無線リソース管理

無線リソース管理（RRM）は、セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク、無線センサーシステム、ラジオ放送ネットワークなどの無線通信システムにおける同一チャネル干渉、無線リソース、およびその他の無線伝送特性のシステムレベルの管理です。^{[1] [2]} RRMには、送信電力、ユーザー割り当て、ビームフォーミング、データレート、ハンドオーバー基準、変調方式、エラーコーディング方式などのパラメータを制御するための戦略とアルゴリズムが含まれます。その目的は、限られた無線周波数スペクトルリソースと無線ネットワークインフラストラクチャを可能な限り効率的に利用することです。

RRM は、ポイントツーポイントのチャネル容量ではなく、マルチユーザーおよびマルチセルのネットワーク容量の問題に関係します。従来の電気通信の研究と教育では、多くの場合、単一のユーザーを念頭に置いたチャネル コーディングとソース コーディングに焦点を当てていますが、複数のユーザーと隣接する基地局が同じ周波数チャネルを共有する場合、最大チャネル容量を達成できない可能性があります。効率的な動的 RRM スキームは、システムのスペクトル効率を 1 桁向上させることができ、これは多くの場合、高度なチャネル コーディングとソース コーディングのスキームを導入することで実現できる範囲よりも大幅に増加します。RRM は、ノイズではなく同一チャネル干渉によって制限されるシステム、たとえば、広いエリアを均一にカバーするセルラー システムやブロードキャスト ネットワーク、同じチャネル周波数 を再利用する可能性のある多数の隣接アクセス ポイントで構成されるワイヤレス ネットワークにおいて特に重要です。

無線ネットワークを展開するためのコストは通常​​、基地局のサイト（不動産コスト、計画、保守、配信ネットワーク、エネルギーなど）によって大きく左右され、周波​​数ライセンス料もかかる場合があります。したがって、無線リソース管理の目的は通常、何らかのユーザー公平性制約（たとえば、サービス グレードが一定レベルを超える必要がある）の下で、システムのスペクトル効率をビット/秒/Hz/エリア ユニットまたはアーラン/MHz/サイトで最大化することです。後者には、特定のエリアをカバーし、同一チャネル干渉、ノイズ、パス損失による減衰、シャドウイングとマルチパスによるフェージング、ドップラーシフト、その他の歪みによる停止を回避することが含まれます。サービス グレードは、アドミッション コントロールによるブロッキング、スケジューリング不足、またはユーザーが要求する サービス品質を保証できないことによっても影響を受けます。

従来の無線リソース管理では、主に時間と周波数リソースの割り当て（固定空間再利用パターン）が考慮されていましたが、最近のマルチユーザーMIMO技術では、空間領域でも適応型リソース管理が可能になります。^{[3]セルラーネットワークでは、これは}GSM標準の部分周波数再利用がLTE標準のユニバーサル周波数再利用に置き換えられたことを意味します。

静的 RRM には、手動およびコンピュータ支援による固定セル計画または無線ネットワーク計画が含まれます。例:

• 標準化団体、各国の周波数当局、および周波数資源オークションによって決定される周波数割り当て帯域計画。
• 基地局サイト（または放送送信サイト）の展開
• アンテナの高さ
• チャンネル周波数プラン
• セクターアンテナの方向
• 変調およびチャネルコーディングパラメータの選択
• 例えば、 基地局アンテナ空間ダイバーシティ
  • アンテナ結合を用いた受信機マイクロダイバーシティ
  • OFDM単一周波数ネットワーク（SFN）などの送信機マクロダイバーシティ

静的 RRM スキームは、 1Gおよび2Gセルラー システムなどの多くの従来のワイヤレス システム、今日のワイヤレス ローカル エリア ネットワーク、および放送システムなどの非セルラー システムで使用されています。静的 RRM スキームの例は次のとおりです。

• FDMAとTDMA を使用した回線モード通信。
• 固定チャネル割り当て(FCA)
• 静的ハンドオーバー基準

動的 RRM 方式は、トラフィック負荷、ユーザーの位置、ユーザーのモビリティ、サービス品質要件、基地局密度などに合わせて無線ネットワーク パラメータを適応的に調整します。動的 RRM 方式は、高価な手動セル計画を最小限に抑え、より「厳密な」周波数再利用パターンを実現して、システムのスペクトル効率を向上させることを目的として、無線システムの設計で考慮されています。

いくつかの方式は集中型で、複数の基地局とアクセスポイントが無線ネットワークコントローラ（RNC）によって制御されます。他の方式は分散型で、移動局、基地局、または無線アクセスポイント内の自律アルゴリズム、またはこれらの局間で情報を交換することによって調整されます。^[1]

動的 RRM スキームの例は次のとおりです。

• 電力制御アルゴリズム
• プリコーディングアルゴリズム
• リンク適応アルゴリズム
• 動的チャネル割り当て（DCA）または動的周波数選択（DFS）アルゴリズムにより、「セルブリージング」が可能になります。
• トラフィック適応ハンドオーバー基準、「セルブリージング」を可能にする
• パーティションの再利用
• 適応フィルタリング
  • 単一アンテナ干渉除去(SAIC)
• 動的多様性スキーム、例えば
  • ソフトハンドオーバー
  • 動的単一周波数ネットワーク(DSFN)
  • フェーズドアレイアンテナ
    • ビームフォーミング
    • 複数入力複数出力通信(MIMO)
    • 時空間コーディング
• 入場管理
• リソース予約多重アクセス方式または統計多重化を使用した動的な帯域幅割り当て（例：スペクトル拡散および/またはパケット無線）
• チャネル依存のスケジューリング、例えば
  • フェアキューイングなどを使用した最大最小フェアスケジューリング
  • 例えば重み付け公平キューイングを使用した比例公平スケジューリング
  • 最大スループット スケジューリング(飢餓によりサービス グレードが低くなります)
  • 動的パケット割り当て (DPA)
  • パケットおよびリソース計画スケジューリング (PARPS) スキーム
• マルチホップ通信を使用したモバイルアドホックネットワーク
• 認知無線
• グリーンコミュニケーション
• QoS 対応 RRM
• フェムトセル

LTE標準 ( 3GPPで定義)のような将来のネットワークは、1 つの周波数の再利用を目的として設計されています。このようなネットワークでは、隣接するセルは同じ周波数スペクトルを使用します。このような標準では、空間分割多重アクセス (SDMA) が利用されるため、スペクトルの点で非常に効率的ですが、過度のセル間干渉を避けるためにセル間の緊密な調整が必要です。ほとんどのセルラー システムの展開と同様に、システム全体のスペクトル効率は、範囲制限やノイズ制限ではなく、干渉制限です。^[1]セル間無線リソース管理は、マルチユーザー MIMO技術を使用して、異なるセル サイト間のリソース割り当てを調整します。セル間干渉調整(ICIC)のさまざまな手段が標準で定義されています。^[4] 動的単一周波数ネットワーク、協調スケジューリング、マルチサイト MIMO、または共同マルチセル プリコーディングは、セル間無線リソース管理の他の例です。^{[3] [5]}

• CDMAスペクトル効率
• 携帯電話のトラフィック
• 電磁干渉制御
• IEEE 802.11h -無線ローカルエリアネットワークの送信電力制御と動的周波数選択(DFS)
• IEEE 802.11k -無線ローカルエリアネットワークの RRM
• モビリティ管理
• モビリティモデル
• 複数のアクセス方法
• 無線周波数伝搬モデル