JP5826425B2 - 適応クラスタ構成及び切替による多重キャリア通信 - Google Patents

Description

本特許出願は、２０００年１２月１５日付で「適応サブキャリア−クラスタ構成及び選択的ローディングによるＯＦＤＭＡ」という名称で出願された米国特許出願第０９／７３８，０８６号の一部継続出願（ＣＩＰ）である。
本発明は、無線通信の分野に関し、より厳密には、本発明は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使っている多重セル多重加入者無線システムに関する。

直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）は、周波数選択性チャネルで信号送信する際の効率的な変調スキームである。ＯＦＤＭでは、広い帯域幅が、多数の狭帯域サブキャリアに分割されるが、サブキャリアは互いに直交するように構成される。サブキャリア上で変調された信号は、並行して送信される。より詳しくは、Ｃｉｍｉｎｉ，Ｊｒ．による「直交周波数分割多重化を使ったデジタル移動チャネルの分析とシミュレーション」ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．ＣＯＭ−３３巻、第７号、１９８５年７月、６６５−７５頁；Ｃｈｕｎｇ及びＳｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒによる「３Ｇを超えて：ＯＦＤＭ及び動的パケット割当に基づく広帯域無線データアクセス」ＩＥＥＥコミュニケーションズマガジン、第３８巻、第７号、７８−８７頁、２０００年７月、を参照されたい。

多数の加入者のための多重アクセスをサポートするためにＯＦＤＭを使用する１つのやり方として、各加入者が割り当てられたタイムスロット内の全てのサブキャリアを使用する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）がある。直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）は、ＯＦＤＭの基本的フォーマットを使用した多重アクセスの別の方法である。ＯＦＤＭＡでは、多数の加入者が、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）に類似した様式で、異なるサブキャリアを同時に使用する。より詳しくは、Ｓａｒｉ及びＫａｒａｍによる「直交周波数分割多重アクセス及びＣＡＴＶネットワークへのその適用」、テレコミュニケーションに関するヨーロピアントランザクション、第９巻（６）、５０７−５１６頁、１９９８年１１月／１２月、及びＮｏｇｕｅｒｏｌｅｓ、Ｂｏｓｓｅｒｔ、Ｄｏｎｄｅｒ、及びＺｙａｂｌｏｖによる「ランダムＯＦＤＭＡ移動通信システムの改善性能」ＩＥＥＥＶＴＣ'９８の会報、２５０２−２５０６頁、を参照されたい。

多重経路は周波数選択性フェージングを引き起こす。チャネルゲインは、それぞれのサブキャリア毎に異なる。更に、チャネルは、通常、異なる加入者に対して相関付けられていない。ある加入者にとってはフェージングが大きいサブキャリアでも、別の加入者にとっては高いチャネルゲインを提供する場合もある。従って、ＯＦＤＭＡシステムでは、各加入者が高チャネルゲインを享受できるように、サブキャリアを加入者に適応させて割り当てれば好都合である。より詳しくは、Ｗｏｎｇ他による「適応型サブキャリア、ビット及びパワー割当を備えたマルチユーザーＯＦＤＭ」ＩＥＥＥＪ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．第１７巻（１０）、１７４７−１７５８号、１９９９年１０月、を参照されたい。
１つのセルの中で、各加入者がＯＦＤＭＡ内の異なるサブキャリアを有するように調整することができる。各加入者用の信号は互いに直交させることができるので、セル内干渉は殆ど起きない。しかしながら、積極的な周波数再使用プラン、例えば同一スペクトルを多数の隣接するセルで使用する場合、セル間干渉の問題が発生する。ＯＦＤＭＡシステムにおけるセル間干渉も周波数選択性であるのは明らかで、サブキャリアの適応割り当てを行ってセル間干渉の影響を緩和するのは、有用なことである。

ＯＦＤＭＡに関してサブキャリア割当を行うという１つのアプローチは、統合最適化オペレーションであるが、これは、全セル内の全加入者の行動とチャネルに関する知識が必要なばかりでなく、現在の加入者がネットワークを抜けたり新しい加入者がネットワークに加わったりした場合、その度毎に周波数の再調整が必要になる。これは、主に、加入者情報を更新するための帯域幅コストと統合最適化のための計算費用のせいで、実際の無線システムでは非実用的である場合が多い。

直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）システム内でサブキャリアを割り当てるための方法及び装置について説明する。或る実施形態では、本方法は、少なくとも１つのサブキャリアのダイバーシティクラスタを第１の加入者に割り当てる段階と、少なくとも１つのコヒーレンスクラスタを第２の加入者に割り当てる段階とで構成されている。

サブキャリアとクラスタを示す。 サブキャリアを割り当てるプロセスの或る実施形態のフロー図である。 ＯＦＤＭ記号、パイロット、及びクラスタの時間と周波数グリッドを示す。 加入者の処理を示す。 図３の１例を示す。 任意クラスタフィードバック用のフォーマットの或る実施形態を示す。 クラスタをグループに分割する或る実施形態を示す。 グループベースのクラスタ割当のためのフィードバックフォーマットの或る実施形態を示す。 多重セル多重セクターネットワークにおける周波数再利用と干渉を示す。 コヒーレンスクラスタとダイバーシティクラスタ用の別々のクラスタフォーマットを示す。 サブキャリアホッピングを有するダイバーシティクラスタを示す。 加入者の移動による、ダイバーシティクラスタとコヒーレンスクラスタの間の知的切り替えを示す。 クラスタ分類の再構成の或る実施形態を示す。 基地局の或る実施形態を示す。

本発明は、本発明の各種実施形態に関する以下の詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解頂けるであろうが、それらは、本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、その説明と理解を助けることだけを目的に提示するものである。

直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）システム内でサブキャリアを割り当てるための方法及び装置について説明する。或る実施形態では、本方法は、少なくとも１つのサブキャリアのダイバーシティクラスタを第１の加入者に割り当てる段階と、少なくとも１つのコヒーレンスクラスタを第２の加入者に割り当てる段階とで構成されている。
ここに開示する技法を、例としてＯＦＤＭＡ（クラスタ）を使って説明する。しかしながら、本技法は、ＯＦＤＭＡをベースとするシステムに限定されるわけではない。本技法は、一般的には多重キャリアシステムに適用することができ、例えは、キャリアは、ＯＦＤＭＡのクラスタ、ＣＤＭＡの拡散コード、ＳＤＭＡ（空間分割多重アクセス）のアンテナビームなどとなる。或る実施形態では、サブキャリア割当は、各セル内で別々に行なわれる。各セル内では、個々の加入者（例えば、携帯電話など）に対する割当についても、割当毎にセル内の全加入者を考慮に入れて割当決定が行われる各セル内の加入者に対する統合割当とは反対に、新しい加入者がシステムに追加される度に漸進的に行なわれる。

ダウンリンクチャネルに関しては、各加入者は最初に全てのサブキャリアについてチャネルと干渉の情報を測定し、性能の良い（例えば、信号対干渉＋ノイズ比（signal-to-interference plus noise ratio）（ＳＩＮＲ）が高い）複数のサブキャリアを選択して、それら候補サブキャリアに関する情報を基地局にフィードバックする。このフィードバックには、全てのサブキャリアについて又は一部のサブキャリアだけについてのチャネルと干渉の情報（例えば、信号対干渉＋ノイズ比（signal-to-interference-plus-noise-ratio）情報）が含まれる。一部のサブキャリアだけについての情報を提供する場合、加入者は、通常は性能が良好であるか又は他のサブキャリアよりも良好であるとの理由で、使用したいサブキャリアから順番にサブキャリアのリストを提供する。

加入者からこの情報を受信すると、基地局は、基地局で入手可能な追加情報、例えば各サブキャリアのトラフィックロード情報、周波数帯域毎の基地局で待機中のトラフィックリクエストの量、周波数帯域が過度に使用されていないか、及び／又は加入者がどれほどの間情報送信を待っているか等の情報を利用して、候補の中からサブキャリアを更に選択する。或る実施形態では、隣接するセルのサブキャリアローディング情報も、基地局間で交換される。基地局はこの情報をサブキャリア割当に使用してセル間干渉を低減する。

或る実施形態では、フィードバックに基づいて基地局が割当チャネルを選択する結果として、符号化／変調速度の選択が行なわれる。このような符号化／変調速度は、使用に好ましいと分かったサブキャリアを特定する際、加入者が特定してもよい。例えば、ＳＩＮＲがある閾値（例えば１２ｄＢ）より低い場合、直角位相変換打鍵（ＱＰＳＫ）変調が使用されるが、そうでない場合は１６直交振幅変調（ＱＡＭ）が使用される。次いで、基地局は、加入者にサブキャリア割当及び／又は使用される符号化／変調速度を通知する。

或る実施形態では、ダウンリンクサブキャリア割当に関するフィードバック情報は、アップリンクアクセスチャネルを通して基地局に送信されるが、これは、送信タイムスロット毎に短い時間、例えば各１０ミリ秒タイムスロット内の４００マイクロ秒内に起きる。或る実施形態では、アクセスチャネルは、周波数帯域幅全体を占める。基地局は、各サブキャリアのアップリンクＳＩＮＲをアクセスチャネルから直接収集することができる。アップリンクサブキャリアのＳＩＮＲ並びにトラフィックロード情報は、アップリンクサブキャリア割当に使用される。

何れの方向についても、基地局は加入者毎にサブキャリア割当の最終決定を行なう。

以下の説明の中では、チャネルと干渉の感知の方法、加入者から基地局への情報フィードバックの方法、及びサブキャリア選択のために基地局が使用するアルゴリズムを始めとして、選択的サブキャリア割当についても開示する。

以下の説明では、本発明を全体的に理解してもらうために多くの詳細事項を説明している。しかしながら、当業者には自明であるように、本発明はこれら特定の詳細事項なしに実施することができる。別の例では、本発明をあいまいにするのを避けるために、周知の構造と装置を、詳細にではなくブロック図の形態で示している。

以下の詳細な説明の或る部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに関するオペレーションのアルゴリズム及び記号表現の面から提示されている。これらアルゴリズム的記述及び表現は、データ処理技術に熟練した者によって、彼らの作業内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用される手段である。あるアルゴリズムがここにある場合、一般的には、所望の結果に導く首尾一貫した順序のステップであると考えられる。ステップは、物理量を物理的に操作することを必要とするものである。必ずしもというわけではないが、通常は、これらの量は、記憶、送信、組合わせ、比較、その他のやり方で操作することのできる電気又は磁気信号の形態を取る。時には、主に共通に使用するという理由から、これら信号を、ビット、数値、要素、記号、文字、項、数などとして言及するのが好都合であると実証されている。

しかし、上記及び類似の用語は、適当な物理量に対応付けられるもので、これらの量に用いられる便宜上のラベルに過ぎないことに留意頂きたい。以下の説明で明らかにする以外で特に明記しない限り、記述全般を通して、「処理する」又は「電算する」又は「計算する」又は「判定する」又は「表示する」などの用語を使った説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理（電子）量として表現されるデータを操作して、コンピュータシステムのメモリ又はレジスタ又は他のそのような情報記憶装置、伝送又は表示装置内で物理量として同じように表現される他のデータに変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指すものと理解されたい。

本発明は、このオペレーションを実行するための装置にも関係する。本装置は、必要な目的のために特別に構成してもよいし、コンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムにより選択的に起動又は再構成される汎用コンピュータを備えていてもよい。このようなコンピュータプログラムは、限定するわけではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び磁気光ディスクを始めとするあらゆる種類のディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気又は光学カード、電子命令を記憶するのに適した全ての種類の媒体など、それぞれにコンピュータシステムバスに連結されたコンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶される。

ここに提示するアルゴリズム及び表示は、特定のコンピュータ又は他の装置に本来的に関係しているわけではない。各種汎用システムをここに述べる教示に準じたプログラムを使って使用してもよいし、又、必要な方法のステップを実行するためにより特殊化した装置を構成するのも便利であることも分かっている。各種上記システムに必要な構造は、以下の説明から明らかとなるであろう。更に、本発明は、何れの特定のプログラム言語に関連付けて説明しているわけでもない。なお、ここに説明する本発明の教示を実施するために各種プログラム言語を使用してもよいと理解頂きたい。

機械読み取り可能媒体には、機械（例えばコンピュータ）が読み取り可能な形態で情報を記憶又は送信するためのあらゆる機構が含まれている。例えば、機械読み取り可能媒体には、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリ装置、電気的、光学的、音響的又は他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）等が含まれている。

サブキャリア・クラスタリング
ここに説明する技術は、データトラフィックチャネル用のサブキャリア割当に着眼している。セルラーシステムには、通常、制御情報の交換及び他の目的のために事前に割り当てられた別のチャネルがある。これらのチャネルは、ダウンリンク及びアップリンク制御チャネル、アップリンクアクセスチャネル、及び時間・周波数同期チャネルを含んでいることが多い。

図１Ａは、サブキャリア１０１のような複数のサブキャリアとクラスタ１０２を示している。クラスタ１０２のようなクラスタは、図１Ａに示すように、少なくとも１つの物理的サブキャリアを保有している論理ユニットとして定義される。クラスタは、連続した又はばらばらのサブキャリアを保有することができる。クラスタとそのサブキャリアの間のマッピングは、固定されていても再構成可能であってもよい。後者の場合、基地局は、加入者に何時クラスタが再定義されるかを通知する。或る実施形態では、周波数スペクトルは５１２個のサブキャリアを含んでいて、各クラスタは４個の連続したサブキャリアを含んでおり、結果的に１２８個のクラスタとなる。

代表的サブキャリア／クラスタ割当手続き
図１Ｂは、加入者へのクラスタ割当のプロセスの或る実施形態を示すフロー図である。本プロセスは、ハードウェア（例えば、専用論理、回路など）、ソフトウェア（例えば、汎用コンピュータシステム又は専用機械などで稼動するもの）、又は両者の組み合わせから成る処理論理によって実行される。

図１Ｂに示すように、各基地局は、そのセル（又はセクター）内の各加入者にパイロットＯＦＤＭ記号を周期的に同報通信する（処理ブロック１０１）。サウンディングシーケンス又は信号とも呼ばれるパイロット記号は、基地局と加入者の双方に既知である。或る実施形態では、各パイロット記号はＯＦＤＭ周波数帯域幅全体をカバーしている。パイロット記号は、それぞれのセル（又はセクター）毎に異なっていてもよい。パイロット記号は、複数の目的、即ち、時間及び周波数の同期化、クラスタ割当のためのチャネル評価及び信号対干渉／ノイズ（ＳＩＮＲ）比測定などに使用される。

次に、各加入者は、継続的にパイロット記号の受信をモニターし、セル間干渉及びセル内トラフィックを含め、各クラスタのＳＩＮＲ及び／又は他のパラメータを測定する（処理ブロック１０２）。この情報に基づいて、各加入者は、相対的に性能が良好な（例えば、高ＳＩＮＲ低トラフィックローディングの）１つ又は複数のクラスタを選択して、これらの候補クラスタに関する情報を所定のアップリンクアクセスチャネルを通して基地局にフィードバックする（処理ブロック１０３）。例えば、１０ｄＢより高いＳＩＮＲ値は、性能が良好であることを表す。同様に、クラスタ利用率５０％未満も、良好な性能を表している。各加入者は、他よりも相対的に性能が良好なクラスタを選択する。この選択により、各加入者は測定されたパラメータに基づいて使用が望ましいと思われるクラスタを選択することになる。

或る実施形態では、各加入者は各サブキャリアクラスタのＳＩＮＲを測定して、それらＳＩＮＲ測定値をアクセスチャネルを通して基地局に報告する。ＳＩＮＲ値は、クラスタ内の各サブキャリアのＳＩＮＲ値の平均を含んでいる。代わりに、クラスタのＳＩＮＲ値は、クラスタ内のサブキャリアのＳＩＮＲ値中最悪のＳＩＮＲであってもよい。更に別の実施形態では、クラスタ内のサブキャリアのＳＩＮＲ値の加重平均を使用して、クラスタに関するＳＩＮＲを生成している。これは、サブキャリアに適用される重み付けが異なるダイバーシティクラスタで特に有用である。

各加入者から基地局への情報のフィードバックは、各クラスタのＳＩＮＲ値を含んでおり、加入者が使用を望む符号化／変調速度も示している。フィードバック内の情報の順序を基地局が知っている限り、フィードバック内のどのＳＩＮＲ値がどのクラスタに対応しているかを示すためにクラスタインデクスが必要になることはない。別の実施形態では、フィードバック内の情報は、加入者にとってどのクラスタが相対的に最高の性能を有しているかに従って順序付けられている。このような場合は、付帯するＳＩＮＲ値がどのクラスタに対応しているかを示すために、インデクスが必要である。

加入者からフィードバックを受信すると、基地局は、次に、候補の中から加入者用に１つ又は複数のクラスタを選択する（処理ブロック１０４）。基地局は、基地局で入手可能な追加情報、例えば、各サブキャリアに関するトラフィックロード情報、各周波数帯域について基地局で待機中のトラフィックリクエストの量、周波数帯域が過剰使用されていないか、情報送信のためにどれほどの間加入者が待っているか、等の情報を利用する。隣接するセルのサブキャリアローディング情報も、基地局間で交換することができる。基地局は、この情報をサブキャリア割当に使用して、セル間干渉を低減する。

クラスタ選択の後、基地局は、ダウンリンク共通制御チャネルを通して、又は加入者への接続が既に設定されている場合には専用のダウンリンクトラフィックチャネルを通して、クラスタ割当について加入者に通知する（処理ブロック１０５）。或る実施形態では、基地局は、適切な変調／符号化速度についても加入者に通知する。

一旦、基本的な通信リンクが設定されると、各加入者は、専用のトラフィックチャネル（例えば、１つ又は複数の所定のアップリンクアクセスチャネル）を使って、継続してフィードバックを基地局に送信することができる。

或る実施形態では、基地局は、加入者が使用することになるクラスタを全て、一度に割り当てる。別の実施形態では、基地局は、最初に、ここでは基本クラスタと呼ぶ複数のクラスタを割り当て、基地局と加入者との間にデータリンクを設定する。基地局は、次に、ここでは補助クラスタと呼ぶ更に多くのクラスタを加入者に割り当て、通信帯域幅を広げる。基本クラスタの割当には高い優先順位が与えられ、補助クラスタの割当には低い優先順位が与えられる。例えば、基地局は、先ず、加入者に対して基本クラスタの割当を確実にした上で、次いで加入者からの補助クラスタに関する更なる要求を満たそうとする。代わりに、基地局は、基本クラスタを他の加入者に割り当てる前に、補助クラスタを１つ又は複数の加入者に割り当ててもよい。例えば、基地局は、何れかのクラスタを他の加入者に割り当てる前に、基本及び補助クラスタを１人の加入者に割り当ててもよい。或る実施形態では、基地局は、基本クラスタを新しい加入者に割り当てて、その後、クラスタを要求している他の加入者がいるかどうかを判定する。いなければ、基地局は、新しい加入者に補助クラスタを割り当てる。

場合によっては、処理論理は、上記プロセスを繰り返すことによって再教育を実行する（処理ブロック１０６）。再教育は周期的に行なわれる。この再教育は、加入者の移動及びあらゆる干渉の変化を補償する。或る実施形態では、各加入者は、基地局に、その更新されたクラスタの選択及び付帯するＳＩＮＲを報告する。すると、基地局は、再度選択し直して、加入者に新しいクラスタ割当を通知する。再教育は、基地局が開始することができ、その場合、基地局は、特定の加入者にその更新されたクラスタ選択を報告するように要求する。再教育は、チャネル劣化が見られた場合には加入者側からも開始できる。

適応変調及び符号化
或る実施形態では、異なる変調及び符号化速度を使用して、異なるＳＩＮＲを有するチャネルで信頼性の高い送信をサポートする。非常に低いＳＩＮＲで信頼性を改善するために、複数のサブキャリアによる信号拡散を使用してもよい。

符号化／変調表の一例を下表１に示す。

上記例では、１／８拡散は、１つのＱＰＳＫ変調記号が８つのサブキャリアに亘って繰り返されることを示している。反復／拡散は、更に、タイムドメインにまで拡張される。例えば、１つのＱＰＳＫ記号を２つのＯＦＤＭ符号の４つのサブキャリアに亘って繰り返すことができ、結果的に１／８拡散となる。

符号化／変調速度は、最初のクラスタ割当及び速度選択後に受信者側で観測されるチャネル状態に従って適応変更が行われる。

パイロット記号及びＳＩＮＲ測定
或る実施形態では、各基地局は、パイロット記号を同時に送信し、各パイロット記号は図２Ａ−Ｃに示すようにＯＦＤＭ周波数帯域幅全体を占めている。図２Ａ−Ｃに示すように、パイロット記号２０１は、セルＡ、Ｂ、及びＣそれぞれに関してＯＦＤＭ周波数帯域全体を横断して広がっていることが分かる。或る実施形態では、各パイロット記号は、１２８マイクロ秒の長さ又は持続時間にガードタイムが付いて、合計で凡そ１５２マイクロ秒となっている。各パイロット期間の後、所定数のデータ期間があって、その後にパイロット記号の別のセットが続いている。或る実施形態では、各パイロットの後にデータ送信に使用される４つのデータ期間があり、各データ期間は１５２マイクロ秒となっている。

加入者は、パイロット記号からクラスタ毎のＳＩＮＲを評価する。或る実施形態では、加入者は、最初に、干渉又はノイズが無いものとして、振幅及び位相を含め、チャネル応答を評価する。チャネルの評価が済むと、加入者は、受信信号から干渉／ノイズを計算する。

評価されたＳＩＮＲ値は、大きいものから順に並べられ、ＳＩＮＲ値の大きいクラスタが選択される。或る実施形態では、選択されたクラスタは、システムがサポートする（低速ではあるが）信頼性のある送信を可能にする最小ＳＩＮＲよりも大きいＳＩＮＲ値を有している。選択されるクラスタの数は、フィードバック帯域幅及びリクエスト送信速度によって異なる。或る実施形態では、加入者は、常にできるだけ多くのクラスタに関する情報を送ろうと務め、そこから基地局が選択する。

評価されたＳＩＮＲ値は、上記のように各クラスタに対する適当な符号化／変調速度を選択するのにも使用される。適当なＳＩＮＲ指標付けスキームを使用すると、ＳＩＮＲインデクスは、加入者が使用を望む特定の符号化及び変調速度も表示することができる。なお、同一の加入者の場合でも、異なるクラスタは異なる変調／符号化速度を有することもある。

パイロット記号は、セル間の干渉を判定するのに追加の目的を持っている。複数のセルのパイロットは同時に同報通信されるので、（それらが全周波数帯域を占めるため）互いに干渉し合う。パイロット記号のこの衝突を利用して、最悪の場合のシナリオとしての干渉の量を求めることができる。従って、或る実施形態では、本方法を使った上記ＳＩＮＲ評価は、測定された干渉レベルが、全ての干渉源が稼働していると仮定している最悪の場合のシナリオであるという点で、慎重である。このように、パイロット記号の構造は、パケット送信システムにおける最悪時のＳＩＮＲを検出するのに使用するために、周波数帯域全体を占め、異なるセル間の衝突を発生させるようになっている。

データトラフィック期間の間、加入者は干渉のレベルを再度判定することができる。データトラフィック期間は、セル内トラフィック並びにセル間干渉レベルを評価するために使用される。具体的には、パイロット及びトラフィック期間中のパワー差を使用して、望ましいクラスタを選択するために、（セル内）トラフィックローディングとセル間干渉を感知する。

或るクラスタでは、隣接するセル内で使用されていないために、干渉レベルが比較的低いことになる。例えば、セルＡでは、クラスタＡに関して、（セルＣでは使用されているが）セルＢでは使用されていないので干渉は殆ど無い。同様に、セルＡでは、クラスタＢは、セルＣでは使用されていないがセルＢでは使用されているので、セルＢから僅かな干渉を被る。

この評価に基づく変調／符号化速度は、爆発的なパケット送信に起因する頻繁な干渉変化に対して強い。それは、速度の予測が、全ての干渉源が送信中であるという最悪時のシナリオに基づいているためである。

或る実施形態では、加入者はパイロット記号期間とデータトラフィク期間の双方から入手可能な情報を使って、セル内トラフィックロードとセル間干渉両方の存在を分析する。加入者の目的は、加入者が使用したいと思うクラスタについて基地局に表示を提供することである。理想的には、加入者による選択の結果は、チャネルゲインが高く、他のセルからの干渉が低く、利用可能性が高いクラスタということになる。加入者は、その結果を含んでいるフィードバック情報を提供し、所望のクラスタを、順番に又はここに記載していない方法でリスト表示する。

図３は、加入者処理の或る実施形態を示している。処理は、ハードウェア（例えば、専用の論理、回路など）、ソフトウェア（例えば、汎用コンピュータシステム又は専用機械上で実行されるものなど）、又は両者の組み合わせを備えている処理論理により実行される。

図３に示すように、チャネル／干渉評価処理ブロック３０１は、パイロット記号に応答してパイロット期間内に、チャネル及び干渉評価を実行する。トラフィック／干渉分析処理ブロック３０２は、信号情報及びチャネル／干渉評価ブロック３０１からの情報に応答して、データ期間内に、トラフィック及び干渉分析を実行する。

クラスタの順序付け及び速度予測処理ブロック３０３は、チャネル／干渉評価処理ブロック３０１並びにトラフィック／干渉分析処理ブロック３０２の出力に連結され、速度予測と共にクラスタの順序付けと選択を行なう。

クラスタ順序付け処理ブロック３０３の出力は、クラスタリクエスト処理ブロック３０４に入力されるが、これはクラスタと変調／符号化速度を要求する。これら選択の表示は基地局に送られる。或る実施形態では、各クラスタのＳＩＮＲは、アクセスチャネルを通して基地局に報告される。クラスタ選択にこの情報を使って、クラスタが厳しいセル内トラフィックローディングに陥ったり、及び／又は他のセルからの激しい干渉を受けたりするのを回避する。即ち、新しい加入者は、厳しいセル内トラフィックローディングが或る特定のクラスタに関し既に存在する場合、当該クラスタの使用を割り当てられることはない。また、干渉が激しくてＳＩＮＲが低く、低速送信しかできないか又は信頼性の高い送信が全くできないような場合には、そのクラスタは割り当てられない。

処理ブロック３０１によるチャネル／干渉評価は、全帯域幅パイロット記号が複数のセル内で同時に同報通信されていることに起因して発生する干渉を監視することにより当該技術では周知である。干渉情報は、処理ブロック３０２に送られ、処理ブロック３０２はその情報を使用して以下の方程式を解く：
Ｈ_iＳ_i＋Ｉ_i＋ｎ_i＝ｙ_i
ここに、Ｓ_iはサブキャリア（ｆｒｅｑ．ｂａｎｄ）ｉの信号を表し、Ｉ_iはサブキャリアｉの干渉であり、ｎ_iはサブキャリアｉに対応付けられたノイズであり、ｙ_iはサブキャリアｉの観察である。５１２サブキャリアの場合、ｉは０から５１１の範囲にある。Ｉ_i及びｎ_iは、分離されておらず１つの量と考えてもよい。干渉／ノイズ及びチャネルゲインＨ_iは分かっていない。パイロット期間中に、パイロット記号を表す信号Ｓ_i及び観察ｙ_iが分かり、これにより干渉又はノイズがない場合についてのチャネルゲインＨ_iを求めることができる。一旦これが分かると、Ｈ_i、Ｓ_i、及びｙ_iが全て分かっているので、方程式に当てはめて、データ期間中の干渉／ノイズを求めることができる。

処理ブロック３０１と３０２からの干渉情報を使って、加入者は、望ましいクラスタを選択する。或る実施形態では、処理ブロック３０３を使って、加入者はクラスタを順序付けし、そのようなクラスタを使って利用可能となるはずのデータ速度を予測する。予測されたデータ速度情報は、事前に計算されたデータ速度値を載せたルックアップ表から入手することができる。このようなルックアップ表は、各ＳＩＮＲとそれに対応付けられた望ましい送信速度の対を記憶している。この情報に基づいて、加入者は、所定の性能基準に基づき使用を希望するクラスタを選択する。クラスタの順位リストを使って、加入者は、加入者が知っている符号化及び変調速度と共に所望のクラスタを要求して、所望のデータ速度を実現する。

図４は、パワー差に基づいてクラスタを選択するための装置の或る実施形態である。このアプローチは、パイロット記号期間とデータトラフィック期間の両方の間に利用可能な情報を使用して、エネルギー検出を行なう。図４の処理は、ハードウェア（例えば、専用論理、回路など）、ソフトウェア（例えば、汎用コンピュータシステム又は専用機械上で実行されるものなど）、又は両者の組合わせで実施される。

図４に示すように、加入者は、パイロット期間内に各クラスタ毎にＳＩＮＲ評価を行うためのＳＩＮＲ評価処理ブロック４０１、パイロット期間内に各クラスタ毎にパワー計算を行うためのパワー計算処理ブロック４０２、及びデータ期間内に各クラスタ毎にパワー計算を行なうためのパワー計算処理ブロック４０３を含んでいる。減算器４０４は、処理ブロック４０３からのデータ期間中のパワー計算を、処理ブロック４０２からのパイロット期間中のパワー計算から差し引く。減算器４０４の出力は、パワー差順序付け（及びグループ選択）処理ブロック４０５へ入力され、当該ブロックでは、ＳＩＮＲと、パイロット期間とデータ期間の間のパワー差とに基づいて、クラスタの順序付けと選択を行なう。一旦、クラスタが選択されると、加入者は、選択されたクラスタ及び符号化／変調速度を処理ブロック４０６で要求する。

より具体的には、或る実施形態では、パイロット期間中の各クラスタの信号パワーは、トラフィック期間中のそれと、以下に基づいて比較される：

ここに、Ｐ_Pはパイロット期間中に測定された各クラスタに対応するパワーであり、Ｐ₀はトラフィック期間中に測定されたパワーであり、Ｐ_Sは信号パワーであり、Ｐ_Iは干渉パワーであり、Ｐ_Nはノイズパワーである。
或る実施形態では、加入者は、可能であれば、Ｐ_P／（Ｐ_P−Ｐ_D）が比較的大きい（例えば、１０ｄＢのような閾値よりも大きい）クラスタを選択し、Ｐ_P／（Ｐ_P−Ｐ_D）が比較的小さい（例えば、１０ｄＢのような閾値よりも小さい）クラスタを避ける。
代わりに、差は、以下のような、クラスタ内の各加入者毎に、パイロット期間中に観測されるサンプルとデータトラフィック期間中に観測されるサンプルの間のエネルギー差に基づいていてもよい。

このように、加入者は全てのサブキャリアについて差を合算する。

実際の実施形態にもよるが、加入者はクラスタを選択するために、以下の測度、即ちＳＩＮＲとＰ_P−Ｐ_Dの組み合わせ関数を使用する。
β＝ｆ（ＳＩＮＲ，Ｐ_P／（Ｐ_P−Ｐ_D）
ここに、ｆは２つの入力の関数である。ｆの１つの例は、加重平均（例えば、等重量）である。代わりに、加入者は、ＳＩＮＲに基づいてクラスタを選択し、同じようなＳＩＮＲを有するクラスタを判別するのに、パワー差Ｐ_P−Ｐ_Dだけを使用してもよい。差は、閾値（例えば、１ｄＢ）よりも小さくてもよい。

ばらつきを小さくして精度を上げるために、ＳＩＮＲとＰ_P−Ｐ_D両者の測定値を時間について平均してもよい。或る実施形態では、移動平均時間ウインドウを使っており、これは統計的異常を平均するには十分に長く、且つチャネルと干渉の時間変化特性を捉えるには十分に短くなっており、例えば１０ミリ秒である。

ダウンリンククラスタ割当のためのフィードバックフォーマット
或る実施形態では、ダウンリンクの場合、フィードバックは、選択されたクラスタのインデクスとそのＳＩＮＲの両方を保有している。任意のクラスタフィードバックの代表的なフォーマットを図５に示す。図５に示すように、加入者は、クラスタとその付帯するＳＩＮＲ値を示すため、クラスタインデクス（ＩＤ）を提供する。例えば、フィードバックでは、加入者は、クラスタＩＤ１（５０１）及び当該クラスタのＳＩＮＲであるＳＩＮＲ１（５０２）、クラスタＩＤ２（５０３）及び当該クラスタのＳＩＮＲであるＳＩＮＲ２（５０４）、及びクラスタＩＤ３（５０５）及び当該クラスタのＳＩＮＲであるＳＩＮＲ３（５０６）などを提供する。クラスタのＳＩＮＲは、サブキャリアのＳＩＮＲの平均を使って作ることができる。こうして、複数の任意のクラスタを候補として選択することができる。上記のように、選択されたクラスタは、優先順位を示すためにフィードバック内で順序付けることもできる。或る実施形態では、加入者は、クラスタの優先順位リストを作成し、ＳＩＮＲ情報を優先順位の降順で返信する。

通常、ＳＩＮＲ自身の代わりに、ＳＩＮＲレベルに対するインデクスを表示すれば、クラスタにとって適当な符号化／変調を示すのに十分である。例えば、適応符号化／変調の８つの異なる速度を示すために、３ビットフィールドをＳＩＮＲ指標付けに使用してもよい。

代表的基地局
基地局は、リクエストを行っている加入者に望ましいクラスタを割り当てる。或る実施形態では、加入者に割り当てるクラスタの利用可能性は、クラスタ上の合計トラフィックロードに左右される。従って、基地局は、ＳＩＮＲが高いだけでなく、トラフィックロードが低いクラスタを選択する。

図１３は、基地局の或る実施形態のブロック図である。図１３に示すように、クラスタ割当及びロードスケジューリング制御装置１３０１（クラスタアロケータ）は、各加入者に指定されたクラスタのダウンリンク／アップリンクＳＩＮＲ（例えば、ＯＦＤＭ受信機１３０５から受信するＳＩＮＲ／速度インデクス信号１３１３）と、ユーザーデータ、即ち待ち行列充満度／トラフィックロード（例えば、マルチユーザーデータバッファ１３０２からのユーザーデータバッファ情報１３１１を介して）とを含め、必要な全ての情報を収集する。この情報を使って、制御装置１３０１は、各ユーザー毎にクラスタ割当及びロードスケジューリングを決定し、決定情報をメモリ（図示せず）に記憶する。制御装置１３０１は、制御信号チャネル（例えばＯＦＤＭ受信機１３０５を介した制御信号／クラスタ割当１３１２）を通して、決定について加入者に通知する。

或る実施形態では、制御装置１３０１は、更に、システムのトラフィックロードを知っているので、ユーザーアクセスに対する進入制御を行なう。これは、進入制御信号１３１０を使ってユーザーデータバッファ１３０２を制御することにより行なわれる。

ユーザー１−Ｎのパケットデータは、ユーザーデータバッファ１３０２に記憶される。ダウンリンクについては、制御装置１３０１の制御により、マルチプレクサ１３０１は、ユーザーデータを送信待ちの（クラスタ１−Ｍの）クラスタデータバッファにロードする。アップリンクについては、マルチプレクサ１３０３は、クラスタバッファのデータを対応するユーザーバッファに送信する。クラスタバッファ１３０４は、（ダウンリンクの）ＯＦＤＭ送受信器１３０５を通して送信されることになる信号と、送受信器１３０５から受信した信号を記憶する。或る実施形態では、各ユーザーは複数のクラスタを占有し、各クラスタは複数のユーザーによって共有される（時分割多重化式の場合）。

グループベースのクラスタ割当
別の実施形態では、ダウンリンクの場合、クラスタはグループに分割される。各グループは、複数のクラスタを含んでいてもよい。図６は、代表的な分割例を示している。図６に示すように、グループ１−４は、グループ分けの結果として各グループに入れられたクラスタを指す矢印で示されている。或る実施形態では、各グループ内のクラスタは、帯域幅全体に亘って遠く離されている。或る実施形態では、各グループ内のクラスタは、チャネルコヒーレンス帯域幅、即ちその中のチャネル応答が概ね同じである帯域幅、よりも更に離されている。コヒーレント帯域幅の代表的な値は、多くのセルラーシステムについて１００ｋＨｚである。これは、各グループ内の周波数ダイバーシティを改善し、グループ内のクラスタの少なくとも一部が高ＳＩＮＲを提供できる確率を上げることになる。クラスタは、グループに割り当てられる。グループベースのクラスタ割当の目的には、クラスタ指標付けのデータビットを減じ、これにより、クラスタ割当用のフィードバックチャネル（情報）と制御チャネル（情報）の帯域幅要件を緩和することである。グループベースのクラスタ割当は、セル間干渉を低減するためにも使用される。

基地局からパイロット信号を受信した後、加入者は１つ又は複数のクラスタグループに関するチャネル情報を同時に又は順次返送する。或る実施形態では、グループの幾つかに関する情報しか基地局には返送されない。グループの選定及び順序付けには、チャネル情報、セル間干渉レベル、及び各クラスタでのセル内トラフィックロードに基づいて、多くの判定基準を使用することができる。

或る実施形態では、加入者は、最初に、全体性能が最良のグループを選択し、そのグループのクラスタのＳＩＮＲ情報をフィードバックする。加入者は、グループを、ＳＩＮＲが事前に定義された閾値より高いクラスタの番号に基づいて順序付けする。グループ内の全てのクラスタのＳＩＮＲを送信することにより、全てのクラスタインデクスではなく、グループのインデクスだけを送信すればよくなる。このように、各グループのフィードバックは、一般的には２種類の情報、即ち、グループインデクス及び当該グループ内の各クラスタのＳＩＮＲ値を保有している。図７に、グループベースのクラスタ割当を表示する代表的フォーマットを示す。図７に示すように、グループＩＤであるＩＤ１の後には、グループ内のクラスタそれぞれのＳＩＮＲ値が続く。これによりフィードバックのオーバーヘッドが大幅に低減できる。

加入者からのフィードバック情報を受信すると、基地局のクラスタアロケータは、１つ又は複数のグループから、利用可能であれば、複数のクラスタを選択し、次いでそのクラスタを加入者に割り当てる。この選択は、基地局の媒体アクセス制御部での割当により行なわれる。

更に、多重セル環境では、グループは、異なるセルに関係付けられた異なる優先順位を有していてもよい。或る実施形態では、加入者によるグループの選択には、グループの優先順位でバイアスが掛かっており、これは、ある加入者は、あるグループの使用権に関して他の加入者よりも高い優先順位を有していることを意味している。

或る実施形態では、或る加入者と或るクラスタグループの間には何ら固定された関係はないが、別の実施形態では、そのような固定された関係が存在する。加入者と１つ又は複数のクラスタグループの間に固定された関係を有する実施形態では、フィードバック情報内のグループインデクスは、この情報が加入者及び基地局の双方にとってデフォルトにより既知であるため、省略することができる。

別の実施形態では、基地局から加入者に送信されるパイロット信号は、各クラスタの利用可能性も示しており、例えば、パイロット信号は、どのクラスタが他の加入者に対して既に割り当てられているか、及びどのクラスタが新規割当に利用可能であるか、を示す。例えば、基地局は、クラスタのサブキャリアに関してパイロットシーケンス１１１１ １１１１を送信して、当該クラスタが利用可能である旨を表し、１１１１−１−１−１−１を送信して当該クラスタが利用可能でない旨を表す。受信機では、加入者は、先ず、当技術では周知の信号処理方法、例えば相関方法を使って２つのシーケンスを区別し、次いでチャネルと干渉レベルを評価する。

本発明を加入者により入手されたチャネル特性と組み合わせることにより、加入者は、グループに優先順位を付け、高いＳＩＮＲと良好なロードバランスの両方を実現することができる。

或る実施形態では、加入者は、エラー修正コードを使用することによってフィードバック情報を保護する。或る実施形態では、フィードバック内のＳＩＮＲ情報は、先ず、ソース符号化技術、例えば差分エンコーディングを使って圧縮され、次いでチャネルコードによってエンコードされる。

図８は、代表的なセルラーセットアップに関する周波数再使用パターンの或る実施形態を示している。各セルは、基地局で指向性アンテナを使用する６つのセクターを備えた六角形構造を有している。セル間では、周波数再使用係数は１である。各セル内では、周波数再使用係数は２であり、この場合、セクターは２つの周波数を交互に使用する。図８に示すように、影付きの各セクターは、利用可能なＯＦＤＭＡクラスタの半分を使用しており、影無しの各セクターは、クラスタの残り半分を使用している。一般性を損なわずに、影付きセクターに使用されているクラスタをここでは奇数クラスタと呼び、影無しのセクターに使用されているものをここでは偶数クラスタと呼ぶ。

加入者側での全方向アンテナによるダウンリンク信号送信を考察する。図８から、影付きセクターのダウンリンクに関して、セルＡはセルＢと干渉し、セルＢはセルＣと干渉し、セルＣはセルＡと干渉し、つまりＡ−＞Ｂ−＞Ｃ−＞Ａであることが明らかである。影無しセクターに関しては、セルＡはセルＣと干渉し、セルＣはセルＢと干渉し、セルＢはセルＡと干渉し、即ちＡ−＞Ｃ−＞Ｂ−＞Ａである。

セクターＡ１は、セクターＣ１から干渉を受けるが、その送信は、セクターＢと干渉する。つまり、その干渉源と、それが干渉する被害者は同じではない。これは、干渉回避を使った分散クラスタ−割当システムに安定性の問題を発生させ、つまりは、周波数クラスタがセクターＣ１ではなくセクターＢ１に割り当てられた場合、そのクラスタは、ＡＩではクリーンに見えるためにＡ１に割り当てられる。しかしながら、このクラスタＡ１の割当により、Ｂ１の既存の割当に対する干渉問題が発生することになる。

或る実施形態では、トラフィックロードが累進的にセクターに加えられるときに上記問題を緩和するため、異なるクラスタグループには、異なるセルでの使用に関して異なる優先順位が割り当てられる。この優先順位は、クラスタを選択的に割り当てその干渉源からの干渉を回避すると共に、他のセルの既存の割当に対する干渉問題を引き起こす可能性を低減し、できれば最小化するように、統合的に規定される。

先に述べた例を使えば、奇数クラスタ（影付きセクターに使用される）は、３つのグループ、グループ１、２、３に分割される。優先順位を表２に示す。

セクターＡ１について考察する。最初に、グループ１のクラスタは、選択的に割り当てられる。クラスタを要求している加入者がまだもっとある場合、グループ２のクラスタが、測定されたＳＩＮＲによって、加入者に選択的に割り当てられる（セクターＣ１からの強い干渉を受けるクラスタを避ける）。なお、グループ２からセクターＡ１に新たに割り当てられたクラスタは、セクターＢ１のロードが非常に重くて、グループ３及び１双方のクラスタが使い果たされ、グループ２のクラスタも使用されている状態にならない限り、セクターＢ１で干渉問題を引き起こすことはない。表３は、全ての利用可能なクラスタの２／３より少ないクラスタがセクターＡ１、Ｂ１、及びＣ１で使用されている場合の、クラスタ使用を示している。

図４は、影無しセクターの優先順位を示しているが、干渉関係が逆なので、影付きセクターの場合とは異なる。

コヒーレンスクラスタとダイバーシティクラスタの間の知的切換
或る実施形態では、クラスタには２つのカテゴリ、即ち互いに接近している複数のサブキャリアを保有するコヒーレンスクラスタと、少なくとも一部がスペクトル全体に遙か離れて拡散しているサブキャリアを保有するダイバーシティクラスタがある。コヒーレンスクラスタ内の複数のサブキャリアの接近度は、チャネルコヒーレンス帯域幅内、即ち、チャネル応答が概ね同じ帯域幅内、具体的には、多くのセルラーシステムでは通常１００ｋＨｚ以内、であるのが望ましい。これに対し、ダイバーシティクラスタ内のサブキャリアの拡散は、多くのセルラーシステムでは通常１００ｋＨｚ以内であるチャネルコヒーレンス帯域幅よりも広いのが望ましい。従って、このような場合の一般的な目標は拡散を最大化することである。

図９は、セルＡ−Ｃについてのコヒーレンスクラスタとダイバーシティクラスタの代表的クラスタフォーマットを示す。図９に示すように、セルＡ−Ｃに関し、周波数（サブキャリア）のラベリングは、周波数がコヒーレンスクラスタの一部であるかダイバーシティクラスタの一部であるかを示している。例えば、１−８のラベルが付いた周波数はダイバーシティクラスタであり、９−１６のラベルが付いたクラスタはコヒーレンスクラスタである。例えば、セル内のラベル１が付いた全ての周波数は、或るダイバーシティクラスタの一部であり、セル内のラベル２が付いた全ての周波数は、別のダイバーシティクラスタの一部であるが、一方ラベル９が付いた周波数のグループは１つのコヒーレンスクラスタであり、ラベル１０が付いた周波数のグループは別のコヒーレンスクラスタである、等となっている。ダイバーシティクラスタは、干渉平均化を介してセル間干渉の影響を低減するために、異なるセルに対し異なる構成とすることもできる。

図９は、３つの隣接するセルの一例的クラスタ構成を示している。１つのセル内の特定クラスタからの干渉は、他のセルの多くのクラスタに分配され、例えば、セルＡ内のクラスタ１からの干渉はセルＢ内のクラスタ１、８、７、６に分配される。これにより、セルＢ内のどの特定のクラスタに対しても干渉パワーが著しく低減されることになる。同様に、或るセル内のどの特定のクラスタに対する干渉も他のセル内の多くの異なるクラスタから来る。全てのクラスタが強い干渉を及ぼすわけではないので、サブキャリア全体に亘ってチャネル符号化を行うダイバーシティクラスタは、干渉ダイバーシティゲインを提供する。従って、セル境界に近く（例えば、コヒーレント帯域幅内）、セル間干渉を被り易い加入者には、ダイバーシティクラスタを割り当てるのが有効である。

コヒーレンスクラスタ内のサブキャリアは、互いに連続しているか接近している（例えば、コヒーレント帯域幅内）ので、チャネルフェージングのコヒーレント帯域幅内にある場合が多い。従って、コヒーレンスクラスタのチャネルゲインは、変動が大きく、クラスタ選択でその性能を大幅に改善することができる。一方、ダイバーシティクラスタの平均チャネルゲインは、スペクトルに亘って拡散する複数のサブキャリアの中でも本来的な周波数ダイバーシティの故に、バラツキの程度が小さい。クラスタ内のサブキャリア全体に亘ってチャネル符号化しているので、ダイバーシティクラスタは、（自身の多様化の性質上）クラスタの選択ミスに対しては強いが、クラスタ選択からのゲインは小さくなる。サブキャリア全体に亘るチャネル符号化とは、各コードワードが複数のサブキャリアから送信されたビットを含んでいることを意味し、より具体的には、コードワード間の差異ビット（エラーベクトル）が複数のサブキャリアの間に分配されることを意味している。

時間経過と共にサブキャリアホッピングを通してより多くの周波数ダイバーシティを得ることができ、加入者は、或るタイムスロットで或るサブキャリアのセットを占め、別のタイムスロットでは別の異なるサブキャリアのセットを占めることになる。１つの符号化単位（フレーム）は、このようなタイムスロットを複数保有しており、送信されたビットは全フレームに亘ってエンコードされる。

図１０は、サブキャリアホッピングを備えたダイバーシティクラスタを示す。図１０に示すように、図示のセルＡとセルＢには、それぞれ４つのダイバーシティクラスタがあり、個々のダイバーシティクラスタ内の各サブキャリアは、同一のラベル（１、２、３又は４）を有している。別個のタイムスロットを４つ示しているが、各タイムスロットの間に、各ダイバーシティクラスタ用のサブキャリアは変化する。例えば、セルＡでは、サブキャリア１は、タイムスロット１の間はダイバーシティクラスタ１の一部であり、タイムスロット２の間はダイバーシティクラスタ２の一部であり、タイムスロット３の間はダイバーシティクラスタ３の一部であり、タイムスロット４の間はダイバーシティクラスタ４の一部である。この様に、時間経過に伴うサブキャリアホッピングを通して、より多くの干渉ダイバーシティを得ることができ、図１０に示すように、異なるセルに対し異なるホッピングパターンを使用することにより、更に多くの干渉ダイバーシティが実現できる。

加入者がサブキャリア（ホッピングシーケンス）を変更する方法は、符号化を通してより良好な干渉平均化を実現するために、セル毎に異なっていてもよい。

固定無線アクセスのような静止している加入者の場合、時間経過と共にチャネルが変わることは殆どない。コヒーレンスクラスタを使った選択的クラスタ割当は、良好な性能を実現する。一方、移動する加入者の場合、チャネル時間変動（時間経過に伴うチャネルの変化による変動）は非常に大きいこともある。ある時間に高ゲインのクラスタでも、別の時間には激しいフェージングに陥ることもありうる。従って、クラスタ割当は高速で更新しなければならず、制御オーバーヘッドが膨大になってしまう。この場合、ダイバーシティクラスタを使用すれば、強さを補強し、頻繁なクラスタ再割当のオーバーヘッドを軽減することができる。或る実施形態では、クラスタ割当は、しばしばチャネルドップラー速度（Ｈｚ）で計測されるチャネル変更速度、即ち、チャネルが１サイクル後には完全に異なる場合、チャネルが毎秒何サイクルで変更されるか、よりも高速で行なわれる。なお、選択的クラスタ割当は、コヒーレンスクラスタとダイバーシティクラスタの両方について行なうことができる。

或る実施形態では、移動する加入者と静止している加入者が入り混じっているセルの場合、加入者又は基地局、或いは両方に、チャネル／干渉変動検出器を実装することができる。検出結果を使って、加入者及び基地局は、セル境界線上の移動加入者又は静止加入者に対してはダイバーシティクラスタを、基地局に近い静止加入者に対してはコヒーレンスクラスタを、知的に選択する。チャネル／干渉変動検出器は、クラスタ毎に時々にチャネル（ＳＩＮＲ）変動を測定する。例えば、或る実施形態では、チャネル／干渉検出器は、各クラスタのパイロット記号の間のパワー差を測定し、移動ウインドウに亘る差を平均する（例えば、４つのタイムスロット）。差が大きければ、チャネル／干渉が頻繁に変化し、サブキャリア割当は信頼性が低いことを示している。そのような場合、その加入者にはダイバーシティクラスタがより望ましいことになる。

図１１は、加入者の移動に基づいてダイバーシティクラスタとコヒーレンスクラスタの間で知的選択を行うためのプロセスの或る実施形態のフロー図である。プロセスは、ハードウェア（例えば、回路、専用論理など）、ソフトウェア（例えば、汎用コンピュータシステム又は専用機械上で実行されるものなど）、又はその組合わせから成る処理論理によって行なわれる。

図１１に示すように、基地局の処理論理は、チャネル／干渉変動検出を行う（処理ブロック１１０１）。処理論理は、次に、チャネル／干渉変動検出の結果が、ユーザーが移動しているか又はセルの縁に近い静止位置にあることを示しているか否かをテストする（処理ブロック１１０２）。ユーザーが、移動していないか、セルの縁に近い静止位置にもいない場合、プロセスは処理ブロック１１０３に移り、そこで基地局の論理はコヒーレンスクラスタを選択し、それ以外の場合は、プロセスは処理ブロック１１０４に移り、そこで基地局の処理論理はダイバーシティクラスタを選択する。

或る実施形態では、基地局は、パイロット信号の変化速度、即ち正規化されたチャネル変動を検出し、その変化速度が事前に設定された閾値よりも大きいことを判定することによって、加入者が移動しているのか静止しているのかを判断する。チャネル間の正規化された瞬間差は以下のように表される。

ここに、Ｈ_iはチャネルを表し、ｉは個々のチャネルを表すインデクスである。

閾値はシステムによって異なる。例えば、変化速度が（何パーセント（例えば２０％）でもよいが）１０％より大きければ、基地局は、加入者が移動中であると結論付ける。或る実施形態では、信号送信における不変期間が、往復移動遅延の何倍か（例えば、往復移動遅延の５倍）より大きくない場合、基地局は、加入者が移動中であると判定してダイバーシティクラスタを割り当て、そうでなければ、基地局は、コヒーレンスクラスタを割り当てる。

選択は、再教育の間に更新し知的に切り替えることができる。

セル内のコヒーレンスクラスタとダイバーシティクラスタの数の比率／割当は、移動加入者と静止加入者の人数の比によって異なる。システムの展開に伴い人数が変わると、コヒーレンスクラスタとダイバーシティクラスタの割当は、新しいシステムの必要性を受け入れるため構成し直される。図１２は、図９よりも、もっと多くの移動する加入者をサポートできるクラスタ分類の再構成を示す。

当業者には、上記説明を読めば、本発明に多様な変更、修正を加え得ることが疑いも無く自明のものとなるはずであり、従って、説明を目的に図示し説明してきた具体的な実施形態は、全て、限定を意図していない旨理解頂きたい。従って、各種実施形態の詳細に関することは、本発明に不可欠と見なされる特性を詳述している特許請求の範囲に限定を加えることを意図したものではない。

Claims (18)

1. 直交周波数多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を少なくともダウンリンクにおいて用いる無線システムのための方法であって、
   基地局が、加入者装置へ複数のＯＦＤＭＡサブキャリアを使用した第１のパイロット記号を送信する第１の段階と、
   前記基地局が、前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアのうち少なくとも２つを各々が含む複数のクラスタに関する第１のフィードバック情報を該加入者装置から受信する第２の段階と、
   前記基地局が、前記加入者装置が使用するための第１の複数のＯＦＤＭＡサブキャリアに関する第１の割り当て情報を該加入者装置へ送信する第３の段階と、
   前記基地局が、前記加入者装置へ複数のＯＦＤＭＡサブキャリアを使用した第２のパイロット記号を送信する第４の段階と、
   前記基地局が、前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアのうち少なくとも２つを各々が含む前記複数のクラスタに関する第２のフィードバック情報を該加入者装置から受信する第５の段階と、
   前記基地局が、前記加入者装置が使用するための第２の複数のＯＦＤＭＡサブキャリアに関する第２の割り当て情報を該加入者装置へ送信する第６の段階と、を含み、
   前記第１のフィードバック情報は、前記複数のクラスタのそれぞれについての変調方式と符号化速度に関係するインデクスを含み、
   前記第２のフィードバック情報は、前記複数のクラスタのそれぞれについての変調方式と符号化速度に関係するインデクスを含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１及び第２のフィードバック情報は、いずれもソース符号化技法を使って圧縮され、エラー修正でエンコードされることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記第１のパイロット記号及び前記第２のパイロット記号はＯＦＤＭ周波数帯域全体をカバーしていることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記第１の割り当て情報は、前記第１のフィードバック情報が提供された少なくとも１つのクラスタから前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアが選択されることを示すものであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２の割り当て情報は、前記第２のフィードバック情報が提供された少なくとも１つのクラスタから前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアが選択されることを示すものであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアは、他のクラスタに対して相対的に性能が良好な少なくとも１つのクラスタから選択されることを特徴とすることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第４の段階は前記基地局の要求に基づき該基地局が開始するものであることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第４の段階は再教育の一部として前記基地局が開始するものであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１のフィードバック情報は、前記第１のパイロット記号に基づいて前記加入者装置が測定した第１のチャネル及び干渉情報に関連するものであり、
   前記第２のフィードバック情報は、前記第２のパイロット記号に基づいて前記加入者装置が測定した第２のチャネル及び干渉情報に関連するものであることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. 直交周波数多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を少なくともダウンリンクにおいて用いる無線システムのための基地局であって、該基地局は、
    第１の段階において、加入者装置へ複数のＯＦＤＭＡサブキャリアを使用した第１のパイロット記号を送信し、
    第２の段階において、前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアのうち少なくとも２つを各々が含む複数のクラスタに関する第１のフィードバック情報を該加入者装置から受信し、
    第３の段階において、前記加入者装置が使用するための第１の複数のＯＦＤＭＡサブキャリアに関する第１の割り当て情報を該加入者装置へ送信し、
    第４の段階において、前記加入者装置へ複数のＯＦＤＭＡサブキャリアを使用した第２のパイロット記号を送信し、
    第５の段階において、前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアのうち少なくとも２つを各々が含む前記複数のクラスタに関する第２のフィードバック情報を該加入者装置から受信し、そして
    第６の段階において、前記加入者装置が使用するための第２の複数のＯＦＤＭＡサブキャリアに関する第２の割り当て情報を該加入者装置へ送信する、処理装置を備え、
    前記第１のフィードバック情報は、前記複数のクラスタのそれぞれについての変調方式と符号化速度に関係するインデクスを含み、
    前記第２のフィードバック情報は、前記複数のクラスタのそれぞれについての変調方式と符号化速度に関係するインデクスを含むことを特徴とする基地局。
11. 前記第１及び第２のフィードバック情報は、いずれもソース符号化技法を使って圧縮され、エラー修正でエンコードされることを特徴とする請求項１０記載の基地局。
12. 前記第１のパイロット記号及び前記第２のパイロット記号はＯＦＤＭ周波数帯域全体をカバーしていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の基地局。
13. 前記第１の割り当て情報は、前記第１のフィードバック情報が提供された少なくとも１つのクラスタから前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアが選択されることを示すものであることを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の基地局。
14. 前記第２の割り当て情報は、前記第２のフィードバック情報が提供された少なくとも１つのクラスタから前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアが選択されることを示すものであることを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の基地局。
15. 前記複数のＯＦＤＭＡサブキャリアは、他のクラスタに対して相対的に性能が良好な少なくとも１つのクラスタから選択されることを特徴とすることを特徴とする請求項１０から１４までのいずれか一項に記載の基地局。
16. 前記第４の段階は前記処理装置の要求に基づき該処理装置が開始するものであることを特徴とする請求項１０から１５までのいずれか一項に記載の基地局。
17. 前記第４の段階は再教育の一部として前記処理装置が開始するものであることを特徴とする請求項１０から１６までのいずれか一項に記載の基地局。
18. 前記第１のフィードバック情報は、前記第１のパイロット記号に基づいて前記加入者装置が測定した第１のチャネル及び干渉情報に関連するものであり、
    前記第２のフィードバック情報は、前記第２のパイロット記号に基づいて前記加入者装置が測定した第２のチャネル及び干渉情報に関連するものであることを特徴とする請求項１０から１７までのいずれか一項に記載の基地局。