JP2001358649A - インバウンド信号の電力を制御する方法、アウトバウンド信号の電力を制御する方法、及び送信信号のレベルを制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明は、複数の送信機Ｅｉと複数の受
信機Ｒｊを備えた電気通信システムにおいて電力を制御
する方法に関する。ここで、送信機Ｅｉと受信機Ｒｊの
間の伝送チャネルＬｉｊは、チャネルＬｋｌ（ｋ，ｌ）
≠（ｉ，ｊ）上での伝送により妨害を受けている。さら
に、符号分割多元接続セルラー電気通信システムにおい
てインバウンド信号またはアウトバウンド信号の電力を
制御する方法に関する。 【効果】 複数の送信機と複数の受信機を備えた電気通
信システムにおける、それ程多くない数の計算しか必要
としない電力制御が得られ、また、符号分割多元接続モ
ードで機能するセルラー電気通信システムのアップリン
クまたはダウンリンクの複雑性を緩和した送信電力制御
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の送信機Ｅ
ｉと複数の受信機Ｒｊ及び伝送チャネルＬｉｊからなる
電気通信システムにおける電力を制御する方法に関す
る。ここで、伝送チャネルＬｉｊは、送信機Ｅｉと受信
機Ｒｊとの間のチャネルＬｋｌ（ｋ，ｌ）≠（ｉ，ｊ）
による伝送により妨害を受けているものとする。

【０００２】本発明はさらに、符号分割多元接続セルラ
ー電気通信システムにおいてインバウンド信号またはア
ウトバウンド信号の電力を制御する方法に関する。な
お、本明細書及び図面においては、式の各要素の下付き
記号について、読みずらくなるため、上及び下付き両方
の場合を除き、下付きにしていません。

【０００３】

【従来の技術】符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）タイプの
移動体電気通信システムでは、（基地局または移動局に
より）送信された各信号の送信電力は、リンクの伝送速
度および所望の信号品質に応じて、「信号対（雑音＋干
渉）」比レベルが必要なレベルに正確に達するように調
整されなければならない。

【０００４】所与の受信機について、信号対（雑音＋干
渉）比は、受信した信号レベルに対する背景雑音レベル
と、全受信干渉レベルとの合計値の比率に等しいものと
して定義される。なお、受信干渉レベルは、干渉してい
る送信機の各々からの受信電力の合計と等しい。

【０００５】各送信機と各受信機の間では、伝送チャネ
ルが送信された信号を減衰させるため、受信した信号
が、送信機と受信機の間の伝送チャネル特有の減衰によ
って低下された送信電力と等しい受信電力を有する。

【０００６】アップリンク（または逆チャネル）の場合
には、移動局Ｍｉが基地局Ｂｆ（ｉ）へ信号を送信する
場合、信号対（雑音＋干渉）比は次の式（１）のように
表すことができる。ここで、ＰｔＭｉは、移動局Ｍｉか
ら送信された信号の送信電力であり、ηはセルラー内干
渉減衰係数であり、Ｇｉ，ｋは、移動局Ｍｉと基地局Ｂ
ｋの間の伝送チャネルの減衰係数であり、ｆ（ｉ）は、
移動局Ｍｉを扱う基地局の指数であり、Ｎｏは背景雑音
の電力レベルである。

【０００７】

【数１１】

【０００８】式（１）の分母に示されている第２項は、
セルラー内干渉、つまり同じ基地局Ｂｆ（ｉ）が扱う移
動局Ｍｊによって生じた干渉を表す。分母に示されてい
る第３項は、セルラー外干渉、つまり基地局Ｂｆ（ｉ）
が扱うセルＣｆ（ｊ）の外に位置する移動局Ｍｊによっ
て生じた干渉を表す。

【０００９】ダウンリンク（または順方向チャネル）の
場合、すなわち移動局Ｍｉが基地局Ｂｆ（ｉ）から信号
を受信する場合には、信号対（雑音＋干渉）比は次の式
（２）で表すことができる。ここで、ＰｔＢｆ（ｉ），
ｉは、基地局Ｂｆ（ｉ）から移動局Ｍｉへ送信された信
号の送信電力であり、ＰｔｃＢｋは、基地局Ｂｋによっ
て送信された共通信号の電力であり、ＰｔＢｋは、基地
局Ｂｋによって、これが扱う全ての移動局へ送信された
合計または複合電力レベルであり、Ｇｉ，ｋは、基地局
Ｂｋと移動局Ｍｉの間の伝送チャネルの減衰係数であ
る。

【００１０】

【数１２】

【００１１】式（２）の分母に示さている第２項は、セ
ルラー内干渉、つまり、基地局Ｂｆ（ｉ）から、これが
扱う移動局へ送信された信号による干渉を表している。
式（２）の分母に示されている第３項は、セルラー外干
渉、つまり、Ｂｆ（ｉ）以外の基地局から送信された信
号による干渉を表している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した電力制御は、
移動局と基地局の間の異なるリンクで必要な信号対（雑
音＋干渉）比を得るために、電力レベルＰｔＭｉ（アッ
プリンクの場合）とＰｔＢｆ（ｉ），ｉ（ダウンリンク
の場合）を求めることを目的とする。

【００１３】例えば１９９７年７月号の『ＩＥＥＥ Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏ
ｌ．１、ｎｏ．４』で発表された「Ｄｏｎｇｗｏｏ Ｋ
ｉｍ」著の『Ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｐｏｗｅｒ ａｌｌｏ
ｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓ ｆｏ
ｒ ＣＤＭＡ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍｓ』か
ら、各移動局について、それが受ける干渉レベルを測定
し、この情報を担当の基地局へ送信することが可能であ
ることが公知である。次に、異なる基地局は異なる移動
局に、所望の信号対雑音比を得るために各々の移動局が
使用するべき送信電力レベルを通知する。このタイプの
アルゴリズムは、任意のエンティティがシステムの全て
のパラメータを知らなくても、送信電力の収束を与え
る。しかし、このタイプのアルゴリズムの大きな欠点
は、収束を得るために、全ての送信機の電力値をかなり
頻繁にリフレッシュする必要がある点である。全ての計
算を１つの計算ユニットにおいて実行しなければならな
い場合、かなりの量の計算をするということであり、そ
のため、既存の計算ユニットではこのタイプの現象の正
確なシミュレーションを得ることができない。

【００１４】さらに、この計算の複雑性のために、伝送
チャネルの性質が時間によって変化すると、システムの
動的ふるまいについてゆけなくなってしまう。

【００１５】別のアプローチは、システムの全パラメー
タを先験的に表現している行列を用いる方法で問題を示
すものである。次に、この問題をＡ×Ｐ＝Ｂの形式で表
すことができ、ここで、Ｐは送信電力レベルのベクトル
である。そのため、問題を解決するには、Ａの逆行列で
ある行列Ａ^-1を見つけることが適切であり、単位行列Ｉ
を用いて、Ａ^-1Ａ＝Ｉの関係にある。次に、Ｐ＝Ａ^-1Ｂ
に従って、電力Ｐのベクトルを得ることができる。

【００１６】この行列アプローチの問題は、数百の基地
局、または数千の移動局を扱わなければならなくなった
途端に、やはり急速に使用不能になってしまう点であ
る。これは、逆行列を求める問題がＮ³問題であるため
である。そのため、この行列アプローチについてはこれ
以上説明しない。

【００１７】さらに、この純粋に数学的なアプローチ
は、送信電力上の制約を全く考慮しない。実際には、こ
れらは所定の最大電力値と所定の最小電力値の間になけ
ればならない。従って、逆行列を求める結果、電力値が
大きすぎ、または小さすぎとなり、許容範囲から外れて
しまう。

【００１８】最後に、行列処理はソフトハンドオーバを
扱うのに適していない。ソフトハンドオーバは、例えば
（アップリンクの場合）、多数の移動局と多数の基地局
間にシミュレーションリンクを確立し、たとえ基本リン
クが故障しても、総体的な送信の品質を保証するための
ネットワーク機能である。このような場合、リンク上の
信号の信号対（雑音＋干渉）比レベルの和のみが考慮さ
れる。これらの比率の和を考慮することは、一次の問題
を、単純な行列方法では解くことができない二次の問題
に変形することに等しい。

【００１９】本発明の根本にある問題は、複数の送信機
と複数の受信機を備えた電気通信システムにおける、そ
れ程多くない数の計算しか必要としない電力制御の問題
である。

【００２０】さらに、本発明の根本にある問題は、符号
分割多元接続モードで機能するセルラー電気通信システ
ムのアップリンクまたはダウンリンクの複雑性を緩和し
た送信電力制御である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のある有益な実施
の形態によれば、電力制御は、送信電力範囲を備えた準
拠性（コンプライアンス）と両立できる。

【００２２】本発明の別の有益な実施の形態によれば、
電力制御は、ソフトハンドオーバモードにあるシステム
の動作と両立できる。

【００２３】本発明の別の有益な実施の形態によれば、
システム特性における変化を追うために、電力制御を動
的に実施することができる。

【００２４】以下の例証的な実施の形態の説明を解読す
ることにより、上述した本発明の特徴と、それ以外の特
徴がより明確になる。以下の説明は、添付の図面に関連
している。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、複数の移
動局Ｍ１、Ｍ２、…Ｍｉをサービス対象とする孤立した
基地局を示しており、複数の移動局は基地局とアップリ
ンクを確立する。

【００２６】ユニセルラーの場合の電力制御は、基地局
とのリンクに必要な信号対雑音比ＮＳＲｉが既知の異な
る複数の移動局の送信電力ＰｔＭｉを求めることに等し
い。

【００２７】式（１）は次のように記すことができる。
ここで、ＳＮＲｉ：移動局Ｍｉによって送信され基地局
によって受信された信号の信号対雑音比、Ｐｉ＝ＰｔＭ
ｉ＊Ｇｉ，ｋ：移動局Ｍｉによって送信された信号の基
地局によって受信された電力、η：セルラー内干渉減衰
係数である。

【００２８】

【数１３】

【００２９】明細書の最後に記載した付録Ａに示すよう
に、この問題に対する解は、次式で与えられる。

【００３０】

【数１４】

【００３１】

【数１５】

【００３２】

【数１６】

【００３３】よって、移動局Ｍｉの送信電力は次式とな
る。

【００３４】

【数１７】

【００３５】図２は、複数の移動局Ｍ１、Ｍ２、…Ｍｉ
をサービス対象とし、これらの移動局とダウンリンクを
確立する孤立した基地局を示している。

【００３６】ユニセルラーの場合の電力制御は、ダウン
リンクに必要な信号対雑音比ＳＮＲｉが基地局Ｂｋから
既知の複数の異なる移動局Ｍｉに送信された信号の送信
電力ＰｔＢｋ，ｉを求めることに等しい。

【００３７】式（２）は、以下のように表すことができ
る。

【００３８】

【数１８】

【００３９】ここで、

【００４０】

【数１９】

【００４１】基地局の送信電力レベルＰｔＢｋがわかれ
ば、次のような式（５）の解が簡単に得られる。

【００４２】

【数２０】

【００４３】図３は、隣接した複数のセルによって構成
されており、各基地局Ｂｋが複数の移動局Ｍｉ１、Ｍｉ
２、…Ｍｉｎをサービス対象とするセルラー電気通信シ
ステムを示す。

【００４４】ここで考慮するリンクはアップリンクであ
る。

【００４５】基地局Ｂｋは、基地局Ｂｋがサービス対象
とする異なる移動局Ｍｉ１、Ｍｉ２、．．．Ｍｉｎから
の有用な信号を受信するが、他の基地局が扱う移動局か
らの干渉信号も受信する。

【００４６】本発明は、セル外に配置された移動局によ
って生じるセルラー外の干渉レベルが各基地局について
得られるのであれば、隣接した多数の基地局を、孤立し
た多数の基地局に換算（置換）することができる場合の
観察に基づいている。

【００４７】これは、各基地局についてセルラー外干渉
レベルがわかっていると仮定した場合、上記レベルが背
景雑音レベルに追加され、状況は、解を、図１を参照し
て説明したＮユニセルラー問題の並列に換算（置換）さ
れるからである。

【００４８】しかしながら、ある基地局のセルラー外干
渉レベルを評価するには、そのセル外にある移動局の送
信電力、つまり、各々が扱うセルのセルラー外干渉レベ
ルに依存し、従って特に、まさに決定のために求められ
ているセルの移動局の送信電力に依存する電力を知る必
要がある。

【００４９】本発明が提案する解決法は、各セルのセル
ラー外干渉レベルの再帰的決定から成る。各反復におい
て、各基地局について推定されたセルラー外干渉レベル
が使用される。このレベルは、上述したユニセルラー方
法に従って、この基地局が扱う移動局の送信電力を得る
ために使用される。全ての局の対処が終わると、各セル
が受信したセルラー外干渉が、上記の局が扱うセルの外
部に位置する移動局の送信電力から再び計算される。こ
れらのステップは、1つの同一基地局の連続した２つの
セルラー外干渉レベルの間に過剰と判定される差が観測
される限り繰り返される。

【００５０】図４は、アップリンクにおけるセルラー外
干渉レベル再帰的決定の方法を示す。

【００５１】決定方法は、初期設定ステップ（１０）か
ら始まる。

【００５２】各セルｋについてセルラー外干渉レベルＩ
ｅｘｔｋが、例えば、ゼロ値、または前述の推定から得
た値に初期設定され、 ∀ｋ，Ｉｅｘｔ＿ｏｌｄｋ＝０ となる。

【００５３】再帰的方法の正確性をパラメータで表すた
めに、マージンも事前に定義される。このマージンを減
少させることで、反復周波数を増加し、収束の正確性を
向上する効果が得られる。２つのセルラー外干渉レベル
間の差は、このマージンよりも小さくしなければならな
い。連続する２つのセルラー外干渉レベル間の差はこの
マージンの２倍に初期設定されるため、初期の差は、必
要な信号対雑音比レベルを加えたマージンとして考えら
れる。すなわち、∀ｋ，Ｄｅｌｔａｋ＝２＊マージン。

【００５４】従って、反復の最後に得られた信号対雑音
比レベルは、必要な信号対雑音と、この値に上述のマー
ジンの２倍を加えたものとの間の値になる。

【００５５】第１ステップ（１１）では、過剰であると
判定されたセルラー外干渉推定（つまり、Ｄｅｌｔａｋ
＞Ｍａｒｇｉｎ）を持つ全ての基地局について、電力制
御の計算がユニセルラー方法に従って行われる。これを
行うには、式（３）を用いるが、式（４）のＮｏをＮｏ
＋Ｉｅｘｔ＿ｕｐｋに換え、ここで、Ｉｅｘｔ＿ｕｐｋ
（このセクションではＩｅｘｔ＿ｏｌｄｋと書かれる）
は、直前に推定されたセルラー外干渉レベルである。言
い換えれば、ステップ（１１）は次のように要約するこ
とができる。

【００５６】Ｄｅｌｔａｋ＞ｍａｒｇｉｎの場合、∀
ｋ、∀ｉであるためｆ（ｉ）＝ｋとなり、式（３）に従
ってＰｔＭｉを計算する。

【００５７】第２ステップ（１２）では、全ての基地局
について、先ほど算出した送信電力値ＰｔＭｉから新し
いセルラー外干渉レベルＩｅｘｔ＿ｎｅｗｋが計算され
る。次に、推定エラーが比率Ｉｅｘｔ＿ｎｅｗｋ/Ｉｅ
ｘｔ＿ｏｌｄｋの対数の絶対値として得られ、ここで、
Ｉｅｘｔ＿ｏｌｄｋは前の干渉レベルである。このエラ
ーが、正当であると判定されたマージンを超えると、レ
ベルＩｅｘｔ＿ｏｌｄｋが値Ｉｅｘｔ＿ｎｅｗｋにリフ
レッシュされ、この基地局について新規の反復が実行さ
れる。言い換えれば、ステップ（１２）は次のように要
約できる。ここで、Ｅｎｄは終了フラグである。

【００５８】

【数２１】

【００５９】第１ループ（静的なシミュレーション）
は、マージン内の全てのセルラー外干渉値が安定した際
に終了する。任意の基地局の連続する２つのセルラー外
干渉値の間の偏差がマージンを超えると（つまりＥｎｄ
＝０の場合）ループが反復される。この終了テスト（Ｅ
ｎｄ＝１？）をステップ（１３）に示す。

【００６０】このアルゴリズムの複雑性は、０（Ｎ）複
雑性であることに留意されたい。

【００６１】このシステムの特性が時間に従って変化す
る場合、例えば、移動局がセルを変更するか、またはリ
ンクが遮断／結合された場合には、そのセルラー外干渉
レベルを新規に評価することが望ましい。システム特性
の不偏差テストをステップ（１４）に示す。これらの特
性に変化がなければ、アルゴリズムは終了する。変化が
あれば、上述したループが、更新されたパラメータ（ｆ
（ｉ），ＳＮＲｉ，Ｇｋ，ｉ）でステップ（１５）にお
いて反復される（動的なシミュレーション）。直前に推
定されたセルラー外干渉レベルが、新規ループの初期値
として使用される。

【００６２】上述の第１ステップでは、移動局の送信電
力の最小および最大値を考慮することができる。これ
は、範囲外の値ＰｔＭｉを最小値に、また、最大値に置
き換えることで非常に簡単に達成できる。

【００６３】さらに、電力制御方法は、ソフトハンドオ
ーバモードにおいて管理されるネットワークをサポート
することができる。

【００６４】上述したように、アップリンクの場合、ソ
フトハンドオーバモードは、１つの移動局から送信され
た同じ信号を異なる基地局によって受信することから成
る。通信の品質を向上するために、受信した、同一の送
信信号を表す信号を再結合することができる。

【００６５】様々な再結合技術が存在する。最も一般的
な技術では、これらの信号の各々をそれぞれ復調し、復
調後に最高品質の信号を選択する（選択合成法としても
知られている）。後者の場合、移動局からソフトハンド
オーバ状況において送信された信号は、非ソフトハンド
オーバ状況において送信した場合の信号と変わらない。

【００６６】それにも関わらず、ソフトハンドオーバの
処理に追加されたダイバーシティにより、特定のサービ
ス品質を提供するのに必要な低送信電力が得られる。こ
れは、必要なＳＮＲ内の利得を考えることで簡単に考慮
することができる。しかし、この利得は環境に依存す
る。ダイバーシティ（幅広い信号遅延の分散、受信ダイ
バーシティ、送信ダイバーシティ等）が高い環境では、
追加の利得はマージナルであり、無視することができ
る。

【００６７】本発明の一実施の形態によれば、基地局が
持っている異なる移動局とのリンクのソーティングが実
行される。（多くの基地局を持つ移動局のリンクの中に
おける）移動局の最良リンクに関連したこのリンクのみ
が、ユニセルラー電力制御の決定に考慮される。これ以
外のリンクは、単純にセルラー外干渉として考慮され
る。そのため、この電力制御方法は、原理を変更するこ
となくソフトハンドオーバをサポートできる。

【００６８】最後に、式（１）において、セルラー外干
渉の評価について、基地局Ｂｆ（ｉ）によって最も強力
に受信された移動局からの唯一の寄与を考慮する場合に
は、電力レベルの計算を簡素化することができる。この
場合、式（１）は次のようになる。

【００６９】

【数２２】

【００７０】ここで、Ｅ（ｉ）は、基地局Ｂｆ（ｉ）に
よって最も強力に受信された移動局のセットである。セ
ットＥ（ｉ）外の寄与はゼロと推測され、また、計算に
おいてこれ以上の役割を果たさないと推測される。

【００７１】図５は、隣接した複数のセルから成るセル
ラー電気通信システムを示しており、各基地局Ｂｋが複
数の移動局Ｍｉ１、Ｍｉ２、…Ｍｉｎをサービス対象と
している。

【００７２】考慮されるリンクは、ダウンリンクであ
る。

【００７３】基地局Ｂｋは、移動局Ｍｉ１、Ｍｉ２、
…、Ｍｉｎへ有用な信号を送信する。所与の移動局は、
その担当基地局から有用な信号を受信するが、他の基地
局が扱う移動局からの干渉信号も受信する。送信された
アウトバウンド信号の不完全な直交性のために、移動局
Ｍｉと担当の基地局の間のリンクは、同じセルの他の移
動局と担当する基地局の間の他のリンクの影響も受ける
（セルラー内干渉）。

【００７４】本発明は、各移動局について、その担当の
基地局以外の基地局によって生じたセルラー外干渉レベ
ルが得られる場合には、隣接した多数の基地局を、孤立
した多数の基地局に換算（置換）することが可能である
という観察に基づいている。

【００７５】アップリンクの場合と同じアプローチを採
用することができる。この場合、式（５）において、Ｎ
０はＮ０＋Ｉｅｘｔ＿ｄｏｗｎｉに置き換えられ、ここ
で、Ｉｅｘｔ＿ｄｏｗｎｉ（このセクションではＩｅｘ
ｔｉと書かれる）は移動局Ｍｉが受信するセルラー外干
渉であり、次の式（６）のように表される。

【００７６】

【数２３】

【００７７】アップリンクのみについて、本発明が提案
した解は、各移動局のセルラー外インタフェースレベル
の再帰的決定から成る。各ステップにおいて、これらの
レベルが知られていると推測され、ここから、信号Ｐｔ
Ｂｆ（ｉ），ｉの電力値が式（６）に従って推定され
る。次に、各移動局が受信した有効な干渉レベルの値を
求めるためにこれらの送信電力レベルが使用される。こ
れらのステップは、移動局が受信した連続する２つの干
渉レベルの間に、過剰と判断される差が観測される限り
繰り返される。

【００７８】図６は、ダウンリンクのセルラー外干渉レ
ベルの再帰的決定の方法を示す。

【００７９】決定方法は、初期設定ステップ（２０）か
ら始まる。

【００８０】各基地局の合計送信電力レベルＰｔＢｋ
が、例えば、共通信号ＰｔｃＢｋの電力値、または先の
推定値に初期設定される。言い換えれば、∀ｋ，ＰｔＢ
ｋ＝ＰｔｃＢｋとなる。

【００８１】次に、ここから各移動局の初期のセルラー
外干渉レベルが推定される。これは次式のように表すこ
とができる。

【００８２】

【数２４】

【００８３】再帰方法の正確性をパラメータで表すため
に、マージンも事前に定義される。このマージンを減少
することにより、反復周波数が増加し、収束の正確性が
向上する効果が得られる。２つのセルラー外干渉レベル
の間の差は、このマージンよりも小さく抑えなければな
らない。連続する２つのセルラー外干渉レベルの間の差
は、このマージンの２倍に初期設定されるため、初期の
差はマージンに必要な信号対雑音比レベルを加えたもの
になると考えられる。言い換えれば、次式で表すことが
できる。

【００８４】

【数２５】

【００８５】従って、反復の最後に得られる信号対雑音
比は、必要な信号対雑音比と、この値にマージンの２倍
を足した値の間の値になる。

【００８６】第１ステップ（２１）では、過剰と判断さ
れた（つまり、Ｄｅｌｔａｉ＞Ｍａｒｇｉｎ）セルラー
外干渉の推定値を持つ全ての移動局について、ユニセル
ラー方法に従って電力制御が計算される。この計算を行
うには、式（６）を用い、式（４）において、ＮｏをＮ
ｏ＋Ｉｅｘｔ＿ｄｏｗｎｉに置き換える。ここで、Ｉｅ
ｘｔ＿ｄｏｗｎｉ（このセクションではＩｅｘｔ＿ｏｌ
ｄｉと書かれる）は、直前に推定されたセルラー外干渉
レベルである。言い換えれば、ステップ（２１）は次の
ように要約することができる。

【００８７】∀ｉ，Ｄｅｌｔａｉ＞ｍａｒｇｉｎであれ
ば、式（６）に従ってＰｔＢｉ，ｆ（ｉ）を計算する。

【００８８】第２ステップ（２２）では、まず、値Ｐｔ
Ｂｆ（ｉ），ｉ（および共通信号）から各基地局の合計
送信電力が計算され、次に、全ての移動局について、新
規のセルラー外干渉レベルＩｅｘｔ＿ｎｅｗｉが、先ほ
ど算出した送信電力値ＰｔＭｉから計算される。次い
で、推定値の差が、比率Ｉｅｘｔ＿ｎｅｗｉ/Ｉｅｘｔ
＿ｏｌｄｉの対数の絶対値として得られ、ここで、Ｉｅ
ｘｔ＿ｏｌｄｉは前の干渉レベルである。この差が正当
であると判定されたマージンを超えると、レベルＩｅｘ
ｔ＿ｏｌｄｉが値Ｉｅｘｔ＿ｎｅｗｉにリフレッシュさ
れ、この移動局について新規の反復が実行される。言い
換えれば、ステップ（２２）は次にように表すことがで
きる。ここで、Ｅｎｄは終了フラグである。

【００８９】

【数２６】

【００９０】マージン内で全てのセルラー外干渉値が安
定した際に、第１ループ（静的な制御）が終了する。任
意の移動局について、連続した２つのセルラー外干渉値
の偏差がマージンを超えると（つまり、Ｅｎｄ＝０の場
合）、ループが反復される。この終了テストをステップ
（２３）に示す。

【００９１】アルゴリズムの複雑性は、ここでも０
（Ｎ）複雑性である点に留意すべきである。

【００９２】システムの特性が時間に従って変更する場
合、例えば、移動局がセルを変更したり、リンクが遮断
／結合される場合には、そのセルラー外干渉レベルを新
しく評価することが望ましい。システム特性の不偏差テ
ストをステップ（２４）に示す。これらの特性が変更し
ない場合にはアルゴリズムが終了する。変更する場合に
は、上述したループが、更新されたパラメータ（ｆ
（ｉ），ＳＮＲｉ，Ｇｋ，ｉ）でステップ（２５）にお
いて反復される（動的なシミュレーション）。直前に推
定された基地局の合計電力レベルは、次に、新規ループ
の初期値として使用される。

【００９３】上述した第２ステップでは、基地局の合計
送信値の最小および最大値を考慮することができる。こ
れは、範囲外の値ＰｔＢｋを各々、最小値と最大値に置
き換えることで、非常に簡単に得ることができる。

【００９４】さらに上述した第２ステップでは、任意の
基地局Ｂｋから移動局Ｍｉへの専用の送信電力ＰｔＢ
ｋ，ｉの最小および最大値を考慮することも可能であ
る。これは、範囲外の値ＰｔＢｋ，ｉを各々、最小値と
最大値に置き換えることにより非常に簡単に得られる。

【００９５】さらに、電力制御方法は、ソフトハンドオ
ーバモードで管理されているネットワークをサポートす
ることができる。

【００９６】ソフトハンドオーバモードは、ダウンリン
クの場合、異なる基地局が送信した同じ信号を移動局が
受信することから成る。通信の品質を向上するために、
同一の送信信号を表す受信信号を再結合することができ
る。ダウンリンクでは、同一の受信機が異なる信号を受
信するという事実により、アップリンクよりもさらに並
列な再結合を得ることができる。つまり、これら全ての
信号の重み付けされた再結合が得られる（最大比再結合
としても知られる技術）。この再結合は、移動局のＲＡ
ＫＥ受信機において上手く実現されている。

【００９７】ＲＡＫＥ受信機の特性は、再結合した信号
の信号対雑音比が、再結合に使用した信号の信号対雑音
比の和と等しいことである。

【００９８】後者の制約を考慮した場合、最初のものと
は若干違った問題を解決する必要がでてくることがわか
るであろう。つまり、以下の通りである。

【００９９】

【数２７】

【０１００】ここで、ＡＳｉは、移動局Ｍｉ用の動的な
基地のセットの大きさである。ネットワークが、各ハン
ドオーバに関係した様々な基地局によって送信された電
力を均等にする機能を実行することができることがさら
に推測される場合には、次の式で表すことができる。

【０１０１】

【数２８】

【０１０２】最も一般的な形式で表現されていても、こ
の問題は既に一次（分母が異なる分数の和）ではないこ
とに留意すべきである。しかし、これは、以下のように
仮定することで、本発明の有益な実施の形態により解決
することができる。

【０１０３】

【数２９】

【０１０４】これは、伝送チャネルが直交性の維持を妨
げる影響をそれほど有さないこと、または、使用した送
信レートが低必要性ＳＮＲを必要とする（スペクトル拡
散のため）ことに等しい。次に、以下の式が得られる。

【０１０５】

【数３０】

【０１０６】つまり、直接的には次に様に表すことがで
きる。

【０１０７】

【数３１】

【０１０８】最後に、アップリンクについて、セルラー
外干渉を評価するために、移動局Ｍｉによって最も強力
に受信された基地局からの唯一の寄与を式（２）に考慮
すれば、電力レベルの計算を簡素化することができる。
この場合、式（２）を次のように表すことができる。

【０１０９】

【数３２】

【０１１０】ここで、Ｅ（ｉ）は、移動局Ｍｉにより最
も強力に受信された基地局のセットである。セットＥ
（ｉ）外の寄与は、ゼロであるか、またはこの計算にお
いてこれ以上の役割を果たさないと推測される。

【０１１１】付録Ａこれらの式は再公式化することがで
きる。

【０１１２】

【数３３】

【０１１３】次に、以下のＮ×Ｎ正方行列を定義する。

【０１１４】

【数３４】

【０１１５】および、

【０１１６】

【数３５】

【０１１７】

【数３６】

【０１１８】式（１０）の系を解くことは、以下の式を
証明するベクトル→Ｐ＝（Ｐ０，Ｐ１，…ＰＮ−１）を
見つけることに等しい（「→」はベクトルを表す）。

【０１１９】

【数３７】

【０１２０】すなわち、

【０１２１】

【数３８】

【０１２２】であり、ここで

【０１２３】

【数３９】

【０１２４】である。

【０１２５】多くの場合、（Ｄ＋Ａ）の逆行列を次のよ
うに簡単に求めることができる。

【０１２６】

【数４０】

【０１２７】ここで、

【０１２８】

【数４１】

【０１２９】である。

【０１３０】次式が定義された場合、

【０１３１】

【数４２】

【０１３２】上述の解も次式によって表すことができ
る。

【０１３３】

【数４３】

【０１３４】Ｌｉは∀ｉと同一であり、やはり次式に従
ってまとめることができる。

【０１３５】

【数４４】

【０１３６】すなわち、

【０１３７】

【数４５】

【０１３８】となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 移動局と、これをサービス対象とする孤立し
た基地局の間のアップリンクを示す。

【図２】 移動局と、これをサービス対象とする孤立し
た基地局の間のダウンリンクを示す。

【図３】 隣接するセルのグループを、干渉するアップ
リンクと共に示す。

【図４】 図３のシステムの場合の、本発明による電力
制御方法のステップを示す。

【図５】 隣接するセルのグループを、干渉するダウン
リンクと共に示す。

【図６】 図５のシステムの場合の、本発明による電力
制御方法のステップを示す。

【符号の説明】

Ｂｋ 基地局、Ｍｉ 移動局。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルＣｋを個々に扱う複数の基地局Ｂｋ
   と、複数の移動局Ｍｉとを備えた符号分割多元接続セル
   ラー電気通信システムにおけるインバウンド信号の電力
   を制御する方法であって、 各移動局Ｍｉは少なくとも１つの基地局Ｂｆ（ｉ）によ
   って扱われ、移動局Ｍｉと前記基地局Ｂｆ（ｉ）の間の
   各アップリンクは、セルＣｆ（ｉ）外に位置する移動局
   の前記インバウンド信号によって生成されたセルラー外
   干渉と、前記セルＣｆ（ｉ）内に位置する移動局Ｍｊ，
   ｊ≠ｉの前記インバウンド信号によって生成されたセル
   ラー内干渉とを有する雑音に妨害され、 前記方法は、 （ａ）各基地局Ｂｋについて、前記セルラー外干渉レベ
   ルＩｅｘｔｒａ＿ｕｐ，ｋを所定値に初期設定するステ
   ップと、 （ｂ）前記セルＣｆ（ｉ）の現在のセルラー外干渉レベ
   ルＩｅｘｔｒａ＿ｕｐ，ｆ（ｉ）を仮定した場合、前記
   移動局とこれを扱う基地局Ｂｆ（ｉ）との間のアップリ
   ンクに所定の信号対雑音比ＳＮＲｉを保証させるよう
   に、各移動局Ｍｉについて、前記インバウンド信号の電
   力レベルＰｔＭｉを計算するステップと、 （ｃ）各基地局Ｂｋについて、前記セルＣｋのセルラー
   外干渉レベルＩｅｘｔｒａ＿ｕｐ，ｋを、該セルＣｋ外
   に位置する移動局が送信した前記インバウンド信号の現
   在の電力レベルＰｔＭｉに従って評価するステップとを
   含み、 任意のセルＣｋの連続する２つのセルラー外干渉レベル
   間の差が所定のマージン値を超える限り、前記ステップ
   （ｂ）および（ｃ）が反復されることを特徴とするイン
   バウンド信号の電力を制御する方法。
2. 【請求項２】 前記ステップ（ｂ）において、セルＣｆ
   （ｉ）のセルラー外干渉Ｉｅｘｔｒａ＿ｕｐ，ｆ（ｉ）
   の前記現在レベルと前記前のレベルの間の差が前記マー
   ジン値よりも小さい場合には、基地局Ｂｆ（ｉ）が扱う
   前記移動局Ｍｉの電力レベルＰｔＭｉの計算が行われな
   いことを特徴とする請求項１記載のインバウンド信号の
   電力を制御する方法。
3. 【請求項３】 前記ステップ（ｂ）において、前記電力
   レベルＰｔＭｉは、最大値と最小値に限定されることを
   特徴とする請求項２記載のインバウンド信号の電力を制
   御する方法。
4. 【請求項４】 前記ステップ（ｃ）において、新規に評
   価された値と前記前の値の間の差が前記マージン値より
   も小さい場合には、前記セルＣｋの現在のセルラー外干
   渉レベルは前記新規に評価された値にリフレッシュされ
   ないことを特徴とする請求項２又は３記載のインバウン
   ド信号の電力を制御する方法。
5. 【請求項５】 前記ステップ（ａ）において、前記連続
   する２つのセルラー外干渉値間の差は、前記マージン値
   の２倍に初期設定されることを特徴とする請求項２から
   請求項４までのいずれかに記載のインバウンド信号の電
   力を制御する方法。
6. 【請求項６】 前記ステップ（ｂ）の前記電力レベルＰ
   ｔＭｉの計算は、次式によって実行され、 【数１】 ここで、 【数２】 および 【数３】 であり、 ηは前記セルラー内干渉減衰係数であり、 Ｇｉ，ｆ（ｉ）はＭｉからＢｆ（ｉ）の前記アップリン
   クの減衰係数であり、 Ｎｏは前記背景雑音の電力レベルであり、 前記ステップ（ｃ）の前記セルラー外干渉レベルＩｅｘ
   ｔｒａ＿ｕｐ，ｋの評価は次式に従って実行され、 【数４】 ここで、Ｇｉ，ｋは前記移動局Ｍｉから基地局Ｂｋへの
   送信の減衰係数であることを特徴とする請求項１から請
   求項５までのいずれかに記載のインバウンド信号の電力
   を制御する方法。
7. 【請求項７】 前記Ｉｅｘｔｒａ＿ｕｐ，ｋの計算にお
   いて、最も干渉する移動局に関する項のみが考慮される
   ことを特徴とする請求項６記載のインバウンド信号の電
   力を制御する方法。
8. 【請求項８】 移動局Ｍｉと、これを扱う基地局Ｂｆ
   （ｉ）の間のアップリンクの特性が変更された場合、ま
   たは移動局が基地局を変更した場合には、前記ステップ
   （ｂ）と（ｃ）の反復ループ自体が反復されることを特
   徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の
   インバウンド信号の電力を制御する方法。
9. 【請求項９】 セルＣｋを個々に扱う複数の基地局Ｂｋ
   と、複数の移動局Ｍｉとを備えた符号分割多元接続セル
   ラー通信システムにおけるアウトバウンド信号の電力を
   制御する方法であって、 各移動局Ｍｉは少なくとも１つの基地局Ｂｆ（ｉ）によ
   って扱われ、前記基地局Ｂｆ（ｉ）と移動局Ｍｉの間の
   各ダウンリンクは、基地局Ｂｋ，ｋ≠ｆ（ｉ）への前記
   アウトバウンド信号によって生成されたセルラー外干渉
   と、基地局Ｂｆ（ｉ）の移動局Ｍｊ，ｊ≠ｉへのアウト
   バウンド信号によって生成されたセルラー内干渉とを有
   する雑音Ｉｅｘｔ＿ｄｏｗｎ，ｉに妨害され、 前記方法は、 （ａ）各基地局Ｂｋについて、前記基地局Ｂｋが送信し
   た合計電力レベルＰｔＢｋを所定値に初期設定するステ
   ップと、 （ｂ）各移動局Ｍｉについて、受信した前記雑音レベル
   Ｉｅｘｔ＿ｄｏｗｎ，ｉの初期設定を前記合計電力レベ
   ルＰｔＢｋに従って行うステップと、 （ｃ）各移動局Ｍｉについて、現在の合計電力レベルＰ
   ｔＢｋを仮定した場合、前記基地局と前記移動局の間の
   前記ダウンリンクに所定の信号対雑音比ＳＮＲｉを保証
   させるために、前記基地局Ｂｆ（ｉ）が前記移動局Ｍｉ
   へ送信しなければならない前記アウトバウンド信号の電
   力レベルＰｔＢｆ（ｉ），ｉを計算するステップと、 （ｄ）各移動局Ｍｉについて、前記現在の電力レベルＰ
   ｔＢｆ（ｋ），ｋ，ｋ≠ｉに従って、受信した前記雑音
   レベルＩｅｘｔ＿ｄｏｗｎ，ｉを評価するステップとを
   含み、 任意の移動局Ｍｉから受信した連続する２つの雑音のレ
   ベル間の差が所定のマージン値を越える限り、前記ステ
   ップ（ｃ）および（ｄ）が反復されることを特徴とする
   アウトバウンド信号の電力を制御する方法。
10. 【請求項１０】 前記ステップ（ｃ）において、前記移
    動局Ｍｉが受信した前記雑音の前記現在レベルと前記前
    のレベルの間の差が前記マージン値よりも小さい場合に
    は、前記基地局Ｂｆ（ｉ）が前記移動局Ｍｉへ送信しな
    ければならない前記アウトバウンド信号の前記電力レベ
    ルＰｔＢｆ（ｉ），ｉの計算が実行されないことを特徴
    とする請求項９記載のアウトバウンド信号の電力を制御
    する方法。
11. 【請求項１１】 前記ステップ（ｃ）において、前記電
    力レベルＰｔＢｋは、最小値および最大値に限定される
    ことを特徴とする請求項１０記載のアウトバウンド信号
    の電力を制御する方法。
12. 【請求項１２】 前記ステップ（ｃ）において、前記電
    力レベルＰｔＢｋ，ｉは、最小値および最大値に限定さ
    れることを特徴とする請求項１０記載のアウトバウンド
    信号の電力を制御する方法。
13. 【請求項１３】 前記ステップ（ｄ）において、前記新
    規に評価された値と前記前の値の間の差が前記マージン
    値よりも小さい場合には、前記受信した雑音レベルＩｅ
    ｘｔ＿ｄｏｗｎ，ｉは、前記新規に評価された値にリフ
    レッシュされないことを特徴とする請求項９から請求項
    １２までのいずれかに記載のアウトバウンド信号の電力
    を制御する方法。
14. 【請求項１４】 前記ステップ（ａ）において、前記連
    続する２つのセルラー外干渉値間の差は、前記マージン
    値の２倍に初期設定されることを特徴とする請求項９か
    ら請求項１３までのいずれかに記載のアウトバウンド信
    号の電力を制御する方法。
15. 【請求項１５】 前記ステップ（ｃ）の前記電力レベル
    ＰｔＢｆ（ｉ），ｉの計算は、次式に従って実行され、 【数５】 ここで、αは、同じ１つの基地局から送信された前記信
    号の直交性係数であり、 Ｇｉ，ｋは、前記移動局Ｍｉと前記基地局Ｂｋの間のダ
    ウンリンクの減衰係数であり、 Ｎｏは前記背景雑音の電力レベルであり、 ＰｔＢｋは、前記基地局ｋが送信した合計電力であり、 前記ステップ（ｄ）の前記雑音レベルＩｅｘｔ＿ｄｏｗ
    ｎ，ｉの計算は次式に従って実行され、 【数６】 ここで、ＰｔｃＢｋは、共通チャネル上で前記基地局Ｂ
    ｋが送信した電力であることを特徴とする請求項９から
    請求項１４までのいずれかに記載のアウトバウンド信号
    の電力を制御する方法。
16. 【請求項１６】 前記Ｉｅｘｔ＿ｄｏｗｎ，ｉの計算に
    おいて、前記最も干渉する基地局に関連した項のみが考
    慮されることを特徴とする請求項１５記載のアウトバウ
    ンド信号の電力を制御する方法。
17. 【請求項１７】 移動局Ｍｉを扱う基地局Ｂｆ（ｉ）間
    のダウンリンクの特性が変更された場合、または移動局
    が基地局を変更した場合には、前記ステップ（ｃ）およ
    び（ｄ）の前記反復ループ自体が反復されることを特徴
    とする請求項９から請求項１６までのいずれかに記載の
    アウトバウンド信号の電力を制御する方法。
18. 【請求項１８】 移動局Ｍｉが基地局Ｂｆ（ｉ，１）の
    サブセットＳＢｉによって扱われる場合、これらの前記
    基地局から受信した信号はＲＡＫＥ受信機において再結
    合され、また、ステップ（ｃ）において、前記基地局Ｂ
    ｆ（ｉ，１）によって前記移動局Ｍｉへ送信された前記
    アウトバウンド信号の送信電力ＰｔＢｆ（ｉ，１）は次
    式と等しくなるように選択され、 【数７】 ここで、ＰｔＢｆ（ｉ，１）は、前記基地局Ｂｆ（ｉ，
    １）が送信した合計電力であり、また、 【数８】 は、前記移動局Ｍｉが受信した合計電力であり、 Ｎｏは前記背景雑音の電力レベルであり、 Ｇｉ，ｋは、前記基地局Ｂｋから前記移動局Ｍｉへの前
    記リンクの減衰係数であり、 αは、前記同じ１つの基地局から送信された前記信号の
    直交性係数であることを特徴とする請求項１０記載のア
    ウトバウンド信号の電力を制御する方法。
19. 【請求項１９】 複数の送信機Ｅｉと複数の受信機Ｒｊ
    とを備えた電気通信システムにおける送信信号のレベル
    を制御する方法であって、 各受信機Ｒｊは、送信機のサブセットＳｊが送信した信
    号を受信することができ、また、送信機Ｅｉと受信機Ｒ
    ｊの間の各伝送チャネルＬｉｊは、送信によって、
    （ｋ，ｌ）≠（ｉ，ｊ）を備えた任意のチャネルＬｋｌ
    の妨害が可能であり、前記妨害が該チャネル上に送信さ
    れた電力Ｅｋｌに比例し、前記受信機Ｒｊが前記送信機
    Ｅｉから受信した前記信号レベルＲｉｊを次式で表すこ
    とができ、 【数９】 ここで、Ｇｉｊは、前記チャネルＬｉｊ上の減衰係数で
    あり、 Ｇ^ij _klは前記チャネルＬｋｌと前記チャネルＬｉｊの間
    の結合の係数であり、Ｎｏは前記背景雑音であり、 Ｅｘｔｉ，ｊは前記チャネルＬｉｊ上の干渉レベルであ
    り、 前記方法は、 （ａ）前記値Ｅｘｔｉ，ｊを所定の値に初期設定するス
    テップと、 （ｂ）前記干渉レベルＥｘｔｉ，ｊを仮定した際に、前
    記チャネルＬｉｊ上の所与の信号対雑音比ＳＮＲｉｊが
    保証されるように前記値Ｅｉｊを計算するステップと、 （ｃ）チャネルＬｉｊ上の前記干渉レベルＥｘｔｉ，ｊ
    を、前記送信電力レベルＥｋｌに従って評価するステッ
    プとを含み、 任意のチャネルＬｉｊについて、連続する２つの干渉レ
    ベルＥｘｔｉ，ｊ間の差がしきい値よりも大きい限り、
    前記ステップ（ｂ）および（ｃ）が反復されることを特
    徴とする送信信号のレベルを制御する方法。
20. 【請求項２０】 複数の送信機Ｅｉと複数の受信機Ｒｊ
    とを備えた電気通信システムにおける送信信号のレベル
    を制御する方法であって、 各受信機Ｒｊは、送信機のサブセットＳｊが送信した信
    号を受信することができ、また、送信機Ｅｉと受信機Ｒ
    ｊの間の各伝送チャネルＬｉｊは、送信によって、
    （ｋ，ｌ）≠（ｉ，ｊ）を備えた任意のチャネルＬｋｌ
    の妨害が可能であり、前記妨害が前記チャネル上に送信
    された電力Ｅｋｌに比例し、前記受信機Ｒｊが前記送信
    機Ｅｊから受信した前記信号レベルＲｉｊを次式で表す
    ことができ、 【数１０】 ここで、Ｇｉｊは、前記チャネルＬｉｊ上の減衰係数で
    あり、 Ｇ^ij _klは前記チャネルＬｋｌと前記チャネルＬｉｊの間
    の結合の係数であり、Ｎｏは前記背景雑音の電力レベル
    であり、 Ｅｘｔｒａｉ，ｊは、Ｓｊ外の送信機による前記チャネ
    ルＬｉｊ上の干渉レベルであり、 前記方法は、 （ａ）前記値Ｅｘｔｒａｉ，ｊを所定の値に初期設定す
    るステップと、 （ｂ）前記干渉レベルＥｘｔｒａｉ，ｊを仮定した際
    に、前記チャネルＬｉｊ上の所与の信号対雑音比ＳＮＲ
    ｉｊが保証されるように前記値Ｅｉｊを計算するステッ
    プと、 （ｃ）チャネルＬｉｊ上の前記干渉レベルＥｘｔｒａ
    ｉ，ｊを前記送信電力レベルＥｋｌに従って評価するス
    テップとを含み、 任意のチャネルＬｉｊについて、連続する２つの干渉レ
    ベルＥｘｔｒａｉ，ｊ間の差が所定のしきい値よりも大
    きい限り、前記ステップ（ｂ）および（ｃ）が反復され
    ることを特徴とする送信信号のレベルを制御する方法。