JP3936421B2 - パワー制御と有向チャネル割当てを併用して隣接チャネル干渉の管理を行なうためのシステムおよび方法 - Google Patents
パワー制御と有向チャネル割当てを併用して隣接チャネル干渉の管理を行なうためのシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【参照されるべき関連する特許出願】
この特許出願は、合衆国特許出願第０８／５８０５７０号、“System and Metod For Managing Neighbor Channel Interference In Channelized Cellular Systems”(M.BENVENISTE-7）および、合衆国特許出願第０８／５８０５６８号、“System and Method For Management of Neighbor Channel Interference With Cellular Reuse Partitioning”（M.BENVENISTE-8）と関連するものであり、これらの特許出願が、同一の出願人による現在の出願と同時に申請されてるために、これらも参照されるべきである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システム、より詳細には、チャネル化されたセルラシステム内の隣接チャネル干渉を管理するための改良された手段に関する。
【０００３】
【従来の技術】
無線通信の分野においては、スペクトルを効率的に利用し、利用可能なチャネルを最大にするための配慮から、一般に、これらチャネルをセルラ構成にし、この構成から誘導される周波数を使用することが必要となる。つまり、サービスエリアがセルとして知られているコネクティドサービス領域（connected service domains ）に分割される。特定のセル内において、ユーザが、無線リンクを介してそのセルにサービスを提供する基地局と交信すると、この基地局は、無線通信網を構成する他の複数のセルに対する基地局と接続される。次に、この無線通信網が、通常は、一つあるいは複数の有線網に接続される。このような無線網を使用して通信するために、各ユーザには、チャネルの離散集合（discrete set of channels）の一つが割当てられる。
【０００４】
図１には、従来の無線セルラ通信システムの規則的な六角セル配列が簡略的に示される（脚注１）。周知のように、地理上のサービスエリアを六角格子として表現することによって幾何学的なパターンが確立されるが、これは、周波数をパターン化された配置（patterned disposition ）に従って割当てることを許し、これによってこれら周波数を制御された反復的な規則的な割当てモデルに従って再利用（reuse ）することが可能にされる。これらセルエリアは、おのおの、それらに割当てられた特定のチャネルセットを持つ（脚注２）。各チャネルセットは、そのセルエリア内で使用するための複数の個別の送信および受信無線チャネルから構成される。図１に示されるモデルにおいて、“Ａ”とマークされたセルは、コーユーザセル（co-user cells ）であり、全てが、同一のチャネルセットを使用する。このことは、“Ｂ”、“Ｃ”、などとマークされたコーユーザセルについても同様であり、これらのおのおのは、それ自身に割当てられたチャネルセットを持つ。
【０００５】
各セルは、基地局と関連するアンテナシステムによって放射され、これら基地局は、互いにおよび／あるいは他の網と相互接続される。全方向放射パターンがアンテナ１０１によって示され、セルがより小さなＶ形タイプのサービスエリアにセクタ化された指向性アンテナパターンがアンテナ１０２によって表される。
【０００６】
周知のように、セルラ通信システムの最も中心的な概念として周波数の再利用がある。周波数の再利用によって、異なる地理上の位置（異なるセル）内のユーザが、同一周波数のチャネルを同時に使用することが可能になるが、これが、図１に、規則的なチャネル割当ての場合に対して、共通の記号を持つセルとして示される。周波数の再利用は、システムのスペクトル効率を大幅に向上させるが、反面、適当なシステム設計がなされない場合は、同一チャネルを共通に使用するのに起因してセル間に重大な干渉を起こす恐れがある。
【０００７】
周波数を再利用するための割当ては、一般には、コーユーザセルを識別するため、およびＲＦスペクトルをチャネルセットに分割するための単純な規則を採用することによって実現される。チャネル割当てアプローチは、二つの範疇、つまり、固定的（fixed ）な割当てと、フレキシブル（flexible）な割当てに大別することができる。［これに関しては、M.Benveniste、“Self Configurable Wireless System"、forthcoming、を参照すること］。固定的なチャネル割当てにおいては、セルとそれらにサービスを提供するための（それらセルのために使用される）チャネルとの間の関係が固定される。あるセルに割当てられたチャネルは、そのセル内の呼のみをサービスすることができ、各チャネルは、それらチャネルを割当てられた全てのセルによって同時に使用することができる。固定的なチャネル割当ての一例として、“規則的（regular ）”なチャネル割当てがあるが、これは、同一サイズの、規則的な間隔のセルを持つことを特徴とする。規則的なチャネル割当ては、セル間をトラヒックが一様に分配されるシステムに対しては、最適である。
【０００８】
トラヒックの分布が一様でない場合には、チャネルをセルに、それらのトラヒック負荷に従って、割当てる最適の固定的、“不規則的（non-regular ）”、なチャネル割当てを見つけることができる。［このような最適の不規則的な割当てを達成するためのプロセスが、M.Benvenisteによる“Apparatus and Method for Non-Regular Channel Assignment in Wireless Communication Networks”、合衆国特許第５，４０４，５７４号において開示されている］。
【０００９】
フレキシブルなチャネル割当法は、システムの、基地局無線を遠隔からソフトウエアにて再チューニングするための能力を活用するが、この能力は、チャネル容量をトラヒック変動に適応させることを可能にする。フレキシブルなチャネル割当方法論のクラスには、適応的（adaptive）なチャネル割当て、動的（dynamic ）なチャネル割当て、および、これら二つのハイブリッドである適応的動的（adaptive-dynamic）なチャネル割当てが含まれる［上に参照のM.Benvenisteの“Self Configurable Wireless System",id.を参照］。
【００１０】
また、無線通信システム内の通信の品質は、受信信号の干渉に対する比（Ｓ／Ｉ比）に大きく依存することがよく知られている。問題となる主要な干渉は、二つの要素、つまり、コーチャネル干渉（co-channel interference ）および隣接チャネル干渉（neighbor-channel interference ）から成る。コーチャネル干渉は、動作中のチャネルと同一の周波数にチューニングされた通信源からの干渉であり、隣接チャネル干渉は、周波数スペクトルにおいて動作中のチャネルと近いチャネルを使用する通信源から来る。干渉隣接チャネルが、スペクトルにおいて動作中のチャネルと隣接する場合には、通常、隣接チャネル干渉（adjacent-channel interference ）という用語が使用される。要求される音声あるいはデータ伝送品質を達成するためには、受信された信号の、コーチャネル干渉と隣接チャネル干渉の和に対する比が、指定される閾値以上であることが要求される。
【００１１】
あるセル内および隣接セル内の隣接チャネルの使用を回避する必要性についてはよく知られている。一般的に、図２のセクタ化されたパターンによって示されるような、３セクタ−セルが、７−セルから成るクラスタ内のスペクトルを再利用し、同一セルをサービスするためのチャネル間の間隔が、２１チャネル（６３０ｋＨｚ）とされる、アナログＡＭＰＳシステムにおける従来のチャネル割当て法は、隣接チャネルからの干渉を無視できる程度にするのに十分である。物理的に隣接するセルに関しては、隣接チャネルセットが、同一セルの複数のセクタ、あるいは考慮下のセクタに隣接する隣接セル内の複数のセクタに割当てられるのを回避することで十分である。このようなチャネル割当てが、図２に示されるように、３−セクタセルが７セルのサイズのグループを再利用する構成に対して存在する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ただし、これよりは従来的でないチャネル割当てアプローチ、例えば、フレキシブルなあるいは不規則的で、かつ、固定的なチャネル割当てが追求される場合は、チャネル間隔要件のこのようなほぼ自動的な満足は、もはや起こらない。このようなアプローチにおいては、セルラシステム設計者は、ある一つのセル内あるいは隣接する複数のセル内で同時に使用されるチャネル間に要求される最小のスペクトル間隔について決定することを要求される。この問題に答えるために既に提唱されている様々なアプローチは、全くとはいわないまでも、十分には、隣接チャネル干渉について考慮していない（脚注３）。より具体的には、従来の隣接チャネル干渉の取り扱い、およびチャネル間隔要件の決定においては、Ｓ／Ｉ比に対する全体としての影響についての十分な考慮がなされていない。［例えば、W.C.Y.Lee によるMobile Cellular Telecommunications Systems、McGraw-Hill、New York、1989を参照されたい。］。このように、隣接チャネル干渉がＳ／Ｉ比に及ぼす影響が考慮されてないために、結果として、信号が、干渉より弱くなる場合が生ずる。コーチャネル干渉が存在しない場合は、受信機付近に位置する干渉信号の相対強度を、チャネル分離に起因する信号強度の低下とバランスさせることによって、結果としてのＳ／Ｉ比を１（０ｄＢ）にすることができるが、ただし、コーチャネル干渉が存在する場合は、結果としてのＳ／Ｉ比は、１以下（ｄＢにて表現された場合は負）になる。
【００１３】
Ｓ／Ｉ要件は、全体としての干渉を制限することを意味し、全体としての干渉は二つの項の和（つまり、コーチャネル干渉の項と隣接チャネル干渉の項の和）であるために、これらの間には、トレードオフが存在することとなる。つまり、隣接チャネル干渉の観点からは、チャネル間の周波数スペクトル間隔が大きくされると減少し、こうして、コーチャネル干渉に対するより大きなマージンを残すこととなる。結果として、より小さな再利用距離が可能になり、少なくとも原理上は、システム容量が高くなる。ただし、反面、より大きなチャネル間隔は、各セル内に使用できるチャネルの数を少なくし、これは、他の点が同一にとどまる場合は、容量を低減させることとなる。従って、システム設計者の一つの重要な目的は、Ｓ／Ｉ要件が満足され、かつ、スペクトル利用が最大になるような最適なチャネル間隔を決定することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セルラ無線通信システム内の隣接チャネル干渉を、これらシステム内の通信チャネルのサービス品質係数の関数として、管理するための新規の複数の方法論を提供する。ここに開示される隣接チャネル干渉を管理するためのこれら新規の複数の方法論には：
【００１５】
混合型パワー制御（Mixed Power Control ）法−−従来のパワー制御法と関連する干渉問題を克服することを目的とする；
有向割当て（Directed Assignment ）法−−無輻湊状態において隣接セル間の隣接チャネル衝突を低減することを目的とする；および
混合型パワー制御と有向チャネル割当ての併用（Mixed Power Control with Directed Assignment）法−−隣接セル間の隣接チャネル干渉を低減することを目的とする：
が含まれ、これらのおのおのが、本発明の一つの実施例を構成するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、一部分、コンピュータシステム内のデータに関する演算のアルゴリズムおよび記号的表現の観点から行なわれる。明らかなように、これらアルゴリズム的記述および表現は、システムエンジニアリングの分野における技術者によって当業者に彼らの研究の内容を伝えるために通常に使用される手段である。
【００１７】
ここで（および一般的に）使用されるアルゴリズムという用語は、要望される結果に導くための独立したステップのシーケンスと見ることができる。これらステップは、通常、物理量の操作を伴う。通常、必ずしもそうではないが、これら物理量は、蓄積、転送、結合、比較、その他の操作が可能な電気的あるいは磁気的な信号の形式をとる。説明の便利さ、並びに、通常の用法と適合させるために、これら信号は、しばしば、ビット、値、エレメント、記号、文字、項、数、その他の観点から説明される。ただし、これらおよび類似する用語は、適当な物理量と対応されるべきであり、これら用語は、これら量に与えられた単なる便宜上のラベルであるということが強調されるべきである。
【００１８】
説明の明快さのために、本発明の実施例が個々の機能ブロック（“プロセッサ”とラベルされる機能ブロックを含む）から構成されるものとして説明される。これらが表す機能は、共有あるいは専用ハードウエアの使用を通じて提供され、これらには、これに限定されるものではないが、ソフトウエアを実行する能力を持つハードウエアが含まれる。例えば、図３および４内に示される“ＯＭＣ”、“ＭＳＣ”、および“ＢＳ”、並びに、図４の“コンピュータプロセッサ”機能の幾つかあるいは全ては、一つあるいは複数のプロセッサによって提供され、これらプロセッサには、共有プロセッサも含まれる。（“プロセッサ”という用語の使用は、ソフトウエアを実行する能力を持つハードウエアを排他的に差すものと理解されるべきできない）。
【００１９】
一例としての実施例は、マイクロプロセッサおよび／あるいはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウエア、例えば、ＡＴ＆Ｔ ＤＳＰ１６あるいはＤＳＰ３２Ｃ、以下に説明される動作を遂行するためのソフトウエアを蓄積するための読み出し専用メモリ（ＲＡＭ）、および結果を蓄積するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。大規模集積（ＶＬＳＩ）ハードウエア実施例、並びに、カスタムＶＬＳＩ回路と汎用ＤＳＰ回路との組合せを使用することも可能である。
【００２０】
図３には典型的なセルラシステムがブロック図にて示される。図示されるように複数の移動交換センタ（ＭＳＣ）２０２および２０３によって移動無線電話システムが公衆交換電話網２０１（ＰＳＴＮ）に接続される。ＭＳＣの交換によって、おのおのがセルカバーエリアにサービスを提供する複数の基地局（ＢＳ）２１０が相互接続される。各カバーエリアは、図示されるように、実際のシステムに典型的な不規則な境界を持つ。各ＢＳは、そのセルカバーエリア内の移動無線電話２５０にサービスを提供するための無線送／受信装置および放射アンテナを持つ。
【００２１】
運転および管理センタ（ＯＭＣ）２２０が、それらのシステム動作およびそれらと関連するＢＳ２１０を制御するためにＭＳＣ２０２および２０３に結合される。ＯＭＣ２２０は、中央制御局であり、これは、データ処理部、データメモリから入力されるデータを受け入れるための入力、およびリアルタイムコントロールを含む。フレキシブルなチャネル割当ての場合は、このデータ処理構成が、ＢＳの所に位置する遠隔からチューニング可能な無線トランシーバとの組合せにてチャネル割当て（アレンジメント）を実現するために使用される。
【００２２】
このようなフレキシブルなチャネル割当てに対しては、図４に略ブロック図にて示されるような、ＢＳの所の無線トランシーバのチャネル割当ておよびチューニングを制御するためのデータ処理装置の一例としての実現が、ＯＭＣ内に含まれる。コンピュータプロセッサ３１０は、関連するメモリ３１１内に蓄積されたプログラムを持つ。このプログラムは、セルラシステムへの無線チャネルの割当てを遂行するためのインストラクションを含む。初期入力データが入力機能３１２を通じてコンピュータプロセッサ３１０に供給される。これら入力には、利用可能なセル、利用可能な無線周波数、および干渉情報が含まれる。干渉情報は、通常、セル間干渉マトリックス（cell-to-cell interference matrix）の形式を持ち、他のセルからの各セルへの干渉を定義する。これら入力には、さらに、要望されるチャネル割当ておよびトラヒック利用パターンに対して要求されるシステム制約が含まれる。
【００２３】
フレキシブルなチャネル割当て方法論を実現するために、チャネル割当てプロセスが、コンピュータプロセッサ３１０によって、メモリ３１１内に蓄積されたインストラクションに従って遂行される。結果としてのチャネル割当てが出力機能３１３を介してＭＳＣ３１５に出力され、これはここからＢＳ３２１に転送される。これらＢＳ内に含まれる個々のチューナブル無線３２２が、次に、割当てプロセスによって決定された無線チャネルの割当てに従って適当な周波数にチューニングされる。
【００２４】
Ｉ．発明の方法論
Ａ．概要
本発明の方法論が、ここでは、複数の実現（実施例）として示されるが、これら新規の方法のおのおのが、隣接チャネル干渉を管理し、結果として、総合的なＳ／Ｉ比目標を達成することを目標とする。これら実施例の具体的な説明から明らかになるように、各実施例は、独立して実現することもできるが、これらの殆どは、一つあるいはそれ以上の他の実施例と組み合わせて実現することも、あるいは、参照として示された一連の関連する特許出願において開示される方法論の実施例と組み合わせて実現することも可能である。
【００２５】
隣接チャネル送信機に起因する干渉のレベルは、加入者ユニット（通常は、移動あるいは携帯ユニット）のそれらの基地局からの位置、実施されるパワー制御のレベル、および通信の方向、つまり、送信が基地局から加入者ユニットに向けて行なわれるか（ここでは、“ダウンリンク”と呼ばれる）、あるいは加入者ユニットから基地局に向けて行なわれるか（ここでは、“アップリンク”と呼ばれる）に依存する。図５および６は、隣接チャネル干渉の影響について考察するための一例としての構成を示す。図５には、単一のセルが、基地局Ｂと共に示され、図６には、二つの近隣するセルが、基地局Ｂ1 およびＢ2 と共に示される。両方の図面において、加入者局ｉおよびｊが、互いおよび基地局との様々な位置関係にて示される。全ての構成において、記号ｉは、サービス中の加入者ユニットを示し、記号ｊは、その周波数スペクトル内で最も近い隣接チャネルと呼ばれるチャネル上で動作している加入者ユニットを示す。図６の構成においては、サービス中の加入者ユニットｉは、基地局Ｂ1 によってサービスされ、隣接チャネル加入者ユニットｊは基地局Ｂ2 によってサービスされる。
【００２６】
一例として、全ての呼が同一のパワーにてサービスされる場合、つまり、パワー制御が適用されない場合について考える。この場合、結果として、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉は、図５に示される全てのケースについて、全ての呼が同一のパワーにてサービスされるために同一となる。一方、アップリンク上の隣接チャネル干渉は、図５に示される３つのケースでおのおの異なる。信号の減衰が送信機と受信機との間の距離が増加すると増加するために、図５ａにおいては、加入者ユニットｉから受信される信号強度は、加入者ユニットｊからの干渉信号よりも（加入者ユニットｉがサービスを提供する基地局に近いために）強くなる。従って、この構成においては、アップリンク上の隣接チャネル干渉は無視できる。図５ｂの構成においては、受信サービス信号は、干渉信号と、二つの加入者ユニットが基地局から同一の距離にあるために、同一となる。最後に、図５ｃの構成においては、アップリンク上の隣接チャネル干渉の方が、干渉加入者ユニットがサービス加入者ユニットよりも基地局に近いために高くなる。
【００２７】
基地局により近い呼のパワーを低減するパワー制御が使用された場合は、経験される隣接チャネル干渉の関係は変化する。これら変化を再び図５の構成を用いて説明するが、ここでは、パワーが、受信サービス信号が等しくなるように調節されるものと想定される。この場合、結果として、アップリンク上の隣接チャネル干渉は、図５の３つの全ての構成において、全ての加入者ユニットから受信される信号が、そのユニットの基地局からの位置と無関係に同一となるために、同一になる。反対に、ダウンリンク上にパワー制御が適用された場合は、隣接チャネル干渉は、３つの構成のおのおのに対して異なることになる。つまり、パワー制御のために、図５ａの構成においては、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉は、干渉信号のパワーがサービス信号のパワーよりも高くなるために増加することとなる。図５ｂの構成においては、サービスされる加入者ユニットと隣接チャネル加入者ユニットが基地局から等距離にあるために、パワー制御が、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉に影響を与えることはない。最後に、図５ｃの構成においては、パワー制御によって、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉は低減される。従って、以上からわかるように、パワー制御は、一般的には、アップリンク方向に対しては有用であるが、ダウンリンク方向において使用された場合は、しばしば、結果として、隣接チャネル干渉を増加させることとなる。
【００２８】
図６に示されるような隣接セルの場合についても考える。最初に、図６ａの構成についてみると、加入者ユニットｉは、ダウンリンク上（基地局Ｂ2 からの競合信号に起因）、およびアップリンク上（加入者局ｊからの競合信号に起因）の両方で隣接チャネル干渉を受ける。図面から簡単に理解できるように、図６ｂにおけるダウンリンク上および図６ｃにおけるアップリンク上には同程度の隣接チャネル干渉が発生するが、ただし、図６ｂにおけるアップリンク上および図６ｃにおけるダウンリンク上では、隣接チャネル干渉は、無視できる程度となる。
【００２９】
参照の本発明と対を成すM.Benveniste-7(S/N08/580570)と呼ばれる特許出願においては、チャネル間隔（サービスチャネルと干渉隣接チャネルとの間の間隔）、サービスチャネルと干渉チャネルの受信信号強度、およびＳ／Ｉ比との間の幾つかの関係が展開され、次に、これら関係が一例としての無線通信用途に対して適用され、サービス信号と干渉信号の間の様々なレベルの相対信号強度に対して実現されるＳ／Ｉ比とチャネル間隔との間の関係を示す二つのテーブルが作成されている。後に説明される複数の干渉管理法にとって有用な基準を提供するこれらテーブルが以下に再生されるが、これは、次のような特徴を持つ。つまり：
テーブル１は、１８ｄＢの設計コーチャネルＳ／Ｉ閾値が使用された場合のサービスされる加入者によって実現されるＳ／Ｉ比Ｔと、チャネル間隔ｗとの間のトレードオフを提供する。
【００３０】
テーブルからわかるように、第一のカラムは、チャネル帯域幅の倍数にて与えられたチャネル間隔を表し、一方、残りの１０のカラムは、加入者によって経験されるサービス信号に対する干渉信号の（ｄＢにて表されたときの）信号強度の比の様々な値に対するサービスされる加入者によって実現されるＳ／Ｉ比（ｄＢにて表現）を与える。
【００３１】
同様に、テーブル２は、異なるチャネル間隔値ｗに対する目標の総合Ｓ／Ｉ比Ｔを達成するために必要とされる設計コーチャネルＳ／Ｉ比Ｔc 、つまり、ｄＢ（Ｔ）が１８ｄＢであるときのＴc とｗとの間のトレードオフを提供する。
【表１】
テーブル１ チャネル間隔とＳ／Ｉ比ｄＢ（Ｔ）との間のトレードオフ
【００３２】
【表２】
テーブル２ チャネル間隔とコーチャネルＳ／Ｉ比ｄＢ（Ｔc ）との間のトレードオフ
【００３３】
前述のように、パワー制御が適用されず、加入者ユニットｉとｊの両方が同一の基地局によってサービスされる場合は（つまり、図５の構成においては）、ダウンリンク上では、干渉信号とサービス信号は、各信号が基地局から同一のパワーにて送信されるために同一になる。従って、干渉信号のサービス信号に対する比Ｐは、１となり、ｄＢ（Ｐ）は０となる。テーブル１からわかるように、隣接チャネルが使用された場合は、Ｓ／Ｉ比は、１６．２３ｄＢに低下するが、これは、目標値６３．１（１８ｄＢ）の６７パーセントを意味する。ただし、チャネル間隔ｗを２に設定することで、隣接チャネル干渉に起因するＳ／Ｉ低下が殆ど矯正でき、Ｓ／Ｉ比は、１６．２３ｄＢから１７．９９ｄＢに増加する。
【００３４】
加入者ユニットｉとｊが異なる基地局によってサービスされている場合も、図６ａおよび６ｂに示されるように、サービス中の加入者ユニットｉが二つのセルの共通境界の付近に位置するときは、干渉加入者ユニットｊの位置と無関係に、類似する状況が発生する。ただし、図６ｃに示されるように、加入者ユニットｉが、干渉基地局Ｂ2 から、サービスを提供する基地局Ｂ1 からよりも遥かに離れて位置する場合は、Ｐ比は、１より小さくなり、ｄＢ（Ｐ）は負となる。従って、隣接チャネルの使用が、Ｓ／Ｉ比に与える影響は、小さくなる。例えば、ｄＢ（Ｐ）の値が−５ｄＢである場合は、テーブル１から、１７．３６ｄＢのＳ／Ｉ比が実現されることが示される。これは、設計コーチャネルＳ／Ｉ比１８ｄＢの８６パーセントに相当する。ｄＢ（Ｐ）が−１０ｄＢの場合は、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比が実現され、これは、設計コーチャネルＳ／Ｉ比の９５パーセントに相当する。見かたをかえれば、この値は、隣接チャネル干渉が、コーチャネル干渉と隣接チャネル干渉を総和して５パーセントに制限された場合に、Ｓ／Ｉ比によって実現される値として特性化することもできる。従って、Ｐの値は、それに対して隣接チャネル干渉が許容可能になる値として定義することもできる。こうして定義された値は、ここでは、Ｐa と呼ばれ、この一例としてのケースにおいては、−１０ｄＢである。
【００３５】
テーブル２に示されるｗとＴc との間のトレードオフについて、ｄＢ（Ｐ）＝０の場合に関して考察すると、チャネル間隔を１から２に増加することによって、計画コーチャネルＳ／Ｉ比として、２１．０３ｄＢの代わりに１８．０１ｄＢを使用することが可能になることがわかる。また、テーブルから、間隔を２よりさらに増加しても、コーチャネル干渉制約、従って、容量の観点からは、全く得るものがないことがわかる。
【００３６】
パワー制御が適用された場合は、前述のように、ダウンリンク上のパワー制御は隣接チャネル干渉の影響を悪化させる。ここでは、互いに接近して位置する二つの加入者ユニットの信号強度を低減するためにダウンリンク上にパワー制御が適用される場合の特定のケースについて考察する。このケースにおいては、Ｐは、これら二つの加入者ユニットをサービスする信号のパワー低減の差に等しくな。最悪の場合が、図５ａの構成によって示されるように、加入者ユニットｉをサービスする信号のパワーが大幅に低減され、加入者ユニットｊをサービスする信号が最大のパワーにて動作する場合に発生する。この場合、テーブル１からわかるように、設計コーチャネルＳ／Ｉ比が１８ｄＢであっても、近い方の加入者ユニットに対してダウンリンクパワーが２８ｄＢだけ低減されると、実現されるＳ／Ｉ比は負となり、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比を達成するためには、チャネル間隔３が必要となる。
【００３７】
以降のセクション（節）Ｂ１においては、新規の混合型パワー制御方法論（Mixed Power Control Methodolgy）について開示されるが、これは、ダウンリンク上に部分的なパワー制御を使用し、チャネル間隔を２の値以上にすることなしに妥当なＳ／Ｉ比を維持することを可能にする。
【００３８】
Ｂ．隣接チャネル干渉を管理するための方法論
以下の節においては、３つの新規の干渉管理方法論について説明されるが、これらは、従来の技術による様々な方法によって達成されるそれと比べて隣接チャネル干渉を低減させる。これら新たな干渉管理方法論は、各々が本発明の一つの実現（実施例）を構成し、それぞれ、混合型パワー制御法（Mixed Power Control）、有向割当て法（Directed Assignment）法、および混合型パワー制御と有向割当ての併用法（Mixed Power Control With Directed Assignment）と称される。
【００３９】
Ｂ．混合型パワー制御法
従来の様々なパワー制御法の適用（あるいは非適用）と、サービスされる加入者によって経験される隣接チャネル干渉との間の関係についての前の議論において、これら干渉が伝送の方向によって（ダウンリンクかアップリンクかによって）、並びに、サービスされる加入者ユニットの、付近の他の加入者ユニットに対する位置、および付近のサービスを提供するおよび／あるいは他の基地局に対する位置によってばらつくことが示された。以下では、このばらつきを大幅に改善する新規の混合型パワー制御方法論について述べられる。説明から明らかになるように、この混合型パワー制御方法論は、単独にて実現することもできるが、ただし、これは、ここにおいて、および、対の参照された特許出願において開示されている他の新規の幾つかの干渉を管理するための方法論に組み込むことも可能である。
【００４０】
この新規の混合型パワー制御方法論は、ダウンリンクの場合と、アップリンクの場合を切り離して扱い、この方法論を、こうして分けられた個々のケースについて説明することによってより良く理解できるものである。
【００４１】
（ａ）ダウンリンク上のパワー制御
パワー制御の一般的な説明において、従来のパワー制御方針がダウンリンク上に適用された場合、つまり、基地局付近の加入者ユニットに対して受信信号強度が低減された場合、隣接チャネル干渉の影響が悪化されることが示された。この場合は、干渉信号のサービス信号の強度に対するの比、Ｐ（ｄＢにて表現）は、二つの加入者ユニットをサービスする信号のパワーの低下の差に等しくなる。最悪の場合が、図５ａの場合のように、加入者ユニットｉをサービスする信号のパワーが大幅に低減され、加入者ユニットｊをサービスする信号が最大のパワーにて動作する場合に発生する。テーブル１に反映される一例としてのケースにおいては、１８ｄＢの設計コーチャネルＳ／Ｉ比が使用された場合でも、実現されるＳ／Ｉ比は、コーチャネル間隔が使用される近い方の加入者ユニットに対してダウンリンク上のパワーが約２８ｄＢ低減された場合は（この構成においては現実的な低減）、負になることがわかる。
【００４２】
後に説明されるように、パワー低減の規模が制限された場合は、パワー制御を使用することによって、チャネル間隔の値を２以上に増加することなしに妥当なＳ／Ｉ比を達成することが可能となる（パワー制御が行なわれない場合は、チャネル間隔の増加が必要となる）。テーブル１から、干渉信号とサービス信号の間のｄＢにて表現された場合の信号強度の差Ｐ、あるいは、等価的に、二つの加入者ユニットに対するパワー低減の相対差が、１４ｄＢ以下である場合は、パワー制御がＳ／Ｉ比に与える影響は小さいことがわかる：つまり、チャネル間隔２にて、１７．７９ｄＢのあるいはそれ以上のＳ／Ｉ比が実現できることがわかる。従って、パワー制御を制限し、サービスされる加入者に対する受信信号強度を、サービスされる加入者位置における干渉信号のレベルより１４ｄＢ以下には落ちないように維持することによって、チャネル間隔を２に維持し、しかも、隣接チャネル干渉を無視できる程度にすることが可能である。相対的なパワー制御差に対するこの制約は、ここでは、リミティングパワー制御比（limiting power control ratio）と呼ばれ、しばしば、χM によって表される。テーブル１によって示される一例としてのケースにおいては、ｄＢ（χＭ）は、−１４ｄＢである。
【００４３】
この混合型パワー制御方法論の一例としての実施例においては、パワー制御は、セルの外周と、χM だけ低減された信号がセルの外周の所で受信される信号と等しくなるセルの半径上のポイント、との間に位置する加入者ユニットに対して適用される。基地局からセルの半径に沿っての、χM だけ低減された信号がセルの外周で受信される信号と等しくなる所のポイントまでの距離が、ｌM として定義される。従って、パワー制御は、１M と、セルの外周、との間に位置する加入者ユニットに対して適用されることとなる。図７ａは、混合型パワー制御方法論のこの一例としての実施例においてダウンリンク上に受信される信号を基地局からの加入者ユニットの距離の関数として示す。
【００４４】
（ｂ）アップリンク上のパワー制御
ダウンリンクの場合と異なり、パワー制御は、一般的には、アップリンク方向に対しては隣接チャネル干渉を低減するのに有効であることが知られている。しかしながら、後に説明されるように、本発明の混合型パワー制御方法論がアップリンクに対して適用される場合は、セルのある領域内では、隣接チャネル干渉に悪影響を与えることなしに、パワー制御を排除することが可能になる。
【００４５】
アップリンク通信の場合は、Ｐの値は、パワー制御によって低減することができ、ｄＢ（Ｐ）は、サービス信号と干渉信号の間の信号減衰の差からパワー低減の差を引いた値となる。この関係およびこの影響は、基地局に送信する二つの加入者ユニット間の信号減衰が４０ｄＢであり、パワー低減に起因する受信信号レベルの差が１２ｄＢであるような構成によって説明することができる。この場合は、ｄＢ（Ｐ）＝４０−１２＝２８ｄＢとなる。１８ｄＢの設計チャネルＳ／Ｉ比、およびチャネル間隔２が使用された場合、テーブル１から、１４．４６ｄＢのＳ／Ｉ比が実現されることが示される。一方、パワー低減差が２６ｄＢ（Ｐ）に増加された場合は、ｄＢ（Ｐ）は１４ｄＢとなり、チャネル間隔２に対しては、総合Ｓ／Ｉ比は、１７．７９ｄＢになることがわかる。
【００４６】
この関係から、１４ｄＢ以下のｄＢ（Ｐ）値では、チャネル間隔２が使用された場合は、隣接チャネル干渉は殆ど発生せず、従って、高い信号減衰を受けている潜在的に干渉を与える可能性を持つ加入者ユニット、例えば、セルの境界付近の加入者ユニットには、パワー制御を適用する必要はないということができる。セル内の可能な最大の減衰（maximum possible attenuation）より１４ｄＢ低い信号減衰を持つ加入者ユニットのみがそれらの信号を低減されることを必要とされる。つまり、パワー低減は、基地局と、受信される信号強度のセル内の最小信号強度に対する比がχM -1 となるセルの半径上のポイントｌM 、との間に位置する加入者ユニットに対して適用することのみが必要とされる。（脚注４）。テーブル１の一例としてのケースにおいては、ｄＢ（χM -1 ）は、１４ｄＢである。図７ｂは、この混合型パワー制御方法論が使用された場合のアップリンク上の受信信号を基地局からの加入者ユニットの距離の関数としてグラフ的に示す。
【００４７】
任意のチャネル間隔に対して、アップリンク上に混合型パワー制御方法論によって必要とされるパワー低減能力を推定するためには、ある統計的な有意にて遭遇されるべきＰの最高値が必要になる。本発明人は、関連する文献［M.Benveniste,“Managing Neighbor Channel Interference in Channelized Cellular System,"forthcoming］ において、伝送損失係数が４（移動無線システムに対して一般に受け入れられている値）である場合は、パワー制御なしでは、０．９９５の確率で、相対信号強度ｄＢ（Ｐ）が４０ｄＢ以下となることを示している。従って、チャネル間隔２の場合は、
【００４８】
最大減衰（４０）−ｄＢ（Ｐ）閾値（１４）＝最大パワー低減（２６ｄＢ）となるために：
２６ｄＢのパワー低減能力−ｄＢ（φM ）で十分である。
【００４９】
テーブル２からわかるように、あるレンジのパワー制御オプションが提供される。これらオプションの例としては、近い方の加入者ユニットのパワーを２０ｄＢだけ低減し、遠い方の加入者ユニットを最大パワーにとどめるオプションが含まれる。このオプションにおいては、チャネル間隔２の場合は、設計コーチャネルＳ／Ｉ閾値として、１８．９７ｄＢが必要とされる。別の可能性としては、近い方の加入者ユニットのパワーを２６ｄＢだけ低減する（遠い方のユニットは最大パワーにて動作する）ことが考えられる。このオプションにおいては、１４（４０−２６）のｄＢ（Ｐ）値が与えられるが、これは、チャネル間隔２に対しては、１８．２２ｄＢの設計コーチャネルＳ／Ｉ閾値を必要とする。
【００５０】
これも明らかになるように、混合型パワー制御方法論のここに説明される幾つかの実施例に対しては、パワー制御要件は、チャネル間隔要件が最小になるように選択される。この方法論の他の用途（適用）も、勿論、存在する。例えば、より大きなパワー低減レンジが要望される場合は、チャネル間隔が増加される。後者の考えは、パワー制御を能力を増加させるための手段として採用する動的チャネル割当てアルゴリズムに対しては効果的である。
【００５１】
Ｂ．２ 有向割当て
隣接チャネル干渉の代用として、二つの隣接チャネルが同一あるいは隣接するセル内で同時に使用されたときに発生する隣接チャネル衝突（adjacent-channel conflicts）の数が使用できる。前の議論から明らかのように、全ての隣接チャネル衝突が隣接チャネル干渉を発生されるわけではないが、それでも、隣接チャネル衝突の数を低減すると、隣接チャネル干渉の尤度が低減すると一般的に述べることができる。
【００５２】
この節において説明される本発明の実施例は、隣接チャネル衝突の確率を低減することによる隣接チャネル干渉の最小化に向けられる。このアプローチは、規則的あるいは不規則的な、および固定的なあるいはフレキシブルな全てのチャネル割当てに対して適用可能であり、さらに、セクタ化されたあるいは全方向性のセルの両方に対して適用可能である。これは、さらに、他の隣接チャネル干渉を低減するための様々なアプローチと組み合わることも可能である。
【００５３】
有向割当て方法論は、規則的かつ固定的なチャネル割当てからの単純な例を使用することによってより良く理解できるものである。図８に示されるように、４つのセルに、チャネルセット：Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤが割当てられる場合を考える。各セットを構成するチャネルは、他の３つのセットの二つのチャネルに隣接するものと想定され、さらに、各セルは、他の３つのチャネルセットを割当てられたセルに隣接するものと想定される。さらに、この一例としての例に対しては、２４のチャネルが利用可能であり、問題の４つのセルが、それぞれ、５、３、４、および３個の進行中の呼を持つものと想定する。図８Ａに示されるように、全ての呼に対して低い番号のチャネルが割当てられた場合は、セルＡ内には４つ、Ｂ内には３つ、Ｃ内には３つ、そしてＤ内には４つの隣接チャネル衝突が発生することとなる。隣接チャネル衝突の数を減らすためには、図８Ｂに示される構成のように、セルＡおよびセルＣ内の全ての呼が利用可能な最低の番号のチャネルに移動され、そして、セルＢおよびセルＤ内の全ての呼が最高の番号のチャネルに移動される。結果として、隣接チャネルを含むセル内のアクティブなチャネル間により大きなチャネル間隔が存在することとなる。図８Ｂに示されるように、隣接チャネル衝突の数は、４つのセルに対して、それぞれ、２、２、１、および２に低減される。
【００５４】
有向割当て方法論を遂行するために従われるステップは以下の通りである：
１．利用可能なチャネルがチャネルセットの間で、各セットが、“＋”あるいは“−”のラベルを持ち、さらに、隣接チャネルを持つ任意の二つのセットが反対のラベルを持つように分配される。
２．各セルにも、ラベル“＋”あるいは“−”が割当てられる。
３．セルはそのセルと同一のラベルを割当てられた一つあるいは複数のセットからのチャネルを使用することができる。
４．“＋”のラベルを持つセルは、それらのユーザに利用可能な最低の番号のチャネルを割当て、一方、“−”のラベルを持つセルは、それらのユーザに利用可能な最も高い番号のチャネルを割当てる。
【００５５】
ステップ４は、反対のラベルを持つセル内のアクティブなチャネルのチャネル間隔を増加させる。ステップ１のために、隣接チャネルは、反対のラベルを持つセル内にのみ見られるために、隣接チャネル衝突の尤度が低減される。
【００５６】
呼をチャネルセットのいずれかの端に押しやるための２つのオプションが存在する。第一のオプションにおいては、“＋”のセル内の最も高い番号のチャネルからの呼（あるいは“＋”のセル内の最も低い番号のチャネルからの呼）が、そのセル内の出呼のチャネルに移動される。こうして、最高でも、呼の終端あるいはハンドオフ当たり、１チャネルの再構成のみが必要とされる。チャネルの再構成を必要とすることなくユーザをチャネルセットの正しい端に保つための第二のオプションにおいては、入り呼が、“＋”のセルに対しては最も低い番号の空きチャネルに割当てられ、“−”のセルに対しては最も高い番号の空きチャネルに割当てられる。
【００５７】
有向割当て方法論は、固定的およびフレキシブルな両方のチャネル割当てに適用することができる。ただし、チャネルセットの翻訳は、二つのアプローチで異なる。固定的なチャネル割当ての場合は、チャネルセットは、異なるセルに専用に使用されるチャネルの互いに素なグループである。一方、全てのチャネルセットが同一のサイズを持つ固定的でかつ規則的なチャネル割当てにおいては、ステップ１は、偶数のチャネルセットが存在することを要求する。
【００５８】
フレキシブルなチャネル割当てにおいては、（隣接チャネル使用の制約を遵守するために）二つのチャネルセットが必要とされ、各チャネルセットに、“＋”あるいは“−”のラベルが割当てられる。例えば、奇数番号のチャネルのチャネルセットに“＋”のラベルが与えられ、偶数番号のチャネルのセットに“−”のラベルが割当てられる。“＋”ラベルのセルは、低いチャネル番号を優先し、“−”ラベルのセルは、高いチャネル番号を優先するために、低トラヒック状態においては、異なるラベルを持つセルの話中チャネル間の間隔が増加する。隣接チャネルは異なるラベルのセル内においてのみ使用されるために、隣接チャネル衝突の確率が低減される。
【００５９】
Ｂ３．混合パワー制御と有向割当ての併用
ダウンリンク上にはパワー制御を用いずアップリンク上には全パワー制御を用いることを特徴とするパワー制御方針に対しては、チャネル間隔２を使用することで、セル内の隣接チャネル干渉の影響を、このパワー制御方針と併用して、十分に低減できることが示された。関連する前に参照されたBenveniste-8(S/N 08/580568）と称される特許出願においては、このようなパワー制御方針に対しては、セル内に、ダウンリンクについては、隣接セルからの隣接チャネル干渉からの影響が無視できるような領域が存在することが示されたが、加入者ユニットが隣接セルに対して、アップリンク上に隣接チャネル干渉を殆ど与えないような類似する領域が存在する。より詳細には、図１１（Benveniste-8特許出願の図７に対応）に示されるように、セル１内の輪郭ＸＸ’の左に位置する加入者ユニットは、セル２内に使用される隣接チャネルからのダウンリンク干渉を受けることはない。同様に、輪郭ＹＹ’の右に位置する加入者ユニットは、セル１に対してアップリンクの隣接チャネル干渉を与えることはない。
【００６０】
さらに、反対のパワー制御が実施された場合、つまり、ダウンリンク上で全パワー制御が使用され、アップリンク上でパワー制御が使用されない場合は、同一セル内のユーザから与えられる隣接チャネル干渉が増加し、このために、これは回避されるべきであることが示される。ただし、“混合型パワー制御（mixed power control ）”として特性化される新規のパワー制御方針が、セクションＢ１において説明されているが、この方針は、ダウンリンク上の制限されたパワー制御を許し、同時に、隣接チャネル干渉を許容限度内に維持する。より詳細には、パワー制御は、ダウンリンク上では、最大パワー低減レンジχM に対応する半径ｌM （説明のケースにおいては、ｌM は、１４ｄＢのパワー低減に対応する０．４４６７Ｒ）の外側においてのみ使用することが許される。同様に、説明される混合型パワー制御方針下では、アップリンク上では、パワー制御は、受信信号がセル内の最も低い受信信号より１４ｄＢ高いレベルに等しくなる半径ｌM の内側にのみ適用される。こうして受信される信号が図７に、通信の両方向に対して、ユーザから基地局までの距離（対数スケール）の関数として示される。この混合型パワー制御方針を使用した場合は、チャネル間隔２で、十分にセル内の干渉を回避することができる。
【００６１】
理解できるように、純粋なパワー制御方針から逸脱することに対する動機は、隣接セル内での隣接チャネルの使用の影響を低減し、これによって、隣接セルに対する隣接チャネル制限を低減することである。上に説明の混合型パワー制御方針を図９に示される隣接セル構成に適用することを考える。この図に示されるように、隣接セルからの隣接チャネル干渉に弱い領域を定義する単一の輪郭ＸＸ’の代わりに、図１０に示されるように、おのおのが隣接セル内で使用されるパワーレベルｋに対応するこれら輪郭のファミリＸKＸK’が存在する。輪郭Ｘ1Ｘ1’は、セル２内で使用される最強のパワー信号に対応する。輪郭ＸKＸK’は、輪郭ＸＸ’の右側および左側の両方に広がる。右へのシフトは、セル１内のパワーレベルｋにてサービスされているセル２内のユーザから隣接チャネル干渉を受けるユーザの割合を減少するが、左へのシフトは、これを増加させる。ただし、ここでは、二つのセル内のユーザが、隣接チャネル上で、隣接チャネル干渉の尤度が低減されるような方法にて動作するようにマッチングされる。
【００６２】
ユーザのマッチングによって隣接チャネル干渉がどうして低減できるかを説明するために、図１０内のユーザＭ1 について考える。パワー制御がない場合は、Ｍ1 は、ユーザの隣接チャネル上の位置に関係なく隣接チャネル干渉を受ける。一方、パワー制御が使用された場合は、Ｍ1 は、低いパワーレベルｋにてサービスされるセル２内のユーザと、隣接チャネル干渉が起こらないようにマッチングすることができる。こうして、隣接チャネル干渉の確率を、制限されたパワー制御と、隣接セル内の隣接チャネルユーザの選択的なマッチングを組み合わせて使用することによって低減することができる。この目的を遂行するためのチャネルマッチングアルゴリズムについて以下に説明される。
【００６３】
パワー制御のレンジによって、ＸKＸK’輪郭の広がりが決定される。隣接チャネル干渉の確率を最小にするパワー制御の最適レンジは、採用される特定のチャネルマッチングアルゴリズムとの関連で決定されるべきである。ダウンリンク上のパワー制御のレンジは、χM を超えることはできないことに注意する。
【００６４】
前述のように、本出願人は、ゼロの隣接チャネル干渉を達成するためのアップリンク要件は、上に説明されたダウンリンク要件と、これら二つのリンク上に補間的なパワー制御方針が使用された場合は、対称的であることを示している。［M.Benveniste,“Managing Neighbor Channel Interference in Channelized Cellular Systems",idを参照］。つまり、アップリンク上のパワー制御が半径ｌMの円の内側に制限され、この円の外側ではパワー制御が存在しない場合は、セル１内のユーザの異なるパワーレベルに対応するｋ個の、セル２内のユーザがセル１内の対応するユーザにアップリンク干渉を与えない領域を定義する輪郭ＹKＹK’のファミリが存在することとなる。これら輪郭は、セル１内のダウンリンクの場合に対して描かれた輪郭ＸKＸK’の鏡像である。この参照文献において、出願人は、さらに、隣接セル内の隣接チャネルユーザにアップリンク方向の隣接チャネル干渉を与えないユーザは、隣接セルユーザからのダウンリンク方向の隣接チャネル干渉を受けないことを示している。隣接チャネル干渉をなくするための条件のこの対称性のために、ユーザマッチングアルゴリズムは、片方の通信方向についてのみ分析するのみで十分である。従って、以下の節において説明される方法論は、ダウンリンクのみに焦点が置かれる。アップリンク上の性能は、これと同等であるとみてよい。
【００６５】
（ａ）方法論の説明
前の節において示されたように、隣接チャネル干渉の確率は、隣接セル内の隣接チャネルユーザを正しくマッチングすることによって低減することができる。このユーザマッチング問題は、複雑な組合せ最適化問題であるが、ただし、以下に説明される単純な発見的アルゴリズムによってこの問題の良好な解に到達することが可能である。
【００６６】
このアプローチは、各セル内のユーザに順番を与えることから開始される。順番を付けられたユーザに、チャネル番号の昇順（あるいは降順）に利用可能なチャネルが割当てられ、これによって、隣接チャネルユーザがマッチングされる。従って、目的は、あるセル内のユーザを、隣接チャネル干渉の確率が最小になるように、ランクするための基準を決定することにある。サービスを提供する基地局からのユーザの距離が、ランキング基準として選択される。
【００６７】
ユーザと基地局との間の距離をランキング基準として選択するためのこの論理は、図１０の２−セルの例について考察することによって理解することができる。以降の議論においては、以下の記号が使用される。つまり：
ｍi は、加入者ユニットＭi の自身の基地局からの距離を表し、
ｎi は、加入者ユニットＭi の隣の基地局からの距離を表す。
出願人の関連する文献においては、ダウンリンク方向におけるパワー制御の適用に対しては、隣接チャネル干渉は、以下のときに発生しないことが示される：
【数１】
この関係に従うと、セル１内のダウンリンク上の隣接チャネル干渉を低減するためには、高いｍ2 値が高いｎ1 値とマッチングされるべきである。同様に、セル２内の隣接チャネル干渉を最小にするためには、高いｍ1 値が高いｎ2 値とマッチングされるべきである。ただし、一般的には、これら二つの基準の結果としてのチャネルの割当ては、異なる。一意のチャネル割当てを得るためには、各セル内のユーザは、同一の基準によってランクされなければならない。サービスを提供している基地局からの距離が使用される場合は、高いｍ1 値は、低いｍ2 値とマッチングされ、低いｍ1 値は、高いｍ2 値とマッチングされる。距離をランキング基準として使用することにより隣接チャネル干渉を低減することができるが、これは、セル１内の隣接チャネル干渉に最も弱い領域内においては、ｎ1 が、ｍ1 が増加すると減少し、この逆についてもいえることによる。
【００６８】
本発明の方法論は、一つ以上の隣接セルによる隣接チャネルの使用の問題を扱うが、以下のように一般化することができる：
１．利用可能なチャネルがチャネルセット間で各セットが“＋”あるいは“−”のラベルを持ち、隣接チャネルを持つ任意の二つのセットが反対のラベルを持つように分配される。
２．各セルに“＋”あるいは“−”のラベルが割当てられる。
３．セルは、そのセルと同一のラベルを割当てられた一つあるいは複数のセットからのチャネルを使用することができる。
４．各セル内のユーザには、サービスを提供する基地局からの距離の降順にチャネルが割当てられる。“＋”のラベルを持つセルは、それらのユーザに最初に最も低い番号のチャネルを割当て、一方、“−”のラベルを持つセルは、それらのユーザに最初に最も高い番号を持つチャネルを割当てる。
【００６９】
ステップ１からステップ４によって、隣接チャネルは反対のラベルのセルによってのみ使用されるために、高パワーのユーザを、“＋”のセル内では、低い番号のチャネルに割当て、一方、“−”のセル内では、高い番号のチャネルに割当てることによって、これらの間のチャネル間隔が増加される。結果として、高パワーのユーザは、（低トラヒック状態においては）アイドルなチャネルのとなりで動作するか、あるいは、その基地局付近の隣のセルのユーザに割当てられたチャネルの隣で動作し、こうして、隣接セル間の隣接チャネル干渉の確率が低減される。
【００７０】
理解できるように、ここで説明される方法論は、幾つかの点で、前に説明された有向割当て方法論に類似する。ただし、有向割当て方法論は、輻湊状態においては隣接チャネル干渉になんの効果ももたないが、パワー制御を適当なユーザマッチングとともに使用した場合は、輻湊状態においても、隣接チャネル干渉の確率を低減できる。
【００７１】
理解できるように、上に説明されたマッチング手続きの有効性は、輪郭ＸKＸK’がどの程度広がっているかに依存する。これは、一方、隣接チャネル干渉の確率を最小にするために選択されたパワー制御のレンジに依存する。
【００７２】
有向割当ての場合のように、ユーザは、以下の二つの方法によって空いたチャネルセットのどちらかの端に詰めることができる。第一の方法においては、呼が去ったときのチャネルの再構成を伴い、第二の方法はこれを伴わない。さらに、チャネルの再構成が、ユーザの移動と共に変化するユーザの正しいランキングを維持するために必要とされるが、別の方法として、チャネルの再構成を、隣接チャネル干渉が観察されるまで延期し、これによって必要とされる再構成の数を低減することも考えられる。
【００７３】
（ｂ）方法論の適用
ここに説明される方法論は、固定的およびフレキシブルな両方のチャネル割当てに対して使用することが可能である。この節においては、固定的かつ規則的なチャネル割当てに対するこの方法論の一例としての適用について説明される。フレキシブルなチャネル割当てに対してこの方法を使用する例については、M.Benveniste,A.G.Greenberg,およびP.E.Wrightによる“On dynamic channel assignment in wirelss system:Extensions of Ordered Borrowing",forthcoming.、において説明されている。
【００７４】
図１１に示されるＮ＝８のパターンが繰り返される全方向性セルのシステムについて考察する。チャネルセットが水平方法によって構成され、従って、各セルが、隣接チャネルを割当てられた一つの他のセルとの境界を共有するものと想定される。４００のチャネルが与えられた場合、各セルには、５０のチャネルが割当てられることとなる。テーブル３は、チャネルマッチングの隣接チャネル干渉に対する影響を申し出負荷の関数として示す。チャネルがランダムに割当てられた場合は、シミュレーションによって、隣接チャネル衝突（adjacent-channel conflict,ＡＣＣ）の確率は、４０．３アーランの申し出負荷の場合（これは、２％の閉塞確率を与える）、７９％となり、隣接チャネル干渉（adjacent-channel inteference ,ＡＣＩ）の確率は、１０．６％となることが示される。また、有向割当て方法論が適用された場合は、同一の申し出負荷および閉塞確率に対して、隣接チャネル衝突の確率は、７３％に低下し、隣接チャネル干渉の確率は、１０．１％となり、さらに、パワー制御がユーザマッチングと共に使用された場合は、隣接チャネル干渉の確率は、０．５％に低減することが示される。
【００７５】
【表３】
テーブル３ 再利用係数８を使用する全方向性セルに対する様々なチャネル割当て法の性能
【００７６】
申し出負荷が５８．５アーランに増加された場合（閉塞確率が２０％に増加された場合）は、チャネルがランダムに割当てられたときの、隣接チャネル衝突の確率は、９３％となり、隣接チャネル干渉の確率は、１２．９％となることが示される。有向割当てが使用された場合は、同一の申し出負荷に対して、隣接チャネル衝突の確率は、９３％にとどまり、隣接チャネル干渉の確率は、１２．８％となる。予測されるように、有向割当ての効果は、輻湊時には低減する。また、パワー制御がユーザマッチングと共に使用された場合は、隣接チャネル干渉の確率は、２．８％に低下ことが示される。
【００７７】
上の結果は、１１ｄＢのパワーレンジを使用した場合に対するものである。図１２には隣接チャネル干渉の確率がパワー制御レンジの関数としてプロットされているが、これから、この１１ｄＢの値が、セル当たり４０．３アーランの申し出負荷に対して、最も低い隣接チャネル干渉確率を与えることがわかる。
【００７８】
II ．結論
ここでは、隣接チャネル干渉を管理するための複数の新規の方法論について開示された。これら方法、およびこれらの組合せは、固定的なあるいはフレキシブルな、そして、規則的なあるいは不規則的な全てのチャネル割当てに対して採用することが可能である。さらに、これら方法は、全てのチャネル化されたシステムに対して、それらが、周波数分割多重アクセスを採用するか、周波数分割／時間分割ハイブリッドアクセスを採用するかに関係なく適用することができる。
【００７９】
上で説明されたように、ここに開示されたこれらさまざまな方法は、互いに簡単に組み合わせて使用できるのみか、参照として示された関連する特許出願において開示されている発明の実施例と組み合わせて使用することも可能である。ここに開示される複数のチャネル割当て方法論間の相乗効果の潜在能力をさらによく示すための例として、セクタ化されたセルと全方向性のセルの混合から構成される不規則的なグリッドを使用するセルラシステムが、一様でないトラヒック分布を持つ場合を取り上げて説明することができる。目的は、隣接チャネル制約を満足させる最適な不規則的なチャネル割当てを見つけることにある。このために、まず最初に、奇数／偶数セル指定法（参照の関連する特許出願、M.Benveniste-7において開示）が、セル内の隣接チャネル制約を満足させるために使用され、次に、混合型パワー制御と有向割当てを併用する方法によって、隣接セル間の隣接チャネル干渉が低減される。さらに、垂直チャネルセット構成法（参照の関連する特許出願、M.Benveniste-7において開示）によって、同一セルの複数のセクタが隣接チャネルを使用しないことが確保され、最後に、セルの奇数／偶数指定およびセクタの方位に従ってチャネルを使用する任意のチャネル借用スキーム（channel borrowing scheme）が使用され、これらの組み合わされの結果として、隣接チャネル制約に違反しない動的なチャネル割当てが達成される。
【００８０】
本発明の現在の実施例が詳細に説明されたが、これらに対して様々な変更、代替、置換を行なうことが、付録の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなしに可能であることを理解されるべきである。
【００８１】
【脚注】
脚注１
図１に示されるセルの六角形状は、作図上の便宜のために使用されることに注意する。このような六角セル表現は、これがセルに対する理想的なパワーカバーエリアである円形形状に接近するために採用される。ただし、この円形形状を使用した場合は、重複エリアが発生し、サービスを受けるエリアの図面が不鮮明となる。一方、便宜的な六角形状のセルを使用した場合は、サービスエリアを表す複数のセルを、セル間のギャップおよび重複無しに示すことができる。
脚注２
勿論、後に詳細に説明されるように、無線通信技術分野での比較的最近の進展を表すフレキシブルなチャネル割当て方法論は、通常、セル内の固定的でないチャネル割当てを伴う。
脚注３
これら従来のアプローチは、以下の参照文献において見ることができる：
脚注４
勿論、アップリンクに対するパワー制御を、他の目的に対して要求される場合は、ｌM とセル境界の間で適用することもできる。ここでのポイントは、アップリンクに対するパワー制御は、隣接チャネル干渉を管理する目的に対しては必要でないということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線セルラ通信システムに対する規則的なセル構成のを示す略図である。
【図２】再利用係数７に基づくセクタ化されたセル構成を示す図である。
【図３】無線セルラ通信システムの主要な要素およびこれら要素間の典型的な相互接続を示すブロック図である。
【図４】フレキシブルなチャネル割当て方法論が採用される場合の、無線チャネルの、無線セルラ通信システムの様々なセルへの、割当てを制御するためのデータ処理システムを示すブロック図である。
【図５】基地局を含む単一のセル、サービスを受ける加入者局、および干渉加入者局の、互いの、および基地局との間の、様々な位置関係を簡略的に示す図である。
【図６】各々が一つの基地局を持つ二つの隣接セル、サービスを受ける加入者局、および干渉加入者局の、互いの、および基地局との間の、様々な位置関係を簡略的に示す図である。
【図７】本発明の混合型パワー制御方針をグラフ的に示す図である。
【図８】本発明の有向割当て方法論の一例を示す図である。
【図９】隣接セル内の干渉のない領域を示す図である。
【図１０】本発明の混合型パワー制御と有向割当てを併用する方法論の適用を示す図である。
【図１１】Ｎ＝８の全方向性セル構成を示す図である。
【図１２】本発明の混合型パワー制御と有向割当てを併用する方法論に対するパワー制御レンジの関数としての隣接チャネル干渉の確率を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ1 ユーザ
ｌm 半径
Ｘk パワーレンジ
【参照されるべき関連する特許出願】
この特許出願は、合衆国特許出願第０８／５８０５７０号、“System and Metod For Managing Neighbor Channel Interference In Channelized Cellular Systems”(M.BENVENISTE-7）および、合衆国特許出願第０８／５８０５６８号、“System and Method For Management of Neighbor Channel Interference With Cellular Reuse Partitioning”（M.BENVENISTE-8）と関連するものであり、これらの特許出願が、同一の出願人による現在の出願と同時に申請されてるために、これらも参照されるべきである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システム、より詳細には、チャネル化されたセルラシステム内の隣接チャネル干渉を管理するための改良された手段に関する。
【０００３】
【従来の技術】
無線通信の分野においては、スペクトルを効率的に利用し、利用可能なチャネルを最大にするための配慮から、一般に、これらチャネルをセルラ構成にし、この構成から誘導される周波数を使用することが必要となる。つまり、サービスエリアがセルとして知られているコネクティドサービス領域（connected service domains ）に分割される。特定のセル内において、ユーザが、無線リンクを介してそのセルにサービスを提供する基地局と交信すると、この基地局は、無線通信網を構成する他の複数のセルに対する基地局と接続される。次に、この無線通信網が、通常は、一つあるいは複数の有線網に接続される。このような無線網を使用して通信するために、各ユーザには、チャネルの離散集合（discrete set of channels）の一つが割当てられる。
【０００４】
図１には、従来の無線セルラ通信システムの規則的な六角セル配列が簡略的に示される（脚注１）。周知のように、地理上のサービスエリアを六角格子として表現することによって幾何学的なパターンが確立されるが、これは、周波数をパターン化された配置（patterned disposition ）に従って割当てることを許し、これによってこれら周波数を制御された反復的な規則的な割当てモデルに従って再利用（reuse ）することが可能にされる。これらセルエリアは、おのおの、それらに割当てられた特定のチャネルセットを持つ（脚注２）。各チャネルセットは、そのセルエリア内で使用するための複数の個別の送信および受信無線チャネルから構成される。図１に示されるモデルにおいて、“Ａ”とマークされたセルは、コーユーザセル（co-user cells ）であり、全てが、同一のチャネルセットを使用する。このことは、“Ｂ”、“Ｃ”、などとマークされたコーユーザセルについても同様であり、これらのおのおのは、それ自身に割当てられたチャネルセットを持つ。
【０００５】
各セルは、基地局と関連するアンテナシステムによって放射され、これら基地局は、互いにおよび／あるいは他の網と相互接続される。全方向放射パターンがアンテナ１０１によって示され、セルがより小さなＶ形タイプのサービスエリアにセクタ化された指向性アンテナパターンがアンテナ１０２によって表される。
【０００６】
周知のように、セルラ通信システムの最も中心的な概念として周波数の再利用がある。周波数の再利用によって、異なる地理上の位置（異なるセル）内のユーザが、同一周波数のチャネルを同時に使用することが可能になるが、これが、図１に、規則的なチャネル割当ての場合に対して、共通の記号を持つセルとして示される。周波数の再利用は、システムのスペクトル効率を大幅に向上させるが、反面、適当なシステム設計がなされない場合は、同一チャネルを共通に使用するのに起因してセル間に重大な干渉を起こす恐れがある。
【０００７】
周波数を再利用するための割当ては、一般には、コーユーザセルを識別するため、およびＲＦスペクトルをチャネルセットに分割するための単純な規則を採用することによって実現される。チャネル割当てアプローチは、二つの範疇、つまり、固定的（fixed ）な割当てと、フレキシブル（flexible）な割当てに大別することができる。［これに関しては、M.Benveniste、“Self Configurable Wireless System"、forthcoming、を参照すること］。固定的なチャネル割当てにおいては、セルとそれらにサービスを提供するための（それらセルのために使用される）チャネルとの間の関係が固定される。あるセルに割当てられたチャネルは、そのセル内の呼のみをサービスすることができ、各チャネルは、それらチャネルを割当てられた全てのセルによって同時に使用することができる。固定的なチャネル割当ての一例として、“規則的（regular ）”なチャネル割当てがあるが、これは、同一サイズの、規則的な間隔のセルを持つことを特徴とする。規則的なチャネル割当ては、セル間をトラヒックが一様に分配されるシステムに対しては、最適である。
【０００８】
トラヒックの分布が一様でない場合には、チャネルをセルに、それらのトラヒック負荷に従って、割当てる最適の固定的、“不規則的（non-regular ）”、なチャネル割当てを見つけることができる。［このような最適の不規則的な割当てを達成するためのプロセスが、M.Benvenisteによる“Apparatus and Method for Non-Regular Channel Assignment in Wireless Communication Networks”、合衆国特許第５，４０４，５７４号において開示されている］。
【０００９】
フレキシブルなチャネル割当法は、システムの、基地局無線を遠隔からソフトウエアにて再チューニングするための能力を活用するが、この能力は、チャネル容量をトラヒック変動に適応させることを可能にする。フレキシブルなチャネル割当方法論のクラスには、適応的（adaptive）なチャネル割当て、動的（dynamic ）なチャネル割当て、および、これら二つのハイブリッドである適応的動的（adaptive-dynamic）なチャネル割当てが含まれる［上に参照のM.Benvenisteの“Self Configurable Wireless System",id.を参照］。
【００１０】
また、無線通信システム内の通信の品質は、受信信号の干渉に対する比（Ｓ／Ｉ比）に大きく依存することがよく知られている。問題となる主要な干渉は、二つの要素、つまり、コーチャネル干渉（co-channel interference ）および隣接チャネル干渉（neighbor-channel interference ）から成る。コーチャネル干渉は、動作中のチャネルと同一の周波数にチューニングされた通信源からの干渉であり、隣接チャネル干渉は、周波数スペクトルにおいて動作中のチャネルと近いチャネルを使用する通信源から来る。干渉隣接チャネルが、スペクトルにおいて動作中のチャネルと隣接する場合には、通常、隣接チャネル干渉（adjacent-channel interference ）という用語が使用される。要求される音声あるいはデータ伝送品質を達成するためには、受信された信号の、コーチャネル干渉と隣接チャネル干渉の和に対する比が、指定される閾値以上であることが要求される。
【００１１】
あるセル内および隣接セル内の隣接チャネルの使用を回避する必要性についてはよく知られている。一般的に、図２のセクタ化されたパターンによって示されるような、３セクタ−セルが、７−セルから成るクラスタ内のスペクトルを再利用し、同一セルをサービスするためのチャネル間の間隔が、２１チャネル（６３０ｋＨｚ）とされる、アナログＡＭＰＳシステムにおける従来のチャネル割当て法は、隣接チャネルからの干渉を無視できる程度にするのに十分である。物理的に隣接するセルに関しては、隣接チャネルセットが、同一セルの複数のセクタ、あるいは考慮下のセクタに隣接する隣接セル内の複数のセクタに割当てられるのを回避することで十分である。このようなチャネル割当てが、図２に示されるように、３−セクタセルが７セルのサイズのグループを再利用する構成に対して存在する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ただし、これよりは従来的でないチャネル割当てアプローチ、例えば、フレキシブルなあるいは不規則的で、かつ、固定的なチャネル割当てが追求される場合は、チャネル間隔要件のこのようなほぼ自動的な満足は、もはや起こらない。このようなアプローチにおいては、セルラシステム設計者は、ある一つのセル内あるいは隣接する複数のセル内で同時に使用されるチャネル間に要求される最小のスペクトル間隔について決定することを要求される。この問題に答えるために既に提唱されている様々なアプローチは、全くとはいわないまでも、十分には、隣接チャネル干渉について考慮していない（脚注３）。より具体的には、従来の隣接チャネル干渉の取り扱い、およびチャネル間隔要件の決定においては、Ｓ／Ｉ比に対する全体としての影響についての十分な考慮がなされていない。［例えば、W.C.Y.Lee によるMobile Cellular Telecommunications Systems、McGraw-Hill、New York、1989を参照されたい。］。このように、隣接チャネル干渉がＳ／Ｉ比に及ぼす影響が考慮されてないために、結果として、信号が、干渉より弱くなる場合が生ずる。コーチャネル干渉が存在しない場合は、受信機付近に位置する干渉信号の相対強度を、チャネル分離に起因する信号強度の低下とバランスさせることによって、結果としてのＳ／Ｉ比を１（０ｄＢ）にすることができるが、ただし、コーチャネル干渉が存在する場合は、結果としてのＳ／Ｉ比は、１以下（ｄＢにて表現された場合は負）になる。
【００１３】
Ｓ／Ｉ要件は、全体としての干渉を制限することを意味し、全体としての干渉は二つの項の和（つまり、コーチャネル干渉の項と隣接チャネル干渉の項の和）であるために、これらの間には、トレードオフが存在することとなる。つまり、隣接チャネル干渉の観点からは、チャネル間の周波数スペクトル間隔が大きくされると減少し、こうして、コーチャネル干渉に対するより大きなマージンを残すこととなる。結果として、より小さな再利用距離が可能になり、少なくとも原理上は、システム容量が高くなる。ただし、反面、より大きなチャネル間隔は、各セル内に使用できるチャネルの数を少なくし、これは、他の点が同一にとどまる場合は、容量を低減させることとなる。従って、システム設計者の一つの重要な目的は、Ｓ／Ｉ要件が満足され、かつ、スペクトル利用が最大になるような最適なチャネル間隔を決定することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セルラ無線通信システム内の隣接チャネル干渉を、これらシステム内の通信チャネルのサービス品質係数の関数として、管理するための新規の複数の方法論を提供する。ここに開示される隣接チャネル干渉を管理するためのこれら新規の複数の方法論には：
【００１５】
混合型パワー制御（Mixed Power Control ）法−−従来のパワー制御法と関連する干渉問題を克服することを目的とする；
有向割当て（Directed Assignment ）法−−無輻湊状態において隣接セル間の隣接チャネル衝突を低減することを目的とする；および
混合型パワー制御と有向チャネル割当ての併用（Mixed Power Control with Directed Assignment）法−−隣接セル間の隣接チャネル干渉を低減することを目的とする：
が含まれ、これらのおのおのが、本発明の一つの実施例を構成するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、一部分、コンピュータシステム内のデータに関する演算のアルゴリズムおよび記号的表現の観点から行なわれる。明らかなように、これらアルゴリズム的記述および表現は、システムエンジニアリングの分野における技術者によって当業者に彼らの研究の内容を伝えるために通常に使用される手段である。
【００１７】
ここで（および一般的に）使用されるアルゴリズムという用語は、要望される結果に導くための独立したステップのシーケンスと見ることができる。これらステップは、通常、物理量の操作を伴う。通常、必ずしもそうではないが、これら物理量は、蓄積、転送、結合、比較、その他の操作が可能な電気的あるいは磁気的な信号の形式をとる。説明の便利さ、並びに、通常の用法と適合させるために、これら信号は、しばしば、ビット、値、エレメント、記号、文字、項、数、その他の観点から説明される。ただし、これらおよび類似する用語は、適当な物理量と対応されるべきであり、これら用語は、これら量に与えられた単なる便宜上のラベルであるということが強調されるべきである。
【００１８】
説明の明快さのために、本発明の実施例が個々の機能ブロック（“プロセッサ”とラベルされる機能ブロックを含む）から構成されるものとして説明される。これらが表す機能は、共有あるいは専用ハードウエアの使用を通じて提供され、これらには、これに限定されるものではないが、ソフトウエアを実行する能力を持つハードウエアが含まれる。例えば、図３および４内に示される“ＯＭＣ”、“ＭＳＣ”、および“ＢＳ”、並びに、図４の“コンピュータプロセッサ”機能の幾つかあるいは全ては、一つあるいは複数のプロセッサによって提供され、これらプロセッサには、共有プロセッサも含まれる。（“プロセッサ”という用語の使用は、ソフトウエアを実行する能力を持つハードウエアを排他的に差すものと理解されるべきできない）。
【００１９】
一例としての実施例は、マイクロプロセッサおよび／あるいはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウエア、例えば、ＡＴ＆Ｔ ＤＳＰ１６あるいはＤＳＰ３２Ｃ、以下に説明される動作を遂行するためのソフトウエアを蓄積するための読み出し専用メモリ（ＲＡＭ）、および結果を蓄積するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。大規模集積（ＶＬＳＩ）ハードウエア実施例、並びに、カスタムＶＬＳＩ回路と汎用ＤＳＰ回路との組合せを使用することも可能である。
【００２０】
図３には典型的なセルラシステムがブロック図にて示される。図示されるように複数の移動交換センタ（ＭＳＣ）２０２および２０３によって移動無線電話システムが公衆交換電話網２０１（ＰＳＴＮ）に接続される。ＭＳＣの交換によって、おのおのがセルカバーエリアにサービスを提供する複数の基地局（ＢＳ）２１０が相互接続される。各カバーエリアは、図示されるように、実際のシステムに典型的な不規則な境界を持つ。各ＢＳは、そのセルカバーエリア内の移動無線電話２５０にサービスを提供するための無線送／受信装置および放射アンテナを持つ。
【００２１】
運転および管理センタ（ＯＭＣ）２２０が、それらのシステム動作およびそれらと関連するＢＳ２１０を制御するためにＭＳＣ２０２および２０３に結合される。ＯＭＣ２２０は、中央制御局であり、これは、データ処理部、データメモリから入力されるデータを受け入れるための入力、およびリアルタイムコントロールを含む。フレキシブルなチャネル割当ての場合は、このデータ処理構成が、ＢＳの所に位置する遠隔からチューニング可能な無線トランシーバとの組合せにてチャネル割当て（アレンジメント）を実現するために使用される。
【００２２】
このようなフレキシブルなチャネル割当てに対しては、図４に略ブロック図にて示されるような、ＢＳの所の無線トランシーバのチャネル割当ておよびチューニングを制御するためのデータ処理装置の一例としての実現が、ＯＭＣ内に含まれる。コンピュータプロセッサ３１０は、関連するメモリ３１１内に蓄積されたプログラムを持つ。このプログラムは、セルラシステムへの無線チャネルの割当てを遂行するためのインストラクションを含む。初期入力データが入力機能３１２を通じてコンピュータプロセッサ３１０に供給される。これら入力には、利用可能なセル、利用可能な無線周波数、および干渉情報が含まれる。干渉情報は、通常、セル間干渉マトリックス（cell-to-cell interference matrix）の形式を持ち、他のセルからの各セルへの干渉を定義する。これら入力には、さらに、要望されるチャネル割当ておよびトラヒック利用パターンに対して要求されるシステム制約が含まれる。
【００２３】
フレキシブルなチャネル割当て方法論を実現するために、チャネル割当てプロセスが、コンピュータプロセッサ３１０によって、メモリ３１１内に蓄積されたインストラクションに従って遂行される。結果としてのチャネル割当てが出力機能３１３を介してＭＳＣ３１５に出力され、これはここからＢＳ３２１に転送される。これらＢＳ内に含まれる個々のチューナブル無線３２２が、次に、割当てプロセスによって決定された無線チャネルの割当てに従って適当な周波数にチューニングされる。
【００２４】
Ｉ．発明の方法論
Ａ．概要
本発明の方法論が、ここでは、複数の実現（実施例）として示されるが、これら新規の方法のおのおのが、隣接チャネル干渉を管理し、結果として、総合的なＳ／Ｉ比目標を達成することを目標とする。これら実施例の具体的な説明から明らかになるように、各実施例は、独立して実現することもできるが、これらの殆どは、一つあるいはそれ以上の他の実施例と組み合わせて実現することも、あるいは、参照として示された一連の関連する特許出願において開示される方法論の実施例と組み合わせて実現することも可能である。
【００２５】
隣接チャネル送信機に起因する干渉のレベルは、加入者ユニット（通常は、移動あるいは携帯ユニット）のそれらの基地局からの位置、実施されるパワー制御のレベル、および通信の方向、つまり、送信が基地局から加入者ユニットに向けて行なわれるか（ここでは、“ダウンリンク”と呼ばれる）、あるいは加入者ユニットから基地局に向けて行なわれるか（ここでは、“アップリンク”と呼ばれる）に依存する。図５および６は、隣接チャネル干渉の影響について考察するための一例としての構成を示す。図５には、単一のセルが、基地局Ｂと共に示され、図６には、二つの近隣するセルが、基地局Ｂ1 およびＢ2 と共に示される。両方の図面において、加入者局ｉおよびｊが、互いおよび基地局との様々な位置関係にて示される。全ての構成において、記号ｉは、サービス中の加入者ユニットを示し、記号ｊは、その周波数スペクトル内で最も近い隣接チャネルと呼ばれるチャネル上で動作している加入者ユニットを示す。図６の構成においては、サービス中の加入者ユニットｉは、基地局Ｂ1 によってサービスされ、隣接チャネル加入者ユニットｊは基地局Ｂ2 によってサービスされる。
【００２６】
一例として、全ての呼が同一のパワーにてサービスされる場合、つまり、パワー制御が適用されない場合について考える。この場合、結果として、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉は、図５に示される全てのケースについて、全ての呼が同一のパワーにてサービスされるために同一となる。一方、アップリンク上の隣接チャネル干渉は、図５に示される３つのケースでおのおの異なる。信号の減衰が送信機と受信機との間の距離が増加すると増加するために、図５ａにおいては、加入者ユニットｉから受信される信号強度は、加入者ユニットｊからの干渉信号よりも（加入者ユニットｉがサービスを提供する基地局に近いために）強くなる。従って、この構成においては、アップリンク上の隣接チャネル干渉は無視できる。図５ｂの構成においては、受信サービス信号は、干渉信号と、二つの加入者ユニットが基地局から同一の距離にあるために、同一となる。最後に、図５ｃの構成においては、アップリンク上の隣接チャネル干渉の方が、干渉加入者ユニットがサービス加入者ユニットよりも基地局に近いために高くなる。
【００２７】
基地局により近い呼のパワーを低減するパワー制御が使用された場合は、経験される隣接チャネル干渉の関係は変化する。これら変化を再び図５の構成を用いて説明するが、ここでは、パワーが、受信サービス信号が等しくなるように調節されるものと想定される。この場合、結果として、アップリンク上の隣接チャネル干渉は、図５の３つの全ての構成において、全ての加入者ユニットから受信される信号が、そのユニットの基地局からの位置と無関係に同一となるために、同一になる。反対に、ダウンリンク上にパワー制御が適用された場合は、隣接チャネル干渉は、３つの構成のおのおのに対して異なることになる。つまり、パワー制御のために、図５ａの構成においては、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉は、干渉信号のパワーがサービス信号のパワーよりも高くなるために増加することとなる。図５ｂの構成においては、サービスされる加入者ユニットと隣接チャネル加入者ユニットが基地局から等距離にあるために、パワー制御が、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉に影響を与えることはない。最後に、図５ｃの構成においては、パワー制御によって、ダウンリンク上の隣接チャネル干渉は低減される。従って、以上からわかるように、パワー制御は、一般的には、アップリンク方向に対しては有用であるが、ダウンリンク方向において使用された場合は、しばしば、結果として、隣接チャネル干渉を増加させることとなる。
【００２８】
図６に示されるような隣接セルの場合についても考える。最初に、図６ａの構成についてみると、加入者ユニットｉは、ダウンリンク上（基地局Ｂ2 からの競合信号に起因）、およびアップリンク上（加入者局ｊからの競合信号に起因）の両方で隣接チャネル干渉を受ける。図面から簡単に理解できるように、図６ｂにおけるダウンリンク上および図６ｃにおけるアップリンク上には同程度の隣接チャネル干渉が発生するが、ただし、図６ｂにおけるアップリンク上および図６ｃにおけるダウンリンク上では、隣接チャネル干渉は、無視できる程度となる。
【００２９】
参照の本発明と対を成すM.Benveniste-7(S/N08/580570)と呼ばれる特許出願においては、チャネル間隔（サービスチャネルと干渉隣接チャネルとの間の間隔）、サービスチャネルと干渉チャネルの受信信号強度、およびＳ／Ｉ比との間の幾つかの関係が展開され、次に、これら関係が一例としての無線通信用途に対して適用され、サービス信号と干渉信号の間の様々なレベルの相対信号強度に対して実現されるＳ／Ｉ比とチャネル間隔との間の関係を示す二つのテーブルが作成されている。後に説明される複数の干渉管理法にとって有用な基準を提供するこれらテーブルが以下に再生されるが、これは、次のような特徴を持つ。つまり：
テーブル１は、１８ｄＢの設計コーチャネルＳ／Ｉ閾値が使用された場合のサービスされる加入者によって実現されるＳ／Ｉ比Ｔと、チャネル間隔ｗとの間のトレードオフを提供する。
【００３０】
テーブルからわかるように、第一のカラムは、チャネル帯域幅の倍数にて与えられたチャネル間隔を表し、一方、残りの１０のカラムは、加入者によって経験されるサービス信号に対する干渉信号の（ｄＢにて表されたときの）信号強度の比の様々な値に対するサービスされる加入者によって実現されるＳ／Ｉ比（ｄＢにて表現）を与える。
【００３１】
同様に、テーブル２は、異なるチャネル間隔値ｗに対する目標の総合Ｓ／Ｉ比Ｔを達成するために必要とされる設計コーチャネルＳ／Ｉ比Ｔc 、つまり、ｄＢ（Ｔ）が１８ｄＢであるときのＴc とｗとの間のトレードオフを提供する。
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
前述のように、パワー制御が適用されず、加入者ユニットｉとｊの両方が同一の基地局によってサービスされる場合は（つまり、図５の構成においては）、ダウンリンク上では、干渉信号とサービス信号は、各信号が基地局から同一のパワーにて送信されるために同一になる。従って、干渉信号のサービス信号に対する比Ｐは、１となり、ｄＢ（Ｐ）は０となる。テーブル１からわかるように、隣接チャネルが使用された場合は、Ｓ／Ｉ比は、１６．２３ｄＢに低下するが、これは、目標値６３．１（１８ｄＢ）の６７パーセントを意味する。ただし、チャネル間隔ｗを２に設定することで、隣接チャネル干渉に起因するＳ／Ｉ低下が殆ど矯正でき、Ｓ／Ｉ比は、１６．２３ｄＢから１７．９９ｄＢに増加する。
【００３４】
加入者ユニットｉとｊが異なる基地局によってサービスされている場合も、図６ａおよび６ｂに示されるように、サービス中の加入者ユニットｉが二つのセルの共通境界の付近に位置するときは、干渉加入者ユニットｊの位置と無関係に、類似する状況が発生する。ただし、図６ｃに示されるように、加入者ユニットｉが、干渉基地局Ｂ2 から、サービスを提供する基地局Ｂ1 からよりも遥かに離れて位置する場合は、Ｐ比は、１より小さくなり、ｄＢ（Ｐ）は負となる。従って、隣接チャネルの使用が、Ｓ／Ｉ比に与える影響は、小さくなる。例えば、ｄＢ（Ｐ）の値が−５ｄＢである場合は、テーブル１から、１７．３６ｄＢのＳ／Ｉ比が実現されることが示される。これは、設計コーチャネルＳ／Ｉ比１８ｄＢの８６パーセントに相当する。ｄＢ（Ｐ）が−１０ｄＢの場合は、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比が実現され、これは、設計コーチャネルＳ／Ｉ比の９５パーセントに相当する。見かたをかえれば、この値は、隣接チャネル干渉が、コーチャネル干渉と隣接チャネル干渉を総和して５パーセントに制限された場合に、Ｓ／Ｉ比によって実現される値として特性化することもできる。従って、Ｐの値は、それに対して隣接チャネル干渉が許容可能になる値として定義することもできる。こうして定義された値は、ここでは、Ｐa と呼ばれ、この一例としてのケースにおいては、−１０ｄＢである。
【００３５】
テーブル２に示されるｗとＴc との間のトレードオフについて、ｄＢ（Ｐ）＝０の場合に関して考察すると、チャネル間隔を１から２に増加することによって、計画コーチャネルＳ／Ｉ比として、２１．０３ｄＢの代わりに１８．０１ｄＢを使用することが可能になることがわかる。また、テーブルから、間隔を２よりさらに増加しても、コーチャネル干渉制約、従って、容量の観点からは、全く得るものがないことがわかる。
【００３６】
パワー制御が適用された場合は、前述のように、ダウンリンク上のパワー制御は隣接チャネル干渉の影響を悪化させる。ここでは、互いに接近して位置する二つの加入者ユニットの信号強度を低減するためにダウンリンク上にパワー制御が適用される場合の特定のケースについて考察する。このケースにおいては、Ｐは、これら二つの加入者ユニットをサービスする信号のパワー低減の差に等しくな。最悪の場合が、図５ａの構成によって示されるように、加入者ユニットｉをサービスする信号のパワーが大幅に低減され、加入者ユニットｊをサービスする信号が最大のパワーにて動作する場合に発生する。この場合、テーブル１からわかるように、設計コーチャネルＳ／Ｉ比が１８ｄＢであっても、近い方の加入者ユニットに対してダウンリンクパワーが２８ｄＢだけ低減されると、実現されるＳ／Ｉ比は負となり、１７．７９ｄＢのＳ／Ｉ比を達成するためには、チャネル間隔３が必要となる。
【００３７】
以降のセクション（節）Ｂ１においては、新規の混合型パワー制御方法論（Mixed Power Control Methodolgy）について開示されるが、これは、ダウンリンク上に部分的なパワー制御を使用し、チャネル間隔を２の値以上にすることなしに妥当なＳ／Ｉ比を維持することを可能にする。
【００３８】
Ｂ．隣接チャネル干渉を管理するための方法論
以下の節においては、３つの新規の干渉管理方法論について説明されるが、これらは、従来の技術による様々な方法によって達成されるそれと比べて隣接チャネル干渉を低減させる。これら新たな干渉管理方法論は、各々が本発明の一つの実現（実施例）を構成し、それぞれ、混合型パワー制御法（Mixed Power Control）、有向割当て法（Directed Assignment）法、および混合型パワー制御と有向割当ての併用法（Mixed Power Control With Directed Assignment）と称される。
【００３９】
Ｂ．混合型パワー制御法
従来の様々なパワー制御法の適用（あるいは非適用）と、サービスされる加入者によって経験される隣接チャネル干渉との間の関係についての前の議論において、これら干渉が伝送の方向によって（ダウンリンクかアップリンクかによって）、並びに、サービスされる加入者ユニットの、付近の他の加入者ユニットに対する位置、および付近のサービスを提供するおよび／あるいは他の基地局に対する位置によってばらつくことが示された。以下では、このばらつきを大幅に改善する新規の混合型パワー制御方法論について述べられる。説明から明らかになるように、この混合型パワー制御方法論は、単独にて実現することもできるが、ただし、これは、ここにおいて、および、対の参照された特許出願において開示されている他の新規の幾つかの干渉を管理するための方法論に組み込むことも可能である。
【００４０】
この新規の混合型パワー制御方法論は、ダウンリンクの場合と、アップリンクの場合を切り離して扱い、この方法論を、こうして分けられた個々のケースについて説明することによってより良く理解できるものである。
【００４１】
（ａ）ダウンリンク上のパワー制御
パワー制御の一般的な説明において、従来のパワー制御方針がダウンリンク上に適用された場合、つまり、基地局付近の加入者ユニットに対して受信信号強度が低減された場合、隣接チャネル干渉の影響が悪化されることが示された。この場合は、干渉信号のサービス信号の強度に対するの比、Ｐ（ｄＢにて表現）は、二つの加入者ユニットをサービスする信号のパワーの低下の差に等しくなる。最悪の場合が、図５ａの場合のように、加入者ユニットｉをサービスする信号のパワーが大幅に低減され、加入者ユニットｊをサービスする信号が最大のパワーにて動作する場合に発生する。テーブル１に反映される一例としてのケースにおいては、１８ｄＢの設計コーチャネルＳ／Ｉ比が使用された場合でも、実現されるＳ／Ｉ比は、コーチャネル間隔が使用される近い方の加入者ユニットに対してダウンリンク上のパワーが約２８ｄＢ低減された場合は（この構成においては現実的な低減）、負になることがわかる。
【００４２】
後に説明されるように、パワー低減の規模が制限された場合は、パワー制御を使用することによって、チャネル間隔の値を２以上に増加することなしに妥当なＳ／Ｉ比を達成することが可能となる（パワー制御が行なわれない場合は、チャネル間隔の増加が必要となる）。テーブル１から、干渉信号とサービス信号の間のｄＢにて表現された場合の信号強度の差Ｐ、あるいは、等価的に、二つの加入者ユニットに対するパワー低減の相対差が、１４ｄＢ以下である場合は、パワー制御がＳ／Ｉ比に与える影響は小さいことがわかる：つまり、チャネル間隔２にて、１７．７９ｄＢのあるいはそれ以上のＳ／Ｉ比が実現できることがわかる。従って、パワー制御を制限し、サービスされる加入者に対する受信信号強度を、サービスされる加入者位置における干渉信号のレベルより１４ｄＢ以下には落ちないように維持することによって、チャネル間隔を２に維持し、しかも、隣接チャネル干渉を無視できる程度にすることが可能である。相対的なパワー制御差に対するこの制約は、ここでは、リミティングパワー制御比（limiting power control ratio）と呼ばれ、しばしば、χM によって表される。テーブル１によって示される一例としてのケースにおいては、ｄＢ（χＭ）は、−１４ｄＢである。
【００４３】
この混合型パワー制御方法論の一例としての実施例においては、パワー制御は、セルの外周と、χM だけ低減された信号がセルの外周の所で受信される信号と等しくなるセルの半径上のポイント、との間に位置する加入者ユニットに対して適用される。基地局からセルの半径に沿っての、χM だけ低減された信号がセルの外周で受信される信号と等しくなる所のポイントまでの距離が、ｌM として定義される。従って、パワー制御は、１M と、セルの外周、との間に位置する加入者ユニットに対して適用されることとなる。図７ａは、混合型パワー制御方法論のこの一例としての実施例においてダウンリンク上に受信される信号を基地局からの加入者ユニットの距離の関数として示す。
【００４４】
（ｂ）アップリンク上のパワー制御
ダウンリンクの場合と異なり、パワー制御は、一般的には、アップリンク方向に対しては隣接チャネル干渉を低減するのに有効であることが知られている。しかしながら、後に説明されるように、本発明の混合型パワー制御方法論がアップリンクに対して適用される場合は、セルのある領域内では、隣接チャネル干渉に悪影響を与えることなしに、パワー制御を排除することが可能になる。
【００４５】
アップリンク通信の場合は、Ｐの値は、パワー制御によって低減することができ、ｄＢ（Ｐ）は、サービス信号と干渉信号の間の信号減衰の差からパワー低減の差を引いた値となる。この関係およびこの影響は、基地局に送信する二つの加入者ユニット間の信号減衰が４０ｄＢであり、パワー低減に起因する受信信号レベルの差が１２ｄＢであるような構成によって説明することができる。この場合は、ｄＢ（Ｐ）＝４０−１２＝２８ｄＢとなる。１８ｄＢの設計チャネルＳ／Ｉ比、およびチャネル間隔２が使用された場合、テーブル１から、１４．４６ｄＢのＳ／Ｉ比が実現されることが示される。一方、パワー低減差が２６ｄＢ（Ｐ）に増加された場合は、ｄＢ（Ｐ）は１４ｄＢとなり、チャネル間隔２に対しては、総合Ｓ／Ｉ比は、１７．７９ｄＢになることがわかる。
【００４６】
この関係から、１４ｄＢ以下のｄＢ（Ｐ）値では、チャネル間隔２が使用された場合は、隣接チャネル干渉は殆ど発生せず、従って、高い信号減衰を受けている潜在的に干渉を与える可能性を持つ加入者ユニット、例えば、セルの境界付近の加入者ユニットには、パワー制御を適用する必要はないということができる。セル内の可能な最大の減衰（maximum possible attenuation）より１４ｄＢ低い信号減衰を持つ加入者ユニットのみがそれらの信号を低減されることを必要とされる。つまり、パワー低減は、基地局と、受信される信号強度のセル内の最小信号強度に対する比がχM -1 となるセルの半径上のポイントｌM 、との間に位置する加入者ユニットに対して適用することのみが必要とされる。（脚注４）。テーブル１の一例としてのケースにおいては、ｄＢ（χM -1 ）は、１４ｄＢである。図７ｂは、この混合型パワー制御方法論が使用された場合のアップリンク上の受信信号を基地局からの加入者ユニットの距離の関数としてグラフ的に示す。
【００４７】
任意のチャネル間隔に対して、アップリンク上に混合型パワー制御方法論によって必要とされるパワー低減能力を推定するためには、ある統計的な有意にて遭遇されるべきＰの最高値が必要になる。本発明人は、関連する文献［M.Benveniste,“Managing Neighbor Channel Interference in Channelized Cellular System,"forthcoming］ において、伝送損失係数が４（移動無線システムに対して一般に受け入れられている値）である場合は、パワー制御なしでは、０．９９５の確率で、相対信号強度ｄＢ（Ｐ）が４０ｄＢ以下となることを示している。従って、チャネル間隔２の場合は、
【００４８】
最大減衰（４０）−ｄＢ（Ｐ）閾値（１４）＝最大パワー低減（２６ｄＢ）となるために：
２６ｄＢのパワー低減能力−ｄＢ（φM ）で十分である。
【００４９】
テーブル２からわかるように、あるレンジのパワー制御オプションが提供される。これらオプションの例としては、近い方の加入者ユニットのパワーを２０ｄＢだけ低減し、遠い方の加入者ユニットを最大パワーにとどめるオプションが含まれる。このオプションにおいては、チャネル間隔２の場合は、設計コーチャネルＳ／Ｉ閾値として、１８．９７ｄＢが必要とされる。別の可能性としては、近い方の加入者ユニットのパワーを２６ｄＢだけ低減する（遠い方のユニットは最大パワーにて動作する）ことが考えられる。このオプションにおいては、１４（４０−２６）のｄＢ（Ｐ）値が与えられるが、これは、チャネル間隔２に対しては、１８．２２ｄＢの設計コーチャネルＳ／Ｉ閾値を必要とする。
【００５０】
これも明らかになるように、混合型パワー制御方法論のここに説明される幾つかの実施例に対しては、パワー制御要件は、チャネル間隔要件が最小になるように選択される。この方法論の他の用途（適用）も、勿論、存在する。例えば、より大きなパワー低減レンジが要望される場合は、チャネル間隔が増加される。後者の考えは、パワー制御を能力を増加させるための手段として採用する動的チャネル割当てアルゴリズムに対しては効果的である。
【００５１】
Ｂ．２ 有向割当て
隣接チャネル干渉の代用として、二つの隣接チャネルが同一あるいは隣接するセル内で同時に使用されたときに発生する隣接チャネル衝突（adjacent-channel conflicts）の数が使用できる。前の議論から明らかのように、全ての隣接チャネル衝突が隣接チャネル干渉を発生されるわけではないが、それでも、隣接チャネル衝突の数を低減すると、隣接チャネル干渉の尤度が低減すると一般的に述べることができる。
【００５２】
この節において説明される本発明の実施例は、隣接チャネル衝突の確率を低減することによる隣接チャネル干渉の最小化に向けられる。このアプローチは、規則的あるいは不規則的な、および固定的なあるいはフレキシブルな全てのチャネル割当てに対して適用可能であり、さらに、セクタ化されたあるいは全方向性のセルの両方に対して適用可能である。これは、さらに、他の隣接チャネル干渉を低減するための様々なアプローチと組み合わることも可能である。
【００５３】
有向割当て方法論は、規則的かつ固定的なチャネル割当てからの単純な例を使用することによってより良く理解できるものである。図８に示されるように、４つのセルに、チャネルセット：Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤが割当てられる場合を考える。各セットを構成するチャネルは、他の３つのセットの二つのチャネルに隣接するものと想定され、さらに、各セルは、他の３つのチャネルセットを割当てられたセルに隣接するものと想定される。さらに、この一例としての例に対しては、２４のチャネルが利用可能であり、問題の４つのセルが、それぞれ、５、３、４、および３個の進行中の呼を持つものと想定する。図８Ａに示されるように、全ての呼に対して低い番号のチャネルが割当てられた場合は、セルＡ内には４つ、Ｂ内には３つ、Ｃ内には３つ、そしてＤ内には４つの隣接チャネル衝突が発生することとなる。隣接チャネル衝突の数を減らすためには、図８Ｂに示される構成のように、セルＡおよびセルＣ内の全ての呼が利用可能な最低の番号のチャネルに移動され、そして、セルＢおよびセルＤ内の全ての呼が最高の番号のチャネルに移動される。結果として、隣接チャネルを含むセル内のアクティブなチャネル間により大きなチャネル間隔が存在することとなる。図８Ｂに示されるように、隣接チャネル衝突の数は、４つのセルに対して、それぞれ、２、２、１、および２に低減される。
【００５４】
有向割当て方法論を遂行するために従われるステップは以下の通りである：
１．利用可能なチャネルがチャネルセットの間で、各セットが、“＋”あるいは“−”のラベルを持ち、さらに、隣接チャネルを持つ任意の二つのセットが反対のラベルを持つように分配される。
２．各セルにも、ラベル“＋”あるいは“−”が割当てられる。
３．セルはそのセルと同一のラベルを割当てられた一つあるいは複数のセットからのチャネルを使用することができる。
４．“＋”のラベルを持つセルは、それらのユーザに利用可能な最低の番号のチャネルを割当て、一方、“−”のラベルを持つセルは、それらのユーザに利用可能な最も高い番号のチャネルを割当てる。
【００５５】
ステップ４は、反対のラベルを持つセル内のアクティブなチャネルのチャネル間隔を増加させる。ステップ１のために、隣接チャネルは、反対のラベルを持つセル内にのみ見られるために、隣接チャネル衝突の尤度が低減される。
【００５６】
呼をチャネルセットのいずれかの端に押しやるための２つのオプションが存在する。第一のオプションにおいては、“＋”のセル内の最も高い番号のチャネルからの呼（あるいは“＋”のセル内の最も低い番号のチャネルからの呼）が、そのセル内の出呼のチャネルに移動される。こうして、最高でも、呼の終端あるいはハンドオフ当たり、１チャネルの再構成のみが必要とされる。チャネルの再構成を必要とすることなくユーザをチャネルセットの正しい端に保つための第二のオプションにおいては、入り呼が、“＋”のセルに対しては最も低い番号の空きチャネルに割当てられ、“−”のセルに対しては最も高い番号の空きチャネルに割当てられる。
【００５７】
有向割当て方法論は、固定的およびフレキシブルな両方のチャネル割当てに適用することができる。ただし、チャネルセットの翻訳は、二つのアプローチで異なる。固定的なチャネル割当ての場合は、チャネルセットは、異なるセルに専用に使用されるチャネルの互いに素なグループである。一方、全てのチャネルセットが同一のサイズを持つ固定的でかつ規則的なチャネル割当てにおいては、ステップ１は、偶数のチャネルセットが存在することを要求する。
【００５８】
フレキシブルなチャネル割当てにおいては、（隣接チャネル使用の制約を遵守するために）二つのチャネルセットが必要とされ、各チャネルセットに、“＋”あるいは“−”のラベルが割当てられる。例えば、奇数番号のチャネルのチャネルセットに“＋”のラベルが与えられ、偶数番号のチャネルのセットに“−”のラベルが割当てられる。“＋”ラベルのセルは、低いチャネル番号を優先し、“−”ラベルのセルは、高いチャネル番号を優先するために、低トラヒック状態においては、異なるラベルを持つセルの話中チャネル間の間隔が増加する。隣接チャネルは異なるラベルのセル内においてのみ使用されるために、隣接チャネル衝突の確率が低減される。
【００５９】
Ｂ３．混合パワー制御と有向割当ての併用
ダウンリンク上にはパワー制御を用いずアップリンク上には全パワー制御を用いることを特徴とするパワー制御方針に対しては、チャネル間隔２を使用することで、セル内の隣接チャネル干渉の影響を、このパワー制御方針と併用して、十分に低減できることが示された。関連する前に参照されたBenveniste-8(S/N 08/580568）と称される特許出願においては、このようなパワー制御方針に対しては、セル内に、ダウンリンクについては、隣接セルからの隣接チャネル干渉からの影響が無視できるような領域が存在することが示されたが、加入者ユニットが隣接セルに対して、アップリンク上に隣接チャネル干渉を殆ど与えないような類似する領域が存在する。より詳細には、図１１（Benveniste-8特許出願の図７に対応）に示されるように、セル１内の輪郭ＸＸ’の左に位置する加入者ユニットは、セル２内に使用される隣接チャネルからのダウンリンク干渉を受けることはない。同様に、輪郭ＹＹ’の右に位置する加入者ユニットは、セル１に対してアップリンクの隣接チャネル干渉を与えることはない。
【００６０】
さらに、反対のパワー制御が実施された場合、つまり、ダウンリンク上で全パワー制御が使用され、アップリンク上でパワー制御が使用されない場合は、同一セル内のユーザから与えられる隣接チャネル干渉が増加し、このために、これは回避されるべきであることが示される。ただし、“混合型パワー制御（mixed power control ）”として特性化される新規のパワー制御方針が、セクションＢ１において説明されているが、この方針は、ダウンリンク上の制限されたパワー制御を許し、同時に、隣接チャネル干渉を許容限度内に維持する。より詳細には、パワー制御は、ダウンリンク上では、最大パワー低減レンジχM に対応する半径ｌM （説明のケースにおいては、ｌM は、１４ｄＢのパワー低減に対応する０．４４６７Ｒ）の外側においてのみ使用することが許される。同様に、説明される混合型パワー制御方針下では、アップリンク上では、パワー制御は、受信信号がセル内の最も低い受信信号より１４ｄＢ高いレベルに等しくなる半径ｌM の内側にのみ適用される。こうして受信される信号が図７に、通信の両方向に対して、ユーザから基地局までの距離（対数スケール）の関数として示される。この混合型パワー制御方針を使用した場合は、チャネル間隔２で、十分にセル内の干渉を回避することができる。
【００６１】
理解できるように、純粋なパワー制御方針から逸脱することに対する動機は、隣接セル内での隣接チャネルの使用の影響を低減し、これによって、隣接セルに対する隣接チャネル制限を低減することである。上に説明の混合型パワー制御方針を図９に示される隣接セル構成に適用することを考える。この図に示されるように、隣接セルからの隣接チャネル干渉に弱い領域を定義する単一の輪郭ＸＸ’の代わりに、図１０に示されるように、おのおのが隣接セル内で使用されるパワーレベルｋに対応するこれら輪郭のファミリＸKＸK’が存在する。輪郭Ｘ1Ｘ1’は、セル２内で使用される最強のパワー信号に対応する。輪郭ＸKＸK’は、輪郭ＸＸ’の右側および左側の両方に広がる。右へのシフトは、セル１内のパワーレベルｋにてサービスされているセル２内のユーザから隣接チャネル干渉を受けるユーザの割合を減少するが、左へのシフトは、これを増加させる。ただし、ここでは、二つのセル内のユーザが、隣接チャネル上で、隣接チャネル干渉の尤度が低減されるような方法にて動作するようにマッチングされる。
【００６２】
ユーザのマッチングによって隣接チャネル干渉がどうして低減できるかを説明するために、図１０内のユーザＭ1 について考える。パワー制御がない場合は、Ｍ1 は、ユーザの隣接チャネル上の位置に関係なく隣接チャネル干渉を受ける。一方、パワー制御が使用された場合は、Ｍ1 は、低いパワーレベルｋにてサービスされるセル２内のユーザと、隣接チャネル干渉が起こらないようにマッチングすることができる。こうして、隣接チャネル干渉の確率を、制限されたパワー制御と、隣接セル内の隣接チャネルユーザの選択的なマッチングを組み合わせて使用することによって低減することができる。この目的を遂行するためのチャネルマッチングアルゴリズムについて以下に説明される。
【００６３】
パワー制御のレンジによって、ＸKＸK’輪郭の広がりが決定される。隣接チャネル干渉の確率を最小にするパワー制御の最適レンジは、採用される特定のチャネルマッチングアルゴリズムとの関連で決定されるべきである。ダウンリンク上のパワー制御のレンジは、χM を超えることはできないことに注意する。
【００６４】
前述のように、本出願人は、ゼロの隣接チャネル干渉を達成するためのアップリンク要件は、上に説明されたダウンリンク要件と、これら二つのリンク上に補間的なパワー制御方針が使用された場合は、対称的であることを示している。［M.Benveniste,“Managing Neighbor Channel Interference in Channelized Cellular Systems",idを参照］。つまり、アップリンク上のパワー制御が半径ｌMの円の内側に制限され、この円の外側ではパワー制御が存在しない場合は、セル１内のユーザの異なるパワーレベルに対応するｋ個の、セル２内のユーザがセル１内の対応するユーザにアップリンク干渉を与えない領域を定義する輪郭ＹKＹK’のファミリが存在することとなる。これら輪郭は、セル１内のダウンリンクの場合に対して描かれた輪郭ＸKＸK’の鏡像である。この参照文献において、出願人は、さらに、隣接セル内の隣接チャネルユーザにアップリンク方向の隣接チャネル干渉を与えないユーザは、隣接セルユーザからのダウンリンク方向の隣接チャネル干渉を受けないことを示している。隣接チャネル干渉をなくするための条件のこの対称性のために、ユーザマッチングアルゴリズムは、片方の通信方向についてのみ分析するのみで十分である。従って、以下の節において説明される方法論は、ダウンリンクのみに焦点が置かれる。アップリンク上の性能は、これと同等であるとみてよい。
【００６５】
（ａ）方法論の説明
前の節において示されたように、隣接チャネル干渉の確率は、隣接セル内の隣接チャネルユーザを正しくマッチングすることによって低減することができる。このユーザマッチング問題は、複雑な組合せ最適化問題であるが、ただし、以下に説明される単純な発見的アルゴリズムによってこの問題の良好な解に到達することが可能である。
【００６６】
このアプローチは、各セル内のユーザに順番を与えることから開始される。順番を付けられたユーザに、チャネル番号の昇順（あるいは降順）に利用可能なチャネルが割当てられ、これによって、隣接チャネルユーザがマッチングされる。従って、目的は、あるセル内のユーザを、隣接チャネル干渉の確率が最小になるように、ランクするための基準を決定することにある。サービスを提供する基地局からのユーザの距離が、ランキング基準として選択される。
【００６７】
ユーザと基地局との間の距離をランキング基準として選択するためのこの論理は、図１０の２−セルの例について考察することによって理解することができる。以降の議論においては、以下の記号が使用される。つまり：
ｍi は、加入者ユニットＭi の自身の基地局からの距離を表し、
ｎi は、加入者ユニットＭi の隣の基地局からの距離を表す。
出願人の関連する文献においては、ダウンリンク方向におけるパワー制御の適用に対しては、隣接チャネル干渉は、以下のときに発生しないことが示される：
【数１】
【００６８】
本発明の方法論は、一つ以上の隣接セルによる隣接チャネルの使用の問題を扱うが、以下のように一般化することができる：
１．利用可能なチャネルがチャネルセット間で各セットが“＋”あるいは“−”のラベルを持ち、隣接チャネルを持つ任意の二つのセットが反対のラベルを持つように分配される。
２．各セルに“＋”あるいは“−”のラベルが割当てられる。
３．セルは、そのセルと同一のラベルを割当てられた一つあるいは複数のセットからのチャネルを使用することができる。
４．各セル内のユーザには、サービスを提供する基地局からの距離の降順にチャネルが割当てられる。“＋”のラベルを持つセルは、それらのユーザに最初に最も低い番号のチャネルを割当て、一方、“−”のラベルを持つセルは、それらのユーザに最初に最も高い番号を持つチャネルを割当てる。
【００６９】
ステップ１からステップ４によって、隣接チャネルは反対のラベルのセルによってのみ使用されるために、高パワーのユーザを、“＋”のセル内では、低い番号のチャネルに割当て、一方、“−”のセル内では、高い番号のチャネルに割当てることによって、これらの間のチャネル間隔が増加される。結果として、高パワーのユーザは、（低トラヒック状態においては）アイドルなチャネルのとなりで動作するか、あるいは、その基地局付近の隣のセルのユーザに割当てられたチャネルの隣で動作し、こうして、隣接セル間の隣接チャネル干渉の確率が低減される。
【００７０】
理解できるように、ここで説明される方法論は、幾つかの点で、前に説明された有向割当て方法論に類似する。ただし、有向割当て方法論は、輻湊状態においては隣接チャネル干渉になんの効果ももたないが、パワー制御を適当なユーザマッチングとともに使用した場合は、輻湊状態においても、隣接チャネル干渉の確率を低減できる。
【００７１】
理解できるように、上に説明されたマッチング手続きの有効性は、輪郭ＸKＸK’がどの程度広がっているかに依存する。これは、一方、隣接チャネル干渉の確率を最小にするために選択されたパワー制御のレンジに依存する。
【００７２】
有向割当ての場合のように、ユーザは、以下の二つの方法によって空いたチャネルセットのどちらかの端に詰めることができる。第一の方法においては、呼が去ったときのチャネルの再構成を伴い、第二の方法はこれを伴わない。さらに、チャネルの再構成が、ユーザの移動と共に変化するユーザの正しいランキングを維持するために必要とされるが、別の方法として、チャネルの再構成を、隣接チャネル干渉が観察されるまで延期し、これによって必要とされる再構成の数を低減することも考えられる。
【００７３】
（ｂ）方法論の適用
ここに説明される方法論は、固定的およびフレキシブルな両方のチャネル割当てに対して使用することが可能である。この節においては、固定的かつ規則的なチャネル割当てに対するこの方法論の一例としての適用について説明される。フレキシブルなチャネル割当てに対してこの方法を使用する例については、M.Benveniste,A.G.Greenberg,およびP.E.Wrightによる“On dynamic channel assignment in wirelss system:Extensions of Ordered Borrowing",forthcoming.、において説明されている。
【００７４】
図１１に示されるＮ＝８のパターンが繰り返される全方向性セルのシステムについて考察する。チャネルセットが水平方法によって構成され、従って、各セルが、隣接チャネルを割当てられた一つの他のセルとの境界を共有するものと想定される。４００のチャネルが与えられた場合、各セルには、５０のチャネルが割当てられることとなる。テーブル３は、チャネルマッチングの隣接チャネル干渉に対する影響を申し出負荷の関数として示す。チャネルがランダムに割当てられた場合は、シミュレーションによって、隣接チャネル衝突（adjacent-channel conflict,ＡＣＣ）の確率は、４０．３アーランの申し出負荷の場合（これは、２％の閉塞確率を与える）、７９％となり、隣接チャネル干渉（adjacent-channel inteference ,ＡＣＩ）の確率は、１０．６％となることが示される。また、有向割当て方法論が適用された場合は、同一の申し出負荷および閉塞確率に対して、隣接チャネル衝突の確率は、７３％に低下し、隣接チャネル干渉の確率は、１０．１％となり、さらに、パワー制御がユーザマッチングと共に使用された場合は、隣接チャネル干渉の確率は、０．５％に低減することが示される。
【００７５】
【表３】
【００７６】
申し出負荷が５８．５アーランに増加された場合（閉塞確率が２０％に増加された場合）は、チャネルがランダムに割当てられたときの、隣接チャネル衝突の確率は、９３％となり、隣接チャネル干渉の確率は、１２．９％となることが示される。有向割当てが使用された場合は、同一の申し出負荷に対して、隣接チャネル衝突の確率は、９３％にとどまり、隣接チャネル干渉の確率は、１２．８％となる。予測されるように、有向割当ての効果は、輻湊時には低減する。また、パワー制御がユーザマッチングと共に使用された場合は、隣接チャネル干渉の確率は、２．８％に低下ことが示される。
【００７７】
上の結果は、１１ｄＢのパワーレンジを使用した場合に対するものである。図１２には隣接チャネル干渉の確率がパワー制御レンジの関数としてプロットされているが、これから、この１１ｄＢの値が、セル当たり４０．３アーランの申し出負荷に対して、最も低い隣接チャネル干渉確率を与えることがわかる。
【００７８】
II ．結論
ここでは、隣接チャネル干渉を管理するための複数の新規の方法論について開示された。これら方法、およびこれらの組合せは、固定的なあるいはフレキシブルな、そして、規則的なあるいは不規則的な全てのチャネル割当てに対して採用することが可能である。さらに、これら方法は、全てのチャネル化されたシステムに対して、それらが、周波数分割多重アクセスを採用するか、周波数分割／時間分割ハイブリッドアクセスを採用するかに関係なく適用することができる。
【００７９】
上で説明されたように、ここに開示されたこれらさまざまな方法は、互いに簡単に組み合わせて使用できるのみか、参照として示された関連する特許出願において開示されている発明の実施例と組み合わせて使用することも可能である。ここに開示される複数のチャネル割当て方法論間の相乗効果の潜在能力をさらによく示すための例として、セクタ化されたセルと全方向性のセルの混合から構成される不規則的なグリッドを使用するセルラシステムが、一様でないトラヒック分布を持つ場合を取り上げて説明することができる。目的は、隣接チャネル制約を満足させる最適な不規則的なチャネル割当てを見つけることにある。このために、まず最初に、奇数／偶数セル指定法（参照の関連する特許出願、M.Benveniste-7において開示）が、セル内の隣接チャネル制約を満足させるために使用され、次に、混合型パワー制御と有向割当てを併用する方法によって、隣接セル間の隣接チャネル干渉が低減される。さらに、垂直チャネルセット構成法（参照の関連する特許出願、M.Benveniste-7において開示）によって、同一セルの複数のセクタが隣接チャネルを使用しないことが確保され、最後に、セルの奇数／偶数指定およびセクタの方位に従ってチャネルを使用する任意のチャネル借用スキーム（channel borrowing scheme）が使用され、これらの組み合わされの結果として、隣接チャネル制約に違反しない動的なチャネル割当てが達成される。
【００８０】
本発明の現在の実施例が詳細に説明されたが、これらに対して様々な変更、代替、置換を行なうことが、付録の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなしに可能であることを理解されるべきである。
【００８１】
【脚注】
脚注１
図１に示されるセルの六角形状は、作図上の便宜のために使用されることに注意する。このような六角セル表現は、これがセルに対する理想的なパワーカバーエリアである円形形状に接近するために採用される。ただし、この円形形状を使用した場合は、重複エリアが発生し、サービスを受けるエリアの図面が不鮮明となる。一方、便宜的な六角形状のセルを使用した場合は、サービスエリアを表す複数のセルを、セル間のギャップおよび重複無しに示すことができる。
脚注２
勿論、後に詳細に説明されるように、無線通信技術分野での比較的最近の進展を表すフレキシブルなチャネル割当て方法論は、通常、セル内の固定的でないチャネル割当てを伴う。
脚注３
これら従来のアプローチは、以下の参照文献において見ることができる：
勿論、アップリンクに対するパワー制御を、他の目的に対して要求される場合は、ｌM とセル境界の間で適用することもできる。ここでのポイントは、アップリンクに対するパワー制御は、隣接チャネル干渉を管理する目的に対しては必要でないということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線セルラ通信システムに対する規則的なセル構成のを示す略図である。
【図２】再利用係数７に基づくセクタ化されたセル構成を示す図である。
【図３】無線セルラ通信システムの主要な要素およびこれら要素間の典型的な相互接続を示すブロック図である。
【図４】フレキシブルなチャネル割当て方法論が採用される場合の、無線チャネルの、無線セルラ通信システムの様々なセルへの、割当てを制御するためのデータ処理システムを示すブロック図である。
【図５】基地局を含む単一のセル、サービスを受ける加入者局、および干渉加入者局の、互いの、および基地局との間の、様々な位置関係を簡略的に示す図である。
【図６】各々が一つの基地局を持つ二つの隣接セル、サービスを受ける加入者局、および干渉加入者局の、互いの、および基地局との間の、様々な位置関係を簡略的に示す図である。
【図７】本発明の混合型パワー制御方針をグラフ的に示す図である。
【図８】本発明の有向割当て方法論の一例を示す図である。
【図９】隣接セル内の干渉のない領域を示す図である。
【図１０】本発明の混合型パワー制御と有向割当てを併用する方法論の適用を示す図である。
【図１１】Ｎ＝８の全方向性セル構成を示す図である。
【図１２】本発明の混合型パワー制御と有向割当てを併用する方法論に対するパワー制御レンジの関数としての隣接チャネル干渉の確率を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ1 ユーザ
ｌm 半径
Ｘk パワーレンジ
Claims (8)
- 複数のセルに分割されたサービスエリアを持つ無線通信網の干渉を管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当てに利用することができ、該方法が、
前記利用可能なチャネル各々が少なくとも２つの互いに素なカテゴリのうちの１つに対応するラベルに割当てられるようにするステップであって、いずれの隣接する２つのチャネルについても同一のカテゴリのラベルが付けられないようなステップ；
前記セル各々が同じラベルを割当てられたチャネルを使用するようにするステップ；及び
前記セル各々内のユーザに前記チャネルをパワー制御の適用との関連で割当てるステップであって、高パワーユーザが、ラベル付けされたセルの第１のセット内の低い番号のチャネルに、及びラベル付けされたセルの第２のセット内の高い番号のチャネルに割当てられ、前記低い番号のチャネル及び前記高い番号のチャネルが、前記利用可能なチャネル各々がラベルに割当てられるようにするステップに従って特定される、ステップ
からなることを特徴とする方法。 - 前記割当てステップがチャネルを各セル内のユーザに、各ユーザの基地局からの距離の降順に、前記互いに素なカテゴリのうちの第１のカテゴリに対応するラベルを持つセルに対しては前記セルのユーザが利用可能な最も低い番号のチャネルに割当てられ、前記互いに素なカテゴリのうちの第２のカテゴリに対応するラベルを持つセルに対しては前記セルのユーザが利用可能な最も高い番号のチャネルに割当てられるという制約の下に、割当てるように動作することを特徴とする請求項１の干渉を管理する方法。
- 前記利用可能なチャネルにラベルを割当てるステップが、前記利用可能なチャネルを複数のチャネルセットの間に、各セットに前記少なくとも二つの互いに素なカテゴリの一つに対応するラベルが割当てられ、これによって隣接チャネルを持ついずれの二つのセットも同一のカテゴリにてラベル付けされないように分配することによって遂行されることを特徴とする請求項１の干渉を管理する方法。
- 前記各セルが共通のラベルを割当てられたチャネルを使用するようにするステップが、前記各セルが共通のラベルを割当てられた前記チャネルセットの一つあるいはそれ以上からのみ選択されたチャネルを使用するようにすることによって遂行されることを特徴とする請求項３の干渉を管理する方法。
- パワー制御が、中央送信位置から移動ユニットに向けてのダウンリンク送信に対しては、前記中央送信位置からある半径距離を超えて位置する移動ユニットのみに適用され、前記半径距離が許容可能なレベルの干渉が達成されるように決定されることを特徴とする請求項１の干渉を管理する方法。
- パワー制御が、移動ユニットから中央送信位置に向けてのアップリンク送信に対しては、前記中央送信位置からある半径距離以内に位置する移動ユニットのみに適用され、前記半径距離が許容可能なレベルの干渉が達成されるように決定されることを特徴とする請求項１の干渉を管理する方法。
- セル内の前記チャネル割当てが、移動ユニットが前記セルから出たときに、最初のチャネル割当てで使用される各ステップによって再構成される請求項１の干渉を管理する方法。
- 無線通信網内の干渉を管理するためのモデルを含むように製造されたメモリ装置であって、該モデルが、請求項１の干渉を管理するための方法の各ステップを遂行することを特徴とするメモリ装置。
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