(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムのキャリアの容量を評価する装置であって、
自キャリアにおいて観測される隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率、および自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率に基づき、自キャリアの容量の評価値を取得するようにしたことを特徴とする通信システムのキャリアの容量評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムのキャリアの容量評価装置において、
前記自キャリアの容量の評価値は、自キャリアの容量劣化Ｌであり、前記隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率をπとし、自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率をｇとして、
Ｌ＝（ｇ／π）／（１＋（ｇ／π））
により表されることを特徴とする通信システムのキャリアの容量評価装置。
【請求項３】
通信システムのキャリアの容量を評価する方法であって、
自キャリアにおいて観測される隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率、および自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率に基づき、自キャリアの容量の評価値を取得することを特徴とする通信システムのキャリアの容量評価方法。
【請求項４】
請求項３に記載の通信システムのキャリアの容量評価方法において、
前記自キャリアの容量の評価値は、自キャリアの容量劣化Ｌであり、前記隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率をπとし、自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率をｇとして、
Ｌ＝（ｇ／π）／（１＋（ｇ／π））
により表されることを特徴とする通信システムのキャリアの容量評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システム（例えば、ＣＤＭＡ通信システム）のキャリア（チャネル）の容量を評価する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、隣接キャリアからの干渉がない場合について通信システムのキャリアの容量を評価する簡易式は各種存在したが、隣接キャリア干渉が存在する場合については、適切な計算手法がなかった。
【０００３】
また、容量評価はその都度、計算機シミュレーションにより行われており、評価自体に時間がかかっていた。さらに、パラメータ変更等に対して容易に対応できないという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、隣接キャリア干渉が存在する場合に、通信システムのキャリアの容量を簡易かつ正確に評価する装置および方法を提供することである。
【０００５】
このような容量評価装置および方法は、例えばＣＤＭＡ通信装置、特にＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）通信システム等において重要になるものと考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、通信システムのキャリアの容量を評価する装置であって、自キャリアにおいて観測される隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率、および自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率に基づき、自キャリアの容量の評価値を取得するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信システムのキャリアの容量評価装置において、前記自キャリアの容量の評価値は、自キャリアの容量劣化Ｌであり、前記隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率をπとし、自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率をｇとして、Ｌ＝（ｇ／π）／（１＋（ｇ／π））により表されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、通信システムのキャリアの容量を評価する方法であって、自キャリアにおいて観測される隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率、および自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率に基づき、自キャリアの容量の評価値を取得することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の通信システムのキャリアの容量評価方法において、前記自キャリアの容量の評価値は、自キャリアの容量劣化Ｌであり、前記隣接キャリアからの干渉電力に対する前記隣接キャリア全体の送信電力の比率をπとし、自キャリアの受信レベルに対する前記隣接キャリアの受信レベルの比率をｇとして、Ｌ＝（ｇ／π）／（１＋（ｇ／π））により表されることを特徴とする。
【００１０】
以上の構成によれば、隣接キャリア干渉が存在する場合に、通信システムのキャリアの容量を簡易かつ正確に評価することができる。また、パラメータ変更等に対しても容易に対応できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
本実施形態では、２つの隣接するキャリアＣＡ、ＣＢを例に、キャリアの容量評価（容量劣化）について考える。通信システムとしては、キャリアＣＡ、ＣＢをそれぞれ用いた２つのＣＤＭＡ通信システムＡ、Ｂのみが存在するものとし、上り（移動局から基地局への）リンクに注目して考える。
【００１３】
ＣＤＭＡ通信システムにおいては、いわゆる遠近問題を除去するために送信電力制御が一般に用いられるが、本実施形態においても、移動局の送信電力は、基地局からのコマンドに従って制御される。送信電力制御を行っているため、キャリア間の干渉レベルはセル配置に影響される。
【００１４】
図１は、セル配置と干渉電力との関係を示す図である。図１において、移動局はシステムＢのセル端に位置し、キャリアＣＢを用いてシステムＢの基地局と通信している。
【００１５】
キャリアＣＡとキャリアＣＢとの間の干渉は、システムＡの基地局の位置により、すなわちセル配置により異なる。図１には、システムＡの基地局を３つの異なる位置に配置した場合の、システムＡの基地局におけるキャリアＣＡおよびキャリアＣＢのスペクトラムを示すグラフ（周波数に対する受信レベル（受信電力））が示されている。各グラフにおいて、左側のスペクトラムがキャリアＣＡのものであり、右側のスペクトラムがキャリアＣＢのものである。本グラフにおいては、両スペクトラムにほとんど重なりがないように見えるが、実際には重なりがあり、両キャリアは互いに干渉する。
【００１６】
システムＡの基地局をシステムＢの基地局と同一地点に配置した場合には、システムＡの基地局におけるキャリアＣＡの受信レベルとキャリアＣＢの受信レベルは同じレベルである。しかしながら、中間的な場合および最悪の場合では、送信電力制御のため、システムＡの基地局におけるキャリアＣＢの受信レベルがキャリアＣＡの受信レベルより大きくなる。これは同一地点に配置した場合に比べて、システムＡの基地局におけるキャリアＣＢの受信レベルが大きいからである。システムＡのキャリアＣＡがシステムＢのキャリアＣＢから受ける干渉（電力）は、同一地点に配置した場合が一番小さく、最悪の場合が一番大きい。
【００１７】
ここで、パラメータπおよびｇを導入する。
【００１８】
パラメータπは、自キャリア（注目するキャリア）において観測される隣接チャネルからの干渉電力に対する隣接チャネル全体の送信電力の比率（隣接チャネル全体の送信電力／隣接チャネルからの干渉電力）である。
【００１９】
隣接キャリアからの干渉電力は、電力増幅器の非線形特性および受信機フィルタの不完全特性により発生する。それゆえ、隣接キャリア間の干渉電力は、移動局および基地局における電力増幅器および受信機フィルタの特性に強く依存するが、本実施形態ではπがこれらの特性を代表している。
【００２０】
【表１】
0003550318.tif 000002
【００２１】
パラメータｇは、セル配置により決まる隣接キャリアの電力増大係数であり、自キャリアの受信レベルに対する隣接キャリアの受信レベルの比率（隣接キャリアの受信レベル／自キャリアの受信レベル）である。図１において、キャリアＣＡを自キャリアとし、キャリアＣＢを隣接キャリアとした場合には、ｇは同一地点に配置した場合が一番小さく、最悪の場合が一番大きい。表１はｇの値の例である。なお、パラメータｇは、π＝１（０［ｄＢ］）とした場合にシステム内の干渉に対するシステム間の干渉の比率に対応する。
【００２２】
キャリアの容量を、容量劣化の点から評価すると、容量劣化Ｌはパラメータπおよびｇを用いて以下のように表すことができる。
【００２３】
【数１】
0003550318.tif 000003
【００２４】
容量劣化Ｌは、１から、隣接チャネルが存在しない場合（単一キャリアの場合）のキャリア容量（ユーザ数）に対する隣接チャネルが存在する場合のキャリア容量（ユーザ数）の比を引いたものである。式（１）からわかるように、容量劣化は２つのパラメータにより顕著に特徴づけられる。すなわち、パラメータπ、およびセル配置および伝搬環境に依存するパラメータ（信号レベル比）ｇにより特徴づけられる。
【００２５】
式（１）を用いて通信システムのキャリアの容量を評価すれば、容量評価を簡易かつ正確に行うことができる。また、パラメータ変更等に対しても容易に対応できる。
【００２６】
なお、キャリアの容量評価は必ずしも容量劣化の点から行わなくてもよく、また必ずしも式（１）により行わなくてもよい。例えば、単に、隣接チャネルが存在しない場合のキャリア容量に対する隣接チャネルが存在する場合のキャリア容量の比を用いて評価を行ってもよい。
【００２７】
以下、キャリアの容量劣化を式（１）により表すことができる理由について説明する。
【００２８】
キャリア容量（システム容量）に関し、例えば以下のような研究がある。
【００２９】
Ｋ．  Ｓ．  Ｇｉｌｈｏｕｓｅｎ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  ｏｆ  ａ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  ＣＤＭＡ  Ｓｙｓｔｅｍ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｖｅｈ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ｖｏｌ．４０，  ｐｐ．３０３−３１２，  Ｍａｙ  １９９１．
Ｆ．  Ａｄａｃｈｉ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｍｕｌｔｉｃｏｄｅ  ＤＳ−ＣＤＭＡ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ”，  ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．Ｅ７９−Ｂ，  Ｎｏ．９，  ｐｐ．１３１６−１３２５，  Ｓｅｐｔ．  １９９６．
Ａ．  Ｂａｉｅｒ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｄｅｓｉｇｎ  ｓｔｕｄｙ  ｆｏｒ  ａ  ＣＤＭＡ−ｂａｓｅｄ  ｔｈｉｒｄ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｍｏｂｉｌｅ  ｒａｄｉｏ  ｓｙｓｔｅｍ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔ．  Ａｒｅａｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．１２，  ｐｐ．７３３−７４３，  Ｍａｙ
１９９４．
Ａ．  Ｍ．  Ｖｉｔｅｒｂｉ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｅｒｌａｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｏｆ  ａ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＣＤＭＡ  ｓｙｓｔｅｍ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔ．  Ａｒｅａｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．１１，  ｐｐ．８９２−９００，  Ａｕｇ．  １９９３．
Ｙ．  Ｉｓｈｉｋａｗａ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  Ｃａｌｌ  Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  ＣＤＭＡ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔ．  Ａｒｅａｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．１５，  ｐｐ．１６２７−１６３５，  Ｏｃｔ．  １９９７．
以上の研究によると、単一キャリアの場合のキャリア容量（セクタ内のユーザ数、Ｃ０）は、以下に示す式（２）により計算され、または式（２）に比例する。
【００３０】
【数２】
0003550318.tif 000004
【００３１】
式（２）において、ｐｇは処理利得を表し、（Ｅｂ／Ｉ０）ｒｅｑはあらかじめ定められた通信品質を維持するために必要なＥｂ／Ｉ０であり、ｆはセル間干渉とセル内干渉との比を表し、ρは有音率を表す。パラメータηはη＝Ｉ０，  ｍａｘ／Ｎ０として表現される。ここで、Ｉ０，  ｍａｘおよびＮ０はそれぞれ、最大許容雑音電力密度（受信機の熱雑音および干渉の双方を含む）および受信機の熱雑音電力密度である。そして、式（２）においてηの定義を用いて、最大許容干渉レベル（Ｎ０を含まない）を、以下のように計算する。
【００３２】
【数３】
0003550318.tif 000005
【００３３】
以下の２つのキャリアの場合の計算では、２つのキャリアに対して同一のパラメータｐｇ、（Ｅｂ／Ｉ０）ｒｅｑ、ｆ、ρ、ηおよびＮ０を仮定する。さらに、キャリア容量の計算は、最大許容干渉電力が単一キャリアの場合と同じであると仮定して行う。この仮定に基づくと、移動局の最大送信電力が一定に保たれれば、セル半径は一定に保たれる。各キャリアがＣ人のユーザにより同等に占有されると仮定すると、最大許容干渉電力密度は式（４）により表される。
【００３４】
【数４】
0003550318.tif 000006
【００３５】
式（４）において式（３）を用い、さらに数学的演算を行うと、以下のように容量劣化Ｌが得られる。
【００３６】
【数５】
0003550318.tif 000007
【００３７】
以下、式（１）（式（５）と同じ）を用いて計算した結果を、コンピュータ・シミュレーションによる結果と比較して式（１）の有効性を示す。
【００３８】
【表２】
0003550318.tif 000008
【００３９】
シミュレーションにおいては、各試行ごとにシミュレーション対象の全領域にわたって、多数のユーザを発生させ、一様に分布させた。ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）に基づく送信電力制御を仮定し、各移動局の送信電力のバランスをとり、誤差なく所要ＳＩＲを実現している。パラメータ設定のリストを表２に示す。表２に示す伝搬特性等を仮定すると、表１に示すｇの値がコンピュータ・シミュレーションにより得られる。
【００４０】
図２は、式（１）を用いて計算した結果（「計算値」）、およびコンピュータ・シミュレーションによる結果（「シミュレーション」）を示す図である。計算は表１に示すｇの値を用いて行った。計算した結果と、コンピュータ・シミュレーションによる結果とがよく合致することが示されている。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接キャリア干渉が存在する場合に、通信システムのキャリアの容量を簡易かつ正確に評価することができる。また、パラメータ変更等に対しても容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セル配置と干渉電力との関係を示す図である。
【図２】式（１）を用いて計算した結果、およびコンピュータ・シミュレーションによる結果を示す図である。
【図１】
0003550318.tif 000009
【図２】
0003550318.tif 000010