JP3833247B2 - 通信システムにおける通信資源の割当方法 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、一般に通信システムに関し、さらに詳しくは、通信システムにおける通信資源の割当方法に関する。
発明の背景
通信システム、特にセルラ通信システムはよく知られている。セルラ通信システムは、周知の通り、セル・サイト内に位置する移動通信ユニットと通信するための装備をそれぞれ有している個々のセル・サイトによって構成されている。セル・サイトにおける通信は、しばしば通信チャネルと呼ばれる通信資源により行なわれる。通信チャネルは、移動通信ユニットがセル・サイト・トランシーバとの間で情報を送受信するために使用する１対の無線周波数によって構成される。通信資源の幾つかは、制御情報の双方向送信など、特定の機能専用として使用することができる。しかし、通信資源の総数は限られている。
セルラ無線電話システムを計画する場合、システムの容量を最大にすること，搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）を安定させること，セル間ハンドオフ・トポグラフィーを満たすことなどの間で、果てることのない綱引きが行なわれる。これは、第一に、利用できる無線周波数領域が小さいためである。容量を高めるために、限定された数の通信資源は、セルラ通信システム中の様々なセル・サイトで繰返し再使用される。しかし、資源の再使用度が高くなるほど、Ｃ／Ｉに悪影響が生じ、ハンドオフ基準のため、資源の再使用を高くすることができないこともある。そこで、システム運用者には、資源を可能な限り最も効率的にセルに割り当てるという非常に困難な仕事が残される。しかし、この仕事は非常に労働集約的であり、最良の場合でも繰返し作業である。いったんシステム内で資源を割り当てた後、資源の干渉作用を軽減するためにシステムを調整したり、容量との均衡を図るためにセルへの資源を追加／除去することは、たとえシステム性能がその必要性を示唆している場合でも、実行されないことがしばしばである。
したがって、法外な量の時間と資源を消費することなく、システム内で満たされなければならない様々な基準を考慮しながら、通信資源を通信システムのセルに割当および再割当する方法の必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、一般的セルラ通信システムを表わす線図である。
第２図は、資源割当機能を有する区分化セルラ通信システムを表わす線図である。
第３図は、一般的セルラ通信システムを表わすブロック図である。
第４図は、本発明の好適な実施例に従って通信システム内で資源を割り当てる方法を示した流れ図である。
好適な実施例の詳細な説明
本発明は、セルラ通信システム内で資源を割り当てる方法に向けられている。本発明の方法は、既存のシステム内で通信資源を「調整」または再割当する場合にも、セルラ通信システムの初期資源割当を実行する場合と同等に適用することができる。
第１図は、複数のセル１２〜２０を含む典型的なセルラ通信システム１０を示す。各セルは基地局２２によって稼働し、セル内で作動している移動通信ユニット２４，２６に通信サービスを提供する。基地局と移動通信ユニットとの間の通信サービスは、セルに割り当てられた複数の通信資源から成る通信資源を通して提供される。移動通信ユニット２４，２６と基地局２２との間の通信は、周知の通り、例えば周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）や時分割多元接続（ＴＤＭＡ）など、幾つの形式でも行なうことができる。したがって、通信資源は、移動通信ユニットと基地局との間で二重通信ができるように、必要に応じて単一無線周波数または１対の無線周波数のどちらかを有する通信チャネルで構成することができる。
第２図は、区分化セル通信システム１１を示す。第２図では、セル・サイト４０，４２，４４，４６がそれぞれ複数の区画に分割されている。各区画は、その区画内で作動する移動通信ユニットにサービスを提供するために、通信資源（Ａ〜Ｌ）が割り当てられている。通信資源（Ａ〜Ｌ）は、通信チャネル群によって構成することができるが、個別通信チャネルであってもよい。本明細書では、セル，区画，カバレージ・エリアなど，セルラ通信サービスが提供される領域を指すのに、セルという用語を使用する。運用者は資源割当を行なうにあたり、例えば全てのセル間の搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）比，各セルに必要な資源数，チャネル群数（通信資源を通信チャネル群としてセルに割り当てる場合），最小チャネル間隔，およびハンドオフ・トポグラフィーなどを考慮しなければならない。
第３図はさらに、通信システム１０の構成要素を示す。この図で分かるように、各基地局２２は、割り当てられた通信資源により移動通信ユニット２４，２６と通信するために作動する複数のトランシーバ２８を含む。基地局２２はまた、セル内で作動する移動通信ユニットに、専用資源を通して例えば制御および信号情報を提供するため、専用トランシーバ３０，３２を含むことができる。各基地局は基地局制御装置３４にリンクされている。移動通信ユニットがサービスを要求する、つまり起呼するとき、あるいはページングで呼び出されてセル内で呼を受信するときは、基地局制御装置３４が適切な基地局に対し、その基地局に割り当てられた複数の通信資源の中から、移動通信ユニットとの通信を確立するための通信資源を指定するように指示する。
基地局制御装置はまた、適宜、第１セルからハンドオフ目標セルへの移動通信ユニットのハンドオフを指示する。その場合、ハンドオフが必要になったときに、基地局制御装置は、ハンドオフ目標セルの基地局に対し通信資源を指定するよう指示し、さらに第１セルの基地局に対し、第１基地局によって指定された通信資源からハンドオフ目標セルの基地局によって指定された通信資源に調節するように移動ユニットに指示を出すように指示する。以上の説明から分かるように、通信資源の割当を確立するに当たっては、移動通信ユニットのハンドオフが行なわれる可能性の高いセル同士に、干渉する通信資源を指定してはならない。これにより、ハンドオフ目標セルの基地局による干渉資源の指定、および干渉による呼の潜在的損失が防止される。
基地局制御装置３４はまた、移動交換センター３６とも通信する。移動交換センターは、基地局制御装置からのメッセージを受信するために作動し、これらのメッセージを公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）３８または基地局制御装置に送り出し、移動通信ユニットと陸上回線電話加入者または他の移動通信ユニットとの間でそれぞれ通信が確立されるようにする。
第４図は、本発明の好適な実施例に従ってセルラ通信システムで通信資源を割り当てる方法を示す。この方法は長円形４００で始まり、ブロック４０２に進み、ここで割当基準を入力する。システム再調整の場合、既存の資源割当を通信システムから得る。初期資源割当の場合、通信資源を任意にセルに指定し、初期資源割当を確立することができる。また、資源割当基準も入力する。この基準は、通信チャネルをチャネル群として指定する場合にはチャネル群設定要件，実測またはシミュレーション・データから出した各セルのＣ／Ｉ比，セルに割り当てられた任意の２つのチャネル間の最小チャネル数である最小チャネル間隔，ハンドオフ候補のセルを識別するハンドオフ・トポロジー，および資源割当のためにシステム運用者によって設定されるその他の基準を含む。必要な追加情報として、資源の再割当を行なうセル（つまり「調整」セル），およびセルの再割当資源数がある。
以上の情報により、本方法は菱形４０４に進み、ここで再調整するセルがあるか否かが決定される。セルの資源割当が変更される場合は、セルが再調整される。再調整するセルが無ければ、資源割当は完了し、ブロック４０６で通信システムにダウンロードされ、長円形４０８で本方法は終了する。再調整するセルがある場合は、本方法は菱形４１０に進む。
菱形４１０では、調整セルに割当られた資源が検査され、セルに割当られた資源の中に割当基準を満たさないものが無いかどうかが決定される。資源が割当基準を満たさない場合、その資源はブロック４１２でセル資源割当から除去され、本方法は菱形４１４に進む。同様に、菱形４１０で資源が識別されなかった場合にも、本方法は菱形４１４に進む。菱形４１４で、セルの資源割当が分析され、資源をセルに追加すべきか否かが決定される。資源の追加は、システム運用者がセルに追加資源を追加することを決断した場合、または割り当てられた資源がブロック４１２でセルから除去された場合に行なわれる。セルに追加する資源が無い場合には、本方法は菱形４１０に戻り、再調整すべき他のセルがあるかどうかを調べる。追加する資源がある場合には、本方法はブロック４１６に進む。
ブロック４１６で、本方法は通信システム内で利用可能な資源を分析する。つまり、非割当資源か、それとも通信システムの他のセルに割り当てられた資源かを分析し、調整セルの割当基準を満たす候補資源を識別する。そうした候補資源を識別できなければ、本方法は菱形４１８で割当基準の改訂を行なう。つまり、基準を改訂しないときより多くの資源をセルに割り当てることができるように、割当基準を徐々に低下することが望ましい場合がある。そうでない場合には、割当基準の変更は禁止される。菱形４１８で割当基準の変更が許されると、割当基準は変更される。そうでない場合、基準を満たす資源を識別して調整セルに割り当てることができないので、割当は不完全である（ブロック４２０）。割当基準の一般的変更としては、より高いレベルのＣ／Ｉを容認し、最小チャネル間隔を狭め、チャネル群を分割することなどが含まれる。好適な実施例では、あらかじめ設定された計画によって基準の低下を進め、様々な基準を最小限度に達するまで低下させ、その時点で他の基準を低下させる。割当基準を最小レベルまで低下してもまだ資源を識別できなければ、割当は不完全と決定される（ブロック４２０）。
菱形４１６で候補資源が識別された場合、これらの資源の分析が行なわれ、調整セルにその資源を割り当てた結果他のシステム・セルが過剰再調整になるかどうかが決定される（菱形４２２）。他のセルに割り当てられた資源が調整セルに割り当てられるたびに、ソース・セルに再調整の印が付けられる。しかし、再調整しなければならないセルの数は最小限に止めることが望ましい。資源を調整セルに割り当てる結果が過剰調整状態になる場合、本方法は菱形４１６に戻り、基準を満たす他の資源を識別する。過剰再調整しきい値もまた、菱形４１８での割当基準変更の一部として変更できることに注目されたい。
調整セルに資源を割り当てた結果が過剰システムにならなければ、セルは調整セルに割り当てられる（ブロック４２４）。資源が以前にシステム内の別のセルに割り当てられている場合、そのセルには再調整の印を付ける（ブロック４２６）。次に本方法は、さらに多くの資源を調整セルに追加すべきか否かを決定する段階に戻る（菱形４１４）。
本発明は、資源割当の高度化（つまりシステム容量の増加）と性能の高度化（例えば干渉の減少）とを実現する、通信システムにおける資源割当方法を提供する。さらに本方法は、初期資源割当と同様、定期的システム再調整を実現し、システム運用および効率の高度化を達成する。しかし、普通の技術を持つ当業者は、本発明の教示がここに記載した好適な実施例以上の適用例を持つことを、容易に理解するであろう。

Claims (8)

1. ａ）通信システムに関係する基地局制御装置から通信システム資源割当を検索する段階；
   ｂ）通信システムのセル内で割当基準を満たさない割当通信資源を識別する段階；
   ｃ）前記割当通信資源をセルから除去する段階；
   ｄ）通信システム内で割当基準を満たす候補通信資源を識別する段階；
   ｅ）通信システムの別のセルに割り当てられた通信資源の中から候補通信資源を割り当てる結果が過剰システム再調整になるか否かを判定する段階；
   ｆ）前記判定に基づいて、前記候補通信資源をセルに割り当てる段階；および
   ｇ）通信システム資源割当を通信システムに自動的にダウンロードする段階；
   によって構成されることを特徴とする、通信システムにおける通信資源の割当方法。
2. あらかじめ設定された数の通信資源がセルに割り当てられるまで前記段階ｂ〜ｄを繰り返す段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記候補通信資源を識別する段階が、通信システムの別のセルに割り当てられた通信資源の中から候補通信資源を識別する段階によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 別のセルに対し前記段階ｂ〜ｄを実行する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 別のセルに割り当てられた通信資源の中から候補通信資源を割り当てる結果が過剰システム再調整になる場合、追加通信資源を識別する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項３記載の方法。
6. 前記割当基準が：搬送波対干渉比，各カバレージ・エリアに必要な通信資源数，カバレージ・エリア間の最小通信チャネル間隔，カバレージ・エリア間のハンドオフ・トポロジー，および隣接カバレージ・エリアの最小調整，から成るグループのうち、少なくとも１つの基準を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
7. あらかじめ設定された数の通信資源が割り当てられない場合、割当基準を改訂する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. カバレージ・エリア内でサービスを要求する通信ユニットに、前記カバレージ・エリアに割り当てられている多数の通信資源の中から通信資源を割り当てる段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。

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