JP3936420B2 - セルラー再利用分割を用いた隣接チャンネル干渉の処理装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信装置に関し、特に、チャンネル化されたセルラーシステムにおける隣接チャンネル干渉を処理するための改善された手段に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
無線通信技術において、スペクトル効率と利用できるチャンネルの最大化の問題は、一般に、前記チャンネルのセルラー配置の使用とそれらが引き出される周波数を指示している。すなわち、サービスエリアは、セルとして知られている結合されたサービス領域に分割されている。特定のセル内で、ユーザーは、そのセルを取り扱う基地局と無線リンクを介して通信する。この基地局は他のセルのための基地局に接続されて無線通信網を構成している。次いで、この無線通信網は、通常１つ以上の有線通信網と接続されている。このような無線通信網を使用して通信するために、各ユーザーには分離しているチャンネル群の１つが割り当てられる。
【０００３】
無線セルラー通信装置の従来の規則正しい六角形セルは、図１に概略的に示されている。（ここで、図１に示されているセルの六角形状は図面上の約束事であるということを理解すべきである。このような六角形セルの表現は、セルの理想的電力到達エリアである円形状に近いために選択されている。しかしながら、円形状の使用はエリアのオーバーラップを伴い、サービスエリアの図面を不明確なものにする。一方、六角形状のセルの約束事によれば、サービスエリアを表わす複数のセルを隙間なくかつセル間のオーバーラップなしに描くことができる。）知られているように、六角格子の表現で地理上のサービスエリアを描くと、制御され繰り返し可能な規則正しい割当モデルにおいて周波数の再利用が可能になるパターン化された配置に前記周波数を割り当てることができる幾何学的パターンが確立される。セルエリアは各々、割り当てられた特定のチャンネル群を有する。（もちろん、以下により十分に説明されるように、無線通信技術における比較的最近の進展を表わすフレキシブルなチャンネル割当方法論は、一般に、セル内に固定されないチャンネル割り当てを含むだろう。）各チャンネル群は、セルエリア内における使用のための複数の個別的送受信無線チャンネルからなる。図１に示されるモデルでは、符号“Ａ”が付されたセルは共通ユーザーセルであり、全て同一のチャンネル群を使用する。同様の事が、符号“Ｂ”，“Ｃ”等が付された共通ユーザーセルにも当てはまり、各々が自身に割り当てられたチャンネル群を有している。
【０００４】
各セルは基地局に付属しているアンテナ装置で放射され、基地局は互いに及び／または他の網と相互接続される。全方向性放射パターンがアンテナ１０１で描かれ、より小さなくさび型サービスエリアへのセルのセクター化を表わす方向性アンテナパターンがアンテナ１０２で表わされる。
【０００５】
セルラー通信装置の主要な態様は周波数再利用の概念であることは周知である。周波数再利用により、異なる地理上の場所（異なるセル）にいるユーザーは、規則正しいチャンネル割当のために図１において共通の名前が付されたセルで示されているように、同一周波数チャンネルを同時に使用することができる。周波数再利用は装置のスペクトル効率を実質的に増加させることができるが、適切な装置設計がされていないと、同一チャンネルの共通利用に係わる重大な干渉がセル間に生じることがある。
【０００６】
周波数再利用割り当ては、一般に、共通ユーザーセルを識別してチャンネル群にＲＦスペクトラムを分割する簡単なルールの採用によって実行される。チャンネル割当方法は大まかに２つのカテゴリーに分類することができる。すなわち、固定式と融通式である（エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の“自己形成可能な無線システム”近刊を参照）。固定式チャンネル割り当ては、セルとセルに役立つチャンネルとの関係を固定する。セルに割り当てられたチャンネルのみがそのセルにおける呼に役立つことができ、各チャンネルは、チャンネルが割り当てられる全てのセルによって同時に使用される。固定式チャンネル割り当ての一例は“規則的”チャンネル割り当てであり、これは、同一サイズで規則正しい間隔を置かれたセルで特徴づけられる。規則的チャンネル割り当ては、トラフィックがセルを横切って均等に分布するシステムに最適である。
【０００７】
トラフィック分布が均等でない場合は、最適な固定式“不規則的”チャンネル割り当てを使うことができ、これはトラフィック負荷に応じてセルにチャンネルを割り当てるものである。（このような最適不規則的割り当てを達成する方法は、エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の米国特許第5,404,574 号“無線通信網における不規則的チャンネル割り当て装置及び方法”に開示されている。）
【０００８】
融通式チャンネル割り当て方法は、基地局無線機の遠隔のソフトウェア駆動される再同調の装置の能力を利用し、この能力はチャンネル容量をトラフィック変動に適応させることができる。融通式チャンネル割り当て方法論の種類は、適応的及び動的チャンネル割り当て法、及び２つの適応−動的チャンネル割り当てのハイブリッド（エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の“自己形成可能な無線システム”同上を参照）を含む。
【０００９】
また、無線システムにおける通信品質は実質的に受信信号対干渉の比（Ｓ／Ｉ）依存する。問題の主要な干渉は２つの成分、共通チャンネル干渉と隣接チャンネル干渉からなる。共通チャンネル干渉は、動作中のチャンネルと同じ周波数に同調された通信源からの干渉である。隣接チャンネル干渉は、周波数スペクトラムにおいて動作中のチャンネルの近傍のチャンネルを使用している通信源から生じる。干渉する隣接チャンネルがスペクトラムにおける動作中のチャンネルの近傍にある場合は、境界隣接チャンネル干渉が一般的に用いられる。望ましい音声またはデータ伝送品質を得るためには、受信信号対結合された共通チャンネル及び隣接チャンネル干渉の比を指定されたスレショールド以上にしなければならない。
【００１０】
あるセル内と隣接するセル内で隣接チャンネルを使用するのを避ける必要性は良く認識されている。アナログＡＭＰＳシステムにおける従来のチャンネル割り当てでは、３セクターセルが７セル群におけるスペクトラムを再利用する場合、（一般的に図２のセクター化パターンで示されるように）同一セルに役立つチャンネル間の２１チャンネルの間隔（６３０ｋＨｚ）は、隣接チャンネルからの干渉を無視させるのに十分なもの以上になっていた。物理的に隣接するセルにとって、これは、同一セルのセクター、または考慮中のセクターに隣接するだろう隣接セルのセクターへの隣接チャンネルの割り当てを避けるのに十分である。図２に見られるように、このようなチャンネル割り当てはサイズ７の３セクター再利用群のために存在する。
【００１１】
しかしながら、融通式または不規則的固定式チャンネル割り当てと同様な従来のチャンネル割り当て方法は余り実行されないので、チャンネル間隔条件のこのようなほぼ自動な満足はもはや起こらない。そこで、セルラーシステム設計者は次の疑問に直面する。すなわち、あるセル内でまたは隣接するセル内で同時使用されるチャンネル間に必要な最小スペクトラム間隔はいくらかということである。この疑問に答えるために提供された方法は、もしあったとしても、隣接チャンネル干渉を十分に考慮していない。（このような従来方法の例は次の引例に出ている。
【００１２】
N. Bambos and G.J. Pottie, "On power control in high capacity radio networks", Third WINLAB Workshop,pp.239-247, 1992 ; R. Beck and H. Panzer, "Strategies for Handover and Dynamic Channel Allocation in Micro-Cellular Mobile Radio Systems",Proc.IEEE Vehicular Technol.Conference,May 1989 ; D.C. Reudink, "Dynamic Channel Assignment in Two-Dimensional Large-Scale Mobile Radio Systems", Bell System Technical Journal, Vol.51,No.7,pp.1611-1629,September 1972 ; S.M. Elnoubi, R. Singh, and S.C. Gupta,"A new frequency channel assignment algorithm in high communication systems", IEEE Trans. Veh. Technol., Vol.31,No.3, August 1982 ; G.J. Foschini and Z. Miljanic,"A sinmple distributed autonomous power control algorithm and its convergence", IEEE Trans.Veh.Technol.,November 1993 ; H. Jiang and S.S. Rappaport,"CBWL: A new channel assignment and sharing method for cellular communication systems",IEEE Veh.Technol.Conference,May 1993 ; T.J. Kahwa and N.D. Georganas,"A hybrid channel assignment scheme in large-scale,cellular-structured mobile communicatin systems",IEEE Trans. Commun., Vol. 26, No.4, April 1978 ; S. Nnda and D.J. Goodman,"Dynamic Resource Acquisition: Distributed Carrier Allocation for TDMA Cellular Systems", Third Generation Wireless Information Networks, S. Nanda and D.J. Goodman (eds), pp. 99-124, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1992 ; R.J. Pennotti, Channel Assignment in Cellular Mobile Communication Systems, Ph.D. Dissertation, Polytechnic Institute of New York, 1976 ; J. Zander, "Transmitter power control for co-channel interference management in cellular systems", Fourth WINLAB Workshop,pp.241-247, 1993.）
【００１３】
特に、隣接チャンネル干渉の従来の取り扱いと、チャンネル間隔条件の由来は、Ｓ／Ｉ比の全体的影響を考慮していなかった（ダブリュ・シー・ワイ・リー(W.C.Y. Lee)の移動体セルラー通信システム，マッグローヒル，ニューヨーク，１９８９参照）。このようなＳ／Ｉ比における隣接チャンネル干渉の影響の考慮不足の結果、信号が干渉より弱くなるだろう。受信機近傍の干渉信号の相対的強度をチャンネル間隔によって生じる信号強度の落下とバランスさせることにより、結果的に生じるＳ／Ｉ比は、共通チャンネル干渉がない場合、１（０ ｄＢ）に等しくなるだろう。もしある程度の共通チャンネル干渉が存在したならば、その結果生じるＳ／Ｉ比は１より小さく（ｄＢで表わす場合は負に）なるだろう。
【００１４】
Ｓ／Ｉ条件は総合干渉の制限を意味し、総合干渉は２つの条件の和（共通チャンネル干渉プラス隣接チャンネル干渉）であるので、チャンネル間の周波数スペクトラム間隔がより大きくなると、隣接チャンネル干渉は減少し、それにより共通チャンネル干渉の限界はより大きくなる。したがって、少なくとも原理的には、再利用間隔をより小さくすることができると共に、システム容量がより大きくなる。しかしながら、チャンネル間隔が大きくなればなるほど、各セルにおいて利用できるチャンネルが少なくなり、これは、ほかのものが同じにとどまるならば容量を減少させることになる。したがって、システム設計者の重要な目的は、Ｓ／Ｉ条件を満足しかつスペクトラム利用が最大になる最適チャンネル間隔の決定になるだろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セルラー無線通信システムにおける隣接チャンネル干渉を、このようなシステム内の通信チャンネルのサービス品質要因の関数として処理する新規な方法論を提供する。ここで開示される隣接チャンネル干渉を処理する新規な方法論は、（隣接する全方向セル間の隣接チャンネル干渉を消去するための）隣接チャンネル制限を伴う再利用分割、として次の通り特徴づけられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、コンピュータシステム内のデータに基づく動作のアルゴリズム及び符号表現に関して部分的に表わされる。理解されるように、これらのアルゴリズム的記載及び表現は、当業者の仕事の内容を伝えるためにシステムエンジニアリングにおいて当業者によって通常用いられる手段である。
ここで用いられているように（及び一般的に）、アルゴリズムは内蔵物理量としてみることができる。通常、必然的ではないが、これらの量は、記憶され、伝送され、結合され、比較され、またその他の点で処理され得る電気的または時期的信号の形を取っている。共通利用と適合するためばかりでなく、引用の便宜上、これらの信号は、時々、ビット、値、エレメント、符号、文字、用語、数字等の表現で説明される。しかしながら、これら及び同様の用語は特定の物理量と関連づけられるべきである（このような用語はそれらの量に適用するのに都合の良い名称になっているに過ぎない）ことが強調されるべきである。
【００１７】
説明を明確にするため、本発明の実施例は個々の機能ブロック（“プロセッサ”と名づけられた機能ブロックを含む）からなるものとして表わされている。これらのブロックが表わす機能は、ソフトウェアを実行できるハードウェアを、これに限らないが含む、共有もしくは専用ハードウェアのいずれかの使用により提供することができる。例えば、図４の“コンピュータ プロセッサ”ばかりでなく図３及び図４で提供される“ＯＭＣ”，“ＭＳＣ”及び“ＢＳ”の機能のいくつかまたは全ては、共有プロセッサを含む１つ以上のプロセッサで提供することができる。（用語“プロセッサ”の使用は、もっぱら、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを指すように解釈すべきではない。）
【００１８】
実施例は、マイクロプロセッサ及び／またはデジタル シグナル プロセッサ、例えばＡＴ＆Ｔ ＤＳＰ１６またはＤＳＰ３２Ｃと、以下に説明する動作を実行するソフトウェアを記憶するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）と、結果を記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とからなる。また、超大規模集積（ＶＬＳＩ）ハードウェア実施例が、汎用ＤＳＰ回路と組み合わせたカスタムＶＬＳＩ回路網と同様に、提供される。
【００１９】
典型的なセルラーシステムは図３のブロック図に示されている。移動無線電話システムを公衆交換電話網２０１（ＰＳＴＮ）に接続する複数の移動交換センター（ＭＳＣ）２０２及び２０３が示されている。ＭＳＣの交換は、各々がセル到達エリアにサービスを提供する複数の基地局（ＢＳ）２１０を相互接続する。各到達エリアは、実際のシステムを代表する不ぞろいの境界を有するものとして示されている。各ＢＳは、そのセル到達エリア内の移動無線電話２５０に役立つ無線送信／受信機器及び放射アンテナを有する。
【００２０】
運転及び処理センター（ＯＭＣ）２２０はＭＳＣ２０２及び２０３に接続され、それらの運転とそれらの関連ＢＳ２１０を制御している。ＯＭＣ２２０は、データ記憶装置からのデータ入力と実時間制御を受け入れるためのデータ処理及び入力を含む中央制御局である。融通式チャンネル割り当ての場合には、このデータ処理装置は、ＢＳに位置する遠隔同調可能な無線送受信機との組み合わせでチャンネル配置を実行する際に用いることができる。
【００２１】
このような融通式チャンネル割り当ての場合のために、ＢＳの無線送受信機の割り当てと同調を制御するためにＯＭＣに内蔵されているデータ処理機器の実施例は、図４に概略ブロック図形式で示されている。コンピュータ プロセッサ３１０は、付属メモリ３１１に入っている記憶プログラムを有する。このプログラムは、セルラーシステムへの無線チャンネルの割り当てを実行する命令を含むことができる。初期入力データは入力機能３１２を介してコンピュータ プロセッサ３１０に供給される。入力は、各セルへのその他すべてのセルからの干渉を定義するセル対セル干渉マトリクスの形で、利用可能なセル、利用可能な無線周波数及び干渉情報を含む。さらなる入力は、望ましいチャンネル割り当てとトラフィック利用パターンに必要なシステム制約を含む。
【００２２】
融通式チャンネル割り当て方法論を実行するために、チャンネル割り当て工程は、メモリ３１１に入っている命令に従ってコンピュータ プロセッサ３１０で実行される。その結果生じるチャンネル割り当ては出力機能３１３を介してＭＳＣ３１５に出力され、そこからＢＳ３２１に転送される。次いで、ＢＳに内蔵されている此処の同調可能な無線機３２２は、割り当て工程で決定された無線チャンネルの割り当てに合う適切な周波数に同調される。
【００２３】
Ｉ．発明の方法論
Ａ．総論
隣接チャンネル送信機で与えられる干渉のレベルは、基地局に対する加入者装置（一般には移動式または携帯式）の位置、働いた電力制御レベル、通信方向（すなわち、送信が基地局から加入者装置へ生じたか（ここでは“ダウンリンク”と呼ぶ）または加入者装置から基地局へ生じたか（ここではアップリンク”と呼ぶ）に依存する。図５及び図６は、隣接チャンネル干渉の影響の考察のための模範的な形態を示す。図５は基地局Ｂを有する１つのセルを示しているが、図６では、基地局Ｂ1 及びＢ2 を有する２つの隣接セルが示されている。両図面において、加入者装置ｉ及びｊは、互いに及び基地局に関して種々の形態に並べた状態で示されている。全ての形態において、呼称ｉはサービス中の加入者装置を示し、呼称ｊは、周波数スペクトラムにおける最も近傍のチャンネル、これは隣接チャンネルと呼ばれる、で動作している加入者装置を示している。図６の形態では、サービス中の加入者装置ｉは基地局Ｂ1 よりサービスを受け、隣接チャンネル加入者装置ｊは基地局Ｂ2 よりサービスを受けている。
【００２４】
例示の場合のように、全セルは同じ電力（すなわち電力制御なし）でサービスを受けているとする。したがって、ダウンリンク隣接チャンネル干渉は、全セルが同一電力でサービスを受けているので、図５に示された全てのケースで比較できる。しかしながら、アップリンク隣接チャンネル干渉は、図５に示された３つのケースで異なっているだろう。送信機と受信機間の距離の増加にしたがう信号減衰のため、図５（ａ）の加入者装置ｉから受信される信号強度は、加入者装置ｊからの干渉信号より（サービスする基地局への近さに起因して）強い。したがって、この形態に関するアップリンク隣接チャンネル干渉は無視できるだろう。図５（ｂ）の形態では、２つの加入者装置が基地局から同一距離にあるので、受信されたサービス信号は干渉信号に匹敵するだろう。最後に、図５（ｃ）の形態では、干渉する加入者装置がサービス中の加入者装置より基地局に近いので、アップリンク隣接チャンネル干渉は強くなる。
【００２５】
基地局に近い方の呼の電力を減少させるように電力制御が用いられた場合は、経験される隣接チャンネル干渉は変化する。この変化は図５の形態を再び考慮し、次いで、受信されるサービス信号を等しくするように電力が調整されると仮定することにより説明することができる。そして、全加入者装置から受信される信号は基地局に対する装置の位置にかかわらず同じになるので、アップリンク隣接チャンネル干渉は、図５の３つの形態全てにおいて匹敵するだろう。一方、ダウンリンク電力制御が適用された場合は、隣接チャンネル干渉は３つの形態の各々について異なっているだろう。図５（ａ）では、干渉信号の電力はサービス信号の電力より高いので、電力制御は図５のダウンリンク隣接チャンネル干渉を増加せしめる。図５（ｂ）の形態では、サービスされる加入者装置と隣接チャンネル加入者装置は両方とも基地局から等距離にあるので、電力制御はダウンリンク隣接チャンネル干渉を変えない。しかしながら、図５（ｃ）の形態では、電力制御はダウンリンク隣接チャンネル干渉を減少せしめる。これでわかるように、電力制御は、一般にアップリンク方向に恩恵があるが、ダウンリンク方向に使用された場合は、隣接チャンネル干渉を増加させる結果になることがある。
【００２６】
図６に示される隣接セルの場合には、まず図６（ａ）の形態を考察すると、加入者装置ｉは、（基地局Ｂ2 からの競合信号に起因する）ダウンリンクと（加入者端末ｊからの競合信号に起因する）アップリンクの両方で隣接チャンネル干渉を経験するだろう。図面から容易にわかるように、図６（ｂ）のダウンリンクと図６（ｃ）のアップリンクで匹敵する隣接チャンネル干渉が経験されるだろうが、図６（ｂ）のアップリンクと図（６ｃ）のダウンリンクでは隣接チャンネル干渉は無視できるだろう。
【００２７】
エム・ベンベニステ(M. Benveniste) −７（Ｓ／Ｎ０８／５８０５７０）として指定された関連クロス−リファレンス ケースでは、（サービス中のチャンネルと干渉する隣接チャンネル間の）チャンネルセパレーションと、サービス中のチャンネルと干渉チャンネルの受信信号強度と、Ｓ／Ｉ比との間にある関係が発生した。そして、これらの関係は例示の無線通信アプリケーションに適用され、サービス信号と干渉信号間の比較信号強度の色々なレベルに関して得られたＳ／Ｉ比とチャンネルセパレーションに関係する２つのテーブルを発生した。以下の説明データのいくつかの有効な参照を提供するこれらのテーブルは、以下のように再現され、次の通り特徴づけられる。
【００２８】
表１は、１８ｄＢの設計共通チャンネルＳ／Ｉスレショールドに基づいて、サービスされる加入者Ｔで得られたＳ／Ｉ比とチャンネル間隔ｗとの間の比較を提供する。見てわかるように、第１の縦欄は多数のチャンネル帯域幅で与えられるチャンネル間隔を表わし、残りの１０個の縦欄は、加入者によって経験される場合の、サービス信号Ｐへの干渉についての信号強度の比（ｄＢ）の異なる値に対して、サービスされる加入者のために得られたＳ／Ｉ比（ｄＢ）を提供する。同様に、表２は、異なるチャンネル間隔ｗと、目標全体Ｓ／Ｉ比Ｔを得るために必要とされる設計共通チャンネルＳ／Ｉ比（すなわち、１８ｄＢに等しいｄＢ（Ｔ）に関するＴc とｗ間の比較）を提供する。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
前に記述したように、電力制御が適用されず、かつ両加入者装置ｉ及びｊが同一基地局よりサービスされる（すなわち図５の形態）場合には、ダウンリンク干渉信号及びサービス信号は、各信号が基地局から送信される電力が等しいため匹敵するものになるだろう。したがって、干渉信号対サービス信号の比Ｐは１に等しくなり、ｄＢ（Ｐ）は０に等しくなる。表１からわかるように、隣接チャンネル利用が許された場合は、Ｓ／Ｉ比は１６．２３ｄＢに落ち、これは６３．１（１８ｄＢ）の目標値の６７パーセントに相当する。チャンネル間隔ｗを２に等しく設定すると、隣接チャンネル干渉で生じるＳ／Ｉ比の落ち込みをほとんど改善するのに十分となる（Ｓ／Ｉ比は１６．２３ｄＢから１７．９９ｄＢに増加する）。
【００３２】
匹敵する状態は、図６（ａ）及び６（ｂ）に示されるように、サービスする加入者装置ｉが干渉する加入者装置ｊの位置にかかわらず２つのセル間の共通境界の近傍にある場合に、加入者装置ｉ及びｊが異なる基地局よりサービスされる時に発生する。しかしながら、図６（ｃ）に示されるように、加入者装置ｉがそのサービス基地局Ｂ1 からよりも干渉する基地局Ｂ2 から遠く離れている場合は、Ｐ比は１より小さくなり、ｄＢ（Ｐ）は負になる。したがって、Ｓ／Ｉ比についての隣接チャンネル利用の影響は少なくなる。例えば、ー５ｄＢのｄＢ（Ｐ）では、表１は、得られるＳ／Ｉ比が１７．３６ｄＢになることを示し、これは１８ｄＢの設計共通チャンネルＳ／Ｉ比の８６パーセントに相当する。ー１０ｄＢに等しいｄＢ（Ｐ）に対しては、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比が得られ、これは設計共通チャンネルＳ／Ｉ比の９５パーセントに相当する。かけがえとして、これは、隣接チャンネル干渉が合成された共通チャンネル干渉プラス隣接チャンネル干渉の５パーセントに制限される場合のＳ／Ｉ比で得られる値として特徴づけられる。したがって、隣接チャンネル干渉が受け入れ可能になるＰの値を定義することができる。この定義される値はここではＰa と呼ばれ、説明された模範的な例では−１０ｄＢに等しい。
【００３３】
表２のｗとＴc 間の比較を考慮すると、ｄＢ（Ｐ）＝０の場合について、チャンネル間隔が１から２に増加すると、２１．０３ｄＢの代わりに１８．０１ｄＢの共通チャンネルＳ／Ｉ比について設計することが許されることがわかる。したがって、チャンネル間隔が２以上に増加した場合は、共通チャンネル干渉限界に関して、したがって容量に関して、ほとんど得るところがなくなる。
【００３４】
電力制御の場合については、ダウンリンクの電力制御は隣接チャンネル干渉の影響を悪化させることが示された。電力制御がダウンリンクに適用されてその中のより近傍の加入者装置の信号強度を減少させる特定の場合を考えてみる。この場合は、Ｐは２つの加入者装置をサービスする信号の電力減少の差に等しくなるだろう。最悪のケースは、図５（ａ）の形態で示されるように、信号サービスする加入者装置ｉの電力がかなり減少し、かつサービスする加入者装置ｊが最大電力で動作している時に起こる。表１は、たとえ設計共通チャンネルＳ／Ｉ比が１８ｄＢであるとしても、ダウンリンク電力が近端加入者装置について２８ｄＢだけ減少した場合は、得られるＳ／Ｉ比は負になることを示している。これは、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比を達成するために３のチャンネル間隔を採用する。
【００３５】
Ｍ．ＢＥＶＥＮＩＳＴＥ−９と呼ばれる関連クロスリファレンス出願では、妥当なＳ／Ｉ比を維持しながら、チャンネル間隔を２以上に増加させることなく、ダウンリンク電力制御の部分的利用を許す新規な混合電力制御方法論が開示されている。
【００３６】
Ｂ．隣接チャンネル干渉処理
Ｂ１．隣接チャンネル制限を伴う再利用分割
Ｐ（干渉信号対サービス信号の信号強度の比）がスレショールド値Ｐa より低い時はいつでも、隣接チャンネル干渉は指定されたレベル以下になることが前に示された。このレベルが低い場合は、実際は隣接チャンネル干渉がないと言うことができる。この関係を仮定すれば、ここで、Benveniste-9(S/N 08/581694) と呼ばれる関連出願に開示されている混合電力制御方法の応用により、加入者装置が、隣接セルにある加入者装置からのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験したり、あるいは前記加入者装置とのアップリンク隣接チャンネル干渉を引き起こしたりしないだろう領域がセルの内部に存在する。したがって、隣接セルからの隣接チャンネル干渉を避けるためには、隣接セルの非干渉領域外の加入者装置による隣接チャンネル使用を避けることでたりる。この領域が確認された後、隣接チャンネル干渉をその他の点で達成可能なものに対して容量増大で満たすことができる。
【００３７】
（ａ）無隣接チャンネル干渉領域
本発明のこの実施例の方法の一例として、図７に示されるように、それぞれ基地局Ｂ1 及びＢ2 でサービスされる２つの同一サイズセルを考えたい。この例示のケースについては、電力制御はダウンリンクで使用されない。関連論文［エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の“チャンネル化されたセルラーシステムにおける隣接チャンネル干渉の処理”近刊］では、発明者は、隣接セル内の一対の加入者装置について、加入者装置が隣接セルからのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験するかどうかは、それ自身の位置にのみ依存し、隣接セル内の加入者装置の位置に依存しないことを示した。特に、距離に対するログリニア伝搬損失を仮定することができるケースでは、加入者装置は、以下の場合には隣接セル内の加入者装置からのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験しないだろう。
【００３８】
【数２】
ここで、ｍ1 及びｎ1 は、それぞれ、それ自身から及び隣接セルの基地局からのサービスされる加入者装置の距離、γは伝搬損失係数である。
【００３９】
図７に示されるように、セル２で用いられる隣接チャンネルからセル１で経験される隣接チャンネル干渉がない左側に輪郭線ＸＸ′を引くことができる。ｌはＢ1 からの輪郭線ＸＸ′の最短距離であると仮定されたい。セル１が隣接チャンネルを使用する隣接セルで囲まれた場合は、半径ｌの円になり、その内側の加入者装置は、ダウンリンクの隣接チャンネル干渉によって影響を受けないままになるだろう。
【００４０】
ｌは次の通り式８から計算することができる。
【数３】
ここで、２γは基地局間の距離である。２γが√３Ｒに等しければ、次の通りになる。ここで、Ｒはセル半径である。
【数４】
【００４１】
例えば、Ｐa が０．１（ｄＢ（Ｐ）＝−１０）に等しく、かつγが４に等しければ、ｌは０．６２３４Ｒに等しくなるだろう。
【００４２】
発明者の引用論文では、同様の関係が、ダウンリンクで無電力制御かつアップリンクで全電力制御について展開されている。特に、電力制御が適用されたアップリンクについて、隣接チャンネル干渉は以下の場合には受けないだろうということが示されている。
【数５】
ここで、ｍ2 及びｎ2 は、それぞれ、（図７に示されるように）基地局２よりサービスされる加入者装置の基地局２及び基地局１からの距離である。
【００４３】
この関係から、アップリンクでの全電力制御の使用により、セル２内の加入者装置がセル１へのかなりの隣接チャンネル干渉を引き起こすことができない右側に、境界線ＹＹ′、基地局Ｂ2 からの距離ｌ′が存在する。半径ｌ′の円内の加入者装置は、隣接セルへのアップリンク隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろう。発明者の論文では、電力制御が受信信号強度に等価になるように選択された場合には、ダウンリンク及びアップリンク関係は同等になり、これは、ＹＹ′がＸＸ′の鏡像になりかつｌ′がｌに等しくなることを確実にする。
【００４４】
（ｂ）方法論の特質
上記に説明した隣接チャンネル干渉関係は以下の２つの性質に簡潔に表現することができる。すなわち、
Ｉ．その基地局の半径ｌ内の加入者装置は、隣接セルからのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験しないだろう。
ＩＩ．同じ加入者装置は、隣接セルへのアップリンク隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろう。
これらの性質に基づいて、隣接チャンネル干渉は以下の３条件を課することにより消去することができる。
【００４５】
１．各セル内に２つのサーバー群、すなわち一方は半径ｌI 内の加入者装置のためのもの、他方はその半径外のためのもの、を確立すべきである。ここで、ｌI は１より小さいかまたはｌに等しい。
２．隣接チャンネルは内部及び外部サーバー群のどんなペアにおいても許されない。
３．隣接チャンネルは、隣接セルに割り当てられるどんな２つの外部サーバー群でも使用することができない。
【００４６】
条件２によって、外部サーバー群は内部サーバー群への隣接チャンネル干渉を引き起こさず、その逆も同様である。これは、性質Ｉ及びＩＩと結合され、内部サーバー群が互いに隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろうということを確実にする。性質Ｉにしたがって、内部サーバー群のダウンリンクに隣接チャンネル干渉は存在しない。内部サーバー群のアップリンクの隣接チャンネル干渉は、性質ＩＩにより他の内部サーバー群によって引き起こすことができない。また、条件２のために外部サーバー群からも隣接チャンネル干渉が生じることができない。したがって、内部サーバー群は隣接チャンネル干渉を経験しない。
【００４７】
条件３によって、外部サーバー群は、他の外部サーバー群による隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろう。条件２の結果として、内部サーバー群からの隣接チャンネル干渉はないので、外部サーバー群は隣接チャンネル干渉を経験しないだろう。
【００４８】
（ｃ）方法論の実行
条件２は、利用可能なスペクトラムを２つの結合されたオーバーラップのない部分、すなわち低周波数部分と高周波数部分に分割することにより満足することができる。一方の部分のチャンネルは内部サーバー群に割り当てられ、他方の部分のチャンネルは外部サーバー群に割り当てられる。したがって、スペクトラムが分割される一組のチャンネルのほかは、内部及び外部サーバー群間に隣接チャンネルは存在しない。隣接チャンネル干渉の可能性を完全に消去したければ、前記一組の２つのチャンネルの一方を落としても良い。
【００４９】
条件３を満足させるためには、隣接セルが外部サーバー群の隣接チャンネルを使用しないことを保証しなければならない。この目標の達成は、概念的に、下のチャンネル割り当て問題を隣接チャンネル制限で解決するに匹敵するレベルの難しさを呈する。しかしながら、本発明の方法論の相当な利点は、このような割り当てが（典型的には、隣接チャンネル制限なしにこの問題を解決することに関して減少した容量で）見出されるやいなや、この容量を再利用分割で増加させることができる。
【００５０】
再利用分割は、より短い再利用距離すなわち同等にはより低い再利用ファクタのために、基地局により近く享受されたより高いＳ／Ｉ比を交換することによって、隣接チャンネル制限がない時は容量を増加させるために使用された。［ S.W. Halpern,"Reuse partitioning in cellular systems", Proceeding of the 33rd Vehicular Technology Conference,pp.322-327,May 1983参照］。隣接チャンネル制限が課せられた場合、交換は、より低い再利用ファクタがこれらの制限を満足させることができなくなるにつれて、達成するのがより難しくなる。本発明の方法論は、この障害を回避してより大きな容量を得る方法を示している。
【００５１】
最後に、内部サーバー群の半径ｌI の限度ｌは、無視できると思われる隣接チャンネル干渉の規定レベルを作りだすために制限する必要がない。この半径（したがって、より高い隣接チャンネル干渉レベル）は、結果的に生じる総合共通チャンネル及び隣接チャンネル干渉が受け入れ可能になることを条件として、セル容量が増加するように選択することができる。
【００５２】
（ｄ）方法論の応用
本発明の方法論は、融通式チャンネル割り当てばかりでなく、規則的及び不規則的固定式チャンネル割り当てと共に用いることができる。この項は、固定式規則的チャンネル割り当てと共に用いられる場合にこの方法で達成できる容量増加を示すこの方法論の模範的な応用を提供する。
【００５３】
（９，３）のＮ
まず、チャンネル群が水平順序で構成されている例を考える。よって、各チャンネル群は、それ以上またはそれ以下のチャンネル群に隣接チャンネルを含み、最後のチャンネル群は最初のチャンネル群に隣接している。図８に示されるように、９の再利用ファクタは外部サーバー群に用いられ、３の再利用ファクタは内部サーバー群に用いられるだろう。Benveniste-7と呼ばれる関連出願（S/N 08/580570)には、このようなサイズ９の再利用クラスターは、上記の条件３で要求されるように、隣接する縁を持っていないことが示されていた。
【００５４】
容量は、２パーセントの閉塞確率を有する利用可能なチャンネルで実行することができる、提供された負荷として測定される。トラフィックは不規則に分布していると仮定すると、内部サーバー群の到達エリア内に位置するだろう全トラフィックの部分はｌI 2／Ｒ2 に等しくなるだろう。すなわち、ａ0 が外部サーバー群の容量かつａ1 が内部サーバー群の容量とすれば、トラフィックが半径Ｒの円内で一様に分布している場合は、以下の関係が維持しなければならない。
【数６】
さらに、条件１により、
【数７】
【００５５】
次に、３９９チャンネルが利用可能である（現在の米国セルラー通信システムの場合と同じ）と考えてみる。これらのチャンネルのうちの３２４チャンネルが９つの外部サーバー群に（各々に３６）割り当てられると共に、７５チャンネルが３つの内部サーバー群に（各々に２５）割り当てられた場合、外部サーバー群の容量ａ0 は（２％の閉塞確率に基づいて規格エルラング表から）２７．３エルラングになり、内部サーバー群の容量ａ1 は１７．５エルラングになるだろう。セル当たりの全容量は４４．８エルラングになり、そのうちの０．３９０６が内部サーバー群によって伝達されるだろう。（表３参照）しかしながら、一様なトラフィック分布という仮定と一致すべく、内部サーバー群半径ｌI は式（１１）より０．６２５０Ｒになる必要があるだろう。内部サーバー群に取って最も悪い共通チャンネルＳ／Ｉ比は基地局からの距離ｌI が実現されるだろう。それは１８．７ｄＢになるだろう。ｌI のこの値に対応するＰa 値は式（９）よりー９．９３ｄＢになる。式（３）は内側円内で得られる最悪ケースＳ／Ｉ比を与える。すなわち、それは１８．５ｄＢとなる。外部サーバー群の加入者装置の最悪ケースＳ／Ｉ比は１９．６ｄＢになる。ここで、Ｓ／Ｉ比は、サーバー群の到達エリアの境界の固定点に最も近い６つの共通チャンネルセルの干渉分布を加算する事によって計算される。
【００５６】
より高いＳ／Ｉ比は、ｌI を減少させ、表４に見られるようにサーバー群間に利用可能なチャンネルを再配分することによって実現することができる。もし３３３チャンネルが９つの外部サーバー群に（各々に３７）割り当てられると共に、６６チャンネルが３つの内部サーバー群に（各々に２２）割り当てられるならば、外部サーバー群の容量は各々２８．２エルラングになり、内部サーバー群の容量は各々１４．９エルラングになるだろう。そして、４３．１エルラングの総合セル容量のうちの０．３５が内部サーバー群にある。式（１）の一様なトラフィック分布状態は、ｌI が０．５８８Ｒに等しくなった場合に満足されるだろう。内部サーバー群の共通Ｓ／Ｉ比は１９．８５ｄＢになる。最悪キャストＰa 値は式（９）で計算されるようにー１１．５６ｄＢになる。式（３）は内側円で得られる最悪ケースＳ／Ｉ比を与える。すなわち、それは１９．６２ｄＢとなる。外部サーバー群はそれにもかかわらず１９．６ｄＢの最悪ケースＳ／Ｉ比を有する。
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
（８，３）のＮ
この例では、チャンネル群は奇数／偶数法で構成される。すなわち、チャンネル群の半分は２列のマトリクスの第１列から得られ、他の半分は第２列から得られる。８の再利用ファクタは外部サーバー群に使用され、３の再利用ファクタは内部サーバー群に使用されるだろう。８つ野飼い部サーバーチャンネル群のうちのペア（１，２），（３，４），（５，６）及び（７，８）は隣接チャンネルを含む。もしスペクトラムの第１、第２及び第３の４分の１の後のチャンネルが使用されなかったならば、残りのペアに隣接チャンネルは存在しないだろう。Benveniste-7(S/N 08/580570) と呼ばれる関連出願には、奇数／偶数チャンネル群構成を有する８のＮの再利用パターンが隣接する縁を有さないことが示されていた。
【００６０】
利用可能な３９６チャンネルのうちの、３１２チャンネルは８つの外部サーバー群に（各々に３９）割り当てられ、８４チャンネルは３つの内部サーバー群に（各々に２８）割り当てられる。提供された３０．１エルラングの負荷ａ0 は、２パーセントの閉塞確率で各外部サーバー群によって伝達することができる。各々２８チャンネルを用いて、内部サーバー群は各々２０．２エルラングを伝達することができる。式（１１）より、ｌI は０．６３３７Ｒになるだろう。例として、Ｐa をー１０ｄＢに設定することによる隣接チャンネル干渉の制限を考えてみる。そこで、式（１０）より、γが４に等しければ、ｌI は０．６２３４Ｒに等しくなるだろう。内部サーバー群の負荷ａ1 は、式（１１）で表わされた一様な分布仮定にしたがって１９．１エルラングになるだろう。この（８，３）再利用分割方式を用いたセルの総合容量は表５に示されるように４９．２エルラングになるだろう。外部サーバー群のＳ／Ｉ比は１９．５ｄＢになる。内部サーバー群では、Ｓ／Ｉ比は１８．５ｄＢになり、共通チャンネルＳ／Ｉ比は１８．７ｄＢ内部群に等しくなる。
【００６１】
【表５】
【００６２】
内部サーバー鵜群のエリアを減少させることによって、より低容量を伴うより高いＳ／Ｉ比を達成することができる。ｌI を０．５９１８Ｒに等しくすることによって、内部及び外部サーバー群のＳ／Ｉ比を１９．５ｄＢで等しくすることができる。次いで、４０チャンネルを８つの外部サーバー群の各々に割り当てかつ各内部サーバー群に２５チャンネルを割り当てることによって、２パーセントの確率で閉塞する提供された負荷は、各タイプのサーバー群に対してそれぞれ３１及び１７．５エルラングになるだろう。（１１）の一様なトラフィック分布仮定を満足するために、ａ1 は１６．７エルラングになるように調整される。したがって、内部及び外部サーバー群の総合容量は、表６に見られるようにセル当たり４７．７エルラングになるだろう。
【００６３】
【表６】
【００６４】
ＩＩ．結び
ここでは、隣接チャンネル冠省を処理するための新規な方法論が開示された。この方法は、固定式及び融通式規則的及び不規則的チャンネル割り当てと共に使用することができる。また、チャンネル化システムが周波数分割多重アクセスを使用していようがハイブリッド周波数分割ー時分割多重アクセスを使用していようが、すべてのチャンネル化システムに適用可能である。
【００６５】
本発明のこの実施例を詳細に説明したが、付随の請求の範囲で定義されるように本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、ここで種々の変更、改変及び置換を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線セルラー通信システムの規則的なセル配置の概略図を示す。
【図２】７の再利用ファクタに基づくセクター化されたセル配置を示す。
【図３】無線セルラー通信システムの主構成要素と前記構成要素間の典型的な相互接続をブロック図形式で示す。
【図４】融通式チャンネル割当方法論を用いて無線セルラー通信システムの多数のセルへの無線チャンネルの割り当てを制御するためのデータ処理装置の概略ブロック図を示す。
【図５】その基地局を含み、互いに及び基地局に対して種々の位置に並べられた、サービスされる加入者端末装置と干渉するかもしれない加入者端末装置を有する１つのセルを概略的に示す。
【図６】各々が基地局を含み、互いに及び基地局に対して種々の位置に並べられた、サービスされる加入者端末装置と干渉するかもしれない加入者端末装置を有する２つの隣接するセルを概略的に示す。
【図７】本発明の隣接チャンネル制限を用いた再利用分割の応用を示す。
【図８】本発明の方法による再利用分割を含むセル配置を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信装置に関し、特に、チャンネル化されたセルラーシステムにおける隣接チャンネル干渉を処理するための改善された手段に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
無線通信技術において、スペクトル効率と利用できるチャンネルの最大化の問題は、一般に、前記チャンネルのセルラー配置の使用とそれらが引き出される周波数を指示している。すなわち、サービスエリアは、セルとして知られている結合されたサービス領域に分割されている。特定のセル内で、ユーザーは、そのセルを取り扱う基地局と無線リンクを介して通信する。この基地局は他のセルのための基地局に接続されて無線通信網を構成している。次いで、この無線通信網は、通常１つ以上の有線通信網と接続されている。このような無線通信網を使用して通信するために、各ユーザーには分離しているチャンネル群の１つが割り当てられる。
【０００３】
無線セルラー通信装置の従来の規則正しい六角形セルは、図１に概略的に示されている。（ここで、図１に示されているセルの六角形状は図面上の約束事であるということを理解すべきである。このような六角形セルの表現は、セルの理想的電力到達エリアである円形状に近いために選択されている。しかしながら、円形状の使用はエリアのオーバーラップを伴い、サービスエリアの図面を不明確なものにする。一方、六角形状のセルの約束事によれば、サービスエリアを表わす複数のセルを隙間なくかつセル間のオーバーラップなしに描くことができる。）知られているように、六角格子の表現で地理上のサービスエリアを描くと、制御され繰り返し可能な規則正しい割当モデルにおいて周波数の再利用が可能になるパターン化された配置に前記周波数を割り当てることができる幾何学的パターンが確立される。セルエリアは各々、割り当てられた特定のチャンネル群を有する。（もちろん、以下により十分に説明されるように、無線通信技術における比較的最近の進展を表わすフレキシブルなチャンネル割当方法論は、一般に、セル内に固定されないチャンネル割り当てを含むだろう。）各チャンネル群は、セルエリア内における使用のための複数の個別的送受信無線チャンネルからなる。図１に示されるモデルでは、符号“Ａ”が付されたセルは共通ユーザーセルであり、全て同一のチャンネル群を使用する。同様の事が、符号“Ｂ”，“Ｃ”等が付された共通ユーザーセルにも当てはまり、各々が自身に割り当てられたチャンネル群を有している。
【０００４】
各セルは基地局に付属しているアンテナ装置で放射され、基地局は互いに及び／または他の網と相互接続される。全方向性放射パターンがアンテナ１０１で描かれ、より小さなくさび型サービスエリアへのセルのセクター化を表わす方向性アンテナパターンがアンテナ１０２で表わされる。
【０００５】
セルラー通信装置の主要な態様は周波数再利用の概念であることは周知である。周波数再利用により、異なる地理上の場所（異なるセル）にいるユーザーは、規則正しいチャンネル割当のために図１において共通の名前が付されたセルで示されているように、同一周波数チャンネルを同時に使用することができる。周波数再利用は装置のスペクトル効率を実質的に増加させることができるが、適切な装置設計がされていないと、同一チャンネルの共通利用に係わる重大な干渉がセル間に生じることがある。
【０００６】
周波数再利用割り当ては、一般に、共通ユーザーセルを識別してチャンネル群にＲＦスペクトラムを分割する簡単なルールの採用によって実行される。チャンネル割当方法は大まかに２つのカテゴリーに分類することができる。すなわち、固定式と融通式である（エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の“自己形成可能な無線システム”近刊を参照）。固定式チャンネル割り当ては、セルとセルに役立つチャンネルとの関係を固定する。セルに割り当てられたチャンネルのみがそのセルにおける呼に役立つことができ、各チャンネルは、チャンネルが割り当てられる全てのセルによって同時に使用される。固定式チャンネル割り当ての一例は“規則的”チャンネル割り当てであり、これは、同一サイズで規則正しい間隔を置かれたセルで特徴づけられる。規則的チャンネル割り当ては、トラフィックがセルを横切って均等に分布するシステムに最適である。
【０００７】
トラフィック分布が均等でない場合は、最適な固定式“不規則的”チャンネル割り当てを使うことができ、これはトラフィック負荷に応じてセルにチャンネルを割り当てるものである。（このような最適不規則的割り当てを達成する方法は、エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の米国特許第5,404,574 号“無線通信網における不規則的チャンネル割り当て装置及び方法”に開示されている。）
【０００８】
融通式チャンネル割り当て方法は、基地局無線機の遠隔のソフトウェア駆動される再同調の装置の能力を利用し、この能力はチャンネル容量をトラフィック変動に適応させることができる。融通式チャンネル割り当て方法論の種類は、適応的及び動的チャンネル割り当て法、及び２つの適応−動的チャンネル割り当てのハイブリッド（エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の“自己形成可能な無線システム”同上を参照）を含む。
【０００９】
また、無線システムにおける通信品質は実質的に受信信号対干渉の比（Ｓ／Ｉ）依存する。問題の主要な干渉は２つの成分、共通チャンネル干渉と隣接チャンネル干渉からなる。共通チャンネル干渉は、動作中のチャンネルと同じ周波数に同調された通信源からの干渉である。隣接チャンネル干渉は、周波数スペクトラムにおいて動作中のチャンネルの近傍のチャンネルを使用している通信源から生じる。干渉する隣接チャンネルがスペクトラムにおける動作中のチャンネルの近傍にある場合は、境界隣接チャンネル干渉が一般的に用いられる。望ましい音声またはデータ伝送品質を得るためには、受信信号対結合された共通チャンネル及び隣接チャンネル干渉の比を指定されたスレショールド以上にしなければならない。
【００１０】
あるセル内と隣接するセル内で隣接チャンネルを使用するのを避ける必要性は良く認識されている。アナログＡＭＰＳシステムにおける従来のチャンネル割り当てでは、３セクターセルが７セル群におけるスペクトラムを再利用する場合、（一般的に図２のセクター化パターンで示されるように）同一セルに役立つチャンネル間の２１チャンネルの間隔（６３０ｋＨｚ）は、隣接チャンネルからの干渉を無視させるのに十分なもの以上になっていた。物理的に隣接するセルにとって、これは、同一セルのセクター、または考慮中のセクターに隣接するだろう隣接セルのセクターへの隣接チャンネルの割り当てを避けるのに十分である。図２に見られるように、このようなチャンネル割り当てはサイズ７の３セクター再利用群のために存在する。
【００１１】
しかしながら、融通式または不規則的固定式チャンネル割り当てと同様な従来のチャンネル割り当て方法は余り実行されないので、チャンネル間隔条件のこのようなほぼ自動な満足はもはや起こらない。そこで、セルラーシステム設計者は次の疑問に直面する。すなわち、あるセル内でまたは隣接するセル内で同時使用されるチャンネル間に必要な最小スペクトラム間隔はいくらかということである。この疑問に答えるために提供された方法は、もしあったとしても、隣接チャンネル干渉を十分に考慮していない。（このような従来方法の例は次の引例に出ている。
【００１２】
N. Bambos and G.J. Pottie, "On power control in high capacity radio networks", Third WINLAB Workshop,pp.239-247, 1992 ; R. Beck and H. Panzer, "Strategies for Handover and Dynamic Channel Allocation in Micro-Cellular Mobile Radio Systems",Proc.IEEE Vehicular Technol.Conference,May 1989 ; D.C. Reudink, "Dynamic Channel Assignment in Two-Dimensional Large-Scale Mobile Radio Systems", Bell System Technical Journal, Vol.51,No.7,pp.1611-1629,September 1972 ; S.M. Elnoubi, R. Singh, and S.C. Gupta,"A new frequency channel assignment algorithm in high communication systems", IEEE Trans. Veh. Technol., Vol.31,No.3, August 1982 ; G.J. Foschini and Z. Miljanic,"A sinmple distributed autonomous power control algorithm and its convergence", IEEE Trans.Veh.Technol.,November 1993 ; H. Jiang and S.S. Rappaport,"CBWL: A new channel assignment and sharing method for cellular communication systems",IEEE Veh.Technol.Conference,May 1993 ; T.J. Kahwa and N.D. Georganas,"A hybrid channel assignment scheme in large-scale,cellular-structured mobile communicatin systems",IEEE Trans. Commun., Vol. 26, No.4, April 1978 ; S. Nnda and D.J. Goodman,"Dynamic Resource Acquisition: Distributed Carrier Allocation for TDMA Cellular Systems", Third Generation Wireless Information Networks, S. Nanda and D.J. Goodman (eds), pp. 99-124, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1992 ; R.J. Pennotti, Channel Assignment in Cellular Mobile Communication Systems, Ph.D. Dissertation, Polytechnic Institute of New York, 1976 ; J. Zander, "Transmitter power control for co-channel interference management in cellular systems", Fourth WINLAB Workshop,pp.241-247, 1993.）
【００１３】
特に、隣接チャンネル干渉の従来の取り扱いと、チャンネル間隔条件の由来は、Ｓ／Ｉ比の全体的影響を考慮していなかった（ダブリュ・シー・ワイ・リー(W.C.Y. Lee)の移動体セルラー通信システム，マッグローヒル，ニューヨーク，１９８９参照）。このようなＳ／Ｉ比における隣接チャンネル干渉の影響の考慮不足の結果、信号が干渉より弱くなるだろう。受信機近傍の干渉信号の相対的強度をチャンネル間隔によって生じる信号強度の落下とバランスさせることにより、結果的に生じるＳ／Ｉ比は、共通チャンネル干渉がない場合、１（０ ｄＢ）に等しくなるだろう。もしある程度の共通チャンネル干渉が存在したならば、その結果生じるＳ／Ｉ比は１より小さく（ｄＢで表わす場合は負に）なるだろう。
【００１４】
Ｓ／Ｉ条件は総合干渉の制限を意味し、総合干渉は２つの条件の和（共通チャンネル干渉プラス隣接チャンネル干渉）であるので、チャンネル間の周波数スペクトラム間隔がより大きくなると、隣接チャンネル干渉は減少し、それにより共通チャンネル干渉の限界はより大きくなる。したがって、少なくとも原理的には、再利用間隔をより小さくすることができると共に、システム容量がより大きくなる。しかしながら、チャンネル間隔が大きくなればなるほど、各セルにおいて利用できるチャンネルが少なくなり、これは、ほかのものが同じにとどまるならば容量を減少させることになる。したがって、システム設計者の重要な目的は、Ｓ／Ｉ条件を満足しかつスペクトラム利用が最大になる最適チャンネル間隔の決定になるだろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セルラー無線通信システムにおける隣接チャンネル干渉を、このようなシステム内の通信チャンネルのサービス品質要因の関数として処理する新規な方法論を提供する。ここで開示される隣接チャンネル干渉を処理する新規な方法論は、（隣接する全方向セル間の隣接チャンネル干渉を消去するための）隣接チャンネル制限を伴う再利用分割、として次の通り特徴づけられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、コンピュータシステム内のデータに基づく動作のアルゴリズム及び符号表現に関して部分的に表わされる。理解されるように、これらのアルゴリズム的記載及び表現は、当業者の仕事の内容を伝えるためにシステムエンジニアリングにおいて当業者によって通常用いられる手段である。
ここで用いられているように（及び一般的に）、アルゴリズムは内蔵物理量としてみることができる。通常、必然的ではないが、これらの量は、記憶され、伝送され、結合され、比較され、またその他の点で処理され得る電気的または時期的信号の形を取っている。共通利用と適合するためばかりでなく、引用の便宜上、これらの信号は、時々、ビット、値、エレメント、符号、文字、用語、数字等の表現で説明される。しかしながら、これら及び同様の用語は特定の物理量と関連づけられるべきである（このような用語はそれらの量に適用するのに都合の良い名称になっているに過ぎない）ことが強調されるべきである。
【００１７】
説明を明確にするため、本発明の実施例は個々の機能ブロック（“プロセッサ”と名づけられた機能ブロックを含む）からなるものとして表わされている。これらのブロックが表わす機能は、ソフトウェアを実行できるハードウェアを、これに限らないが含む、共有もしくは専用ハードウェアのいずれかの使用により提供することができる。例えば、図４の“コンピュータ プロセッサ”ばかりでなく図３及び図４で提供される“ＯＭＣ”，“ＭＳＣ”及び“ＢＳ”の機能のいくつかまたは全ては、共有プロセッサを含む１つ以上のプロセッサで提供することができる。（用語“プロセッサ”の使用は、もっぱら、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを指すように解釈すべきではない。）
【００１８】
実施例は、マイクロプロセッサ及び／またはデジタル シグナル プロセッサ、例えばＡＴ＆Ｔ ＤＳＰ１６またはＤＳＰ３２Ｃと、以下に説明する動作を実行するソフトウェアを記憶するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）と、結果を記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とからなる。また、超大規模集積（ＶＬＳＩ）ハードウェア実施例が、汎用ＤＳＰ回路と組み合わせたカスタムＶＬＳＩ回路網と同様に、提供される。
【００１９】
典型的なセルラーシステムは図３のブロック図に示されている。移動無線電話システムを公衆交換電話網２０１（ＰＳＴＮ）に接続する複数の移動交換センター（ＭＳＣ）２０２及び２０３が示されている。ＭＳＣの交換は、各々がセル到達エリアにサービスを提供する複数の基地局（ＢＳ）２１０を相互接続する。各到達エリアは、実際のシステムを代表する不ぞろいの境界を有するものとして示されている。各ＢＳは、そのセル到達エリア内の移動無線電話２５０に役立つ無線送信／受信機器及び放射アンテナを有する。
【００２０】
運転及び処理センター（ＯＭＣ）２２０はＭＳＣ２０２及び２０３に接続され、それらの運転とそれらの関連ＢＳ２１０を制御している。ＯＭＣ２２０は、データ記憶装置からのデータ入力と実時間制御を受け入れるためのデータ処理及び入力を含む中央制御局である。融通式チャンネル割り当ての場合には、このデータ処理装置は、ＢＳに位置する遠隔同調可能な無線送受信機との組み合わせでチャンネル配置を実行する際に用いることができる。
【００２１】
このような融通式チャンネル割り当ての場合のために、ＢＳの無線送受信機の割り当てと同調を制御するためにＯＭＣに内蔵されているデータ処理機器の実施例は、図４に概略ブロック図形式で示されている。コンピュータ プロセッサ３１０は、付属メモリ３１１に入っている記憶プログラムを有する。このプログラムは、セルラーシステムへの無線チャンネルの割り当てを実行する命令を含むことができる。初期入力データは入力機能３１２を介してコンピュータ プロセッサ３１０に供給される。入力は、各セルへのその他すべてのセルからの干渉を定義するセル対セル干渉マトリクスの形で、利用可能なセル、利用可能な無線周波数及び干渉情報を含む。さらなる入力は、望ましいチャンネル割り当てとトラフィック利用パターンに必要なシステム制約を含む。
【００２２】
融通式チャンネル割り当て方法論を実行するために、チャンネル割り当て工程は、メモリ３１１に入っている命令に従ってコンピュータ プロセッサ３１０で実行される。その結果生じるチャンネル割り当ては出力機能３１３を介してＭＳＣ３１５に出力され、そこからＢＳ３２１に転送される。次いで、ＢＳに内蔵されている此処の同調可能な無線機３２２は、割り当て工程で決定された無線チャンネルの割り当てに合う適切な周波数に同調される。
【００２３】
Ｉ．発明の方法論
Ａ．総論
隣接チャンネル送信機で与えられる干渉のレベルは、基地局に対する加入者装置（一般には移動式または携帯式）の位置、働いた電力制御レベル、通信方向（すなわち、送信が基地局から加入者装置へ生じたか（ここでは“ダウンリンク”と呼ぶ）または加入者装置から基地局へ生じたか（ここではアップリンク”と呼ぶ）に依存する。図５及び図６は、隣接チャンネル干渉の影響の考察のための模範的な形態を示す。図５は基地局Ｂを有する１つのセルを示しているが、図６では、基地局Ｂ1 及びＢ2 を有する２つの隣接セルが示されている。両図面において、加入者装置ｉ及びｊは、互いに及び基地局に関して種々の形態に並べた状態で示されている。全ての形態において、呼称ｉはサービス中の加入者装置を示し、呼称ｊは、周波数スペクトラムにおける最も近傍のチャンネル、これは隣接チャンネルと呼ばれる、で動作している加入者装置を示している。図６の形態では、サービス中の加入者装置ｉは基地局Ｂ1 よりサービスを受け、隣接チャンネル加入者装置ｊは基地局Ｂ2 よりサービスを受けている。
【００２４】
例示の場合のように、全セルは同じ電力（すなわち電力制御なし）でサービスを受けているとする。したがって、ダウンリンク隣接チャンネル干渉は、全セルが同一電力でサービスを受けているので、図５に示された全てのケースで比較できる。しかしながら、アップリンク隣接チャンネル干渉は、図５に示された３つのケースで異なっているだろう。送信機と受信機間の距離の増加にしたがう信号減衰のため、図５（ａ）の加入者装置ｉから受信される信号強度は、加入者装置ｊからの干渉信号より（サービスする基地局への近さに起因して）強い。したがって、この形態に関するアップリンク隣接チャンネル干渉は無視できるだろう。図５（ｂ）の形態では、２つの加入者装置が基地局から同一距離にあるので、受信されたサービス信号は干渉信号に匹敵するだろう。最後に、図５（ｃ）の形態では、干渉する加入者装置がサービス中の加入者装置より基地局に近いので、アップリンク隣接チャンネル干渉は強くなる。
【００２５】
基地局に近い方の呼の電力を減少させるように電力制御が用いられた場合は、経験される隣接チャンネル干渉は変化する。この変化は図５の形態を再び考慮し、次いで、受信されるサービス信号を等しくするように電力が調整されると仮定することにより説明することができる。そして、全加入者装置から受信される信号は基地局に対する装置の位置にかかわらず同じになるので、アップリンク隣接チャンネル干渉は、図５の３つの形態全てにおいて匹敵するだろう。一方、ダウンリンク電力制御が適用された場合は、隣接チャンネル干渉は３つの形態の各々について異なっているだろう。図５（ａ）では、干渉信号の電力はサービス信号の電力より高いので、電力制御は図５のダウンリンク隣接チャンネル干渉を増加せしめる。図５（ｂ）の形態では、サービスされる加入者装置と隣接チャンネル加入者装置は両方とも基地局から等距離にあるので、電力制御はダウンリンク隣接チャンネル干渉を変えない。しかしながら、図５（ｃ）の形態では、電力制御はダウンリンク隣接チャンネル干渉を減少せしめる。これでわかるように、電力制御は、一般にアップリンク方向に恩恵があるが、ダウンリンク方向に使用された場合は、隣接チャンネル干渉を増加させる結果になることがある。
【００２６】
図６に示される隣接セルの場合には、まず図６（ａ）の形態を考察すると、加入者装置ｉは、（基地局Ｂ2 からの競合信号に起因する）ダウンリンクと（加入者端末ｊからの競合信号に起因する）アップリンクの両方で隣接チャンネル干渉を経験するだろう。図面から容易にわかるように、図６（ｂ）のダウンリンクと図６（ｃ）のアップリンクで匹敵する隣接チャンネル干渉が経験されるだろうが、図６（ｂ）のアップリンクと図（６ｃ）のダウンリンクでは隣接チャンネル干渉は無視できるだろう。
【００２７】
エム・ベンベニステ(M. Benveniste) −７（Ｓ／Ｎ０８／５８０５７０）として指定された関連クロス−リファレンス ケースでは、（サービス中のチャンネルと干渉する隣接チャンネル間の）チャンネルセパレーションと、サービス中のチャンネルと干渉チャンネルの受信信号強度と、Ｓ／Ｉ比との間にある関係が発生した。そして、これらの関係は例示の無線通信アプリケーションに適用され、サービス信号と干渉信号間の比較信号強度の色々なレベルに関して得られたＳ／Ｉ比とチャンネルセパレーションに関係する２つのテーブルを発生した。以下の説明データのいくつかの有効な参照を提供するこれらのテーブルは、以下のように再現され、次の通り特徴づけられる。
【００２８】
表１は、１８ｄＢの設計共通チャンネルＳ／Ｉスレショールドに基づいて、サービスされる加入者Ｔで得られたＳ／Ｉ比とチャンネル間隔ｗとの間の比較を提供する。見てわかるように、第１の縦欄は多数のチャンネル帯域幅で与えられるチャンネル間隔を表わし、残りの１０個の縦欄は、加入者によって経験される場合の、サービス信号Ｐへの干渉についての信号強度の比（ｄＢ）の異なる値に対して、サービスされる加入者のために得られたＳ／Ｉ比（ｄＢ）を提供する。同様に、表２は、異なるチャンネル間隔ｗと、目標全体Ｓ／Ｉ比Ｔを得るために必要とされる設計共通チャンネルＳ／Ｉ比（すなわち、１８ｄＢに等しいｄＢ（Ｔ）に関するＴc とｗ間の比較）を提供する。
【００２９】
【表１】
【表２】
前に記述したように、電力制御が適用されず、かつ両加入者装置ｉ及びｊが同一基地局よりサービスされる（すなわち図５の形態）場合には、ダウンリンク干渉信号及びサービス信号は、各信号が基地局から送信される電力が等しいため匹敵するものになるだろう。したがって、干渉信号対サービス信号の比Ｐは１に等しくなり、ｄＢ（Ｐ）は０に等しくなる。表１からわかるように、隣接チャンネル利用が許された場合は、Ｓ／Ｉ比は１６．２３ｄＢに落ち、これは６３．１（１８ｄＢ）の目標値の６７パーセントに相当する。チャンネル間隔ｗを２に等しく設定すると、隣接チャンネル干渉で生じるＳ／Ｉ比の落ち込みをほとんど改善するのに十分となる（Ｓ／Ｉ比は１６．２３ｄＢから１７．９９ｄＢに増加する）。
【００３２】
匹敵する状態は、図６（ａ）及び６（ｂ）に示されるように、サービスする加入者装置ｉが干渉する加入者装置ｊの位置にかかわらず２つのセル間の共通境界の近傍にある場合に、加入者装置ｉ及びｊが異なる基地局よりサービスされる時に発生する。しかしながら、図６（ｃ）に示されるように、加入者装置ｉがそのサービス基地局Ｂ1 からよりも干渉する基地局Ｂ2 から遠く離れている場合は、Ｐ比は１より小さくなり、ｄＢ（Ｐ）は負になる。したがって、Ｓ／Ｉ比についての隣接チャンネル利用の影響は少なくなる。例えば、ー５ｄＢのｄＢ（Ｐ）では、表１は、得られるＳ／Ｉ比が１７．３６ｄＢになることを示し、これは１８ｄＢの設計共通チャンネルＳ／Ｉ比の８６パーセントに相当する。ー１０ｄＢに等しいｄＢ（Ｐ）に対しては、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比が得られ、これは設計共通チャンネルＳ／Ｉ比の９５パーセントに相当する。かけがえとして、これは、隣接チャンネル干渉が合成された共通チャンネル干渉プラス隣接チャンネル干渉の５パーセントに制限される場合のＳ／Ｉ比で得られる値として特徴づけられる。したがって、隣接チャンネル干渉が受け入れ可能になるＰの値を定義することができる。この定義される値はここではＰa と呼ばれ、説明された模範的な例では−１０ｄＢに等しい。
【００３３】
表２のｗとＴc 間の比較を考慮すると、ｄＢ（Ｐ）＝０の場合について、チャンネル間隔が１から２に増加すると、２１．０３ｄＢの代わりに１８．０１ｄＢの共通チャンネルＳ／Ｉ比について設計することが許されることがわかる。したがって、チャンネル間隔が２以上に増加した場合は、共通チャンネル干渉限界に関して、したがって容量に関して、ほとんど得るところがなくなる。
【００３４】
電力制御の場合については、ダウンリンクの電力制御は隣接チャンネル干渉の影響を悪化させることが示された。電力制御がダウンリンクに適用されてその中のより近傍の加入者装置の信号強度を減少させる特定の場合を考えてみる。この場合は、Ｐは２つの加入者装置をサービスする信号の電力減少の差に等しくなるだろう。最悪のケースは、図５（ａ）の形態で示されるように、信号サービスする加入者装置ｉの電力がかなり減少し、かつサービスする加入者装置ｊが最大電力で動作している時に起こる。表１は、たとえ設計共通チャンネルＳ／Ｉ比が１８ｄＢであるとしても、ダウンリンク電力が近端加入者装置について２８ｄＢだけ減少した場合は、得られるＳ／Ｉ比は負になることを示している。これは、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比を達成するために３のチャンネル間隔を採用する。
【００３５】
Ｍ．ＢＥＶＥＮＩＳＴＥ−９と呼ばれる関連クロスリファレンス出願では、妥当なＳ／Ｉ比を維持しながら、チャンネル間隔を２以上に増加させることなく、ダウンリンク電力制御の部分的利用を許す新規な混合電力制御方法論が開示されている。
【００３６】
Ｂ．隣接チャンネル干渉処理
Ｂ１．隣接チャンネル制限を伴う再利用分割
Ｐ（干渉信号対サービス信号の信号強度の比）がスレショールド値Ｐa より低い時はいつでも、隣接チャンネル干渉は指定されたレベル以下になることが前に示された。このレベルが低い場合は、実際は隣接チャンネル干渉がないと言うことができる。この関係を仮定すれば、ここで、Benveniste-9(S/N 08/581694) と呼ばれる関連出願に開示されている混合電力制御方法の応用により、加入者装置が、隣接セルにある加入者装置からのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験したり、あるいは前記加入者装置とのアップリンク隣接チャンネル干渉を引き起こしたりしないだろう領域がセルの内部に存在する。したがって、隣接セルからの隣接チャンネル干渉を避けるためには、隣接セルの非干渉領域外の加入者装置による隣接チャンネル使用を避けることでたりる。この領域が確認された後、隣接チャンネル干渉をその他の点で達成可能なものに対して容量増大で満たすことができる。
【００３７】
（ａ）無隣接チャンネル干渉領域
本発明のこの実施例の方法の一例として、図７に示されるように、それぞれ基地局Ｂ1 及びＢ2 でサービスされる２つの同一サイズセルを考えたい。この例示のケースについては、電力制御はダウンリンクで使用されない。関連論文［エム・ベンベニステ(M. Benveniste) の“チャンネル化されたセルラーシステムにおける隣接チャンネル干渉の処理”近刊］では、発明者は、隣接セル内の一対の加入者装置について、加入者装置が隣接セルからのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験するかどうかは、それ自身の位置にのみ依存し、隣接セル内の加入者装置の位置に依存しないことを示した。特に、距離に対するログリニア伝搬損失を仮定することができるケースでは、加入者装置は、以下の場合には隣接セル内の加入者装置からのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験しないだろう。
【００３８】
【数２】
【００３９】
図７に示されるように、セル２で用いられる隣接チャンネルからセル１で経験される隣接チャンネル干渉がない左側に輪郭線ＸＸ′を引くことができる。ｌはＢ1 からの輪郭線ＸＸ′の最短距離であると仮定されたい。セル１が隣接チャンネルを使用する隣接セルで囲まれた場合は、半径ｌの円になり、その内側の加入者装置は、ダウンリンクの隣接チャンネル干渉によって影響を受けないままになるだろう。
【００４０】
ｌは次の通り式８から計算することができる。
【数３】
【数４】
例えば、Ｐa が０．１（ｄＢ（Ｐ）＝−１０）に等しく、かつγが４に等しければ、ｌは０．６２３４Ｒに等しくなるだろう。
【００４２】
発明者の引用論文では、同様の関係が、ダウンリンクで無電力制御かつアップリンクで全電力制御について展開されている。特に、電力制御が適用されたアップリンクについて、隣接チャンネル干渉は以下の場合には受けないだろうということが示されている。
【数５】
【００４３】
この関係から、アップリンクでの全電力制御の使用により、セル２内の加入者装置がセル１へのかなりの隣接チャンネル干渉を引き起こすことができない右側に、境界線ＹＹ′、基地局Ｂ2 からの距離ｌ′が存在する。半径ｌ′の円内の加入者装置は、隣接セルへのアップリンク隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろう。発明者の論文では、電力制御が受信信号強度に等価になるように選択された場合には、ダウンリンク及びアップリンク関係は同等になり、これは、ＹＹ′がＸＸ′の鏡像になりかつｌ′がｌに等しくなることを確実にする。
【００４４】
（ｂ）方法論の特質
上記に説明した隣接チャンネル干渉関係は以下の２つの性質に簡潔に表現することができる。すなわち、
Ｉ．その基地局の半径ｌ内の加入者装置は、隣接セルからのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験しないだろう。
ＩＩ．同じ加入者装置は、隣接セルへのアップリンク隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろう。
これらの性質に基づいて、隣接チャンネル干渉は以下の３条件を課することにより消去することができる。
【００４５】
１．各セル内に２つのサーバー群、すなわち一方は半径ｌI 内の加入者装置のためのもの、他方はその半径外のためのもの、を確立すべきである。ここで、ｌI は１より小さいかまたはｌに等しい。
２．隣接チャンネルは内部及び外部サーバー群のどんなペアにおいても許されない。
３．隣接チャンネルは、隣接セルに割り当てられるどんな２つの外部サーバー群でも使用することができない。
【００４６】
条件２によって、外部サーバー群は内部サーバー群への隣接チャンネル干渉を引き起こさず、その逆も同様である。これは、性質Ｉ及びＩＩと結合され、内部サーバー群が互いに隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろうということを確実にする。性質Ｉにしたがって、内部サーバー群のダウンリンクに隣接チャンネル干渉は存在しない。内部サーバー群のアップリンクの隣接チャンネル干渉は、性質ＩＩにより他の内部サーバー群によって引き起こすことができない。また、条件２のために外部サーバー群からも隣接チャンネル干渉が生じることができない。したがって、内部サーバー群は隣接チャンネル干渉を経験しない。
【００４７】
条件３によって、外部サーバー群は、他の外部サーバー群による隣接チャンネル干渉を引き起こさないだろう。条件２の結果として、内部サーバー群からの隣接チャンネル干渉はないので、外部サーバー群は隣接チャンネル干渉を経験しないだろう。
【００４８】
（ｃ）方法論の実行
条件２は、利用可能なスペクトラムを２つの結合されたオーバーラップのない部分、すなわち低周波数部分と高周波数部分に分割することにより満足することができる。一方の部分のチャンネルは内部サーバー群に割り当てられ、他方の部分のチャンネルは外部サーバー群に割り当てられる。したがって、スペクトラムが分割される一組のチャンネルのほかは、内部及び外部サーバー群間に隣接チャンネルは存在しない。隣接チャンネル干渉の可能性を完全に消去したければ、前記一組の２つのチャンネルの一方を落としても良い。
【００４９】
条件３を満足させるためには、隣接セルが外部サーバー群の隣接チャンネルを使用しないことを保証しなければならない。この目標の達成は、概念的に、下のチャンネル割り当て問題を隣接チャンネル制限で解決するに匹敵するレベルの難しさを呈する。しかしながら、本発明の方法論の相当な利点は、このような割り当てが（典型的には、隣接チャンネル制限なしにこの問題を解決することに関して減少した容量で）見出されるやいなや、この容量を再利用分割で増加させることができる。
【００５０】
再利用分割は、より短い再利用距離すなわち同等にはより低い再利用ファクタのために、基地局により近く享受されたより高いＳ／Ｉ比を交換することによって、隣接チャンネル制限がない時は容量を増加させるために使用された。［ S.W. Halpern,"Reuse partitioning in cellular systems", Proceeding of the 33rd Vehicular Technology Conference,pp.322-327,May 1983参照］。隣接チャンネル制限が課せられた場合、交換は、より低い再利用ファクタがこれらの制限を満足させることができなくなるにつれて、達成するのがより難しくなる。本発明の方法論は、この障害を回避してより大きな容量を得る方法を示している。
【００５１】
最後に、内部サーバー群の半径ｌI の限度ｌは、無視できると思われる隣接チャンネル干渉の規定レベルを作りだすために制限する必要がない。この半径（したがって、より高い隣接チャンネル干渉レベル）は、結果的に生じる総合共通チャンネル及び隣接チャンネル干渉が受け入れ可能になることを条件として、セル容量が増加するように選択することができる。
【００５２】
（ｄ）方法論の応用
本発明の方法論は、融通式チャンネル割り当てばかりでなく、規則的及び不規則的固定式チャンネル割り当てと共に用いることができる。この項は、固定式規則的チャンネル割り当てと共に用いられる場合にこの方法で達成できる容量増加を示すこの方法論の模範的な応用を提供する。
【００５３】
（９，３）のＮ
まず、チャンネル群が水平順序で構成されている例を考える。よって、各チャンネル群は、それ以上またはそれ以下のチャンネル群に隣接チャンネルを含み、最後のチャンネル群は最初のチャンネル群に隣接している。図８に示されるように、９の再利用ファクタは外部サーバー群に用いられ、３の再利用ファクタは内部サーバー群に用いられるだろう。Benveniste-7と呼ばれる関連出願（S/N 08/580570)には、このようなサイズ９の再利用クラスターは、上記の条件３で要求されるように、隣接する縁を持っていないことが示されていた。
【００５４】
容量は、２パーセントの閉塞確率を有する利用可能なチャンネルで実行することができる、提供された負荷として測定される。トラフィックは不規則に分布していると仮定すると、内部サーバー群の到達エリア内に位置するだろう全トラフィックの部分はｌI 2／Ｒ2 に等しくなるだろう。すなわち、ａ0 が外部サーバー群の容量かつａ1 が内部サーバー群の容量とすれば、トラフィックが半径Ｒの円内で一様に分布している場合は、以下の関係が維持しなければならない。
【数６】
【数７】
次に、３９９チャンネルが利用可能である（現在の米国セルラー通信システムの場合と同じ）と考えてみる。これらのチャンネルのうちの３２４チャンネルが９つの外部サーバー群に（各々に３６）割り当てられると共に、７５チャンネルが３つの内部サーバー群に（各々に２５）割り当てられた場合、外部サーバー群の容量ａ0 は（２％の閉塞確率に基づいて規格エルラング表から）２７．３エルラングになり、内部サーバー群の容量ａ1 は１７．５エルラングになるだろう。セル当たりの全容量は４４．８エルラングになり、そのうちの０．３９０６が内部サーバー群によって伝達されるだろう。（表３参照）しかしながら、一様なトラフィック分布という仮定と一致すべく、内部サーバー群半径ｌI は式（１１）より０．６２５０Ｒになる必要があるだろう。内部サーバー群に取って最も悪い共通チャンネルＳ／Ｉ比は基地局からの距離ｌI が実現されるだろう。それは１８．７ｄＢになるだろう。ｌI のこの値に対応するＰa 値は式（９）よりー９．９３ｄＢになる。式（３）は内側円内で得られる最悪ケースＳ／Ｉ比を与える。すなわち、それは１８．５ｄＢとなる。外部サーバー群の加入者装置の最悪ケースＳ／Ｉ比は１９．６ｄＢになる。ここで、Ｓ／Ｉ比は、サーバー群の到達エリアの境界の固定点に最も近い６つの共通チャンネルセルの干渉分布を加算する事によって計算される。
【００５６】
より高いＳ／Ｉ比は、ｌI を減少させ、表４に見られるようにサーバー群間に利用可能なチャンネルを再配分することによって実現することができる。もし３３３チャンネルが９つの外部サーバー群に（各々に３７）割り当てられると共に、６６チャンネルが３つの内部サーバー群に（各々に２２）割り当てられるならば、外部サーバー群の容量は各々２８．２エルラングになり、内部サーバー群の容量は各々１４．９エルラングになるだろう。そして、４３．１エルラングの総合セル容量のうちの０．３５が内部サーバー群にある。式（１）の一様なトラフィック分布状態は、ｌI が０．５８８Ｒに等しくなった場合に満足されるだろう。内部サーバー群の共通Ｓ／Ｉ比は１９．８５ｄＢになる。最悪キャストＰa 値は式（９）で計算されるようにー１１．５６ｄＢになる。式（３）は内側円で得られる最悪ケースＳ／Ｉ比を与える。すなわち、それは１９．６２ｄＢとなる。外部サーバー群はそれにもかかわらず１９．６ｄＢの最悪ケースＳ／Ｉ比を有する。
【００５７】
【表３】
【表４】
（８，３）のＮ
この例では、チャンネル群は奇数／偶数法で構成される。すなわち、チャンネル群の半分は２列のマトリクスの第１列から得られ、他の半分は第２列から得られる。８の再利用ファクタは外部サーバー群に使用され、３の再利用ファクタは内部サーバー群に使用されるだろう。８つ野飼い部サーバーチャンネル群のうちのペア（１，２），（３，４），（５，６）及び（７，８）は隣接チャンネルを含む。もしスペクトラムの第１、第２及び第３の４分の１の後のチャンネルが使用されなかったならば、残りのペアに隣接チャンネルは存在しないだろう。Benveniste-7(S/N 08/580570) と呼ばれる関連出願には、奇数／偶数チャンネル群構成を有する８のＮの再利用パターンが隣接する縁を有さないことが示されていた。
【００６０】
利用可能な３９６チャンネルのうちの、３１２チャンネルは８つの外部サーバー群に（各々に３９）割り当てられ、８４チャンネルは３つの内部サーバー群に（各々に２８）割り当てられる。提供された３０．１エルラングの負荷ａ0 は、２パーセントの閉塞確率で各外部サーバー群によって伝達することができる。各々２８チャンネルを用いて、内部サーバー群は各々２０．２エルラングを伝達することができる。式（１１）より、ｌI は０．６３３７Ｒになるだろう。例として、Ｐa をー１０ｄＢに設定することによる隣接チャンネル干渉の制限を考えてみる。そこで、式（１０）より、γが４に等しければ、ｌI は０．６２３４Ｒに等しくなるだろう。内部サーバー群の負荷ａ1 は、式（１１）で表わされた一様な分布仮定にしたがって１９．１エルラングになるだろう。この（８，３）再利用分割方式を用いたセルの総合容量は表５に示されるように４９．２エルラングになるだろう。外部サーバー群のＳ／Ｉ比は１９．５ｄＢになる。内部サーバー群では、Ｓ／Ｉ比は１８．５ｄＢになり、共通チャンネルＳ／Ｉ比は１８．７ｄＢ内部群に等しくなる。
【００６１】
【表５】
内部サーバー鵜群のエリアを減少させることによって、より低容量を伴うより高いＳ／Ｉ比を達成することができる。ｌI を０．５９１８Ｒに等しくすることによって、内部及び外部サーバー群のＳ／Ｉ比を１９．５ｄＢで等しくすることができる。次いで、４０チャンネルを８つの外部サーバー群の各々に割り当てかつ各内部サーバー群に２５チャンネルを割り当てることによって、２パーセントの確率で閉塞する提供された負荷は、各タイプのサーバー群に対してそれぞれ３１及び１７．５エルラングになるだろう。（１１）の一様なトラフィック分布仮定を満足するために、ａ1 は１６．７エルラングになるように調整される。したがって、内部及び外部サーバー群の総合容量は、表６に見られるようにセル当たり４７．７エルラングになるだろう。
【００６３】
【表６】
ＩＩ．結び
ここでは、隣接チャンネル冠省を処理するための新規な方法論が開示された。この方法は、固定式及び融通式規則的及び不規則的チャンネル割り当てと共に使用することができる。また、チャンネル化システムが周波数分割多重アクセスを使用していようがハイブリッド周波数分割ー時分割多重アクセスを使用していようが、すべてのチャンネル化システムに適用可能である。
【００６５】
本発明のこの実施例を詳細に説明したが、付随の請求の範囲で定義されるように本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、ここで種々の変更、改変及び置換を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線セルラー通信システムの規則的なセル配置の概略図を示す。
【図２】７の再利用ファクタに基づくセクター化されたセル配置を示す。
【図３】無線セルラー通信システムの主構成要素と前記構成要素間の典型的な相互接続をブロック図形式で示す。
【図４】融通式チャンネル割当方法論を用いて無線セルラー通信システムの多数のセルへの無線チャンネルの割り当てを制御するためのデータ処理装置の概略ブロック図を示す。
【図５】その基地局を含み、互いに及び基地局に対して種々の位置に並べられた、サービスされる加入者端末装置と干渉するかもしれない加入者端末装置を有する１つのセルを概略的に示す。
【図６】各々が基地局を含み、互いに及び基地局に対して種々の位置に並べられた、サービスされる加入者端末装置と干渉するかもしれない加入者端末装置を有する２つの隣接するセルを概略的に示す。
【図７】本発明の隣接チャンネル制限を用いた再利用分割の応用を示す。
【図８】本発明の方法による再利用分割を含むセル配置を示す。
Claims (13)
- 複数のセルに分割されたサービスエリアを有する無線通信網における干渉を処理する方法であって、複数の通信チャネルが前記セル間の割り当てのために利用可能である方法において、
各セル内に２つのサーバー群、即ち、前記セル内の中心送信局から所定の半径ｌ内にある移動体装置用の内部サーバー群、及び該半径ｌ外の移動体装置用に対する外部サーバー群を形成する工程、及び
隣接チャネルは外側及び内側サーバー群のいかなるペアとしても許可されないこと、及び、隣接チャネルは、隣接セルに割り当てられる２つの外部サーバー群のいずれによっても使用することができないことを条件として前記２つのサーバー群間で前記利用可能なチャネルを割り当てる工程
からなることを特徴とする干渉処理方法。 - 請求項１記載の方法において、前記半径ｌは、その半径の内側の移動装置が隣接セルからのダウンリンク隣接チャンネル干渉を経験しないように選ばれる干渉処理方法。
- 請求項１記載の方法において、前記半径ｌは、その半径の内側の移動装置が隣接セルで動作中の移動装置とのアップリンク隣接チャンネル干渉生じないように選ばれる干渉処理方法。
- 請求項１記載の方法において、前記半径ｌは以下の関係
で定義される干渉処理方法。 - 請求項１記載の方法において、再利用分割はセルにより大きなトラフィック処理容量を提供するように適用される干渉処理方法。
- 請求項５記載の方法において、前記中央送信局からの前記半径ｌは、得られた信号対干渉（Ｓ／Ｉ）比と前記セルのトラフィック伝送容量間の得失の比較をもたらすように調整される干渉処理方法。
- 請求項５記載の方法において、前記外部サーバー群は９の再利用係数で特徴付けられると共に、前記内部サーバー群は３の再利用係数で特徴付けられる干渉処理商法。
- 請求項５記載の方法において、前記外部サーバー群は８の再利用係数で特徴付けられると共に、前記内部サーバー群は３の再利用係数で特徴付けられ、さらにチャンネル群は奇数／偶数法で構築される干渉処理商法。
- 請求項１記載の方法において、前記方法は規則的な固定式チャンネル割り当てに適用される干渉処理方法。
- 請求項１記載の方法において、前記方法は不規則的な固定式チャンネル割り当てに適用される干渉処理方法。
- 請求項１記載の方法において、前記方法は動的チャンネル割り当てに適用される干渉処理方法。
- 無線通信網における複数のセル間で複数の通信チャネルの割り当てを決定するためのプログラムを内蔵するように製作された記憶手段を有するコンピュータプロセッサであって、前記プログラムが請求項１の割り当てを決定する方法の各工程を実行する、コンピュータプロセッサ。
- 請求項７又は８記載の干渉処理方法において、前記半径ｌ及び前記 サーバ群に対するチャネルの割り当てが、セルの内部及び外部サーバ群が同じ閉塞率を経験するように決定される干渉処理方法。
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