JP5462282B2 - 無線拡張ネットワークを提供するための方法および装置 - Google Patents
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Description
1. 認可されたスペクトル
2. 無認可のスペクトル(すなわち、2.4GHz帯域および5GHz帯域などの周波数帯域)
3. 認可された帯域における無認可の動作(例えばテレビのホワイトスペース)
ある実施では、ネットワーク拡張システムは、主要ネットワークの負荷の一部を拡張ネットワークにオフロードする(offload:押し付ける)ための、容量オフロードネットワークとして動作する。例えば、拡張ネットワークは、無認可の送信スペクトルにおいて動作している場合があり、選択されたネットワークサービスは、その無認可のスペクトルを使用して、クライアントに提供される。
1. モード1:主要アップリンクおよび主要ダウンリンク
2. モード2:主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク
3. モード3:拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク
4. モード4:拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンク
1. 利用可能なスペクトル
2. 送信電力基準
3. ネットワーク容量基準
4. 提供されるべきサービスのタイプ
容量強化を例示するために、図5で示されるように、2つの基地局が、セル内のクライアント局にサービスを提供する。したがって、各セル内で、各クライアント局は、主要ネットワーク、拡張ネットワーク、または両方の組み合わせによりサービスを提供され得る。これら2つのネットワークのそれぞれは、それ自体の周波数帯域において動作する。この例では、主要ネットワークは、認可された周波数帯域において動作し、拡張ネットワークは、無認可の周波数帯域において動作する。これらの帯域のそれぞれには、それ自体の送信電力規制がある。例として、認可されたスペクトルが1900MHz帯域にあり、無認可のスペクトルが600MHzのUHF(TV)帯域にあると考えてみる。無認可の基地局の送信電力は、認可された帯域において許されるものよりも低い値に制限される。しかしながら、この場合は、無認可の周波数帯域のより低い周波数が、結果として、より高い周波数の認可された帯域における経路損失よりも、より小さい経路損失をもたらし得る。
1. インデックス(i)が、セル内の各クライアントに、1≦i≦Nに従って割り当てられる。
2. リンク品質インジケータ(SINRi,primary)が、主要(すなわち、レガシー)帯域における、セル内の各クライアント局に対して計算される。
3. リンク品質インジケータ(SINRi,exp)が、拡張(すなわち、無認可の)帯域における、セル内の各クライアント局に対して計算される。
4. 以下の入力が、スケジューリングアルゴリズムに提供される。
a. SINRi,primary
b. SINRi,exp
c. 各ユーザに対するスループット要件
d. 各ユーザに対してサービスが提供される平均のスループット
e. 各ユーザに対する電力ヘッドルーム(power headroom:電力無歪限界)
5. 長期スケジューリング:各ユーザに対し、スケジューリングアルゴリズムは、ユーザが動作することになる帯域を決定する。
6. 短期スケジューリング:各ユーザに対し、スケジューリングアルゴリズムは、ユーザそれぞれのTTI(Transmit Time Interval:送信時間間隔)に割り当てられるリソース(電力、帯域幅および時間)を決定する。
一般には、主要帯域および拡張帯域は、異なる伝播特性および放射限界(emission limit)を有するので、類似する帯域クラスがシステムで使用されるときは、スケジューリング機能の設計は、従来のスケジューリングアルゴリズムとは異なる。特に、スケジューリングは、図8で示されるように、ネットワーク拡張システムにより、2つの段階で実行される。
すべてのユーザをモード1に割り当てる(N1=N、N2=0、N3=0)。長期スケジューラを停止する。
さもなければ、
拡張帯域により満たされない、要求QoSまたはモビリティの条件を有するユーザを発見する。これらのユーザを、モード1(N1のユーザ)に割り当てる。
残りの(N-N1)のユーザに対しては、
a. すべてのユーザは、最初は、長期フェージングの統計値を計算するために、モード1を使用する。平均の経路損失およびシャドーイングが、各ユーザに対して、アップリンクにおける受信電力(Pi)から計算される。各ユーザはさらに、利用可能な電力ヘッドルーム(PHi)を報告する。パイロットは、最小パケットフォーマットを使用して送信される。
b. ユーザは、(シャドーイングを含む)平均の経路損失利得に従って、降順にソートされる。
c. リストの先頭から開始して、PHi=0のすべてのユーザをモード3に割り当てる。これらは、チャネルのフェージング変動を伴う主要帯域では、高い通信遮断(outage)の確率のあおりを受ける可能性がある、カバレッジホール(coverage hole:サービスエリアの穴)内のセルエッジのユーザである。これらのユーザをモード3に割り当てることは、ULにおけるより良好な伝播状態により、それらのPHを実質的に増大させることになる(これは、カバレッジホールを消滅または縮小させるのに役立つ)。
d. モード3のユーザの数(N3)を更新する。残りのユーザは、最初はモード2にあるものとする(N2=N-N1-N3)。
e. 各ユーザ別に達成可能な平均レートを計算する。各ユーザ別に達成される平均レートは、動作のモード、長期フェージングの統計値、および、このユーザとスペクトルを共有する同じモードのユーザの数に依存する。例えば、モードkにあるユーザ(i)の平均レートは、おおよそ次式により計算され得る。
f. すべてのユーザのレートのユーティリティ関数を、選択される公平性基準に応じて計算する。例えば、公平性基準が長期比例公平性(long-term proportional fairness)であるならば、以下のようにユーティリティ関数を計算する。
h. N2およびN3を更新する。上記の(e)および(f)のようなレートおよびユーティリティ関数を更新する。
i. もしユーティリティ関数が増大したならば、動作(g)に進む。そうでない場合は、長期スケジューリング段階を停止する。
102 セル
104 トランシーバ基地局
200 ネットワーク配置
202 セル
204 主要基地局トランシーバ
206 セル
208 拡張基地局トランシーバ
300 ネットワーク配置
302 セル、ネットワークセル
304 送信塔
306 領域
308 残りの領域
400 周波数マップ
402 主要チャネル
404 拡張チャネル
406 アップリンクチャネル
408 ダウンリンクチャネル
500 ネットワークセル
502 送信塔
504 主要基地局
506 拡張基地局
508 デバイス
510 拡張制御回路
512 1900MHzトランシーバ回路
514 600MHzトランシーバ回路
516、518、520、522 デバイス
524 デバイス拡張回路
600 基地局、主要基地局
602 処理回路
604 拡張制御回路
606 1900MHzトランシーバ回路、トランシーバ回路
608 600MHzトランシーバ回路、トランシーバ回路
610 データバス
614 通信チャネル
702、704 トランシーバ回路
706 600MHzチューナブル送信フィルタ
708 600MHzチューナブル受信フィルタ
710 サーキュレータ
800 スケジューリングアルゴリズム
802 第1の段階
804 第2の段階
900 方法
1000 デバイス
1002 処理回路
1004 デバイス拡張回路
1006 トランシーバ回路
1008 データバス
1100 トランシーバ回路
1102 1900MHzデュプレクサ
1104 第1のスイッチ、スイッチ
1106 第2のスイッチ、スイッチ
1108 600MHzバンドパスフィルタ
1110 送信信号
1112 受信信号
1200 方法
Claims (37)
- ネットワーク通信のための装置であって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するように構成される拡張回路であり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つから選択される拡張回路と、
前記選択されたモードにスイッチするように構成される処理回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。 - ハンドオフメッセージを受信するように構成されるトランシーバをさらに備え、前記拡張回路は、前記ハンドオフメッセージに基づいて、前記選択されたモードを識別するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記拡張ネットワークは、無認可のスペクトルを利用する、請求項1に記載の装置。
- 前記無認可のスペクトルは、テレビのホワイトスペースを含む、請求項3に記載の装置。
- 前記拡張ネットワークは、フリースペクトルを利用する、請求項1に記載の装置。
- ネットワーク通信のための方法であって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するステップであり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つから選択されるステップと、
前記選択されたモードにスイッチするステップと
を含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、方法。 - ハンドオフメッセージを受信するステップをさらに含み、前記識別するステップは、前記ハンドオフメッセージに基づいて、前記選択されたモードを識別するステップを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記拡張ネットワークは、無認可のスペクトルを利用する、請求項6に記載の方法。
- 前記無認可のスペクトルは、テレビのホワイトスペースを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記拡張ネットワークは、フリースペクトルを利用する、請求項6に記載の方法。
- ネットワーク通信のための装置であって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するための手段であり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つから選択される手段と、
前記選択されたモードにスイッチするための手段と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。 - ハンドオフメッセージを受信するための手段をさらに備え、前記識別するための手段は、前記ハンドオフメッセージに基づいて、前記選択されたモードを識別することを含む、請求項11に記載の装置。
- 前記拡張ネットワークは、無認可のスペクトルを利用する、請求項11に記載の装置。
- 前記無認可のスペクトルは、テレビのホワイトスペースを含む、請求項13に記載の装置。
- 前記拡張ネットワークは、フリースペクトルを利用する、請求項11に記載の装置。
- ネットワーク通信のためのコンピュータプログラムであって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別することをコンピュータに実行させるコードであり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つから選択されるコードと、
前記選択されたモードにスイッチすることをコンピュータに実行させるコードと
を含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、コンピュータプログラム。 - 主要ネットワークおよび拡張ネットワークを介して通信するためのモバイルデバイスであって、
アンテナと、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するように構成される拡張回路であり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つから選択される拡張回路と、
前記アンテナに結合され、前記選択されたモードにスイッチするように構成される処理回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、モバイルデバイス。 - ネットワーク通信のための装置であって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するように構成される処理回路と、
前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの両方に関して送信チャネルが割り当てられるクライアントを識別するように構成される拡張制御回路であり、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つから選択される拡張制御回路と、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するように構成されるトランシーバ回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。 - 前記拡張制御回路は、4つの送信モードのそれぞれによりサービスを提供されるべき前記クライアントの部分を識別するために、アルゴリズムを実行するように構成され、前記4つの送信モードのそれぞれは、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのアップリンク(UL)チャネル、ならびに、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのダウンリンク(DL)チャネルを備える、請求項18に記載の装置。
- 前記アルゴリズムは、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて、前記クライアントの前記部分を識別するための長期スケジューリングを含む、請求項19に記載の装置。
- 前記アルゴリズムは、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するための短期スケジューリングを含む、請求項19に記載の装置。
- 前記トランシーバ回路は、割り当てられた前記それぞれのUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを指示するために、ハンドオフメッセージを各クライアントに送信するように構成される、請求項19に記載の装置。
- 前記リンクパラメータは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークに関する信号強度測定結果を含む、請求項18に記載の装置。
- ネットワーク通信のための方法であって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するステップと、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つに割り当てられるクライアントを識別するステップと、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するステップと
を含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、方法。 - 前記識別するステップは、4つの送信モードのそれぞれによりサービスを提供されるべき前記クライアントの部分を識別するために、アルゴリズムを実行するステップを含み、前記4つの送信モードのそれぞれは、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのアップリンク(UL)チャネル、ならびに、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのダウンリンク(DL)チャネルを備える、請求項24に記載の方法。
- 前記実行するステップは、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて、前記クライアントの前記部分を識別するための長期スケジューリングを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記実行するステップは、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するための短期スケジューリングを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記送信するステップは、割り当てられた前記それぞれのUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを指示するために、ハンドオフメッセージを各クライアントに送信するステップを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記リンクパラメータは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークに関する信号強度測定結果を含む、請求項24に記載の方法。
- ネットワーク通信のための装置であって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するための手段と、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つに割り当てられるクライアントを識別するための手段と、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するための手段と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。 - 前記識別するための手段は、4つの送信モードのそれぞれによりサービスを提供されるべき前記クライアントの部分を識別するために、アルゴリズムを実行するための手段を備え、前記4つの送信モードのそれぞれは、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのアップリンク(UL)チャネル、ならびに、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのダウンリンク(DL)チャネルを備える、請求項30に記載の装置。
- 前記実行するための手段は、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて、前記クライアントの前記部分を識別するための長期スケジューリングのための手段を備える、請求項31に記載の装置。
- 前記実行するための手段は、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するための短期スケジューリングのための手段を備える、請求項31に記載の装置。
- 前記送信するための手段は、割り当てられた前記それぞれのUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを指示するために、ハンドオフメッセージを各クライアントに送信するための手段を備える、請求項31に記載の装置。
- 前記リンクパラメータは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークに関する信号強度測定結果を含む、請求項30に記載の装置。
- ネットワーク通信のためのコンピュータプログラムであって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得し、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つに割り当てられるクライアントを識別し、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信することをコンピュータに実行させるコードを含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、コンピュータプログラム。 - 主要ネットワークおよび拡張ネットワークを介して通信するための基地局であって、
少なくとも1つのアンテナと、
前記少なくとも1つのアンテナに結合され、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するように構成される処理回路と、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの4つのモードの内の1つに割り当てられるクライアントを識別するように構成される拡張制御回路と、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するように構成されるトランシーバ回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、基地局。
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