JP2008529375A

JP2008529375A - ワイヤレスセルラー通信ネットワークにおいて屋内セルの干渉を低減させる方法

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Publication number: JP2008529375A
Application number: JP2007552672A
Authority: JP
Inventors: イリーヘメレイネン; エサティイロラ; イルッカケスキタロ
Original assignee: ノキアシーメンスネットワークスオサケユキチュア
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2008-07-31
Also published as: US20060165032A1; CN101133675A; FI20055032A0; KR20070094035A; EP1849325A1; WO2006079689A1

Abstract

本発明は、ワイヤレスセルラー通信ネットワークにおいて屋内セルの干渉を減少させることに関する。屋外及び屋内基地局は、共通のアップリンクキャリア周波数で動作する。屋内基地局は、アップリンクセル間干渉レベルを監視し、このアップリンクセル間干渉レベルが所定の閾値レベルに到達するのに応答して、屋外基地局に接続されているが屋内基地局のダウンリンクカバレージエリアの外部にある少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置から受信したアップリンク送信信号と同期する。干渉するユーザ装置は、屋外基地局のダウンリンク制御チャネルを経て、アップリンク送信信号の送信電力を下げ、これにより、屋内基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルを減少させるように命令される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤレスセルラー通信ネットワークに係る。

移動ワイヤレス通信システムは、通常、無線周波数の再使用を可能にするセルラーアーキテクチャーをベースとするものである。ＧＳＭのような慣習的なセルラーシステムは、隣接セルが異なる周波数を使用するように設計されている。セルが分離され信号強度が校正される限り、有害なセル間干渉は生じない。第三世代（３Ｇ）及び３．５Ｇの移動通信ネットワークは、主として、拡散スペクトルシステムであり、即ち、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術を、しばしば時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）及び／又は周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）技術との組み合せで、使用する。ＴＤＭＡ及びＦＤＭＡとは対照的に、ＣＤＭＡシステムでは、多数の加入者が同じ周波数帯域を同時に使用することができる。第三世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）により規定されたユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）は、ワイドバンドダイレクトシーケンスコード分割多重アクセス（ＤＳ−ＣＤＭＡ）システムであるワイドバンドＣＤＭＡを使用している。デジタルのバイナリー加入者情報は、送信器において、コードジェネレータにより発生された拡散コードとリンクされる。このプロセスは、拡散(spreading)と称される。拡散コードは、高チップレートのコードシーケンスより成る。各コードチャネルは、それ自身のコードを有し、全てのユーザは、直交する拡散コードを使用することにより互いに区別される。拡散により得られる情報は、搬送波（キャリア）周波数に対して変調される。ブロードバンド信号が無線インターフェイスを経て送信される。受信器は、信号を復調し、それにより得た情報を、送信器で使用された同じ拡散コードとリンクする。このプロセスは、元の加入者情報を回復する拡散解除(despreading)として知られている。非常に小さな（理論的にはゼロの）クロス相関を有する異なる拡散コードを全てのユーザに指定することにより、非常に低い送信電力が使用されたときでも、受信器において信号を拡散解除し、各ユーザに対する元のデータ信号を検索することができる。その結果、利用可能な周波数リソースが非常に効率的に使用される。隣接セルは、同じ周波数を使用することができ、即ち周波数再使用ファクタを１に等しくすることができる。

ＵＭＴＳシステムのアーキテクチャー設計中には、多様なユーザ環境に注意が払われた。固定ユーザから歩行者を経て非常に高い乗物速度に至るまでの種々の移動モデルに加えて、屋内、屋外都市、及び屋外田園環境がサポートされる。ワールドワイドのカバレージをオファーすると共に、グローバルなローミングを可能にするために、カバレージの変化する４つの異なるゾーンより成るハイアラーキーレイヤ構造体がＵＭＴＳに対して開発された。３つの下位のレイヤは、地上無線アクセスネットワークＵＴＲＡＮを形成し、一方、最上位のレイヤは、惑星全体をカバーする衛星より成る。ＵＴＲＡＮでは、各レイヤがセルで構成され、下位のレイヤほど、セルによりカバーされる地理的面積が小さい。それ故、高いユーザ密度をサポートするために、小さなセルが実施されている。中間的範囲の人口密度を伴う郊外及び田園地帯にサービスするのには、マクロセルが使用される。マクロセルのセル半径は、数百メーターから数キロメーターの範囲である。ホットスポットと称される地域にサービスするのには、マイクロセルが使用される。これらは、都市内地域、公共の場所、スポーツ競技場、屋内環境、等である。マイクロセルのサービス半径は、数十メーターから数百メータの範囲であり、即ちユーザの密度が高い比較的狭い地域であり、僅かな又は中程度の移動性がサポートされる。屋内オフィス環境、例えば、大きなオフィス、家庭住居、デパート、等にサービスするのには、ピコセルが使用される。ピコセルのサービス半径は、数十メーター程度であり、即ちユーザの密度が高い狭い地域であり、僅かな移動性がサポートされる。これらのセルサイズは、例示に過ぎないことに注意されたい。

ＣＤＭＡシステムでは、多数の加入者が同じ周波数帯域で送信し、原理的には各セル（半径＝１）に同じ周波数を使用できるので、各ユーザが他のユーザに干渉を引き起こすことがある。ＣＤＭＡシステムの容量は、主として、（セル間及びセル内）干渉レベルにより制限される。それ故、有効な電力制御を使用して、干渉を制限し、システム容量を最適化する。

ＣＤＭＡシステムには、屋外セルと屋内セルとの間のアップリンク干渉に関連した問題が生じ得る。図１は、この問題を示している。基地局ＢＴＳ１００、１０１及び１０４が同じ周波数帯域で動作すると仮定する。基地局１０１及び１０４は、屋内用として設計され構成される。ＢＴＳ１０１及び１０４のダウンリンク送信電力は、屋外ＢＴＳ１００の送信電力に比して、比較的低い。現在のＷＣＤＭＡ仕様によれば、ユーザ装置ＵＥは、共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）の受信信号・対・干渉比（ＳＩＲ）に基づいて、セルのアクティブセットを選択する。セルのアクティブセットは、ＵＥが接続を有するところのセルのグループを指す。この技術で良く知られたように、ＵＥは、通常、一度に１つの基地局と通信するが、全てのセルが同じ周波数を使用するために、ソフトハンドオーバー中に、例えば、移動局が２つ又は３つのセル間の境界エリアに入る状態では、２つ以上の基地局と通信することができる。ソフトハンドオーバー中に、セルのアクティブセットにおける基地局の各々は、ＵＥから送信を受け取り、それを拡散解除し、その情報を制御ネットワーク要素、例えば、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）へ転送する。ＲＮＣは、この情報を合成し、それを、例えば、コアネットワーク（ＣＮ）へ転送する。この手順は、フレームごとに実施される。検出の質が評価の基礎となる。最も高質のフレームにおける情報のみが使用される。ソフトハンドオーバーにおいて付加的な信号の受信による利得は、マクロダイバーシティとしても知られている。

図１に示す実施例において、屋外ＵＥ１０２は、屋内基地局１０１及び１０４に気付かない。というのは、これら基地局の送信電力が低く、且つビルの壁５００及び５０１が、各々、基地局１０１及び１０４のダウンリンク信号カバレージ２０１及び２０２を減衰するからである。したがって、屋外ＵＥ１０２は、屋外ＢＴＳ１００との接続しか設定しない。しかしながら、屋外ＵＥ１０２のアップリンク送信電力は、必要なアップリンクカバレージ４０１を維持するために高くなければならない。その結果、屋外ＵＥ１０２は、屋内ＢＴＳ１０１及び１０４に高い干渉レベルを発生し、これにより、屋内ＢＴＳ１０１との接続を有する屋内ユーザ装置ＵＥ１０３の送信電力の増加を生じさせる。この現象は、増加するセル間干渉をアップリンク方向に招き、これは、システム容量にとって重大である。

図１の実施例に対する干渉シナリオが図２に更に示されている。４つの別々の干渉シナリオを識別することができる。第１のケースは、屋外基地局ＢＴＳ１００から屋内ＵＥ１０３への干渉２００である。この干渉２００は、著しい問題ではない。というのは、ビルの壁が屋外ＢＴＳ１００からのダウンリンク信号を減衰し、屋内ＢＴＳ１０１の送信電力レベルは、ビル内のＧ値が適当であるように設計されているからである。第２のシナリオでは、屋内ＢＴＳ１０１から屋外ＵＥ１０２へ干渉２０１が発生される。干渉２０１は、著しい問題にはならない。というのは、この場合も、ビルの壁が屋内ＢＴＳ１０１からのダウンリンク信号を減衰するからである。更に、屋外ＵＥ１０２が屋内ＢＴＳ１０１からの信号を充分に検出できる場合には、ソフトハンドオーバーを使用することができる。第３のシナリオでは、屋外ＵＥ１０２から屋内ＢＴＳ１０１への干渉３００が発生される。これが、本発明によって克服される主たる問題である。屋外ＵＥ１０２が屋内ＢＴＳ１０１からの共通パイロット信号を検出せず（ビルの壁が信号を減衰するので）、それ故、ソフトハンドオーバーを使用できない場合には、屋外ＵＥ１０２のアップリンク送信が、高いセル間干渉レベルを屋内ＢＴＳ１０１に発生することができる。更に、屋外ＵＥ１０２は、屋外ＢＴＳ１００の電力制御コマンドに従い、これは、屋内ＢＴＳ１０１に対して非常に高い瞬時干渉レベルを生じることがある。第４のシナリオでは、屋内ＵＥ１０３から屋外ＢＴＳ１００へ干渉３０１が発生される。この干渉３０１は、セル間干渉がなければ、無視できる。干渉３００が存在する場合には、屋外ＵＥ１０２と屋内ＵＥ１０３との間の電力競合で、屋外ＢＴＳ１００に干渉レベルの増加を招くこともある。

上述したように、干渉問題に対する従来の解決策は、ユーザ装置ＵＥが２つ以上の基地局に同時に接続されるソフトハンドオーバー（ＳＨＯ）である。図１に示す屋外ＵＥ１０２がソフトハンドオーバーを適用すると仮定する。この場合、屋外ＵＥ１０２は、屋外ＢＴＳ１００、及び屋内ＢＴＳ１０１及び／又は１０４の両方から電力制御コマンドを受け取り、接続された基地局１００、１０１又は１０２のいずれか１つが電力ダウンコマンドを送信した場合にアップリンク送信電力を低下させる。

これは、干渉３００及び３０１に関連した問題を解決する。しかしながら、屋外ＵＥが屋内基地局１０１及び１０４からの共通のパイロット信号を検出できない場合には、現在の仕様では、屋外ＵＥを屋外基地局１００に接続することしかできず、問題が未解決のままとなる。

この問題を解決する１つの可能性は、屋内基地局に対する共通パイロットチャネルの送信電力を増加することである。その結果、屋外ＵＥがここで屋内基地局からの共通パイロット信号を検出できるので、屋内基地局と屋外基地局との間で、干渉する屋外ＵＥのソフトハンドオーバーを可能にする。しかしながら、この解決策は、屋外ＵＥが屋内基地局の限定されたダウンリンクリソースを使用するのを許すことにより屋内基地局の電力及びコードリソースを浪費することになる。これと同時に、ダウンリンク方向の干渉問題は、屋内ＵＥ及び屋外ＵＥの両方について増加することになる。

本発明の目的は、アップリンク送信により生じるセル間干渉を低減させることである。

本発明のこの目的は、独立請求項に記載のワイヤレスセルラー通信ネットワーク、マイクロセル基地局、及び制御ネットワーク要素により達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に規定される。

本発明の一実施形態において、小さなダウンリンクカバレージエリア（セル）を有する小カバレージの基地局が、潜在的に干渉するユーザ装置と同期するように構成され、このユーザ装置は、大きなダウンリンクカバレージエリア（セル）を有する少なくとも１つの他の基地局に接続されるが、小カバレージの基地局のダウンリンクカバレージエリアの外部にある。これは、ユーザ装置が、小カバレージの基地局のダウンリンクカバレージエリア内に位置する間に大カバレージの基地局及び小カバレージの基地局を経てソフトハンドオーバーを実行する状態に類似しているが、本発明によるプロセスでは、ユーザ装置が、小カバレージの基地局のエリア外にあり、ユーザ装置と小カバレージの基地局との間にダウンリンク接続は設けられない。次いで、干渉するアップリンク信号を受信するように小カバレージの基地局を同期させた後に、セルラー通信ネットワークの適当な制御エンティティが、ダウンリンク接続を有する大カバレージの基地局のダウンリンク制御チャネルを経て、干渉するユーザ装置を制御して、アップリンク送信信号の送信電力を低下させると共に、小カバレージの基地局が経験するアップリンクセル間干渉レベルを減少させる。

本発明の一実施形態では、干渉するユーザ装置の個別（dedicated）アップリンク制御チャネルの送信電力と、個別（dedicated）アップリンクデータチャネルの送信電力との間の比が調整される。この比は、個別アップリンクデータチャネルの送信電力が低くなり、かつ、ユーザ装置のアップリンク制御チャネルの送信電力とアップリンクデータチャネルの送信電力との間の差が小さくなるように、調整することができる。この構成の利益は、大カバレージの基地局への制御チャネル接続が本発明の電力制御により危険に曝されないと同時に、データチャネルがアップリンク方向における主要の干渉ソースであるために小カバレージの基地局における干渉レベルが低くなることである。大カバレージの基地局においてアップリンクデータチャネルの質が失われることは、ユーザ装置から大カバレージの基地局及び小カバレージの基地局を経て受信したアップリンクデータ信号にマクロダイバーシティ合成を使用することにより補償できる。マクロダイバーシティ合成の利得は、データ検出を改善することが明らかであろう。というのは、マイクロ基地局において受信されるアップリンク信号レベルが高いからであり、そうでなければ、ユーザ装置は小カバレージの基地局に対して主要な干渉体とならない。

大カバレージの基地局は、屋外基地局であり、小カバレージの基地局は、屋内基地局である。本発明は、屋外ユーザ装置から屋内基地局へのアップリンク干渉を減少させると同時に、干渉する屋外ユーザ装置が接続される屋外基地局の容量を増加することができる。というのは、セル内干渉が減少する一方、屋外ユーザ装置の送信電力が減少するからである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明は、異なるサイズのダウンリンクカバレージエリアをもつ基地局を備えたワイヤレスセルラー通信ネットワークであって、基地局が１つの同じアップリンク搬送波周波数で動作しているときに、大きなダウンリンクカバレージエリアをもつ基地局と通信しているユーザ装置のアップリンク送信信号が、小さなダウンリンクカバレージエリアをもつ基地局への干渉を引き起こし得るようなワイヤレスセルラー通信ネットワークに適用することができる。セル及びセルラーネットワークの限定された周波数リソースを異なる加入者と移動局との間で分割するために、多様な方法が使用されている。今日では、３つの異なる方法、即ち周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、及びコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、が主として使用されている。本発明は、これらの異なる多重アクセス方法のいずれか、又は異なる多重アクセス方法の組み合せを使用するシステムと一緒に適用することができる。本発明は、特に、多数の加入者が同時に同じ周波数帯域を使用できるＣＤＭＡシステムに適用することができる。以下の例は、第三世代（３Ｇ）システム、例えば、ＵＭＴＳ、又はそれより上位世代の移動通信システム（３．５Ｇ、４Ｇ、・・・）であって、直接シーケンス技術で実施されたワイドバンドコード分割多重アクセス方法（ＷＣＤＭＡ）を使用するシステムに、本発明を使用する場合について説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。

図３を参照して、３Ｇ移動通信システムの構造を一例として説明する。３Ｇ移動通信システムの主たる要素は、コアネットワークＣＮと、ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワークＵＴＲＡＮと、ユーザ装置ＵＥとを備えている。ＣＮとＵＴＲＡＮとの間のインターフェイスは、Ｉｕインターフェイスと称され、ＵＴＲＡＮとＵＥとの間のエアインターフェイスは、Ｕｕインターフェイスと称され、無線ネットワークコントローラＲＮＣと基地局Ｂとの間のインターフェイスは、ｌｕｂインターフェイスと称される。

ユーザ装置ＵＥは、２つの部分、即ち、Ｕｕインターフェイスを経て無線接続を設定するのに使用される無線ターミナルを含む移動装置ＭＥと、ユーザアイデンティティに関係したデータを含むスマートカードであって、通常、認証アルゴリズムを実行し暗号パラメータ及び加入者データを記憶するＵＭＴＳ加入者アイデンティティモジュールＵＳＩＭと、を備えることができる。

コアネットワークＣＮは、ＵＴＲＡＮのワイヤレスアクセスサービスを利用する通信ネットワーク又はサービスを含むことができる。例えば、図３には、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）コアネットワークが示されている。当業者に明らかなように、ＧＰＲＳコアネットワークは、加入者データ及び移動管理のためのホーム位置レジスタＨＬＲ及びビジター位置レジスタＶＬＲと、回路交換接続を与えるための移動サービス交換センターＭＳＣ及びゲートウェイＭＳＣ（ＧＭＣ）と、パケット交換接続及び関連移動管理を与えるためのＧＰＲＳサポートノードＳＧＳＮ及びゲートウェイサポートノードＧＧＳＮとを含むことができる。ＧＭＳＣ及びＧＧＳＮを経て、コアネットワークは、通常、既存の電話ネットワーク（ＰＬＭＮ、ＰＳＴＮ、ＩＳＤＮ）のような回路交換ネットワークと、インターネットのようなパケット交換ネットワークとの２つの形式である外部ネットワークに接続することができる。

ＵＴＲＡＮは、無線ネットワークサブシステムＲＮＳを備え、その各々は、無線ネットワークコントローラＲＮＣ及び複数のノードＢを含む。ＵＴＲＡＮでは、多数のノードＢを、それらと通信するＲＮＣにより集中式に制御することができる。ノードＢは、実際には、基地局であり、ＲＮＣは、これに接続された基地局の無線リソースを制御する。

図４に示すブロック図は、無線ネットワークサブシステムＲＮＳの一例を示す。図４は、構造を若干一般的なレベルで示し、本発明の説明に有用なブロックだけを示すが、当業者であれば、セルラー無線ネットワークは、ここで詳細に説明する必要のない多数の他の機能及び構造も含むことが明らかであろう。

図４において、基地局４０４は、トランシーバ４０８と、マルチプレクサユニット４１２と、これらトランシーバ４０８及びマルチプレクサユニット４１２の動作を制御する制御ユニット４１０とを備えている。マルチプレクサ４１２は、多数のトランシーバ４０８により使用されるトラフィック及び制御チャネルを共通の送信リンク４１４へとスイッチするのに使用される。送信リンク４１４は、ｌｕｂインターフェイスを形成する。

基地局４０４のトランシーバ４０８は、アンテナユニット４１８に接続され、これは、ユーザ装置４０２への両方向無線接続４１６を実施する。両方向無線接続４１６を経て送信されるフレームの構造は、各システムにおいて規定され、これは、エアインターフェイスＵｕと称される。

また、図４には、無線ネットワークコントローラＲＮＣも例示されている。図４の例では、無線ネットワークコントローラ４０６は、グループスイッチングフィールド４２０と、制御ユニット４２２とを含む。制御ユニット４２２は、コール制御、移動管理、シグナリングを遂行し、統計学的データを収集する。本発明の一実施形態では、制御ユニット４２２は、ソフトハンドオーバー中にマクロダイバーシティ合成も遂行する。

エアインターフェイスＵｕは、例えば、ＷＣＤＭＡ信号を使用して以下に説明するが、本発明は、この特定のエアインターフェイス又はＷＣＤＭＡに限定されるものではない。ＷＣＤＭＡ信号をコード化する例では、ＵＭＴＳに使用されるスクランブル化及びチャネル化コードについて以下に説明する。送信器から送信されるべき信号は、先ず、チャネル化コードで乗算され、次いで、スクランブル化コードで乗算される。スクランブル化コードを使用して、一方では端末装置、他方では基地局を互いに区別する。チャネル化コードは、同じ送信器から送信される信号間を区別できるようにする。

無線システムは、通常、２つの形式の送信チャネル、即ち個別チャネル及び共通チャネルを備えている。共通チャネルは、特定のセルにおける全てのユーザ又はユーザのグループに対して意図される。個別チャネルは、１人のユーザのみに意図されたものである。個別チャネルは、使用する周波数及びスクランブル化コードによって識別される。

ＣＤＭＡシステムでは、基地局送信にパイロット信号が使用される。種々の形式のパイロット信号が存在する。第１に、全ての端末装置に集合的に意図された共通のパイロットがある。第２に、１ユーザ信号の送信に含まれる個別の（dedicated）パイロットがある。共通のパイロット信号は、個別チャネルに対するチャネル推定値を形成するために端末装置に使用される。同様に、共通のパイロット信号に対して、ハンドオーバー、同期及びアイドルモードセル選択測定のような多数の他の測定も実行される。端末装置が個別チャネルをもたない場合には、チャネル推定値が、通常、共通パイロットに基づいて形成される。ＲＮＣは、チャネル推定のために個別のパイロットを使用するように端末装置に指令することができる。これは、例えば、ユーザ特有のビーム成形の場合に起こりうる。しかしながら、個別パイロットは、主としてＳＩＲ推定目的で存在する。共通パイロットは、通常、セル内の全ての端末装置によりパイロットを受信できるよう確保する放射パターンでセルにおいて送信される。共通パイロットは、通常、全基地局送信電力の大きな割合（例えば、１０％）を構成する電力レベルで送信される。共通パイロットは、特定のチャネル化コード及びスクランブル化コードにより送信される。

ＵＭＴＳに使用されるパイロット信号を一例として以下に詳細に説明する。ＵＭＴＳにおいて、共通のパイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）は、非変調のコード信号に、セル特有のスクランブル化コードを乗算したものである。ＣＰＩＣＨは、固定データレート及び拡散ファクタを有する。この信号の目的は、個別チャネルのチャネルを推定する上で端末装置を助けると共に、共通チャネルにチャネル推定基準を与えることである。１ユーザ信号の送信に含まれる個別パイロットも、ＵＭＴＳにおいて送信される。個別パイロットは、両送信方向に送信される。チャネル推定のために個別パイロット記号を使用することができる。例えば、ダウンリンクフレームは、長さが１０ｍｓであり、１５個のタイムスロットを含む。各タイムスロットは、ＤＡＴＡ（実際の情報を送信するための）、ＴＰＣ（送信電力制御のための記号）、ＴＦＣＩ（タイムスロットに使用される転送レートについての情報）、及びＰＩＬＯＴ（パイロット信号記号）のような多数のフィールドを含むことができる。

アップリンク方向において、個別のアクティブな接続があるときに、ユーザ装置ＵＥは、制御情報信号をＤＰＣＣＨチャネル（個別物理制御チャネル）に、ユーザトラフィックをＤＰＤＣＨ（個別物理データチャネル）に送信する。アップリンク方向において、ＤＰＣＣＨ及びＤＰＤＣＨは、Ｉ／Ｑ（同相／直角位相）変調により分離される。ＤＰＣＣＨチャネルは、例えば、チャネル推定、ＳＩＲ推定（信号対干渉比）、到着方向推定において基地局受信器に使用される時間マルチプレクス型パイロット信号を含む。チャネルに対して得られた信号対干渉比を使用して、例えば、閉ループの電力制御を行うことができる。

無線システムにおいて信号の電力制御を行なうことが重要である。これは、干渉が制限されたＣＤＭＡ無線システムにおいて特に重要である。ＣＤＭＡ無線システムにおける電力制御の主たるタスクは、信号電力を希望のレベルに設定し、ひいては、干渉を減少させることにより容量を増加することである。

例えば、ＷＣＤＭＡ無線システムでは、電力制御メカニズムが内部ループ電力制御及び外部ループ電力制御を含む。内部ループ電力制御の目的は、無線チャネル及び伝播により生じる受信信号強度の急速な変化を排除することである。アップリンクの内部ループ電力制御において、基地局は、受信信号の測定されたＳＩＲ（信号干渉比）をターゲットＳＩＲと比較する。受信信号の測定されたＳＩＲがターゲットＳＩＲより低い場合には、基地局は、ユーザターミナルにその送信電力を増加するように指令する信号を送信する。対応的に、受信信号のＳＩＲがターゲットＳＩＲより高い場合には、基地局は、ユーザターミナルにその送信電力を減少させるように指令する信号を送信する。アップリンクの外部ループ制御において、無線ネットワークコントローラＲＮＣは、サービスクオリティをターゲットクオリティと比較する。クオリティは、ＢＥＲ（ビットエラーレート）、ＢＬＥＲ（ブロックエラーレート）、ＦＥＲ（フレームエラーレート）、ＣＲＣ（繰り返し冗長度チェック）、デコーダからのソフト情報、受信ビットエネルギーとノイズとの比、等として測定することができる。サービスクオリティがターゲットクオリティより低い場合には、ＲＮＣが、基地局に、そのターゲットＳＩＲを増加するように指令する。同様に、サービスクオリティがターゲットクオリティより高い場合には、ＲＮＣが、基地局に、そのターゲットＳＩＲを減少させるように指令する。

図１及び２を参照し、外部ＵＥ１０２がアップリンク送信電力レベルで送信を行い、屋内基地局ＢＴＳ１０１に増加アップリンク干渉レベル（図２の干渉３００）を引き起こす状況について考える（図５のステップ５１０）。しかしながら、ＵＥ１０２は、屋内ＢＴＳ１０１のダウンリンクカバレージエリア２０１の外部にあり、屋内ＢＴＳ１０１の共通のパイロットチャネルを検出することができない。したがって、屋内ＢＴＳ１０１へのソフトハンドオーバー、ＵＥ１０２のアクティブなセットへの屋内ＢＴＳ１０１の追加、及び屋内ＢＴＳ１０１からのＵＥ１０２の電力制御は、不可能である。

本発明の一実施形態によれば、屋外ＢＴＳ１００に接続されるが、屋内ＢＴＳ１０１のダウンリンクカバレージエリア２０１の外部にある潜在的に干渉する屋外ＵＥ１０２のアップリンク送信により引き起こされる増加アップリンク干渉を減少させるように、図１の屋外ＵＥ１０２を屋内ＢＴＳ１０１にアップリンク接続できるようにする構成が設けられる。これは、特定のセルラーネットワークに対して指定されるソフトハンドオーバーに極めて類似した仕方で、アップリンク方向のみに、遂行することができる。ＵＥ１０２と屋内ＢＴＳ１０１との間にダウンリンク接続は設けられない。

このために、屋内ＢＴＳ１０１は、屋内セル２０１における干渉負荷をアクティブに追及する（図５のステップ５３０）。現在のＷＣＤＭＡシステムでは、これは、負荷制御によって行われるが、他の適当な干渉推定方法が使用されてもよい。また、屋内ＢＴＳ１０１から得られた情報に基づいて、ＲＮＣのようなセルラー通信ネットワークの適当な制御エンティティにおいて監視が行われてもよい。アップリンク方向のセル間干渉（図２の干渉３００）が、ある閾値（前もって与えられる）を越える場合には、潜在的に干渉するＵＥ（１つ又は複数）をサーチするための干渉サーチ手順が屋内ＢＴＳ１０１において開始される（図５のステップ５４０及び５５０）。

干渉サーチ動作のために、屋内ＢＴＳ１０１には、屋外ＵＥ（１つ又は複数）と同期するのに必要な情報が与えられる（図５のステップ５２０）。本発明の実施形態において、所定エリア内の全ての基地局（例えば、図１のＢＴＳ１００、１０１及び１０４）は、ＵＥから受信した電力レベルが充分に高いとすれば、ＵＥとＢＴＳとのアップリンク同期を可能にする情報を共有する。各ユーザ又はＵＥに対して、同期情報は、スクランブル化コード、チャネル化コード、パイロットパターン、及び／又はタイミングを含む。本発明の実施形態では、情報の共有は、セルラー通信ネットワークにおける適当な制御エンティティ、例えば、ＲＮＣを経て行なわれ、これは、ｌｕｂインターフェイスにおけるシグナリング負荷を若干増加し得る。更に別の実施形態では、基地局が同期情報を互いに直接交換する。

本発明の実施形態において、厳しい同期プロセスを回避するために、各個々のＢＴＳの位置が、セルラー通信ネットワークにおける適当な制御エンティティ、例えば、ＲＮＣ、又はエリア内の全てのＢＴＳに記憶されるのが好ましい。次いで、屋外ＢＴＳ１００に対する信号のタイミングが既知である場合には、屋内ＢＴＳ１０１に対するタイミングの良好な初期値を計算することができる。屋内ＢＴＳ１０１に対する初期タイミングは、屋内ＢＴＳ１０１のカバレージ２０１が小さいと仮定すれば、屋外ＢＴＳ１００のタイミングから、それを、屋外ＢＴＳと屋内ＢＴＳとの間の距離に対応する時間に相関させることで、得ることができる。

干渉サーチが開始されると、屋内ＢＴＳ１０１は、与えられたユーザ情報を適用することにより、干渉するＵＥ１０２との同期を試みる（図５のステップ５５０）。屋内ＢＴＳ１０１が屋外ＵＥからのアップリンク信号３００と同期することができ、且つ干渉するＵＥ１０２が首尾良く識別された場合には（図５のステップ５６０）、屋内ＢＴＳ１０１は、セルラー通信ネットワークにおける適当な制御エンティティ、例えば、ＲＮＣと、屋外ＢＴＳ１００とに確認を送信し、アップリンク信号の検出が始まる（図５のステップ５７０）。データブロック又はパケットがマクロダイバーシティ合成のためにＲＮＣへ送信される。本発明の実施形態では、マクロダイバーシティ合成は、１つの基地局、例えば、屋外ＢＴＳ１００において遂行される。

マクロダイバーシティ合成は、ＷＣＤＭＡにおける従来のソフトハンドオーバーと同様に実行することができる。屋外ＵＥ１０２と屋内ＢＴＳ１０１との間のアップリンクにおける信号電力レベルが高いので（そうでなければ、屋外ＵＥ１０２は、屋内ＢＴＳ１０１に対して主要な干渉体とならない）、マクロダイバーシティ合成の利得は、アップリンクデータ送信のデータ検出を改善する。ここに指定する現在のＦＤＤＷＣＤＭＡでは、マクロダイバーシティ合成は、実際上、異なる経路を経て、この例では、基地局ＢＴＳ１００及び１０１を経て受け取られるデータブロック間の選択である。

したがって、屋外ＵＥ１０２からのアップリンク信号におけるフレームエラーの数は、マクロダイバーシティ利得により減少するが、屋外ＢＴＳ１００は、データ送信の質を犠牲にせずに、アップリンクデータチャンネルのＵＥ送信電力を下げることができる（図５のステップ５８０）。しかしながら、アップリンク制御チャネルのＵＥ送信電力も調整される場合には、ＲＮＣが、屋外ＢＴＳ１００におけるＳＩＲターゲットを減少させることがあり、これは、更に、制御チャンネルにおいて低いＱｏＳ（サービスクオリティ）を招く。本発明の実施形態では、アップリンクデータチャネルにおけるＵＥ送信電力の低下は、データチャネルと制御チャネルとの間の電力比を計算して、それをアップリンクデータチャネルにおける改善されたＱｏＳに基づいて変更する（例えば、ＲＮＣで）ことにより実施される。これは、例えば、現在のＷＣＤＭＡ仕様に基づいて行うことができる（ＴＳ２５．２１３、ｖ．５．５．０、Ｐ９を参照）。アップリンク制御チャネルとデータチャンネルとの間の電力差の調整は、例えば、屋内ＢＴＳにおいて測定されたＳＩＲに基づくものでよい。このように、制御チャネルの送信電力は、不変のままである。制御チャネルの「干渉レベル」は、ここで変化しないが、屋内ＢＴＳ１０１の観点からデータチャネルが主たる干渉ソースであり、したがって、全体的な干渉が著しく減少される。データチャネルのデータレートが高いほど、データチャネルと制御チャネルとの間の電力差も大きくなる。

屋外ＵＥが突然移動して、屋内基地局１０１に対する経路ロスが著しく増加し（数ｄＢ）、屋外基地局１０１がアップリンク信号をもはや受信できない位置になると、マクロダイバーシティ利得が失われる。それ故、本発明の実施形態では、マクロダイバーシティ失敗を検出するときに（図６のステップ６１０）、マクロダイバーシティ合成を遂行するエンティティは、屋外ＢＴＳ１００のダウンリンクを経て、屋外ＵＥ１０２がアップリンクデータチャネルの送信電力を、例えば、従来の電力制御アルゴリズムに基づいて使用されるレベルまで（元のレベルまで）アップ方向に調整するようにさせる（図６のステップ６２０）。その結果、アップリンクデータ送信は、中断されない。

データパケット、データブロック、又はデータフレームの受信において生じる失敗を補償するために、ワイヤレスセルラーネットワークでは、再送信を使用することができる。再送信は、パケットの受信側トランシーバが欠陥パケットの繰り返しを要求するときに行なわれる。これは、ＡＲＱ（自動繰り返し要求）メカニズムにより行うことができる。ＨＡＲＱ（ハイブリッドＡＲＱ）を使用する受信器では、欠陥パケットと再送信パケットを合成することができる。本発明による「ソフトハンドオーバー」では、ダウンリンク確認ＡＣＫ、否定確認、等が、当然、屋外ＢＴＳ１００のみを経て送信される。本発明の実施形態では、ＲＮＣのようなマクロダイバーシティエンティティは、フレームの再送信の場合に、データチャネル送信電力をアップ方向に調整させる。送信電力は、各再送信フレームに対して所定の量（ＸｄＢ）だけ増加されてもよいし、或いは他の適当な方法により、再送信の回数、フレームエラーの回数、ビットエラー率、等に基づいて増加されてもよい。本発明の実施形態では、フレームエラーを検出した直後に元の電力レベル（例えば、アップリンク制御とデータチャネルとの間の送信電力比）が適用される。本発明のこれら実施形態は、屋外ＵＥ１０２と屋内ＢＴＳ１０１との間の無線リンクにおける突然の変化に対して従来の電力制御より高速の反応を与える。屋外ＵＥ１０２と屋内ＢＴＳ１０１との間のアップリンクの信号電力レベルが低いので、屋外ＵＥ１０２は、もはや、屋内ＢＴＳ１０１に対する主要の干渉体ではない。干渉状態が再び現れる場合には、本発明による手順が再開される。

上述した構成の利点により、図２の干渉３００を減少させることができると同時に、セル内干渉が減少する一方、屋外ＵＥ１０２の送信電力が減少するので、屋外ＢＴＳ１００の容量を増加することができる。

以上、添付図面に示す実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明は、これに限定されず、特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲から逸脱せずに多数の変更がなされ得ることが明らかであろう。

屋内及び屋外基地局を含むワイヤレスセルラー通信ネットワークの一例を示す概略図である。図１のワイヤレスセルラー通信ネットワークに生じる種々の干渉を示す概略図である。ＷＣＤＭＡシステムのアーキテクチャーの一例を示すブロック図である。図３の無線ネットワークコントローラ及び基地局の構造の一例を示すブロック図である。本発明によりアップリンクソフトハンドオーバー及びアップリンク干渉電力制御を実行する実施形態を示すフローチャートである。アップリンク干渉電力制御が干渉アップリンク信号の突然のレベル変化をいかに検出して反応するか示すフローチャートである。

Claims

ワイヤレスセルラー通信ネットワークであって、
第１のダウンリンクカバレージエリアをもたらす比較的に大きなダウンリンク制御チャネル送信電力を有する少なくとも１つの第１基地局と、
第２のダウンリンクカバレージエリアをもたらす比較的に小さなダウンリンク制御チャネル送信電力を有する少なくとも１つの第２基地局と、
を具備し、
前記少なくとも１つの第１基地局と前記少なくとも１つの第２基地局とが共通のアップリンクキャリア周波数で動作し、
さらに、
少なくとも１つのユーザ装置と、
前記少なくとも１つの第２基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルを監視する手段と、
前記少なくとも１つの第２基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルが所定の閾値レベルに到達するのに応答して、前記少なくとも１つの第１基地局に接続されるが前記少なくとも１つの第２基地局の前記第２ダウンリンクカバレージエリアの外部にある少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置から受信したアップリンク送信信号に前記少なくとも１つの第２基地局を同期させる手段と、
前記アップリンク送信信号の送信電力を下げることにより、前記少なくとも１つの第２基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルを減少させるために、前記少なくとも１つの第１基地局のダウンリンク制御チャネルを介して、前記少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置を制御する手段と、
を具備することを特徴とするネットワーク。
前記制御する手段が、前記少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置の個別アップリンク制御チャネルの送信電力と個別アップリンクデータチャネルの送信電力との間の比を調整する手段を含む、請求項１に記載のネットワーク。
前記制御する手段が、前記少なくとも１つの第２基地局で測定されたアップリンクセル間干渉レベルに少なくとも部分的に基づいて前記同期されたアップリンク送信信号の送信電力を制御するように構成される、請求項１又は請求項２に記載のネットワーク。
前記同期させる手段が、前記少なくとも１つの第１基地局において前記少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置に使用される同期情報を前記少なくとも１つの第２基地局に与える手段を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のネットワーク。
前記少なくとも１つのユーザ装置から前記少なくとも１つの第１基地局及び前記少なくとも１つの第２基地局を介して受信したアップリンクデータをマクロダイバーシティ合成する手段を更に具備する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のネットワーク。
前記少なくとも１つの第１基地局が屋外基地局を含み、前記少なくとも１つの第２基地局が屋内基地局を含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載のネットワーク。
隣接する大カバレージエリア基地局のダウンリンクカバレージエリアより実質的に小さいダウンリンクカバレージエリアを有する、ワイヤレスセルラー通信ネットワークのための小カバレージ基地局であって、
前記小カバレージ基地局のアップリンクセル間干渉レベルを監視する手段と、
前記小カバレージ基地局のアップリンクセル間干渉レベルが所定の閾値レベルに到達するのに応答して、前記小カバレージ基地局の前記ダウンリンクカバレージエリアの外部にあるが前記大カバレージ基地局に接続されている少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置から受信したアップリンク送信信号に前記小カバレージ基地局を同期させる手段と、
アップリンク送信信号の送信電力を下げることにより、前記小カバレージ基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルを減少させるために、前記大カバレージ基地局のダウンリンク制御チャネルを介して、前記少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置を制御する電力制御コマンド又は情報を、前記大カバレージ基地局又はネットワークコントローラに与える手段と、
を具備することを特徴とする小カバレージ基地局。
前記同期させる手段が、前記大カバレージ基地局又は前記ネットワークコントローラから、前記大カバレージ基地局において前記少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置に使用される同期情報を取得する手段を含む、請求項７に記載の基地局。
マクロダイバーシティ合成のために前記ネットワークコントローラ又は前記大カバレージ基地局にアップリンクデータを転送する手段を具備する、請求項７又は請求項８に記載の基地局。
前記電力制御コマンド又は情報が前記小カバレージ基地局において推定されるアップリンクセル間干渉レベルを含む、請求項７から請求項９のいずれかに記載の基地局。
前記大カバレージ基地局が屋外基地局を含み、前記小カバレージ基地局が屋内基地局を含む、請求項７から請求項１０のいずれかに記載の基地局。
少なくとも１つのユーザ装置と、少なくとも１つの大カバレージ基地局と、該少なくとも１つの大カバレージ基地局のダウンリンクカバレージエリアよりも実質的に小さいダウンリンクカバレージエリアを有する少なくとも１つの小カバレージ基地局と、を含み、前記少なくとも１つの小カバレージ基地局と前記少なくとも１つの大カバレージ基地局とが共通のアップリンクキャリア周波数で動作する、ワイヤレスセルラー通信ネットワークのための制御ネットワーク要素であって、
該制御ネットワーク要素が、アップリンク送信信号の送信電力を下げることにより、前記少なくとも１つの小カバレージ基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルを減少させるために、前記マクロ基地局のダウンリンク制御チャネルを介して、少なくとも１つの干渉するユーザ装置を制御するように構成されており、
前記少なくとも１つの小カバレージ基地局におけるアップリンクセル間干渉レベルが所定の閾値レベルに到達するのに応答して、前記少なくとも１つの小カバレージ基地局が、前記少なくとも１つの大カバレージ基地局に接続されるが前記少なくとも１つの小カバレージ基地局の前記ダウンリンクカバレージエリアの外部にある少なくとも１つの潜在的に干渉するユーザ装置から受信したアップリンク送信信号に同期するようになっている、
ことを特徴とする制御ネットワーク要素。
前記制御ネットワーク要素が、前記少なくとも１つの干渉するユーザ装置の個別アップリンク制御チャネルの送信電力と個別アップリンクデータチャネルの送信電力との間の比を調整するように構成される、請求項１２に記載の制御ネットワーク要素。
前記制御ネットワーク要素が、前記少なくとも１つの小カバレージ基地局で測定されたアップリンクセル間干渉レベルに少なくとも一部分基づいて同期されたアップリンク送信信号の送信電力を制御するように構成される、請求項１２又は請求項１３に記載の制御ネットワーク要素。
前記少なくとも１つのユーザ装置から前記少なくとも１つの小カバレージ基地局及び前記少なくとも１つの大カバレージ基地局を介して受信したアップリンクデータをマクロダイバーシティ合成するの手段をさらに具備する、請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の制御ネットワーク要素。
前記制御ネットワーク要素は、その制御ネットワーク要素がマクロダイバーシティ合成、再送信及びデータ受信のうちの少なくとも１つにおいて、所定の事象、エラー又は失敗を検出したときに、アップリンク送信信号の送信電力を増加方向に調整するように、前記マクロ基地局のダウンリンク制御チャネルを介して前記少なくとも１つの干渉するユーザ装置に命令する、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の制御ネットワーク要素。
前記所定の事象、エラー又は失敗が、あるフレームの再送信、多数の再送信、フレームエラー、多数のフレームエラー及びビットエラー率のうちの１つを含む、請求項１６に記載の制御ネットワーク要素。
前記調整する命令が、初期のアップリンク送信電力、又は、前記少なくとも１つの干渉するユーザ装置の個別アップリンク制御チャネルの送信電力と個別アップリンクデータチャネルの送信電力との間の初期比を回復する命令である、請求項１６又は請求項１７に記載の制御ネットワーク要素。
前記調整する命令が、アップリンク送信電力、又は、前記少なくとも１つの干渉するユーザ装置の個別アップリンク制御チャネルの送信電力と個別アップリンクデータチャネルの送信電力との間の比を所定のステップで増加させる命令である、請求項１６又は請求項１７に記載の制御ネットワーク要素。
前記制御ネットワーク要素が無線ネットワークコントローラを含む、請求項１２から請求項１９のいずれかに記載の制御ネットワーク要素。
前記制御ネットワーク要素が、前記ワイヤレスセルラー通信ネットワーク内の前記基地局のうちの少なくとも１つに一体化される、請求項１２から請求項１９のいずれかに記載の制御ネットワーク要素。
前記制御ネットワーク要素が、前記少なくとも１つの大カバレージ基地局において前記少なくとも１つの干渉するユーザ装置に使用される同期情報を前記少なくとも１つの小カバレージ基地局に与えるように構成される、請求項１２から請求項２１のいずれかに記載の制御ネットワーク要素。
前記少なくとも１つの大カバレージ基地局が屋外基地局を含み、前記少なくとも１つの小カバレージ基地局が屋内基地局を含む、請求項１２から請求項２２のいずれかに記載の制御ネットワーク要素。