JP3848178B2

JP3848178B2 - Control apparatus and communication resource allocation method in code division multiple access communication system

Info

Publication number: JP3848178B2
Application number: JP2002050440A
Authority: JP
Inventors: 盛郁文; 麻由山田
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2003258753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、一般に符号分割多元接続（CDMA：Code Division Multiple Access）通信の技術分野に関し、特に、ＣＤＭＡ通信システムにおける通信資源の割当を制御する装置および方法に関する。
【従来の技術】
【０００３】
図１は、このような技術分野において一般的に使用される通信システムの概略図を示す。この通信システムは、所定の地理的領域（セル）を担当する基地局と、このセル内に位置する複数の移動局と、基地局を制御する制御装置とを有する。制御装置は、例えば公衆交換網であるネットワークに結合される。
【０００４】
各移動局は、音声やデータ等に関する所望の通信を行うために通信リンクの設立を基地局側に要求する。基地局を介して伝送される通信リンクの設立要求に応じて、制御装置は、移動局からの上りチャネルおよび基地局からの下りチャネルに関する通信資源の割当を行う。以後、移動局および基地局は、制御装置の定めた通信資源の割当に従って通信を行う。
【０００５】
図２は、ＣＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の通信システムにおける通信資源の割当の一例を示す模式図である。図示されているように、このＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式では、１フレームが１５タイム・スロットより成り、上りチャネル（アップリンク）と下りチャネル（ダウンリンク）は時間分割することによって多重化されている。すなわち、第１ないし第１１タイム・スロットより成る下りチャネルと、第１２および１３タイム・スロットより成る上りチャネルである。縦軸方向は符号（コード）を表わし、この符号数は拡散率に依存して定められ、用途により異なるが１６，３２等の値をとる。図２では簡単のため８つのコードが多重化されている。横軸は時間を表わし、１５個のタイム・スロットによって区別される。１タイム・スロットの期間は、例えば６６６μｓであり、１フレーム全体で１０ｍｓであるが、これらの数値もシステム仕様により異なる。１つの符号と１つのタイム・スロットで指定される通信資源の最小単位は、リソース・ユニット（resource unit）と呼ばれる。図示している例では、８符号×１５スロット＝１２０のリソース・ユニットが存在する。通信を行う場合には、これらのリソース・ユニットのうちのいくつかを使用して通信が行われる。具体例として、第１の移動局（移動局１）が、３８４ｋｂｐｓの下りチャネルと６４ｋｂｐｓの上りチャネルで通信を行う場合を考える。１つのリソース・ユニットが例えば１６ｋｂｐｓの伝送速度を有すると仮定する。この場合、３８４ｋｂｐｓ＝１６ｋｂｐｓ／コード×８コード×１スロット／８コード＝３スロットであり、６４ｋｂｐｓ＝１６ｋｂｐｓ／コード×４コード×１スロット／８コード＝１／２スロットである。したがって、第１の移動局は下りチャネル３スロットと、上りチャネル１／２スロットを利用して、通信を行うことができる。また、第２の移動局（移動局２）が、３８４ｋｂｐｓの下りチャネルと６４ｋｂｐｓの上りチャネルで通信を行う場合も、下りチャネル３スロットと、上りチャネル１／２スロットを利用して、通信を行うことができる。第３の移動局（移動局３）が１２８ｋｂｐｓの下りチャネルと６４ｋｂｐｓの上りチャネルで通信を行う場合は、下りチャネル１スロットと、上りチャネル１／２スロットを利用して、通信を行うことができる。第４の移動局（移動局４）が１２８ｋｂｐｓの下りチャネルと６４ｋｂｐｓの上りチャネルで通信を行う場合も、下りチャネル１スロットと、上りチャネル１／２スロットを利用して、通信を行うことができる。このようにすると、例えば第１２および第１３スロットは、２ユーザ多重化されることになる。多重化の数は、符号数の数だけ可能である。この例では８ユーザ多重化まで可能である。移動局の通信で必要とされる通信資源の量の多少は、音声、映像、データ等の情報種別に依存して異なる。また、移動局と基地局との距離の遠近に起因する信号品質にも依存し得る。各移動局（第１ないし第４の移動局）および基地局は、このような資源割当の内容に従って通信を行う。
【０００６】
図２に示す例では、第１ないし第４の移動局のチャネル以外に、第１ないし第３スロットが制御チャネル用に割り当てられている。第１４および第１５スロットは未使用であり、未だ何らのチャネルも割り当てられていない。
【０００７】
次に、この未使用の通信資源を、通信システムに新たに参入する移動局に割り当てることを考察する。通信システムにおける移動局および基地局が、目下図２に示されるような資源割当の内容で通信を行っているとする。さらに、図３に示されるように、新たな通信資源の割当要求が、第５ないし第８の移動局から順に発せられたと仮定する。最初に要求した第５の移動局（移動局５）は、下りチャネルとして１６ｋｂｐｓおよび上りチャネルとして１６ｋｂｐｓを要求している。カッコ内の数字は、リソース・ユニット数を表わす。同様に、第６の移動局（移動局６）は、下りチャネルとして１２８ｋｂｐｓおよび上りチャネルとして６４ｋｂｐｓを要求している（８リソース・ユニットおよび４リソース・ユニット）。第７の移動局（移動局７）は、下りチャネルとして６４ｋｂｐｓおよび上りチャネルとして６４ｋｂｐｓを要求している（４リソース・ユニットおよび４リソース・ユニット）。第８の移動局（移動局８）は、下りチャネルとして１２８ｋｂｐｓおよび上りチャネルとして１２８ｋｂｐｓを要求している（８リソース・ユニットおよび８リソース・ユニット）。これらの通信資源の割当要求に対して、制御装置は、割当要求の先着順に割当を実行する。すなわち、先ず最初に、最も早く要求した第５の移動局の割当要求を実現しようとする。これにより、未使用の通信資源（第１４および１５タイム・スロット中の通信資源）に対して、移動局５に対する下りチャネルに１リソース・ユニットおよび上りチャネルに１リソース・ユニットが割り当てられる。次に、第６の移動局の割当要求を実行しようとするが、もはや下りチャネルには７リソース・ユニットしか残っていないので、８リソース・ユニットを要求するこの割当要求は実行されない。そこで、次の割当要求である第７の移動局の割当要求を実行しようとする。下りおよび上りチャネルにそれぞれ７リソース・ユニット残っているので、下りおよび上りチャネルに４リソース・ユニットずつを要求するこの割当要求は、実行される。第８の移動局の割当要求は、第６の移動局の場合と同様に、実行されない。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようにして通信資源の割当要求を行うことは、通信資源の有効利用の観点から必ずしも好ましいものではない。上記の例では、上りおよび下りチャネルでそれぞれ３リソース・ユニットが依然として未使用である。また、通信資源の割当要求の先着順に割当が実行されるので、例えば、第６の移動局が第５の移動局より先に割当を要求すると、その割当要求が実行され、下りチャネルは総て使用しているが、上りチャネルは４リソース・ユニット未使用であるという結果になる。したがって、従来の資源割当の手法による通信資源の使用効率は、必ずしも高水準に維持されていないという問題点があった。
【０００９】
本願課題は、通信資源を有効に利用する資源割当を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に説明する手段によって、上記課題が解決される。
【００１１】
本発明による第１の解決手段は、ＣＤＭＡ方式の通信システムにおける上りおよび下りチャネルに関する通信資源の割り当てを制御する制御装置であって、上り及び下りチャネルに関する複数の通信資源の割当要求を格納する格納手段と、総ての割当要求に応じるために必要な通信資源の量が、未使用の通信資源の量を超える場合に、複数の割当要求の内の一部の割当要求に従って、通信資源の割り当てを行う割当手段より成り、前記一部の割当要求に基づく通信資源の使用率は、前記複数の割当要求の内の他の割当要求に基づく通信資源の使用率よりも大きい制御装置である。
【００１２】
本発明による第２の解決手段は、ＣＤＭＡ方式の通信システムにおける基地局を制御する制御装置における、上り及び下りチャネルに関する通信資源の割当方法であって、上り及び下りチャネルに関する複数の通信資源の割当要求を格納する格納ステップと、総ての割当要求に応じるために必要な通信資源の量が、未使用の通信資源の量を超える場合に、複数の割当要求の内の一部の割当要求に従って、通信資源の割り当てを行う割当ステップより成り、前記一部の割当要求に基づく通信資源の使用率は、前記複数の割当要求の内の他の割当要求に基づく通信資源の使用率よりも大きい通信資源の割当方法である。
【００１３】
本発明の一形態によれば、通信資源の使用率が高くなるような割当要求の組み合わせに基づいて、通信資源の割当が実行されるので、通信資源の使用率を高水準に維持することができる。
【００１４】
本発明の一形態によれば、通信システムがＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式であるので、同時に利用可能な通信資源量を明確に把握することが可能であり、通信資源の使用率を簡易に算出することが可能になる。
【００１５】
本発明の一形態によれば、例えば、総ての割当要求に応じ得るか否かを判定するのに先立って、通信資源の割当要求が格納された時点で使用率が計算されるので、通信資源の割当に要する処理の迅速化を図ることが可能になる。
【００１６】
本発明の一形態によれば、総ての割当要求に応じる得ないことが判明した後で、使用率を計算する。これにより、使用率が必要な場合にのみ使用率を計算することができる。
【００１７】
本発明の一形態によれば、使用率の計算が基地局で行われるので、制御装置における処理負担が軽減される。
【発明の実施の形態】
【００１８】
図４は、本願実施例によるＣＤＭＡ／ＴＤＤ通信システムの概略ブロック図を示す。この通信システムは、複数の移動局４０２（移動局１ないしＮ）と、複数の移動局４０２と無線リンクを通じて通信を行う基地局４２２と、この基地局４２２を制御する制御装置４４２とを有する。基地局４２２は、簡単のため１つしか描かれていないが一般には複数存在する。制御装置４４２は、セルラ交換局，公衆交換網，インターネット網等を含むネットワーク（図示せず）に接続されている。
【００１９】
複数の移動局４０２の各々は、移動局外部とのインターフェースとしての役割を果たす移動局入出力装置４０４を有する。移動局４０２は、移動局入出力装置４０４に結合され、上り回線（アップ・リンク）で送信する送信情報を格納する上り情報バッファ４０６を有する。送信情報には、音声、映像、データその他の任意の情報が含まれ得る。さらに、移動局４０２は、移動局入出力装置４０４および上り情報バッファ４０６に結合され、上り回線に対する通信資源の割当要求を発する上り回線割当要求装置４０８を有する。
【００２０】
基地局４２２は、基地局外部とのインターフェースとしての役割を果たす基地局入出力装置４２４を有する。各移動局４０２からの信号は、この基地局入出力装置４２４を通じて受信される。基地局４２２は、基地局入出力装置４２４に結合され、下り回線（ダウン・リンク）で送信する送信情報を格納する下り情報バッファ４２６を有する。この送信情報にも、音声、映像、データその他の任意の情報が含まれ得る。さらに、基地局４２２は、基地局入出力装置４２４および下り情報バッファ４２６に結合され、下り回線に対する通信資源の割当要求を発する下り回線割当要求装置４２８を有する。
【００２１】
制御装置４４２は、制御装置外部とのインターフェースとしての役割を果たす入出力装置４４４を有する。基地局４２２からの信号は、この入出力装置４４４を通じて受信される。制御装置４４２は、入出力装置４４４に結合され、下り回線で送信する送信情報を格納する下り情報バッファ４４６を有する。この送信情報にも、音声、映像、データその他の任意の情報が含まれ得る。制御装置４４２は、入出力装置４４４に結合される割当内容記憶装置４４７を有する。割当内容記憶装置４４７には、各移動局４０２からの上り回線に対する割当要求と、基地局４２２からの下り回線に対する割当要求とが記憶される。これらの割当要求の内容は、少なくとも、上りまたは下り回線で使用することを希望する伝送レート（ｋｂｐｓ）またはリソース・ユニット数を含んでいる。制御装置４４２は、入出力装置４４４および割当内容記憶装置４４７に結合され、上り回線および下り回線に対する通信資源の割当を定める回線割当装置４５０を有する。
【００２２】
動作を次に説明する。移動局１ないし４が、図２に示すような通信資源の割当内容に従って、現在通信を行っており、その後移動局５ないし８が、図３に示すような内容の通信資源の割当要求を発していると仮定する。例えば移動局１は、上り回線において１／２スロットを利用して、上り情報バッファ４０６に格納している情報を基地局４２２側に送信する。基地局４２２は、移動局１に対する下り回線において３スロットを利用して下り情報バッファ４２６に格納している情報を送信する。他の移動局についても同様に、図２で定められているような資源割当に従って、各自の情報を送受信する。移動局５ないし８からの通信資源の割当要求は、基地局４２２を介して制御装置４４２の割当内容記憶装置４４７に格納される。この場合において、上り回線についての割当内容は、移動局５ないし８内の上り回線割当要求装置４０８から発せられるが、各移動局に対する下り回線についての割当内容は基地局４２２の下り回線割当要求装置４２８から発せられる。いずれにせよ、移動局５ないし８の希望する上り回線および下り回線に対する通信資源の割当要求が、制御装置４４２内の割当内容記憶装置４４７に格納される。
【００２３】
概して制御装置４４２は、未使用の通信資源を利用して、各割当要求に応じるよう動作する。回線割当装置４５０は、未使用の通信資源がどれだけあるかを把握している。本実施例の場合、未使用の通信資源は、第１４および第１５スロット（図２）に対応し、上り回線に対して８リソース・ユニットおよび下り回線に対して８リソース・ユニットある。すなわち、上り回線および下り回線ともに８コード分（１６ｋｂｐｓ×８＝１２８ｋｂｐｓ）の資源が未だ割り当てられていない。回線割当装置４５０は、先ず、割当内容記憶装置４４７に格納されている割当要求の総てに応じることの可否を判定する。未使用の通信資源の量が、総ての割当要求で必要とされる資源の量の総和を上回っている場合は、各割当要求どおりに通信を行わせることが可能である。したがって、この場合の制御装置４４２は、基地局４２２および各移動局５ないし８に対して、希望どおりの通信資源を割り当てる。
【００２４】
一方、総ての割当要求に応じることができない場合は、複数の割当要求のうちの一部の割当要求に対してのみ通信資源の割当が行われる。「一部の割当要求」をどのようなものにするかを決定するために、回線割当装置４５０は、移動局５ないし８からの通信資源の割当要求に対して、通信資源の使用率を計算する。ここで、「使用率」とは、
（使用率）＝（割当要求で要求される資源量）／（未使用の資源量）
で定義される量である。例えば、移動局５の希望する通信資源の割当要求は、上りおよび下り回線で共に１リソース・ユニットの資源を求めるものであった。この場合、上り回線における使用率は、１リソース・ユニット／８リソース・ユニット＝１／８となる。同様に、下り回線における使用率も１／８となる。移動局６に対しても同様に使用率が計算され、下り回線の使用率として８／８，上り回線の使用率として４／８を得る。以下同様に移動局７および８に関する使用率も計算される。さらに、回線割当装置５４０は、割当要求の組み合わせについても使用率を計算する。例えば、移動局５と移動局６の割当要求に応じる場合に必要な通信資源は、下り回線で９（＝１＋８）リソース・ユニットおよび上り回線で５（＝１＋４）リソース・ユニットである。従って、下り回線および上り回線に対する使用率は、それぞれ９／８および５／８である。また、移動局５と移動局７の割当要求に応じる場合に必要な通信資源は、下り回線で５（＝１＋４）リソース・ユニットおよび上り回線で５（＝１＋４）リソース・ユニットである。従って、下り回線および上り回線に対する使用率は、それぞれ５／８および５／８である。ただし、１より大きな使用率を与えるような組み合わせは実現不可能であるため、通信資源の割当の候補からは除外される。このようにして、割当要求の総ての可能な組み合わせについて、使用率が計算される。
【００２５】
図５は、割当要求に関する可能な組み合わせ，その組み合わせの割当要求に必要な資源量，資源割当の実現の可否および使用率を示す。例えば、Ａ列における４つの丸印は、移動局５ないし８からの割当要求の総てに応じることを示す。この場合に必要となる通信資源の量は、下り回線で２１（＝１＋８＋４＋８）リソース・ユニットおよび上り回線で１７（＝１＋４＋４＋８）リソース・ユニットである。この図表中の「移動局５ないし８」の下に表記されている括弧内の数字は、各移動局に対する割当要求の内容を示す。例えば移動局５の（１，１）は、ダウンリンクに１リソース・ユニットおよびアップリンクに１リソース・ユニット必要であることを示す。次に、Ｂ列における３つの丸印は移動局５，６および７からの割当要求には応じるが、移動局８からの割当要求は無視する場合を示す。以下同様に、割当要求の総ての可能な組み合わせＡないしＳについて、所定の計算が実行される。上述したように、１より大きな使用率を与えるような組み合わせ（本実施例では、下りまたは上り回線で８リソース・ユニットより多くの通信資源を要求することになる組み合わせ）は、未使用の通信資源の量を超えてしまい、実現不可能であるので、資源割り当ての候補からは除外される（×印）。その結果、資源割当の候補としては、Ｇ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓの列で示される資源割当の組み合わせである。これらの組み合わせに関し、使用率（図表の最も右側の列）の値が比較される。本実施例で比較される使用率は、下り及び上り回線に対する使用率の平均値である。ただし、このことは本発明に必須ではなく、上り回線および下り回線の使用率を別個に調べることも可能である。平均使用率を比較すると、Ｓ列で示される組み合わせが最高の使用率８／８＝１を与えることが判明する。これを実現すれば、未使用の通信資源がなくなり、通信資源を最も効率よく使用することが可能になる。そこで回線割当装置４５０は、Ｓ列に示される組み合わせ実現するように通信資源の割当を実行する。すなわち、移動局５ないし７からの通信資源の割当要求を無視し、移動局８からの割当要求に従って、資源割当を行う。本実施例では、未使用の通信資源が下りおよび上り回線で共に８リソース・ユニットという場合を想定していたので、移動局８からの要求のみに応じるような単純な解が最終的に選択された。しかしながら、未使用の通信資源の量が異なれば、より複雑な組み合わせ（解）が選択され得る。例えば、未使用の通信資源の量が、下り回線で２０リソース・ユニットおよび上り回線で１６リソース・ユニットである場合に使用率を最大にするのは、Ｅ列に示される組み合わせであろう。この場合は、移動局５を除く総ての移動局からの割当要求に応じることとなる。
【００２６】
図６は、本願実施例による通信資源の割当を行うためのフローチャート６００を示す。概して図５に関連して説明した手順と同様である。このフローは、ステップ６０２から始まる。移動局１ないし４が、図２に示すような通信資源の割当内容に従って、通信を行っている。ステップ６０４で、制御装置４４２は、所定の期間の間（ステップ６０６）、通信資源の割当要求を受信し、割当内容記憶装置４４７に格納する。ステップ６０６において判定される所定の期間は、例えば１０ｍｓである１フレーム期間またはその倍数であるインターリーブ長の期間である。ステップ６０８において、通信資源の割当要求を実現するのに必要な通信資源の量を調べる。通信資源の量は、本実施例ではリソース・ユニット数で表わされるが、伝送速度（ｂｐｓ）を直接計算して求めることも可能である。ステップ６１０において、割当内容記憶装置４４７に格納されている割当要求の総てに応じ得るか否かが判定され、応じ得る場合は、ステップ６１１において、要求どおりに通信資源を割り当てて、通信を実行させる。一方、総ての割当要求に応じることができない場合は、ステップ６１２に進む。ステップ６１２では、総ての可能な割当要求の組み合わせに関して使用率を計算し、実現可能であって最良の使用率を与える割当要求の組み合わせ（上述した図５に関する説明では、Ｓ列で示される割当要求）を探索する。なお、実現可能とは、必要とする通信資源量が未使用の通信資源量以下であることをいう。そして、ステップ６１４において、最良の使用率を与える割当要求に基づいて、通信資源の割当を実行し、割当要求を監視するステップ６０４に戻る。
【００２７】
本実施例では、ステップ６１０で、総ての割当要求に応じ得ないと判断した後に、総ての可能な割当要求の組み合わせに関する使用率を計算している（ステップ６１２）。総ての割当要求に応じ得る場合には、このような使用率は不要であるので、本実施例は、不要な計算を回避する観点から好ましいものである。しかしながら、この使用率の計算は、ステップ６１０の判断の前に予め計算しておくことも可能である。未使用の通信資源の量は、このフローの開始時（ステップ６０２）で既に判明しており、割当要求を実現するための通信資源の量もステップ６０４で順次得られるからである。したがって、割当内容記憶装置４４７における割当要求の格納後または格納の際に使用率を計算することが可能である。このようにすると、最良の使用率を与える組み合わせを早期に発見することが可能になる。さらに、割当要求の内容（割当要求を実現するための通信資源の量）は、基地局４２２で把握することも可能である。各移動局は基地局４２２を通じて制御装置に通信資源の割当要求を送信するからである。したがって、基地局４２２において、使用率を計算することも可能である。ただしこの場合は、未使用の通信資源の量を制御装置４４２から基地局４２２へ通知しておく必要がある。このように使用率計算に関する処理機能を基地局に行わせることは、制御装置４４２における処理負担を軽減する観点からは好ましい。
【００２８】
以上の実施例は、ＣＤＭＡ／ＴＤＤ通信システムを前提にしていたが、このことは本願発明に必須ではない。例えばＣＤＭＡ／ＦＤＤ(Frequency Division Duplex)に本発明を応用することも可能である。ただし、ＣＤＭＡ／ＦＤＤ通信システムでは、必ずしも総ての符号を同時に使用することは困難である。ＣＤＭＡ／ＦＤＤ通信システムにおける未使用の通信資源量は、符号の数だけでなく、各基地局の送信電力も考慮して定める必要がある。したがって、同時に利用可能な通信資源量を把握して使用率を算出することが幾分複雑になる。ＣＤＡＭ／ＴＤＤ通信システムでは、同時に利用可能な通信資源量が、符号数によって明確に定められる。リソース・ユニットなる概念を利用して、通信資源の使用率を簡易に求めることが可能である。したがって、本発明は、ＣＤＭＡ／ＴＤＤ通信システムに特に有利である。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように本発明によれば、通信資源の使用効率を高くするよう資源割当を実行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＣＤＭＡ／ＴＤＤの技術分野で一般的に使用される通信システムの概略図を示す。
【図２】図２は、通信資源の割り当ての一例を示す模式的な概念図を示す。
【図３】図３は、新たな通信資源の割当要求を表わす図表を示す。
【図４】図４は、本願実施例によるＣＤＭＡ／ＴＤＤ通信システムの概略ブロック図を示す。
【図５】図５は、割当要求に関する可能な組み合わせ，その組み合わせに必要な資源量，資源割当の実現の可否および使用率の図表を示す。
【図６】図６は、本願実施例による通信資源の割当を行うためのフローチャートを示す。
【符号の説明】
４０２移動局
４０４移動局入出力装置
４０６上り情報バッファ
４０８上り回線割当要求装置
４２２基地局
４２４基地局入出力装置
４２６下り情報バッファ
４２８下り回線割当要求装置
４４２制御装置
４４４入出力装置
４４６下り情報バッファ
４４７割当内容記憶装置
４５０回線割当装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]
The present invention generally relates to the technical field of code division multiple access (CDMA) communication, and more particularly, to an apparatus and method for controlling allocation of communication resources in a CDMA communication system.
[Prior art]
[0003]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a communication system commonly used in such a technical field. This communication system includes a base station in charge of a predetermined geographical area (cell), a plurality of mobile stations located in the cell, and a control device that controls the base station. The control device is coupled to a network, for example a public switched network.
[0004]
Each mobile station requests the base station side to establish a communication link in order to perform desired communication regarding voice, data, and the like. In response to the establishment request of the communication link transmitted through the base station, the control apparatus allocates communication resources related to the uplink channel from the mobile station and the downlink channel from the base station. Thereafter, the mobile station and the base station perform communication in accordance with communication resource allocation determined by the control device.
[0005]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of allocation of communication resources in a CDMA / TDD (Time Division Duplex) communication system. As shown in the figure, in this CDMA / TDD system, one frame consists of 15 time slots, and the uplink channel (uplink) and downlink channel (downlink) are multiplexed by time division. That is, a downlink channel consisting of first to eleventh time slots and an uplink channel consisting of twelfth and thirteenth time slots. The vertical axis represents a code, and the number of codes is determined depending on the spreading factor and takes a value of 16, 32, etc., depending on the application. In FIG. 2, eight codes are multiplexed for simplicity. The horizontal axis represents time and is distinguished by 15 time slots. The period of one time slot is, for example, 666 μs and is 10 ms for one whole frame, but these numerical values also differ depending on the system specifications. The minimum unit of communication resources specified by one code and one time slot is called a resource unit. In the illustrated example, there are 8 code × 15 slots = 120 resource units. When communicating, some of these resource units are used for communication. As a specific example, consider a case where the first mobile station (mobile station 1) performs communication on a 384 kbps downlink channel and a 64 kbps uplink channel. Assume that one resource unit has a transmission rate of 16 kbps, for example. In this case, 384 kbps = 16 kbps / code × 8 code × 1 slot / 8 code = 3 slot, and 64 kbps = 16 kbps / code × 4 code × 1 slot / 8 code = 1/2 slot. Therefore, the first mobile station can perform communication using the downlink channel 3 slots and the uplink channel 1/2 slot. In addition, even when the second mobile station (mobile station 2) performs communication using a 384 kbps downlink channel and a 64 kbps uplink channel, communication is performed using the downlink channel 3 slots and the uplink channel 1/2 slot. be able to. When the third mobile station (mobile station 3) performs communication using a 128 kbps downlink channel and a 64 kbps uplink channel, communication can be performed using one downlink channel slot and one uplink channel 1/2 slot. . Even when the fourth mobile station (mobile station 4) performs communication using a 128 kbps downlink channel and a 64 kbps uplink channel, communication can be performed using one downlink channel slot and 1/2 uplink channel slot. . In this way, for example, the twelfth and thirteenth slots are multiplexed by two users. The number of multiplexing can be as many as the number of codes. In this example, up to 8 user multiplexing is possible. The amount of communication resources required for mobile station communication differs depending on the type of information such as voice, video, and data. It may also depend on the signal quality due to the distance between the mobile station and the base station. Each mobile station (first to fourth mobile stations) and the base station communicate according to the contents of such resource allocation.
[0006]
In the example shown in FIG. 2, in addition to the channels of the first to fourth mobile stations, the first to third slots are allocated for the control channel. The fourteenth and fifteenth slots are unused and no channel has been assigned yet.
[0007]
Next, consider that this unused communication resource is allocated to a mobile station that newly enters the communication system. It is assumed that a mobile station and a base station in the communication system are currently communicating with the contents of resource allocation as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, it is assumed that new communication resource allocation requests are issued in order from the fifth to eighth mobile stations. The fifth mobile station (mobile station 5) that requested first requests 16 kbps as the downlink channel and 16 kbps as the uplink channel. The number in parentheses represents the number of resource units. Similarly, the sixth mobile station (mobile station 6) requests 128 kbps as the downlink channel and 64 kbps as the uplink channel (8 resource units and 4 resource units). The seventh mobile station (mobile station 7) requests 64 kbps as the downlink channel and 64 kbps as the uplink channel (4 resource units and 4 resource units). The eighth mobile station (mobile station 8) requests 128 kbps as the downlink channel and 128 kbps as the uplink channel (8 resource units and 8 resource units). In response to these communication resource allocation requests, the control device performs allocation in the order of arrival of the allocation requests. That is, first, an attempt is made to realize the fifth mobile station allocation request that is requested earliest. As a result, with respect to unused communication resources (communication resources in the 14th and 15th time slots), one resource unit is allocated to the downlink channel for the mobile station 5 and one resource unit is allocated to the uplink channel. Next, an attempt is made to execute the allocation request for the sixth mobile station, but since there are no more than 7 resource units remaining in the downlink channel, this allocation request for requesting 8 resource units is not executed. Therefore, an attempt is made to execute the allocation request for the seventh mobile station, which is the next allocation request. Since 7 resource units remain in the downlink and uplink channels, this allocation request for requesting 4 resource units in the downlink and uplink channels is executed. The allocation request for the eighth mobile station is not executed as in the case of the sixth mobile station.
[Problems to be solved by the invention]
[0008]
However, making a communication resource allocation request in this way is not always preferable from the viewpoint of effective use of communication resources. In the above example, 3 resource units are still unused on the upstream and downstream channels, respectively. In addition, since the allocation is performed in the order of arrival of the allocation request of communication resources, for example, when the sixth mobile station requests allocation prior to the fifth mobile station, the allocation request is performed and all downlink channels are transmitted. Although used, the result is that the uplink channel is not using 4 resource units. Therefore, there is a problem in that the communication resource usage efficiency according to the conventional resource allocation method is not always maintained at a high level.
[0009]
An object of the present application is to perform resource allocation that effectively uses communication resources.
[Means for Solving the Problems]
[0010]
The above-mentioned problem is solved by the means described below.
[0011]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control device that controls allocation of communication resources related to uplink and downlink channels in a CDMA communication system, and stores a plurality of communication resource allocation requests related to uplink and downlink channels. And the allocation of communication resources according to some allocation requests among the allocation requests when the amount of communication resources required to satisfy all allocation requests exceeds the amount of unused communication resources. And a communication resource usage rate based on the part of the allocation requests is larger than a communication resource usage rate based on other allocation requests among the plurality of allocation requests.
[0012]
A second solving means according to the present invention is a method for allocating communication resources for uplink and downlink channels in a control apparatus for controlling a base station in a CDMA communication system, and allocating a plurality of communication resources for uplink and downlink channels. A storage step for storing the request, and if the amount of communication resources required to respond to all allocation requests exceeds the amount of unused communication resources, according to some allocation requests among the allocation requests A communication resource allocation step for allocating communication resources, wherein a communication resource usage rate based on the partial allocation request is larger than a communication resource usage rate based on another allocation request among the plurality of allocation requests. This is a resource allocation method.
[0013]
According to one aspect of the present invention , communication resource allocation is executed based on a combination of allocation requests that increase the communication resource usage rate, so that the communication resource usage rate can be maintained at a high level. it can.
[0014]
According to one aspect of the present invention, since the communication system is a CDMA / TDD system, it is possible to clearly grasp the amount of communication resources that can be simultaneously used, and to easily calculate the usage rate of communication resources. It becomes possible.
[0015]
According to one aspect of the present invention , for example, the usage rate is calculated when a communication resource allocation request is stored prior to determining whether or not all allocation requests can be satisfied. It becomes possible to speed up the processing required for resource allocation.
[0016]
According to an aspect of the present invention , the usage rate is calculated after it has been found that all allocation requests cannot be met. Thereby, the usage rate can be calculated only when the usage rate is required.
[0017]
According to an aspect of the present invention, since the usage rate is calculated at the base station, the processing load on the control device is reduced.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0018]
FIG. 4 shows a schematic block diagram of a CDMA / TDD communication system according to the present embodiment. This communication system includes a plurality of mobile stations 402 (mobile stations 1 to N), a base station 422 that communicates with the plurality of mobile stations 402 through a radio link, and a control device 442 that controls the base station 422. Although only one base station 422 is drawn for simplicity, there are generally a plurality of base stations 422. The control device 442 is connected to a network (not shown) including a cellular switching center, a public switching network, an Internet network, and the like.
[0019]
Each of the plurality of mobile stations 402 includes a mobile station input / output device 404 that serves as an interface with the outside of the mobile station. The mobile station 402 includes an uplink information buffer 406 that is coupled to the mobile station input / output device 404 and stores transmission information to be transmitted on the uplink (uplink). The transmission information may include audio, video, data, and other arbitrary information. Further, the mobile station 402 includes an uplink allocation requesting device 408 that is coupled to the mobile station input / output device 404 and the uplink information buffer 406 and issues an allocation request for communication resources to the uplink.
[0020]
The base station 422 includes a base station input / output device 424 that serves as an interface with the outside of the base station. A signal from each mobile station 402 is received through the base station input / output device 424. The base station 422 has a downlink information buffer 426 that is coupled to the base station input / output device 424 and stores transmission information to be transmitted on the downlink (down link). This transmission information may also include audio, video, data, and other arbitrary information. Furthermore, the base station 422 includes a downlink allocation requesting device 428 that is coupled to the base station input / output device 424 and the downlink information buffer 426 and issues a communication resource allocation request for the downlink.
[0021]
The control device 442 includes an input / output device 444 that serves as an interface with the outside of the control device. A signal from the base station 422 is received through the input / output device 444. The control device 442 includes a downlink information buffer 446 that is coupled to the input / output device 444 and stores transmission information to be transmitted on the downlink. This transmission information may also include audio, video, data, and other arbitrary information. The control device 442 includes an assignment content storage device 447 coupled to the input / output device 444. The allocation content storage device 447 stores the allocation request for the uplink from each mobile station 402 and the allocation request for the downlink from the base station 422. The contents of these allocation requests include at least the transmission rate (kbps) or the number of resource units desired to be used in the uplink or downlink. The control device 442 includes a line assignment device 450 that is coupled to the input / output device 444 and the assignment content storage device 447 and determines assignment of communication resources for the uplink and the downlink.
[0022]
The operation will be described next. The mobile stations 1 to 4 are currently communicating according to the communication resource allocation contents as shown in FIG. 2, and thereafter the mobile stations 5 to 8 issue communication resource allocation requests with the contents as shown in FIG. Assuming that For example, the mobile station 1 transmits information stored in the uplink information buffer 406 to the base station 422 side using a 1/2 slot on the uplink. The base station 422 transmits information stored in the downlink information buffer 426 using three slots in the downlink to the mobile station 1. Similarly, other mobile stations transmit and receive their own information according to resource allocation as defined in FIG. Communication resource allocation requests from the mobile stations 5 to 8 are stored in the allocation content storage device 447 of the control device 442 via the base station 422. In this case, the allocation content for the uplink is issued from the uplink allocation requesting device 408 in the mobile stations 5 to 8, but the allocation content for the downlink for each mobile station is the downlink allocation requesting device of the base station 422. From 428. In any case, an allocation request for communication resources for the desired uplink and downlink of the mobile stations 5 to 8 is stored in the allocation content storage device 447 in the control device 442.
[0023]
In general, the control device 442 operates to respond to each allocation request using unused communication resources. The line assignment device 450 knows how many unused communication resources are present. In this embodiment, unused communication resources correspond to the 14th and 15th slots (FIG. 2), and there are 8 resource units for the uplink and 8 resource units for the downlink. That is, resources for 8 codes (16 kbps × 8 = 128 kbps) have not yet been allocated to the uplink and downlink. The line allocation device 450 first determines whether or not all allocation requests stored in the allocation content storage device 447 can be satisfied. If the amount of unused communication resources exceeds the total amount of resources required for all allocation requests, communication can be performed according to each allocation request. Accordingly, the control device 442 in this case allocates communication resources as desired to the base station 422 and the mobile stations 5 to 8.
[0024]
On the other hand, when all allocation requests cannot be satisfied, communication resources are allocated only to some allocation requests among the plurality of allocation requests. In order to determine what the “partial allocation request” should be, the line allocation device 450 calculates the communication resource usage rate in response to the communication resource allocation request from the mobile stations 5 to 8. To do. Here, "Usage rate"
(Usage rate) = (Amount of resource required by allocation request) / (Amount of unused resource)
It is an amount defined by For example, the request for allocating communication resources desired by the mobile station 5 requires one resource unit for both the uplink and downlink. In this case, the usage rate in the uplink is 1 resource unit / 8 resource unit = 1/8. Similarly, the usage rate in the downlink is also 1/8. Similarly, the usage rate is calculated for the mobile station 6 to obtain 8/8 as the downlink usage rate and 4/8 as the uplink usage rate. In the same manner, the usage rates for the mobile stations 7 and 8 are calculated. Further, the line allocation device 540 calculates the usage rate for the combination of allocation requests. For example, the communication resources required when responding to an allocation request between the mobile station 5 and the mobile station 6 are 9 (= 1 + 8) resource units in the downlink and 5 (= 1 + 4) resource units in the uplink. Accordingly, the usage rates for the downlink and uplink are 9/8 and 5/8, respectively. Further, the communication resources necessary for responding to the allocation request between the mobile station 5 and the mobile station 7 are 5 (= 1 + 4) resource units in the downlink and 5 (= 1 + 4) resource units in the uplink. Therefore, the usage rates for the downlink and uplink are 5/8 and 5/8, respectively. However, since a combination that gives a usage rate greater than 1 cannot be realized, it is excluded from communication resource allocation candidates. In this way, usage rates are calculated for all possible combinations of allocation requests.
[0025]
FIG. 5 shows possible combinations related to the allocation request, the amount of resources necessary for the allocation request of the combination, the possibility of realizing the resource allocation, and the usage rate. For example, four circles in the A column indicate that all allocation requests from the mobile stations 5 to 8 are satisfied. The amount of communication resources required in this case is 21 (= 1 + 8 + 4 + 8) resource units in the downlink and 17 (= 1 + 4 + 4 + 8) resource units in the uplink. The numbers in parentheses written under “mobile stations 5 to 8” in this chart indicate the contents of the allocation request for each mobile station. For example, (1, 1) of mobile station 5 indicates that one resource unit is required for the downlink and one resource unit for the uplink. Next, three circles in the column B indicate a case where the allocation request from the mobile stations 5, 6 and 7 is satisfied, but the allocation request from the mobile station 8 is ignored. Similarly, a predetermined calculation is performed for all possible combinations A to S of allocation requests. As described above, a combination that gives a usage rate greater than 1 (in this embodiment, a combination that requires more communication resources than 8 resource units in the downlink or uplink) is an unused communication resource. Therefore, it is unrealizable and is excluded from the resource allocation candidates (x mark). As a result, the resource allocation candidates are combinations of resource allocation indicated by the columns G, P, Q, R, and S. For these combinations, the values of utilization (the rightmost column in the chart) are compared. The usage rate compared in the present embodiment is an average value of usage rates for downlink and uplink. However, this is not essential to the present invention, and it is also possible to examine the usage rates of the uplink and downlink separately. Comparing the average utilization, it can be seen that the combination shown in the S column gives the highest utilization 8/8 = 1. If this is realized, unused communication resources are eliminated, and communication resources can be used most efficiently. Therefore, the line assignment device 450 assigns communication resources so as to realize the combination shown in the S column. That is, communication resource allocation requests from the mobile stations 5 to 7 are ignored, and resource allocation is performed according to the allocation request from the mobile station 8. In this embodiment, since it is assumed that unused communication resources are 8 resource units in both the downlink and uplink, a simple solution that only responds to a request from the mobile station 8 is finally selected. It was. However, if the amount of unused communication resources is different, a more complex combination (solution) can be selected. For example, it may be the combination shown in column E that maximizes utilization when the amount of unused communication resources is 20 resource units on the downlink and 16 resource units on the uplink. In this case, allocation requests from all mobile stations except the mobile station 5 are satisfied.
[0026]
FIG. 6 shows a flowchart 600 for allocating communication resources according to the present embodiment. The procedure is generally similar to the procedure described in connection with FIG. This flow begins at step 602. The mobile stations 1 to 4 perform communication according to the communication resource allocation contents as shown in FIG. In step 604, the control device 442 receives a communication resource allocation request for a predetermined period (step 606) and stores it in the allocation content storage device 447. The predetermined period determined in step 606 is, for example, one frame period of 10 ms or an interleave length period that is a multiple thereof. In step 608, the amount of communication resources necessary to realize the communication resource allocation request is checked. The amount of communication resources is represented by the number of resource units in this embodiment, but can also be obtained by directly calculating the transmission rate (bps). In step 610, it is determined whether or not all allocation requests stored in the allocation content storage device 447 can be satisfied. If so, in step 611, communication resources are allocated as requested and communication is performed. Let On the other hand, if all allocation requests cannot be satisfied, the process proceeds to step 612 . In step 612, the usage rate is calculated for all possible allocation request combinations, and the allocation request combinations that are feasible and give the best usage rate (in the above description with respect to FIG. Search). Note that “realizable” means that the required communication resource amount is equal to or less than the unused communication resource amount. In step 614, communication resource allocation is executed based on the allocation request giving the best usage rate, and the process returns to step 604 where the allocation request is monitored.
[0027]
In this embodiment, after it is determined in step 610 that all allocation requests cannot be met, the usage rate for all possible combinations of allocation requests is calculated (step 612). In the case where all the allocation requests can be met, such a usage rate is unnecessary, so this embodiment is preferable from the viewpoint of avoiding unnecessary calculations. However, the usage rate can be calculated in advance before the determination in step 610. This is because the amount of unused communication resources is already known at the start of this flow (step 602), and the amount of communication resources for realizing the allocation request is also sequentially obtained in step 604. Therefore, it is possible to calculate the usage rate after or at the time of storing the allocation request in the allocation content storage device 447. In this way, a combination that gives the best usage rate can be found early. Further, the content of the allocation request (amount of communication resources for realizing the allocation request) can be grasped by the base station 422. This is because each mobile station transmits a communication resource allocation request to the control device through the base station 422. Accordingly, the base station 422 can also calculate the usage rate. However, in this case, it is necessary to notify the base station 422 of the amount of unused communication resources. In this manner, it is preferable to cause the base station to perform the processing function related to the usage rate calculation from the viewpoint of reducing the processing load on the control device 442.
[0028]
The above embodiments are based on a CDMA / TDD communication system, but this is not essential to the present invention. For example, the present invention can be applied to CDMA / FDD (Frequency Division Duplex). However, in a CDMA / FDD communication system, it is difficult to use all codes simultaneously. The unused communication resource amount in the CDMA / FDD communication system needs to be determined in consideration of not only the number of codes but also the transmission power of each base station. Accordingly, it is somewhat complicated to grasp the amount of communication resources that can be used simultaneously and calculate the usage rate. In a CDAM / TDD communication system, the amount of communication resources that can be used simultaneously is clearly determined by the number of codes. Using the concept of resource unit, the usage rate of communication resources can be easily obtained. Thus, the present invention is particularly advantageous for CDMA / TDD communication systems.
【The invention's effect】
[0029]
As described above, according to the present invention, it is possible to execute resource allocation so as to increase the use efficiency of communication resources.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a communication system commonly used in the CDMA / TDD technical field.
FIG. 2 is a schematic conceptual diagram illustrating an example of allocation of communication resources.
FIG. 3 shows a chart representing a new communication resource allocation request.
FIG. 4 shows a schematic block diagram of a CDMA / TDD communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a chart of possible combinations relating to allocation requests, the amount of resources required for the combinations, the feasibility of resource allocation, and the usage rate.
FIG. 6 is a flowchart for allocating communication resources according to the embodiment of the present application.
[Explanation of symbols]
402 Mobile Station 404 Mobile Station Input / Output Device 406 Uplink Information Buffer 408 Uplink Assignment Request Device 422 Base Station 424 Base Station Input / Output Device 426 Downlink Information Buffer 428 Downlink Assignment Request Device 442 Control Device 444 Input / Output Device 446 Downlink Information Buffer 447 Allocation contents storage device 450 Line allocation device

Claims

A control device that controls allocation of communication resources related to uplink and downlink channels in a code division multiple access communication system,
Storage means for storing allocation requests for a plurality of communication resources related to uplink and downlink channels;
Allocation for allocating communication resources according to some allocation requests among multiple allocation requests when the amount of communication resources required to respond to all allocation requests exceeds the amount of unused communication resources The allocation unit calculates a ratio between the total amount of communication resources requested by each mobile station and the total amount of unused communication resources for each combination of two or more mobile stations that request allocation of communication resources. And determining the partial allocation request based on the ratio .

2. The control apparatus according to claim 1, wherein the communication system is a CDMA / TDD communication system.

2. The control apparatus according to claim 1, wherein the usage rate of communication resources is calculated by a base station controlled by the control apparatus.

In a control apparatus for controlling a base station in a code division multiple access communication system, a communication resource allocation method for uplink and downlink channels,
A storage step for storing a plurality of communication resource allocation requests for uplink and downlink channels;
Allocation for allocating communication resources according to some allocation requests among multiple allocation requests when the amount of communication resources required to respond to all allocation requests exceeds the amount of unused communication resources The allocation step calculates a ratio between the total amount of communication resources requested by each mobile station and the total amount of unused communication resources for each combination of two or more mobile stations that request allocation of communication resources. And determining a part of the allocation request based on the ratio .

5. The communication resource allocation method according to claim 4, wherein in the storing step, a usage rate of the communication resource is calculated.

5. The communication resource allocation method according to claim 4, wherein in the allocation step, a usage rate of the communication resource is calculated.

5. The communication resource allocation method according to claim 4, wherein the communication system is a CDMA / TDD communication system.

5. The communication resource allocation method according to claim 4, wherein the usage rate is calculated by the base station.