(57)【要約】チャネル割当に関し、その現行チャネルの平均ＳＩＮＲに基づいてユーザに優先順位をつけるチャネル割当・指定方法とシステム。チャネルのＳＩＮＲが閾値を超える場合、ユーザにチャネルを割当てる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル割当とチャネル指定とを信号品質の測定に基づいて行う、セルラー通信システムにおける使用のためのチャネル割当・指定方法。
【請求項２】
前記信号品質の測定が信号電力対インターフェースプラス雑音電力比（ＳＩＮＲ）である請求項１記載の方法。
【請求項３】
ユーザの現行チャネル上のＳＩＮＲの測定値が閾値（ＳＩＮＲｔｈｒ）より小さい時、システムユーザがチャネル割当を要求していると判断される請求項２記載の方法。
【請求項４】
ユーザの現行チャネル上の信号品質の測定値に従って、システムユーザのチャネル割当について優先順位付けを行う請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
下記の式により与えられる基準値ＳＩＮＲｔｈｒに従って、システムユーザのチャネル割当について優先順位付けを行う請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【数１】
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但し、ＳＩＮＲｔｈｒはＳＩＮＲの閾値であり、ＳＩＮＲは現行チャネル上のＳＩＮＲの測定値であり、優先度は０から１までの範囲の優先度値である。
【請求項６】
チャネル割当は、チャネル指定に対し優先する請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
割当チャネル又は指定チャネル上の信号品質の測定値が閾値を越えたときに、チャネルをユーザに割当てる、又は指定する請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記閾値ＳＩＮＲｔｈｒがビットエラー率（ＢＥＲ）統計に関連している請求項３又は請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記ＳＩＮＲの測定値が、ユーザチャネルの過去のＳＩＮＲサンプル値の平均である請求項３記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の方法を実行するためのチャネル割当・指定システム。
【請求項１１】
図面１に関連して、この明細書に実質的に記載されたチャネル割当・指定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、セルラー通信で使用するためのチャネル割当・指定方法及びシステム（ｃｈａｎｎｅｌ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｓｓｉｇｅｎｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ） に関する。特に、適応型アンテナ・システムを用いたセルラー通信システムに関するものである。しかし、これに特定するものではない。
【０００２】
携帯セルラー電話は、最近数年間に急速に普及してきた。更に、ｅ−メールとオンラインサービスへ常時接続したいというユーザのニーズは、「無線オフィス（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｏｆｆｉｃｅ）」（例えば、“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ”，Ｎｏｋｉａ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｏｋｉａ．ｃｏｍ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｗｌａｎ／ｗｏｏｆｉｃｅ．ｈｔｍｌ及び，“ＰｉｃｏＮｏｄｅ”Ｎｏｒｔｅｌ，ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｎｏｒｔｅｌｎｅｔｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／０１／ｇｒｍ／ｐｎ．ｈｔｍｌ参照）の創設に導くであろう。この無線オフィスでは、種々の電気機器（電話、コンピュータ、パームトップ等）が、屋内環境での通信のために無線スペクトラムを使用するものである。このためには、屋内極小型セル（ｉｎｄｏｏｒｓ ｐｉｃｏｃｅｌｌ）と無線屋内システムを導入して、ビル内のカバレッジと専用トラフィク容量の改善を行う必要がある。
【０００３】
無線スペクトラム効率を向上させるために使われる１つの技術は、動的チャネル割当（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）である。「セルラー移動通信システムのためのチャネル割当スキーム：概説（Ｃｈａｎｎｅｌ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｃｅｌｌａｒ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ： Ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｓｕｒｖｅｙ）」カツェラ（Ｋａｔｚｅｌａ）、Ｍナグシネー（Ｍ Ｎａｇｈｓｉｎｅｈ），ＩＥＥＥ ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，頁１０−３１、１９９６年に説明されているように、ＤＣＡは、信号電力対インターフェースプラス雑音電力比（ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｌｕｓ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：ＳＩＮＲ）を最小にする為に無線伝播特性を使う。
【０００４】
本発明は、チャネル割当・指定方法及びシステムを提供するものである。特に、専用のものではないが、適応型分散アンテナ環境での動作に適したチャネル割当・指定方法及びシステムに関する。提案する方法とシステムは、屋内環境における容量とカバレッジを大きく増強するものと予想される。
【０００５】
本発明の１つの側面によれば、セルラー通信システムにおける使用のためのチャネル割当・指定方法が提供される。チャネル割当とチャネル指定は、信号の質の測定に依拠して行われる。
【０００６】
本発明の別の側面によれば、本発明の前記１つの側面の方法を実行するためのチャネルの割当て・指定システムを提供することである。
【０００７】
本発明によるチャネル割当・指定方法及びシステムは、動的チャネル割当技術の使用が可能なセルラー通信システム（ＤＥＣＴ，ＧＳＭ，ＤＣＳ，ＩＳ９５、ＵＭＴＳまたは他のセルラースキームを含む）において動作することができる。前記動的チャネル割当（ＤＣＡ）技術において、チャネルは、時間、周波数又はコードに関して定められる。又、本方法とシステムは、ＴＤＭＡ，ＣＤＭＡ又はＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）を含む、どのようなアクセススキームでも動作することができる。
【０００８】
添付の図面（図１）を使って、本発明について、その例示として、実施例を以下に説明する。図１は、本発明によるチャネル割当・指定方法とシステムを実行するためのアルゴリズムを表すフロー・ダイアグラムである。
【０００９】
前記実施例において、ＤＣＡスキームは、空間分割多元接続（Ｓｐａｃｅ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ：ＳＤＭＡ）技術を使用するシステムで動作するように開発された。ＳＤＭＡは、ユーザ間の空間分離を行うことにより、セルラー通信の容量を高めるものである。ＳＤＭＡシステムでは、アンテナ・コンバイナー（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）を複数使用して、各移動体のパフォーマンスを最適化する。このシステムでは、インターフェース信号とソース信号が同一地理的領域で共存する。このことは、例えば、Ｓ．ソンダース（Ｓ．Ｓａｕｎｄｅｒｓ）著、「無線通信システムのためのアンテナと伝播（Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）」ワイリー（Ｗｉｌｙ）、１９９９に説明されている。移動体がビルの中に移動するのに伴って、システム容量とカバリッジは移動体の後を追うので、固定セル内に存在するユーザについての従来概念は消えてしまう。
本発明によると、チャネル割当は、信号品質（ｅ．ｇ．ＳＩＮＲ，ＢＥＲ）統計にのみ基づいて行われる。チャネル・ベアラ間の、このタイプの「ソフト・ハンドオーバー」は、システムがチャネル・プールからベアラを選択するのを可能にする。その各々は、ユーザ毎に割当てられ、スペクトル効率と容量を高くする。
【００１０】
提案するスキームは、ユーザ・基地局間の無線チャネル上の受信機の受信情報、及び、システムコール管理レイヤが生成するアクティブ・ユーザのリストを用いる。これら入力データは、ユーザに優先順位をつけるのに使われ、他のベアラ・チャネルにハンドオーバし、新規ベアラチャネルがＳＩＮＲレベルについて適合しているか否か検査を行う。新規のベアラチャネルが見つかると、ユーザをそれに割当てる。このスキームの出力は、アクティブ・ユーザのリストとベアラ割当である。回路切替コールの場合は最小ブロッキング・ドロッピング確率で、又パケット切替データの場合は最大スループットで、呼を生成する。
【００１１】
図１で表されるアルゴリズムは、３組の組合せプロセスを行う。即ち、太線の機能ボックスで表される「ユーザ分類」、破線の機能ボックスで表される「チャネル割当」及び、細線の結合ボックスで表される「チャネル推定」である。これら３のプロセスについて、以下説明する。
【００１２】
「ユーザ分類」（太線）は、入力（１０１）に記憶されるアクティブ・ユーザを、チャネル割当（１０２）を要求するユーザ（ベアラを変更するユーザ）とチャネル指定（１０３）を要求するユーザ（システムにアクセルを試みる新規ユーザ）に分類する。もし、ユーザの平均ＳＩＮＲが閾値ＳＩＮＲｔｈｒより小さいならば、既存のユーザはチャネル割当を要求しているものと判断される。このスキームでは、チャネル割当は、チャネル指定よりも優先度を高い。というのはユーザの立場からすれば、除去された呼（ｄｒｏｐｐｅｄ ｃａｌｌ）は、全ネットワークのサービス品質上、阻止された（ｂｌｏｃｋｅｄ ｃａｌｌ）よりもネガティブな影響が大きいからである。チャネル割当を要求するユーザを分類する為に、次のスキームを提案する。
【００１３】
チャネル割当を要求していると判断されたユーザは、最低平均ＳＩＮＲ（ＳＩＮＲｍｉｎ）から最高平均ＳＩＮＲ（ＳＩＮＲｍａｘ）へ順に並び換えられる。そして、最低（即ち、より低い）平均ＳＩＮＲを持ったユーザに、最高優先度を与える。この理由は、ＳＤＭＡを使用する屋内環境において、低ＳＩＮＲが、ユーザ間の距離が小さすぎ、適応型アンテナシステムにより分解することが出来ないことを意味するからである。従って、或るチャネルベアラから最悪ユーザを除くことにより、他のユーザは新インターフェース状態から恩恵を受け、したがって再割当を必要としない。
【００１４】
困難なサ−ビス領域へのアクセスを求めるユーザのニーズを受け入れる為には、スキームを更に発展させることができる。いくつかのアプリケーションは、低エラー率、即ち、高ＳＩＮＲを要求する。又、システムにとって、要求に応える過剰なシステム資源に起因するいくつかの呼に、高優先度を与えることはシステムにとって好ましくない。
このような状況では、ユーザは次の式に従って、分類される。
【００１５】
【数２】
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【００１６】
但し、ＳＩＮＲは、現行ＳＩＮＲであり、ＳＩＮＲｔｈｒは対応するサービスのための閾値ＳＩＮＲで、「優先度」は、０と１の間の数で、サービスを運ぶオペレータに対する評価を反映するように選択される。
【００１７】
アルゴリズムは、どのユーザが別のチャネルへハンドオーバーする必要があるかを、過去のＳＩＮＲサンプル値（１０２）の連続する（ｒｕｎｎｉｎｇ）局所平均に基づいて、判断する。ＳＩＮＲサンプル値の数は、信号の相関距離の概略値に相当するようにセットされる。それによりチャネルの再割当数の過剰を防止する。新規ユーザは、充分なサンプルが蓄積されるまで、チャネル再割当を要求しない。
【００１８】
チャネル割当：（破線）このプロセスは、閾値より高いＳＩＮＲを有するチャネルが見つかるまで、チャネルの検査を行うものである。チャネルは、第１チャネルから順番に、“充分良質な”チャネルが見つかるまで（１０５）、サーチされる。もし、適当なチャネルが見つからない時は、呼は、除去されるか阻止される（１０６）。
【００１９】
代替するサーチ方法は、次のものを含む。
最初のチャネルから最後のチャネル迄の全サーチを含む。最高ＳＩＮＲを有するチャネルを、常に移動体に割当てる。
非アイドル・チャネルが最初に検査される。インターフェースの削減がＳＤＭＡにより行われ、フリー・チャネルが新規ユーザの迅速な指定のために利用可能状態を維持することができるので、これは有利である。
ランク付けされた順序で、各チャネルが、過去のＳＩＮＲ測定に依拠してランク付けされる。
【００２０】
チャネル割当プロセスの観点からすると、チャネル割当とチャネル指定は同一方法で扱われる。
【００２１】
チャネル推定：（細線）チャネルベアラ上の各ユーザのＳＩＮＲが計算され（１０７）、閾値又は前記定義したＳＩＮＲ規準と比較される（１０８）。もし、ＳＩＮＲ値が閾値（１０９）より大きいならば、チャネルをユーザに指定する。そうでなければ（１１０）、他のチャネル（１１１）の適合性が検査される。もし、ユーザが全チャネルで検査され、不成功に終わる時（１１２）は、呼は除去される。
【００２２】
どのアクティブ・ユーザのＳＩＮＲも、アルゴリズムがユーザを割当てるためにベアラ・チャネルを検査する毎に、アップデートされる。チャネルがアップデートされなかった時は、アルゴリズムは残りのユーザのＳＩＮＲの計算を行う。
【００２３】
ＤＣＡスキームの出力（１１４）は、除去されたユーザと阻止されたユーザのリストであり、この情報はセルラーシステムの呼管理レイヤで使われる。
【００２４】
閾値ＳＩＮＲｔｈｒは、種々のパラメータに依存する値であり、その多くは正確に定義することの出来ないものである。従って、このスキームにおいて、ＳＩＮＲｔｈｒの特定値は、デコーダの出力で計測された最終ビットエラー率（ＢＥＲ）統計から計算される。所定のユーザとサービスに対するＢＥＲとＳＩＮＲとの関係に従って、閾値のアップデートが行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるチャネル割当・指定方法とシステムを実行するためのアルゴリズムを表すフローダイアグラムである。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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