(57)【要約】【課題】無線通信システムを提供する。【解決手段】無線通信システムにおいて、通信ネットワークは、基地局によってサービス提供される少なくとも第１の領域を備える。この領域は、基地局の周りに円周を画定するように配置された複数のブリッジ局も含む。各ブリッジ局は、主に円周の外側にあるサービスエリアを生成するように動作可能な１つ以上の指向性アンテナを備える。この結果、動作に際して、ブリッジ局によってサービス提供される、主に円周の外側にある外側ゾーンと、基地局によってサービス提供される円周内の内側ゾーンとが形成される。基地局は、相互の通信から受ける相互干渉が十分に低いレベルとなるブリッジ局によってサービス提供される外側ゾーンの領域内の移動局に、同一のＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるように動作可能である。【選択図】      なし
2008523647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に配置された複数のブリッジ局によって形成される円周の内側にある、セルの内側ゾーンに位置する移動局と直接通信を行うように構成される無線通信用基地局であって、前記円周の外側にある前記セルの外側ゾーン内に位置する移動局と前記ブリッジ局を介して間接的に通信を行うように構成され、同一のＯＦＤＭＡサブチャンネルを、それぞれの通信から受ける相互干渉が充分低いレベルとなるブリッジ局によってサービス提供される前記外側ゾーンの領域内の移動局に割り当てるように構成される、基地局。
【請求項２】
周囲に配置された複数のブリッジ局によって形成される円周の内側にある、セルの内側ゾーンに位置する移動局と直接通信を行うように構成される無線通信用基地局であって、前記円周の外側にある前記セルの外側ゾーン内に位置する移動局と前記ブリッジ局を介して間接的に通信を行うように構成され、個々のブリッジ局によってサービス提供される前記外側ゾーンの２以上の領域に対して、異なるＯＦＤＭサブキャリア／サブチャンネル間マッピングを利用するように構成される、基地局。
【請求項３】
主に円周の外側に位置するサービスエリアを生成するよう動作する１以上の指向性アンテナを備え、前記円周は、基地局に対して画定され、前記ブリッジ局と実質的に一致しており、そして自己のサービスエリア内の複数のＭＳに割り当てられたＯＦＤＭＡサブチャネルを再送信するよう動作可能である、無線通信用ブリッジ局。
【請求項４】
主に円周の外側に位置するサービスエリアを生成するよう動作する１以上の指向性アンテナを備える無線通信用ブリッジ局であり、前記円周は、基地局に関連して画定され、前記ブリッジ局と実質的に一致しており、そして前記ブリッジ局のサービスエリアに関連付けられたＯＦＤＭＡサブキャリアのサブチャネルへのマッピングに再マップするよう動作する、ブリッジ局。
【請求項５】
主に円周の外側に位置するサービスエリアを生成するよう動作する少なくとも１つの指向性アンテナを備えた無線通信用ブリッジ局であって、前記円周は、基地局に関連して画定され、前記サービスエリアの重畳部分も前記基地局によってサービス提供されるように前記基地局に十分に接近しており、ＭＳが前記基地局及び前記ブリッジ局の両方からの信号を受信する中間ゾーンを形成し、そのサービスエリア内にあるＭＳに割り当てられたＯＦＤＭＡサブチャネルに対応する信号を再送信するよう動作可能である、ブリッジ局。
【請求項６】
基地局によってサービス提供される少なくとも第１の領域を含む通信ネットワークであって、前記基地局の周りに円周を画定するように前記基地局の周りに配置された複数のブリッジ局をさらに備え、各ブリッジ局は、主に前記円周の外側にあるサービスエリアを生成するように動作可能な１つ以上の指向性アンテナを有し、これによって、主に前記円周の外側にあり、前記ブリッジ局によってサービス提供される外側ゾーンと、主に前記円周の内側にあり、前記基地局によってサービス提供される内側ゾーンとを形成し、前記基地局は、相互の通信から受ける相互干渉が十分に低いレベルのブリッジ局によってサービス提供される前記外側ゾーンの個々の領域内で同一のＯＦＤＭＡサブチャネルを移動局に割り当てるように動作する、通信ネットワーク。
【請求項７】
基地局によってサービス提供される少なくとも第１の領域を含む通信ネットワークであって、前記基地局の周りに円周を画定するように前記基地局の周りに配置された複数のブリッジ局をさらに備え、各ブリッジ局は、主に前記円周の外側にあるサービスエリアを生成するように動作可能な１つ以上の指向性アンテナを有し、これによって、主に前記円周の外側にあり、前記ブリッジ局によってサービス提供される外側ゾーンと、主に前記円周の内側にあり、前記基地局によってサービス提供される内側ゾーンとを形成し、前記基地局が、前記外側ゾーンの２以上の個々の領域において移動局に対して異なるＯＦＤＭＡサブキャリア・サブチャンネル間マッピングを利用するように構成される、通信ネットワーク。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の通信ネットワークであり、前記通信ネットワークは基地局及び複数のブリッジ局によって同様にサービス提供される少なくとも２つの隣接領域を有し、隣接する外側ゾーンで使用されるサブキャリア・サブチャネル間マッピングが、セル間で、前記隣接する外側ゾーン間に共通して使用されるサブキャリアの数を低減するようセル間で調整される、通信ネットワーク。
【請求項９】
隣接基地局はそれらの調整を管理する、請求項８に記載の通信ネットワーク。
【請求項１０】
前記調整はネットワークコントロールユニットによって管理される、請求項８に記載の通信ネットワーク。
【請求項１１】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項１又は２に記載の基地局として動作させる、コンピュータ読み取り可能命令を含むデータ媒体。
【請求項１２】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の基地局として動作させる、コンピュータ読み取り可能命令を含むデータ媒体。
【請求項１３】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の通信ネットワークの構成要素として動作させる、コンピュータ読み取り可能命令を含むデータ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム内の情報通信に関する。本発明は、これだけに限らないが、特に、データがセルラネットワークで送信される無線通信システムの容量に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州電気通信標準化協会（ＥＴＳＩ）によって１９９８年に設定され、同協会によって管理される第３世代（３Ｇ）電気通信規格集は、パケット形式でのデータ転送のための機能を提供できる電気通信装置を表すものである。３Ｇ規格の本質は、パケット形式が、データの性質に関係なくデータ転送を可能にすることである。よって、音声データ及び情報に基づくデータが同等に通信できる。さらには、マルチメディアデータはパケット形態で通信できるので、マルチメディアデータも通信できる。
【０００３】
ユーザが、概ね、ますます大量のマルチメディアデータ及び／又は音声データを、改善されたサービス品質で転送したいと望んでいる点から見て、システムにおいてパケットデータのより高いスループットを可能にする方式を提供するための改善を追求することが、引き続き一般に必要とされている。
【０００４】
特に、暫定的に４Ｇ（第４世代）と呼ばれている、別の規格ポートフォリオが現在策定中である。４Ｇは、３Ｇの容量を少なくとも１桁拡張し、完全なパケット交換網を提供することを目的としている。３Ｇは、少なくとも一部は、後方互換性があり、よって、３Ｇネットワークはしばしば、以前の、おそらく非パケットベースの規格と互換性のある装置を含むが、４Ｇネットワーク要素は、完全にパケットベースであることが意図されている。４Ｇで利用可能なデータ転送速度は、（高機動性ユーザ(high mobility users)では）１００Ｍｂｐｓであることが期待されており、（低機動性ユーザ(low mobility users)では）最大１Ｇｂｐｓを提供するようになることが期待されている。
【０００５】
後者の数字は、自動車内で使用されるものではなく、歩行者によって使用されるモバイル機器に関して提供される可能性が最も高い。これは、データ転送速度が、モバイル機器の比較的高速な移動によって損なわれる可能性があるからである。
【０００６】
明らかに、電気通信の分野における発展は、通常、データスループットのさらなる増大をもたらすことが期待され、このため、本発明の性能の上限は、現在達成可能であると言われている目標の現在の理解から推論することはできない。
【０００７】
このような背景において、本発明の分野を、セルラ構造に基づく移動通信システムを例として説明する。セルラ構造は、モバイル通信サービスによってカバーされる地理的領域（サービスエリア）内のモバイル機器のユーザに、有効範囲及び容量を提供するようになっている。一般に、移動通信システムは、サービスエリア内の任意のポイントにおいて、このサービスエリア内の基地局と移動局の間で通信が確立できるように設計される。これは、各基地局が、セルラ構造の各セルを概ね統括するように、基地局を、おそらく規則的なパターンで、又は地表上の物理的地形を考慮に入れてできるだけ近くに配置することによって実現される。各基地局は、ネットワークバックボーンを形成するように相互に接続される。このバックボーンは、通常、有線接続によって実施される。
【０００８】
移動通信システムが有用であるためには、加入者に最小限のサービス品質が提供されなければならない。これは、システムにおいて移動局と基地局との通信に関して様々な技術的基準を満たすことを伴う。これらの基準の中にはシステムの有効範囲（すなわち、サービスエリアの範囲）及び容量が含まれる。加入者は、移動中に、基地局及び／又はリレー（中継）の有効範囲外又は全く提供されない地域に入った場合、サービス品質に不満を持つことになる。さらに、加入者は、通話の接続を要求しているときに、ネットワークが容量の限界にある場合にもやはり不満を持つことになる。
【０００９】
図１に、改善された有効範囲及び拡張容量を提供する３Ｇ規格に準拠した構成の例示的実施形態を示す。この構成は、図示のように、それぞれが（六角形をなすように間隔を置いて配置されたアンテナによって）慣例的に実質上六角形として示されるビームパターンを有する、基地局（図示せず）を備える。これら六角形のビームパターンのおかげで、セルラフィールドパターンが、一定の間隔を置いた基地局によって設定できる。これは、このサービスエリアをカバーする、広域のマクロセル構造を規定する。マクロセルは、このセルの基地局とこのセル内の移動局との通信の機能に、高レベルの機動性と、潜在的に低いデータスループットを提供する。更に、各局がより小さいサービスエリアを提供する、別の基地局が配置される。この例示的構成においては、これらのより小さいサービスエリアもやはり実質的に六角形であり、このようにマクロセルを提供する。マイクロセルは、マイクロセル内での移動局の機動性を犠牲にしてではあるが、マクロセルの場合より高いデータスループットを提供することを特徴とする。すなわち、より小さいマイクロセルマイクロセルでは所定の速度で移動する移動局に、あるマイクロセルから別のマイクロセルへのハンドオーバによる頻繁な制御をもたらす。また、マイクロセルよりもさらに小さいセルを有するセルラ構造が、提供されることにより、これらのセルはピコセルと呼ばれる。これらもやはり、所定の速度で移動する移動局に必要とされるハンドオーバの回数がマクロセル構造に対する場合よりもはるかに多くなるという点で、移動局の機動性に関して問題となるが、送信電力強度、及び基地局への近接性がより高いデータスループットを可能にする。
【００１０】
したがって、この手法の主要な欠点は、ネットワークバックボーン上における基地局の追加配置によるインフラコストの実質的増大、追加基地局間で通信を実施する必要に起因するネットワーク構造の拡大、及び各基地局の、マクロ、マイクロ、及びピコセルネットワークへの配置に関連する組織的要件、並びに、データスループットが様々に限定され、車両ベースの移動局には３８４Ｋｂｐｓを提供し、静止又はほぼ静止状態の移動局には２Ｍｂｐｓを提供することである。さらに、バックボーン上には、セル間及びセル階層の重なり合うレイヤ間でのハンドオーバによる相当量のシグナリングトラフィックが生じる。
【００１１】
更に、このセルラ構造を用いる移動通信システムで使用される無線情況は、多少、予測不可能なところがある。これは、建物や地形的特徴など、地表に物理的構造があることによって生じるマルチパス効果の存在によるものである。マルチパス伝搬は、かかるシステムにおける無線通信の正常な動作にとって有害なことがある。というのは、マルチパス伝搬は、信号自体の反響の形で信号に雑音を付加するからである。この雑音は、通話やストリーミングビデオなどの稼動中のセッションを終了させるためには十分となり得る。このような終了は、ネットワークサービス提供者（ネットワーク運用者）の観点からすると全く望ましくないものであり、モバイル電話機器ユーザ（加入者）の観点からすると間違いなく許容しがたいものである。
【００１２】
マルチパス伝搬、及び加入者が被るサービス品質に対する影響の問題に対処するために、ネットワーク運用者が、１つ以上のリレー、又はリピータを用いることが知られている。「リレー」及び「リピータ」という用語は、既存の文献において、区別なく使用されていることはいうまでもない。これらは、各基地局に関連付けられるサービスエリアの各セル部分の有効範囲を拡張して、移動局と基地局の間の接続性を向上させるために、サービスエリア内の各基地局との関連で配置される。リレーは、受信信号を各リレーの基地局に向けてブラインドリレーするものとして動作する。すなわち、リレーは、復号化機能を行わず、このため、リレーにおける受信データに関連するどんなサービス品質特性も向上させることができない。よって、あるリレーの有効範囲によってカバーされる移動局は、単に、信号強度増大を受けるだけである。
【００１３】
N.Badruddin及びR.Negi、「Capacity improvement in a CDMA system using bridging」(Wireless Communications and Networking Conference,2004、WCNC.2004（ＩＥＥＥ、第１巻、２００４年３月２１日から２５日、２４３頁から２４８頁）には、容量も向上させる、ＣＤＭＡベースのセルのための拡張リレーシステムが提案されている。この論文は、各リレーの比較的近くにある移動局（ＭＳ）が、より遠くにある基地局（ＢＳ）と直接高出力で通信を行っているときに、リレーにとって著しい干渉問題が生じることに留意する。かかる状況は、例えば、あるＭＳが基地局から０．９ｋｍのところにあり、他方、リレーが基地局から１．０ｋｍのところにある場合に生じる可能性がある。
【００１４】
この干渉はこのセルの容量に強い影響を及ぼす。
【００１５】
この論文は、３つのタイムスロットのそれぞれについて、１つのセルの１２０°セグメント内の直接通信を行うＭＳと、セルの反対側の１２０°セグメント内の中継ＭＳとが１つのタイムスロットを占め、相反的セグメントの「蝶ネクタイ」構成を形成する、時分割多重化（ＴＤＭ）方式を提案している。これは、直接通信中のＭＳと中継器との間の距離を最大にし、これらの間の干渉を最小限に抑える。これは、結果として、より大きな容量をもたらすが、このＴＤＭ方式においてスループットを維持するには、各１２０°セグメントが、直接及び間接に、順次通信を行うことができるように、元のデータ転送速度の３倍での送信を必要とするという大きな欠点を有する。
【００１６】
この問題を制限するために、この論文では、６つの６０°セグメントを使って、例えば、第１のタイムスロットにおいては、セグメント１、３及び５が直接に通信を行い、セグメント２、４及び６は、中継通信を行うようにすることを提起している。第２のタイムスロットにおいては、これらのモードが入れ替わる。これは、反対のセグメントが常に反対のモードであるという概念を保つが、今度は、隣接するセグメントも反対のモードであり、このため、各中継器における干渉の緩和が少なくなり、容量の向上が低減される。更に、この構成は、依然として、今度は２つのタイムスロットによるＴＤＭ方式を使用するものであり、このため、スループットを維持するにはデータ転送速度を２倍にする必要がある。
【００１７】
さらに、両方式とも、時分割多重化を動作させるために、ＭＳ、中継器及び基地局の間の正確なタイミングを必要とし、データ転送速度の大幅な増大を必要とする。
【００１８】
代替として、又は追加的に前述のように物理的に干渉を回避しようとするために、セル容量を増加させる方式が、信号間のマルチユーザ干渉を低減する改良型多重アクセス符号化方式を採用できる。
【００１９】
このような方式の一例が、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）である。ＯＦＤＭは、マルチキャリア変調方式を利用し、パラレルシンボルのセットをベースバンドチャネル内の対応するサブキャリアのセットで送信する。シンボル長を適切に設定することにより、サブキャリアの周波数応答は、キャリア間のクロス干渉を最小に抑えるよう制御され、それらを直交にレンダリングし、利用可能なスペクトラムを有効利用する。ＯＦＤ多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）においては、多重アクセスは異なるユーザからのデータに１つ以上のサブキャリアを割り当てることにより達成される。
【００２０】
便宜上、一人のユーザに割り当てられるサブキャリアのセットは以下サブチャネルと呼ぶ。サブキャリアをサブチャネルに割り当てる数々の方法が、サブキャリアの隣接するブロック、サブキャリアの疑似ランダム選択又はサブキャリアのセットパターンの使用することを含めて想定できる。
【００２１】
サブキャリアの多様な集合にわたってサブチャネルを分布することは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）によって採用されるコード拡張動作に類似し、セル内干渉を緩和する。同様な例として、サブチャネル毎に異なってサブキャリアの各セルマップセットのサブキャリアを持つことは、ＣＤＭＡにおいて採用されるコードスクランブル動作と類似し、セル間干渉を緩和する。
【００２２】
しかしながら、ＣＤＭＡとは異なり、ＯＦＤＭＡはアップリンク上で処理ゲインを有利にもたらす。というのは、アップリンク上で基地局へ送信する移動局は、そのように割り当てられた帯域幅全体の一部分に送信出力を集中できるからである。その結果、移動局のリソースを更に効率的に利用できる。同様に、ＣＤＭＡでは、スループット要件の異なるユーザに対処するため、比較的柔軟性のない直交可変拡散因子を使用しなければならないのに対し、ＯＦＤＭＡでは、スループット要件がより高いユーザには複数のサブチャネルを割り当てれば良いだけである。
【００２３】
図２は、２つの隣接したセルｉ及びｊのための４つのサブチャネル間の疑似ランダムサブキャリア割り当ての単純な例を示す。大部分のサブキャリアが、異なるセル内の異なったサブチャネルに割り当てられていることが分かる。しかし、この場合では、破線で示されるように、３つのサブキャリアが、異なるセル内の同じサブチャネルに対して割り当てが行われていた。
【００２４】
何十又は何百ものサブチャネルがＯＦＤＭＡ方式ないで割り当てられる場合、２つのセル間で生じる同じサブチャネルへの割り当ての割合は減少することは言うまでもない。しかしながら、典型的なセルラネットワークにおいては、セルは実際には６つの直接隣接セルを持つことができ、そのため、サブキャリア干渉レベルは、これらのセル間の周波数再利用要因に従って増減する。
【００２５】
セル内のアップリンクスループットを向上させる計画が提案されていた。Anghel, P.A. Kaveh, M. “Relay assisted uplink communication over frequency-selective channels,” (4th IEEE Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (2003))には、ブロックＯＦＤＭＡに基づいて、協同ＣＤＭＡに類似するシステムがブロックＯＦＤＭＡに基づいて提案されていた。これにおいては、セル内の固定リレー（中継）がＭＳから基地局に送信されてくる信号を再送信する。従って、基地局は、ＭＳ及び１つ以上のリレーから２つ以上の異なったバージョンのアップリンク信号を受け取り、どの特定のチャネルにおいてもフラットフェーディングによる影響を緩和する。しかしながら、リレーはＭＳの帯域幅をセル内で共有する。そのため、セル利用率が増加するに伴い、それらの有効性は制限される。
【００２６】
Guoqing Li and Hui Liu、“On the Capacity of the Broadband Relay Networks”（Thirty-Eighth Annual Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, Nov. 2004, Asilomar, CA., (http://danube.ee.washington.edu/downloadable/gli/1263.pdfにて、ソフト公開)）では、増幅転送（ＡＦ）及び復号転送（ＤＦ）リレー方式がＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡシステムのために研究され、基地局は再び、ＭＳからの直接送信及び上記リレー方式の１つを採用するリレー局からの1以上の種々のコピーを受信する。この論文は、ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡの異なるリレー出力レベルに対してどのリレー方式が一番効果を発揮するかに関する手引きを提供する。
【００２７】
しかしながら、には、セルアーキテクチャ、データ割り当て技術、又はこの両者の相互作用を介して干渉を低減することに基づいて、直交周波数分割通信の改良方法の余地があると思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、そのような方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の第１の態様において、セルラ基地局は、動作時に、セルの内側ゾーン内に位置する移動局と直接通信を行うように構成され、内側ゾーンは、実質的に、基地局の周りに配置された複数のブリッジ局によって形成される円周で画定され、基地局は、さらに、ブリッジ局を介して、主に円周の外側にあるこのセルの外側ゾーン内に位置する移動局と通信を行うように動作可能であり、基地局はさらに、動作時に、各他の通信から十分に低いレベルの相互干渉を受けるブリッジ局によりサービス提供される外側ゾーンのそれぞれの領域に位置する移動局に、同一のＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるよう構成である。
【００３０】
本発明の別の態様では、基地局は動作時にセルの内側ゾーン内に位置する移動局と直接通信するよう構成され、内側ゾーンは、基地局の周りに配置された複数のブリッジ局により形成された円周により実質的に画定され、基地局はさらに、ブリッジ局を介して、主に円周の外に位置するセルの外側ゾーン内に位置する移動局と通信をするよう動作可能である。基地局は、動作時にそれぞれのブリッジ局によってサービス提供される外側ゾーンの２つ以上の領域に対して異なるＯＦＤＭＡサブキャリア・サブキャリア間マッピングを利用するよう構成される。
【００３１】
本発明の態様において、ブリッジ局は、外側ゾーンでサービスエリアを形成するよう動作する少なくとも１つの指向性アンテナを備え、外側ゾーンは、基地局に対して規定され、ブリッジ局とほぼ一致する円周の外に主に位置し、ブリッジ局は、動作時に自身のサービスエリア内でＭＳに割り当てられたＯＦＤＭＡサブチャネルを再送信するよう構成される。
【００３２】
本発明の態様において、ブリッジ局は、外側区域にサービスエリアを生成するよう動作する１つ以上の指向性アンテナを有し、外側ゾーンは、基地局に対して規定された、ブリッジ局とほぼ一致する円周の外側に主として位置し、またブリッジ局は、動作時にブリッジ局のサービスエリアと関連するサブチャネルマッピングにＯＦＤＭＡサブキャリアを再マッピングするよう構成される。
【００３３】
本発明の態様において、ブリッジ局は、主に円周の外に位置するサービスエリアを生成するよう動作する１つ以上の指向性アンテナを備え、円周は基地局に対して規定され、サービスエリアは基地局の十分近くまで広がり、サービスエリアの重畳部分が基地局によってもサービス提供され、それにより、ＭＳが基地局及びブリッジ局の両方から信号を受信する中間帯が形成され、ブリッジ局は、自己のサービスエリア内のＭＳに割り当てられたＯＦＤＭＡサブチャネルに信号を再送信するよう動作可能である。
【００３４】
本発明の態様では、通信ネットワークは基地局によってサービス提供される少なくとも第１の領域を備え、基地局はブリッジ局とほぼ一致する円周を規定するように複数のブリッジ局によって更に囲まれ、ブリッジ局は、基地局に対して円周を越えて指向的に感知し、これによって、基地局によってサービス提供される主に円周内に内側ゾーン形成し、複数のブリッジ局によってサービス提供される主に円周を越えて指向的に外側ゾーンを形成し、基地局は、各他の通信からの十分に低いレベルのクロス干渉を受けるブリッジ局によりサービス提供される外側ゾーンの個々の領域における移動局に二重ＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるよう動作可能である。
【００３５】
本発明の態様では、基地局によってサービス提供される少なくとも第１の領域を備え、基地局はさらに、複数のブリッジ局とほぼ一致する円周を規定するように複数のブリッジ局によって更に取り囲まれ、各ブリッジ局は、基地局に対して円周を越えて指向的に感知し、これによって、基地局によってサービス提供される主に円内にある内側ゾーンと、複数のブリッジ局によってサービス提供される主に円の外側にある外側ゾーンとが形成される。基地局は、それぞれのブリッジ局によってサービス提供される外側ゾーンの２つ以上の個々の領域に対して個別ＯＦＤＭＡサブキャリア・サブチャンネル間マッピングを利用するように動作する。
【００３６】
前記２つの態様のいずれかの構成においても、各態様で説明されるように、通信ネットワークは複数の領域を備え、その外側ゾーンに割り当てられたサブチャネルは、セル間干渉を低減するために隣接セルの近接外側ゾーンで使用される既存のマッピングを考慮している。
【００３７】
前記２つの態様のいずれかの構成においても、隣接セル間のマッピングの調整はそれらのセルの基地局によって行われる。
【００３８】
前記２つの態様のいずれかの別の構成においても、隣接するセル間のマッピングの調整はネットワーク管理ユニットにより行われる。
【００３９】
本発明の一態様において、データ媒体は、コンピュータによって解釈されると、コンピュータを本明細書で開示する基地局として動作させるコンピュータ読み取り可能コマンドを備える。
【００４０】
本発明の別の態様において、データ媒体は、コンピュータによって解釈されると、コンピュータを本明細書で開示するブリッジ局として動作させるコンピュータ読み取り可能コマンドを備える。
【００４１】
本発明の別の態様において、データキャリアは、コンピュータによって解釈されると、コンピュータを本明細書で開示する通信ネットワークの構成要素として動作させるコンピュータ読み取り可能コマンドを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の実施形態は、図面を参照し、以下例を挙げて説明する。
【００４３】
無線通信システムを開示する。以下の説明では、本発明の各実施形態の完全な理解を提供するために、例として、いくつかの具体的詳細を提示する。しかしながら、本発明を実施するのにこれらの具体的詳細を用いる必要はないことが、当業者には明らかである。
【００４４】
図３を参照すると、本発明の一実施形態において、新規のセルアーキテクチャは、例えば、移動交換局（図示せず）への有線接続などによって、セルラネットワークバックボーン（図示せず）に接続された基地局（ＢＳ）１３０を備える。基地局（ＢＳ）の周りには、ある距離をおいて、バックボーンに接続されないブリッジ局（ＢＲＳ）１２１乃至１２６が配置される。
【００４５】
ブリッジ局１２１乃至１２６は、基地局１３０に対して実質的に外側の方向に通信を提供するように構成されたビーム形成アンテナを備える。よって、各ブリッジ局は、各々、外側に向いたサービスエリア１０１乃至１０６を提供する。
【００４６】
この結果、基地局と、配置されたブリッジ局との間に位置する移動局（ＭＳ）１３１乃至１３４は、基地局１３０だけを認識し、このため、基地局と直接通信を行う。
【００４７】
これに対して、配置されたブリッジ局の外側にあり、外向きのサービスエリア１０１乃至１０６のうちの１つに位置する移動局１４１乃至１４３は、ＢＳ１３０と１つ以上のＢＲＳの両方を認識するが、通信を行うために（例えば、ブロードキャストチャネル上などで）最も強い信号を有するＢＲＳを選択する。
【００４８】
この結果、セル内に２つのゾーンが作成される。すなわち、ＭＳに基地局だけが見え、このため、基地局と直接通信を行う内側ゾーン（図３に斜線領域で示す）と、ＭＳがそれぞれのブリッジ局と通信することを選択するサービスエリア１０１乃至１０６からなるセグメント化された外側ゾーンである。
【００４９】
ブリッジ局１２１乃至１２６の指向性は、内側ゾーン内のＭＳがブリッジ局を検出しないだけではなく、ブリッジ局１２１乃至１２６も内側ゾーンのＭＳを検出せず、これらのＭＳからの干渉を受けない特徴を有することを意味する。
【００５０】
同様に、外側ゾーン内のＭＳは、最も近くにあるＢＲＳと通信を行うように出力を調整し、これによって、ＢＳ１３０と、他のＢＲＳに対して引き起こす干渉を最小限に抑える。
【００５１】
よって、従来技術であった、時分割多重化や下位セルの階層的配置という不都合なしに、干渉の大幅な全体的低減及び対応する容量の増大が実現される。
【００５２】
実際には、各ゾーンからの多少の信号が他のゾーンにおいて認知できることはいうまでもない。例えば、外側ゾーン内にある建物による後方散乱のために、内側ゾーン内のＭＳからの（大幅に減衰した）信号がＢＲＳに達することもある。同様に、大部分の指向性アンテナは、主として、好ましい方向範囲において感知するが、他の方向における感度が残存することもある。よって、ＢＲＳは、内側ゾーン内のＭＳを検出することもあるが、このＢＲＳ自体の外向きのサービスエリア内にあるＭＳに比べると、著しく減衰した感度で検出する。逆に、内側ゾーン内のＭＳがＢＲＳを検出することもあるが、比較的微弱な信号として検出される。
【００５３】
よって、実際には、各ブリッジ局は、基地局の周りに円周を形成するように配置されているとみなされ、この円周内でのブリッジ局信号強度は微弱であり、この円周外でのブリッジ局の信号強度が、各ブリッジ局のサービスエリア内について支配的となる。この結果、この円周内の領域は内側ゾーンを形成し、各ブリッジ局サービスエリアが外側ゾーンを形成する。
【００５４】
本発明の実施形態では、ブリッジ局１２１乃至１２６は、関連するＢＲＳまでのホップを介して外側区域内のＭＳとＢＳ１３０の間の通信を可能にする、マルチホップネットワークの一部として機能することによって、外側ゾーン内のＭＳと内側ゾーン内のＢＳ１３０との間の通信を円滑化する。マルチホップネットワークを設ける機構は当技術分野でよく知られている。しかしながら、ブリッジ局の固定された性質のために、（ＭＳからＢＲＳまでとＢＲＳからＢＳまでの）２ホップだけしか必要とされないことが予期される。
【００５５】
セル内に内側ゾーン及びセグメント化された外側ゾーンを作成することによって生じる干渉の有益な低減により、ＯＦＤＭＡ技術を使用した場合に、容量全体が著しく増加する。
【００５６】
図４は、図３に示す構成をより明確にするための概略図である。この構成は、内側ゾーン３１０と、対応するブリッジ局３２１乃至３２６によってサービス提供される外側ゾーンの６つのゾーン３３１乃至３３６とを備えるものとして示されている。
【００５７】
本発明の実施形態において、セル全体に渡り共通の、サブキャリアのサブチャネルへのマッピングが適用されている。しかし、ブリッジ局による外側ゾーンのセグメント化は、セグメント毎にサブチャネルの分離を可能にし、隣り合わないセグメントにおけるサブチャネルの再利用を可能にする。
【００５８】
次に図４を参照すると、セグメント化の例が示されており、各セグメントは、対向する対（３３１、３３４）、（３３２、３３５）、（３３３、３３６）として網掛けされている。これらの対向する対は、有効範囲を互いに離れて方向付けており、内側ゾーン３１０の直径の分だけ物理的に離れているからこれらの対向する各対は、セル内で最小のクロス干渉しか受けないことになる。
【００５９】
よって、この例では、基地局は、それぞれの対向するセグメントの対に存在するＭＳに同じサブチャネルを割り当てる。全てのＭＳが外側ゾーンにある場合、セル内の容量を倍にすることが可能となるはずである。しかしながら、一般的に、ある割合のサブチャネルが内側ゾーン内に割り当てられているため、倍になることはない。よって、可能な容量の関係は、２Ｎ−Ｍであり、ＮはＯＦＤＭＡマッピングにおけるサブチャネルの合計数であり、ＭはＢＳと直接通信をする内側ゾーンのＭＳによって使用されるそれらのサブチャネルの数である。
【００６０】
本発明の実施形態において、各ＢＲＳは、それらが通信しているＢＲＳサービスエリア内のＭＳのサブチャネルに対応して、ベースバンド内の全サブキャリア数の一部をそれらのサービスエリアに単に再送信することを必要とするだけである。
【００６１】
ある一実施形態において、ＢＲＳは、増幅転送再送信を使用する。また、別の実施形態では、ＢＲＳは、復号転送方法を使用する。
【００６２】
干渉が生じる可能性は、使用中のベースバンドに比例するので、サブキャリアの一部を再送信することによってもたらされる出力電力要求の低減（又は、反対に、同じ電力消費量における信号電力の増加）に加え、隣り合うセル間により生じるセル間干渉を低減することができる。
【００６３】
事実、本発明の実施形態において、通信システムは、隣接セルの隣り合うセグメントで同じサブキャリアを使用する見込みを減すように隣接セルの外側ゾーンのセグメント内でサブチャネルの割り当てを調整する手段を含む。このような調整は、隣接基地局間で直接、又は通信ネットワーク制御ユニットの管理により達成される。
【００６４】
外側ゾーンに位置するＭＳは、それらの関連するＢＲＳ及びＢＳ自体の両方から信号を受信することができることは言うまでもない。このような状況においては、ＢＳ信号はＢＲＳからの信号に比べて遅延し、減衰してしまい、マルチパス伝搬エコーと類似することになる。しかし、ＯＦＤＭ変調は、スループット全体に対するある程度の犠牲でそのようなマルチパス効果を提供できるガードインターバルを取り入れる。
【００６５】
次に図５を参照すると、対応する通信の方法は、
ｓ４.１.  ＢＳが、内側ゾーンにあるＭＳと直接通信を行うため、ＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるステップと、
ｓ４.２．  ＢＳが、内側ゾーンにあるＭＳと直接通信を行うステップと、
ｓ４.３．  ＢＳが、（内側ゾーン内で使用されるものを除く）外側ゾーンで非干渉となるセグメントに対となるサブチャンネルを含めて、外側ゾーンにあるＭＳと通信を行うため、ＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるステップと、
ｓ４.４.  ＢＳが、各々のＢＲＳを介して、外側ゾーンのＭＳと通信を行うステップと、
を含む。
【００６６】
次に図６を参照すると、本発明の実施形態において、異なるサブキャリア・サブチャンネル間マッピングが異なるゾーン及びセグメントに対してセル全体にわたり適用される。図６は、内側ゾーン及び外側ゾーンのセグメントが個別に網掛けされている分離例を示す。
【００６７】
本発明の実施例において、内側ゾーン及び外側ゾーンのセグメント３３１乃至３３６は、異なるサブキャリア・サブチャンネル間マッピングを使用し、潜在的に各セグメントがシステム内の全てのサブチャネルを十分に利用することを可能にする。
【００６８】
その結果、使用されるＢＳからＢＲＳへの通信方法によっては、複数のＢＲＳはこれらがＢＳ信号を個々のサービスエリアに転送するために受信するＢＳ信号を再マッピングする必要があるかもしれない。
【００６９】
異なるサブキャリア・サブチャンネル間マッピングを使用することにより、図２に関して説明された形式の干渉の範囲が広がることは言うまでもない。しかし、ＢＲＳの指向性の性質が、内側及び外側ゾーン間のそのような干渉の範囲を制限する。
【００７０】
次に図７を参照する。対応する通信方法は、
ｓ５.１.  ＢＳが第１のサブキャリア・サブチャネル間マッピングを使用し、内側ゾーンのＭＳとの直接通信のため、ＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるステップと、
ｓ５.２.  ＢＳが内側ゾーンのＭＳと直接通信するステップと、
ｓ５.３.  ＢＳが、外側ゾーンの個々のセグメントに対して異なるサブキャリア・サブチャンネル間マッピングを利用して、外側ゾーンのＭＳと通信するためＯＦＤＭＡサブチャネルを割り当てるステップと、
ｓ５.４.  ＢＳが、各自のＢＲＳを介して外側ゾーン内のＭＳと通信を行うステップと、
を備える。
【００７１】
繰り返すと、本発明の実施形態において、近接外側セグメントで干渉を最小限にするために隣接セル間でマッピングを調整することができる。
【００７２】
図５及び図７を参照して詳しく説明された方法は、組み合わせて用いることができることは当業者には明らかである。例えば、単一のサブキャリア・サブチャンネル間マッピングはセル内のサブチャンネル間干渉を制限するために利用でき、追加のマッピングは移動性への要求が非常に高い場合に導入できる。よって、例えば、図７の方法は、ピークトラフィックの時に効果的に使用でき、図５の方法はその他の時に使用できる。
【００７３】
次に図８を参照すると、本発明の別の実施形態において、ブリッジ局６２１乃至６２６の指向性は、かなり内側に向かう送受信感度を示している。結果として、各ブリッジ局のサービスゾーンは、外側ゾーン６３１乃至６３６及び縮小内側ゾーンを取り囲む対応する中間ダイバーシティゾーン６４１乃至６４６を有する。ダイバーシティゾーンは、以前の内側ゾーン移動局がＢＳ及びそれら各自のＢＲＳの両方から有効信号を受信する（通常は、時間的にオフセットされる）が、ＯＦＤＭＡ変調方式はこれら２つの信号が干渉源というより、むしろダイバーシティ源として使用されることを可能とし、それにより受信を向上するセルの領域を表す。これは、共通のサブキャリア・サブチャネル間マッピングがセル内で使用されると仮定し、関連ＢＲＳがそれら個別のダイバーシティゾーン内の複数のＭＳのためのサブチャネルを再送信するために設定されることは、当業者には明らかである。
【００７４】
図３、４、６及び８では、６つのブリッジ局が均等に分布され、それぞれが同様の大きさの領域をカバーするよう示されているが、実際には、ブリッジ局は適切な数であればいくつでも配置され、セル領域全体内のトポロジー及ぶトラフィック要件に適した外向きのサービスエリアを持つことは言うまでもない。故に、内側及び外側ゾーンを識別する円周は任意の形状であってもよく、ブリッジ局の密集度も、適用可能な場合、マイクロセル及びピコセルサイズのサービスゾーンを形成するように変えることができる。
【００７５】
結果的に、同一のＯＦＤＭＡサブチャネルが、（例えば、奇数個のブリッジ局がある場合、又は１つの比較的大きい外側ゾーンセグメントが２つの比較的小さい外側ゾーンセグメントに正反対にある場合）互いに正確に反対になっていない外側ゾーンのセグメントに割り当てることができることは、当業者には明らかである。
【００７６】
よって、本発明の実施形態では、基地局は自由に同一のＯＦＤＭＡサブチャネルを、比較的低いレベルの相互干渉を持つ個別の外側ゾーンセグメントに割り当て、単に対向セグメントに限定されない。
【００７７】
同様に、本発明の実施形態において、ＢＲＳが外側ゾーンのＭＳとの通信リンクを形成するので、基地局のサービスエリアはセルの範囲に整合するよう維持される必要はない。従って、基地局の電力管理は複数のブリッジ局との有効範囲の連続性を維持する最小サービスエリアを提供するよう構成できる。
【００７８】
これは、マルチパス効果が大きく低減されるようになるので、前述した外側ゾーンのＭＳにおいて対応するＢＲＳ及びＢＳ送信を受信する際のマルチパスに適応するために必要とするガードインターバルの長さを低減することを可能にする。
【００７９】
次に図９を参照すると、本発明の実施例において、ブリッジ局７００は、ワーキングメモリ７２６に記憶された及び／又は大容量記憶ディバイス７２２から取り出し可能な機械コード命令を実行するよう動作可能なプロセッサ７２４を備えている。汎用バス７２５を用いることで、ユーザにより実施可能な入力ディバイス７３０は、プロセッサ７２４と通信を行う。ユーザにより実施可能な入力ディバイス７３０は、例えば、ＤＩＰスイッチのように、入力したアクションを解読し、データ信号に変換することが可能な如何なる手段をも備える。
【００８０】
情報をユーザに出力するため、音声／映像出力ディバイス７３２が更に汎用バス７２５に接続される。音声／映像出力ディバイス７３２は、例えば、ステータスＬＥＤのように、情報をユーザに与えることができる如何なる装置をも含む。ユーザは、概してインストール／サービスエンジニアである。
【００８１】
通信ユニット７４０は、汎用バス７２５に接続され、更に第１アンテナ又は一連のアンテナ７５０に接続される。ブリッジ局７００は、通信ユニット７４０及び上記第１アンテナ７５０を用いることにより、自身のサービスエリア内の移動局と無線通信を確立することができる。通信ユニット７４０は、更に第２アンテナ又は一連のアンテナ７６０に接続される。ブリッジ局７００は、通信ユニット７４０及び上記第２アンテナ７６０を用いることにより、基地局と無線通信を確立することができる。通信ユニット７４０は、ブリッジ局８００が使用されるに適切なシステム（例えば４Ｇ）によって使用されるためにあらかじめ確立された通信プロトコルに従って、バス７２５上でそこを通るデータをＲＦ信号キャリアに変換するよう動作できる。
【００８２】
図９のブリッジ局７００において、ワーキングメモリ７２６は、アプリケーション７２８を記憶する。アプリケーション７２８は、プロセッサ７２４によって実行されると、インタフェースの構築によって移動局及び基地局間のデータ通信を可能にする。従って、アプリケーション７２８は、サービスエリア内の移動局を基地局に接続するために使われる、汎用の又は特定のコンピュータ実行ユーティリティ及びファシリティを確立する。
【００８３】
次に図１０を参照すると、本発明の実施形態において、基地局８００は、ワーキングメモリ８２６に記憶された及び／又は大容量記憶装置８２２から検索可能な機械コード命令を実行するよう動作可能なプロセッサ８２４を備えている。汎用バス８２５を用いることで、ユーザにより実施可能な入力装置８３０は、プロセッサ８２４と通信を行う。ユーザにより実施可能な入力装置８３０は、例えば、ＤＩＰスイッチのように、入力したアクションを解読し、データ信号に変換することが可能な如何なる手段をも備える。
【００８４】
ユーザに情報を出力するため、音声／映像出力装置８３２が更に汎用バス８２５に接続される。音声／映像出力装置８３２は、例えば、ステータスＬＥＤのように、情報をユーザに与えることができる如何なる装置をも含む。ユーザは、概してインストール／サービスエンジニアである。
【００８５】
通信ユニット８４０は、汎用バス８２５に接続され、更に１つのアンテナ又は一連のアンテナ８５０に接続される。基地局８００は、通信ユニット８４０及び上記アンテナ８５０を用いることにより、自身のサービスエリア内の移動局及びブリッジ局と無線通信を確立することができる。通信ユニット８４０は、基地局８００が使用されるに適切なシステム（例えば４Ｇ）によって使用されるためにあらかじめ確立された通信プロトコルに従って、バス８２５上でそこを通るデータをＲＦ信号キャリアに変換するよう動作できる。
【００８６】
図１０の基地局８００において、ワーキングメモリ８２６は、アプリケーション８２８を記憶する。アプリケーション８２８は、プロセッサ８２４によって実行されると、インタフェースの構築によって移動局及び基地局間のデータ通信の通信を可能にする。従って、アプリケーション８２８は、移動局及びブリッジ局を基地局に接続するときに使用される、汎用又は特定のコンピュータ実行ユーティリティ及びファシリティを確立する。
【００８７】
別の実施例では、基地局８００は、特にＢＲＳとの通信において、更なるアンテナ又は一連のアンテナを備える。
【００８８】
ＯＦＤＭＡ方式と併せたブリッジ局の使用は、いくつかの利点を提供することはいうまでもない。
【００８９】
ｉ．ブリッジ局を使用することによるユーザのトポロジー的な区別は、信号を物理的に実質的に別々の外側ゾーンセグメントに分離する。従って、これらのセグメントにおいてＯＦＤＭＡサブキャリア間マッピングを再使用することができ、したがって、潜在的に容量が倍増する。
【００９０】
ｉｉ．同様に、ブリッジ局を使用することによるユーザのトポロジー的な区別は、信号を物理的に実質的に内側及び外側ゾーン間で、かつ外側ゾーンのセグメント内で分離する。従って、これらの領域で異なるＯＦＤＭＡサブキャリア間マッピングが使用でき、容量を著しく増加する。
【００９１】
ｉｉｉ．ブリッジ局を使用することによるユーザのトポロジー的な区別は、信号を物理的に実質的に別々の外側ゾーンセグメントに分離する。従って、ＯＦＤＭＡサブチャネルは、セル内及びセル間の両方において、更に精細に調整でき、セル内及びセル間干渉を低減する。
【００９２】
これらそれぞれの利点は、個別に又は組み合わさって、ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡ通信を使用するセルの容量及び柔軟性を向上させるのに役立つ。
【００９３】
ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡが、直交周波数分割多重技術及びＯＦＤＭアクセス全般の包括的用語であり、コード化−ＯＦＤＭやブロック−ＯＦＤＭ等の変形を包含するものであることは、当業者には明らかであろう。
【００９４】
同様に、本発明が、無線ローカルループなどの有線インフラストラクチャにさらにリンクする中央局にモバイル通信機器がリンクする、他の無線アーキテクチャにも適することも、当業者には明らかであろう。
【００９５】
本発明の実施形態は、適切な装置又は動作を提供する任意の適切なやり方で実施され得ることが、当業者には明らかであろう。よって、基地局は、単一の個別エンティティからなることも、コンピュータなどの従来のホスト機器に付加された複数のエンティティからなることもあり、コンピュータなどの従来のホスト機器の既存の部分を適合させることによって形成することもできる。代替として、付加エンティティと適合エンティティとの組み合わせも考えることができる。例えば、基地局の製造において使用される構成部品は、適切に再構成されるときにはブリッジ局の構築にも使用できる。よって、従来の機器の既存部分の適合は、例えば、従来の機器に含まれる１つ以上のプロセッサのプログラム書換えなどを含むことができる。したがって、必要とされる適合は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、若しくはこれら又はその他の記憶媒体又は信号の任意の組み合わせといった記憶媒体上に記憶される、プロセッサで実施可能な命令を備えるコンピュータプログラム製品の形で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】当技術分野で知られている３Ｇセルラネットワーク及び結果として生じるカバー方式を示す概略図である。
【図２】当技術分野で知られているＯＦＤＭＡサブキャリアのサブチャネルへのマッピングを示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による基地局及びブリッジ局の、結果として生じるサービスエリアを示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による基地局及びブリッジ局を示す概略図であり、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭＡサブチャネル配置を示す。
【図５】本発明の一実施形態による通信方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による基地局及びブリッジ局を示す概略図であり、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭＡサブチャネル配置を示す。
【図７】本発明の一実施形態による通信方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による基地局及びブリッジ局を示す概略図であり、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭＡサブチャネル配置を示す。
【図９】本発明の一実施形態によるブリッジ局を示す概略図である。
【図１０】本発明の一実施形態による基地局を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2008523647.tif 000013
2008523647.tif 000014
2008523647.tif 000015
2008523647.tif 000016
2008523647.tif 000017