JP4922394B2 - 復号されたデータおよびフォーマットのバックホール送信を利用する無線セルラーシステムにおけるセル外干渉の影響を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信に関するものである。

無線システムでは、携帯端末は、１つまたは複数の基地局から双方向の無線リンクを通じてデータを送受信する。携帯端末の送信の方向は上りリンクとして知られており、携帯端末の受信の方向は下りリンクとして知られている。携帯端末が通信している基地局のセットは、その携帯端末のための基地局のアクティブ・セット、すなわちその携帯端末のアクティブ・セットとして知られている。携帯端末がある基地局のカバレッジ・エリア内にある標準状態の間は、この携帯端末のためのアクティブ・セットは、一般に単一の基地局となり、したがってこのアクティブ・セットはこの１つの基地局のみを含み、この基地局がこの携帯端末のサービング局である。しかしながら携帯端末が複数の基地局の範囲内にあって、ハンドオフ状態であるような場合、アクティブ・セットは、複数の基地局を含み、この複数の基地局がそれぞれこの携帯端末からの信号をモニターし、可能である場合はこの信号を復号する。しかしながら、これら基地局のうち１つだけが、この携帯端末のサービング基地局であり、他の基地局は、非サービング基地局である。図１は、３つの基地局（ＢＳ）１０１、１０２、および１０３、ならびにそれぞれのセル・カバレッジ・エリア１０４、１０５、および１０６を示している。携帯端末１０７は、基地局１０１のカバレッジ・エリア１０４内に示されており、この基地局がこの端末のサービング基地局である。しかしながら、サービング基地局１０１に加えて非サービング基地局１０２および１０３が、携帯端末１０７のアクティブ・セットを構成する。

データ・システムでは、下りリンクにおいて携帯端末１０７は、１つの基地局のみからデータを受信するが、携帯端末がどの基地局から最も高い信号対雑音比を有する信号を受信するかによって、この携帯端末のアクティブ・セットの他のいずれかの基地局からデータを受信するために、サービング基地局を再び選ぶ選択権を有する。上りリンクでは、サービング基地局および非サービング基地局が、それぞれ携帯端末からの送信を復調および復号しようと試みる。

無線システムの容量は、同時にデータを送受信できる携帯端末の数、またはこれらの携帯端末の総合データ転送速度を指し、携帯端末／セクタ、アーラン／セクタ、もしくはデータ処理量／セクタのいずれかで表示される。システムの上りリンクの容量は、システムの下りリンクの容量とは異なる可能性がある。音声などの対称サービス（すなわち、上りリンクの携帯端末の必要処理速度／データ転送速度が下りリンクの必要処理速度／データ転送速度と等しい）については、システム全体の容量は、上りリンクおよび下りリンクの容量のうちの低い方によって制限される。ＣＤＭＡ２０００ １ｘ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ ０およびＲｅｖ Ａ、ＨＳＤＰＡ／ＥＤＣＨ、およびＷｉＭＡＸなどの標準により規定された現在の無線システムでは、上りリンクは、下りリンクより実質的に低い容量を有する。下りリンクの容量を十分に利用するために、またシステムで対称サービスを行うことができる携帯端末数を最大にするために、この不均衡を改善する必要がある。

（状況に応じてプレコーディングした）直接拡散または複数搬送波のＣＤＭＡに基づく無線システムでは、セクタ内の（および複数セクタに渡る）複数の携帯端末は、携帯端末固有コードによって識別されながら、それぞれの携帯端末のアクティブ・セットと通信するために、拡散系列または一連の周波数トーンを再利用する。上りリンクのセクタ容量を増加させるメカニズムは、基地局のトランシーバでこれらの送信に連続的な干渉除去を行うことである。図２は、基地局の雑音増大要素を示している。図のように基地局受信機２００においてセクタ内の熱雑音についての総増大量は、この基地局をサービング基地局とするセクタ内の携帯端末からの混合信号２０１と、隣接セクタで送信中の携帯端末によって引き起こされるセル外の干渉２０２とからなる。セル外の干渉は、基地局受信機２００がアクティブ・セットの内であるが、非サービングである、隣接セクタの携帯端末からの干渉と、さらに基地局２００を各携帯端末のアクティブ・セットの中に含まない他のセクタの他の送信中の携帯端末によって引き起こされる干渉とを含む。

例示的な干渉除去方法は、２００３年３月３１日に出願された同時係属の特許出願第１０／４０１，５９４号に開示され、また２００４年９月３０日に米国特許出願公開第ＵＳ２００４／０１９２２０８ Ａ１号として公開されている。このような干渉除去方法を用いると、任意の携帯端末の復号化が成功する場合、その信号は基地局で復元され、混合受信信号から控除される。図３は、例示的な基地局受信機３００における連続的な干渉除去法を示し、この基地局受信機は、この基地局受信機３００のセクタ内の４つの携帯端末３０１、３０２、３０３、および３０４のサービング基地局である。携帯端末３０１、３０２、３０３、および３０４からの基地局受信機３００における受信電力は、それぞれＰ＿１、Ｐ＿２、Ｐ＿３、およびＰ＿４である。さらに、基地局受信機３００は、セクタ外の携帯端末からの送信によって引き起こされるセル外干渉（ＩＯＣ）の結果として混合信号電力を受信する。セクタ内からの携帯端末からの特定の送信が、基地局受信機によって正常に復号されると、送信は基地局で復元され、混合信号から控除され、その後、別の受信信号が復調され、復号され、復元され、残りの混合信号から控除される。このプロセスは、残りの信号のそれぞれについて繰り返される。有利には、復調および復号プロセスの後半に復号される携帯端末からの信号は、このシーケンスの前半に復号された携帯端末からの送信による干渉に「遭遇」しない。図３は、それぞれ４つの携帯端末３０１〜３０４の信号対雑音比（Ｓｎｒ＿１〜Ｓｎｒ＿４）の一連の計算を示している。携帯端末３０１から始まり、Ｓｎｒ＿１は、Ｐ＿１／（Ｐ＿２＋Ｐ＿３＋Ｐ＿４＋ＩＯＣ＋Ｎ）と計算され、ここでＮは測定可能な熱雑音である。それぞれからの寄与部分が連続的に、基地局受信機で受信された混合信号から控除され、したがって最後の携帯端末３０４については、Ｓｎｒ＿４はＰ＿４／（ＩＯＣ＋Ｎ）と計算される。後半に復号される携帯端末は、より高い信号対雑音比に遭遇するため、これらはより高い伝送速度および／またはさらなる信頼性を提供することができる。

上述のシナリオでは、基地局受信機が、この基地局のセクタをアクティブ・セットに有するすべての携帯端末の送信を正常に復号するのは不可能である。このため、基地局受信機によって受信されるセル外干渉の大部分を控除することができない。したがって上記のように、局３０４の信号対雑音比は、このセル外干渉ＩＯＣによって依然として制限されている。

典型的に、携帯端末が従う電力制御ルールは、（ｉ）携帯端末のアクティブ・セットのサービング・セクタからの電力制御コマンドに従うこと、または（ｉｉ）ｏｒ−ｏｆ−ｔｈｅ−ｄｏｗｎｓとして知られるルールに従い、アクティブ・セットの基地局のいずれかが電力を下げる制御コマンドによって携帯端末に電力を下げるように指示する場合、携帯端末はその電力を下げることである。ｏr−ｏｆ−ｔｈｅ−ｄｏｗｎｓ電力制御により、少なくとも１つの基地局（おそらく携帯端末からの最良の上りリンク接続を有する基地局）で携帯端末の送信が正常に受信されることが確実になる一方で、携帯端末の送信が、アクティブ・セットの基地局のすべてにおいて正常に復号可能である適切な信号対雑音比で受信されないことが確実になる。したがって、この復号可能ではない干渉が、連続的な干渉除去を用いるシステムから容量の増加を制限する。あるセクタ内の携帯端末が、基地局受信機での信号対雑音比を上げる（したがってより高いデータ転送速度を達成する）ためにさらに電力を上げて送信するときは常に、隣接するセクタへの干渉は比例して大きくなり、それによってこれらのセクタの携帯端末が達成できる転送速度を制限することになる。同様に、隣接するセクタ内の携帯端末からの干渉は、第一に電力を上げた、考慮中のセクタを用いる携帯端末の利得を無視する。
米国特許出願第１０／４０１，５９４号 米国特許出願公開第ＵＳ２００４／０１９２２０８ Ａ１号

したがって、基地局受信機が混合受信信号からセル外干渉を復元して控除し、すべてのセクタ内の携帯端末に対して信号対雑音比を向上させることができるようにする方法が所望されている。

本発明の一実施形態では、携帯端末から受信された正常に復号されたデータならびにそのデータの送信フォーマット（例えば、そのデータを送信するために携帯端末によって使用された変調および符号化法、ならびに正常に復号するために必要とされた送信数）は、携帯端末の送信を正常に復号したセクタの中の基地局受信機から、不適切な信号対雑音比のためにこの携帯端末の送信をおそらく復号することができなかったアクティブ・セットの基地局へ、バックホール（すなわち基地局間のリンクまたは基地局と基地局制御装置、無線ネットワーク制御装置、もしくは移動交換局など中央のネットワーク・エンティティとの間のリンク）を通じて中継される。携帯端末の送信を正常に復号および復調した中継基地局からこの送信を受信する基地局は、次にこの基地局においてこのデータを復元して、これを全体の干渉から控除することができ、それによってこの基地局のセル内プロセスのためにこの基地局における信号対雑音比を増大させる。データを復号することができた基地局からバックホールを通じてこのような送信を受信するセクタが、その携帯端末のパイロット信号を少なくとも追跡することができたと仮定する。バックホールを通じて受信される復号されたデータおよび符号化もしくは変調法に関する情報を用いて、チャネル（すなわち時間領域または周波数領域のチャネル応答のマルチパス・プロファイル）が再び評価され、携帯端末から受信された波形が基地局で復元され、全体の干渉から控除される。結果として、その基地局においてまだ正常に復号されていない他の携帯端末からの送信は、信号対雑音比がより高くなり、ひいては正常に復号される可能性が増大することになる。

この方法は、連続的な干渉除去を使用する上記のシステム、または所与のセットの周波数トーンを通じて１つのセル内送信のみを可能にするＯＦＤＭＡシステムのような、セル外干渉が１つまたは複数のセル内携帯端末の信号対雑音比を制限するいかなるシステムにも使用することができる。
本発明は、添付の図面を参照して、以下の非限定的実施形態の説明を読むことからよりよく理解されるであろう。

図４は、携帯端末４０１のアクティブ・セットが、基地局４０２、４０３、および４０４を含む無線通信システム４００を示している。基地局４０２がサービング基地局であり、基地局４０３および４０４が非サービング基地局である。説明のために、サービング基地局４０２および非サービング基地局４０３は、同じ無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）／基地局制御装置（ＢＳＣ）４０５に接続されており、非サービング基地局４０４は、ＲＮＣ／ＢＳＣ４０６に接続されている。ＲＮＣ／ＢＳＣ４０５およびＲＮＣ／ＢＳＣ４０６は、共通のパケット・データ交換ノード（ＰＤＳＮ）／移動交換局（ＭＳＣ）４０８に接続されている。

本発明の一実施形態では、携帯端末４０１によって送信されたデータが、サービング基地局４０２によって正常に復号されたとき、この復号されたデータおよびこの正常に復号されたデータの送信フォーマットが、携帯端末４０１のアクティブ・セットの非サービング基地局４０３および４０４へバックホールを通じて送信される。詳細には、変調および符号化フォーマット、ならびにこのデータを正常に復号するために必要であったこのデータの送信数が、復号されたデータと共にこれらの基地局に送信される。復号されたデータおよびこの情報は、サービング基地局４０２によってＲＮＣ／ＢＳＣ４０５を介して非サービング基地局４０３へ送信され、ＲＮＣ／ＢＳＣ４０５、ＰＤＳＮ／ＭＳＣ４０８、およびＲＮＣ／ＢＳＣ４０６を介して基地局４０４へ送信される。ＲＮＣ／ＢＳＣ４０５の機能が基地局４０２および４０３にまとめられる場合、基地局４０２は、この情報を基地局４０３に直接送信することができる。

図５は、図４の基地局４０２のようなサービング基地局で行われるステップを示している。ステップ５０１では、基地局が通信している携帯端末がハンドオフ状態であるかどうかの判断を行う。したがって、この携帯端末のアクティブ・セットがこの基地局のみである場合、この携帯端末はハンドオフ状態ではない。アクティブ・セットが１つより多い場合、携帯端末はハンドオフ状態であって、このアクティブ・セットの他の基地局は、この携帯端末からの送信を受信して復号しようと試みている。ハンドオフ状態である場合、ステップ５０２においてサービング基地局は、復号されたデータ・パケットおよび送信フォーマットを、バックホールを通じてこの携帯端末のアクティブ・セットのすべての基地局に送信する。

図６は、図４の基地局４０３および４０４のような非サービング基地局で行われるステップを示している。ステップ６０１では、別の基地局からバックホールで受信された復号されたデータおよび送信フォーマットが、この基地局がアクティブ・セットの中にあるが非サービングである携帯端末から送信されたかどうかを判断される。そうである場合、ステップ６０２において、サービング基地局からバックホールで受信された復号されたデータが再び符号化され、再び復調されて、マルチパス・チャネル（またはチャネル周波数応答）が評価される。その後携帯端末からの信号は、この非サービング基地局で受信されて、非サービング基地局のフロント・エンド・バッファに格納されている携帯端末の混合信号から控除される。この非サービング基地局においてこのセル外干渉をこのように除去することにより、セル内プロセスのためのこの基地局における信号対雑音比が増大される。さらに詳細には、この基地局において正常に復号されなければならない、他の携帯端末からの送信は、信号対雑音比がより高くなり、したがって正常に復号される可能性が増大することになる。

上記の説明では、携帯端末からのデータ送信を正常に復号し、復号されたデータおよび送信フォーマットを携帯端末のアクティブ・セットの他の非サービング基地局へ中継したのはサービング基地局であったが、任意の瞬間においてサービング基地局が、携帯端末のデータ送信を正常に復号していない場合があり、アクティブ・セットの非サービング基地局の１つが、実際にはこの送信を正常に復号した場合があることも理解されたい。この場合、この送信を正常に復号したこの非サービング基地局が、復号されたデータおよびその送信フォーマットを、サービング基地局を含むアクティブ・セットの他の基地局に中継することになる。

前述のように、記載した方法は、セル外干渉が１つまたは複数のセル内の携帯端末の信号対雑音比を制限するいかなるシステムにおいても使用することができる。このようなシステムの例には、連続的な干渉除去を用いるシステム、または周波数トーンの所与のセットによって１つのセル内送信のみを可能にするＯＦＤＭＡシステムがある。

上述の実施形態は、本発明の原理を説明するものである。

携帯端末ならびにそのアクティブ・セットのサービング基地局および非サービング基地局の従来技術の配置を示す図である。 基地局の雑音増大要素を示す図である。 基地局受信機のセクタ内の４つの携帯端末のサービング基地局である例示的な基地局受信機における従来技術の連続的な干渉除去法を示す図である。 基地局が携帯端末のアクティブ・セットの他の基地局へバックホールを通じて情報を送信する本発明の一実施形態による配置を示す図である。 本発明の一実施形態によるサービング基地局におけるステップを示す流れ図である。 本発明の一実施形態による非サービング基地局におけるステップを示す流れ図である。

Claims (10)

1. ハンドオフ状態の携帯端末が信号でデータを送信している基地局のアクティブ・セットの中の基地局における干渉を処理するための方法であって、前記アクティブ・セットは１つのサービング基地局と１つ以上の非サービング基地局を含み、
   前記方法は、
   前記アクティブ・セット内の第１の基地局において、前記携帯端末からの信号を受信し、前記受信された信号の復号処理を実行するステップと、
   前記第１の基地局において受信され、正常に復号されたデータおよび前記受信された信号の送信フォーマットを、前記アクティブ・セット内の前記第１の基地局以外の１つ以上の基地局である他の基地局に送信するステップであって、前記復号されたデータおよび前記送信フォーマットは前記アクティブ・セット内の基地局同士を相互に接続するバックホール・ネットワークを介して送信されるステップと、
   を含み、
   前記第１の基地局によって受信および復号された前記信号が前記他の基地局に引き起こす干渉を、前記他の基地局で受信される信号から取り除くために、前記他の基地局において、前記第１の基地局から送信される前記復号されたデータおよび前記送信フォーマットが利用可能である
   ことを特徴とする方法。
2. 前記第１の基地局がサービング基地局であり、前記他の基地局が非サービング基地局である、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信フォーマットが、前記受信された信号の変調および符号化フォーマットを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記送信フォーマットが、前記基地局が前記データを正常に復号するまでに必要とされる再送信数をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. ハンドオフ状態の携帯端末が通信している基地局のアクティブ・セットの中の第１の基地局における干渉を処理するための方法であって、
   前記アクティブ・セット内の前記第１の基地局とは別の基地局によって前記携帯端末から受信された信号から前記別の基地局によって正常に復号されたデータと、前記受信された信号の送信フォーマットとを、前記別の基地局から前記第１の基地局において受信するステップであって、前記復号されたデータおよび前記送信フォーマットは前記アクティブ・セット内の基地局同士を相互に接続するバックホール・ネットワークを介して受信されるステップ
   を含み、
   前記別の基地局によって受信および復号された前記信号が前記第１の基地局に引き起こす干渉を、前記第１の基地局で受信される信号から取り除くために、前記第１の基地局において、前記別の基地局から受信される前記復号されたデータおよび前記送信フォーマットが利用可能である
   ことを特徴とする方法。
6. 前記第１の基地局が、非サービング基地局である、請求項５に記載の方法。
7. 前記正常に復号されたデータが、サービング基地局から前記バックホール・ネットワークを通じて前記第１の基地局によって受信される、請求項６に記載の方法。
8. 前記送信フォーマットが、前記信号の変調および符号化フォーマットを含む、請求項５に記載の方法。
9. 前記送信フォーマットが、前記別の基地局が前記データを正常に復号するまでに必要とされる再送信数をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記別の基地局から受信された前記データおよび前記受信された送信フォーマットを使用して、前記携帯端末からの前記信号を復元するステップと、
    前記復元された信号を、前記第１の基地局で他の携帯端末から受信された混合信号から控除するステップと
    をさらに含む、請求項５に記載の方法。

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