JP5291709B2 - 無線ネットワーク内の中継局における電力制御 - Google Patents

Description

本発明は、概して、無線ネットワーク内の基地局のカバレッジを拡張するために用いられる中継局における電力制御の実行に関する。

種々の無線アクセス技術が提案又は実施され、移動局が他の移動局と又は有線ネットワークに結合された有線端末との通信を実行することを可能にしている。無線アクセス技術の例には、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）により制定されたＧＳＭ（Global System for Mobile communications）及びＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）技術、並びに３ＧＰＰ２により制定されたＣＤＭＡ２０００（Code Division Multiple Access（符号分割多重アクセス方式）２０００）が含まれる。

別の種類の無線アクセス技術は、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）技術である。ＷｉＭＡＸはＩＥＥＥ（電気電子技術者協会）８０２．１６規格に基づく。ＷｉＭＡＸ無線アクセス技術は、無線広帯域アクセスを提供するために設計された。

ＷｉＭＡＸ無線ネットワークでは、基地局は対応するカバレッジ領域内で無線アクセスを提供するために設けられる。多くの基地局を用いることに関連する問題は、各基地局がアクセス・サービス・ネット内で専用のバックホール接続を必要とすることである（例えば、基地局はこれらのバックホール接続によりＷｉＭＡＸ無線ネットワーク内で１又は複数のＡＳＮゲートウェイに接続される）。

多すぎる基地局及び対応する専用のバックホール接続を有する問題を軽減するために、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊにおける標準化では中継局の構想が提案されている。これは、現在のところマルチホップ・リレー（ＭＲ）仕様としても表される基地局（マルチホップ・リレーの環境ではＭＲ基地局としても表される）のカバレッジ領域内では、１又は複数の中継局は、カバレッジ領域内の特定のゾーン（例えば基地局のデッド・ゾーンでありうる）のためにカバレッジを提供するために設けられてよい。中継局を用いる利点は、バックホール接続が中継局とアクセス・サービス・ネットワークの他の構成要素との間に設けられる必要がないことである。カバレッジ領域内の移動局は、無線で、アップリンク及びダウンリンク通信の両方で、カバレッジ領域内の基地局又は中継局に接続しうる。

ダウンリンクで無線で移動局へ送信された情報は、フレーム開始プリアンブル及びペイロード・データを有する。プリアンブルは、基地局から移動局へ送信され、移動局がダウンリンク・データ（ペイロード・データ）を取得することを可能にする。プリアンブルは、変調スキーム、送信レート、データ・フレーム全体を送信するための時間長等のような情報を有してよい。マルチホップ・リレー無線ネットワークでは、対応するダウンリンク・データは中継局を通じて移動局へ中継されてよいが、プリアンブルは基地局から移動局へ直接送信される。基地局から移動局へ送信されるプリアンブルは、通常は高度に符号化されるので、干渉から良好に保護される（従って、カバレッジ領域内の移動局による信頼性の高い受信の可能性を向上させる）。他方で、基地局から送信されるダウンリンク・データは、干渉から保護されるほどには高度に符号化されない。結果として、カバレッジ領域内の特定のゾーンでは、ダウンリンク・データとアップリンク・データは、基地局から移動局へ直接通信されるのではなく中継局を通じて中継されなければならないだろう。

移動局がカバレッジ領域内の基地局から比較的遠いとき、移動局により受信される基地局からのプリアンブルは、基地局から移動局への比較的大きい経路損失を受ける。しかしながら、移動局が基地局から離れていても、移動局は、移動局へダウンリンク・データを中継している中継局の極めて近くに存在しうる。結果として、移動局により受信された中継局からのダウンリンク・データは、移動局により受信されたプリアンブルの電力レベルより有意に高い電力レベルを有しうる。

移動局内の無線受信機は、通常、受信信号の期待電力レベルの特定の指標に基づき受信信号に適用される利得を調整するために用いられる調整可能利得制御（ＡＧＣ）回路を有する。自動利得制御が基地局から直接受信されたプリアンブルの電力レベルに基づき実行される場合、これは中継局から受信された高電力レベルのダウンリンク・データを範囲外にしてしまい、従ってＡＧＣ回路はダウンリンク・データを正しく受信できなくなってしまう。より詳細には、移動局内のＡＧＣ回路は、プリアンブルの電力と比べてダウンリンク・データの電力の急な変化を追跡することができなくなってしまう。これはデータ復元の失敗を生じさせうる。更に、ダウンリンク経路損失及び／又はアップリンク雑音並びに干渉レベル情報を用いて実行されるアップリンク送信の開ループ電力制御は、望み通りに動作せず、アップリンク干渉を強めてしまう。中継局の存在により、ダウンリンク経路損失は、基地局から移動局までではなく中継局から移動局までである。同様に、アップリンク雑音及び干渉は、基地局ではなく中継局で測定されるべきである。

＜要約＞
概して、一実施形態によると、基地局及び中継局を有する無線ネットワーク内で用いられる、基地局の無線カバレッジを拡張する方法は、基地局により送信され中継局を通じて中継されたダウンリンク・データを移動局へ通信する段階を有し、前記ダウンリンク・データは前記基地局から前記移動局へ直接送信されるプリアンブルに関連付けられる。中継局の送信電力は、ダウンリンク・データを中継局から移動局へ送信するために調整され、移動局において受信されたプリアンブルの第１の電力レベルと移動局において受信されたダウンリンク・データの第２の電力レベルとの間の差を低減する。

上述のように、別の実施形態では、移動局のアップリンク送信電力が基地局から移動局までの経路損失と中継局から移動局までの経路損失との間の差に基づき調整され、雑音及び干渉レベルが基地局ではなく中継局で測定されるという事実を考慮される。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
基地局及び中継局を有する無線ネットワーク内で用いられ、該基地局の無線カバレッジを拡張する方法であって：
ダウンリンク・データは前記基地局から移動局へ直接送信される制御情報に関連付けられ、該基地局により送信され前記中継局を通じて中継されたダウンリンク・データを該移動局へ通信する段階；及び
前記中継局から前記移動局へのダウンリンク・データを送信するために該中継局の送信電力を調整し、該移動局で受信された前記制御情報の第１の電力レベルと該移動局で受信された該ダウンリンク・データの第２の電力レベルとの間の差を低減する段階；
を有する方法。
（項目２）
前記送信電力の調整は、前記中継局により実行される、
ことを特徴とする項目１記載の方法。
（項目３）
前記送信電力の調整は、前記基地局により実行される、
ことを特徴とする項目１記載の方法。
（項目４）
前記中継局の送信電力は、前記基地局からのメッセージに基づき調整される、
ことを特徴とする項目１記載の方法。
（項目５）
前記基地局が、該基地局から前記移動局までの第１の経路損失と前記中継局から前記移動局までの第２の経路損失との間の差を決定する段階；
を更に有し、
前記中継局の送信電力の調整は、前記の決定された差に基づく、
ことを特徴とする項目４記載の方法。
（項目６）
前記中継局のゾーン内の複数の移動局を複数のグループに分ける段階；及び
該複数のグループ内の移動局と異なる時間に通信する段階；
を更に有する項目１記載の方法。
（項目７）
前記中継局により、ダウンリンク・データを前記異なるグループ内の移動局へ異なる送信電力で送信する段階；
を更に有する項目６記載の方法。
（項目８）
前記ダウンリンク・データを前記異なるグループ内の移動局へ異なる送信電力で送信する段階は：
ダウンリンク・データを前記中継局から第１のグループ内の移動局へ第１の送信電力で送信する段階；及び
ダウンリンク・データを前記中継局から第２のグループ内の移動局へ第２の送信電力で送信する段階；
を少なくとも有する、
ことを特徴とする項目７記載の方法。
（項目９）
複数の移動局のグループに関する情報を格納する段階；
を更に有し、
移動局は、該移動局と前記中継局との間の該中継局の経路損失に基づき、前記複数のグループに割り当てられる、
ことを特徴とする項目７記載の方法。
（項目１０）
基地局の経路損失は、該基地局と前記移動局との間に存在し、
前記移動局は、対応する基地局の経路損失と対応する中継局の経路損失との間の差に基づき、前記複数のグループに割り当てられる、
ことを特徴とする項目９記載の方法。
（項目１１）
少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を有する物品であって、
該コンピュータ可読記憶媒体は命令を有し、該命令は実行されると基地局に：
中継局は前記基地局と移動局との間のデータを中継するために用いられ、該移動局からのアップリンク送信の測定に応答して該中継局により送信された該中継局からの情報を受信させ；及び
該受信された情報に応答して、前記移動局に該移動局から前記中継局へのアップリンク送信の電力を変更させるための前記移動局へメッセージを送信させる；
命令を有する、
ことを特徴とする物品。
（項目１２）
前記移動局から前記中継局へのアップリンク送信の電力は、基地局から移動局までの経路損失と中継局から移動局までの経路損失との間の差に基づき及び該基地局の代わりに該中継局において測定される雑音レベルを考慮して調整される、
ことを特徴とする項目１１記載の物品。
（項目１３）
移動局と基地局との間のデータを中継可能な中継局を有する無線ネットワーク内で用いられる基地局であって：
当該基地局から前記移動局へ直接送信される制御情報に関連付けられたダウンリンク・データを、前記中継局を通じて該移動局へ送信する無線インタフェース；及び
前記ダウンリンク・データを送信するために前記中継局の送信電力を調整し、前記移動局が該ダウンリンク・データの復元に成功できるような、該移動局により受信された前記制御情報の第１の電力レベルと該移動局により受信された該ダウンリンク・データの第２の電力レベルとの間の関係を達成するプロセッサ；
を有する基地局。
（項目１４）
前記プロセッサは、前記移動局と前記中継局との間の中継局の経路損失に基づき、移動局を複数の移動局のグループに割り当てる、
ことを特徴とする項目１３記載の基地局。
（項目１５）
基地局の経路損失は、該基地局と前記移動局との間に存在し、
前記移動局は、対応する基地局の経路損失と対応する中継局の経路損失との間の差に基づき、前記複数のグループに割り当てられる、
ことを特徴とする項目１４記載の基地局。
（項目１６）
前記プロセッサは：
前記基地局と前記移動局との間の第１の経路損失と前記中継局と前記移動局との間の第２の経路損失との間の差を決定し；
前記中継局の送信電力は、該差に基づき調整される、
ことを特徴とする項目１３記載の中継局。
（項目１７）
前記基地局は、Worldwide Interoperability for Microwave Access（ＷｉＭＡＸ）の基地局である、
ことを特徴とする項目１３記載の中継局。
（項目１８）
少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を有する物品であって、
該コンピュータ可読記憶媒体は命令を有し、該命令は実行されると基地局に：
中継局を通じて移動局へダウンリンク・データを送信させ；
該ダウンリンク・データに関連付けられた制御情報を該移動局へ直接送信させ；及び
前記中継局から前記移動局への前記ダウンリンク・データを送信するために該中継局の送信電力を調整させ、該移動局において受信されたプリアンブルの第１の電力レベルと該移動局において受信された該ダウンリンク・デ―タの第２の電力レベルとの間の差を低減させる；
ことを特徴とする物品。
（項目１９）
前記命令は、実行されると前記基地局に、
前記移動局と前記中継局との間の中継局の経路損失に従い、移動局を複数の移動局のグループにグループ分けさせる、
ことを特徴とする項目１８記載の物品。
（項目２０）
前記命令は、実行されると前記中継局に：
ダウンリンク・データを前記複数のグループのうちの異なるグループ内の移動局へ異なる電力レベルで送信させる；
ことを特徴とする項目１８記載の物品。

他の又は代替の特徴は、以下の説明、図面及び特許請求の範囲から明らかであろう。

本発明の実施形態を組み込む無線ネットワークの一例のブロック図である。 図１の無線ネットワーク内の基地局、中継局及び移動局の間の通信に関連付けられた種々の電力レベルを説明するグラフである。 基地局のカバレッジ領域内にある中継局のカバレッジ・ゾーンの一例を示す。 一実施形態による、中継局からのダウンリンク通信の電力レベルを調整する処理のメッセージ・フロー図である。 一実施形態による、移動局から中継局へのアップリンク通信の電力レベルを調整する処理のメッセージ・フロー図である。 別の実施形態による、複数の移動局のグループ及び対応する中継局の送信電力を説明するグラフである。 別の実施形態による、移動局を複数のグループにグループ分けする処理のフロー図である。 一実施形態が組み込まれうる、基地局又は中継局のようなシステムのブロック図である。

以下の説明では、幾つかの実施形態の理解を提供するために、多くの詳細事項が説明される。しかしながら、当業者に理解されるように、幾つかの実施形態はこれらの詳細事項を有さずに実施されてよく、記載される実施形態からの多くの変形又は変更が可能である。

図１は、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）ネットワークのような無線ネットワーク又は他の種類のネットワークの一部を示す。図１は、基地局１００、中継局１０２及び移動局１０４を有する。留意すべき点は、ＷｉＭＡＸ及びＷｉＭＡＸに対応する標準が参照されるが、幾つかの実施形態による技術は、移動局が基地局から制御情報を及び中継局からデータを受信しうる他の種類の無線ネットワークにも適用可能であることである。他の可能な無線技術には、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）技術を拡張しようとする３ＧＰＰのＬＴＥ（Long Term Evolution）技術、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）技術等が含まれる。幾つかの実施形態では、基地局、中継局及び移動局は、提案されているＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に定められたようなマルチホップ・リレー（ＭＲ）仕様に従って動作する。留意すべき点は、ＭＲ仕様及びＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格が参照されるが、本発明の実施形態は、時を経て変更された又は発展した規格にもＭＲ仕様及びＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格から発展した後の規格にも適用可能であることである。マルチホップ・リレー環境では、基地局１００はＭＲ基地局と表される。

図１の移動局１０４は、基地局１００のカバレッジ領域内に存在する。基地局１００のカバレッジ領域内の中継局１０２は、基地局１００の削減されたカバレッジのゾーン（例えばデッド・ゾーン）に対応しうるカバレッジ領域の特定のゾーンに対し、基地局１００の無線カバレッジを拡張するために設けられる。「中継局」は、（ダウンリンク方向で）基地局から情報を受信し該情報を移動局へ転送できる、基地局のカバレッジ領域内にある如何なる構成要素も表す。アップリンク方向では、中継局は、移動局から情報を受信し該情報を中継局から基地局へ転送する構成要素である。幾つかの実施では、中継局は、デジタル処理能力を有し、情報を抽出し、該情報を復号化／符号化し、該情報を復調／変調等できる。

図１は、基地局１００から中継局１０２に対応するゾーン内に存在する移動局１０４へのダウンリンク情報の通信を示す。ダウンリンク情報は、基地局１００から移動局１０４へ経路１０６に沿って直接送信されるプリアンブル（又は他の種類の制御情報）を有する。ダウンリンク情報は、経路１０８に沿って基地局１００から中継局１０２へ送信される（プリアンブルに関連付けられた）ダウンリンク・データを更に有する。また、中継局１０２は、ダウンリンク・データを経路１１０に沿って中継局１０２から移動局１０４へ中継する。次の議論では、プリアンブルを参照する。留意すべき点では、幾つかの実施形態による技術が、ダウンリンク情報が他の種類の制御情報に関連付けられたダウンリンク送信にも適用可能であることである。

図１には種々のパラメータも表されている。Ｐｂｓは基地局１００から移動局１０４へ送信されたプリアンブルの電力を表す。Ｌｂｓは基地局１００から移動局１０４への経路１０６に沿った経路損失を（電力の観点から）表す。Ｐｐｒ（Ｐｂｓ−Ｌｂｓに等しい）は、移動局１０４により受信されたときのプリアンブルの電力である。

Ｐｒｓは、中継局１０２により送信されたときのダウンリンク・データの電力を表す。Ｌｒｓは、中継局から移動局への経路１１０に沿った経路損失を表す。Ｐｄａｔａは、移動局１０４により受信されたときのダウンリンク・データの電力を表す。

留意すべき点は、移動局１０４が中継局１０２のゾーン内に存在しなかった場合、プリアンブルとダウンリンク・データの両方は、基地局１００から移動局１０４へ直接送信されうることである。

また、移動局はアップリンク・データ（示されない）を基地局へ直接に送信でき又は中継局を通じて基地局へ中継されることもできることに留意すべきである。

移動局１０４が基地局１００から比較的遠いとき、移動局により受信される基地局からのプリアンブルは、基地局から移動局までの比較的大きい経路損失を受ける。しかしながら、移動局が基地局から離れていても、移動局は、移動局へダウンリンク・データを中継している中継局１０２の極めて近くに存在しうる。結果として、移動局により受信された中継局からのダウンリンク・データは、移動局により受信されたプリアンブルの電力レベル（Ｐｐｒ）より有意に高い電力レベル（Ｐｄａｔａ）を有しうる。

移動局１０４内の無線受信機は、通常、受信信号の期待電力レベルの特定の指標に基づき受信信号に適用される利得を調整するために用いられる調整可能利得制御（ＡＧＣ）回路を有する。自動利得制御が基地局１００から直接受信されたプリアンブルの電力レベルに基づき実行される場合、これは中継局から受信された高電力レベルのダウンリンク・データを範囲外にしてしまい、従ってＡＧＣ回路はダウンリンク・データを正しく受信できなくなってしまう。

幾つかの実施形態によると、この問題を解決するために、ある仕組みが提供され、中継局１０２の電力レベル（Ｐｒｓ）が調整（例えば低減）されることを可能にし、プリアンブル電力（Ｐｐｒ）より有意に高いダウンリンク・データ電力（Ｐｄａｔａ）に関連する問題を解決する。

別の実施形態では、留意すべき点は、移動局のアップリンク送信電力が基地局から移動局の経路損失と中継局から移動局の経路損失との間の差に基づき調整されるべきであり、雑音及び干渉レベルが基地局ではなく中継局で測定されるという事実を考慮すべきことである。

図２は、中継局から移動局へダウンリンク・データを送信するための中継局の送信電力（Ｐｒｓ）の調整を図示する。最初の（調整される前の）中継局の送信電力Ｐｒｓは図２ではＰｒｓ（最初）として表され、調整された中継局の送信電力Ｐｒｓは図２ではＰｒｓ（新）として表される。留意すべき点は、図２のグラフでは、グラフの左側はより高い電力を表し、グラフの右側はより低い電力を表すことである。

基地局、中継局及びセル端の位置は、図２の垂直の破線により表される。垂直の破線２０２は基地局の位置を表し、垂直の破線２０４は中継局の位置を表し、垂直の破線２０６はセル端（基地局のカバレッジ領域の端）の位置を表す。

基地局位置２０２からセル端位置２０６への矢印２０８は、基地局からセル端位置２０６に位置付けられた移動局へ送信された情報の最大経路損失を表す。

基地局位置２０２から中継局位置２０４への矢印２１０は、基地局から移動局へ送信されたプリアンブルの最小経路損失（図１のＬｂｓ）を表す。これは、中継局位置２０４に位置付けられた移動局の場合、基地局により送信されたプリアンブルの被る経路損失が基地局と中継局との間の経路１０８（図１）に沿った経路損失であることを意味する。

両矢印２１２は、中継局のカバレッジ・ゾーン内の移動局により受信されうるプリアンブルの電力レベルＰｐｒの範囲を表す。Ｐｐｒは、移動局が基地局にどれだけ近いか又はどれだけ離れているかに依存して変化する。留意すべき点は、Ｐｐｒ＝Ｐｂｓ−Ｌｂｓ（基地局の送信電力は基地局から移動局への経路損失Ｌｂｓよりも少ない）であることである。

図２で中継局からのダウンリンク・データの送信電力がＰｒｓ（最初）であるとすると、移動局により受信されたときのダウンリンク・データの電力の可能な範囲（Ｐｄａｔａ）は、図２の２１４により示される。Ｐｄａｔａの範囲は、中継局に対する移動局の位置に依存して異なる移動局により観察されうる可能なＰｄａｔａ電力レベルを特定する。範囲２１４内で、第１の小範囲２１６は、Ｐｄａｔａが如何なる移動局により観察されうる最大のＰｐｒ値よりも大きい領域を特定する。また、第２の小範囲２１８は、Ｐｄａｔａが最大のＰｐｒ値より小さい領域を特定する。第１の小範囲２１６内の電力レベルでダウンリンク・データを受信する移動局では、ＰｄａｔａがＰｐｒよりも有意な量だけ大きい可能性がある。従って、移動局のＡＧＣ回路は受信したダウンリンク・データを正しく復元できないだろう。

上述の問題を解決するために、中継局の送信電力Ｐｒｓは、図２のＰｒｓ（新）として表されるように、より低く調整される。図２では、低減されたＰｒｓ値では、Ｐｄａｔａ範囲は２２０として表される。中継局の送信電力の低減により、ＰｄａｔａはＰｐｒより低いので、又は移動局の受信機内のＡＧＣ回路がダウンリンク・データを依然として正しく処理できるほど僅かな量しかＰｐｒを超えないなので、ダウンリンク・データは、移動局により正しく復元されうる電力で受信されるだろう。

中継局及び基地局が２つの異なるチャネルで動作し（換言すると、中継局と基地局との間が周波数及び／又は時間的に分離されている）、以下の２つの条件の何れか一方を備えている場合、中継局のＰｒｓの電力の低減は、中継局から移動局へ送信されるダウンリンク・データのＣ／Ｉ（搬送波対干渉比）性能に不利な影響を与えることなく達成されうる。

第一に、中継局が中継局のカバレッジ・ゾーンの外部からの干渉、例えば別の中継局からの干渉を受けないように、中継局のカバレッジ・ゾーンは十分に離れているので、システムは雑音が制限される。如何なる干渉も存在しないので、中継局の送信電力Ｐｒｓは最小値（雑音レベルより所定のデシベル（ｄＢ）だけ上）まで低減されうる。

第二に、干渉の制限されたシステムでは（移動局から中継局へ／中継局から移動局への送信が他の中継局からの干渉を受ける場合）、（図３に示される）以下の計画が実施され、中継局から中継局への干渉を管理してよい。

図３は、基地局１００のカバレッジ領域内にある中継局１０２の配置を示す。対応する中継局１０２の個々のカバレッジ・ゾーン３０２は、白い領域として示される。これらの領域３０２内では、Ｃ／Ｉマージンは雑音レベルより所定のｄＢ数だけ高い。これは、カバレッジ・ゾーン３０２内の対応する中継局１０２により適切なカバレッジが提供されることを意味する。

中継局１０２の各カバレッジ・ゾーン３０２の外側は、領域３０４内のＣ／Ｉが弱いため対応する中継局１０２により補うことができない対応する領域３０４（斜線部）である。これらの領域３０４内では、基地局１００はカバレッジを提供するために用いられる。基地局のカバレッジ領域内の複数の中継局１０２のカバレッジ・ゾーン３０２を正しく計画することにより、中継局の送信電力Ｐｒｓの低減は、中継局１０２によるダウンリンク・データの送信の適正な性能を阻まない。

留意すべき点は、ダウンリンク送信電力Ｐｒｓが基地局又は中継局の何れかにより調整されうることである。Ｐｒｓの調整が基地局により制御される実施形態では、図４Ａに示されるように以下の手順が実行される。移動局が最初に無線ネットワークにアクセスするとき、（段階４５０で）移動局は基地局へレンジング情報（例えばレンジング・コード）を送信してよい。レンジング手順の例は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格で定められている。このレンジング情報は、基地局及び中継局の両者により受信される。レンジング情報に応答して、（段階４５２で）中継局は基地局へメッセージを転送する。該メッセージは、基地局が中継局から移動局までの経路損失を決定しうる情報（例えば電力レベル）を有する。移動局から受信されたレンジング情報及び中継局から受信されたメッセージに基づき、（段階４５４で）基地局は基地局から移動局までの第１の経路損失と中継局から移動局までの第２の経路損失との間の差を決定できる。第１の経路損失と第２の経路損失との間の差に基づき、（段階４５６で）基地局はＰｒｓを調整するために中継局へ制御メッセージを送信する。留意すべき点は、Ｐｒｓの調整は、アンテナ利得の差、受信機の雑音の差、ケーブル損失の差等も補償できることである。

代案として、図４Ａの手順の代わりに、Ｐｒｓを調整する別の技術は、移動局が基地局により送信されたプリアンブル信号の電力レベルを測定する段階を有する。次に、プリアンブル信号の電力レベルの測定値は、アップリンクで基地局へ（直接に又は中継局を介して）送信される。基地局は該測定値から基地局から移動局までの経路損失を得ることができる。

ＴＤＤシステムでは、ＲＳ−ＭＳ経路損失は、中継局におけるアップリンク測定値から推定することができる。代案として、ＭＳはＲＳからのデータ又はビーコン信号を測定するよう指示されてもよい。中継局から移動局への信号の電力レベルの測定値に応答して、移動局は、測定値データを基地局へ返送する。該返送された測定値データから、基地局は中継局から移動局までの経路損失を得ることができる。

以上に、（中継局と移動局の間のアップリンク及びダウンリンク通信に同一の周波数が用いられる）時分割多重（ＴＤＤ）システムの場合の中継局のダウンリンクＰｒｓを調整する技術を述べた。同様の技術が周波数分割多重（ＦＤＤ）システムに適用されてもよい。ＦＤＤシステムでは、アップリンク測定値はダウンリンク経路損失を低減するために用いることができない。ＦＤＤシステムでは、ダウンリンク経路損失を決定するために、移動局は、基地局及び中継局からの信号を測定し、これらの測定値を基地局へ送信してよい。アップリンク経路損失の場合、移動局は例えば移動局から送信されたレンジング信号を用い、中継局と基地局は該レンジング信号の受信レベルを観察する。中継局は自身の測定値を基地局へ転送し、基地局が基地局の経路損失と中継局の経路損失との間の差を決定することを可能にする。

上述のように、別の実施形態では、移動局のアップリンク送信電力が基地局から移動局までの経路損失と中継局から移動局までの経路損失との間の差に基づき調整され、雑音及び干渉レベルが基地局ではなく中継局で測定されるという事実を考慮される。

幾つかの実施形態に従って、図４Ｂは、中継局へのアップリンク送信のために移動局のアップリンク送信電力を調整し、（基地局と移動局との間及び中継局と移動局との間の）アップリンク経路損失の差を補償する手順を示す。（段階４０２で）中継局は移動局のアップリンク送信を測定する。アップリンク送信の測定値に基づき、（段階４０４で）中継局は、中継局により測定されたアップリンク送信の電力レベルの指標を基地局へ送信する。更に、中継局は、中継局がアップリンクで受けた雑音及び干渉（Ｎ＋Ｉ）レベルを基地局に通知する。

２つの測定値に基づき、（段階４０６で）基地局は経路損失の差及びＮ＋Ｉの差を計算し、次に（段階４０８で）調整されたＮ＋Ｉは基地局から移動局へ送信される。幾つかのシステムでは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に基づくように、Ｎ＋Ｉ情報はブロードキャストされ個々の移動局向けに特定されない。従って、調整は、移動局の特定のパラメータ（例えば、差を反映するために調整されうるＩＥＥＥ８０２．１６ｅに従うOffset_SSperSS及び／又はOffset_BSperSSパラメータ）として含まれてもよい。

更に、ＴＤＤシステムでは、これらのアップリンク測定値はダウンリンクの経路損失の差を推定するために用いることができる。また、基地局は、移動局でデータ復元の失敗を生じさせる過度のＰｄａｔａの可能性を回避又は低減するために要求される中継局のダウンリンク送信電力を調整するために、中継局へ信号を送信することができる。

次に（段階４１０で）移動局は、調整されたＮＩに基づき中継局へのアップリンク送信の電力を変更する。（段階４１２で）変更された電力に従ったアップリンク送信は、移動局により中継局へ送信される。

留意すべき点は、図４Ｂの手順がＰｒｓのダウンリンク電力制御の実行にも拡張されうることである。中継局は、アップリンク送信（４１２）の電力レベルが特定の増分だけ変更されることを知り、従って経路損失の差Ｌｂｓ−Ｌｒｓを継続的に監視できる。このように、アップリンク送信は、中継局におけるＮ＋Ｉ（雑音及び干渉レベル）測定値が基地局における測定値と異なることを考慮しないことに悩まされないだろう。ＴＤＤシステムでは、同一の周波数が中継局と移動局との間のアップリンク送信とダウンリンク送信の両方に用いられるので、測定されたアップリンク送信（４１２）に基づくダウンリンク送信電力Ｐｒｓの調整が実行されてよい。ＴＤＤシステムでは、同一の周波数がアップリンクとダウンリンクの両方に用いられるので、アップリンク方向とダウンリンク方向の両方で中継局と移動局との間の経路損失が同一であることが期待される。

ＦＤＤシステムでは、移動局が基地局及び中継局からの信号を測定し、これらの測定値を基地局へ送信することにより、中継局のダウンリンク電力が調整されてよい。アップリンクの場合、移動局の電力調整は、例えば移動局により送信されたレンジング信号を用い、中継局及び基地局において該レンジング信号の受信された電力レベルを観察することにより実行されてよい。中継局は、自身の測定値を基地局へ送信する。基地局は、アップリンクの基地局−移動局経路及び中継局−移動局経路の経路損失の差並びに雑音及び干渉レベルを考慮した調整を実行するよう移動局に指示する。

代替の実施形態では、中継局がどれだけＰｒｓを調整するかに関する決定を行う代わりに、基地局がどれだけＰｒｓを調整する必要があるかを決定してよい。次に、基地局は、必要なＰｒｓの調整量の通知を中継局へ送信してよい。

上述の実施形態は、比較的小さいカバレッジ・ゾーンを有する中継局に適用可能である。しかしながら、比較的大きいカバレッジ・ゾーンを有する中継局では（中継局の送信電力が別の中継局において干渉を生じるほど大きい場合に、中継局は大きいカバレッジ・ゾーンを有すると考えられる）、上述の中継局の送信電力Ｐｒｓの低減は、ＡＧＣ問題を解決できない。上述のような中継局の展開は、中継局間の有意な干渉が適正な動作を妨げうる干渉の制限されたシステムをもたらす。このような状況では、全ての中継局が同時に電力を低減しない限り、幾つかの中継局のＣ／Ｉ性能は不利な影響を受けてしまう。

上述の問題を解決するために、任意の中継局によりサービスを提供されている移動局は、移動局の経路損失の差（Ｌｂｓ−Ｌｒｓの差）に基づき、複数の移動局のグループにグループ分けされる。Ｌｂｓは基地局から移動局までの経路損失であり、Ｌｒｓは中継局から移動局までの経路損失であると上述した。経路損失の差に依存して、中継局の送信電力レベルは、基地局と中継局の送信電力レベルを実質的に等しくするよう低減される（電力レベルは正確に一致する必要はないが、扱いやすいレベル差を得る点まで釣り合うようにされるべきである）。経路損失の同じ差を有する移動局のグループは、全ての中継局により同時にサービスを提供される。

図５の例では、３つの移動局のグループＭＧＳ１、ＭＳＧ２及びＭＳＧ３が定められる。移動局のグループＭＧＳ１では、中継局の電力はＰｒｓ１まで低減される。移動局のグループＭＧＳ２では、中継局の電力はＰｒｓ２まで低減される。ここでＰｒｓ２はＰｒｓ１より低い。移動局のグループＭＧＳ３では、中継局の電力はＰｒｓ３まで低減される。ここでＰｒｓ３はＰｒｓ２より低い。

図５は、最初の中継局の送信電力ＰｒｓのＰｄａｔａ範囲５０２も示す。しかしながら、ＭＳＧ１では、中継局の送信電力はＰｒｓ１であり、Ｐｄａｔａ範囲５０２は範囲５０４まで低減されている。留意すべき点は、図５に示されるように、ＭＳＧ１のＰｄａｔａ範囲５０４が、Ｐｐｒ（移動局により受信されたプリアンブルの電力）の範囲５２０の低い部分内にあることである。

第２の移動局グループＭＳＧ２のＰｄａｒａ範囲は、５０６（中継局の送信電力Ｐｒｓ２に対応する）として表される。また、第３の移動局グループＭＳＧ３のＰｄａｒａ範囲は、５０８（中継局の送信電力Ｐｒｓ３に対応する）として表される。

異なる移動局グループＭＳＧ１、ＭＳＧ２及びＭＳＧ３は、異なる時間に中継局によりサービスを提供される。換言すると、第１の時間間隔では、中継局はダウンリンク・データをグループＭＧＳ１内の移動局へ電力Ｐｒｓ１で送信し、第２の時間間隔では、中継局はダウンリンク・データをグループＭＧＳ２内の移動局へ電力Ｐｒｓ２で送信し、第３の時間間隔では、中継局はダウンリンク・データをグループＭＧＳ３内の移動局へ電力Ｐｒｓ３で送信する。

留意すべき点は、基地局のカバレッジ領域内の全ての中継局が同一の電力で同時に送信するよう設定されることである。換言すると、カバレッジ領域内の全ての中継局は第１の時間間隔ではＰｒｓ１で送信し、カバレッジ領域内の全ての中継局は第２の時間間隔ではＰｒｓ２で送信する等である。これは、Ｃ／Ｉ性能が不利な影響を受けないことを保証する。

留意すべき点は、幾つかの中継局は（更に少ない移動局が対応するカバレッジ・ゾーンに存在するため又は更に少ない経路損失の差により）更に少ない移動局グループを有してよいことである。

図６は、上述のように、複数の移動局グループ内の移動局とダウンリンク通信を実行する手順を示す。（段階６０２で）中継局のカバレッジ・ゾーン内の移動局毎に、中継局は、移動局から中継局までのアップリンク経路損失を測定する。相互関係により（同一の周波数が中継局と移動局との間のアップリンク及びダウンリンクに用いられるので）、アップリンク経路損失はダウンリンク経路損失Ｌｒｓと等しい。次に（段階６０４で）中継局は、中継局のカバレッジ・ゾーン内の移動局毎に経路損失の差（Ｌｂｓ−Ｌｒｓを決定する。）（段階６０６で）計算された経路損失の差に基づき、中継局は移動局を複数の移動局グループうちの対応するグループへグループ分けする。例えば、経路損失の差がＬｍｉｎとＬｍａｘ（それぞれ最小経路損失と最大経路損失）との間の範囲を有する場合、ＭＳＧ３グループはＬｍｉｎからＬ１までと定められ、ＭＳＧ２グループはＬ１からＬ２までと定められ、ＭＳＧ１グループはＬ２からＬｍａｘまでと定められる。ここでＬｍｉｎ＜Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌｍａｘである。移動局グループの数は、移動局のＡＧＣ回路が許容しうる、プリアンブルの受信電力（Ｐｐｒ）とデータの受信電力（Ｐｄａｔａ）との間の差がどれだけかに基づき選択される。

移動局はカバレッジ領域内で移動しうるので、各移動局のアップリンク経路損失は継続的に監視されなければならず、電力レベル及びグループ割当の再構成が実行される必要がありうる。

次に（段階６０８で）中継局は、個々の送信電力レベル（例えばＰｒｓ１、Ｐｒｓ２、Ｐｒｓ３）を対応する移動局グループ（例えばＭＳＧ１、ＭＳＧ２、ＭＳＧ３）に割り当てる。次に、どのグループ内に各移動局が位置しているかに基づき、複数の送信電力（例えばＰｒｓ１、Ｐｒｓ２、Ｐｒｓ３）のうちの１つを用いて、ダウンリンク通信は中継局と中継局のカバレッジ・ゾーン内の対応する移動局との間で進行する。

図７は、システム７００のブロック図である。システム７００は基地局１００又は中継局１０２（図１）のうちの１つであってよい。システム７００は、記憶装置７０６に接続された１又は複数の中央演算処理装置（ＣＰＵ）７０４で実行可能なソフトウェア７０２を有する。ソフトウェア７０２は、上述のタスクを実行するために実行可能である。システム７００は、無線通信（例えば無線周波数又はＲＦ通信）を実行するためにアンテナ７１０に接続された無線インタフェース７０８を更に有する。

ソフトウェア７０２の命令は、１又は複数のＣＰＵ７０４のようなプロセッサで実行されるために読み出される。プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プロセッサ・モジュール又はサブシステム（１又は複数のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含む）又は他の制御若しくは計算装置を有する。「プロセッサ」は、単一の構成要素又は複数の構成要素を表しうる。

（ソフトウェアの）データ及び命令は、１又は複数のコンピュータ可読若しくはコンピュータが使用可能な記憶媒体として実施される個々の記憶装置内に格納される。記憶媒体は、ダイナミック若しくはスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ又はＳＲＡＭ）、消去可能及びプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能及びプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）及びフラッシュ・メモリのような半導体メモリ素子、固定式、フロッピー（登録商標）及び着脱可能ディスクのような磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、並びにコンパクト・ディスク（ＣＤ）又はデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）のような光媒体のような異なる形式のメモリを有する。

以上の説明では、本発明の理解を提供するために、多くの詳細事項が説明された。しかしながら、当業者は、本発明がそのような特定の詳細にかかわらず実施されて良いことを理解するだろう。本発明は限られた数の実施例に関して説明されたが、当業者はこれらの実施例の多数の変形及び変更を理解するだろう。このような全ての代替、変更及び変形は本発明の真の精神と範囲に包含される。

Claims (20)

1. 基地局と中継局とを含む無線ネットワークにおいて用いられ、前記基地局の無線カバレッジを拡張する方法であって、前記方法は、
   前記基地局によって送信され前記中継局を介して中継されたダウンリンク・データを移動局に通信することであって、前記ダウンリンク・データは、前記基地局から前記移動局に直接送信される制御情報に関連付けられている、ことと、
   前記中継局から前記移動局に前記ダウンリンク・データを送信するために前記中継局の送信電力を調整することにより、前記移動局で受信された前記制御情報の第１の電力レベルと前記移動局で受信された前記ダウンリンク・データの第２の電力レベルとの間の差を低減することと
   を含む、方法。
2. 前記送信電力を調整することは、前記中継局によって実行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信電力を調整することは、前記基地局によって実行される、請求項１に記載の方法。
4. 前記中継局の前記送信電力は、前記基地局からのメッセージに基づいて調整される、請求項１に記載の方法。
5. 前記方法は、前記基地局が、前記基地局から前記移動局までの第１の経路損失と前記中継局から前記移動局までの第２の経路損失との間の差を決定することをさらに含み、
   前記中継局の前記送信電力の調整は、前記決定された差に基づく、請求項４に記載の方法。
6. 前記方法は、
   前記中継局のゾーン内の複数の移動局を複数のグループに分けることであって、前記複数のグループの各々は、時間間隔に関連付けられており、前記複数のグループのうちの各グループに関連付けられている前記時間間隔は、前記複数のグループのうちの別の各グループに関連付けられている時間間隔とは異なっている、ことと、
   前記移動局を含むグループに関連付けられている時間間隔の間、前記複数のグループ内の前記複数の移動局と通信することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記方法は、前記中継局により、ダウンリンク・データを前記複数のグループ内の前記複数の移動局に複数の異なる送信電力で送信することをさらに含み、前記複数の送信電力の各々は、互いに異なっている、請求項６に記載の方法。
8. 前記ダウンリンク・データを前記複数のグループ内の前記複数の移動局に複数の異なる送信電力で送信することは、
   ダウンリンク・データを前記中継局から第１のグループ内の移動局に第１の送信電力で送信することと、
   ダウンリンク・データを前記中継局から第２のグループ内の移動局に第２の送信電力で送信することと
   を少なくとも含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記方法は、移動局の複数のグループに関連する情報を格納することをさらに含み、
   複数の移動局は、前記複数の移動局と前記中継局との間の中継局の経路損失に基づいて、前記複数のグループに割り当てられる、請求項７に記載の方法。
10. 基地局の経路損失は、前記基地局と前記複数の移動局との間に存在し、
    前記複数の移動局は、それぞれの基地局の経路損失とそれぞれの中継局の経路損失との間の差に基づいて、前記複数のグループに割り当てられる、請求項９に記載の方法。
11. 少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む物品であって、
    前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、命令を含み、前記命令は、実行されると、基地局に、
    移動局からのアップリンク送信の測定に応答して中継局によって送信された前記中継局からの情報を受信することであって、前記中継局は、前記基地局と前記移動局との間でデータを中継するために用いられる、ことと、
    前記受信された情報に応答して、前記移動局から前記中継局へのアップリンク送信の電力を変更することを前記移動局に行わせるためのメッセージを前記移動局に送信することと
    を行わせる、物品。
12. 前記移動局から前記中継局へのアップリンク送信の電力は、基地局から移動局までの経路損失と中継局から移動局までの経路損失との間の差に基づいて、かつ、前記基地局の代わりに前記中継局において測定される雑音レベルを考慮して、調整される、請求項１１に記載の物品。
13. 移動局と基地局との間でデータを中継することが可能な中継局を有する無線ネットワークにおいて用いられる基地局であって、
    ダウンリンク・データを前記中継局を介して前記移動局に送信する無線インタフェースであって、前記ダウンリンク・データは、前記基地局から前記移動局に直接送信される制御情報に関連付けられている、無線インタフェースと、
    前記ダウンリンク・データを送信するために前記中継局の送信電力を調整するプロセッサであって、前記中継局の前記送信電力は、ダウンリンク・データが前記移動局によって第１の電力レベルで受信されることを可能にするように適合されており、前記移動局が前記ダウンリンク・データを受信することを可能にするために、前記第１の電力レベルは、前記移動局によって受信された制御情報の第２の電力レベルに実質的に類似している、プロセッサと
    を含む、基地局。
14. 前記プロセッサは、前記移動局と前記中継局との間の中継局の経路損失に基づいて、複数の移動局を移動局の複数のグループに割り当てる、請求項１３に記載の基地局。
15. 基地局の経路損失は、前記基地局と前記移動局との間に存在し、
    前記複数の移動局は、それぞれの基地局の経路損失とそれぞれの中継局の経路損失との間の差に基づいて、前記複数のグループに割り当てられる、請求項１４に記載の基地局。
16. 前記プロセッサは、前記基地局と前記移動局との間の第１の経路損失と前記中継局と前記移動局との間の第２の経路損失との間の差をさらに決定し、
    前記中継局の前記送信電力は、前記差に基づいて調整される、請求項１３に記載の中継局。
17. 前記基地局は、Worldwide Interoperability for Microwave Access（ＷｉＭａｘ）の基地局である、請求項１３に記載の中継局。
18. 少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む物品であって、
    前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は命令を含み、前記命令は、実行されると、基地局に、
    中継局を介して移動局にダウンリンク・データを送信することと、
    制御情報を前記移動局に直接送信することであって、前記制御情報は、前記ダウンリンク・データに関連付けられている、ことと、
    前記中継局から前記移動局に前記ダウンリンク・データを送信するために前記中継局の送信電力を調整することにより、前記移動局において受信されたプリアンブルの第１の電力レベルと前記移動局において受信された前記ダウンリンク・データの第２の電力レベルとの間の差を低減することと
    を行わせる、物品。
19. 前記命令は、実行されると、前記基地局に、
    前記移動局と前記中継局との間の経路損失に従って、複数の移動局を移動局の複数のグループにグループ分けすることを行わせる、請求項１８に記載の物品。
20. 前記命令は、実行されると、前記中継局に、
    ダウンリンク・データを前記複数のグループのうちの複数の異なるグループにおける複数の移動局に複数の異なる電力レベルで送信することをさらに行わせる、請求項１８に記載の物品。
    

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