(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムスロット化された無線通信システムにおいて呼承認制御を実行する方法であって、
（ａ）複数のタイムスロットの各々の個別の劣化確率を計算するステップであって、前記個別の劣化確率は、１つのタイムスロットにおける信号対干渉波電力比（ＳＩＲ）が予め定められたＳＩＲ値を下回る確率であるステップと、
（ｂ）総劣化確率が最小となるように１ユーザについて１つまたは複数の無線資源単位を１つまたは複数のタイムスロットに割り当てるステップであって、前記総劣化確率は、割り当てられたいずれかのタイムスロットにおけるＳＩＲが予め定められたＳＩＲ値を下回る確率であるステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記総劣化確率が予め定められた閾値を下回るか否かを判定するステップと、
前記判定が肯定的である場合に前記ユーザを承認し、前記判定が否定的である場合に前記ユーザを拒否するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）が、
最小の個別の劣化確率を有するタイムスロットを選択するステップと、
前記タイムスロットに複数の無線資源単位のうちの１つを割り当てるステップと、
後続の各無線資源単位の総劣化確率に対する寄与分が最小であるタイムスロットにおける後続の無線資源単位を割り当てるステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
タイムスロット化された無線通信システムにおいて呼承認制御を実行する装置であって、
複数のタイムスロットの各々の個別の劣化確率を計算する劣化確率計算機であって、前記個別の劣化確率は、１つのタイムスロットにおける信号対干渉波電力比（ＳＩＲ）が予め定められたＳＩＲ値を下回る確率である劣化確率計算機と、
総劣化確率が最小となるように１ユーザについて１つまたは複数の無線資源単位を１つまたは複数のタイムスロットに割り当てる無線資源単位アロケータであって、前記総劣化確率は、割り当てられたいずれかのタイムスロットにおけるＳＩＲが予め定められたＳＩＲ値を下回る確率である無線資源単位アロケータと
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項５】
前記総劣化確率が予め定められた閾値を下回るか否かを判定し、
前記判定が肯定的である場合に前記ユーザを承認し、前記判定が否定的である場合に前記ユーザを拒否する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記無線資源単位アロケータが、最小の個別の劣化確率を有するタイムスロットに複数の無線資源単位のうちの１つを割り当て、後続の各無線資源単位の総劣化確率に対する寄与分が最小であるタイムスロットにおける後続の無線資源単位を割り当てることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信分野に関し、詳細には無線通信に関する。さらに詳細には、本発明は、第三世代無線システムにおける呼承認制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤ（広帯域符号分割多重アクセス時分割デュープレクス）（ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ  ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｄｕｐｌｅｘ）システムのような第三世代無線通信では、音声サービスだけでなく、ビデオトラフィックやインターネットトラフィックなど、広い範囲のブロードバンドサービスがサポートされるようになる。そのようなシステムにおける呼承認制御の目標は、システムに入ることを承認されたすべてのユーザに対してサービス品質（ＱｏＳ）が満たされることを保証することである。呼承認制御は、モバイルユーザのＱｏＳ、ならびにシステムの安定性および収容力に直接影響する。したがって、呼承認制御は、ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムを設計する上で非常に重要である。
【０００３】
近年では、ＷＣＤＭＡ−ＦＤＤシステムの呼承認制御に関してはある程度の進歩が見られているが、ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムの呼承認制御に関してはほとんど進歩がない。あるＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムでは、呼承認制御を実現するために、必要ＳＩＲ（信号対干渉波電力比）（ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｒａｔｉｏ）が一定であることに基づいて資源割り当てを行う。しかし、ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムでは、ユーザの必要ＳＩＲは一定ではなく、むしろ、電力制御が不完全なために時間とともに変動する。ＷＣＤＭＡ−ＦＤＤシステムにはタイムスロットはないが、ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムでは、ユーザは１つまたは複数のタイムスロットを使用できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ＴＤＤシステムで呼承認制御を実現する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、承認決定が動的ＳＩＲ要件とユーザが複数のタイムスロットを使用できるという仮定とに基づいて行われる場合の、呼承認制御を実施するためのシステムおよび方法である。本発明は、オンライン計測を使用せずに実行されるため、オンライン計測に必要なソフトウェアおよびハードウェアの実装コストがかからない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明では、ユーザが複数のタイムスロットを使用できるＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムにおいて、各ユーザの必要ＳＩＲ（信号対干渉波電力比）がランダムに変動するという事実を考慮に入れて、呼承認制御を実施する。新規ユーザに対する総劣化確率（Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌ）を最小にし、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌが所定の値を下回るよう、資源割り当てを最適化する。
【０００７】
本発明は、好ましくは、以下の仮定を使用して実行される。第１に、Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ）規格で指定されているように、各フレームは１５個のタイムスロットに分割される。第２に、ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムのチップレートは３．８４Ｍｃｐｓである。これにより、１タイムスロットの等価チップレートは２５６ｋｃｐｓとなる（つまり、３．８４Ｍｃｐｓ／１５＝２５６ｋｃｐｓ）。第３に、基地局（ＢＳ）でマルチユーザ検出（ＭＵＤ）受信機を使用する。
【０００８】
各タイムスロットでは、チャネライゼーションコードとして、ＯＶＳＦ（直交可変拡散率）（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒ）符号を使用する。チャネライゼーションコードの拡散率は、アップリンクでは、２、４、８、および１６という値をとりうる。本発明を説明するために、資源単位（ＲＵ）を、個々の物理チャネルに対応させ、個々のタイムスロット内に拡散率１６を有するチャネライゼーションコードとして定義する。したがって、ＲＵは、個々のタイムスロット内の物理チャネルに対応する。
【０００９】
セルに入ることの承認を求めている新規ユーザがいる場合、呼承認制御の第１の目標は、その新規ユーザに対しても、既にセル内にいるユーザに対しても、ＱｏＳ要件が保証されるよう、適切にＲＵ（つまり物理チャネル）を割り当てることである。新規ユーザが必要とするＲＵの数は、その新規ユーザが申し込んだ呼の種類によって異なる。たとえば、音声呼を申し込んだ新規ユーザはＲＵを２つ必要とし、６４ｋデータ呼を申し込んだ新規ユーザはＲＵを５つ必要とする。
【００１０】
呼承認制御システムが行う決定は、新規ユーザにＲＵを首尾よく割り当てることができるかどうかに基づく。新規ユーザに対してＲＵを首尾よく割り当てることができるかどうかは、ＲＵが割り当てられているすべてのタイムスロットの個々の劣化確率（Ｐｏｕｔ）に依存する。したがって、Ｐｏｕｔは、個々のタイムスロットにおいて、ユーザの必要ＳＩＲがある所定の値を下回る確率である。ただし、ＷＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムでは、各ユーザの必要ＳＩＲが一定ではなく、ある特定の分布に従うため、Ｐｏｕｔの計算が困難である。すなわち、たとえＳＩＲの分布が既知であっても、Ｐｏｕｔの計算は非常に複雑であり、リアルタイムで完了することができない。
【００１１】
これに対し、ガウス近似は十分な近似結果をもたらし、計算がさほど複雑ではない。そこで、ガウス近似方式を用いて、ＲＮＣ（無線ネットワーク制御装置）が各タイムスロットのＰｏｕｔを計算し、資源割り当ての決定をリアルタイムで行うことを可能にする。
【００１２】
新規ユーザに割り当てられたすべてのタイムスロットのＰｏｕｔを結合して、その新規ユーザのＰｏｕｔ−ｔｏｔａｌを計算することができる。ある特定の数のタイムスロットで新規ユーザにＲＵが割り当てられたとすると、新規ユーザのＰｏｕｔ−ｔｏｔａｌは、それらのタイムスロットのうちの少なくとも１つで劣化が発生する確率として定義される。Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌは、必要に応じて計算できる。一例として、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌは
【００１３】
【数１】
0004560070.tif 000002
【００１４】
に従って計算できる。Ωは、ユーザにＲＵが割り当てられているタイムスロットのセットである。
【００１５】
図１に示した方法１０は、第三世代無線通信システムのアップリンクにおいて呼承認制御を実施する方法である。本発明を説明するという目的でのみ、新規ユーザがＲＵを２つ必要とする（つまり、新規ユーザが音声呼を申し込んだ）と仮定すると、方法１０は、各アップリンクタイムスロットの現在のＰｏｕｔを計算するステップ１２から始まる。繰り返しになるが、Ｐｏｕｔは、新規ユーザのＳＩＲが個々のタイムスロットにおいて所定の値を下回る確率であり、各アップリンクタイムスロットについて計算される。したがって、ステップ１２では、新規ユーザのＳＩＲが所定の値を下回る確率を各タイムスロットについて計算する。説明したとおり、Ｐｏｕｔは、ユーザのＳＩＲが時間とともに変動するという事実を表すものであり、ＲＮＣが計算の複雑さを減らすためにガウス近似を用いて計算する。
【００１６】
各タイムスロットについてＰｏｕｔを計算した後、Ｐｏｕｔが最小であるタイムスロット（たとえば、タイムスロットｉ）をステップ１４で選択する。タイムスロットｉが、Ｐｏｕｔが最小のタイムスロットであることから、タイムスロットｉのＰｏｕｔをＰｏｕｔ（ｉ）で表す。ステップ１６では、タイムスロットｉにＲＵを１つ割り当て、それに応じてＰｏｕｔ（ｉ）を更新する。１つ目のＲＵを割り当てた後、ステップ１８に進む。ステップ１８では、追加のＲＵを割り当てる必要があるかどうかを判断する。前述したように、本発明の説明のために、新規ユーザがＲＵを２つ必要とすると仮定している。したがって、ステップ１８の判別はＹＥＳとなり、ステップ２０に進む。
【００１７】
ステップ２０では、Ｐｏｕｔ（ｉ）が依然として最小のＰｏｕｔかどうかを判別する（つまり、ＲＵを割り当てたにもかかわらず、タイムスロットｉのＰｏｕｔが依然として最小かどうかを判別する）。Ｐｏｕｔ（ｉ）が依然として最小のＰｏｕｔであれば、ステップ１６に戻り、２つ目のＲＵをタイムスロットｉに割り当て、指定どおりに進む。逆に、Ｐｏｕｔ（ｉ）がもはや最小のＰｏｕｔでない場合は、ステップ２２に進む。ステップ２２では、Ｐ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎを計算する。Ｐ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎは、Ｐｏｕｔ（ｉ）がもはや最小のＰｏｕｔでないという事実にもかかわらず、次のＲＵ（つまり、前述の仮定に基づく２つ目のＲＵ）がタイムスロットｉに受け入れられると仮定することに対する寄与分である。Ｐ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎは、タイムスロットｉの新しいＰｏｕｔと同じ値である。つまり、Ｐ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎはＰｏｕｔ（ｉ）’と等しい。
【００１８】
ステップ２４では、Ｐｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎを計算する。Ｐｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎは、次のＲＵ（つまり、前述の仮定に基づく２つ目のＲＵ）が、Ｐｏｕｔが最小であるタイムスロット（たとえば、タイムスロットｊ）に受け入れられたと仮定した場合の、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌに対する寄与分である。Ｐｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎは、Ｐｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ＝１−（１−Ｐｏｕｔ（ｉ））・（１−Ｐｏｕｔ（ｊ））で与えられる。Ｐ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎとＰｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎを計算した後、ステップ２６に進む。ステップ２６では、ＰｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎがＰ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（つまり、Ｐｏｕｔ（ｉ）’）以上かどうかを判別する。ＰｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎがＰ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ以上であれば、ステップ１６に進む。ステップ１６では、タイムスロットｉのＰｏｕｔがもはや最小でないという事実にもかかわらず、タイムスロットｉに次のＲＵを割り当てる。つまり、たとえタイムスロットｉのＰｏｕｔが最小でなくなっても、タイムスロットｉに次のＲＵを割り当てると、Ｐｏｕｔが実際に最小であるタイムスロットｊに次のＲＵを割り当てるよりも、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌが小さくなる。逆に、ＰｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎがＰ’ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ未満であれば、ステップ２８でｉをｊと同じに設定し、ステップ１６に進む。ｉをｊと同じに設定するのは、ステップ１６で、次のＲＵをタイムスロットｊに割り当てるためである。これは、次のＲＵをタイムスロットｊに割り当てると、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌが最小になるからである。
【００１９】
ステップ１６から再度ステップ１８に進む。新規ユーザがＲＵを１つだけ必要としていた場合には、ステップ２０から２８は不要であったことに注意されたい。ただし、この例の仮定では、ユーザがＲＵを２つ必要としていたので、２つ目のＲＵの最適割り当てを決定するために、ステップ２０から２８を一度実施することが必要であった。ステップ２０から２８は、必要に応じて、ユーザが必要とするすべてのＲＵについて実施する。すべてのＲＵを割り当てた後、ステップ３０に進む。ステップ３０では、ステップ１２から２８で実施したＲＵの割り当てに基づいて、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌを計算し、新規ユーザの劣化確率を求める。
【００２０】
ステップ３２では、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌが所定の値（たとえば、θ）以下かどうかを判別する。所定の値θは、オペレータが決めるパラメータであり、必要とするネットワークの安定度に応じて任意の値にすることができる。Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌがθ未満であれば、新規ユーザを承認する（ステップ３４）。そうでない場合は、新規ユーザを拒否する（ステップ３６）。
【００２１】
本発明に従うと、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌは、ユーザ数の増加とともに増大し、所定の値θ付近で飽和する。その結果、システムの安定性（つまり、ドロップされる呼の数）は劇的に改善される。本発明はまた、承認基準が厳格なため、静的逐次の、またはランダムな呼承認制御方法と比較して、ブロッキング確率の劇的な増大をもたらす（ブロッキング確率もユーザ数とともに増大する）。安定性とブロッキング確率の両方が増大することにより、ユーザのＱｏＳは著しく向上する。これは、ユーザの立場では、呼がドロップされるよりブロックされるほうが格段に好ましいためである。
【００２２】
図２に示したシステム１００は、本発明に従う呼承認制御を実装するシステムである。システム１００は、ＲＮＣ１０２、ＢＳまたはＮｏｄｅ−Ｂ１０４、および端末（ｕｓｅｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（ＵＥ）１０６を含む。ＢＳおよびＵＥはそれぞれ、マルチユーザ検出（ＭＵＤ）受信機１０３、１０８を備える。
【００２３】
ユーザがＵＥ１０６を使用して呼を申し込むと、ＲＮＣ１０２が呼承認制御を実施して、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌが可能な限り最小になるように、かつ、Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌが所定のしきい値θを下回り続けるように、その新しい呼に必要なＲＵを適切なタイムスロットに割り当てる。
【００２４】
ＲＮＣ１０２は、呼承認制御を実施するために、すべてのアップリンクタイムスロットについてＰｏｕｔを計算し、Ｐｏｕｔが最小であるタイムスロットにＲＵを割り当てる。その新規ユーザが必要とする追加ＲＵを割り当てる必要がある場合、ＲＮＣ１０２は、前のＲＵを割り当てたタイムスロットのＰｏｕｔが最小である限り、その同じタイムスロットに次のＲＵを割り当てる。そのタイムスロットのＰｏｕｔがもはや最小でない場合、ＲＮＣ１０２は、引き続きそのタイムスロットに次のＲＵを割り当てるか、現在Ｐｏｕｔが最小であるタイムスロットに割り当てるかを決定する。ＲＮＣ１０３は、この決定を行うために、どのタイムスロットがＰｏｕｔ−ｔｏｔａｌに対する最小の寄与をもたらすかを判断する。ＲＮＣは、新しい呼で必要なすべてのＲＵについて、この分析を繰り返す。
【００２５】
新規ユーザが必要とするすべてのＲＵの個々のタイムスロットへの割り当てを完了すると、ＲＮＣ１０３が、その割り当てによってＰｏｕｔ−ｔｏｔａｌが所定のθを下回っているかどうかを判別する。Ｐｏｕｔ−ｔｏｔａｌがθを下回っていれば、その新規ユーザを承認する。そうでない場合は、その新規ユーザを拒否する。
【００２６】
本発明について詳細に説明してきたが、本発明はこの説明内容に限定されないこと、および添付した請求項で定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、この説明内容に対して種々の変更が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい実施形態に従って、第三世代無線通信システムのアップリンクにおいて呼承認制御を実施する方法を示す図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に従う呼承認制御システムを示す図である。
【図１】
0004560070.tif 000003
【図２】
0004560070.tif 000004