JPH10503357A - 移動体無線システムの中のクレジット帯域幅割当て装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＣＤＭＡ移動体無線システムの中の移動体の符号の割当ては、これらの移動体に割当てられている有効帯域幅を定め、従って移動体が任意の時間に提供できる情報の量を定める。セルラー移動体無線システムは、データサービスも音声もサポートする必要がある。このようなデータサービスは、伝送中のいくらかの遅延を許容でき、バースト的性質を有する。本発明は、移動体がアクティブの際にのみ符号を割当てることによりシステムの中の使用可能な帯域幅をより良好に利用するためにこれらの特性を利用できる帯域幅割当て方式に関する。エアインターフェースを介して正しく受信されたデータ単位の数を計数することにより、この帯域幅割当て方式は、符号を移動体に公平に割当てることができ、従ってシステムの中のそれぞれの移動体は、帯域幅を公平に共用でき、平等な遅延を甘受する。

Description

【発明の詳細な説明】 移動体無線システムの中のクレジット帯域幅割当て装置 本発明は無線システムに関し、とりわけ、無線システムの中の帯域幅の割当て 装置に関する。更にとりわけ本発明はセルラー移動体無線システムに関するが、 これのみ関するものではない。 セルラー移動体無線システムは、割当てられている無線スペクトルの中でサポ ートされている通信チャネル又はコネクションの数を最適化する手段を有する。 これは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムにおいて、時間と周波数との２つ の直交次元を分割して、複数の離散的な通信チャネルを形成することにより達成 される。これにより複数の移動体が、無線周波数スペクトルの所与のセグメント に同時にアクセスできる。 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムでは通信は、時間、周波数及び符号の ３つの直交次元により実現される。時間及び周波数の次元のみしか使用しないＴ ＤＭＡシステムとは異なり、ＣＤＭＡは、第３の直交次元、すなわち符号の直交 次元を提供する。それぞれの移動体は１つの別個の符号を割当てられ、この符号 は、データ信号を変調するために伝送するのに使用され、これにより、共用無線 スペクトルの中の後続して伝送 される無線信号の帯域幅をスプレッドする。基地局では受信機が、この既知の符 号を使用して受信無線信号をデスプレッドして、移動体のデータを回収する。す べてのその他の符号化された信号はノイズとして現れる。しかし、ＣＤＭＡシス テムの中の移動体の数が増加するにつれて、所望信号をデスプレッドする際に存 在するノイズレベルが高くなる。これは、その性質に起因して、受信データの完 全性における記号エラーレートを増加し、この効果は、すべての移動体が経験す る。このようにしてＣＤＭＡシステムでは、ＴＤＭＡシステムに存在するような ハード容量の限界は存在しないが、しかしソフト限界が存在し、このソフト限界 は、移動体使用者が甘受できる許認可能な記号エラーレートに由来する。しかし 、所定帯域幅と許認可能な記号エラーレートとにおいて，ＣＤＭＡシステムの容 量における上限が存在し、この上限は、時間、周波数、及びすべての移動体の間 で共用される所定数の符号の３つの次元により定められる。ＴＤＭＡシステムに おいて、システムの容量における上限は、周波数の数と、これらのチャネルが分 割されているタイムスロットの数とにより固定されている。 以下の説明において我々は有効帯域幅を、そのシステムの情報格納容量すなわ ちリソースを定める量的パラメータの集合を意味すると定める。このようにして ＣＤＭＡセルラー無線システムにおいて有効帯域幅は、 システムの情報格納リソースの集合を意味し、その際、符号の所定数、搬送波周 波数の数、及びそのシステムのタイムスロットの数を考慮する。従って全有効シ ステム帯域幅は、データサービスのサポートのために使用可能なこれらのすべて の量的パラメータの全体である。 将来、無線通信システムは、音声、ビデオ及び種々のタイプのデータサービス 等の異なるサービスの領域をサポートすることが予測される。いくつかのサービ スは”バースト的”性質を有する、すなわちそれらのサービスは、高いピークデ ータレート対平均データレート比を有することを特徴とする。これにより、高い アクティビティの期間に続いて低い又は零アクティビティが、１つの呼の間に到 来する。 無線スペクトルは貴重なリソースである。使用可能な有効帯域幅リソースの最 適な利用を保証する１つの方法は、可能な場合には移動体のデータソースの”バ ースト的”性質を利用することにあり、これにより帯域幅リソースは、ソースが アクティブティである場合、すなわちソースが送信するデータを有する場合にの み占有される。このようにして、使用可能な帯域幅リソースが、移動体のデータ ソースのための予測されているピークデータレートを基礎にして占有又は割当て られる代りに、この帯域幅は、移動体のデータソースの平均データレートにより 近くに基礎を置いて占有又は 割当てられる。これにより、使用可能な有効帯域幅リソースをより大幅に利用す ることが可能となる。 移動体無線システムでは、データは通常は送信機と受信機との間で、量子化さ れた単位で搬送される。これは、無線システムの搬送チェーンの構造において実 施されている特徴である。データは、既知かつ所定のサイズのデータ単位で搬送 されるので、無線コネクションの有効スループットは、所定時間間隔の中で搬送 されるデータ単位の数から求めることができる。 通常、データコネクションは、数百ミリ秒以上の遅延を許容できる。遅延は、 すべてのアクティブデータコネクションにより要求される組合せ全データレート が、使用可能な帯域幅リソースにより定められ無線システムによりサポートする ことができるデータレートを越える場合に発生する。この場合、リソース割当て 方式は、有効帯域幅リソースを無線システムの移動体に公平に割当てる必要があ る、何故ならばこれにより、移動体データソースのスループットを公平に最適化 でき、そのソースにより甘受される遅延を最小化できるからである。 本発明の課題は、無線通信システムの中の帯域幅リソースをそのシステムの移 動体の間で公平に割当てることにある。 本発明の第１の形態では、無線システムの中の複数の無線コネクションに、使 用可能な有効システム帯域 幅を割当てるクレジット帯域幅割当て装置が無線システムの中に設けられ、この クレジット帯域幅割当て装置は、クレジットカウンタ手段を具備し、クレジット カウンタ手段は、クレジットカウンタ手段につながっている無線コネクションに より受信されるデータ単位の数を計数し、１つのクレジットカウンタ手段をそれ ぞれの無線コネクションに関連させ、更に無線コネクションに所属するデータを 記憶するメモリを具備し、更にタイマを具備し、タイマは、所定持続時間のクロ ック信号を供給し、クロック信号に従ってクレジット帯域幅割当て装置の動作を 制御し、更に中央制御器を具備し、中央制御器はメモリの中のデータとクロック 信号とに応答し、これにより中央制御器は、クレジットカウンタの計数状態とク ロック信号の所定持続時間とに依存して、無線コネクションのための相対的パー フォマンスの時間量を求め、これにより中央制御器は、使用可能な有効帯域幅を 無線コネクションの間で割当てる。 当業者には自明のように、本発明は、無線システムの有効帯域幅を、この有効 帯域幅のために競合する複数の無線コネクションに、実質的に公平な基礎に基づ いて割当て、更に、この無線システムに使用可能な帯域幅リソースの利用を大幅 に改善する。 クレジット帯域幅割当て装置は、データメモリの内容とクロックパルスの所定 持続時間とに応じてクレジ ットカウンタの計数状態を適応させるために動作することも可能である。 データメモリがコネクション情報テーブルであることもあり、コネクション情 報テーブルは、無線システムの中の複数の無線コネクションに対して、それぞれ の無線コネクションのためのピークデータレートを示す記憶データと、それぞれ の無線コネクションが割当てられている有効帯域幅に実質的に等価であるデータ レートを示す記憶データとを収容する。 クレジット帯域幅割当て装置のコネクション情報テーブルが、無線システムの 中の無線コネクションに対して、無線コネクションがアクティブであるかどうか を示す”フラグ”データを収容することも可能である。 クレジット帯域幅割当て装置が、複数の無線コネクションを具備する無線シス テムの一部を形成し、無線コネクションが少なくとも１つの基地局に接続されて いることも可能である。 無線システムの中の無線コネクションで伝送されるデータ単位が、ＡＴＭセル 又はその一部を形成することも可能である。 クレジット帯域幅割当て装置は更にセルラー移動体無線システムの一部を形成 し、このセルラー移動体無線システムの中には複数の移動体と複数の基地局とが 存在し、それぞれの移動体は、少なくとも１つの基地局との少なくとも１つの無 線コネクションを有するこ とも可能である。 クレジット帯域幅割当て装置が一部を形成している無線システムは、ＣＤＭＡ 無線システムをサポートすることも可能である。 クレジット帯域幅割当て装置が一部を形成している無線システムは、ＴＤＭＡ 無線システムをサポートすることも可能である。 本発明の第２の形態では、クレジット帯域幅割当て装置を具備する無線システ ムが前述のように設けられ、無線システムの中の無線コネクションに無線システ ムの使用可能な有効帯域幅を割当てる方法は次のステップから成る、すなわち、 次のすべてのステップと同時にそれぞれの無線コネクションに対して、無線コ ネクションに動作的につながっているクレジットカウンタ手段を、データ単位が 正しく受信される毎にディクリメントするステップ１と、 アクティブであるそれぞれの無線コネクションに対してタイマ手段により測定 された所定時間間隔の後に、アクティブ無線コネクションにつながっているクレ ジットカウンタ手段の内容に、無線コネクションに対するピークデータレートと 前記時間間隔との積に相応する数を加算するステップ２と、 アクティブなすべての無線コネクションに対して、有効全システム帯域幅要求 を、それぞれのアクティブ 無線コネクションに所属するピークデータレートの和として計算するステップ３ と、 ステップ３で計算された無線システムへの全システム帯域幅要求が、所定の規 定全帯域幅より小さい場合、有効帯域幅を、それぞれの無線コネクションに所属 するピークデータレートに相応してそれぞれの無線コネクションに割当てるステ ップ４と、 ステップ３で計算された全システム帯域幅要求が反対に無線システムの中で使 用可能な規定全帯域幅より大きい場合、有効帯域幅を、無線コネクションにつな がっているクレジットカウンタの中に記憶されている数を、すべてのクレジット カウンタの計数状態の和により除算し、使用可能な全有効帯域幅を乗算して得ら れる値に相応してそれぞれの無線コネクションに割当てるステップ５、 前述のステップをシステム動作中に連続的に繰返す。 無線システムの中の無線コネクションに無線システムの有効帯域幅を割当てる 方法が、無線コネクションがイナクティブであったが現在はアクティブである所 定時間間隔に対して無線コネクションにつながっているクレジットカウンタ手段 を初期化する方法を含むことも可能であり、この方法は、アクティブ無線コネク ションにつながっているカウンタ手段の計数状態に、無線コネクションがアクテ ィブになる時間と、所定時間間隔の終了の時間との間の差と、データ単位の中の 無線コネクションに対するピークデータレートとの積を加算する。 無線システムの中の無線コネクションに無線システムの有効帯域幅を割当てる 方法が、無線コネクションにつながっているクレジットカウンタ手段の内容をリ セットする方法を含むこともあり、無線コネクションはアクティブであったが現 在はイナクティブであり、この方法は、イナクティブ無線コネクションにつなが っているクレジットカウンタ手段の計数状態を零にセットすることを含む。 次に本発明の１つの実施の形態を単に例として、添付図面を参照して説明する 。 図１は複数の移動体が１つの有効帯域幅を共用しなければならない移動体無線 システムの略線図、図２は移動体のためのランダムアクセスシーケンスのための イベント線図、図３は移動体解放リソースのランダムアクセスのためのイベント 線図、図４はレートの上流変化に対するイベント線図、図５はクレジット帯域幅 割当て装置の略線図、図６は”バーストの終了”メッセージの受信に後続するイ ベントを示すフローチャート、図７は”バーストの開始”メッセージの受信に後 続するイベントを示すフローチャート、図８はクレジットカウンタを更新するた めのプロセスを示すフローチャート、図９は移動体の帯域幅割当てを変化するた めのプロセスを示すフローチャート、図１０は移動体 コネクションのクレジットカウンタをディクリメントするためのプロセスを示す フローチャートである。 将来の移動体無線環境では、音声、ビデオ及びデータコネクションが同一のネ ットワークを介して要求される。本明細書に説明されるシステムはデータトラフ ィックに関するが、しかし音声及びビデオのための呼のセットアップ及びクリヤ ダウンのダイナミックスも、データサービスのための使用可能な帯域幅リソース に影響する。 このシステムにおいて取り組まれる１つの重要な問題は、移動体無線システム の有効帯域幅を、バースト的データコネクションを有する移動体に効果的かつ公 平に割当てることにある。 ＣＤＭＡ環境では、データサービスをサポートする移動体のための使用可能な 帯域幅リソースは、（同一セル及び周囲のセルの中の別の移動体からの伝送によ り発生する）瞬時のノイズパワーレベルに応じてアクティブな音声及びビデオコ ネクションの数に従って時間と共に変化する。この状況は図１に強調されて示さ れ、主に（移動体から基地局への）上流方向に関して示されているが、しかし同 様の構成は、（基地局から移動体への）下流方向においても使用できる。図１に おいて、２，４，６が例として示されている複数の移動体が、エアインターフェ ースを介して基地局１０に伝送している。この例ではそれぞれの移動体は、実質 的にバースト的データコネクションを有し、これは時間線図１４，１５によるア クティビティ分布により示されている。使用可能な帯域幅リソース又は有効帯域 幅は、８により示されているように時間と共に変化する。基地局１０は移動体ネ ットワークインターフェースユニット（ＭＮＩＵ）１２に固定伝送リンク（例え ば光ケーブル又は同軸ケーブル）を介して接続されている。ＭＮＩＵ１２は、移 動体ネットワークと固定ネットワーク１６との間のネットワーク間接続に必要な 機能を有する。固定ネットワーク１６は広帯域の性質を有し、非同期転送モード （ＡＴＭ）をサポートしていることもある。従ってＭＮＩＵ１２は、固定ネット ワーク１６で、１８，１９として示されている複数の仮想チャネルコネクション （ＶＣＣ）をサポートするとして示されている。 バースト的データソースの統計的多重化のための帯域幅割当てポリシーの必要 条件を以下に列挙する。 − 使用可能な帯域幅を効率的に使用する。 − 同一の遅延特性を与えることにより（長期的に）すべての移動体に公平であ る。 − 制御情報のために最小量の帯域幅を使用する。 − それぞれの移動体のデータソースは、コネクションのセットアップで定めら れるそのピークビットレートより大きいレートで伝送することが許容されてはな らない。 クレジット帯域幅割当てシステムは、ＭＮＩＵ１２の中に設置される確率が高 い、何故ならばこれにより基地局１０の複雑性及びコストを低減できるからであ る、しかしクレジット帯域幅割当てシステムは基地局の中に設けられてもよい。 本明細書において帯域幅の、セットアップされコネクションアドミッション制 御（ＣＡＣ）機能により許容されたコネクションへの割当てのみを扱う。ＣＡＣ の中でのコネクションセットアップ手続きの一部として、移動体と基地局との間 のコネクションのためのピークビットレートがシグナリング手続きを介して宣言 され、従ってクレジット帯域幅割当てシステムに対して既知である。更に、２つ のシグナリング機構が使用可能であり、１つのシグナリング機構は上流シグナリ ングのためであり、別の１つのシグナリング機構は下流シグナリングのためであ ると仮定されている。 上流シグナリングはランダムアクセスシグナリングチャネルを使用する。この チャネルを、イナクティビティ期間終了後にデータ転送を開始するために使用す る方法の１つの例が、図２のイベントチャートにより示されている。ランダムア クセスシグナリングチャネルは、（搬送波毎に）１つのセルの中のすべての移動 体に既知の１つのＣＤＭＡ符号を有する。ＭＮＩＵを シグナリングする必要がある移動体はメッセージをランダムアクセスチャネル３ ４で送信し、ランダムアクセスチャネルでの衝突を検出するようにタイマ４６を セットする。ＭＮＩＵが応答して、タイマ４６が期限切れする前に”貴方は誰で すか、符号Ｘで応答して下さい”とのメッセージ３６を送信すると、移動体はメ ッセージが届いたことを認識する。しかし、応答が受信される前に、タイマ４６ が期限切れすると、メッセージが再び送信される。 移動体がチャネル割当て（ＣＤＭＡ符号Ｘ）を受信すると、移動体はこの符号 で応答して、”私は移動体Ｙです”とのメッセージ３８で応答し、複数の応答機 を検出するために別のタイマ４８をセットする。次いでＭＮＩＵ３２は（ブロー ドキャストシグナリングチャネルで）メッセージを送信して、”移動体Ｙ、ゴー ／ノーゴー（ｇｏ／ｎｏ ｇｏ）、次の符号でデータを送信して下さい”とのメ ッセージ４０を送信する。この段階で移動体Ｙ３０はデータ４２を伝送すること ができ、１つ（又は複数の）符号は、指定されたビットレートを示す。 第２のタイマが必要である理由は、２つの移動体が応答して、”私はＹです” 及び”私はＺです”とのメッセージ３８で応答することがあることにある。ＭＮ ＩＵ３２はこれらのメッセージのうちのいずれも聞かないこともあり、１つを聞 くこともあり、両方とも聞 くこともある。ＭＮＩＵは、自身がいずれの移動体に応答するかを決定し、ゴー ／ノーゴー メッセージをそれらの移動体のうちの１つに明確に送信する。他方 の移動体のタイマは期限切れし、バックオフ期間の後に再び試みる。 移動体がもやは送信するデータを持っていないと移動体がシグナリングする場 合のメッセージフローは、移動体が送信するデータを持っている状態に非常に類 似している。これは図３に示されている。図３において移動体６０はＭＮＩＵ６ ２に自身の存在を喚起する、すなわちこの喚起は、”私はここにいます及びメッ セージを持っています”とのメッセージ６４とランダムアクセスチャネルでシグ ナリングすることにより行われる。ＭＮＩＵ６２はブロードキャストチャネルで 、”貴方は誰ですか？符号ｘで応答して下さい”とのメッセージ６６で応答する 。移動体６０は”私は移動体Ｙです、そしてもはや送信するデータを持っていま せん”とのメッセージ６８で応答する。ＭＮＩＵ６２は”ＯＫ Ｙ、アクノリッ ジ”とのメッセージ７０で応答する。移動体Ｙ６０により上流ランダムアクセス チャネルで送信されるそれぞれのメッセージシーケンスの間に移動体Ｙ６０はタ イマ７２及び７４を始動し、これにより、移動体Ｙ６０のランダムアクセスが成 功したかしないかを検出する。 図３に示されているメッセージイベントシーケンス により実現される”もはや送信するデータを持っていません”メッセージは、デ ータチャネルのデータバーストの終端に送信できることに注意されたい。しかし このオプションはＭＮＩＵがこのメッセージをインタセプトすることを必要とし 、損失又はメッセージの汚染の場合に確実なメッセージ転送を提供するいくつか の特別の手続きを必要とする。 下流方向でブロードキャストシグナリングチャネルが使用される。これには、 （搬送波毎に）セルの中ですべての移動体により既知の１つのＣＤＭＡ符号が用 いられる、従ってこのＣＤＭＡ符号はすべての移動体により”聴取できる”こと が可能である。ＭＮＩＵ信号が移動体の伝送レートの変化をシグナリングするプ ロセスであり、システム有効帯域幅の割当ての変化を実現するこのプロセスが、 図４のメッセージシーケンスチャートにより示されている。 図４においてＭＮＩＵ８２は移動体８０にシグナリングして、移動体に”符号 ａ，ｂ，．．．に対するレートを変化して下さい”と伝達するメッセージ８４に より移動体の（上流）伝送レートを変化させる。移動体８０はランダムアクセス チャネルでアクノリッジ８６により応答し、タイマ９０を矢印に沿って進行する ようにセットする。そこでＭＮＩＵ８２はリソース（ＣＤＭＡ符号及び相応する 帯域幅）を解放でき、次いでメッセージ８８で移動体のアクノリッジを確認しな ければならない、何故ならばランダムアクセスアクセスシグナリングチャネルで 衝突の可能性が存在するからである。 ここで要約すると、ＣＤＭＡ移動体無線システムは、上流及び下流でのシグナ リングのための技術を内蔵し、これは図２，３及び４により示され、説明されて いる。これらの上流シグナリングチャネル及び下流シグナリングチャネルは第一 に、移動体がデータを伝送する必要を有することをシグナリングする手段を提供 し、第二に移動体がＭＮＩＵに、移動体が送信するデータをもはや有しないこと を通報する手段を提供し、第三にＭＮＩＵが移動体に、移動体の割当てられてい る符号の変化による移動体の割当てられているリソースの変化を通報する。 次にクレジット帯域幅割当てシステムを、図５の線図と、図６〜図１０のフロ ーチャートとを参照して説明する。図５はクレジット帯域幅割当て装置の１つの 実施の形態を示し、この実施の形態は、ＭＮＩＵ１０６の中に収容されているも のとして示されている。ＭＮＩＵ１０６は入力メッセージ列１０８を収容し、こ れらのすべてのメッセージは上流のクレジット帯域幅割当てシステムの中の移動 体から受信され、ＭＮＩＵ１０６は出力メッセージ列１１０を更に収容し、これ らのすべてのメッセージはＭＮＩＵから下流のクレジット帯域幅割当てシステム の中の移動体へ送信される。 入力メッセージ列１０８からのメッセージは中央制御器１１８に供給され、中央 制御器１１８はタイマ１２０によっても制御される。中央制御器１１８は、移動 体と基地局との間のそれぞれのコネクションのためのクレジットカウンタへのア クセスもする、これは例として、それぞれの移動体１００，１０２，１０４への コネクションのためのクレジットカウンタ１１２，１１４，１１６により示され ている。中央制御器１１８はコネクション情報テーブル１３０へのアクセスもす る。コネクション情報テーブル１３０は、ＭＮＩＵに接続されているそれぞれの 移動体のための行エントリと、少なくとも１つのコネクション数１３２から成る 列エントリと、そのコネクションのための記録されているピークビットレート１ ２２と、そのコネクション１２２がアクティブ（ｉｎ−ｂｕｒｓｔ）であるかど うかを示すフラグ１２４と、そのコネクションに割当てられている現行ビットレ ートのためのエントリ１２６とを有し、これらは、そのコネクションに割当てら れているシステムの有効帯域幅により定められている。 中央制御器１１８から移動体に下流ブロードキャストチャネルで送信されるメ ッセージは、出力メッセージ列１１０に供給される。 動作中は中央制御器１１８は、移動体へのシステムの有効帯域幅の割当てを制 御する。それぞれの移動体はＭＮＩＵにデータバーストの開始（送信するデータ ）と、データバーストの終了（送信するデータ無し）とを、前述の当該のシグナ リング機構を介して通報すると仮定されている。これらのメッセージは入力メッ セージ列１０８に受信及び記憶され、中央制御器１１８により処理されるように 準備される。ＭＮＩＵ１０６は、現在アクティブであるそれぞれのデータコネク ションのためでありそのコネクションのための未払いクレジットを含むクレジッ トカウンタ１１２，１１４，１１６を保持する。 データは移動体と基地局との間のエアインターフェースを介して、エアインタ ーフェースパケット（複数のＡＩＰ）と称される固定サイズのパケットで送信さ れ、データのサイズは、システムの無線インターフェースのフォーマットにより 定められている。クレジットは、正しく受信された１つのＡＩＰとして定義され ている。 １つのＡＩＰがＭＮＩＵで正しく受信される都度に、相応するクレジットカウ ンタ１１２，１１４，１１６がデクレメントされる。このプロセスは図１０のフ ローチャートにより示されている。それぞれの前もって定められている時間間隔 又はタイマ１２０により発生されるパルスにより定められる更新間隔Ｔ＿ｕｐｄ ａｔｅ（Ｔ＿ｕｐｄａｔｅはシステムパラメータ）の後、それぞれのアクティブ コネクションに関連するクレジットカウンタは中央制御器１１８により更新され 、こ の更新は、ピークビットレートがＴ＿ｕｐｄａｔｅの間に受信され、すべてのＡ ＩＰがエラー無しに受信され、ピークビットレートが移動体コネクションに割当 てられた（Ｔ＿ｕｐｄａｔｅが乗算されたピークビットレート）場合にＴ＿ｕｐ ｄａｔｅの間に受信されるクレジットの予測数を加算することにより行われる。 それぞれの更新期間においてもクレジット制御器１１８は、未払いクレジット の数及びピークビットレートを基礎にして、コネクションに割当てられる帯域幅 を調整し、出力メッセージ列１１０の中に配置されているレート変化メッセージ を発生する。出力メッセージ列１１０はこれらのメッセージを移動体に前述のよ うに伝送する。 クレジットカウンタを更新するプロセスは、図８に記載のフローチャートによ り説明されているイベントにより示されている。タイマ１２０がＴ＿ｕｐｄａｔ ｅの期間の後に期限切れするイベントのステップ１７０から開始して、中央制御 器１１８は、更新する移動体コネクション数を表す変数ｉを初期化し、これによ りステップ１７２で第１のコネクションのためにｉ＝１とする。ステップ１７４ で、コネクション情報テーブル１３０の列１２４の中の相応するエントリを検査 することにより、アクティビティフラグは、移動体コネクションｉがアクティブ であるかどうかがテストされる。ノーである場合、ステップ１７８でｉをインク リメントし、ステップ１８０で、ｉが最後のコネクションであるかどうかがテス トされる。ステップ１７４でイエスの場合、中央制御器１１８はステップ１７６ に進み、クレジットカウンタは、クレジットカウンタに、（コネクション情報テ ーブル１３０の列１２２のエントリに相応して）コネクションｉのためのＡＩＰ の中のピークビットレートと更新期間Ｔ＿ｕｐｄａｔｅとを乗算して得られる結 果を加算することにより更新される。次いでステップ１７８に進み、コネクショ ン数ｉがインクリメントされ、ステップ１８０に進み、それが最後のコネクショ ンであるかどうかが求められる。ステップ１８０でイエスの場合、ステップ１８ ２に進み、レート変化を行う。ノーの場合、ステップ１７４に進む。 帯域幅を、次の更新期間Ｔ＿ｕｐｄａｔｅのために移動体コネクションに割当 てるプロセスが、図９のフローチャートに示され、このプロセスを以下に説明す る。ＯＣ_iは、コネクションｉに対する未払いクレジットの数とし、Ｐｅａｋ_iは 、コネクションｉのための指定されているピークビットレートとし、ＯＣ_total は更新期間Ｔ＿ｕｐｄａｔｅにおける未払いクレジットの全数とし、Ｎはコネク ションの全数とする。Ｂ_effは、更新の時間にデータトラフィックのために使用 可能な有効帯域幅とする。 Ｔ＿ｕｐｄａｔｅにおいてタイマ１２０が期限切れ になると、ステップ２２６で、すべてのアクティブコネクションのための所要ピ ークビットレートを加算することによりシステムへの全要求を求め、次いでステ ップ２００でレート変化を行う。ステップ２０４で、ｉ＝１（ノード２０２）か らＮ（ノード２２２）までのそれぞれの移動体コネクションに対して、移動体コ ネクションがアクティブであるかどうかを求めるためにフラグをチェックする。 ステップ２０４でノーである場合、ステップ２２０で求められる次のコネクショ ンに進む。ステップ２０４でイエスの場合、ステップ２０８へ進み、ステップ２ ２６で計算されたシステムへの全要求が、システムの中の全有効帯域幅を越える かどうかをテストする。ステップ２０８でノーの場合、ステップ２１４で、移動 体コネクションｉのためのピークビットレートＰｅａｋ（ｉ）が、割当てられて いる帯域幅により求められたそのコネクションに割当てられているビットレート に等しいかどうかをチェックする。ステップ２１４でノーの場合、ステップ２１ ６へ進み、移動体コネクションｉにそのピークビットレートＰｅａｋ（ｉ）を提 供するために帯域幅を割当て、ステップ２１８でこれを、レート変化信号を列に 入れることにより移動体にシグナリングし、次いでステップ２２０で求められた 次の移動体コネクションに進む。ステップ２１４でのテストがイエスの場合、ス テップ２２０で求められた次の移動体コネクションに進む。 ステップ２０８でテストされたように、システムへの全要求がシステムの有効 帯域幅より小さい場合、すなわち、 （ステップ２０８）、それから、Ｐｅａｋ_iをコネクションｉに割当てる（ステ ップ２１４）。 そうでない場合、ステップ２１２で、 をコネクションｉに割当てる（ｒａｔｅ_i）。 ただし なおもいくらかの容量が残っている場合、それはまず初めに、帯域幅零を有す るアクティブコネクションに割当てることができ、次いで低いピークビットレー トコネクションに割当てることができる、何故ならば丸め誤差は、低いピークビ ットレートコネクションにおいて比例して悪くなるからである。 ステップ２１２で適切なレート変化が、出力列の中に適切なメッセージを入れ ることにより移動体にシグナリングされる。 次にステップ２２０で、処理すべき次の移動体コネクションｉが求められる。 次いでステップ２２２で、 すべての移動体コネクションが処理されたかどうかテストされる。ノーの場合、 ステップ２０４に進み、イエスの場合、ステップ２２４で終了する。 例えば移動体コネクションがＡＴＭ（非同期転送モード）セルを伝送する場合 、このスキーマは、ＡＴＭフォーラムにより定められている少なくともサステイ ナブルセルレート（ＳＣＲ）のサービスレートを維持しなければならない。これ はクレジット帯域幅割当てシステムにより達成される、何故ならばクレジット帯 域幅割当てシステムは、複数の更新期間にわたりそれぞれの移動体コネクション のためのグローバルＦＩＦＯポリシーに近似するからである、ただしこれは、ソ ースがこれらのソースのトラフィックコントラクトに従うことを条件とする。長 期的に見てクレジット帯域幅割当てスキーマは、競合するソースに帯域幅の公平 な割当てを提供する。短期間ではある程度の不公平が存在する。 移動体無線ターミナルがバーストの終了をシグナリングすると、図６に記載の フローチャートに示されているステップが実行される。ステップ１５０で、中央 制御器１１８がコネクションｘのための”バースト終了”メッセージを受信する と、中央制御器１１８は、ステップ１５２で相応するアクティブフラグ誤りをセ ットする。次いで中央制御器１１８はステップ１５４に進み、相応するクレジッ トカウンタを零にリセット する。このプロセスはステップ１５６で終了する。 移動体がバーストの開始をシグナリングすると、相応するアクティビティフラ グ１２４は、真にセットされ、相応するクレジットカウンタは、次の更新までの 時間とピークビットレートとを基礎にして適切な値をロードされる。このプロセ スのこの部分は、図７のフローチャートにより示されている。ステップ１６０で 中央制御器１１８が、コネクションｘのための”バーストの開始”メッセージを 受信すると、中央制御器１１８はステップ１６２に進み、相応するアクティビテ ィフラグ１６２を、コネクションテーブル１３０の中の相応する列エントリ１２ ４の中で真にセットする。次いでステップ１６４で、相応するクレジットカウン タは、次の更新期間までの残留時間と、コネクションｘのためのＡＩＰの中のピ ークビットレートとの乗算により得られる値に等しい値にセットされる。このプ ロセスは図７のフローチャートのステップ１６６で終了される。次の更新期間で しかレート変化メッセージは移動体無線ターミナルにブロードキャストされない 。 提案されたスキーマは、従来のピークビットレート割当てスキーマに比してバ ースト的データコネクションのための無線システムの使用可能な帯域幅リソース をより効率的に利用することが可能である。公平性は、甘受する遅延の面でも、 それぞれのソースに割当てられている使用可能な帯域幅リソースの割合の面でも 保 証される。複雑性は、特別のコントロールトラフィック（フローコントロールメ ッセージ）が最小であるので比較的小さい。 本発明のクレジット帯域幅割当て装置の実施の形態は、ＣＤＭＡ移動体無線シ ステムでの１つの例により説明されたにもかかわらず、ＴＤＭＡ移動体無線シス テムにおいても同様に使用でき、この場合、無線リソースは、いくらかの遅延を 許容したあとに緩衝及び伝送できるデータの量子化可能な単位で通信する複数の 移動体の間で共用されなければならない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線システムの中の複数の無線コネクションに、使用可能な有効システム帯 域幅を割当てるクレジット帯域幅割当て装置であって、 クレジットカウンタ手段を具備し、前記クレジットカウンタ手段は、前記クレ ジットカウンタ手段に関連する無線コネクションにより受信されるデータ単位の 数を計数し、１つのクレジットカウンタ手段をそれぞれの無線コネクションと共 働させ、更に前記無線コネクションに所属するデータを記憶するメモリを具備し 、 更にタイマを具備し、前記タイマは、所定持続時間のクロック信号を供給し、 前記クロック信号に従ってクレジット帯域幅割当て装置の動作を制御し、更に中 央制御器を具備し、前記中央制御器は前記メモリの中のデータと前記クロック信 号とに応答し、これにより前記中央制御器は、前記クレジットカウンタの計数状 態と前記クロック信号の前記所定持続時間とに依存して、前記無線コネクション のための相対的パーフォマンスの時間量を求め、これにより前記中央制御器は、 使用可能な有効帯域幅を前記無線コネクションの間で割当てることを特徴とする クレジット帯域幅割当て装置。 ２．データメモリの内容とクロックパルスの所定持続 時間とに応じてクレジットカウンタの計数状態に適応して動作する操作手段を具 備し、これにより無線コネクションのためのパーフォマンスの時間量を定めるこ とを容易にすることを特徴とする請求項１に記載のクレジット帯域幅割当て装置 。 ３．データメモリがコネクション情報テーブルであり、前記コネクション情報テ ーブルは、無線システムの中の複数の無線コネクションに対して、それぞれの前 記無線コネクションのためのピークデータレートを示す記憶データと、それぞれ の前記無線コネクションが割当てられている有効帯域幅に実質的に等価であるデ ータレートを示す記憶データとを収容することを特徴とする請求項１に記載のク レジット帯域幅割当て装置。 ４．クレジット帯域幅割当て装置のコネクション情報テーブルが、無線システム の中の無線コネクションに対して、前記無線コネクションがアクティブであるか どうかを示す”フラグ”データを収容することを特徴とする請求項３に記載のク レジット帯域幅割当て装置。 ５．請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載のクレジット帯 域幅割当て装置を具備する無線システムにおいて、 複数の無線コネクションを具備し、 少なくとも１つの基地局を具備し、 前記クレジット帯域幅割当て装置を、データ伝送のために前記無線コネクショ ンを前記基地局に接続するために使用することを特徴とする無線システム。 ６．無線システムの中の無線コネクションで伝送されるデータ単位が、ＡＴＭセ ル又はその一部であることを特徴とする請求項５に記載の無線システム。 ７．請求項５又は請求項６に記載の無線システムにおいて、 前記無線システムがセルラー移動体無線システムであり、前記無線コネクショ ンが移動体ユニットであり、前記移動体ユニットはクレジット帯域幅割当て装置 を介して１つ以上の基地局と通信することを特徴とする請求項５又は請求項６に 記載の無線システム。 ８．ＣＤＭＡ無線システムであることを特徴とする請求項５から請求項７のうち のいずれか１つの請求項に記載の無線システム。 ９．ＴＤＭＡ無線システムであることを特徴とする請求項５から請求項７のうち のいずれか１つの請求項に記載の無線システム。 10．請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載のクレジット帯 域幅割当て装置を具備する無線システムの中の無線コネクションに前記無線シス テムの使用可能な有効帯域幅を割当て方法において、 次のすべてのステップと同時にそれぞれの前記無線コネクションに対して、前 記無線コネクションに動作的につながっているクレジットカウンタ手段を、デー タ単位が正しく受信される毎にディクリメントするステップ１と、 アクティブであるそれぞれの前記無線コネクションに対して、タイマ手段によ り測定された所定時間間隔の後に、前記アクティブ無線コネクションにつながっ ている前記クレジットカウンタ手段の内容に、前記無線コネクションに対するピ ークデータレートと前記時間間隔との積に相応する数を加算するステップ２と、 アクティブなすべての前記無線コネクションに対して、有効全システム帯域幅 要求を、それぞれの前記アクティブ無線コネクションに所属する前記ピークデー タレートの和として計算するステップ３と、 ステップ３で計算された前記無線システムへの全システム帯域幅要求が、所定 の規定仝帯域幅より小さい場合、有効帯域幅を、それぞれの前記無線コネクショ ンに所属する前記ピークデータレートに相応してそれぞれの無線コネクションに 割当てるステップ４と、 ステップ３で計算された全システム帯域幅要求が反対に前記無線システムの中 で使用可能な規定全帯域幅より大きい場合、有効帯域幅を、前記無線コネク ションにつながっている前記クレジットカウンタの中に記憶されている数を、す べての前記クレジットカウンタの計数状態の和により除算し、使用可能な全有効 帯域幅を乗算して得られる値に相応してそれぞれの前記無線コネクションに割当 てるステップ５と、 前述のステップをシステム動作中に連続的に繰返すことを特徴とする無線シス テムの使用可能な有効帯域幅を割当てる方法。 11．前記無線コネクションがアクティブになると、所定時間間隔において無線コ ネクションにつながっているクレジットカウンタ手段を初期化するステップを具 備し、前記ステップでは、前記アクティブ無線コネクションにつながっているカ ウンタ手段の計数状態に、前記無線コネクションがアクティブになった時間と、 所定時間間隔の終了の時間との間の差と、データ単位の中の前記無線コネクショ ンに対するピークデータレートとの積を加算することを特徴とする請求項１０に 記載の無線システムの中の無線コネクションに無線システムの有効帯域幅を割当 てる方法。 12．無線コネクションがイナクティブになると、前記無線コネクションにつなが っているクレジットカウンタ手段の内容を零にリセットするステップを具備する ことを特徴とする請求項１１に記載の無線シス テムの有効帯域幅を割当てる方法。