JP4685842B2 - 移動通信システムのアップリンク資源のスケジューリング方法 - Google Patents

移動通信システムのアップリンク資源のスケジューリング方法 Download PDF

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Description

本発明は、移動通信システムのセル間干渉に関し、より詳細には、基地局で測定したセル間干渉量情報に基づいて隣接セルの端末機にアップリンク制御情報を送信することで、セル間干渉を制御する方法およびこの方法が適用された移動通信システムに関する。
列車、船舶、飛行機などように動く物体を対象として通信手段を提供する移動通信技術は、符合分割多重接続（ＣＤＭＡ）技術の導入に伴い、特に個人携帯移動通信分野において急速な発展を遂げてきた。
移動通信技術は、いつどこに移動する間でも携帯用端末機を用いて情報を伝達できるようにするものであって、多様なサービスが続々と登場している現状にある。このように、移動通信技術は、ＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）市場を先導するだけでなく、新しい方式の情報交流による２１世紀の文化の流れの原動力となっている。
このような移動通信システムは、図１に示されたように、セル（ｃｅｌｌ）と呼ばれる無線通信領域を提供する複数の移動通信基地局１１１、１１２、１１３（以下、基地局とする）と、各基地局がカバーするセル内に位置しており、該当する基地局を介して移動通信サービスの提供を受ける移動局または移動通信端末機１２１、１２２、１２３（以下、端末機とする）とで構成される。
各セルの基地局は、該当するセル内に位置した複数の端末機の相互間の信号干渉である多重アクセス干渉（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）と、隣接した複数のセルにそれぞれ位置した複数の端末機の相互間の信号干渉であるセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）とによって影響を受けるようになる。
電子技術の発展に伴って、次第に多くの移動通信システムで直交波周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）技術を採択するようになり、これにより多重アクセス干渉に関する問題の大部分は克服が可能となった。しかし、セル間干渉、その中でも特にアップリンクチャンネルのセル間干渉に関する問題は、依然として解決されておらず、深刻な問題として残っている。
実際に、大部分の移動通信システムにおいて、セルの境界付近、すなわち、セルの外郭に位置した端末機には、セル間干渉による信号歪曲が多発するため、安全にデータを送信するために極めて低い符号レートでチャンネルコーディングを行ってデータを送信するようになる。この一例として、携帯インターネットＷｉＢｒｏ標準では、１／１２の符号レートを要求している。
したがって、このようなセル間干渉の問題を解決するために、多様な技法が研究され提案されてきた。図２は、このような研究の代表的な一例であって、クアルコム社にてＩＥＥＥ８０２．２０標準と関連して提案したＦＦＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）技法の動作原理を例示したものである。
図２を参照すれば、１番セル、２番セル、３番セルそれぞれの中央に位置した端末機は、すべて同一な周波数帯域を用いている。この反面、それぞれのセルの境界付近に位置したユーザは、隣接したセルと使用周波数が重複しないように、３つの周波数帯域から２つずつを用いるように定められている。すなわち、１番セル２２１の境界付近に位置した端末機は第１部分帯域２１１を、２番セル２２２の境界付近に位置した端末機は第２部分帯域２１２を、３番セル２２３の境界付近に位置した端末機は第３部分帯域２１３をそれぞれ使用しないとか、低い電力のみを使用するといった方式である。この結果、各セルの外郭に位置した端末機は、周波数再使用率（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ｆａｃｔｏｒ）が２／３にまで減少するが、セル間干渉の回避が可能となるため、セル外郭の端末機に対する考慮がない場合に比べて、全体的にシステムのスループットが向上するという効果が現われる。
図３は、セル間干渉を低減するための従来の技法またはその他の技法を例示した図である。図３に示されたように、それぞれのセルを中央地域と外郭地域とに区分する。中央地域の端末機は、隣接したセル間で共通した周波数帯域を用いているが、外郭地域の端末機は、使用する周波数帯域が隣接したセル間で重畳しないように各セルに周波数帯域を割り当てることによって、隣接セル間の干渉問題を解決しようとしている。
すなわち、１番セル３０１を中心として２〜７番セル３０２〜３０７が隣接して配置されており、１番セル３０１の外郭地域に割り当てられた第１周波数帯域（黒色で表示）は、２〜７番セル３０２〜３０７の外郭地域に割り当てられた第２および第３周波数帯域と重畳しないように設計されている。また、外郭地域に点模様で表示された第２周波数帯域が割り当てられた２番セル３０２、４番セル３０４、６番セル３０６を互いに隣接しないように配置し、外郭地域に斜線で表示された第３周波数帯域が割り当てられた３番セル３０３、５番セル３０５、７番セル３０７も互いに隣接しないように配置する。このように、図３に例示された方法は、セル間干渉が多発する外郭地域において、隣接したセル間で使用周波数帯域が互いに重畳しないように配置することによって、セル干渉による影響を減らそうとしている。
図２および図３に例示された技法の他にも、セル間干渉を低減するための多様な技法が提案されている。このような技法は、共通して、隣接した各セルの境界付近に位置した端末機が使用する時間または周波数資源が重複しないように制限することでセル外郭の端末機のデータ送信率を向上させる、いわゆるセル間干渉調整／回避（ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ／ａｖｏｉｄａｎｃｅ）というアイディアが基盤となっている。
しかし、上述したＦＦＲ技法を含み、セル間干渉調整／回避方式に基づいた様々な技法は、共通して次のような問題点を抱いている。
第一に、正六角形の理論的なセル配置とは異なり、それぞれの基地局が実際にカバーするセル領域は、地形地物などの影響によって極めて歪曲した形状を有している。したがって、セルの中央地域と外郭地域とを明確に区分し、区分された地域の使用周波数帯域を個別に管理することは、事実上不可能である。
第二に、各セルまたは各セルの外郭に位置した端末機は、使用可能な周波数帯域の範囲が減少するため、中継効果が減少するという問題がある。すなわち、セル内の端末機数の増減によって、１つの全体周波数帯域を用いるときに比べて、無線資源が枯渇しやすくなるという意味である。特に、各端末機に割り当てられる固定した周波数が端末機の位置に応じて決定されるため、特定の地域に端末機が集中する場合には、その地域に対応する特定帯域の無線資源が急速度に枯渇する傾向がある。
第三に、すべてのセルで同一な全体周波数帯域を用いる場合に比べて、ホッピング可能な周波数帯域が狭くなってしまう。これにより、周波数ダイバーシチ効果が減少し、マルチパス信号を効果的に処理できなくなる。
第四に、各セルの外郭に位置した端末機に割り当てられる周波数帯域が隣接したセルとの関係によって決定されるため、柔軟なセル設計（ｃｅｌｌ ｐｌａｎｎｉｎｇ）が不可能であるという問題がある。例えば、特定の地域に基地局が増設されて既存のセルの間に新しいセルが挿入されるようになれば、新しいセルにより、そのセルに隣接したセルに新しい周波数帯域が割り当てられるようになる。このような波及効果は、全体のセル設計の修正を引き起こす原因となる。このような理由により、チャンネル状況または端末機の分布状況に応じて各セルに動的に周波数帯域を割り当てる設計技法は、その具現が事実上不可能である。
また、このように使用周波数帯域を固定的に割り当てることによって、外部から別途の干渉がない場合にも、周波数帯域の一定の水準だけは常に使用が不可能となり、無線資源を効率的に運用できなくなってしまう。すなわち、各セルにおける境界付近の端末機のために割り当てる周波数帯域の範囲を流動的に変更できないため、その運用が非効率的になるのである。
最後に、上記のような従来の方式は、複数の基地局のためのセル設計および調整を担当する上位の制御局あるいは交換局の設置を必要とするという点において、次世代の通信網分野において注目されているＡｌｌ−ＩＰの流れに適合しないという側面がある。
これにより、本発明では、従来技術が抱いている前記のような問題点を解決するために、移動通信基地局において、測定したセル間干渉量情報に基づいて隣接セルの移動通信端末機のアップリンク資源を制御する新しい技術を提案している。
本発明は、前記のような従来技術の問題点を改善するために案出されたものであって、基地局で測定されたセル間干渉量情報に基づいて移動通信端末機でアップリンク資源を制御する方法を提供することを目的とする。
より具体的に説明すれば、本発明は、基地局で測定されたセル間干渉量情報に基づいてアップリンク制御情報を生成し、生成されたアップリンク制御情報を隣接セルの端末機に送信することで、別途の交換局ないしは制御局がなくても端末機におけるスケジューリングによってセル間干渉問題を効果的に解決することを目的とする。
また、本発明は、隣接したセル間において、セル外郭の端末機のために特定した周波数帯域の使用をあらかじめ制限する過程を除去することで、より単純かつ柔軟なセル設計を可能とすることを目的とする。
また、本発明は、使用が制限される周波数帯域の位置と範囲が固定されないチャンネル状況に応じて、より適応的に動作する効果的なセル間干渉の制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、固定された臨界値を基準としてデータ送信に使用されなかったり低い電力を使用して送信する周波数帯域を選択する、より精巧なセル間干渉の制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、地形的な特性によって決定される長区間フェーディング（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｆａｄｉｎｇ）だけでなく、時間に応じて変動する短区間フェーディング（ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍｆａｄｉｎｇ）特性までもが反映された、より進歩したセル間干渉の低減方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、基地局で測定されたセル間干渉量情報に基づいて隣接セルの端末機のアップリンク送信電力を制御することで、フィードバック過程を介してセル間干渉を最小化するために、各端末機のアップリンク送信電力の最適値を取得する方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、基地局で測定されたセル間干渉量情報と端末機で測定された周波数帯域別のチャンネル特性とに基づいてアップリンク送信電力を制御することで、周波数帯域別にアップリンク送信電力をより精巧に制御することを目的とする。
前記の目的を達成し、上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明に係るセル間干渉の制御方法は、移動通信基地局の無線アンテナを介してアップリンク信号を受信し、受信されたアップリンク信号からセル間干渉量情報を抽出する段階と、セル間干渉量情報に基づいてアップリンク制御情報を生成する段階と、生成されたアップリンク制御情報を隣接セルに位置した移動通信端末機に送信する段階とを含み、前記端末機は、アップリンク制御情報を参照してアップリンク資源をスケジューリングすることを特徴とする。
また、本発明の他の側面に係るアップリンク資源のスケジューリング方法は、隣接セルの移動通信基地局で測定されたセル間干渉量に基づいて生成されたアップリンク制御情報を前記基地局から受信する段階と、アップリンク制御情報を参照してアップリンクチャンネルの送信電力をアップリンクチャンネルに含まれた複数の周波数帯域に対してそれぞれ決定する段階とを含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の側面に係る移動通信システムは、複数のセルにそれぞれ無線通信領域を提供する複数の移動通信基地局と、前記複数のセルのうちのいずれか１つをホームセルとする移動通信端末機とを含み、前記それぞれの基地局は、アンテナを介して受信されたアップリンク信号から基地局と連関したセル間干渉量情報を抽出する干渉量情報抽出部と、セル間干渉量情報に基づいて端末機に送信するアップリンク制御情報を生成する制御情報生成部とを含み、前記端末機は、隣接セルの基地局からアップリンク制御情報を受信する制御情報受信部と、受信されたアップリンク制御情報を参照してアップリンク送信電力を決定する送信電力制御部とを含むことを特徴とする。
本発明に係るセル間干渉の制御方法およびこの方法が適用された移動通信システムは、移動通信基地局で測定されたセル間干渉量情報に基づいて隣接セルの端末機のアップリンク送信電力を制御することで、別途の制御局または交換局の援助がなくてもセル間干渉を効果的に制御することができる。
これにより、無線資源の非効率的な運用を引き起こす、各セルに対する周波数帯域の固定的な割り当て過程を除去することで、より単純かつ柔軟なセル設計が可能となる。
また、前記のような構成により、本発明は、チャンネル状況に適合するように選択された周波数帯域内でダイバーシチ技法を用いてデータを送信することで、周波数ダイバーシチによる効果をより適切に活用することができる。
また、本発明によれば、ノーマルマップを用いることができるため、フレーム内のデータの位置と分量を知らせる過程が単純化し、これによって不必要なオーバーヘッドが除去されるため、システム全体のスループットを向上させることができる。
また、本発明によれば、使用が制限される周波数帯域の位置と範囲を事前に固定しないことで、アップリンク資源をチャンネル状況に応じてより適応的に管理することができる。
また、本発明によれば、固定された臨界値に基づいて、使用から除外されたり低い電力のみを使用する周波数帯域を選択し、チャンネル状況に応じてデータ送信に用いられる周波数帯域の数と範囲が変動する、より精巧なセル間干渉の制御が可能となる。
また、本発明によれば、地形的な特性によって決定される長区間フエイディングだけでなく、時間に応じて変動する短区間フエイディング特性までをも反映することで、セル間干渉量をより正確に測定し、干渉をより効果的に低減することができる。
また、本発明によれば、基地局で測定されたセル間干渉量情報に基づいて隣接セルの端末機のアップリンク送信電力を制御することで、フィードバック過程を介してセル間干渉を最小化するために、各端末機のための最適なアップリンク送信電力を取得することができる。
また、本発明によれば、基地局で測定されたセル間干渉量情報と端末機で測定された周波数帯域別のチャンネル特性とに基づいてアップリンク送信電力を制御することで、周波数帯域別のアップリンク送信電力をより精巧に制御することが可能となる。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る移動通信システムの構成およびセル間干渉を制御してアップリンク資源をスケジューリングする方法について詳しく説明する。
図４は、本発明に係る移動通信システムを構成する移動通信基地局と移動通信端末機とを例示した図である。図４を参照すれば、端末機４２１、４２２それぞれは、自身が属するセルの基地局４１１、４１２とデータを送受信する。図４に示されたように、セルの外郭に位置した端末機４２１は、アップリンクチャンネルを介してホームセルの基地局４１１にデータを送信する場合に、隣接セルに位置した端末機４２２から隣接セルの基地局４１２に同一のチャンネルを用いてデータを送信する送信信号に相当する量の干渉を招来する場合がある。
したがって、本発明は、基地局４１２でセル間干渉量情報を抽出して隣接セルの端末機４２１に送信し、これを受信した端末機４２１がアップリンク送信電力を制御できるようにすることを特徴とする。基地局４１２は、ホームセルの端末機４２２または隣接セルの端末機４２１から受信されるアップリンク信号を用いてセル間干渉量情報を抽出する。
本明細書の全般に渡って用いられている用語である「セル間干渉量情報」とは、隣接セルの端末機４２１から送信される信号がホームセルにおけるアップリンクデータ送信に及ぶ干渉の程度を指示する多様な種類の測定値を含む情報を意味する。セル間干渉量情報には、基地局４１２で測定される多様な測定値が含まれるが、実施形態によっては、特定の周波数帯域または特定の時間スロットによって受信された信号の強度、全体の周波数帯域または全体の時間スロットによって受信された信号の強度が含まれるようになる。
セル間干渉量情報は、アップリンク信号の受信強度を用いて測定されるようになるが、受信強度が大きいほど干渉量が多いことを意味する。したがって、基地局４１２は、測定された受信強度が所定の臨界値を超える場合に、アップリンク送信電力を減少させたり該当する周波数帯域の使用を制限するように指示するアップリンク制御情報を隣接セルの端末機４２１に送信するようになる。一方、端末機４２１は、受信されたアップリンク制御情報を参照してアップリンク送信電力を制御する。
一実施形態によれば、端末機４２１は、基地局４１２からダウンリンクチャンネルを介してパイロット信号を受信し、受信されたパイロット信号から周波数帯域別チャンネル特性を測定し、これを上述したアップリンク制御情報に加えて周波数帯域別のチャンネル特性を参照して、アップリンク送信電力を決定する。
したがって、本実施形態は、ダウンリンクチャンネルの特性からアップリンクチャンネルの特性を推定できる移動通信システムに適用される。このような移動通信システムの代表的な例としては、アップリンクとダウンリンクのチャンネル特性が同一である時分割複信（ＴＤＤ）方式の直交波周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムが挙げられる。したがって、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１標準による無線ＬＡＮ、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）で論議中である次世代の移動通信システム、携帯インターネットＷｉＢｒｏ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）、Ｗｉｂｒｏエボリューションなどのシステムに適用可能である。
しかし、本実施形態は、ダウンリンクチャンネルの特性を測定することでアップリンクチャンネルの特性を推定できるシステム、すなわち、ダウンリンクとアップリンクのチャンネル特性が一定した相関関係を有しており、その相関関係が知られていたり測定が可能であるすべての種類の移動通信システムにも幅広く適用可能である。
以下では、本発明の理解を深めるために、ＴＤＤ ＯＦＤＭ方式の移動通信システムに局限して説明する。このようなシステムにおいて、端末機４２１と隣接セルの基地局４１２との間のダウンリンクチャンネルとアップリンクチャンネルは、正確に一致する特性を有している。
図５は、本発明の原理を説明するために、図４の基地局４１２から端末機４２１と端末機４２２がそれぞれ受信したパイロット信号を用いて測定されたダウンリンクチャンネルの特性を示したグラフである。図５の２つのグラフ５１０、５２０それぞれは、周波数帯域に応じて測定されたチャンネル特性を示している。
まず、グラフ５１０を参照すれば、端末機４２１で測定されたダウンリンクチャンネルの利得値５１１は実線で、端末機４２２で測定されたダウンリンクチャンネルの利得値５１２は点線で示されている。上述したように、アップリンクチャンネルとダウンリンクチャンネルの特性が同一である場合に、グラフに示されたダウンリンクチャンネルの特性は、それぞれの端末機４２１、４２２から基地局４１２にデータを送信するアップリンクチャンネルの特性を意味することにもなる。
端末機４２１と端末機４２２それぞれが、このような特性を有したアップリンクチャンネルを介して基地局４１２に信号を送信すれば、端末機４２１から送信された信号は、基地局４１２で雑音として認識される。したがって、熱雑音による影響を無視すれば、基地局４１２の立場においては、アップリンクチャンネルの受信信号対雑音干渉比（ＳＩＮＲ）５２１は、利得値５１２から利得値５１１を引いた差であるグラフ５２０の黒線のように示される。
グラフ５２０を参照すれば、隣接セルの端末機４２１からの干渉により、アップリンクチャンネルの特性が周波数帯域に応じて大幅に変動している。特に、利得値５１２が小さくて利得値５１１が大きい周波数帯域では、チャンネルのＳＩＮＲは極めて低くなる。
すなわち、端末機４２１が隣接セルの基地局４１２へのアップリンクチャンネル特性の優れた周波数帯域を用いる場合には、必然的に隣接セルに干渉を誘発するようになることを意味する。したがって、本発明では、端末機４２１において、隣接セルの基地局４１２から受信されたパイロット信号を用いて隣接セルの基地局４１２と連関したダウンリンクチャンネルの周波数帯域別の特性を測定し、測定されたチャンネル特性が良好である周波数帯域を使用しないことで、隣接セルの基地局４１２への主要な干渉を除去する方法を提案している。
参考までに、本実施形態では、ダウンリンクチャンネル特性を測定するために、端末機４２１で隣接セルの基地局４１２から受信する信号の例として、パイロット信号を挙げている。より具体的に説明すれば、隣接したセル間に共通するパイロット信号である共通パイロットチャンネル（ＣＰＩＣＨ）信号を受信することができる。しかし、本発明の受信信号は、端末機４２１でダウンリンクチャンネル特性を測定するのに基礎となり得るものであれば、どのような種類の信号も含まれる。
また、周波数帯域別のチャンネル特性は、受信信号のチャンネル利得値、受信信号の強度、または受信電力を用いて測定されるようになる。しかし、本発明における周波数帯域別のチャンネル特性は、前記のような具体的な例の他にも、数値で定量化されて比較できる多様な種類の指標が含まれる。
図６は、図４の端末機４２１でチャンネル特性が良好である帯域をアップリンクチャンネルに用いない場合に、基地局４１２がアップリンク受信する際のＳＩＮＲの変化を示したグラフである。
図６のグラフ６１０は、全体周波数帯域に対して０ｄＢで固定した臨界値６１２を基準として、ダウンリンクチャンネルの利得値６１１が臨界値６１２を超える場合に該当する周波数帯域を無効化（ｎｕｌｌｉｎｇ）する過程を例示している。これに基づき、グラフ６１０に示されたように、２０〜６０、１７０〜２３０、６２０〜６７０、８５０〜１０００の間の副搬送波インデックス値にそれぞれ該当する周波数帯域は、アップリンクデータ送信に用いられなくなる。
グラフ６２０では、このように、隣接セルの基地局からのダウンリンクチャンネル特性が優れた周波数帯域を無効化する場合に、隣接セルの基地局４１２におけるアップリンクチャンネル特性がどのように改善されるかを例示している。グラフ６２０において点線で示された部分は、図５のグラフ５２０に示された従来のアップリンク受信ＳＩＮＲであり、実線で示された部分は、グラフ６１０で示したように、特定の周波数帯域を無効化したときの改善されたアップリンク受信ＳＩＮＲを示している。グラフ６２０に示されたように、該当する帯域で受信ＳＩＮＲが数等に向上することを確認することができる。すなわち、本発明のように、隣接セルの基地局４１２と連関したダウンリンクチャンネル特性を測定し、チャンネル特性が良好である周波数帯域をアップリンクチャンネルから除外するだけでも、隣接セルに及ぶ主要なセル間干渉の除去が可能となる。
マルチパスフェーディング環境において、周波数帯域別のチャンネル特性の差は、時間に応じて変動するものとしてモデリングされる。しかし、複数の基地局４１１、４１２において、特定の端末機４２１からのアップリンクチャンネルの特性に対する情報を測定して共有しようとすれば、複数の基地局４１１、４１２を管理する上位の制御局または交換局が必要となる。しかし、制御局または交換局のような上位階層のシステムは、次世代の通信網の主要な流れであるＡｌｌ−ＩＰ通信網構造には適合しない。
また、基地局間の物理的な距離と端末機４２１の数を考慮するとき、制御局または交換局がなく複数の基地局４１１、４１２間に個別の端末機４２１と連関したアップリンクチャンネルの特性情報を共有しながらリアルタイムでそれぞれの端末機４２１からのアップリンクチャンネル資源をスケジューリングすることは、事実上不可能である。
しかし、本実施形態では、ダウンリンクチャンネルとアップリンクチャンネルが一定の相関関係を有しているという仮定に基づいて、それぞれの端末機４２１が隣接したセルの基地局４１２と連関したダウンリンクチャンネルの特性を測定し、測定されたチャンネル特性に基づいて端末機４２１がアップリンクチャンネル資源を直接スケジューリングする。さらに、本発明では、セル間干渉の影響を受ける基地局４１２でセル間干渉量を直接測定し、これに関する制御情報を各隣接セルに位置した端末機４２１に送信することで、端末機４２１にてより精巧なスケジューリングを可能とする。
また、上述した従来のセル間干渉の低減方法では、外郭地域で用いる周波数帯域をセル別に固定して割り当てることで、長区間フェーディングのみを反映していた。しかし、本実施形態では、時間に応じて周波数帯域別に変動する短区間フェーディング特性までも考慮することによって、より効果的かつ精巧なセル間干渉の制御が可能となる。
以上のように、図４〜６を参照して、本発明の一実施形態に係るセル間干渉の制御方法について説明した。上述した内容によれば、本実施形態は、基地局４１２でセル間干渉量情報を抽出し、これに基づいて生成されたアップリンク制御情報を隣接セルの端末機４２１に送信する。一方、端末機４２１では、基地局４１２からパイロット信号を受信し、受信されたパイロット信号に基づいて周波数帯域別のチャンネル特性を測定し、基地局４１２から受信されたアップリンク制御情報と端末機４２１で測定されたチャンネル特性とを参照して、アップリンク送信電力を決定する。
しかし、本発明の範囲は、上述した実施形態の他にも、基地局４１２で抽出されたセル間干渉量情報に基づいてアップリンク制御情報を生成し、隣接セルの端末機４２１にアップリンク制御情報を送信して、端末機４２１によるセル間干渉を制御する多様な方法に幅広く及ぶものである。
要するに、本発明に係るセル間干渉の制御方法は、基地局４１２の観点から見れば、無線アンテナを介してアップリンク信号を受信し、アップリンク信号からセル間干渉量情報を抽出する段階と、セル間干渉量情報に基づいてアップリンク制御情報を生成する段階と、アップリンク制御情報を隣接セルに位置した端末機４２１に送信する段階とを含む。
また、端末機４２１の観点から見れば、本発明によってアップリンク資源をスケジューリングする方法は、隣接セルの基地局４１２で抽出されたセル間干渉量情報を基地局から受信する段階と、セル間干渉量情報を参照してアップリンクチャンネルの送信電力をアップリンクチャンネルに含まれた複数の周波数帯域に対してそれぞれ決定する段階とを含む。
前記セル間干渉量情報は、全体のアップリンク資源のうち、基地局４１２がカバーするホームセルにおけるアップリンクデータ送信に関係しない資源を用いて受信された信号の強度測定値を含むようになる。
すなわち、複数の周波数帯域を介してデータを送受信する移動通信システムの場合に、全体の周波数帯域からホームセルにおけるアップリンクデータ送信に用いられる周波数帯域を除外した残りの帯域の受信信号は、干渉と雑音がなければ理論的に０のエネルギーを有する。
十分に長い時間を基準とするとき、熱雑音は、平均値が０である信号であると仮定する際に、他のセルによる干渉量は、全体の周波数帯域からホームセルにおけるデータ送信に割り当てられた周波数帯域を除外した残りの帯域における受信信号の強度で測定されるようになる。
また、複数の時間スロットを用いてデータを送受信する移動通信システムの場合には、全体の時間スロットからホームセルにおけるデータ送信に用いられる時間スロットを除外した残りの時間スロットで測定された受信信号の強度によって、セル間干渉量が測定されるようになる。また、この場合、セル間干渉量は、複数の時間スロットで構成されたデータ送信単位であり、フレームごとに測定されるようになる。
したがって、本実施形態では、ホームセルと連関していない資源を用いて、受信された信号の強度測定値が所定の臨界値を超える場合に、各端末機４２１で該当する周波数帯域に割り当てられるアップリンク送信電力を減少させたり該当する周波数帯域を用いないように指示するアップリンク制御情報が基地局４１２で生成され、端末機４２１に伝達されるようになる。
一方、他の実施形態によれば、基地局４１２で測定されるセル間干渉量情報は、ホームセルと連関したアップリンク資源および隣接セルと連関したアップリンク資源をすべて含む全体アップリンク資源に対して測定された受信信号強度を含むようになる。
基地局４１２は、受信信号強度測定値が所定の臨界値を超える場合に、隣接セルの端末機４２１にアップリンク送信電力を減少させるように指示するアップリンク制御情報を送信するようになる。前記のように、アップリンク送信電力を減少させるように指示するアップリンク制御情報を受信した端末機４２１は、全体周波数帯域に対して一定のレベルだけ送信電力を減少させたり、複数の全体周波数帯域から無作為で選択された一定の割合の周波数帯域に対して送信電力を減少させたりする。このとき、減少される送信電力の一定のレベルと選択される周波数帯域の一定の割合は、アップリンク制御情報を参照して端末機４２１で決定されるようになる。したがって、アップリンク制御情報は、単純に端末機４２１のアップリンク送信電力を減少させるか否かを示す１ビット情報を含むことに加え、測定されたセル間干渉量に関する具体的な数値情報もさらに含むようになる。
一方、前記のようなセル間干渉量情報は、時間による受信信号強度測定値の変化量情報をさらに含むようにもなる。ここで、「変化量」とは、変化趨勢と変化量の絶対値情報をすべて含むものである。したがって、基地局４１２は、受信信号の強度測定値が急激かつ大幅に変化したり、累積変化量が臨界値を超えたりする場合、または同一方向の変化趨勢が一定の時間以上続いて観察される場合には、隣接セルの端末機４２１にアップリンク送信電力を減少させるように命令するようになる。上述したように、このような命令は、アップリンク制御情報の形態で端末機４２１に送信される。
以下では、図７〜１２に例示された多様な実施形態を用いて、本発明について説明する。参考までに、図７〜９は基地局４１２で実行される段階を、図１０〜１２は端末機４２１で実行される段階をそれぞれ示したフローチャートである。
まず、図７を参照すれば、段階Ｓ７１０で、基地局４１２は、無線アンテナを介してアップリンク信号を受信する。受信されるアップリンク信号は、ホームセルの端末機４２２から受信される信号と隣接セルの端末機４２１から受信される信号とがすべて含まれる。セル間干渉量がホームセルを除外した他のセルの資源に対してのみ測定される場合と資源全体に対して測定される場合については、上述した通りである。
次に、段階Ｓ７２０では、受信されたアップリンク信号の周波数帯域別に受信強度を測定する。すなわち、本実施形態では、アップリンク送受信のために複数の周波数帯域が用いられ、それぞれの周波数帯域に対して受信信号の強度がセル間干渉量情報として測定される。
参考までに、本実施形態では、基地局４１２で抽出されるセル間干渉量情報がアップリンク信号の受信強度を含む場合を例示しているが、本発明において、セル間干渉量情報は、アップリンク信号の受信電力や受信チャンネル利得値のようにアップリンクチャンネルの特性と一定した連関性を有しており、計量化されて比較できる多様な指標をすべて含むものとして幅広く解釈される。本実施形態およびその他の実施形態では、セル間干渉量がアップリンク信号の受信強度を用いて測定される場合を例に挙げて説明する。
段階Ｓ７３０では、信号強度測定値を臨界値と比較し、比較した結果に応じて該当する周波数帯域を使用するか否かを決定する。より具体的に説明すれば、特定の周波数帯域における比較の結果、信号強度測定値が臨界値を超える場合には、段階Ｓ７３１で、該当する周波数帯域の使用を制限するものと決定する。一方、臨界値を超えない場合には、段階Ｓ７３２で、該当する周波数帯域の使用を決定する。一実施形態によれば、本段階Ｓ７３０における比較に用いられる臨界値は、全体周波数帯域に対して同一な値で固定されている。
このように、所定の臨界値と比較した結果に基づいて周波数帯域別にアップリンク送信に用いるか否かが決定されれば、段階Ｓ７４０では、これに基づいてアップリンク制御情報を生成し、段階Ｓ７５０では、生成されたアップリンク制御情報を隣接セルに位置した端末機４２１に送信して、アップリンク資源をスケジューリングするようになる。
すなわち、本実施形態では、複数の周波数帯域それぞれをアップリンク送信に用いるか否かに対する情報がアップリンク制御情報に含まれる。
図８では、さらに他の実施形態に係るセル間干渉の制御方法を段階別に示している。図７の実施形態と同じように、図８においても、基地局４１２は、段階Ｓ８１０でアップリンク信号を受信する。
しかし、段階Ｓ８２０では、図７の段階Ｓ７２０とは異なり、全体の周波数帯域で受信信号の強度を測定して、セル間干渉量情報を取得する。段階Ｓ８２０の「全体周波数帯域」とは、ホームセルと連関した周波数帯域を除外した残りの周波数帯域全体を意味したり、ホームセルに割り当てられた周波数帯域と他のセルに割り当てられた周波数帯域とを含む全体アップリンク周波数帯域を意味したりする。
段階Ｓ８３０では、段階Ｓ８２０を介した信号強度測定値を所定の臨界値と比較する。比較した結果、信号強度測定値が臨界値を超える場合に、段階Ｓ８３１では、隣接セルに位置した端末機４２１のアップリンク送信電力を減少させるように指示することを決定する。参考までに、本実施形態は、単純に信号強度測定値が臨界値を超える場合の他に、信号強度測定値の累積変化量が臨界値を超えたり信号強度測定値の特定の方向への変化趨勢が一定の時間以上続いたりする場合にも、段階Ｓ８３１の実行が適用される。
段階Ｓ８４０では、段階Ｓ８３１のように決定された指示情報を含んでアップリンク制御情報を生成し、段階Ｓ８５０で、隣接セルの端末機４２１にアップリンク制御情報を送信する。
図９は、本発明のさらに他の実施形態に係るセル間干渉の制御方法を示した図である。基地局４１２でアップリンク信号を受信する段階Ｓ９１０は、段階Ｓ７１０および段階Ｓ８１０と共通しているため、説明を省略する。
上述した図７および図８の実施形態では、セル間干渉量情報を受信された信号強度を測定することによって抽出するのに比べ、図９の実施形態では、チャンネルデコーディング結果を用いて抽出するようになる。すなわち、本実施形態は、アップリンク信号がチャンネルデコーディングされて送信される場合に適用可能となる。
より具体的に説明すれば、本実施形態において、セル間干渉量情報に含まれるチャンネルデコーディング結果には、チャンネルデコーディングの失敗の可否、または失敗した場合のデータエラー率情報が含まれるようになる。図９を用いて説明すれば、まず、段階Ｓ９２０では、受信されたアップリンク信号に対してチャンネルデコーディングを実行して原本データの取得を試みる。
段階Ｓ９３０では、チャンネルデコーディングの失敗の可否を判断において、デコーディングに失敗したと判断された場合に、段階Ｓ９３１では、エラーなくデータを送信するために、端末機４２１のアップリンク信号の送信電力を減少させることを指示するように決定する。また、この他にも、一定の時間内にデコーディング失敗回数が臨界値を超えた場合、デコーディング失敗累積回数が臨界値を超えた場合、またはデコーディング失敗時のデータエラー率が一定の水準を超えた場合に、アップリンク信号の送信電力を減少させるように決定される。
すなわち、チャンネルデコーディング結果によって、基地局で測定されたセル間干渉量が一定の水準以上である場合に、隣接セルの端末機４２１にアップリンク送信電力を減少させるという情報を送信することで、セル間干渉を適当な水準に制御できるようになる。
したがって、段階Ｓ９４０では、段階Ｓ９３０および段階Ｓ９３１によって決定された事項を含むアップリンク制御情報を生成し、段階Ｓ９５０では、生成されたアップリンク制御情報を隣接セルの端末機４２１に送信して、端末機４２１でアップリンク資源をスケジューリングできるようにする。
参考までに、上述した実施形態において、基地局４１２で抽出されるセル間干渉量情報は、受信されるアップリンクフレームごとまたは数フレームごとに抽出されるようになる。すなわち、アップリンクフレーム単位でセル間干渉量情報を抽出することで、隣接セルの端末機４２１への迅速なフィードバックが可能となる。
以上のように、図７〜９を用いて、基地局４１２で実行される段階を検討した。続く内容は端末機４２１で実行される段階についての説明であって、図１０〜１２を用いて説明する。
図１０の実施形態は、アップリンク資源が複数の周波数帯域を含む場合に適用される。段階Ｓ１０１０は、端末機４２１の立場において、隣接セルの基地局４１２で測定されたセル間干渉量情報に基づいて生成されたアップリンク制御情報を受信する。受信されたアップリンク制御情報には、複数の周波数帯域それぞれの使用の可否を指示するビットマップが含まれている。
段階Ｓ１０２０では、ビットマップを構成するそれぞれのビット値を確認し、確認した結果に応じてアップリンク資源をスケジューリングする段階を実行する。図１０では、特定の周波数帯域の使用を制限するように指示する場合に、その周波数帯域に対応するビット値が「１」である場合を例示している。
段階Ｓ１０２０における確認の結果、特定の周波数帯域に対応するビット値が「１」である場合には、段階Ｓ１０２１で、該当する周波数帯域を送信周波数帯域から除外する。この反面、ビート値が「１」でない場合には、段階Ｓ１０２２で、該当する周波数帯域を送信周波数帯域として選択することで、アップリンク資源である周波数帯域の使用の可否をスケジューリングできるようになる。段階Ｓ１０３０では、このような方法で選択された送信周波数帯域を用いて、ホームセルの基地局４１１にアップリンク信号を送信するようになる。
図１１は、本発明のさらに他の実施形態に係る端末機４２１におけるアップリンク資源スケジューリング方法を段階別に示した図である。
段階Ｓ１１１０は、隣接セルの基地局４１２からアップリンク制御情報を受信する段階であって、受信されるアップリンク制御情報はセル間干渉量情報を含んでいるが、連関した周波数帯域情報は含まない場合もある。ここで、「全体周波数帯域」とは、図８の実施形態にて上述したように、様々な意味を有するものである。
すなわち、アップリンク制御情報は、全体周波数帯域に対して測定されたセル間干渉量が所定の臨界値を超えるか否かに関する情報を含む。したがって、アップリンク制御情報は、基地局４１２で測定されたセル間干渉量が臨界値を超えれば、アップリンク送信電力を減少させることを指示する情報を含むようになる。
このような情報は最も単純な形態であって、単一ビットを用いて表現することができる。しかし、アップリンク制御情報は、セル間干渉量が臨界値を超える程度、すなわち、超過量に関する情報をさらに含む場合があり、これについては後述して説明する。また、参考までに、基地局４１２で測定されるセル間干渉量は、アップリンク信号の受信強度、受信電力、またはチャンネルデコーディングの失敗回数などによって数値化されて臨界値と比較される。
段階Ｓ１１２０では、アップリンク制御情報を用いて、セル間干渉量が臨界値を超えるか否かを確認する。仮に、臨界値を超えて送信電力を減少させるように指示する情報が含まれていれば、段階Ｓ１１２１では、複数の全体周波数帯域から一定の割合の周波数帯域を無作為に選択する。次に、段階Ｓ１１２２では、無作為に選択された周波数帯域の送信電力を一定のレベルだけ減少させることで、隣接セルに及ぶセル間干渉量を低い水準で制御できるようになる。
このとき、一定の割合と一定レベルは、上述したセル間干渉量の臨界値の超過量に応じて決定されるようになる。すなわち、アップリンク制御情報が超過量情報を含んでいるため、端末機４２１で無作為に選択される周波数帯域の割合と選択された周波数帯域の送信電力減少レベルを決定することもできるし、これとは異なり、基地局４１２で前記一定の割合および一定レベルを計算してアップリンク制御情報に含ませて端末機４２１に送信することもできる。
また、これとは異なり、割合を一定した値で固定して送信電力の減少レベルのみを制御することもできるし、これとは反対に、送信電力の減少レベルを固定して周波数帯域の選択の割合によってセル間干渉量を制御することもできる。どのような場合であっても、前記レベルまたは前記割合は、前記超過量が大きいほどその値も大きくなる。
本実施形態は、基地局で周波数帯域別にアップリンク信号の強度を測定することができなかったり、アップリンク制御情報を最小化する必要性がある場合に、任意の周波数帯域の送信電力を減少させることで、セル間干渉量を効果的に制御できる方法である。
一方、本発明のさらに他の実施形態によれば、端末機４２１は、基地局４１２からパイロット信号を受信し、受信されたパイロット信号から周波数帯域別のチャンネル特性を測定し、これを追加で参照してアップリンク資源をスケジューリングすることができる。
すなわち、アップリンクチャンネルとダウンリンクチャンネルが一定の相関関係を有しているため、ダウンリンクチャンネルを用いて受信されたパイロット信号からダウンリンクチャンネルの周波数帯域別の特性を測定すれば、これによってアップリンクチャンネルの周波数帯域別の特徴を確認することができる場合に、測定されたチャンネル特性に基づいて周波数帯域別の送信電力または使用の可否を決定できるようになる。
例えば、隣接セルの基地局４１２から受信されたパイロット信号の受信強度を測定して周波数帯域別のチャンネル特性を測定するようになれば、該当する端末機４２１でどの周波数帯域を用いてアップリンク送信を行えば隣接セルに大きい干渉が誘発されるのかに対する予測が可能となる。したがって、端末機４２１では、一次的にパイロット信号の受信強度が所定の臨界値を超える場合には、該当する周波数帯域の送信電力を減少させるものと決定するようになる。
しかし、仮に、該当する周波数帯域が隣接セルの基地局４１２で使用制限が示されない周波数帯域であれば、該当する周波数帯域を用いても隣接セルへの干渉量が大きくないことを意味する。したがって、端末機４２１は、隣接セルの基地局４１２から受信したパイロット信号を用いて測定されたチャンネル特性と隣接セルの基地局４１２から受信したアップリンク制御情報とをすべて参照して、特定の周波数帯域のアップリンク送信電力または使用の可否を決定するようになる。
図１２は、このような実施形態に係る端末機４２１の動作を段階別に示したフローチャートである。
まず、段階Ｓ１２１０で、端末機４２１は、隣接セルの基地局４１２からパイロット信号を受信する。このとき、受信されるパイロット信号は、隣接セル間に共通する信号である共通パイロットチャンネル信号であり得る。
次に、段階Ｓ１２２０では、パイロット信号の周波数帯域別に受信電力を用いてダウンリンクチャンネル特性を測定する。上述したように、チャンネル特性は、受信電力の他にも、受信信号強度または受信チャンネル利得値などを用いて測定が可能である。
段階Ｓ１２３０では、それぞれの周波数帯域に対して測定された受信電力を所定の臨界値と比較する。仮に、該当する周波数帯域の受信電力が臨界値を超える場合には、段階Ｓ１２４０〜Ｓ１２６０が実行されるようになる。
段階Ｓ１２４０では、隣接セルの基地局４１２からアップリンク制御情報を受信する。アップリンク制御情報には、アップリンク資源のスケジューリングに関する多様な情報が含まれるが、本実施形態では、アップリンク資源である複数の周波数帯域それぞれの使用の可否を指示するビットマップを含む場合を例示している。
段階Ｓ１２５０では、ビットマップのそれぞれのビット値から該当する周波数帯域の使用の可否を確認し、確認の結果に応じてアップリンク資源のスケジューリングに関する動作を実行する。仮に、ビット値が「１」である場合、すなわち、該当する周波数帯域の使用制限を指示する情報を確認した場合には、段階Ｓ１２６０が実行されるようになるが、本段階は、該当する周波数帯域のアップリンク送信電力を減少させる段階となる。また、これとは異なり、段階Ｓ１２６０は、該当する周波数帯域の送信電力を０ワットで設定することで、該当する周波数帯域の使用を完全に制限することもできる。
このような過程を介して、端末機４２１で隣接セルの基地局４１２と連関して測定されたダウンリンクチャンネルの受信電力が臨界値を越えると同時に、隣接セルの基地局４１２から受信したアップリンク制御情報に該当する周波数帯域の使用制限情報が含まれている場合には、該当する周波数帯域のアップリンク送信電力を減少させることで、端末機４２１で測定したチャンネル特性と隣接セルの基地局４１２で測定したセル間干渉量情報とをすべて参照して、より精巧なセル間干渉の制御が可能となる。
前記図７〜１２を用いて説明した内容は、発明に対する理解を深めるために、隣接したセルが１つである場合を想定したものである。しかし、本発明は、隣接したセルが複数である場合にもそのまま適用可能である。すなわち、セル内で端末機４２１が占める位置に応じてセル間干渉を起こし得る隣接セルは、２つまたはそれ以上となる。このとき、端末機４２１は、複数の隣接セルの基地局からそれぞれアップリンク制御情報を受信し、受信された制御情報に基づいて周波数帯域別のアップリンク送信電力を決定するようになる。
また、端末機４２１は、複数の隣接セルの基地局から共通パイロットチャンネル信号をそれぞれ受信し、それぞれの隣接セルのダウンリンクチャンネル特性を順次的または一時に考慮して、アップリンク送信電力を決定するために追加で参照するようになる。
すなわち、端末機４２１で測定された周波数帯域別のチャンネル特性に応じて使用を制限したり送信電力を減少させる周波数帯域を決定する場合に、複数の隣接セルのどのセルの基地局４１２からも該当する周波数帯域の使用制限を指示するアップリンク制御情報が受信されなかった場合には、該当する周波数帯域の使用を制限する必要がない。
これとは反対に、複数の隣接セルのうち少なくとも１つの基地局４１２から特定周波数帯域の使用制限を指示するアップリンク制御情報を受信した場合に、隣接したいずれかのセルの基地局４１２から受信したパイロット信号を用いて該当する周波数帯域のチャンネル利得値が所定の臨界値を超えると測定されなければ、その端末機４２１の該当する周波数帯域は、いずれの隣接セルにも大きい干渉を招来しないため、電力制御が不必要となる。
したがって、端末機４２１は、隣接セルの基地局４１２から受信されたパイロット信号の受信強度が臨界値を超えると同時に、隣接セルの基地局４１２から受信されたアップリンク制御情報が該当する周波数帯域の使用制限を指示する場合に限り、該当する周波数帯域の使用を制限したり送信電力を減少させたりすることで、より効果的に送信電力を制御できるようになる。
また、これとは異なり、端末機４２１は、複数の隣接セルから主要な影響を及ぼし得る隣接セルのダウンリンクチャンネル特性のみを考慮して、送信周波数帯域を選択したり送信周波数帯域の電力を決定したりもできる。例えば、複数の隣接セルそれぞれの基地局から受信された共通パイロットチャンネル信号の受信電力または信号強度の全帯域の平均値を基準として、上位の幾つかのみを選択して送信周波数帯域の電力制御に反映することもできる。
また、これとは異なり、これらそれぞれのセルに対する前記全帯域の平均値に応じて互いに異なる加重値を与え、前記複数の隣接セルのダウンリンクチャンネル特性を周波数帯域別の送信電力の決定に反映することもできる。
本発明のさらに他の実施形態によれば、端末機４２１は、ホームセルの基地局４１１から受信されたアップリンク制御情報を追加的に参照して、周波数帯域別のアップリンク送信電力を決定することができる。参照されるアップリンク制御情報には、ホームセルまたは隣接セルの基地局で測定されたアップリンク受信電力値が含まれるようになる。
一例として、ホームセルと隣接セルのアップリンクチャンネル特性がそれぞれ前記ホームセルおよび隣接セルの基地局４１１、４１２で測定されたアップリンク受信電力として示されるとき、それぞれの基地局４１１、４１２で測定されたアップリンク受信電力の比を周波数帯域別に所定の臨界値と比べて送信電力を決定することができる。すなわち、ホームセルの基地局４１１で測定された受信電力をＰ１、隣接セルの基地局４１２で測定された電力をＰ２とするとき、２つの受信電力の比Ｐ２／Ｐ１が臨界値より大きい周波数帯域の送信電力を、Ｐ２／Ｐ１が臨界値より小さい周波数帯域の送信電力より低い値で設定するようになる。
より具体的に説明すれば、複数の周波数帯域を前記受信電力の比に応じて整列し、整列された順序に応じて複数の周波数帯域それぞれの送信電力を決定することができる。このとき、受信電力の比は、それぞれの受信電力に対する加重値が反映された比であり、加重値は、周波数帯域別に異なって設定されるようになる。例えば、周波数帯域別の受信電力の比に適用される加重値は、端末機４２１と基地局４１１の送受信履歴を反映することができる。すなわち、一定の時間以上データ送受信が安定的に実行されたチャンネルに対しては、より高い加重値を付与するようになる。端末機４２１は、この他にも、基地局４１１からの相対的な位置、すなわち、セル境界位置の可否、ホームセル内に位置する他の端末機数などの多様な情報を参照して、加重値を設定できるようになる。
このように、隣接セル干渉だけでなく、自身のデータ送信チャンネル状況までも考慮した資源管理技法を用いる場合には、隣接セル干渉を減らすだけでなく、自身のチャンネル状況が良好なバンドを選択することができる上に、最適な加重値を調節する場合には、全体システムの容量が極大化されるようになる。
また、他の実施形態によれば、端末機４２１は、ホームセルのアップリンクチャンネル特性を優先的に参照して、隣接セルのアップリンクチャンネル特性を考慮するか否かを決定することができる。
仮に、受信電力が臨界値を超える帯域が全くまたは殆ど無い場合には、ホームセルのチャンネル特性が良好でないことを意味する。したがって、このような場合には、隣接セルへの干渉を防ぐために、特定の周波数帯域の使用を制限するよりは、ホームセルの基地局４１１に成功的にデータを送信するために、可能な限り多くの周波数帯域を用いることが好ましい。したがって、ホームセルのアップリンチャンネル特性が良好でない前記のような場合には、全帯域を用いてホームセルの基地局４１１にデータを送信する。
しかし、受信電力が臨界値を超える帯域が多い場合には、一部の周波数帯域の使用を制限したとしても、ダイバーシチモードで送信する場合には、データが成功的に送信されるようになる。したがって、このような場合には、上述したように、隣接セルの基地局で測定されたアップリンク受信電力に基づいて、一部の周波数帯域の使用を制限するようになる。
本発明に係るセル間干渉の制御方法およびアップリンクチャンネル資源のスケジューリング方法は、コンピュータにより具現される多様な動作を実行するためのプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。前記媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むこともできる。前記媒体およびプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスクおよび磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。前記媒体は、プログラム命令、データ構造などを保存する信号を送信する搬送波を含む光または金属線、導波管などの送信媒体でもある。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるもののような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。前記したハードウェア要素は、本発明の動作を実行するために一以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成することができ、その逆もできる。
図１３は、本発明に係る移動通信システムを隣接した２つのセル１３０１、１３０２の観点において簡略に示した図である。図１３に示された移動通信システムは、ホームセル１３０１、１３０２に無線通信領域を提供する複数の基地局１３１１、１３１２と、ホームセル１３０１、１３０２に含まれており、ホームセル１３０１、１３０２の基地局１３１１、１３１２または隣接セル１３０２、１３０１の基地局１３１２、１３１１と無線信号を送受信する端末機１３２１、１３２２とを含んで構成される。
一実施形態によれば、本発明に係る移動通信システムは、ＯＦＤＭに基づいた無線通信システムであり、本移動通信システムに含まれる端末機と基地局は、互いにＴＤＤ方式によって信号を送受信する。すなわち、ＴＤＤ方式のＯＦＤＭシステムでは、ダウンリンクチャンネルとアップリンクチャンネルの特性が同一であるため、隣接セルの基地局から受信されたパイロット信号を用いてダウンリンクチャンネルの特性を測定し、測定されたダウンリンクチャンネルの特性を参照してアップリンクチャンネルに関する電力制御を行うことができる。
しかし、上述したように、本発明に係るシステムは、アップリンクチャンネルの特性とダウンリンクチャンネルの特性が一定した相関関係を有しているため、ダウンリンクチャンネルの特性を測定することでアップリンクチャンネルの特性を推定できるすべての種類の移動通信システムに適用可能である。したがって、本明細書の全般に渡って用いられている「移動通信システム」は、アップリンクチャンネルの特性とダウンリンクチャンネルの特性が一定した相関関係を有するあらゆる移動通信システムをも意味できるものとして幅広く解釈される。
図１４は、図１３の移動通信システムを構成する移動通信基地局１３１１の内部構成を簡略に示したブロック図である。これと同一の構成が、隣接セル１３０２の基地局１３１２にも適用される。
図１４の基地局１３１１は、無線アンテナを介してアップリンク信号を受信するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール１４１０を含む。ＲＦモジュール１４１０を介して受信されたアップリンク信号は、セル間干渉量情報抽出部１４２０に伝達される。
セル間干渉量情報抽出部１４２０は、アップリンク信号の受信強度、受信電力、または受信チャンネル利得値を測定することで、前記測定値のうちの少なくとも１つを含むセル間干渉量情報を抽出する。抽出されたセル間干渉量情報は、アップリンク制御情報生成部１４３０に伝達される。
アップリンク制御情報生成部１４３０は、抽出されたセル間干渉量情報に基づいてアップリンク制御情報を生成する。アップリンク制御情報は、ＲＦモジュール１４１０を介して隣接セルの端末機１３２２に送信される。一実施形態によれば、アップリンク制御情報は、端末機１３２２におけるアップリンク送信電力の増減に関する情報を含むようになる。例えば、セル間干渉量情報がアップリンク信号の受信強度を含む場合に、受信強度の測定値が所定の臨界値より大きければ、アップリンク制御情報には、端末機１３２２にアップリンク送信電力を減少させることを指示する情報が含まれるようになる。
他の実施形態によれば、アップリンク制御情報には、周波数帯域別にアップリンク送信電力を増減したり、それぞれの周波数帯域の使用の可否を指示する情報が含まれるようになる。すなわち、セル間干渉量情報がアップリンク信号の受信強度を含む場合に、アップリンク制御情報は、それぞれの周波数帯域別に受信信号の強度測定値が所定の臨界値を超過すれば、該当する周波数帯域の使用を制限したり送信電力を減少するように指示する。この反面、超過しない場合には、このような動作を行わないように指示する情報が含まれるようになる。
図１５は、図１３の移動通信システムを構成する移動通信端末機１３２１の内部構成を簡略に示したブロック図である。これと同一の構成が、隣接セルの端末機にも適用される。
図１５の端末機はアンテナと連結し、無線周波数帯域で基地局と信号を送受信するＲＦモジュール１５１０を含む。制御情報受信部１５２０は、ＲＦモジュール１５１０を介して隣接セルの基地局から受信された無線信号からアップリンク制御情報を抽出する。
抽出されるアップリンク制御情報には、複数の周波数帯域と連関したビットマップが含まれるようになる。例えば、移動通信システムが用いる周波数帯域がＮ個である場合には、ビットマップの長さはＮビットとなる。ビットマップに含まれたそれぞれのビット値には、該当する周波数帯域をアップリンクデータ送信に用いるか否か、または該当する周波数帯域の送信電力を増加または減少させるか否かに対する情報が含まれるようになる。
一方、送信電力制御部１５３０は、制御情報受信部１５２０を介して受信されたアップリンク制御情報に基づいてアップリンク送信電力を決定する。上述した実施形態によって、例えば、アップリンク制御情報に含まれたビットマップが特定の周波数帯域に対する使用制限を指示する場合には、該当する周波数帯域を送信周波数帯域から除外するようになる。また、これとは異なり、前記ビットマップが特定の周波数帯域に対する送信電力の減少を指示する場合には、該当する周波数帯域の送信電力を一定のレベルだけ減少させるようになる。
しかし、仮に、アップリンク制御情報が周波数帯域に関する情報ではなく全体アップリンク送信電力の増減のみを指示する場合であれば、送信電力制御部１５３０は、全体周波数帯域に対して一定のレベルだけアップリンク送信電力を減少させたり、全体周波数帯域から一定の割合の周波数帯域を無作為に選択し、選択された周波数帯域のアップリンク送信電力を減少させたりするようになる。
データ送信部１５４０は、送信電力制御部１５３０によって決定されたアップリンク送信電力に応じて、ＲＦモジュール１５１０を介してホームセルの基地局にデータを送信する。
最後に、制御部１５５０には、ホームセルの基地局に送信されるデータをデータ送信部１５４０に伝達し、端末機１３２１に含まれた構成要素を制御するための制御信号を生成する役割をするブロックとして、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、またはこれらの機能を実行するためのＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ、さらには送信されるデータを保存するためのメモリ手段が含まれるようになる。
参考までに、本明細書において用いられている「移動通信端末機」とは、単一または複数の周波数帯域を介して移動通信基地局と信号を送受信する、携帯性を備えた端末装置であって、ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）フォン、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）フォン、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）フォン、ＣＤＭＡ−２０００（１Ｘ、３Ｘ）フォン、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ ＣＤＭＡ）フォン、デュアルバンド／デュアルモード（Ｄｕａｌ Ｂａｎｄ／Ｄｕａｌ Ｍｏｄｅ）フォン、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ）フォン、ＭＢＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ）フォン、ＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）端末、スマート（Ｓｍａｒｔ）フォン、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）またはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）通信端末などのような通信機能が含まれる機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ハンドヘルドＰＣ（Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ ＰＣ）、ノート型パソコン、ラップトップコンピュータ、ＷｉＢｒｏ端末機、ＭＰ３プレーヤ、ＭＤプレーヤなどのような携帯端末機、国際ローミングサービスや拡張された移動通信サービスが提供されるＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−２０００）端末機などを含むすべての種類のハンドヘルド基盤の無線通信装置を意味する携帯用電気電子装置であり、ＯＦＤＭＡモジュール、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）モジュール、ブルートゥースモジュール、赤外線通信モジュール、有無線ＬＡＮカード、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を介して位置追跡を可能にするＧＰＳチップが搭載された無線通信装置などの所定の通信モジュールを備えることができ、マルチメディア再生機能を実行するマイクロプロセッサを搭載することで一定の演算動作を実行する端末機を通称する概念として解釈される。
以上のように、図１３〜１５を参照して、本発明に係る移動通信システム、および移動通信システムに含まれる基地局１３１１および端末機１３２１の構成を説明した。以上の説明には、上述した図４〜１２を用いて説明したセル間干渉の制御およびアップリンク資源のスケジューリング方法に関する詳細な内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
移動通信基地局と移動通信端末機とを含む通常の移動通信システムのセル構造を示した図である。 セル間干渉を低減するための従来の方法の一例として、ＦＦＲ技法による周波数帯域の割り当て状況を示した図である。 セル間干渉を低減するための従来の方法のさらに他の例による周波数帯域割り当て状況を示した図である。 本発明に係る移動通信システムにおいて、セルの外郭に位置した端末機がホームセルおよび隣接セルの基地局と信号を送受信する過程を示した図である。 本発明に係る移動通信端末機において、測定されたホームセルおよび隣接セルの基地局から受信されたチャンネル信号の強度、およびこれに基づいて計算された信号対干渉雑音比を例示したグラフである。 隣接セルの基地局から受信されたチャンネル信号の強度に基づいて周波数帯域の一部を用いなかったとき、送信チャンネル上に現われる効果を例示したグラフである。 本発明の一実施形態に係るセル間干渉の制御方法を段階別に示したフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るセル間干渉の制御方法を段階別に示したフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係るセル間干渉の制御方法を段階別に示したフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るアップリンク資源のスケジューリング方法を段階別に示したフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るアップリンク資源のスケジューリング方法を段階別に示したフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係るアップリンク資源のスケジューリング方法を段階別に示したフローチャートである。 本発明に係る移動通信システムを２つの隣接セルの観点において簡略に示した図である。 図１３の移動通信システムに含まれる移動通信基地局の内部構成を簡略に示したブロック図である。 図１３の移動通信システムに含まれる移動通信端末機の内部構成を簡略に示したブロック図である。
符号の説明
４１１、４１２、１３１１、１３１２ 移動通信基地局
４２１、４２２、１３２１、１３２２ 移動通信端末機
１３０１、１３０２ 移動通信セル
１４１０、１５１０ ＲＦモジュール
１４２０ セル間干渉量情報抽出部
１４３０ アップリンク制御情報生成部
１５２０ 制御情報受信部
１５３０ 送信電力制御部
１５４０ データ送信部
１５５０ 制御部

Claims (1)

  1. 移動通信端末機でアップリンク資源をスケジューリングする方法において、
    ホームセルの端末機および隣接セルに位置した端末機から隣接セルの移動通信基地局が受信したアップリンク信号を用いて、前記基地局で測定されたセル間干渉量に基づいて生成されたアップリンク制御情報を前記基地局から受信する段階と、
    前記アップリンク制御情報を参照して、アップリンクチャンネルの送信電力を前記アップリンクチャンネルに含まれた複数の周波数帯域に対してそれぞれ決定する段階と、
    を含み、
    前記送信電力を決定する段階は、
    前記複数の周波数帯域のうち、一定の割合の周波数帯域を無作為に選択する段階と、
    前記選択された周波数帯域の送信電力を一定のレベルだけ増減させる段階と、
    を含み、
    前記一定の割合および前記一定レベルは、前記アップリンク制御情報に基づいて決定されることを特徴とするアップリンク資源のスケジューリング方法。
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