JP6402162B2 - マルチ搬送波通信システムにおける適時的な無線リソース割り付けのための方法及び装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2012年9月26日に出願された「METHODS AND APPARATUS FOR OPPORTUNISTIC RADIO RESOURCE ALLOCATION IN MULTI−CARRIER COMMUNICATION SYSTEMS」と題する共同所有かつ同時係属中の米国特許第13/627,942号についての優先権を主張するものであり、同特許出願は、2012年4月24日に出願された「METHODS AND APPARATUS FOR OPPORTUNISTIC RADIO RESOURCE ALLOCATION IN MULTI−CARRIER COMMUNICATION SYSTEMS」と題する米国仮出願特許第61/637,758号についての優先権を主張し、上記いずれの特許も、参照によってその全体が本明細書に援用される。
本開示は、全体として通信技術の分野に関する。より具体的には、本開示は、一例示的態様において、例えば予約ベースの方式に従って、いくつかの異なる無線技術又はネットワーク事業者間でスペクトルを動的に共有するためのものである。
近年、消費者による無線技術の使用が盛んになるのに伴い、無線周波数スペクトルが重要なリソースとして浮上してきた。このことは、(文字どおり誰でもアクセスできる、スペクトルの無許諾部分とは異なり、)排他ベースで割り付けられる、いわゆる「許諾された」スペクトルについて特に該当する。
顕著な一態様において、本開示は、特にセルラーネットワークなどの無線通信システムで使用できるスペクトルを検出、割り当て、及び管理するための効率的なメカニズムを開示する。一実施形態では、既存の搬送波アグリゲーション原理の拡張によるコグニティブ無線方式及び動的なスペクトル共有が活用され、価値ある限られた利用可能無線周波数スペクトルを効率良く利用すると共に、高いデータレートとユーザスループットも提供している。本開示の実施形態は、利用可能な全てのRFスペクトルを利用するという利点がある(即ち、基地局(例えばeNodeBs)又は無線アクセスポイントが、効果的に使用されるかどうかに関係なく、マルチ搬送波方式で使用される全ての搬送波を恒久的に利用可能であり得る)。
本開示の例示的実施形態を、ここで詳細に説明する。これらの実施形態は主として、異種セルラーネットワーク動作3GPP HSPA/LTE(若しくはLTE−A)又はTDD/FDD技術を用いた動作など)という文脈で述べられているが、本開示は決してそれほど限定的ではない。本開示は、例えば、他の種類/技術のセルラーネットワーク、若しくはWLAN(例えばWi−Fi(登録商標))又はWMAN(例えばWiMAX(登録商標))など他の種類の無線ネットワークで他の種類のスペクトル又は時間周波数リソース共有及び割り付けを効率良く実行するように実施され得る。
ここで図4を参照すると、いくつかの異なる無線技術間で動的にスペクトルを共有するための一般化された方法400の一実施形態が示されている。本実施形態では、動的なスペクトル共有のベースとして、予約ベースの方式が利用されているが、本開示と整合する他の方式又は手法が使用され得るということが認識されよう。例えば、一変形例では、「総当り」若しくは同様の公平性ベース又は優先順位ベースの無線リソース割り付けアルゴリズムが選択されて、予約要求が不要となる。
ここで図5を参照すると、先に図4を参照して説明したSMEの例示的実装が明示及び説明されている。本実施形態では、ホワイトスペース又は他の使用されていないリソース特定を実行するように構成されているコアネットワーク(例えば発展型パケットコアつまりEPC)サーバ又は他の装置702(後記の図7の説明を参照)でSMEが実装され、他の多様な無線技術を含む環境内で、(例えば上記予約ベースの方式に従って)かかるリソースを動的に共有する。本明細書で使用されている「サーバ」という用語は、任意の種類のコンピュータ化された機器を含み得る。そしてスタンドアロンのエンティティとして、又は別の存在する機器若しくはエンティティ内で実装することができる。
図6を参照すると、特に、上記の測定機能、シグナリング機能、及び制御機能を提供するDSS装置600の例示的実装が明示及び記載されている。本実施形態では、DSS600が、リソース予約要求を提供するなどの目的で先述のEPCサーバ702に配置されたSME500と通信するように構成された1つ以上のeNodeB基地局704(図7)で実装されている。本明細書で使用されている「基地局」という用語は、コンピュータ化されたあらゆる種類の無線周波数対応機器を含み得ると共に、スタンドアロンのエンティティとして、又は別の機器若しくはエンティティ内で実装することができ、例えば、マクロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセル、無線アクセスポイント、又は上記の任意の組み合わせを含み得る。特定の機器構成及び配置が示され、検討されているが、当業者には本開示を考慮して多くの他の構成を容易に実行し得ると認識される。図6の装置600は、本開示の広範な原理の単なる例示に過ぎない。SMEについての上記記述と同様、DSSエンティティは、特に、スタンドアロンのフォームファクタ、カード型フォームファクタを備え得るか、又は現存するホスト機器(例えばeNodeB)のハードウェア及び/若しくはソフトウェアと完全に統合され得る。
ここで図7を参照すると、(3GPP発展型パケットコア(EPC)に基づいており、本開示の一例示的実装に従って一部変更された)例示的な論理ネットワークアーキテクチャ700が明示及び記載されている。図示のとおり、スペクトル管理エンティティ(SME)500及びDSS MCS 600エンティティは、パケットコアネットワーク702及びeNodeB704にそれぞれ位置する。この機能を含めるには、現在の標準インターフェースに新しい制御信号及びメッセージが必要であることから、一実装では、本明細書に記載されたリソース共有機能をサポートするために、既存のインターフェースS1、X2、並びにネットワークエンティティeNodeB704及びEPC702が、レガシー仕様に対して部分変更されている。本明細書に開示された機能は、例えば、3GPP UMTS/HSPA無線アクセスネットワーク及び関連したコアネットワークなど他の技術と併用可能であることが、当業者によって認識されよう。
(上記図4の例示的な方法400を含む)本開示の方法論の本質は、周波数帯域又は他のリソースを「ホワイトスペース」(即ち使用されていないリソース)として特定及び指定できるという点である。この指定を行うために、本開示の一例示的実施形態では、対象となる周波数帯域のエネルギーが、例えば周期的間隔で、一定期間(「非占有期間(non−occupancy period)」又はNOPと称される)にわたって計算され、この値が、例えば適応型しきい値902(図9を参照)と比較される。この例示的実装では、エネルギーが、(i)信号、(ii)ノイズ、及び(iii)存在するあらゆる干渉の合計値として計算されるが、本開示に整合する他のエネルギー計算方法(及び実際には本質的にエネルギーでないものを測定する他の測定基準)が使用され得るということが認識されよう。一実施形態では、スペクトル占有が所定の地理領域(「測定セル」と称される)で測定され、一実装では、このスペクトル占有が、対象のeNodeB又はAPのカバレージ領域と少なくとも部分的に重なる。一変形例では、測定が周期的間隔(「測定間隔」と称される)で繰り返され、適応型しきい値と比較される。
ここで図10を参照すると、本開示に係る例示的な予約及び解放手続きが明示及び詳述されている。本明細書では、図7及び図8のLTEベースのインフラストラクチャという文脈で図示されているが、本開示を考慮すれば、次の手続きが、当業者により、他の技術及びネットワーク構成に容易に応用されるということが認識されよう。
Claims (15)
- 動的に無線周波数リソースを共有する方法であって、
無線周波数リソースについての基地局からの要求をネットワークエンティティで受信すること、
無線ユーザ機器の無線周波数環境のサンプルを受信することであって、前記サンプルは、周波数帯域に対応するスペクトルエネルギーのある期間にわたる計算を含み、所定の閾値を満たし、前記所定の閾値は、前記要求された周波数リソースを利用しようとする無線ネットワークについての動作可能な信号対干渉雑音比(SINR)の制限に基づく、受信すること、
前記サンプルに基づいて前記基地局に割り付けるための少なくとも1つの無線周波数リソースを特定すること、
前記基地局による使用のために前記特定された少なくとも1つの無線周波数リソースを割り付けること、
を含む、方法。 - 前記特定することは、1以上のコグニティブに検知されたパラメータを少なくとも部分的に使用して行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記1以上のコグニティブに検知されたパラメータは、前記基地局と通信する1以上のモバイル機器によって検知される、請求項2に記載の方法。
- 前記1以上のコグニティブに検知されたパラメータは前記基地局によって検知される、請求項2に記載の方法。
- 前記ネットワークエンティティは、複数の時分割複信(TDD)及び周波数分割複信(FDD)リソースを有するロングタームエボリューション(LTE)ベースのネットワークのネットワーク管理エンティティを含み、前記無線周波数リソースは、前記TDD又はFDDリソースのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記特定された少なくとも1つの無線周波数リソースを予約するために第2のネットワークエンティティに要求を発行すること、
前記特定された少なくとも1つの無線周波数リソースの使用許可を受信すること、
を更に含み、
前記割り付けることは、前記使用許可の前記受信に少なくとも部分的に基づく、請求項1に記載の方法。 - 前記ネットワークエンティティは、ロングタームエボリューション(LTE)対応セルラーネットワークの発展型パケットコア(EPC)内に配置されたスペクトル管理エンティティを含み、前記基地局が、前記ネットワークのeNodeBを含み、前記方法が、前記スペクトル管理エンティティから前記eNodeBへシグナリングすることを更に含む、請求項6に記載の方法。
- スペクトル管理エンティティと、
前記スペクトル管理エンティティと通信する動的スペクトル共有エンティティと、
を備え、
前記スペクトル管理エンティティ及び動的スペクトル共有エンティティは使用されていない無線周波数スペクトルを特定するために協同し、かつ前記特定された使用されていないスペクトルを、(i)複数の基地局のうちの少なくとも1つ又は(ii)複数の無線アクセス技術のうちの少なくとも1つのどちらかに割り付けるよう構成されており、
使用されていない無線周波数スペクトルを特定することは、無線ユーザ機器の無線周波数環境のサンプルを受信することに基づき、前記サンプルは、周波数帯域に対応するスペクトルエネルギーのある期間にわたる計算を含み、所定の閾値を満たし、前記所定の閾値は、要求された周波数リソースを利用しようとする無線ネットワークについての動作可能な信号対干渉雑音比(SINR)の制限に基づく、
動的に無線周波数リソースを共有するシステム。 - 前記スペクトル管理エンティティが、ロングタームエボリューション(LTE)対応セルラーネットワークの発展型パケットコア(EPC)内に配置されており、前記動的スペクトル共有エンティティが、前記ネットワークのeNodeB内に配置されており、
前記システムは、前記スペクトル管理エンティティと前記動的スペクトル共有エンティティとの間に、使用されていないスペクトルの前記割り付けを少なくともシグナリングするのに使用するシグナリング経路を更に備える、請求項8に記載のシステム。 - 前記スペクトル管理エンティティと前記動的スペクトル共有エンティティとの間の前記シグナリング経路が、他のシグナリング機能に加えて、前記動的スペクトル共有エンティティから前記スペクトル管理エンティティにコグニティブ無線データのシグナリングを可能にするように構成された現行のX2又はS1経路を含む、請求項9に記載のシステム。
- 前記システムが、前記eNodeBに配置され、前記eNodeBの環境内で無線周波数電力又はエネルギー密度を検知し、且つ前記検知された無線周波数電力又はエネルギー密度に関する情報を前記シグナリング経路を使用して前記スペクトル管理エンティティにレポートするように構成されたコグニティブ無線装置を更に備える、請求項10に記載のシステム。
- 無線システムで使用するリソース管理装置であって、
プロセッサと、
基地局との通信用に構成された第1のインターフェースと、
ネットワークエンティティとの通信用に構成された第2のインターフェースと、
前記プロセッサ並びに前記第1及び第2のインターフェースとデータ通信するコンピュータ制御のロジックと、
を備え、
前記ロジックは前記リソース管理装置に、
1以上の無線周波数リソースを求める要求を前記基地局から受信させ、
前記要求された1以上の無線周波数リソースの利用を判定するために、前記第2のインターフェースを介して前記ネットワークエンティティによって維持されているデータベースにアクセスさせることであって、前記データベースは無線ユーザ機器の無線周波数環境の少なくとも1つのサンプルを含んでおり、前記少なくとも1つのサンプルは、周波数帯域に対応するスペクトルエネルギーのある期間にわたる計算を含み、所定の閾値を満たし、前記所定の閾値は前記要求された周波数リソースを利用しようとする無線ネットワークについての動作可能な信号対干渉雑音比(SINR)の制限に基づき、
前記基地局に前記要求された1以上の無線周波数リソースの使用を許可することを前記リソース管理装置に可能にさせるデータを取得させ、
前記基地局へ前記許可を通信するためのシグナリングを生成させる、ように構成されている、リソース管理装置。 - 前記ネットワークエンティティは、前記無線システムとだけ関連付けられたイントラネットワークエンティティを含む、請求項12に記載のリソース管理装置。
- 前記ネットワークエンティティは、前記無線システム及び前記無線システムの事業者以外の事業者によって運用されている少なくとも1つの第2の無線システムと関連付けられたインターネットワークエンティティを含む、請求項12に記載のリソース管理装置。
- 前記第1のインターフェースは、前記生成されたシグナリングに加え、前記基地局とリソース管理装置との間でネットワーク管理データを搬送するように更に構成されている、請求項12に記載のリソース管理装置。
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