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無線資源管理方法

国内特許コード P150011654
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2000-373437
公開番号 特開2002-176385
出願日 平成12年12月7日(2000.12.7)
公開日 平成14年6月21日(2002.6.21)
発明者
  • 何 晨
  • 長谷 良裕
  • 烏 剛
  • 三浦 龍
  • 諸 鴻文
出願人
  • 独立行政法人情報通信研究機構
  • 上海交通大学
発明の名称 無線資源管理方法
発明の概要 【課題】 成層圏プラットフォーム通信システムや衛星通信システム等の高々度無線プラットフォーム用の空間分割多元接続方式(SDMA)に適用するための無線資源管理方法で、集中型SINR予測方法を提案して最適な無線資源割り当てを行なう。
【解決手段】 地上の複数の移動通信ユーザあるいは複数の固定通信ユーザと、無線通信プラットフォームと、を含む無線通信システムで、1)まず、ある一つの無線資源割り当てのセットにおいて各セルである無線資源を使用する全てのユーザが送信する信号のSINRの中での最小値を求め、2)次に、上記の1)の計算を他の全ての無線資源に対して繰返して先の最小値に関する最小値をさらに求め、3)次に、他の全ての無線資源割り当てセットに対して上記2)の最小値の中の最大値を求め、4)その最大値が許容SINRを上回れば、その最適な無線資源割り当てのセットを採用する。
従来技術、競合技術の概要 近年、移動通信の国内と海外市場が年々拡大しており、特に、移動端末からインターネットにアクセスできるようになってから、ユーザ数が急速に増え続けており、無線通信用の周波数資源に対する需要がますます増加している。このため、周波数資源をより有効に利用する新しい技術の開発が望まれている。

このような技術例としては、従来から知られている周波数資源をより有効に利用できる通信システムとした、下記の二つの例をあげることができる。

(1)現存の衛星移動通信システムの例北米地域の全域の移動通信ユーザと、そのユーザにサービスを提供するための、12個ビームを持ったマルチビームアンテナを搭載した人工衛星を用いて構成したMSAT通信システムの文献1(JohnLitva and Titus Kwok-Yeung Lo, Digital Beamforming in Wireless Communications,Chapt.7, Artech House Publishers,1996.)に記載された例を図1に示す。

この通信システムの場合、同一の周波数チャンネル間の干渉を抑えながら、周波数資源の利用率を向上するために、全周波数バンドを4つに分け、マルチビームアンテナの各ビームに毎にバンドを分配している。但し、この分配には、地域的に隣接するビームには異なるバンドと成るが、地域的に離間したビームでは繰り返しを許している。これは、ひとつの空間分割多元接続方式(SDMA、SpaceDivision Multiple Access)、として知られており、図1は、これを用いて構成した無線通信システムである。図1において、そのバンドの順番が図面中の数字で表示されている。

しかし、この方式は通信ユーザの具体的な位置情報を考えず、ユーザが常に一つのセル内の至る所まで移動することを想定して、周波数チャネルの分配を行っている。このような分配は無駄が大き過ぎるので、さらに周波数の利用率を改善する事が可能である。

(2)地上セルラーシステムの例近年、アダプティブアレーによる地上SDMA方式を併用して各新規ユーザ及び通信中のユーザのSINR(Signalto Interference plus Noise Ratio= 信号電力(S)対干渉電力(I)プラス雑音電力比(N)のとき、S/(I+N))を予測するチャネル割り当てるいくつかの方法が報告されている。それらは、例えば文献2(鈴木達、大鐘 武雄、大川 恭孝, “アダプティブアレーを用いたSDMA方式におけるチャネル利用効率の検討”,信学技報 SST99-75, ITS99-71, A.P99-197, RCS99-217, MW99-237(2000-02). )や文献3(原嘉孝, “予測SINRを用いたSDMA/TDMAスロット割り当て法の検討”, 信学技報,RCS2000-40(2000-06).)に提案されている。この概念図を図2に示す。これらの方法の特徴は、ユーザ1に向けるアンテナパターンは、ユーザ2の方向には指向性を持たず、逆にユーザ2に向けるアンテナパターンは、ユーザ1の方向には指向性を持たない様にすることにより、同一セル内で同一チャンネルを用いた場合でも、相互の干渉が起こりづらくなるように構成することである。

しかし、これらの方法では、つぎのような欠点をあげることができる。
(欠点1)このような分散方式でSINR予測チャネル割り当てを行う時、一つのセルでのチャネル分配が隣のセルで既に同一チャンネルを割り当てているユーザのSINRに対して悪影響が起こる可能性があるため、安定性が悪くなって、結局、チャネル分配の特性が落ちざるをえない。これについては、文献4(M. Serizawaand D. J. Goodman, 貼ochInstability and deadlock of distributeddynamic channel allocation能och, Proc. 43rd IEEE VTC, pp.528-531,1993.)に記載されている。

(欠点2)その不安定性を改善するため、一つのセルでの基地局が周辺各セル中のユーザの位置情報とチャネル分配の情報を常に保持しなければならないと考えられる。それには各基地局間無線チャネル或いは通信線路を使って頻繁に交信する必要があり、通信条件を整えるための通信負担が増加し、時間が掛かる。

これに対し、本発明では、成層圏プラットフォーム通信システム等の高々度無線プラットフォームを用いた通信システムとSDMA(空間分割多元接続方式)とを併用した無線資源管理の方法を提供するものである。この方法は衛星通信システムにも適用できると考えられる。ここで、上記の成層圏プラットフォーム通信システム等の高々度無線プラットフォーム用のSDMA(空間分割多元接続方式)については、文献5(G.M. Djuknic, J. Freidenfelds, and Y. Okunev, 貼ochEstablishing wirelesscommunications services via high-altitude aeronautical platforms: a conceptwhose time has come能och, IEEE Communications Magazine, pp.128-135, Sept.1997.)に記載されている。
産業上の利用分野 この発明は、情報通信技術分野で用いられる無線資源管理方法に関するものであり、特に成層圏プラットフォーム通信システムや衛星通信システム等の高々度無線プラットフォーム用の空間分割多元接続方式(SDMA)として用いられる無線資源管理方法を提案するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】
地上の複数の移動通信ユーザあるいは複数の固定通信ユーザと、マルチビームアンテナを用いてデジタル双方向無線通信を行う無線通信プラットフォームと、を含む無線通信システムであって、アレーアンテナの重み係数を用いて新規ユーザ及び通信中ユーザの位置情報と、マルチビームアンテナのビームパターンを用いてSINR予測値とを求める構成と、一機の無線通信プラットフォームがカバーする陸上各セルの新規ユーザ及び通信中のユーザのSINR予測値をプラットフォーム内部の信号処理手段あるいは通信手段を用いて求める構成と、を備える集中型ダイナミック・無線資源割り当て(WRA)手段を備えた無線通信システムにおいて、1)まず、ある一つの無線資源割り当てのセットにおいて各セルにある無線資源を使用するユーザが送信する信号のSINRの中での最小値を求め、2)次に、上記の1)の計算を他の全ての無線資源に対して繰返して先の最小値に関する最小値をさらに求め、3)次に、他の全ての無線資源割り当てセットに対して上記2)の最小値の中の最大値を求め、4)その最大値が許容SINRを上回れば、その最適な無線資源割り当てのセットを採用することを特徴とする無線資源管理方法。

【請求項2】
上記の集中型ダイナミック・無線資源割り当て(WRA)手段で用いた新規ユーザと通信ユーザのSINR予測値に加え、新規ユーザの呼損率及び通信ユーザの切断率も含めて、最適化アルゴリズムを実行し、一番特性の良い無線資源割り当てセットを選ぶ動的な無線資源割り当て手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の無線資源管理方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2000373437thum.jpg
出願権利状態 公開
分野
  • 電気
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