JP2013513289A - アップリンク電力制御スキーム - Google Patents

Abstract

アップリンク電力制御技術は、簡易最大セクタスループット（ＳＭＳＴ）及び一般最大セクタスループット（ＧＭＳＴ）を含んでもよい。ＳＭＳＴ及びＧＭＳＴ技術は、通信システムの全体的な効率を向上させるべく、最大セクタスループット及びセル端スループットを決定するのに使用されてもよい。アップリンク電力制御技術は、熱干渉・雑音の情報を収集することなく、また、各近隣セクタにおける個別のチャネル損失を計算することなく、最適なアップリンク電力値を決定してもよい。
【選択図】図１

Description

リンク性能及び端末電池残量のバランスを取り、アップリンクにおけるセクタ間同一チャネル干渉を低減させるべく、送信電力レベルを制御するのにアップリンク電力制御が使用される場合がある。アップリンク電力を制御するのに、開ループ電力制御（ＯＬＰＣ）及び閉ループ電力制御（ＣＬＰＣ）のような技術を使用することができる。開ループ電力制御は、チャネル損失推定及びブロードキャストされる情報に基づいてもよく、一般的に、ゆっくりとした電力制御に対して使用される。閉ループ電力制御は、ユニキャスト制御信号によって誘起される高い信号オーバーヘッドを有する高速電力制御に使用される。

本明細書に記載される発明は、例示を目的として説明されており、添付の図面に限定することを意図していない。例示を簡易及び明瞭にするために、図面に示されている構成要素は、必ずしも実寸で描かれていない。例えば、ある構成要素の寸法は、明瞭に示すために、他の構成要素に比較して拡大して描かれている。更に、適切であると考えられる場合には、複数の図面間で、同じ又は対応する構成要素を示すべく参照番号が繰り返して使用されている。

一実施形態に係る、セクタスループット及びセル端スループットを最大化する最大セクタスループット技術をサポートしてもよい環境１００を示した図である。 一実施形態に係る、セクタスループット及びセル端スループットを最大化する簡易最大セクタスループット（ＳＭＳＴ）及び一般最大セクタスループット（ＧＭＳＴ）技術をサポートしてもよい移動ノードのブロック図である。 一実施形態に係る、最大セクタスループット技術を示したフローチャートである。 一実施形態に係る、ホーム移動ノードをサポートするホームセクタにおけるスペクトル効率（ＳＥ）利得を決定する技術を示したフローチャートである。 一実施形態に係る、近隣ノードを表す仮想セクタにおけるスペクトル効率（ＳＥ）損失を決定する技術を示したフローチャートである。 一実施形態に係る、最大セクタスループット技術の性能を反映したパラメータ値組み合わせを含む表６００である。 一実施形態に係る、累積密度関数（ＣＤＦ）とスループットとの間の関係を示したグラフ７００である。 一実施形態に係る、様々なアップリンク電力制御技術に対するスペクトル効率を求めるための表８００である。 一実施形態に係る、アップリンク電力制御スキームをサポートしてもよい無線システム９００を示した図である。

以下の説明では、ブロードバンド無線ネットワークにおけるアップリンク電力制御スキームの実施形態が記載される。以下の詳細な説明では、送受信機の実装形態、リソースパーティション、又は、実装の共有又は複製、システム構成要素の相関関係及び種類等の数多くの詳細事項が、本発明の完全な理解を提供するべく、記載される。しかしながら、これら詳細事項がなくとも本発明を実施可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明を不明瞭にしない目的から、他の場合においては、その他のインスタンス、制御構造、ゲートレベル回路、及び、完全なソフトウェア命令のシーケンスについては詳細に記載していない。また、本明細書の説明を読んだ当業者であれば、必要以上の実験を行うことなく、適切な機能を実装することができる。

本明細書において、本発明の"一実施形態"、"ある実施形態"及び"一実施形態例"とは、実施形態が、特定の特徴、構造及び特性を含んでもよいことを指すが、全ての実施形態が必ずしもその特定の特徴、構造又は特性を含むわけではない。また、このような表現は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。また、実施形態に関連して特定の特徴、構造又は特性が説明される場合は、明示されていない場合であっても、当業者であれば、このような特徴、構造又は特性を別の実施形態と関連付けることができることを意味する。

一実施形態では、最大セクタスループット（ＭＳＴ）技術と称されるアップリンク電力制御技術を使用して、セクタスループット及びセル端ユーザースループットを最大にしてもよい。一実施形態において、ＭＳＴ技術は、熱干渉（ＩｏＴ）雑音を利用することなく、アップリンク電力制御を提供してもよい。一実施形態において、ＭＳＴ技術により、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を決定するべく、ゆっくりとしたフェージング技術を使用して、現在の送信電力値Ｐ_０を増分送信電力値（ΔＰ）分インクリメントすることにより新規送信電力（Ｐ_ｎｅｗ）を決定した後、ホームセクタにおける移動ノードのスペクトル効率ＳＥ_Ｇａｉｎを決定してもよい。一実施形態において、予め推定される瞬間的なチャネル構成を利用することなく、ＳＩＮＲを求めてもよく、これにより、実質的な計算を行うためのリソースが必要なく、処理遅延も起こらない。

一実施形態において、ホーム移動ノードの送信電力の増加によって、近隣セクタ（１からＮ）が影響を受ける干渉の総計を表すと考えられるＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}が、仮想近隣セクタにおいて求められてもよい。一実施形態において、近隣基地局（ＢＳ）から送信されるダウンリンクプリアンブル、及び、近隣ＢＳ間で交換及びブロードキャストされる雑音干渉レベル（ＮＩ）を使用することなく、ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}が求められる。一実施形態において、ＳＥ_Ｇａｉｎ及びＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}は、全体のスループットを最大にするべく、最適電力Ｐ_Ｔｘ ^ｏｐｔを決めるのに使用されてもよい。一実施形態において、ＳＥ_Ｇａｉｎ及びＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}は更に、セル端スループットを向上させるのに使用されてもよい。

図１には、セクタスループット及びセル端スループットを最大にするのに、最大セクタスループット（ＭＳＴ）技術が使用されてもよい環境１００の一実施形態が示されている。一実施形態において、環境１００は、ホームセクタ１０１、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄ、及び、仮想セクタ１７０を含んでもよい。一実施形態において、ホームセクタ１０１は、ホーム移動ノード（ＨＭＮ）１０５を含んでもよい。一実施形態において、ＨＭＮ１０５としては、携帯電話、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯インターネット機器（ＭＩＤ）、ラップトップ、及び、その他のコンピューティングシステムを含んでもよい。一実施形態において、セクタ１０１は、一例として、携帯電話１０５を含む。一実施形態において、ＨＭＮ１０５は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）、ＷｉＭＡＸ（worldwide interoperability for microwave access）及びロングタームエボリューション（ＬＴＥ）のような無線技術をサポートする任意のデバイスを表してもよい。

一実施形態において、ＨＭＮ１０５は、周波数分割多重（ＦＤＭ）、時分割多重（ＴＤＭ）、符号分割多重（ＣＤＭ）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、及び、シングルキャリア周波数分割多重（ＳＣ−ＦＤＭ）等の様々な多元接続技術を使用してもよい。一実施形態において、ＨＭＮ１０５は、ホーム基地局ＨＢＳ１１０に接続されていてもよい。一実施形態において、ホームセクタ１０１は、それぞれが近隣移動ノード１２０−Ａ〜１２０−Ｄを含んでもよい近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄによって囲まれていてもよい。一実施形態において、近隣移動ノード１２０−Ａ〜１２０−Ｄは、それぞれ、近隣基地局ＮＢＳ１３０−Ａ〜１３０−Ｄと接続されていてもよい。

一実施形態において、ＨＭＮ１０５は、ホームセクタ１０１又は近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄ内に配置される宛先移動ノードへ情報パケットを送信するべく、現在送信電力値（Ｐ_０）を有してもよい。一実施形態において、ＨＭＮ１０５は、情報パケットをＨＢＳ１１０に送信してもよい。一実施形態において、ホームセクタ１０１のセクタ内のセクタスループット及びセル端スループットのようなアップリンク性能を向上させるべく、増分電力値（ΔＰ）分、現在の送信電力値（Ｐ_０）をインクリメントすることによりアップリンク送信電力を増加させて、新規送信電力値（Ｐ_ｎｅｗ）としてもよい。しかしながら、アップリンク送信電力値を増加させて新規送信電力値（Ｐ_ｎｅｗ）とすると、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおいてそれぞれ同じ周波数チャネルで動作している場合があるＮＭＮ１２０−Ａ、１２０−Ｂ、１２０−Ｃ及び１２０−Ｄに干渉を引き起こし、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおけるリンク性能を低減させてしまう可能性がある。

一実施形態において、以下に説明されるＭＳＴ技術は、ホームセクタ１０１及び近隣セクタ１０２においてリンク性能のバランスを取り、セクタスループット及びセル端スループット全体を最大にするのに使用されてもよい。一実施形態において、全ての近隣セクタ１０２における有効ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を推定するのに、仮想セクタ１７０のような仮想セクタを使用してもよい。一実施形態において、新規送信電力値（Ｐ_ｎｅｗ）によって引き起こされる干渉の基地局ＶＢＳ１６０における総計は、有効ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}の推定値を提供してもよい。

図２には、セクタスループット及びセル端スループットを最大化する技術をサポートしてもよいＨＭＮ１０５の一実施形態が示されている。一実施形態において、ＨＭＮ１０５は、インターフェース２０１、コントローラ２０５、電力管理ブロック３０９、１以上の送受信機２１０−Ａ〜２１０−Ｎ、スイッチ２３０、アンテナ２９０を含んでもよい。一実施形態において、コンピュータプラットフォーム、ラップトップコンピュータ、携帯インターネットデバイス、ハンドヘルド、スマートフォン、テレビ及びその他のシステムのようなその他のシナリオにおいて、ブロック図２００は、ネットワークインターフェースカードの一部として実装されてもよい。

一実施形態において、インターフェース２０１は、ＨＭＮ１０５をホーム基地局ＨＢＳ１１０に接続してもよい。一実施形態において、インターフェース２０１は、ＨＭＮ１０５と別のブロックとの間の物理的、電気的及びプロトコル的インターフェースを提供してもよい。一実施形態において、コントローラ２０５は、動作可能な送受信機２１０のトラックを維持してもよい。一実施形態において、コントローラ２０５は、送受信機２１０によって選択された変調及び復調を制御してもよい。一実施形態において、コントローラ２０５は、送信レート、ビット誤り率及びその他のパラメータのような通信パラメータを制御してもよい。一実施形態において、送受信機２１０−Ａは、送信機２５０及び受信機２７０を含んでもよい。一実施形態において、送受信機２１０−Ｂ〜２１０−Ｎの各々は、送信機２１０−Ａの送信機２５０及び受信機２７０と同様な送信機及び受信機を含んでもよい。一実施形態において、アンテナ２９０から信号を受信する際に、送受信機２１０−Ａ〜２１０−Ｎの受信機２７０のような受信機が、スイッチ２３０を介してアンテナ２９０から信号を受信してもよい。一実施形態において、信号を送信する際に、送受信機２１０の送信機２５０のような送信機は、スイッチ２３０を介してアンテナ２９０に無線信号を提供してもよい。

一実施形態において、送信機２５０は、コントローラ２０５から送信される、又は、コントローラ２０５の制御の下でインターフェース２０１から直接送信される信号を受信してもよい。一実施形態において、送信機２５０は、位相又は振幅、又は、周波数変調技術のような技術を使用して、信号を変調してもよい。一実施形態において、送信機２５０は、スイッチ２３０を介してアンテナ２９０へと信号を送信してもよい。一実施形態において、受信機２７０は、アンテナ２９０からの電気信号を受信し、コントローラ２０５又は直接インターフェース２０１に復調された信号を供給する前に、信号を復調する。

一実施形態において、スイッチ２３０は、例えば、時間共有ベースで、アンテナ２９０と送信機２１０の送信機とを接続してもよい。一実施形態において、スイッチ２３０は、コントローラ２０５の選択制御信号のようなイベントに応答して、特定の送受信機２１０をアンテナ２９０に接続してもよい。別の実施形態において、スイッチ２３０は、適切な送信機２１０をアンテナ２９０に接続するためのインテリジェンスを有してもよい。一実施形態において、スイッチ２３０は、アンテナ２９０を送信機２５０に接続してもよく、送信機２５０は、別のシステム内の受信機に信号を送信する準備ができていてもよい。一実施形態において、スイッチ２３０は、アンテナ２９０を受信機２７０に接続し、アンテナ２９０は、受信機５２０に供給される信号を生成してもよい。一実施形態において、アンテナ５９０は、スイッチ５３０に接続されていてもよい。

一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、セクタスループット及びセル端スループットを最大化するべく最適送信電力を決定するＭＳＴ技術をサポートしてもよい。一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、送信機２５０が情報パケットを送信するのを可能とするべく、送信機２５０に現在の送信電力値（Ｐ_０）を供給してもよい。一実施形態において、Ｐ_０の値は、所望のリンク性能に基づいていてもよい。一実施形態において、電力管理ブロック２９０は、現在の送信電力値（Ｐ_０）を増分電力値（ΔＰ）分だけ増加させることによって、アップリンク送信電力値を増加させ、新規送信電力値（Ｐ_ｎｅｗ）としてもよい。しかしながら、アップリンク送信電力値を増加させて新規送信電力値（Ｐ_ｎｅｗ）とすると、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおいてそれぞれ同じ周波数チャネルで動作している場合があるＮＭＮ１２０−Ａ、１２０−Ｂ、１２０−Ｃ及び１２０−Ｄに干渉を引き起こし、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおけるリンク性能を低減させてしまう可能性がある。

一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、以下に説明するような、ホームセクタ１０１及び近隣セクタ１０２におけるリンク性能のバランスを取り、セクタスループット及びセル端スループット全体を最大にするＭＳＴ技術を使用してもよい。一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、ホームセクタ１０１におけるＳＥ_Ｇａｉｎを決定し、仮想セクタ１７０における有効干渉を総計を計算することにより近隣セクタ１０２全てにおける有効ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を推定してもよい。一実施形態において、基地局ＶＢＳ１６０における新規送信電力値（Ｐ_ｎｅｗ）によって引き起こされる干渉の総計は、有効ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}の推定値を提供する。

図３には、セクタスループット及びセル端スループットを最大にするＨＭＮ１０５のオペレーションを描いたフローチャート３００が示されている。ブロック３１０において、電力管理ブロック２０９は、現在の送信電力値（Ｐ_０）を増分電力値（ΔＰ）分インクリメントすることにより、新規電力値（Ｐ_ｎｅｗ）を決定してもよい。

ブロック３５０において、近隣基地局ＮＢＳ１０２−Ａ〜１０２−Ｄからの熱干渉（ＩｏＴ）雑音を利用することなく、電力管理ブロック２０９は、スペクトル効率変化値ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}値を決定してもよい。一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、送信電力がＰ_０からＰ_ｎｅｗ（＝Ｐ_０＋ΔＰ）に変化したこと応答して、仮想セクタ１７０における総計又は実効干渉として表される、ホームセクタ１０１におけるＳＥ_Ｇａｉｎと近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおける有効ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}との間の差分を計算してもよい。一実施形態において、ＳＥ_Ｇａｉｎ及び有効ＥＬｏｓｓ，Ｅを決定する段階についてはそれぞれ、図４のフローチャート４００及び図５のフローチャート５００に示されている。

ブロック３７０において、電力管理ブロック２０９は、ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}が０に等しいかを確認してもよく、ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}が０になっている場合には制御がブロック３８０に移り、ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}が正の値である場合にはブロック３９０に移る。ブロック３８０において、電力管理ブロック２０９は、アップリンク送信電力値として、新規送信電力値Ｐ_ｎｅｗを使用してもよい。ブロック３９０において、電力管理ブロック２０９は、ΔＰ又はその他の小さな値ΔＰ_１に等しい値であってもよい増分電力値を加算することにより、新規送信電力Ｐ_ｎｅｗをインクリメントしてもよい。

図４には、ＳＥ_Ｇａｉｎを決定するためのＨＭＮ１０５のオペレーションを示したフローチャート４００が描かれている。ブロック４１０において、電力管理ブロック２０９は、瞬間的なチャネル構成値（instantaneous channel realization values）を収集することなく、ゆっくりとしたフェージング技術を使用して、元の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ）を決定してもよい。一実施形態において、ＳＥ_Ｇａｉｎを決定するのに使用されるパラメータは以下のようであってもよい。

１）チャネル損失：ＨＭＮ１０５のような移動ノードがネットワーク（例えば、ホームセクタ１０１に入ることにより）に入ってもよく、ＨＭＮ１０５とＨＢＳ１１０との間のチャネル損失は、１４１で表されているＣＬ０に等しくてもよく、ＨＭＮ１０５と近隣ＮＭＳとの間のチャネル損失は、１５１、１５２、１５３及び１５４で表されているＣＬ_ｉ（ここで、ｉは、１２０−Ａ、１２０−Ｂ、１２０−Ｃ、１２０−Ｄ、…、１２０−Ｎに等しい）に等しくてもよい。一実施形態において、チャネル損失１５１は、ＮＢＳ１３０−Ａから受信されたダウンリンクプリアンブルを使用して決定されてもよい。同様に、チャネル損失１５２、１５３及び１５４は、ＮＢＳ１３０−Ｂ、ＮＢＳ１３０−Ｃ及びＮＢＳ１３０−Ｄから受信されたダウンリンクプリアンブルを使用して決定されてもよい。

２）雑音干渉レベル（ＮＩ）：近隣基地局それぞれにおいて、ＮＩは、その近隣基地局における雑音及び干渉の電力総計として推定されてもよい。例えば、ＮＢＳ１３０−ＡにおけるＮＩ＿１３０−Ａは、ネットワークバックホールを介してＮＢＳ１３０間で交換される情報を使用して推定されてもよい。一実施形態において、以下の式（１）に示すように、ＮＩは、そのセクタにおける熱干渉（ＩｏＴ）雑音として表されてもよい。

しかしながら、チャネル損失及びＮＩは、実質的な計算リソースを消費し、遅延を起こす場合がある。

一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、アップリンク送信電力値がＰ_ｎｅｗに増加したことに応答して、ＳＥ_Ｇａｉｎを決定してもよい。一実施形態において、ホームセクタ１０１におけるＳＥＧｅｉｎは、次の式（２）によって求められてもよい。

一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、ゆっくりとしたフェージング技術を使用して、ＳＩＮＲ_Ｎｅｗ及びＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇを計算して、求められたＳＥ_Ｇａｉｎは、確率平均に基づいて、十分に正確であると考えられる。一実施形態において、現在の電力値を新規電力値に増加させる前のＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ（ホームセクタ１０１における信号干渉雑音比）は、次の式（３）によって与えられてもよい。

ブロック４４０において、電力管理ブロック２０９は、Ｐ_０をΔＰ分インクリメントして、新規送信電力値Ｐ_ｎｅｗ＝（Ｐ_０＋ΔＰ）とした後のＳＩＮＲ_Ｎｅｗを、瞬間的なチャネル構成値を使用することなく、ゆっくりとしたフェージング技術を使用して決定してもよい。一実施形態において、現在の電力値を新規電力値Ｐ_ｎｅｗとした後のＳＩＮＲ_Ｎｅｗ（ホームセクタ１０１における信号対干渉雑音比）を、次の式（４）によって求めてもよい。

ブロック４８０において、電力管理ブロック２０９は、式（３）及び式（４）によってそれぞれ求められたＳＩＮＲ_Ｎｅｗ及びＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇを使用して、ＳＥ_Ｇａｉｎを求めてもよい。一実施形態において、ＳＥ_Ｇａｉｎは、次の式（５）によって求められてもよい。

図５には、有効ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を決定するためのＨＭＮ１０５のオペレーションを示したフローチャート５００が描かれている。ブロック５１０において、電力管理ブロック２０９は、ＨＭＮ１０５からの仮想セクタ１７０に対する等価チャネル損失（ＣＬ_Ｅ）を求めてもよく、仮想セクタ１７０は、Ｐ_ｎｅｗをＨＭＮ１０５に供給することによって生じる近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおける干渉の総計を受ける。

近隣セクタ１０２におけるチャネル損失を予測するのに、電力管理ブロック２０９は、（１）ＨＭＮ１０５からＮＢＳ１３０−Ａ〜１３０−Ｄの各々に対するチャネル損失、（２）ＮＢＳ１３０−Ａ〜１３０−Ｄの各々についてのＮＩ、及び、（３）近隣セクタ１２０−Ａ〜１２０−Ｄに、各々設けられるＮＭＮ１０２−Ａ〜１０２−Ｄのアップリンク送信電力。しかしながら、各セクタにおけるチャネル損失を取得するには、ＮＭＮ１２０−Ａ〜１２０−Ｄ各々から送信されるダウンリンクプリアンブルが使用されてもよい。また、ＮＩｉが最初にＮＢＳ１３０−Ａ〜１３０−Ｄの間で交換されて、その後にブロードキャストされてもよい。ＮＢＳ１３０−Ａ〜１３０−Ｄの各々に対するチャネル損失（ＣＬ_ｉ）及び（ＮI_ｉ）を取得するには、複雑なハードウェアが必要となり、更に、高いフィードバックオーバーヘッドが発生し、負荷の大きい計算オペレーションが実行される場合がある。また、ＮＭＮ１２０−Ａ〜１２０−Ｄが、アップリンク送信電力値をインクリメントすることを試みている場合には、ＮＭＮ１２０−Ａ〜１２０−Ｄのアップリンク送信電力値を取得することは非現実的であると考えられる。

一実施形態において、上記の問題を解決するべく、電力管理ブロック２９０は、ＨＭＮ１０５から仮想セクタ１７０（又はＶＢＳ１６０）に対する等価チャネル損失（ＣＬ_Ｅ）を決定してもよく、ＣＬ_Ｅは、以下の式（６）で求められてもよい。

一実施形態において、ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を決定する前に、次のような近似が行われる。

近似（１）：等価チャネル損失（ＣＬ_Ｅ）は、ＮＢＳ１３０−Ａ〜１３０−Ｄの各々についてのチャネル損失（ＣＬ_ｉ）を決定することに照らし合わせて、ダウンリンクプリアンブルに対するＣＩＮＲを推定することにより決定されてもよい。

近似（２）：異なるセクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄにおける平均ＳＮＲレベルが全く変化しない又はほとんど変化しないことから、仮想セクタ１７０における有効信号対雑音比（ＳＮＲ_Ｅ）は、ホームセクタ１０１における平均信号対雑音比（ＳＮＲ_{Ａｖｇ，ｈｏｍｅ}）とほぼ同じである。一実施形態において、ＳＮＲ_ＥとＳＮＲ_{Ａｖｇ，ｈｏｍｅ}との間の関係は、次の式（７）のように表される。

近似（３）：仮想セクタ１７０における有効雑音干渉比（ＮＩ_Ｅ）は、ホームセクタ１０１における雑音干渉比（ＮＩ_０）に近似されてもよい。一実施形態において、ＮＩ_ＥとＮＩ_０との間の関係は、次の式（８）で表される。

ブロック５４０において、電力管理ブロック２０９は、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−Ｄそれぞれに対するチャネル損失（ＣＬ_ｉ）を求めることなく、また、近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−ＤからのＮＩｉ情報を使用することなく、元の等価ＳＩＮＲ（ＳＩＮＲ_{Ｅ，Ｏｒｉｇ}）を求めてもよい。一実施形態において、現在の電力値を新規電力値に増加させる前のＳＩＮＲ_{Ｅ，ｏｒｉｇ}（仮想セクタ１７０における有効信号対干渉雑音比）は、以下の式（９）で求めてもよい。

ブロック５５０では、電力管理ブロック２０９は、Ｐ_０をΔＰ分インクリメントして新規送信電力値Ｐ_ｎｅｗ＝（Ｐ_０＋ΔＰ）とした後の仮想セクタ１７０（又はＶＢＳ１６０）におけるＳＩＮＲ_{Ｅ，Ｎｅｗ}を決定してもよい。一実施形態において、現在の電力値を新規電力値Ｐ_ｎｅｗへと増加させた後のＳＩＮＲ_{Ｅ，Ｎｅｗ}（仮想セクタ１７０における有効信号対干渉雑音比）は、以下の式（１０）で求めてもよい。

ブロック５８０において、電力管理ブロック２０９は、式（９）及び式（１０）でそれぞれ求められたＳＩＮＲ_Ｎｅｗ及びＳＩＮＲ_{Ｅ，Ｏｒｉｇ}を使用して、等価ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を求めてもよい。一実施形態において、ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}は、以下の式（１１）で求めてもよい。

一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、最適送信電力Ｐ（Ｏｐｔｉｍａｌ）を決定してもよい。一実施形態において、Ｐ_ｎｅｗにおける増加により正のＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}となった場合には、全体のセクタスループットが増加し、現在の電力値は、ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}が負となることが予想されるまでインクリメントされてもよい。一実施形態において、最適送信電力Ｐ（Ｏｐｔｉｍａｌ）は、ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}がゼロとなりΔＰがゼロに近くなる時に達成されてもよい。一実施形態において、ＳＥ_{ｃｈａｎｇｅ}は、以下の式（１２）で求められてもよい。

一実施形態において、上記したアップリンク電力制御技術を、簡易最大セクタスループット（ＳＭＳＴ）技術と称してもよい。一実施形態において、一般最大セクタスループット（ＧＭＳＴ）技術は、上記の式（１２）から導かれてもよい。

式（１３）から分かるように、ＧＭＳＴ技術は、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}に基づいてもよい。一実施形態において、ダウンリンクプリアンブルの搬送波対干渉雑音比（ＣＩＮＲ_{Ｐｒｅａｍｂｌｅ}）を使用して、ホームセクタ１０１のチャネル損失補償と近隣セクタ１０２−Ａ〜１０２−ＤのＩｏＴ制御との間のトレードオフを測定してもよい。一実施形態において、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}は、ダウンリンクプリアンブルのＣＩＮＲに依存してもよく、電力管理ブロック２０９は、個々のＣＬ_ｉを推定しなくてもよいので、ＧＭＳＴ技術の複雑性を実質的に低減させることができる。

また、一実施形態において、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}は、ＣＩＮＲ_{Ｐｒｅａｍｂｌｅ}と固定された関係を有してもよく、その他の調整可能なパラメータ係数の拡張を使用してもよい。一実施形態において、以下の式（１４）は、一般最大セクタスループット（ＧＭＳＴ）技術の表現を提供してもよい。

ここで、γ（ガンマ）は、部分チャネル損失補償のために使用されもよい。式（１３）と式（１４）とを比較すると、ＳＭＳＴ技術は、ＧＭＳＴ技術において、α（アルファ）＝−１、β（ベータ）＝１＋（１／ＳＩＮＲ_{Ａｖｇ，ｈｏｍｅ}）、及び、γ（ガンマ）＝１とした特定の例であると見なすこことができる。一実施形態において、ＧＭＳＴ技術は、パラメータの組（α，β，γ）を調整することにより、セル端スループットを改善してもよい。

一実施形態において、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}の低値は、セルの端におけるユーザーのスループットを低減させ、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}の高値は、近隣セクタにおける干渉を増加させると考えられる。一実施形態において、セル端スループットを改善させるには、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}を以下の式（１５）で示すように限定してもよい。

式（１３）から、ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}を、以下の式（１６）及び式（１７）に示すように求めてもよい。

ここで、ＳＩＮＲ_Ｍｉｎ及びＳＩＮＲ_Ｍａｘは、設計パラメータであり、セクタスループットとセル端スループットの間のトレードオフを調整するのに使用されてもよい。一実施形態において、電力管理ブロック２０９は、ＳＩＮＲの制限及びＩｏＴ制御を利用して、セル端スループットを更に改善させてもよい。一実施形態において、仮想セクタ１７０に対するＩｏＴレベルは、特定の範囲に制限されてもよく、制限される範囲は、次の式（１８）で表される。

ここで、ＩｏＴ_{Ｌｉｍｉｔ}は、通信システムを設計する際の、別の調整可能なパラメータとして使用されてもよい。

表６００には、一実施形態に係るＳＭＳＴ及びＧＭＳＴ技術の性能を評価するのに使用されてもよいパラメータ値の組み合わせのリストが示されている。一実施形態において、表６００には、２つの列にパラメータリスト６１０及び値６５０が記載されている。一実施形態において、パラメータリスト６１０及びそれぞれの値６５０には、各セクタの帯域幅（＝１０ＭＨｚ）、周波数再利用（＝１）、セル配置（＝３セクタ及び１９セル ラップアラウンド）、ユーザーの数（１０／セクタ）、強い干渉の数（＝８）、チャネルモデル（＝Ｅ−ＩＴＵＰｅｄ Ｂ ３ｋｍ／ｈ）、パーミュテーションモード（＝ＷｉＭａｘ ＵＬ）、アップリンクシンボル（＝１５）、及び、サイト間距離（＝５００ｍ）が含まれてもよい。一実施形態において、上記で列挙されたようなパラメータ及び値を使用して、以下の技術を評価してもよい。
Ｔ１：最大電力技術：移動ノード１０５及び１２０−Ａ〜１２０−Ｄ全てが、電力制御メカニズムを使用せずに、全電力を使用してもよい。
Ｔ２：ＳＮＲ−目標ベースの技術：基地局において受信されたＳＮＲが、所定の目標値、すなわち、Ｐ_０＝ＳＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}×Ｐ_{Ｎｏｉｓｅ}×ＣＬ_０を得るように電力を設定してもよい、ここで、ＳＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}＝２０ｄｂである。
Ｔ３：ＳＭＳＴ＋ＳＩＮＲ_Ｍｉｎ＋ＳＩＮＲ_Ｍａｘ技術：ここで、ＳＩＮＲ_Ｍｉｎ＝０ｄｂ及びＳＩＮＲ_Ｍａｘ＝２０ｄｂである。
Ｔ４：ＳＭＳＴ＋ＩｏＴ_{Ｌｉｍｉｔ}技術：ここで、ＩｏＴ_{Ｌｉｍｉｔ}＝７ｄｂである。
Ｔ５：ＳＭＳＴ＋ＳＩＮＲ_Ｍｉｎ＋ＩｏＴ_{Ｌｉｍｉｔ}技術：ここでＳＩＮＲ_Ｍｉｎ＝０ｄｂ、及び、ＩｏＴ_{Ｌｉｍｉｔ}＝７ｄｂである。
Ｔ６：ＧＭＳＴ技術：ここで、α（アルファ）＝−０．９、β（ベータ）＝−０．６４、及び、γ（ガンマ）＝０．９である。

図７には、累積密度関数（ＣＤＦ）と上記に列挙した技術Ｔ１〜Ｔ６のスループットとの間の関係を示したグラフ７００である。一実施形態において、キロバイト／秒（ｋｂｐｓ）単位のスループットがＸ軸７０５に沿ってプロットされており、Ｙ軸７９５に沿ってＣＤＦがプロットされている。一実施形態において、プロット７１０、７２０、７３０、７４０、７５０及び７６０は、それぞれ上記の技術Ｔ１〜Ｔ６を使用したＣＤＦとスループットの関係を示している。プロットに示されるように、ＧＭＳＴ技術の場合のプロット７６０で、最大のＣＤＦ及びスループットが得られ、ＩｏＴ_{Ｌｉｍｉｔ}と組み合わせられたＳＩＮＲＭｉｎ及びＳＩＮＲＭａｘ制限を有するＳＭＳＴのプロットは、プロット７３０、７４０及び７５０に見られるように、ほぼ同様なＣＤＦ及びスループット値を提供する。しかしながら、プロット７１０に示されるように、最大電力技術は、ＳＭＳＴベースの技術及びＧＭＳＴ技術と比較して、スループットが小さい。ＳＮＴ Ｔａｒｇｅｔに基づくプロット７２０は、高いＣＤＦ応答を提供するが、スループットは非常に遅くなる。一実施形態において、ＳＭＳＴベースの技術（Ｔ３、Ｔ４及びＴ５）及びＧＭＳＴ技術Ｔ６を使用して、最大電力技術及びＳＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}技術を使用した場合と比較して、最大セクタスループット及びセル端スループットを達成してもよい。

図８には、技術Ｔ１〜Ｔ６を使用して達成されるセクタ及びセル端状態についての、スペクトル効率（ＳＥ）比較のための表８００が示されている。一実施形態において、表８００には、３つの列、アップリンク電力制御（ＵＬＰＣ）技術８１０、セクタＳＥ８５０及び５％セル端ＳＥ８８０が示されている。一実施形態において、ＵＬＰＣ技術８１０は、上記に列挙されたＴ１〜Ｔ６を含んでもよく、これら技術それぞれの場合の、セクタＳＥ及びセル端ＳＥのビット／秒／Ｈｚ単位のスループット値が、列セクタＳＥ８５０及び５％セル端ＳＥ８８０に示されている。

一実施形態において、ＳＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}技術の場合、セル端ＳＥが０．０３６９（及びスループット＝１４１．３ｋｂｐｓ）が最大であり、セクタＳＥが０．４２９４（及びスループット＝１．６４４４Ｍｂｐｓ）が、その他の技術と比較して最も低いと考えら得る。一実施形態において、最大電力技術の場合、セクタＳＥ８５０は０．５７８７（及びスループット＝２．２１６３Ｍｂｐｓ）及びセル端ＳＥは、０．００５（スループット＝１９．３ｋｂｐｓ）であってもよい。一実施形態において、ＳＭＳＴベースの技術Ｔ３〜Ｔ５の場合、セクタＳＥの値は、 ０．７４８６（スループット＝２．８６７Ｍｂｐｓ)、０．７６０９（スループット＝２．９１４２Ｍｂｐｓ)、及び、０．７２４７（スループット＝２．７７５４Ｍｂｐｓ）であってもよく、セル端ＳＥは、０．０１９９（スループット＝７６．３ｋｂｐｓ）、０．００８２（スループット＝３１．５ｋｂｐｓ）、及び０．０２１６（スループット＝８２．６ｋｂｐｓ）であってもよい。一実施形態において、ＳＭＳＴベースの技術Ｔ３〜Ｔ５の場合、セクタＳＥ（及びスループット）及びセル端ＳＥ（及びスループット）は、技術Ｔ１及びＴ２の場合と比較して、最適であると考えられる。一実施形態において、ＧＭＳＴ技術の場合、セクタＳＥは、０．６４２６（スループット＝２．４６１２Ｍｂｐｓ）であり、セル端ＳＥは、０．０３３９（スループット＝１２９．８ｋｂｐｓ）であってもよい。

一実施形態において、最大電力技術の場合は、干渉を抑制することができないことから、最も低いセル端スループット（＝１９．３ｋｂｐｓ）となることが考えられる。一実施形態において、ＳＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}技術の場合、最も高いセル端スループット（＝１４１．３ｋｂｐｓ）を提供すると考えられるが、移動ノード１０５及び１２０−Ａから１２０−Ｄが干渉を低減させるべく最大電力を限定することを余儀なくされることから、セクタスループット（＝１．６４４４Ｍｂｐｓ）を犠牲にする。一実施形態において、ＳＭＳＴベースの技術Ｔ３〜Ｔ５はそれぞれ、最も高いセクタスループット、２．８６７Ｍｂｐｓ、２．９１４２Ｍｂｐｓ及び２．７７５４Ｍｂｐｓを達成すると考えられる。そして、セル端スループット、７６．３ｋｂｐｓ、３１．５ｋｂｐｓ及び６２．６ｋｂｐｓは、最大電力技術の場合のスループットと比較して高くなる。一実施形態において、ＧＭＳＴ技術は、最適なセクタスループット及びセル端スループットを提供すると考えられる。

図９には、セクタ及びセル端スループットを最大化するＳＭＳＴ及びＧＭＳＴ技術をサポートしてもよいコグニティブ無線システム９００が示されている。一実施形態において、コグニティブ無線システム９００は、ベースバンド９１０、信号送信機９２０、信号受信機９３０、チャネル及び電力制御ブロック９４０、コグニティブ無線機９５０、スペクトル検出受信機９７０、Ｔ／Ｒスイッチ９８０、及び、アンテナ９９０を含んでもよい。

一実施形態において、アンテナ９９０は、広い周波数帯域を提供してもよい。このような方法により、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ、ＵＭＧ、ＵＷＢ、テレビ信号、及び、その他の同様な信号のような技術を用いて送信信号及び受信信号を処理するのに、アンテナ９９０を利用可能となる。一実施形態において、信号を受信する際に、アンテナ９９０は、Ｔ／Ｒスイッチ９８０に信号を供給してもよい。一実施形態において、信号を送信する際に、アンテナ９９０は、信号送信機９２０から受信された信号を送信してもよい。一実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ９８０は、信号送信機９２０と信号受信機９３０との間で切り替えを行うインテリジェンスを有してもよい。

一実施形態において、スペクトル検出受信機９７０は、スペクトルの使用されていない部分（ホール）を検出し、スペクトル要求を満たすべくそのホールを使用してもよい。一実施形態において、コグニティブ無線機９５０は、スペクトル検出受信機９７０からの検出信号を受信し、使用されるチャネルについての情報を生成してもよい。一実施形態において、コグニティブ無線機９５０は、このような情報をチャネル及び電力制御９４０に供給してもよい。

一実施形態において、チャネル及び電力制御９４０は、チャネル及びチャネルによって消費される電力を、信号送信機９２０及び信号受信機９３０を制御することにより、制御してもよい。一実施形態において、電力制御９４０は、ＳＭＳＴ及びＧＭＳＴ技術をサポートして、最適なアップリンク送信電力を提供し、上記したようにセクタスループット及びセルベースのスループットを最大にしてもよい。一実施形態において、電力制御９４０は、上記の電力管理ブロック２０９を参照して説明したような機能を実行してもよい。

一実施形態において、信号送信機９２０は、ベースバンド９１０からの信号を受信して、位相、振幅、周波数及び直交周波数分割（ＯＦＤＭ）変調技術のような技術を使用して、信号を変調してもよい。一実施形態において、信号受信機９３０は、アンテナ９９０からの信号を受信してもよく、また、その信号を復調して、ベースバンド９１０に復調した信号を供給してもよい。一実施形態において、ベースバンド９１０は、システムの処理ブロックから信号を受信してもよく、また、ベースバンド処理を実行して、処理した信号を信号送信機９２０に送信してもよい。一実施形態において、ベースバンド９１０は、信号受信機９３０から復調した信号を受信し、ベースバンド処理を実行して、システム９００の処理ブロックにその信号を供給してもよい。

本発明の特定の特徴が、実施形態例を参照して説明された。しかしながら、上記の説明は、限定する意味で解釈されることを意図していない。実施形態例の様々な変形例、及び、本発明のその他の実施形態が、当業者には明らかであり、これらも本発明の精神及び範囲内に含むと見なされる。

Claims (20)

1. アップリンク電力制御技術をサポートする装置であって、
   アップリンクによりチャネルと接続される送信機と、
   前記送信機に接続される電力管理ブロックと
   を備え、
   前記電力管理ブロックは、複数の近隣セクタから、熱干渉（ＩｏＴ）雑音の情報を収集することなく、最適なアップリンク電力値を決定し、
   前記最適なアップリンク電力値により、最適なセクタスループット及び最適なセル端スループットをもたらす装置。
2. 前記電力管理ブロックは、新規電力値が前記最適なアップリンク電力値に到達するまで、現在の電力値を増分電力値分インクリメントすることにより、前記新規電力値を生成する請求項１に記載の装置。
3. 前記電力管理ブロックは、簡易最大セクタスループット（ＳＭＳＴ）技術を使用して前記最適なアップリンク電力値を決定し、
   前記ＳＭＳＴ技術は、前記新規電力値に応答して、移動ノードが位置するホームセクタにおけるスペクトル効率利得（ＳＥ_Ｇａｉｎ）及び仮想セクタにおける等価スペクトル効率損失（ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}）を決定することを含み、
   スペクトル効率の変化は、前記ＳＥ_Ｇａｉｎと前記ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}との差分に等しい請求項２に記載の装置。
4. 前記電力管理ブロックは、前記スペクトル効率の変化がゼロに等しくなり、前記増分電力値がゼロに近くなるまで、前記現在の電力値を前記増分電力値分インクリメントする請求項３に記載の装置。
5. 前記電力管理ブロックは、元の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ）及び新規信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_Ｎｅｗ）を使用して、前記ＳＥ_Ｇａｉｎを決定し、
   前記ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇは、前記現在の電力値がインクリメントされる前に決定され、
   前記ＳＩＮＲ_Ｎｅｗは、前記現在の電力値がインクリメントされた後に決定される請求項３に記載の装置。
6. 前記ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ及び前記ＳＩＮＲ_Ｎｅｗは、瞬間的なチャネル構成値を使用せず、ゆっくりとしたフェージング技術を使用して決定される請求項５に記載の装置。
7. 前記電力管理ブロックは、前記仮想セクタにおける等価チャネル損失（ＣＬ_Ｅ）を使用して前記ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を決定し、
   前記ＣＬ_Ｅは、前記複数の近隣セクタにおけるチャネル損失の総計を表す請求項３に記載の装置。
8. 前記ＣＬ_Ｅは、ダウンリンクプリアンブルの搬送波対干渉雑音比（ＣＩＮＲ_{Ｐｒｅａｍｂｌｅ}）の推定値である請求項７に記載の装置。
9. 前記電力管理ブロックは、一般最大セクタスループット（ＧＭＳＴ）技術を使用して、前記最適なアップリンク電力値を決定し、
   前記ＧＭＳＴ技術は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}）目標値に基づいている請求項２に記載の装置。
10. 前記ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}は、ダウンリンクプリアンブルの搬送波対干渉雑音比（ＣＩＮＲ_{Ｐｒｅａｍｂｌｅ}）と線形関係を有し、
    前記ＧＭＳＴ技術は、前記セクタスループット及び前記セル端スループットを向上させる調整可能パラメータ係数を含む請求項９に記載の装置。
11. 移動ノードにおけるアップリンク電力制御技術をサポートする方法であって、
    現在の電力値を、第１増分値分インクリメントすることにより、新規電力値を生成する段階と、
    前記移動ノードが位置するホームセクタにおけるスペクトル効率利得（ＳＥ_Ｇａｉｎ）を決定する段階と、
    前記ホームセクタを囲む近隣セクタにおける個々のチャネル損失を計算することなく、及び、前記近隣セクタから雑音干渉（ＮＩ）レベルを収集することなく、前記近隣セクタにおける有効スペクトル効率損失（ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}）を決定する段階と、
    前記新規電力値が、全体のリンク性能を改善させているかを確かめる段階と、
    前記新規電力値を更にインクリメントすると、前記全体のリンク性能が劣化する場合には、前記新規電力値を最適送信電力レベルとして受け入れる段階とを備える方法。
12. 前記アップリンク電力制御技術は、簡易最大セクタスループット（ＳＭＳＴ）技術を含み、
    前記ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}を決定する段階は、前記新規電力値に応答して、前記近隣セクタによる干渉を表す仮想セクタにおける等価チャネル損失（ＣＬ_Ｅ）を決定する段階を有する請求項１１に記載の方法。
13. 前記ＳＥ_Ｇａｉｎと前記ＳＥ_{Ｌｏｓｓ，Ｅ}との間の差分として、スペクトル効率変化を決定する段階を更に備える請求項１２に記載の方法。
14. 元の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ）及び新規信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_Ｎｅｗ）を使用して前記ＳＥ_Ｇａｉｎを決定する段階を備え、
    前記ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ及び前記ＳＩＮＲ_Ｎｅｗは、瞬間的なチャネル構成の推定とは関係なく決定される請求項１３に記載の方法。
15. 前記リンク性能を改善することは、セクタスループット及びセル端スループットを増加させることを含む請求項１１に記載の方法。
16. 前記ＳＩＮＲ_Ｏｒｉｇ及び前記ＳＩＮＲ_Ｎｅｗは、確率平均ベースのゆっくりとしたフェージング技術を使用して決定される請求項１４に記載の方法。
17. 前記ＣＬ_Ｅは、ダウンリンクプリアンブルの搬送波対干渉雑音比（ＣＩＮＲ_{Ｐｒｅａｍｂｌｅ}）の推定値である請求項１２に記載の方法。
18. 前記アップリンク電力制御技術は、セクタスループット及びセル端スループットを改善するべく前記新規電力値を決定するための一般最大セクタスループット（ＧＭＳＴ）技術を含み、
    前記ＧＭＳＴ技術は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}）目標値に基づく請求項１１に記載の方法。
19. 前記ＳＩＮＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}は、ダウンリンクプリアンブルの搬送波対干渉雑音比（ＣＩＮＲ_{Ｐｒｅａｍｂｌｅ}）と線形関係を有する請求項１８に記載の方法。
20. 前記ＧＭＳＴ技術は、調整可能パラメータ係数を含み、
    前記調整可能パラメータ係数は、部分的なチャネル損失を補償する第１パラメータを含む請求項１９に記載の方法。

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