JP2010536277A - モバイル・ユーザ・リソース割当て方法およびそれを使用したリソース割当てスケジューラ - Google Patents

Abstract

モバイル・ユーザ・リソースを割り当てるための方法が開示され、この方法は、基地局によって、可変ホッピング距離を有するホッピング方式に基づいてリソース割当てマッピング系列をランダムに生成するステップと、前記基地局によって、生成されたリソース割当てマッピング系列に基づいて、前記基地局が存在するセル内の各ＵＥに通信リソースを割り当てるステップとを含む。ホッピング方式がランダムに生成されるので、本発明によるリソース割当て方式は、別々のセル間でリソース割当て手順をランダム化し、それによって、セル間干渉をランダム化し、ユーザの移動による干渉の劇的な変化を減少させることができる。

Description

本発明は、移動通信の分野に関し、特に、モバイル・ユーザ・リソース割当て方法、およびそれを使用したリソース割当てスケジューラに関する。

Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムでは、チャネル状態を活用することによる周波数選択（ＦＳ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ）スケジューリングが、分散型動的無線リソース無線リソース管理における主要技術のうちの１つである。しかし、瞬間のセル間同一チャネル干渉についての知識が不足しているせいで、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉比）の大きい変動が引き起こされ、それによって、無線リンク適応技術の実施に影響が及ぶことがある。

さらに、妥当なセル・エッジ性能およびユーザ間の適切な公平性を達成するために、ＦＳスケジューリングはまた、厳しいセル間干渉状況においてそれらのセル・エッジ・ユーザにより多くの帯域幅を割り当てなければならない。これによって、帯域幅効率、したがってセル性能全体が劣化する。

セル間干渉に対処するために妥当な複雑さを伴う方式は、ＦＳスケジューリングがＥ−ＵＴＲＡＮのアップリンクで適用される場合でも重要である。ＦＳスケジューリングは、ユーザの移動性が高い場合、および／またはＶＯＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル）などのリアルタイム・サービスが移送される場合など、一部のシナリオでは、チャネル推定の精度および適用要件のためにＥ−ＵＴＲＡＮに適用可能でないことがある。

したがって、ＦＨ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｈｏｐｐｉｎｇ：周波数ホッピング）方式は、特にＦＳスケジューリングが適用可能でない状況のためにＦＳスケジューリングを補完するものとして、マルチパス周波数選択チャネルで周波数ダイバーシチ利得を達成するための代替候補である。

ＦＨ方式では、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ユーザ装置）に、事前定義されたパターンに従って不連続の周波数リソースが割り当てられる。それは、ＦＨを使用することによって、マルチパス干渉を減少させ、無線通信の深いフェージングを回避することができる。したがって、周波数ダイバーシチ利得は、リンク層で達成することができる。

図１（ａ）は、３つのユーザ、ＵＥ Ａ、ＵＥ ＢおよびＵＥ Ｃへの、周波数ホッピングなしの通常のＲＵ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ：リソース・ユニット）割当てを示している。図１（ａ）に示されるように、それぞれのＵＥに、ＴＴＩ当たり１２個の副搬送波を有する１つのＲＵが割り当てられ、それぞれのＴＴＩが、それぞれ第１のサブフレームおよび第２のサブフレームと呼ばれる２つのサブフレームを含む。周波数ホッピングなしの場合では、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームは、同じ周波数帯を使用する。図１（ａ）に示された「第１の再送」は、ハイブリッドＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ：自動再送要求）の再送を指す。現在の無線標準化組織３ＧＰＰでは固定の非適応再送パターンを使用するよう助言されているので、図１（ａ）に示されるように、再送用のリソース位置（時間対周波数）は固定されている。

図１（ｂ）は、ＴＴＩ内周波数ホッピングに関するケースを示している。ここでは、同じＴＴＩ内の第１のサブフレームと第２のサブフレームの間のＲＵ数による距離が、周波数ホッピング距離Ｄ_ｔｈと定義される。周波数ホッピング・パターンは、干渉に影響する重大な要因である。

システム・レベルの性能について考慮するＦＨパターン設計の方式はなく、したがって、現在は一定周波数ホッピングが適用されており、それは図２に示されている。

図２に示されるように、第１のサブフレームの１組のインデックスは、サブフレーム・インデックスからなる、Ｓ_１ｓｔ＝｛ｆｉｒｓｔＩｄｘ｜１，２，３，４，…．｝と設定され、第２のサブフレームの１組のインデックスは、Ｓ_２ｎｄ＝｛ＳｅｃｏｎｄＩｄｘ｜１，２，３，４，…．｝と設定される。周波数ホッピング方式が適用される場合、それぞれのＵＥに、第１のサブフレーム・インデックスと第２のサブフレーム・インデックスの対（ｆｉｒｓｔＩｄｘ，ＳｅｃｏｎｄＩｄｘ）としてリソース・インジケータが割り当てられる。ＦＨパターンによれば、ＳｅｃｏｎｄＩｄｘの値は、次式によって計算することができる：

SecondIdx ＝ mod (firstIdx＋Ｄ_ｆｈ, total_RU_number) （１）

同じセクタ内のＵＥが同じ距離を有し得る一定ホッピング距離パターンでは、Ｄ_ｆｈは、次式によって計算することができる。

Ｄ_ｆｈ＝ＳＴＥＰ＊（ｃｅｌｌ＿ｉｄｘ＋１） （２）

ただし、数式（２）のＳＴＥＰのパラメータは、システム全体に使用される基本ホッピング距離であり、ｃｅｌｌ＿ｉｄｘは、セクタのインデックス番号である。図２は、同じ距離を有する周波数ホッピング・パターンを示している。したがって、ＵＥに、リソース対、｛１，３｝、｛２，４｝、｛３，５｝……が割り当てられてよく、ここでは、Ｄ_ｆｈは２である。

一定ホッピング距離では、同じセル内の各ＵＥは、同じホッピング距離を使用することができ、したがって、セル間干渉は、ランダム化することができない。

上記の問題を解決するために、本発明は、同じセル内のＵＥ間に可変ホッピング距離が提供されるランダム周波数ホッピング・パターンを提供する。このパターンでは、干渉を安定させながら、セル間干渉をランダム化することができる。

本発明の一態様によれば、モバイル・ユーザ・リソースを割り当てるための方法が提供され、この方法は、
基地局によって、可変ホッピング距離を有するホッピング方式に基づいて、リソース割当てマッピング系列をランダムに生成するステップと、
基地局によって、生成されたリソース割当てマッピング系列に基づいて、セル内の各ＵＥに通信リソースを割り当てるステップとを含む。

本発明の別の態様によれば、移動通信リソースを割り当てるためのスケジューラが提供され、このスケジューラは、
ホッピング方式に基づいてリソース割当てマッピング系列をランダムに生成するように適応されたリソース割当てマッピング系列発生器であって、可変ホッピング距離を生成するためのホッピング距離生成モジュールを含む、リソース割当てマッピング系列発生器と、
リソース割当てマッピング系列発生器によって生成されたリソース割当てマッピング系列に基づいてセル内の各ＵＥに通信リソースを割り当てるように適応されたリソース・アロケータとを含む。

このホッピング方式はランダムに生成されるので、本発明のリソース割当て方式は、別々のセル間でリソース割当て手順をランダム化し、それによって、セル間干渉をランダム化し、さらにユーザの動きによる干渉の劇的な変化を減少させることができる。

従来技術のホッピング方式を使用しないリソース割当ての概略図である。 従来技術の一定ホッピング距離を有するホッピング方式を使用したリソース割当ての概略図である。 一定ホッピング距離を使用してＵＥにリソースを割り当てるためのホッピング方式の概略図である。 本発明による可変ホッピング距離を使用したＵＥへのリソース割当ての概略図である。 本発明によるリソースを割当て方法のフローチャートである。 本発明によるリソースを割当てスケジューラのブロック図である。 生成された可変ホッピング距離を有する、本発明によるホッピング・マッピング関係の概略図である。

周波数ホッピングのランダム化を達成するために、本発明は、同じセル内のＵＥがそれぞれ異なるホッピング距離を有する、モバイル・ユーザ・リソース割当て方式を提供する。下記では、本発明の好ましい実施形態によるリソース割当て方法について、図３〜５を参照して述べる。

まず、図４に示されるように、チャネル情報が知られていない場合では、Ｎｏｄｅ Ｂはまず、本発明に提案されたマッピング関係系列生成方法に従ってマッピング関係系列を生成し、次いで、生成されたマッピング関係系列に基づいて、Ｎｏｄｅ Ｂが位置するセル内の各ＵＥにリソース・ユニットを割り当てる。

図５に示されるように、本発明によるリソース割当てスケジューラ１０は、マッピング系列発生器１１とリソース・アロケータ１２とを含む。ここで、マッピング系列発生器１１は、本発明によるマッピング関係系列生成方法を採用する。マッピング系列発生器１１は、可変ホッピング距離をランダムに生成するように適応されたホッピング距離生成モジュール１１Ａと、特定の条件を満たさないマッピングを削除しながら、生成されたマッピング距離に基づいてマッピング系列を生成するように適応されたマッピング系列生成モジュール１１Ｂとを含む。この手順について、下記に詳細に述べられる。

従来の解決策に類似して、第１のサブフレームの１組のインデックスが、サブフレーム・インデックスからなる、Ｓ_１ｓｔ＝｛ｆｉｒｓｔＩｄｘ｜１，２，３，４，…．｝と設定され、第２のサブフレームの１組のインデックスは、Ｓ_２ｎｄ＝｛ＳｅｃｏｎｄＩｄｘ｜１，２，３，４，…．｝と設定される。周波数ホッピング方式が適用される場合、それぞれのＵＥに、第１のサブフレーム・インデックスと第２のサブフレーム・インデックスの対（ｆｉｒｓｔＩｄｘ，ＳｅｃｏｎｄＩｄｘ）としてリソース・インジケータが割り当てられる。ＦＨパターンによれば、ＳｅｃｏｎｄＩｄｘの値は、次式によって計算することができる：
SecondIdx ＝ mod (firstIdx＋Ｄ_ｆｈ, total_RU_number) （１）

本発明によれば、数式（１）のホッピング距離Ｄ_ｆｈは、次式となる。

Ｄ_ｆｈ＝ＲａｎｄｏｍＶａｌ

ここで、ＲａｎｄｏｍＶａｌは、マッピング・パターンによって決まる。第１のサブフレームおよび第２のサブフレームによってそれぞれ形成されたリソース対の間の差は、マッピング・パターンがランダムな順序で生成されるので、確率変数である。

図３は、本発明による方法を使用してランダムな順序で生成されるマッピング・パターンを示す。したがって、図３に形成されているリソース対は、｛１，３｝、｛２，１２｝、｛３，１｝、｛５，１０｝……である。これらのリソース対は、スケジューリング・アルゴリズムを使用してセル内のＵＥに割り当てられる。それぞれのリソース対のホッピング距離は、それぞれ２、１０、−２、５、……である。したがって、ホッピング距離の値Ｄ_ｆｈは、確率変数である。

ランダム化されたＦＨを作成するには、以下の基準を満たすべきである。
１）Ｓ_１ｓｔ内のサブフレームまたはサブフレーム・グループは、Ｓ_２ｎｄ内の１つのサブフレームまたはサブフレーム・グループを有し、またそれだけを有する。すなわち、Ｓ_１ｓｔ内のサブフレームまたはサブフレーム・グループは、それぞれＳ_２ｎｄ内のサブフレームまたはサブフレーム・グループに対応する。
２）隣接セル間で、ＲＵの重複を回避しなければならない。すなわち、隣接セル内では、同じｆｉｒｓｔＩｄｘは、異なるＳｅｃｏｎｄＩｄｘにマッピングされる。

マッピング関係は、上記の基準に基づいて作成される。図６に、上記基準を満たさないマッピング関係が削除される、使用可能なマッピング関係ランダム系列が一例として示されている。

ここで、帯域幅全体に１０個のＲＵがあると仮定する。マッピング関係の上記基準に従って、１０対のマッピング関係が生成される。それぞれのセルに、１つのマッピング関係が割り当てられ、隣接しないセルは、同じマッピング関係を再使用できる。それぞれの基地局は、セルのマッピング関係系列に基づいて、基地局の制御下のセル内の各ＵＥにＲＵリソースを割り当てる。すなわち、基地局は、リソース対を各ＵＥにランダムに割り当てる。このセル内の割当てのマッピング関係は、図３に示される通りであると仮定すると、セル内の各ＵＥに割り当てられるリソースは、それぞれ｛１，３｝、｛２，１２｝、｛３，１｝、｛５，１０｝……である。

本発明によるマッピング方法では、セル間干渉の分散を減少させることができる。ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｖｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ：干渉対熱雑音）についてのシミュレーション結果が、下記に示される。

表１は、ＴＵ（Ｔｙｐｉｃａｌ Ｕｒｂａｎ：典型的都市）３０ｋｍ／ｈにおける干渉の分散値および平均値を示している。表１から、ランダム化されたマッピング・パターンが最良の分散性能をもたらすことが見て分かる。したがって、ランダム化された周波数ホッピング・パターンは、ホッピングを使用しない方式と比べて、干渉の変化を減少させることができ、それは５０％利得である。さらに、一定距離周波数ホッピング方式と比べて、３９％利得を得ることができる。

Claims (6)

1. 移動通信でモバイル・ユーザにリソースを割り当てる方法であって、
   基地局によって、ホッピング方式に基づいて、ランダムに生成されるリソース割当てマッピング系列を生成するステップと、
   前記基地局によって、前記生成されたリソース割当てマッピング系列に基づいて、前記基地局が存在するセル内の各ＵＥに通信リソースを割り当てるステップとを含み、
   前記ホッピング方式が可変ホッピング距離を有する、方法。
2. 前記リソース割当てマッピング系列が、第１のサブフレームのインデックスと、前記第１のサブフレームの前記インデックスおよび前記ホッピング距離に基づいて取得される第２のサブフレームのインデックスとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ホッピング距離が、
   １）前記第１のサブフレームの前記インデックスが、それぞれ前記第２のサブフレームの前記インデックスに対応し、
   ２）隣接セルのマッピング系列では、前記第１のサブフレームの１つのインデックスが前記第２のサブフレームの異なるインデックスにマッピングされるように、ランダムに生成される、請求項２に記載の方法。
4. 移動通信リソースを割り当てるスケジューラであって、
   ホッピング方式に基づいてリソース割当てマッピング系列をランダムに生成するように適応されたリソース割当てマッピング系列発生器と、
   前記リソース割当てマッピング系列発生器によって生成された前記リソース割当てマッピング系列に基づいてセル内の各ＵＥに通信リソースを割り当てるように適応されたリソース・アロケータとを含み、
   前記リソース割当てマッピング系列発生器が、可変ホッピング距離を生成するためのホッピング距離生成モジュールを含む、スケジューラ。
5. 前記リソース割当てマッピング系列発生器が、第１のサブフレームのインデックスと、前記第１のサブフレームの前記インデックスおよび前記ホッピング距離に基づいて取得される第２のサブフレームのインデックスとを含むリソース割当てマッピング系列を生成するように適応される、請求項４に記載のスケジューラ。
6. 前記ホッピング距離生成モジュールが、
   前記第１のサブフレームの前記インデックスが、それぞれ前記第２のサブフレームの前記インデックスに対応し、
   隣接セルに割り当てられたマッピング系列では、前記第１のサブフレームの１つのインデックスが前記第２のサブフレームの異なるインデックスにマッピングされるように、前記ホッピング距離をランダムに生成するように適応される、請求項５に記載のスケジューラ。