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発明の名称 タイムスロット割当装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−179964(P2003−179964A)
公開日 平成15年6月27日(2003.6.27)
出願番号 特願2001−377677(P2001−377677)
出願日 平成13年12月11日(2001.12.11)
代理人 【識別番号】100090446
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 司朗
【テーマコード(参考)】
5K028
5K067
【Fターム(参考)】
5K028 AA01 BB04 CC05 DD01 DD02 HH00 KK01 LL01 LL11 RR02 SS01 SS11 
5K067 AA23 CC01 CC24 DD42 DD44 EE02 EE10 EE22 EE71 HH22 HH23 KK02 KK03
発明者 岩見 昌志 / 宮田 健雄 / 中尾 正悟 / 伊藤 忠芳
要約 課題
無線基地局が各移動局と安定した通信品質を保持して通信できる確率を従来より高め得るように、移動局に送受信タイムスロットを割当てるように制御するタイムスロット割当装置、無線基地局等を提供する。

解決手段
パス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、移動局へのタイムスロットの割当が必要な場合に、当該基地局において、予め設定されているタイムスロット割当可否判定基準に基いて、割当可能と判定されたタイムスロットのうち、当該タイムスロットに割当てられている移動局数が最少のタイムスロットを、当該移動局に割当てることを特徴とするタイムスロット割当装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 パス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行うことを特徴とするタイムスロット割当装置。
【請求項2】 移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局であって、割当てられたタイムスロットにおける多重度をタイムスロット別に記録する記録手段と、記録されたタイムスロット別の多重度が少ない順に、タイムスロットの選択順を定める選択制御手段と、前記選択制御手段により、定められた選択順に従って選択されたタイムスロットについて、順次割当可否判定を行う割当可否判定手段と、最初に割当可能と判定されたタイムスロットを、新たな移動局に割当てる割当手段とを備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項3】 前記選択制御手段は、選択したタイムスロットが複数あるか否かを判定する選択数判定手段を有し、前記選択制御手段は、複数あると判定した場合に、当該タイムスロットに係る、多重度以外の通信品質を示す評価値に基いて、割当可否判定の対象となるタイムスロットを選択することを特徴とする請求項2記載の無線基地局。
【請求項4】 前記評価値は、選択したタイムスロットのそれぞれを、新たな移動局に割当てたと仮定した場合において、それぞれの当該タイムスロットについて求めた、割当てられた各移動局間の各受信電力レベルの比であるDDR値を各DDR値が1以上になるようにDDR値を算出した場合におけるDDR値の最大値である最悪DDR値であり、前記選択制御手段は、求めた最悪DDR値が最少のタイムスロットを割当可否判定の対象となるタイムスロットとして選択することを特徴とする請求項2記載の無線基地局。
【請求項5】 パス分割多元接続方式の無線基地局内のCPUに、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを選択する選択ステップと、選択したタイムスロットを前記移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項6】 移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局局内のCPUに、割当てたタイムスロットにおける多重度をタイムスロット別に記録する記録ステップと、記録されたタイムスロット別の多重度が少ない順に、タイムスロットの選択順を定める選択制御ステップと、前記選択制御ステップにより、定められた選択順に従って選択されたタイムスロットについて、順次割当可否判定を行う割当可否判定ステップと、最初に割当可能と判定されたタイムスロットを、新たな移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラム。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PDMA方式(Path Division Multiple Access:パス分割多元接続方式) により複数のPHS端末、携帯電話機等の無線電話装置(以下、「移動局」という。)と無線接続する無線基地局に関し、特に、移動局に対して割り当てる通信チャネルの選定技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複数の移動局と無線通信する無線基地局では、周波数資源を有効利用して各移動局に通信チャネルを割り当てるために時分割多重方式(TDMA/TDD、Time Division Multiple Access/TimeDivision Duplex)が用いられており、更なる周波数資源の有効利用のためPDMA方式が用いられる。
【0003】ここで、PDMA方式は、無線基地局が、異なる方向に存在する複数の移動局に対し、アダプティブアレイ装置等を用いた指向性パターンの形成により、同一周波数帯において同時刻に通信を行う方式である。なお、アダプティブアレイ装置は、固定的に設置された複数のアンテナを備え、個々のアンテナに対する送受信信号の振幅と位相とを動的に調整することにより、アンテナ全体として、送信、受信のための指向性パターンを動的に形成するものであり、所望の移動局の方向へ送信強度及び受信感度を高めつつ、多重している他の移動局の方向に対する送信強度及び受信感度を低下させるような信号の相互干渉除去のための制御を行う。
【0004】例えば、PDMA方式により同一周波数帯で同時刻に最大4つの移動局からの信号を多重する無線基地局であって、時分割多重方式により周期的な一定時間を、送信用タイムスロット4つと受信用タイムスロット4つとの合計8つに区分し、送信用タイムスロットと受信用タイムスロットとの組である送受信タイムスロット4組のうちの3組を、それぞれ最大4つまでの移動局に双方向の通信チャネル(Traffic Channel:TCH)として割り当てるような無線基地局が研究開発されている。
【0005】ところで、従来、無線基地局における移動局の新規接続時又はTCH切替必要時の通信チャネル割当は、DDR(Desired to Desired Ratio)なる指標を基準にし、割当後を想定した場合に、同一の送受信タイムスロットに空間多重している移動局間のDDR値のうちの最大値(以下、「最悪DDR値」という。)が、小さい値となる送受信タイムスロットを優先的に割当候補として順次多重可否判定を行い、最初に多重可能であると判定したときに割当候補としていた送受信タイムスロットを移動局に割り当てるといった手順で行われている。
【0006】ここで、DDRは移動局間の受信電力レベルの比(比が1以上の値を示すように、除数と被除数の入替え調整したものの比)を示す数値であり、2つの移動局についての受信応答ベクトルの大きさの比により算出される。なお、受信応答ベクトルは移動局から無線基地局までの信号の伝播路を示す数値である。DDRは、通信品質に大きく影響する1つの指標であり、その値が大きい状況下では、無線基地局は各移動局からの信号の分離が困難となり、通信品質は低下する。
【0007】上述の多重可否判定は、割当候補である送受信タイムスロットにおいて、ある程度の品質の通信が可能か否かを、DDR値や他の通信品質に影響を与えるパラメータ等について予め定めた閾値との比較により行うものであり、高品質とは言えないまでも、ある程度の通信品質で通信可能であれば多重可能と判定する。このため、最悪DDR値がかなり大きな値である送受信タイムスロットは、多重可否判定において多重不可と判定される可能性が大きい。
【0008】そこで、従来、DDRが通信品質に与える影響が大きいことに着目し、また通信チャネル割当の迅速化の見地等にも鑑み、上述したように最悪DDR値の小さい送受信タイムスロットを優先的に割当候補とする手順を用いて、通信チャネル割当を行っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような最悪DDR値のみに着目して割当候補の選定を行う従来の手順によれば、移動局の新規接続時又はTCH切替必要時に、他の送受信タイムスロットと比べて通信チャネルを割当てられた移動局数(以下、「多重度」という)の多い1つの送受信タイムスロットが結果的に新たな移動局に割り当てられる場合が生じる。この場合、無線基地局は、アダプティブアレイ装置等を用いて指向性パターンを適切に形成することが技術的に困難となり、即ち各移動局の移動等に追従して指向性パターンを適切に変動させることが困難となり、多重度の多い送受信スロットに通信チャネルを割り当てた各移動局と、高い通信品質で通信を行うことができなくなってしまう。又、多重度が多くなると、DDR値等の他のパラメータがより通信品質に影響を与えるようになり、例えば、多重度が多くなった送受信スロット内の最悪DDRの大きさに変動が無くても、当該送受信スロットにおいて、最悪DDRに対する許容レベルが低下することにより、通信品質の劣化が生じる。
【0010】そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、無線基地局が各移動局と安定した通信品質を保持して通信できる確率を従来より高め得るように、移動局に割当てるべき送受信タイムスロットの割当候補を選択する割当候補選択装置、無線基地局等を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行うことを特徴とする。
【0012】また、本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局内のCPUに、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを選択する選択ステップと、選択したタイムスロットを前記移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムであってもよい。この構成により、新たな移動局の割当てや接続する移動局の切替や移動局との接続の切断がされない限り、通信中に変動することがない多重度を基準にして、タイムスロットが選択され、かつ、通信品質の劣化する可能性が最も少ない多重度が最少のタイムスロットに、新たな移動局が優先的に割当られるので、割当後の当該タイムスロットにおいて、基準として用いた通信品質を示す評価値が変動することによって、割当時に当該評価値の基準に適合していたタイムスロットが、割当後に当該評価値の基準に適合しなくなり、当該タイムスロットに割当てられている移動局の通信チャネルを切替えなければならないという事態が発生することを防ぐことができ、通信品質の劣化の可能性が少ない安定した通信品質を保持することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る無線基地局について、図を用いて説明する。
<構成>本発明の実施の形態に係る無線基地局は、パス分割多元接続方式により、複数の各送受信タイムスロットに複数の移動局の通信チャネルを空間多重して、各移動局と通信する機能を有する無線基地局である。
【0014】図1は、本実施形態における無線基地局100の構成を示すブロック図である。無線基地局100は、アンテナ1a1〜1an、無線部2a1〜2an、信号処理部3、モデム部4、ベースバンド部5、通信チャネル割当部15から構成される。無線基地局100は、アダプティブアレイ装置を備え、複数の移動局からの各通信信号(以下、「移動局信号」という。)が多重化された信号(以下、「多重信号」という。)から、個々の移動局信号を分離するために、各アンテナから入力された多重信号に対して、振幅と位相を調整するための重み係数を算出することにより、各移動局信号を分離する。
【0015】ここで、重み係数は、最少2乗誤差法(Minimum Mean Square Error:MMSE)によって算出される。具体的には、アンテナから入力された多重信号に当該アンテナ用の重み係数を乗じた値と参照信号との誤差の総和が最少になるように重み係数が算出される。ここで、参照信号とは、既知の信号、例えば、移動局がPHSの場合は、シンボル列を構成するプリアンブルやユニークワード等の信号のことをいう。
【0016】なお、アダプティブアレイ装置の動作原理については、「空間領域における適応信号処理とその応用技術論文特集」(電子情報通信学会論文誌VOL.J75−B−2No.11)に詳細に記載されているので、アダプティブアレイ装置についてのこれ以上の説明は省略する。各無線部2a1〜2anは、送信部11と受信部12から構成される。送信部12は、信号処理部3から入力されるベースバンド信号(シンボル列)を中間周波数信号(以下、「IF信号」という。)に変調し、さらに変調したIF信号を高周波信号(以下、「RF信号」という。)に変調し、アンテナ1a1〜1anに出力する。
【0017】受信部12は、アンテナ1a1〜1anから入力されたm個の移動局からの多重信号を受信し、受信した多重信号をベースバンド信号に復調した後、信号処理部3に出力する。信号処理部3は、プログラマブルなディジタルプロセッサを中心に構成され、ユーザ別信号処理部b1〜bnとDDR算出部14とを有する。
【0018】信号処理部3は、制御部6の制御下で、指向性パターンの形成に関する制御を行い、各無線部2a1〜2anから入力される多重信号から移動局信号を分離抽出し、モデム部4に出力し、また、モデム部4から入力された送信信号のベースバンド信号から、各無線部毎に算出された、重み係数により重み付けをしたベースバンド信号を生成し、生成した各ベースバンド信号を各無線部2a1〜2anに出力する。
【0019】各ユーザー別信号処理部b1〜bnは、同等の構成を有し、それぞれが各無線部2a1〜2anから出力された多重信号から特定の移動局信号を分離抽出し、モデム部4に出力し、又、当該移動局信号の伝播路を示す係数である受信応答ベクトルを算出し、DDR算出部14に出力する。図2は、上記の各ユーザー別信号処理部b1〜bnのうちの1つであるユーザー別信号処理部b1の構成を示すブロック図である。
【0020】ユーザー別信号処理部13b1は、入力ポート20a1〜20an、スイッチ回路21a1〜21an、乗算器22a1〜22an、乗算器23a1〜23an、加算器24、メモリ25、判定部26、ウェイトベクトル制御部27を有する。入力ポート20a1〜20anは、各無線部2a1〜2anから入力された多重信号X1(t) 〜Xn(t)を受けとる。
【0021】スイッチ回路21a1〜21anは、各入力ポートから入力された多重信号X1(t)〜Xn(t)を、乗算器22a1〜22anとウェイトベクトル制御部26に出力する。乗算器22a1〜22anは、スイッチ回路21a1〜21anから入力された各多重信号と、ウェイトベクトル制御部27によって与えられたウェイトベクトルW11〜Wn1とをそれぞれ乗算し、加算器24に出力する。
【0022】加算器24は、乗算器22a1〜22anから出力された各多重信号を加算し、加算した仮多重信号Y1(t)を判定部26に出力する。メモリ25は、PHS規格により固定的に定まっている、例えばスタートシンボル、プリアンブル、ユニークワード等を参照信号として記憶している。又、メモリ25は、ウェイトベクトル制御部27によって算出された各ウエイトベクトルW11〜Wn1を記憶している。
【0023】判定部26は、加算器から入力されたY1(t)の位相値を、その値に最も近い、π/4の整数倍である値となるように補正することにより、抽出信号Sr1(t)を得て、Sr1(t)をモデム部4とウェイトベクトル制御部27に出力する。ウェイトベクトル制御部27は、メモリ24に記憶されている参照信号を参照し、判定部26から入力される信号Sr1(t)を用いて、スイッチ回路21a1〜21anから入力される各多重信号X1(t) 〜Xn(t)に対して次の時刻に(t+1)において、乗算すべき各ウエイトベクトルW11〜Wn1を算出する。すなわち、上記の乗算器22a1〜22anに与えられる各ウエイトベクトルW11〜Wn1は、前回出力された信号Sr1(t−1)を用いて、算出される。なお、ウェイトベクトルの算出方法については、後述する。
【0024】又、ウェイトベクトル制御部27は、スイッチ回路21a1〜21anから入力される各多重信号X1(t) 〜Xn(t)と、判定部26から入力される信号Sr1(t)とから、受信応答ベクトルH1を算出し、DDR算出部14に出力する。乗算器23a1〜23anは、モデム部4から入力された、受信された抽出信号Sr1(t)に対する送信信号St1(t)に対して、Sr1(t−1)を用いて算出された各ウェイトベクトルW11〜Wn1を乗算し、乗算して得られた各送信信号を、受信の場合とは逆にスイッチ回路21a1〜21anを介して、各無線部2a1〜2anに出力する。
【0025】以上、ユーザー別信号処理部b1の機能について説明したが、他のユーザー別信号処理部b2〜bnについても機能は同じであるので、他のユーザー別信号処理部b2〜bnについての説明は省略する。DDR算出部14は、各ユーザー別信号処理部より出力された受信応答ベクトルH1〜Hmに基いて、後述する各移動局間における受信電力レベル比(DDR)を比の値が1以上になるように算出し、通信チャネル割当部15に出力する。
【0026】モデム部4は、ベースバンド信号をπ/4シフトQPSK(Quadrature PhaseShift Keying)方式により変調及び復調を行う。ベースバンド部5は、時分割多重化処理を行う。図3は、時分割多重を行うための送受信タイムスロットから構成されるフレームの例を示す。図3のT0〜T3は、送信用タイムスロットを示し、R0〜R3は、受信用タイムスロットを示す。通信チャネル(TCH)は、送受信タイムスロット(T1,R1)、(T2,R2)、(T3,R3)に割当てられ、さらに各送受信タイムスロットにおいて、複数の通信チャネルを空間多重することにより、1つの送受信スロット内に複数の通信チャネルが形成される。
【0027】又、制御チャネルは、送受信タイムスロット(T0,R0)に割当てられる。制御チャネルは通信チャネルの割当待ち状態の移動局に、通信チャネルが割当てられるまでの間、一時的に割当てられる。制御部6は、ハードウェアとしてはCPU(Central Processing Unit)及びメモリ16等で構成され、CPUがメモリ中のプログラムを実行することにより無線基地局100の各部を制御する機能を有し、移動局に1組の送受信タイムスロットを割り当てる機能を担う通信チャネル割当部15を含む。
【0028】通信チャネル割当部15は、移動局からの接続要求時又は通信チャネル(TCH)切替必要時に、移動局に対して送受信タイムスロットを割当てるための制御を行う。より具体的には、メモリ16に記憶されている割当て管理テーブル20に基いて、対象となる送受信タイムスロットの中から、多重度が最少の送受信タイムスロットを順次選択するように制御し、選択した送受信タイムスロットについて、割当可否判定を行い、最初に割当可能であると判定した送受信スロットの通信チャネルを移動局に割り当てる。
【0029】ここで、割当管理テーブル20は、送受信タイムスロットと当該送受信タイムスロットに多重化されている移動局との対応関係を示すチャネル割当テーブルと、送受信タイムスロットと当該送受信スロットの多重度との対応関係を示す多重度テーブルとから成り、通信チャネル割当部15は、送受信タイムスロットに移動局の通信チャネルを割当てる毎に又、接続中の送受信タイムスロットの通信チャネルにおける通信が終了する毎に、チャネル割当テーブルと多重度テーブルの当該送受信タイムスロットのテーブル欄を通信チャネル割当後又は当該通信が終了した後の新たな対応関係を示すように更新する。
【0030】図4に割当管理テーブル20の例を示す。図4−(1)は、チャネル割当テーブルの例を示し、図4−(2)は、多重度テーブルの例を示す。又、通信チャネル割当部15は、選択した送受信スロットが複数有る場合、受信電力レベル算出部14より出力された各移動局間における受信電力レベル比(DDR)に基いて、通信チャネルの割当を要する移動局に、選択した各送受信スロットの通信チャネルを割当てた場合における各移動局間のDDRを比較し、各送受信スロットについて最悪DDRを求め、求めた最悪DDRが最小の送受信スロットを選択する。
【0031】なお、通信チャネル割当部15の行う通信チャネル割当処理の詳細については、後述する。メモリ16は、上記プログラム、割当管理テーブル20、予め設定された多重度の最大値を示す閾値(Max)及び割当可能な最大送受信スロット数(SMax)及び割当トライ数の最大値(TMax)、DDR閾値、各送受信タイムスロットについて算出された最悪DDR等を記憶している。
【0032】<動作>以下、上述の構成を備える無線基地局100の動作について説明する。まず、抽出信号Sri(t)(i=1,2,3・・・,m)及びウェイトベクトルWji(j=1,2,3・・・,n)の算出について説明する。以下、説明を簡略化するために、n=2、m=2とし、ユーザー別信号処理部b1におけるウェイトベクトルWj1の算出を例として説明する。
[数1] Y1(t)=W11(t)xX1(t)+W21(t)xX2(t)数1に示すように、ユーザー別信号処理部13b1は、各無線部から出力される各多重信号X1(t) 、X2(t)のそれぞれに対してウェイトベクトルW11(t)、W21(t)をそれぞれ乗算した値の総和である仮多重信号Y1(t)を求め、判定部26により、位相を補正した結果である抽出信号Sr1(t)を出力する。
【0033】なお、tは信号が到達する時間を示し、PHS規格における1シンボルを受信する時間を単位とした受信タイムスロット内での経過時間を示す。従って、多重信号X1(t) 、X2(t)、ウェイトベクトルW11(t)、W21(t)等はtの値が1、2、・・・という信号列である。また、多重信号X1(t)、X2(t)、ウェイトベクトルW11(t)、W21(t)、仮多重信号Y1(t)、抽出信号Sr1(t)は、振幅、位相を有するもので、複素数で表すことができる。
【0034】ウェイトベクトルW11(t)、W21(t)には、適当な値の初期値が定められており、参照信号d(t)と、抽出信号Sr1(t)との誤差を最少とするように、予め定められた範囲内でW11(t)、W21(t)の値をそれぞれ変動させて調整することにより、単位時間毎にW11(t+1)、W21(t+1)に更新される。
【0035】以下、具体的に説明する。
[数2] e(t)=d(t)−Sr1(t)≒d(t)−Y1(t)=d(t)−(W11(t)×X1(t)+W21(t)×X2(t))
1(t+1)、W2(t+1)は、抽出信号Sr1(t)と参照信号d(t)との誤差e(t)を小さくするようにそれぞれW11(t)、W21(t)を修正した値をとる。時間経過と共にウェイトベクトルの値は一定値に収束し、プリアンブル、ユニークワード等に続いて送られるところの通信内容である本体的なデータの受信段階では、抽出信号Sr1(t)は正確なものとなる。なお、通信が開始された後は、前回のタイムスロットにおいて最終的に得られたウェイトベクトルの値がその次の回のタイムスロットに関してのウェイトベクトルの初期値として用いられることもある。次にウェイトベクトル制御部27による受信応答ベクトルの算出処理について、上記の例を用いて説明する。
【0036】2つの移動局からの各移動局信号Sr1’(t)、Sr2’(t)とX1(t)、X2(t)との間には次の数3及び数4の関係が成立する。
[数3] X1(t)=h11r1’(t)+h21r2’(t)+n1(t)
[数4] X2(t)=h12r1’(t)+h22r2’(t)+n2(t)
なお、hjは、第i番目の移動局から第j番目のアンテナまでの伝播路を表す複素数であり、n1(t)及びn2(t)は雑音である。また、無線基地局100が分離抽出した抽出信号Sr1(t)と、1番目の移動局から送信される信号であるSr1’(t)とは、送信された信号が正常に受信でき分離抽出が適切に行えたとすれば等しいものとなる。ウェイトベクトル制御部27は、抽出信号Sr1(t)の複素共役であるSr1*(t)と、受信信号X1(t)及びX2(t)とを用いて次の数5及び数6に示すように受信応答ベクトルの成分であるh11及びh21を算出する。
[数5] h11=E[X1(t)Sr1*(t)]
[数6] h21=E[X2(t)Sr1*(t)]
ここでEはアンサンブル平均を表しており、ある程度の期間、t=1、2、・・・、nにおける平均値を意味する。例えばnを100とし、100シンボル期間における平均値を算出する。
【0037】抽出信号Sr1(t)、Sr2(t)が正常に得られ、2つの移動局からの移動局信号Sr1’(t)、Sr2’(t)と同等とみなせる状態においては、数3及び数4について、Sr1’(t)、Sr2’(t)をそれぞれSr1(t)、Sr2(t)と置き換え、両辺にSr1*(t)を乗じてアンサンブル平均をとると、次の数7及び数8が得られる。
[数7] E[X1(t)Sr1*(t)]=E[h11r1(t)Sr1*(t)]+E[h21r2(t)Sr1*(t)]+E[n1(t)Sr1*(t)]
[数8] E[X2(t)Sr1*(t)]=E[h12r1(t)Sr1*(t)]+E[h22r2(t)Sr1*(t)]+E[n2(t)Sr1*(t)]
ここでE[Sr1(t)Sr1*(t)]=1であり、また、基本的に各移動局から送信された信号Sr1’(t)とSr2’(t)には相関関係がなく、信号Sr1’(t)と雑音成分にも相関関係がないため、E(Sr2(t)Sr1*(t))=0、E[n1(t)Sr1*(t)]=0、E[n2(t)Sr1*(t)]=0である。従って、数7及び数8から、数5及び数6が導出できることになる。なお、これにより雑音成分の影響を数式上除去している。ユーザ別信号処理部b1のウェイトベクトル制御部27は、数5及び数6に示した計算を行いh11及びh21を求め、h11及びh21を成分とした受信応答ベクトルH1を算出してDDR算出部14に出力する。ユーザー別信号処理部b2〜bmについても同様の手順により、各ウェイトベクトル制御部は、受信応答ベクトルH2〜Hmを算出してDDR算出部14に出力する。
【0038】DDR算出部14は、受信応答ベクトルH1、H2に基づいて、次の数9に示すように、第1番目の移動局の、第2番目の移動局に対する受信電力レベル比であるD1/D2を算出する。
[数9] D1/D2=|H12/|H22=(|h112+|h212)/(|h122+|h222
このような2つの移動局間における受信電力レベル比がDDRである。
【0039】なお、ここでは説明の便宜上2つの成分について示したが、実際上は、多重度mに対応するm個のユーザ別信号処理部bi(i=1、2、・・・、m)は、h1i、h2iを成分とする受信応答ベクトルHiを算出してDDR算出部14に出力し、DDR算出部14は、受信用タイムスロット別に、その受信用タイムスロットにおいて多重化されている各移動局相互間についてのDDRを求める。例えば、DDR値が1以上となるように、上述のD1とD2とを定めてDDRを求め、DDR算出部14は、受信タイムスロット別に、その求めたDDRの値のうち最大なものである最悪DDR値を特定して、最悪DDR値を制御部6に送出する。また、DDR算出部は各移動局についての受信電力レベルD1、D2等を制御部6に出力する。
【0040】次に通信チャネル割当部15の行う通信チャネル割当処理について説明する。図5は、通信チャネル割当部15の行う通信チャネル割当処理を示すフローチャートである。以下、図5のフローチャートを参照して通信チャネル割当部15の行う通信チャネル割当処理について説明する。通信チャネル割当部15は、移動局から接続要求される場合や通信チャネル切替必要時になされる送受信タイムスロットの通信チャネル割当要求を検知すると(ステップS1001)、割当トライ数を示す変数tと送受信タイムスロットの番号を示すiを1とし(ステップS1002、ステップS1003)、最少多重度値を示す(M)を、予め設定された多重度の最大値を示す閾値(Max)に初期化し(ステップS1004)、メモリ16に記憶されている割当管理テーブル20の多重度テーブルを参照することにより、i(i=1)番目の送受信スロットにおける多重度(Mi)を特定し(ステップS1005)、特定した多重度M1がMより小さいか否かを判定する(ステップS1006)。小さい場合(ステップS1006:Y)、MをM1とし(ステップS1007)、Mが0か否かを判定し(ステップS1008)、Mが0でない場合(ステップS1008:N)、変数iを1インクリメントし(ステップS1009)、変数iの値が、予め設定された割当可能な最大送受信スロット数(SMax)より大きいか否かにより、全ての送受信タイムスロットについて、Mとの多重度の比較が終了したか否かを判定する(ステップS1010)。多重度M1がMより小さくない場合(ステップS1006:N)、変数iを1インクリメントし(ステップS1009)、変数iの値が、SMaxより大きいか否かを判定する(ステップS1010)。
【0041】SMaxより大きくない場合(ステップS1010:N)、ステップS1005〜S1010の処理を繰り返す。SMaxより大きい場合(ステップS1010:Y)、MがMaxより小さいか否かを判定する(ステップS1011)。MがMaxより小さい場合(ステップS1011:Y)、メモリ16に記憶されている割当管理テーブル20の多重度テーブルを参照することにより、多重度がMの送受信スロットを多重度が最少の送受信スロット(以下、「割当候補スロット」という。)として選択し(ステップS1012)、選択した割当候補スロットが複数有るか否かを判定する(ステップS1013)。
【0042】複数有る場合(ステップS1013:Y)、各割当候補スロットにおいて、通信チャネルを割当要求がなされた移動局に当該割当候補スロットの通信チャネルを割当てたと仮定した場合における各移動局間のDDRを比較し(ステップS1014)、各割当候補スロットについて最悪DDRを求め、求めた最悪DDRが最小の割当候補スロットを選択し(ステップS1015)、選択した割当候補スロットにおける最悪DDRが予め設定されたDDR閾値よりも小さいか否かにより、通信チャネルの割当可否を判定する(ステップS1016)。小さい場合(ステップS1016:Y)、選択した割当候補スロットの通信チャネルを割当要求がなされた移動局に割当てる(ステップS1017)。小さくない場合(ステップS1016:N)、当該割当候補スロットを割当候補から外し(ステップS1018)、変数tが予め設定された割当トライ数の最大値であるTMaxより小さいか否かを判定し(ステップS1019)、小さい場合(ステップS1019:Y)、ステップS1003の処理に戻り、ステップS1003以降の処理を繰り返す。変数tがTMaxより小さくない場合(ステップS1019:N)、通信チャネル割当処理を終了する。
【0043】ステップS1013において、割当候補スロットが1つの場合(ステップS1013:N)、ステップS1016以降の処理を行う。ステップS1011において、Mが4より小さくない場合(ステップS1011:N)、通信チャネル割当処理を終了する。ステップS1008において、Mが0の場合、i番目の多重度0の送受信スロットに新たな通信チャネルを割当てる(ステップS1021)。
【0044】以上、本発明について、実施の形態に基いて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られないことはもちろんである。例えば、本実施の形態では、図5のステップS1016において、割当可否判定をDDR閾値によって行ったが、空間相関値C等の他のパラメータの閾値を用いて判定してもよいし、これらのパラメータの閾値の組み合わせによって判定することとしてもよい。
【0045】ここで、空間相関値Cとは、各移動局信号の相互の相関の度合いを示す値のことをいい、各ウェイトベクトル制御部27から出力された受信応答ベクトルH1〜Hmに基いて、以下に示す数式により、制御部6によって、各移動局信号間の空間相関値を算出させることとしてもよいC=|(Hi・Hj)|/(|Hi|・|Hj|)
なお、(Hi・Hj)は、i番目の移動局信号とj番目の移動局信号についての各受信応答ベクトルHi、Hjの内積を示し、|Hi|、|Hj|は、各受信応答ベクトルHi、Hjの大きさを示す。
【0046】又、本実施の形態においては、図5のフローチャートのステップS1013〜S1015に示すように、割当候補スロットが複数の場合において、割当可否判定の対象とする割当候補スロットを選択するための最悪DDRの算出を、割当要求をしている移動局に当該割当候補スロットの通信チャネルを割当てたとした場合における各移動局間のDDRの比較により行うこととしたが、割当要求している移動局に当該割当候補スロットの通信チャネルを割当てる前の各移動局間のDDRを比較することにより、当該割当候補スロットにおける最悪DDRを算出することとしてもよい。
【0047】又、図5のフローチャートのステップS1014、S1015において、最悪DDRの代わりに、選択した複数の割当候補スロットについての空間相関値の最大値を比較することにより、当該最大値が最も小さい割当候補を選択することとしてもよい。
【0048】
【発明の効果】本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行うことを特徴とする。
【0049】また、本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局内のCPUに、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを選択する選択ステップと、選択したタイムスロットを前記移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムであってもよい。この構成により、新たな移動局の割当てや接続する移動局の切替や移動局との接続の切断がされない限り、通信中に変動することがない多重度を基準にして、タイムスロットが選択され、かつ、通信品質の劣化する可能性が最も少ない多重度が最少のタイムスロットに、新たな移動局が優先的に割当られるので、割当後の当該タイムスロットにおいて、基準として用いた通信品質を示す評価値が変動することによって、割当時に当該評価値の基準に適合していたタイムスロットが、割当後に当該評価値の基準に適合しなくなり、当該タイムスロットに割当てられている移動局の通信チャネルを切替えなければならないという事態が発生することを防ぐことができ、通信品質の劣化の可能性が少ない安定した通信品質を保持することができる。また、本発明を、移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局であって、割当てられたタイムスロットにおける多重度をタイムスロット別に記録する記録手段と、記録されたタイムスロット別の多重度が少ない順に、タイムスロットの選択順を定める選択制御手段と、前記選択制御手段により、定められた選択順に従って選択されたタイムスロットについて、順次割当可否判定を行う割当可否判定手段と、最初に割当可能と判定されたタイムスロットを、新たな移動局に割当てる割当手段とを備える構成としてもよい。また、本発明を、移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局局内のCPUに、割当てたタイムスロットにおける多重度をタイムスロット別に記録する記録ステップと、記録されたタイムスロット別の多重度が少ない順に、タイムスロットの選択順を定める選択制御ステップと、前記選択制御ステップにより、定められた選択順に従って選択されたタイムスロットについて、順次割当可否判定を行う割当可否判定ステップと、最初に割当可能と判定されたタイムスロットを、新たな移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムとしてもよい。
【0050】この構成により、新たな移動局の割当てや接続する移動局の切替や移動局との接続の切断がされない限り、通信中に変動することがない多重度を基準にして、タイムスロットが選択され、かつ、通信品質の劣化する可能性が最も少ない多重度が最少のタイムスロットに、新たな移動局が優先的に割当られるので、割当後の当該タイムスロットにおいて、基準として用いた通信品質を示す評価値が変動することによって、割当時に当該評価値の基準に適合していたタイムスロットが、割当後に当該評価値の基準に適合しなくなり、当該タイムスロットに割当てられている移動局の通信チャネルを切替えなければならないという事態が発生することを防ぐことができ、又、特定のタイムスロットにおいて、多重度の増加が集中することにより各タイムスロット間に通信品質のバラツキが生ずるのを防ぐことができ、無線基地局に接続している移動局に対し、安定した通信品質を保持することができる。さらに、最悪DDRに基いて、タイムスロットを選択する場合に比較して、受信応答ベクトルの算出処理等が不要なため、より簡易な処理で割当可否判定のためのタイムスロットを順次選択をすることができる。また、上記の本発明の無線基地局における構成において、前記選択制御手段は、選択したタイムスロットが複数あるか否かを判定する選択数判定手段を有し、前記選択制御手段は、複数あると判定した場合に、当該タイムスロットに係る、多重度以外の通信品質を示す評価値に基いて、割当可否判定の対象となるタイムスロットを選択することとしてもよい。ここで、前記評価値は、選択したタイムスロットのそれぞれを、新たな移動局に割当てたと仮定した場合において、それぞれの当該タイムスロットについて求めた、割当てられた各移動局間の各受信電力レベルの比であるDDR値を各DDR値が1以上になるようにDDR値を算出した場合におけるDDR値の最大値である最悪DDR値であり、前記選択制御手段は、求めた最悪DDR値が最少のタイムスロットを割当可否判定の対象となるタイムスロットとして選択することとしてもよい。この構成により、タイムスロットが複数選択された場合には、多重度以外の他の通信品質を示す評価値に基いて、より通信品質の高いタイムスロットを割当可否判定の対象として選択することができるので、より安定した通信品質をもつタイムスロットを優先的に移動局に割当てることができる。




 

 


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