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技術 無線通信システムにおける逆方向リンク・ローディングを推定するための方法及び装置

出願人 クゥアルコム・インコーポレイテッド
発明者 ピーター・ジョン・ブラックドミトリー・アール.・ミリコフスキーアブニーシュ・アグラワル
出願日 2013年7月12日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2013-147067
公開日 2013年12月26日 (6年4ヶ月経過) 公開番号 2013-258712
状態 拒絶査定
技術分野 交流方式デジタル伝送 時分割方式以外の多重化通信方式 伝送一般の監視、試験 移動無線通信システム
主要キーワード 制御水準 出力水準 実測定値 周波数インターバル 無負荷出力 干渉動作 許容水準 平方値
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重要な関連分野

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図面 (16)

課題

解決手段

逆方向リンク干渉および逆方向リンク受信機雑音を測定し、干渉強度を受信機雑音強度で除することにより逆方向リンク干渉と逆方向リンク受信機雑音を比較する。逆方向リンク受信機雑音は、OFDMAステムにおいて、セル内及び隣接地アクセス端末からの伝送ヌル時間及び周波数インターバルの期間ヌリングして測定する。逆方向リンク干渉の測定のため局所ヌル時間及び周波数インターバルが指定され、セル内のアクセス端末は指定の局所ヌル時間及び周波数インターバルの期間伝送をヌリングし、干渉強度は、局所ヌル時間及び周波数インターバルにおいて測定する。あるいは、干渉強度は、時間的周波数的に互いに近接する複数対のパイロットシンボルを減算することによって測定する。

概要

背景

もし最小限許容可能な信号品質が指定されるならば、1つの基地局を介して通信できる同時利用者の数の上限は、計算されることが出来る。通常この上限は、システムポールキャパシティ(pole capacity)と呼ばれる。利用者の実際数のポール・キャパシティに対する比は、システムのローディングと定義される。実利用者の数がポール・キャパシティに近づくに従いローディングは、1に近づく。1に近いローディングは、システムの潜在的に不安定なふるまいを意味する。不安定なふるまいは、音声品質、高誤り率ハンドオフの失敗、及び通話の切断の観点から性能の劣化を招くことがあり得る。更に、ローディングが1に近づくに従い、基地局の交信範囲の大きさが縮小し、従って、無負荷時の交信範囲の外縁部上の利用者は、最早許容可能な信号品質で基地局と通信するのに十分な強度を送信することが出来ない。

これ等の理由のために、ローディングがポール・キャパシティのある指定された割合を超えないように、システムに接続する利用者数を制限することは有利である。システムのローディングを制限するための1つの方法は、一旦該システムのローディングがある事前に決定された水準に到達してしまうと、該システムへの接続を拒否することである。例えば、もしローディングがポール・キャパシティの70%を超えて上昇すると、更なる接続発生に対する要求を拒否すること、及び、現状の接続のハンドオフを受け入れることを抑制すること、は、有利である。

逆方向リンク上のローディングをある指定された水準に制限するためには、逆方向リンク・ローディングを測定することが必要である。基地局の逆方向リンク・ローディングは、単に該基地局の交信範囲内部で動作する遠隔ユニット数の関数であるに留まらない。逆方向リンク・ローディングは、他の信号源からの干渉の関数でもある。基地局のフロントエンド雑音自体重要な干渉源である。更に、近隣基地局の交信範囲内における同一周波数で動作する他の遠隔ユニットが重要な干渉の一因となる可能性がある。

逆方向リンク・ローディングが測定されることが出来る1つの方法は、交信範囲内の全てのアクティブな接続の測定された信号対干渉動作点を平均化することによるものである。この手法は、いくつかの欠点を有する。アクティブな接続の信号対干渉動作統計値は、システムの動作性能指標を与える。しかしながら、該統計値は、他の基地局の交信範囲に置かれる遠隔ユニットからの干渉量に関しては何等情報を提供しない。更に、遠隔ユニットが2以上の基地局の間でソフト・ハンドオフする場合、逆方向リンク信号が任意の1つの基地局で受信される実際の信号対雑音比は、システムによって決定された信号対干渉比設定値をかなり下回り、従って、誤って極端に高いローディング水準を示す可能性が高い。これ等の理由のため、基地局内の全てのアクティブな接続の平均信号干渉動作点を測定することは、逆方向リンク・ローディングの精確な尺度を与えない。

逆方向リンク・ローディングを決定する第2のそして簡単な手段は、該基地局内のアクティブな利用者の数を単に数えることである。しかしながら、他の信号源からの干渉の水準がはなはだしくローディングに影響するため、利用者の数は、逆方向リンク・ローディングの必ずしも良い指標ではないことは明白である。更に、ソフト・ハンドオフの影響は、アクティブな利用者の数と基地局における実際のローディングとの間の相関を低下させる。

逆方向リンク・ローディングを推定する第3の手段は、順方向リンク・ローディングの推定値に基づいて逆方向リンク・ローディングを導出することを試みることである。しかしながら、代表的なシステムでは、順方向リンクと逆方向リンクは、同一周波数では動作しない。従って、隣接基地局の交信範囲からの干渉は、順方向リンクと逆方向リンクとでは異なる。更に、フェージングの影響は、順方向リンクと逆方向リンクとの間では独立である。その上、ローディングは、個々の利用者のデータ・レートの関数である。従って、順方向リンクの動作性能は、逆方向リンクの動作性能と完全には相関付けられない。

もし逆方向リンク・ローディングを推定するこれ等の不精確な方法の1つが使用されると、システムは、接続阻止が必要であるかどうかを精確に決定することが出来ない。もし通話が不必要に阻止されるならば、システムの容量は、不必要に低下させられる。他方、もしローディングがポール・キャパシティに接近することが容認されるならば、かなりの数のアクティブ接続を切断する可能性が増大する。この理由のために、逆方向リンク・ローディングの精確な推定値を有することが重要である。

Andrew J.Viterbi博士は、“CDMAスペクトル拡散通信原理(CDMA:Principles of Spread Spectrum Communication)”(Addison−Wesley Wireless Communications,1995)と題する彼の著書において、逆方向リンク・ローディングを基地局の受信機感知される全受信強度の関数と定義する。逆方向リンク・ローディングXは、次式により基地局によって受信される全強度直接関係づけられる:
Pa/Pn=1/(1−X) (1)
ここに:Paは基地局において受信される実際の強度であり、
Pnは外部負荷がない場合に受信される強度(例えば、基地局の熱雑音フロア起因の強度)であり、そして
Xは実際の負荷のポール・キャパシティに対する比で表した逆方向リンク・ローディングである。

或いは、同等であるが、Xにより表わされると、式(1)は次式の表現を取る:
X=(Pa−Pn)/Pa (2)
例えば、この式は、50%のローディング(X=0.5)の場合、基地局で受信される全強度は、無負荷で受信される強度の2倍であることを述べている。

式(1)で示される関係が与えられると、基地局の現在のローディングXが既知無負荷出力水準と基地局で受信される全強度の実測定値に基づいて決定されることが出来る。実際の強度測定は、出力制御動作が遠隔ユニットの送信出力を変化させる時定数から見て、適切な時定数を用いてフィルタ処理されるべきであることに注意する。更に、もし逆方向リンクが、遠隔ユニットからのゲート制御された送信をもたらす、可変データ・レートで動作するならば、実際の強度測定は、瞬間的強度測定に及ぼすゲート制御された送信の影響を平均化するためにフィルタ処理されるはずである。

代表的なシステムでは、相対強度測定値(Pa/Pn)のダイナミックレンジは大きくない。例えば、ローディングXがポール・キャパシティの0から90%まで増大するに従い、(Pa/Pn)の比は、0から10デシベル(dB)まで増大する。一般的には、基地局ローディングXは、ポール・キャパシティの約60〜75%に制限される。Xが0.6から0.75まで増大するに従い、(Pa/Pn)の比は、約4dBから約6dBまで増大する。従って、逆方向リンクのローディングを精確に制限するためには、(Pa/Pn)の比は、ローディングの過大又は過小評価を避けるために、誤差1dB未満で測定されるべきである。

この手法は、簡単であるように見えるけれども、実際には、相対強度測定の要求された精度を常時達成することは困難である。例えば、動作環境において基地局の雑音フロア(例えば、Pn)を精確に測定することは困難である。更に、雑音フロアの精確な測定が例えある時に行われることが出来たとしても、雑音フロアは、利得と温度、経時変化及びその他の現象による雑音指数変動に敏感であり、従って、雑音フロア強度は、時間の関数として変化する。正確な測定の手段がなければ、式2に基づくどのような認可制御方式も遮断が不必要な時に接続を遮断する或いは潜在的に不安定なシステム動作をもたらす接続を許可する可能性がある。

無負荷強度測定に加えて、基地局で受信される実強度も又測定されなければならない。電力計又は自動利得制御回路を使用する絶対出力水準の測定は、数dB以内の精度では極端に難しい。絶対強度測定においてこの種の精度を達成するためには、測定装置費用と寸法が法外なものになる。

セル・ローディングを決定するための別の改良された方法では、システムは、サイレンス期間を導入する。サイレンス期間の間に、遠隔試験ユニットは、逆方向リンク信号を発生する。基地局は、該逆方向リンク信号を復調して該遠隔ユニットに対する一連閉ループ出力制御命令を発生する。該遠隔ユニットは、逆方向リンク信号を送信する出力水準を調節することによって該出力制御命令応答する。システムの動作点が新しい動作状態に応じて変化すると、命令の諸系列は、累積されて該サイレンス期間に対応する送信利得調節値、TGA(0)、を決定する。一旦正常なシステム動作が回復されると、基地局は、該遠隔試験ユニットからの逆方向リンク信号を復調して該遠隔ユニットに対する一連の出力制御命令を生成する。システムの動作点が正常な動作状態に応じてもう一度変化すると、出力制御命令の諸系列は、累積されて現在のシステム・ローディングに対する送信利得調節値、TGA(t)、を決定する。TGA(0)及びTGA(t)を使用して、システム・ローディングが決定される。セル・ローディングを決定するためのこの方法は、本出願の譲受人に譲渡され、そして、参照として本出願に組み込まれた、“ローディング推定のための方法及び装置”と題する同時係属中の米国特許出願番号第09/204,616号、に詳細に記載されている。

符号分割多元接続(code division multiple access)(CDMA)変調技術の使用は、非常に多数のシステム利用者が存在する通信を容易にするための幾つかの技術の1つである。他の多元接続通信システム技術は、例えば時分割多元接続(time division multiple access)(TDMA)及び周波数分割多元接続(frequency division multiple access)(FDMA)が当業界で公知である。多元接続通信システムにおけるCDMA技術の使用は、本出願の譲受人に譲渡された、“衛星又は地上リピータを使用する拡散スペクトル多元接続通信システム”と題する米国特許番号第4,901,307号で開示されており、該特許の開示は、参照として本出願に組み込まれている。多元接続通信システムにおけるCDMA技術の使用は、本出願の譲受人に譲渡された、“CDMAセルラ電話システムにおける信号波形を生成するためのシステム及び方法”と題する米国特許番号第5,103,459号で更に開示されており、該特許の開示は、参照として本出願に組み込まれている。

デジタル情報高速伝送することが出来る無線通信システムに対する増大する要求がある。高速デジタル・データを遠隔局から中央基地局に送るための1つの方法は、遠隔局がCDMAの拡散スペクトル技術を使用してデータを送ることが出来るようにすることである。提案される1つの方法は、遠隔局がその情報を直交チャネルの小集合を使用して伝送できるようにすることであって、この方法は、2002年5月28日に発行され、本出願の譲受人に譲渡されそして参照として本出願に組み込まれた、“高データ・レートCDMA無線通信システム”と題する、米国特許番号第6,396,804号において詳細に記載されている。
米国特許出願番号第09/204,616号
米国特許第4,901,307号
米国特許第5,103,459号
米国特許第6,396,804号
米国特許第5,548,812号
米国特許出願番号第10/897,463号
Andrew J.Viterbi;“CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication”Addison-Wesley Wireless Communications,1995

概要

無線通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングを推定する。逆方向リンク干渉および逆方向リンク受信機雑音を測定し、干渉強度を受信機雑音強度で除することにより逆方向リンク干渉と逆方向リンク受信機雑音を比較する。逆方向リンク受信機雑音は、OFDMAシステムにおいて、セル内及び隣接地アクセス端末からの伝送をヌル時間及び周波数インターバルの期間ヌリングして測定する。逆方向リンク干渉の測定のため局所ヌル時間及び周波数インターバルが指定され、セル内のアクセス端末は指定の局所ヌル時間及び周波数インターバルの期間伝送をヌリングし、干渉強度は、局所ヌル時間及び周波数インターバルにおいて測定する。あるいは、干渉強度は、時間的周波数的に互いに近接する複数対のパイロットシンボルを減算することによって測定する。

目的

システムのローディングを制限するための1つの方法は、一旦該システムのローディングがある事前に決定された水準に到達してしまうと、該システムへの接続を拒否することである

効果

実績

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牽制数
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請求項1

直交周波数分割多元接続無線通信システムにおいて逆方向リンクローディングを計算する方法であって、アクセスポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉推定すること、ヌル(null)時間及び周波数インターバルにおける受信機雑音を測定すること、該ヌル時間及び周波数インターバルは、該直交周波数分割多元接続無線通信システムの少なくとも1つのトーン具備する、及び該干渉を該受信機雑音と比較することを具備する方法。

請求項2

該測定することは、該ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定することを具備する、請求項1の方法。

請求項3

該干渉を推定することは、該ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定することを具備する、請求項2の方法。

請求項4

伝送出力を制御する方法であって、請求項1の方法を実行すること、及び該比較することに応じて該伝送出力を増大させることを具備する方法。

請求項5

認可要求応答する方法であって、請求項1の方法を実行すること、及び該比較することに応じて該認可要求を拒否することを具備する方法。

請求項6

データ・レートを制御する方法であって、請求項1の方法を実行すること、及び該比較することに応じて該データ・レートを減少させることを具備する方法。

請求項7

該比較することは、該干渉を該受信機雑音で割算することを具備する、請求項1の方法。

請求項8

アクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を該推定することは、第1パイロット信号を検出すること、第2パイロット信号を検出すること、及び該第1パイロット信号を該第2パイロット信号から減算することを具備する、請求項1の方法。

請求項9

無線通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングを計算する方法であって、アクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定すること、ガードバンドにおいてヌル時間及び周波数インターバルにおける受信機雑音を測定すること、及び該干渉を該受信機雑音と比較することを具備する方法。

請求項10

直交周波数分割多元接続無線通信システムにおいて動作可能な無線通信デバイスであって、該無線通信デバイスにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定するため、ヌル時間及び周波数インターバルにおける受信機雑音を測定するため、ここにおいて、該ヌル時間及び周波数インターバルは該直交周波数分割多元接続無線通信システムの少なくとも1つのトーンを具備する、及び該干渉を該受信機雑音と比較するために構成されたプロセッサ、及び該プロセッサに接続され、そして無線通信信号を複数の無線通信アクセス端末に送信するために構成された送信機を具備する無線通信デバイス。

請求項11

該プロセッサは、ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定するために構成される、請求項10の無線通信デバイス。

請求項12

該プロセッサは、該ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定するために構成される、請求項11の無線通信デバイス。

請求項13

該プロセッサは、該比較することに応じて伝送出力を増大させるために構成される、請求項10の無線通信デバイス。

請求項14

該プロセッサは、該比較することに応じて認可要求を拒否するために構成される、請求項10の無線通信デバイス。

請求項15

該プロセッサは、該比較することに応じてデータ・レートを減少させるために構成される、請求項10の無線通信デバイス。

請求項16

該プロセッサは、該干渉を該受信機雑音で割算するために構成される、請求項9の無線通信デバイス。

請求項17

無線通信デバイスであって、該無線通信デバイスにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定するため、ガード・バンドにおける受信機雑音を測定するため、及び該干渉を該受信機雑音と比較するために構成されたプロセッサ、及び該プロセッサに接続されそして無線通信信号を複数の無線通信アクセス端末に送信するために構成された送信機を具備する無線通信デバイス。

請求項18

直交周波数分割多元接続無線通信システムにおいて動作可能な無線通信デバイスであって、該無線通信デバイスにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定するための処理手段、ヌル時間及び周波数インターバルにおける受信機雑音を測定するための測定手段、ここにおいて、該ヌル時間及び周波数インターバルは該直交周波数分割多元接続無線通信システムの少なくとも1つのトーンを具備する、及び該干渉を該受信機雑音と比較するための比較手段、及び無線通信信号を複数の無線通信アクセス端末に送信するための送信手段、ここにおいて、該送信手段は該処理手段に接続される、を具備する無線通信デバイス。

請求項19

該処理手段は、ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定するための非ヌル時間及び周波数測定手段を更に具備する、請求項18の無線通信デバイス。

請求項20

該処理手段は、該ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定するためのヌル時間及び周波数測定手段を更に具備する、請求項19の無線通信デバイス。

請求項21

該処理手段は、該比較することに応じて伝送出力を増大させるために構成される、請求項18の無線通信デバイス。

請求項22

該処理手段は、該比較することに応じて認可要求を拒否するために構成される、請求項18の無線通信デバイス。

請求項23

該処理手段は、該比較することに応じてデータ・レートを減少させるために構成される、請求項18の無線通信デバイス。

請求項24

該処理手段は、該干渉を該受信機雑音で割算するために構成される、請求項18の無線通信デバイス。

請求項25

複数の命令を記憶した機械可読媒体であって、該命令は、機械により実行される時に、該機械に、アクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定するように、ヌル時間及び周波数インターバルにおける受信機雑音を測定するように、ここにおいて、該ヌル時間及び周波数インターバルは、直交周波数分割多元接続無線通信システムの少なくとも1つのトーンを具備する、及び該干渉を該受信機雑音と比較するようにさせる命令である、機械可読媒体。

請求項26

該測定することは、ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定することを具備する、請求項25の機械可読媒体

請求項27

該干渉を推定することは、該ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定することを具備する、請求項26の機械可読媒体

請求項28

伝送出力を制御するための複数の命令を記憶した機械可読媒体であって、該命令は、機械により実行される時に、該機械に、請求項1の方法を実行するように、及び該比較することに応じて該伝送出力を増大させるようにさせる命令である、機械可読媒体。

請求項29

認可要求に応答するための複数の命令を記憶した機械可読媒体であって、該命令は、機械により実行される時に、該機械に、請求項1の方法を実行するように、及び該比較することに応じて該認可要求を拒否するようにさせる命令である、機械可読媒体。

請求項30

データ・レートを制御するための複数の命令を記憶した機械可読媒体であって、該命令は、機械により実行される時に、該機械に、請求項1の方法を実行するように、及び該比較することに応じて該データ・レートを減少させるようにさせる命令である、機械可読媒体。

請求項31

該比較することは、該干渉を該受信機雑音で割算することを具備する、請求項25の機械可読媒体。

請求項32

直交周波数分割多元接続無線通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングの計算を支援するための方法であって、ヌル時間及び周波数インターバルを識別すること、及び該ヌル時間及び周波数インターバルの期間無線伝送ヌリング(nulling)することを具備する方法。

請求項33

該ヌリングすることは、高速フーリエ変換フィルタの1トーンをヌリング・アウトすることを具備する、請求項32の方法。

請求項34

ヌル時間及び周波数インターバルを識別するための手段、該ヌル時間及び周波数インターバルの期間無線伝送をヌリングするための手段を具備する移動無線通信デバイス

請求項35

直交周波数分割多元接続信号を処理するための手段を更に具備する、請求項34の移動無線通信デバイス。

請求項36

直交周波数分割多元接続信号を送信するための手段を更に具備する、請求項35の移動無線通信デバイス。

請求項37

移動無線通信デバイスであって、ヌル時間及び周波数インターバルを識別するため、該ヌル時間及び周波数インターバルの期間無線伝送をヌリングするために構成されたプロセッサ、及びプロセスに接続された送信機、該送信機は該無線伝送を送信するために構成される、を具備する移動無線通信デバイス。

請求項38

無線直交周波数分割多元接続通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングの計算を支援するための複数の命令を記憶した機械可読媒体であって、該命令は、機械により実行される時に、該機械に、ヌル時間及び周波数インターバルを識別するように、及び該ヌル時間及び周波数インターバルの期間無線伝送をヌリングするようにさせる命令である、機械可読媒体。

関連出願

0001

本特許出願は、2005年10月27日に出願された、“無線通信システムにおける逆方向リンクローディング推定するための方法及び装置”と題する、米国特許仮出願番号第60/731,132号、及び、2005年10月27日に出願された、“モバイルブロードバンド無線アクセス・システム及び方法”と題する、米国特許仮出願番号第60/731,013号に優先権を主張し、それらは参照として本出願に組み込まれている。

技術分野

0002

本発明の諸態様は、無線通信に係わる。より詳しくは、本発明の諸態様は、無線通信システムにおける逆方向リンク・ローディングを推定することに関する。

背景技術

0003

もし最小限許容可能な信号品質が指定されるならば、1つの基地局を介して通信できる同時利用者の数の上限は、計算されることが出来る。通常この上限は、システムのポールキャパシティ(pole capacity)と呼ばれる。利用者の実際数のポール・キャパシティに対する比は、システムのローディングと定義される。実利用者の数がポール・キャパシティに近づくに従いローディングは、1に近づく。1に近いローディングは、システムの潜在的に不安定なふるまいを意味する。不安定なふるまいは、音声品質、高誤り率ハンドオフの失敗、及び通話の切断の観点から性能の劣化を招くことがあり得る。更に、ローディングが1に近づくに従い、基地局の交信範囲の大きさが縮小し、従って、無負荷時の交信範囲の外縁部上の利用者は、最早許容可能な信号品質で基地局と通信するのに十分な強度を送信することが出来ない。

0004

これ等の理由のために、ローディングがポール・キャパシティのある指定された割合を超えないように、システムに接続する利用者数を制限することは有利である。システムのローディングを制限するための1つの方法は、一旦該システムのローディングがある事前に決定された水準に到達してしまうと、該システムへの接続を拒否することである。例えば、もしローディングがポール・キャパシティの70%を超えて上昇すると、更なる接続発生に対する要求を拒否すること、及び、現状の接続のハンドオフを受け入れることを抑制すること、は、有利である。

0005

逆方向リンク上のローディングをある指定された水準に制限するためには、逆方向リンク・ローディングを測定することが必要である。基地局の逆方向リンク・ローディングは、単に該基地局の交信範囲内部で動作する遠隔ユニット数の関数であるに留まらない。逆方向リンク・ローディングは、他の信号源からの干渉の関数でもある。基地局のフロントエンド雑音自体重要な干渉源である。更に、近隣基地局の交信範囲内における同一周波数で動作する他の遠隔ユニットが重要な干渉の一因となる可能性がある。

0006

逆方向リンク・ローディングが測定されることが出来る1つの方法は、交信範囲内の全てのアクティブな接続の測定された信号対干渉動作点を平均化することによるものである。この手法は、いくつかの欠点を有する。アクティブな接続の信号対干渉動作統計値は、システムの動作性能指標を与える。しかしながら、該統計値は、他の基地局の交信範囲に置かれる遠隔ユニットからの干渉量に関しては何等情報を提供しない。更に、遠隔ユニットが2以上の基地局の間でソフト・ハンドオフする場合、逆方向リンク信号が任意の1つの基地局で受信される実際の信号対雑音比は、システムによって決定された信号対干渉比設定値をかなり下回り、従って、誤って極端に高いローディング水準を示す可能性が高い。これ等の理由のため、基地局内の全てのアクティブな接続の平均信号干渉動作点を測定することは、逆方向リンク・ローディングの精確な尺度を与えない。

0007

逆方向リンク・ローディングを決定する第2のそして簡単な手段は、該基地局内のアクティブな利用者の数を単に数えることである。しかしながら、他の信号源からの干渉の水準がはなはだしくローディングに影響するため、利用者の数は、逆方向リンク・ローディングの必ずしも良い指標ではないことは明白である。更に、ソフト・ハンドオフの影響は、アクティブな利用者の数と基地局における実際のローディングとの間の相関を低下させる。

0008

逆方向リンク・ローディングを推定する第3の手段は、順方向リンク・ローディングの推定値に基づいて逆方向リンク・ローディングを導出することを試みることである。しかしながら、代表的なシステムでは、順方向リンクと逆方向リンクは、同一周波数では動作しない。従って、隣接基地局の交信範囲からの干渉は、順方向リンクと逆方向リンクとでは異なる。更に、フェージングの影響は、順方向リンクと逆方向リンクとの間では独立である。その上、ローディングは、個々の利用者のデータ・レートの関数である。従って、順方向リンクの動作性能は、逆方向リンクの動作性能と完全には相関付けられない。

0009

もし逆方向リンク・ローディングを推定するこれ等の不精確な方法の1つが使用されると、システムは、接続阻止が必要であるかどうかを精確に決定することが出来ない。もし通話が不必要に阻止されるならば、システムの容量は、不必要に低下させられる。他方、もしローディングがポール・キャパシティに接近することが容認されるならば、かなりの数のアクティブ接続を切断する可能性が増大する。この理由のために、逆方向リンク・ローディングの精確な推定値を有することが重要である。

0010

Andrew J.Viterbi博士は、“CDMAスペクトル拡散通信原理(CDMA:Principles of Spread Spectrum Communication)”(Addison−Wesley Wireless Communications,1995)と題する彼の著書において、逆方向リンク・ローディングを基地局の受信機感知される全受信強度の関数と定義する。逆方向リンク・ローディングXは、次式により基地局によって受信される全強度直接関係づけられる:
Pa/Pn=1/(1−X) (1)
ここに:Paは基地局において受信される実際の強度であり、
Pnは外部負荷がない場合に受信される強度(例えば、基地局の熱雑音フロア起因の強度)であり、そして
Xは実際の負荷のポール・キャパシティに対する比で表した逆方向リンク・ローディングである。

0011

或いは、同等であるが、Xにより表わされると、式(1)は次式の表現を取る:
X=(Pa−Pn)/Pa (2)
例えば、この式は、50%のローディング(X=0.5)の場合、基地局で受信される全強度は、無負荷で受信される強度の2倍であることを述べている。

0012

式(1)で示される関係が与えられると、基地局の現在のローディングXが既知無負荷出力水準と基地局で受信される全強度の実測定値に基づいて決定されることが出来る。実際の強度測定は、出力制御動作が遠隔ユニットの送信出力を変化させる時定数から見て、適切な時定数を用いてフィルタ処理されるべきであることに注意する。更に、もし逆方向リンクが、遠隔ユニットからのゲート制御された送信をもたらす、可変データ・レートで動作するならば、実際の強度測定は、瞬間的強度測定に及ぼすゲート制御された送信の影響を平均化するためにフィルタ処理されるはずである。

0013

代表的なシステムでは、相対強度測定値(Pa/Pn)のダイナミックレンジは大きくない。例えば、ローディングXがポール・キャパシティの0から90%まで増大するに従い、(Pa/Pn)の比は、0から10デシベル(dB)まで増大する。一般的には、基地局ローディングXは、ポール・キャパシティの約60〜75%に制限される。Xが0.6から0.75まで増大するに従い、(Pa/Pn)の比は、約4dBから約6dBまで増大する。従って、逆方向リンクのローディングを精確に制限するためには、(Pa/Pn)の比は、ローディングの過大又は過小評価を避けるために、誤差1dB未満で測定されるべきである。

0014

この手法は、簡単であるように見えるけれども、実際には、相対強度測定の要求された精度を常時達成することは困難である。例えば、動作環境において基地局の雑音フロア(例えば、Pn)を精確に測定することは困難である。更に、雑音フロアの精確な測定が例えある時に行われることが出来たとしても、雑音フロアは、利得と温度、経時変化及びその他の現象による雑音指数変動に敏感であり、従って、雑音フロア強度は、時間の関数として変化する。正確な測定の手段がなければ、式2に基づくどのような認可制御方式も遮断が不必要な時に接続を遮断する或いは潜在的に不安定なシステム動作をもたらす接続を許可する可能性がある。

0015

無負荷強度測定に加えて、基地局で受信される実強度も又測定されなければならない。電力計又は自動利得制御回路を使用する絶対出力水準の測定は、数dB以内の精度では極端に難しい。絶対強度測定においてこの種の精度を達成するためには、測定装置費用と寸法が法外なものになる。

0016

セル・ローディングを決定するための別の改良された方法では、システムは、サイレンス期間を導入する。サイレンス期間の間に、遠隔試験ユニットは、逆方向リンク信号を発生する。基地局は、該逆方向リンク信号を復調して該遠隔ユニットに対する一連閉ループ出力制御命令を発生する。該遠隔ユニットは、逆方向リンク信号を送信する出力水準を調節することによって該出力制御命令応答する。システムの動作点が新しい動作状態に応じて変化すると、命令の諸系列は、累積されて該サイレンス期間に対応する送信利得調節値、TGA(0)、を決定する。一旦正常なシステム動作が回復されると、基地局は、該遠隔試験ユニットからの逆方向リンク信号を復調して該遠隔ユニットに対する一連の出力制御命令を生成する。システムの動作点が正常な動作状態に応じてもう一度変化すると、出力制御命令の諸系列は、累積されて現在のシステム・ローディングに対する送信利得調節値、TGA(t)、を決定する。TGA(0)及びTGA(t)を使用して、システム・ローディングが決定される。セル・ローディングを決定するためのこの方法は、本出願の譲受人に譲渡され、そして、参照として本出願に組み込まれた、“ローディング推定のための方法及び装置”と題する同時係属中の米国特許出願番号第09/204,616号、に詳細に記載されている。

0017

符号分割多元接続(code division multiple access)(CDMA)変調技術の使用は、非常に多数のシステム利用者が存在する通信を容易にするための幾つかの技術の1つである。他の多元接続通信システム技術は、例えば時分割多元接続(time division multiple access)(TDMA)及び周波数分割多元接続(frequency division multiple access)(FDMA)が当業界で公知である。多元接続通信システムにおけるCDMA技術の使用は、本出願の譲受人に譲渡された、“衛星又は地上リピータを使用する拡散スペクトル多元接続通信システム”と題する米国特許番号第4,901,307号で開示されており、該特許の開示は、参照として本出願に組み込まれている。多元接続通信システムにおけるCDMA技術の使用は、本出願の譲受人に譲渡された、“CDMAセルラ電話システムにおける信号波形を生成するためのシステム及び方法”と題する米国特許番号第5,103,459号で更に開示されており、該特許の開示は、参照として本出願に組み込まれている。

0018

デジタル情報高速伝送することが出来る無線通信システムに対する増大する要求がある。高速デジタル・データを遠隔局から中央基地局に送るための1つの方法は、遠隔局がCDMAの拡散スペクトル技術を使用してデータを送ることが出来るようにすることである。提案される1つの方法は、遠隔局がその情報を直交チャネルの小集合を使用して伝送できるようにすることであって、この方法は、2002年5月28日に発行され、本出願の譲受人に譲渡されそして参照として本出願に組み込まれた、“高データ・レートCDMA無線通信システム”と題する、米国特許番号第6,396,804号において詳細に記載されている。
米国特許出願番号第09/204,616号
米国特許第4,901,307号
米国特許第5,103,459号
米国特許第6,396,804号
米国特許第5,548,812号
米国特許出願番号第10/897,463号
Andrew J.Viterbi;“CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication”Addison-Wesley Wireless Communications,1995

0019

無線通信システムにおける逆方向リンク・ローディングを計算する方法が説明される。本方法は、アクセスポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定すること、受信機雑音を測定すること、及び該干渉を該受信機雑音と比較することを含む。本方法は、該干渉を推定することは、ヌル時間及び周波数インターバルにおける受信強度を測定することを含む、ということにおいて更に特徴づけられることが出来る。更に、該測定することは、ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定することを含むことが出来る。該ヌル時間及び周波数インターバルは、ガード帯域であることが出来る。

0020

該干渉を推定することは、ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定することを含むことが出来る。該方法は、伝送出力を制御するために使用されることが出来る。その場合、該伝送出力は、該比較することに応じて増大させられる。該方法は、認可要求に応答するために使用されることも出来る。その場合、該認可要求は、該比較することに応じて拒否される。別の場合には、データ・レートは、該比較することに応じて低下させられる。該無線通信システムは、直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple access)(OFDMA)無線通信システムであることが出来、そして該ヌル時間及び周波数インターバルは、OFDMA無線通信システムのトーンであることが出来る。

0021

該比較することは、該干渉を該受信機雑音で割算することを含む。アクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定することは、第1パイロット信号を検出すること、第2パイロット信号を検出すること、及び第1パイロット信号を第2パイロット信号から減算すること、を含むことが出来る。

0022

無線通信デバイスが説明される。該デバイスは、該無線通信デバイスより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定するように、受信機雑音を測定するように、及び該干渉を該受信機雑音と比較するように、構成されたプロセッサ、及び該プロセッサに接続されそして無線通信信号を複数の無線通信アクセス端末に送信するように構成された送信機、を含む。該プロセッサは、ヌル時間及び周波数インターバルにおける受信強度を測定するように構成され及びヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定するように構成されることが出来る。該ヌル時間及び周波数インターバルは、ガード帯域であることが出来る。

0023

該プロセッサは、又、ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定するように構成され及び該比較することに応じて該伝送出力を増大させるように構成されることが出来る。該プロセッサは、該比較することに応じて該認可要求を拒否するように構成され、又は該比較することに応じて該データ・レートを低下させるように構成されることが出来る。該無線通信デバイスは、直交周波数分割多元接続(OFDMA)無線通信デバイスであることが出来、そして該ヌル時間及び周波数インターバルは、OFDMA無線通信システムのトーンであることが出来る。該プロセッサは、該干渉を該受信機雑音で割算するように構成されることが出来る。

0024

複数の命令を既に記憶した機械可読媒体であって、該命令は、実行されるときに、機械にアクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉を推定させる、受信機雑音を測定させる、及び該雑音を該受信機雑音と比較させる。該命令は、又上記に記載される方法に関して上記に記載される任意の関数を含むことが出来る。

0025

無線直交周波数分割多元接続通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングの計算を支援するための方法も同様に説明される。該方法は、ヌル時間及び周波数インターバルを特定すること、及び該ヌル時間及び周波数インターバルの期間無線伝送ヌリング(nulling)することを含む。該ヌリングすることは、高速フーリエ変換フィルタのあるトーンをヌル・アウト(null out)することを含むことが出来る。

0026

移動無線通信デバイスも又説明されて、該デバイスは、ヌル時間及び周波数インターバルを特定するように構成され、該ヌル時間及び周波数インターバルの期間無線伝送をヌリングするように構成されるプロセッサ、及びプロセスに接続される送信機、を含み、該送信機は、該無線伝送を送信するように構成される。

図面の簡単な説明

0027

本発明の無線通信システムの諸要素を示す略図を示す図。
本発明の逆方向リンク・ローディングを推定し且つ該推定に応答する動作を図説する流れ図を示す図。
本発明の遠隔局のブロック図を示す図。
本発明の信号中にノッチを形成するためのフィルタの周波数応答曲線の説明図を示す図。
本発明の信号中にノッチを形成するためのフィルタの周波数応答曲線の説明図を示す図。
本発明の信号中にノッチを形成するためのフィルタの周波数応答曲線の説明図を示す図。
本発明の異なる利用者に対するスペクトルの2つの異なる部分の異なるセットのノッチの説明図を示す図。
本発明の基地局のブロック図を示す図。
本発明のセクタ化された無線通信システムを示す図。
本発明の例示的なデータ伝送方式に対して使用されるデータ・チャネル制御チャネルのセットを示す図。
本発明の基地局と端末の一実施形態のブロック図を示す図。
本発明のパイロットシンボルセクタ・ヌル・シンボルを図説する時間対周波数プロットの説明図を示す図。

実施例

0028

本発明の諸態様は、図面を使用して下記に記載される詳細な説明から更に明らかになる。図面では、一貫して対応するものは同じ参照符号識別する。

0029

無線通信システムにおける逆方向リンク・ローディングを推定するための方法及び装置が説明される。逆方向リンク干渉が測定されそして逆方向リンク受信機雑音が測定される。逆方向リンク干渉は、例えば、干渉強度を受信機雑音強度で割算することによって、逆方向リンク受信機雑音と比較される。直交周波数分割多元接続(OFDMA)システムにおける逆方向リンク受信機雑音は、該セル及び隣接セル内のアクセス端末からの伝送をヌル時間及び周波数インターバルの期間ヌリングすることによって、測定されることが出来る。該ヌル時間及び周波数インターバルにおいて測定される強度は、受信機雑音強度である。逆方向リンク干渉は、幾つかの手段によって測定されることが出来る。例えば、局所ヌル時間及び周波数インターバルが指定されることが出来る。該セル又はセクタ内の諸アクセス端末は、該局所時間及び周波数インターバルの期間自身の伝送をヌリングする。該セルの外部の諸アクセス端末は、該局所時間及び周波数インターバルの期間送信を継続する。該局所時間及び周波数インターバルにおいて測定される強度は、干渉強度である。別の例として、干渉強度は、時間的又は周波数的に互いに隣接するパイロット・シンボルの諸対を減算することによって測定されることが出来る。

0030

図1は、無線電話システムの非常に単純化された説明図を提供する。基地局(base station)(BS)10は、RFインターフェースを介して複数の遠隔局(remote station)(RS)12a−12cと通信する。基地局10から遠隔局12へ送信される信号は、本明細書では順方向リンク信号14と呼ばれる。遠隔局12から基地局10へ送信される信号は、本明細書では逆方向リンク信号16と呼ばれる。

0031

図2は、本発明の逆方向リンク容量限度を推定する基本的なステップを説明する流れの略図を示す。該略図は、理解を助けるために順番に描かれているけれども、実際の実現に際してはあるステップは、並列に実行されることが出来ることを、当業者は理解することが出来る。ブロック20では、無負荷セルN0の雑音フロア相当値が計算される。本発明では、それぞれの遠隔局12は、逆方向リンク信号16を送信する。該信号は、ノッチ・フィルタにより処理される結果該ノッチ内の周波数帯域では該遠隔局によって送信されるエネルギーは、無視できる。従って、そのエネルギー帯域のどんなエネルギーも該基地局の雑音フロアによるものである。

0032

ブロック22では帯域内エネルギー(in-band energy)(IO)が計算される。好ましい実施形態では、帯域内エネルギーは、帯域内デジタル・サンプルの2乗和を計算することによって測定される。この測定は、基地局内受信機自動利得制御素子スケーリング演算検査することによって実行されることも出来る。しかしながら、基地局が受信信号に雑音を注入するセル・ウィルティング(wilting)状態では、帯域内のエネルギー測定
は、帯域内エネルギーの指標として自動利得制御スケーリングを利用するのに先立ち、注入された雑音の影響を除去する方式で実行されなければならない。セル・ウィルティングは、自身のローディング閾値を超えているセルが、基地局を自身の交信範囲内の遠隔局から更に遠方に離れているように見せかけるようにする自身の動作を変更する動作である。セル・ウィルティングは、周知であって、本出願の譲受人に譲渡されそして参照として本出願に組み込まれた、“セルラ通信システムにおいて順方向リンク・ハンドオフ境界を逆方向リンク・ハンドオフ境界に均衡させるための方法及び装置”と題する米国特許第5,548,812号において詳細に記載されている。

0033

ブロック24では、バンド内エネルギーの雑音フロアに対する比、IO/N0、が閾値Tと比較される。本発明では、移動局送信状態での雑音エネルギーの、どの移動局も送信状態ではない基地局における雑音エネルギーに対する比がローディング状態を決定するために使用される。

0034

もし該比が閾値よりも大きければ、逆方向リンク・ローディング容量制限がブロック26で宣言される。適切な対応策がブロック28で取られる。第1の例示的な実施形態では、該セルのローディング宣言に応じて、基地局10は、該基地局が既に逆方向リンク・ローディング限度に達していることを示す信号を、順方向リンク信号14上に送信する。この信号に応答して、基地局10の交信範囲内の遠隔局は、逆方向リンク信号14の送信を調節する。該調節は、データ・レートの低減の形の調節又は信号の伝送エネルギーの調節又は双方であることが出来る。それに代わり、基地局10の交信範囲内の遠隔局12は、逆方向リンク容量限度が達せられたことを示す信号を受信する場合、逆方向リンク信号14の送信を抑制することが出来る。

0035

基地局10が逆方向リンク容量限度に達したという決定に応じて取られることの出来る更なる対応策は、該基地局がウィルティング操作を実行することであって、該操作は、基地局がその交信範囲内の移動局から実際よりも更に遠方に離れているように見せかける。このウィルティング操作は、前述した米国特許第5,548,812号で詳細に説明されているように、順方向リンク伝送14のエネルギー削減及び逆方向リンク受信機経路への雑音注入、を引き起こす。

0036

もし該比が該閾値より低ければ、逆方向リンク・ローディング容量超過がブロック30で宣言される。この状態において、基地局は、更に多くの移動局にサービスを提供することが出来る。適切な対応策がブロック32で取られる。第1の例示的な実施形態では、該セルが余分の容量を有するとの判断に応じて、基地局10は、該基地局が更なる逆方向リンク容量を有することを示す信号を、順方向リンク信号14上に送信する。この信号に応じて、基地局10の交信範囲内の遠隔局は、逆方向リンク信号14の送信を調節する。調節は、データ・レートの増大の形の調節又は信号の伝送エネルギー増加の調節又は双方であることが出来る。

0037

基地局10が逆方向リンク容量限度に達したという決定に応じて取られることの出来る更なる対応策は、該セルがセル・ブラサミング(blossoming)操作を行うことである。該ブラサミング操作は、ウィルティング操作モードからのセルの転出である。

0038

図3は、遠隔局12の部分ブロック図である。送信されるべき信号40の同相成分(I´)及び直交成分(Q´)が複素擬似雑音(pseudonoise)(PN)拡散器42に供給される。複素擬似雑音拡散器42への信号の供給に先立ち、順方向誤り訂正符号化、インターリービング、及び速度整合を含む信号40の処理が実行されることは、当業者により理解される。例示的な実施形態では、パイロット・シンボルや出力制御ビットのようなオーバーヘッド情報は、複素擬似雑音(PN)拡散器42のI´入力に供給され、他方、トラヒック・チャネル・データは、複素擬似雑音(PN)拡散器42のQ´入力に供給される。

0039

例示的な実施形態では、複素PN拡散器40は、2つの別個PN系列PNI及びPNQに従って信号を拡散する。複素PN拡散は、周知であって、2002年5月28日に発行された“高データ・レートCDMA無線通信システム”と題する米国特許第6,396,804号に記載されている。該特許は、本出願の譲受人に譲渡されそして参照として本出願に組み込まれている。複素PN拡散信号の同相成分(I)及び直交成分(Q)は、対応するノッチ・フィルタ(notch filter)(NF)44a及び44bに供給される。上述で説明されたように、ノッチ・フィルタは、逆方向リンク信号14の伝送のために使用される該スペクトルの一部分に遠隔局がエネルギーを送信しないように、配備される。これ等のノッチ内のエネルギーは、基地局10の無負荷エネルギーの推定値を提供する。図4aは、ノッチ・フィルタ44a及び44bに対する例示的な周波数応答を図説する。ある好ましい実施形態では、該ノッチの位置は、ベースバンド中の±RC/4に設定され、これはfC±RC/4にアップコンバートされる。ここに、fCは、搬送波周波数であり、そしてRCは、チップ・レートである。ノッチに対する特別な位置設定が好ましく、その理由は、それが最小の計算上の複雑さで実現されることが出来るからである。ノッチの位置設定は、本発明の実施形態の範囲から逸脱することなく、任意に選択されることが出来ることは、当業者によって理解される。

0040

制御器46は、ノッチ・フィルタ44a及び44bの周波数応答特性を制御する。第1の実施形態では、制御器46は、ノッチ・フィルタ44a及び44bの周波数応答に何らの変動も与えない。該第1の実施形態は、単純さの利便性を有するけれども、該帯域全体に亘るエネルギーは、一様であるとは云えずそしてそのようなものとして無負荷帯域内エネルギーの劣質な推定値しか与えることが出来ない、という欠点に悩まされる。第2の実施形態では、制御器46は、逆方向リンク信号14の伝送帯域全体に亘りノッチの設定位置を掃引する。第3の実施形態では、制御器46は、フィルタ44a及び44bのノッチの設定位置をホッピングさせる。順に挙げられた可能な手段は、決して包括的ではなく、基地局10への伝送帯域全体に亘る帯域内無負荷雑音エネルギーのサンプルを提供する諸方法のうちの単なる数例を提供するに過ぎない、ということを当業者は理解する。

0041

ノッチ・フィルタ処理されたI成分とQ成分は、次にパルス成形フィルタ(FIR)48aと48bに供給される。パルス成形フィルタ48aと48bは、帯域外放射を低減するために与えられる。好ましい実施形態では、FIRフィルタ48aと48bでのフィルタ処理に先立ち、ノッチ・フィルタ処理操作がベースバンドで実行される。パルス成形に先立ってノッチ・フィルタ処理する理由は、逆方向リンク信号14の帯域外放射を指定された限度まで低減させるために、現在のシステムではパルス成形フィルタは、ベースバンドのチップ・レートより高速のサンプリング速度を要求する、ということである。ノッチ・フィルタ44aと44bは、パルス成形フィルタ48aと48bに引き続いて与えられることが出来る、及び、送信機50におけるアップコンバージョンに引き続いて無線周波数で実行されることすらできる、ことは当業者によって理解される。図4Cは、周波数fC±RC/4にノッチを持つパルス成形フィルタ48aと48bにより出力される信号の周波数特性を表す。

0042

送信機50は、選択された変調フォーマットに従って信号をアップコンバートし、増幅し、そしてフィルタ処理する、そして、逆方向リンク16を介する伝送のために該処理された信号をアンテナ52に供給する。例示的な実施形態では、送信機50は、4相位相偏移変調(quaternary phase shift keyed modulation)(QPSK)に従って伝送のための信号をアップコンバートする。本発明は、BPSKやQA変調のような、他の変調方式にも等しく適用可能である。図4Dは、本発明の例示的な一実施形態であって、そこでは2つの異なる集合の利用者は、逆方向リンク信号の伝送のために利用されるスペクトルの2つの異なる部分にノッチを入れる。このような実施形態では、フィルタ66aと66bの帯域幅BBandpassは、該利用者達のノッチBNotch1とノッチBNotch2の帯域幅を含むのに十分なだけ広くなければならない。図4Dは、説明目的のみのために2つの異なる集合の利用者を使用し、そして本発明の精神から逸脱することなく異なる数の利用者に拡張されることが出来る、ということを当業者は理解することが出来る。同様に、時間に対して線形周波数掃引は、本発明の範囲をこの特別な実施形態に制限するためには意図されない。

0043

図5は、基地局10の部分ブロック図である。逆方向リンク信号14は、アンテナ60により受信されて、受信機(receiver)(RCVR)62に供給される。受信機62は、該受信信号をダウンコンバートし、増幅し、そしてフィルタ処理する。例示的な実施形態では、復調フォーマットは、4相位相偏移変調であるが、しかし本発明は、他の復調フォーマットに等しく適用可能である。次に受信信号のI成分とQ成分は、復調ブロック64、バンドパス・フィルタ(band-pass filter)(BPF)66aと66b、及びエネルギー計算器76、に供給される。

0044

復調器64は、適用可能なプロトコルに従ってその情報値に対するI成分とQ成分を処理する。

0045

ノッチ・フィルタ66aと66bの諸特性は、制御器68により制御される。制御器68の制御信号は、制御器46の制御信号を反映する。従って、ノッチ・フィルタ44aと44bの諸特性は、バンドパス・フィルタ66aと66bの諸特性と揃えられている。このようにして、バンドパス・フィルタ66aと66bの出力は、ノッチ・フィルタ44aと44bによってフィルタ除去される逆方向リンク信号14の部分である。バンドパス・フィルタ66aと66bの周波数応答は、図4Cに示される。バンドパス・フィルタの目的は、フィルタ44によってノッチを入れられた逆方向リンクスペクトルの部分をエネルギー計算器70に向けることである、ことが理解されることが出来る。

0046

バンドパス・フィルタ66aと66bの出力は、エネルギー計算器70に供給される。例示的な実施形態では、バンドパス・フィルタ66aと66bによりフィルタ処理されたデジタル・サンプルは、平方され次いで合計されて、遠隔局12からの逆方向リンク伝送のうちノッチを入れられた周波数帯域部分における雑音エネルギーの推定値を供給する。

0047

平方値の和は、フィルタ72に供給される。例示的な実施形態では、フィルタ72は、例えば有限インパルス応答フィルタを使用するような、種々の方法で実現されることが出来る移動平均フィルタである。フィルタ72の出力は、遠隔局12からの逆方向リンク伝送からノッチを入れられて除外された周波数における雑音エネルギーの推定値として、制御プロセッサ74に供給される。

0048

帯域内エネルギーの計算に際して、受信機62からのデジタル化されたサンプルは、エネルギー計算器76に供給される。エネルギー計算器76は、該デジタル化されたサンプルの平方を合計してそれらの値をフィルタ78に供給することによって、総帯域内エネルギー(IO)を推定する。フィルタ72に関して説明されたように、例示的な実施形態では、フィルタ78は、移動平均フィルタである。フィルタ処理されたエネルギー・サンプルは、総帯域内エネルギーIOの推定値として制御プロセッサ74に供給される。

0049

制御プロセッサ74は、NFとBPFの帯域幅に関する情報とチップ・レートを更に供給される。逆方向リンク伝送16の帯域幅とフィルタ44aと44bのノッチ部の帯域幅に基づいて、制御プロセッサ74は、次に逆方向リンク・ローディング(reverse link loading)(RLL)の推定値を次の一般式に従って計算する:

0050

ここに、IOはフィルタ78の出力に従って決定される推定総帯域内エネルギーであり、Inotchは逆方向リンク信号14のノッチ部分における推定エネルギーであり、BTotalは逆方向リンク信号14の全帯域幅であり、BNotchはフィルタ44aと44bにより供給されるノッチの帯域幅であり、そしてBBandpassはフィルタ66aと66bの帯域幅である。数式(3)の分母における因子2は、逆方向リンク信号スペクトル中に2つのノッチがあると云う事実、及び該ノッチが等しいバンド幅BNotchを有する事実に基づく。

0051

この数式は、異なる集合の利用者が逆方向リンク信号の伝送のために使用されるスペクトルの内の異なる部分にノッチを入れる場合の一実施形態において、利用される。このような実施形態では、フィルタ66aと66bの帯域幅は、全ての利用者のノッチ部の帯域幅を含むのに十分なほど広くなければならない。異なる一実施形態では、そこではBBandpassがBNotchに等しい、即ち全ての利用者が逆方向リンク信号の伝送のために使用するスペクトルの内の同一部分にノッチを入れる場合、該数式は次の形に約される:

0052

本発明の諸態様が任意のノッチ数及び種々の幅のノッチに容易に拡張されることが出来ることを当業者は理解する。更に、ノッチを入れられた周波数部分のエネルギーと帯域内エネルギーとの間の比のスケーリングは、実行される必要がないことは当業者により理解される。むしろ、この比が比較される対象の閾値がスケーリングされることが出来て、これは制御プロセッサ74により実行される演算の計算上の複雑さを簡略化する。

0053

次に逆方向ローディングは、閾値(threshold)(T)と比較される。制御プロセッサ74は、次に該比較結果に基づいて対応策をとる。

0054

もし逆方向ローディングが閾値より大であるならば、逆方向リンク・ローディング容量制限が宣言される。本発明の1つの実施形態では、制御プロセッサ74は、セルをウィルティングすることにより対応する。順方向リンク信号14の送信出力を低減する制御命令が、順方向リンク伝送サブシステム78に送られる。この信号に応じて、順方向リンク伝送サブシステム78中の出力増幅器(示されない)は、送信の利得を低減する。更に、受信機の雑音フロアを増大させるための対応信号が受信機62に送られる。この信号に応じて、受信された逆方向リンク信号中に雑音が注入される。その結果は、基地局が、それが実際あるよりも移動局から更に遠く離れたように見えることになり、これは該移動局に対して追加容量を有する隣接セルへのハンドオフへ誘導させる。

0055

もし逆方向ローディングが閾値より小であるならば、逆方向ローディング容量超過が宣言される。本発明の1つの実施形態では、制御プロセッサ74は、セルをブラサミングすることにより対応する。送信出力を増大させる制御命令が順方向リンク伝送サブシステム78に送られ、そして受信機の雑音フロアを低減するための対応信号が受信機62に送られる。

0056

別の実施形態では、該比較の結果は、RLビジービット発生器(RL Busy Bit Generator)76に送られる。該RLビジー・ビット発生器は、もし逆方向ローディングが閾値より大であるならば、第1の値を持つRLビジー・ビットを生成し、そして、もし逆方向ローディングが閾値より小であるならば、第2の値を持つRLビジー・ビットを生成する。基地局10は、そのような訳で適切な処置を取ることが出来る。1つの実施形態では、基地局10は、もし逆方向リンク・ローディングが超えているならば、許容利用者数を減少させることが出来る、そして、もし逆方向リンク・ローディングが許容限度より下ならば、許容利用者数を増大させることが出来る。別の実施形態では、基地局10は、もし逆方向リンク・ローディングが超えているならば、少なくとも1つの利用者に対する許容データ・レートを低減することが出来る、そして、もし逆方向リンク・ローディングが許容限度より下ならば、少なくとも1つの利用者に対する許容データ・レートを増大することが出来る。

0057

図6は、複数の基地局110と複数の端末120とを有する無線通信システム100を示す。基地局110は、基地局10であることが出来る。端末120は、端末12A、12B及び12Cであることが出来る。基地局は、一般には端末と通信する固定局であって、アクセス・ポイント、ノードB、或いは何か他の用語で呼ばれることも出来る。各基地局110は、特別な地理的領域102に対して通信範囲を提供する。用語“セル”は、該用語が使用される文脈に従って基地局及び/又はその交信範囲を指すことが出来る。システム容量を向上させるために、基地局の交信範囲は、複数のより小さな領域、例えば3つのより小さな領域104a、104b、及び104c、に分割されることが出来る。それぞれのより小さな領域は、それぞれの基地トランシーバ・サブシステム(base transceiver subsystem)(BTS)により取り扱われる。用語“セクタ”は、該用語が使用される文脈に従ってBTS及び/又はその交信範囲を指すことが出来る。セクタ化されたセルに
対して、該セルに属する全セクタに対する複数のBTSは、一般的には該セルに対する基地局内部に共に設置される。システム制御器130は、複数の基地局110に接続し、そしてこれ等の基地局に対する調整と制御を提供する。

0058

端末は、固定又は可動であることが出来て、移動局、無線デバイス利用者設備、或いは何か他の用語で呼ばれることも出来る。各端末は、任意の与えられた時間に0、1つ、又は複数の基地局と通信することが出来る。

0059

本明細書で説明される干渉制御技術は、セクタ化されたセルを持つシステムにもセクタ化されないセルを持つシステムにも使用されることが出来る。下記の説明では、用語“セクタ”は、(1)セクタ化されたセルを持つシステムに対する従来のBTS及び/又はその交信範囲、及び(2)セクタ化されないセルを持つシステムに対する従来の基地局及び/又はその交信範囲、を指す。用語“端末”と“利用者”は、互換的に使用される、そして、用語“セクタ”と“基地局”も又互換的に使用される。取り扱い基地局/セクタは、ある端末が通信する基地局/セクタである。隣接の基地局/セクタは、該端末が通信しない基地局/セクタである。

0060

干渉制御技術も又種々の多元接続通信システムに対して使用されることが出来る。例えば、これ等の技術は、符号分割多元接続(code division multiple access)(CDMA)システム、周波数分割多元接続(frequency division multiple access)(FDMA)システム、時分割多元接続(time division multiple access)(TDMA)システム、直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple access)(OFDMA)システム、インターリーブされた(interleaved)(IFDMA)システム、局所化された(localized)FDMA(LFDMA)システム、空間分割多元接続(space division multiple access)(SDMA)システム、準直交(quasi-orthogonal)多元接続システム、等々に対して使用されることが出来る。IFDMAは、分散型(distributed)FDMAとも呼ばれる、そして、LFDMAは、狭帯域FDMA又は古典的(classical)FDMAとも呼ばれる。OFDMAシステムは、直交周波数分割多重(orthogonal frequency division multiplexing)(OFDM)を利用する。OFDM、IFDMA、及びLFDMAは、全システム帯域を複数(K個)の直交周波数サブバンドに効率的に分割する。これ等のサブバンドは、トーン、副搬送波ビン、等々とも呼ばれることが出来る。OFDMは、K個のサブバンドの全体又は部分集合上の周波数領域に変調シンボルを送信する。IFDMAは、K個のサブバンドの全体に亘り一様に分散される複数のサブバンド上の時間領域で変調シンボルを送信する。LFDMAは、時間領域でそして一般的には隣接する複数のサブバンド上で変調シンボルを送信する。

0061

図1で示されるように、それぞれのセクタは、該セクタ内の端末からの“所望の”伝送を受信すると同様に他のセクタ内の端末からの“干渉する”伝送ことが出来る。それぞれのセクタで観測される全干渉は、(1)同一セクタ内の複数の端末からのセクタ内干渉、及び、(2)他セクタ内の複数の端末からのセクタ間干渉、から構成される。他セクタ干渉(othersector interference)(OSI)とも呼ばれる、セクタ間干渉は、各セクタ内の伝送が他セクタ内の伝送とは直交しない、ことから生じる。セクタ間干渉とセクタ内干渉は、通信性能に大きな影響を有し、そして下記に説明されるように軽減されることが可能である。

0062

セクタ間干渉は、例えば利用者に基づく干渉制御及びネットワークに基づく干渉制御のような、種々の機構を利用して制御されることが出来る。利用者に基づく干渉制御に関しては、該複数の端末は、隣接セクタにより観測されるセクタ間干渉について報知され、それに応じて、該セクタ間干渉が許容水準内に保たれるように該複数の端末の送信出力を調節する。ネットワークに基づく干渉制御に関しては、それぞれのセクタは、隣接セクタにより観測されるセクタ間干渉について報知され、該セクタ間干渉が許容水準内に保たれるように該セクタ内の諸端末に対するデータ伝送を調整する。システムは、利用者に基づく干渉制御のみを利用することが出来るし、或いはネットワークに基づく干渉制御のみを利用することが出来るし、或いは双方を利用することが出来る。複数の干渉制御機構及びそれ等の組合せは、下記に説明されるように、種々の方法で実装されることが出来る。

0063

図7は、端末120x、取り扱い基地局110x、及び隣接基地局110yの一実施形態のブロック図を示す。逆方向リンク上では、端末120xにおいて、TXデータ・プロセッサ710は、逆方向リンク(RL)トラヒック・データと制御データを符号化し、インターリーブし、及びシンボル・マッピングして、データ・シンボルを供給する。変調器(Modulator)(Mod)712は、データ・シンボルとパイロット・シンボルを適切なサブバンドとシンボル周期上にマッピングし、もし適用可能であるならばOFDM変調を実行し、そして、複素値チップのシーケンスを供給する。送信機ユニット(transmitter unit)(TMTR)714は、該チップのシーケンスを調整して(例えば、アナログに変換し、フィルタ処理し、そして周波数アップコンバートして)、アンテナ716を介して送信される、逆方向リンク信号を生成する。

0064

取り扱い基地局110xでは、複数のアンテナ752xa〜752xtが端末120xと他の端末からの逆方向リンク信号を受信する。各アンテナ752xは、受信信号をそれぞれの受信機ユニット(receiver unit)(RCVR)754xに供給する。それぞれの受信機ユニット754xは、その受信信号を調整し(例えば、フィルタ処理し、増幅し、周波数ダウンコンバートし、そしてデジタル化し)、もし適用可能であるならばOFDM復調を実行して、受信シンボルを供給する。RX空間プロセッサ758は、全ての受信機ユニットからの受信シンボル上で受信機空間処理を実行して、伝送されたデータ・シンボルの推定値である、データ・シンボル推定値を供給する。RXデータ・プロセッサ760xは、該データ・シンボル推定値を逆マッピングし、デインターリーブし、復号する、そして、基地局110xにより現在サービスを受けている端末120x及び他の端末に対する復号データを供給する。

0065

順方向リンク伝送に対する処理は、逆方向リンクに対して上述で説明された処理と同様に実行されることが出来る。順方向リンクと逆方向リンク上の伝送に対する処理は、一般的にはシステムによって指定される。

0066

干渉及び出力制御に関しては、取り扱い基地局110xにおいて、RX空間プロセッサ758xは、端末120xに対する受信SNRを推定し、基地局110xにより観測されるセクタ間干渉を推定し、そして、端末110xに対するSNR推定値干渉推定値(例えば、測定された干渉Imeas,m)を制御器770xに供給する。制御器770xは、該端末に対するSNR推定値と目標SNRに基づいて、端末120xに対するTPC命令を生成する。制御器770xは、該干渉推定値に基づいてOTAOSI報告及び/又はIS OSI報告を生成することが出来る。制御器770xは、通信(communication)(Comm)ユニット774xを介して隣接セクタからのIS OSI報告を受信することも出来る。該TPC命令、基地局110xに対するOTA OSI報告、及び恐らくは他のセクタに対するOTA OSI報告、は、TXデータ・プロセッサ782x及びTX空間プロセッサ784xにより処理され、送信機ユニット754xa〜754xtにより調整され、そして、アンテナ752xa〜752xtを介して送信される。基地局110xからのIS OSI報告は、通信ユニット774xを介して、例えばバックホール又は他の有線通信回線を介して、隣接セクタに送られることが出来る。

0067

隣接基地局110yにおいて、RX空間プロセッサ758yは、基地局110yにより観測されるセクタ間干渉を推定して、干渉推定値を制御器770yに供給する。制御器770yは、該干渉推定値に基づいてOTAOSI報告及び/又はIS OSI報告を生成することが出来る。該OTA OSI報告は、処理されてシステム内の諸端末に一斉送信される。該IS OSI報告は、通信ユニット774yを介して隣接セクタに送られることが出来る。

0068

端末120xでは、アンテナ716は、取り扱い基地局と隣接基地局から順方向リンク信号を受信して、受信信号を受信機ユニット714に供給する。該受信信号は、受信機ユニット714により調整及びデジタル化されて、復調器(demodulator)(Demod)742とRXデータ・プロセッサ744により更に処理される。プロセッサ744は、取り扱い基地局110xにより端末120xに送られるTPC命令、及び、隣接基地局により一斉送信されるOTAOSI報告、を与える。復調器742内のチャネル推定器は、各基地局に対するチャネル利得を推定する。制御器720は、受信されたTPC命令を検出して、該TPC決定に基づき基準出力制御水準更新する。制御器720は、又、隣接基地局から受信されたOTA OSI報告と取り扱い基地局と隣接基地局に対するチャネル利得に基づいて、トラヒック・チャネルに対する送信出力を調節する。制御器720は、端末120xに割り当てられるトラヒック・チャネルに対する送信出力を供給する。プロセッサ710及び/又は変調器712は、制御器720により供給される送信出力に基づいてデータ・シンボルをスケーリングする。

0069

制御器720、770x、及び770yは、それぞれ端末120x及び基地局110xと110yにおける種々の処理ユニットの動作を命令する。これ等の制御器は、又干渉と出力制御に対する種々の機能を実行することも出来る。メモリ・ユニット722、772x、及び772yは、それぞれ制御器720、770x、及び770yに対するデータと
プログラム・コードを記憶する。スケジューラ780xは、基地局110xとの通信のために諸端末をスケジューリングし、そして又、例えば隣接基地局からのISOSI報告に基づいて、該スケジューリングされた諸端末にトラヒック・チャネルを割り当てる。

0070

図2は、OFDMAシステムに対する時間−周波数平面200上の周波数ホッピング(frequency hopping)(FH)を図説する。周波数ホッピングに関しては、それぞれのトラヒック・チャネルは、各時間インターバルにおいて該トラヒック・チャネルのために使用されるべき個々のサブバンドを指示する特定のFHシーケンスと関連付けられる。それぞれのセクタにおける異なるトラヒック・チャネルに対するFHシーケンスは、互いに直交しており、従って、任意の時間インターバルにおいて何れの2つのトラヒック・チャネルも同一サブバンドを使用しない。それぞれのセクタに対するFHシーケンスは、又近隣セクタに対するFHシーケンスに関して擬似ランダムでもある。2つのセクタにおける2つのトラヒック・チャネル間の干渉は、これ等2つのトラヒック・チャネルが同一時間インターバルにおいて同一サブバンドを使用する場合は、何時でも生じる。しかしながら、異なるセクタに対して使用されるFHシーケンスの擬似ランダム的性質の故に、セクタ間干渉は、ランダム化される。

0071

複数のデータ・チャネルは、それぞれのデータ・チャネルが任意の与えられた時間において唯一つの端末により使用されるように、複数のアクティブ端末に割り当てられることが出来る。システム・リソースを維持するために、制御チャネルは、例えば符号分割多重化を利用して、複数の端末間で共有されることが出来る。もし複数のデータ・チャネルが周波数と時間においてのみ直交するように多重化されており(そして符号多重化されていなければ)、その場合該データ・チャネルは、チャネル状態と受信機の不完全さに起因する直交性喪失に対して制御チャネルよりも影響を受けにくい。

0072

従ってデータ・チャネルは、出力制御にとって適切ないくつかの重要な性質を有する。第1に、データ・チャネル上のセル内干渉は、周波数と時間における直交多重化の故に、最小である。第2にセル間干渉は、近隣セクタが異なるFHシーケンスを使用するが故に、ランダム化される。ある所与の端末によって引き起こされるセル間干渉の量は、(1)該端末によって使用される送信出力、及び(2)隣接基地局に相対的な該端末の位置、によって決定される。

0073

データ・チャネルに関して、出力制御は、セル内干渉とセル間干渉を許容水準内に保ちつつそれぞれの端末が出来る限り高い出力水準で送信することを許されるように、実行されることが出来る。取り扱い基地局に近接して位置する端末は、より高い出力水準で送信することを許される、というのはこの端末は、隣接基地局に干渉を引き起こす可能性が少ないからである。逆に、取り扱い基地局からより離れセクタ境界の近くに位置する端末は、より低い出力水準で送信することを許される、というのはこの端末は、隣接基地局により大きな干渉を引き起こす可能性があるからである。送信出力をこのように制御することは、それぞれの基地局により観測される干渉全体を潜在的に削減することが出来る、他方、“条件を満たした”端末に対してはより高いSNRと従ってより高いデータ・レートを獲得することを可能にする。

0074

データ・チャネルに対する出力制御は、上述で特記された諸目標を獲得するために種々の方法で実行されることが出来る。簡明を期するために、出力制御の具体的な実施形態が下記で説明される。この実施形態に関しては、ある所与の端末に対するデータ・チャネルのための送信出力は、下記のように表わされる。

0075

Pdch(n)=Pref(n)+ΔP(n) 数式(1)
ここにPdch(n)は、該データ・チャネルのための最新インターバルnに対する送信出力であり、
Pref(n)は、最新のインターバルnに対する基準出力水準であり、
ΔP(n) 最新のインターバルnに対する送信出力デルタである。

0076

出力水準Pdch(n)及びPref(n)と送信出力デルタΔP(n)は、デシベル(dB)の単位で与えられる。

0077

基準出力水準は、(例えば、制御チャネル上で)指定された送信に対する目標信号品質を達成するために必要とされる送信出力量である。信号品質(SNRと表わされる)は、信号対雑音比、信号対雑音干渉比、等々によって定量化されることが出来る。基準出力水準と目標SNRは、下記に説明されるように、指定された伝送に対する所望の水準の通信性能を達成するために、出力制御機構によって調節されることが出来る。もし基準出力水準が目標SNRを達成することが出来るならば、その場合該データ・チャネルに関する受信されたSNRは、下記のように推定されることが出来る。

0078

SNRdch(n)=SNRtarget(n)+ΔP(n) 数式(2)
数式(2)は、データ・チャネルと制御チャネルが同じ様な干渉統計値を有すると仮定する。これは、例えば、異なるセクタからの制御チャネルとデータ・チャネルが互いと干渉する場合である。基準出力水準は、下記で説明されるように決定されることが出来る。

0079

データ・チャネルのための送信出力は、例えば(1)該端末が隣接セクタ内の他の端末に引き起こす可能性があるセクタ間干渉量、(2)該端末が同一セクタ内の他の端末に引き起こす可能性があるセクタ内干渉量、(3)該端末に対して許される最大出力量、及び(4)恐らくその他の因子、のような種々の因子に基づいて設定されることが出来る。これ等の因子のそれぞれが下記で説明される。

0080

各端末が引き起こす可能性があるセクタ間干渉量は、種々の方法で決定されることが出来る。例えば、各端末によって引き起こされるセクタ間干渉量は、それぞれの隣接基地局によって直接推定されることが出来て、該端末に送られる。該端末は、その時にはそれに応じてその送信出力を調節することが出来る。この個々に行われる干渉報知は、膨大なオーバーヘッドシグナリングを必要とする可能性がある。簡明を期するため、各端末が引き起こす可能性があるセクタ間干渉の量は、(1)各隣接基地局によって観測される干渉全体、(2)取り扱い基地局と隣接基地局に対するチャネル利得、及び(3)該端末によって使用される送信出力水準、に基づいて大雑把に推定されることが出来る。(1)と(2)の量が下記で説明される。

0081

各基地局は、該基地局により観測される干渉の全体量又は平均量を推定できる。これは、各サブバンド上の干渉強度を推定することによって、及び、個々のサブバンドに対する干渉強度の推定値に基づいて平均干渉強度を計算することによって、達成されることが出来る。平均干渉強度は、例えば、算術平均幾何平均、SNRに基づく平均、等々のような、種々の平均手法を利用して求められることが出来る。

0082

算術平均に関しては、平均干渉強度は、下記のように表わされることが出来る:

0083

ここにIm(k,n)は、時間インターバルnにおいてサブバンドk上でのセクタmに対する干渉強度推定値である、及び
Imeas,m(n)は、時間インターバルnにおける平均干渉強度である。

0084

量Im(k,n)とImeas,m(n)は、数式(3)では線形の単位であるが、しかしデシベル(dB)で与えられることも可能である。算術平均を用いると、数少ない大きな干渉強度推定値が平均干渉強度を歪め得る。

0085

幾何平均に関して、平均干渉強度は、下記のように表わされることが出来る:

0086

幾何平均は、数少ないサブバンドに対する大きな干渉強度推定値を抑制することが出来て、その結果、算術平均を用いるよりも平均干渉強度は低い。

0087

SNRに基づく平均に関して、平均干渉強度は、下記のように表わされることが出来る:

0088

ここにPnomは、各サブバンドに対して仮定される基準受信強度を表す。数式(5)は、基準受信強度に基づいて各サブバンドの理論容量を決定し、全N個のサブバンドに対する平均容量を計算し、そして該平均容量に与える平均干渉強度を決定する。SNRに基づく平均(容量に基づく平均とも呼ばれる)も又数少ないサブバンドに対する大きな干渉強度推定値を抑制する。

0089

何れの平均手法が利用されるかとは無関係に、各基地局は、干渉強度推定値及び又は複数の時間インターバルに亘る平均干渉強度をフィルタ処理して、干渉測定品質を改良することが出来る。該フィルタ処理は、有限インパルス応答(finite impulse response)(FIR)フィルタ、無限インパルス応答(infinite impulse response)(IIR)フィルタ、又は公知の何か他のフィルタ、を用いて実現されることが出来る。このように、用語“干渉”は、本明細書の記載においてはフィルタ処理された或いはフィルタ処理されない干渉を指すことがある。

0090

各基地局は、その干渉測定結果を他のセクタ内の端末による利用のために一斉送信することが出来る。該干渉測定結果は、種々の方法で一斉送信されることが出来る。1つの実施形態では、平均干渉強度(又は“測定された”干渉)が事前に決定されたビット数に定量化されて、次に該ビットは、報知チャネルを介して送られる。別の実施形態では、測定された干渉は、該測定された干渉が基準干渉閾値よりも大きいか小さいかを示す、単ビットを使用して一斉送信される。更に別の実施形態では、測定された干渉が2ビットを使用して一斉送信される。1つのビットは、基準干渉閾値に相対的な測定された干渉を示す。他のビットは、該測定された干渉が高い基準干渉閾値を超えるかどうかを示す、危急/非常(distress/panic)ビットとして使用されることが出来る。干渉測定は、他の方法で送られることも可能である。

0091

簡明を期するため、下記の説明は、干渉情報を提供するために単一の他セクタ干渉(other-sector interference)(OSI)ビットの使用を仮定する。各基地局は、そのOSIビット(OSIB)を下記のように設定することが出来る。

0092

ここにItargetは、基準干渉閾値である。

0093

これに代わり、各基地局は、該基地局により観測される総干渉強度の熱雑音強度に対する比、測定された干渉オーバーサーマル(interference-over-thermal)(IOT)を求めることが出来る。総干渉強度は、上述で説明されたように計算されることが出来る。熱雑音強度は、送信機の電源を切って受信機における雑音を測定することによって推定されることが出来る。特定の動作点が該システムに対して選択されることが出来、そしてIOTtargetと記される。より高い動作点は、端末がデータ・チャネルに対して(平均的に)より高い送信出力を使用することを可能にする。しかしながら、非常に高い動作点は、望ましいとは云えない、というのはシステムが干渉律速になり得るからであって、これは送信出力の増大が受信SNRの増大に移し変えられない状況である。更に、非常に高い動作点は、システム不安定の可能性を増大させる。何れにせよ、各基地局は、そのO
SIビットを下記のように設定することが出来る。

0094

ここにIOTmeas,m(n)は、時間インターバルnにおいてセクタmに対して測定されたIOTであり、
IOTtargetは、該セクタに対する所望の動作点である。

0095

両方の場合に対して、OSIビットは、下記に説明されるように出力制御のために使用されることが出来る。

0096

各端末は、該端末からの逆方向リンク伝送を受信することが出来る各基地局に対するチャネル利得(即ち伝送路利得)を推定することが出来る。各基地局に対するチャネル利得は、該基地局から順方向リンクを介して受信されるパイロットを処理することにより、受信パイロットの強度/出力を推定することにより、及び、高速フェージングの効果等々を除去するために(例えば、数100ミリ秒の時定数を有するフィルタを用いて)パイロット強度推定値を時間に関してフィルタ処理することにより、推定されることが出来る。もし全ての基地局がそれ等のパイロットを同一出力水準で送信するならば、その場合それぞれの基地局に対する受信パイロット強度は、該基地局と該端末との間のチャネル利得を表している。端末は、チャネル利得比ベクトル、G、を下記のように形成することが出来る。

0097

G=[r1(n) r2(n)...rM(n)] 数式(8)
ここに ri(n)=gs(n)/gni(n) 数式(9)
gs(n)は該端末と該取り扱い基地局との間のチャネル利得であり、
gni(n)は該端末と隣接基地局iとの間のチャネル利得であり、そして
ri(n)は隣接基地局iに対するチャネル利得比である。

0098

距離は、チャネル利得に対して反比例関係にあるので、チャネル利得比gs(n)/gni(n)は、取り扱い基地局までの距離に相対的な隣接基地局までの距離を示す“相対距離”と見なされることが出来る。一般には、隣接基地局に対するチャネル利得比、ri(n)、は、該端末がセクタ境界に向かって移動するに従い減少し、該端末が取り扱い基地局に接近しつつ移動するに従い増大する。チャネル利得比ベクトル、G、は、下記で説明されるように出力制御のために使用されることが出来る。

0099

各セクタに対するデータ・チャネルは、それ等が互いに直交するように多重化されるけれども、直交性の何らかの喪失が搬送波間干渉(inter-carrier interference)(ICI)、シンボル間干渉(intersymbol interference)(ISI)、等々の結果生じることがある。直交性のこの喪失は、セクタ内干渉を引き起こす。セクタ内干渉を低減させるために、各端末の送信出力は、この端末が同一セクタ内の他の端末に引き起こす可能性があるセクタ内干渉量がある許容水準内に維持されるように、制御されることが出来る。これは、例えば、各端末のためのデータ・チャネルに対する受信SNRが、下記のように、ある事前に決定されたSNR範囲内にあることを要求することによって達成されることが出来る。

0100

SNRdch(n)∈[SNRmin,SNRmax] 数式(10)
ここに、SNRminは、データ・チャネルに対して許容される最小受信SNRであり、そして
SNRmaxは、データ・チャネルに対して許容される最大受信SNRである。

0101

最小受信SNRは、全ての端末、殊にセクタ境界近傍に位置する諸端末、が最低水準の通信性能を実現することができる、ことを保証する。このような制約がなければ、セクタ境界近傍に位置する諸端末は、極端に低い出力水準で送信することを強制される可能性がある、というのは、該端末が、しばしばはなはだしい量のセクタ間干渉をもたらすからである。

0102

もし全ての端末のためのデータ・チャネルに対する受信SNRが[SNRmin,SNRmax]の範囲内に拘束されるならば、その場合直交性の喪失のために各端末によって引き起こされるセクタ内干渉の量は、許容水準内にあると見做されることが出来る。受信SNRをこのSNR範囲内に制限することによっても、隣接サブバンド間の受信強度スペクトル密度には(SNRmax−SNRmin)dB程度の差があり得る(該サブバンド上で同程度のセクタ間干渉量が観測されると仮定する、このことは、例えば、もし制御及びデータ・チャネルがランダムホップしその結果異なるセクタから来る制御及びデータ・チャネルが互いと衝突することがあるならば、真である)。狭いSNR範囲は、ICI及びISIが存在してもシステムの頑健性を向上させる。SNR範囲10dBは、多くの動作シナリオにおいて良好な通信性能をもたらすことが知られてきた。他のSNRも使用されることが出来る。

0103

もしデータ・チャネルに対する送信出力が、数式(1)で示されるように決定されるならば、その場合該データ・チャネルに対する受信SNRは、[SNRmin,SNRmax]の範囲内に、送信出力デルタ、ΔP(n)、を下記のように対応する範囲内にあるように拘束することによって、維持されることが出来る。

0104

ΔP(n)∈[ΔPmin,ΔPmax] 数式(11)
ここにΔPminはデータ・チャネルに対して許容される最小送信出力デルタであり、そして
ΔPmaxはデータ・チャネルに対して許容される最大送信出力デルタである。

0105

特に、ΔPmin=SNRmin−SNRtarget 及び ΔPmax=SNRmax−SNRtarget である。別の実施形態では、送信出力Pdch(n)は、例えば、データ・チャネルに対する受信信号強度に基づいて決定される範囲内になるように拘束されることが出来る。この実施形態は、例えば、例え干渉強度がサブバンド間で統計的に異なっていても、利用されることが可能である。

0106

次に、各端末のためのデータ・チャネルに対する送信出力は、下記のパラメータに基づいて調節されることが出来る:
各基地局によるOSIビットの一斉送信、
該端末により計算されるチャネル利得比ベクトル、G、
該データ・チャネルに対して許容される受信SNR範囲[SNRmin,SNRmax]、或いは等価であるが許容される送信出力デルタの範囲[ΔPmin,ΔPmax]、及び
該端末に対して許される最大出力水準、Pmax、これは、システム又は該端末内部の出力増幅器によって設定されることが出来る。

0107

パラメータ1)と2)は、該端末により引き起こされるセクタ間干渉に関係する。パラメータ3)は、該端末により引き起こされるセクタ内干渉に関係する。

0108

一般には、高い干渉を報告する隣接セクタの近くに位置する端末は、より低い送信出力デルタを用いて送信する結果、その受信SNRは、SNRminにより近い。逆に、取り扱い基地局の近くに位置する端末は、より高い送信出力デルタで送信する結果、その受信SNRは、SNRmaxにより近い。システム内の端末に対して、取り扱い基地局への近接度に基づいて、受信SNRの勾配が観察されることが出来る。各基地局におけるスケジューラは、受信SNRの分布活用して高いスループットを達成する一方諸端末に対する公平性を保証する。

0109

データ・チャネルのための送信出力は、上述に特記された4個のパラメータに基づいて種々の方法で調節されることが出来る。出力制御機構は、必ずしも全ての端末に対して等しいSNRを保持する必要はない、殊にOFDMAシステムのような直交システムではそうであって、そこでは基地局により近い端末は、他の端末に多くの問題を引き起こすことなくより高い出力水準で送信することが出来る。明確を期するため、送信出力を調節するためのある具体的な実施形態が下記で説明される。この実施形態に関しては、各端末は、隣接基地局により一斉送信されるOSIビットをモニタして、ベクトルG中で最小のチャネル利得比を有する最強の隣接基地局のOSIビットのみに応答する。もしある所与の基地局のOSIビットが(該基地局が基準より高いセクタ間干渉観測するため)‘1’に設定されるならば、その場合最強の隣接基地局としてこの基地局を有する諸端末の送信出力は、下方に調節されることが出来る。逆に、もし該OSIビットが‘0’に設定されるならば、その場合最強の隣接基地局としてこの基地局を有する諸端末の送信出力は、上方に調節されることが出来る。他の実施形態に関しては、各端末は、1又は複数の基地局(例えば、取り扱い基地局及び/又は隣接基地局)に対して求められる1又は複数のOSIビットに基づいて、その送信出力を調節することが出来る。

0110

このようにしてOSIビットは、送信出力を調節すべき方向を決定する。各端末に対する送信出力の調節量は、(1)該端末の現在の送信出力水準(又は現在の送信出力デルタ)及び(2)最強隣接基地局に対するチャネル利得比、に依存することが出来る。表1は、送信出力デルタと最強隣接基地局に対するチャネル利得比に基づいて、送信出力を調節するための幾つかの一般則を列挙する。

0111

送信出力は、決定論的方法、確率論的方法、又は何か他の方法で調節されることが出来る。決定論的調節に関しては、送信出力は、関連するパラメータに基づいて事前に定義された方法で調節される。確率論的調節に関しては、送信出力は、関連するパラメータにより決定される確率を用いて、調節される所定の確率を有する。例示的な決定論的調節方式及び確率論的調節方式が下記で説明される。

0112

OFDM又はOFDMAシステムの逆方向リンク・ローディングは、下記のように測定されることが出来る。図9は、例示的なデータ送信方式のために使用される1組のデータ・チャネルと制御チャネルを示す。端末は、順方向リンクの受信信号品質を測定してCQIチャネル上にチャネル品質指標(channel quality indicator)(CQI)符号語を送信する。該端末は、間断なく順方向リンク品質の測定を行い、そして更新されたCQI符号語をCQIチャネル上に送る。このようにして、消去されるべきと思われる受信CQI符号語を廃棄することは、システムの動作性能にとって有害ではない。しかしながら、消去されるべきでないと思われる受信CQI符号語は、高品質であるべきである、というのは、順方向リンク伝送は、これ等の消去されないCQI符号語中に含まれる情報に基づいてスケジューリングされることが出来るからである。

0113

もし端末が順方向リンク伝送に対してスケジューリングされるならば、その場合取り扱い基地局は、データ・パケットを処理して符号化されたパケットを求め、そして、該符号化パケットを該端末に向けて順方向リンク・データ・チャネル上に送信する。ハイブリッド自動再送要求(hybrid automatic repeat request)(H−ARQ)方式に関しては、それぞれの符号化パケットは、複数のサブブロックに分割される、そして該符号化パケットに対して1度に1つのサブブロックが送信される。所与の符号化パケットに対するそれぞれのサブブロックが順方向リンク・データ・チャネル上で受信されるので、該端末は、該パケットに対してこれまでに受信された全てのサブブロックに基づいて該パケットを復号し復元しようと試みる。該端末は、部分伝送に基づいて該パケットを復元することが出来る、その理由は、該サブブロックが、冗長な情報を含むからであり、それは受信信号品質が不良な場合復号するために有用であるが、しかし受信信号品質が良質な場合必要とされない可能性がある。該端末は、次に、もし該パケットが正しく復号されるならば、ACKチャネル上に肯定受領通知(acknowledgement)(ACK)を送信し、その他の場合は、否定的受領通知(negative acknowledgement)(NAK)を送信する。順方向リンク伝送は、このようにして全ての符号化パケットが端末に送信されるまで継続する。

0114

セルラ・システムの逆方向リンクにおけるローディングは、基地局で見られる総干渉強度と該基地局における(全く干渉がない場合の)受信機雑音フロアの関数である。この干渉の起源は、同一セクタ内からの利用者であり得る(セクタ内干渉)し、或いは隣接セクタからの利用者であり得る(セクタ間干渉)。

0115

整合フィルタ受信機レーク受信機としても公知である)を用いるCDMAシステムでは、総干渉強度は、セクタ内干渉強度、セクタ間干渉強度及び受信雑音強度を含む総受信強度である。干渉除去技術を使用するCDMAシステムでは、総干渉強度は、総受信強度よりも低い。更に具体的には、総干渉強度は、総受信強度マイナス除去された干渉強度である。

0116

(OFDMA、TDMA、FDMAのような)直交多元接続システムでは、総干渉強度は、総受信強度よりも低い。更に具体的には、総干渉強度は、総受信強度マイナス、所望の利用者信号に直交する、同一セクタ内の利用者からの強度である。従って、例として、OFDMAシステムでは、総干渉強度は、セクタ間干渉強度プラス受信機雑音強度である。示唆されるように、ローディングは、総干渉強度と受信機雑音強度双方の関数である。受信機雑音強度と総干渉強度を測定するための機構が提案される。

0117

受信機雑音強度を測定するための上述で説明された方法は、OFDM又はOFDMAシステムで使用されることが出来る。サイレンス・インターバルが指定される。遠隔局は、このサイレンス・インターバルの期間送信しない。サイレンス・インターバルは、時間及び周波数におけるインターバルである。例として、OFDMA(又はFDMA)に対しては、サイレンス・インターバルは、時間t1からt2まで続き、周波数f1から周波数f2まで広がることが出来る。複数のサイレンス・インターバルが(異なる時間/周波数ブロックに広がって)推定精度を向上させるために使用されることが出来る。サイレンス周波数は、上述で説明されたようなノッチ・フィルタを使用して、或いは、OFDMA又はFDMA伝送のために使用されるIFFT/FFT出力の所定のトーンをヌリング・アウトすることによって、生成されることが出来る。

0118

受信機雑音を測定する別例の方法は、ガード・バンドに存在する任意の信号を測定することによる。ガード・バンドは、任意の使用されないトーンであって、ガード・バンド中のそれぞれの使用されないトーンは、ガード・トーンと呼ばれる。例えば、通信システムは、上り回線下り回線との間に、或いは任意の2つの通信帯域の間に、使用されないトーンを含むことが出来る。受信機雑音は、少なくとも1つのガード・トーンにおいて測定
されることが出来る。

0119

別の例として、受信機雑音は、離散したトーンにおいて測定されることが出来る。即ち、受信機雑音測定のために使用される複数のトーンは、互いに隣接してはならない。

0120

干渉を推定するための幾つかの方式が可能である。任意の便利な方式が使用されることが出来る。例として、OFDMA又はFDMAシステムに関しては、それぞれの遠隔端末は、データと共にある複数のパイロットを送信する。1つの実施形態では、基地局(又はアクセス・ポイント)は、時間的又は周波数的に互いに近接する複数対のパイロットの差分を求める。次に該基地局は、結果として得た信号の強度を平均する。

0121

別の例として、ヌル伝送が使用されることが出来る。即ち、ある複数の周波数搬送波は、ある一定期間特定のセクタでは使用されないが、しかし隣接セクタでは使用される。このような方法の1つは、ある特定のセクタで使用されずに置かれている諸搬送波と時間を選択するためのある擬似ランダムな機構を使用することである。この場合、該時間全体に亘りそれ等の搬送波上のエネルギーは、総干渉強度に等しい。

0122

測定されたローディング値は、(上述されたように、例えば、2004年7月22日に提出され、本出願の譲受人に譲渡されそして参照として本出願に組み込まれた、“直交多重化を利用する無線通信システムのための出力制御”と題する、米国特許出願番号第10/897,463号における)出力制御のために、認可制御のために、速度制御のために、又は他の診断目的のために、上述で説明されたことを含め、利用されることが出来る。

0123

端末は、1組の時間及び周波数スロットである指定されたサイレンス・インターバルの間は送信しない。ノッチ・フィルタが該時間周波数スロット創成するために使用されることが出来る。別の機構は、OFDMA/FDMA伝送におけるFFT/IFFT出力の一定のトーンをヌル・アウト(null out)することである。

0124

図10は、複数のトーン又はサブバンドにおいて通信周波数1011を説明する図であって、時間インターバルでの時間1015又は幾つかのパイロットとヌル・トーンを持つOFDMシンボルに対してプロットされている。パイロット・トーン・シンボルは、P1019として示される。セクタ・ヌル・トーン・シンボルは、SN1023として示される。ヌル・トーン・シンボルは、N1027として示される。上述で説明されたように、隣接セクタからの干渉は、セクタ・ヌル1023の間に測定されることが出来る。

0125

図11は、直交周波数分割多元接続無線通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングを計算する方法を説明する流れ図である。該方法は、ステップ1103で開始する。ステップ1103では、アクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉が推定される。ステップ1105では、受信機雑音がヌル時間及び周波数インターバルにおいて測定される。該ヌル時間及び周波数インターバルは、直交周波数分割多元接続無線通信システムの少なくとも1つのトーンを含む。ステップ1107では、該干渉が該受信機雑音と比較される。測定ステップ1105は、該ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定することを含むことが出来る。

0126

推定ステップ1103は、該ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定することを含むことが出来る。伝送出力は、該比較することに応じて増大させられることが出来る。それに代わり、認可要求が該比較することに応じて拒否されることが出来る。更なる代案として、データ・レートが該比較することに応じて減少されることが出来る。

0127

比較ステップ1107は、該干渉を該受信機雑音で割算することを含むことが出来る。推定ステップ1103は、第1パイロット信号を検出すること、第2パイロット信号を検出すること、及び該第1パイロット信号を該第2パイロット信号から減算すること、を含むことが出来る。

0128

あるいは、測定ステップ1105は、任意の型の通信システムにおいて、ガード・バンド中の受信機雑音を測定することを含むことが出来る。

0129

図12は、直交周波数分割多元接続無線通信システムにおいて逆方向リンク・ローディングを計算することができる無線通信デバイスの部分を説明するブロック図である。モジュール1203では、アクセス・ポイントにより取り扱われていない少なくとも1つのアクセス端末からの干渉が推定される。モジュール1205では、受信機雑音がヌル時間及び周波数インターバルにおいて測定される。該ヌル時間及び周波数インターバルは、直交周波数分割多元接続無線通信システムの少なくとも1つのトーンを含む。モジュール1207では、該干渉が該受信機雑音と比較される。測定モジュール1205は、該ヌル時間及び周波数インターバル外の第1受信強度を測定することを含むことが出来る。

0130

推定モジュール1203は、該ヌル時間及び周波数インターバルにおける第2受信強度を測定することを含むことが出来る。伝送出力は、該比較することに応じて増大されることが出来る。それに代わり、認可要求が該比較することに応じて拒否されることが出来る。更なる代案として、データ・レートが該比較することに応じて減少されることが出来る。

0131

比較モジュール1207は、該干渉を該受信機雑音で割算することを含むことが出来る。推定モジュール1203は、第1パイロット信号を検出すること、第2パイロット信号を検出すること、及び該第1パイロット信号を該第2パイロット信号から減算すること、を含むことが出来る。

0132

それに代わり、測定モジュール1205は、任意の型の通信システムにおいて、ガード・バンド中の受信機雑音を測定することを含むことが出来る。

0133

明細書中で説明される諸技術は、様々な手段により実装されることが出来る。例えば、これ等の技術は、ハードウェアソフトウェア、又はそれ等の組合せにおいて実装されることが出来る。ハードウェアの実装に関しては、消去検出及び/又は出力制御を実行するために使用される処理ユニットは、1又は複数の特定用途向け集積回路(application specific integrated circuits)(ASICs)、デジタル信号プロセッサ(digital signal processors)(DSPs)、デジタル信号処理デバイス(digital signal processing devices)(DSPDs)、プログラマブルロジック・デバイス(programmable logic devices)(PLDs)、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(field programmable gate arrays)(FPGAs)、プロセッサ、制御器、マイクロ制御器マイクロプロセッサ、本明細書中で説明された諸機能を実行するために設計された他の電子ユニット、又はそれ等の組合せ、の内部に実装されることが可能である。

0134

ソフトウェアの実装に関しては、本明細書中で説明された諸技術は、本明細書中で説明された諸機能を実行するモジュール(例えば、処理手順、関数、等々)を用いて実装されることが出来る。ソフトウェア・コードは、メモリ・ユニット(例えば、図5におけるメモリ・ユニット572)の中に記憶されることができ、そして、プロセッサ(例えば、制御器570)により実行されることが出来る。メモリ・ユニットは、プロセッサの内部又はプロセッサの外部に実装されることが出来る、後者の場合、メモリ・ユニットは、当業者に公知の各種の手段を介してプロセッサに通信上で接続されることが出来る。

0135

好ましい実施形態の前述の説明は、当業者の誰もが本発明を作る又は利用することを可能にするために提供される。これ等の実施形態への様々な変更は、当業者等には容易に明らかであり、そして本明細書中で明確にされた包括的な原理は、発明的才能行使することなく他の諸実施形態に適用されることが可能である。かくして、本発明は、本明細書中で示された諸実施形態に限定されることを意図されるのではなく、本明細書中に開示された原理及び新規性と首尾一貫する最も広い範囲を認容されるべきである。

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