単位または小さい単位の名称を有する超小型基地局及び超小型セルの範囲まで含む用語である。

このようにフェムトセル２０が含まれている場合、フェムトセル２０と基地局領域１０との間の干渉現象を除去するために基地局１２０を支援する周波数帯域（例:ＦＡ１）とは異なる別途の周波数帯域（例:ＦＡ２）をフェムト基地局１３０に割り当てる必要がある。しかし、与えられた周波数帯域には限定があったり、周波数資源活用の効率性に問題がある場合がある。

制御局（１４０、１４１）は、基地局１２０及びフェムト基地局１３０から受信したデータを無線通信システムの上位ノードへ伝達し、上位ノードから受信したデータを基地局１２０及びフェムト基地局１３０に伝達する。また、制御局（１４０、１４１）は、基地局１２０及びフェムト基地局１３０の初期化の過程で基地局１２０及びフェムト基地局１３０にシステムパラメータを提供する。一方、一般にシステムパラメータは、周辺基地局１２０及びフェムト基地局１３０の間に同一に設定されて運用させることができる。場合によっては周波数帯域及び周波数帯域幅を異ならせて割り当てて運用させることもできるが、このような可変的なシステムパラメータは、制御局（１４０、１４１）に応じて設定される。

一方、２つの制御局（１４０、１４１）はネットワークで互いに連結されている。

次に、図２を参照して制御局について詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例による制御局を示すブロック図である。

図２を参照すると、制御局は判断部１４２及び割当部１４３を含む。

判断部１４２は、無線通信システムにフェムトセル２０が含まれているかどうかを判断する。

割当部１４３は、資源を基地局１２０に割り当てる。仮に、判断部１４２がフェムトセル２０が基地局領域１０に含まれていると判断した場合、割当部１４３は基地局１２０に割り当てられた資源を縮小し、縮小された資源をフェムト基地局１３０に割り当てる。したがって、この場合、基地局１２０に割り当てられる資源とフェムト基地局１３０に割り当てられた資源とは互いに排他的である。

このように、限定された資源を動的に活用することによって、基地局領域１０とフェムトセル２０との間の干渉現象を減らすことができる。

次に、図３、図４及び図５を参照して、本発明の一実施例による無線資源割当について詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施例によってフェムトセルが存在しない場合、時間分割多重化（Time Division Duplexing、以下、「ＴＤＤ」と言う）システムにおける基地局の資源割当を示す図である。図４は、本発明の一実施例によってフェムトセルが存在する場合、基地局の資源割当を示す図である。図５は、本発明の一実施例によってフェムトセルが存在する場合、フェムト基地局の資源割当を示す図である。

図３を参照すると、本発明の一実施例による資源は大きく周波数資源及び時間資源を含む。周波数資源、は基地局１２０に割り当てられた特定周波数帯域ｆ１、周波数帯域幅、セクタ及び副チャンネルなどであり、時間資源は複数のシンボルのことである。ＴＤＤ無線通信システムでは、双方向通信が可能にしたフレームが下向リンクＤＬ区間及び上向リンクＵＬ区間を含む。下向リンクＤＬ区間及び上向リンクＵＬ区間は、送信／受信切替ギャップ（ＴＴＧ:transmit/receive transition gap）及び受信／送信切替ギャップ（ＲＴＧ:receive/transmit transition gap）を介して互いに隔離されていることもある。時間分割多重化によって下向リンク区間ＤＬ１及び上向リンク区間ＵＬ１は同一の周波数帯域ｆ１を使用し、互いに異なる時間を使用する。この場合、フェムトセル２０が含まれていなければ、基地局１２０が下向リンク区間ＤＬ１と上向リンク区間ＵＬ１との全てを使用することができる。

図４を参照すると、フェムトセル２０が含まれている場合、基地局１２０は下向リンク区間ＤＬ２及び上向リンク区間ＵＬ２を使用する。下向リンク区間ＤＬ２及び上向リンク区間ＵＬ２に割り当てられる時間資源は、それぞれフェムトセルが存在しない場合の下向リンク区間ＤＬ１及び上向リンク区間ＵＬ１に割り当てられた時間資源のうちの一部である。基地局１２０は、下向リンク区間ＤＬ２で第１端末１１１にデータを送信し、上向リンク区間ＵＬ２で第１端末１１１からデータを受信する。

図５を参照すると、無線通信システムにフェムトセル２０が含まれている場合、フェムト基地局１３０は下向リンク区間ＤＬ３及び上向リンク区間ＵＬ３を使用する。下向リンク区間ＤＬ３及び上向リンク区間ＵＬ３に割り当てられる時間資源は、それぞれフェムトセルが存在しない場合の下向リンク区間ＤＬ１及び上向リンク区間ＵＬ１に割り当てられた時間資源のうちの一部である。また、フェムト基地局１３０の下向リンク区間ＤＬ３及び上向リンク区間ＵＬ３に割り当てられる時間資源は、基地局１２０の下向リンク区間ＤＬ２及び上向リンク区間ＵＬ２に割り当てられる時間資源と排他的である。フェムト基地局１３０は、下向リンク区間ＤＬ３で第２端末１１２にデータを送信し、上向リンク区間ＵＬ３で第２端末１１２からデータを受信する。

一方、無線通信システムにフェムトセル２０が含まれている場合、フェムトセル２０の数に応じて基地局１２０及びフェムト基地局１３０のそれぞれに割り当てられる時間資源の大きさは変わることがある。

次に、図６、図７及び図８を参照して、本発明の他の実施例による無線資源割当について詳細に説明する。

図６は、本発明の他の実施例によってフェムトセルが存在しない場合、周波数分割多重化（Frequency Division Duplexing、以下、「ＦＤＤ」と言う）システムにおける基地局の資源割当を示す図である。図７は、本発明の他の実施例によってフェムトセルが存在する場合、基地局の資源割当を示す図である。図８は、本発明の他の実施例によってフェムトセルが存在する場合、フェムト基地局の資源割当を示す図である。

図６を参照すると、周波数分割多重化によって下向リンク区間ＤＬ４及び上向リンク区間ＵＬ４は同一の時間互いに異なる周波数帯域（ｆ２、ｆ３）を使用する。下向リンク区間ＤＬ４及び上向リンク区間ＵＬ４は保護帯域（ＧＢ:guard band）を介して互いに隔離されていることもある。この場合、フェムトセル２０が含まれていなければ、基地局１２０が下向リンク区間ＤＬ４と上向リンク区間ＵＬ４とを全て使用することができる。

図７を参照すると、無線通信システムにフェムトセル２０が含まれている場合、周波数分割多重によって基地局１２０と第１端末１１１との間の下向リンク区間ＤＬ５及び上向リンク区間ＵＬ５は同一の時間の間に互いに異なる周波数帯域（ｆ４、ｆ５）を使用する。この時、フェムト基地局１３０と端末１１０との間の下向リンク区間ＤＬ５及び上向リンク区間ＵＬ５にそれぞれ割り当てられた周波数帯域（ｆ４、ｆ５）は、基地局１２０と端末１１０との間の下向リンク区間ＤＬ４及び上向リンク区間ＵＬ４に割り当てられた周波数帯域（ｆ２、ｆ３）の一部である。

図８を参照すると、無線通信システムにフェムトセル２０が含まれている場合、フェムト基地局１３０と第２端末１１２との間の下向リンク区間ＤＬ６及び上向リンク区間ＵＬ６は、同一の時間の間に互いに異なる周波数帯域（ｆ６、ｆ７）を使用する。この時、フェムト基地局１３０の下向リンク区間ＤＬ６及び上向リンク区間ＵＬ６に割り当てられる周波数資源（ｆ６、ｆ７）は、フェムトセルが存在しない場合の下向リンクＤＬ４区間及び上向リンクＵＬ４区間に割り当てられた周波数資源（ｆ２、ｆ３）の一部である。また、フェムト基地局１３０の下向リンク区間ＤＬ６及び上向リンク区間ＵＬ６に割り当てられる周波数資源（ｆ６、ｆ７）は、基地局１２０の下向リンク区間ＤＬ５及び上向リンク区間ＵＬ５に割り当てられる周波数資源（ｆ４、ｆ５）と排他的である。

一方、無線通信システムにフェムトセル２０が含まれている場合、フェムトセル２０の数に応じて基地局１２０及びフェムト基地局１３０のそれぞれに割り当てられる周波数資源の大きさが変わることがある。

一方、図示してはいないが、無線通信システムでフェムトセル２０が存在する場合、ＴＤＤシステムでも周波数資源が、ＦＤＤシステムでも時間資源または周波数及び時間資源が、同時にフェムト基地局１３０に割り当てられる周波数資源及び時間資源と排他的であることがある。

次に、図９を参照して本発明の一実施例による無線資源割当方法について詳細に説明する。

図９は本発明の一実施例による資源割当方法の順序を示す流れ図である。

図９を参照すると、基地局１２０がネットワークに含まれると（Ｓ９０１）、基地局１２０がネットワークに含まれたことを知らせる情報が制御局１４０に伝達される（Ｓ９０２）。その結果、制御局１４０は基地局１２０に資源を割り当てる（Ｓ９０３）。例えば、制御局１４０は図３または図６に示したように資源割当を行うことができる。その結果、基地局１２０は割り当てられた資源を運用資源として設定し、資源をスケジューリング（Ｓ９０４）して端末１１１との通信を行う。

その後、フェムト基地局１３０がネットワークに進入すると（Ｓ９０５）、フェムト基地局１３０がネットワークに含まれたことを知らせる情報が制御局１４０に伝達される（Ｓ９０６）。

その結果、制御局１４０は基地局領域２０にフェムトセル２０の存在有無を確認する（Ｓ９０７）。フェムトセル２０が存在する場合、制御局１４０はフェムトセル２０を考慮して資源を分配し（Ｓ９０８）、分配された資源に基づいて基地局１２０に資源割当を行う（Ｓ９０９）。また、基地局１２０は、基地局１２０に割り当てられた資源と排他的資源とをフェムト基地局１３０に割り当てる（Ｓ９１０）。つまり、基地局１２０に割り当てられた資源を動的に縮小し、縮小された資源をフェムト基地局１３０に割り当てる。例えば、図４及び図５、または図７及び図８に示したように資源割当を行うことができる。その結果、基地局１２０及びフェムト基地局１３０はそれぞれに割り当てられた資源を運用資源として設定し、これをスケジューリングして（Ｓ９１１、Ｓ９１２）端末１１０との通信を行う。この時、フェムトセル２０の数に応じて制御局１３０の資源割当は動的に変化し得る。

フェムトセルが存在しないと判断される場合に、制御局１４０は待機状態となる。

上述した本発明の実施例は装置及び方法を通じてのみ実現されるわけではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて実現することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

本発明の実施例による資源割当方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式のシステムを含む多様な通信システムで適用することができる。

１０ 基地局領域
２０ フェムトセル
１１０ 端末
１１１ 第１端末
１１２ 第２端末
１２０ 基地局
１３０ フェムト基地局
１４０、１４１ 制御局
１４２ 判断部
１４３ 割当部

Claims (15)

1. 無線通信システムの資源割当方法において、
   資源を第１基地局に割り当てる段階、
   第１基地局が管理する第１セルの領域内に前記第１セルより小さい第２セルの存在有無を判断する段階、
   前記第２セルが存在する場合、前記第１基地局に割り当てられた前記資源を縮小する段階、および
   前記資源縮小の結果、残った資源を前記第２セルを管理する第２基地局に割り当てる段階
   を含む資源割当方法。
2. 前記第２セルはフェムトセルである、請求項１に記載の資源割当方法。
3. 前記第２セルが存在する場合、前記第１基地局に割り当てられた資源及び前記第２基地局に割り当てられた資源は互いに排他的である、請求項１に記載の資源割当方法。
4. 前記資源は周波数資源を含む、請求項２に記載の資源割当方法。
5. 前記資源は時間資源を含む、請求項２乃至４のいずれかに記載の資源割当方法。
6. 前記第２セルの数に応じて、前記第１基地局及び前記第２基地局のそれぞれに割り当てられる資源が変化する、請求項５に記載の資源割当方法。
7. 前記第１基地局に割り当てる段階は、
   フレームの下向リンク区間を前記第１基地局に割り当てる段階、および
   前記フレームの上向リンク区間を前記第１基地局に割り当てる段階
   を含む請求項１に記載の資源割当方法。
8. 前記第２セルが存在しない場合、前記下向リンク区間及び前記上向リンク区間は前記第２基地局に割り当てられない請求項７に記載の資源割当方法。
9. 前記第２基地局に割り当てる段階は、
   フレームの下向リンク区間を少なくとも第１下向リンク区間及び第２下向リンク区間に分割する段階、
   前記フレームの上向リンク区間を少なくとも第１上向リンク区間及び第２上向リンク区間に分割する段階、
   前記第１基地局に第１下向リンク区間及び前記第１上向リンク区間が割り当てられるように前記資源を縮小する段階、および
   前記第２下向リンク区間及び前記第２上向リンク区間を前記第２基地局に割り当てる段階
   を含む請求項８に記載の資源割当方法。
10. 無線通信システムで第１基地局が管理する第１セルの領域内に前記第１セルより小さい第２セルの存在有無を判断する判断部、および
    前記判断部の判断に応じて資源を第１基地局または第２基地局に割り当てる割当部
    を含む資源割当装置。
11. 前記割当部は、
    前記資源を前記第１基地局に割り当て、
    前記第２セルが存在する場合には、前記第１基地局に割り当てられた前記資源を縮小し、前記資源縮小の結果、残った資源を前記第２基地局に割り当てる
    請求項１０に記載の資源割当装置。
12. 前記第２セルが存在する場合に、前記第１基地局及び前記第２基地局のそれぞれに割り当てられる資源は互いに排他的である請求項１１に記載の資源割当装置。
13. 前記資源は周波数資源を含む請求項１２に記載の資源割当装置。
14. 前記資源は時間資源を含む請求項１２または１３のいずれかに記載の資源割当装置。
15. 前記第２セルはフェムトセルである請求項１０に記載の資源割当装置。

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