JP5341110B2 - リソースを割り当てるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、プライマリ局及び複数のセカンダリ局を有する通信ネットワークにおいてリソースを割り当てるための方法に関する。

本発明は、例えば、UMTSのようなモバイル通信ネットワーク又は何らかのリソースが割り当てられなければならない任意の通信ネットワークのために重要である。

ある帯域幅で動作する通信システムにおいて、送信品質は、周波数及び時間に依存する。十分に広い帯域幅を備えるシステムを考えると、どの時点においても、システム中のそれぞれの周波数は、システムの個々のノード間で異なる容量を提供することができる。一般的に、互いに近い周波数は同様の容量を持ち、そして、さらに離れて配置される周波数は異なる容量を持つ。

理想的には、(例えば、既知の基準信号の受信を測定することから得られる)チャネル情報が、所与の時間で所与のノードのセット間で通信するためのより良い周波数を特定するために用いられる。しかしながら、これは、基準信号の送信及びノード間の測定情報の交換に関する複数のシステムオーバーヘッドを引き起こす。

いくつかの場合において、送信は、どの周波数がより良い性能を与えるかについての情報なしでスケジューリングされなければならない。これらの例において、周波数ダイバーシティを利用すること、すなわち、複数の異なる周波数にわたって送信をスケジューリングすることは有益であり、所与の割当てのために選択される周波数は、幾分、分離される。いくつかの場合において、チャネル性能に関する情報は限られている場合があり、この情報は、個々の周波数上での送信のために用いられるべき送信フォーマット(例えば変調及び符号化スキーム)の選択を可能にするには十分であるが、どの周波数がどの割当てにスケジューリングされるべきかに関する選択を行うには十分ではない。

そのような割当てのスケジューリングは、一定であるか、又は、適応的である。いずれの場合にも、受信ノードは、正常に送信を受信して復号することができるために、常にその送信のために用いられているスケジューリングの情報を持つことを必要とする。

最良のシステム性能を達成するために、分散型スケジューリング割当てが、２つの異なる基準に対して最適化されることを必要とする。一つは、任意の割当て内で達成される周波数間隔であり、広い周波数帯域にわたってテストすることができるための利用可能なリソースユニットを所与として、この間隔は可能な限り広くなければならない。他の基準は、受信ノードが受信することを意図する送信の位置を特定することを可能にするために必要とされる信号の量であり、それは最小限にされるべきである。

固定のスケジューリングは、必要とされる追加の信号が最小限であるという利点を持つ。固定のスケジューリングにおいて、リソースブロックの複数のセットが予め定められており、各々のノードのために必要とされる唯一の信号は、リソースブロックのどのセットがこのノードに割り当てられたかの指示である。固定のスケジューリングの主な短所は、周波数間隔も固定でなければならず、システム負荷に従って最適化されることができないことである。一般的に、その間隔は、最大の可能な間隔の半分に設定され、それは、完全に負荷をかけられた状況の下では最適な間隔を提供するが、他の状況の下では準最適な間隔に過ぎない。

固定のスケジューリングの既知のバリエーションは、鏡映割当て(mirrored allocation)であり、利用可能な低周波数リソースブロックは、利用可能な高周波数リソースブロックとペアにされ、２番目の低周波数リソースブロックは、２番目の高周波数リソースブロックとペアにされるなどである。しかしながら、負荷が増加するにつれて、割当ては周波数帯域の中央に近づき、最終的には、帯域中央の隣り合う周波数が、一つの割り当てとして一緒にスケジューリングされる。これは、これらの中央の領域において周波数ダイバーシティの利点を打ち消し、さらに、異なる間隔を各々の割当てに提供して、割当て全体の一貫しない性能の原因となる。

逆に、自由なスケジューリングは、最適な周波数間隔を提供することができる。この場合には、割当ての特定に関する事前制約はないので、これらは送信ノードにおいて全く自由に行われることができる。しかしながら、受信ノードが動作するために、すべての割当ての構成要素の詳細を受信ノードに通知することが必要である。比較的わずかな量の有用なデータがスケジューリングされている場合には、この通知に起因するオーバーヘッドが、改善された無線性能による任意のシステムの利点を除去する場合がある。

本発明の目的は、上述した問題を解決するリソースを割り当てるための方法を提供することである。

本発明の他の目的は、信号量とフレキシビリティとの良好なトレードオフを可能にする方法を提供することである。

この目的のために、本発明の第１の態様によると、プライマリ局と複数のセカンダリ局との間の通信を可能にするために複数のセカンダリ局にリソースを割り当てるための方法が提案され、当該方法は、前記リソースを少なくとも第１リソースセット及び第２リソースセットにグループ化するステップ、前記第１リソースセットの第１リソースを第１セカンダリ局に割り当てるステップであって、前記第１リソースが前記第１リソースセットにおける第１インデックスを持つステップ、前記第２リソースセットの第２リソースを前記第１セカンダリ局に割り当てるステップであって、前記第２リソースが前記第２リソースセットにおける第２インデックスを持ち、前記第２インデックス = 前記第１インデックス + 前記プライマリ局及び/又は前記第１セカンダリ局に知られている他の情報に少なくとも部分的に基づくオフセットであるステップを有する。

その結果として、この方法は、割当てに使用されるリソースユニットの数、行われることが必要とされる割当ての数及び利用可能なリソースユニットの数を所与として、スケジューリングされる割当てのそれぞれの部分のための最適な周波数間隔が計算されることを可能にする。アルゴリズムの更なる発展が、このスケジューリングプロセスのために利用可能でないようなリソースブロックを予約するための異なる技術を説明し、システム中の他の場所で用いられる場合がある。この方法の実現のために必要とされる入力を考慮することによって、最適な周波数間隔を依然として提供しながら、減少した信号負荷がどのように必要とされるかが分かる。

本発明はさらに、本発明の第１の態様による方法を実行するための手段を有するプライマリ局に関する。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施の形態から明らかとなり、それらを参照して説明される。

本発明は、以下において、一例として、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。

本発明の第１の実施の形態によるリソースの割当てを模式的に表すブロック図。 本発明の第１の実施の形態の変形例によるリソースの割当てを模式的に表すブロック図。 本発明の第２の実施の形態によるリソース割当てを模式的に表すブロック図。 本発明の第３の実施の形態によるリソース割当てを模式的に表すブロック図。 本発明の第３の実施の形態によるリソース割当てを模式的に表すブロック図。

本発明は、通信ネットワークにおいてリソースを割り当てるための方法に関し、特に、GSM又はUMTSのようなモバイル通信ネットワーク用である。そのようなネットワークにおいて、基地局又はプライマリ局は、複数のチャネルを通して複数のモバイル局又はセカンダリ局と通信する。

図1は、本発明の実施の形態の第１の例を図示する。このスキームにおいて、各々の割当ては一対のリソースブロックから構成されて、一つのリソースブロックは周波数の一つのユニットに正規化されると考えられ、したがって、周波数に関する説明は、実際には、リソースユニット番号及び位置を参照し、帯域幅のような容易に理解される用語の使用を可能にする。しかしながら、リソースは、周波数以外のパラメータであってもよい。説明の簡潔さのために、リソースユニットが連続的な隣接する周波数のセットで特定されると考えられる。実際には、これは必ずしも本当ではないが、以下の説明で分かるように、本発明は依然として当てはまる。

システムの観点から、理想的なペアの割当ては、全てのペアに対して、ペアの要素間に同じ間隔を与える。そしてこの間隔は、割当てを要するペアの数及び利用可能なリソースユニットを所与として、可能な最大値である。

これは、オフセットの追加と共に、既知の固定間隔スキームに基づくスキームを用いることにより達成されることができる。図1において、低負荷(Low Load: LL)の場合には、セカンダリ局A, B及びCは、９個のリソースブロック分離れたリソースブロックのペアを割り当てられ、高負荷(High Load:HL)の場合には、分離は７ブロックであることが分かる。各々の考慮されるセカンダリ局に対して、第２リソースブロックは、オフセットによって第１リソースブロックのインデックスをオフセットすることによって、第１リソースブロックから導き出されることができる。BW/2が最大負荷の場合における理想的な間隔であり(BWはリソースブロックの数)、最大負荷ではない場合において、オフセットによって、帯域の端の使用されていないリソース要素が帯域の中央へ移動することができ、ペアの要素間の間隔を増加させる。

帯域中の全てのリソースユニットがこの機能におけるスケジューリングのために利用可能であると仮定すると、ペアの要素間の間隔は、次式によって与えられる。

ここで、BWは利用可能なリソースブロックの数、floorはn≦x＜n+1の任意のxに対してfloor(x)=nである関数であって、Offsetは、

により与えられ、N_Grpは、割当を要するセカンダリ局のグループの数である。ここでは、各々のグループは一つのセカンダリ局からなるが、以下の説明で分かるように、セカンダリ局は、いくつかのセカンダリ局からなるグループにグループ化されることができる。

図2は、セカンダリ局が、３つのセカンダリ局からなるグループにグループ化される場合を図示する。しかしながら、同じ推論が存続する。複数の割当てが各々のリソースを共有することができる。例えば、上述の一般化されたアルゴリズムは、一つのリソースユニットに対応するサイズの割当てに適用されることができ、それは、各々の割当てに対して、n個の異なるリソースユニットにおいて分割されて送信される。これによって、例えば各々のリソースユニット内での時分割多重方式で、割当てが第１リソースユニットのどの場所に位置するかを示す各々の割当てのための追加の通知されたパラメータによって、n個の割当てがリソースユニットの同じセットを共有することができる。これは、n=3の場合の一例として以下で示される。

これらの実施の形態において、上記アルゴリズムは、一セットのリソースからの各々のリソースを複数の受信側又は一つの受信側に割り当てるために用いられることができ、複数の受信側は、例えば、時間多重、符合多重又は空間多重方式で、リソースの中で多重化される。

図3は、リソースブロックの３つのセットへの帯域幅の分割の場合を図示し、そして各々のセカンダリ局は、３つのリソースのセットに割り当てられる。この割当ては、以下のように行われる。可能な割当てが帯域の半分ではなく３分の１に制限されることを除いては、トリプレットの第１の要素は、ペアと同じように割り当てられて通知される。リソースユニットの総数が近似的に２の累乗である場合、信号の量は、ペアの場合の量と同じ(同じビット数)である(リソースユニットの総数のいくつかの値に対して、一つの信号ビットを節約することが可能である)。

トリプレットの第３の要素は、ペアの割当てと全く同じ様に第１の要素に対して割り当てられる。

トリプレットの中央の要素は、第１及び第３の要素の中間に割り当てられる(正確に中間であるか、又は、第１及び第３の要素の間のリソース要素の数が偶数の場合には、１のオフセットを伴う。オフセットは+1か又は-1であることができるが、一貫しているべきである)。

上記で導入された式は、以下のように、n個のリソースブロックの割当てに一般化されることができる。最も遠い割当ての要素間の間隔は、以下によって与えられる(ここで、与えられる間隔は、そのグループの隣り合う要素間の間隔である)。

ここで、

であり、nは割当てあたりのリソースブロックの数である。

割当ての隣り合う要素間の間隔は、以下によって与えられる。

他の実施の形態において、いくつかのリソースブロックは予約されているために利用できない場合があり、それを考慮する必要がある。本発明のこの実施の形態によれば、本方法の第１ステップは、いくつかのリソースブロックが予約されているかどうかを確認して、それらをこの方法の残りの部分から除外することである。そして、インデクセーション(indexation)はこれらを考慮して、それらはオフセットの計算において無視されることができる。

しかしながら、これらの予約ブロックが無視されない場合、以下のようにオフセットを修正する。

ここで、N_resは、予約されたリソースブロックの数である。

信号に関して、各々のペアの一つの要素の位置、及び、オフセット値として又はオフセット値を計算するために用いられることができる追加の項を通知することが必要である。一般的に、帯域幅は、一定であるか又は長いタイムスケールでのみ変化し、頻繁に通知される必要はない。必要とされる割当ての最大数及び予約されたブロックの数は、より頻繁に変化する可能性がある。最適な性能と信号伝達オーバーヘッドとの間のトレードオフを最適化するように信号伝達頻度(signalling frequency)を選択することが可能であり、より低頻度の信号伝達が用いられることができ、通知される値は、次の通知までに発生する最大値である。その期間の間、実際の割当ての数が最大値未満の場合、瞬間的な割当ての数に対して達成可能な最大値と比較して、ペア間隔のわずかな減少がある。

本発明の第２の実施の形態において、いくつかのリソースは、比較的長い期間の間、特定のセカンダリ局のために予約される場合がある。一例として、モバイル局は、大量のデータを送信又は受信するために、いくつかのリソースを必要とする場合がある。そのような場合、割当ては、いくつかのタイムフレームに対してスケジューリングされることができる。予約ブロックは、数タイムフレームの間同一であるか、又は予め定められたパターンに従って変化する場合がある。

図4は、予約ブロックを考慮するこの実施の形態の第１の変形例を図示する。それは、リソースの疑似割当てに基づく。予約ブロックを作成することへの１つのシンプルなアプローチは、一つ以上の「疑似」割当てを生成することである。(前記アルゴリズムに従って)通常のように作成されるが、このシステムの機能によってユーザに割り当てられていない割当ては、いくつかの他のシステム機能によって用いられることができる。その主な利点は、追加の信号伝達が必要とされないことである。しかしながら、予約ブロックの数の粒度(granularity)は、割当てグルーピング(例えばペア、トリプレット、nタプレット(n-uplets))に従って限定され、予約ブロックの位置は完全にはフレキシブルでなく、全ての[ペア/トリプレット]のうちの一つのみが自由に配置されることができ、その他はアルゴリズムに従って配置される。

図4では、３つのセカンダリ局A, B及びDが割当てを必要とし、リソースブロックの第１セットの第３リソースブロックは、特定のセカンダリ局Cのために予約されている。そして、本発明のこの特定の変形例によると、特定のセカンダリ局が、第３リソースブロックと、上述の方法によって決定されるもう一つのリソースブロック(ここでは第２セットの５番目)から成る一対のリソースブロックを必要とするように、割当てが本発明の第１の実施の形態に従って実行される。第２セットの第５ブロックは、セカンダリ局Cに割り当てられない場合があるが、他の目的のために維持されることができる。

この実施の形態の他の変形例において、予約ブロックは、ペア、トリプレットなどに対するリソース要素の割当ての前に、どこにでも配置されることができ、そして、ペア、トリプレットなどに対するリソース要素の割当ては、(一般化されたアルゴリズムに従って)通常通りに行われる。しかしながら、一つ以上の予約ブロックが同じ割当ての２つの要素の間に位置する場合、間隔は、図5から分かるように、この予約ブロックの数に従って増加する。

この追加のオフセット値は、このスキームの通常の通知に加えて、各々の影響される割当てに通知される。主要な利点は、予約ブロックの数及び配置の最大限のフレキシビリティ並びに全てのグループ要素の信号位置より少ない信号オーバーヘッド又は絶対分離距離である(帯域の大半が、予約ブロックではなく分散型スケジューリングに用いられると仮定する)。しかしながら、それは、予約ブロック又は疑似割当てが無い場合と比べて、増加した信号を必要とする。

本発明の他の変形例において、そして半静的予約の場合において、予約ブロックは、利用可能なリソースユニットのセットから除去されることができ、残りのユニットは番号を振り直されるか又は再びインデックス付けされる。その場合、アルゴリズムは、変更なしで、リソースユニットの新たな「ラスター」に適用される。「半静的」予約は、変更の通知が不要なように、予め定められた(そして既知の)パターンに従って時間によって変化するものであってもよい。一例は、割当ての一定の周波数ホッピングパターンである。(放送されるか又はポイント間(point to point)であることができ、「コール・セットアップ(call set up)」などにおける)低速の信号伝達が、ラスターに対する変更を通知するために用いられるか、又は、予め設定されたラスターの小さなセットの間で切り替えるためにも用いられることができる。主要な利点は、それが、予約ブロックの数及び配置の最大限のフレキシビリティ並びに信号伝達オーバーヘッドの比較的低い増加を許容することである。しかしながら、信号伝達効率は、半静的予約の場合にのみ得られる。

非連続的なラスターは、さらに、周波数ダイバーシティスケジューリングのために元々利用可能なリソースユニットの基本的なセットとして適用されることができる。
いくつかの場合において、ラスター中の「ギャップ」の存在及び位置を通知することは必要ない場合がある。

２つの例は以下の通りである。

1. UMTS LTEでは、送信基地局から送信される放送制御チャネルが存在する。これらの位置は、受信端末に知られている。それゆえ、端末は、そうするための任意の特定の信号なしで、ラスターからこれらを差し引くことができる。

2. いくつかの場合では、送信ノードは、異なる送信フォーマット(変調、符号化など)間の選択をするために、端末から限られたチャネル品質情報を要求することができるが、スケジューリングされる割当てのために異なる周波数の間で選択するための十分な情報は得ない。そのような情報は、全ての周波数よりむしろ、可能な周波数のサブセットのためにのみ要求される場合がある。ここで、この限られたチャネル品質情報が要求される周波数は、利用可能なリソースユニットのラスターを、このラスターを特定する追加の信号を必要とすることなく構成する周波数であることが仮定される。

「ラスター」に対する更なる変更は可能であるが、追加の信号を必要とする。

本発明は、システム中の全てのユーザに対するリソース割当て(例えばシステム帯域幅、予約ブロック、分散型割当ての数)を計算するために必要である一定の又はゆっくりと変化するパラメータを通知することができる放送チャネルを備えるシステムにおける特定の利点を提供する。これは、そのようなパラメータは各々のユーザに個別に通知される必要はなく、したがって、信号オーバーヘッドを節約することを意味する。

任意の実施の形態において、複数の割当てが、一つのユーザに割り当てられることができる。
この場合には、割当てのうちの一つ以外の全ては、第１の割当てからのオフセットによって通知されることができる。

本発明は上述の例に制限されず、適応されることができることに留意する必要がある。例えば、いくつかの適応において、プライマリ局の役割はモバイル局であることができ、そしてセカンダリ局が基地局であることができることが理解されるべきである。図面、開示及び添付の請求の範囲の検討から、請求された発明を実施する際に、開示された実施の形態に対する他のバリエーションが当業者によって理解されて遂行されることができる。

請求の範囲において、「有する」「含む」などの用語は、他の要素又はステップを除外せず、"a"や"an"といった冠詞は複数を除外しない。単一のユニットが、請求項中に列挙されるいくつかのアイテムの機能を成し遂げることができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項中に挙げられていても、利益を得るためにこれらの手段の組み合わせが利用できないことを意味するものではない。

Claims (13)

1. プライマリ局と複数のセカンダリ局との間の通信を可能にするために前記複数のセカンダリ局にリソースブロックを割り当てるための方法であって、
   各リソースブロックは、数値であるインデックスで識別され、
   前記方法は、
   ａ）前記リソースブロックを少なくとも第１リソースブロックセット及び第２リソースブロックセットにグループ化するステップ、
   ｂ）前記第１リソースブロックセットの第１リソースブロックを、少なくとも一つのセカンダリ局を含むセカンダリ局の第１グループのうちの少なくとも一つの第１セカンダリ局に割り当てるステップであって、前記第１リソースブロックが前記第１リソースブロックセットにおける第１インデックスを持つステップ、
   ｃ）前記第２リソースブロックセットの第２リソースブロックを前記第１グループの前記第１セカンダリ局に割り当てるステップであって、前記第２リソースブロックが前記第２リソースブロックセットにおける第２インデックスを持ち、前記第２インデックス=前記第１インデックス+（利用可能なリソースブロックの数を少なくとも有する他の情報の関数であるオフセット）であるステップ、
   を有する方法。
2. 前記他の情報が、セカンダリ局の数、利用可能ではないリソースブロックのセット、及び、各々のセカンダリ局に割り当てられるリソースブロックの数、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
3. チャネル状態又はチャネル品質情報を報告するセカンダリ局の前記第１グループの少なくとも幾つかのためのリソースブロックのセットを前記他の情報が含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記第１リソースブロックセットがリソースブロックの低周波数セットであり、前記第２リソースブロックセットがリソースブロックの高周波数セットである、請求項１に記載の方法。
5. ステップａ）が、利用可能なリソースブロックを前記第１リソースブロックセット、前記第２リソースブロックセット及び少なくとも一つの第３リソースブロックセットにグループ化することを含み、前記少なくとも一つの第３リソースブロックセットが、中間の周波数のリソースブロックセットである、請求項４に記載の方法。
6. 各々のセカンダリ局に前記オフセットを通知するステップｄ）をさらに有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 各々のセカンダリ局に前記他の情報を通知するステップｄ）をさらに有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップａ）の前に、各々のリソースブロックに対して、考慮中のリソースブロックが利用可能であるかを確認し、利用可能でない場合、前記考慮中のリソースブロックをステップａ）から除外するステップｚ）をさらに有する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記オフセットが、
   

   

   で与えられ、BWは利用可能なリソースブロックの数、nは各々のセカンダリ局に割り当てられるリソースブロックの数、N_Grpはセカンダリ局のグループの数である、請求項８に記載の方法。
10. ステップｚ）において利用可能でないことが分かったリソースブロックを前記セカンダリ局に通知するステップをさらに有する、請求項８に記載の方法。
11. チャネル状態又はチャネル品質情報を報告するセカンダリ局の前記第１グループの少なくとも幾つかのためのリソースブロックのセットを前記他の情報が含み、
    前記第３リソースブロックセットの第３リソースブロックを前記第１セカンダリ局に割り当てるステップをさらに有し、
    前記第３リソースブロックは前記第３リソースブロックセットにおける第３インデックスを持ち、
    前記第１リソースブロックと前記第３リソースブロックとの間のリソースブロックの数が、
    

    

    に等しく、BWは利用可能なリソースブロックの数、nは各々のセカンダリ局に割り当てられるリソースブロックの数、N_Grpはセカンダリ局のグループの数である、請求項５に記載の方法。
12. プライマリ局と複数のセカンダリ局との間の通信を可能にするために前記複数のセカンダリ局にリソースブロックを割り当てるための手段を有する前記プライマリ局であって、
    各リソースブロックは、数値であるインデックスで識別され、
    前記プライマリ局は、
    前記リソースブロックを少なくとも第１リソースブロックセット及び第２リソースブロックセットにグループ化するための手段、
    前記第１リソースブロックセットの第１リソースブロックを第１セカンダリ局に割り当てるための手段であって、前記第１リソースブロックが前記第１リソースブロックセットにおける第１インデックスを持つ手段、
    前記第２リソースブロックセットの第２リソースブロックを前記第１セカンダリ局に割り当てるための手段であって、前記第２リソースブロックが前記第２リソースブロックセットにおける第２インデックスを持ち、前記第２インデックス=前記第１インデックス+（利用可能なリソースブロックの数を少なくとも有する他の情報の関数であるオフセット）である手段、
    を有するプライマリ局。
13. 前記他の情報が、セカンダリ局の数、利用可能ではないリソースブロックのセット、及び、各々のセカンダリ局に割り当てられるリソースブロックの数、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１２に記載のプライマリ局。

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