JP5112622B2 - マルチキャリアモバイル通信システムにおける端末補助型干渉制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モバイル通信システムに関し、より詳細には、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）モバイル通信システムなどの複数の副搬送波（サブキャリア）を用いたモバイル通信システムにおける端末補助型干渉制御方法に関する。

一般に、無線通信サービスをサポートするモバイル通信システムには、エアインターフェイスを介してユーザー端末と通信する無線アクセスネットワークが含まれる。より具体的に言えば、無線アクセスネットワークには、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）によって制御される複数の基地局が含まれる。これらの基地局は、そのセルサービスエリア内に位置しているユーザー端末との通信を担当する。このようなセルラー構造ではすでに知られているが、一般にユーザーに提供される通信サービスは近隣セルの干渉やセル相互間の干渉によってかなり劣化する可能性がある。

定義されたセル地域に位置しているユーザー端末のセル相互間干渉の影響を補正して、このような地域にいるユーザーが受けるサービスの品質を向上させるために、文書「ＯＦＤＭ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＨＳＤＰＡ ｃｏｖｅｒａｇｅ」Ｒ１−０４−０５７２、Ｍｏｎｔｒｅａｌ Ｃａｎａｄａ、２００４年５月１０〜１４日に、ＯＦＤＭ通信システムのためのいつくかの干渉制御方法が提案されている。前記文書では、例えば、セル境界近くのサービスが重複する地域内に端末が移動すると、前記端末はその地域の干渉する近隣の基地局からのパイロット信号を測定し、モバイル無線ネットワークにこれらの基地局からの受信強度に関する情報を知らせるようにすることが提案されている。モバイルネットワークは端末情報に基づいて、サービスを提供している基地局と、重複する地域でサービスを提供している他の基地局の少なくとも１つで通信を行うために同じ時間・周波数グループをその端末用に予約しようとする。

しかし、このような従来技術の解決方法では、関係するセルのトラフィック負荷の予測に基づいたモバイルネットワークによる不確定な時間の時間・周波数グループ予約手順を使用する。このようなシステムには、たとえデータ送信のために特定タイムスロットでその時間・周波数グループが実際に使用されない場合でも、セル境界近くのサービスが重複する地域に端末がとどまる時間という不確定な時間間隔の間にいくつかの時間・周波数グループが端末用に予約され、システム容量リソース全体が浪費される、という不都合がある。さらに、従来技術の解決方法では、例えば、サービスを提供している基地局の近くにある端末といったそのサービス重複地域に位置していない他の端末については考慮しておらず、複数セルをスケジューリングするシナリオで時間・周波数グループのスケジューリングに関与するすべての端末に対するセル相互間の干渉の影響全体については考慮していない。
「ＯＦＤＭ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＨＳＤＰＡ ｃｏｖｅｒａｇｅ」Ｒ１−０４−０５７２、Ｍｏｎｔｒｅａｌ Ｃａｎａｄａ、２００４年５月１０〜１４日

したがって、本発明の目的は、前述のマルチキャリア（複数搬送波）モバイル通信システムの技術的な問題を解決して、改善された端末補助型干渉制御方法を提供することである。

本発明によれば、請求項１に記載の端末補助型干渉制御方法により、この目的が達成される。

さらに、本発明の目的は、請求項７に記載の無線ネットワークコントローラおよび請求項１０に記載のユーザー端末によっても達成される。

本発明の有利な構成が、従属請求項、以下の説明、および図面から明らかになる。例えば、提案された発明を使用して、セルラーシステムで使用可能な無線リソースの使用を、すべてがサービス重複地域に必ずしも位置しているとは限らない、サービスを受けている何台かの端末に対して最適化することは有利に見える。本発明による干渉制御方法は、セルラーネットワークからサービスを受けているすべての端末に適用することができるため、モバイルシステムのスループット全体が向上する。さらに、ダウンリンク方向のセル相互間干渉全体が減少するため、ユーザーが体験するサービス品質と基地局サービスのカバレッジの両方が改善されるという利点もある。もう１つの利点は、送信エラーレートが減少することである。

本発明の一実施形態を、図１〜図４を使用して以下に説明していく。

図１は、従来のＯＦＤＭモバイル通信システムの構成図を示している。従来のＯＦＤＭモバイル通信システムでは、複数のネットワーク要素ＮＥ１〜ＮＥｎを含むモバイル無線ネットワークＮと、複数のユーザー端末Ｔ１〜Ｔｎが、ＯＦＤＭなど少なくともダウンリンク方向でマルチキャリア変調方式を使ってエアインターフェイスのダウンリンクチャネルＤＣとアップリンクチャネルＵＣを介してデータ情報を交換している。ネットワーク要素ＮＥ１〜ＮＥｎは、例えば、基地局、無線ネットワークコントローラ、コアネットワークスイッチ、または無線モバイル通信で一般に使用される他の任意の通信要素であり得る。

図２は、具体例としてのＯＦＤＭモバイルセルラーシナリオにおける本発明による端末補助型干渉制御方法を示す。このシナリオには、３台の端末Ｔ１〜Ｔ３と、それぞれ主にサービスエリアセルＣ１〜Ｃ３で作動する３つの基地局Ｂ１〜Ｂ３（基地局は中央要素ＣＥに接続されている）とが含まれる。端末Ｔ１はエア通信リンクＬ１を介してサービスを提供している基地局Ｂ１との通信を行い、近隣基地局Ｂ２とＢ３からセル相互間干渉Ｉ２とＩ３を体験する。中央要素ＣＥはモバイルネットワークのネットワーク要素であり、例えば、無線ネットワークコントローラである可能性もあるため、以下ではそのように示される。

従来技術の干渉制御方法ですでに知られているように、図２のモバイル通信システムでは、端末Ｔ１〜Ｔ３が複数のパイロットチャネルをパラレルに受信することができる。例えば、端末Ｔ１は、サービスを提供している基地局Ｂ１から１つと近隣基地局Ｂ２とＢ３からさらに２つという３つのパイロットチャネルをパラレルに受信することができる。ＯＦＤＭ時間・周波数グリッドは、いくつかの直交する重複しない時間・周波数パターンに分割され、前記時間・周波数パターンはいくつかの時間・周波数グループに結合される。つまり、それぞれの時間・周波数グループは、いくつかの時間・周波数パターンから構成される。モバイル無線ネットワークＮは、端末にサービスを提供している基地局と通信を行うために、端末Ｔ１〜Ｔ３に対して前記時間・周波数グループの１つについての信号を送る。

次に、本発明によれば、端末Ｔ１〜Ｔ３は、任意のセルエリアで、サービスを提供している基地局と周辺の基地局Ｂ１〜Ｂ３からのパイロット信号を測定し、受信強度に関する情報をそれらに送信する。次に基地局Ｂ１〜Ｂ３は、この端末情報を無線ネットワークコントローラＣＥに転送する。その後、
ａ）端末Ｔ１〜Ｔ３から送信された、サービスを提供している基地局と近隣の基地局からの受信の強度に関する情報、
ｂ）スケジューリング手順に関与する端末に送信されるデータパケットの実際のパケットアベイラビリティ、および
ｃ）各基地局Ｂ１〜Ｂ３で使用可能な出力バジェットに基づいて、
無線ネットワークコントローラＣＥは、その制御下にある基地局と各時間間隔のスケジューリングプロセスに関与する端末Ｔ１〜Ｔ３が使用可能な時間・周波数グループをスケジューリングする。本発明によれば、時間間隔はシステムによって決定されることが可能な時間間隔で、スケジューリング手順が実行される時間間隔として定期的に繰り返される。これは、例えば、時間・周波数パターンの時間の長さなど、定期的に繰り返される任意の時間間隔になり得る。

それぞれの送信時間間隔で、無線ネットワークコントローラＣＥによって実行されるスケジューリング手順には、以下が含まれる。

それぞれの通信チャネルの時間・周波数パターンを選択する。

時間・周波数グループ間で使用可能な出力を割り当てる。例えば、ある時間・周波数グループを基地局Ｂ１で端末Ｔ１に、同じ時間・周波数グループを別の基地局Ｂ２で同じ端末Ｔ１や別の端末Ｔ２に使用することができる。

通信チャネルの変調および符号化方式を選択する（例：６４ ＱＡＭ、１６ ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、および１／２レートまたは１／３レートチャネル符号化）。

送信された有用な信号と結果としての干渉を同時に調整、つまり、各送信の信号対干渉の比率も調整する。または、送信された有用な信号と近隣の基地局から送信された同じ信号を調整する。

例えば、無線ネットワークコントローラＣＥは、最初に、セル境界近くにあり近隣セルの出力制限があるサービス重複地域に位置している端末のために、時間・周波数グループの確保を行うことができる。この確保は、従来技術で知られている仮スケジューリングを見出すために、セルの平均負荷に基づいて行われる。次に、本発明によれば、１つまたは複数のステップにおいて、関与する端末用の受信強度の測定値を使って、前記端末のパケットのアベイラビリティと、この仮スケジューリングによって生じる予測可能な干渉の算出値を考慮して、ａ）新しい出力および時間・周波数グループの割り当て、またはｂ）選択された出力と時間・周波数の割り当てを保持するが、計算された干渉に基づいて変調および符号化方式を新たに選択する、というステップに進むことができる。

さらに、本発明によれば、時間・周波数グループのスケジューリングプロセスでの不正なパケット受信による自動リクエストメカニズムにより、無線ネットワークコントローラＣＥは場合によっては必要な再スケジューリングを考慮することもできる。

すでに述べられているように、セルラーシステム内のすべての端末のすべての時間間隔についてスケジューリングが完了すると、システム全体についてスループットとサービス品質の最適化が達成される。

図３は、近隣基地局の影響を多少受ける３台の端末Ｔ１〜Ｔ３を示している。セル地域内の任意の場所に位置している端末Ｔ１〜Ｔ３は、それぞれがサービスを受けている基地局と近隣基地局からの受信強度に関する情報α１１〜α３３を測定する。例えば、基地局Ｂ１のサービスを受けている端末Ｔ１は、前記のサービスを提供している基地局Ｂ１から受けている受信強度に関する情報α１１と、２つの近隣基地局Ｂ２とＢ３からのクロスカップリング受信強度に関する情報α１２とα１３を測定する。この測定値は、例えば、端末Ｔ１からそれにサービスを提供している基地局Ｂ１に送信され、基地局はこれらを無線ネットワークコントローラＣＥにさらに転送する。本発明によれば、無線ネットワークコントローラＣＥは、近隣基地局からこれらの端末が受ける干渉を計算するために、かつ時間・周波数スケジューリング手順の１つの決定要素として、スケジューリング手順に関与する端末から受信したこの受信強度の測定情報α１１〜α３３を使用する。

完全を期すために、この時点で、無線ネットワークコントローラＣＥが時間・周波数グループを通信用に端末Ｔ１に割り当てると、前記通信は以下の２つの方法で実行することが可能になる。
Ａ．モバイル無線ネットワークＮは、端末との同期通信のために２つ以上の基地局Ｂ１〜Ｂ３を使用して、無線サービスの提供を調整することができる。この後でデータトラフィックは無線ネットワークコントローラからサービスを提供している基地局に転送され、基地局は同じ時間・周波数グループおよび同じ情報を持つ信号を使い同期をとって送信する。
Ｂ．モバイル無線ネットワークＮは、必要なだけ干渉が減少するように、端末Ｔ１の受信強度情報α１１に関連してすべてのクロスカップリング受信強度情報α１２〜α１３によってちょうど与えられるように、端末Ｔ１によって使用される時間・周波数グループ内の干渉する基地局Ｂ２とＢ３から送信される出力を減少することで、干渉を調整することを決めることができる。

図４は、具体例として、３つの基地局Ｂ１〜Ｂ３のサービスを受けている３つのセルＣ１〜Ｃ３に位置している７台の端末Ｔ１１〜Ｔ３２に対する時間・周波数パターンＴＦＰ１〜ＴＦＰ４のスケジューリング図を示している。端末の時間・周波数パターン使用のスケジューリング決定は、すべての時間間隔ＴＩ１〜ＴＩｎで行われる。

図４の例では、時間・周波数パターンＴＦＰ１とＴＦＰ２は、セルＣ１の端末Ｔ１１によって使用される時間・周波数グループの構成要素となる。前記の時間・周波数パターンＴＦＰ１とＴＦＰ２は、セルＣ２のグループの構成要素とはならず、端末Ｔ２１とＴ２２によって切り離して使用される。一方、セルＣ３では、時間・周波数パターンＴＦＰ１とＴＦＰ３は、端末Ｔ３１によって使用される時間・周波数グループの構成要素となる。

セルＣ１の時間・周波数パターンＴＦＰ３とＴＦＰ４は、セルＣ３の時間・周波数パターンＴＦＰ３およびＴＦＰ４への干渉を回避するために出力を制限した端末Ｔ１２およびＴ１３との通信に使用される。これは、セルＣ３の端末Ｔ３１とＴ３２が境界に近接してセルＣ１の近隣に位置している場合に起こる可能性がある。

総括するために、本発明の説明ではＯＦＤＭ変調方式を使ったモバイル通信システムが使用されているが、基本的に前述の提案はＯＦＤＭ以外の任意のマルチキャリア変調方式を使ったモバイル通信システムにも構成することができるということが理解されるであろう。

さらに、本明細書で説明した端末補助型干渉制御を実行するための手段は、モバイル無線ネットワークＮの任意の場所に配置することができること、つまり、基地局や無線ネットワークコントローラのようなネットワーク要素ＮＥの中に、またはネットワーク要素ＮＥの内部もしくは外部でハードウェアおよび／またはソフトウェアの形で実装される無線リソースマネージャエンティティにより、配置することができることが理解されよう。

ネットワークとユーザー端末を含む従来のＯＦＤＭモバイル通信システムの構成図である。 本発明による端末補助型干渉制御方法を示す図である。 本発明による端末補助型干渉制御方法を使ったセルラーシステムにおいて端末測定がいかに実行されるかの例を示す図である。 本発明による端末補助型干渉制御で実行することができる具体例としての時間・周波数パターンのスケジューリング図である。

符号の説明

Ｎ モバイル無線ネットワーク
ＮＥ１、ＮＥｎ ネットワーク要素
Ｔｎ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２ ユーザー端末
ＤＣ ダウンリンクチャネル
ＵＣ アップリンクチャネル
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ 基地局
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ セルサービスエリア
ＣＥ 中央要素、モバイル無線ネットワークコントローラ、無線ネットワークコントローラ、中央エンティティ
Ｉ２、Ｉ３ セル相互間干渉
Ｌ１ エア通信リンク
α１１、α１２、α１３、α２１、α２２、α２３、α３１、α３２、α３３ 各端末がサービスを受けている基地局と近隣基地局からの受信強度に関する情報
ＴＦＰ１、ＴＦＰ２、ＴＦＰ３、ＴＦＰ４ 時間・周波数パターン
ＴＩ１、ＴＩ２、ＴＩ３、ＴＩｎ 時間間隔

Claims (8)

1. モバイル通信システムが、無線ネットワークコントローラ（ＣＥ）によって制御される複数の基地局（Ｂ１〜Ｂ３）を備えるネットワーク（Ｎ）を含み、基地局が、それらのセルサービスエリア（Ｃ１〜Ｃ３）内に位置するユーザー端末（Ｔ１〜Ｔ３）と通信する手段を有し、
   端末（Ｔ１〜Ｔ３）が少なくとも２つのパイロットチャネルを並列に受信し、サービスを提供している基地局と近隣の基地局（Ｂ１〜Ｂ３）とからのパイロット信号を測定し、前記サービスを提供している基地局と前記近隣基地局（Ｂ１〜Ｂ３）からの受信強度に関する情報（α１１〜α３３）をネットワーク（Ｎ）に送信することができ、端末が関与するスケジューリング手順に従って、
   時間・周波数グループが端末（Ｔ１〜Ｔ３）と基地局（Ｂ１〜Ｂ３）の間のデータ通信のために使用され
   端末（Ｔ１〜Ｔ３）によってネットワーク（Ｎ）に送信された受信強度に関する情報（α１１〜α３３）に基づいて、ネットワーク要素（ＮＥ）が、ある時間間隔について、その制御下にある基地局とスケジューリング手順に関与する端末に対して、時間・周波数グループと前記時間・周波数グループに対する送信出力をスケジューリングする、モバイル通信システム内でＯＦＤＭなどのマルチキャリア技術を使用する干渉制御方法であって、スケジューリングは、それぞれの通信チャネルの時間・周波数パターンを選択し、時間・周波数グループ間で使用可能な出力を割り当て、通信チャネルの変調および符号化方式を選択することを含んでおり、
   ネットワーク（Ｎ）に受信強度に関する情報（α１１〜α３３）を提供する端末（Ｔ１〜Ｔ３）は、すべてがサービス重複地域に位置しているとは限らず、
   ネットワーク要素（ＮＥ）が時間・周波数グループをスケジューリングする時間間隔は、決定された定期的に繰り返される時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）であり、
   ネットワーク要素（ＮＥ）が、それぞれの定期的に繰り返される時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）において、スケジューリング手順に関与する端末（Ｔ１〜Ｔ３）に送信されるデータパケットの実際のパケットアベイラビリティ、および各基地局で使用可能な出力バジェットにさらに基づいて、時間・周波数グループをスケジューリングし、
   ネットワーク要素（ＮＥ）が、それぞれの定期的に繰り返される時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）において、受信強度に関する情報（α１１〜α３３）に基づいて、新しい出力および時間・周波数グループをスケジューリングするか、または、選択された出力と時間・周波数グループを保持するが、ネットワークと端末の間の通信のための新たな変調および符号化方式をスケジューリングすることを特徴とする方法。
2. スケジューリング手順を担当しているネットワーク要素（ＮＥ）は、無線ネットワークコントローラ（ＣＥ）であることを特徴とする請求項１に記載の干渉制御方法。
3. 定期的に繰り返される時間間隔は時間・周波数パターンの時間の長さとして決定されることを特徴とする請求項１に記載の干渉制御方法。
4. 第１のステップで、セル境界近くのサービス重複地域に位置している端末に対してセルの観点から見た時間・周波数グループの仮確保を行い、近隣セルの出力制限を想定し、他のセルに対する決定とは関係なく各基地局のスケジューリング決定を見出すことができるようにデータアベイラビリティを考慮に入れず、
   次のステップで、サービス重複地域に位置している前記端末の各時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）のデータパケットアベイラビリティを考慮に入れ、
   さらなるステップで、スケジューリングプロセスに関与するすべての端末の各時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）の干渉状況を考慮に入れることにより、
   無線ネットワークコントローラ（ＣＥ）が時間・周波数グループをスケジューリングすることを特徴とする請求項２に記載の干渉制御方法。
5. 時間・周波数グループのスケジューリング手順に対する不正なパケット受信による自動リクエストメカニズムを理由として、無線ネットワークコントローラ（ＣＥ）が必要な再スケジューリングをさらに考慮することを特徴とする請求項２に記載の干渉制御方法。
6. 通信システム全体のスループットやシステム全体の別の品質基準を最適化するために各時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）においてモバイル通信システムのすべての基地局とすべての端末に対するスケジューリングが行われることを特徴とする請求項１に記載の干渉制御方法。
7. 移動無線ネットワーク（Ｎ）内の複数の基地局（Ｂ１〜Ｂ３）が、それらのセルサービスエリア（Ｃ１〜Ｃ３）内に位置するユーザー端末（Ｔ１〜Ｔ３）と通信する手段を有する、移動無線ネットワーク（Ｎ）のネットワーク要素（ＮＥ）であって、
   ネットワーク要素（ＮＥ）が、
   端末（Ｔ１〜Ｔ３）によって送信された、サービスを提供している基地局といくつかの近隣基地局からの受信強度に関する情報（α１１〜α３３）を受信して分析する手段と、
   端末によって送信された前記受信強度に関する情報（α１１〜α３３）に基づいて、ある時間間隔について、端末（Ｔ１〜Ｔ３）と基地局（Ｂ１〜Ｂ３）の間の通信のために、時間・周波数グループをスケジューリングし、前記時間・周波数グループに送信出力をスケジューリングする手段とを有し、スケジューリングは、それぞれの通信チャネルの時間・周波数パターンを選択し、時間・周波数グループ間で使用可能な出力を割り当て、通信チャネルの変調および符号化方式を選択することを含んでおり、
   さらに、
   時間・周波数グループのスケジューリングが実行される、定期的に繰り返される時間間隔を決定する手段と、
   それぞれの定期的に繰り返される時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）において、端末（Ｔ１〜Ｔ３）に送信されるデータパケットの実際のパケットアベイラビリティ、および各基地局で使用可能な出力バジェットにさらに基づいて、時間・周波数グループをスケジューリングする手段と、
   それぞれの定期的に繰り返される時間間隔（ＴＩ１〜ＴＩｎ）において、受信強度に関する情報（α１１〜α３３）に基づいて、新しい出力および時間・周波数グループをスケジューリングするか、または、選択された出力と時間・周波数グループを保持するが、ネットワークと端末の間の通信のための新たな変調および符号化方式のいずれかをスケジューリングする手段を含むことを特徴とするネットワーク要素（ＮＥ）。
8. 時間・周波数グループのスケジューリング手順に対する不正なパケット受信による必要な再スケジューリングを分析するための手段をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のネットワーク要素（ＮＥ）。

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