JP2011250157A - 偏波多重回線割当方法および制御局装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の端末局がノード局を介して、サブキャリアごとに両偏波同一周波数を割り当てて偏波多重無線通信を行う無線通信システムにおいて、ノード局に接続される制御局が端末局の要求速度に応じて回線割当を行う際に、ノード局が両偏波合計で利用できる電力と帯域の総和をそれぞれシステム電力、システム帯域とし、割当回線の伝送速度が要求速度の1/2以上となる回線候補を抽出し、当該回線候補の中から片偏波分のシステム帯域とシステム電力がバランスよく利用できるサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する第1のステップと、第1のステップで求めたサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を両偏波の空き帯域にそれぞれ周波数配置する第2のステップとを有する。
【選択図】図8
Description
α(j) =|Wr(j)−Pr(j)|/√2
に応じて、またはシステム帯域とシステム電力の利用が総合的に少ないことを評価する評価値β(j)
β(j) =(Wr(j)2+Pr(j)2)1/2
に応じてサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する。
α(j) =|Wr(j)−Pr(j)|/√2
に応じて、またはシステム帯域とシステム電力の利用が総合的に少ないことを評価する評価値β(j)
β(j) =(Wr(j)2+Pr(j)2)1/2
に応じてサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する構成である。
(a) サブキャリア数
(b) サブキャリア毎の通信方式または電力
(c) サブキャリア毎の偏波
(d) サブキャリア毎の中心周波数
である。ここで、通信方式の所要C/Nから電力が一意に決まるため、通信方式と電力は同一回線要素とした。
図8において、第1ステップでは、伝送速度が要求速度の1/2以上となり片偏波分のシステム帯域とシステム電力を最もバランス良く利用できる回線要素(a), (b)を求める。要求速度特定、回線候補抽出、評価値計算、サブキャリア数およびサブキャリア毎通信方式決定の各処理の詳細については後述する。次に、第2ステップでは、第1ステップで求めた同一の回線要素(a), (b)を両偏波の空き帯域にそれぞれ周波数配置する。このように同一の回線要素(a), (b)を両偏波に配置することを「キャリア対配置」と呼ぶ。端末局種別決定、サブキャリア偏波およびサブキャリア中心周波数決定の各処理の詳細については後述する。第2ステップにより要求速度の1/2を満たす回線要素が両偏波に割当てられるため合計の伝送速度が2倍となり、要求速度を満たす回線が割当られる。
表1は、通信方式の種類と各通信方式のスペクトラム利用効率ηとC/Nreq の例を示す。ηは変調指数と誤り訂正符号化率の積であり、周波数あたりに伝送可能なビットレートである。また、表1のC/Nreq は図6においてBER=10-5を満たすC/Nである。このような通信方式をサブキャリア毎に自由に設定できることを前提とする。回線をキャリア帯域幅W0 のD個のサブキャリアに分割し、i番目のサブキャリアのスペクトラム利用効率をη(i) とすると、各サブキャリアの伝送速度はη(i)W0である。従って、割当回線の伝送速度が要求速度の 1/2(=Rreq )以上となるには次式を満足する必要がある。
端末局からの送信波には、ノード局と受信側の端末局装置で雑音が付加される。このとき、受信雑音電力密度N0 (単位帯域あたりの雑音電力)は次式となる。
Pnode req(j) =Preq(j) GnodeGtransGterms/(LdLu) …(4)
また、回線候補毎の所要帯域幅Wreq(j) は次式となる。
Wreq(j) =D(j)W0 …(5)
式(3) 〜(5) を用い、偏波あたりのシステム帯域使用率Wr (j) 、システム電力使用率Pr (j) を回線候補毎に次式で求める。
Wr(j) =(Wreq(j)+Wagn)/Wsys …(6)
Pr(j) =(Pnode req(j)+Pagn)/Psys …(7)
Er(j) =2×Preq(j)/Pterm …(8)
Wr(j) ≦1
Pr(j) ≦1 …(9)
Er(j) ≦1
α(j) =|Wr(j)−Pr(j)|/√2 …(10)
β(j) =(Wr(j)2+Pr(j)2)1/2 …(11)
本発明の第一の方法は、評価値α(j) が最小値となる回線候補を1つ選択し、選択したサブキャリア数、サブキャリア毎の通信方式からなる回線要素を図9で示したように両偏波の周波数軸上に配置する。本方法によれば、偏波あたりにシステム帯域とシステム電力が最も均等に消費される。このとき、回線は両偏波同一であるため両偏波総合的に電力・帯域の残留を回避できる。なお、α(j) が最小となるjが2個以上存在する場合は任意の回線候補jを1つ選択する。
α'(j):β(j) ≦βlim を満たすα(j)
β'(j):α(j) ≦αlim を満たすβ(j)
α"(j):α(j) ≦αlim かつβ(x) ≦βlim を同時に満たすα(j)
β"(j):α(j) ≦αlim かつβ(x) ≦βlim を同時に満たすβ(j)
W'r(j)=Wreq(j)/Wrem …(12)
P'r(j)=Pnode req(j)/Prem …(13)
本発明の第九の方法は、回線にシングルキャリアを使用するシステムに用いるため、第一〜第八の方法に対し、全サブキャリアの通信方式が同一かつ全サブキャリアの周波数が連続である制約を課し、全サブキャリアを一連のシングルキャリアと見なして回線割当を行う方法である。
表4に示すパラメータを用いて本発明による回線割当例を示す。
要求速度1Mbps (Rreq = 500kbps)の回線候補例を表5に示す。なお、表中の通信方式の組み合わせ番号は、表1で示した通信方式の番号である。このような回線候補の導出には非線形2次計画法(非特許文献3)や局所探索法(非特許文献4)を用いる方法がある。
Wr ≠W'r、Pr ≠P'r
のため、第一〜第三の方法と第四〜第六の方法の結果が異なる。
本発明の偏波多重回線割当方法を実行する制御局装置について説明する。
複数の端末局が同一周波数を用いて通信を行うと、互いの信号が干渉し、正常な通信が行われない。一方、周波数がオーバーラップしないように各端末局に常時固定的に回線を割当てると、通信を行っていない端末局にも回線が必要になり、帯域と電力が無駄となる。よって、本発明は主に通信開始時に端末局に動的に回線を割当て、通信終了時に回線を開放するDAMA(Demand Assign Multiple Access)方式に適用される。ここで端末局を通信状態から以下のように区別する。
新規端末局:回線要求を行う端末局
相手端末局:新規端末局と通信を行う相手の端末局
収容端末局:新規端末局が回線要求を行った時点で既に回線割当済みの端末局
(1) 新規端末局から相手端末局への通信要求が発生する。
(2) 新規端末局が制御回線を用い、ノード局経由で制御局に回線要求の信号を送信する。
(3) 制御局は新規端末局, 相手端末局が収容端末局として登録されていないことを確認した後、本発明の回線割当方法を用いて回線を決定し、その後、回線情報をノード局経由で新規端末局と相手端末局に返信する。それと同時に、新規端末局と相手端末局を収容端末局として登録する。
(4) 新規端末局と相手端末局がノード局経由で通信を行う。
(5) 通信終了時に新規端末局または相手端末局が回線開放の信号をノード局経由で制御局に送信する。
(6) 制御局は収容端末局の登録から新規端末局と相手端末局を取り除く。
このような制御回線は固定的に割当られるものとし、本発明は通信回線の割当方法に関するものである。
制御局装置は、(1) 端末局種別、(2) 選択可能な通信方式、(3) 要求速度等の端末局毎の情報を把握する必要がある。(1), (2)は予め知り得る端末局固有の情報であるので、端末局ID情報と関連付けて制御局の回線管理DB部1に表9に例示すようにデータベース化する。一方、(3) は回線要求毎に異なる。従って、端末局は回線要求信号に端末局ID情報と要求速度を付与し制御回線を用いて制御局に送信する。制御局は、制御回線モデムから回線要求信号を受信すると、アクセス制御部2が端末局IDと要求速度を取り出し、本発明による回線割当アルゴリズム部3に通知する。回線割当アルゴリズム部3では、要求速度から回線候補を導出し、回線管理DB部1の内容から割当済み帯域・電力、残留帯域・電力等の必要な情報を算出し、それらの情報をもとに割当てる回線を本発明の回線割当方法で決定する。割当てる回線要素の情報は回線割当信号に付与し、制御回線モデム4から端末局に返信すると共に、割当済み回線として回線管理DB部1の内容をアップデートする。端末局は通信が終了すると回線開放信号に端末局IDを付与して制御回線を用いて制御局に送信する。制御局は制御回線モデム4から回線開放信号を受信すると、アクセス制御部2が端末局IDを取り出し、回線割当アルゴリズム部3に通知する。これに対し、回線割当アルゴリズム部3は回線管理DB部1から割り当済回線の情報を消去する。
2 アクセス制御部
3 回線割当アルゴリズム部
4 通信回線モデム
Claims (8)
- 複数の端末局がノード局を介して、サブキャリアごとに両偏波同一周波数を割り当てて偏波多重無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記ノード局に接続される制御局が前記端末局の要求速度に応じて回線割当を行う際に、前記ノード局が両偏波合計で利用できる電力と帯域の総和をそれぞれシステム電力、システム帯域とし、
割当回線の伝送速度が前記要求速度の1/2以上となる回線候補を抽出し、当該回線候補の中から片偏波分の前記システム帯域と前記システム電力がバランスよく利用できるサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する第1のステップと、
前記第1のステップで求めたサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を両偏波の空き帯域にそれぞれ周波数配置する第2のステップと
を有することを特徴とする偏波多重回線割当方法。 - 請求項1に記載の偏波多重回線割当方法において、
前記要求速度に応じた回線候補j毎に、偏波あたりのシステム帯域使用率Wr(j)とシステム電力使用率Pr(j)を求め、偏波あたりのシステム帯域とシステム電力が最も均等に消費されることを評価する評価値α(j)
α(j) =|Wr(j)−Pr(j)|/√2
に応じて、またはシステム帯域とシステム電力の利用が総合的に少ないことを評価する評価値β(j)
β(j) =(Wr(j)2+Pr(j)2)1/2
に応じてサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する
ことを特徴とする偏波多重回線割当方法。 - 請求項2に記載の偏波多重回線割当方法において、
前記評価値α(j) が最小値となる回線候補を1つ選択し、選択したサブキャリア数、サブキャリア毎の通信方式を両偏波の周波数軸上に配置する
ことを特徴とする偏波多重回線割当方法。 - 請求項2に記載の偏波多重回線割当方法において、
前記評価値β(j) が最小値となる回線候補を1つ選択し、選択したサブキャリア数、サブキャリア毎の通信方式を両偏波の周波数軸上に配置する
ことを特徴とする偏波多重回線割当方法。 - 複数の端末局がノード局を介して、サブキャリアごとに両偏波同一周波数を割り当てて偏波多重無線通信を行う無線通信システムにおける、前記ノード局に接続されて前記端末局への回線割当を行う制御局装置において、
前記ノード局に接続される制御回線モデムと、
前記制御回線モデムに接続され、前記端末局の回線要求信号から端末局IDと要求速度を取り出すアクセス制御部と、
前記アクセス制御部に接続され、前記端末局IDと前記要求速度を通知され、両偏波に対する回線割当を行う回線割当アルゴリズム部と、
前記回線割当アルゴリズム部および前記アクセス制御部に接続され、前記端末局が選択できる通信方式を前記端末局IDに対応付けて管理する回線管理DB部とを備え、
前記回線割当アルゴリズム部は、
前記端末局の要求速度に応じて回線割当を行う際に、前記ノード局が両偏波合計で利用できる電力と帯域の総和をそれぞれシステム電力、システム帯域とし、
割当回線の伝送速度が前記要求速度の1/2以上となる回線候補を抽出し、当該回線候補の中から片偏波分の前記システム帯域と前記システム電力がバランスよく利用できるサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する第1のステップと、
前記第1のステップで求めたサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を両偏波の空き帯域にそれぞれ周波数配置する第2のステップと
を処理する構成であることを特徴とする制御局装置。 - 請求項5に記載の制御局装置において、
前記回線割当アルゴリズム部は、
前記要求速度に応じた回線候補j毎に、偏波あたりのシステム帯域使用率Wr(j)とシステム電力使用率Pr(j)を求め、偏波あたりのシステム帯域とシステム電力が最も均等に消費されることを評価する評価値α(j)
α(j) =|Wr(j)−Pr(j)|/√2
に応じて、またはシステム帯域とシステム電力の利用が総合的に少ないことを評価する評価値β(j)
β(j) =(Wr(j)2+Pr(j)2)1/2
に応じてサブキャリア数およびサブキャリア毎の通信方式を決定する構成である
ことを特徴とする制御局装置。 - 請求項6に記載の制御局装置において、
前記回線割当アルゴリズム部は、
前記評価値α(j) が最小値となる回線候補を1つ選択し、選択したサブキャリア数、サブキャリア毎の通信方式を両偏波の周波数軸上に配置する構成である
ことを特徴とする制御局装置。 - 請求項6に記載の制御局装置において、
前記回線割当アルゴリズム部は、
前記評価値β(j) が最小値となる回線候補を1つ選択し、選択したサブキャリア数、サブキャリア毎の通信方式を両偏波の周波数軸上に配置する構成である
ことを特徴とする制御局装置。
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JP2009088799A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 回線割り当て方法及び該方法を実行する装置 |
JP2009278494A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 無線通信システム、回線割当て装置及び方法 |
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