JP4477642B2 - 無線通信システムに関する階層化再使用 - Google Patents

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Description

［特許法（合衆国法典第３５巻）第１１９条の下での優先権主張］
本出願は、２００３年１０月３０日に提出され、これの譲受人に譲渡され、且つこれにより特にこの中に参照文献として組み入れられた、“無線通信システムに関する階層化再使用”と題する、仮出願番号第６０／５１６５５７号への特許優先権主張に関する出願である。
本発明は、一般的に、通信に関し、特に無線多元接続通信システムにおけるデータ送信に関する。
技術背景
無線多元接続システムは、同時に、順方向及び逆方向リンク上の多数の無線端末に関する通信を支持することができる。順方向リンク（又は下り方向リンク）は、基地局から端末への通信リンクのことを言い、逆方向リンク（又は上り方向リンク）は、端末から基地局への通信リンクのことを言う。多数の端末は、同時に、逆方向リンク上でデータを送信し、及び／又は順方向リンク上でデータを受信することができる。これは、各リンク上のデータ送信を互いに直交するように多重化することにより達成することができる。多重化がどのように実行されるかに依存して、直交化は、時間、周波数、及び／又は符号領域において達成され得る。直交化は、各端末に関するデータ送信が他の端末に関するデータ送信と干渉しないことを確実にする。
多元接続システムは、一般的に、多くのセルを有し、ここで用語“セル（cell）”は、この用語が使用される文脈に従い、基地局及び／又はそれの到達範囲（coverage）の領域のことを意味することができる。同じセルの中の端末に関するデータ送信は、“セル内（intra-cell）”干渉を回避するために直交多重化を使用して送出されることができる。しかしながら、異なるセルの中の端末に関するデータ送信は直交化させることができず、その場合において、各端末は、他のセルからの“セル間（inter-cell）”干渉を観測する（observe）であろう。セル間干渉は、高いレベルの干渉を観測する明白に不利な立場の端末に関して性能を著しく低下させるかもしれない。
セル間干渉の抑制に努めるために、無線システムは、それによりシステムにおいて利用可能な全ての周波数帯域が各セルにおいて使用されるとは限らない、周波数再使用方式を採用することができる。例えば、７セル再使用パターン及びＫ＝７の再使用係数を採用することができる。このシステムに関して、全体のシステム帯域幅Ｗは、７つの等しい周波数帯域に分割され、７セル集団の中の各セルは、７つの周波数帯域の１つを割り当てられる。各セルは、１つの周波数帯域のみを使用し、７番目のセル毎に同じ周波数帯域を再使用する。この周波数再使用方式を用いて、同じ周波数帯域は、互いに隣接しないセルの中で再使用されるのみで、各セルの中で観測されるセル間干渉は、全てのセルが同じ周波数帯域を使用する場合に比べて低減させられる。しかしながら、各セルは、全体のシステム帯域幅の一部分のみを使用することが可能なので、１より大きい再使用係数は、利用可能なシステム資源の非効率的な使用を表す。
従って、より効率的な方法でセル間干渉を低減させるための手法に関する技術が必要になる。
“弱い”ユーザ（”weak” user）に関するセクタ間干渉を効率的に低減させ、且つ“強い”ユーザ（”strong” user）及び弱いユーザにより観測される干渉レベルにおける潜在的に大きな変動の抑制に努めるための手法がこの中で説明される。弱いユーザは、それの奉仕をしている(serving)基地局に関して比較的に貧弱な信号品質計量（poor signal quality metrics）を有し、強いユーザは、それの奉仕をしている基地局に関して比較的に良好な信号品質計量（good signal quality metrics）を有する。信号品質計量は、後で説明されるように規定することができる。これらの手法は、“階層化再使用(layered reuse)”手法と呼ばれ、利用可能なシステム資源（例えば、全体のシステム帯域幅）を効率的に利用することができる。これらの手法は、種々の通信システムのため及び順方向と逆方向リンクの両方のために使用することができる。
実施形態において、システムにおけるデータ送信に利用可能なシステム資源（例えば、周波数サブバンド）は、多数の（例えば、３個の）ばらばらの（disjoint）又は部分的に重複しない組に分割される（partition）。各セルが多数の（例えば、３個の）セクタに分割されたシステムにおいては、各セクタは、１組のサブバンドを割り当てられる。近接するセクタは、各セクタに割り当てられるサブバンドの組が近接するセクタに割り当てられるサブバンドの組に直交するように、異なる組のサブバンドを割り当てられる。各セクタは、システムにおいて利用可能な全てのサブバンドを含むことができそして割り当てられた組には含まれない、割り当てられたサブバンドの組及び割り当てられなかったサブバンドの組と関連付けることができる。全てのサブバンドの組の大きさは等しくすることができ、又はサブバンドの個数がサブバンドの組の個数の整数倍でない場合凡そ等しくすることができる。その代わり、サブバンドの組の大きさを等しくしないことができ、例えば、セクタ配置、地形、セクタの内容、等に基づいて決定することができる。
各セクタの中の弱いユーザ（これは、一般的に、近接するセクタへの強い干渉者である）には、割り当てられた組の中のサブバンドを配分することができる。各セクタの中の強いユーザ（これは、一般的に、近接するセクタへの強い干渉者ではない）は、割り当てられなかった組の中のサブバンドを配分されることができる。近接するセクタに関して割り当てられるサブバンドの組は、互いに直交しているので、各セクタの中の弱いユーザは、近接するセクタの中の強い干渉者に直交する。階層化再使用手法は、強いユーザにより多くの干渉を、弱いユーザにより少ない干渉を、効率的に配分する。これは、それで、強弱（weak and strong ）ユーザに関するチャンネル条件を“均等化”し、弱いユーザに関する性能を改善し、且つ他の利点を提供する。
本発明の種々の観点及び実施形態は、後で更に詳細に説明される。
本発明の特徴及び本質は、同じ参照文字が全体に亘って対応して識別する図面と一緒に見られるとき、後で記述される詳細な説明からより明白になる。
語“例示的”は、“実例、事例、又は例証として役に立つこと”を意味するためにこの中で使用される。“例示的”としてこの中に説明される任意の実施形態又は構成は、他の実施形態又は構成を超えて、必ずしも好ましい又は有利であるとして解釈されるべきではない。
図１は、無線多元接続通信システム１００を示す。システム１００は、多くの無線端末１２０に関する通信を支持する多くの基地局１１０を含む。基地局は、端末と通信するために使用される固定された局であり、アクセス・ポイント、ノードＢ、又は若干の他の専門用語で呼ぶこともできる。端末１２０は、一般的に、システム全体に亘って分散させられ、各端末は、固定されるか又は移動することができる。端末は、移動局、ユーザ装置（ＵＥ；user equipment）、無線通信装置、又は若干の他の専門用語で呼ばれることもできる。各端末は、任意の所与の時に順方向及び逆方向リンク上で１つ又は事によると多数の基地局と通信することができる。
集中化された構成において、システム・コントローラ１３０は、基地局に結合し、これらの基地局と協調して制御し、更にこれらの基地局により奉仕される(served)端末に関してデータの経路設定を制御する。分散させられた構成に関して、基地局は、例えば、基地局と通信状態にある端末に奉仕し、サブバンドの使用を整合する、等のために、必要により互いに通信することができる。
各基地局１１０は、それぞれの地理的地域に通信到達範囲（communication coverage）を与える。容量を増大させるために、各基地局の到達範囲の領域は、多数の（例えば、３つの）セクタに仕切ることができる。各セクタは、基地トランシーバ・サブシステム（ＢＴＳ;base transceiver subsystem）により奉仕される。セクタ化されたセルに関して、そのセルに関する基地局は、一般的に、そのセルの全てのセクタに関するＢＴＳを含む。簡単にするために、次の説明において、用語“基地局”は、一般的に、セルに奉仕する固定局とセクタに奉仕する固定局の両方のために使用される。“奉仕する(serving)”基地局は、それと端末が通信するものである。用語“端末”及び“ユーザ”は、この中でも区別なく使用される。
この中に説明される階層化再使用手法は、種々の通信システムのために使用することができる。例えば、これらの手法は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システム、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、多重搬送波ＣＤＭＡシステム、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、等のために使用することができる。ＴＤＭＡシステムは、時分割多重化（ＴＤＭ）を使用し、異なるユーザに関する送信は、異なる時間間隔で送信することにより直交化される。ＦＤＭＡシステムは、周波数分割多重化（ＦＤＭ）を使用し、異なるユーザに関する送信は、異なる周波数チャンネル又はサブバンドで送信することにより直交化される。ＯＦＤＭＡシステムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用し、それは、多くの（Ｎ個の）直交周波数サブバンドに全体のシステム帯域幅を効果的に分割する。これらのサブバンドは、トーン、サブキャリア、ビーンズ（bins）、周波数チャンネル、等とも呼ばれる。各サブバンドは、データを用いて変調されることができるそれぞれのサブキャリアと関連付けられる。ＯＦＤＭＡシステムは、時間、周波数、及び符号分割多重化の任意の組み合わせを使用することができる。
明確にするために、階層化再使用手法は、ＯＦＤＭＡシステムに関して後で説明される。このＯＦＤＭＡシステムにおいて、多数の直交“トラヒック”チャンネルは、それにより、（１）各サブバンドは、任意の所与の時間間隔で１つのトラヒック・チャンネルのみのために使用され、（２）各トラヒック・チャンネルは、各時間間隔で、０の、１つの、又は多数のサブチャンネルを割り当てられることができる、と規定することができる。トラヒック・チャンネルは、異なる時間間隔に関するサブバンドの割り当てを表現する便利なやり方であるとして見ることができる。各端末には、異なるトラヒック・チャンネルを割り当てることができる。各セクタに関して、多数のデータ送信は、互いに干渉することなく、これらのトラヒック・チャンネル上で同時に送出することができる。
ＯＦＤＭＡシステムは、周波数ホッピング（ＦＨ;frequency hopping）を使用することができるか又はできないかである。周波数ホッピングを用いて、データ送信は、疑似ランダム（pseudo-random）方法でサブバンドからサブバンドへと跳び、それは、周波数ダイバーシティ及び他の便益を与えることができる。周波数ホッピングＯＦＤＭＡ（ＦＨ-ＯＦＤＭＡ）システムに関して、各トラヒック・チャンネルは、時間間隔（又はホップ周期）毎にそのトラヒック・チャンネルのために使用するための特別のサブバンドを表示する特定のＦＨ列（sequence）と関連付けることができる。各セクタの中の異なるトラヒック・チャンネルに関するＦＨ列は、任意の所与のホップ周期において同じサブバンドを使用するトラヒック・チャンネルが決してないように、互いに直交する。各セクタに関するＦＨ列は、近接するセクタに関するＦＨ列に関して疑似ランダムであることもできる。ＦＨ列に関するこれらの特質は、セクタ内干渉を最小化し、セクタ間干渉をランダム化する。
ＯＦＤＭＡシステムにおいて、近接するセクタの中の干渉実体（interfering entity）に依存して、サブバンド全体に亘る干渉レベルに大きな変動があることがある。例えば、図１の中の端末１２０ｇは、それの奉仕する基地局１１０ｃの到達範囲の周辺部(coverage edge)に設置され、ところが端末１２０ｈは、基地局１２０ｃにより近接して設置される。端末１２０ｇは、端末１２０ｈがそれの近接する基地局１１０ｄに近接するよりも、それの近接する基地局１１０ａ及び１１０ｂにもより近接する。この結果、端末１２０ｇ及び１２０ｈでのサブバンド当りの同じ送信パワーに関して、“セクタ周辺部（sector-edge）の”端末１２０ｇは、“内側の”端末１２０ｈがそれに近接する基地局１１０ｄにもたらすよりも、より多くの干渉を逆方向リンク上でそれの近接する基地局１１０ａ及び１１０ｂにもたらす。基地局１１０ａ及び１１０ｂと通信する端末は、それらのトラヒック・チャンネルが端末１２０ｇに関するトラヒック・チャンネルと“衝突（collide）”する（又は、と同じサブバンドを使用する）とき、逆方向リンク上でより高いレベルのセクタ間干渉を観測する。強い干渉実体との衝突は、特にセクタ周辺部の端末に有意の好ましからざる影響を及ぼす。例えば、端末１２０ｂは、それの奉仕する基地局１１０ａの到達範囲の周辺部に設置される。端末１２０ｂにおける弱い受信信号（weak received signal ）と組み合わされる端末１２０ｇからの強い干渉は、端末１２０ｂの性能を著しく劣化させる。セクタ間干渉の有害な影響は、周波数ホッピング及び混成自動再送信（Ｈ-ＡＲＱ;hybrid automatic retransmission）を用いてその程度を緩和することができ、それは、パケットが正確に復号されるまでの、各パケットに関する追加の冗長情報の連続的な送信である。しかしながら、システムにおけるユーザに関するチャンネル条件における大きな変動によりシステム容量と到達範囲の両方になおかなりの損失があることがある。
階層化再使用手法（layered reuse technique）は、強い（内部の）ユーザ(strong (interior) user)及び弱い（セクタ周辺部の）ユーザ(weak (sector-edge) user)により観測されるセクタ間干渉における潜在的に大きな変動の抑制に努めることができる。これらの手法は、セクタ化されたセルで構成されたシステムと同様に、セクタ化されないセルで構成されたシステムのために使用されることができる。明確にするために、階層化再使用は、３セクタ・セル及び３つのサブバンドの組で構成された例示的システムに関して後で説明される。
図２Ａは、３つのセクタを用いるセル２１０を示す。各基地局の到達範囲の領域は、任意の大きさ及び形状のものであることができ、一般的に、地形、障害物、等のような種々の要因に依存する。基地局の到達範囲の領域は、３つのセクタ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃに分割することができ、それは、それぞれセクタ１、２、及び３としてラベル表示される。各セクタは、それぞれの（例えば、水平６５°）アンテナ・ビーム・パターンにより規定することができ、３つのセクタに関する３つのビーム・パターンは、互いに他から１２０°の方向を指すことができる。各セクタの大きさ及び形状は、一般的に、そのセクタに関するアンテナ・ビーム・パターンに依存する。セルのセクタは、一般的に、それらのセクタに関するアンテナ・ビーム・パターン、地形、障害物、等により決定される部分的な重なりの量を有して、周辺部で部分的に重なる。セル／セクタ（cell/sector）の周辺部は、全く複雑である場合があり、セル／セクタは連続する領域でさえないことがある。
図２Ｂは、セクタ化されたセル２１０に関する簡単なモデルを示す。セル２１０の中の３つのセクタの各々は、セクタの境界線に近づく理想的な６角形によりモデル化される。各基地局の到達範囲の領域は、基地局に中心を置かれた３つの理想的な６角形のクローバにより表されることができる。
図３は、３つのばらばらの（disjoint）組のサブバンドへのシステムにおけるＮ個の全サブバンドの分割を示す。３つの組は、本当ならば、Ｎ個のサブバンドの各々が１つの組のみに属すると言う点で、ばらばらであるか又は部分的に重ならない。一般に、各組は、任意の数のサブバンド及びＮ個の全サブバンドの任意の１つを収容する。周波数ダイバーシティを達成するために、各組は、Ｎ個の全サブバンドから全体に亘って得られたサブバンドを収容することができる。各組の中のサブバンドは、組の中の連続したサブバンドが、図３に示されるように、等しく隔たって間隔を空けられている（例えば、３つのサブバンド毎に）ように、Ｎ個の全サブバンド全体に亘って均一に分散させることができる。一方、各組のサブバンドは、Ｎ個の全サブバンド全体に亘って不均一に（例えば、ランダムに）分散させることができる。これは、それがチャンネル・フェーデングに対抗して周波数ダイバーシティを与えることができるという点で、有利であるかもしれない。各組の中のサブバンドは、組の中の連続したサブバンドの群が等しく隔たって間隔を空けられている（例えば、３つのサブバンドの群毎に）ように、固定された大きさの群（例えば、４つのサブバンドの群）に整列させることもできる。
３つのサブバンドの組は、Ｓ1、Ｓ2、及びＳ3としてラベル表示される。各３セクタ・セルに関して、サブバンドの組Ｓ1は、そのセルのセクタ１に割り当てることができ、サブバンドの組Ｓ2は、セクタ２に割り当てることができ、サブバンドの組Ｓ3は、セクタ３に割り当てることができる。各セクタｘ（ここで、ｘ＝１．２．又は３）は、それから、２つのサブバンドの組−割り当てられたサブバンドの組Ｓx及び割り当てられなかったサブバンドの組Ｓuxと関連付けられる。割り当てられなかったサブバンドの組Ｓuxは、セクタｘに割り当てられない他の２つの組の中の全てのサブバンドを収容することができる。例えば、セクタ１は、割り当てられたサブバンドの組Ｓ1並びに組Ｓ2及びＳ3の中の全てのサブバンドを収容する、割り当てられなかったサブバンドの組Ｓu1と関連付けられる。
図４は、３つの６角形のクローバによりモデル化されている各３セクタ・セルを用いる例示的な多数セル配置４００を示す。配置における全てのセルに関するセクタ１は、割り当てられたサブバンドの組Ｓ1及び割り当てられなかったサブバンドの組Ｓu1と関連付けられる。全てのセルに関するセクタ２は、割り当てられたサブバンドの組Ｓ2並びに組Ｓ1及びＳ3の中の全てのサブバンドを収容する、割り当てられなかったサブバンドの組Ｓu2と関連付けられる。全てのセルに関するセクタ３は、割り当てられたサブバンドの組Ｓ3並びに組Ｓ1及びＳ2の中の全てのサブバンドを収容する、割り当てられなかったサブバンドの組Ｓu3と関連付けられる。
図４に示された例示的な配置に関し、各セクタは、そのセクタと異なるようにラベル表示されるセクタにより囲まれる。こうして、各セクタ１は、セクタ２及び３により囲まれ、各セクタ２は、セクタ１及び３により囲まれ、各セクタ３は、セクタ１及び２により囲まれる。各セクタに関する割り当てられたサブバンドの組は、こうして、近接するセクタに割り当てられるサブバンドの組と異なり且つそれに直交する。
各セクタは、種々の方法で、割り当てられたサブバンドの組及び割り当てられなかったサブバンドの組を利用することができる。例えば、チャンネル条件（channel condition）に基づいてセクタの中のユーザに割り当てられる組及び割り当てられない組の中のサブバンドを配分することができる。異なるユーザは、異なるチャンネル条件を有することができ、セクタ間干渉に異なる寄与及び余裕を有することができる。サブバンド配分は、良好な性能が全てのユーザのために達成され、且つ次の観測（following observation ）を考慮することができるように実行されることができる。
重要な観測は、弱いユーザが、一般的に、最も多くセクタ間干渉を引き起こすことである。弱いユーザは、アンテナ・ビーム・パターン、通路損失、シャドーイング、等のような種々の要因により、それの奉仕する基地局に関して比較的貧弱な信号品質計量を有する。信号品質計量は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ;signal-to-interference-and-noise ratio）、信号対雑音比（ＳＮＲ;signal-to-noise ratio）、搬送波対干渉比（Ｃ／I; carrier-to-interference ratio）、チャンネル利得、受信パイロット・パワー、及び／又は奉仕する基地局に関して測定される若干の他の品質、若干の他の測定値、又はそれらの任意の組み合わせにより規定されることができる。弱いユーザは、一般に、セクタの内部のどこにでも設置されることができるが、一般的に、それの奉仕する基地局から遠く離れて設置される。簡単にするために、次の説明は、信号品質がセクタの中の位置に依存すると想定し、弱いユーザは、セクタ周辺部ユーザとも呼ばれる。
弱いユーザは、通常、目標レベルの性能又はサービスの程度（ＧｏＳ;grade of service）を達成するために、順方向と逆方向リンクの両方上で高い送信パワーを要求する。良く設計されたシステムにおいて、セクタ周辺部ユーザは、ハンドオフが現在奉仕している基地局から近接する基地局に実行されることができるように、少なくとも１つの近接する基地局に関して比較的公正な信号品質計量を有するべきである。逆方向リンク上で、所与のユーザ ｕに関し、ユーザ ｕのために奉仕する基地局に関して比較的良好な信号品質計量を有する近接するセクタの中のセクタ周辺部ユーザは、通常、ユーザ ｕへの干渉の支配的な源である。順方向リンク上で、各サブバンド上の干渉の量は、そのサブバンドに関する近接する基地局により使用される送信パワーの量に比例する。より高い送信パワーが近接するセクタの中のセクタ周辺部ユーザのために順方向リンク上で使用されるならば、そのときは、ユーザ ｕは、セクタ周辺部ユーザのために使用されるものと衝突するサブバンド上のより高いレベルの干渉を観測する。
もう１つの重要な観測は、弱いユーザが、一般的に、公正性要求又は基準(fairness requirement or criterion)を課する、システムにおけるボトルネックであることである。公正性要求は、若干の最小ＧｏＳが全てのユーザのために達成されるように、データ送信に関するユーザの予定表作成及びユーザへのシステム資源の配分を命令することができる。セクタ周辺部ユーザは、順方向リンクと逆方向リンクの両方に関して受信パワーが低くなるという結果となる、高い通路損失を有する。更に、順方向リンク上で観測される干渉レベルは、干渉する基地局により近接した距離のために高くもあり、近接するセクタの中のセクタ周辺部ユーザのために逆方向リンク上で高いこともある。低い受信信号パワー及び高い干渉レベルの組み合わせは、公正性要求を満足するために、セクタ周辺部ユーザにより多くのシステム資源（例えば、より多くのサブバンド及び／又はより長い送信時間）の配分を要求することができる。システム性能は、より効果的にセクタ周辺部ユーザに奉仕することにより改善することができる。
最初の階層化再使用方式において、各セクタの中の弱い（セクタ周辺部）ユーザは、割り当てられた組の中のサブバンドを配分され、強い（内部の）ユーザは、割り当てられなかった組の中のサブバンドを配分される。各セクタの中の弱いユーザは、一般的に、近接するセクタへの強い干渉者であり、近接するセクタからの高いレベルの干渉により脆弱(vulnerable)であることがある。近接するセクタに関して割り当てられたサブバンドの組は、互いに直交するので、各セクタの中の弱いユーザは、近接するセクタの中の強い干渉者に直交する。階層化再使用は、強いユーザにより大きな干渉を及び弱いユーザにより小さな干渉を配分することにより、強弱ユーザに関するチャンネル条件を等化しようと試みる。この方法でセクタ間干渉の分散を制御することにより、弱いユーザに関する性能は、改善される。階層化再使用は、異なるチャンネル条件を有するユーザへの公正なサービスの配達を容易にする。
図５は、前に説明されたサブバンド配分を有する７つのセクタの集団の中のセクタ周辺部ユーザの分散を示す。図示を簡単にするために、各セクタの中のセクタ周辺部ユーザは、そのセクタに関する６角形に境界をつける６角形の輪の内部に配分されると想定される。セクタ１に関する６角形の輪は、陰影法（shading ）を用いて示され、セクタ２に関する６角形の輪は、対角線ハッシング法（diagonal-hashing）を用いて示され、セクタ３に関する６角形の輪は、交差ハッシング法（cross-hashing ）を用いて示される。図５に示される配置に関して、セクタ１は、セクタ１は、セクタ２及び３により囲まれ、もう１つのセクタ１により囲まれない。この結果、セクタ１の中のセクタ周辺部ユーザは、このセクタ１を囲む６つのセクタ２及び３の中のセクタ周辺部ユーザに直交し、それと干渉しない。
前に説明され、図５に図示されるようなサブバンド配置を用いて、各セクタの中の弱いユーザは、隣接するセクタの中の強い干渉者からの干渉を１つも観測することがないことがある。この結果、各セクタの中の弱いユーザは、より良好な信号品質計量を達成することが可能である。セクタの中の全てのユーザに関するＳＩＮＲにおける変動は、弱いユーザ（より少ないセクタ間干渉により）のＳＩＮＲを改善することにより低減させられ、一方において、事によると強いユーザのＳＩＮＲを劣化させる。強いユーザは、一般的に、より良好な信号品質計量により、まだ良好な性能を達成することができる。この結果、より高い全体システム容量と、同様に改善された通信到達範囲については、両方ともシステムに関して達成することができる。
図６は、チャンネル条件に基づいて、セクタの中のユーザにサブバンドを配分するための処理６００の流れ図を示す。処理６００は、各セクタにより／に関して実行されることができる。最初に、セクタの中の各ユーザに関する信号品質計量が決定される（ブロック６１２）。これは、逆方向リンク上で各ユーザにより送信されるパイロットに関する受信パワーを測定することにより達成することができる。一方、各ユーザは、セクタにより順方向リンク上で送信されるパイロットに基づいてそれの信号品質計量を決定し、セクタに信号品質計量を送出し返すことができる。いずれにせよ、セクタは、セクタの中の全てのユーザに関する信号品質計量を取得し、それらの信号品質計量に基づいて、例えば、最悪の信号品質計量を有する最弱のユーザから最良の信号品質計量を有する最強のユーザへの順序で、これらのユーザを格付けする（ブロック６１４）。
セクタに割り当てられる組の中のサブバンドは、それから、割り当てられた組の中の全てのサブバンドが配分されるまで、例えば、それらの格付けに基づく順序で、ユーザに配分される（ブロック６１６）。例えば、最弱のユーザは、最初に割り当てられた組の中のサブバンドを配分可能であり、それから、２番目に最弱のユーザは、次に割り当てられた組の中のサブバンドを配分可能である、等。一旦、配分された組が空になると、割り当てられなかった組の中のサブバンドは、それから、例えば、それらの格付けに基づく順序で、残りのユーザに配分される（ブロック６１８）。サブバンド配分は、全てのユーザがサブバンドを配分されてしまうか、又は両方の組の中の全てのサブバンドが配分されてしまうまで、一度に１つのユーザに関して実行することができる。処理は、それから、終了する。
処理６００は、事前決定された時間間隔であることが可能な各予定間隔において、各セクタにより実行することができる。各セクタは、それから、各ユーザに配分されるサブバンドを表示するための信号を（例えば、全てのユーザに又は異なるサブバンドを配分されるユーザのみに）送出することができる。処理６００は、（１）セクタの中のユーザに変更があるときはいつでも（例えば、新しいユーザが追加されるか、又は現在のユーザが削除されるならば）、（２）ユーザに関するチャンネル条件が無視できないほど変化するときはいつでも、又は（３）いつでも及び／又は任意のトリガとなる基準(triggering criterion)のために、実行することもできる。いつでも、全てのサブバンドは、予定作成のために利用可能でないことがあり、例えば、若干のサブバンドは、既に、Ｈ-ＡＲＱ再送信のために使用中であることがある。
図６は、ユーザに関する信号品質計量に基づくサブバンドの配分を示す。一般に、任意の係数及び任意の数の係数は、サブバンドの配分に関して考慮することができる。考慮することができる若干の要因は、ユーザにより達成されるＳＮＲ、ユーザにより指示されるデータ・レート、ペイロードの大きさ、送出されるデータの型、ユーザにより既に経験される遅延の量、事故確率、最大利用可能送信パワー、提案されるデータ・サービスの型、等を含む。これらの種々の要因は、適切な重みを与えられ、ユーザに優先順序を与えるために使用することができる。ユーザは、それから、それらの優先順序に基づいてサブバンドを配分され得る。最高の優先順序を有するユーザは、最初に割り当てられた組の中のサブバンドを配分されることが可能であり、それから、２番目に最高の優先順序を有するユーザ、等となる。優先順序に基づく格付けを用いて、所与のユーザは、そのユーザの相対的優先順序が変化するならば、異なる予定間隔で異なる組の中のサブバンドを配分されることが可能である。明確にするために、この中の説明の大部分は、単独でチャンネル条件（例えば、信号品質計量）に基づくユーザの格付けを想定する。
前に説明されたようなサブバンド配分は、部分的にロードされたシステム（partially loaded system）におけるセクタ周辺部ユーザに関する干渉を観測する可能性も低減させる。各セクタの積荷（ρとして表記される）は、そのセクタにより利用されている全容量の百分率である。各割り当てられた組がＮ個の全サブバンドの３分の１を収容するならば、且つユーザが最初に割り当てられた組の中のサブバンドを配分されるならば、そのときは、セクタローディング(sector loading)がρ≦１／３であり、且つ割り当てられた組の中のサブバンドのみが各セクタにより使用されるとき、セクタ間干渉は、１つもない。階層化再使用なしで、各セクタは、セクタローディングがρ＝１／３であるとき、３分の１の時間、近接するセクタからの干渉を観測する。
セクタローディングが１／３＜ρ＜１であるならば、そのときは、割り当てられた組の中の全てのサブバンドは、配分され、割り当てられなかった組の中のサブバンドの端数のみが配分され、割り当てられなかった組の中の配分されたサブバンドのみが近接するセクタの中のセクタ周辺部ユーザに干渉を引き起こす。最初に割り当てられた組を使用することにより、割り当てられなかった組に関するローディング係数（ρuとして表記される）は、低減させられ、ρu＝（３ρ−１）／２のように与えられることができる。より低いρuは、近接するセクタの中のセクタ周辺部ユーザによる干渉を観測する可能性を低減させる結果になる。例えば、各セクタに関するローディングがρ＝２／３であるならば、そのときは、割り当てられなかった組に関するローディング係数は、ρu＝１／２である。この場合において、各セクタの中の強いユーザは、７５％の時間、近接するセクタからの干渉を観測するが、各セクタの中の弱いユーザは、５０％の時間のみ近接するセクタからの干渉を観測する。階層化再使用なしで、各セクタの中の各ユーザは、６６．７％の時間、近接するセクタの中のユーザからの干渉を観測する。階層化再使用は、このように、弱いユーザが部分的にローディングされたシステムにおける干渉を観測する可能性を低減させる。
ある作動条件下で、システムは、より多くのユーザを追加することにより、又はより高いパワー・レベルで送信することにより、全部のシステム容量が増大させることができないところの現象である、有限の干渉となることがある。部分的なローディングは、システムが有限の干渉であるとき、干渉レベルを低減させるために使用することができる。部分的なローディングは、例えば、割り当てられた組の中の全てのサブバンドを各セクタに使用させるが、割り当てられなかった組の中のサブバンドの端数のみを各セクタに使用させることにより、達成されることができる。部分的なローディングは、例えば、観測された干渉レベルが事前決定された閾値を超えるとき、選択的に実行することができる。
階層化再使用手法は、現在奉仕している基地局からより良好であると思われるもう１つの基地局へのユーザの移転のことを言う、ハンドオフを好適に支持することができる。ハンドオフは、セクタ到達範囲の周辺部上のユーザに関して良好なチャンネル条件を維持するために、必要により、実行することができる。若干の従来のシステム（例えば、ＴＤＭＡシステム）は、それによりユーザが最初に現在奉仕している基地局から離れ、それから、新しく奉仕する基地局へ切り替えるところの、“ハード（hard）”ハンドオフを支持する。ハード・ハンドオフは、通信における短時間の中断を犠牲にして、ユーザに通路損失及びシャドウイングに対抗するスイッチト-セル（switched-cell ）・ダイバーシティを達成させる。ＣＤＭＡシステムは、ユーザが多数のセル（ソフト・ハンドオフに関して）又は多数のセクタ（ソフト・ハンドオフに関して）との通信を同時に維持することができるように、“ソフト（soft）”及び“ソフタ（softer）”ハンドオフを支持する。ソフト及びソフタ・ハンドオフは、速いフェーデングに対抗して追加の軽減（additional mitigation）を与えることができる。
階層化再使用手法は、セクタ周辺部ユーザに関する干渉を低減させることができ、それは、ハンドオフに関する良好な候補であり、ハード、ソフト、及びソフタ・ハンドオフを支持するこができる。セクタｘの中のセクタ周辺部ユーザ ｕは、セクタｘに関して割り当てられた組の中のサブバンドを配分することができる。このセクタ周辺部ユーザ ｕは、セクタｙに関して割り当てられた組の中のサブバンドにより近接するセクタｙと通信することもできる。セクタｘ及びｙに関して割り当てられた組は、ばらばらであるので、ユーザ ｕは、ソフト・ハンドオフ又はソフタ・ハンドオフに関してセクタｘとｙの両方と（両方のセクタの中の強い干渉者からの最小限の干渉と）同時に通信することができる。ユーザ ｕは、セクタｘからセクタｙにハード・ハンドオフを実行することもできる。セクタｘ及びｙに関する割り当てられたサブバンドは、互いに直交し、強い干渉者がいないので、ユーザ ｕの受信ＳＩＮＲは、セクタｘからセクタｙにハンドオフされるとき、全く突然のように変化することができなく、それは、滑らかなハンドオフを確実にする。
階層化再使用手法は、順方向及び逆方向リンクの両方のために使用することができる。逆方向リンク上で、各端末は、端末が割り当てられた組又は割り当てられなかった組の中のサブバンドを配分されてしまっているかどうかに関係なく、全パワーで送信することができる。図１に戻って参照すると、セクタ周辺部端末１２０ｇは、より多くの干渉を基地局１１０ａ及び１１０ｂに引き起こす。しかしながら、内部の端末１２０ａ、１２０ｃ、及び１２０ｅは、これらの基地局に関してより良好な信号品質計量を有し、端末１２０ｇからのより高いレベルの干渉に耐えることが可能であることがベターである。
順方向リンク上で、各基地局は、割り当てられた組の中のサブバンドに関して全パワーで、且つ割り当てられていなかった組の中のサブバンドに関して低減させられたパワーで、送信することができる。例えば、基地局１１０ｃは、（１）この端末の受信ＳＩＮＲを改善するためにセクタ周辺部端末１２０ｇに全パワーで、且つ（２）セクタ間干渉の量を低減させるために内部の端末１２０ｆ及び１２０ｈに低減させられたパワーで、送信することができる。端末１２０ｆ及び１２０ｈは、基地局１１０ｃに関するそれらのより良好な信号品質計量及び近接する基地局に関するより不良の信号品質計量のために、低減させられた送信パワーを用いてでさえも、まだ高い受信ＳＩＮＲを達成することが可能である。割り当てられなかった組の中のサブバンドに関する低減させられた送信パワーは、これらのサブバンド上の送信パワーを事前決定されたパワー・レベルに制限することにより、及び／又はパワー制御の使用により、達成することができる。
一般に、パワー制御は、順方向及び逆方向リンク上でデータ送信のために使用することができるか、又は使用することができない。パワー制御は、送信に関する受信ＳＩＮＲが目標ＳＩＮＲに維持されるように、データ送信に関して送信パワーを調節し、それは、順番に、特定のレベルの性能、例えば、１％のパケット・エラー・レート（ＰＥＲ）を達成するように調節することができる。パワー制御は、干渉が最小化されるように、所与のデータ・レートに関して使用される送信パワーの量を調節するために使用することができる。各ユーザに関するパワー制御を採用するシステムに関して、割り当てられた組の中のサブバンドを弱いユーザに、且つ割り当てられなかった組の中のサブバンドを強いユーザに配分することは、強いユーザのために使用されている送信パワーが自動的により小さくなる結果となることがある。
パワー制御は、ある送信のために使用し、且つ他の送信のために除外することもできる。例えば、これらのサブバンドに関する送信パワーを低減させるために、割り当てられなかった組の中のサブバンドを配分された端末のために順方向リンク上で使用することができる。パワー制御は、全送信パワーがより有利であることが可能な場合において、除外することができる。例えば、全送信パワーは、所与のチャンネル条件に関して可能な最高のレートを達成するために、可変レート送信（例えば、Ｈ-ＡＲＱ送信）のために使用することができる。
前の説明において、各セクタは、近接するセクタに関して割り当てられたサブバンド組が互いに直交する場合、１つの割り当てられたサブバンドの組及び１つの割り当てられなかったサブバンドの組と関連付けられる。干渉制御における更なる改善は、各セクタに関してより多くのサブバンドの組を使用することにより達成することができる。
図７は、各セクタへの多数のばらばらのサブバンド組の例示的割り当てを示す。この例において、各セクタｘ（ここで、ｘ＝１，２，又は３）は、セクタの中の最弱のユーザのために使用するための１組のサブバンド（Ｓxaとしてラベル表示される）を、セクタの中の次に最弱のユーザのために使用する１組のサブバンド（Ｓxbとしてラベル表示される）を、セクタの中の最強のユーザのために使用するための２組のサブバンド（Ｓxc1及びＳxc2として表記される）を、及びセクタの中の残りの（又は“中間の”）ユーザのために使用するための２組のサブバンド（Ｓxd1及びＳxd2としてラベル表示される）を、割り当てられる。一般に、６つの組の各々は、システムにおける任意の数のサブバンド及びＮ個の全サブバンドの任意のものを収容することができる。
弱いユーザに関するセクタ間干渉を最小化するために、近接するセクタに関するサブバンドの組Ｓxa及びＳxbは、互いに直交するべきである。これは、各セクタに関して割り当てられた組Ｓxを２つの組に単に分割することにより達成することができる。各セクタｘの中の最強の組に関する２つのサブバンドの組Ｓxc1及びＳxc2は、近接するセクタｙ及びｚの中の最弱のユーザのために使用されるサブバンドの組Ｓya及びＳzaと同様であるべきでもある、ここで、ｘ≠ｙ≠ｚである。各セクタｘの中の最弱のユーザは、それから、近接するセクタｙ及びｚの中の最強のユーザ（それは、一般的に、最弱の干渉者でもある）からの干渉を観測する。各セクタｘの中の次に最弱のユーザは、近接するセクタｙ及びｚの中の次に最弱の干渉者（又は中間のユーザ）からの干渉を観測する。
各セクタは、例えば、図６に関して前に説明されたものと同様に、それの６つの組の中のサブバンドをセクタの中のユーザに配分することができる。各セクタは、それらの信号品質計量に基づいてそれのユーザを格付けすることができ、それから、最弱のユーザを始めとして一度に１つずつそれのユーザにサブバンドを配分することができる。組Ｓxaの中のサブバンドが、最初に、組が底をつきるまで配分され、それから、組Ｓxbの中のサブバンドが、次に、組が底をつきるまで配分され、それから、組Ｓxd1及びＳxd2の中のサブバンドが、最後に、組Ｓxc1及びＳxc2の中のサブバンドが、配分される。
明確にするために、最強のユーザに関するサブバンドの組Ｓxc1及びＳxc2は、２つの別々の組として示され、中間のユーザに関するサブバンドの組Ｓxd1及びＳxd2も、２つの別々の組として示される。周波数ダイバーシティを改善するために、単一の組Ｓxcは、組Ｓxc1及びＳxc2の中のサブバンドと共に形成することができ、単一の組Ｓxdは、組Ｓxd1及びＳxd2の中のサブバンドと共に形成することができる。強いユーザは、それから、組Ｓxdの中のサブバンドを配分されることが可能であり、中間のユーザは、組Ｓxcの中のサブバンドを配分されることが可能である。
各セクタに関する多数の割り当てられたサブバンドの使用（例えば、図７に示されるように）は、異なるセクタの中の弱いユーザと強い干渉のより良好な整合を考慮に入れ、それは、強弱ユーザに関してチャンネル条件の等化がより良好になる結果となることができる。一般に、任意の数の直交するサブバンドの組は、各セクタに割り当てられることが可能である。より多くのサブバンドの組は、それらのチャンネル条件に基づくユーザのより精細な分類及び異なるチャンネル条件を有するユーザのより良好な整合を考慮に入れる。
サブバンドの組は、種々の方法で規定することができる。１つの実施形態において、サブバンドの組は、システムに関して地球規模の周波数計画に基づいて規定され、静的状態（static）のままである。各セクタは、適切なサブバンドの組を割り当てられ、その後、前に説明されたように、これらのサブバンドの組を使用する。この実施形態は、各セクタが自動的にふるまうことができるので、階層化再使用に関して実施を簡単にし、近接するセクタの間で信号送信することは要求されない。第２の実施形態において、サブバンドの組は、セクタローディング及びもしかすると他の要因に基づいて、動的に規定することができる。例えば、各セクタに関して割り当てられたサブバンドの組は、時間の経過とともに変化することがある、セクタの中の弱いユーザの数に依存することができる。指定されたセクタ又はシステム実体（例えば、システム・コントローラ１３０）は、種々のセクタに関するローディング情報を受信し、サブバンドの組を規定し、セクタにサブバンドの組を割り当てることができる。この実施形態は、ユーザの分散に基づくシステム資源のより良好な利用を考慮に入れることができる。それでももう１つの実施形態において、セクタはサブバンドの組と交渉するためのセクタ間メッセージを送出し、セクタにサブバンドの組を割り当てることができる。
第２の階層化再使用方式において、各セクタは、多数の（Ｌ個の）組のサブバンドを割り当てられ、セクタローディングに基づいて、セクタの中のユーザにこれらの組の中のサブバンドを配分する。Ｌ個のサブバンドの組は、Ｓ1乃至ＳLとラベル表示することができる。セクタは、最初にセクタの中のユーザに組Ｓ1の中のサブバンドを配分し、それから、組Ｓ2の中のサブバンド、等、それから、組ＳLの中のサブバンドを配分する。異なるサブバンドの組は、異なるレベルの直交性と関連付けることができる。
図８は、第２の階層化再使用方式に関する各セクタへのサブバンドの組の割り当てを示す。この例において、各セクタｘ（ここで、ｘ＝１，２，又は３）は、Ｓxaa、Ｓxbb、及びＳxccとラベル表示される、３つの組のサブバンドを割り当てられる。各セクタは、最初に組Ｓxaaの中のサブバンドを配分し、それから、次に組Ｓxbbの中のサブバンドを、それから、最後に組Ｓxccの中のサブバンドを配分する。セクタ１、２及び３に関するサブバンドの組Ｓ1aa、Ｓ2bb、及びＳ3ccは、互いに直交する。
第２の階層化再使用方式は、部分的にローディングされるシステムに関する性能を改善することができる。例えば、各セクタのローディングがρ≦１／３であるならば、そのときは、組Ｓaaの中のサブバンドのみが各セクタにより使用され、ユーザは、どのセクタ間干渉についても１つも観測することはない。セクタローディングが１／３＜ρ≦２／３であるならば、そのときは、サブバンドの組Ｓaa及びＳbbは、各セクタにより使用される。サブバンドの組Ｓaaは、ρaa＝１の積荷係数を有し、サブバンドの組Ｓbbは、ρbb＝（３ρ−１）の積荷係数を有する。セクタ１の中の組Ｓ1aaの中のサブバンドを配分されるユーザは、（１）１００・ρbbパーセントの時間の間、近接するセクタ３の中の組Ｓ3bbの中のサブバンドを配分されるユーザからの干渉を観測し、（２）サブバンドの組Ｓ2ccは、使用されないので、近接するセクタ２の中のユーザからの干渉を１つも観測しない。
セクタローディングが２／３＜ρ≦１であるならば、そのときは、全ての３つのサブバンドの組Ｓaa、Ｓbb及びＳccは、各セクタにより使用される。サブバンドの組Ｓaaは、ρaa＝１のローディング係数を有し、サブバンドの組Ｓbbは、ρbb＝１のローディング係数を有し、サブバンドの組Ｓccは、ρcc＝（３ρ−２）のローディング係数を有する。セクタ１の中の組Ｓ1aaの中のサブバンドを配分されるユーザは、（１）１００パーセントの時間の間、近接するセクタ３の中の組Ｓ3bbの中のサブバンドを配分されるユーザ、及び（２）１００・ρccパーセントの時間の間、近接するセクタ２の中の組Ｓ2ccの中のサブバンドを配分されるユーザ、からの干渉を観測する。
第２の階層化再使用方式に関して、各セクタの中のユーザは、例えば、それらの信号品質計量に基づいて、格付けすることもできる。ユーザは、それから、それらの格付けに基づいて、事前決定された順序の組から、サブバンドを配分されることが可能である。
明確にするために、階層化再使用手法は、３セクタ・セルを有するシステムに関して明確に説明された。一般に、これらの手法は、任意の再使用パターンのために使用することができる。Ｋセクタ／Ｋセル再使用パターンに関して、利用可能なシステム資源は、Ｍ個のばらばらの組に分割することができる、ここで、Ｍは、Ｋに等しくすることができるか、又は等しくすることができない。再使用パターンにおける各セクタ／セルは、１つ以上のＭ個のサブバンドの組を配分されることが可能である。各セクタ／セルは、それから、後で説明されるように、割り当てられた組及び割り当てられなかった組を使用することができる。
明確にするために、階層化再使用手法は、ＯＦＤＭＡシステムに関して説明された。これらの手法は、ＦＤＭ、ＴＤＭ、ＣＤＭ、若干の他の直交多重化手法、又はそれらの組み合わせを利用する、システムのために使用することもできる。再使用されるべきシステム資源（例えば、周波数、サブバンド／チャンネル、タイム・スロット、等）は、各組がシステム資源の部分を収容する、ばらばらの組に分割される。例えば、システムにおいて利用可能なタイム・スロットは、他の２つの組の中のものとは異なるタイム・スロットを収容する各組を有する、３つの組に分割することができる。１つの組は、弱いユーザに関して割り当てられた組を使用し、強いユーザに関して割り当てられなかった組を使用することができる、各組に割り当てることができる。
もう１つの例のように、階層化再使用手法は、移動通信（ＧＳＭ）システムに関して地球規模のシステムのために使用することができる。ＧＳＭシステムは、１つ以上の周波数帯域で作動することができる。各周波数帯域は、特定の範囲の周波数を対象として含み、多くの２００キロ・ヘルツ無線周波数（ＲＦ）チャンネルに分割される。各無線チャンネルは、特定のＡＲＦＣＮ（絶対無線周波数チャンネル番号;absolute radio frequency channel number）により識別することができる。例えば、ＧＳＭ９００周波数帯域は、ＡＲＦＣＮ１乃至１２４を対象として含み、ＧＳＭ１８００周波数帯域は、ＡＲＦＣＮ５１２乃至８８５を対象として含み、ＧＳＭ１９００周波数帯域は、ＡＲＦＣＮ５１２乃至８１０を対象として含む。各ＧＳＭセルは、無線チャンネルの組を割り当てられ、割り当てられた無線チャンネル上で送信するのみである。セル間干渉を低減させるために、互いに近くに配分されるＧＳＭセルは、近接するセルに関する送信が互いに干渉しないように、無線チャンネルの異なる組を都合よく割り当てられる。ＧＳＭは、一般に、１より大きい再使用係数（例えば、Ｋ＝７）を採用する。
階層化再使用は、ＧＳＭシステムに関する効率を改善し、セクタ間干渉を低減させるために使用することができる。ＧＳＭシステムのために利用可能な無線チャンネルは、Ｋ個の組（例えば、Ｋ＝７）に分割することが可能であり、各ＧＳＭセルには、Ｋ個の組の１つを割り当ることができる。各ＧＳＭセルは、それから、それの割り当てられた組の中の無線チャンネルをセルの中の弱いユーザに、割り当てられなかった組の中の無線チャンネルを強いユーザに配分することができる。無線チャンネルは、こうして、前に説明された便益を取得するために強弱ユーザに関する干渉を分散させるための方法を配分される。各ＧＳＭセルは、全ての利用可能な無線チャンネルを使用することができ、１の再使用係数は、階層化再使用を用いて達成されることができる。
階層化再使用を用いるデータ送信及び受信に関する処理は、システム設計に依存する。明確にするために、割り当てられたサブバンドの組及び割り当てられなかったサブバンドの組を使用する最初の階層化再使用方式に関する周波数ホッピンクＯＦＤＭＡシステムにおける例示的送信及び受信実体は、後で説明される。
図９は、基地局又は端末の送信部分である、送信実体（transmitting entity）１１０ｘの実施形態のブロック図を示す。送信実体１１０ｘの内部において、符号化器／変調器９１４は、所与のユーザ ｕに関してデータ源９１２からトラヒック／パケット・データを受信し、ユーザｕに関して選択された符号化及び変調方式に基づいて、データを処理し（例えば、符号化し、インタリーブし、変調する）、データに関する変調シンボルである、データ・シンボルを与える。各変調シンボルは、選択された変調方式に関する信号配列集合体（signal constellation）の中の点に関する複雑な値である。シンボル対サブバンド写像ユニット９１６は、ＦＨ制御により決定される固有のサブバンド上にユーザ ｕに関するデータ・シンボルを与え、それは、ユーザ ｕに割り当てられるトラヒック・チャンネルに基づいて、ＦＨ発生器９４０により発生させられる。写像ユニット９１６は、パイロット送信のために使用されるサブバンド上のパイロット・シンボル、及びパイロット又はデータ送信のために使用されない各サブバンドに関するゼロの信号値も与える。各ＯＦＤＭシンボル期間に関して、写像ユニット９１６は、各送信シンボルがデータ・シンボル、パイロット・シンボル、又は０信号値であることができる、Ｎ個の全サブバンドにＮ個の送信シンボルを与える。
ＯＦＤＭ変調器９２０は、各ＯＦＤＭシンボル期間に関するＮ個の送信シンボルを受信し、対応するＯＦＤＭシンボルを発生させる。ＯＦＤＭ変調器９２０は、一般的に、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ;inverse fast Fourier transform）ユニット及び周期的プレフィックス発生器（cyclic prefix generator）を含む。各ＯＦＤＭシンボル期間に関して、ＩＦＦＴユニットは、Ｎ個の時間領域チップを収容する“変形された”シンボルを取得するためにＮ点逆ＦＦＴを使用してＮ個の送信シンボルを時間領域に変形する。各チップは、１つのチップ期間において送信されるべき複雑な値である。周期的プレフィックス発生器は、それから、Ｎ＋Ｃ個のチップを収容するＯＦＤＭシンボルを形成するための各変形されたシンボルの部分を反復する、ここでＣは、反復されるチップの数である。反復された部分は、しばしば、周期的プレフィックスと呼ばれ、周波数選択フェーデングにより引き起こされるシンボル間干渉（ＩＳＩ;inter-symbol interference）の抑制に努めるために使用される。ＯＦＤＭシンボル期間は、Ｎ＋Ｃ個のチップ期間である、１つのＯＦＤＭシンボルの継続時間に対応する。ＯＦＤＭ変調器９２０は、ＯＦＤＭシンボルの流れを与える。送信ユニット（ＴＭＴＲ;transmitter unit）９２２は、アンテナ９２４から送信される、変調信号（modulated signal）を発生させるために、ＯＦＤＭシンボルの流れを処理（例えば、アナログに変換し、濾波し、増幅し、周波数アップコンバートする）する。
コントローラ９３０は、送信実体１１０ｘで作動を指図する。メモリ・ユニット９３２は、コントローラ９３０により使用されるプログラム・コード及びデータに蓄積場所を与える。
図１０は、基地局又は端末の受信部分であることができる、受信実体１２０ｘの実施形態のブロック図を示す。１つ以上の送信実体により送信される１つ以上の変調信号は、アンテナ１０１２により受信され、受信信号（received signal）は、標本を取得するために、受信器ユニット（ＲＣＶＲ）１０１４に与えられ、受信器ユニット１０１４により処理される。１つのＯＦＤＭシンボル期間に関する標本の組は、１つの受信ＯＦＤＭシンボル（received OFDM symbol）を表す。ＯＦＤＭ復調器（Ｄｅｍｏｄ;demodulator）１０１６は、標本を処理し、送信実体により送出される送信シンボルの雑音推定値（noisy estimate）である、受信シンボルを与える。ＯＦＤＭ復調器１０１６は、一般に、周期的プレフィックス除去ユニット及びＦＦＴユニットを含む。周期的プレフィックス除去ユニットは、受信変形シンボル（received transformed symbol ）を取得するために、各受信ＯＦＤＭシンボルの中の周期的プレフィックスを除去する。ＦＦＴユニットは、Ｎ個のサブバンドに関するＮ個の受信シンボルを取得するために、Ｎ点ＦＦＴ(N-point FFT)を用いて各受信変形シンボルを周波数領域に変形する。サブバンド対シンボル逆写像ユニット１０１８は、各ＯＦＤＭシンボル期間に関するＮ個の受信シンボルを取得し、ユーザ ｕに割り当てられるサブバンドに受信シンボルを与える。これらのサブバンドは、ユーザ ｕに割り当てられるトラヒック・チャンネルに基づいて、ＦＨ発生器１０４０により発生させられるＦＨ制御により決定される。復調器／復号器１０２０は、ユーザ ｕに関する受信シンボルを処理し（例えば、復調し、デインタリーブし、復号する）、データ・シンク１０２２への復号データ（decoded data）を蓄積場所に与える。
コントローラ１０３０は、受信実体１２０ｘにおける作動を指図する。メモリ・ユニット１０３２は、コントローラ１０３０により使用されるプログラム・コード及びデータに蓄積場所を与える。
階層化再使用に関し、各セクタ（又は、システムにおけるスケジューラ）は、データ送信に関してユーザを選択し、選択されたユーザに関して信号品質計量及び／又は優先度を決定し、これらのユーザを格付けし、サブバンドを配分し又は選択されたユーザにトラヒック・チャンネルを割り当てる。各セクタは、それから、各ユーザに、例えば、大気を介する信号方式により、それの割り当てられたトラヒック・チャンネルを与える。各ユーザに関する送信及び受信実体は、それから、割り当てられたトラヒック・チャンネルにより表示されるサブバンド上で、データを送信し且つ受信するための適切な処理を実行する。
図１１は、送信実体１１０ｘにおけるＦＨ発生器９４０の実施形態のブロック図を示す。ユーザ ｕに関して割り当てられたトラヒック・チャンネルは、割り当てられた組に関してルックアップ・テーブル１１１２ａに、及び割り当てられなかった組に関してルックアップ・テーブル１１１２ｂに、与えられる。各ルックアップ・テーブル１１１２は、それのサブバンドの組に関して規定されるサブバンド写像に基づいて、各時間間隔におけるデータ送信のためにどのサブバンドを使用するかを表示する情報を与える。セレクタ１１１４は、ルックアップ・テーブル１１１２ａ及び１１１２ｂからの出力を受信し、サブバンドの組選択入力に基づいて、ルックアップ・テーブル１１１２ａ又は１１１２ｂのどちらかの出力を選択し、ＦＨ制御として選択された出力を与える。ＦＨ発生器９４０は、他の設計を用いて、例えば、ルックアップ・テーブルの代わりに疑似乱数（ＰＮ;pseudo-random number）発生器を用いて、実施することもできる。受信実体１２０ｘにおけるＦＨ発生器１０４０は、ＦＨ発生器９４０と同様な方法で、実施することもできる。
この中に説明される階層化再使用手法は、種々の方法により実施することができる。例えば、これらの手法は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実施することができる。ハードウェア実施に関して、サブバンドを配分し、送信又は受信に関してデータを処理し、階層化再使用と関係がある他の機能を実行するために使用される処理ユニットは、１つ以上の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理装置（ＰＬＤ）、現場プログラム可能ゲート・アレー（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、この中に説明される機能を実行するために設計される他の電子ユニット、又はそれらの組み合わせの内部で実施することができる。
ソフトウェア実施に関して、階層化再使用手法は、この中に説明される機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能、等）を用いて実施することができる。ソフトウェア・コードは、メモリ・ユニット（例えば、図９の中のメモリ・ユニット９３２又は図１０の中のメモリ・ユニット１０３２）に蓄積され、プロセッサ（例えば、図９の中のコントローラ９３０又は図１０の中の１０３０）により実行することができる。メモリ・ユニットは、どちらの場合もそれが技術的に周知である種々の方法によりプロセッサに通信可能に結合することができ、プロセッサの内部で又はプロセッサの外部で実施することができる。
開示された実施形態の前記説明は、技術的に精通した任意の人が本発明を製作し又は使用することを可能にするように与えられる。これらの実施形態への種々の変更は、技術的に精通した人達には直ちに明白であり、この中に規定される包括的な原理は、本発明の精神又は範囲から離れることなく他の実施形態に適用することができる。このように、本発明は、この中に示される実施形態に限定されるように意図されるものではなく、この中に開示される原理及び新奇な特徴と矛盾しない最も広い範囲と一致するものである。
図１は、無線多元接続通信システムを示す。 図２Ａは、それぞれセクタ化されたセル及びそのモデルを示す。 図２Ｂは、それぞれセクタ化されたセル及びそのモデルを示す。 図３は、３つのばらばらの組へのＮ個の全サブバンドの分割を示す。 図４は、３セクタ・セルを用いる例示的多数セル配置を示す。 図５は、７つのセクタの集団における干渉の分散を示す。 図６は、信号品質計量に基づいてユーザにサブバンドを配分するための処理を示す。 図７は、各セクタへの多数のサブバンドの組の割り当てを示す。 図８は、各セクタへの３個のサブバンドの組の割り当てを示す。 図９は、送信実体のブロック図を示す。 図１０は、受信実体のブロック図を示す。 図１１は、周波数ホッピング発生器のブロック図を示す。
符号の説明
１〜３…セクタ、１００…無線多元接続通信システム、１１０ａ〜１１０ｄ…基地局、１１０ｘ…送信実体、１２０ａ〜１２０ｊ…無線端末、１２０ｘ…受信実体、２１０…セル、２１２ａ〜２１２ｃ…セクタ、４００…多数セル配置、６００…処理、９２４…アンテナ、９４０…ＦＨ発生器、１０１２…アンテナ。

Claims (38)

  1. 通信システムにおけるシステム資源を配分する方法であって、
    少なくとも１つの近接する基地局を有する現在の基地局を用いて通信中の複数の端末を格付けし、そして
    該端末の格付けに基づいて、該複数の端末に対して利用可能なシステム資源を配分することを含み、なお、該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組のシステム資源に直交するシステム資源の組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられる該システム資源の組、及び該現在の基地局に割り当てられる組の中にない追加のシステム資源を含む
    方法。
  2. 該複数の端末は、該現在の基地局に関する該端末により達成された信号品質計量に基づいて格付けされる請求項１記載の方法。
  3. 該信号品質計量は、該現在の基地局に関する該端末により達成される、受信された信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）を表す請求項２記載の方法。
  4. 該信号品質計量は、該端末と該現在の基地局との間のチャンネル利得を表す請求項２記載の方法。
  5. 該複数の端末は、該端末に関して決定される優先度に基づいて格付けされる請求項１記載の方法。
  6. 該現在の基地局は、該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられた少なくとも１組の周波数サブバンドに直交する周波数サブバンドの組を割り当てられ、そして、該利用可能なシステム資源は、該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組及び該現在の基地局に割り当てられる組の中にない追加の周波数サブバンドを含む請求項１記載の方法。
  7. 該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組は、該システムにおけるデータ送信のために利用可能な全ての周波数サブバンドの３分の１を含む請求項６記載の方法。
  8. 該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組は、第１の送信パワー限度と関連付けられ、そして該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない該追加の周波数サブバンドは、該第１の送信パワー限度より低い第２の送信パワー限度と関連付けられる請求項６記載の方法。
  9. 該複数の端末は該格付けに基づく順序で周波数サブバンドを配分され、そして該複数の端末は、最初に該現在の基地局に割り当てられる該組の中の該周波数サブバンドを、そして次に該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない該追加の周波数サブバンドを配分される請求項６記載の方法。
  10. 該複数の端末は、該現在の基地局に関して該端末により達成された信号品質計量に基づいて格付けされ、そして貧弱な信号品質計量を有する端末は該現在の基地局に割り当てられる該組の中の該周波数サブバンドを配分され、そしてより良好な信号品質計量を有する端末は該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない該追加の周波数サブバンドを配分される請求項６記載の方法。
  11. 該複数の端末に配分される該システム資源は逆方向リンク上のデータ送信のために使用される請求項１記載の方法。
  12. 該複数の端末に配分される該システム資源は順方向リンク上のデータ送信のために使用される請求項１記載の方法。
  13. 全送信パワーは該現在の基地局に割り当てられる該組の中の該システム資源を使用して送出されるデータ送信のために使用可能であり、そして低減させられた送信パワーは該追加のシステム資源を使用して送出されるデータ送信のために使用可能である請求項１記載の方法。
  14. 該利用可能なシステム資源は複数の無線周波数（ＲＦ）チャンネルを含み、そして該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組のＲＦチャンネルに直交するＲＦチャンネルの組を割り当てられる請求項１記載の方法。
  15. 該利用可能なシステム資源はタイム・スロットを含み、そして該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられるタイム・スロットに直交するタイム・スロットを割り当てられる請求項１記載の方法。
  16. 該システムは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用し、そして該利用可能なシステム資源は複数の周波数サブバンドを含む請求項１記載の方法。
  17. 該システムは直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムである請求項１６記載の方法。
  18. 該ＯＦＤＭＡシステムは周波数ホッピングを利用し、そして該複数の端末の各々は異なる時間間隔で異なるサブバンドを配分される請求項１７記載の方法。
  19. 直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する無線通信システムにおける周波数サブバンドを配分する方法であって、
    現在の基地局に関して端末により達成される信号品質計量に基づいて該現在の基地局と通信中の複数の該端末を格付けし、なお、該現在の基地局は少なくとも１つの近接する基地局を有し、そして
    該信号品質計量に基づいて該複数の端末に対して利用可能な周波数サブバンドを配分することを含み、なお、該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組の周波数サブバンドに直交する周波数サブバンドの組を割り当てられ、該利用可能な周波数サブバンドは該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組及び該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる該少なくとも１組の周波数サブバンドを含み、そして貧弱な信号品質計量を有する端末は該現在の基地局に割り当てられる該組の中の該周波数サブバンドを配分され、そしてより良好な信号品質計量を有する端末は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる該少なくとも１つの組の中の該周波数サブバンドを配分される、
    方法。
  20. 通信システムにおけるシステム資源を配分するために動作可能な装置であって、
    コントローラと、なおコントローラは、
    少なくとも１つの近接する基地局を有する現在の基地局と通信中の複数の端末を格付けするために、そして
    該端末の格付けに基づいて該複数の端末に利用可能なシステム資源を配分するために動作し、なお該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組のシステム資源に直交するシステム資源の組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられる該システム資源の組及び該現在の基地局に割り当てられる組の中にない追加のシステム資源を含み、そして
    該現在の基地局に割り当てられる該システム資源の組及び該追加のシステム資源を蓄積するために動作するメモリ・ユニットと
    を含む装置。
  21. 該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組の周波数サブバンドに直交する周波数サブバンドの組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組及び該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない追加の周波数サブバンドを含む請求項２０記載の装置。
  22. 該複数の端末は該現在の基地局に関して該端末により達成された信号品質計量に基づいて格付けされ、そして貧弱な信号品質計量を有する端末は該現在の基地局に割り当てられる該組の中の該周波数サブバンドを配分され、そしてより良好な信号品質計量を有する端末は該追加の周波数サブバンドを配分される請求項２１記載の装置。
  23. 該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組は第１の送信パワー限度と関連付けられ、そして該追加の周波数サブバンドは該第１の送信パワー限度より低い第２の送信パワー限度と関連付けられる請求項２１記載の装置。
  24. 通信システムにおけるシステム資源を配分するために動作可能な装置であって、
    少なくとも１つの近接する基地局を有する現在の基地局と通信中の複数の端末を格付けするための手段と、そして
    該端末の格付けに基づいて該複数の端末に利用可能なシステム資源を配分するための手段とを含み、なお、該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられた少なくとも１組のシステム資源に直交するシステム資源の組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられるシステム資源の組及び該現在の基地局に割り当てられる組の中にない追加のシステム資源を含む、
    装置。
  25. 該現在の基地局は該少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組の周波数サブバンドに直交する周波数サブバンドの組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられる該周波数サブバンドの組及び該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない追加の周波数サブバンドを含む請求項２４記載の装置。
  26. 該複数の端末は該現在の基地局に関して該端末により達成された信号品質計量に基づいて格付けされ、そして貧弱な信号品質計量を有する端末は該現在の基地局に割り当てられる該組の中の該周波数サブバンドを配分され、そしてより良好な信号品質計量を有する端末は該追加の周波数サブバンドを配分される請求項２５記載の装置。
  27. 通信システムにおけるデータを処理する方法であって、
    端末に関してシステム資源の配分を取得し、なお、現在の基地局と通信中の、該端末及び少なくとも１つの他の端末は格付けされそして該端末の格付けに基づいて利用可能なシステム資源を配分され、なお該現在の基地局は該現在の基地局の少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組のシステム資源に直交するシステム資源の組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられる該システム資源の組及び該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない追加のシステム資源を含み、そして
    該端末に配分される該システム資源を表す制御を発生させる
    ことを含む方法。
  28. さらに、該端末に配分される該システム資源を使用して送出されるデータ送信を受信し、そして
    該制御に従って該受信されたデータ送信を処理する
    ことを含む請求項２７記載の方法。
  29. さらに、該制御に従って送信に関するデータを処理し、そして
    該端末に配分される該システム資源を使用してデータ送信を送出する
    ことを含む請求項２７記載の方法。
  30. 該データ送信は、該端末が現在の基地局に割り当てられる該組の中のシステム資源を配分されるならば全送信パワーで送出され、そして該端末が該現在の基地局に割り当てられる該組の中にないシステム資源を配分されるならば低減させられた送信パワーで送出される請求項２９記載の方法。
  31. 該システムは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用し、そして該システム資源は複数の周波数サブバンドを含む請求項２７記載の方法。
  32. 該システムは周波数ホッピングを利用し、そして該制御は異なる時間間隔でデータ送信のために使用するための異なるサブバンドを表示する請求項３１記載の方法。
  33. 通信システムにおける装置であって
    端末に関してシステム資源の配分を取得するために動作するコントローラと、なお、現在の基地局と通信中の、該端末及び少なくとも１つの他の端末は格付けされ、そして該端末の格付けに基づいて利用可能なシステム資源を配分され、該現在の基地局は該現在の基地局の少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組のシステム資源に直交するシステム資源の組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられるシステム資源の該組及び該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない追加のシステム資源を含み、そして
    該端末に配分される該システム資源を表す制御を発生させるために動作する発生器と
    を含む装置。
  34. さらに、該端末に配分される該システム資源を使用して送出されるデータ送信を受信するために動作する復調器と、そして
    該制御に従って該受信されたデータ送信を処理するために動作する処理ユニットと
    を含む請求項３３記載の装置。
  35. さらに、該制御に従って送信に関してデータを処理するために動作する処理ユニットと、そして
    該端末に配分される該システム資源を使用してデータ送信を送出するために動作する変調器と
    を含む請求項３３記載の装置。
  36. 通信システムにおける装置であって、
    端末に関してシステム資源の配分を取得するための手段と、なお、現在の基地局と通信中の、該端末及び少なくとも１つの他の端末は格付けされ該端末の格付けに基づいて利用可能なシステム資源を配分され、該現在の基地局は該現在の基地局の少なくとも１つの近接する基地局に割り当てられる少なくとも１組のシステム資源に直交するシステム資源の組を割り当てられ、そして該利用可能なシステム資源は該現在の基地局に割り当てられるシステム資源の該組及び該現在の基地局に割り当てられる該組の中にない追加のシステム資源を含み、そして
    該端末に配分される該システム資源を表す制御を発生させるための手段と
    を含む装置。
  37. さらに、該端末に配分される該システム資源を使用して送出されるデータ送信を受信するための手段と、そして
    該制御に従って受信されたデータ送信を処理するための手段と
    を含む請求項３６記載の装置。
  38. さらに、該制御に従って送信に関してデータを処理するための手段と、そして
    該端末に配分される該システム資源を使用してデータ送信を送出するための手段と
    を含む請求項３６記載の装置。
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