JP5663194B2

JP5663194B2 - 物理層セル標識を割り当てる方法及び装置

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Publication number: JP5663194B2
Application number: JP2010112089A
Authority: JP
Inventors: 芸学雷; 永生張
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: JP2010268463A; CN101888622B; CN101888622A

Description

本発明は、移動通信技術分野の長期的進化ＬＴＥ（long term Evolution）システム及びその更なる進化システムに関し、特に、ＬＴＥシステムにおいて物理層セル標識ＰＣＩ（Physical Cell Identifier）を割り当てる方法及び装置に関する。

３ＧＰＰの長期的進化システムは、非常に見込みのある移動通信システムであり、伝統的なユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーションズ・システムＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）に基づいて進化したものであり、より高い無線アクセス速度及びより優れたサービスサポートを提供可能である。図１は、ＬＴＥネットワークのアーキテクチャーを示す概略図である。ＬＴＥネットワークにおいて、移動性管理実体ＭＭＥ（Mobility Management Entity）はＳ１インタフェースを介して基地局に接続する。ＨｅＮＢ（Home eNode B）は、ＭＭＥに直接接続でき、ＨｅＮＢＧＷ（HeNB Gateway）を介してＭＭＥに接続することもできる。ＬＴＥにおいて、ＨｅＮＢに対してＣＳＧ（Closed Subscriber Group）という概念が導入されている。ＣＳＧの許可制御を採用することにより、特定のユーザデバイスＵＥ（User Equipment）のみが対応するＨｅＮＢにアクセスすることができる。

ＰＣＩは、ＬＴＥシステムにおける下り信号のスクランブリング処理の重要なパラメータであり、以下のような重要な役割を果たす。

（１）異なるセルからの信号を区分するようＵＥに供する。
（２）異なるセルの干渉をランダム化する。
（３）ＵＥによるセルの再選択又は切替時に、関連測定と報告作業を補助する。

以上の様な要求を満たすために、セルのＰＣＩには、通常二つの重要な制限条件が課される。その条件の一つは無衝突（Collision-Free）であり、即ち、互いに隣接セルとなる２つのセルのＰＣＩは同一のものであることができない。同一のものであると、セル間に深刻な干渉が生じてしまうこととなり、且つＵＥは異なるセルからの信号を区分することができない。もう一つの条件は無混同（Confusion-Free）であり、即ち、任意のセルの隣接セルの間には、通常同一のＰＣＩを使用することができず、その主な目的として、ＵＥを切り替えるときに切り替え対象を区別可能にすることである。ここでいう隣接は、セル同士のカバー範囲には共通集合を有することを指し、即ち、２つのセルの間に重なり合うカバー範囲が存在するのであれば、該２つのセルが互いに隣接関係を持ち、それぞれが相手に対する隣接セルとなる。

従来の移動通信システムとの重要な相違点として、ＬＴＥシステムにおいて、ネットワーク構成要素のパラメータは自動配置と自動調整できる。従来の移動通信システムのパラメータは、通常ネットワーク計画と手動配置により実現されるものであるため、高い運営コストが必要とされる。ＬＴＥシステムでは、自動配置と調整をサポートするために、ネットワーク構成要素の間は、対応するパラメータのインタワーキングが必要となり、ネットワーク構成要素の内部では対応する処理を実現する必要がある。これらの機能は、自己組織化ネットワークＳＯＮ（Self-Organized Network）機能ノードにより実現され、上記機能を実現する技術は、ＳＯＮ技術とされている。

図２は、一種のＬＴＥＳＯＮのアーキテクチャーを示す概略図である。図２では、ＳＯＮ機能ノードが基地局及び他のネットワークノードに分布している。ＳＯＮ機能ノードは、集中式、分布式及びハイブリッド式で実現可能である。ＳＯＮ技術を応用した場合、基地局は電気投入された後にまず予備運行状態（Pre-Operation State）に入る。予備運行状態では、基本的なパラメータを取得し、初期のパラメータ配置を行うことが必要であり、それから運行状態（Operational State）に入る。運行状態に入ってから、ＳＯＮ技術を利用して自動的最適化を起動させる。初期配置パラメータはシステムの運行状態に基づき自動的に調整することができ、運行中にシステムの故障が生じた場合にＳＯＮ技術を利用して自己復帰することもできる。ＬＴＥシステムにおいてどのようにＳＯＮに基づいてＰＣＩの自動的割当てを実現することについては、従来技術ではなお完全に整っている方法が提案されていない。

本発明が解決しようとする技術課題は、ＬＴＥシステムにおいてＰＣＩを割り当てる方法及び装置を提供し、ＬＴＥシステムにおいて自己組織化ネットワークに基づきＰＣＩの自動的割当てを実現することである。

上記技術課題を解決するために、本発明の実施例による技術案は次のとおりである。

物理層セル標識ＰＣＩを割り当てる方法において、
セルの間に無線信号の干渉が存在するためＰＣＩの重複利用のできないセルである隣接セルの情報を、自己組織化ネットワークＳＯＮ機能ノードが、自ＳＯＮ機能ノードに接続する各基地局から受信するステップＡと、
ＳＯＮ機能ノードが、所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム及び上記隣接セルの情報に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当てるステップＢと、
ＳＯＮ機能ノードが、各セルに割り当てたＰＣＩの情報を、対応する基地局に送信するステップＣとを含む。

上記方法において、上記基地局からの隣接セルの情報は、基地局が自身の下り受信機で走査して取得するものか、或いはユーザデバイスＵＥにより基地局に報告されたものである。

上記方法において、上記隣接セルの情報は、隣接セルの動作周波数、隣接セルのセル全域識別Ｅ‐ＣＧＩ、及びＰＣＩ割当て済みセルのＰＣＩを含む。

上記方法のステップＢにおいて、セルに対してＰＣＩを割当てることは、互いに隣接セルとなる２つのセルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てること、及び、一つのセルの２つの隣接セルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てることを含む。

上記方法のステップＢにおいて、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成し、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第３行列を取得し、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てる。

上記方法のステップＢにおいて、ＳＯＮ機能ノードが、更に隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて、セルに対してＰＣＩを割り当てる。

上記方法のステップＢにおいて、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成するステップＢ１と、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第２行列を取得するステップＢ２と、
互いに隣接セルとなる２つのセルを含み且つ該２つのセルの間にセルの切替と再選択が禁止された隣接セル対を、隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて選択するステップＢ３と、
隣接セル対における各セルに対して、上記各セル以外、該隣接セル対における別のセルとは互いに隣接セルとなる第一類セルを確定し、上記第一類セルにおける各セルに対してそれぞれ分析をし、現在分析中のセルと上記各セルとは、共に上記別のセル以外の他のセルの隣接セルであるかを判断し、そうである場合に何の動作もしないが、逆の場合に上記第２行列のうち、現在分析中のセルと上記各セルに対応する元素を１から０に修正するような修正を、
上記隣接セル対に基づき上記第２行列に対して行い、第３行列を取得するステップＢ４と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てるＢ５とを含む。

上記方法において、上記ＰＣＩは、マクロ基地局と開放方式（open access mode）のＨｅＮＢセル、或いは閉鎖方式のＨｅＮＢセル、或いはハイブリッド方式（hybrid access mode）のＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩである。

本発明の実施例は更に自己組織化ネットワークＳＯＮ機能ノードを提供する。該自己組織化ネットワークＳＯＮ機能ノードは、
セルの間に無線信号の干渉が存在するためＰＣＩの重複利用のできないセルである隣接セルの情報を基地局から受信するための受信手段と、
所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム及び上記隣接セルの情報に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当てるための割当て手段と、
各セルに割り当てたＰＣＩの情報を、対応する基地局に送信する配信手段とを含む。

上記ＳＯＮ機能ノードにおいて、上記基地局からの隣接セルの情報は、基地局が自身の下り受信機で走査して取得するものか、或いはユーザデバイスＵＥにより基地局に報告されたものである。

上記ＳＯＮ機能ノードにおいて、上記隣接セルの情報は、隣接セルの動作周波数、隣接セルのＥ‐ＣＧＩ、及びＰＣＩ割当て済みセルのＰＣＩを含む。

上記ＳＯＮ機能ノードの上記割当て手段は、互いに隣接セルとなる２つのセルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当て、及び、一つのセルの２つの隣接セルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てる。

上記ＳＯＮ機能ノードの上記割当て手段は、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成するための第１行列生成手段と、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第３行列を取得するための第３行列生成手段と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なつて第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てるための割当て処理サブ手段とを含む。

上記ＳＯＮ機能ノードの上記割当て手段は更に隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて、セルに対してＰＣＩを割り当てる。

上記ＳＯＮ機能ノードの上記割当て手段は、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成するための第１行列生成サブ手段と、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第２行列を取得するための第２行列生成サブ手段と、
互いに隣接セルとなる２つのセルを含み且つ該２つのセルの間にセルの切替と再選択が禁止された隣接セル対を、隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて選択し、
隣接セル対における各セルに対して、上記各セル以外、該隣接セル対における別のセルとは互いに隣接セルとなる第一類セルを確定し、上記第一類セルにおける各セルに対してそれぞれ分析をし、現在分析中のセルと上記各セルとは、共に上記別のセル以外の他のセルの隣接セルであるかを判断し、そうである場合に何の動作もしないが、逆の場合に上記第２行列のうち、現在分析中のセルと上記各セルに対応する元素を１から０に修正するような修正を、
上記隣接セル対に基づき上記第２行列に対して行い、第３行列を取得するための第３行列生成サブ手段と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

上記ＳＯＮ機能ノードにおいて、上記ＰＣＩは、マクロ基地局と開放方式（open access mode）のＨｅＮＢセル、或いは閉鎖方式のＨｅＮＢセル、或いはハイブリッド方式（hybrid access mode）のＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩである。

上述から分かるように、本発明が提供しているＬＴＥシステムにおいてＰＣＩを割り当てる方法及び装置により、ＬＴＥシステムにおいて自己組織化ネットワークに基づきＰＣＩの自動的割当てを実現している。本発明の実施例におけるＰＣＩ割当てアルゴリズムは、無衝突原則と無混同原則を総合的に考慮しており、無混合原則の例外状況も考慮しているため、ＰＣＩの重複利用確率を向上し、ＰＣＩ資源を節約することができる。

従来のＬＴＥネットワークのアーキテクチャーを示す概略図である。従来の一種のＬＴＥＳＯＮアークテクチャーの概略図である。本発明の実施例に、ＬＴＥシステムにおいてＰＣＩを割り当てる方法のフロー図である。本発明の実施例に例示するための、セルのトポロジーの概略図である。本実施例のＰＣＩ割当て方法を図４に応用した場合の結果を示す。図４に無混合原則の例外状況を考慮しない場合の割当て結果を示す。本発明の実施例におけるＳＯＮ機能ノードの構造を示す概略図である。

本発明は、ＬＴＥシステムにおいてＰＣＩを割り当てる方法及び装置を提供し、ＳＯＮ機能ノードが、その配下にある基地局から報告された隣接セルの情報をまとめ、これらの情報と所定のＰＣＩ割当てアルゴリズムに基づいてＰＣＩを割当て、割り当てたＰＣＩを対応する基地局に配信する。以下、図面を参照して、具体的な実施例を通して本発明を更に詳しく説明する。なお、本発明における方法及び装置は、ＬＴＥシステムのみならず、ＬＴＥシステムの将来の進化するシステムにも応用することができる。

ＬＴＥＳＯＮのアークテクチャーは、集中式、分布式及びハイブリッド式の三種類ある。集中式ＳＯＮアークテクチャーでは、通常、１つ以上のＳＯＮ機能ノードを設け、各ＳＯＮ機能ノードの配下にそれぞれ複数の基地局が接続され、各ＳＯＮ機能ノードがその配下の複数の基地局に対応するセルのそれぞれに対してＰＣＩを割当て、通常、一つの基地局が１つ以上のセルに対応できる。以下、集中式ＳＯＮアークテクチャーにおける一つのＳＯＮ機能ノードを例として、ＰＣＩ割当て方法を説明する。図３に示すように、本実施例にＬＴＥシステムにおいてＰＣＩを割り当てる方法は以下のステップを含む。

ステップ３１において、ＵＥによる測定・報告が行われる。ＵＥが、測定することにより隣接セルの情報を取得し、取得した隣接セルの情報を基地局に報告する。ここでいう隣接セルは、セルの間に無線信号の干渉が存在するためＰＣＩの重複利用のできないセルである。例えば、隣接セルは、セル同士のカバー範囲に共通集合を有するセルである。この場合には、カバー範囲に共通集合を有する二つのセルにおいて同一のＰＣＩが使用されると、無線信号の干渉が生じてしまうこととなる。また、ＵＥがある時刻に同時に測定可能なすべてのセルのうち、両々同士が隣接セルとなる。ＵＥがこれらの隣接セルの情報を、該ＵＥに対応する基地局に報告する。上記隣接セルの情報は、隣接セルの動作周波数、隣接セルのセル全域識別Ｅ‐ＣＧＩ（E-UTRAN Cell Global Identifier）、ＰＣＩ割当て済みセルのＰＣＩ及び他の情報を含む。

ステップ３２において、基地局が、各ＵＥから報告された隣接セルの情報をまとめ、それから該基地局により、自基地局に接続されるＳＯＮ機能ノードに報告する。ＳＯＮ機能ノードが、その配下の各基地局から報告された隣接セルの情報をまとめる。

ステップ３３において、ＳＯＮ機能ノードが、所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム及び上記隣接セルの情報に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当てる。ここで、上記無衝突原則と無混合原則を満足するために、セルに対してＰＣＩを割当てることは、互いに隣接セルとなる２つのセルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てること、及び、一つのセルの２つの隣接セルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てることを含む。

ステップ３４において、ＳＯＮ機能ノードが、各セルに割り当てたＰＣＩの情報を、対応する基地局に送信する。

上記フローにおいて、上記ステップ３１をなくして、ステップ３２において基地局が直接に自身の下り受信機を利用して走査して上記隣接セルの情報を取得して、それから自基地局に接続されるＳＯＮ機能ノードに報告してもよい。上記ステップ３３において、ＳＯＮ機能ノードが更に所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム、上記隣接セルの情報及び隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当ててもよい。

以上、ＳＯＮ機能ノードがどのように隣接セルの情報を取得すること、及びＰＣＩ割当てを実施することについてのフローを示した。以下、二種類のＰＣＩ割当てアルゴリズムを紹介する。該アルゴリズムは、ＰＣＩ割当てを効果的に実現でき、更にセル間に切替と再選択が禁止される場合にＰＣＩ資源を節約でき、ＰＣＩの最適的な割当てを実現することができる。

ＰＣＩの割当てを行なう際に、主に無衝突と無混同を考慮する。無衝突とは、互いに隣接セルとなる２つのセルに同一のＰＣＩを共用することができないことである。無混同とは、とあるセルの隣接セルであるセル同士に同一のＰＣＩを共用することができないことである。

図４は、一種のセルのトポロジーの概略図である。図４には１〜５の計五つのセルを有し、各セルのカバー範囲は点線の円で示す。図４に示すように、セル１とセル２のカバー範囲には重なる部分が存在し、セル１とセル２とは互いに隣接セルとなる。無衝突の原則に基づき、セル１とセル２とは同一のＰＣＩを共用することができない。また図４に示すように、セル２とセル３とは互いに隣接セルであり、セル３とセル４も互いに隣接セルである。即ち、セル２とセル４とは共にセル３の隣接セルとなる。従って、無混同の原則に基づき、セル２とセル４とは、同一のＰＣＩを共用することができない。

本実施例で提供するＰＣＩ割当てアルゴリズムは、以下のステップを有する。

ステップ５１において、ＳＯＮ機能ノードが、隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成する。Ｎは、今回のＰＣＩ割当てに参与するすべてのセルの数である。第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１である（

が１のときに、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用することができないことを示す）。逆の場合に０である（

が０のときに、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用することができることを示す）。ここでは、第１行列は無衝突行列であり、隣接セルのＰＣＩに衝突がないときに任意の２つのセル同士が同一のＰＣＩを共用できるか否かを反映している。

ステップ５２において、第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより第３行列を取得する。ここでは、セル切替ポリシー配置を考慮しない場合に、該第３行列は無混同行列であり、各セルの隣接セルにＰＣＩが混同しないときに任意の２つのセル同士が同一のＰＣＩを共用できるか否かを反映している。

ステップ５３において、第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

ＰＣＩ資源を節約するために、無混同の情況について例外の規定をすることもできる。例えば、隣接セルの間に切替と再選択が禁止（Forbidden）される場合、図４に示すように、セル３とセル４との間に切替と再選択が禁止される場合、即ちＵＥがセルの切替又はセルの再選択によりセル３からセル４に切り替えることができない場合に、セル２とセル４とは共にセル３の隣接セルであるものの、ＵＥがセル３からセル４に切り替えることができないため、セル２とセル４とは同一のＰＣＩを共用しても、セルの混同を招くことはない。セル間の切替と再選択が禁止されることを招く原因は多くあり、例えばプロバイダーのポリシー配置や、ＳＯＮ機能ノードがセルの負荷の変化に応じてセル間切替と再選択禁止を動的に許可し又は禁止することや、ＣＳＧの制限によりセル間に切替又は再選択ができないことを招くことなど考えられる。従って、本実施例が提供する別のＰＣＩ割当てアルゴリズムは上記の例外情況を考慮しており、ＰＣＩ資源を節約する目的を達成できる。該割当てアルゴリズムは下記のステップを含む。

ステップ６１において、ＳＯＮ機能ノードが隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成する。Ｎは、今回のＰＣＩ割当てに参与するすべてのセルの数である。第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１である（

ステップ６２において、第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより第２行列を取得する。

ステップ６３において、互いに隣接セルとなる２つのセルを含み且つ該２つのセルの間にセルの切替と再選択が禁止された隣接セル対を、隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて選択する。

ステップ６４において、
隣接セル対における各セルに対して、上記各セル以外、該隣接セル対における別のセルとは互いに隣接セルとなる第一類セルを確定し、上記第一類セルにおける各セルに対してそれぞれ分析をし、現在分析中のセルと上記各セルとは、共に上記別のセル以外の他のセルの隣接セルであるかを判断し、そうである場合に何の動作もしないが、逆の場合に上記第２行列のうち、現在分析中のセルと上記各セルに対応する元素を１から０に修正するような修正を、
上記隣接セル対に基づき上記第２行列に対して行い、第３行列を取得する。

ステップ６５において、第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行ない第４行列を取得し、第４行列における元素

以下、上述二種類の割当てアルゴリズムの理論的な根拠を簡単に説明する。

上記中間行列の非主対角線上の元素

について、下記式が成立する。

上記式から分かるように、上記式に少なくとも一つの乗算項

が存在するときに、元素

が０より大きくなる可能性が出てくる。

が成立するには、

とは共に０でないことが必要となる。第１行列における元素の値は０でなければ１であるため、

のときに、

の必要がある。これは、第ｉ個のセルと第ｋ個のセルとは互いに隣接セルであり、同時に第ｋ個のセルと第ｊ個のセルも隣接セルであり、即ち第i個のセルと第ｊ個のセルが共に第ｋ個のセルの隣接セルであることを意味する。無混同の原則によると、同一セルの隣接セル同士には同一のＰＣＩを共用できないことになっているので、第i個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用できない。従って、ステップ５２、６２において、中間行列の非主対角線上の任意の０より大きい元素をすべて１に修正することにより、無混同原則を満足する場合に各セル同士が同一のＰＣＩを共用できるか否かを反映する。

無混同原則の例外情況を考慮するために、第二種類の割当てアルゴリズムにおいて、更に対応する判断を経て第２行列を修正することにより、ＰＣＩ資源を節約という目的を達成する。

ＰＣＩ割当てには同時に無衝突と無混同の原則を満足しなければならないため、ステップ５３、６５において、第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行ない。即ち、第４行列における元素

について、下記式が成立する。

はそれぞれ第１、第３、第４行列における第i行第ｊ列の元素を示し、記号||は論理和演算を示す。

ステップ５３又はステップ６５において、計算をして第４行列を取得した後に、第４行列で反映している制限条件（例えば第ｉ個のセルと第ｊ個のセルが同一のＰＣＩを共用可能か否か）に基づき、対応するセルにＰＣＩを割り当てることができる。具体的に割り当てるときに任意のセルから開始してもよく、第４行列における第１行又は第１列の元素から開始してもよい。

本実施例のＰＣＩ割当てアルゴリズムをより分かりやすくするために、図４に示されているセルのトポロジーを例として、上記第二種類のＰＣＩ割当てアルゴリズムを具体的に説明する。

図４に示されるトポロジーには計五つのセルがあり、そのうち、第２、３セルの間にセルの切替と再選択が禁止され、第１セルと第２セルとは互いに隣接セルであり

、第１セルと第３セルとは互いに隣接セルであり

、第２セルと第３セルとは互いに隣接セルであり

、第３セルと第４セルとは互いに隣接セルである

。

従って、第１行列Ｃ１について、下記式が成立する。

中間行列について、

が成立する。該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより第２行列Ｃ２を取得する。

第３、４セルの間にセルの切替と再選択が禁止されているため、第３セルと第４セルとは隣接セル対を形成する。該隣接セル対における各セルに対してそれぞれ次の操作を行う。

例えば、第４セルに対して、すべてのセルのうち第４セル以外、第３セルと互いに隣接セルとなる第一類セルを確定する。該第一類セルには第１セルと第２セルを含む。

第一類セルにおける各セルに対して分析をする。例えば、第１セルを分析し、第１セルと第４セルが共に第３セル以外の他のセルの隣接セルであるか判断し、判断結果がＮＯである場合に、第２行列に第１セルと第４セルに対応する元素

を１から０に修正する。同じく、第２セルを分析した後、

を１から０に修正する。最終的に第３行列Ｃ３を取得する。

第４行列Ｃ４は次のとおりとなる。

第４行列から分かるように、第１セルと第２セル、第１セルと第３セル、第２セルと第３セル、第３セルと第４セルは、いずれも同一のＰＣＩを共用することができない。この場合に、現在ＰＣＩのｘ、ｙ、ｚ、ｋ、ｍ、ｎを割当て可能と仮定する。ＰＣＩを割り当てるときに、第４行列の第１行から開始するとすると、まず現在使用可能なＰＣＩから一つを選択し、仮に第１セルにＰＣＩ₁＝ｘを割り当てる。それから、第２行を分析してから分かるように、第２セルと第１セルとは一つのＰＣＩ

を共用できない。従って、ＰＣＩ₂=ｙを割り当てる。それから、第３行を分析してから分かるように、第３セルと第１セル、第３セルと第２セルはいずれも同一のＰＣＩを共用できない。従って、ＰＣＩ₃=ｚを割り当てる。それから、第４行を分析してから分かるように、第４セルは第３セルと一つのＰＣＩを共用できないが、第１、２、又は５セルと同一のＰＣＩを共用することができる。仮に第４セルに対して、第１セルと同じくＰＣＩ₁＝ｘを割り当てる。最後に、第５行を分析してから分かるように、第５セルのＰＣＩは、第１、２、３、４セルのＰＣＩと同一のものであってもよい。従って、第５セルに対して、第１セルと同じくＰＣＩ₁＝ｘを割り当てることができる。ここまで、該五つのセルに対するＰＣＩ割当てが終了した。三つのＰＣＩが使用されており、割当て後の各セルのＰＣＩは、図５に示すように、第４セルはｘ又はｚのＰＣＩを使用でき、第５セルはｘ、ｙ、又はｚのＰＣＩを使用できる。上述のフローに類似して、第４行列の各列から開始して各セルにＰＣＩを割当ててもよい。その流れが類似しているため、ここでは贅言をしない。第４行列は、ＰＣＩ割り当ての際のセルの順番を制限しない。

なお図４に示されるセルのトポロジーを例とする。隣接セルの切替ポリシー配置を考慮しない場合、図６に示すＰＣＩ割当て結果がありうる。図６には、四つのＰＣＩが使用されており、ＰＣＩが一つ多くなっている。上述アルゴリズムでは、隣接セルの切替ポリシー配置が考慮されており、無混同原則について例外の規定をしたため、より効果的にＰＣＩを割当てることができ、ＰＣＩ資源を節約できる。例えば、隣接セル配置に第３セルと第４セルが禁止される場合、ＵＥが該２つのセルを切り替えることができない。そうなると、他のセルにおける無衝突と無混同に影響を与えない制限条件の下、該２つのセルは、相手の隣接セルのＰＣＩを使用することもできるので、ＰＣＩ重複利用の確率を向上し、ＰＣＩ資源を節約している。

また、一部のＰＣＩ割当て済みのセルに対して、上記割当て過程において新しいＰＣＩを新たに割当ててもよく、割当て済みのＰＣＩを再び割り当ててもよい（割当て済みのＰＣＩを維持し、割当て済みのＰＣＩを引き続き使用する）。

ＬＴＥシステムにおけるＰＣＩは、セルの類型に基づき分割（Split）しており、分割後のＰＣＩが三つの範囲に分けられている。

〔１〕ＣＳＧ範囲：ＣＳＧセルに用いるＰＣＩ。
〔２〕開放範囲：オープン・アクセス・モード（open access mode）セル（一般的なマクロ基地局又は開放方式に設置したＨｅＮＢセル）に用いるＰＣＩ。
〔３〕ハイブリッド範囲：ハイブリッド・アクセス・モード（hybrid access mode）に設置したＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩ。

ハイブリッド範囲のＰＣＩは開放範囲に合併して併せて使用することもできる。本実施例におけるＰＣＩ割当て方法において割り当てられるＰＣＩは、ＣＳＧセルに用いるＰＣＩ、或いはユーザ開放セルに用いるＰＣＩ、或いは、ハイブリッド方式のＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩである。

ＬＴＥＳＯＮアーキテクチャーには集中式、分布式及びハイブリッド式の三種類の方式がある。なお、本実施例におけるＰＣＩ割当て方式は、該三種類の方式に完全に適用可能である。その実現の過程は類似しているため、再び詳しく説明することはしない。

上記ＰＣＩ割当て方法に基づき、本実施例は更にＬＴＥシステムにおけるＳＯＮ機能ノードを提供している。該ＳＯＮ機能ノードは、ＬＴＥシステムのコアネットワークに設置してもよく、基地局に設置してもよい。図７に示すように、該ＳＯＮ機能ノードは、以下の機能手段を有する。

受信手段は、基地局から報告された隣接セルの情報を受信する。上記隣接セルは、セルの間に無線信号の干渉が存在するためＰＣＩの重複利用のできないセルである。

割当て手段は、所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム及び上記隣接セルの情報に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当てる。

配信手段は、各セルに割り当てたＰＣＩの情報を、対応する基地局に送信する。

ここで、上記基地局から報告された隣接セルの情報は、基地局が自身の下り受信機で走査して取得するものか、或いはユーザデバイスＵＥにより基地局に報告されたものである。上記隣接セルの情報は、隣接セルの動作周波数、隣接セルのＥ‐ＣＧＩ（E-UTRAN Cell Global Identifier）、及びＰＣＩ割当て済みセルのＰＣＩを含む。上記割当て手段が割り当てたＰＣＩは、マクロ基地局と開放方式（open access mode）のＨｅＮＢセル、或いは閉鎖方式のＨｅＮＢセル、或いはハイブリッド方式（hybrid access mode）のＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩである。

上記割当て手段は、互いに隣接セルとなる２つのセルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当て、一つのセルの２つの隣接セルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てる。

上記割当て手段は、具体的に、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列（Ｎはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０である）を生成するための第１行列生成手段と、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより第３行列を取得するための第３行列生成手段と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行ない第４行列を取得し、第４行列における元素

上記割当て手段は更に隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて、セルに対してＰＣＩを割り当てる。このとき、上記割当て手段は、具体的に、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列（Ｎはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０である）を生成するための第１行列生成サブ手段と、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第２行列を取得するための第２行列生成サブ手段と、
互いに隣接セルとなる２つのセルを含み且つ該２つのセルの間にセルの切替と再選択が禁止された隣接セル対を、隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて選択し、
隣接セル対における各セルに対して、上記各セル以外、該隣接セル対における別のセルとは互いに隣接セルとなる第一類セルを確定し、上記第一類セルにおける各セルに対してそれぞれ分析をし、現在分析中のセルと上記各セルとは、共に上記別のセル以外の他のセルの隣接セルであるかを判断し、そうである場合に何の動作もしないが、逆の場合に上記第２行列のうち、現在分析中のセルと上記各セルに対応する元素を１から０に修正するような修正を、
上記隣接セル対に基づき上記第２行列に対して行い、第３行列を取得するための第３行列生成サブ手段と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

上記記載をまとめると、本発明の実施例におけるＰＣＩ割り当て方法及びＳＯＮ機能ノードにより、ＬＴＥシステムにおいて自己組織化ネットワークに基づきＰＣＩの自動的割当てを実現している。本発明の実施例におけるＰＣＩ割当てアルゴリズムは、無衝突原則と無混同原則を総合的に考慮しており、無混合原則の例外状況も考慮しているため、ＰＣＩの重複利用確率を向上し、ＰＣＩ資源を節約することができる。

本発明の実施例におけるＰＣＩ割り当て方法及びＳＯＮ機能ノードは、明細書と実施形態に記載された応用に限られることがなく、本発明に適合する各分野にも完全に適用可能である。当業者にとって、別の長所を実現することや、修正を加えることを容易に想到できるので、請求項及び同等の範囲により限定されている一般的な概念の主旨と範囲を背離しない前提では、本発明は、特定の細部、代表的な設備及びここに示されて記載されている図面や例に限られない。

Claims

物理層セル標識ＰＣＩを割り当てる方法であって、
セルの間に無線信号の干渉が存在するためＰＣＩの重複利用のできないセルである隣接セルの情報を、自己組織化ネットワークＳＯＮ機能ノードが、自ＳＯＮ機能ノードに接続する各基地局から受信するステップＡと、
ＳＯＮ機能ノードが、所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム及び前記隣接セルの情報に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当てるステップＢと、
ＳＯＮ機能ノードが、各セルに割り当てたＰＣＩの情報を、対応する基地局に送信するステップＣと
を含み、
前記ステップＢにおいて、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成し、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第３行列を取得し、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てることを特徴とする方法。
前記基地局からの隣接セルの情報は、基地局が自身の下り受信機で走査して取得するものか、或いはユーザデバイスＵＥにより基地局に報告されたものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記隣接セルの情報は、隣接セルの動作周波数、隣接セルのセル全域識別Ｅ‐ＣＧＩ、及びＰＣＩ割当て済みセルのＰＣＩを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ステップＢにおいて、セルに対してＰＣＩを割当てることは、
互いに隣接セルとなる２つのセルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てること、及び、一つのセルの２つの隣接セルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ステップＢにおいて、ＳＯＮ機能ノードが、更に隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて、セルに対してＰＣＩを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ステップＢにおいて、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成するステップＢ１と、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第２行列を取得するステップＢ２と、
互いに隣接セルとなる２つのセルを含み且つ該２つのセルの間にセルの切替と再選択が禁止された隣接セル対を、隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて選択するステップＢ３と、
隣接セル対における各セルに対して、前記各セル以外、該隣接セル対における別のセルとは互いに隣接セルとなる第一類セルを確定し、前記第一類セルにおける各セルに対してそれぞれ分析をし、現在分析中のセルと前記各セルとは、共に前記別のセル以外の他のセルの隣接セルであるかを判断し、そうである場合に何の動作もしないが、逆の場合に前記第２行列のうち、現在分析中のセルと前記各セルに対応する元素を１から０に修正するような修正を、
前記隣接セル対に基づき前記第２行列に対して行い、第３行列を取得するステップＢ４と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てるステップＢ５と
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記ＰＣＩは、マクロ基地局と開放方式（open access mode）のＨｅＮＢセル、或いは閉鎖方式のＨｅＮＢセル、或いはハイブリッド方式（hybrid access mode）のＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
自己組織化ネットワークＳＯＮ機能ノードであって、
セルの間に無線信号の干渉が存在するためＰＣＩの重複利用のできないセルである隣接セルの情報を基地局から受信するための受信手段と、
所定のＰＣＩ割当てアルゴリズム及び前記隣接セルの情報に基づいて、セルに対してＰＣＩを割当てるための割当て手段と、
各セルに割り当てたＰＣＩの情報を、対応する基地局に送信する配信手段と
を含み、
前記割当て手段は、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成するための第１行列生成手段と、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第３行列を取得するための第３行列生成手段と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てるための割当て処理サブ手段と
を含むことを特徴とするＳＯＮ機能ノード。
前記基地局からの隣接セルの情報は、基地局が自身の下り受信機で走査して取得するものか、或いはユーザデバイスＵＥにより基地局に報告されたものであることを特徴とする請求項８に記載のＳＯＮ機能ノード。
前記隣接セルの情報は、隣接セルの動作周波数、隣接セルのＥ‐ＣＧＩ、及びＰＣＩ割当て済みセルのＰＣＩを含むことを特徴とする請求項８に記載のＳＯＮ機能ノード。
前記割当て手段は、互いに隣接セルとなる２つのセルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当て、及び、一つのセルの２つの隣接セルに対してそれぞれ異なるＰＣＩを割当てることを特徴とする請求項８に記載のＳＯＮ機能ノード。
前記割当て手段は更に隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて、セルに対してＰＣＩを割り当てることを特徴とする請求項８に記載のＳＯＮ機能ノード。
前記割当て手段は、
隣接セルの情報に基づいてＮ×Ｎの第１行列を生成するための第１行列生成サブ手段と、ここでＮはセルの数であり、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは、互いに隣接セルとなるときに、第１行列における元素

の値が１であり、逆の場合に０であり、
第１行列を自乗して中間行列を取得し、該中間行列のゼロでない元素をすべて１に入れ替えると共に、該中間行列の主対角線上の元素をすべて０に入れ替えることにより、第２行列を取得するための第２行列生成サブ手段と、
互いに隣接セルとなる２つのセルを含み且つ該２つのセルの間にセルの切替と再選択が禁止された隣接セル対を、隣接セル間の切替ポリシー配置に基づいて選択し、
隣接セル対における各セルに対して、前記各セル以外、該隣接セル対における別のセルとは互いに隣接セルとなる第一類セルを確定し、前記第一類セルにおける各セルに対してそれぞれ分析をし、現在分析中のセルと前記各セルとは、共に前記別のセル以外の他のセルの隣接セルであるかを判断し、そうである場合に何の動作もしないが、逆の場合に前記第２行列のうち、現在分析中のセルと前記各セルに対応する元素を１から０に修正するような修正を、
前記隣接セル対に基づき前記第２行列に対して行い、第３行列を取得するための第３行列生成サブ手段と、
第１行列と第３行列における対応する元素に対して論理和演算を行なって第４行列を取得し、第４行列における元素

の値が０であるか否かに基づき、第ｉ個のセルと第ｊ個のセルとは同一のＰＣＩを共用可能かを確定したうえ、各セルに対してＰＣＩを割り当てるための割当て処理サブ手段と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のＳＯＮ機能ノード。
前記ＰＣＩは、マクロ基地局と開放方式（open access mode）のＨｅＮＢセル、或いは閉鎖方式のＨｅＮＢセル、或いはハイブリッド方式（hybrid access mode）のＨｅＮＢセルに用いるＰＣＩであることを特徴とする請求項８に記載のＳＯＮ機能ノード。