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JP2697705B2 - ダイナミックチャネル割り当て方式 - Google Patents
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JP2697705B2 - ダイナミックチャネル割り当て方式 - Google Patents

ダイナミックチャネル割り当て方式

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JP2697705B2
JP2697705B2 JP7260816A JP26081695A JP2697705B2 JP 2697705 B2 JP2697705 B2 JP 2697705B2 JP 7260816 A JP7260816 A JP 7260816A JP 26081695 A JP26081695 A JP 26081695A JP 2697705 B2 JP2697705 B2 JP 2697705B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/50Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無線通信方式、特
に、無線チャネルにおける干渉が発生する場合に干渉の
危険性を減少させるダイナミックチャネル割り当て方式
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、移動通信野分野では、周波数の有
効利用のため各無線基地局(以下、単に、基地局とす
る)において干渉の発生を考慮し、置局設計の段階で固
定的に各基地局で使える周波数の制限を行う固定割り当
て方式を行ってきた。しかしながら、この固定割り当て
方式では、刻々と変化する呼に対して柔軟に対応できな
い。たとえば、ある基地局Xでは、すべてのチャネルが
ふさがっているが、隣接する基地局Yでは、十分空きが
あるような場合において、次に、基地局Xに対し呼が発
生すると、呼損となってしまう。基地局Xにおいて基地
局Yであいているチャネルを利用できれば、その呼は、
呼損とならずにすむのである。
【0003】上述の固定割り当て方式の欠点をなくすた
めに、すべてのチャネルを、各基地局が自由に使うこと
ができるように考えられた技術として、ダイナミックチ
ャネル割り当て方式がある。この方式もいろいろな考え
方があるが、基本的にすべての基地局において自由にチ
ャネルを使うことを許し、その代わり、各基地局におい
て使おうとするチャネルを、他の基地局で使用していな
いかを調べてから、使用するというものである。しかし
ながら、この方式においても、基地局のサービスエリア
構成を無視して独自にチャネルを選択しようとすると、
フェーディング等の影響により選択を誤り、干渉を引き
起こす可能性がある。
【0004】これに対し、各基地局が独自にサービスエ
リア構成を学習し干渉を減少させるチャネル棲み分け方
式のダイナミックチャネル割り当てが提案されている
(参照:古谷之網他、「自立分散チャネル割り当て方式
の提案 チャネル棲み分け方式」昭和61年度電子通信
学会総合全国大会 10−47、及び特開昭61−24
4137号公報)。
【0005】以下、チャネル棲み分け方式のダイナミッ
クチャネル割り当て方式について説明する。図7は一般
的な移動体通信システムを示す。図7において、1は公
衆電話網との呼接続制御を行うと共に複数たとえば4つ
の基地局2−1〜2−4の呼接続分配制御を行う移動体
交換機であり、制御回路1aを伴う。各基地局2−1〜
2−4は異なる位置に設けられたアンテナ装置3−1〜
3−4に接続されている。
【0006】基地局2−1〜2−4のサービスエリア4
−1〜4−4はたとえば図8のごとくである。なお、図
8において、5−1、5−2は無線移動局(以下、単に
移動局とする)である。この場合、サービスエリア4−
3、4−4の重複エリアにおいて、同一時間に同一周波
数f1を使用すると、相互に干渉波となる。しかし、た
とえサービスエリア4−1、4−2が重複するエリアに
おいては、異なる周波数f2、f3を使用した場合には、
干渉波とならない。
【0007】各基地局のサービスエリアにおけるチャネ
ルC1、C2、…、Ci、…、Cnに対して図9に示す優先
度P1、P2、…、Pi、…、Pnを与える。ここで、チャ
ネルとは時分割して用いるスロットの概念をも含むもの
とする。
【0008】図9に示す優先度P1、P2、…、Pi
…、Pnは図10に示すルーチンにより更新される。な
お、図10に示すルーチンは各基地局2−1〜2−4毎
に設けられているが、例としては、図7の制御回路1a
においてすべての基地局2−1〜2−4に対する図10
に示すルーチンが格納されている。
【0009】始めに、ステップ1001において、優先
度Pi ( i=1、2、…、n)の初期値をシステムデー
タとして外部メモリもしくは内部メモリより設定する。
ステップ1002では、優先度変更回数カウンタxを0
にする。ステップ1003では、移動局から交信要求が
あるのを待つ。移動局から交信要求があった場合のみ、
ステップ1004に進む。
【0010】ステップ1004では、図9のテーブルを
メモリから読出し、最大優先度を有するチャネルを選択
する。ステップ1005では、ステップ1004にて選
択されたチャネルが空チャネルか否かを判別する。この
結果、空チャネルであればステップ1006に進み、空
チャネルでなければステップ1008に進む。ステップ
1006では、ステップ1004にて選択されたチャネ
ルの優先度Pを、 P←P+△P(x) により増大させる。ただし、△P(x)は優先度変更回
数カウンタの値xにより定まる優先度関数であって、た
とえば、図11に示すごとく、優先度変更回数が小さい
程、大きい。次いで、ステップ1007にてステップ1
004にて選択されたチャネルに交信を割り当てる。
【0011】他方、ステップ1008では、ステップ1
004にて選択されたチャネルの優先度Pを、 P←P−△P(x) により減少させる。次いで、ステップ1009にてステ
ップ1004において選択されていないチャネルが残っ
ているか否かを判別し、チャネルが残っていれば、ステ
ップ1010にて選択済のチャネルを除外してステップ
1004に戻る。他方、チャネルが残っていなければ、
呼損となり、ステップ1011にてビジー信号を発生す
る。
【0012】ステップ1007、1011でのフローは
ステップ1012に進み、優先度変更回数カウンタの値
xを+1アップする。次いで、ステップ1013にて、
優先度変更回数カウンタの値Xが上限値x0たとえば2
56に到達したか否かを判別する。この結果、x≦x0
であればステップ1003に戻り、他方、x>x0であ
れば、ステップ1002にて優先度変更回数カウンタを
クリアしてからステップ1003に進む。
【0013】このように、各チャネルに対して優先度を
与え、優先度の高いチャネルを順に割り当てていく方式
で、優先順位の決定の仕方は、そのチャネルを使用する
毎に優先度を増大させ、使用できなかった場合には、減
少させる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述のチャネル棲み分
け方式のダイナミックチャネル割り当て方式は、優先度
Pを算出するために優先度関数△P(x)を用いてい
る。優先度関数△P(x)は、種々なものが提案されて
いるが、基本的に優先度変更回数xをパラメータとした
図11に示す△P(x)で示されるものが主流であり、
簡単に優先度Pを求めることができる。しかし、実際に
この関数を実現するためには、優先度変更回数xの値が
無限大まで発散してしまう、そこで、優先度変更回数x
の値をカウントしていくカウンタのオーバーフローある
いは上限値に到達した時点で0にクリアしているが、こ
の場合には、過去の履歴の積み重ねが無駄になってしま
い、システム全体としての学習効果が発揮できなくなる
という課題がある。
【0015】なお、優先度関数△P(x)は、xの値が
小さい程大きく、大きい程小さいので、サービスエリア
構成を学習し始めでは、すばやく安定状態に落ち着く特
徴を有するが、サービスエリアが十分落ち着いた時点か
らの急激な環境の変化、たとえばサービスエリア内に新
たに基地局を増設した場合に対して穏やかな反応しかで
きなくなり、次の安定状態に達するまでまでに時間がか
かる。たとえば、図11の優先度関数△P(x)を用
い、優先度変更回数500回目より干渉検出率が0.5
から0.8に変化した場合のシュミレーション結果を図
12に示す。
【0016】従って、本発明の目的は、過去の履歴を継
承すると言う利点を崩さずに、より具体的にチャネル割
り当てを実現させるダイナミックチャネル割り当て方式
を提供する。
【0017】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、優先度変更回数xがオーバフローもしく
は上限値xoに到達したときには優先度変更回数xをク
リアせずに、中途の値たとえば上限値xoの1/2の値
に戻す。これにより、過去の履歴を維持しつつ急激な環
境の変化に迅速に対応する。また、本発明は、マスタ優
先度の高いチャネルを交信に順次割り当てるマスタチャ
ネル割り当て手段及びスレーブ優先度の高いチャネルを
交信に順次割り当てるスレーブチャネル割り当て手段を
設ける。このスレーブチャネル割り当て手段はマスタ優
先度を初期値としてスレーブ優先度を変化させるもので
ある。そして、マスタ優先度に対してスレーブ優先度が
安定しているときにはスレーブチャネル割り当て手段を
動作せしめ、他方、マスタ優先度に対してスレーブ優先
度が安定していないときにはマスタチャネル割り当て手
段を動作せしめた後にスレーブチャネル割り当て手段を
動作せしめる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るダイナミック
チャネル割り当て方式の第1の実施の形態を示すフロー
チャートである。図1においては、図10のフローチャ
ートに、ステップ101を付加してある。すなわち、ス
テップ1113において、優先度変更回数カウンタの値
xが上限値xoに到達したときには、ステップ101に
おいて、 x←x1 とする。たとえば、x1=xo/2であり、xo=25
6であれば、x1=128である。図1においては、カ
ウンタ1つで実現でき最も簡易に優先度変更回数カウン
タのオーバーフロもしくは上限値を避けることができ
る。図2に図1の方式を用いた場合のシュミレーション
結果を示す。図12の場合と同様に、変更回数500回
目から干渉検出率0.5から0.8に変化した場合にお
いて、カウンタ最大値xoを256、戻し値x1を12
8とした場合を示す。カウンタ値xを128カウント戻
すところで多少の変動があるが、優先度の急激な変化に
対しては、図2の場合の方が図12の場合に比べてすば
やく反応している。
【0019】図3は本発明に係るダイナミックチャネル
割り当て方式の第2の実施の形態に用いられるチャネル
1、C2、…、Ci、…、Cnに対する優先度である。す
なわち、各チャネルに対してマスタ優先度P1、P2
…、Pi、…、Pn及びスレーブ優先度P1’、P2’、
…、Pn’を与える。マスタ優先度P1、P2、…、Pi
…、Pnはマスタチャネル割り当て制御においてチャネ
ル割り当てに用い、また、スレーブ優先度P1’、
2’、…、Pi’、…、Pn’はスレーブチャネル割り
当て制御においてチャネル割り当てに用いる。
【0020】図4、図5は図3のマスタ優先度、スレー
ブ優先度を用いてチャネル割り当てを行うフローチャー
トである。図4、図5において、ステップ401〜41
0はマスタチャネル割り当て制御を行い、ステップ50
1〜510はスレーブ割り当てチャネル制御を行い、ス
テップ601にてマスタチャネル割り当て制御とスレー
ブチャネル割り当て制御との切替制御を行う。
【0021】マスタチャネル割り当て制御を説明する。
ステップ401において、マスタ優先度Pi ( i=1、
2、…、n)の初期値をシステムデータとして外部メモ
リもしくは内部メモリより設定する。次に、ステップ4
02では、マスタ優先度変更回数カウンタxを0にす
る。次に、ステップ403では、移動局から交信要求が
あるのを待つ。移動局から交信要求があった場合のみ、
ステップ404に進む。
【0022】ステップ404では、図3のテーブルをメ
モリから読出し、最大マスタ優先度を有するチャネルを
選択する。次に、ステップ405では、ステップ404
にて選択されたチャネルが空チャネルか否かを判別す
る。この結果、空チャネルであればステップ406に進
み、空チャネルでなければステップ408に進む。次
に、ステップ406では、ステップ404にて選択され
たチャネルのマスタ優先度Pを、 P←P+△P(x) により増大させる。ただし、△P(x)は優先度変更回
数カウンタの値xにより定まる優先度関数であって、た
とえば、図11に示すごとく、優先度変更回数が小さい
程、大きい。次いで、ステップ407にてステップ40
4にて選択されたチャネルに交信を割り当てる。
【0023】他方、ステップ408では、ステップ40
4にて選択されたチャネルのマスタ優先度Pを、 P←P−△P(x) により減少させる。次いで、ステップ409にてステッ
プ404において選択されていないチャネルが残ってい
るか否かを判別し、チャネルが残っていれば、ステップ
410にて選択済のチャネルを除外してステップ404
に戻る。他方、チャネルが残っていなければ、呼損とな
り、ステップ411にてビジー信号を発生する。
【0024】ステップ407、411でのフローはステ
ップ412に進み、マスタ優先度変更回数カウンタの値
xを+1アップする。次いで、ステップ413にて、マ
スタ優先度変更回数カウンタの値Xが上限値x0たとえ
ば256に到達したか否かを判別する。この結果、x≦
x0であればステップ403に戻り、他方、x>x0で
あれば、スレーブチャネル割り当て制御に移行する。
【0025】このように、マスタチャネル割り当て制御
においては、各チャネルに対してマスタ優先度Pを与
え、マスタ優先度の高いチャネルを順に割り当てていく
方式で、優先順位の決定の仕方は、そのチャネルを使用
する毎に優先度を増大させ、使用できなかった場合に
は、減少させる。
【0026】次に、スレーブチャネル割り当て制御を説
明する。ステップ501において、マスタ優先度Pi (
i=1、2、…、n)をスレーブ優先度Pi'(i=1、
2、…、n)の初期値とする。次に、ステップ502で
は、スレーブ優先度変更回数カウンタyを0にする。次
に、ステップ503では、移動局から更新要求があるの
を待つ。移動局から更新要求があった場合のみ、ステッ
プ504に進む。
【0027】ステップ504では、図3のテーブルをメ
モリから読出し、最大スレーブ優先度を有するチャネル
を選択する。次に、ステップ505では、ステップ50
4にて選択されたチャネルが空チャネルか否かを判別す
る。この結果、空チャネルであればステップ506に進
み、空チャネルでなければステップ508に進む。次
に、ステップ506では、ステップ504にて選択され
たチャネルのスレーブ優先度P’を、 P’←P'+△P(y) により増大させる。ただし、△P(y)は優先度変更回
数カウンタの値yにより定まる優先度関数であって、た
とえば、図11に示すごとく、優先度変更回数が小さい
程、大きい。次いで、ステップ507にてステップ50
4にて選択されたチャネルに交信を割り当てる。
【0028】他方、ステップ508では、ステップ50
4にて選択されたチャネルのスレーブ優先度P'を、 P’←P'−△P(y) により減少させる。次いで、ステップ509にてステッ
プ504において選択されていないチャネルが残ってい
るか否かを判別し、チャネルが残っていれば、ステップ
510にて選択済のチャネルを除外してステップ504
に戻る。他方、チャネルが残っていなければ、呼損とな
り、ステップ511にてビジー信号を発生する。
【0029】ステップ507、511でのフローはステ
ップ512に進み、マスタ優先度変更回数カウンタの値
yを+1アップする。次いで、ステップ513にて、ス
レーブ優先度変更回数カウンタの値yが上限値y0たと
えば256に到達したか否かを判別する。この結果、y
≦y0であればステップ503に戻り、他方、y>y0
であれば、ステップ601に進む。
【0030】このように、スレーブチャネル割り当て制
御においては、マスタ優先度Pを初期値とする各チャネ
ルに対してスレーブ優先度P'を与え、スレーブ優先度
の高いチャネルを順に割り当てていく方式で、優先順位
の決定の仕方は、そのチャネルを使用する毎に優先度を
増大させ、使用できなかった場合には、減少させる。
【0031】ステップ601では、スレーブ優先度Pi'
(i=1、2、…、n)の安定度を判別する。すなわ
ち、マスタ優先度Pi とスレーブ優先度Pi'との差 |P1−P1'|+|P2−P2'|+…+|Pn−Pn'|<
d か否かによりスレーブ優先度Pi'の安定度を判別する。
この結果、スレーブ優先度Pi'がマスタ優先度Pi に近
似していてスレーブ優先度Pi'が安定している判別され
たときには、ステップ501〜513のスレーブチャネ
ル割り当て制御が継続して実行される。他方、スレーブ
優先度Pi'がマスタ優先度Pi に近似しておらずスレー
ブ優先度Pi'が安定していない判別されたときには、ス
テップ401〜413のマスタチャネル割り当て制御が
再実行され、この結果、スレーブ優先度Pi'の初期値が
変更されることになる。
【0032】図6に図4、図5の方式を用いた場合のシ
ュミレーション結果を示し、PとP’の差dを0.01
とした場合を示す。図12や図2の場合よりもすばやく
安定点に移動し、また、安定した後には、優先度の変動
がない。
【0033】なお、図4、図5においては、マスタチャ
ネル制御及びスレーブチャネル制御において、優先度関
数△Pを同一としているが、異ならせてもよい。上限値
xo、yoは同一でも異なってもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、優
先度変更回数のオーバフローあるいは上限値に到達した
場合の問題を解決し、過去の履歴を維持しながらも、急
激な環境の変化が生じた場合いにもすばやく安定点まで
優先度をもっていくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るダイナミックチャネル割り当て方
式の第1の実施の形態を示すフローチャートである。
【図2】図1の方式による優先度のシミュレーション結
果を示すタイミング図である。
【図3】本発明に係るダイナミックチャネル割り当て方
式に用いられる優先度のテーブルを示す図である。
【図4】本発明に係るダイナミックチャネル割り当て方
式の第2の実施の形態を示すフローチャートである。
【図5】本発明に係るダイナミックチャネル割り当て方
式の第2の実施の形態を示すフローチャートである。
【図6】図4、図5の方式による優先度のシミュレーシ
ョン結果を示すタイミング図である。
【図7】一般的な移動体通信システムを示す図である。
【図8】図7のシステムによるサービスエリアを説明す
る図である。
【図9】従来のダイナミックチャネル割り当て方式に用
いられる優先度のテーブルを示す図である。
【図10】従来のダイナミックチャネル割り当て方式を
示すフローチャートである。
【図11】図10の優先度関数を示すグラフである。
【図12】図10の方式による優先度のシミュレーショ
ン結果を示すタイミング図である。
【符号の説明】 1…移動体交換機 1a…制御回路 2−1〜2−4…基地局 3−1〜3−4…アンテナ装置 4−1〜4−4…サービスエリア 5−1、5−2…移動局

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線基地局(2−1〜2−4)と無線移
    動局(5−1〜5−2)との間を複数のチャネルを用い
    て交信を行い、前記各チャネルに優先度(Pi )を与
    え、優先度の高いチャネルを前記交信に順次割り当てる
    ダイナミックチャネル割り当て方式において、 優先度変更回数カウンタ(X)を0にクリアする手段
    と、 前記無線移動局からの交信要求がある毎に前記優先変更
    回数カウンタを+1アップする手段と、 前記無線移動局からの交信要求毎に優先度の高いチャネ
    ルを選択する手段と、 該選択されたチャネルが空きチャネルのときに該チャネ
    ルを前記交信要求に割り当てる共に該チャネルの優先度
    を前記優先度変更回数カウンタの値に応じた第1の優先
    度関数(△P(x))だけ増大させる手段と、 前記選択されたチャネルが空きチャネルでないときに該
    チャネルの優先度を前記優先度変更回数カウンタの値に
    応じた第2の優先度関数(△P(x))だけ減少させる
    手段と、 前記優先度変更回数カウンタの値が上限値に到達したか
    否かを判別する手段と、 前記優先度変更回数カウンタの値が前記上限値に到達し
    たときに前記優先度変更回数カウンタを0と前記上限値
    との間の値にする手段とを具備するダイナミックチャネ
    ル割り当て方式。
  2. 【請求項2】 前記第1、第2の優先度関数は前記優先
    度変更回数カウンタの値が小さい程大きい請求項1に記
    載のダイナミックチャネル割り当て方式。
  3. 【請求項3】 前記第1、第2の優先度関数は同一であ
    る請求項1に記載のダイナミックチャネル割り当て方
    式。
  4. 【請求項4】 無線基地局(2−1〜2−4)と無線移
    動局(5−1〜5−2)との間を複数のチャネルを用い
    て交信を行い、前記各チャネルに優先度を与え、優先度
    の高いチャネルを前記交信に順次割り当てるダイナミッ
    クチャネル割り当て方式において、 マスタ優先度(Pi) の高いチャネルを前記交信に順次
    割り当てるマスタチャネル割り当て手段及びスレーブ優
    先度(Pi')の高いチャネルを前記交信に順次割り当て
    るスレーブチャネル割り当て手段を設け、 該スレーブチャネル割り当て手段は前記マスタ優先度を
    初期値として前記スレーブ優先度を変化させ、 前記マスタ優先度に対して前記スレーブ優先度が安定し
    ているときには前記スレーブチャネル割り当て手段を動
    作せしめ、 前記マスタ優先度に対して前記スレーブ優先度が安定し
    ていないときには前記マスタチャネル割り当て手段を動
    作せしめた後に前記スレーブチャネル割り当て手段を動
    作せしめるダイナミックチャネル割り当て方式。
  5. 【請求項5】 前記マスク優先度に対して前記スレーブ
    優先度が安定しているか否かは前記マスタ優先度と前記
    スレーブ優先度との差によって判別する請求項4に記載
    のダイナミックチャネル割り当て方式。
  6. 【請求項6】 前記マスタチャネル割り当て手段は、 マスタ優先度変更回数カウンタ(X)を0にクリアする
    手段と、 前記無線移動局からの交信要求がある毎に前記マスタ優
    先変更回数カウンタを+1アップする手段と、 前記無線移動局からの交信要求毎に前記マスタ優先度の
    高いチャネルを選択する手段と、 該選択されたチャネルが空きチャネルのときに該チャネ
    ルを前記交信要求に割り当てる共に該チャネルのマスタ
    優先度を前記マスタ優先度変更回数カウンタの値に応じ
    た第1の優先度関数(△P(x))だけ増大させる手段
    と、 前記選択されたチャネルが空きチャネルでないときに該
    チャネルのマスタ優先度を前記マスタ優先度変更回数カ
    ウンタの値に応じた第2の優先度関数(△P(x))だ
    け減少させる手段と、 前記マスタ優先度変更回数カウンタの値が第1の上限値
    に到達したか否かを判別する手段と、 前記マスタ優先度変更回数カウンタの値が前記第1の上
    限値に到達したときに前記マスタチャネル割り当て手段
    のチャネル割り当てを終了させる手段とを具備する請求
    項4に記載のダイナミックチャネル割り当て方式。
  7. 【請求項7】 前記スレーブチャネル割り当て手段は、 スレーブ優先度変更回数カウンタ(y)を0にクリアす
    る手段と、 前記無線移動局からの交信要求がある毎に前記スレーブ
    優先変更回数カウンタを+1アップする手段と、 前記無線移動局からの交信要求毎に前記スレーブ優先度
    の高いチャネルを選択する手段と、 該選択されたチャネルが空きチャネルのときに該チャネ
    ルを前記交信要求に割り当てる共に該チャネルのスレー
    ブ優先度を前記スレーブ優先度変更回数カウンタの値に
    応じた第3の優先度関数(△P(y))だけ増大させる
    手段と、 前記選択されたチャネルが空きチャネルでないときに該
    チャネルのスレーブ優先度を前記マスタ優先度変更回数
    カウンタの値に応じた第2の優先度関数(△P(y))
    だけ減少させる手段と、 前記スレーブ優先度変更回数カウンタの値が第2の上限
    値に到達したか否かを判別する手段と、 前記スレーブ優先度変更回数カウンタの値が前記第2の
    上限値に到達したときに前記スレーブチャネル割り当て
    手段のチャネル割り当てを終了させる手段とを具備する
    請求項4に記載のダイナミックチャネル割り当て方式。
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