JP2010512680A - マクロセル内におけるピコセル通信のアップリンク電力制御 - Google Patents

Abstract

マクロセル内のピコセルで通信する方法は、ピコセルとマクロセルの間でアップリンク干渉を回避するように、移動局のアップリンク送信電力を自動的に設定することを含む。開示例は、ピコセルからマクロセルまでの許容可能干渉度を決定することを含む。移動局とマクロセルの間のパス損失が決定される。ピコセル内での通信用の移動局のアップリンク送信電力は、決定された許容可能干渉度および決定されたパス損失に基づいて決定される。

Description

本発明は一般に通信に関する。より詳細には、本発明は無線通信に関する。

無線通信システムは周知であり、広く使われている。多くのシステムが、無線通信カバレージが設計される方法に基づいて、セルラー・システムと呼ばれている。基地局トランシーバが、基地局を囲む地理的領域上で無線通信カバレージを提供するように配置される。この地理的領域は典型的にはセルと呼ばれる。このようなセルが典型的には相対的に大きいサイズまたはカバレージ領域を有することから、このようなセルをマクロセルと呼ぶことができる。

マクロセル内でより小さなサイズのセルを確立することが可能である。それらはピコセルとも呼ばれる。ピコセルを確立するために提案された一つの方法は、たとえば建物内などの相対的に限られた範囲内で動作する、ホーム基地局装置またはピコセル基地局装置を設けることである。

マクロセル内で１つまたは複数のピコセル基地局装置を設けることが可能であるために、様々な試みが導入されている。これらの試みは、マクロセル内で何百または何千というピコセルの潜在的な激増により、さらに複雑になっている。たとえば、ピコセル基地局装置とマクロセル基地局との間で相互の同一チャネル干渉が起こりうる。これは、たとえば両方のセルがダウンリンク通信用の同一周波数または同一チャネルを使用しているときに生じることがある。

アップリンク方向では、マクロセル移動局が近くにあり、アップリンクで送信しているときに、ピコセルは干渉を受ける。このことは、マクロセル基地局まで距離があるためにマクロセル移動局の送信電力が通常高くなっているマクロセルの端近くにおいて、特に当てはまることである。一方、マクロセル基地局は、ピコセル移動局が近くにあるときに干渉を受ける。マクロセル基地局近くのピコセル内で通信する移動局からの送信により、マクロセルの端により近く位置するマクロセル移動局用のアップリンク・サービスの品質が低下する可能性がある。

ピコセル基地局装置とマクロセル基地局との間の相互干渉の影響は、配置構造および送信電力レベルに典型的に依存している。マクロセル移動局がピコセル基地局装置に近すぎる場合、ピコセル・アップリンクは適切に動作することができない。さらに、マクロセル移動局がマクロセルの端に近く、ピコセル移動局がマクロセル基地局に相対的に近い場合、マクロセル・アップリンクは適切に動作することができない。

ピコセルがマクロセル内に位置する階層的な無線通信システムにおいて同一チャネル送信を制御する必要がある。本発明はその必要性に対処する。

マクロセル内のピコセルで通信する一つの例示的な方法は、ピコセルからマクロセルまでの許容可能干渉度を決定することを含む。移動局とマクロセルとの間のパス損失が決定される。ピコセル内で通信用移動局のアップリンク送信電力は、決定された許容可能干渉度および決定されたパス損失に基づいている。

本開示例の様々な特徴および効果が、次の詳細な説明から当業者には明らかになろう。詳細な説明に伴う図面を以下の通り簡単に説明することができる。

本発明の実施形態に有用である無線通信システムの選択された部分を示す概略図である。 一つの例示的な手法を要約するフローチャート図である。

開示する例示の技術は、マクロセル内のピコセルで通信する移動局のアップリンク送信電力を動的に調整することを可能にする。開示例は、ピコセル内の通信用に、信頼できて調整可能な送信電力を供給しながら、マクロセル基地局での制御された干渉量を保証する。

図１は、通信システム２０の選択された部分を示す概略図である。基地局２２は、一般に知られた方法で無線通信を行うために、基地局トランシーバ装置および適切な無線通信設備を含む。基地局２２は、無線通信の受信カバレージ領域２４（説明のためマクロセルと呼ぶこととする）を確立する。マクロセル２４の地理的領域は、部分的には、基地局２２の性能および周囲の地形に依存する。所望のマクロセル・カバレージ領域を確立するための既知の技術がある。

マクロセル２４内で、移動局２６は、周知の方法で基地局２２と通信することによって、無線通信を行うことができる。移動局２６は、マクロセル２４の基地局２２と通信しているため、説明のためマクロセル移動局と呼ばれる。ピコセル３２内で無線通信カバレージを提供するピコセル基地局装置（ＰＣＢＳＵ：ｐｉｃｏｃｅｌｌ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）３０は、マクロセル２４内にある。図から理解できるように、ピコセル３２のカバレージ領域のサイズは、マクロセル２４のカバレージ領域のサイズよりかなり小さい。この例では、ピコセル３２は、マクロセル２４のカバレージ領域内に完全に含まれる。

もう一つのＰＣＢＳＵ３４は、対応するピコセル３６内でカバレージを提供する。この例では、ピコセル３６は少なくとも部分的にマクロセル２４内にある。

概略的に示すように、ＰＣＢＳＵ３０は、ＰＣＢＳＵ３４と比較して、基地局２２またはマクロセル２４の中心に相対的により近い。マクロセル移動局２６は、ＰＣＢＳＵ３０に相対的に近く、マクロセル２４の端に近い。ＰＣＢＳＵ３４は、マクロセル２４の端に相対的に極めて接近している。ＰＣＢＳＵ３０およびＰＣＢＳＵ３４ならびに移動局２６の、基地局２２に対する相対的位置関係は、マクロセルおよびピコセルそれぞれの範囲内でアップリンク・チャネルの性能に対して影響をもたらす。

図２は、たとえば、ピコセル３２内で通信する移動局３８のアップリンク送信電力を制御する一つの例示的な手法を要約するフローチャート図４０を含む。ステップ４２で、ピコセル移動アップリンク送信電力をＰＣＢＳＵ３０によって初期化する。一つの例は、ピコセル移動アップリンク送信電力を、ＰＣＢＳＵ３０にプログラムされた所定の値に基づく固定量で初期化することを含む。一つの例では、これは、ＰＣＢＳＵ３０が使用されると予想する典型的な環境において、ピコセル移動局用のアップリンク範囲または品質の既定のレベルを提供できる最小値に設定される。たとえば、建物内のピコセル移動局用の所望のアップリンク品質は、事前定義可能なアップリンク送信電力を有することになる。最大のアップリンク送信電力は、屋外のマクロセル移動局に引き起こす干渉が最小限になるように選択される。

別の例では、初期化されるピコセル移動アップリンク送信電力は、マクロセル２４内でＰＣＢＳＵ３０の位置に関する情報を有する別の装置からＰＣＢＳＵ３０によって受信した値に基づく。たとえば、ＰＣＢＳＵ３０とマクロセル基地局２２との間の距離は、最初のアップリンク送信電力値を設定するのに有効となりうる。

ステップ４４で、ＰＣＢＳＵ３０は、マクロセル２４を識別する。一つの例では、ＰＣＢＳＵ３０は、マクロセルの識別を可能にするセル・コードである基地局２２のスクランブル・コードまたは疑似ランダム・ノイズ・オフセットを受信する。セル・コードの信頼性の高い検出が可能でない例では、ＰＣＢＳＵ３０は、他のＰＣＢＳＵによってとられるセル・コードの測定値に関して、ＰＣＢＳＵ３０の近くにある他のＰＣＢＳＵから情報を集める。このようなＰＣＢＳＵすべてによって共通に受信される最も安定したコードであるセル・コードが、マクロセル２４のセル・コードとして選択される。

ステップ４６で、ピコセルからマクロセルまでの許容可能干渉度に関して決定がなされる。最大許容干渉量は、たとえばマクロセル基地局２２の動作パラメータに基づいて固定することができる。別の例では、最大許容干渉度は、たとえば、マクロセル基地局２２における、マクロセル・トラフィック量と、現在直面するノイズ量および他の干渉量とを含む現在のマクロセル性能に応答して、継続的な形で決定される。

ＰＣＢＳＵ３０がマクロセルを直接識別することが可能でない場合には、より多くの詳細情報がＰＣＢＳＵ３０で利用できるようになるまで、最大の移動送信電力用に節約的な低消費電力値を使用することができる。

特定のピコセルからの許容可能干渉度は、マクロセル基地局２２における総許容可能干渉度の一部をなす。マクロセル２４内でより多くのピコセルが作動中の場合、マクロセル内でのピコセル・トラフィックが少ない場合と比べて、各ピコセルのうち任意の１ピコセル当たりの干渉の許容可能な割合は小さくなる。ＰＣＢＳＵ３０がピコセルからマクロセルまで許容可能干渉度を決定すると、図２の手順は４８に示されるステップへ進む。移動局３８は、移動局３８とマクロセル基地局２２との間のパス損失を決定する。移動局３８は、パス損失測定値をＰＣＢＳＵ３０に報告する。一つの例では、パス損失測定値は、周知の技術を使用して決定される。

ピコセル移動局が、その移動局とマクロセル基地局２２との間のパス損失について信頼できる報告を提供できない場合には、ＰＣＢＳＵ３０は、近くのＰＣＢＳＵとマクロセル基地局２２とを含む隣接基地局のパイロット強度に対する測定結果に基づいてパス損失を決定することができる。受信されたマクロセル・パイロット電力、およびマクロセル送信パイロット電力に関する以前取得した情報により、移動局３８とマクロセル基地局２２との間のパス損失を決定することができる。

ステップ５０で、ピコセル内で通信する移動局のアップリンク送信電力は、ピコセルからマクロセルまでの許容可能干渉度および決定されたパス損失に基づいて決定される。パス損失は、移動局３８からの送信に基づいてマクロセル基地局２２で受信される干渉の程度に関する情報を提供する。許容可能干渉度の範囲内で干渉量を維持するように移動局３８のアップリンク送信電力を設定することにより、マクロセル移動局用の有効なアップリンク通信が維持され、信頼性の高いピコセル通信を達成するように、ピコセル移動局のアップリンク送信電力を設定することが可能になる。

ステップ４６から５０までの図示の例で概説される各ステップは、選択的に（ピコセル移動局とマクロセルとの間のパス損失の変化に適応するため）一定の間隔で繰り返される。移動局とマクロセルとの間で決定された許容可能干渉度およびパス損失を更新することにより、たとえば、状況の変化に応じてピコセル内でアップリンク送信電力を制御することができる。

一つの例では、移動局のアップリンク送信電力は、ピコセル移動局用の最大送信電力制限値未満に維持される。一つの例では、ピコセル移動局用の最大送信電力制限値は、移動局とマクロセル基地局との間の決定されたパス損失に対する、マクロセルでの最大許容可能干渉度の割合に基づく。一つの例では、ピコセル移動局の最大送信電力制限値は、Ｐ_{ｐｉｃｏ，ｍａｘ}と称され、式

によって説明される。式中、分子はマクロセルの最大許容干渉度であり、Ｇはパス損失である。移動局Ｐ用のアップリンク送信電力は、次の式

を使用して説明することができる。式中、βはマクロセル移動局およびノイズによって引き起こされる干渉についての所望の信号対干渉ノイズ比である。式では、Ｐ_{ＮＯＩＳＥ}およびＰ_{ＩＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ}は、ピコセル内のノイズおよび干渉それぞれの量である。Ｇは、たとえば移動局３８とＰＣＢＳＵ３０との間のピコセル内でのパス損失である。移動局のアップリンク送信電力の値は、Ｐ_{ＰＩＣＯ，ＭＡＸ}未満に維持される。一つの例では、アップリンク送信電力は、最大送信電力制限値の選択された割合未満に維持される。たとえば、移動局のアップリンク送信電力は、最大送信電力制限値の９０％未満に維持されるので、ピコセル内でパイロット送信用に残分１０％が確保される。

上記の技術は、マクロセル基地局で最大干渉制限を受けてピコセル内で通信する移動局のアップリンク送信電力を動的に調整するために、パイロット送信電力についての情報と組み合わせてダウンリンク・パイロット測定値を使用する。このように、アップリンク電力は、マクロセルに対するチャネル損失によっても、およびピコセル基地局に送信する他の移動局の数によっても制限される。上記の技術は、マクロセルでの制御された干渉量を保証する。

開示された技術に対する一つの利点は、マクロセル内でピコセルまたは任意の移動局用の固定送信電力を必要としないことである。その代わりに、ピコセル内の移動局送信電力は、マクロセルからのパイロット測定値およびマクロセル・パイロット電力に関する情報に基づいて調整可能である。ピコセル移動局のアップリンク送信電力の調整を行うことにより、マクロセルに対するパス損失に依存する最大電力制限値の下に送信電力を維持しながら、ピコセル内で要求されるリンク・スループットに必要な信号対雑音比を達成できる。その結果、ピコセルと関連した最大アップリンク電力は、ピコセルがマクロセル基地局の近くにあるときに制限され、ピコセルおよびマクロセル基地局の間の間隔の増大とともに増大する。この増大する間隔は、ＰＣＢＳＵ３０とマクロセル基地局との間の距離に依存し、または、ピコセル移動局とマクロセル基地局との間で見通し線を遮るＰＣＢＳＵ３０を囲む壁または他の建造物に依存しうる。

開示された例示の技術は、アップリンクでのピコセル移動局送信電力を自動的に設定することが可能になる。マクロセル移動局のアップリンクに対する１つまたは複数のＰＣＢＳＵの干渉制限値を特定することができる。さらに、開示された技術は、マクロセル内のオーバレイ・ネットワーク内でランダムなピコセル配置によって生じる干渉レベルの不安定性を取り除き、その時々でマクロセル・アップリンクで各ＰＣＢＳＵに割り当てられた特定の干渉バジェットに、生じた干渉を制限することによって、マクロセルに関して負担が少ないことを保証する。

上記の説明は、基本的に限定ではなく例示である。本発明の本質から必ずしも逸脱してはいない、開示例に対する変形形態および改変形態は、当業者には明らかになろう。本発明に与えられた法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することによってのみ決定することができる。

Claims (10)

1. マクロセル内のピコセルで通信する方法であって、
   ピコセル移動局から前記マクロセルまでの許容可能干渉度を決定するステップと、
   前記移動局と前記マクロセルとの間でパス損失を決定するステップと、
   前記決定された許容可能干渉度および前記決定されたパス損失に基づいてピコセル内で通信する前記移動局のアップリンク送信電力を決定するステップと
   を含む方法。
2. 前記決定された許容可能干渉度および前記決定されたパス損失から前記ピコセル移動局用の最大送信電力制限値を決定するステップと、
   前記決定された最大送信電力制限値の選択された割合未満に、前記移動局のアップリンク送信電力を設定するステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. ピコセル・パイロット信号送信用に前記決定された最大送信電力制限値の残分を確保するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記最大送信電力制限値を、前記決定されたパス損失に対する前記決定された許容可能干渉度の割合として決定するステップを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記決定された許容可能干渉度および前記決定されたパス損失を更新するステップと、
   応答して前記移動局の決定されたアップリンク送信電力を更新するステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ピコセルによって前記マクロセルのセル・コードを検出すること、または
   前記マクロセルのセル・コードのインジケータとして、前記ピコセルの近傍で複数の他のピコセルによって検出される最も強い検出セル・コードを決定すること
   のうち少なくとも１つによって前記マクロセルを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. ｉ）前記移動局からのパス損失測定値についての報告、または
   ｉｉ）前記マクロセルの送信パイロット電力を決定すること、
   測定されたマクロセル電力を含む前記ピコセルの近傍にある複数のセルの測定されたパイロット電力を決定すること、ならびに、
   前記測定されたマクロセルのパイロット電力および前記マクロセルの前記送信パイロット電力に基づいて前記パス損失を決定すること
   による過程
   のうち少なくとも１つから前記パス損失を決定するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記マクロセルに対する総許容可能干渉度を決定するステップと、
   前記マクロセルでの作動中のピコセル・トラフィック量に基づいて前記決定された許容可能干渉度として、前記総許容可能干渉度の一部を割り当てるステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
9. 固定値、または
   現在のマクロセルの性能の関数
   の少なくとも１つとして、前記マクロセルに対する前記総許容可能干渉度を決定するステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記ピコセルと前記マクロセルとの間で地理的関係に基づく受信した初期のアップリンク送信電力レベルの指示、または
    前記ピコセルに提供された事前に設定された初期のアップリンク送信電力
    の少なくとも１つに基づいて、前記ピコセル内で通信するアップリンク送信電力を初期化するステップを含む、
    請求項１に記載の方法。

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