JPH11503885A - 移動無線通信網においてチャネルを動的に割り当てる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、関連するチャネルで発生する干渉に応じて増減する優先度を個々のチャネルに対して確立して、移動無線通信網中にチャネルを動的に割り当てる方法に関するものである。伝播条件が満足できるものであれば、優先度の低いチャネルを割り当てることができる。この優先度を増減するため、干渉の程度に応じて変化する量の平均をとることができる。さらに様々な干渉および／または負荷の状態に対して様々な優先度リストを作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 移動無線通信網においてチャネルを動的に割り当てる方法 本発明は、各チャネルに発生する干渉に応じて増減する優先度を個々のチャネ ルに対して決定するような、移動無線通信網においてチャネルを動的に割り当て る方法に関する。 移動無線通信網では、ベースステーションと移動ステーションとの間の伝送は 、少なくとも１つの時間帯を通じて少なくとも１つの搬送系に固定された複数の チャネルを介して行われる。ライン配向による伝送の場合、接続構造を設計した り、あるベースステーションの移動ステーションから別のベースステーションの 移動ステーションに切り換える際に、利用可能なチャネルを割り当てる必要があ る。パケット配向による伝送の場合、関連する各配線部分にチャネルが割り当て られる。 チャネル内では伝送品質を低下させる様々な干渉が発生する。この場合、隣り 合うセルの周波数が同じであることに起因する干渉の他に、自動車の点火火花や 大気による障害、受信場が弱い場合における熱雑音等といった他の障害因子によ る干渉も無視できない。これらの干渉は時間による変動を受けるため、チャネル の割り当てに際してはかかる変動を考慮しなければならない。 Y．フルヤと Y．アカイワ著の IEICEトランザクションにおける「チャネルセ グリゲーション、移動通信システムのための分配適合チャネル割り当てプラン」 の E74巻の第 6号（1991年 6月発行）の1531頁以降ならびに Y．アカイワと H． アンドウ著の選択された通信領域に関するIEEFジャーナルにおける「チャネルセ グリゲーション、自己編成動的チャネル割り当て法： TDMA/FDMAマイクロセルラ ーシステムへの応用」の第11巻の第 6号（1993年 8月発行）の 949頁以降には、 自己適応式で学習能力のある動的チャネル割り当て方法が開示されている。ここ で採用されているアルゴリズムは「チャネルセグリゲーション」(CSEG)と呼ばれ る。この公知の方法はパケット配向の伝送にもライン配向の伝送にも使用するこ とができる。この場合、各ベースステーションは、利用可能な全てのチャネルに 関する優先度のリストを保持している。優先度のリストはそれぞれ関連する接続 部に応じて、伝送時にノイズがない場合にはインクリメントされ、ノイズがある 場合にはデクリメントされる。新しいチャネルを割り当てる際には常に、この時 点で最も優先度の高い未使用のチャネルが割り当てられる。 優先度の高いチャネルを割り当てる頻度が増加し、優先度の低いチャネルを割 り当てる頻度が減少するという使用例が時間の経過とともに通信網内で成立する 。かかる使用例は、既存の周波数資源を同じ構造が繰り返されるセル構造体にわ たって均等に分配するいわゆる固定チャネルアロケーション(FCA)と統計的に類 似している。 したがって、この方法により、無線交信の発生が規則的であればチャネルへの 障害を最小限に抑えることができる。しかしながら、交信が規則的でなければ非 常に効率が悪い。 本発明は、従来のチャネル割り当て方法に基礎を置きながらも、様々な交信状 況下において既存のチャネルを最大限に利用するとともに状況の変化に可能な限 り柔軟に対処できるような、移動無線通信網におけるチャネル割り当て方法を提 示することをその課題とする。 本発明の方法によれば、上記課題は、伝播条件が良好な場合にはチャネルに低 い優先度を割り当てることによって解決される。 かかる方法では、公知の方法に比べてより頻繁に低い優先度がチャネルに割り 当てられる。これにより通信網の効率が抜本的に改善される。また、最初はある チャネルの優先度が低くても然るべき前提条件が満たされると優先度が高くなる 可能性もある。 あるチャネルを割り当てるべきか否かを検査する際に適用される閾値、特に搬 送量と干渉量の比に関する閾値を各チャネルの優先度の関数とするのが好ましい 。これにより、チャネルの割り当てに際して伝播条件を有効に考慮することがで きる。この場合、上記関数は優先度が低くなるにつれて単調に、好ましくは対数 関数のように降下するといった変化を辿る。 伝播条件または干渉の評価は、搬送量と干渉量の比や受信場の強さを測定した り、出力調整機能を備えた移動無線通信網の場合にはこれに必要な調整量を測定 したり、場合によっては信号伝送時間を測定したりというように、様々な測定を 行うことにより可能となる。 本発明の他の方法によれば、優先度を増減するのに干渉の程度に応じた量の平 均をとることによって、好ましくは再帰フィルタ処理を行うことによって優先度 を素早く適合させることができる。 本発明のさらに別の方法によれば、干渉および／または負荷の状態が異なる場 合に異なる優先度をチャネルに割り当てて、個々の干渉および／または負荷の状 態について全てのチャネルの優先度を優先度リストに記録し、チャネルを割り当 てる際に、その時々に発生する干渉および／または負荷の状態について適用可能 な優先度を優先度リストの中から選ぶことにより、チャネルの割り当てを動的に 行うことができる。チャネルの割り当てに際しては、発生する状況に応じてかか る状況に適合した優先度リストが用いられる。これにより、発生する各状況を把 握したり、予め定められたプログラムにしたがってある優先度リストから別の優 先度リストへと切り替えたりする反応時間が低減される。 優先度リストは通信網全体を介して選択することもできるし、通信網内の個々 の領域において互いに独立に選択することもできる。複数のベースステーション をそのような領域に統合する際には、個々の領域の境界セルが互いに及ぼす影響 を可能な限り低減するように考慮しなければならない。 本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明する。 図１は、本発明による方法を説明するフローチャートである。 図２は、第１次再帰フィルタ処理のチャートである。 図３は、再帰フィルタの入出力量の推移を示す図である。 図１に示すプログラムによれば、１つのチャネルが必要になる度に１でスター トする。このプログラムは例えば、ライン配向接続の場合に接続構造を製造した り他のセルからの移譲を行ったりする際に必要となるものである。パケット配向 伝送の場合には、各接続部に空いているチャネルが割り当てられる。２ではその 時々に使用される優先度リストの順位を表す整数１がプログラム中に設定される 。１はマニュアルで入力可能である。だが、本発明の枠内ではその時々の干渉お よび／または負荷の状態に応じて優先度リストを自動的に選択することもできる 。 このプログラムにおける次のステップ３では、その都度選択された優先度リス トＬ（１）の中から、最も高い優先度Ｐを持つ空いているチャネルが選択される 。４では、３で選択したチャネルが使用可能か否かが決定される。かかる決定は 、搬送量と干渉量の比 CIRが閾値CIRtよりも大きいか否かに応じて行われる。閾 値CIRtはさらに搬送量と干渉量の比の最小値CIRminと安全距離CIRsから合成され る。 ここに示す実施例では、安全距離CIRsは選択された各チャネルの優先度Ｐの関 数である。本発明では搬送量と干渉量の比 CIRは、接続開始以前に既に行われる 信号化の過程において決定することができる。しかしながら、接続構造または接 続部が予め指定されている場合は、各チャネルについて測定により検出された後 で記憶される値を用いることもできる。 安全距離CIRsと優先度の関係は、関数CIRs＝ C−f(P)によって与えられる。こ こで Pは 0と 1の間の値をとり、f(P ＝1)＝0 となる。このため、優先度の高い チャネルは殆ど比較的小さな安全距離CIRsで用いられるのに対し、優先度の低い チャネルは基本的に大きめの安全距離を克服しなければならない。関数f(P)は、 f(P)＝log10(P)のような対数関数とすることができる。 搬送量と干渉量の比 CIRが閾値以下の場合、プログラムは４から枝分かれして ５に進み、ここで次のチャネルが優先度リストL(1)の中から選択される。しかし ながらここで、空のチャネルがもはや存在しないことが分かると、新たに接続を 行いたいという要求や移譲に基づいてプログラムが起動された場合には、このプ ログラムは６から枝分かれして７に進み、７で接続構造の構築は現在不可能とい う旨が伝えられる。パケット配向接続の場合は、伝送すべきデータがそれ自体公 知の方法で一時的に緩衝記憶装置に記憶される。その後、プログラムは８で終了 する。 しかしながら４から枝分かれする前に、搬送量と干渉量の比が十分に大きいチ ャネルがあれば、９でこのチャネルが割り当てられる。接続構造または個々の接 続部の末端では、この接続構造または接続部の性能について予め定められた要求 条件が満たされているか否かが１０で確認される。これは例えば、搬送量と干渉 量の比を測定し、この測定値に基づいて判断することができる。上記要求条件が 満たされていない場合、１１で二進値 i＝0 が設定され、接続構造にノイズがな ければ１２で i＝1 が設定される。iがいずれの値をとっても、１３で新たな優 先度Ｐが計算され、８でプログラムが終了する。 既に述べたように、１の値はマニュアル入力により選択することもできるし、 干渉および／または負荷の状態を自動的に検出して選択することもできる。例え ば日中の大部分の時間帯における通常の通話受信に際しては優先度リストＬ(1) が用いられ、大規模な集会が終了した後のように通話の需要が高まるような特別 な場合には優先度リストＬ(2)が用いられる。各状況に適合した優先度リストを 得るため、然るべき状況が発生する間中プログラムの部分１３がこのリストに働 きかけるようにすることができる。このため、プログラムの部分１３は値１で以 て然るべく制御することができる。だが、繰り返し発生する可能性の希薄な特殊 な状況下では、新たな優先度を計算することにより１３で発生した変更リストを 記憶しないようにすることもできる。 その時々に発生する干渉および／または負荷の状態を自動的に検出するため、 通話需要の発生頻度やプログラムの４で"N"の方に枝分かれする頻度を用いるこ とができる。 図２は、第１次再帰フィルタ処理を概略的に示すものである。入力部２１には 入力信号ｉ（ｎ）が入力される。ここで、ｎは次から次へと変わる値を表示する ためのカウンタ変数である。ｉ（ｎ）は２２で係数Ａを用いて評価され、加算器 ２３を経て出力部２４に送られる。出力部２４では優先度Ｐ（ｎ）が決定される 。この優先度Ｐ（ｎ）は緩衝記憶装置２５と係数ａについての評価部２６とを経 て加算器２３にフィードバックされる。優先度の値Ｐ（ｎ）が０と１の間に留ま るように、２つの係数間の関係はＡ＝１−ａのように設定される。再帰フィルタ は諸文献において十分に開示されているため、本発明との関連においてこの再帰 フィルタについてこれ以上詳細に説明する必要はないものと考える。ここではａ が大きくなるにつれてローパスフィルタの限界周波数が低くなり、積分時間もそ の分増大し、それに応じて干渉についての以前のデータが現在の優先度Ｐ（ｎ） に及ぼす影響量も増大することのみを指摘しておく。だが、安定性を保つという 意味では、ａの値は１未満とするのがよい。 図３は、入力値ｉ（ｎ）が０と１の間で切り替わる場合における再帰フィルタ の出力値としての優先度Ｐ（ｎ）の挙動を示すものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１月１５日 【補正内容】 請求の範囲 １．閾値(CIRT)が各チャネルの優先度(P)の関数であり、該関数がある定数から 始まって、優先度(P)が低くなるにつれて単調に降下する推移を示すことを特徴 とする、各チャネルに発生する干渉量に応じて増減する優先度を個々のチャネル に対して決定し、あるチャネルを割り当てるべきか否かを調べる際に適用される 閾値(CIRt)、特に搬送量と干渉量の比(C/I)の閾値(cIRt)を考慮する、移動無線 通信網中においてチャネルを動的に割り当てる方法。 ２．前記降下する推移が対数関数的であることを特徴とする、請求項１記載の方 法。 ３．優先度を増減するために干渉の大きさに応じて変化する量の平均をとること を特徴とする、請求項１記載の方法。 ４．前記平均をとる工程を再帰フィルタ処理によって行うことを特徴とする、請 求項３記載の方法。 しかしながら、交信が規則的でなければ非常に効率が悪い。 1983年 5月18日から20日にかけて米国ニュージャージー州のシコウカス、メド ーランズヒルトンで開催された第43回 IEEE 自動車技術会議でK．ハマベと T． ウエダと T．オオツが発表した「セルラーシステムにおいて C/I閾値を可変とし た分配適合チャネル割り当てプラン」には、先に述べた「チャネルセグリゲーシ ョン」のアルゴリズムを基礎として改良された動的チャネル割り当て方法が開示 されている。ここではチャネルをより均等に割り当てるため、搬送量と干渉量の 比(C/I)の閾値が優先度の低いチャネルに対して、優先度の高いチャネルよりも 小さな値となるように定められている。さらに利用可能なチャネルは優先度に応 じて３つのグループに区分けされ、各グループに１つの閾値が割り当てられてい る。この方法によって、さらにチャネルの負荷の均等化を図ることができるが、 交信状況の変化などへの対処という点では最適とはいえない。 本発明は、従来のチャネル割り当て方法に基礎を置きながらも、様々な交信状 況下において既存のチャネルを最大限に利用するとともに状況の変化に可能な限 り柔軟に対処できるような、移動無線通信網におけるチャネル割り当て方法を提 示することをその課題とする。 本発明の方法によれば、上記課題は、伝播条件が良好な場合にはチャネルに低 い優先度を割り当てることによって解決される。 かかる方法では、公知の方法に比べてより頻繁に低い優先度がチャネルに割り 当てられる。これにより通信網の効率が抜本的に改善される。また、最初はある チャネルの優先度が低くても然るべき前提条件が満たされると優先度が高くなる 可能性もある。 あるチャネルを割り当てるべきか否かを調べる際に適用される閾値、特に搬送 量と干渉量の比に関する閾値を各チャネルの優先度の関数とするのが好ましい。 これにより、チャネル割り当てに際して伝播条件を有効に考慮することができる 。この場合、上記関数は優先度が低くなるにつれて単調に、好ましくは対数関数 のように降下するといった変化を辿る。 伝播条件または干渉の評価は、搬送量と干渉量の比や受信場の強さを測定した り、出力調整機能を備えた移動無線通信網の場合にはこれに必要な調整量を測定 したり、場合によっては信号伝送時間を測定したりというように、様々な測定を 行うことにより可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シェーンボルン，ミヒァエル ドイツ連邦共和国、48151 ミュンスター、 ゲルデラーシュトラーセ 29

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．伝播条件が良好である場合には優先度の低いチャネルを割り当てることを特 徴とする、各チャネルに発生する干渉量に応じて増減する優先度を個々のチャネ ルに対して決定する、移動無線通信網においてチャネルを動的に割り当てる方法 。 ２．あるチャネルを割り当てるべきか否かを調べる際に適用される閾値(CIRt)、 特に搬送量と干渉量の比(C/I)の閾値(CIRt)が各チャネルの優先度(P)の関数であ ることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ３．前記関数がある定数から始まって、優先度が低くなるにつれて単調に降下す る推移を示すことを特徴とする、請求項２記載の方法。 ４．前記降下する推移が対数関数的であることを特徴とする、請求項３記載の方 法。 ５．優先度を増減するために干渉の大きさに応じて変化する量の平均をとること を特徴とする、各チャネルに発生する干渉量に応じて増減する優先度を個々のチ ャネルに対して決定する、移動無線通信網においてチャネルを動的に割り当てる 方法。 ６．前記平均をとる工程を再帰フィルタ処理によって行うことを特徴とする、請 求項５記載の方法。 ７．様々な干渉および／または負荷の状態に対して様々な優先度をチャネルに割 り当てて、その都度の干渉および／または負荷の状態について全てのチャネルの 優先度を優先度リストに記録することと、チャネルを割り当てる際に、その都度 発生する干渉および／または負荷の状態に対応する優先度リストの中から適用す べき優先度を選択することとを特徴とする、各チャネルに発生する干渉量に応じ て増減する優先度を個々のチャネルに対して決定する、移動無線通信網において チャネルを動的に割り当てる方法。 ８．移動無線通信網をそれぞれ少なくとも１つのベースステーションを備えた複 数の領域に分割し、該領域に対して優先度リストの選択を残る他の領域とは独立 に行うことを特徴とする、請求項７記載の方法。