JP4840448B2

JP4840448B2 - 無線通信システムでセル間干渉を制御するための上りリンクリソース割り当て

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Description

本発明は、無線通信システムの上りリンクアクセスでの干渉制御装置及び方法に関する。本発明は、特に、UMTS（Universal Mobile Telecommunication Standard）で使用されるようなUTRA（Universal Terrestrial Radio Access）広帯域CDMAシステムで使用されるパケット型データの拡張上りリンクでの通信リソースアクセスに適用可能であるが、これに限定されない。

典型的には、無線通信システム（例えば、セルラ電話又はプライベート移動通信システム）は、複数の基地局（BTS：base transceiver station）と複数の加入者ユニット（しばしば移動局（MS：Mobile Station）と呼ばれる）との間に構成される無線通信リンクを提供する。

無線通信システムは、主に、移動局がBTSサービスエリア間を移動し、これを行うときに変化する無線伝搬環境に直面するという点で、PSTN（public switched telephone network）のような固定通信システムと区別される。

無線通信システムでは、各BTSは特定の地理的サービスエリア（又はセル）に関連付けられる。サービスエリアは、BTSがそのサービングセル（serving cell）内で動作するMSと許容範囲の通信を維持することができる特定の範囲により規定される。複数のBTSのサービスエリアは、広範囲のサービスエリアに統合され得る。本発明の実施例は、時分割双方向（TD-CDMA）動作モードを含み、UMTS（Universal Mobile Telecommunication Standard）の一部を規定する3GPP（Third Generation Partnership Project）を参照して記載される。本発明に関する3GPP標準及び技術公開は、3GPP TR 25.211、TR 25.212、TR 25.213、TR 25.214、TR 25.215、TR 25.808、TR 25.221、TR 25.222、TR 25.223、TR 25.224、TR 25.225、TS 25.309、TR 25.804、TS 21.101、及びTR 21.905を含む。これらの内容が参照としてこの出願に取り込まれる。3GPP文献は、3GPP Support Office、650 Route des Lucioles、Sophia Antipolis、Valbonne、FRANCE、又はwww.3gpp.ortのインターネットで入手可能である。

UTMS技術では、BTSはNode Bと呼ばれ、加入者装置（又は移動局）はユーザ装置（UE）と呼ばれる。無線通信領域でユーザに提供されるサービスの急速な発展で、UEは、セルラ電話又は無線機から、携帯情報端末（PDA）及びMP3プレイヤから、無線ビデオユニット及び無線インターネットユニットまで、多くの形式の通信装置を含み得る。

UMTS用語では、Node BからUEへの通信リンクは下りリンクチャネルと呼ばれる。逆に、UEからNode Bへの通信リンクは上りリンクチャネルと呼ばれる。

このような無線通信システムでは、利用可能な通信リソースを同時に使用する方法が存在し、このような通信リソースは、複数のユーザ（移動局）により共有される。これらの方法は、場合によっては多重アクセス技術と呼ばれる。典型的には、ある通信リソース（例えば、通信チャネル、タイムスロット、符号系列等）がトラヒックを伝達するために使用され、他のチャネルはNode BとUEとの間で制御情報（呼のページング等）を伝送するために使用される。

システム階層で物理レイヤと媒体アクセス制御（MAC：medium access control）との間にトランスポートチャネルが存在することは注目に値する。トランスポートチャネルは、どのようにデータが無線インタフェースで伝送されるかを規定し得る。MACとRLC/RRC（radio link control/radio resource control）レイヤとの間に論理チャネルが存在する。論理チャネルは、何が伝送されるかを規定する。物理チャネルは、何が無線インタフェースで（すなわち、UE及びNode Bのレイヤ1エンティティの間で）実際に送信されるかを規定する。

複数の多重アクセス技術が存在し、これによって、有限の通信リソースは、(i)異なる周波数の複数のチャネルのうち１つが呼の持続時間中に使用するために特定の移動局に割り当てられるFDMA（frequency division multiple access）、(ii) リソースを複数の異なる期間（タイムスロット、フレーム等）に分割することにより各通信リソース（例えば通信システムで使用される周波数チャネル）がユーザ間で共有されるTDMA（time division multiple access）、(iii)通信が全ての期間で全ての各周波数を使用することにより実行され、不要な信号から所望の信号を区別するために各通信に特定の符号を割り当てることによりリソースが共有されるCDMA（code division multiple access）のような属性に従って分割される。

このような多重アクセス技術では、異なる双方向（２方向通信）パスが構成される。このようなパスは、FDD（frequency division duplex）構成で構成可能であり、これによって、周波数が上りリンク通信に専用になり、第２の周波数が下りリンク通信に専用になる。代替として、パスはTDD（time division duplex）構成で構成されてもよく、これによって、交互に、第１の期間は上りリンク通信に専用になり、第２の期間は下りリンク通信に専用になる。

今日の通信システム（無線及び有線）は、通信ユニットの間でデータを伝送するための要件を有する。この文脈でのデータは、シグナリング情報とトラヒック（データ、ビデオ及びオーディオ通信等）とを含む。このようなデータ伝送は、限られた通信リソースの使用を最適化するために有効且つ効率的に提供される必要がある。

3GPPの最近の関心は、上りリンクパケット型データの高速スケジューリング及びシステムリソース割り当てを提供し、HSDPA（high-speed downlink packet access）に準拠して機能する“拡張上りリンク（enhanced uplink）”機能の導入及び展開にある。HSDPA（下りリンク）では、スケジューリング（又は下りリンクリソース割り当て）エンティティは、Node Bネットワークエンティティに配置される（以前は、スケジューリングはRNC（Radio network controller）により実行されている）。スケジューラは、MAC-hsと呼ばれる新しいMACエンティティに存在する。

HSDPAでは、スケジューリングは、一般的にNode-Bに分散され、下りリンクのソフトハンドオーバ（マクロダイバーシチ）はサポートされない。すなわち、スケジューラは各セルに存在し、他のセルで行われたスケジューリング判定を十分に又は完全に認識しない。各スケジューラは独立して動作する。CQI（Channel Quality Information）の形式でUEからスケジューラにフィードバックが提供される。この情報により、スケジューラは、各ユーザに特定のC/(N+I) （すなわち、搬送波対雑音＋干渉電力比）の状態を提供することが可能になる。他のセルのスケジューラがUEに干渉を生成している場合、これはUEのサービングセルのスケジューラへのCQIレポートに反映され、これに応じて、基地局とUEとの間で無線通信の許容範囲の品質又は信頼性を維持するために、リンクパラメータがスケジューラにより調整され得る。UEのCQIフィードバックに従って調整され得るパラメータの例は、(i)データレート、(ii)送信電力、(iii)変調フォーマット（QPSK／16-QAM）、及び(iv)適用されるFEC符号化度を含む。

拡張上りリンク機能は、FDD 3GPPの改良に最初に実装されている。この場合、スケジューラはNode B（いわゆるMAC-e機能の内部）に配置される。スケジューリング機能がNode-Bに配置される結果、スケジューリングがかなり分散される。しかし、UEからの上りリンク信号が他のセルの動作とかなり干渉し得るため、異なるセルのスケジューラの間である程度の連携が必要になる。

ソフトハンドオーバもFDDの上りリンクでサポートされ、これも、送信を積極的に受信する全ての基地局からUEへのある程度の制御又はフィードバックを必要とする。これも同様に、一種のセル間のスケジューラ連携と考えられ得る。

図１ａを参照すると、セルスケジューラの間の連携が、FDD拡張上りリンクについて、UE001にフィードバックを提供する非サービングセル（non-serving cell）（すなわち、“アクティブセット（active set）”であるが、主に制御中のセル002ではないセル003及び004）を用いて提供されている。“アクティブセット”は、UE101から上りリンク送信を積極的に受信するセルの集合として規定される。FDD WCDMAでは各ユーザからの上りリンク信号は他のユーザの上りリンク信号と干渉するという事実のため、UE101からの送信は、セル003及び004である程度の干渉を生じる。アクティブセットのNode-B（002、003及び004）の明示的な直接の連携は存在しない。連携は、UEへの制御フィードバックを介して行われる。

UE送信電力及びデータレートの制御は、複数のセルから同じUEに送信される許可コマンドの形式を取る。UEは、サービングセルから“絶対”許可を受信し、また、アクティブセットの周辺セルから“相対”許可を受信し得る。絶対許可チャネル（E-AGCH）007は、どのリソースを使用してもよいかについてUEに情報を伝達するためにサービングセルのスケジューラにより使用される。上りリンクリソースは、一般的にFDD WCDMAでは“RoT（Rise-over-Thermal）”リソースとして考えられる。この場合、（受信機での熱雑音に対して）許容範囲の受信干渉レベル閾値が基地局に設定され、各ユーザは、事実上この許容範囲の受信干渉電力の一部を許容される。許容範囲のRoT設定ポイントが増加すると、基地局での干渉レベルも増加し、UEの信号が検出されにくくなる。従って、RoTを増加する結果、セルのサービスエリアは減少する。従って、RoT設定ポイントは、所望のシステムサービスエリアが満たされることを確保するために、所定の配置について正確に設定されなければならない。

ユーザがセル境界の近くにいる場合、上りリンク送信は、周辺セルで観測される受信干渉レベルにかなり寄与することがあり、そのセルの許容範囲の干渉目標を超えることを生じることがある。これは、サービスエリアを減少させ、その周辺セルの無線通信を劣化させる。このことは、１つのセルの１つのスケジューラにより行われた判定が他のセルのサービスエリア又はスループットに不利な（場合によっては破滅的な）影響を有し得るため、望ましくないシナリオである。このシナリオに適応するために、何らかの形式の予防措置又は反応措置が必要になる。

FDD WCDMA拡張上りリンクでは、（予防措置ではなく）反応措置が取られる。反応装置は、それぞれ周辺セル004及び003からのE-RGCHフィードバックコマンド005、006の形式で取られる。E-RGCHフィードバックコマンド005、006は、上りリンク信号がそのスケジューラのセルで過度の干渉を生じているときにUE送信電力を減少させるために使用され得る。

従って、上りリンク干渉の連携は、スケジューラ間で実現可能であり、明示的な直接のNode-B間の通信を必要としない。このことは、ネットワーク側で分散したスケジューリングアーキテクチャが保持され得る（スケジューラは相互に通信する必要がない）ため、有利である。また、このことにより、スケジューラがNode-Bに配置されることが可能になり、高速のスケジューリングと小さい待ち時間と再送信への高速の反応とを容易にし得る。H-ARQ（Hybrid ARQ）が使用される場合、再送信がNode-Bのソフトバッファで結合可能であり、Node-B/RNCインタフェース（Iub）でソフト情報を中継する必要性を除去するため、有利である。

セルサイトの間での上りリンクのソフトハンドオーバは、典型的にはTDDではサポートされない。また、UEも、現時点ではサービングセル以外の何らかのセルからの下りリンクで送信された情報をデコードする必要はない。従って、サービングセルからE-AGCHを使用して及び周辺セルからE-RGCHを使用して、システムを通じてセル間干渉レベルを制御するためのFDDの対策は、TDD拡張上りリンクには適していない。UEが複数のセルからコマンドを受信する要件が導入され、同じE-RGCHフィードバック方式が使用されることを可能にする。しかし、このことは、UE受信機の複雑性をかなり増加させ、この理由で魅力的な対策ではない。図１ｂを参照すると、UE011は、サービングNode-B012とTDD通信017を行っているが、UE011の上りリンクは、Node-B013及び014によりサービス提供される周辺セルにも干渉を生じる。

従って、上りリンクのセル間干渉を制御する他の機構が検討されなければならない。この場合にも同様に、スケジューラがセル毎又はNode-B毎に存在し、スケジューラが他のセルのスケジューラと独立して動作し得る分散したスケジューリングアーキテクチャで動作可能な、この問題への対策を見つけることが有利である。これらの利点は、(i)高速のスケジューリング、(ii)低い送信待ち時間、(iii)再送信への高速の反応、(iv)セル間又はサイト間通信インタフェースの必要性の欠如、(v)ネットワークの複雑性の減少、及び(vi)H-ARQ（hybrid automatic repeat request）の好ましいアーキテクチャを含む。

本発明の実施例は、拡張上りリンクシステムでの分散したスケジューラがセル間干渉レベルを予防的に制御するために、TDD及びFDD無線通信システムでの無線チャネルの相互関係を利用する。各セルの基地局は、下りリンクリファレンス（又はいわゆる“ビーコン”信号）を送信する。（送信機での）ビーコン信号の送信電力は、ビーコン信号に符号化されているため（及び／又は初期設定値でもよい）、UEに知られている。UEは、（UEで受信される）１つ以上の基地局からの下りリンクビーコン信号の受信信号強度（“RSCP（received signal code power）”を監視する。各基地局（Node-B）の送信及び受信ビーコン信号電力レベルは、UEがその上りリンク送信により生成するセル間干渉量を制御するためにUEにより使用される。更なる実施例では、送信及び受信ビーコン信号電力レベル又はそれから得られた値は、UEによりそのサービングNode-B（基地局）に送信され、送信パラメータスケジューリング機構がUEに許可される上りリンク送信パラメータを許可するために使用され、これによって、UEの上りリンク送信により生成されるセル間干渉を制御する。UEが他の（非サービング）セルからの制御信号からデータ内容を受信する必要はなく、従って、本発明の実施例は、現在の3GPP TDDアーキテクチャの特性に有利に適合し、UE受信機の複雑性の大きな増加を回避する。

特に定義されない限り、ここで使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者により一般的に理解されているものと同じ意味を有する。ここで参照される全ての特許、出願、公開出願及び他の刊行物の全てが参照として取り込まれる。この部分に示される定義が、参照として取り込まれる出願、公開出願及び他の刊行物に示される定義と反対又は矛盾する場合、この部分で示される定義が、参照として取り込まれる定義より優先する。

ここで使用される単数は、“少なくとも１つ”又は“１つ以上”を意味する。

図２ａ及び２ｂを参照すると、UE201は、そのサービングNode-B（基地局）202と通信する。上りリンク信号は、周辺セルのNode-B203及び204にも到達する。システムにおいて各UE（“i”で示す）と各Node-B基地局受信機（“j”）との間に信号パス利得が存在する。UE“i”とNode-B基地局受信機“j”との間のパス利得は、それぞれNode-B204、202及び203についてg_ij207、205及び206で示される。典型的には、サービングNode-Bに近いUEは、そのセルに対して高いパス利得（太い矢印で示す）を有し、他のセルに対して低いパス利得（細い矢印で示す）を有する可能性が高い。例えば、図２ａのパス利得205は大きいため、太い矢印で示されている。

第iのUEからの所定の送信について、他のセルで受信した電力の合計に対するサービングセル（J）で受信した電力の比は、項“ジオメトリ（geometry）”（Φ）で与えられる。

典型的には、高いジオメトリを有するユーザは、低いジオメトリを有するUEに比べて他のセルとあまり干渉しない。従って、スケジューラが各UEのジオメトリを認識すると有利になる。この理由は、生じるセル間干渉量が、スケジューリング許可がユーザに送信される前に予測され、セル間干渉が管理及び制御されるという結果になるからである。

高いジオメトリ及び低いジオメトリを有するユーザが、それぞれ高ジオメトリ及び低ジオメトリの場合について図２ａ及び図２ｂに示されている。送信パスの矢印の太さは、パス利得を表す（太い矢印は高いパス利得を表す）。

ユーザのジオメトリは、各基地局で受信した上りリンク送信電力が与えられると、ネットワークにより計算可能である。しかし、これは、所定のUEの受信信号電力測定がそのUEのサービングNode-Bで集められることを必要とし、サービングNode-Bと周辺セルのNode-Bとの間に新しい通信リンクを確立することを必要とする（本発明はこれを回避することに留意すべきである）。

代替として、所定のUEの受信電力測定は、何らかの他の制御ポイント（RNC（Radio Network Controller）等）で集められ、UEのサービングNode-Bに返信されてもよい。不都合なことに、このことは、ネットワークでの測定情報の送信遅延を有し、情報がスケジューラにより使用可能になる前に“古く”なることを意味する。また、ネットワーク内のシグナリングオーバーヘッドを追加する。

本発明の実施例は、前述の課題を回避するために、TDDでのチャネルの相互関係を利用する。TDDでは、下りリンク及び上りリンクチャネルが相互関係にあるため、ジオメトリ（又は対応するパス利得g_ij）は、下りリンクリファレンス又はビーコン信号を使用してUEにより測定可能であり、スケジューリング処理により使用するためにサービングNode-Bに伝達可能である。このような下りリンクビーコン信号は、既に3GPP TDD WCDMAシステムに存在する。これらは、固定のリファレンス電力（セル毎に設定される）で各無線フレームで１回又は２回送信される。これらは主にプライマリ同期信号と同じタイムスロットにある。プライマリ同期信号は、UEがビーコンタイムスロットの位置を見つけることを可能にする。従って、UEが様々なセル（サービングセルを含む）からのビーコン送信を時間で見つけ、サービングセルを含むこれらのビーコン送信のRSCP（received signal code power level）を測定することが可能になる。

ビーコン信号の送信リファレンス電力は、各セルでビーコン送信自体の中で伝達される。従って、図３ａ及び３ｂを参照すると、UE201は、基地局からのビーコン送信（それぞれNode-B202、203及び204からのビーコン送信205、206及び207）を受信することができる。各ビーコン送信は、リファレンス系列又はパイロット信号を含み、信号のこの部分の強度のUEによる測定は、所望のRSCP測定を提供するのに十分である。周辺セルのビーコン信号により伝達される情報内容は、必ずしもUEによりデコードされる必要はない。各ビーコン信号に関するリファレンス送信電力レベル（P_j ^ref）はサービングセルのビーコンセルの情報内容の中でUEに伝達される、或いは代替として、UEは、周辺セルのビーコン信号情報自体をデコードしてもよい。いずれの場合でも、セル（j）毎に、UE（i）はパス利得を計算することができる。

セル毎にこれを行うことにより、UEが式[1]を介した実施例で自分のジオメトリΦ_iを計算でき、上りリンクのスケジューリング処理により使用するためにこれをネットワークに報告することができることが明らかである。

他の実施例では、最も強い周辺セル（K）のパス利得に対するサービングセル（J）パス利得の比のような、同様又は関連のメトリック（性能指数）が導かれ得る。

他の実施例では、リファレンス送信電力（P_j ^ref）が等しく、複数のセルからのビーコン信号が共通の期間で送信される場合、UEは、残りの非サービングセルの電力“ISCP”に対するサービングセルで測定されたRSCPの比を取ることにより、式[1]のΦ_iを近似的に推定することができる。ISCPは、UEにより測定された合計のセル間干渉＋熱雑音（すなわち、非サービングセルの受信電力の合計）である。前述のように、この近似は、ISCPが全てのj≠JのRSCP_jの合計に近似的に等しくなるように、P_j ^refがネットワークの全てのセルで同じであり、ビーコン信号のみがビーコンタイムスロットで送信されることを仮定する。

ISCPは、複数の既知の方法で推定されてもよい。２つの例について説明する。第１の例では、サービングセルのビーコン信号の無雑音部分が再構成され、合成受信信号から控除される。必要なISCPの推定値を提供するために、残りの信号の電力が測定される。第２の例では、合成信号（複数のセルからのビーコン信号を含む）の全電力“T”が測定され、サービングセルの電力（RSCP_j）が別々に測定される。ISCPは、T-RSCP_jとして次のように推定される。

ただし、ISCPは、UEにより測定された合計のセル間干渉＋熱雑音（すなわち、非サービングセルの受信電力の合計）である。この近似は、ISCPが全てのj≠JのRSCP_jの合計に近似的に等しくなるように、P_j ^refがネットワークの全てのセルで同じであり、ビーコン信号のみがビーコンタイムスロットで送信されることを仮定する点に留意すべきである。

更なる実施例では、UEは、受信した個々のRSCP_jの値をサービングNode-Bに報告してもよく、サービングNode-Bは、ジオメトリ又は他のメトリック自体を計算し、スケジューリング処理に提供する。サービングNode-Bでジオメトリ又は他のメトリックを計算することは、UEから計算の負担を軽減することができるが、UEからサービングNode-Bにより多くのデータを送信することを犠牲にする。

これらの場合、ジオメトリ（又はその近似したもの）情報は、それぞれ特定のUEに関連するサービングNode-Bの基地局スケジューラに伝達される。スケジューラは、その送信が過度の電力で周辺セルに到達しないようにUEをスケジューリングすることにより、過度のセル間干渉を予防的に回避することができる。これに関して、式[3]のジオメトリ値は特に有用である。この理由は、UEの送信電力（又はサービングセルの受信電力）がわかると、何らかの周辺セル（すなわち、最も強いもの）での最大受信信号レベルは直接計算され得るからである。他のセルの受信電力レベルは、この値より小さくなることがわかり、幾分か無視できると考えられ得る。

ジオメトリに従ったUEへの上りリンクリソースのスケジューリングは、タイムスロット毎の送信レートが低いジオメトリを有するUEについて減少し、高いジオメトリを有するユーザについて増加することを必然的に意味する。有利には、このことは、システム容量の観点で更に利点を有することが示され得る。上りリンクでのスケジューリングされたリソースは、一般的に受信したC/(N+I)のリソース又はRoT（rise over thermal）リソースとして考えられる。ユーザがジオメトリに比例して上りリンクリソース量をスケジューリングされると、各セルでスケジューリングされる所定の合計のリソース量について許可される全体のセル間干渉は、各ユーザが割り当てられた上りリンクリソースの均等な部分をスケジューリングされる場合に比べて減少する。

更なる実施例では、TDD又はFDDシステムで、UEは、サービングNode-Bのスケジューラから返信されるコマンドを待機せずに、自分の上りリンク送信特性を制御するためにビーコン信号のRSCP測定を自律的に使用してもよい。これは、非常に高速な二次的な干渉制御を生じ得る。有利には、非常に高速な二次的な干渉制御は、送信リソースを許可するときに基地局スケジューラにより使用されるものではなく、UEでの最近のパスロス測定情報に基づいてもよい。前の実施例に記載したように、次に、更新された測定が基地局スケジューラに伝達されてもよい。基地局スケジューラは、基地局の更なるスケジューリングの判定のために、更新された測定を使用してもよい。本発明の実施例はまた、FDD無線通信システムにも使用可能である。上りリンク及び下りリンク送信周波数がFDDシステムでは異なり、TDDシステムのように共通ではないが、下りリンク送信のパス利得は、特定のNode-BとUEとの間での上りリンク送信のパス利得のあまり正確ではないが使用可能な長期の推定を提供する。

公平なスケジューリングとジオメトリで比例するスケジューリングとの間の違いが図４ａ及び４ｂに示されている。従来技術の図４ａでは、各ユーザは、サービングセルのユーザの合計の割り当て受信電力の均等な部分（406、405、404及び403）を割り当てられる。図４ｂに示す本発明の実施例では、受信電力リソースは、ジオメトリに従ってユーザ間で共有される（ユーザ1 406が最高のジオメトリを有し、ユーザ4 403が最低のジオメトリを有する）。図４ａ及び４ｂでは、401及び402は、それぞれ熱雑音及びセル間干渉の背景レベルを表す。

ジオメトリで比例するスケジューリングを実施するときに、スケジューラは、ユーザのジオメトリに拘らず、各ユーザがそれぞれ他のユーザと同じ（又は同様の）レベルのセル間干渉を生成することを確保し得る。これは、各ユーザにより引き起こされるセル間干渉の程度がユーザのジオメトリに反比例する公平なスケジューリングとは対照的である。従って、公平なスケジューリングの場合、システムは、しばしば数人の低ジオメトリユーザのみにより制限され、これが高ジオメトリユーザに不利益をもたらす。（ジオメトリに比例する場合のように）各ユーザのセル間“コスト”を公平にユーザ間で分配することにより、システムは、これらの最悪の場合のユーザによりあまり障害を受けず、システム容量が増加し得る。

本発明の実施例では、各UEが（場合によってはビーコン送信を見つけるためにプライマリ同期チャネルを使用して）複数の周辺セルからの下りリンクビーコンのRSCPを測定する3GPP TDD拡張上りリンクシステムが検討される。UEはまた、１つ以上のビーコン信号に含まれるシステム情報をデコードし、セル毎のビーコンリファレンス送信電力（P_j ^ref）を取り出す。この情報を使用して、UEは、（式[2]を介して）サービングセル及び各周辺セルへのパス利得を計算する。次に、式[1]を介してジオメトリを計算し、又は推定されたパス利得に基づいて同様のメトリックを計算し、サービングセルのNode-Bで上りリンクのスケジューリングに役目を持つMAC-eエンティティにこの情報を伝達する。ジオメトリ情報は、下りリンクで測定されたものであっても、TDD無線チャネルの相互関係（同じ周波数が上りリンク及び下りリンク送信に使用される）のため上りリンクに関係する。このジオメトリ情報はまた、上りリンク及び下りリンクチャネルがあまり相互に関係していない点を除いて、FDDシステムにも適用可能である。従って、平均化又はフィルタリングされた下りリンクの受信信号電力測定又はパス利得が使用される必要があり、干渉制御応答時間に待ち時間を追加する。

一般性を失わずに、フィードバック情報は、実際の拡張上りリンク送信に包含又は多重されてもよく、又は関連する制御チャネルで伝達されてもよい。図５に示すように、フィードバックのシグナリングは、UEのMAC-eエンティティとサービングセルのNode-BのMAC-eエンティティとの間で通信される。

ネットワーク（UTRAN）は、複数のセルサイト（Node-B）の範囲をそれぞれ定めるRNC（Radio Network Controller）を有する。各Node-Bは、Node-Bによりサポートされる１つ以上のセル又はセクタのスケジューリングの役目を持つMAC-eエンティティを有する。スケジューラはサイト間での連携を必要としないため、Node-B対Node-Bのインタフェースの必要性は除去される。当然に、同じNode-Bにより範囲を定められる異なるセルを扱うスケジューラは、実装が規定する場合には、Node-Bの内部で通信してもよい。

スケジューラは、上りリンクの干渉リソースをユーザ間に分配する役目を持つ。干渉リソースは、セル内干渉成分とセル間干渉成分とを有し、熱雑音（いわゆる“RoT（Rise over Thermal）”）に対する許容範囲の干渉レベルとして定められる。

TDD WCDMA受信機は、他のサービングセルのユーザからの何らかのエネルギーを取り消すことができるジョイント検出受信機（joint detection receiver）を組み込んでもよい。しかし、取り消し処理は完全ではなく、何らかの残留干渉が残り得る。各ユーザからの残留干渉は、そのユーザからの受信電力に比例してある程度変化する可能性がある。従って、基地局で多くの受信電力を許可されたユーザは、低い受信電力指数を許可されたユーザより高いセル内“コスト”を有する。

スケジューラは、UE（i）毎のセル内コスト係数（F_intra）を計算／推定することができ、セル内コスト係数は、仮の受信電力の許可により乗算されたときに、その許可に関連する絶対のセル内コストを生じる。例えば、コスト係数は、ジョイント検出処理の効率に関する固定のスカラ値（0...1）でもよい。例えば、以下のようになる。

サービングセルへの各ユーザの送信はまた、サービングセルの許可された受信電力に対応するレベルで、及びサービングセルへのパス利得と特定の周辺セルへのパス利得との比に対応するレベルで周辺セルの受信機でも生じる。サービングセルでより多くの受信電力を許可されたユーザは、あまり電力を許可されていないユーザに比べて周辺セルと多く干渉する。更に、低いジオメトリを有するユーザは、高いジオメトリを有するユーザに比べて周辺セルと干渉する。

セル内の場合、スケジューラは、所定のUEへの受信電力リソースの仮の許可に関連する全体のセル間“コスト”係数を決定することができる。コスト係数は、ユーザのジオメトリに基づく。コスト係数が許可により乗算されると、絶対のセル間コストが得られる。例えば、以下のようになる。

セル内及びセル間コストの概念を使用して、スケジューラは、公平な基準に従ってスケジュールする際に、許容範囲のセル内及びセル間コストを様々なUEに分配することができる。

公平なスケジューリングでは、特定のスケジューラにより管理されるセルでのそれぞれスケジューリングされたユーザは、均等な受信電力の許可を受信する。均等な電力の許可のコストの合計は、合計の許容範囲のセル内又はセル間コストを超えてはならない（これらは特定の停止時間又はシステムの信頼性／安定性を維持するために設定される）。

ジオメトリで比例するスケジューリングでは、特定のスケジューラにより管理されるセルでのそれぞれスケジューリングされたユーザは、ジオメトリに比例して受信電力の許可を受信する。この場合にも同様に、電力の許可のコストの合計は、全体の許容範囲のセル内又はセル間コストを超えてはならない。

公平なスケジューリング方法とジオメトリで比例するスケジューリング方法との間の可変の公平度も実装され得る。この場合、電力の許可は、ジオメトリ係数と公平のパラメータを表す定数との合計になる係数により調整（scale）される。スケジューリング処理の実施例が図６に示されている。ユーザのジオメトリと公平なパラメータの設定とを考慮することにより、(i)生成されるセル間干渉のレベルに関してUEへの仮の許可の影響を予測し、(ii)システムでセル間干渉を予防的に制御及び管理し、(iii)ネットワークを通じてセルの所望のサービスエリアを維持し、低い待ち時間と高速の再送信とH-ARQの利点とのための分散スケジューリングアーキテクチャを保持し、(iv)干渉レベルを制御するための他のセルからの下りリンクのフィードバックのシグナリングオーバーヘッドの必要性を除去し、(v)UE受信機が複数のセルからのメッセージを受信してデコードする必要性を除去する（従ってUE受信機の複雑性の増加を回避する）ことができるスケジューリング方式が実行される。

図７ａは、本発明の実施例に従って、合計の許容範囲のセル間及びセル内コストの制約に従ってサービス提供されるUE毎に上りリンクリソース許可を計算する処理を例示するブロック図である。この特定の実施例では、ステップ701において、RSCPは、UEによりサービングセル及び周辺セルのNode-Bから監視される。ステップ702において、UEは、次の処理のために、監視されたRSCPをそのサービングNode-Bに送信する。ステップ703において、サービングNode-Bは、UEから監視されたRSCPを受信し、ステップ704において、UEとサービングNode-B及びアクティブセットのNode-Bとの間の上りリンクパス利得が、TDDチャネルの相互関係のため、それぞれの下りリンクパスに基づいて推定される。ステップ705において、推定された上りリンクパス利得は、サービス提供されるUE毎にジオメトリ値（又は前述の同様の性能指数）を計算するために使用される。ステップ706において、特定のNode-Bによりサービス提供されるUE毎のセル間及びセル間コスト係数が、例えば前述の式8及び9に従って、Node-Bにより計算される。

図７ｂは、上りリンクパス利得の推定の計算（ステップ704）及びジオメトリ値又は同様の性能指数の計算（705）がサービングNode-BではなくUEにより実行される代替実施例である。これは、UEからNode-Bへの必要なフィードバック通信帯域を低減することができるが、UEで更なる計算帯域とメモリと電力消費とを犠牲にする。これはまた、全体で少ない情報内容が伝達されるため（例えばそれぞれ個々のセルへのパス利得に特有の情報が失われ得る）、シグナリング効率が情報内容及びスケジューリングの性能に対してトレードオフされることを意味し得る。

図８は、図７ａ及び７ｂのステップ707の実施例を示しており、全てのセル間コスト及び全てのセル内コストが別々に加算され（ステップ801及び801）、ステップ803においてそれぞれの最大のコスト対象と比較される。セル内の合計コストが高いかセル間のコストが高いかに応じて、上りリンクリソース許可は、最大の（セル間又はセル内）コスト対象を超えないように、合計の許容範囲のセル間（又はセル内）コストの比により、サービス提供されるUE毎に調整される。この処理は、必要に応じて反復して適用され得る。図７の実施例に示すように、ステップ703〜707はサービングNode-B（特にサービングNode-BのMACe）で実行されるが、セル内及び／又はセル間コストはUEにより推定されてもよく、送信パラメータはUEがサービングセル及び／又は周辺セルの所定の干渉対象を超えないように調整されてもよい。

図９は、本発明の更なる実施例のハードウェア実施例を示している。UE908は、無線通信のユーザ装置の当業者に周知のように、受信機913に動作可能に接続された信号接続手段909と、送信機910と、アンテナスイッチ又は送受切換器914と、プロセッサ911と、メモリ912とを有する。アンテナスイッチ又は送受切換器914は、無線信号を送信及び受信するUEアンテナ915に接続される。901及び917は、それぞれのアンテナ906及び922に接続されたNode-Bである。Node-B901は、図示の目的ではNode-B917がUE908のサービングノードであると仮定される点を除いて、Node-B917と基本的に同一である。ブロック903は送信機であり、ブロック904はコントローラであり、ブロック905は電子メモリである。ブロック902は、信号相互接続である。プロセッサ904は、メモリ905に格納された一式のコンピュータ命令の制御で、UE908にRSCPを送信するように送信機903に命令する。UE908は、リファレンス信号（ビーコン信号）を監視し、対応する受信電力レベル（“RSCP”）を測定し、一実施例では、次の処理のためにこれらをサービングNode-Bに中継する。受信信号電力レベルは、アナログ受信信号強度インジケータ（RSSI：received signal strength indicator）回路のようなアナログ技術を通じて測定されてもよく、又は当業者に周知のデジタル信号処理技術により推定されてもよい。代替実施例では、UE908は、RSCP送信で更なる処理を実行してもよく、その結果がサービングNode-B（サービングNode-B917）に送信されてもよい。サービングNode-Bのブロック919は受信機であり、ブロック920はコントローラであり、ブロック921は電子メモリであり、ブロック918は信号接続手段である。サービングNode-Bのコントローラ920は、前述の実施例の少なくとも１つに従ってそれぞれサービス提供されるUIに上りリンクリソース許可を計算するための電子メモリ921を有する。UEのセル内及びセル間コストを変更するためにコントローラ920により調整され得る上りリンク送信パラメータは、(i)データレート、(ii)送信電力、(iii)前方誤り訂正の程度（degree）及び／又は種類（nature）、(iv)変調フォーマット、及び／又は(v)符号リソースの使用を非限定的に有し得る。例えば、所定の上りリンク送信電力と、データレートと、前方誤り訂正の程度と、変調フォーマットとでは、第１のレベルの送信信頼性（データ誤り率）が実現可能である。データレートの低下、又はシステムに適用される前方誤り訂正の量の増加、若しくは更にロバストな変調方式の使用は、同じ送信電力で送信されたときに第２の改善した送信信頼性を生じる。このような改善は、再び第１の送信信頼性を実現するために、UE送信電力の後の低下により利用されてもよい。このように、データレート又は前方誤り訂正符号化若しくは変調方式の調整は、UE送信電力を調整するために使用されてもよく、これによって、依然として必要な送信信頼性を実現しつつ、セル間干渉を制御する。

前述の実施例の変更及び拡張も当業者に明らかになる。例えば、上りリンクスケジューラは、全体的又は部分的に効果又はコスト値を導くために報告された測定を使用して、許可を行う前に他のセルの上りリンクリソースの仮の許可の効果又はコストを計算してもよい。

本発明の他の用途、特徴及び利点も、この開示を調査した当業者に明らかになる。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲のみにより限定される。

FDD無線通信システムでサービングセル及びアクティブセットのメンバと通信する移動局 TDD無線通信システムでサービングセルと通信し、周辺セルと干渉する移動局（注：ソフトハンドオーバはTDD標準でサポートされないが（シグナリングのサポートが含まれない）、他のシステム又は同様のシステムでセル外のUEの信号を“受信”し、これらをデコードし、結合するためにRNC又は他の中央ポイント若しくはネットワークエンティティに転送するNode-B及びシステムを実装し得ることが考えられる）最小のセル間干渉の好ましい無線伝搬状態での移動局の上りリンク状態（“高ジオメトリ”状態）困難な無線伝搬状態での移動局の上りリンク状態（“低ジオメトリ”状態）好ましい無線伝搬状態での移動局の下りリンク状態（“高ジオメトリ”状態）困難な無線伝搬状態での移動局の下りリンク状態（“低ジオメトリ”状態）公平な電力スケジューリングの従来技術の方法ジオメトリの電力スケジューリングを用いた本発明の実施例本発明の実施例によるUEのMAC-eレイヤとNode-Bとの間の通信本発明の実施例によるスケジューラの動作本発明の実施例に従ってサービングNode-BによりUEの上りリンクリソース許可を割り当てる方法本発明の他の実施例に従ってサービングNode-BによりUEの上りリンクリソース許可を割り当てる方法上りリンクリソース許可を調整する方法の実施例本発明の実施例を記載するシステムブロック図

Claims

時分割双方向モードの無線通信システムで上りリンク送信リソースを割り当てる方法であって、
移動局により、サービング基地局及び他の複数の基地局のそれぞれにより複数の送信電力レベルのそれぞれで送信された複数のリファレンス信号を受信し、
前記移動局により、前記複数のリファレンス信号のそれぞれについて複数の受信信号電力レベルを測定し、
前記移動局により、前記移動局と前記サービング基地局との間のパス利得及び前記移動局と前記他の複数の基地局のそれぞれとの間のパス利得を決定し、対応する性能指数を計算し、
前記移動局により、前記サービング基地局へ前記性能指数を送信し、
前記移動局により、前記性能指数に応じて許可される上りリンク送信リソースの割り当てを受信すること、
を有し、
前記性能指数は、前記サービング基地局のパス利得と前記他の複数の基地局のそれぞれのパス利得の合計との比に基づく、
方法。
前記移動局と各基地局との間のパス利得は、前記複数の受信信号電力レベルのそれぞれと前記複数のリファレンス信号のそれぞれからデコードされる前記複数の送信電力レベルのそれぞれとに基づいて計算される、請求項１に記載の方法。
前記移動局と各基地局との間のパス利得は、前記複数の受信信号電力レベルのそれぞれと前記サービング基地局から受信される前記複数の送信電力レベルのそれぞれとに基づいて計算される、請求項１に記載の方法。
時分割双方向モードの無線通信システムで上りリンク送信リソースを割り当てる方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
移動局により、サービング基地局及び他の複数の基地局のそれぞれにより複数の送信電力レベルのそれぞれで送信された複数のリファレンス信号を受信し、
前記移動局により、前記複数のリファレンス信号のそれぞれについて複数の受信信号電力レベルを測定し、
前記移動局により、前記移動局と前記サービング基地局との間のパス利得及び前記移動局と前記他の複数の基地局のそれぞれとの間のパス利得を決定し、対応する性能指数を計算し、
前記移動局により、前記サービング基地局へ前記性能指数を送信し、
前記移動局により、前記性能指数に応じて許可される上りリンク送信リソースの割り当てを受信すること、
を有し、
前記性能指数は、前記サービング基地局のパス利得と前記他の複数の基地局のそれぞれのパス利得の合計との比に基づく、
コンピュータ可読媒体。
時分割双方向モードの無線通信システムの移動局であって、
サービング基地局及び他の複数の基地局のそれぞれにより複数の送信電力レベルのそれぞれで送信された複数のリファレンス信号を受信する手段と、
前記複数のリファレンス信号のそれぞれについて複数の受信信号電力レベルを測定する手段と、
前記移動局と前記サービング基地局との間のパス利得及び前記移動局と前記他の複数の基地局のそれぞれとの間のパス利得を決定し、対応する性能指数を計算する手段と、
前記サービング基地局へ前記性能指数を送信する手段と、
前記性能指数に応じて許可される上りリンク送信リソースの割り当てを受信する手段と、
を有し、
前記性能指数は、前記サービング基地局のパス利得と前記他の複数の基地局のそれぞれのパス利得の合計との比に基づく、
移動局。
時分割双方向モードの無線通信システムで上りリンク送信リソースを割り当てる方法であって、
サービング基地局により、リファレンス信号を送信し、
前記サービング基地局により、移動局から、計算された性能指数を受信し、
前記サービング基地局により、前記性能指数に応じて上りリンク送信リソースの割り当てを許可すること、
を有し、
前記性能指数は、前記リファレンス信号から決定される前記移動局と前記サービング基地局との間のパス利得と、他の複数の基地局からのリファレンス信号から決定される前記移動局と前記他の複数の基地局のそれぞれとの間のパス利得の合計と、の比に基づく、
方法。
前記無線通信システムは、3GPP（Third Generation partnership project）のUMTS（Universal Mobile Telecommunication Standard）に準拠したシステムであり、
前記基地局は、Node-Bであり、
前記移動局は、UEであり、
前記Node-Bは、MAC-e内で前記移動局に上りリンク送信リソースパラメータを許可する上りリンクスケジューラを更に有する、
請求項６に記載の方法。
上りリンク送信リソースパラメータは、(i)データレート、(ii)上りリンク送信電力、(iii)前方誤り訂正の程度若しくは種類、(iv)変調フォーマット、又は(v)符号リソースの使用のうち少なくとも１つを有する、請求項７に記載の方法。
前記上りリンクスケジューラは、上りリンクリソース許可を行う前に、上りリンクリソースの仮の許可について周辺セルへの干渉信号電力レベルを推定する、請求項７に記載の方法。
時分割双方向モードの無線通信システムで上りリンク送信リソースを割り当てる方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
サービング基地局により、リファレンス信号を送信し、
前記サービング基地局により、移動局から、計算された性能指数を受信し、
前記サービング基地局により、前記性能指数に応じて上りリンク送信リソースの割り当てを許可すること、
を有し、
前記性能指数は、前記リファレンス信号から決定される前記移動局と前記サービング基地局との間のパス利得と、他の複数の基地局からのリファレンス信号から決定される前記移動局と前記他の複数の基地局のそれぞれとの間のパス利得の合計と、の比に基づく、
コンピュータ可読媒体。
前記無線通信システムは、3GPP（Third Generation partnership project）のUMTS（Universal Mobile Telecommunication Standard）に準拠したシステムであり、
前記基地局は、Node-Bであり、
前記移動局は、UEであり、
前記Node-Bは、MAC-e内で前記移動局に上りリンク送信リソースパラメータを許可する上りリンクスケジューラを更に有する、
請求項１０に記載のコンピュータ可読媒体。
前記上りリンクスケジューラは、上りリンクリソース許可を行う前に、上りリンクリソースの仮の許可について周辺セルへの干渉信号電力レベルを推定する、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
時分割双方向モードの無線通信システムのサービング基地局であって、
リファレンス信号を送信する手段と、
移動局から、計算された性能指数を受信する手段と、
前記性能指数に応じて前記移動局に上りリンク送信リソースの割り当てを許可する手段と
を有し、
前記性能指数は、前記リファレンス信号から決定される前記移動局と前記サービング基地局との間のパス利得と、他の複数の基地局からのリファレンス信号から決定される前記移動局と前記他の複数の基地局のそれぞれとの間のパス利得の合計と、の比に基づく、
サービング基地局。