JPH11510992A - ワイヤレス通信システムにおいて干渉の効果を軽減する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ワイヤレス通信システム２００は、移動局２１５の通信に干渉による劣化が起こると、移動局の位置を推定し（３０３）、その位置推定値をデータベースに記憶する（３０５）。このデータベースを用いて、ワイヤレス通信システム内の移動局２１５が干渉を受ける可能性を、その推定された位置または既知の干渉位置への近接度に基づいて決定する。移動局２１５が既知の干渉位置から所定の距離内にある場合は、移動局２１５が呼品質，期間などの劣化を起こす確率が大きくなる。干渉による劣化を軽減するために、代替搬送波１０４を発見し、これが利用可能な場合は、移動局の通信が代替搬送波１０４にハンドオフされる。移動局２１５のフロントエンドに減衰を追加して、干渉による劣化を軽減することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 ワイヤレス通信システムにおいて干渉の効果を軽減する 方法および装置 関連出願 １９９６年４月２６日にＬabedz他により出願され、本発明の譲受人に譲渡さ れた米国特許出願第（文書番号ＣＥ03008Ｒ）号「ワイヤレス通信システムを制 御する方法および装置」を参照する。 技術分野 本発明は、一般にワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、このよう なワイヤレス通信システムにおける干渉の回避に関する。 発明の背景 ワイヤレス通信システムにおいて干渉を回避する特定の方法は、当技術におい ては周知である。たとえば、米国特許第５，０４８，０１５号は、識別子の存在 と識別源とを識別するために信号内に送信される識別コードの利用を開 示する。米国特許第５，１４８，５４８号は、チャネルが用いられた場合に干渉 を起こす確率に基づいて、チャネルの優先順位を決定する。米国特許第５，２５ ８，９９７号は、拡散スペクトル・システムにおける変調法を用いて、狭帯域シ ステムへの干渉を回避する。米国特許第５，２５５，５１４号は、近隣セル内の 呼に干渉を与える可能性のある、あるいは近隣基地局から実質的干渉を受けるお それのあるチャネルを選択することを避ける。 とりわけ、米国におけるセルラ用途のために企図された現在の符号分割多重接 続（ＣＤＭＡ：Ｃode Ｄivision Ｍultiple Ａccess）ワイヤレス通信システム は、１９９３年７月に制定されたＴＩＡ/ＥＩＡ/ＩＳ-９５「二重モード広帯域 拡散スペクトル・セルラ・システムのための移動局−基地局互換性規準（Ｍobil e station-Ｂase Ｓtation Ｃompatibility Ｓtandard for Ｄual Ｍode Ｗideb and Ｓpread Ｓpectrum Ｃellular Ｓystem）」により定義される。ＣＤＭＡを 構築するために、多くのシステム・オペレータが周波数のブロックを空にして、 そのブロック内にＣＤＭＡ搬送波を配置する。これらのＣＤＭＡ搬送波は、第１ 図に示されるように、すでにシステム内に設置される狭帯域チャネルの隣りに配 置されるのが普通である。 第１図を参照して、２つの狭帯域搬送波１００，１０１が２つの広帯域（ＣＤ ＭＡ）搬送波１０３，１０４に隣接する典型的なチャネル設定計画を示す。第１ 図からわかるよ うに、ＣＤＭＡ搬送波１０３，１０４は狭帯域搬送波１０１，１０１に比べては るかに幅が広い。さらに、ＣＤＭＡ搬送波１０３と狭帯域搬送波１０１との間の 保護周波数帯は、ＣＤＭＡ搬送波１０３上で通信するＣＤＭＡ移動局が狭帯域搬 送波１０１を送信する基地局（図示せず）に近接した場合に、狭帯域搬送波１０ １による干渉からこのＣＤＭＡ移動局を保護するには充分ではない。これは、Ｃ ＤＭＡ移動局内に構築される広帯域受信機の設計上の実際的な制約と、隣接狭帯 域搬送波を充分に拒否できないことによる。このために、ＣＤＭＡ移動局が干渉 する狭帯域基地局の一定の距離内にある場合は、通信（呼）の劣化が起こる。こ の単独の隣接狭帯域搬送波の効果に加えて、搬送波の合成により、相互変調素含 む他のメカニズムによる劣化が起こることもある。 かくして、上記の欠点を克服する改善されたワイヤレス通信システムが必要と される。 図面の簡単な説明 第１図は、狭帯域搬送波が広帯域（ＣＤＭＡ）搬送波に隣接する典型的な（従 来技術の）チャネル設定計画を一般的に示す。 第２図は、本発明により干渉軽減を有利に実現するワイヤレス通信システムを 一般的に示す。 第３図は、本発明により干渉を軽減するための呼品質の利用を流れ図の形で一 般的に示す。 第４図は、本発明により干渉軽減を有利に実現する代替実施例のワイヤレス通 信システムを一般的に示す。 第５図は、本発明によるワイヤレス通信システムにおける干渉の軽減を流れ図 の形で一般的に示す。 好適な実施例の詳細説明 ワイヤレス通信システムは、干渉により移動局の通信に劣化が起こると移動局 の位置を推定して、データベースにその位置推定値を記録する。充分なトレーニ ングの後で、データベースを用いてワイヤレス通信システム内の移動局が干渉を 受ける可能性を、推定された位置または既知の干渉位置への近接度を基にして決 定する。干渉による劣化を軽減するために、代替搬送波をチェックして、改善さ れた性能を提供できるか否かの能力を判断する。代替搬送波が発見され、利用可 能である場合は、移動局の通信における干渉による劣化が起こる前に移動局の通 信が代替搬送波にハンドオフされる。 一般的に述べると、通信資源を介して移動局に応答するワイヤレス通信システ ムは、まず移動局の特性を追跡して被追跡特性を生成することにより干渉の効果 を軽減する。次に、ワイヤレス通信システムは、被追跡特性を潜在的干 渉源に関する干渉特性と比較する。この比較に基づいて、ワイヤレス通信システ ムは、潜在的干渉源の効果を適切に軽減するために必要な段階を踏む。 好適な実施例においては、被追跡特性とは、移動局の位置推定値を生成する移 動局の位置である。また好適な実施例においては、干渉特性とは、潜在的干渉源 の位置である。移動局の位置推定値が、潜在的干渉源の位置から所定の距離内に ある場合は、移動局の通信は、潜在的干渉源を回避するためにハンドオフされる 。潜在的干渉源の位置の所定距離は、予測される、あるいは測定された伝播損失 およびワイヤレス通信システムの構造などを含むいくつかの要因により変動する 。 第２図は、本発明による干渉回避の好適な実施例を一般的に示す。この実施例 においては、ＣＤＭＡ移動局２１５内に位置するグローバル・ポジショニング・ システム（ＧＰＳ）受信機が構築される。ＣＤＭＡ移動局２１５内のＧＰＳ受信 機は、ＧＰＳ衛星により送信される位置情報を監視して、その位置をＣＤＭＡ基 地局２１０，２２０，２３０のうちの１つまたはすべてに報告する。しかし、Ｇ ＰＳは、建物，地下駐車場などにおいては有効性が限られる。ＧＰＳの制約を克 服するために、Ｇhosh他により出願され本明細書の譲受人に譲渡され、本明細書 に参考文献として含まれる米国特許第５，５０８，７０９号に開示されるような 位置特定方法も同様に採用することができる。当業者には理解頂けよう が、この周知の２つの方法を組み合わせて、さらに他の実施例において採用する こともできる。位置推定のさらに別の方法を、本発明の精神および範囲から逸脱 せずに有利に実現することもできる。 第２図を参照して、ＣＤＭＡ基地局２１０，２２０，２３０は、ＣＤＭＡシス テム・コントローラ２３３に結合され、コントローラ２３３自体は公衆電話交換 網（ＰＳＴＮ：public switched telephone network）２３６に結合される。狭 帯域基地局２４０などの潜在的干渉源は、領域２１２により定義される潜在的干 渉エリアを有する。ＣＤＭＡ移動局２１５の位置が領域２１２内にあると推定さ れると、ＣＤＭＡ移動局２１５が狭帯域基地局２４０による干渉を受ける確率が 高くなる。 説明のためだけに、ＣＤＭＡ移動局２１５はＣＤＭＡ搬送波１０３（第１通信 資源）上で通信することができ、潜在的干渉源は狭帯域搬送波１０１を送信する 狭帯域基地局２４０であると仮定する。当技術においては周知のように、ＣＤＭ Ａシステム・コントローラ２３３は、移動局の特性、この実施例においては移動 局の位置を追跡することができる。移動局の特性の追跡に関する詳細については 、上記に引用されたＧhosh他による米国特許第５，５０８，７０９号を参照され たい。 第１図および第２図を参照して、領域２１２は基本的に「干渉領域(region of interference)」を定義する。言 い換えると、移動局２１５が領域２１２内に侵入すると、ＣＤＭＡ搬送波１０３ における移動局の通信は、近隣の狭帯域搬送波１０１（すなわち干渉源）により 劣化しやすい。劣化は、複数の狭帯域搬送波によっても起こる。かくして領域２ １２内の位置は、潜在的干渉源を定義する干渉特性となる。ＣＤＭＡシステム・ コントローラ２３３が移動局２１５が領域２１２内にある（すなわち移動局の位 置推定値が潜在的干渉源の所定距離内にある）ことを検出すると、ＣＤＭＡシス テム・コントローラ２３３は、潜在的干渉源を適切に回避するために必要な段階 を踏む。好適な実施例においては、ＣＤＭＡシステム・コントローラは、移動局 の通信をＣＤＭＡ搬送波１０３からＣＤＭＡ搬送波１０４（第２通信資源）へと ハンドオフする。ハンドオフ後は２つの搬送波１０１，１０４の間には充分な保 護周波数帯１０６が存在するので、ＣＤＭＡ搬送波１０３に対する狭帯域搬送波 １０１の近接度により起こった可能性のある干渉は、本発明により回避される。 移動局の通信をあるＣＤＭＡ搬送波から他の搬送波へとハンドオフするプロセ スが１つの実施例として説明されるが、他の有利な段階を同様に実現することも できる。たとえば、被追跡特性と潜在的干渉源に関する干渉特性との比較に基づ き、移動局２１５のフロントエンドにおける減衰器を動作可能にして、当技術で 周知の方法で干渉効果を軽減することができる。この方法では、干渉は完全には 回避されな いが、許容不能なレベルから、エンド・ユーザに対して充分な呼品質を生成する ために許容可能なレベルまで減衰される。 第３図は、本発明により呼品質を用いて干渉を回避する方法を流れ図の形で一 般的に示す。プロセスは、移動局２１５がサービスを開始すると段階３００で始 まる。段階３０３において、移動局２１５の位置が推定される（ＧＰＳまたは上 記の他の方法のうちの１つを用いて）。移動局の位置推定値と現在の通信資源と が段階３０５において、ＣＤＭＡシステム・コントローラ２３３にあるデータベ ースに格納される。ここでも、移動局２１５により使用される現在の通信資源は 、移動局２１５にサービスを提供し、ＣＤＭＡシステム・コントローラ２３３に 既知である特定の基地局２１０，２２０または２３０から容易に利用可能である 。位置推定値と現在の通信資源がデータベースに格納されると、データベースは 段階３０８において、試験半径Ｒt内の位置を検索される。好適な実施例におい ては、試験半径Ｒtは、領域２１２を定義する半径である。続いて、試験半径Ｒt 内の現在の通信資源（すなわち移動局２１５にサービスを提供する通信資源）の 品質数値Ｑmが、段階３１２において、品質閾値Ｑtと比較され、数値パーセンテ ージＰmが生成される。 この時点で、段階３１５において試験が実行され、品質パーセンテージＰqが 所定の品質パーセンテージＰqよりも大 きいか否かが判定される。好適な実施例においては、品質パーセンテージＰqは 、フレーム消去率（ＦＥＲ: frameerasure rate）と移動局の位置推定値との関 数であり、そのために移動局２１５が移動すると可変する。続いて、試験３１５ がイエスの場合は、段階３１８で試験半径Ｒt内の現在の通信資源に関する呼品 質許容可能であり、プロセスは段階３０３に戻る。しかし試験３１５がノーの場 合は、試験半径Ｒt内の現在の通信資源に関する呼品質は段階３２１において許 容不能であり、プロセスは段階３２４の試験に進む。 段階３２４において、代替の通信資源が利用可能であるか否かを判定するため の試験が実行される。代替資源がない場合は、プロセスは段階３０３に戻る。代 替資源を利用することができる場合は、プロセスは段階３２７に進み、ここで段 階３１５の試験が繰り返される。しかし今度は利用可能な代替の通信資源に関し て試験が行われる。段階３２７の試験がノーの場合は、利用可能な代替の通信資 源の呼品質は許容不能であり（段階３１８）、段階３２４の試験を繰り返して、 別の代替通信資源が利用可能であるか否かが判定される。段階３２７の試験がイ エスの場合は、その代替通信資源の呼品質が段階３３０において許容可能であり 、移動局２１５の通信は、現在の通信資源から利用可能な通信資源へと段階３３ ３においてハンドオフされる。段階３３３のハンドオフ後は、プロセスは３０３ に戻る。 この要領で、本発明により干渉が回避される。 第４図は、本発明による干渉回避を有利に実現する代替実施例のワイヤレス通 信システム４００を一般的に示す。この実施例においては、移動局の位置情報は 、近接検出器を用いて特定のあらかじめ定義された位置において得られる。当技 術では周知の如く、近接検出器は、移動局が検出することのできる小型の補助送 信機または、移動局の送信を検出することのできる小型の補助受信機のいずれで もよい。近接検出器の有効範囲により、複数の近接検出器を組み合わせて用いて 、潜在的干渉源の位置を識別することもできる（たとえば干渉を招く高速道路の 片側に１つずつ）。このような小型の送信機または受信機を潜在的干渉源の近く に置くことにより、システム・コントローラは、移動局がこれらの「潜在的干渉 (potential interference)」位置にある場合を検出することができ、そのために 本発明により干渉効果を軽減するために必要な段階を実行することができる。 第４図を参照して、第４図の多くの要素は第２図の対応する要素と共通するの で、同様の要素は同じ指示番号を有する。さらに第４図には、ＣＤＭＡシステム ・コントローラ２３３に結合された近接検出器４０３も（受信機の形で）図示さ れる。近接検出器４０３により定義されるエリアは、領域４０６である。言い換 えると、近接検出器４０３は、移動局２１５が領域４０６内にあるときに、移動 局２１５ の通信を受信することができる。 近接検出器４０３の位置は任意ではなく、狭帯域基地局２４０などの潜在的干 渉源に隣り合って計画的に配置される。説明の目的のためだけに、移動局２１５ がＣＤＭＡ搬送波１０３（第１通信資源）上で通信することができ、潜在的干渉 源は狭帯域搬送波１０１を送信する狭帯域基地局２４０であると仮定する。 第５図は、本発明により近接検出器４０３を利用して干渉を回避する方法を、 流れ図の形で一般的に示す。この方法では、代替チャネルは、領域４０６で利用 するために確保される。プロセスは、移動局２１５がサービスを開始すると段階 ５００において始まる。次に段階５１０で狭帯域４０３がサンプリングされる。 試験５１３が実行されて、近接検出器４０３が現在の通信資源に伴う「干渉」領 域４０６（たとえば狭帯域搬送波１０１に伴うＣＤＭＡ搬送波１０３）内に移動 局２１５を検出したか否かを判定する。試験５１３の結果がノーの場合は、プロ セスは段階５１０に戻る。試験５１３の結果がイエスの場合（所定の閾値よりも 高い移動局の送信レベルが近接検出器２１１により受信される）、移動局２１５ は干渉を受ける可能性があり、これによりその通信が劣化する。 この干渉を回避するために、ＣＤＭＡシステム・コントローラ２３３は、段階 ５２０において、試験を実行し、代替通信資源の利用可能性を判断する。説明さ れる特定の実施 例については、有効な代替通信資源はＣＤＭＡ搬送波１０４である。ＣＤＭＡ搬 送波１０４は、それと干渉する狭帯域搬送波１０１との間に充分な保護周波数帯 １０６があるために有効な代替通信資源となることに留意されたい。他の実施例 では、異なる基準を用いて、代替通信資源の有効性を決定することができる。ま た、減衰器を用いて、強力な狭帯域搬送波により起こる干渉の効果を削減するこ ともできる。続いて、試験５２０がノーの場合は、ハンドオフを行うことができ ず、プロセスは段階５１０に戻る。試験５２０がイエスの場合は、ＣＤＭＡシス テム・コントローラ２３３は、現在の通信資源から利用可能な代替の通信資源へ の移動局の通信の段階５３０のハンドオフを開始し、プロセスは段階５１０に戻 る。この要領で本発明により干渉が回避される。段階５１３に記述される試験は 、本発明により干渉を回避することのできる１つの基準に過ぎないことに留意す ることが重要である。移動局２１５がアップリンク方向またはダウンリンク方向 のいずれかにおいて、呼品質の低下を起こすか否かを判定するために用いること のできる別の基準例もある。これは、フレーム消去(ＦＥＲ:ＦrameＥrasure Ｒa te)，測定された被受信信号強度指標（ＲＳＳＩ：received signal strength in dications）などの品質数値（Ｑm）または、一般的に干渉／ノイズ・レベルに信 号レベルの尺度を与える同様の数値を定義することにより可能になる。実際には 、呼品質指標を与える任意の数値が、 本発明により企図される。 従って、本発明は上記の実施例の説明に制限されるものではなく、添付の請求 項の精神と範囲とに従うすべてのこのような改変，修正および変形を包含するも のである。本発明は、特定の実施例を参照して特に図示および説明されるが、形 態および詳細における種々の変更は本発明の精神および範囲から逸脱することな く本発明内で可能で或ものであることが、当業者には理解頂けよう。以下の請求 項におけるすべての手段または段階および機能要素の対応する構造，材料，動作 および等価物は、特に請求越されている他の被請求要素と組合わせて、機能を実 行する任意の構造，材料または動作を包含するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．通信資源を介して移動局に応答するワイヤレス通信システムにおいて干渉 の効果を軽減する装置であって： 前記移動局の特性を追跡して、被追跡特性を生成する手段； 前記被追跡特性を前記ワイヤレス通信システムに影響を与える潜在的干渉源に 関する干渉特性と比較する手段；および 前記比較に基づいて前記干渉効果を軽減する手段； によって構成されることを特徴とする装置。 ２．前記干渉特性が前記潜在的干渉源の位置によってさらに構成されることを 特徴とする請求項１記載の装置。 ３．前記比較に基づいて前記干渉効果を軽減する前記手段が、前記比較に基づ いて前記潜在的干渉源を回避する手段によってさらに構成されることを特徴とす る請求項２記載の装置。 ４．前記比較に基づいて前記干渉効果を軽減する前記手段が、前記移動局内で 、前記比較に基づいて前記潜在的干渉源を減衰する手段によってさらに構成され ることを特徴とする請求項２記載の装置。 ５．通信資源を介して移動局に応答するワイヤレス通信システムにおいて干渉 の効果を軽減する方法であって： 前記移動局の特性を追跡して、移動局位置推定値を生成 する段階； 前記移動局位置推定値を前記ワイヤレス通信システムに影響を与える潜在的干 渉源の位置と比較する段階；および 前記比較に基づいて前記干渉効果を軽減する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ６．前記比較に基づいて前記干渉効果を軽減する前記段階が、前記比較に基づ いて前記潜在的干渉源を回避する段階によってさらに構成されることを特徴とす る請求項５記載の方法。 ７．前記潜在的干渉源を回避する前記段階が、代替の通信資源が通信ハンドオ フに関して利用可能であるか否かを判定する段階によってさらに構成されること を特徴とする請求項６記載の方法。 ８．代替の通信資源が通信ハンドオフに関して利用可能であるか否かを判定す る前記段階が代替通信資源上での呼品質が許容可能であるか否かを判定する段階 によってさらに構成されることを特徴とする請求項７記載の方法。 ９．前記潜在的干渉源を回避する前記段階が、前記代替通信資源上での前記呼 品質が許容可能であると判定された場合に、前記移動局を前記通信資源から代替 通信資源にハンドオフする段階によってさらに構成されることを特徴とする請求 項８記載の方法。 １０．前記比較に基づいて前記干渉効果を軽減する前記段階が、前記移動局内 で、前記比較に基づいて前記潜在的 干渉源を減衰する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項５記載 の方法。