JP2007534263A - 直交周波数分割多重化（ｏｆｄｍ）セルラーシステムにおける副搬送波割当方法 - Google Patents

Abstract

システムの副搬送波を効果的に割り当てる方法と、副搬送波伝送におけるセル間干渉を減少する方法を提供する。ＯＦＤＭを使用する移動通信システムで複数の副搬送波を複数のセルに割り当てる方法において、システムの副搬送波を各セルに対する少なくとも一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、前記割り当てられた各セルの副搬送波グループに優先順位を配定する段階と、少なくとも一つの隣接セルと各セルとのセル間干渉を最小化するために、前記各副搬送波グループを各セルに独立的に割り当てる段階と、を含んでＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法を構成する。

Description

本発明は、副搬送波の割当方法に関するもので、一層詳しくは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）セルラーシステムにおける副搬送波割当方法に関するものである。本発明は、広範囲の分野に応用することができ、特に、各セルの副搬送波を使用者機器（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）に効果的に割り当て、セル間干渉を減少するのに適している。

過去何年間、移動通信システム分野には大きな進歩があった。すなわち、向上した移動電話システム（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＡＭＰＳ）などのアナログシステムが標準であった時期はそれほど古くないが、このアナログシステムから最近の広帯域コード分割多重接続（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；ＷＣＤＭＡ）に至るまで、移動通信標準技術に長足の発展があった。

上記のような移動通信環境における多重化技術は、副搬送波の限定された無線通信資源を活用するために幅広く用いられている。多重化技術は、二つまたはそれ以上の信号や情報のストリームを単信号（ｓｉｎｇｌｅ ｓｉｇｎａｌ）の形態で同時に搬送波に載せて伝送し、受信端では各信号を復旧する。例えば、ＡＭＰＳにおける信号は、通常、周波数分割多重化（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＦＤＭ）を用いて多重化されるが、ここで、搬送波の帯域は、互いに異なる周波数帯域のサブチャネルに分けられ、各サブチャネルは、信号を並列にして同時に伝送する。ＧＳＭにおける信号は、通常、時間分割多重化（ｔｉｍｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＴＤＭ）を用いて多重化されるが、ここで、多数の信号は、選択的な時間スロット内の同一チャネルを通して伝送される。

ＡＭＰＳが標準であった１世代の移動通信では、ＦＤＭがアナログ伝送に用いられた。２世代の移動通信では、ＣＤＭを用いてデジタル伝送を行うＩＳ−９５が一つの標準になった。さらに、ＣＤＭは、ｃｄｍａ２０００及び広帯域コード分割多重化接続（ＷＣＤＭＡ）と呼ばれる３世帯移動通信の標準でも用いられた。

移動通信でマルチメディアデータに対する要求が増大するにつれて、大容量のデータを伝送するための一層効果的かつ効率的な方法の開発が要求された。高速データ伝送に対して増加しつつある要求を満たすための一つの方案として、ＯＦＤＭが紹介された。ＯＦＤＭは、一つの信号を、周波数の異なる多数の狭帯域チャネルに分割するデジタル変調方法である。ＯＦＤＭは、１９９６年度からヨーロッパのデジタルオーディオ放送サービスに用いられてきた。

特に、ＯＦＤＭは、多数の副搬送波を用いる変形された多重搬送波接近法（ｍｕｌｔｉ−ｃａｒｒｉｅｒ ａｐｐｒｏａｃｈ）であり、図１に示すように、各副搬送波は、互いに直交関係を有する。ここで、各副搬送波のスペクトラムは、互いに重なることもある。ＯＦＤＭでは、ＦＤＭよりも多数の搬送波を用いて多重化が行われるため、周波数の利用効率が高い。コーディングされたデータは、直交／並列形態に変更されて各搬送波に割り当てられた後、デジタル化される。また、伝送速度は、帯域当りの搬送波の個数を増加させることで高められる。

一般的に、移動通信システムは、効率的な通信環境を造成するためにセル構造を有する。セル構造は、一つの大きな地理的領域を、セルと呼ばれる一層小さい領域に分割することで、周波数を一層効率的に使用できるようにする。一つのセルは、一つの移動通信送信機によってカバーされる。加入者間の通信を可能にする基地局は、各セルの内部に位置する。また、多数個のセルサイト（ｃｅｌｌ ｓｉｔｅ）が一団となって、セルシステムを構成する。加入者は、地域のセルシステムに接近したとき、移動通信システムを利用することができる。実際に、加入者が地域のセルシステムから抜け出すと、加入者のサービスは、隣接したセルシステムに移転される。すなわち、セルシステムは、加入者が移動通信システムを効果的に利用できるようにする。

移動通信システムは、多重セル環境で構成されている。しかしながら、ＯＦＤＭシステムのための主な舞台（ｍａｉｎ ｓｔａｇｅ）は、単一セル環境である。ＯＦＤＭを移動通信システムの多重セル環境に適用するためには、セル間干渉などの問題が解決されるべきである。特に、本発明では、効果的な副搬送波の利用方法を紹介することで、多重指向リンク（ｍｕｌｔｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｌｉｎｋ）におけるセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を減少しようとする。

本発明は、関連技術の限界による一つまたはそれ以上の問題点を実質的に除去するためのＯＦＤＭセルラーシステムにおける副搬送波割当方法に関するものである。

本発明の目的は、システムの副搬送波を効果的に割り当てる方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、副搬送波伝送におけるセル間干渉を減少する方法を提供することにある。

本発明のさらなる長所、目的及び様態は、以下の発明の詳細な説明で記述される。本技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記記述部分を通して容易に実験するか、本発明の実施の形態から容易に習得することができる。本発明の目的及び他の長所は、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲のみならず、添付の図面で指定する構造によって具現または獲得される。

上記目的及び他の利点を達成するために、ＯＦＤＭを使用する移動通信システムの複数の副搬送波を複数のセルに効率的に割り当てる方法が幅広く具現及び記述される。より詳しく、本発明は、システムの副搬送波を各セルに対する少なくとも一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、各セルの副搬送波グループに優先順位を配定する段階と、からなる。ここで、各セルと少なくとも一つの隣接セルとのセル間干渉を最小化するために、各セルに副搬送波グループを独立的に割り当てる段階がさらに含まれる。

本発明の他の側面では、ＯＦＤＭを使用し、無指向性アンテナを採用する移動通信システムで、複数の副搬送波を複数のセルに割り当てる方法を紹介する。本方法は、システムの副搬送波を、各セルに対する７個の副搬送波グループのうち何れか一つに割り当てる段階と、各セルの副搬送波グループに優先順位を割り当てる段階と、からなる。本方法は、各セルと少なくとも一つの隣接セルとのセル間干渉を最小化するために、各セルに副搬送波グループを独立的に割り当てる段階をさらに含む。

本発明の他の側面では、ＯＦＤＭを使用して６０゜または１２０゜セクターを備える移動通信システムにおいて、複数のセルに複数の副搬送波を割り当てる方法を提供する。本方法は、システムの副搬送波を、各セクターに対する少なくとも２個のうち一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、各セルの副搬送波グループに優先順位を割り当てる段階と、からなる。本方法は、各セルと少なくとも一つの隣接セルとのセル間干渉を最小化するために、各セルに副搬送波グループを独立的に割り当てる段階をさらに含む。

本発明の他の側面では、ＯＦＤＭを使用する移動通信システムにおいて、複数のセルに複数の副搬送波を割り当てる方法を紹介する。本方法は、各使用者端末機に割り当てるために、各セルで必要とする副搬送波の総個数を決定する段階と、各セルのために要求される副搬送波グループの個数を、前記決定された副搬送波の総個数に基づいて決定する段階と、からなる。本方法は、システムの副搬送波グループを各セルのための少なくとも一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、各セルの副搬送波グループに優先順位を与える段階と、をさらに含む。併せて、本方法は、各セルと少なくとも一つの隣接セルとのセル間干渉を最小化するために、前記副搬送波グループを各セルに独立的に割り当てる段階と、をさらに含む。

上述した一般的な説明及び後述する詳細な説明は、本発明に対する例示及び解説であり、これを通して、請求したような本発明の追加的な説明を提供しようとする。

本発明によると、システムの副搬送波を効果的に割り当てる方法と、副搬送波伝送におけるセル間干渉を減少する方法を提供できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい具現例に対し、添付の図面に基づいて詳細に説明する。全図面の同一部分または類似した部分には、同じ図面符号を与えている。

直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおけるデータは、単一搬送波周波数より多重副搬送波周波数に変調される。さらに、ＯＦＤＭシステムでは、副搬送波の全体を用いる方が、伝送率の向上面で効果的である。

ＯＦＤＭの多重セル構造において、各セルは、他のセルに影響を与える干渉を起こす。図２は、多重セル構造で、中央部のセルが周辺部のセルから干渉を受ける様態を示している。図２に示した多重セル構造において、中央部のセルは、目標セル（ｔａｒｇｅｔ ｃｅｌｌ）と呼ばれ、最初のリングと呼ばれる６個の隣接セルのグループに取り囲まれている。また、最初のリングを取り囲む１２個のセルグループを２番目のリングと呼ぶ。最初のリングが目標セルに起こす干渉の効果は、２番目のリングが目標セルに起こす干渉の効果より相対的に大きい。干渉信号の影響力は、距離の自乗に比例して減少する。

送信機からの信号に対する受信電力減少は、下記の数学式１を通して表現される。

上記の数学式１において、Ｐ_ＲＸは受信電力を示し、Ｐ_ＴＸは送信電力を示す。また、ｄは、送信端と受信端との間の距離で、ｎは、通常、３または４の値を有するが、チャネルタイプによって変化される。

上記の数学式１から分かるように、他のセルからの干渉大きさは、各セル間の距離によって最も大きく変化される。その例は、下記の数学式２に基づいて説明するが、数学式２において、Ｐ値は定数で、ｎは４で、ｄは、セルの中心部と他のセルの中心部との間の距離を示す。最初のリングのセルから中央セルへの干渉信号大きさは、次の数学式２を通して表現される。

さらに、２番目リングのセルから中央セルまたは目標セルへの干渉信号大きさは、次の数学式３を通して表現される。

上記の数学式２及び数学式３によると、２番目リングから中央セルへの干渉大きさは、最初のリングから中央セルへの干渉大きさの１／１６である。したがって、多重セル構造におけるセル間干渉は、ほとんど最初のリングのセルから起因するものと明確に理解できる。

上記の例で、フェージング（ｆａｄｉｎｇ）などの移動通信環境で頻繁に接する要素は、特に、最初のリングから二番目リングへの干渉強さを減少するための概念から除外される。例えば、通常、ロングノーマル（ｌｏｎｇ−ｎｏｒｍａｌ）でモデリングされうるロングターム（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ）フェージングと、ＲａｙｌｅｉｇｈまたはＲｉｃｉａｎでモデリングされうるショートターム（ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ）フェージングが発生するが、これらフェージング要素は、上記の例で考慮されない。また、上記の数学式でフェージングが考慮される場合も、その結果が類似した形態で導出される。

上述したように、最初のリングから中央セルへの干渉は、最も大きな効果を有する。したがって、以下の多重セルに関する更なる議論では、２番目のリングなしに最初のリングのみを有する多重セル構造が議論の基本をなしている。その例は、図３に示している。

図２及び図３は、無指向性アンテナを使用するセル構造を示している。ただし、セルがセクターに分割される移動通信システム環境では、主に指向性アンテナが用いられる。一層具体的に、１２０゜指向性アンテナを使用するセル構造では、セルが３個のセクターに分割され、６０゜指向性アンテナを使用するセル構造では、セルが６個のセクターに分割される。図４は、互いに異なるタイプの指向性アンテナを有する該当セクターの構造を示している。

セルをセクターに分割する概念がセル構造に適用される場合、一つのセルが他のセルに干渉を与える方式が変わる。指向性アンテナは、セルでセクターを構築するのに用いられる。また、各セクターは、互いに重ならないように均一に分布されるので、セルでセクター間の干渉が発生しない。例えば、図４の１２０゜指向性アンテナは、互いに異なる方向に向かう３個のセクターを有し、データストリームは、他のセクターの伝送に影響を及ぼさない状態で各セクターから伝送される。すなわち、各データストリームの伝送は、物理的に相互を干渉しない。これと同様に、図４の６０゜指向性アンテナを使用するセルの６個のセクター間にも干渉が発生しない。

各セクター間に干渉が発生しないので、各セクターは、同一の周波数帯域を共有することができる。したがって、周波数は、一層効果的に用いられる。さらに、理論的に、周波数の使用効率は、１２０゜指向性アンテナを使用するセルで３倍に増加し、６０゜指向性アンテナを使用するセルで６倍に増加する。すなわち、指向性アンテナを使用することで、周波数の使用効率を増加することができる。

通常、セクターは、セルで発生する干渉及び各セル間で発生する干渉に影響を及ぼす。図３に示すように、目標セルと呼ばれる特定セルに最も大きな干渉を起こす隣接セルのグループ（最初のリング）が与えられる。さらに、図５Ａは、特定セルまたは目標セルに最も大きな干渉を起こす隣接セルグループ（最初のリング）の一例を示している。

図５Ａにおいて、各セルは、１２０゜指向性アンテナから構成される３個のセクターを有している。各セクターは、１２０゜指向性アンテナを採用したため、伝送方向も１２０゜に限定される。各セルに表示された矢印は、各セクターからの伝送方向を示している。また、セクター５０１は、目標セクターである。隣接セルにおける干渉セクター５０２〜５０７からの伝送は、伝送方向が示すように目標セクター５０１に干渉を起こす。他のセルの他のセクターは、伝送方向が異なるため、目標セクター５０１に干渉を起こさないか、その干渉は無視できる程度である。

一般的に、干渉は、セルの境界付近で問題となる。その理由は、伝送信号の大きさが距離の影響を受けるためである（数学式１を参照）。伝送信号がセルの境界やセクターの境界を通過するとき、距離のために伝送信号の強さが弱くなる。その結果、境界付近では、少量の干渉も伝送に影響を及ぼす。

境界付近での伝送が干渉に敏感であるため、目標セクター５０１は、隣接した各干渉セクター５０２、５０３との境界付近で最も大きな干渉の影響を受ける。図５Ｂは、目標セクター５０１に最も大きな干渉を起こす二つの干渉セクター５０２、５０３を示している。

他の例として、図６Ａは、６０゜指向性アンテナセルにおいて、隣接セルによって引き起こされる干渉を示している。上述したように、６０゜指向性アンテナセルは、セルをなす各セクターの矢印が示すように、６０゜に制限された伝送方向を有する６個のセクターを備えている。ここで、目標セクター６０１は、各干渉セクター６０２〜６０７によって影響を受ける。他のセルの他のセクターは、伝送方向が異なるため、目標セクター６０１に干渉を起こさないか、その干渉は無視できる程度である。

すなわち、境界付近での伝送が干渉に敏感であるとの上記の議論を勘案したとき、図６Ｂにした干渉セクター６０２は、目標セクター６０１に最も大きな干渉を起こす。

ＯＦＤＭシステムでセル間干渉を減少するための方法として、周波数ホッピング（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ；ＦＨ）及び動的チャネル割当（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ；ＤＣＡ）などが紹介された。ＦＨは、副搬送波がセルやセクターの可用周波数間を互いに異なる時間にランダムにホッピングする技術を採用する。すなわち、副搬送波は、干渉の最も大きいセルまたはセクター間境界の両側面で互いに異なる帯域を使用する。ここで、副搬送波のホッピングは、最も大きな干渉を受けるセルやセクターで用いられる副搬送波が、可能な限り互いに重なったり干渉しないように計画される。さらに、干渉は、全ての副搬送波が全部用いられない場合に減少する。その反面、副搬送波が全部用いられると、干渉が減少しなくなる。

ＤＣＡは、セルやセクターが各副搬送波の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）の強さを決定し、最も高いＳＩＮＲに基づいて信号を伝送する技術を採用する。すなわち、基地局は、チャネル状態が最も良い副搬送波を使用して信号を伝送する。この技術は、伝送電力を減少するためのもので、高電力出力による干渉を効果的に減少する。しかしながら、ＤＣＡは、セル間干渉を直接的に減少せず、ＳＩＮＲを決定するためにフィードバック信号を受けるべきである。

ＯＦＤＭが適用される移動通信システム環境における副搬送波は、成功的な伝送のために基地局と使用者機器との間に割り当てられる。このために、各副搬送波のチャネル状態が決定され、それによって伝送電力が適切に割り当てられる。例えば、副搬送波が劣悪な状態のチャネルを通して伝送される場合、その劣悪なチャネル状態を補償するために高い伝送電力が割り当てられる。この補償により、通信システムで定数のビットエラー率（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；ＢＥＲ）またはフレームエラー率（Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；ＦＥＲ）を維持することで、サービス品質（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ；ＱＯＳ）を満足できるようになる。

上述したように、図３は、非指向性アンテナを使用する移動通信システムにおいて、周辺セルによる干渉効果を示している。図３に示すように、例えば、中央の目標セルと、その目標セルを取り囲む６個の干渉セルとを含めて、総７個のセルが存在する。ここで、各セルの副搬送波は、副搬送波サブセットまたは副搬送波グループに割り当てられる。この場合、７個のサブセットが存在する。上述したように、７個のサブセットを有する理由は、これら７個が互いに最も大きなセル間干渉を起こすためである。その後、各副搬送波サブセットには、優先順位が与えられる。全ての７個のセルが同一の帯域を共有するとの前提下で、各セルの副搬送波が割当規則や体系的方式なしに割り当てられる場合、恐らく通信システムは問題に逢着してしまうはずである。図７Ａは、割当規則なしに割り当てられた副搬送波を示している。

図７Ａに示すように、割当規則がない場合、各セルで同一の優先順位を有する副搬送波サブセットは、同一の副搬送波サブセットに整列される。ここで、優先順位１を有する全ての副搬送波は、最初の副搬送波サブセットに存在する。このような整列によると、優先順位が１である副搬送波が、隣接セルの境界付近に位置した使用者機器に割り当てられる場合、強い伝送電力を要求するという問題が発生する。すなわち、各セルにおいて優先順位が１である全ての副搬送波は、同一の副搬送波サブセットに位置するため、全てのセルが最も強い信号を伝送するようになり、これがセル間の干渉可能性を増加させる要因となる。

隣接セルとの干渉を減少するために、効果的な副搬送波の割当が用いられる。例えば、各使用者機器に割り当てるために各セルで必要な副搬送波の総個数を決定し、総個数の副搬送波に基づく各セルの副搬送波サブセットの個数を決定する。ここで、一つのセルに割り当てられた副搬送波サブセットの個数は、セルの個数を超えられる。図７Ｂに示すように、システムの副搬送波は、副搬送波サブセットに割り当てられる。その後、各副搬送波サブセットには、優先順位が与えられる。各セルの副搬送波サブセットは、各隣接セルとの干渉を最小化するために独立的に割り当てられる。一層具体的に、各セルのサブセットは、与えられた優先順位に基づいた順に整列される。すなわち、一つのセル内のサブセット順序は、全ての他のセルのサブセット順序と異なっている。また、各副搬送波サブセットの副搬送波は、各使用者機器に割り当てられる。ここで、同一の優先順位を有する互いに異なるセルの副搬送波サブセットは、各副搬送波間の干渉を最小化するために互いに重なってはならない。如何なるサブセットも、同一の優先順位を持たないように順に整列することで、各セル間の干渉を最小化することができる。

例えば、無指向性アンテナを使用する通信システムにおける副搬送波は、７個のグループまたはサブセットのうち一つに割り当てられる。これらサブセットには、１〜７範囲の優先順位が配定される。優先順位が配定された各副搬送波サブセットの副搬送波は、該当優先順位に基づいて各使用者機器に割り当てられる。セル境界に位置する使用者機器が、基地局に隣接した使用者機器より強い送信電力を要求するため、優先順位が１である副搬送波サブセットの副搬送波は、セルの境界に位置する使用者機器に割り当てられる。その反対に、基地局に隣接した使用者機器は、最小限の送信電力を要求するだけであるので、その使用者機器には、優先順位が７である副搬送波サブセットの副搬送波が割り当てられる。各セルは、上記のような方式で副搬送波を割り当てる。ここで、図７Ａに示すように、各副搬送波サブセットに同一の優先順位が与えられて相互間に干渉が発生することを防ぐために、各セルの副搬送波サブセットは、各セルにおいて同一の副搬送波サブセットの優先順位を互いに異ならせる方式で整列される。このような副搬送波サブセットの戦略的な整列または割当は、同一の副搬送波サブセット内に同一の優先順位のサブセットが集中することを防止し、各セル間に発生する副搬送波の干渉を減少する。

特定の副搬送波容量が要求される状況で、セル間干渉を減少することもできる。図７Ｃは、全体の副搬送波容量の１／７を使用する場合の一例を示している。この場合、干渉の問題が除去されうる。副搬送波サブセットにシステムの副搬送波を割り当てる過程及び優先順位を配定する過程は、図７Ｂに基づいて説明した通りである。ただし、１／７の容量のみを要求する点で、使用者機器に副搬送波サブセットの副搬送波を割り当てる過程は、図７Ｂに示すものと異なっている。ここで、単一副搬送波サブセットからの副搬送波は、各使用者機器に割り当てられる。このような状況で、全ての使用者機器に同一の優先順位の副搬送波が割り当てられるので、使用者機器の位置がそれほど重要でない。その後、各セルは、同一の優先順位を有する各セルの副搬送波サブセットが互いに重ならないように整列されることで、各セル間の干渉が除去される。

例えば、副搬送波が７個の副搬送波サブセットに割り当てられ、１〜７の優先順位が配定された後、１／７の副搬送波容量のみが用いられるので、優先順位が１である副搬送波サブセットの副搬送波は、各セルの使用者機器に割り当てられる。ここで、各セルの全ての使用者機器は、優先順位が１である副搬送波サブセットに属する。その後、各セルは、該当セルの各副搬送波サブセットが、他のセルで優先順位が１である副搬送波サブセットとは異なる順序または異なる位置になるように整列される。このような整列により、優先順位が１である副搬送波サブセットが互いに重ならず、各セル間の干渉が除去される。

図７Ｄは、総副搬送波容量の２／７を使用する一例を示している。図７Ｃに示す例と同様に、優先順位割当を通して各副搬送波間の干渉を最小化することができる。各セルの副搬送波を副搬送波サブセットに割り当てて優先順位を配定する過程は、図７Ｂ及び図７Ｃに基づいて説明した通りである。図７Ｄでは、図７Ｃとは異なって、２／７の副搬送波容量が用いられる。そのため、優先順位１及び２を有する副搬送波サブセットの副搬送波が使用者機器に割り当てられる。したがって、使用者機器には、優先順位１または２を有する副搬送波が割り当てられる。その後、各セルは、優先順位１及び２を有する副搬送波サブセットが他のセルと最小限に衝突するように整列される。その結果、セル間の干渉が最小化される。

また、図７Ｄの例では、一層効果的にセル間干渉を減少するために他の技法が適用される。一層詳しく、高い伝送電力を要求する使用者機器は、優先順位が１である副搬送波サブセットの割当を受け、低い伝送電力を要求する使用者機器は、優先順位が２である副搬送波サブセットの割当を受ける。ここで、優先順位の差は、セルの中心部から使用者機器までの距離を示す。すなわち、セルの中心部付近の使用者機器は、高い伝送電力を要求するセルの境界付近の使用者機器に比べて低い伝送電力を要求するため、低い優先順位の割当を受ける。そのため、例えば、一つのセルで優先順位が１である使用者機器と、他のセルで優先順位が２である使用者機器の場合のように、物理的に同一の副搬送波サブセットが優先順位に基づく互いに異なるセルで用いられる場合も、セルの中心部からの距離近似値による伝送電力の強さのために干渉が最小化される。

上記のように割り当てる理由は、同一の副搬送波サブセットが、互いに異なるセルによって用いられる場合も、互いに異なるセルに含まれた二つの使用者機器を地理的に最大限に隔離させるために、二つの使用者機器が互いに異なる伝送電力を要求するためである。

上記の各例において、通信システムは、総副搬送波容量の１／７または２／７のみならず、図７Ｂに示すように、全体容量までも要求する。

図７Ｂに関する上記の副搬送波割当過程は、セクターを備える通信システムにも適用される。通信システムにおけるセルは、採用された指向性アンテナの種類によって３個または６個などのように複数個のセクターを有するセルに区分される。

図５Ｂに示すように、１２０゜指向性アンテナを使用して３個のセクターを有するセルにおいて、各セクター（またはセル）の副搬送波は、副搬送波サブセットに割り当てられる。ここで、一つのセクターに割り当てられた副搬送波サブセットの個数は、セクターの個数を超えられる。また、副搬送波サブセットには、優先順位が配定される。各セクター（またはセル）の副搬送波サブセットの優先順位に基づいて各セルが整列される。図８に示すように、各セルは、各セルの優先順位が重ならないように、かつ、同一の副搬送波サブセットを使用する他のセルに相応しないように整列されるべきである。例えば、図８において、最初の副搬送波サブセットの優先順位は、セル１で１に、セル２で３に、セル３で２になるように整列される。すなわち、同一の副搬送波サブセットにおける優先順位は、互いに異なるか、他のセクター（またはセル）と重ならない。

図６Ｂのように、６０゜指向性アンテナを使用して６個のセクターを有するセルにおいて、各セクター（またはセル）の副搬送波は、副搬送波サブセットに割り当てられる。ここで、一つのセクターに割り当てられた副搬送波サブセットの個数は、セクターの個数を超えられる。また、副搬送波サブセットには、優先順位が配定される。各セクター（またはセル）の副搬送波サブセットの優先順位に基づいて各セルが整列される。図９に示すように、優先順位を有する各副搬送波サブセットは、二つのセクター（目標セクターと干渉セクター）が互いに重ならない方式で割り当てられる。例えば、最初の副搬送波サブセットの優先順位は、セル１で１に、セル２で２になるように整列される。すなわち、同一の副搬送波サブセットにおける優先順位は、互いに異なるか、他のセクター（またはセル）と重ならない。

使用者機器への副搬送波割当は、多様な技術によって行われる。これら技術は、各使用者機器に対するチャネル状態情報の全部または一部のフィードバックを受けるか、フィードバックを受けない基地局を含む。フィードバックを受けない技術の一例において、副搬送波は、既存システムのスケジューラアルゴリズムに基づくか、特別な順序によって割り当てられない。各チャネル状態に関する部分的な情報のフィードバックを受ける技術において、副搬送波は、変調及びコーディング技法で高い／低い値を要求し、劣悪な／良質のチャネル品質情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；ＣＱＩ）を伝送する使用者機器に割り当てられる。最後に、各チャネル状態に関する全体情報のフィードバックを受ける技術において、フィードバック情報は、セル内で用いられた全ての副搬送波と比較するとき、使用者機器に最適な副搬送波容量に関する情報を含む。

図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｄの副搬送波割当は、上記の例に限定されず、他の割当規則または方法も用いられる。さらに、副搬送波サブセットの副搬送波を使用者機器に割り当てる技術は、上記の例に限定されず、他の技術も用いられる。

本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、本発明に多様な変更または変形が加えられることは、該当技術分野で通常の知識を有する者にとって明らかである。本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれと均等な範囲でなされる多様な変更及び変形を含む。

直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおける副搬送波を示す図である。 移動通信システムにおける多重セル構造を示す図である。 中央セルに影響を及ぼす各周辺セルからの干渉を示す図である。 無指向性アンテナ、１２０゜指向性アンテナ及び６０゜指向性アンテナ環境における伝送方向を示す図である。 １２０゜指向性アンテナ環境の特定セクターに干渉を起こす他のセルの周辺セクターを示す図である。 １２０゜指向性アンテナ環境の特定セクターに最大の干渉を起こす他のセルの周辺セクターを示す図である。 ６０゜指向性アンテナ環境の特定セクターに干渉を起こす他のセルの周辺セクターを示す図である。 ６０゜指向性アンテナ環境の特定セクターに最大の干渉を起こす他のセルの周辺セクターを示す図である。 無指向性アンテナ環境において、優先順位が与えられて順に整列された副搬送波サブセットを備えるセルを示す図である。 無指向性アンテナ環境において、同一の副搬送波サブセットに優先順位が重なることを軽減する方式で整列された副搬送波サブセットを備えるセルを示す図である。 無指向性アンテナ環境において、副搬送波容量の１／７を用いて優先順位が与えられた副搬送波サブセットを備えるセルを示す図である。 無指向性アンテナ環境において、副搬送波容量の２／７を用いて優先順位が与えられた副搬送波サブセットを備えるセルを示す図である。 １２０゜指向性アンテナ環境において、同一の副搬送波サブセットに優先順位が重なることを軽減する方式で整列された副搬送波サブセットを備えるセルを示す図である。 ６０゜指向性アンテナ環境において、同一の副搬送波サブセットに優先順位が重なることを軽減する方式で整列された副搬送波サブセットを備えるセルを示す図である。

Claims (37)

1. 直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ）を使用する移動通信システムで複数の副搬送波を複数のセルに割り当てる方法において、
   システムの副搬送波を各セルに対する少なくとも一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、
   前記割り当てられた各セルの副搬送波グループに優先順位を配定する段階と、
   少なくとも一つの隣接セルと各セルとのセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を最小化するために、前記各副搬送波グループを各セルに独立的に割り当てる段階と、を含むＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
2. 前記各セルの副搬送波は、無指向性アンテナが用いられるとき、７個の副搬送波グループのうち何れか一つに割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
3. 前記各セルの副搬送波は、１２０゜指向性アンテナが用いられるとき、３個の副搬送波グループのうち何れか一つに割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
4. 前記副搬送波グループは、他のセルの隣接セクターに直接的に強い干渉を起こすセルのセクターを示すことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
5. 前記各セルの副搬送波は、６０゜指向性アンテナが用いられるとき、２個の副搬送波グループのうち何れか一つに割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
6. 前記副搬送波グループは、他のセルの隣接セクターに直接的に強い干渉を起こすセルのセクターを示すことを特徴とする請求項５に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
7. 前記各セルの副搬送波グループへの副搬送波割当は、使用者機器からフィードバックされたチャネル状態情報に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
8. 前記フィードバック情報は、最高のチャネル状態を有する使用者機器に関する情報を含むことを特徴とする請求項７に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
9. 前記各セルの副搬送波グループへの副搬送波割当は、使用者機器からフィードバックされた部分的なチャネル状態情報に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
10. 前記部分的なフィードバック情報は、使用者機器の変調及びコーディング技法（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ；ＭＣＳ）のうちデータ伝送率に関する情報を含むことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
11. 前記部分的なフィードバック情報は、使用者機器のチャネル品質情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；ＣＱＩ）を含むことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
12. 前記部分的なフィードバック情報は、使用者機器に要求される伝送電力の強さに関する情報を含むことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
13. 前記各セルの副搬送波グループへの副搬送波割当は、独立的に割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
14. 前記各セルの副搬送波グループへの副搬送波割当は、所定のスケジューラアルゴリズムによって使用者機器に割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
15. 前記セル内の各副搬送波グループへの優先順位割当は、信号強さに基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
16. 前記セル内の各副搬送波グループへの優先順位割当は、基地局と使用者機器との間の距離に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
17. 前記複数のセル内の副搬送波グループは、同一の副搬送波マッピングを有することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
18. 一つのセル内の多数の副搬送波グループは、各セルの個数より大きいか同一であり、副搬送波グループの割当時、全てのセルが考慮されることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
19. 一つのセル内の多数の副搬送波グループは、各セクターの個数より大きいか同一であり、副搬送波グループの割当時、全てのセクターが考慮されることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
20. 使用者機器に副搬送波グループの各副搬送波を割り当てる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
21. 各使用者機器に割り当てるために各セルで必要な副搬送波の総個数を決定する段階と、
    前記決定された副搬送波の総個数に基づいて各セルのための副搬送波グループの個数を決定する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
22. 前記副搬送波グループの個数は、セルの個数より大きいか同一であり、副搬送波グループの割当時、全てのセルが考慮されることを特徴とする請求項２１に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
23. 直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ）を使用し、無指向性アンテナを採用する複数のセルで複数の副搬送波を割り当てる方法において、
    システムの副搬送波を各セルに対する少なくとも７個の副搬送波グループに割り当てる段階と、
    前記割り当てられた各セルの副搬送波グループに優先順位を配定する段階と、
    少なくとも一つの隣接セルと各セルとのセル間干渉を最小化するために、前記各副搬送波グループを各セルに独立的に割り当てる段階と、を含むＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
24. 前記副搬送波グループの個数は、セルの個数より大きいか同一であり、副搬送波グループの割当時、全てのセルが考慮されることを特徴とする請求項２３に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
25. 副搬送波グループの副搬送波を使用者機器に割り当てる段階をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
26. 各使用者機器に割り当てるために各セルで必要な副搬送波の総個数を決定する段階と、
    前記決定された副搬送波の総個数に基づいて各セルのための副搬送波グループの個数を決定する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
27. 直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ）を使用し、６０゜または１２０゜セクターを備える複数のセルで複数の副搬送波を割り当てる方法において、
    ６０゜セクターにおいて、システムの副搬送波を各セクターに対する少なくとも２個のうち一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、
    １２０゜セクターにおいて、システムの副搬送波を各セクターに対する少なくとも３個のうち一つの副搬送波グループに割り当てる段階と、
    前記割り当てられた各セクターの副搬送波グループに優先順位を配定する段階と、
    少なくとも一つの隣接セクターと各セクターとのセル間干渉を最小化するために、前記各副搬送波グループを各セクターに独立的に割り当てる段階と、を含むＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
28. 前記複数のセクター内の副搬送波グループは、同一の副搬送波マッピングを有することを特徴とする請求項２７に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
29. 前記副搬送波グループの個数は、セクターの個数より大きいか同一であり、副搬送波グループの割当時、全てのセクターが考慮されることを特徴とする請求項２７に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
30. 副搬送波グループの副搬送波を使用者機器に割り当てる段階をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
31. 各使用者機器に割り当てるために各セクターで必要な副搬送波の総個数を決定する段階と、
    前記決定された副搬送波の総個数に基づいて各セクターのための副搬送波グループの個数を決定する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
32. 直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ）を使用する移動通信システムの複数のセルで複数の副搬送波を割り当てる方法において、
    各使用者機器への割当のために各セルで必要な副搬送波の総個数を決定する段階と、
    前記決定された副搬送波の総個数に基づいて各セルのための副搬送波グループの個数を決定する段階と、
    前記割り当てられた各セルの副搬送波グループに優先順位を配定する段階と、
    少なくとも一つの隣接セルと各セルとのセル間干渉を最小化するために、前記各副搬送波グループを各セルに独立的に割り当てる段階と、を含むＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
33. 前記システムの副搬送波は、無指向性アンテナを使用する各セルに対する少なくとも７個の副搬送波グループに割り当てられることを特徴とする請求項３２に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
34. 前記システムの副搬送波は、６０゜または１２０゜指向性アンテナを使用する各セルに対する複数の副搬送波グループに割り当てられることを特徴とする請求項３２に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
35. 前記複数のセル内の副搬送波グループは、同一の副搬送波マッピングを有することを特徴とする請求項３２に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
36. 副搬送波グループの副搬送波を使用者機器に割り当てる段階をさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。
37. 前記副搬送波グループの個数は、セルの個数より大きいか同一であることを特徴とする請求項３２に記載のＯＦＤＭセルラーシステムの副搬送波割当方法。

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