TWI508474B - Communication control device, communication control method, program and communication control system - Google Patents

Communication control device, communication control method, program and communication control system Download PDF

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Berkan Dulek
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Description

通訊控制裝置、通訊控制方法、程式及通訊控制系統
本揭露是有關於通訊控制裝置、通訊控制方法、程式及通訊控制系統。
如美國聯邦通訊委員會(FCC)所指出，無線通訊所需之頻率資源枯竭的主因，是非效率的頻率分配政策(參照下記非專利文獻1)。頻率資源的大部分係連同排他性執照一起分配給特定的事業者，為了防止彼此干擾，對這些事業者的頻率資源上的送訊功率，規定了嚴格的限制。在此種狀況下，一種能夠適應性改變動作參數的無線通訊設備，亦即感知無線(cognitive radio)，正在被開發。伴隨著感知無線的登場，對沒有執照(unlicensed)的使用者，也能在不產生有害干擾的範圍內，開放頻率資源，各國正朝此一方向而進行新政策的規劃。
將對於某頻道具有執照之事業者的系統，稱作首要系統(PS)。另一方面，將為了首要系統而被保護的頻道做回收利用的系統，稱作次級系統(SS)。頻道回 收利用的研究方向，大致上分群成2種。第1研究方向係為，監視首要系統的頻率資源而偵測出PS使用者的不在，然後SS使用者會去利用所偵測到的所謂頻譜空洞，此種所謂的逢機性(opportunistic)之頻率存取(參見下記非專利文獻2)。第2研究方向係為，承認PS使用者與SS使用者的共存，以使得SS使用者不會對PS使用者造成超出容許位準之干擾的方式，來控制次級系統之送訊功率等之參數，此種所謂的頻譜分享(參照下記非專利文獻3)。就頻率資源的有效利用的觀點來看，兩種研究方向都很重要。
[先前技術文獻] [非專利文獻]
[非專利文獻1]Federal Communications Commission,“Spectrum policy task force”ET Docket No.02-135, Nov.2002, Technical Report
[非專利文獻2]J. Mitola and G. Q. Maguire,“Cognitive radio: Making software radios more personal”IEEE Personal Communications, vol.6, no.4, pp.13-18, August 1999
[非專利文獻3]S. Haykin,“Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications”IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol.23, no.2, pp.201-220, February 2005
在上述的第2研究方向、亦即頻譜分享中，許多情況下，是藉由從SS使用者的送訊功率，扣除掉從SS使用者往PS使用者之路徑損失，藉此而推定PS使用者所受到的干擾。路徑損失，係不僅隨著使用者間的距離，還會被衰減所影響，會隨時間而變動。於是，在既存的手法中，是根據所定期間內所推定的路徑損失之平均值或最小值，來推定干擾，決定SS使用者的送訊功率。可是，在此種既存手法中，即使短時間內的路徑損失變大，該路徑損失之增大所造成的功率提升之空間，卻無法讓SS使用者有效使用。因此，次級系統的通訊容量並沒有被最佳化。另一方面，為了以良好的精確度來推定變動的路徑損失，送訊側和收訊側間的緊密傳訊，是必要的。因此，若以較短的循環週期而根據路徑損失來推定干擾，則會導致傳訊負擔增加。
因此，能夠不要過度增加傳訊負擔，次級系統可比既存手法更能有效率地使用頻率資源的機制的實現，是被人們所需求。
若依據本揭露，則可提供一種通訊控制裝置，其所具備的功率控制部，係會使用根據予干擾裝置和 被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率。
又，若依據本揭露，則可提供一種通訊控制方法，係屬於為了控制予干擾裝置的送訊功率，而由通訊控制裝置所執行的通訊控制方法，其特徵為，含有：使用根據前記予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率之步驟。
又，若依據本揭露，則可提供一種程式，係用來使控制通訊控制裝置的電腦，發揮機能而成為：功率控制部，係使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率。
又，若依據本揭露，則可提供一種通訊控制系統，係含有：位於第1無線通訊系統之蜂巢網內的第2無線通訊系統之無線通訊裝置；和通訊控制裝置，係使用根據前記無線通訊裝置的相對位置之變化所推定的衰減指數，以不會對前記第1無線通訊系統給予有害干擾的方式，來決定從前記無線通訊裝置所發送之無線訊號的送訊功率。
若依據本揭露所述之技術，則不會過度增加傳訊負擔，可比既存的手法更為提高次級系統的通訊容 量。
10‧‧‧PS基地台
12‧‧‧蜂巢網
14‧‧‧PS終端
16‧‧‧下鏈訊號
20‧‧‧SS基地台
22‧‧‧圓形領域
24‧‧‧SS終端
26‧‧‧無線訊號
30‧‧‧資料伺服器
110‧‧‧網路通訊部
120‧‧‧無線通訊部
130‧‧‧記憶部
140‧‧‧控制部
150‧‧‧資料取得部
160‧‧‧功率控制部
200‧‧‧通訊控制裝置
[圖1]用來說明頻譜分享之概要的說明圖。
[圖2]用來說明控制次級系統之送訊功率所需的既存手法之一例的說明圖。
[圖3]用來概念性說明新的干擾模型的說明圖。
[圖4]一實施形態所述之通訊控制系統之構成之一例的說明圖。
[圖5]通訊控制裝置之構成之一例的說明圖。
[圖6]通訊控制裝置之全體流程之一例的流程圖。
[圖7]用來建構功率計算式所需之處理的詳細流程之一例的流程圖。
[圖8]用來建構功率計算式所需之處理的詳細流程之另一例的流程圖。
以下，一邊參照添附圖式，一邊詳細說明本揭露的理想實施形態。此外，於本說明書及圖面中，關於實質上具有同一機能構成的構成要素，係標示同一符號而省略重複說明。
又，說明是按照以下順序進行。
1.概要
1-1.頻譜分享
1-2.課題的說明
1-3.新的干擾模型
2.通訊控制系統的構成例
2-1.系統的概略
2-2.通訊控制裝置的構成例
2-3.處理的流程
3.總結
<1.概要>
[1-1.頻譜分享]
圖1係用來說明本揭露所涉及之技術所關連的頻譜分享之概要的說明圖。參照圖1，圖示了首要系統的基地台(以下稱作PS基地台)10。所謂首要系統，係指對於某頻道具有執照之事業者的無線通訊系統。PS基地台10，係在被頒發執照的頻道上，向位於蜂巢網12內部的1台以上的首要系統之終端(以下稱作PS終端)14，提供無線通訊服務。此處，若位於蜂巢網12內部的運作中PS終端的數目較少時，在首要系統的頻率資源中就會產生剩餘(未使用的資源)。若設計成沒有執照的事業者完全不可使用為了首要系統而受保護之頻道，則頻率資源的利用效率係會降低。另一方面，若設計成沒有執照的事業者可以自由運動自己的無線通訊服務，則可能會對原本應被保護之首要系統的無線通訊服務造成有害干擾。於是，在不產 生有害干擾的範圍內，讓沒有執照的事業者回收利用首要系統的剩餘頻率資源，從頻率資源之利用效率提升的觀點來看是被認可的。
在圖1的例子中，係在首要系統的蜂巢網12之內部，係有屬於次級系統之主節點的基地台(以下稱作SS基地台)20及次級系統的1台以上之終端(以下稱作SS終端)24，位於其中。SS基地台20，係將為了首要系統而被保護的頻道做回收利用，係為運用次級系統的通訊控制裝置。SS基地台20係可為，例如，無線存取點、毫微微蜂巢網基地台、熱區基地台、RRH(Remote Radio Head)或其他種類的具有感知無線機能的裝置。此處，例如若在和來自PS基地台10的下鏈訊號16之送訊相同時序上，從SS終端24發送無線訊號26，則在PS終端14中，無線訊號26可能會對下鏈訊號16造成干擾。於是，SS基地台20係以使得在PS終端14中所觀測之干擾位準不會超出所被容許之位準的方式，控制SS終端24的送訊功率。又，SS基地台20係也同樣地控制SS基地台20本身的送訊功率。藉此，就可實現首要系統與次級系統的安全之頻譜分享。此外，若非下鏈送訊而是上鏈送訊的時序上，次級系統發送無線訊號時，則PS基地台10係變成頻譜分享中的保護對象。
[1-2.課題的說明]
通常，首要系統所受到的干擾，係藉由將次級系統的 予干擾(Interfering)裝置(例如圖1的SS終端24)與首要系統的被干擾(Interfered)裝置(例如圖1的PS終端14)之間的路徑損失，從予干擾裝置的送訊功率中加以扣除，而被推定。可是，路徑損失，係除了終端的位置以外，還會受到多重路徑衰減及陰影衰減等之衰減因素所影響，並且是隨時間而變動。因此，要在短循環週期內正確推定路徑損失，是有困難的。於是，在既存手法中，係在每隔具有某時間長度的期間，計算出路徑損失推定值的平均值或最小值，根據這些指標來控制次級系統的送訊功率。
圖2係用來說明控制次級系統之送訊功率所需的既存手法之一例的說明圖。於圖2中，橫軸係表示時間，縱軸係表示路徑損失推定值，將隨時間而變動之路徑損失推定值予以圖形化。在既存手法中，例如，會計算跨越期間TL0 的路徑損失推定值之平均值Lave 或最小值Lwrst 。然後，使用這些平均值Lave 或最小值Lwrst ，在不會對首要系統給予超出所被容許之位準之干擾的範圍內，決定次級系統的送訊功率。
此處，例如在時刻T00 ~時刻T01 、時刻T02 ~時刻T03 、時刻T04 ~時刻T05 的期間中，路徑損失推定值係超出平均值Lave 。因此，使用平均值Lave 來決定次級系統的送訊功率時，圖中以斜線填滿之面積RO1所相當之送訊功率，就算原本是可以利用的，也不會被利用。又，使用最小值Lwrst 來決定次級系統的送訊功率時，除了面 積RO1以外還有圖中以網點填滿之面積RO2所相當之送訊功率，就算原本是可以利用的，也不會被利用。此種非效率，係可藉由縮短期間TL0 來解決。可是，這種解決方案，會導致以短循環週期來推定路徑損失並回饋所需的傳訊負擔增加之缺點。
[1-3.新的干擾模型]
(1)基本原理
於是，本揭露所述之技術，係取代路徑損失，改成導入使用更簡易就能推定的衰減指數來控制送訊功率所需的新的干擾模型。圖3係用來概念性說明新的干擾模型的說明圖。於圖3的例子中，虛線的圖形係表示路徑損失推定值的偏差。一般而言，若衰減的貢獻率(contribution)改變，則路徑損失的偏差也會和路徑損失一起改變。因此，路徑損失推定值和其偏差是具有相關。於是，在新的干擾模型中，是採用一種與路徑損失推定值之偏差有關連的稱作衰減指數的參數，來作為該當衰減指數的函數，建構出用來計算送訊功率所需的功率計算式。該功率計算式，係用所謂表現注水定理(water filling principle)的形式，而被建構。然後，以簡易的手法來推定衰減指數的瞬間值(instantaneous value)，將所推定的瞬間值代入至功率計算式，藉此而決定次級系統的送訊功率。藉此，就可使得次級系統的送訊功率上升到相當於圖2所例示的面積RO1及RO2的量。其結果為，可提升頻率資源的利用效 率。
(2)功率計算式的建構
在新的干擾模型中，係設置如下的前提。亦即，再參照圖1來說明，假設PS終端14係在首要系統的蜂巢網12之內部，呈現均勻機率之分布(uniformly distributed)。又，假設SS終端24係為，在以SS基地台20為中心的半徑rss 之圓形領域之內部，呈現均勻機率之分布。此處，令蜂巢網12的半徑為RC 、PS基地台10與PS終端14之間的距離為rpp 、PS基地台10與SS基地台20之間的距離為rps 、SS基地台20與SS終端24之間的距離為rss 、SS終端24與PS終端14之間的距離為rsp 、PS基地台10-PS端末14之路徑與PS基地台10-SS基地台20之路徑之間的角度為θ 、SS基地台20-PS基地台10之路徑與SS基地台20-SS端末24之路徑之間的角度為。又，令從SS終端24往PS終端14的干擾訊號的衰減指數為ξSP 。節點間距離及角度的結合(joint)機率密度函數(probability density function)，係藉由以下的式(1)來表現。
若把從SS基地台20遠離一距離rss 的次級系 統之送訊台(以下稱作SS送訊台。例如SS終端24)的送訊功率，視為衰減指數ξSP 的函數而表示成PS (rss ,ξSP )，則由於r及ξ係為獨立，因此首要系統的收訊台(以下稱作PS送訊台。例如PS終端14)中的平均SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)損失，可用以下的式(2)來表現。
於式(2)中，fξsp (ξ)係表示，關於衰減指數的標準差σ[dB]下的零平均高斯分布。於式(3)中，GUE 係表示終端的天線增益，Np 係表示被干擾裝置的雜訊功率。En{Gpath,UE,UE (rSP )}係為，跨越整個式(1)所表現的節點間距離的結合機率密度函數而被計算的路徑損失之期望值。
此處，次級系統之收訊台(以下稱作SS收訊台)中的平均SIR(Signal to Noise Ratio)，係如下式的衰減指數ξSP 及距離rSS 的函數。
於式(5)中，PP 係表示PS基地台10的送訊功率，GBS 係表示PS基地台10的天線增益，Gpath,UE,UE (rSS )係表示SS送訊台與SS收訊台之間的路徑損失。En{1/Gpath,BS,UE (rPS )係為，跨越整個與式(1)相同的節點間距離的結合機率密度函數而被計算的路徑損失之期望值。
根據詹森不等式(Jensen's inequality)，遍歷容量的上限係可用下式來表現。此外，遍歷容量的單位係為bps/Hz。
以下的說明中，為了簡明而省略下標字。對了針對次級系統而獲得容量上限最大化的送訊功率，而建構出如下式的附帶限制之最佳化問題(constrained optimization problem)。
於式(8)中，SINRloss,tol 係為首要系統中的SINR損失之容許量。κ 係為依照式(3)所計算的干擾模型參數。用來解開式(7)之附帶限制之最佳化問題所需的拉格朗日函數，係如下式所表現。
若將此拉格朗日函數以PS (ξ)微分，則可導出下式。
若連同PS (ξ)≧0此一限制而針對PS (ξ)求解，則如下式般地，會導出具有截止閾值ξ0 的注水定理的解。
式(11)係為，在予干擾裝置的SS送訊台和被干擾裝置的PS終端之間的衰減指數ξSP 是超過截止閾值ξ0 [dB]的時間中，送訊功率PS (rSS ,ξSP )會變成零的意思。藉此，就可滿足在PS終端上所觀測到之SINR損失是未滿容許量SINRloss,tol 的此一限制。截止閾值ξ0 ，係藉由解開以封閉形式而描述的以下之關係式，而被計算出來。
此外，若以零平均高斯分布(常態分布)為前提，則式(12)係可使用衰減指數ξSP 的已知標準差σ[dB]而如下式般地等價置換。
於式(13)中，Q(．)係表示，關於標準常態分布之尾機率(tail probability)的Q函數。
於此種新的干擾模型中，藉由計算參數κ (rSS )、χ (rSS )及γ 而解開式(12)或式(13)，就可計算出截止閾值ξ0 。然後，使用所被計算出來的截止閾值ξ0 ，就可建構出用來計算送訊功率PS (rSS ,ξSP )所需的功率計算式(式(11))。功率計算式(11)的引數，係只有衰減指數ξSP 。由於首要系統與次級系統之間的位置關係是被機率性假設，因此在建構功率計算式之際，SS送訊台與PS終端之間的路徑損失的實測值就算不被使用也無妨。
在本揭露所述之技術中，是在建構出此種干擾模型的功率計算式後，使用根據予干擾裝置之相對移動而推定的衰減指數ξSP ，來決定SS送訊台的送訊功率。
(3)衰減指數的推定
衰減指數的瞬間值，係藉由應用以下說明的最小平方基礎的衰減推定法，即可被推定。最小平方基礎的衰減推定法，係在例如“Experimental analysis of the joint statistical properties of azimuth spread, delay spread, and shadow fading”(A.Algans, K.I.Pedersen, and P.E.Mogensen, IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol.20, no.3, pp.523-531, April 2002)及“Inter-and intrasite correlations of large-scale parameters from macrocellular measurements at 1800 mhz”(N.Jalden, P.Zetterberg, B. Ottersten, and L.Garcia, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2007)等文獻中均有說明。
若將予干擾裝置和被干擾裝置之間的距離令作d，則在最小平方基礎的衰減推定法中，距離依存之路徑損失hch (d)和衰減指數hsh 之間的關係，係被表現如下式。
【數11】10log10 (h ch (d ))=A +B log10 (d )+10log10 (h sh ) (14)
令距離d為，基準距離d0 與從該當基準距離起算之相對距離之變化di 的和(d=d0 +di )。如此，式(14)係被改寫如下。
此處，在-1<x≦1之範圍內，關於x係成立如下式的泰勒展開。
因此，著眼於式(15)的第3項，在-1<di /d0 ≦1之範圍內針對log10 (1+di /d0 )進行泰勒展開，則會成立如下的近似式。此外，泰勒展開的第3項以後係被忽略。
若將式(17)更一般化，則近似式係可表現如下。
此處，從基準距離d0 起算的相對距離之變化di 、和在距離d=d0 +di 時所測定的收訊功率Pi 之配對，若準備了m個(i=1,2,…,m)，則可建構出如下的聯立方程式。此外，假設|di |<d0 ，m係遠大於n。
係數向量a=(a0 ,a1 ,…,an )，係作為式(19)的最小平方解，而如下式般地被給定。
其結果為，只要藉由解開式(19)的聯立方程式而預先獲得係數向量a=(a0 ,a1 ,…,an )，則可從針對所給予之相對距離di 而從多項式(18)所推定之距離依存的路徑損失推定值與平均收訊功率之間的垂直距離(vertical distance)，推定出衰減指數的瞬間值。如此，藉由將所被推定之衰減指數的瞬間值，代入功率計算式 (11)，就可決定來自SS送訊台的送訊功率。
此外，不限定於此處所說明的例子，衰減指數的瞬間值亦可用其他手法來推定。
<2.通訊控制系統的構成例>
在本節中，說明使用上述干擾模型來控制次級系統的送訊功率的作為一例之通訊控制系統的實施形態。
[2-1.系統的概略]
圖4係一實施形態所述之通訊控制系統1之構成之一例的說明圖。參照圖4，通訊控制系統1係含有：PS基地台10、PS終端14、SS基地台20、SS終端24及資料伺服器30。
資料伺服器30，係為了管理次級系統所做的頻道回收利用而被配備的具有資料庫之伺服器裝置。資料伺服器30，係從PS基地台10收集首要系統的系統資訊。從PS基地台10所收集的系統資訊，係可包含例如：PS基地台10的位置、蜂巢網半徑、天線增益、雜訊功率、PS基地台10的送訊功率及SINR損失容許量等。然後，資料伺服器30係在次級系統的開始運用之際，隨應於來自SS基地台20的要求，而將首要系統的系統資訊，提供給SS基地台20。資料伺服器30係亦可將次級系統所應利用之頻道及頻譜遮罩等之資訊，提供給SS基地台20。SS基地台20與資料伺服器30之間的通訊，係可透 過例如網際網路等之任意網路而進行。又，SS基地台20係亦可從PS基地台10直接接收首要系統的系統資訊。
於本實施形態中，SS基地台20係具有控制SS基地台20本身及SS終端24的送訊功率的通訊控制裝置之功能。SS基地台20，係將SS送訊台(例如SS基地台20或SS終端24)的送訊功率，依照上述的干擾模型，使用衰減指數的瞬間值來決定之。一旦表現注水定理的功率計算式被建構，則只有會被代入至所建構之功率計算式的衰減指數，會以短循環週期而被週期性更新。功率計算式，係在首要系統中觀測到超出容許量之干擾(亦即違反容許量)的時候，可被重新建構。PS終端14(或PS基地台10)係週期性地或觀測到超出容許量之干擾時，發送有關干擾量之觀測報告。SS基地台20，係接收該當觀測報告，因應需要還可重新建構(亦即修正)功率計算式。藉此，就可強化首要系統的保護。
此外，亦可取代SS基地台20，改由資料伺服器30或其他節點，成為用來控制次級系統的送訊功率的通訊控制裝置而動作。
[2-2.通訊控制裝置的構成例]
圖5係通訊控制裝置200之構成之一例的說明圖。參照圖5，通訊控制裝置200係具備：網路通訊部110、無線通訊部120、記憶部130及控制部140。控制部140係含有資料取得部150及功率控制部160。
網路通訊部110係為通訊控制裝置200用來和資料伺服器30之間進行通訊所需的通訊介面。通訊控制裝置200與資料伺服器30之間的通訊，係藉由有線通訊或是無線通訊或是其組合之任一種來實現即可。
無線通訊部120，係為通訊控制裝置200向1台以上之SS終端24提供無線通訊服務所需的無線通訊介面。無線通訊部120，係在為了首要系統而被保護的頻道上，使用依照上述干擾模型而被決定的送訊功率，發送無線訊號。
記憶部130，係使用硬碟或半導體記憶體等之記憶媒體，來記憶通訊控制裝置200的動作所需的程式及資料。例如，記憶部130係將從資料伺服器30所接收之首要系統的系統資訊，加以記憶。又，記憶部130係將用來決定次級系統的送訊功率而被準備或計算出來的參數，加以記憶。
控制部140，係相當於CPU(Central Processing Unit)或DSP(Digital Signal Processor)等之處理器。控制部140，係藉由執行記憶部130或其他記憶媒體中所記憶之程式，以使通訊控制裝置200的各種機能作動。
資料取得部150，係將功率控制部160所進行之送訊功率控制所必需的資料，加以取得。例如，資料取得部150，係在次級系統的運用開始之際，從資料伺服器30取得首要系統的系統資訊。又，資料取得部150係將 參加至次級系統的SS終端24之位置、天線增益及最大送訊功率等之資訊，加以取得。
功率控制部160，係以使得對首要系統之被干擾裝置不會給予超出所被容許位準之干擾的方式，來決定從次級系統之予干擾裝置所發送出來的無線訊號的送訊功率。此外，在首要系統的下鏈送訊的時序上，從SS終端24發送出無線訊號的情況下，SS終端24係為予干擾裝置，PS終端14係為被干擾裝置。另一方面，在首要系統的上鏈送訊的時序上，從SS終端24發送出無線訊號的情況下，PS基地台10係為被干擾裝置。從SS基地台20發送出無線訊號的時候，SS基地台20係為予干擾裝置。
更具體而言，功率控制部160係依照上述的干擾模型，使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數的瞬間值，來決定予干擾裝置的送訊功率。衰減指數的瞬間值係以短循環週期而被週期性推定，使用所推定出來的值來動態更新送訊功率。送訊功率，係藉由例如對表現注水定理的上述功率計算式(11)中代入衰減指數之瞬間值而被決定。功率計算式的截止閾值ξ0 ，係依存於衰減的偏差，透過干擾模型參數κ、χ及γ而被計算。
衰減指數的瞬間值，係亦可在通訊控制裝置200中被推定。亦可取而代之，衰減指數的瞬間值係在其他裝置(例如各個SS終端24)中被推定。前者的情況下，功率控制部160係根據予干擾裝置的相對距離之變 化、亦即上述參數di 所相當之(從基準地點起算的)相對移動量，自己週期性地推定關於各予干擾裝置的衰減指數的瞬間值。後者的情況下，是從推定出衰減指數之瞬間值的裝置，將該當所被推定出來的值，以網路通訊部110加以接收。
功率控制部160，係向各予干擾裝置，指示要使用如此而被動態更新的送訊功率(或更小的送訊功率)。其結果為，在式(2)所表現的SINR損失不會超出首要系統之SINR損失容許量的範圍內，將次級系統的通訊容量做最佳化。但是，上述的干擾模型係基於機率手法而為之，有害干擾的風險並非完全為零。於是，功率控制部160，係當被動態更新之送訊功率在被干擾裝置中發生超出容許量之干擾時，則會重新建構功率計算式。超出容許量之干擾的發生，係可藉由接收來自被干擾裝置(例如PS終端14)的觀測報告，而被偵測。
例如，記憶部130，係將被干擾裝置中所觀測之品質指標和構成功率計算式的參數，預先記憶成彼此對映的對映表。此處的品質指標，係只要是依存於干擾量的指標即可。例如，可使用絕對干擾量、相對於容許位準的相對干擾量、絕對SINR損失、或相對於SINR損失容許量的相對SINR損失等之品質指標。所謂構成功率計算式的參數，係可含有例如上述的干擾模型參數κ、χ、γ及截止閾值ζ0 的其中1者以上。然後，功率控制部160係一旦從被干擾裝置接收觀測報告，則參照記憶部130所記 憶的對映表，隨應於觀測報告中所含之品質指標，來重新建構功率計算式。例如，若觀測到超出容許位準達△I的有害干擾時，可以將截止閾值ξ0 降低該當△I所對應的量。
[2-3.處理的流程] (1)全體流程
圖6係本實施形態所述之通訊控制裝置之全體流程之一例的流程圖。
參照圖6，首先，資料取得部150係在次級系統的運用開始之際，從資料伺服器30取得首要系統的系統資訊(步驟S110)。又，資料取得部150係將予干擾裝置之位置及天線增益等之次級系統的系統資訊，加以取得(步驟S120)。
接著，功率控制部160係將用來推定衰減指數所需的係數向量，加以取得(步驟S130)。該當係數向量，係作為予干擾裝置的相對距離之變化di 與所被設定之收訊功率Pi 的複數配對為基礎的聯立方程式(19)的最小平方解，而在控制的初期化階段(或更早之前)就預先被計算出來。
接著，功率控制部160係使用步驟S110及S120中所取得之資訊，來建構上述干擾模型的功率計算式(步驟S140)。此處的詳細處理流程，在後面還會說明。
接著，功率控制部160係將關於各予干擾裝 置的衰減指數的瞬間值ξSP ，使用從基準地點起算之各予干擾裝置的相對移動量di 和步驟S130中所取得之係數向量，而加以推定(步驟S150)。此外，亦可在各予干擾裝置中推定各個衰減指數的瞬間值ζSP ，所推定出來的值係被報告給通訊控制裝置200。
接著，功率控制部160係依照新的干擾模型，將所推定出來的衰減指數的瞬間值ξSP ，代入步驟S140中所建構之功率計算式，藉此而計算出有關各予干擾裝置的送訊功率(步驟S160)。此處所計算出來的送訊功率，係從通訊控制裝置200通知給各予干擾裝置。
接著，使用所被通知之送訊功率(或更小的送訊功率)，從各予干擾裝置發送無線訊號(步驟S170)。此處所被發送的無線訊號，係會作用成為對首要系統的干擾訊號。可是，由於按照上述干擾模型來控制送訊功率，因此首要系統中的SINR損失，係只要控制誤差不大，就可抑制成SINR損失容許量以下。
接著，功率控制部160係判定被干擾裝置中是否觀測到超出容許位準之干擾，來作為步驟S170中的無線訊號之送訊結果(步驟S180)。例如，若在被干擾裝置中觀測到超出容許位準的干擾時，則用來通知有害干擾之發生的觀測報告，會被網路通訊部110所接收。
若沒有觀測到超出容許位準之干擾時，則處理係回到步驟S150，衰減指數的瞬間值之推定及送訊功率的計算(更新)會被週期性反覆進行。若觀測到超出容 許位準之干擾時，則處理係回到步驟S140，基於觀測報告中所通知的品質指標，來重新建構功率計算式。
(2)功率計算式的建構
圖7係圖6的步驟S140中用來建構功率計算式所需之處理的詳細流程之一例的流程圖。
參照圖7，首先，功率控制部160係按照式(3)，使用終端的天線增益、首要系統的雜訊功率、及(並非實測值而是機率性描述的)路徑損失的期望值，來計算干擾模型參數κ(步驟S141)。
接著，功率控制部160係按照式(5)，使用衰減指數的已知標準差σ，來計算干擾模型參數χ(步驟S142)。
接著，功率控制部160係按照式(8)，使用步驟S141中所計算之干擾模型參數κ及SINR損失容許量，來計算干擾模型參數γ(步驟S143)。
接著，功率控制部160係藉由解開使用干擾模型參數χ及γ而被描述的關係式(12)或(13)，而計算注水定理的截止閾值ζ0 (步驟S144)。
接著，功率控制部160係使用干擾模型參數χ及截止閾值ζ0 ，來建構出表現注水定理的功率計算式(11)(步驟S147)。
(3)功率計算式的重新建構
圖8係圖6的步驟S140中用來建構功率計算式所需之處理的詳細流程之另一例的流程圖。圖8所示的處理，係例如，基於觀測報告中所通知的品質指標而重新建構功率計算式之際，會被執行。
參照圖8，首先，功率控制部160係將被干擾裝置中所觀測到的品質指標，從網路通訊部110所接收之觀測報告中加以取得(步驟S145)。
接著，功率控制部160係將所取得之品質指標所對應的干擾模型參數，藉由參照記憶部130所預先記憶的對映表而加以取得(步驟S146)。此處，作為一例，假設是取得了參數χ 及截止閾值ξ0 。
接著，功率控制部160係使用所取得的干擾模型參數χ 及截止閾值ξ0 ，來重新建構出表現注水定理的功率計算式(11)(步驟S147)。
<3.總結>
目前為止是使用了圖1~圖8，詳細說明了本揭露所述之技術的一實施形態。若依據上述的實施形態，則會使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從予干擾裝置所發出的無線訊號之送訊功率。因此，不必藉由緊密地傳訊來正確推定系統間的路徑損失，就可在予干擾裝置中，有效率地使用將起因於衰減的路徑損失之參差所產生的功率上升之空間。藉此，例如，可以抑制傳訊負擔之增加，同時將為了首要系 統而被保護的頻道做回收利用的次級系統的通訊容量做最佳化。
又，若依據上述實施形態，則送訊功率係藉由對表現注水定理的功率計算式代入衰減指數的瞬間值而決定。衰減指數的瞬間值，係可用比既存手法更短的循環週期，而被更新。因此，例如在發生超出跨越某期間之平均值的路徑損失的時序上，可動態地提升予干擾裝置的送訊功率，提高通訊容量。又，功率計算式係使用依存於衰減之偏差的截止閾值，而被導出。因此，在隨衰減而變動的路徑損失較小的時序上，係藉由將予干擾裝置的送訊功率設成零，就可防止在被干擾裝置中產生有害干擾。
又，若依據上述的實施形態，則當被動態更新之送訊功率在被干擾裝置中發生超出容許量之干擾的時候，功率計算式會被更新。因此，伴隨干擾模型之誤差而來的有害干擾之風險，係可藉由來自被干擾裝置的回饋迴圈而減低，因此可實現更完善的干擾控制。功率計算式，係可藉由參照所觀測之品質指標與干擾模型參數之間的對映表，而被更新。因此，可以抑制為了回饋迴圈而被傳訊的資料量。
此外，所謂“回收利用”此一用語的意義上，可以是首要系統的無線通訊服務與次級系統的無線通訊服務是不同種類的服務，或也可是同一種類的服務。所謂不同種類的無線通訊服務係指例如，從數位TV播送服務、衛星通訊服務、移動體通訊服務、無線LAN存取服 務、或P2P(Peer To Peer)連接服務等之任意服務中所能選擇出來的2種以上之不同種類的無線通訊服務。另一方面，所謂同一種類的無線通訊服務，係可包含有，例如，移動體通訊服務中的由通訊事業者所提供之巨集蜂巢網所致之服務、和由使用者或MVNO(Mobile Virtual Network Operator)所運用的毫微微蜂巢網服務之間的關係。又，所謂同一種類的通訊服務，係亦可包含有依照WiMAX、LTE(Long Term Evolution)或LTE-A(LTE-Advanced)等規格的通訊服務中的基地台所提供之服務、和為了覆蓋頻譜空洞而由中繼台(接力節點)所提供之服務之間的關係。甚至，次級系統係亦可利用，使用頻譜應用技術而被整合的複數斷片頻帶。甚至，次級系統係亦可為，存在於基地台所提供之服務區域內的毫微微蜂巢網群、中繼台群、或提供比基地台還小之服務區域的中小基地台群。本說明書中所說明的干擾模型，係可廣泛適用於這些任意種類的回收利用。
又，本說明書中所說明的干擾模型，係不限定於頻道的回收利用之用途，可適用於無線通訊的領域中的各種干擾控制之用途。
本說明書中所說明的計算處理，係可使用軟體、硬體、及軟體與硬體之組合的任一種方式來實現。構成軟體的程式，係可預先儲存在例如設在裝置內部或外部的記憶媒體中。然後，各程式係例如在執行時被讀取至RAM(Random Access Memory)中，被CPU等之處理器 所執行。
以上雖然一面參照添附圖面一面詳細說明了本揭露的理想實施形態，但本揭露之技術範圍並非限定於所述例子。只要是本揭露之技術領域中具有通常知識者，自然可於申請專利範圍中所記載之技術思想的範疇內，想到各種變更例或修正例，而這些當然也都屬於本揭露的技術範圍。
此外，如以下的構成也是屬於本揭露的技術範圍。
(1)
一種通訊控制裝置，係具備：功率控制部，係使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率。
(2)
如前記(1)所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係藉由對表現注水定律之計算式，代入前記衰減指數，以決定前記送訊功率。
(3)
如前記(2)所記載之通訊控制裝置，其中，前記計算式，係使用依存於衰減之偏差的截止閾值，而被導出。
(4)
如前記(2)或前記(3)所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係使用前記衰減指數的瞬間值，來 動態地更新前記送訊功率。
(5)
如前記(4)所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係在被動態更新之前記送訊功率是在前記被干擾裝置中發生超出容許量之干擾的情況下，則更新前記計算式。
(6)
如前記(5)所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係藉由使用在前記被干擾裝置中所觀測到的品質指標，去參照將構成前記計算式之參數與前記品質指標予以對映的表，以更新前記計算式。
(7)
如前記(1)~(6)之任1項所記載之通訊控制裝置，其中，前記衰減指數，係藉由對一推定式其係具有根據複數個相對距離與在該當複數個相對距離下所分別測定之複數個收訊功率而事先計算出來之係數，代入前記相對距離之變化，而被推定。
(8)
如前記(1)~(7)之任1項所記載之通訊控制裝置，其中，前記被干擾裝置係為首要系統的收訊台；前記予干擾裝置係為，將為了前記首要系統而被保護之頻道做回收利用之次級系統的送訊台。
(9)
如前記(8)所記載之通訊控制裝置，其中，前記通訊控制裝置，係為前記次級系統的前記送訊台。
(10)
如前記(8)所記載之通訊控制裝置，其中，前記通訊控制裝置，係為管理前記頻道之回收利用的伺服器裝置。
(11)
如前記(1)~(10)之任1項所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係根據前記相對距離之變化，來推定前記衰減指數。
(12)
如前記(1)~(10)之任1項所記載之通訊控制裝置，其中，前記通訊控制裝置係還具備：通訊部，係從根據前記相對距離之變化而推定出前記衰減指數的裝置，接收所被推定出來的該當衰減指數。
(13)
一種通訊控制方法，係屬於為了控制予干擾裝置的送訊功率，而由通訊控制裝置所執行的通訊控制方法，其特徵為，含有：使用根據前記予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率之步驟。
(14)
一種程式，係用來使控制通訊控制裝置的電腦，發揮機能而成為：功率控制部，係使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率。
(15)
一種通訊控制系統，係含有：位於第1無線通訊系統之蜂巢網內的第2無線通訊系統之無線通訊裝置；和通訊控制裝置，係使用根據前記無線通訊裝置的相對位置之變化所推定的衰減指數，以不會對前記第1無線通訊系統給予有害干擾的方式，來決定從前記無線通訊裝置所發送之無線訊號的送訊功率。
10‧‧‧PS基地台
14‧‧‧PS終端
20‧‧‧SS基地台
24‧‧‧SS終端
30‧‧‧資料伺服器

Claims (14)

  1. 一種通訊控制裝置，係具備：功率控制部，係使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率；前記功率控制部，係藉由對表現注水定律之計算式，代入前記衰減指數，以決定前記送訊功率。
  2. 如請求項1所記載之通訊控制裝置，其中，前記計算式，係使用依存於衰減之偏差的截止閾值，而被導出。
  3. 如請求項1所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係使用前記衰減指數的瞬間值，來動態地更新前記送訊功率。
  4. 如請求項3所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係在被動態更新之前記送訊功率是在前記被干擾裝置中發生超出容許量之干擾的情況下，則更新前記計算式。
  5. 如請求項4所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係藉由使用在前記被干擾裝置中所觀測到的品質指標，去參照將構成前記計算式之參數與前記品質指標予以對映的表，以更新前記計算式。
  6. 如請求項1所記載之通訊控制裝置，其中，前記衰減指數，係藉由對一推定式其係具有根據複數個相對距離與在該當複數個相對距離下所分別測定之複數個收訊功率而事先計算出來之係數，代入前記相對距離之變化，而被 推定。
  7. 如請求項1所記載之通訊控制裝置，其中，前記被干擾裝置係為首要系統的收訊台；前記予干擾裝置係為，將為了前記首要系統而被保護之頻道做回收利用之次級系統的送訊台。
  8. 如請求項7所記載之通訊控制裝置，其中，前記通訊控制裝置，係為前記次級系統的前記送訊台。
  9. 如請求項7所記載之通訊控制裝置，其中，前記通訊控制裝置，係為管理前記頻道之回收利用的伺服器裝置。
  10. 如請求項1所記載之通訊控制裝置，其中，前記功率控制部，係根據前記相對距離之變化，來推定前記衰減指數。
  11. 如請求項1所記載之通訊控制裝置，其中，前記通訊控制裝置係還具備：通訊部，係從根據前記相對距離之變化而推定出前記衰減指數的裝置，接收所被推定出來的該當衰減指數。
  12. 一種通訊控制方法，係屬於為了控制予干擾裝置的送訊功率，而由通訊控制裝置所執行的通訊控制方法，其特徵為，含有：使用根據前記予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率之步驟；藉由對表現注水定律之計算式，代入前記衰減指數， 以決定前記送訊功率。
  13. 一種通訊控制程式，係用來使控制通訊控制裝置的電腦，發揮機能而成為：功率控制部，係使用根據予干擾裝置和被干擾裝置之間的相對距離之變化所推定的衰減指數，來決定從前記予干擾裝置所發送之無線訊號的送訊功率；前記功率控制部，係藉由對表現注水定律之計算式，代入前記衰減指數，以決定前記送訊功率。
  14. 一種通訊控制系統，係含有：位於第1無線通訊系統之蜂巢網內的第2無線通訊系統之無線通訊裝置；和通訊控制裝置，係使用根據前記無線通訊裝置的相對位置之變化所推定的衰減指數，以不會對前記第1無線通訊系統給予有害干擾的方式，來決定從前記無線通訊裝置所發送之無線訊號的送訊功率；前記通訊控制裝置，係藉由對表現注水定律之計算式，代入前記衰減指數，以決定前記送訊功率。
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