JP2011015404A - 通信用のモバイルトランシーバ装置及び基地局トランシーバ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アップリンクの干渉緩和のコンセプトを改善する。
【解決手段】 モバイルトランシーバ装置（１００）は、基地局トランシーバ（２００）との間で無線信号の通信を行う。このモバイルトランシーバ装置（１００）は、別の基地局トランシーバ（３００）から情報信号を情報信号強度とともに受信する受信機モジュール（１１０）と、ある送信電力を用いて送信無線信号を前記基地局トランシーバ（２００）へ送信する送信機モジュール（１２０）であって、前記送信電力が前記別の基地局トランシーバ（３００）から受信した情報信号強度に依存している、送信機モジュール（１２０）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、セルラモバイル通信ネットワークなどの無線ネットワークにおける干渉緩和の分野に関する。

近年、電力の制御によりＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）ネットワーク内の干渉の緩和又は回避の分野において多くの研究が行われている。非特許文献１及び２を参照されたい。しかし、ＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution - Advanced）への関心が高まるにつれて、ＴＤＤシステムはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）の採用へ移行しつつある。

ＬＴＥ−Ａは、アップリンク及びダウンリンクが異なる周波数帯域で分離されているＦＤＤ（Frequency Division Duplex：周波数分割複信）モードでも動作するため、ＦＤＤへ適用できる干渉回避のスキームを考える必要がある。ＴＤＤモードとは異なり、ＦＤＤは周波数選択性フェージングに関してチャネル相反性（channel reciprocity）を欠いており、ＴＤＤシステムで使用する干渉緩和手法は、ＦＤＤに適用できないか、あるいは適切に動作させるためには修正しなければならない。

ＵＬ（アップリンク）干渉は、将来のシステムにおいて大きな関心のある分野である。セルサイズが縮小するにつれて、ＵＬにおける干渉量は増加する。従来のセルラシステムにおいて、理想的には、ＵＬ干渉は対象のセル（cell of interest）以外のセルからのみ発生する。しかしながら、フェムトセルのコンセプト（非特許文献３〜７参照）の進展とともに、これはもはやあてはまらなくなっている。

フェムトセルの進展に伴い、ＵＬ干渉は対象のマクロセルからも生じる。これは、フェムトセルは協調的ではない方式でマクロセル内に存在するからである。このようなシステムの容量を最大化することは、ＢＳ（基地局）で生じるＵＬ干渉を削減することに大きく依存する。本明細書ではこれを扱う。

ＴＤＤシステムにおける干渉許容シグナリングに対するこれまでの１つの提案についてここで考える。非特許文献８を参照されたい。進行中のリンクの場合、許容できる最大の干渉は、そのリンクの信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ：signal-to-interference-plus-noise ratio）の要件に基づいて定められる。全ての潜在的な干渉者（interferer）は自己の送信電力を調節して、このレベルを超えないように試みる。これにより、ＢＳの回りに「送信領域（transmission region）」が確立される。干渉電力が低くなれば、それだけ送信領域は大きくなる。

図１２ａ及び図１２ｂは、干渉軽減が必要（critical）なネットワーク状況の一例を示している。左側の図１２ａには、２つの基地局Ｂ１及びＢ２が存在している。さらに、２つの移動局Ｍ１及びＭ２が存在している。Ｍ１は能動的にＢ２と通信しており、これをＭ１からＢ２への実線の矢印によって示している。通信中、Ｍ１はＢ１が受信する干渉を作り出す。この干渉に起因して、Ｍ２はＢ１への接続を確立することができない。Ｍ１は、Ｍ２のアップリンク（ＵＬ）送信と干渉する。図１２ａによれば、Ｍ１とＢ２との間の同時かつ大きく干渉するアップリンク送信のために、Ｂ１とＭ２との間のアップリンク通信を行うことができないことが分かる。

図１２ｂも、同じ状況を示しているものの、Ｂ２により実行又は制御されるＳＩＮＲ調整により、Ｍ１が自己の送信電力を減少させた後の状況を示している。Ｍ１が送信電力を減少させた後には、Ｍ２とＢ１との間の送信を包含するように送信領域が拡大する。言い換えれば、干渉者は送信電力を調節して、弱い（vulnerable）送信を可能とする。許容干渉レベルを調節することによって、図１２ａ及び図１２ｂにおいてそれぞれのセル又は基地局の中心にある灰色の円で示される可聴距離（hearability distance）のサイズを変更することができる。図１２ａ及び図１２ｂによれば、干渉が小さくなると可聴距離が増加し、その逆もまた真であることが分かる。

図１３は、可聴距離を示すグラフである。図１３は基地局の周りの可聴距離を示している。可聴距離は干渉電力に反比例する。

しかし、上述した従来のコンセプトは、ＳＩＮＲ調節に関して、アップリンク干渉の緩和が基地局によって行われるという欠点を有している。時分割複信（ＴＤＤ）システムの場合、チャネル相反性を利用して、アップリンクとダウンリンクとの間のチャネル係数を決定することができる。しかし、周波数分割複信（ＦＤＤ）システムでは、アップリンクとダウンリンクとの間のチャネル相反性はもはや存在しない。

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本発明の目的は、アップリンクの干渉緩和の改善されたコンセプトを提供することにある。

上記目的は、請求項１に記載のモバイルトランシーバ装置と、請求項８に記載の通信方法と、請求項９に記載の基地局トランシーバ装置と、請求項１３に記載の通信方法と、請求項１５に記載の通信システムとによって達成される。

本発明は、脆弱なトランシーバによって提供される情報信号に基づいてアップリンク干渉緩和を行うという知見に基づいている。言い換えれば、本発明の知見は、モバイルトランシーバ装置が、それ自体がアクティブに接続していない隣接する基地局トランシーバの信号をオーバーヒアし、脆弱な基地局トランシーバ装置の各々への経路損失を推定して、自己の送信電力をその推定に合わせて調節することによって、アップリンク干渉緩和へ寄与できるということである。

本発明の実施形態は、アップリンクにおける干渉が同じマクロセルから発生し得るフェムトセルを有するネットワークへ特に適している。本発明の１つの知見は、モバイルトランシーバ装置の送信電力を適切に選ぶことによって、排除領域（exclusion region）のサイズに影響を与えることができるということである。言い換えれば、そのような排除領域のサイズは潜在的な干渉者の送信電力に反比例するということが、本発明の１つの知見である。本発明の更なる知見は、基地局の可聴領域の内部に位置する干渉者が他の進行中の送信に悪影響を与えることなく送信を継続できるような方式で、干渉者の送信電力を変更できるということである。言い換えれば、実施形態において、基地局の干渉許容度は、ダウンリンクを通して基地局から受信する受信信号強度インジケータ（received signal strength indicator：ＲＳＳＩ）によって制御される。

更に、本発明の別の知見は、複数のセルのうちのどのセルがセル端ユーザにサービスするために最大電力を用いて送信するか、そして、どのセル又は基地局が自己の最大送信電力を調節する必要があるかを制御するために、優先順位マスクを用いることができるということである。実施形態において、送信電力の調節はリソースブロック（ＲＢ）ごとに行われる。

本発明の更なる知見は、アップリンク干渉緩和を向上させるため、追加的な基地局間シグナリングを用いることができるということである。基地局間シグナリングは、あるＳＩＮＲの目標又は要件が各々のアクティブな受信機で維持されるように、電力の調節を可能にする。

実施形態は、セル端ユーザに対する公平性が改善できるように、干渉の調整又は緩和の手段が提供されるという利点を提供する。これにより、スペクトルリソースを一層効率的に利用できるようにし、送信ビット当たりのコストの削減を可能にする。

本発明の実施形態は、ＴＤＤネットワークを自己組織化するためにこれまで提案されてきた干渉許容手法が、ＦＤＤシステムにおけるアップリンク干渉の調整にも適用できるという利点を提供する。更に、本発明の実施形態は、隣接セル内の電力調節によりアップリンク干渉を低減することができる。更に、実施形態は、既存の情報信号の活用により、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution, ３ＧＰＰ：3^rdGeneration Partnership Project）で既に実装されているダウンリンク上のＲＳＳＩの受信により、必要な測定を容易にするという利点を提供する。

実施形態によれば、基地局間の追加的な制御シグナリングを要しないという利点が提供される。これによって、実施形態は既存の規格に適合する。すなわち、規格に適応し、既存の規格、例えばＬＴＥへ適用できる。

別の実施形態では、対象のセル内のユーザの要求に応じて、リソースブロックごとに干渉が削減されるという点で動的である。実施形態はソフト再利用電力マスクを利用する。これらのマスクはリソースブロック（ＲＢ）ごとに固定的で静的な最大電力の割当てを定める。実施形態は優先順位マスクを用いる。これらのマスクは、どのセルが最大電力を用いて送信するか、及び、どのセルがＲＳＳＩ測定に基づいて自己の送信電力を調節する必要があるかを制御するだけである。

本発明の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

モバイルトランシーバ装置の実施形態を示す図である。 基地局トランシーバ装置の実施形態を示す図である。 周波数に依存する電力マスクの一例を示す図である。 脆弱な基地局からのＲＳＳＩ測定値に基づいて、干渉者が送信電力を調節するネットワークシナリオでの実施形態を示す図である。 追加的な基地局間シグナリングにより改善された脆弱な基地局からのＲＳＳＩ測定値に基づいて、干渉者が送信電力を調節する他の実施形態を示す図である。 基地局間のソフト周波数再利用パターンの実施形態を示す図である。 シミュレーションシナリオを示す図である。 実施形態のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態のシミュレーション結果を示す図である。 ＴＤＤにおいてアップリンクの干渉を緩和する従来技術のコンセプトを示す図である。 可聴距離又は可聴領域を示す図である。

図１は、モバイルトランシーバ装置１００の実施形態を示している。図１は、モバイルトランシーバ装置１００と、基地局トランシーバ２００と、別の基地局トランシーバ３００とが関与するシナリオを示している。モバイルトランシーバ装置１００は、基地局トランシーバ２００との間で無線信号の通信を行う。言い換えれば、モバイルトランシーバ装置１００は、基地局トランシーバ２００への能動的な接続、すなわち、確立された無線リンク、セットアップされた無線ベアラ（radio bearer）などを有するものとする。

モバイルトランシーバ装置１００は、別の基地局トランシーバ３００から情報信号を受信する受信機モジュール１１０を備えている。この情報信号は、情報信号強度とともに受信される。モバイルトランシーバ装置１００は、送信電力を用いて送信無線信号を基地局トランシーバ２００へ通信する送信機モジュール１２０をさらに備えている。送信電力は、別の基地局トランシーバ３００から受信した情報信号強度に依存している。

言い換えれば、アップリンクの送信電力の調節を対象とするセルラシステムの古典的な電力制御とは異なり、本実施形態では、隣接するセルにおいてリンクの所与の干渉レベルを維持することを目的とする電力制御を実行する。本実施形態において、近隣のセルへ導かれた（induce）アップリンク干渉に関する情報は、ハンドオーバ測定に必要な受信信号強度インジケータ（received signal strength indicator：ＲＳＳＩ）からダウンリンク上で推定することができる。言い換えれば、受信した情報信号強度は、受信した情報信号電力に対応しており、及び／又は、受信した情報信号は、別の基地局トランシーバ３００から受信した干渉情報に対応している。

幾つかの実施形態において、ＲＳＳＩは干渉者と脆弱な（vulnerable）送信機との間の経路利得に関する情報を提供することができる。幾つかの実施形態において、アクティブなリンクに関する更なる情報は、Ｘ２インタフェース及びアクティブな基地局トランシーバ２００を介して干渉者へと転送される。潜在的な干渉者は、この情報を用いて自己の送信電力を調節し、ある一定のＳＩＮＲの要件が脆弱な受信機において満たされるようする。

言い換えれば、１つの実施形態、例えば、ＬＴＥシステムにおいて、ＲＳＳＩを上記の目的に使用することができる。一般的に、任意の情報信号を使用できる。幾つかの実施形態において、モバイルトランシーバ装置１００の送信電力は次のように選択される。

ただし、

は、ダウンリンクにおいて隣接するセル内のＢＳ_ｖによりブロードキャストされて受信されたＲＳＳＩ信号電力である。ＲＳＳＩ送信電力Ｔ^ＲＳＳＩは一定であり、ネットワーク内の全エンティティにとって既知であるため、干渉者ｉと受信するＢＳ_ｖとの間のチャネル利得Ｇ_ｉＶはモバイルｉによって決定できる。強いＲＳＳＩは、干渉者ｉが隣接セル内のＢＳ_ｖに対して大きな干渉を潜在的に引き起こすことを意味するとともに、ＢＳ_ｖはダウンリンクにおけるＲＳＳＩの送信機であるため、モバイルｉの最大許容送信電力、すなわち

と、ＢＳ_ｖから受信したＲＳＳＩとの間には、式（１）に示すように反比例関係（inverse relationship）が存在する。

言い換えれば、本実施形態において、トランシーバモジュール１２０は、送信電力を調節して情報信号強度に反比例させ、及び／又は、受信機モジュール１１０は、メトリックＣを受信する。ここで、トランシーバモジュール１２０は、送信電力を調節してメトリックＣに比例させる。更に、実施形態において、メトリックＣは周波数に依存する。すなわち、

である。

式（１）の周波数依存定数Ｃ（ｆ）は、ＵＬ帯域のＲＢごとに定めることができ、電力マスクを形成する（power mask）。Ｃ（ｆ）の値が大きくなれば、干渉者が送信できる電力はそれだけ大きくなり、そのＲＢ上の干渉許容度が高くなることを意味する。逆に、もし干渉許容度が低い場合には、それに従ってＣ（ｆ）は比較的小さく設定される。Ｃ（ｆ）に関する必要な情報を隣接セルへ伝達するために、典型的にはＸ２インタフェースを介する情報交換が必要となる。Ｃ（ｆ）の特性は、以下に更に詳しく説明する。

ソフト周波数再利用（soft-frequency reuse）の場合、各マクロセルはあるサブバンド上で高い電力を用いて送信し、別のサブバンド上で低い電力を用いて送信する。実施形態において、これはマクロセルごとに前もって規定及び固定され、この場合のＣ（ｆ）の形（shape）が固定される。他の実施形態において、Ｘ２インタフェースを介してＢＳ間で交換される高干渉インジケータ（high interference indicator：ＨＩＩ）は、どのリソースブロックが干渉に対して最も脆弱であるかをブロードキャストするために基地局が使用できる。通常、これらのリソースブロックは、セル端のユーザへスケジューリングされる。Ｃ（ｆ）の形は、そのマクロセルに対するＨＩＩ情報に基づいて決定される。

図３は、メトリックＣ（ｆ）の例、すなわち、電力マスクの例を示している。図３によれば、Ｃは周波数に依存することが分かる。ここで、小さなＣは低い干渉許容度に対応し、大きなＣは高い干渉許容度に対応する。

ＴＤＤシステムとは異なり、チャネル相反性はＦＤＤシステムでは保たれない。実施形態において、受信機モジュール１１０は受信周波数上で情報信号を受信し、送信機モジュール１２０は送信周波数上で送信信号を送信する。ただし、受信周波数は送信周波数とは異なる。このとき、フェージングマージンが本実施形態では考慮される。これは、ＦＤＤシステムの場合に経路損失及びシャドーイングのみが相反性を持つ（reciprocal）ためである。言い換えれば、実施形態において、送信機モジュール１２０は更にフェージングマージンに基づいて送信電力を調節する。これは、実施形態において、仮に脆弱なＢＳが複数の源から干渉を受ける場合に、Ｃ（ｆ）を調節することによって行われる。したがって、実施形態において、潜在的な干渉者によって使用される送信電力は、

へと変更される。ただし、Ｍ_ＦＤＤ≦１は、ＦＤＤシステムに特有の非相反フェージング成分に起因してもたらされるマージンである。

本実施形態では、潜在的な干渉者のそれぞれ、すなわち、モバイルトランシーバ装置１００の送信電力を調節して、既存のリンク、すなわち、別のアクティブな通信リンクを妨害しないようにする。上述したように、本実施形態では、脆弱な基地局３００に生じる干渉のレベルのインジケータとして、ダウンリンク帯域のＲＳＳＩを用いる。

図４ａ及び図４ｂは、あるネットワークシナリオにおけるそのような実施形態を示している。図４ａ及び図４ｂは、Ｍ１という符号が付されたモバイルトランシーバ装置１００の実施形態を示している。更に、Ｂ２という符号が付された基地局トランシーバ装置２００の実施形態が示されている。また、Ｂ１という符号が付された別のトランシーバ基地局３００が示されている。左側の図４ａは、Ｍ１が別のモバイルトランシーバであるＭ２のアップリンク送信と干渉することを破線矢印により示している。

図４ａ及び図４ｂの双方において、移動局又はモバイルトランシーバＭ１及びＭ２の双方は、同じ周波数リソースが割り当てられているものとする。これらの図から分かるように、Ｍ１はＢ２のサービスを受けており、Ｍ２はＢ１のサービスを受けている。Ｍ１はセル端のエリアに位置しているため、Ｍ１はＢ１と干渉し、図４ａに示すように、Ｍ２とＢ１との間の送信を妨害する。図４ｂに示しているように、Ｍ１はＢ１からＲＳＳＩを受信することができる。ＲＳＳＩは、この周波数リソース上でＢ１が受信する電力レベルを表す。この情報に基づいて、トランシーバ装置１００であるＭ１は自己の送信電力を低減して、Ｍ２がアップリンク送信を行えるようにする。言い換えれば、Ｍ１は、Ｂ１すなわち脆弱な基地局から情報信号として受信したＲＳＳＩに基づいて、自己の送信電力を調節する。

調節される送信電力、すなわち、

は、以下のようにＲＳＳＩに反比例させることができ、もしＲＳＳＩが高ければ、干渉者は自己の送信電力を低減させる。その逆もまた行われる。

つまり、式（１）と比較して、変数Ｃ（ｆ）は単純に１に設定されている。

の周波数依存は通常は平均化されるため、

は通常は周波数に依存しないことが分かる。この理由は、ＦＤＤにおいて、チャネル相反性が経路損失及びシャドーイングについてのみ有効だからである。経路損失及びシャドーイングは、一般的に、周波数に依存しない。ＦＤＤの場合、フェージングマージンＭ_ＦＤＤも導入される。

しかし、式（３）は特定のリソースブロック（ＲＢ）上の干渉要件を考慮していない。例えば、あるシナリオでは、高いＳＩＮＲ要件を有するデータトラフィックに脆弱なＲＢが使用され、あるいは別のシナリオでは、ネットワーク負荷が非常に小さく、最小のＳＩＮＲ要件のみがあって、この条件下でネットワーク又は脆弱な基地局が干渉をさらに許容する。このような追加の制約を考慮に入れるために、式（１）の電力マスクＣ（ｆ）は以下のように適切に修正することができる。図５ａ及び図５ｂは、干渉するモバイルトランシーバＭＩである１００が、対応する基地局トランシーバ２００、すなわちＢＩと通信を行う別のシナリオを示している。別の基地局トランシーバ３００にはＢＶという符号が付されており、対応する脆弱なモバイルトランシーバはＭＶという符号が付されている。図５ａから、ＭＩはＭＶのアップリンク送信と干渉することが分かる。以下、受信した情報信号強度及びメトリックＣ（ｆ）に基づいて、ＭＩが自己の送信電力をどのように調節するかについて説明する。

これを行うため、幾つかの実施形態によれば、基地局トランシーバ装置２００は、モバイルトランシーバ１００との間で無線信号を通信することに留意されたい。基地局トランシーバ２００の実施形態の詳細は、図２に示している。図２において、基地局トランシーバ装置２００は受信機モジュール２１０を備えている。受信機モジュール２１０は、モバイルトランシーバ１００から受信信号を受信し、別のモバイルトランシーバ４００から干渉信号を受信することが分かる。図５ａ及び図５ｂに示したネットワークシナリオを再び参照すると、別のモバイルトランシーバ４００はＭＶに対応している。

図２から分かるように、基地局トランシーバ装置２００は、送信信号をモバイルトランシーバ１００へ送信する送信機モジュール２２０と、受信信号及び干渉信号に基づいて許容干渉レベルに関する情報を決定するコントローラ２３０とを更に備えている。更に、基地局トランシーバ装置２００はインタフェース２４０も備えている。インタフェース２４０は、別の基地局トランシーバ３００と通信し、許容干渉レベルに関する情報を別の基地局トランシーバ３００へ提供する。

基地局トランシーバ装置２００の実施形態において、インタフェース２４０は、許容干渉レベルに関する別の情報を別の基地局トランシーバ３００から受信することができる。更に、送信機モジュール２２０は、この許容干渉レベルに関する別の情報をモバイルトランシーバ１００へ送信することができる。ＬＴＥシステムの実施形態において、インタフェース２４０はＸ２インタフェースに対応する。更なる実施形態において、許容干渉レベルに関する情報は複数の周波数リソースのうちの１つを参照（refer）することができ、及び／又は複数の周波数リソースの各々には優先順位又は優先順位レベルを割り当てることができる。

言い換えれば、本実施形態の基地局トランシーバ２００は、許容干渉レベルに関する情報を相互に交換することができる。したがって、いくつかの実施形態では、割り当てられたモバイルトランシーバ装置とともに、従来の電力制御を活用しつつも、隣接する基地局トランシーバからの許容干渉レベルに関する情報を考慮する。言い換えれば、ある実施形態では、効率的な無線リソース管理、例えば周波数リソース管理を可能にするために、許容干渉レベルに関するそのような情報を、隣接する基地局トランシーバ間で交換する。

ある実施形態では、基地局トランシーバ装置２００が、隣接する基地局トランシーバ装置の許容干渉レベルに関する情報の提供を受ける。実施形態において、上記基地局トランシーバ装置２００は、隣接する基地局トランシーバによって提供される許容干渉レベルに関する情報に基づいて、セル端にいるユーザのために周波数リソースを再構成する。効率的な周波数リソース割当ては、隣接する基地局トランシーバの間で、異なる周波数リソースに割り当てられる優先順位に基づいて行われる。言い換えれば、第１の基地局へ割り当てられているセル端のモバイルトランシーバには、優先順位の高い周波数リソースが割り当てられる。この割当ては、隣接する基地局と通信するセル端のモバイルトランシーバには、優先順位の高い異なる周波数リソースが割り当てられることを知った上で行われる。このようにして、干渉緩和が効率的に行われる。

図５ａ及び図５ｂを再び参照する。干渉緩和は以下に説明するように行われる。弱いＵＬ送信がＭＳであるＭＶとＢＳであるＢＶとの間で行われるものとする。別の（干渉する）ＵＬ送信が並行して行われ、ＭＳとＢＳとのペアであるＭＩとＢＩとの間で同じリソースが使用されると、図５ａから分かるように、ＭＩによる送信はＢＶにおいて干渉する。Ｔ_ｖ及びＧ_ｖを、それぞれＭＶの送信電力及びチャネル利得とする。このＵＬ送信について、

を許容できる最大干渉とする。システム内の熱雑音（thermal noise）をＮと定めると、このリンクの最小許容ＳＩＮＲは、以下のように与えられる。

式（４）を変形すると、許容できる干渉は以下のように表すことができる。

ここで、仮に干渉者がＭＩのみであれば、その送信電力は、

を用いて以下のように表すことができる。

ここで、ＢＶとＭＩとの間のチャネル利得Ｇ_ｉｖは、ＲＳＳＩインジケータを用いて推定することができる。ＲＳＳＩインジケータの送信電力は、固定されていて既知である。したがって、ＲＳＳＩインジケータ送信の受信電力を用いて、以下のようにＧ_ｉｖを計算することができる。

式（６）において式（５）を用いると、以下のようになる。

これは、ＢＶにおける最小ＳＩＮＲ、すなわち、

を保つＭＩの最大送信電力についての解である。
式（８）を式（１）と比較することにより、以下のような周波数依存電力マスクの値が得られる。

は、ＢＳであるＢＶによって容易に決定できる。これは、チャネル利得Ｇ_ｖと、送信電力Ｔ_ｖと、ＳＩＮＲすなわち

とがＢＶにおいて既知であるからである。このスキームが適切に動くためには、潜在的な干渉者の全てがメトリックＣ（ｆ）を知っている必要がある。Ｃ（ｆ）を近隣のＢＳへ通知するために、Ｘ２インタフェースを使用することができる。次いで、近隣のＢＳはＣ（ｆ）を自己に関連するＭＳへブロードキャストすることができる。

以下では、モバイルトランシーバ装置１１０の送信電力が脆弱な基地局トランシーバ２００から受信したＲＳＳＩのみに基づいて調節される実施形態を提案Ａとする。また、基地局トランシーバ装置２００が、例えばＸ２インタフェースを使用して、許容干渉レベルに関する情報を別の基地局トランシーバ３００へ提供する別の実施形態を提案Ｂとする。

上記で説明したアップリンク干渉保護スキームの１つの潜在的な問題は、隣接するセル内の送信電力が反復的に低減されることである。これは、セルＩ内のモバイルｉが、セルＶから受信したＲＳＳＩに関連して自己の送信電力を調節するからである。その逆も行われる。これにより、セルＩ内のモバイルｉ及びセルＶ内のモバイルｖの双方が自己の送信電力を低減し、ＳＩＮＲの目標が双方のセルで満たされなくなる可能性が高くなる。この問題を回避するために、幾つかの実施形態では優先順位マスク（priority mask）のコンセプトが導入される。このコンセプトでは、あるセルグループに対して隣接セルよりも高い優先順位が与えられる。このようにして、１つのセルがあるＲＢの上で最大電力を用いて送信することが常に保証されるため、そのセルはそのセル端ユーザにサービスを提供することができる。セル端のユーザは、典型的には、通信を行うために大きな送信電力を使用しなければならない。

図６は、ソフト周波数再利用を使用したシステムの実施形態を示している。図６は複数のセル又は基地局トランシーバ２００を示しており、異なる周波数リソースには異なる優先順位が割当てられている。言い換えれば、図６は、上記説明した複数の基地局トランシーバ装置２００を示している。ここで、許容干渉レベルは、図６では３つの周波数リソースとして例示されている複数の周波数リソースのうちの１つを意味し、及び／又は、複数の周波数リソースの各々には優先順位又は優先順位レベルが割当てられている。図６は、１９個の基地局トランシーバ２００を備えたシステム６００を示しており、基地局トランシーバ２００には連続したラベル又は符号が付されている。

システム６００は、上記で説明したような複数の基地局トランシーバ装置２００を備えている。基地局トランシーバ装置２００の各々は、少なくとも３つの周波数リソースを使用する。周波数リソースの各々には、少なくとも３つの優先順位レベルのうちの１つが割当てられており、隣接する２つの基地局トランシーバ装置２００は、異なる周波数リソースに対して異なる優先順位レベルを有している。このことは、図６に示すように、基地局トランシーバ装置２００のサービスエリア（coverage area）の各々において、下方右隅に記載の番号１、２、３によって示されている。下方右隅に１が記載されている基地局トランシーバ装置２００は、第１の周波数リソースについて最高の優先順位を有しており、第２の周波数リソースについて最低の優先順位を有しており、第３の周波数リソースについては中間の優先順位を有している。これは、各基地局トランシーバ装置のサービスエリアの中央下にある小さなグラフによって示されている。

更に、サービスエリアの下方右隅に２が記載された基地局トランシーバ装置２００の各々は、第１の周波数リソースについて中間の優先順位を有しており、第２の周波数リソースについて最高の優先順位を有しており、第３の周波数リソースについては最低の優先順位を有している。結果として、サービスエリアの下方右隅に３が記載された基地局トランシーバ装置２００は、第１の周波数リソースについて最低の優先順位を有しており、第２の周波数リソースについて中間の優先順位を有しており、第３の周波数リソースについて最高の優先順位を有している。実施形態において、周波数リソースはＯＦＤＭＡシステムからの複数の副搬送波の１つに対応する。図６から分かるように、隣接する基地局トランシーバ装置２００においては、異なる周波数リソースに対して異なる優先順位が割当てられている。

結果として、モバイルトランシーバ装置１００の実施形態は、周波数リソースごとに優先順位に関する情報を受信する受信機モジュール１１０を備えており、送信電力を調節して、送信信号を送信するために使用される周波数リソースの優先順位に依存させるようにする送信機モジュール１２０を更に備えている。

優先順位マスクを使用する実施形態の場合には、全体の周波数帯域は、ソフト周波数再利用のコンセプトと同じように、３つのサブバンドへ分割される。セル端ユーザは、優先順位の高いリソース、すなわち、フルパワーを用いて送信することが可能なリソースをスケジューリングすることができる。残りのサブバンドについては、送信電力は、提案Ａ又はＢに基づいた上記の実施形態のいずれかに基づいて調節される。例えば、図６から、セル１はサブバンド２でフルパワーを用いて送信することが分かる。ここで、高い優先順位を有するサブバンドはカラーコーディング（colour coding）によっても示される。セル１内のセル端ユーザには第２のサブバンドのリソースを割当てることができる。同様に、セル２において、セル端ユーザにはサブバンド３のリソースを割当てることができる。このようなサブバンド、すなわち、フル送信電力を有するサブバンドは、高優先順位サブバンドとして知られており、以下ではそのように呼ぶ。セル中央のユーザには、別の２つのサブバンドのリソースを割当てることができる。ある一定の最大送信電力を定める従来のソフト再利用とは異なり、各サブバンドには優先順位レベルを割当てることができる。以下、優先順位レベルの使用を明らかにする。

以下では、優先順位レベルの使用を明らかにするため、２つの実施形態を説明する。第１のケース又は実施形態として、同じリソースを使用している異なるセルの内部の２つのユーザが、相互に有害な干渉を引き起こすケースを想定する。もし、１つのユーザについて、このリソースが高優先順位サブバンドの中にあれば、このユーザは高電力を用いた送信を継続する。この場合、別のユーザは、提案に基づいて送信電力を低減し、それにより別のユーザに対して生ずる干渉を低減する。例として、セル１のユーザ及びセル５の別のユーザが、第２のサブバンドの同じリソースを使用するものとする。セル１の場合は、高優先順位リソースであるが、セル５についてはそうではない。セル５内のユーザは、自己の送信電力を、このリソースについて低くする。

第２のケース又は別の実施形態として、セル１の内部のユーザに第３のサブバンドの中の特定のリソースが割当てられていて、セル５の内部の別のユーザにも同じリソースが割当てられているものとする。加えて、双方のユーザは互いに有害な干渉を引き起こす。いずれのセルも、第３のサブバンドを、それらのセルの高優先順位サブバンドとしていない。しかし、本実施形態において、第２の優先順位パターンがシステム内で定められる。これによれば、図６から分かるように、セル１の中の第３のサブバンドは、セル５よりも高い第２の優先順位を有している。ただし、不連続線は各サブバンドの優先順位レベルを表している。双方のユーザがＳＩＮＲの目標を達成するためにそれらユーザの送信電力を継続的に低減する望ましくないピンポン効果を回避するため、セル５の内部のユーザのみが、その送信電力を低減する。なぜなら、セル５におけるリソースは、セル１よりも低い優先順位を有しているからである。

高優先順位及び第２優先順位のサブバンドは、いずれも、同じ再利用パターンで分散されているので、セルの１つの段階（tier）又は層（layer）によって同じ優先順位が確実に分離される。言い換えれば、任意の所与のサブバンドについて、２つの隣接セルは優先順位レベルの違いを常に有しており、望ましくないピンポン効果を解決する。

提案された優先順位マスクは、周波数リソースをセルラマクロセルと共有するフェムトセル展開コンセプトを使用する実施形態にも当てはまる。マクロセルはサービスエリア（coverage）を提供するために必要なので、それらのマクロセルには典型的にはフェムトセルよりも高い優先順位が与えられる。提案されたＵＬ干渉保護スキームの意味において、マクロセルは常にフルパワーで送信し、フェムトセルは、それらフェムトセルの送信電力をマクロセルのＲＳＳＩ信号へ適応させる必要がある。

以下、セルｏの中の第ｎ番目のユーザに属する第ｍ番目のＲＢを

とし、

は、ユーザｐがセルｑから受信する受信信号強度インジケータ電力（received signal strength indicator power）である。次の疑似コードは、提案Ｂを用いた実施形態のシミュレーションフローを示している。

図７は、２つの基地局トランシーバＢ１及びＢ２が想定されるシミュレーションシナリオを示している。２つの基地局トランシーバの各々に対して、１つのモバイルトランシーバ装置が割当てられている。すなわち、Ｍ１はＢ１へ割当てられ、Ｍ２はＢ２へ割当てられている。

２つの干渉保護方法の実施形態の性能を評価するため、２リンクの実験を行う。２つの基地局を考慮し、その各々には１つの移動局が関連づけられる。基地局及び移動局は直線状に配置される。移動局の各々は、その関連する基地局へ近づいたり離れたりする。図７を参照されたい。各モバイルには同じリソースブロックが「割当てられ」、双方の送信が相互に干渉するようにする。各モバイルについて達成されたＳＩＮＲを、異なるスキームごとに調べる。

ベンチマークシステムにおいて、２つの移動局の異なる位置について合計システム容量を記録する。ソフト再利用を想定し、Ｍ１はＭ２よりも高い優先順位を有するものとする。Ｍ１は１Ｗで送信し、Ｍ２は０．２５Ｗで送信する。

提案Ａを使用する実施形態の場合、Ｍ２は、Ｂ１から受信したＲＳＳＩに基づいて自己の送信電力を低減する。ユーザｉの新たな送信電力、すなわち、

は、以下のように計算することができる。

ただし、

は初期設定でのユーザｉの送信電力であり、ＲＳＳＩはＢ１から受信したＲＳＳＩ信号であり、Ｎは熱雑音であり、Ｎ_ｏｆｆは、非常に遠距離のユーザのみが、それらユーザの現在の送信電力を維持することを防止するオフセットである。この場合、ソフト再利用は考慮されない。すなわち、双方のモバイルは潜在的に１Ｗで送信することができる。しかし、Ｍ１は依然として優先順位を有するものとし、これによりＭ２のみが自己の送信電力を調節できる。更に、Ｎ_ｏｆｆを調節して、最悪の場合、すなわち、双方のモバイルがそれぞれの基地局から最も遠いときに、Ｍ１が１０ｄＢのＳＩＮＲを達成できるようにする。

提案Ｂを使用する実施形態の場合、再度、Ｍ１はＭ２より高い優先順位を有するものとする。Ｂ１におけるＳＩＮＲの目標が満たされなければ、Ｍ２は、Ｂ１で計算される許容干渉を用いて自己の送信電力を低減する。Ｂ１における許容干渉は、次のように計算される。

ただし、Ｔ_Ｍ１はＭ１の送信電力であり、Ｇ_Ｂ１はＭ１とＢ１との間の利得であり、γ^ｔｏｌは所定のＳＩＮＲ要件であり、Ｎは熱雑音である。式（１１）に基づいて、Ｍ２の送信電力は、以下のように計算できる。

ただし、Ｇ_Ｍ２Ｂ１はＭ２とＢ１との間の利得である。

実施形態のシミュレーションで使用するパラメータを次の表に示す。

以下では、図８、図９、図１０、図１１を参照して、シミュレーション結果を示す。３つの図は３次元グラフを示している。ここで、Ｍ１とＢ１との間の距離は、第１の軸で与えられ、Ｍ２とＢ２との間の距離は第２の軸で与えられる。図８及び図１０は、ベンチマークシステムに対する相対的利得を示している。これは後で詳しく説明する。図９及び図１１は、２つの提案Ａ及びＢについてＢ１で達成されるＳＩＮＲを示している。

図８は、ソフト再利用に対する提案Ａの相対的利得を示している。この場合、２．２ｄＢ以上のＳＩＮＲがＢ２で維持できないとき、Ｍ２は自己を遮断（shut off）する。ここで、表面は２つのセクションから構成されていることが分かる。相対的利得が急激に増加するセクションは、Ｍ２が送信を行わないＭ２の場所の集合に対応している。２リンクという状況において、もしリンクの１つが送信しないならば、合計容量は最大化されることが知られている。この現象に起因して、合計容量はこの領域において高い。他の領域において、Ｍ２は依然として送信を行うが、Ｍ２は上記で説明したように自己の電力を調節する。

図９は、提案ＡについてＢ１で達成されるＳＩＮＲを示している。Ｎ_ｏｆｆは最悪のケースでＳＩＮＲが１０ｄＢとなるように調整されるので、ＳＩＮＲはこの値より下には決して下がらないことが分かる。

図１０は、ソフト再利用に対する提案Ｂの相対的利得を示している。図９と同じく、この図に示されている表面は、２つのセクションから構成されている。大きな容量利得を示すセクションは、Ｂ２で達成される貧弱なＳＩＮＲに起因してＭ２がスイッチを切るセクションである。他のセクションでは、Ｍ２は自己の送信電力を低減して、ＳＩＮＲの目標がＢ１で達成されるようにする。

図１１は、提案ＢについてＢ１で達成されるＳＩＮＲを示している。Ｂ１のＳＩＮＲの目標は１０ｄＢであるから、ＳＩＮＲはこの値より下には決して下がらないことが分かる。表面の形状は、次のように説明できる。Ｍ２は自己の送信電力を継続的に調節して、Ｂ１における

に適応する。Ｂ１におけるＳＩＮＲ条件が十分に高いときには、Ｍ２は最大の電力を用いて送信することができ、図では、これはＭ２がＢ２に近い場合、及びＭ１がＢ１に近い場合を表す。ある一定の点すなわち斜線の後では、Ｍ２は自己の送信電力を低減して、ＳＩＮＲの目標がＢ１で達成されるようにしなければならない。これは、ＳＩＮＲがＢ１について１０ｄＢである領域によって表されている。最後に、ある一定の点を超えると、Ｂ２におけるＳＩＮＲは２．２ｄＢより下に下がる。この段階で、Ｂ１で達成されるＳＩＮＲの顕著な上昇（boost）を引き起こすＭ２はスイッチを切る。

上記のセクションから、提案Ａ及びＢの双方は、Ｂ１を助けて少なくとも１０ｄＢのＳＩＮＲを達成できることが分かる。しかし、これはＭ２が自己の送信電力を低減するときにのみ可能であることに留意しなければならない。これに照らして、「公平性（fairness）」の迅速な評価が提供される。ここで、公平性とは、双方の基地局におけるＳＩＮＲが１０ｄＢを超える場合のパーセンテージを表す。
・ ベンチマーク：５４．５６％
・ 提案Ａ：５８．９７％
・ 提案Ｂ：７３．８８％

上記のシミュレーション結果から、双方の提案は、双方の基地局で高いＳＩＮＲが達成される場合を増加させることが分かる。しかし、明らかに、公平性の観点から、提案Ｂは提案Ａよりも著しく性能が良い。更に、シミュレーション結果は、相互干渉があまりに厳しくなった場合にどのリンクを切り離すべきかについて、周波数リソースの優先順位化を使用する実施形態が特にセル端ユーザに明確なルールを与えるという利点を示している。従来のソフト再利用は、そのような干渉シナリオについて解決法を提供できず、性能の低下が生じる。

本発明の方法のある一定の実装要件に依存して、本発明の方法はハードウェア又はソフトウェアで実装され得る。実装は、ディジタル記憶メディア、具体的には、電子的に読み取り可能な制御信号を記憶されたディスク、ＤＶＤ、又はＣＤを使用して実行され得る。ディジタル記憶メディアは、プログラム可能コンピュータシステムと協力して、本発明の方法が実行されるようにする。一般的には、本発明は機械読み取り可能キャリアの上に記憶されたプログラムコードを有するコンピュータ・プログラム・プロダクトである。プログラムコードは、コンピュータ・プログラム・プロダクトがコンピュータ上で実行するとき、本発明の方法を実行するように動作する。言い換えれば、本発明の方法は、プログラムコードを有するコンピュータプログラムであり、コンピュータプログラムをコンピュータ上で実行するとき、プログラムコードは本発明の方法の少なくとも１つを実行する。

これまで、特定の実施形態を参照して図示及び説明が行われたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形式及び詳細部分の様々な他の変更が行われてもよいことが当業者によって理解される。本明細書で開示され以下の請求項によって包含される一層広いコンセプトから逸脱することなく、異なる実施形態への適応において様々な変更が行われてもよいことを理解すべきである。

Claims (15)

1. 基地局トランシーバ（２００）との間で無線信号を通信するモバイルトランシーバ装置（１００）であって、
   別の基地局トランシーバ（３００）から情報信号を情報信号強度とともに受信する受信機モジュール（１１０）と、
   ある送信電力を用いて送信無線信号を前記基地局トランシーバ（２００）へ送信する送信機モジュール（１２０）であって、前記送信電力が前記別の基地局トランシーバ（３００）から受信した情報信号強度に依存している、送信機モジュール（１２０）と
   を備えたモバイルトランシーバ装置。
2. 前記受信機モジュール（１１０）が、ある受信周波数で前記情報信号を受信し、前記送信機モジュール（１２０）が、ある送信周波数で前記送信無線信号を送信し、前記受信周波数と前記送信周波数とが異なる、請求項１に記載のモバイルトランシーバ装置（１００）。
3. 受信した情報信号強度が、受信した情報信号電力に対応しており、及び／又は、受信した情報信号が、前記別の基地局トランシーバ（３００）から受信した干渉情報に対応している、請求項１又は２に記載のモバイルトランシーバ装置（１００）。
4. 前記送信機モジュール（１２０）が、送信電力を調節して前記情報信号強度に反比例するようにし、及び／又は、前記受信機モジュール（１１０）が、メトリックＣに関する情報を受信し、前記送信機モジュール（１２０）が、送信電力を調節して前記メトリックＣに比例するようにする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモバイルトランシーバ装置（１００）。
5. 前記送信機モジュール（１２０）が、更にフェージングマージンに基づいて送信電力を調節する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモバイルトランシーバ装置（１００）。
6. 前記受信機モジュール（１１０）が、複数の周波数リソースについて前記メトリックＣを受信し、前記送信機モジュール（１２０）が、前記複数の周波数リソースを用いて送信を行う、請求項４又は５に記載のモバイルトランシーバ装置（１００）。
7. 前記受信機モジュール（１１０）が、周波数リソースごとに優先順位に関する情報を受信し、前記送信機モジュール（１２０）が送信電力を調節して前記送信無線信号を送信するための周波数リソースの優先順位に依存するようにする、請求項６に記載のモバイルトランシーバ装置（１００）。
8. モバイルトランシーバ（１００）が基地局トランシーバ（２００）との間で無線信号を通信する方法であって、
   別の基地局トランシーバ（３００）から情報信号を情報信号強度とともに受信するステップと、
   ある送信電力を用いて送信無線信号を前記基地局トランシーバ（２００）へ送信するステップであって、前記送信電力が前記別の基地局トランシーバ（３００）から受信した情報信号強度に依存している、ステップと
   を含む方法。
9. モバイルトランシーバ（１００）との間で無線信号を通信する基地局トランシーバ装置（２００）であって、
   前記モバイルトランシーバ（１００）から受信信号を受信するとともに、別のモバイルトランシーバ（４００）から干渉信号を受信する受信機モジュール（２１０）と、
   前記モバイルトランシーバ（１００）へ送信信号を送信する送信機モジュール（２２０）と、
   前記受信信号及び前記干渉信号に基づいて許容干渉レベルに関する情報を決定するコントローラ（２３０）と、
   別の基地局トランシーバ（３００）と通信して、前記許容干渉レベルに関する情報を前記別の基地局トランシーバ（３００）へ提供するインタフェース（２４０）と
   を備えた基地局トランシーバ装置。
10. 通信を行う前記インタフェース（２４０）が、許容干渉レベルに関する別の情報を前記別の基地局トランシーバ（３００）から受信する、請求項９に記載の基地局トランシーバ装置（２００）。
11. 前記送信機モジュール（２２０）が、前記許容干渉レベルに関する別の情報を前記モバイルトランシーバ装置（１００）へ送信する、請求項１０に記載の基地局トランシーバ装置（２００）。
12. 前記許容干渉レベルが、複数の周波数リソースのうちの１つを参照しており、及び／又は、前記複数の周波数リソースの各々には優先順位又は優先順位レベルが割当てられている、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の基地局トランシーバ装置（２００）。
13. 基地局トランシーバ（２００）がモバイルトランシーバ（１００）との間で無線信号を通信する方法であって、
    前記モバイルトランシーバ（１００）から受信信号を受信するステップと、
    別のモバイルトランシーバ（４００）から干渉信号を受信するステップと、
    前記モバイルトランシーバ（１００）へ送信信号を送信するステップと、
    前記受信信号及び前記干渉信号に基づいて許容干渉レベルに関する情報を決定するステップと、
    別の基地局トランシーバ（３００）と通信を行うステップと、
    前記許容干渉レベルに関する情報を前記別の基地局トランシーバ（３００）へ提供するステップと
    を含む方法。
14. 請求項８又は１３に記載の方法をコンピュータまたはプロセッサに実行させるプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
15. 請求項９〜１２のいずれか一項に記載の基地局トランシーバ装置（２００）を複数備えた通信システム（６００）であって、
    前記基地局トランシーバ装置（２００）の各々が少なくとも３つの周波数リソースを使用し、
    前記少なくとも３つの周波数リソースの各々には、少なくとも３つの優先順位レベルのうちの１つが割当てられており、
    隣接する２つの基地局トランシーバ装置（２００）が周波数リソースごとに異なる優先順位レベルを有している、通信システム。

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