TWI408977B - 無線通信系統、基地台、無線通信方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於無線通信系統、基地台、無線通信方法、程式。
WiMAX Forum(Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum,全球互通微波存取論壇)依據IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers,電機電子工程師協會)802.16e標準制定了WiMAX。WiMAX之無線通信系統揭示於例如專利文獻1中。
WiMAX之無線通信系統中,資料的傳送接收以子訊框(Sub-frame)為單位進行,多工存取方式係採用OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交分頻多工存取)方式,又,雙工方式係採用TDD(Time Division Duplex,分時雙工)方式。
OFDMA方式係分別在頻率方向以副頻道(subchannel)分割,在時間方向以符號(symbol)分割,並以表示此受分割之區域的時槽(Slot)為單位,將頻寬分配給終端機,即分配給MS(Mobile Station,移動台)。
TDD方式係在基地台,即BS(Base Station),與MS之間DL(Down Link,下行鏈路)連結以及UL(Up Link,上行鏈路)連接使用相同頻率,並以時間軸切換DL子訊框與UL子訊框的方式。
在此,參考圖1大致說明WiMAX之無線通信系統中子訊框的構造之概略。在此舉DL子訊框為例說明。
DL子訊框,最開始配置有包含引導(Pilot)信號的前綴(Preamble)區域、包含顯示哪個時槽分配給各MS之信號的MAP區域等,其後的區域(DL Burst)係作為用來傳送資料的頻寬而分配給各MS。
又,WiMAX之無線通信系統係對應於適應性調變方式。適應性調變方式係BS因應於MS的傳播環境而適應性變更資料之調變方式與編碼率。適應性調變,在例如MS從移動起始端基地台交接到移動目標端基地台,即從即服務中基地台(Serving BS)交接到目標基地台(目標BS)時,在目標BS進行。另,WiMAX中規定有因應於調變方式與編碼率之組合的資料傳送速度,此資料傳送速度稱為物理速率。
又,WiMAX之無線通信系統亦對應於QoS(Quality of Service,服務品質)層級。亦即,WiMAX之無線通信系統中,對於屬於以下之特定QoS層級的MS進行頻寬保證:UGS(Unsolicited Grant Service,非請求的頻寬保證服務)、ERT-VR(Extended Real Time-Variable Rate Service,延伸即時可變速率服務)、RT(Real Time,即時)-VR、NRT(Non Real Time,非即時)-VR。
在此說明適應性調變與頻寬保證之關係。
進行頻寬保證時,子訊框中每1時槽所須位元組數,係因應於調變方式與編碼率之組合而異,在低物理速率之組合時位元組數變得較少。例如,在低物理速率的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying,四相移鍵控) 1/2(前半部分係表示調變方式,後半部分係表示編碼率。以下同)時須6位元組,在高物理速率的16QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交調幅) 1/2時須12位元組。
換言之,頻寬保證所須時槽數在低物理速率之組合時變多。例如,某MS在傳送每1子訊框為120位元組的資料時,以低物理速率的QPSK 1/2須20時槽,以16QAM 1/2時須10時槽。
因此,在BS對於屬於須頻寬保證之QoS層級的MS執行適應性調變的情況下,依據調變方式與編碼率之組合,分配給該MS的時槽數有可能不足,而無法容納該MS。
所以,WiMAX之無線通信系統中,BS將執行適應性調變之MS中屬於須頻寬保證的QoS層級之MS作為控制對象,進行稱為許可控制(Admission Control)之控制。許可控制係指對於控制對象MS執行適應性調變的情況下判定基地台本身是否可予以容納之控制。
專利文獻1:日本特開2007-266719號公報
如上所述,WiMAX之無線通信系統中,例如在MS進行交接時,目標BS在執行對於該MS的適應性調變,且該MS屬於須頻寬保證之QoS層級的情況下,執行許可控制。
此時,在MS與目標BS之間開始進行無線資源之設定等交接動作後,有時許可控制判定無法容納該目標BS。此時,將有因為MS拒絕與目標BS之連接而交接失敗,必須與其他目標BS之間再度進行交接動作之問題。
所以,本發明之目的係在於提供無線通信系統、基地台、無線通信方法、程式,可解決上述問題,並可減少在MS進行交接時,由目標BS的許可控制之限制導致交接失敗的案例。
本發明之無線通信系統,係具有:終端機;以及基地台,在該終端機之中屬於須頻寬保證之品質保證(QoS:Quality of Service)層級的控制對象終端機進行交接時,且基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,對於該控制對象終端機,執行判定在執行適應性調變的情況下基地台本身是否無法容納的許可控制,該基地台包含:頻寬資訊通知部,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;以及候選者選定部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除。
本發明之基地台,係在終端機之中屬於須頻寬保證之QoS層級的控制對象終端機進行交接時,且基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,對於該控制對象終端機,執行判定在執行適應性調變的情況下基地台本身是否無法容納的許可控制,包含:頻寬資訊通知部,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;以及候選者選定部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除。
本發明之無線通信方法,係利用基地台進行,該基地台在終端機之中屬於須頻寬保證之QoS層級的控制對象終端機進行交接時,且基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,對於該控制對象終端機,執行判定在執行適應性調變的情況下基地台本身是否無法容納的許可控制,包含以下步驟:頻寬資訊通知步驟,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;以及候選者選定步驟,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除。
本發明之程式,係令基地台執行程序,該基地台在終端機之中屬於須頻寬保證之QoS層級的控制對象終端機進行交接時,且基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,對於該控制對象終端機,執行判定在執行適應性調變的情況下基地台本身是否無法容納的許可控制,執行以下程序:頻寬資訊通知程序,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;候選者選定程序,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除。
本發明可得到在終端機進行交接時減少由移動目標端基地台之許可控制限制導致交接失敗之案例的效果。
以下參考圖式說明實施本發明之最佳形態。
另,以下實施形態中係舉無線通信系統為WiMAX之無線通信系統時為例說明,但本發明不限定於此。
如圖2所示,本實施形態的無線通信系統包含:終端機(以下稱為「MS」)10;以及基地台(以下稱為「BS」)20-1~20-n。另,在圖2中為簡化說明而將MS10數量定為1,但本發明不限定於此。
MS10係屬於須頻寬保證之QoS層級的終端機,與BS20-1~20-n進行無線通信。
BS20-1~20-n係與MS10進行無線通信的基地台。另,BS20-1~20-n藉由未圖示的網路而互相連接。
如圖3所示,BS20-1~20-n包含:無線通信部21;網路通信部22;以及RRC(Radio ReSource Controller,無線資源控制器)部23。
又,RRC部23包含:無線資訊收集部24;頻寬資訊通知部25;調變方式推定部26;目標BS候選者選定部27;以及許可控制部28。
另,圖3僅顯示BS20-1~20-n之構成要素中成為本發明本質性部分的構成要素,並省略其他構成要素。
無線通信部21與MS10之間進行無線通信。
網路通信部22與基地台本身以外的BS之間進行網路通信。
成為MS10的服務中BS時,無線資訊收集部24藉由無線通信部21,從MS10收集關於MS10與鄰近BS之間進行的無線通信品質之無線資訊。
本實施形態中,無線資訊為MS10從鄰近BS接收的信號之接收訊號強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)及載波對干擾加雜訊比(CINR:Carrier to Interference plus Noise Ratio),但本發明不限定於此。
頻寬資訊通知部25與鄰近BS之間藉由網路通信部22而互相通知關於頻寬的資訊。
在此,參考圖4說明頻寬資訊通知部25所通知的資訊。在此係舉DL子訊框為例說明。另,使圖4的DL子訊框之狀態與圖1相同。
本實施形態,在DL子訊框中,利用許可控制的參數(Admission Threshold,許可閥值)來設定分配給屬於須頻寬保證之QoS層級的MS之頻寬。
例如,令無線通信系統的通信條件如下。
(條件)
‧無線通信系統中使用的頻率頻寬=10MHz
‧係DL子訊框與UL子訊框的符號比DL:UL比=29:18
‧Admission Threshold=50%
此時,分配給MS的可使用頻寬為420時槽。又,其中分配給屬於須頻寬保證之QoS層級的MS之頻寬為210時槽(=420時槽×50%)。以下將分配給屬於須頻寬保證之QoS層級的MS之頻寬,稱為「預約頻寬」。
如此在預約頻寬設定限制係因,若將全部可用頻寬作為預約頻寬來使用,則當對於某MS之無線狀態惡化時,無法執行對於低物理速率的調變方式及編碼率之組合的適應性調變(變得須更多時槽),有可能變成無法通信。藉由將可用全頻寬與預約頻寬之差額(上述例中420-210=210時槽)留作為適應性調變時的餘裕,能在無線狀態惡化時,亦得執行對於低物理速率的調變方式及編碼率之組合的適應性調變。
本實施形態中,頻寬資訊通知部25與鄰近BS之間,互相通知可分配給屬於須頻寬保證之QoS層級的MS之空閒頻寬,亦即預約頻寬中的空閒頻寬。就此通知方法而言,考慮有例如包含於在相近BS間互相傳送的備用容量報告訊息(Spare Capacity Report Message)來傳送的方法,但本發明不限定於此。
在成為MS10的服務中BS時,調變方式推定部26對於每一鄰近BS,依據該鄰近BS的RSSI及CINR資訊,推定該鄰近BS成為MS10之目標BS時的調變方式及編碼率之組合。就此推定方法而言,考慮有例如預先保持令RSSI及CINR與調變方式及編碼率之組合相對應的表格並參考此表格來進行的方法,但本發明不限定於此。
在成為MS10的服務中BS時,目標BS候選者選定部27對於每一鄰近BS,依據該鄰近BS之預約頻寬中的空閒頻寬資訊,預測MS10是否由該鄰近BS的許可控制判定為無法容納。此時,目標BS候選者選定部27,將鄰近BS中係以調變方式推定部26所推定的調變方式及編碼率之組合來執行適應性調變作為前提。
並且,目標BS候選者選定部27將預測為判定出MS10無法容納的鄰近BS,從MS10的目標BS之候選者中排除,並將最終留存的目標BS之候選者通知到MS10。
之後,MS10將服務中BS所通知的目標BS之候選者的其中之一作為目標BS進行交接。
以下參考圖5說明本實施形態之無線通信系統中,BS20-1成為MS10的服務中BS時BS20-1的動作。
在此,BS20-1的鄰近BS係BS20-2~20-n。又,BS20-1係與鄰近BS20-2~20-n之間互相通知預約頻寬中的空閒頻寬者。
首先,在步驟S1中,目標BS候選者選定部27將鄰近BS20-2~20-n作為目標BS之候選者,並從其中選擇1個鄰近BS。在此定為首先選擇鄰近BS20-2。
其次,在步驟S2中,調變方式推定部26依據鄰近BS20-2的RSSI及CINR資訊,推定鄰近BS20-2成為MS10的目標BS時的調變方式及編碼率之組合。
其次,在步驟S3中,目標BS候選者選定部27,將鄰近BS20-2係以調變方式推定部26所推定的調變方式及編碼率之組合執行適應性調變作為前提,依據鄰近BS20-2之預約頻寬中的空閒頻寬資訊,預測MS10是否由鄰近BS20-2的許可控制判定為無法容納而拒絕MS10之連接。
在步驟S4中,預測鄰近BS20-2拒絕與MS10的連接時,在步驟S5中,目標BS候選者選定部27將鄰近BS20-2從MS10的目標BS之候選者中排除。
另一方面,在步驟S4中,預測鄰近BS20-2許可與MS10之連接時,目標BS候選者選定部27,不將鄰近BS20-2從MS10的目標BS之候選者中排除,就此進行。
其次,在步驟S6中,目標BS之候選者中若有尚未選擇的鄰近BS,則目標BS候選者選定部27回到步驟S1。
藉此,對於全部鄰近BS20-2~20-n判定是否從目標BS之候選者中排除。
其後,在步驟S7中,目標BS候選者選定部27將最終留存的目標BS之候選者通知到MS10。
之後,MS10將BS20-1所通知的目標BS之候選者的其中之一作為目標BS並進行交接。
如上所述,在本實施形態中,BS20-1~20-n,與鄰近BS之間互相通知預約頻寬中的空閒頻寬,並在成為MS10的服務中BS時,對於每一鄰近BS,依據預約頻寬中的空閒頻寬資訊,預測MS10是否由許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近BS從MS10的目標BS之候選者中排除。
如此,在鄰近BS間,因為互相通知許可控制中實際使用之預約頻寬中的空閒頻寬,而非全部可使用頻寬中的空閒頻寬,所以能以更佳的精度預測鄰近BS之許可控制是否將MS10判定為無法容納。
又,因為將預測為許可控制判定出MS10無法容納的鄰近BS從目標BS之候選者中排除,所以可在MS10進行交接時,減少由目標BS的許可控制之限制導致交接失敗的案例。
又,本實施形態中,BS20-1~20-n成為MS10的服務中BS時,對於每一鄰近BS,依據關於該鄰近BS與MS10之間的無線通信品質之無線資訊,推定該鄰近BS成為MS10之目標BS時的調變方式及編碼率之組合,並以利用推定的組合來執行適應性調變為前提而進行上述預測。
如此,因為以依據關於鄰近BS與MS10之間的無線通信品質之無線資訊而推定的調變方式及編碼率之組合來執行適應性調變作為前提而進行預測,所以可進行精度更佳的預測。
又,鄰近BS在成為MS10交接的目標BS時,與MS10之間產生服務流(Service Flow)。在鄰近BS中此服務流產生時,若以物理速率最低的QPSK 1/2執行適應性調變為前提,則必要的預約頻寬變大,且受到許可控制之限制的可能性變高。但是,若推定鄰近BS的調變方式及編碼率之組合係高物理速率者,則服務中BS亦可對於鄰近BS進行許可服務流產生之控制。
以上參考實施形態說明本發明,但本發明不限定於上述實施形態。本發明之構成或細節,可在本發明之範疇內進行該技術領域中具有通常知識者所能思及的各種變更。
例如,本實施形態中,雖舉使用DL子訊框之預約頻寬中的空閒頻寬來判定許可控制的限制之情況為例說明,但本發明不限於此,亦可使用UL子訊框之預約頻寬中的空閒頻寬來判定許可控制的限制。
又,在本發明之BS20-1~20-n執行的方法,亦可應用於用來令電腦執行的程式。又,該程式亦可收容於記憶媒體,亦可藉由網路提供到外部。
本申請案依據2008年12月18日申請之日本申請案特願2008-322646號案為基礎主張優先權,並引用其全部揭示內容。
10...MS
20-1~20-n...BS
21...無線通信部
22...網路通信部
23...RRC部
24...無線資源收集部
25...頻寬資訊通知部
26...調變方式推定部
27...目標BS候選者選定部
28...許可控制部
S1~S7...步驟
圖1係說明WiMAX之DL子訊框構造。
圖2係顯示本發明一實施形態的無線通信系統之構成的方塊圖。
圖3係顯示圖2所示的基地台之構成的一例之方塊圖。
圖4係說明圖2所示的基地台與鄰近基地台之間互相通知的預約頻寬之中的空閒頻寬。
圖5係說明圖2所示的基地台之動作的一例之流程圖。
10...MS
20-1~20-n...BS
Claims (6)
- 一種無線通信系統,係具有:終端機;以及基地台,在該終端機之中屬於須頻寬保證之服務品質(QoS:Quality of Service)層級的控制對象終端機進行交接時,於基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台的情況下,對於該控制對象終端機執行判定在執行適應性調變的情況基地台本身是否無法容納之許可控制(許可控制);該基地台包含:頻寬資訊通知部,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;候選者選定部,當基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除;無線資訊收集部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,從該控制對象終端機,收集關於該控制對象終端機與鄰近基地台之間的無線通信品質之無線資訊;以及推定部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該無線資訊,推定該鄰近基地台成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時的調變方式及編碼率之組合;該候選者選定部在鄰近基地台成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,將該鄰近基地台係以該推定部所推定的組合來執行適應性調變作為前提,而進行該預測。
- 如申請專利範圍第1項之無線通信系統,其中該無線資訊收集部從該控制對象終端機,收集該控制對象終端機從鄰近基地台接收的信號之載波對干擾加雜訊比(CINR:Carrier to Interference plus Noise Ratio)及接收訊號強度指標(RSSI: Received Signal Strength Indication)資訊,作為該無線資訊。
- 一種基地台,係在終端機之中屬於須頻寬保證之服務品質(QoS:Quality of Service)層級的控制對象終端機進行交接時,且基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,對於該控制對象終端機,執行判定在執行適應性調變的情況下基地台本身是否無法容納之許可控制(許可控制),該基地台包含:頻寬資訊通知部,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;候選者選定部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除;無線資訊收集部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,從該控制對象終端機,收集關於該控制對象終端機與鄰近基地台之間的無線通信品質之無線資訊;以及推定部,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該無線資訊,推定該鄰近基地台在成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時的調變方式及編碼率之組合;該候選者選定部在鄰近基地台成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,將該鄰近基地台係以該推定部所推定的組合來執行適應性調變作為前提,而進行該預測。
- 如申請專利範圍第3項之基地台,其中,該無線資訊收集部,自該控制對象終端機,收集該控制對象終端機從鄰近基地台接收的信號之載波對干擾加雜訊比(CINR:Carrier to Interference plus Noise Ratio)及接收訊號強度指標(RSSI:Received Signal Strength Indication)資訊,作為該無線資訊。
- 一種無線通信方法,係利用基地台進行,該基地台在終端機之中屬於須頻寬保證之服務品質(QoS:Quality of Service)層級的控制對象終端機進行交接時,且基地台本身成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,對於該控制對象終端機,執行判定在執行適應性調變的情況下基地台本身是否無法容納的許可控制(許可控制),該無線通信方法包含以下步驟:頻寬資訊通知步驟,與鄰近基地台之間互相通知可分配給該控制對象終端機之頻寬中的空閒頻寬;候選者選定步驟,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該空閒頻寬,預測該控制對象終端機是否由該許可控制判定為無法容納,並將預測為判定出無法容納的鄰近基地台,從該控制對象終端機的移動目標端基地台之候選者中排除;無線資訊收集步驟,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,從該控制對象終端機,收集關於該控制對象終端機與鄰近基地台之間的無線通信品質的無線資訊;以及推定步驟,在基地台本身成為該控制對象終端機的移動起始端基地台時,對於每一鄰近基地台,依據該鄰近基地台的該無線資訊,推定該鄰近基地台成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時的調變方式及編碼率之組合;該候選者選定步驟在鄰近基地台成為該控制對象終端機的移動目標端基地台時,將該鄰近基地台係以該推定的組合來執行適應性調變作為前提,而進行該預測。
- 如申請專利範圍第5項之無線通信方法,其中該無線資訊收集步驟,自該控制對象終端機,收集該控制對象終端機從鄰近基地台接收的信號之載波對干擾加雜訊比(CINR:Carrier to Interference plus Noise Ratio)及接收訊號強度指標(RSSI:Received Signal Strength Indication)資訊,作為該無線資訊。
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