JP5970544B2 - Lteシステムにおけるセルのユーザスループットの確定方法及び装置 - Google Patents

Lteシステムにおけるセルのユーザスループットの確定方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、通信分野に関し、具体的に、LTE(Long Term Evolution:ロング・ターム・エボリューション)システムにおけるセルのユーザスループットの確定方法及び装置に関する。
移動通信ネットワークが高速に膨張している今、ネットワークの企画及び研究者たちは、新規のネットワークプロトコル及びアルゴリズムを考慮しつつ、ネットワークの発展のための前向きの基礎研究を行いながら、ネットワークが最高の効率を果たすように、既存のリソースの利用及び整合についての研究も行う必要がある。どちらにしても新規のネットワーク案を検証及び分析する必要がある。ネットワークの企画及び技術研究は、通常、以下のような3種類の手段がある:
(1)研究対象と依存するネットワークシステムに対して初期分析を行って、一定の限定条件及び合理的な仮説に基づいて、研究対象とシステムを述べ、研究対象の数学分析モデルを引き出し、数学分析モデルを用いて問題の解決案を求めるという分析方法である。
(2)研究に必要な合理的なハードウェアとソフトウェアの配置環境を設計し、テストベッドと実験室を構築して、現実のネットワークでネットワークプロトコル、ネットワーク行為、及びネットワーク性能の研究を実現するという実験方法である。
(3)ネットワークシミュレーションソフトウエアを応用して研究されるネットワークシステムの模擬モデルを構築し、コンピュータで当該モデルを運行させて、運行による出力結果を分析するというシミュレーション方法である。
しかし、(1)と(2)はいずれも大きい限界性がある。分析方法の有効性及び精確性は仮説の制限を大きく受ける。システムが複雑である場合、制限性のある仮説でシステムを詳しく表現することができない。実験方法の限界性は、コストが高く、リソースの再配置又は共有が難しく、その応用が融通性に欠けている。一方、シミュレーション方法によると、当該2種類の不足を多く補える。シミュレーション方法は、必要に応じて所望のネットワークモデルを設計し、相対的に少ない時間及び費用でネットワークのそれぞれの条件での各種特性を把握し、ネットワーク研究の豊かな有効データを取得することができる。ネットワークシミュレーションは、明らかに便利で効率的な検証及び分析方法を提供するので、ネットワークシミュレーション技術の現代通信ネットワーク設計及び研究における作用はますます大きくなっている。
リンクレベルのシミュレーションは主に、各種のRTT(Radio Transfers Technology:無線転送技術)技術案の性能を検証する。無線転送技術の物理層の基本的なモジュール及び関連するアルゴリズムに基づいて、適切なチャンネルモデリング方法によって、ポイントツーポイントの無線リンクを構築する。シミュレーション演算によって、基本的なBER(Bit Error Rate:ビット誤り率)とSNR(Signal to Noise Ratio:信号対雑音比)の関係を得られる。リンクレベルのシミュレーションとネットワークレベルのシミュレーションは、一連の性能曲線によって互いに接続された架け橋を構築する。このような性能曲線は、瞬間のチャンネルと瞬間のSNRのサブフレームの誤り率関数を示す。リンクレベルのシミュレーションにおいて、加法性白色ガウス雑音は総干渉及び雑音に相当するので、リンクレベルの信号対雑音比の測定は、システムレベルのCINR(Carrier to Interference and Noise Ratio:搬送波対干渉雑音比)の測定に相当する。
LTEシステムは非常に融通が利く、FDD(Frequency Division Duplexing:周波数分割複信)とTDD(Time Division Duplexing:時分割複信)の2種類の複信方式を支持し、多種類の送信方案も支持し、時間領域、周波数領域、コード領域のリソースの割り当て及びスケジューリングを行うことができる。LTEシステムの融通性に基づいて、如何に実際のネットワーク環境及び事業者の異なる需要に応じて、LTEシステムのセル及びユーザスループット分布を高速で正確に推算することで、ネットワークを適切に企画し、ネットワーク構築後に事業者の品質要求を満たすかは、ネットワーク企画における重要な工程である。
関連する技術においてLTEシステムのユーザスループット分布を高速で正確に推算する問題について、未だに有効な解決案が提示されていない。
本発明は、少なくとも上記の関連技術において如何にLTEシステムのユーザスループットの分布を高速で正確に推算するかの問題を解決できるLTEシステムにおけるセルのユーザスループットの確定方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様によると、リンクシミュレーションを介してセルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するステップと、LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、セルの各ユーザに平均に割り当てられたRB(Resource Block:リソースブロック)数を演算するステップと、ネットワークシミュレーションを介して、セルの各ユーザのCINRを取得するステップと、信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、RB数及びCINRに基づいて、セルのユーザスループットを確定するステップとを含むLTEシステムにおけるセルのユーザスループット確定方法を提供する。
信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、RB数及びCINRに基づいて、セルのユーザスループットを確定した後、セルのユーザスループットに基づいてセルスループットを確定するステップをさらに含むことが好ましい。
リンクシミュレーションを介してセルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するステップは、リンクシミュレーションを介して、セルの信号対雑音比とスループットとのマッピング曲線SNR−ThpPerRbを取得するステップを含むことが好ましい。
LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、セルの各ユーザに平均に割り当てられたRB数を演算するステップは、LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、セルの利用可能のRB数RbNumを演算するステップと、RbNumに基づいて、セルの各ユーザに平均に割り当てられたRB数RbNumPerUeを演算するステップとを含むことが好ましく、ここで、演算式は、RbNumPerUe=RbNum/Nuで、Nuはセルのアクティブユーザ数である。
ネットワークシミュレーションを介して、セルの各ユーザのCINRを取得するステップは、セルにM個のユーザを配分し、ネットワークシミュレーションを介して、セルのユーザのCINRを取得するステップを含むことが好ましい。
信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、RB数及びCINRに基づいて、セルのユーザスループットを確定するステップは、ユーザのCINRに基づいて、SNR−ThpPerRb曲線を検索し、ユーザのCINRの各送信モードでの対応するスループットThpPerRbの最大値ThpPerRb_jを取得するステップと、ThpPerRb_jとRbNumPerUeに基づいて、ユーザのスループットThp_jを確定するステップとを含むことが好ましく、演算式は、Thp_j=ThpPerRb_j*RbNumPerUeである。
セルスループットは、セル平均スループット及び/セル縁スループットを含むことが好ましい。
本発明の他の一態様によると、リンクシミュレーションを介してセルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するように設置される第1のシミュレーションモジュールと、LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、セルの各ユーザに平均に割り当てられたリソースブロックRB数を演算するように設置される演算モジュールと、ネットワークシミュレーションを介してセルの各ユーザの搬送波対干渉雑音比CINRを取得するように設置される第2のシミュレーションモジュールと、信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、RB数及びCINRに基づいて、セルのユーザスループットを確定するように設置される第1の確定モジュールと、を含むLTEシステムにおけるセルのユーザスループット確定装置を提供する。
当該装置は、セルのユーザスループットに基づいてセルスループットを確定するように設置される第2の確定モジュールをさらに含むことが好ましい。
セルスループットは、セル平均スループット及び/セル縁スループットを含むことが好ましい。
本発明によると、LTEシステムの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、ユーザの平均RB数及びユーザのCINRを取得し、取得したパラメーターに基づいてセルのユーザスループットを確定することによって、関連技術においてLTEシステムのユーザスループット分布を推算する問題を解決し、LTEシステムのユーザスループットの分布を高速で正確に推算する効果を実現する。
ここで説明する図面は本発明を理解させるためのもので、本発明の一部を構成し、本発明における実施例はその説明と共に本発明を解釈し、本発明を不当に限定するのではない。
図1は、本発明の実施例に係わるユーザスループットの確定方法を示す図である。 図2は、本発明の実施例1に係わるセル及びユーザスループット分布の推算を示すフローチャートである。 図3は、本発明の実施例に係わるSNRとスループットとのマッピング曲線図である。 図4は、本発明の実施例に係わるユーザCINR CDFの分布図である。 図5は、本発明の実施例に係わるユーザスループットCDFの分布図である。 図6は、本発明の実施例2に係わるセル及びユーザスループット分布の推算を示すフローチャートである。 図7は、本発明の実施例3に係わるセル及びユーザスループット分布の推算を示すフローチャートである。 図8は、本発明の実施例に係わるユーザスループット確定装置の構造を示すブロック図である。 図9は、本発明の実施例に係わるユーザスループット確定装置の構造を示す図である。
以下、図面を参照しつつ実施例を結合して本発明を詳しく説明する。ここで、互いに衝突しない限り、本願に記載の実施例及び実施例における特徴を互いに組み合わせることができる。
図1は、本発明の実施例に係わるユーザスループット確定方法を示す図で、図1に示すように、以下のステップを含む。
リンクシミュレーションを介して、セルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得する(ステップS102)。
LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、セルの各ユーザに平均に割り当てられたリソースブロックRB数を演算する(ステップS104)。
ネットワークシミュレーションを介して、セルの各ユーザの搬送波対干渉雑音比CINRを得るする(ステップS106)。
信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、RB数及びCINRに基づいて、セルのユーザスループットを確定する(ステップS108)。
本実施例において、LTEシステムの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、ユーザの平均のRB数及びユーザのCINRを取得し、取得したパラメーターに基づいてセルのユーザスループットを確定することによって、関連技術においてLTEシステムのユーザスループットの分布を推算する問題を解決し、LTEシステムのユーザスループットの分布を高速で正確に推算する効果を実現する。
ここで、ステップS102において、リンクシミュレーションを介して、SNRとスループットとのマッピング曲線SNR−ThpPerRbを取得する。
ここで、ステップS104において、システムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、各セルiの利用可能のRB数RbNumを演算する。また、セルiの各ユーザに平均に割り当てられたRB数RbNumPerUe=RbNum/Nuを演算する。ここで、Nuはセルiのアクティブユーザ数である。
ここで、ステップS106において、各セルiにM個のユーザ(例えば、M=1000)を配分し、ネットワークシミュレーションを介して、各ユーザのCINRを取得する。
ここで、ステップS108において、ユーザCINR値に基づいて、SNR−ThpPerRb曲線を検索する。ユーザjに対し、そのCINRの各送信モードでの対応するThpPerRbの最大値ThpPerRb_jを選択すると、ユーザjのスループットThp_j=ThpPerRb_j*RbNumPerUeである。
ここで、ステップS108の後、ユーザのスループットに基づいて、例えばセル平均スループットとセル縁スループット等のセルiのスループット指標を演算する。
以下の実施例において、いずれもセル1の、セルあたり10個のアクティブユーザを例示し、他のセルの操作プロセスはセル1に類似する。
実施例1
本実施例において、キーパラメーターは、FDDモード、送信モード2、システムバンド幅が15MHz、同一周波数多重化、送信アンテナ数が4、受信アンテナ数が2、である。
図2は、本発明の実施例1に係わるセル及びユーザスループット分布の推算を示すフローチャートで、図2に示すように、以下のステップを含む。
リンクシミュレーションを介して、SNRとスループットとのマッピング曲線SNR−ThpPerRbを取得し(ステップS202)、SNR−ThpPerRb分布曲線を図3に示すとおりである。
各セルの利用可能のRB数RbNumを演算する(ステップS204)。同一周波数多重化方式で、各セルの利用可能のRB数はシステムの利用可能の総RB数とは同じで、RbNum=75である。
各ユーザに平均に割り当てられたRB数RbNumPerUeを演算し、RbNumPerUe=75/10=7.5(ステップS206)。
各セルiにM個のユーザ(例えば、M=1000)を配分し、ネットワークシミュレーションを介して、各ユーザのCINRを取得する(ステップS208)。ユーザCINR CDF分布は図4に示すとおりである。
ユーザのCINR値に基づいてSNR−ThpPerRb曲線を検索する(ステップS210)。ユーザjに対し、そのCINR値CINR_jに基づいて、図3中の「送信モード2(FDD)」曲線を検索し、各RBのスループットThpPerRb_jを選択すると、ユーザjのスループットThp_j=ThpPerRb_j*RbNumPerUeであり、取得したユーザスループット分布は図5に示すとおりである。
セル(小区)1のセル平均スループットとセル縁スループット値を演算する(ステップS212)。ここで、セル平均スループット
で、セル縁スループットは、95%のユーザが達することのできるユーザ(用戸)スループット値であり、具体的な値は表1に示す。
実施例2
本実施例において、キーパラメーターは、FDDモード、送信モード2、4適応性、システムバンド幅が15MHz、異周波数多重化、送信アンテナ数が4、受信アンテナ数が2、である。
図6は、本発明の実施例2に係わるセル及びユーザスループット分布の推算を示すフローチャートで、図6に示すように、以下のステップを含む。
図3に示すように、リンクシミュレーションを介して、SNRとスループットとのマッピング曲線SNR−ThpPerRbを取得する(ステップS602)。
同一周波数多重化方式で、各セルの利用可能のRB数はシステムの利用可能の総RB数と同じで、RbNum =75である(ステップS604)。
各ユーザに平均に割り当てられたRB数RbNumPerUe=75/10=7.5である(ステップS606)。
各セルiにM個のユーザ(例えば、M=1000)を配分し、ネットワークシミュレーションを介して、各ユーザのCINRを取得する(ステップS608)。ユーザのCINR CDF分布は図4に示すとおりである。
ユーザのCINR値に基づいて、SNR−ThpPerRb曲線を検索する(ステップS610)。ユーザjに対し、そのCINR値CINR_jに基づいて、図3中の「送信モード2(FDD)」、「送信モード4単ループ(FDD)」、及び「送信モード4双ループ(FDD)」曲線を検索し、その最大値を当該ユーザの各RBスループットThpPerRb_jとすると、ユーザjのスループットThp_j=ThpPerRb_j*RbNumPerUeで、取得したユーザスループットの分布は図5に示すとおりである。
セル1のセル平均スループットとセル縁スループット値を演算する(ステップS612)。具体的な値は表1を参照する。
実施例3
本実施例において、キーパラメーターは、TDDモード、送信モード2、システムバンド幅が15MHz、同一周波数多重化、送信アンテナ数が4、受信アンテナ数が2、である。
図7は、本発明の実施例3に係わるセル及びユーザスループット分布の推算を示すフローチャートで、図7に示すように、以下のステップを含む。
図3に示すように、リンクシミュレーションを介して、SNRとスループットとのマッピング曲線SNR−ThpPerRbを取得する(ステップS702)。
同一周波数多重化方式で、各セルの利用可能のRB数はシステムの利用可能の総RB数と同じで、RbNum=75である(ステップS704)。
各ユーザに平均に割り当てられたRB数RbNumPerUe=75/10=7.5である(ステップS706)。
各セルiにM個のユーザ(例えば、M=1000)を配分し、ネットワークシミュレーションを介して、各ユーザのCINRを取得する(ステップS708)。ユーザのCINR CDF分布は図4に示すとおりである。
ユーザのCINR値に基づいて、SNR−ThpPerRb曲線を検索する(ステップS710)。ユーザjに対し、そのCINR値CINR_jに基づいて、図3中の「送信モード2(TDD)」曲線を検索し、その最大値を当該ユーザの各RBスループットThpPerRb_jとすると、ユーザjのスループットThp_j=ThpPerRb_j*RbNumPerUeで、取得したユーザスループットの分布は図5に示すとおりである。
セル1のセル平均スループットとセル縁スループット値を演算する(ステップS712)。具体的な値は表1を参照する。
図8は、本発明の実施例に係わるユーザスループット確定装置の構造を示すブロック図である。図8に示すように、当該装置は、第1のシミュレーションモジュール10と、演算モジュール20と、第2のシミュレーションモジュール30と、第1の確定モジュール40と、を含む。
ここで、第1のシミュレーションモジュール10は、リンクシミュレーションを介してセルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するように設置される。演算モジュール20は、LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいてセルの各ユーザに平均に割り当てられたリソースブロックRB数を演算するように設置される。第2のシミュレーションモジュール30は、ネットワークシミュレーションを介してセルの各ユーザの搬送波対干渉雑音比CINRを取得するように設置される。第1の確定モジュール40は、信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、RB数及びCINRに基づいてセルのユーザスループットを確定するように設置される。
本実施例において、LTEシステムの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、ユーザの平均RB数及びユーザのCINRを取得し、取得したパラメーターに基づいてセルのユーザスループットを確定することによって、関連技術においてLTEシステムのユーザスループットの分布を推算する問題を解決し、LTEシステムのユーザスループットの分布を高速で正確に推算する効果を実現する。
図9は、本発明の実施例に係わるユーザスループット確定装置の構造を示す図である。図9に示すように、当該装置は、上述の実施例中の各機能モジュール、即ち、第1のシミュレーションモジュール10と、演算モジュール20と、第2のシミュレーションモジュール30と、第1の確定モジュール40と、を含む。
ここで、当該装置は、セルのユーザスループットに基づいてセルスループットを確定する第2の確定モジュール50をさらに含む。セルスループットは、セル平均スループットと、セル縁スループットとを含む。
産業実用性
本発明によると、LTEシステムにおけるセルのユーザスループット確定方法及び装置を提供し、各種のネットワーク配置でのセル及びユーザスループットの分布を高速で正確に推算でき、異なる周波数多重化方式及び送信案を支持し、且つ、LTE FDDとTDDとの2種類の複信モードに適用できる。
当業者にとって、上述の本発明の各ブロック又は各ステップは共通の計算装置によって実現することができ、単独の計算装置に集中させることができ、または複数の計算装置から構成されるネットワークに分布させることもでき、さらに計算装置が実行可能なプログラムのコードによって実現することもできるので、それらを記憶装置に記憶させて計算装置によって実行することができ、且つ、ある場合に、ここと違う順番で示された或いは説明されたステップを実行し、又は夫々集積回路モジュールに製作し、又はそれらにおける複数のモジュール又はステップを単独の集積回路モジュールに製作して実現することができることは明らかなことである。このように、本発明は如何なる特定のハードウェアとソフトウェアの結合にも限定されない。
以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば本発明に様々な修正や変形が可能である。本発明の精神や原則内での如何なる修正、置換、改良などは本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (10)

  1. リンクシミュレーションを介してセルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するステップと、
    前記LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、前記セルの各ユーザに平均に割り当てられたRB数を演算するステップと、
    ネットワークシミュレーションを介して、前記セルの各ユーザの周波数対干渉雑音比CINRを取得するステップと、
    前記信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、前記RB数及び前記CINRに基づいて、前記セルのユーザスループットを確定するステップとを含むロング・ターム・エボリューションLTEシステムにおけるセルのユーザスループット確定方法。
  2. 前記信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、前記RB数及び前記CINRに基づいて、前記セルのユーザスループットを確定した後、
    前記セルのユーザスループットに基づいて前記セルのスループットを確定するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
  3. リンクシミュレーションを介して前記セルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するステップは、
    リンクシミュレーションを介して、前記セルの信号対雑音比とスループットとのマッピング曲線SNR−ThpPerRbを取得するステップを含む請求項1に記載の方法。
  4. 前記LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、前記セルの各ユーザに平均に割り当てられたRB数を演算するステップは、
    前記LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、前記セルの利用可能のRB数RBNumを演算するステップと、
    前記RBNumに基づいて、式RbNumPerUe=RBNum/Nuに従って(Nuは前記セルのアクティブユーザ数である)、前記セルの各ユーザに平均に割り当てられたRB数RbNumPerUeを演算するステップとを含む請求項3に記載の方法。
  5. ネットワークシミュレーションを介して、前記セルの各ユーザのCINRを取得するステップは、
    前記セルにM個のユーザを配分し、ネットワークシミュレーションを介して、前記セルのユーザのCINRを取得するステップを含む請求項4に記載の方法。
  6. 前記信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、前記RB数及び前記CINRに基づいて、前記セルのユーザスループットを確定するステップは、
    ユーザの前記CINRに基づいて、SNR−ThpPerRb曲線を検索し、前記ユーザの前記CINRの各送信モードでの対応するスループットThpPerRbの最大値ThpPerRb_jを取得するステップと、
    前記ThpPerRb_jとRbNumPerUeに基づいて、式Thp_j=ThpPerRb_j*RbNumPerUeに従って、前記ユーザのスループットThp_jを確定するステップとを含む請求項5に記載の方法。
  7. 前記セルスループットは、セル平均スループット及び/セル縁スループットを含む請求項2に記載の方法。
  8. リンクシミュレーションを介してセルの信号対雑音比とスループットとのマッピング関係を取得するように設置される第1のシミュレーションモジュールと、
    前記LTEシステムのバンド幅と周波数多重化方式に基づいて、前記セルの各ユーザに平均に割り当てられたリソースブロックRB数を演算するように設置される演算モジュールと、
    ネットワークシミュレーションを介して前記セルの各ユーザの搬送波対干渉雑音比CINRを取得するように設置される第2のシミュレーションモジュールと、
    前記信号対雑音比とスループットとのマッピング関係、前記RB数及び前記CINRに基づいて、前記セルのユーザスループットを確定するように設置される第1の確定モジュールと、を含むLTEシステムにおけるセルのユーザスループット確定装置。
  9. 前記セルのユーザスループットに基づいて前記セルのスループットを確定するように設置される第2の確定モジュールをさらに含む請求項8に記載の装置。
  10. 前記セルのスループットは、セル平均スループット及び/セル縁スループットを含む請求項8に記載の装置。
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