(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局を動作させる方法において、
UEの第1の送信電力を決定するステップを備えていて、前記送信電力を決定するステップは、
サービング基地局受信電力を決定するステップと、
前記基地局に対する前記ユーザ機器(UE)の経路損失を決定するステップと、
前記UEでのダウンリンク信号対雑音干渉比(SNIR)を決定するステップと、
前記第1のUE送信電力を形成するステップとを有していて、前記形成するステップは、前記サービング基地局受信電力、前記基地局に対する前記UEの前記経路損失および前記ダウンリンクSNIRを合計するステップを有していて、
更に、前記UEに前記第1のUE送信電力で送信するよう命令するステップを備えている
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
第1の調整係数を決定するステップをさらに備えていて、
前記第1のUE送信電力を形成するステップは、前記ダウンリンクSNIRを前記第1の調整係数で乗算するステップをさらに有している
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1のUE送信電力を形成するステップは、第2の調整係数を合計するステップをさらに有していて、
前記ダウンリンクSNIRと前記第1の調整係数の積が、前記第2の調整係数未満である場合には、
第2のUE送信電力を形成し、前記第2のUE送信電力を形成することは、前記サービング基地局受信電力および前記基地局に対する前記UEの前記経路損失を合計することを含んでいて、
更に、前記UEに前記第2のUE送信電力で送信するよう命令する
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記ダウンリンクSNIRは、前記UEから前記基地局で受信された前記電力と近隣基地局で前記UEによってもたらされる干渉の合計との差の推定値に近似する
ことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
基地局を動作させる方法において、
UEの第1の送信電力を決定するステップを備えていて、前記送信電力を決定するステップは、
サービング基地局受信電力を決定するステップと、
前記基地局に対する前記ユーザ機器(UE)の経路損失を決定するステップと、
前記UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定するステップと、
電力調整値を決定するステップとを有していて、前記電力調整値を決定するステップは、前記サービング基地局受信電力から前記UEが近隣基地局にもたらす前記合計平均干渉を減算して第1の差を形成し、前記電力調整値は、前記第1の差を有していて、
更に、前記第1のUE送信電力を計算するステップを有していて、前記計算するステップは、前記サービング基地局受信電力、前記基地局に対する前記UEの前記経路損失および前記電力調整値を合計するステップを有していて、
更に、前記UEに前記第1のUE送信電力で送信するよう命令するステップを備えている
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
第1の調整係数を決定するステップをさらに有していて、
前記電力調整値を決定するステップは、前記第1の差を前記第1の調整係数で乗算するステップをさらに有している
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
【請求項７】
第2の調整係数を決定するステップをさらに有していて、前記第1のUE送信電力を計算するステップは、第2の調整係数を前記サービング基地局受信電力、前記基地局に対する前記UEの前記経路損失および電力調整値と合計するステップを有していて、
前記電力調整値が前記第2の調整係数未満である場合には、
第2のUE送信電力を計算し、前記第2のUE送信電力を計算することは、前記サービング基地局受信電力および前記基地局に対する前記UEの前記経路損失を合計することを含んでいて、
更に、前記UEに前記第2のUE送信電力で送信するよう命令する
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定するステップは、式
【数１】
0005633758.tif 000015
を評価するステップを有していて、qiは、i番目の近隣基地局で前記UEによってもたらされる干渉レベルを有している
ことを特徴とする請求項5から7のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
qiを決定するステップをさらに有していて、qiを決定するステップは、
それぞれの近隣基地局が、前記UEから受信された信号を測定するステップと、
それぞれの近隣基地局が、前記サービング基地局に前記UEから受信された信号を通知するステップとを有していて、前記UEから受信された信号は、サウンディング信号を含んでいて、
更に、前記UEがそれぞれの近隣基地局から受信された信号を測定するステップと、
前記サービング基地局にそれぞれの近隣基地局から受信された信号の最も強い信号レベルを通知するステップとを有している
ことを特徴とする請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定するステップは、式
【数２】
0005633758.tif 000016
を評価するステップを有していて、qiは、i番目の近隣基地局で前記UEによってもたらされる干渉レベルを有していて、λiは、qiに適用される重み付け係数を表していて、qiは、前記i番目の近隣基地局との受信干渉レベルを有している
ことを特徴とする請求項5から9のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定するステップは、式
【数３】
0005633758.tif 000017
を評価するステップを有していて、
q1iは、第1のグループの近隣基地局のi番目の近隣基地局で前記UEによってもたらされる干渉レベルを有していて、
λ1iは、前記第1のグループの近隣基地局の最大受信干渉目標値に適用される重み付け係数を表していて、
qjnは、n番目のグループの近隣基地局のj番目の近隣基地局で前記UEによってもたらされる干渉レベルを有していて、
λnは、前記n番目のグループの近隣基地局の最大受信干渉目標値に適用される重み付け係数を表している
ことを特徴とする請求項5から10のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
無線基地局において、
送信機と、
受信機とを備えていて、前記基地局は、
前記受信機でのサービング基地局受信電力を決定し、
前記基地局に対するユーザ機器(UE)の経路損失を決定し、
前記UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定し、
電力調整値を決定し、前記電力調整値を決定することは、前記サービング基地局受信電力から前記UEが近隣基地局にもたらす前記合計平均干渉を減算して第1の差を形成することを含んでいて、前記電力調整値は、前記第1の差を有していて、
更に、前記第1のUE送信電力を計算し、前記計算することは、前記サービング基地局受信電力、前記基地局に対する前記UEの前記経路損失、前記電力調整値を合計することを含んでいて、
更に、前記UEに前記送信機を介して前記第1のUE送信電力で送信するよう命令するように構成されている
ことを特徴とする無線基地局。
【請求項１３】
前記基地局は、
第2のUE送信電力を計算し、前記第2のUE送信電力を計算することは、前記サービング基地局受信電力および前記基地局に対する前記UEの前記経路損失を合計することを含んでいて、
更に、前記UEに前記送信機を介して前記第2のUE送信電力で送信するよう命令するようにさらに構成されている
ことを特徴とする請求項12に記載の無線基地局。
【請求項１４】
近隣基地局は、他の基地局からの受信合計干渉に反比例するパイロット電力値を変更するように構成されていて、
前記パイロットのダウンリンクSNIRは、式
【数４】
0005633758.tif 000018
を表すために使用される
ことを特徴とする請求項12または13に記載の無線基地局。
【請求項１５】
請求項13または14に記載の基地局とともに動作するように構成されたUE。
【請求項１６】
前記UEは、近隣セルから受信されたダウンリンク信号および干渉レベルを使用して、式
【数５】
0005633758.tif 000019
を評価することによって、ダウンリンクSNIRを決定するように構成されていて、qiは、i番目の近隣基地局で前記UEによってもたらされる干渉レベルを表していて、λiは、qiに適用される重み付け係数を表している
ことを特徴とする請求項15に記載のUE。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2009年12月8日に出願された「System and Method for Power Control」という名称の米国非仮出願第12/633,657号の利益を主張するものであり、この出願は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に無線通信システムに関し、より詳細には電力制御のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムは、携帯電話、ラップトップコンピュータおよび様々なマルチメディアデバイスなどの様々なアクセス端末を使用して、複数のユーザに音声サービスおよびデータサービスを提供するために広く使用されている。そのような通信システムは、IEEE 801.11ネットワーク、携帯電話ネットワークおよび/またはモバイルブロードバンドネットワークなどのローカルエリアネットワークを包含することができる。通信システムは、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、符号分割多元接続(CDMA)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)などの1つまたは複数の多元接続技術を使用することができる。モバイルブロードバンドネットワークは、汎用パケット無線サービス(GPRS)、第3世代規格(3G)、Worldwide Interoperability for Microwave Access(WiMAX)、ユニバーサル移動通信システム(UMTS)、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)、エボリューションデータオプティマイズドEV-DO、またはロングタームエボリューション(LTE)などのいくつかのシステムタイプまたはパートナーシップに準拠することができる。
【０００４】
従来のモバイルブロードバンドシステム100の一例が図1に示されている。モバイルブロードバンドシステムはセル108、110および112に分割され、それぞれのセル108、110および112は対応する基地局102、104および106を有する。モバイル端末またはユーザ機器(UE)116および114は、基地局102、104および106のうちの1つを介してネットワーク100にアクセスする。3つの基地局108、110および112ならびに2つのUE114および116は例を簡潔にするために使用されているが、複数のセルおよびUEを実際のシステムにおいて使用し、実際のシステムに設けることができる。
【０００５】
CDMAおよびLTEなどの通信システムでは、帯域幅は、アップリンク通信チャネルにおいて端末デバイスまたはUEの間で共有される。帯域幅が共有されるので、電力制御はアップリンク通信において使用されて、遠近効果に対処する。これは、一般に、基地局102に対してより大きい経路損失PL2を有するセル端でのUE114は、より小さい経路損失PL1を有するUE116よりも大きい電力を用いて送信し、その結果、それぞれの送信が雑音および干渉を上回る妥当なレベルで受信されることを意味する。
【０００６】
従来技術は、いくつかの方法で電力制御に対処している。完全電力制御(FPC)方式において、全てのUEの受信信号レベルは、等しい信号対雑音干渉比(SNIR)を全てのユーザに提供するために、基地局でほぼ同じである。FPCにおいて、UE電力はチャネル損失を完全に補償するように設定され、したがって、全てのユーザは基地局で同じ受信信号レベルP0を有し、
P0={10*log10(N+I0)+SNIRTARG}         (1)
であり、ここで、I0は基地局での予測合計干渉電力であり、Nは熱雑音電力であり、SNIRTARGは目標SNIRである。FPCにおけるUEでの送信電力は
Pf={Pmax,P0+PL}         (2)
によって与えられる。
【０００７】
ここで、PmaxはUEが送信することを許容される最大送信電力であり、PLは経路損失である。FPCを使用すると、目標SNIRが全てのUEで同じであり、UE電力がPmaxによって制限されていない場合、全てのUEが同じSNIRを有することが分かる。しかし、FPCが使用されるとき、通常、同じ変調符号化方式(MCS)レベルが全てのUEによって使用され、このことは、より高いMCSレベルが使用されないので、システムスループットの減少をもたらす可能性がある。
【０００８】
LTE規格において提案されている部分電力制御(FrPC)方式により、より小さい経路損失を有するユーザは、それ以外の場合に最小SNIR閾値を維持するために必要となるものよりも大きい電力レベルを使用することができる。セル端SNIRを上回る許容マージンはユーザの経路損失に反比例し、その結果、基地局により近いユーザは、より大きいSNIRおよびより高いMCSレベルを得ることができる。FrPCにおけるUEの送信機電力は、
Ptx={Pmax,P'0+α.PL}およびP'0=P0+Δ0
と表され、ここで、αは1未満の乗数であり、Δ0はセル端UEが依然として目標SNIRを達成するような電力増加因子団である。(αが1に等しいとき、システムはFPCシステムとして動作する。)FrPCにおいて、基地局により近いUEは、FPCによって設定されるであろう点を上回って電力を増加させることができ、ここで、電力ΔΡの増加は
ΔΡ=(1-α)×(PL-PLcell_edge)
によって与えられ、その結果、Ptx=ΔΡ+Pfであり、
ここで、PLcell_edgeはセル端UEから基地局への経路損失である。
【０００９】
したがって、基地局により近いUEは、基地局からより遠いUEよりも大きいSNIRを有する。FrPCは、FPC方式に比べある程度の改善を示しているが、FrPCは、UEによってもたらされている実際の干渉レベルに基づいてではなく、UE経路損失に基づいてUE送信レベルを選択する。したがって、FrPC電力制御は、場合によっては干渉を効率的に低減しないことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
スループットを増大し、干渉を最小限に抑える、多元接続無線ネットワークのための電力制御のシステムおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、基地局を動作させる方法は、UEの第1の送信電力を決定するステップを含み、このステップは、サービング基地局受信電力を決定するステップと、基地局に対するユーザ機器(UE)の経路損失を決定するステップと、UEでのダウンリンク信号対雑音干渉比(SNIR)を決定するステップと、第1のUE送信電力を形成するステップとを含む。第1のUE送信電力を形成するステップは、サービング基地局受信電力、基地局に対するUEの経路損失およびダウンリンクSNIRを合計するステップを備える。この方法は、UEに第1のUE送信電力で送信するよう命令するステップをさらに含む。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、基地局を動作させる方法は、UEの第1の送信電力を決定するステップを含む。送信電力を決定するステップは、サービング基地局受信電力を決定するステップと、基地局に対するユーザ機器(UE)の経路損失を決定するステップと、UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定するステップと、電力調整値を決定するステップと、第1のUE送信電力を計算するステップとを含む。電力調整値を決定するステップは、サービング基地局受信電力からUEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を減算して第1の差を形成するステップであって、電力調整値が第1の差を含むステップを含む。第1のUE送信電力を計算するステップは、サービング基地局受信電力、基地局に対するUEの経路損失および電力調整値を合計するステップを含む。この方法は、UEに第1のUE送信電力で送信するよう命令するステップをさらに含む。
【００１３】
さらに別の実施形態によれば、無線基地局は、送信機と、受信機とを含む。基地局は、受信機でのサービング基地局受信電力を決定し、基地局に対するユーザ機器(UE)の経路損失を決定し、UEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を決定し、第1の調整係数を決定し、第2の調整係数を決定し、電力調整値を決定するように構成される。電力調整値を決定するステップは、サービング基地局受信電力からUEが近隣基地局にもたらす合計平均干渉を減算して第1の差を形成するステップと、第1の差を第1の調整係数で乗算して電力調整値を形成するステップとを含む。第1のUE送信電力は、サービング基地局受信電力、基地局に対するUEの経路損失、電力調整値、および第2の調整係数を合計することによって計算される。次いで、UEは、送信機を介して第1のUE送信電力で送信するよう命令される。
【００１４】
別の実施形態によれば、無線基地局は、送信機と、受信機とを含む。基地局は、受信機でのサービング基地局受信電力を決定し、基地局に対するユーザ機器(UE)の経路損失を決定し、UEでのダウンリンクSNIRを決定し、第1の調整係数を決定し、第2の調整係数を決定するように構成される。第1のUE送信電力レベルは、サービング基地局受信電力、基地局に対するUEの経路損失およびダウンリンクSNIRを合計することによって計算される。次いで、UEは、送信機を介して第1のUE送信電力レベルで送信するよう命令される。
【００１５】
上記では、以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解することができるように、本発明の一実施形態の特徴についてかなり大まかに概要を述べた。本発明の実施形態のさらなる特徴および利点が以下に記載され、これは本発明の特許請求の範囲の主題を形成するものである。当業者には、開示される概念および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を遂行するための他の構造およびプロセスを修正するまたは設計するための基準として容易に利用することができることが理解されるはずである。当業者には、そのような同等の構築物が添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲から逸脱しないことも了解されるはずである。
【００１６】
本発明およびその利点をより完全に理解するために、次に添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のモバイルブロードバンドシステムの図である。
【図２】様々な動作点と最適汚染曲線(optimal pollution curve)との間の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態による電力グラフである。
【図４】実施形態のβ曲線を示す図である。
【図５】一実施形態の電力グラフである。
【図６】一実施形態のシステムパラメータチャートである。
【図７】一実施形態の累積分布関数を示す図である。
【図８】一実施形態の通信システムにおいてパラメータを変更することによる影響を示すグラフである。
【図９】様々な実施形態の電力制御方法の性能を示すグラフである。
【図１０】様々な実施形態の電力制御方法の性能を示すグラフである。
【図１１】一実施形態の基地局のブロック図である。
【図１２】一実施形態のユーザデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
様々な図における対応する数字および記号は一般に、別段に規定されていない限り、対応する部分を指す。各図は実施形態の関連する態様を明確に示すように描かれており、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
【００１９】
様々な実施形態の作成および使用は、以下に詳細に説明される。しかし、本発明は、多種多様な特定の状況において実施することができる、多くの適用可能な発明の概念を提供することを理解されたい。説明される特定の実施形態は、本発明を作成し、使用するための特定の方法を示すものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２０】
特定の状況における様々な実施形態、すなわち、広帯域無線ネットワークにおける電力制御に関して、本発明が記載される。本発明は、他のタイプのネットワークにおける電力制御にも適用されうる。
【００２１】
本発明の実施形態では、他のセルに対する合計干渉汚染に基づいてUEのアップリンク送信電力を制御する電力制御システムおよび方法が実施される。他のセルのスループットに与えるUEの干渉の影響は、UE送信電力を決定するときに考慮される。実施形態では、合計干渉汚染は、干渉を受信するセルの予測平均干渉レベルによって正規化された、全ての他のセルに対するUE生成の干渉を合計することによって計算される。この予測平均干渉はそれぞれのセルに対する負荷係数として使用され、この負荷係数は、近隣セルにおけるUEがこれをそのセルの目標干渉レベルとして使用することができるように、近隣セルによって測定され、共有される。
【００２２】
図2は、最適汚染曲線202に対する様々な動作点間の関係を示すグラフを示す。いくつかの実施形態では、UEの電力が増加されるとき、近隣セル目標平均干渉閾値がTi=T0であると仮定すると、それぞれのセルの結果として生じる干渉はT0に等しくならず、固定値にもならない。むしろ、結果として生じる干渉は、他のセルからの干渉に応じて時間とともに変動する値になる。したがって、本発明のいくつかの実施形態によれば、全ての基地局が最適点で動作するわけではない。基地局によって受信された実現平均干渉が目標値T0よりも大きい場合、一実施形態の電力調整値は、最適点で動作するのに必要となるものよりも大きい電力増加を提供する。これが起こるのを防ぐために、システムは、目標値によって与えられた限界を下回るいくらかのマージンΔ2だけ電力を増加する。全てのUEは同じアルゴリズムを使用して動作しているので、実際の干渉レベルも低減され(システムがO1で電力制限されていないと仮定すると、点O1が点O1'に移動する)、システムはΔ2を変更することによって好ましい動作点に達することができない。同様に、実際の/経験された合計干渉レベル(T0')が目標値T0よりも小さい場合、UE電力の増加は動作点を最適汚染曲線に近づけない(点O2が点O2'に移動する)。したがって、本発明の実施形態では、異なるUEの電力は異なる量だけ変動して、最適汚染曲線202に近い動作点を達成する。本開示において後で説明するように、これは、いくつかの実施形態では、異なるUEが目標値とは異なる調整値を有するように、パラメータβを使用して、またはΔ2値をUEに依存させる(UE依存Δ2値)ことによって行われる。本明細書で説明されるように、これは、いくつかの実施形態では、近隣基地局によって実行される干渉測定に基づいて行われる。例えば、一実施形態の方法によって、動作点O1は点O1''に移動し、動作点O2は点O2''に移動する。
【００２３】
異なるリソースブロック(RB)のセル間干渉制御(inter-cell interference coordination;ICIC)に使用される一実施形態では、異なる干渉目標レベルは、事前に(apriori)近隣セルによって知られている、異なるeNBグループおよび/または基地局の異なるグループに対して導出される。システムにおける公称基準目標干渉レベルに対する特定のリソースブロックの目標干渉レベルの比を使用して、これらの異なるeNBグループに対する合計干渉を正規化する。他のセルに対する干渉は、媒体信号レベルに対するチャネルの相互関係が有効である場合はダウンリンク測定値を使用して、または特定のアップリンクサウンディング信号を使用して測定される。
【００２４】
実施形態では、UEアップリンク電力は、隣接するセクタにおける目標干渉対熱雑音レベル(TIOT)を越えないように調整される。複数の目標レベルを有する複数のセクタを考慮するいくつかの実施形態、例えばマルチTIOT ICIC方式では、実施形態の電力制御システムおよび方法を使用して、スループットを最大化する。
【００２５】
図3は、本発明の一実施形態による電力グラフ300を示す。グラフのy軸は、送信された電力および受信された電力を表す。ユーザ機器UE0は、PL0の経路損失を用いてセル0に送信する。セル0によって受信される信号はSfである。また、UE0からの信号は、線302で示されるように、近隣セルであるセル1、セル2およびセル3において、それぞれ電力レベルq1、q2およびq3で受信される。セル0はT0の干渉目標値を有し、セル1はT1の干渉目標値を有し、セル2はT2の干渉目標値を有し、セル3はT3の干渉目標値を有する。図示の実施形態では、それぞれの干渉目標値はそれぞれのセルの合計平均干渉の量を表し、これは、そのセルのUEに対して一定のレベルの性能を達成する。一実施形態では、干渉目標値は、そのリソースブロックに対するそれぞれの近隣によって経験された、測定された瞬間的なまたは平均合計干渉とすることもでき、この場合、この情報は近隣の局と共有される。図示の実施形態では、セル1はT1の目標干渉レベルを下回るレベルΔ1+k1でUE0の信号を受信し、セル2はT2の目標干渉レベルを下回るレベルΔ2+k2で信号を受信し、セル3はT3の目標干渉レベルを下回るレベルΔ3+k3で信号を受信する。
【００２６】
より高い干渉レベルT1、T2を有する基地局に追加干渉(q0)を追加することの影響は、より低い干渉レベルを有する基地局に及ぼす影響よりも小さいことが分かる。これは、T1>T2であれば、10*log10((q0+T1)/T1)<10*log10((q0+T2)/T2)であるからである。したがって、一実施形態では、合計干渉汚染レベルを決定するとき、干渉は、追加の前に存在した/予測された平均/目標干渉レベルに従って重み付けされる。
【００２７】
本発明の一実施形態では、異なる基地局は異なる干渉許容レベル、所与のRBにおけるT0を有すると仮定され、T0はそれぞれの基地局によって決定されるか、無線リソース管理(RRM)方式において動的に変更され、この場合、他の近隣基地局はこれらの閾値を知っている。
【００２８】
一実施形態では、UEの電力は
Pf+ΔP
となるように設定され、ここで、Pfは式(1)および(2)において定義されたFPC送信レベルであり、ΔPはFPC送信レベルからのオフセットである。
【００２９】
一実施形態では、ΔPは
【００３０】
【数１】
0005633758.tif 000002
【００３１】
となるように設定され、ここでqiはUEによってもたらされるそれぞれの干渉レベルであり、βおよびΔ2はシミュレーションを使用して求められるパラメータであり、環境条件およびセル計画に依存し、λiはi番目のセルでの目標干渉と基準干渉レベルT0の比である。一実施形態では、熱雑音が基準レベルとされる場合、λiはセルの目標干渉電力対目標熱電力(IOT)である。
【００３２】
ΔΡのより一般的な式は、
ΔΡ=f(δP)
であり、ここで、
【００３３】
【数２】
0005633758.tif 000003
【００３４】
である。一実施形態では、fは、UE電力レベルを指定された範囲内に維持し、セル端の性能とセル中心のスループットとの所望のトレードオフを実現するために選択される単調関数である。例えば、fは
f(x)=βxn
の形とすることができ、その結果、
【００３５】
【数３】
0005633758.tif 000004
【００３６】
となり、ここで、δPminはセル内の全てのUEにおけるδPの最小値であり、δPmaxはセル内の全てのUEにおけるδPの最大値である。f(x)=βxnの様々な曲線の例は、図4に示されている。曲線Aはβ=1およびn=1である場合を表し、曲線Bはβ=0.7およびn=1である場合を表す。曲線Bを用いる実施形態は、経路損失に従って線形に低減する電力調整値を高マージンUEに提供する。曲線C、D、EおよびFは、以下に示すように、異なる関数を使用して電力を非線形に調整して、セル中心をセル端ユーザとは異なるように扱う実施形態に対応する。実施形態では、nおよびβは、当技術分野で知られているシミュレーション技術および最適化技術を使用して求められる。
【００３７】
別の実施形態では、適応アルゴリズムはパラメータβを動的に調整する。近隣セルは、ある期間にわたる平均干渉レベルがマージンを越えると、基地局に通知する。マージンに応じて、βは近隣セルに対する干渉を増加するか減少するように調整される。この調整は、特定の近隣セルに対して高レベルの干渉を生成するユーザに対して行われうる。
【００３８】
一実施形態では、適応方法は、シミュレーションを使用して指定された公平性を達成する。システムスループットが測定され、ローカル基地局の公平性が指定された公平性よりも良い/悪い場合、βは一定の量だけ増加されるか減少される。シミュレーションの結果は開始値を決定するために使用され、適応方法はシミュレーションを動的に調整するために使用される。シミュレーションが調整される量は、当技術分野で知られているシミュレーション技術に従って決定される。
【００３９】
別の実施形態では、適応方法は、所与の基地局に対して1つの値のΔ2について動的に変更されるシミュレーションを使用する。近隣基地局がその干渉を変更することによって動作点を変更することを望む場合、近隣基地局に干渉するUEのΔ2値のみが変更される。近隣基地局が自身に対する干渉を減少するか増加することを望む場合、Δ2は少量だけ増加されるか減少される。Δ2が少量だけ増加されるか減少される量は、当技術分野で知られているシミュレーション技術に従って決定される。
【００４０】
一実施形態では、目標干渉レベルが隣接するセルにおいて同じである場合、δΡを
δΡ=Sf-10*log10(Σ(qi/λ))=Sf-10*log10(Σ(qi))+Δ3
と簡略化することができる。一般性を失うことなく、Δ3は0となるように設定することができる。したがって、
ΔΡ=β.(Sf-10*log10(Σ(qi)))-Δ2
であり、ここで、Σ(qi)はUEが全ての他のセルにもたらす合計平均干渉である。上記の調整値ΔPを平均ダウンリンクSNIRから直接推定することができる。
【００４１】
【数４】
0005633758.tif 000005
【００４２】
ここで、pDLは基地局のダウンリンク送信電力であり、ldはサービングセルからのダウンリンク経路損失であり、liはi番目の近隣基地局からのダウンリンク経路損失であり、N0は熱雑音である。したがって、δP=SNIRDL(dB単位)である。n=1のとき、UEで送信される電力は
Ptx=Pf+βSNIRDL-Δ2
である。これは、一実施形態のジオメトリに基づく電力制御(GPC)方式と呼ばれる。
【００４３】
代替実施形態では、GPC方式を変更することができる。例えば、全体的なシステムスループットに対する影響を最小限にしてセル端スループットを増加させるために、ΔPが正である(すなわち、δP=max(δP,0))とき、UE送信電力を調整することができる。一実施形態では、合計UE送信電力は
Ptx=Pf+βSNIRDL-Δ2、β.SNIRDL≧Δ2
Ptx=Pf、β.SNIRDL<Δ2
に従って決定される。これは、一実施形態のキャップされたジオメトリに基づく電力制御(GPC-Cap)方式と呼ばれる。さらなる実施形態では、MTPC-cap方式を1つの方法として定義することができ、全体的な電力調整係数ΔPが負である場合、ΔPはゼロに設定される。
【００４４】
一実施形態では、基地局のいくつかのグループがあり、そのそれぞれのグループは共通干渉閾値レベルを共有する。3つの基地局グループを有するシステムの場合、
δP=Sf-10*log10((Σ(q1j)/λ1)+(Σ(q2 j)/λ2)+(Σ(q3 j)/λ3))
であり、λ1、λ2、およびλ3はそれぞれのBSグループに関連する相対的なTIOTレベルであり、(Σ(q1 j)/λ1)、(Σ(q2 j)/λ2)および(Σ(q3 j)/λ3)は、UEが目標干渉レベルによって重み付けされたそれぞれの基地局グループにもたらす合計干渉の影響を表す。一実施形態では、ダウンリンクパイロット電力測定値または特別なパイロット構成(例えば、共通パイロットをそれぞれの基地局グループに導入する)を使用して、これらの干渉を評価することができる。これは、一実施形態の多目標電力制御(MTPC)方式と呼ばれる。
【００４５】
一実施形態では、近隣基地局の少なくとも1つは、近隣基地局の別の1つの平均干渉対閾値レベルIOTに従って、そのパイロット電力レベルを調整する。次いで、パイロット信号のダウンリンクSNIRを使用して、式
【００４６】
【数５】
0005633758.tif 000006
【００４７】
が評価される。
【００４８】
一実施形態では、近隣基地局は共通パイロット信号を使用し、UEは共通パイロット信号Iの合計電力、およびサービング基地局からの所望の信号レベルSを測定する。次いで、式SNIR=S/(I-S)に従って、ダウンリンクSNIRが評価される。
【００４９】
別の実施形態では、反復方式が使用されて、全てのUEに対する仮定を少なくするやり方で干渉汚染に基づく方式に従う。例えば、スループットの増加がその他のセルにおけるスループットの減少よりも小さくなるように、UEの電力の増加が合計スループットの減少をもたらす最適電力レベルが求められる。全てのセルの合計スループットは
【００５０】
【数６】
0005633758.tif 000007
【００５１】
として決定され、ここで、pはUEアップリンク送信電力であり、L0はサービング局に対するアップリンク経路損失であり、q0は近隣基地局におけるUEからサービング基地局によって受信された雑音を加えた合計干渉であり、Liはi番目の近隣基地局に対するアップリンク経路損失であり、Siはi番目の近隣局によってサービス提供されるUEの予測受信信号レベルであり、Tiはi番目の近隣基地局によって受信された、雑音電力を加えた合計干渉である。
【００５２】
【数７】
0005633758.tif 000008
【００５３】
とする。したがって、
【００５４】
【数８】
0005633758.tif 000009
【００５５】
である。次いで、反復方式を使用して、全ての他のセルに対して固定の目標値Siおよび知られているTiを仮定して、それぞれのUEの最適電力を求める。
【００５６】
一実施形態では、それぞれのUE(またはeNB)は、p(n-1)=p(0)=pf(完全電力制御における送信電力)の初期値(n=1)を用いて上記の反復を開始する。次いで、p(n=2)が評価される。同様に、変更が小さくなるまで、より大きい値のnについてp(n)が求められる。その他のセルに対して固定の目標値Siおよび知られているTiが仮定される。
【００５７】
反復の実施形態では、最適電力レベルが反復によって決定されるとき、公平性要件は考慮されない。公平性要件は、所望のセルのスループット利得が他のセルにおけるスループット損失の合計よりも大きい、すなわち、
【００５８】
【数９】
0005633758.tif 000010
【００５９】
である場合に考慮され、ここで、C(i)はセルiにおけるUEのスループットである。その代わりに、公平性要件が考慮されるとき、
【００６０】
【数１０】
0005633758.tif 000011
【００６１】
が反復方式に使用され、ここで、w(i)はi番目のセルの重み付け係数である。
【００６２】
図5は、サービングセルおよびセルiでのUE2の送信電力とUE0からの受信電力の関係を示す電力グラフを示す。所与のUEで送信電力レベルPと仮定すると、異なるBSでの受信信号はqiであり、ここで、i=[1..n]である。S0はサービング基地局が受信した信号を表すものとする。TiはセルIにおけるその他全てのセル干渉の合計(この試験端末UE0を除く)である。Pが非常に大きいとき、他のセルへの干渉は他のセルが他のUEから受信する合計干渉をはるかに上回る。このとき、UE電力が少量だけ増加される場合、その増加による干渉汚染(すなわち、スループット損失)のコストは、所望のセルにおける対応する利得(スループット)よりも高くなる。一実施形態では、UE電力の増加がより低い性能ソリューションをシステムにもたらす最適閾値が求められる。pがΔpだけ増加されるとき、qiがΔqiだけ、TiがΔTiだけ、SiがΔSiだけ増加されると仮定する。
S0>>q0と仮定すると、スループット利得=log2(1+(S0+Δs)/q0)-log2(1+S/q0)≒log2((S0+ΔS0)/S0)
(所望のリンク)=log2(1+ΔS0/S0)=log2(1+ΔP/P)
であり、ここで、{ S0=P/L0,ΔS0=(P+ΔP)/L0-P/L0=ΔP/L0}である。
【００６３】
【数１１】
0005633758.tif 000012
【００６４】
【数１２】
0005633758.tif 000013
【００６５】
図6は、例示的な実施形態のパラメータを列挙したものである。図7は、図6のシステムパラメータに従って様々な電力制御方式の性能を比較する加法性白色ガウス雑音(AWGN:additive white Gaussian noise)における単一のTIOTの場合のSNIRの累積分布関数を示す。曲線712は電力制御が行われないシステムを示し、曲線702は完全電力制御方式(FPC)が使用されるシステムを表す。曲線704は、α=0.8で部分電力制御(FrPC)が使用されるシステムを表し、これはs=2.8dBをもたらし、ここで、sは基地局でのIOT変数の標準偏差である。曲線710は、β=1.0およびΔ2=-3で一実施形態のGPC-cap電力制御方法が使用されるシステムを表し、これはs=2.1dBをもたらす。曲線709は、α=0.9、β=0.7、Δ2=0である場合に一実施形態のFrGPC-cap電力制御方法が使用されるシステムを表す。FrGPC-capは、GPC-cap電力調整がFPC方式の代わりにFrPC方式の上で実施される電力制御方式であり、s=2.4dBをもたらす。曲線709は、α=0.9、β=0.7、Δ2=0である場合に一実施形態のFrGPC-cap電力制御方法が使用されるシステムを表し、それによってs=2.4dBをもたらす。曲線706は、α=0.9、β=0.7、Δ2=1である場合に一実施形態のFrGPC-cap電力制御方法が使用されるシステムを表し、それによってs=2.6dBをもたらす。最後に、曲線708は、α=0.9、β=0.7、Δ2=3である場合に一実施形態のFrGPC-cap電力制御方法が使用されるシステムを表し、s=2.5dBをもたらす。3dBから4dB未満のSNIRを有するユーザの割合は、電力制御がない場合に比べ、FrGPC-cap方法の場合に大幅に低減することが分かる。GPC cap(曲線710)およびFrGPC-Cap方法(曲線706、708および709)は、完全電力制御(曲線702)および部分電力制御(曲線704)に比べ、6dBより大きいSNIRを有するユーザのより高い割合を有する。要するに、実施形態の方法は、高スループットユーザに対してより高いスループットを可能にするとともに、低スループット(すなわち、セル端)ユーザに対してより多くのスループットを可能にす
る。
【００６６】
図8は、AWGNにおける単一のTIOTの場合の実施形態の電力制御方法でβおよびΔ2を変更することによる影響を示す。βを1.0から0.8に低下させると、2dB未満のSNIRを有するユーザの割合を下げることによって、公平性およびセル端の性能が改善することが分かる。(曲線806および816を参照されたい。)Δ2を0から2に変更すると、公平性が改善し、セル端の性能が著しく高まることがさらに分かる。(曲線802、804および806を参照されたい。)
【００６７】
図9は、AWGNにおける単一のTIOTの場合の異なる電力制御方法でのセル端スループットと集約スループットの比較を示す。曲線902は、異なるα値を有する部分電力制御システムを表し、曲線904は、βが0.6から1.0に変更されたGPC-capシステムを表し、曲線906は、Δ2が0dBから2dBに変更されたGPC-capシステムを表す。
【００６８】
図10は、複数の目標干渉対熱雑音レベル(MULTi-TIOT)の場合の異なる電力制御方法での公平性指標と集約セルスループットの比較を示す。1の公平性指標が、全てのユーザが同じスループットを有することを意味するように、公平性指標がスケール変更される。曲線950は部分電力制御を表す。曲線952、954および956は、異なるセル間干渉制御(intercell interference control;ICIC)スケジューリングアルゴリズム(単一のTIOTの場合)を用いるGPC電力制御方法を表し、実施形態の方式が、異なる干渉制御方式と組み合わせて使用されるときに、より大きな利得をもたらすことを示している。曲線958は、マルチTIOT ICIC方式に適用されるMTPC電力制御方法を表す。実施形態の電力制御方法を使用すると、より高い平均スループットが実現可能であることが分かる。
【００６９】
一実施形態の基地局1100のブロック図が図11に示されている。基地局1100は、送信機1106および受信機1108に結合された基地局プロセッサ1104と、ネットワークインターフェース1102とを有する。送信機1106および受信機1108は、結合器1110を介してアンテナ1112に結合される。基地局プロセッサ1104は、実施形態のアルゴリズムを実行する。本発明の実施形態では、基地局1100は、複数のサブバンドに分割されたOFDMAダウンリンクチャネルを使用して、また、アップリンクではシングルキャリアFDMAを使用して、LTEネットワークにおいて動作するように構成される。代替実施形態では、他のシステム、ネットワークタイプおよび伝送方式、例えば、Wimaxおよび1XEV-DOを使用することができる。
【００７０】
一実施形態のユーザデバイス1200のブロック図が図12に示されている。例えば、携帯電話、またはコンピュータもしくはネットワーク対応周辺装置などの他のモバイル通信デバイスとして、ユーザデバイス1200を実装することができる。あるいは、ユーザデバイス1200は、無線ネットワーク接続性を有するデスクトップコンピュータなどの非モバイルデバイスとすることができる。ユーザデバイス1200は、モバイルプロセッサ1204、送信機1206および受信機1208を有し、送信機1206および受信機1208は結合器1210を介してアンテナ1212に結合される。ユーザインターフェース1202はモバイルプロセッサ1204に結合され、例えば、スピーカ1214、マイクロフォン1216およびディスプレイ1218へのインターフェースを提供する。あるいは、ユーザデバイス1200は、ユーザインターフェース1202に関して異なる構成を有してもよく、またはユーザインターフェース1202を完全に省略してもよい。一実施形態では、ユーザデバイス1200は、式
【００７１】
【数１３】
0005633758.tif 000014
【００７２】
を評価することによって、ダウンリンクSNIRを決定するように構成される。ユーザデバイス1200は、サウンディング信号を発するようにさらに構成されうる。
【００７３】
本実施形態およびその利点を詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換および改変を行うことができることを理解されたい。例えば、上記に説明された特徴および機能の多くを、ソフトウェア、ハードウェア、もしくはファームウェア、またはこれらの組合せにおいて実施することができる。
【００７４】
さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載される事項、手段、方法およびステップのプロセス、機械、製造、構成の特定の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載される対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行するまたは実質的に同じ結果を達成する、現在存在するまたは後に開発される事項、手段、方法またはステップのプロセス、機械、製造、構成は、本発明に従って利用されうる。したがって、添付の特許請求の範囲は、事項、手段、方法またはステップのそのようなプロセス、機械、製造、構成をその範囲内に含むものとする。
【符号の説明】
【００７５】
100  従来のモバイルブロードバンドシステム
102、104、106  基地局
108、110、112  セル
114、116  モバイル端末またはユーザ機器(UE)
202  最適汚染曲線
300  電力グラフ
702、704、706、708、709、710、712、802、804、806、816、902、904、906、950、952、954、956、958  曲線
1100  基地局
1102  ネットワークインターフェース
1104  基地局プロセッサ
1106  送信機
1108  受信機
1110  結合器
1112  アンテナ
1200  ユーザデバイス
1202  ユーザインターフェース
1204  モバイルプロセッサ
1206  送信機
1208  受信機
1210  結合器
1212  アンテナ
1214  スピーカ
1216  マイクロフォン
1218  ディスプレイ
PL1  経路損失
PL2  経路損失
【図１】
0005633758.tif 000020
【図２】
0005633758.tif 000021
【図４】
0005633758.tif 000022
【図３】
0005633758.tif 000023
【図５】
0005633758.tif 000024
【図６】
0005633758.tif 000025
【図７】
0005633758.tif 000026
【図８】
0005633758.tif 000027
【図９】
0005633758.tif 000028
【図１０】
0005633758.tif 000029
【図１１】
0005633758.tif 000030
【図１２】
0005633758.tif 000031