JP2002529033A - 逆方向リンク過負荷検出のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆方向リンク過負荷検出のための方法および装置 【解決手段】 検出器（３６）は、受信された信号の電力測定値の集合をサンプリングするために使用される。受信信号は、干渉だけではなく遠隔ユーザからの１つまたは複数の信号からも構成されてよい。電力測定値の集合の分散量も求められる。分散量は、過負荷閾値に比較される。分散量がある時間期間、過負荷閾値を越えると、システムは潜在的に不安定な点で動作していると宣言される。この状態では、将来の接続発生が否定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は通信システムに関する。さらに特定すると、本発明は、複数のアクセ
スシステムでの負荷概算および過負荷検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１は、地上無線通信システム１０の例示的な実施形態である。図１は、３つ
の遠隔装置１２、１３、および１５、および２つの基地局を示す。実際には、典
型的な無線通信システムは、さらに多くの遠隔装置および基地局を有することが
ある。図１では、遠隔装置１２は車の中に設置された移動電話装置として示され
る。図１は、無線市内線システム内の固定位置遠隔装置１５、および標準セルラ
ーシステムの携帯コンピュータ遠隔装置１３も示す。最も一般的な実施形態では
、遠隔装置は通信装置の任意の型であってよい。例えば、遠隔装置は、携帯式パ
ーソナル通信システム（ＰＣＳ）、携帯パーソナルデータアシスタントなどの携
帯データ装置、あるいは計器読取り装置などの固定場所データ装置であってよい
。図１は、基地局１４から遠隔装置１２、１３、および１５への順方向リンク信
号１８、および遠隔装置１２、１３および１５から基地局１４への逆方向リンク
信号１９を示す。

【０００３】 後続の説明の中では、本発明は、一般的に既知である無線リンク業界規格に関
して説明される。事実上、本発明の一般的な原則は、多くの多元アクセス通信シ
ステムに直接的に適用することができる。後述の説明は、一般的にＩＳ−９５と
呼ばれている「二重モード広帯域スペクトル拡散セルラーシステム用の移動局−
基地局互換性規格（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ
Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄ
ｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ
Ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国電気通信工業会によって発行されているＴＩＡ／
ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａに説明されるシステムに従う動作を仮定する。

【０００４】 図１に示されているシステムのような典型的な無線通信システムでは、複数の
セクタを有する基地局がある。複数セクタの基地局は、個別の処理回路だけでは
なく、複数の独立した送信アンテナおよび受信アンテナも備える。ここに説明さ
れている原則は、複数セクタ基地局の各セクタに、および単独セクタの個別基地
局に等しく適用する。したがって、この説明の残りでは、「基地局」という用語
は、複数セクタの基地局の１つのセクタ、または単一セクタの基地局のどちらか
を指すと仮定することができる。

【０００５】 ＩＳ−９５を使用するシステムでは、装置は、システム内でのすべての基地局
との通信のために１つの共通した周波数帯域幅を使用する。１つの共通した周波
数帯域幅の使用は、柔軟性を増し、システムに多くの優位点を提供する。例えば
、１つの共通した周波数帯域幅を使用すると、遠隔装置は、複数の基地局による
受信のために単一の信号を送信できるだけではなく、複数の基地局から通信信号
を同時に受信することもできる。遠隔装置は、スペクトル拡散ＣＤＭＡ波形特性
を使用することにより、多様な基地局から同時に受信された信号を区別する。同
様に、基地局は、複数の遠隔装置からお信号を区別し、別個に受信することがで
きる。

【０００６】 ハンドオフとして知られているプロセスを通してある基地局から別の基地局か
らへの遠隔装置との通信を転送するための多様な方法が存在する。ハンドオフは
、元の基地局のカバレージエリア内で動作している遠隔装置がターゲット基地局
のカバレージエリアの中に移行する場合に必要である可能性がある。ＣＤＭＡシ
ステムで使用されるハンドオフの１つの方法は、「ソフト」ハンドオフと呼ばれ
る。ソフトハンドオフを使用することにより、ターゲット基地局との通信は、元
の基地局との通信の終結前に確立される。遠隔装置が２つの基地局と通信してい
るとき、遠隔装置と基地局両方とも複数の受信信号から単一の信号を作成する。
ソフトハンドオフを使用することにより、遠隔装置とエンドユーザの間の通信は
、元の基地局からターゲット基地局への最終的なハンドオフによって遮られてい
ない。本発明の譲渡人に譲渡され、ここに参照して組み込まれている「ＣＤＭＡ
セルラー通信システムにおける移動局によって補助されるソフトハンドオフ（Ｍ
ＯＢＩＬＥ ＳＴＡＴＩＯＮ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＦＦ Ｉ
Ｎ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳ
ＴＥＭ）」と題される米国特許番号第５，２６７，２６１号は、ハンドオフプロ
セス中に複数の基地局を通して遠隔装置との通信を提供するための方法およびシ
ステムを開示する。

【０００７】 無線システムにおいては、取扱可能なシステムの容量を同時呼の数という点で
最大限にすることはきわめて重要である。スペクトル拡散システムでのシステム
容量は、各遠隔装置から基地局で受け取られる電力が、それぞれの信号が、リン
クを維持するために必要とされる最小レベルで基地局受信機に到達するように制
御される場合に増大する。遠隔装置により送信される信号が低すぎる電力レベル
で基地局受信機に達すると、干渉対信号の率は低すぎて、遠隔装置との高品質通
信を可能にできない可能性がある。他方、遠隔装置信号が高すぎる電力レベルに
達すると、この特定の遠隔装置との通信は許容されるが、高電力信号は他の遠隔
装置に対する干渉の役割を果す。この過剰な干渉は、他の遠隔装置との通信に悪
影響を及ぼす。このようにして、一般的には、基地局の近くに位置する遠隔装置
は、カバレージエリアの端縁に位置する遠隔装置が相対的に大きな信号レベルを
送信する間、低い信号電力を送信する。

【０００８】 容量を増大するためには、遠隔装置により逆方向リンクで送信される電力が、
アクティブな通信がそれを通して確立される各基地局（つまり、遠隔装置がソフ
トハンドオフにある各基地局）によって制御されてよい。通信がそれを通して確
立される各基地局は、受信信号対干渉率を測定し、それを所望の設定点に比較す
る。各基地局は、定期的に、電力調整コマンドを生成し、遠隔装置へ送信する。
電力調整コマンドは、順方向リンクトラフィックチャネルでユーザトラフィック
データをパンクチュアする。

【０００９】 電力調整コマンドは、遠隔装置に、それが逆方向リンク信号を送信している電
力を増加または減少のどちらかをするように命令する。遠隔装置は、あらゆる基
地局が増加を命令する場合にだけ、その送信電力レベルを上げる。このようにし
て、ソフトハンドオフの遠隔装置の送信信号電力は、その信号を最高の信号対干
渉率で受信する基地局によっておもに制御される。基地局および遠隔装置の電力
制御用のシステムは、ここに組み込まれている、米国特許番号第５，０５６，１
０９号、第５，２６５，１１９号、第５，２５７，２８３号、および第５，２６
，２６２号に開示される。

【００１０】 電力調整コマンドは、無線チャネル内での時間変化する経路損失を補償する。
無線チャネルでの経路損失は、それが遠隔装置と基地局の間で移動するにつれて
信号によって被られる劣化または損失として定義される。経路損失は、平均経路
損失およびフェージングという２つの別個の現象により特徴付けられる。典型的
な無線システムにおいては、順方向リンクおよび逆方向リンクは異なる周波数で
動作する。それにも関わらず、順方向リンクおよび逆方向リンクは同じ周波数バ
ンド内で動作するため、重大な相関関係が２つのリンクの平均経路損失の間に存
在する。他方、フェージングは、順方向リンクおよび逆方向リンクにとって独立
した現象であり、特に遠隔装置が移動中であるとき、あるいは移動中のオブジェ
クトの近くに位置するときに、時間の関数として急激に変化する。

【００１１】 地上環境においては、マルチパスは、建物、木、車および人などの環境での障
害物からの信号の反射によって生じる。理想的なインパルスがマルチパスチャネ
ルで送信されると、受信された信号はパルスのストリームとして出現する。一般
的には、地上チャネルは、マルチパスを生じさせる構造の相対的な移動のための
時間変化するマルチパスチャネルである。理想的なインパルスが時間変化するマ
ルチパスチャネルで送信される場合、パルスの受信されたストリームは、理想的
なインパルスが送信される時間の関数として、時間オフセット、減衰および位相
で変化する。

【００１２】 チャネルのマルチパス特徴は、信号フェージングを生じさせることがある。フ
ェージングとは、マルチパスチャネルのフェージング特徴の結果である。マルチ
パスベクタが破壊的に追加されるときにフェージングが発生し、どちらかの個別
のベクタより小さい受信信号を生じさせる。例えば、正弦波が、第１経路がＸ
ｄＢという減数係数、２ラジアンという移相でデルタという時間遅延を有し、第
２経路がＸ ｄＢという減数係数、２＋Ｂラジアンという移相でデルタという時
間遅延を有する２つの経路を有するマルチパスチャネルを通して送信される場合
、チャネルの出力では信号は受信されないだろう。

【００１３】 例示的な無線システムでは、各遠隔装置は、遠隔装置の入力での総電力に基づ
き順方向リンクの経路損失を概算する。総電力とは、遠隔装置によって感知され
るのと同じ周波数割当てで動作するすべての基地局からの電力の合計である。平
均順方向リンク経路損失の概算から、遠隔装置は逆方向リンク信号の送信電力レ
ベルを設定する。前記に注記されたように、遠隔装置が通信を確立した各基地局
は、順方向リンクでの経路損失と逆方向リンクでの経路損失の間の差異、フェー
ジング、および誤差のそれ以外のソースを補償するために、遠隔装置に電力調整
コマンドを送信する。

【００１４】 システム内の各基地局は、基地局が遠隔装置にサービスを提供しているカバレ
ージエリアを画定する。各基地局のカバレージエリアは、ハンドオフ境界を有す
る。ハンドオフ境界は、リンクが、遠隔装置が第１基地局または第２基地局と通
信しているかどうかに関係なく、それを実行する２つの基地局間の物理的な場所
として定義される。逆方向リンクの性能は、対応する基地局受信機で感知される
干渉の関数である。この理由から、ハンドオフ境界の場所および、したがってカ
バレージエリアのサイズは、基地局で受信される干渉の関数である。したがって
、他のすべての状態は静的なままであるが、基地局を通して通信するユーザ数の
増加が基地局のカバレージエリアの有効サイズを減少させ、ハンドオフ境界に、
基地局に向かって内向きに移動させる。

【００１５】 最小許容信号品質が指定される場合、基地局を通して通信できる同じユーザの
数に対する上限を計算することができる。この上限が、通常極容量と呼ばれる。
ユーザの実施数対極容量の率は、システムの負荷として定義される。実際のユー
ザ数が極容量に近づくと、負荷は１に近づく。１に近い負荷は、システムの潜在
的に不安定な動作を暗示する。不安定な動作は、音声品質、ハンドオフ失敗、お
よび呼減少（ｄｒｏｐｐｅｄ）という点で劣化した性能につながる可能性がある
。加えて、負荷が１に近づくにつれて、基地局のカバレージエリアの大きさは、
無負荷カバレージエリアの外側端縁にいるユーザがもはや許容信号品質で基地局
と通信するのに十分な電力を送信できないように縮小する。

【００１６】 これらの理由から、負荷が、極容量の指定されたパーセンテージを超えないよ
うに、システムにアクセスするユーザ数を制限することは有利である。システム
の負荷を制限する１つの方法とは、いったんシステムの付加が所定レベルに達し
たら、システムへのアクセスを拒絶することである。例えば、負荷が極容量の７
０％を超えて増加する場合、追加接続発信に対する要求を拒絶し、既存の接続の
ハンドオフを受け入れることを差し控えることが有利である。

【００１７】 逆方向リンクに対する負荷を指定レベルに制限するために、逆方向リンク負荷
を測定することが必要である。基地局の逆方向リンク負荷は、基地局のカバレー
ジエリア内で動作している遠隔装置の数の関数にすぎないわけではない。逆方向
リンク負荷は、他のソースからの干渉の関数でもある。基地局自体のフロントエ
ンド雑音は重大な干渉ソースである。加えて、近傍の基地局のカバレージエリア
内の同じ周波数で動作しているそれ以外の遠隔装置は、重大な干渉に貢献するこ
とがある。

【００１８】 逆方向リンク負荷を測定できる１つの手段とは、カバレージエリア内のすべて
のアクティブ接続の干渉動作点に測定信号を平均化することによる。このアプロ
ーチには複数の欠点がある。アクティブ接続の信号対干渉動作統計は、システム
性能の表示を提供する。しかしながら、それらは、他の基地局のカバレージエリ
ア内に位置する遠隔装置からの干渉の量に関する情報を提供しない。さらに、遠
隔装置が２つまたは３つ以上の基地局間尾ソフトハンドオフにあるとき、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相干渉率は、システム
によって決定される信号対干渉率設定点よりはるかに低く、このようにしてきわ
めて高いレベルを不正に示す。これらの理由から、ある基地局内のすべてのアク
ティブ接続の平均的な信号対干渉動作点を測定することは、逆方向リンク負荷の
正確な測定を提供しない。

【００１９】 逆方向リンク負荷を決定する第２の簡略な手段とは、基地局内のアクティブユ
ーザの数を単に数えることである。しかしながら、他のソースからの干渉のレベ
ルが負荷に著しく影響を及ぼすことがあるため、ユーザ数が必ずしも逆方向リン
ク負荷の正しいしるしではないことは明らかでなければならない。加えて、ソフ
トハンドオフの影響は、アクティブユーザ数と基地局の実際の負荷の間の相関関
係を大幅に減少させる。

【００２０】 逆方向リンク負荷の第３の概算手段とは、順方向リンク負荷の概算に基づいて
逆方向リンク負荷を引き出そうと試みることである。しかしながら、前記に注記
されたように、典型的なシステムにおいては、順方向リンクおよび逆方向リンク
は、同じ周波数で動作しない。したがって、順方向リンク性能は、逆方向リンク
性能と完璧に相関しない。例えば、隣接する基地局のカバレージエリアからの干
渉は、逆方向リンクでより順方向リンクで異なる可能性がある。加えて、前記に
注記されたように、フェージングの影響は、順方向リンクおよび逆方向リンクと
は無関係である。

【００２１】 逆方向リンク負荷を概算するこれらの不正確な方法の１つが使用されると、シ
ステムは、接続阻止が必要である角かを正確に判断することはできない。呼が不
必要に阻止されると、システムの容量は不必要に減少する。他方、負荷が極容量
に近づくことが許されると、多大な数のアクティブ接続を減少する（ｄｒｏｐｐ
ｉｎｇ）確率が上がる。この理由から、逆方向リンク負荷の正確な概算を有する
ことが重要である。

【００２２】 逆方向リンク負荷は、基地局受信機で感知される総受信電力の関数として定め
られる。逆方向リンク負荷Ｘは、以下の公式に従って基地局により受け取られる
総電力に直接的に関する。

【数５】

【００２３】 ここでは、Ｐ_ａは、基地局で受け取られる実際の電力であり、 Ｐ_ｎは、外部負荷で受け取られる電力（つまり、基地局の熱雑音フロアのため
の電力）であり、および Ｘは、実際の負荷対極容量の率という点での逆方向リンク負荷である。 あるいは同等に、Ｘという点で表現され、式１は、以下に示す式を取る。

【数６】

【００２４】 例えば、この公式は、５０％負荷（Ｘ＝０．５）で、基地局で受け取られる総
電力が、無負荷で受け取られる電力の２倍であることを述べている。

【００２５】 式１に示される関係性を考慮すると、現在の基地局負荷Ｘは、既知の無負荷電
力レベル、および基地局で受け取られる総電力の実際の測定値に基づいて求める
ことができる。実際の電力測定値が、電力制御動作が遠隔装置の送信電力を変え
る時間定数という点で適切な時間定数で濾波されなければならないことに注意す
る。加えて、逆方向リンクが遠隔装置からのゲート制御された送信を生じさせる
可変データ転送速度で動作する場合、実際の電力測定値は、瞬間電力測定値での
ゲート制御された送信の影響を平均化するために濾波されなければならない。

【００２６】 相対的な電力測定値（Ｐ_ａ／Ｐ_ｎ）の動的範囲は、典型的なシステムでは大き
くない。例えば、負荷Ｘが極容量の０％から９０％に増加するにつれて、（Ｐ_ａ ／Ｐ_ｎ）の率は０デシベルから１０デシベル（ｄＢ）に増加する。典型的には、
基地局のカバレージエリアの大きさでの大きな削減を回避するために、基地局負
荷Ｘは、極容量の約６０％から７５％に制限される。Ｘが０．６から０．７に増
加するにつれて、（Ｐ_ａ／Ｐ_ｎ）の率は約４ｄＢから約６ｄＢに増加する。した
がって、逆方向リンクの負荷を正確に制限するためには、（Ｐ_ａ／Ｐ_ｎ）の率は
、１ｄＢ未満の誤差で測定されなければならない。

【００２７】 このアプローチは率直であると考えられるが、実際には、相対電力測定値の必
須精度を一貫して達成することは困難である。例えば、動作環境内で基地局の雑
音フロア（Ｐ_ｎ）を正確に測定することは困難である。加えて、雑音フロアの正
確な測定が一度に行われない場合には、雑音フロアは温度、エージング、および
その他の減少のための利得および雑音の数時の変動に敏感であるため、時間の関
数として変化する。実際のフィールドトライアルでこのアプローチで得られる精
度は、実際の負荷の概算を大きく上回るまたは下回るリスクなしに式２の使用を
可能にするほど十分ではない。その結果、式２に基づく任意の許可制御アルゴリ
ズムは、阻止が必要とされないときにおそらく接続を阻止するか、あるいは潜在
的に不安定なシステムの動作に直面して接続を許可するだろう。

【００２８】 これらの理由のため、業界では、システムの逆方向リンク負荷を正確に概算す
るための方法および装置に対する必要性が長く感じられていた。

【００２９】

【課題を解決するための手段】

第１実施形態においては、基地局で受信される信号の電力レベル測定値の集合
がサンプリングされる。電力レベル測定値の集合の、分散量などのモーメントが
決定される。モーメントから、許可制御プロセス、基地局ブレシング（ｂｒｅａ
ｔｈｉｎｇ）プロセス等で使用できる負荷レベルが決定される。

【００３０】 別の実施形態では、基地局で受信される信号の電力レベル測定値の集合がサン
プリングされる。電力レベル測定値の集合の、分散量な度のモーメントが決定さ
れる。モーメントは、過負荷閾値に比較される。モーメントが過負荷閾値を越え
ると、過負荷状態が検出され、追加の接続発信は拒絶されてよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】

本発明の特徴、目的および優位点は、図面とともに解釈されるときに、以下に
述べられる詳細な説明からさらに明らかになるだろう。 式３は、受信電力の測定分散量の関数として、システムの負荷の経験的な関係
性を示す。

【数７】

【００３２】 ここでは、 Ｘは、実際負荷対極容量の率という点での逆方向リンク負荷であり、 Ｐ_ａは、基地局で受信される実際の電力であり、 ｖａｒ（Ｐ_ａ）は、基地局で受信される実際の電力の偏差であり、

【数８】 は、基地局で受信される実際の電力の平均であり、 αは、実験的に求められるシステム定数である。

【００３３】 式３によると、負荷の測定値は実際の電力測定値だけではなく、実際の電力測
定値の分散量も使用し、基地局で受信される実際の電力の絶対値の正確な測定に
はより依存していない。

【００３４】 一般的な実施形態では、αの値は、遠隔装置の複数のカテゴリの概算された特
徴（つまり、モーメントおよび信号品質設定点）の関数である。αは、１つまた
は複数のカテゴリでのユーザの実際数または予想数、あるいは率の関数であって
よい。例えば、結合されたセルラーおよび無線市内線システムでは、αの値は、
移動遠隔装置数対固定位置遠隔装置数の予想率の関数として変化してよい。別の
実施形態では、αは、基地局で受け取られる電力（つまり、システムの熱雑音フ
ロアのための電力）に依存する。別の実施形態では、αは、例えば、平均干渉電
力密度に対するビットあたりのエネルギーに関して、表記されるシステムの信号
品質設定点に依存する。また別の実施形態では、αは、基地局で受信されるよう
に単一遠隔装置の信号品質の予測される標準偏差に依存する。加えて、αは、こ
れらの係数の１つまたは複数の関数であってよい。

【００３５】 式３に示されるように、分散量と負荷の実験的な関係性は、無線システムが動
作する方法のためである。典型的なシステムでは、各遠隔装置の送信電力は、遠
隔装置から基地局で受信される電力を、所定レベルに調整しようとして制御され
る。いくつかのシステムでは、所定レベルは、信号対干渉率などの、信号が受信
される信号品質を検出することにより測定される。動作中、各遠隔装置から基地
局で受信される電力は、所定レベルの上下である程度変化する。例えば、遠隔装
置から基地局への経路が突然の深いフェードを経験すると、基地局での電力レベ
ルは、フェードの間、または電力制御ループがそれを調整するために反応するま
で所定レベルを下回る。典型的なシステムでは、電力調整コマンドが基地局から
遠隔装置に、毎秒８００ ｄＢという最大調整速度で毎秒８００回送信される。
典型的な移動環境では、３０ｄＢというフェードが、約２５０ミリ秒という帰還
内で発生することがある。このようにして、オペレーティングシステムでは、各
遠隔装置から基地局で受け取られる電力レベルは、所定設定点にほぼ等しい平均
電力を有し、電力レベルが設定点から逸脱する予測可能分散量を有する。分散量
は、電力制御ループ遅延の関数である。電力制御ループに関わるさらに多くの遅
延は、より高い予想分散量につながる。

【００３６】 ＩＳ−９５に準拠する遠隔装置は、フォーマットされたデータをフレームに変
換する。フレーム内のデータは、可変速度ボコーダまたはデジタルデータソース
によって生成される。ＩＳ−９５に従って、可変速度データは、フレーム内のユ
ーザ情報の量に従って、４つの速度の内の１つを取る。例えば、音声信号が単に
背景雑音にすぎない場合、データ転送速度は完全速度の４分の１、完全速度の２
分の１、あるいは完全速度まで加速する。新しいデータ転送速度は、１．２５ミ
リ秒（ｍｓｅｃｓ）ごとに決定できるので、データ転送速度は短期間音声信号特
徴に反応する。各フレームでの電力レベルは、データ転送速度に比例する。例え
ば、８番目の速度フレームは、完全速度フレームの８分の１の電力のを有する。
このため、各遠隔装置から基地局で受信される電力レベルは、その結果音声信号
の特徴の関数となる遠隔装置が送信しているデータ速度の関数である。可変速度
フレームにフォーマットされた音声信号は、予測可能な平均速度および平均速度
について予測可能な分散量を有するとして特徴付けることができる。その場合、
当然ながら、音声モードで動作している各遠隔装置から基地局で受け取られる電
力レベルも、予測可能な平均レベルおよび平均値について予測可能な分散量によ
って特徴付けることができる。

【００３７】 加えて、近隣の基地局のカバレージエリア内で動作している遠隔装置からの干
渉は、アクティブユーザと同じように特徴付けられ、基地局で受け取られる平均
電力に貢献する。基地局で受け取られる電力は時間の関数として変化するため、
それは平均的なレベルおよび分散量を有するとして特徴付けることができる。基
地局での受信電力の分散量は、基地局を通って通信する遠隔装置およびそれ以外
の基地局と通信している遠隔装置からの干渉の関数である。このようにして、分
散量とは、基地局の負荷の関数である。負荷が増すにつれて、受け取られる電力
の分散量も増す。本発明が動作するのはこの原則に基づいてである。

【００３８】 前記に注記されたように、絶対電力の決定が意味のある結果を提供するために
下されなければならない精度のために、絶対受信電力を概算することは困難であ
る。約＋／−０．５ｄＢの絶対電力測定値が必要となるが、受信経路利得に対す
る測定の依存のために得るのは困難である。受信経路利得は、それ以外の要因だ
けではなく、温度、エージング、構成部品公差にも依存して＋／−３ｄＢ以上変
化することがある。ただし、ｄＢで測定される受信電力の短期分散量の正確な測
定値は、これらの要因にはるかに敏感ではない。ゆっくりと変化する受信経路利
得分散量は、受信電力レベルの短期間分散量に貢献しない実際には一定の加算項
である。

【００３９】 基地局で受信される電力レベルの変動は、無線リンク特徴に依存する。例えば
、電力レベルの変動に影響を及ぼす無線リンク特徴は、システム内でのフェージ
ングの影響を増加する大きな反射体の存在である。別の特徴は、電力制御が電力
レベル変動を補正するために動作する速度および遅延などの物理層インタフェー
スの設計である。加えて、遠隔装置自体の特質が、電力レベルの変動に影響を及
ぼす。例えば、無線市内線システム内の固定場所遠隔装置は、移動中の遠隔装置
によって経験される急激なフェージングのために、移動架橋における携帯遠隔装
置より低いレベルの変動を示す。加えて、オフィスビル内に設置される無線シス
テムなどの、歩行中のユーザによって支配される移動システムは、移動中の車両
に搭載される装置によって支配されるシステムより低い分散量を示す。加えて、
データ信号を送信する遠隔装置は、音声信号を送信する遠隔装置より低い分散量
を示すらしい。一般的には、基地局で受け取られる電力レベルの変動は、近隣ス
テーションのカバレージエリア内からの干渉を生成する遠隔装置だけではなく、
それがサービスを提供している多様な遠隔装置からの基地局で受信される信号の
電力レベルの標準偏差の関数でもある。

【００４０】 図２Ａは、時間の関数として基地局で（１秒間隔で平均化される）短期平均受
信電力を示すグラフである。垂直軸は、ミリワット（ｄＢｍ）と呼ばれるデシベ
ル単位で受信される電力レベルであり、水平軸は秒単位の時間である。４つの異
なる負荷レベルが図２Ａに描かれている。曲線７０、７２、７４および７６は、
１つの遠隔装置接続、７つの遠隔装置接続、１０の遠隔装置接続、および１６の
遠隔装置接続に相当する。電力レベルは、それ以外の要因だけではなく、音声活
動、フェージング、電力制御のためにも時間の関数として変化することに注意す
る。

【００４１】 図２Ｂは、図２Ａに示されるように、同じ時間期間での基地局での受信電力の
標準偏差を示すグラフである。垂直軸は、デシベル（ｄＢ）単位での受信電力レ
ベルの標準偏差であり、水平軸は秒単位の時間である。同じ４つの負荷レベルが
図２Ａに描かれており、曲線８０、８２、８５および８６は１つの遠隔装置接続
、７つの遠隔装置接続、１０の遠隔装置接続、および１６の遠隔装置接続に相当
する。標準偏差の平均値は、遠隔装置接続の増加する数とともに上昇する。

【００４２】 １つの実施形態では、負荷は、前記に指定されたように計算し、基地局の１つ
または複数の関数を制御するために使用することができる。例えば、予測される
負荷は、基地局での信号品質設定点に影響を及ぼすために使用できる。予測され
る負荷は、電力制御機構の動作に影響を及ぼすためにも使用できる。予測される
負荷は、「セルラー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するための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮ
Ｄ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＯ
ＲＷＡＲＤ ＬＩＮＫ ＨＡＮＤＯＦＦ ＢＯＵＮＤＡＲＹ ＴＯ ＴＨＥ Ｒ
ＥＶＥＲＳＥ ＬＩＮＫ ＨＡＮＤＯＦＦ ＢＯＵＮＤＡＲＹ ＩＮ Ａ ＣＥ
ＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ）」と題される米
国特許番号第５，５４８，８１２号に開示されている機構のような基地局息抜き
（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ）機構で使用することもできる。加えて、負荷は、可変速
度遠隔装置がデータを送信してよい速度を制限するために使用されるデータ転送
速度制御アルゴリズムでも使用できる。

【００４３】 図３は、負荷検出装置を組み込むシステムの例示的な実施形態を示すブロック
図である。図３のシステムは、無線通信システムの基地局内の受信機である。ア
ンテナ２０は、無線周波数無線リンク信号を受信する。アンテナ２０は、無線周
波数信号を低雑音増幅器２２に渡す。低雑音増幅器２２は、受信信号レベルを有
効レベルに増幅する。典型的には、アンテナ２０および低雑音増幅器２２は、所
望のカバレージエリア内でアンテナ２０が信号を受信できるようにする場所で互
いに近接して位置している。基地局の残りの要素は、多くの場合、アンテナ２０
および低雑音増幅器２２から一定の距離で配置される。例えば、セルラーシステ
ムにおいて、アンテナ２０および低雑音増幅器２２は、基地局回路の残りを収容
する建物の上部に取り付けられてよい。低雑音増幅器２２は、図３内のケーブル
布線損失ブロック２４によって示されるように１本のケーブルにより基地局回路
の残りに結合されてよい。基地局回路内では、ミクサ２６は、ＲＦ信号をベース
バンドまたは中間周波数に変換する。ベースバンド復調装置２８は、ミクサ２６
の出力を受信し、データサンプルを作成する。システムコントローラ３０は、デ
ータサンプルを受け取り、多岐に渡る機能を実行する。例えば、システムコント
ローラ３０は、変調された上方および信号品質設定点に基づき、遠隔装置への送
信のために電力制御調整コマンドを計算してよい。

【００４４】 ミクサ２６からのエネルギー出力の少なくとも一部が検出器３４に渡される。
検出器３４は、基地局によって受信される瞬間電力を概算するアナログ装置また
はデジタル装置であってよい。例えば、検出器３４は、毎秒６４回、電力レベル
をサンプリングしてよい。検出器３４の出力は、負荷検出装置３６に渡される。
代替実施形態においては、電力レベルは、データサンプルに関して決定される。

【００４５】 代替実施形態においては、検出器の機能は、受信信号強度インジケータ回路に
より実行される。受信信号強度インジケータ回路は、受信信号強度に応えて受信
機の利得を設定するために使用される自動利得制御レベルから引き出されるサン
プルを作成する。

【００４６】 ある実施形態では、負荷検出装置３６は、受け取られる短期電力および電力の
高位モーメントを決定するプロセスを備える。ある例では、プロセスは短期平均
電力レベルおよび分散量を決定するために１秒という期間で検出器３４から受信
される測定値のそれぞれを使用する。加えて、ある実施形態では、負荷検出装置
３６は、モーメントおよび平均電力に応えて、電力負荷体所定容量の率を決定す
るプロセスを備える。ある実施形態では、負荷検出装置３６は、概算システム負
荷レベルを決定するために、式３で示される計算を実行するプロセスを備える。

【００４７】 ある実施形態では、システムコントローラ３０は、システムユーザの数を調整
する許可制御アルゴリズムを実現するために、負荷の計算値を使用する。多岐に
渡る許可制御アルゴリズムは、本発明とともに使用されてよい。ある例では、シ
ステムコントローラ３０は、システム負荷が５秒以上、過負荷閾値を越えた場合
、すべての新規接続発信を拒絶する。代わりに、システムコントローラ３０は、
システム負荷が１０秒以上過負荷閾値を超える場合にソフトハンドオフ要求によ
り生じる接続を含む、すべての新規接続を拒絶する。ある実施形態では、アルゴ
リズムは、いったん負荷が所定閾値を超えると、接続発信が、負荷が、一定期間
、過負荷閾値（あるいはそれ以外のなんらかの閾値）を下回るまで拒絶されると
いう点でヒステリシスを組み込む。例えば、接続発信は、システム負荷が３秒以
上、過負荷閾値を下回るまで、拒絶され続ける。

【００４８】 図４は、本発明のある実施形態に従った例示的な動作を示すフローチャートで
ある。プロセスは開始ブロック５０で始まる。フローは、実際の測定値の集合が
基地局で受け取られるブロック５２まで続く。例えば、検出器３４は、ｄＢｍ単
位で毎秒あたりの６４の実際の電力測定値を生じさせ、それらを負荷検出装置３
６に渡す。ブロック５４では、実際の電力測定値の集合の短期間ｄＢ平均が決定
される。図３の例示的な実施形態では、負荷検出装置３６は、ブロック５４の計
算を実行するプロセスを備える。ブロック５６では、電力測定値の集合のｄＢ分
散量が決定される。定義により、分散量は、短期間平均ｄＢ電力測定値と実際の
電力ｄＢ測定値のそれぞれの間の差異の二乗を総計することにより求められる。
図３の例示的な実施形態では、負荷検出装置３６は、ブロック５６で示される計
算を実行するプロセスを備える。ブロック５８では、予測された負荷が、式３に
従って計算される。図３の例示的な実施形態では、ブロック５８の計算は、シス
テムコントローラ３０ないで処理装置により決定されるという値に基づき、負荷
検出装置３６内でプロセスによって実行される。

【００４９】 図４では、ブロック６０、６２、および６４は、非常に単純な許可制御アルゴ
リズムを定める。図３に示されている例示的な実施形態では、ブロック６０、６
２、および６４の機能は、システムコントローラ３０内の処理装置により実行さ
れる。ブロック６０は、予測される負荷が所定閾値を超えるかどうかを決定する
。超える場合、フローは、任意の新しい接続が拒絶されなければならない旨を示
す１に設定されるブロック６２に続く。予測負荷がブロック６０の所定閾値を超
えない場合、接続拒絶レジスタは、ブロック６４に設定され、接続の発信が許容
されなければならないことを示す。好ましい実施形態では、フローはブロック５
２に続行する。

【００５０】 別の実施形態では、本発明は、基地局で受信される電力レベルのモーメントの
値に基づき過負荷状態を検出する過負荷検出機構を備える。この実施形態では、
式３に従った概算負荷は計算される必要はなく、このようにして処理電力を節約
する。

【００５１】 本発明は、図３に示されているシステムに類似したシステムで実現されてよい
。この代替実施形態においては、負荷検出装置３６は、過負荷検出装置と置換さ
れる。過負荷検出装置は、電力レベルサンプルの、分散量などのモーメントを決
定するプロセスを備える。過負荷検出装置は、モーメントを閾値に比較するプロ
セスを備えることなどによって、モーメントを使用して過負荷状態を決定するプ
ロセスも備える。モーメントの値が閾値を超える場合、システムは、潜在的に不
安定な点で動作していると宣言され、ある実施形態では、将来の接続発信は拒絶
される。モーメントの値が閾値を下回ると、新規接続発信は再び受け入れられる
。システムは、過負荷の決定の一貫性を増すためにヒステリシスを使用してよい
。

【００５２】 閾値は実験的に作成できる。特に、閾値は、システムのフェージングの影響を
強める大きな反射体の存在、電力制御が電力レベル変動を補正するために動作す
る速度などの物理層インタフェースの設計、および遠隔装置の移動性などの電力
レベルの変動に影響を及ぼす無線リンク特徴に依存することがある。ある実施形
態においては、閾値は、システムを使用する遠隔装置の予測される、あるいは実
際の特徴に反応する。ある実施形態では、過負荷検出装置が、前記過負荷状態に
応えて接続発信要求を受け入れるか、あるいは拒絶するかを決定するプロセスを
備える。

【００５３】 図５は、分散量が過負荷状態を決定するために使用される本発明の実施形態に
従った例示的な動作を示すフローチャートである。プロセスは開始ブロック９０
で始まる。フローは実際の電力測定値の集合が受け取られるブロック９２へ続く
。ブロック５６では、電力測定値の集合の分散量が決定される。定義によって、
分散量は、平均電力測定値と実際の電力測定値のそれぞれの差異の二乗を総計す
ることにより求められる。

【００５４】 ブロック９６は、接続拒絶レジスタが現在１に設定されているかどうかを決定
する。接続拒絶レジスタが１に設定されているとき、新規接続発信は許可されな
い。接続拒絶レジスタがゼロに設定されているとき、新規接続発信は許可される
。接続拒絶レジスタがゼロに等しく設定されると、フローはブロック９８で続く
。ブロック９８は、分散量が所定閾値より大きいかどうかを決定する。大きくな
い場合、フローはブロック９２に戻って続行する。大きい場合には、過負荷レジ
スタに記憶されている値がブロック１００で１、増加される。ブロック１０２で
は、安定レジスタ内の値がゼロにリセットされる。ブロック１０４は、過負荷レ
ジスタ内の値が５を越えているかどうかを決定する。超えていない場合、フロー
はブロック９２で続行する。超えている場合、システムは、不安定な運転状態に
近づきつつあると見なされ、接続拒絶レジスタは、ブロック１０６で１に設定さ
れる。フローはブロック９２で続行する。このようにして、システムが接続発信
を受け入れる間、分散量が閾値を５つの連続する計算の間上回ると、システムは
過負荷状態を検出し、接続拒絶レジスタを１に設定する。

【００５５】 再びブロック９６に戻ると、接続拒絶レジスタが１に等しく設定されると、フ
ローはブロック１０８で続行する。ブロック１０８は、分散量が、ある実施形態
ではブロック９８で使用されるのと同じ値である所定の閾値未満であるかどうか
を決定する。未満ではない場合、フローはブロック９２に戻って続行する。未満
である場合、安定レジスタに記憶されている値はブロック１１０で１、増加され
る。ブロック１１２では、過負荷レジスタ内の値はゼロにリセットされる。ブロ
ック１１４は、安定性レジスタ内の値が３を越えるかどうかを決定する。超えな
い場合、フローはブロック９２で続行する。超える場合、システムは、不安定な
運転状態から抜け出たと見なされ、接続拒絶レジスタはブロック１１６でゼロに
リセットされる。フローはブロック９２で続行する。

【００５６】 当業者にとって、ちょうど説明された本発明の無数の代替実施形態は容易に明
らかになるだろう。例えば、電力検出または受信信号強度しるし測定は、無線周
波数（ＲＦ）、中間周波数（ＩＦ）、またはベースバンドで発生してよい。平均
電力測定値の計算は、アナログ低域フィルタまたはデジタル低域フィルタによっ
て補足または置換されてよい。本発明は複数の基地局を備えるセルラーシステム
に関して前記に説明されたが、本発明は、有限リソースに対するアクセスを複数
のユーザが争う多岐に渡るシステムで実現されてよい。

【００５７】 当業者に容易に明らかになるだろう式３の複数の変形がある。例えば、式３で
は、システム性能設定点は、平均干渉電力密度に対するビット単位エネルギーと
いう点での信号対干渉率である。接続拒絶レジスタは、すべての新しい呼発信、
ハンドオフ要求または両方を支配してよい。

【００５８】 発明および本発明を備えるプロセスは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、
デジタル信号プロセッサで実行中のソフトウェア、プログラムされた記憶装置ま
たはその他のこのような媒体を含む多岐に渡る媒体で実現されてよい。

【００５９】 本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形式
で実現されてよい。説明された実施形態は、すべての点において、制限的として
ではなく、例示的としてだけ見なされるべきであり、したがって本発明の精神は
、前記説明によってよりむしろ添付クレームによって示される。クレームの同等
性の意味および範囲内に該当するすべての偏向は、その範囲内に包含されるべき
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、地上無線通信システムの例示的な実施形態を示す概念図である。

【図２】 図２Ａは、基地局での平均受信電力を時間の関数として示すグラフである。 図２Ｂは、基地局での受信電力の標準偏差を示すグラフである。

【図３】 図３は、負荷検出装置を組み込むシステムの例示的な実施形態を示すブロック
図である。

【図４】 図４は、本発明の１つの実施形態に従った例示的な動作を示すフローチャート
である。

【図５】 図５は、本発明の別の実施形態に従った例示的な動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０…地上無線通信システム １２…遠隔装置 １２．１３…遠隔装置 １３…携帯コンピュータ遠隔装置 １４…基地局 １５…固定位置遠隔装置 １８…順方向リンク信号 １９…逆方向リンク信号 ２０…アンテナ ２２…低雑音増幅器 ２４…ケーブル布線損失ブロック ２６…ミクサ ２８…ベースバンド復調装置 ３０…システムコントローラ ３４…検出器 ３６…負荷検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ハムディ、ワリド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92130 サン・ディエゴ、サンドショア・ コート 4949 Ｆターム(参考） 5K022 EE01 EE21 EE31 5K067 AA03 AA13 AA28 BB03 BB04 BB41 CC10 DD41 DD42 EE02 EE10 EE23 GG01 HH21 HH22 JJ31

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 システムユーザからの１つまたは複数の信号および干渉を備
   える、受信信号の複数の電力測定値をコンパイルする工程と、 前記複数の電力測定値のモーメントを決定する工程と、 前記モーメントに応えて過負荷状態を決定する工程と、 を備える、過負荷検出の方法。
2. 【請求項２】 前記モーメントが分散量である、請求項１に記載される方法
   。
3. 【請求項３】 前記過負荷状態を決定する前記工程が、前記モーメントを閾
   値に比較する工程を含み、前記閾値が前記システムユーザの予測される特徴に反
   応する、請求項１に記載される方法。
4. 【請求項４】 前記過負荷状態を決定する前記工程が、前記モーメントを閾
   値に比較する工程を備え、前記閾値が前記システムユーザの実際の特徴に反応す
   る、請求項１に記載される方法。
5. 【請求項５】 さらに、前記過負荷状態に応えて接続発信要求を受け入れる
   のか、あるいは拒絶するのかを決定する工程を備える、請求項１に記載される方
   法。
6. 【請求項６】 前記接続発信が新しい呼発信である、請求項５に記載される
   方法。
7. 【請求項７】 前記接続発信がハンドオフ要求である、請求項５に記載され
   る方法。
8. 【請求項８】 １つまたは複数の遠隔装置から１つまたは複数の信号を備え
   る受信信号の複数の電力測定値のモーメントを決定する工程と、 前記モーメントに応えて過負荷状態を決定する工程と、 を備える、実行時に該方法を実行するプロセスを備える装置。
9. 【請求項９】 前記モーメントが分散量である、請求項８に記載される装置
   。
10. 【請求項１０】 前記過負荷状態を決定する前記工程が、さらに、前記モー
    メントを閾値に比較する工程を備え、前記閾値が前記システムユーザの予測され
    る特徴に反応する、請求項８に記載される装置。
11. 【請求項１１】 過負荷状態を決定する前記工程が、前記モーメントを閾値
    に比較する工程を備え、前記閾値が、前記システムユーザの実際の特徴に反応す
    る、請求項８に記載される装置。
12. 【請求項１２】 さらに、前記過負荷状態に応えて接続発信要求を受け入れ
    るのか、拒絶するのかを決定する工程を備える、請求項８に記載される装置。
13. 【請求項１３】 複数のユーザからの信号を備える信号の複数の電力測定値
    の平均電力を決定する工程と、 前記複数の電力測定値のモーメントを決定する工程と、 前記モーメントおよび前記平均電力に応えて、現在の負荷対所定容量の率を決
    定する工程と、 を備える、実行時に方法を実行するプロセスを備える多元アクセス通信システム
    。
14. 【請求項１４】 前記率が、 【数１】 に等しく、 ｖａｒ（Ｐ_ａ）が前記モーメントであり、 【数２】 が前記平均電力であり、 αがシステム定数である、 請求項１３に記載される多元アクセス通信システム。
15. 【請求項１５】 アルファが、前記複数のユーザからの前記信号の内の単一
    信号の予測される標準偏差に依存し、信号品質設定点に依存し、前記信号品質設
    定点が、複数のユーザからの前記信号のそれぞれが受信されるターゲット信号対
    干渉率である、請求項１４に記載される多元アクセス通信システム。
16. 【請求項１６】 前記システム定数が、前記複数のユーザの予測される特徴
    に依存する、請求項１４に記載される多元アクセス通信システム。
17. 【請求項１７】 前記システム定数の値が、前記複数のユーザの実際の特徴
    に依存する、請求項１４に記載される多元アクセス通信システム。
18. 【請求項１８】 さらに、前記率に応えて接続発信要求を受け入れるのか、
    あるいは拒絶するのかを決定する工程を備える、請求項１３に記載される多元ア
    クセス通信システム。
19. 【請求項１９】 複数の電力測定値の平均電力を決定する工程と、 前記複数の電力測定値のモーメントを決定する工程と、 前記モーメントおよび前記平均電力に応えて、現在の負荷対予測容量の率を決
    定する工程と、 を備える、負荷概算の方法。
20. 【請求項２０】 前記モーメントが分散量である、請求項１９に記載される
    方法。
21. 【請求項２１】 前記率が 【数３】 に等しく、 ｖａｒ（Ｐ_ａ）が、前記複数の電力測定値の分散量に等しい前記モーメントで
    あり、 【数４】 が前記平均電力であり、 αがシステム定数である、請求項１９に記載される方法。
22. 【請求項２２】 前記システム定数が、前記１つまたは複数の信号の単一信
    号の予測される標準偏差に依存し、単一品質設定点に依存し、そこでは前記信号
    品質設定店が、システムユーザからの前記１つまたは複数の信号が受信されるタ
    ーゲット信号対干渉率である、請求項２１に記載される方法。