(57)【要約】      （修正有）【課題】無線／セルラ無線電話システムにおいて、システム内のセルへの周波数／チャネルの自律的な割当てのための方法を提供する。【解決手段】無線通信システムに対する自己ＲＦエンジニアリングが、自己構成機能に、システム基地局の電力レベルを自律的に設定する機能を追加することによって可能にされる。この電力レベルの自己調節には、自己構成におけるのと同一のデータが採用される。ＩＳ  １３６エアーインタフェース標準を採用するシステムでは、さらなる改善として、要求されるデータをＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ（移動体支援ハンドオフ／移動体支援チャネル割当て）の機能を通して収集する機能が実現される。さらに、改善されたシステム初期化手続きが提供される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルに分割されたサービスエリアを有する無線通信システムにおける基地局のＲＦ通信電力設定方法において、
該セルに関連の基地局の制御チャネルのＲＦ送信電力レベルを、該無線通信システムにより収集された移動体と基地局間の信号強度測定値とに基づいて自動的に設定しており、該ＲＦ送信電力レベルの自動設定は、
該移動体により測定された信号強度をエアインターフェースシステムの制御チャネルを経由して収集し、
収集された信号強度に基づいて各基地局のＲＦ送信電力レベルを設定し、各基地局のＲＦ送信電力レベルは基地局がセル内の移動体へ所望強度の信号を伝達することを可能にする最小のレベルに設定されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局のＲＦ送信電力設定方法において、該移動体での受信信号強度の測定は、ＩＳ１３６エアインターフェースシステムのＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ機能を用いて得られている方法。
【請求項３】
複数のセルに分割されたサービスエリアを有する無線通信システムにおける基地局のＲＦ送信電力設定装置において、
該セルに関連の基地局の制御チャネルのＲＦ送信電力レベルを、該無線通信システムにより収集された移動体と基地局間の信号強度測定値とに基づいて自動的に設定する手段を含み、該ＲＦ送信電力レベルの自動設定手段は、
該移動体により測定された信号強度を、エアインターフェースシステムの制御チャネルを経由して収集する手段、及び収集された信号強度に基づいて各基地局のＲＦ送信電力レベルを設定する手段とからなり、各基地局のＲＦ送信電力レベルは基地局がセル内の移動体へ所望強度の信号を伝達することを可能にする最小レベルに設定されていることを特徴する装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基地局のＲＦ送信電力設定装置において、該移動体での受信信号強度の測定は、ＩＳ１３６エアインターフェースシステムのＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ機能を用いて得られている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線／セルラ無線電話システム、より詳細には、自己構成のための、つまり、システムによるシステム内のセルへの周波数／チャネルの自律的な割当てのための方法、および、自己調節のための、つまり、システムによる基地局の送信電力レベルの自律的な決定のための方法に関する。両方法とも、システムによって収集された測定値に依存する。一例として実施例においては、ＩＳ  １３６  エアーインタフェース標準に準拠するＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ（移動体支援ハンドオフ／移動体支援チャネル割当て）の機能が、必要とされる測定値を取得するために利用される。より詳細には、本発明による自己構成／自己調節型無線システムは、ＩＳ  １３６によって規定されるセルサイトの現存の機能を利用して、その登録された移動体に対して、指定されたチャネル上の受信信号の強度を測定するように指令し、これによって、移動体と基地局との間のダウンリンク上の信号強度の測定値を収集する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムのサービスエリアは、セルと呼ばれるコネクティドサービス領域に分割され、この方式では、無線電話ユーザは、無線リンクを介して、そのセルを扱う基地局と通信する。基地局（ＢＳ）は、地上網に結合される。利用可能な無線周波数スペクトルの効率的な使用が、指定されたコーユーザセル内の同一無線周波数の再使用を通じて達成されるが、これらコーユーザセルは、同一チャネルセルと近隣チャネルセルによって生ずる結合された妨害信号の強度が、耐えられるレベル以下になるように距離的に十分に離される。
【０００３】
歴史的には、無線周波数（あるいはチャネル）のセルへの割当ては、レギュラリティ想定（つまり、同一サイズの規則正しく離されたセルが、一様に分布するトラヒック負荷を持つという想定）に基づいて行なわれる。この想定では、コーユーザセルを識別するため、および、ＲＦスペクトルをチャネルセットに分割するために、簡単な規則を採用することができる。ただし、このようなレギュラリティ規則は、しばしば、現実に沿わず（正しくなく）、従って、レギュラチャネル割当てのこれら規則は、必ずしも、ＲＦスペクトルの効率的な利用には至らず、このために、この効率性を目指して、ノンレギュラチャネル割当てとして知られるチャネル割当てアプローチが発展することとなった。レギュラおよびノンレギュラチャネル割当ての両方とも、固定チャネル割当てという特徴を持ち、このアプローチは、セルとセルを扱うチャネルとの間に固定された関係があることを特徴とする。
【０００４】
固定チャネル割当てとは対照的に、フレキシブルチャネル割当てとして知られている新たな分類（方法）が開発されている。これらフレキシブルチャネル割当て法においては、システムの、基地局無線を遠隔的にソフトウエア駆動にて再チューニングする能力、を活用するが、この能力は、チャネル容量をトラヒック変動に順応させることを可能にする。
【０００５】
無線システムは、一般的には、従来のアナログ無線システムからデジタル技術に向って移行しつつあるが、ただし、アナログシステムも、しばらくの間は、ユーザのかなりの部分を今後も引き続き扱うものと見込まれる。デジタル環境においては、３つの候補、つまり、Time-Division Multiple Access（“ＴＤＭＡ”）、Global System for Mobile （ＧＳＭ）、および、Code-Division Multiple Access（“ＣＤＭＡ”）が出現中である。最初の二つは、峡帯域チャネルを使用するが、これは、個々のタイムスロット内に、それぞれ、３から８個の会話を運ぶことができる。後者は、より広いチャネルを使用するが、このチャネルは、一度に多数のユーザを収容でき、また、隣接するセル内で再使用することが可能である。サービス提供者の観点からみた、これら二つの技術間の基本的な差異の一つは、前者においては、チャネル割当てが必要であり、後者においては、この要件は不要であることである。以下の説明から明らかになるように、チャネル割当ては、多分に、今日使用されているアナログシステムに対する要件である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術において遂行されるチャネル割当て機能の特徴として、これらチャネル割当てを予め計画する必要性と、かなり多量のデータを収集する要件（必要性）の、両方があることを挙げることができる。加えて、従来のチャネル割当て計画において達成される、無線システムのセル内のトラヒックローディングは、最適には至らず（サブオプティマルとなり）、また、これらシステム内のトラヒックスループットも最適には至らない（サブオプティマルとなる）傾向がある。加えて、チャネル割当てと関連して、セル基地局のＲＦ送信電力を設定あるいは調節することが必要である。
自己調節型無線システムにおいては、データが自律的に収集され、チャネルが自律的にセルに割当てられる。そして、収集されたデータによって、チャネル割当てのために必要とされる情報が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の原理を具現する一つの無線通信システムにおいては、周波数／チャネルのセルへの割当てが、自己構成され（自律的に構成され）、また、ＲＦ送信電力レベルが、自己調節される（自律的に調節される）が、これは、無線システムによって収集されたデータ、より具体的には、自己構成プロセスの一部分として測定されたデータを使用して達成される。
【０００８】
これら自己構成および自己調節に対して必要とされるデータは、移動体と基地局との間の信号強度の測定値から成る。この測定は、アップリンク上でも、ダウンリンク上でも、行なうことができる。ソフトウエアによって、データの収集、ＲＦ電力の設定、およびチャネル割当てが調節される。
【０００９】
本発明の一例としての実施例においては、要求されるデータは、ＩＳ  １３６エアーインタフェース標準（ＡＩＳ）のＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ（移動体支援ハンドオフ；移動体支援チャネル割当て）機能から自動的に供給され、こうして、ＩＳ  １３６に準拠するシステムが、追加のハードウエア無しに、自己構成および自己調節能力をもつようにされる。
より具体的には、システムは、最初に、予備データによって始動される。これに続いて、信号の強度が測定され、こうして、自己構成および自己調節アルゴリズムを効率的に実施するための十分なデータが収集される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
１．導入
図１には、無線セルラ通信システムの従来の正六角形セルレイアウトが簡略形式にて示される。この方法では、地理的サービスエリアを六角格子として描くことで、幾何学的パターンが確立されるが、これは、周波数をパターン化された性質（配置）に割当てることを許し、結果として、これら周波数を、制御された反復可能なレギュラ割当てモデルにて再使用することを可能にする。各セルエリアには、特定のチャネルセットが割当てられる。各チャネルセットは、各セルエリア内で使用するための複数の個々の送信および受信無線チャネルを含む。図１に示されるモデルにおいては、“Ａ”とマークされるセルは、コーユーザセルと呼ばれ、全てが、同一のチャネルセットを使用する。“Ｂ”、“Ｃ”等とマークされるコーユーザセルについても同様であり、これらも、おのおの、自身に割当てられたチャネルセットを持つ。  
【００１１】
各セルは、ある基地局と関連するアンテナシステムによって放射され、これら基地局は、互いにおよび／あるいは他の網と相互接続される。図１に示される一例としての構成においては、全方向性放射パターンがアンテナ１０１によって示され、指向性アンテナパターンがアンテナ１０２によって示されるが、後者では、図示されるように、セルがより小さなくさび形タイプのサービスエリアにセクタ化される。
【００１２】
セルラ通信システムの一つの中心的な問題は、周波数再使用の概念であることは周知である。周波数再使用の概念においては、異なる地理的位置（異なるセル）内のユーザが、同一周波数チャネルを同時に使用する。図１には、これが、レギュラチャネル割当ての場合について、共通の名前（記号）を持つセルとして示される。周波数再使用の概念は、システムのスペクトル効率を大きく増加させるが、一方において、同一のチャネルを共通に使用するのに伴って、適当なシステム設計がなされない場合は、セル間に、重大な妨害が発生する恐れがある。周波数再使用あるいはチャネルの割当ては、通常は、単純な規則を採用し、コーユーザセルを識別し、ＲＦスペクトルをチャネルセットに分割することを通じて実現される。
【００１３】
チャネル割当ての方法は、二つの範疇、つまり、固定およびフレキシブルな割当てに大別することができる。固定チャネル割当ての場合は、セルと、セルをサーブする（つまり、セルに対して使用される）チャネルとの間の関係が固定される。あるセルに対して割当てられたチャネルのみがそのセル内の呼をサービスすることができ、各チャネルは、そのチャネルが割当てられた全てのセルによって同時に使用することができる。固定チャネル割当ての一例として、レギュラチャネル割当てがあるが、これは、再使用パターンが規則的に反復されることを特徴とする。規則的なチャネル割当ては、セルを横断してトラヒックが一様に分布するようなシステムに最適である。
【００１４】
トラヒック分布が一様でない場合は、最適な固定ノンレギュラチャネル割当てを見つけることができるが、この方法では、チャネルが、セルに、セルのトラヒック負荷に従って割当てられる。この最適なノンレギュラ割当てを達成するためのプロセスについては、M.Benveniste,“Apparatus and Method for Non-Regular Channel Assignment in Wireless Communication Networks”,合衆国特許第5,404,574号において開示されているのでこれを参照されたい。
【００１５】
一方、フレキシブルチャネル割当て法では、システムの、基地局無線を遠隔的にソフトウエア駆動にて、再チューニングする能力が、活用されるが、この能力は、チャネル能力を、トラヒック変動に順応させることを可能にする。
また、無線システム内の通信の品質は、受信信号対妨害比（Ｓ／Ｉ比）あるいはビットエラー率（ＢＥＲ）に大きく依存し、一方、これは、受信される（サービング）信号と妨害（信号）（の強度）に依存することが良く知られている。問題となる主な妨害は、二つの成分、つまり、同一チャネル妨害および隣接チャネル妨害から成る。同一チャネル妨害は、動作中のチャネルと同一の周波数に同調された通信源から来る妨害である。隣接チャネル妨害は、周波数スペクトルにおいて、動作中のチャネルに近いチャネルを使用している通信源から来る妨害である。要望される音声あるいはデータ送信品質を達成するためには、受信信号の、同一チャネル妨害および隣接チャネル妨害の総量に対する比が、ある所定の閾値以上であることが必要である。ＲＦ送信電力のレベルも、妨害を決定する一つの要因となる。
【００１６】
以下においては、チャネル化された無線システム内において使用される、チャネル割当て計画の必要性を回避するための一つの方法が説明される。かわりに、この方法では、システムは、自身のチャネル割当ての決定を、事前の計画、あるいは人の介在なしに行なう。この方法の実現は、ここでは、自己構成型無線システムとして特徴づけられる。
【００１７】
ここでは、その後、チャネル化された無線システム内で使用される、基地局のＲＦ送信電力レベルの手動による調節の必要性を回避するためのもう一つの方法についても説明される。実際、システムは、最初の粗い電力設定の後、オペレータの介在を必要とすることなく、自己調節を行なう。この方法は、自己調節という用語によって特徴付けられる。この方法においては、基地局のＲＦ電力設定は、ソフトウエアベースの計算に縮小され、また、この計算には、（上記の）自己構成のためにシステムによって収集されたのと同一のデータが採用される。ＲＦ電力レベルの設定は、これらの設定値が、ユーザによって指定されるサービスおよびシステム性能基準を満足させるための制約を尊重するように決定される。自己調節は、連続的なプロセスであり、これは、システムが、定常状態に到達したときに停止する。
【００１８】
本発明による自己構成／自己調節型システムは、自律的チャネル割当て、および基地局に対する自律的ＲＦ送信電力レベル設定の両方を包含する。自己構成は、自動的に、チャネルを、セルに、チャネル妨害を回避するような方法にて割当てる。これは、チャネル割当てアドミシビリティ基準（許容性基準）の設定を伴うが、この基準は、基地局（あるいはそれらの移動体）の集まり（コレクション）による、あるチャネルの同時使用が、アドミシブルであるか、即ち許容できるか否かを決定する。この基準は、隣接リストを作成するために使用することもできる。自己調節は、基地局のＲＦ送信電力レベルを、最小レベルに設定することに関与する。
【００１９】
自己構成および自己調節の能力を有する無線システムにおいては、ＲＦ計画は、単に、セルサイトを選択し、システム構成パラメータを設定する問題に縮小される。伝統的に、新たなシステムの設定およびその拡張に際して、ＲＦ計画の一部分として実施されてきた他の全ての仕事は、システム設備内に存在するソフトウエアによってガイドされる。
【００２０】
自己構成および自己調節は、システムによって動作中に収集されたデータを採用する。このデータは、移動体と基地局との間の信号強度の測定値から成るが、これら測定は、アップリンク上、あるいは、ダウンリンク上のいずれでも行なうことができる。一般的には、このデータを集めるために、基地局の所に、追加の無線が要求される。ただし、本発明の一面によると、ＩＳ  １３６  ＡＩＳ（エアーインタフェース標準）下で動作する無線通信システムが、無線システムのハードウエアアーキテクチャに修正を加えることなく実現され、ＩＳ  １３６  ＡＩＳの、ＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ（つまり、Mobile Assisted Hand Off;Mobile Assisted Channel Assignment）の機能によって、必要とされる信号強度の測定が、この目的のためにセルサイトの所に無線を追加することを必要とすることなく提供される。実際、必要とされる測定は、ダウンリンク上で、適当なインストラクションを受信しながら、移動体を移動させることによって行なうことができる。このプロセスは、現存のソフトウエアに追加されるソフトウエアによって調節される。
【００２１】
２．自己構成
Ｉ．導入
本発明による自己構成型無線システムは、従来のシステムと比較して、二つの大きな長所を提供する。最も明らかなことは、チャネル計画自体が削除され、このために、この目的のための専門スタッフが削除あるいは大幅に削減できることである。これは、システムオペレータの点で、大きなコスト上の利点である。第二は、ある与えられたトラヒック負荷を扱うために必要とされるセルサイトの数が、大幅に減少できることである。このセルサイトの減少は、二つのメカニズムによって達成される。第一のメカニズムは、システムの、チャネルをトラヒック負荷の時間的な変動に合わせて必要な場所に移動できる能力による。トラヒックピークがシステム間でシフトする場合、このチャネル容量を移動できる能力は、より少ないセルサイトを意味する。第二のメカニズムは、トラヒックスループットの増加によるが、これは、静的なトラヒック条件の場合でも実現される。
【００２２】
自己構成能力は、以下の二つのキーとなる機能：つまり
自律的なデータ収集、および
チャネル割当て法の選択
を包含することを特徴とする。
第一の機能、つまり、自律的なデータ収集は、音声チャネルの管理に対して必要とされるデータに係わる。このデータは、妨害環境を特性化する（妨害環境に関する）データと、実施される特定のチャネル割当てアルゴリズムに関係する他のデータから構成される。ＡＤＣＡアルゴリズムを使用する一つの好ましい実施例においては、このデータとして、セル内で経験されているトラヒック負荷が使用される。妨害に関するデータは、システムの開始時に、あるいは新たなセルあるいはセクタが追加されたときに収集される。両タイプのデータは、共に、通常の動作の最中に、システムの性能に悪影響を与えることなく、収集される。このような自律的なデータ収集のための適当な方法は、当業者においては、容易に理解できるものである。
【００２３】
本発明の一つの好ましい実施例においては、チャネル割当て法の選択は、フレキシブルチャネル割当て方法に属するクラスから選択される。これらフレキシブルチャネル割当て方法は、既に述べたように、システムの、遠隔からソフトウエア駆動にて基地局無線を再チューニングする能力を活用するが、この能力は、チャネル容量をトラヒック変動に順応させることを可能にする。ただし、本発明の方法は、固定チャネル割当て方法にも同様に適用することに注意する。
【００２４】
これらフレキシブルチャネル割当て方法は、３つの範疇：つまり、適応（アダプティブ）チャネル割当、動的（ダイナミック）チャネル割当て、および適応−動的チャネル割当てから成る。このアルゴリズムは、従来のチャネル割当て方法と比較して一貫して良好な性能を示し、また、現在および計画中のセルラ技術、インフラストラクチャ、およびエアーインタフェース標準とコンパチブルである。
【００２５】
本発明の、自己調節も含む自己構成法、並びに、底辺に横たわるチャネル割当て方法は、アナログ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、ＴＤＭＡ−アナログハイブリッドシステム、およびＧＳＭ−アナログハイブリッドシステムに適用可能であることに注意する。ＴＤＭＡチャネルは、ＴＤＭＡチャネル当たり３つの呼（３つのタイムスロットのおのおのに一つの呼）が許され、これら３つの全てのタイムスロットが、同一のセル／セクタによって使用される限り、アナログチャネルと同じように扱うことができる。ＧＳＭチャネルは、各チャネルが８個の呼スロットを持つが、これも、このことを考慮して、同様に扱うことができる。
【００２６】
ＩＩ．チャネル割当て
上に述べたように、本発明の好ましい実施例においては、チャネル割当て方法は、フレキシブルチャネル割当て方法に属するクラスから選択されるが、このクラスのより具体的な範疇には、適応チャネル割当て、動的チャネル割当て、および適応−動的チャネル割当てが含まれる。ここでは、これらフレキシブルチャネル割当ての各範疇について簡単に説明される。
【００２７】
Ａ．適応チャネル割当て
適応チャネル割当て（“ＡＣＡ”）アルゴリズムにおいては、チャネル割当てが、トラヒック負荷の変動に応じて調節される。つまり、異なる時間期間に対する最適ノンレギュラチャネル割当てが、観察されたデータを使用して、期待されるトラヒック負荷を推定することによって再計算される。
【００２８】
適応チャネル割当て（ＡＣＡ）においては、トラヒック負荷が統計的に有意（大幅）に変化し、再計算の必要性が認められたとき、新たなチャネル割当てが再計算される。一連のチャネル再割当ての間の時間間隔は、３０分から８時間の範囲とされる。再割当ては、仮説の適性テストの拒絶に等価なテストによってトリガされる。これは、トラヒック傾向の変動に順応するためのメカニズムを提供する。ただし、適応チャネル割当て法は、ランダム性に起因するトラヒック変動に順応する機能は持たない。チャネルとセルとの間の関係は、一連のチャネル再割当ての間の時間間隔内は、ノンレギュラチャネル割当ての場合と同様に、固定される。
【００２９】
Ｂ．動的チャネル割当て
チャネル需要の変動に順応するためのもう一つの方法として、動的チャネル割当てがある。動的チャネル割当ては、チャネルとセルとの間の固定された関係を完全になくし、本来可能であったよりも、より多くのユーザがあるチャネルに、同時に、アクセスすることができるようになる。これに関しては、例えば、L.G.Anderson,“A Simulation Study of Some Dynamic Channel Assignment Algorithms in a High Capacity Mobile Telecommunications System",IEE Trans.Commun.,Vol.21,No.11,November1973;R.Beck and H.Panzer,“Strategies for Handover and Dynamic Channel Allocation in Micro-Cellular Mobile Radio Systems",Proc.IEEE Vehicular Technol. Conference,May 1989;L.J.Cimini,Jr.,G.J.Foschini、を参照されたい。このフレキシビリティの増加のために、動的チャネル割当てアルゴリズムでは、トラヒック内のランダム性に起因する変動、および傾向の変化の両方に順応することができる。
【００３０】
より多くのユーザがある与えられたチャネルにアクセスするために、通常、チャネルのアイドル時間は低減する。ただし、当分野において周知のように、全ての動的チャネル割当てアルゴリズムが、レギュラチャネル割当て法と比較して、容量の向上を保障するとは限らない。これに関しては、例えば、Beck and Panzer,“Strategies for Handover and Dynamic Channel Allocation in Micro-Cellular Mobile Radio Systems",同上、を参照されたい。つまり、時間上のある点においてあるチャネルを割当てられたユーザの集まり（コレクション）は、呼の到着および終端のダイナミクス（動的状況）に依存するために、ユーザ間の平均距離が、妨害制御の理由から許される最小間隔よりも大きくなり、このより大きな再使用距離に起因する容量の低減が、チャネル使用におけるより大きなフレキシビリティから生じる潜在的な利得を相殺することがある。
【００３１】
Ｃ．適応−動的チャネル割当て
適応チャネル割当て法は、レギュラチャネル割当て法と比較して、一貫して優れた性能を示すが、ただし、チャネルアクセス上の制約が緩和されたことによって達成されるチャネルアイドル時間の低減を十分に活用することができない。他方、動的チャネル割当て法は、チャネルの異なるセルによる使用上のフレキシビリティを与えるが、ただし、輻湊時においては、平均再使用間隔が長くなり、容量損失が発生することとなる。適応−動的チャネル割当て（“ＡＤＣＡ”）法は、この二つのアプローチの長所を組み合わせて利用する：つまり、適応チャネル割当て法のレギュラチャネル割当て法と比較して一貫した優越性と、動的チャネル割当て法のチャネルアイドル時間を低減する能力の両方が利用される。
【００３２】
適応−動的チャネル割当て（ＡＤＣＡ）法は、特別な形式の動的チャネル割当て法、つまり、チャネル借り（チャネルボローイング）を使用する、適応チャネル割当て法であるといえる。従来のチャネル借りにおいては、チャネルは、セルに、レギュラチャネル割当ての規則に従って、割当てられた。これに関しては、Anderson,“A Simulation Study of Some Dynamic Channel Assignment Algorithms in a High Capacity Mobile Telecommunications System",同上;J.S.Engel and M.M.Peritsky,“Statistically-Optimum Dynamic Server Assignment in Systems with Interfering Servers",IEEE Trans.Commun.,Vol.21,11,November 1973.、を参照されたい。この方法では、セルは、最初に割当てられたチャネルを使用することを試みる。そして、これが空いていない場合は、他のチャネルがアクセスされる。ここでは、そのオーナセル以外のセルによって使用されるチャネルは、借りチャネルと呼ばれる。チャネルは、セルによって、妨害制約が満足されるときにのみ使用される。
【００３３】
適応−動的チャネル割当て（ＡＤＣＡ）におけるチャネル借りアルゴリズムは、従来のチャネル借りアルゴリズムと、チャネル割当てが、レギュラでない点で異なる。これは、適応チャネル割当ての場合とちょうど同じように、ノンレギュラである。チャネル借り（アルゴリズム）の使用により、適応−動的チャネル割当て（ＡＤＣＡ）法は、チャネル容量を、トラヒックにおけるランダム性の変動、並びに、トラヒック傾向の変動の両方に順応させることができる。
【００３４】
適応−動的チャネル割当て（ＡＤＣＡ）アルゴリズムは、以下の３つの基本ファンクション、つまり、チャネル取得機能、チャネル解放機能、およびチャネル（再）割当て機能の観点から説明することができる。チャネル取得機能は、呼が開始されたとき、あるいは、ハンドオフされたときに喚起される。チャネル解放機能は、アルゴリズムがチャネルの再配置を許すときにのみ必要となる。チャネル解放機能は、セルに割当てられたチャネルによって扱われていた呼が、終端あるいはハンドオフされる度に喚起され、これによって、“借りられた”非割当てチャネルを解放することが可能になる。そして、結果として、この“借りられた”チャネル上の呼は、（呼の切断によって）こうして新たに空になった割当てられたチャネルに渡される。チャネル（再）割当て機能は、システム内においてチャネルが割当てられるべき方法を、各セルあるいはセクタに割当てられるチャネルの数が、選択された基準を満足するような方法で見つける。例えば、割当てられるチャネルの数は、必要とされるチャネルの数に比例し、これらの比が、最大となるようにされる。この機能は、チャネル割当ての（再）計算が必要になったときに喚起される。
【００３５】
これら全ての機能は、サービング信号と妨害（信号）の統計量を採用し、一方、これら統計量は、システムによって収集されたデータから推定される。最初の二つの機能によって必要とされるその他の情報として、各セルに対するチャネルの割当て状態があるが、これは第三の機能によって供給される。
【００３６】
ＩＩＩ．チャネル割当てのアドミシビリティ（許容性）に対する基準
殆どの現存の動的チャネル割当てアルゴリズムにおいては、あるチャネル上への新たな呼の許容性は、そのチャネルが、隣接セルの指定されたリストの任意の一つ内で使用中であるか否かをチェックすることによって決定される。妨害候補のリストは、様々な方法にて、リアルタイムにて、以前の測定値から、あるいは、分析モデルに基づいて、作成される。
【００３７】
幾つかのケースにおいては、あるペアのセル／セクタに対する同一チャネル使用の許容性のチェックは、コンパティビィリティ行列、つまり、無線通信網内のセル／セクタの数に等しい次元の正方行列、を構成することによって容易にされる。この行列の要素は、１あるいは０であり、それぞれ、あるペアのセル／セクタが、同一チャネルを同時に使用できるか、否かを示す。別の方法として、チャネル割当てに対して、グラフカラリングアプローチが取られる場合は、グラフが作成されるが、このグラフは、システム内のセル／セクタに対応するノード、および、同時に、同一のチャネルを使用することができないセル／セクタに対応するノードを接続するエッジを有する。
【００３８】
いずれの表現が使用されるとしても、現存のアルゴリズムは、ペア単位でのパーミッションに依存して、同一のチャネルを同時に使用することができるセル／セクタの集まり（コレクション）を見つける。そして、これらパーミッションは、他のセル／セクタについての情報なしに導かれるために、必要以上に厳格になる傾向がある。つまり、この方法では、同一チャネルユーザの幾つかの実行可能な組合せが排除されるために、最適な結果を得るには至らない。例えば、図２のセルＡとＡ’の例を考える。ここで、チャネルの同時使用に対するペア単位でのパーミッションを、再使用係数Ｎ＝７を採択することを想定して（つまり、図２の点によって示されるように、６つの他の同一チャネルユーザが、各Ａからの最小許容距離の所に存在することを想定して）採用された想定および基準に基づいて導いた場合、これらペアの２つのセルは、同一チャネルを使用するパーミッションを拒絶されることとなる。ただし、付近に、同一チャネルを使用する他のセルが存在しない状況においては、セルＡとＡ’による同一チャネルの使用は許容できるものである。
【００３９】
従って、ここでは、新たなチャネル割当ての許容性に対する新たなテストが開示されるが、この方法においては、チャネルの使用が、問題のセル／セクタの妨害近傍内の全てのセル／セクタ内で、考慮される。
新たなチャネル割当てに対して我々が提案する許容性に対するこのテストは、問題のセルの妨害近傍内の全てのセル内でのチャネルの使用を考慮する。参照文献［４］からの例が、このアプローチを解説する。ただし、無線接続に対する品質の尺度としてビットエラー率を採用する代替のテストを、同様にして、導き出すことも可能である。
【００４０】
信号対妨害比（Ｓ／Ｉ比）が、ある与えられた閾値以上であることを要求する接続を代数的に表現するために、以下の用語を定義する。つまり、それぞれ、
ｊ＝１、．．．、Ｊ    異なるセルのインデックス
ｉ＝１、．．．、Ｊ    ｊと同様（組合せ（ｉ、ｊ）によってペアのセルが指定さ
れる）
Ｉij                  セルｉによるセルｊへの同一チャネル妨害の寄与（ランダ
ム変数）
Ｓj                    セルｊの所での信号強度（ランダム変数）
Ｔ                    信号対妨害比の閾値レベル
１−α                Ｓ／Ｉ比要件に対する信頼レベル
Ｃj                    セルｊと同一チャネルを使用するセットのセル
であるものとすると、Ｓ／Ｉ比要件は、確率ステートメントとして、以下のように提起することができる。
【００４１】
【数１】
2008125079.tif 000003
上記を等価の決定論的不等式によって書くために、我々は、Ｓ／Ｉ比の確率変数を知る必要がある。Ｙを、デシベルにて表現された、この比の値であるものとする。［簡単のために、我々は、この説明の残りの部分においては、インデックスｊを省略した］。つまり、
【数２】
2008125079.tif 000004
であるものとする。
【００４２】
他の扱いに従うために、我々は、Ｙは、正規分布するものと想定する。μYおよびσy2が、それぞれ、Ｙの平均および分散を表し、Ｒが、デシベルにて表現されたＳ／Ｉ比閾値Ｔを表すものとすると、式（１）は、以下のように書くことができる。
【数３】
2008125079.tif 000005
ここで、ｚは、正規確率変数であり、等価の決定論的制約は以下の通りとなる：
【数４】
2008125079.tif 000006
ここで、ｚaは、正規確率変数のα−分位数である。
【００４３】
式（４）は、チャネル割当てのアドミシビリティ（許容性）に対する基準である。μγおよびσγの値は、セット（集合）Ｃjのコンポジション、つまり、チャネルｊの割当てに対して考慮されるセルのコレクション（集まり）に依存する。これらの値は、以下の想定、つまり、全ての基地局の所の信号が、デシベルにて表現されたとき、独立正規分布確率変数であり、セルｊ内の累積妨害もまた、デシベルで表現されたとき、正規分布するという想定の下に計算される。
Ｙ＝Ｐ−Ｌ                              （５）
であるものとする。ここで、
【数５】
2008125079.tif 000007
である。
【００４４】
そして、もし、それぞれ、
μL        セルｊ内の、デシベルにて表現された、累積妨害Ｌの平均値
σL2        Ｌの分散
μρ        セルｊ内の、デシベルにて表現された、信号電力Ｐの平均値
σP2        Ｐの分散
cov2（ｐ、Ｌ）    ＰとＬの共分散
を表すものとすると、Ｙの平均および分散は、以下によって与えられる：
【数６】
2008125079.tif 000008
ここで、μPおよびσP2は、システムの動作の際に蓄積される、経験的データから推定されるパラメータであり、μL、σL2、およびcov（Ｐ、Ｌ）は、集合Ｃjのコンポジションによって変動するが、電力総和手順によって計算される。電力総和計算において採用される統計的パラメータも経験的なデータから推定される。
無線接続に対する品質の尺度としてビットエラーを採用する代替のテストを同様に導き出すことも可能である。
【００４５】
ＩＶ．自己構成型無線システムの実施例
本発明に従う自己構成型無線システムは、無線システムアーキテクチャの修正なしに実現することができる。そうではなく、この実現は、ソフトウエアの追加、現存のソフトウエアの修正、セルサイトの所への（サービング）信号の強度および妨害信号の測定を行なうための無線の追加、の組合せを通して遂行される。このように現存のシステムアーキテクチャ上に構築して行くことによって、現存のシステムアーキテクチャの現在の機能が温存され、従って、本発明による自己構成機能の方法を組み込むシステムは、動作において、現存のモードと自己構成モードとの間で、この間でのスイッチが必要となったときあるいは望ましいとき、スイッチする能力を温存する。本発明によって考慮される無線システムへの修正を正しく理解できるように、現存の無線システムの一例について、最初に、簡単に説明される。
【００４６】
Ａ．現存のシステムの構成
図２に、同一チャネル使用の一つの特定の例が示される。この親出願において示されるように、再使用係数Ｎ＝７が使用された場合、チャネルの同時使用に対するパーミッションが求められた場合、これら二つのセルは、共通のチャネルを使用するパーミッションを拒絶されることとなる。ところが、（本発明によると）近傍内の他のセルが同一チャネルを使用してない場合は、セルＡとＡ’による同一チャネルの使用は許容可能である。
【００４７】
（自己調節を含む）自己構成（機能）に係わる本発明が利用可能な一つの典型的なセルラシステムが、図３にブロック図にて示される。図３には、複数の移動体交換センタ（ＭＳＣ）２０２および２０３が示されるが、これらは、移動無線電話システムを、公衆交換電話網２０１（ＰＳＴＮ）に接続する。移動体交換センタ（ＭＳＣ）の交換は、おのおのがあるセルカバーエリアにサービスを提供する複数の基地局（ＢＳ）２１０を相互接続する。各カバーエリアは、図示されるように、実際のシステムに典型的な不規則な境界を有する。各ＢＳ（基地局）は、自身のセルカバーエリア内の移動無線電話２５０を扱うための無線送信／受信装置および放射アンテナを持つ。
【００４８】
図４には、移動体交換センタ（ＭＳＣ）の主要な機能要素が示される。この図面からわかるように、呼処理およびチャネル割当てプロセスの制御は、ＭＳＣ（移動体交換センタ）３０１内に駐在し、ＭＳＣ（移動体交換センタ）３０１は、トークンリングアーキテクチャにてプロセス間メッセージスイッチ（ＩＭＳ）３０２にリンクされた複数のプロセッサを含む。チャネル割当ては、音声チャネル管理（ＶＣＡ）モジュール内の、執行セルラプロセッサ（ＥＣＰ）３０３によって遂行される。現在の音声チャネル管理（ＶＣＡ）モジュールにおいては、典型的には、固定チャネル割当てアルゴリズムおよび単純な動的チャネル割当てアルゴリズムの両方が利用できる。
【００４９】
システムが初期化されると、音声チャネル管理（ＶＣＡ）モジュールが、データベースから、全てのセル／セクタに対して指定されているチャネル割当てを読み出す。音声チャネル管理（ＶＣＡ）モジュールは、セル／セクタに対して利用可能な音声チャネルの記録、および、システム動作の最中のこれらのビジー／アイドル状態の記録を保つ。サービスが要求されると、複数の空き“トランクハント”アルゴリズムの一つに従って、アイドルなチャネルが選択される。オプションとして動的チャネル割当て（ＤＣＡ）アルゴリズムが採用された場合は、音声チャネル管理（ＶＣＡ）モジュールは、動的チャネル割当て（ＤＣＡ）アルゴリズムによってアクセス可能なチャネルをマークし、チャネルのＤＣＡ−起動／不能状態、つまり、ＤＣＡチャネルが妨害近傍セル（妨害を与える付近のセル）内でビジーであるか、否かの追跡を行なう。あるＤＣＡチャネルが選択されると、これは、妨害近傍セル内で、ＤＣＡ−不能とマークされる。
【００５０】
執行セルラプロセッサ（ＥＣＰ）は、また、ＯＡ＆Ｍ機能に対しても責務を有するが、このＯＡ＆Ｍ機能には、サービス測定値の収集が含まれる。例えば、申し出呼の数、呼ハンドオフリクエスト、閉塞呼、脱落呼などが、セルサイトによって測定（計算）され、執行セルラプロセッサ（ＥＣＰ）に定期的にアップロードされる。執行セルラプロセッサ（ＥＣＰ）に付属する運転管理プラットホーム（ＯＭＰ）３０５が、執行セルラプロセッサ（ＥＣＰ）をＯＡ＆Ｍ機能について助ける。運転管理プラットホーム（ＯＭＰ）は、サービス測定値の収集に対して全責務を有する。
【００５１】
Ｂ．自己構成型システムの構成
本発明の自己構成型無線システムに対しては、チャネル割当ては、一つの好ましい実施例においては、中央制御のままにとどめられる。一方、図５に示されるような、マルチＭＳＣ（移動体交換センタ）システムにおいては、チャネル割当て機能は、２つのレベルの階層アーキテクチャにて実現される。図面に示されるように、マスタＭＳＣ（移動体交換センタ）４０１として示されるＭＳＣ（移動体交換センタ）が、全システムに対するチャネル割当ての計算を行なう。残りの機能、例えば、トラヒック負荷、サービング信号および妨害（信号）の統計的推定は、サービングＭＳＣ（移動体交換センタ）４０２、４０３、および４０４によって制御される（マスタＭＳＣも、自身のサービスエリア内でのこれらの制御を行なう）。
【００５２】
図６には、マスタＭＳＣ（移動体交換センタ）、サービングＭＳＣ（移動体交換センタ）およびセルサイト間の機能上の関係が示される。ＭＳＣ（移動体交換センタ）内において、本発明に従って実現される新たな機能（自己構成および自己調節）に対する責務は、ＥＣＰ（執行セルラプロセッサ）とＯＭＰ（運転管理プラットホーム）の間で分担され、一方、新たなデータ収集機能は、セルサイトによって遂行される。本発明の方法の機能、およびこれらの相互関係について、以下のサブセクションにおいて説明されるが、これらは、また、図７−９に流れ図の形式にて示される。
【００５３】
（１）ＥＣＰ（執行セルラプロセッサ）
ＥＣＰ内において、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールは、ここに説明される修正および追加の機能を加えられたかたちで、現在と同様に動作する。基本的な変更は、無線と音声チャネルとの間の一対一の対応の削除である。このため、各セル／セレクタは、各セルサイトの所の無線の数より、多くのチャネルにアクセスできるようになる。無線チャネルリクエストが受信されると、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールは、音声チャネルと無線の両方を選択し、セルサイトに対して、選択された無線を、選択されたチャネルに同調するように指令する。無線選択手続きには変更はないが、ただし、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールによる音声チャネルの選択は、本発明のシステムにおいては（以下のように）修正される。
【００５４】
ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールは、以前と同様に、セル／セクタによってアクセス可能なチャネルのリストを維持し、また、チャネル割当て状態、つまり、あるチャネルが、あるセルに割当てられているか、あるいは割当てられていないか、の追跡を行なう。この情報は、ＯＭＰ（運転管理プラットホーム）によって供給され、新たなチャネル割当てが計算される度に更新される。このチャネル（再）割当てプロセスが、図９の流れ図に示される。
あるセルによってアクセスが可能な全てのチャネルが、ＤＣＡ（動的チャネル割当て）チャネルとしてマークされる。
【００５５】
許容可能であるか否か決定するために、ある与えられたチャネル割当てに対して、Ｓ／Ｉ比あるいはＢＥＲが維持されるが、これは、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールによって、各セルの所で、各チャネル上で経験される妨害の総量を追跡することによって行なわれる。この品質（Ｓ／Ｉ比あるいはＢＥＲ）は、チャネルが取得あるいは解放される度に更新されるが、これは、関連する統計的パラメータを使用して計算される。Ｓ／Ｉ比あるいはＢＥＲの推定に対して必要とされる統計的パラメータは、ＯＭＰ（運転管理プラットホーム）によって供給され、各セル／セレクタに対してＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールによって記録される。これらパラメータは、システム構成の変更があったとき、あるいは、新たなセル／セクタが追加されたときにのみ変更される。サービング信号および妨害信号の統計量を決定するプロセスが、図８の流れ図によって示される。
【００５６】
チャネルの再配置が許された場合は、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールは、また、各呼上で遂行されるチャネル再配置の数のカウントを維持する。一つの代替実施例においては、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールは、各呼上で最後のチャネル再配置が行なわれたときからの時間間隔の記録を維持するためのタイマを含み、これによって、最小の間隔が維持される。
【００５７】
（２）ＯＭＰ（運転管理プラットホーム）
図６に示されるように、ＯＭＰ（運転管理プラットホーム）５０６は、セルサイト５０７の所にあるサービング信号および妨害信号測定（ＳＩＭＥＡＳ）モジュール５１８から、サービング信号および妨害信号の測定値を収集するが、これは、サービング信号および妨害信号統計量推定（ＳＩＳＴＡＴ）モジュールに、それらの統計的分布パラメータ（つまり、平均、分散、および共分散）を推定するために供給される。これらパラメータは、両方とも、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールによって、チャネル割当ての計算のために必要とされる。サービング信号および妨害信号の統計量は、最初に、新たなシステムの据付け時に計算される。また、これら統計量は、その後、システム構成の変更、あるいは、新たなセル／セクタの追加がある度に、再計算される。
【００５８】
ＯＭＰ（運転管理プラットホーム）は、また、セルサイト５０７の所にあるトラヒック測定（ＴＭＥＡＳ）モジュール５１７からトラヒックデータを集め、トラヒック負荷統計量推定モジュール（ＴＬＳＴＡ）モジュール５１４内で申し出負荷を推定する。これら推定値は、トラヒック負荷変化テスト（ＴＬＣＴ）モジュール５１５によって、チャネルの再割当てが必要となる程度に大きくトラヒックパターンが変化したか否かを決定するために使用される。これらトラヒック負荷の統計量を決定し、新たなチャネル割当ての計算が必要であるか否かを決定するプロセスが、図７に流れ図にて示される。
最後に、マスタＯＭＰ（運転管理プラットホーム）５０４が、新チャネル割当て計算（ＲＥＡＬＬ）モジュール５１３内で、セルへのチャネルの割当てを決定する。
【００５９】
マルチＭＳＣ（移動体交換センタ）システムにおいては、最良の結果を得るために、全てのＭＳＣ（移動体交換センタ）について、一緒に、チャネル割当てを計算することが望ましい。大きなシステムに対する効率的なアルゴリズムが存在するため、単一のＯＭＰ（運転管理プラットホーム）、つまり、マスタＯＭＰ（運転管理プラットホーム）が、他のＯＭＰ（運転管理プラットホーム）からトラヒック、サービング信号、および妨害信号の統計量を受信し、システム全体に対する最適なチャネル割当てを計算するようにすることが可能である。
【００６０】
（３）セルサイト
本発明による自己構成型無線システムは、セルサイトの現存の機能、つまり、サービング信号を測定する機能を、セルサイトの所に新たな実現される機能、つまり、妨害信号の測定値を収集する機能、と共に利用する。本発明の助けによって、基地局と移動体との間の信号の測定値は、ＭＡＨＯ／ＭＡＣＡ機能を用いて収集することが可能になる。セル内のＳＩＥＡＭ（サービング信号および妨害信号測定）モジュールは、ＯＭＰ（運転管理プラットホーム）内のＳＩＳＴＡＴ（サービング信号および妨害信号統計量推定）モジュールによって必要とされるサービング信号および妨害信号の測定値を収集し、これから、マスタＯＭＰ（運転管理プラットホーム）、およびＥＣＰ（執行セルラプロセッサ）内のＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールによって使用されるべき統計的分散パラメータが推定される。レジスタされた移動体のホーム基地局は、それら移動体に対して、指定される制御チャネルに同調し、受信信号強度を測定するように、指令する。
【００６１】
Ｃ．統計的パラメータの推定
ある与えられたチャネル割当ての許容性には、その許容性基準が、決定論的ステートメントによって提起されるか、確率的ステートメントによって提起されるかに関係なく、移動体と基地局の所にある受信機の所でのサービング信号と妨害信号に関する知識が必要となる。本発明の方法においては、これら必要なパラメータは、基地局の所で、システムの通常の動作の最中に、システムの通常の動作に悪影響を与えることなく、遂行される測定から得られる。これら測定は、呼に対して同一チャネルの使用が可能であるかチェックするために、リアルタイムにて行なわれる、サービング信号と妨害信号の測定とは別個のものである。これとは別に、これら測定値は、より大きな集団のサンプルとして機能し、（統計的）パラメータを推定するために使用される。従って、これら測定値は、選択的に収集することができ、そして、いったん十分なサイズのサンプルが収集されたら、この信号強度の測定は、止めることができる。そして、新たなセル／セクタが追加されたとき、あるいはシステム構成パラメータが修正されたときにのみ、再び再開される。この場合でも、システムの変更は、通常、局所的な影響しか持たないために、システムの変更があった直ぐ近傍に関するパラメータを一部分だけ再推定することのみが必要とされる。
【００６２】
先のセクションＩＩＩにおいては、候補チャネル割当ての許容性に対するテストの一例について説明された。そして、前のセクションにおいては、サービング信号および妨害信号の測定値を、通常の動作の最中に、収集する機能を有する無線システムの構成について説明された。このセクションにおいては、収集された信号強度の測定値から、必要とされる統計的パラメータをどのように推定するかについて示される。
【００６３】
一例として、推定することが必要とされるパラメータとして以下を考える：
μj      論理セルｊ内のサービング信号の平均
σj2    論理セルｊ内のサービング信号の分散
μij    論理セルｉから論理セルｊへの妨害信号の平均
σij2    論理セルｉから論理セルｊへの妨害信号の分散
covikj2  論理セルｉおよびｋから論理セルｊへの妨害信号の共分散
【００６４】
（移動体から基地局への）アップリンク上で測定された信号も、（基地局から移動体への）ダウンリンク上で測定された信号も、いずれも、信号を正規化するために正しい電力スケーリングが適用されることを前提に、両方向のパラメータを推定するために使うことができる。以下の議論においては、簡単のために、全ての信号は、アップリンク上で、デシベルの単位で、測定され、適当に正規化されるものと想定されるが、これは、一般性を失うものではない。さらに、上にリストされたパラメータを推定するために、以下の信号が収集されるものと想定する。ここで、セルｊによって扱われる移動体から受信される信号の個々の測定値は、ＤＳj(n)、ｎ＝１、．．．、Ｎ、と呼ばれ、一方、セルｉによって扱われる移動体からのセルｊによって受信される信号の個々の測定値をＤＩij(n)、ｎ＝１、．．．、Ｎ、と呼ばれるものとする。すると、上に説明のアップリンクパラメータを推定するために、以下の式を使用することができる。
【００６５】
【数７】
2008125079.tif 000009
ダウンリンクパラメータに対しても、この場合は、ダウンリンク測定値が使用される点が異なるだけで、同一の式を適用することができる。アップリンク測定値のみ使用する場合は、以下のアップリンク信号とダウンリンク信号の間の関係を調べることが必要となる。信号ｑの、アップリンク測定値およびダウンリンク測定値を、それぞれ、ｕ（ｑ）およびｄ（ｑ）、によって表すものとすると、以下の関係が成り立つ。
【数８】
2008125079.tif 000010
【００６６】
（１）計算上の考慮事項
幾つかのパラメータの再計算を回避するために、以下の関係を、近道として使用することができる。
【数９】
2008125079.tif 000011
【００６７】
ただし、第三のセルと干渉する二つの論理セルの信号の、ダウンリンクとアップリンクの共分散の間には単純な関係は存在せず、両方とも、計算が必要である。
必要とされるこれら統計的パラメータの推定には、全サンプルデータをメモリ内に保持することは必要でなく、以下の統計量の保持だけで十分である。
【数１０】
2008125079.tif 000012
【００６８】
そして、新たな測定が完了したとき、単純な乗法および／あるいは加算動作が遂行され、上記の関係する統計量が更新される。測定値は、その時点で、破棄することができる。
最後に、妨害信号のパラメータをセルの全ての可能な組合せに対して推定することは必要でない。これらパラメータは、各セルの妨害近傍内のセルに対してのみ推定すればよい。
【００６９】
Ｄ．システムの初期化条件
自己構成型無線システムは、自身のチャネル割当てを遂行し、また、必要とされるデータを、通常の動作の最中に、収集する。ただし、システムが、起動され、実行を開始するまでは、開始するためのデータが存在しない。このため、動作を開始するために、単純なセットの入力データが供給される。このデータは、自己構成のために、同一チャネルを同時に使用しないと考えられるペアのセル／セクタからなる。
【００７０】
このセットのデータで、実際に十分であることを説明するため、上に説明の本発明の一例としての実施例について考慮する。ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールは、以下のデータを必要とする：つまり、各セル内のチャネルの割当て状態、および、チャネルを選択するに当たって、チャネルＳ／Ｉ比あるいはＢＥＲが、指定される要件を満足するか否かを決定するために必要とされるサービング信号と妨害信号の統計量が必要とされる。ここで、チャネルの割当て状態は、システムの効率的な動作に対しては必要ではあるが、ＶＣＡ（音声チャネル管理）モジュールの実行に対しては、必要ではなく、従って、システムの始動においては、省略することができる。省略された場合は、全てのチャネルに、最初は、“非割当て（ノン割当て）”状態が与えられる。そして、システムが、いったん実行を開始すると、システムは、チャネル割当ての計算のために必要とされるデータの蓄積を行なう。
【００７１】
一方、チャネルＳ／Ｉ比あるいはＢＥＲの計算には、サービング信号および妨害信号の統計量に関するデータが必要とされるが、これらデータは、システムがしばらくのあいだ実行された後でないと入手できない。ただし、同一チャネルを同時に使用しないと思われるペアのセル／セクタに関する知識で、Ｓ／Ｉ比あるいはＢＥＲ要件を満たすことは十分に保障でき、システムを始動させるのには十分である。そして、その後、システム動作が進行するとともにより改善されたデータが蓄積されることとなる。
【００７２】
要求される初期化データは、オペレータによって供給される。ただし、代替として、このデータは、システムによって、つまり、そのシステムの基地局無線によって、他の基地局からの信号を受信することによって、自律的に収集することもできる。相手の信号強度の測定を行なうことによって、あるペアの基地局が同一チャネルを同時に使用できるか否かを評価することができる。
【００７３】
同様に、初期ＲＦ送信電力レベルも、システムがランできるように、オペレータによって提供される。これらデータは、システムの最初の動作を可能にする。そして、システムがその動作の最中に、データを収集してゆくに従って、本発明による自己調節の結果とて、次第に、効率的な電力レベルが提供されてゆく。
システム初期化に対するこの要件は、これら要件が現在採用されている大変に労力がかかるＲＦ計画と比べて、はるかに簡単なために、自己構成および自己調節の価値を減じるものではない。さらに、（最適ではないパラメータを導き出す）粗いデータを使用してのシステム動作の始動は、初期動作の品質を損ねるものではない。
【００７４】
この明細書に記載の本発明を使用することによって、システムは、以下のように、最大の効率にて、動作を開始することができる。つまり、初期化データがいったん指定されると、システムは、自己構成および自己調節のために必要なデータの収集を開始するが、これは、基地局と移動体（顧客移動体ではない）との間の信号強度の測定値を記録することによって行なわれる。この時点で、移動体が、オペレータの制御下で、必要とされるデータを収集するために、専用に、システムのサービングエリアのまわりを移動される。システムにとっては、これら移動体が、顧客の呼を代表することは必要とされない。そして、いったん、十分なデータが収集され、（そして最適なパラメータが推定されたら）、顧客呼が、システム内に入ることが許される。
【００７５】
一般的なシステム（例えば、アナログあるいはＩＳ−５４システム）においては、初期化のために使用される移動体は、呼に関与していなければならない。ただし、ＩＳ−１３６システムにおいては、移動体を登録することで十分である。この明細書に記載される本発明によると、ＩＳ−１３６標準のＭＡＣＡ機能が、移動体をアイドルモードにした状態で使用され、これによって、必要なデータが収集される。
【００７６】
３．自己調節
自己調節の目的は、各基地局の電力レベルを、基地局が、集合的に、ある指定される確率にて、必要十分な信号強度を、そのサービングエリアに配送することが可能な、最低レベルに設定することである。電力レベルは、基地局のカバーエリアから決定されるが、一方、このカバーエリアは、モデルによって決定される。サービングエリアは、移動体位置の集合によって表され、これらの信号の強度が、自己構成の際に測定される。このモデルは、これら移動体位置を、基地局に最適に割当てる。こうして、各基地局のカバーエリアが決定され、次に、各基地局の要求されるＲＦ電力が決定される。
【００７７】
この自己調節問題は、こうして、以下のような確率的“セットカバリング”問題の特別なケースとして見ることができる。つまり、
問題ステートメント：サービスエリアを表す個々の移動体位置が与えられたとき、移動体位置を、基地局に割当て、さらに、基地局によって、こうして割当てられた移動体位置に、要望される強度の信号を、指定される確率にて、配送するために必要とされる最小の電力を決定することを望むものとする。
【００７８】
最初に、収集されたデータから、ｍの記号を与えられる個々のセットのＭ個の移動体位置を導きだす。次に、信号強度の測定値、ＤＩij(n)およびＤＳj(n)を使用して、移動体位置ｍから基地局ｊに向う信号の相対的な伝播損失ａmjを決定する。以下の数学的プログラミングモデルを、最適な基地局電力レベルを発見するために、定式化することができる。つまり、
Ｑ      受信信号の強度要件
β      受信信号の強度要件が満足されるべき信頼レベル
ａmj    移動体位置ｍから基地局ｊに向けての信号減衰
を表すものとし、以下の未知変数を解くこととなる。つまり
ｐj    基地局ｊの電力レベル
ｐMAX  最悪の場合の電力レベル
ｘmj    二進変数であって、
移動体位置ｍが基地局ｊによってカバーされるべきときは１；
そうでない場合は、０
【００７９】
この自己調節問題は、以下のように提起される：
【数１１】
2008125079.tif 000013
ここで、Ｍkは、移動体位置の集合であり、異なるｋは、サービングエリアの異なるサブエリアを表し、この併合集合が、システムのサービングエリアを表す。つまり、Ｍkは、集合Ｍkの要素である。このモデルの最も単純な実現においては、全サービングエリアを包含する単一のサブエリアが存在する。
電力レベルをこれら制約に従うように設定することによって、電力レベルＰjが、最小の値、つまり、サービスされるべき移動体エリアに、満足できる強度の信号が、確率βにて、配達できるような必要最小限のレベルに下げられる。
【００８０】
式（２６）の表現は、この最適化モデルの目的を表し；一方、式（２７）から（３１）は、制約を表す。最初に、式（２７）の制約によって、この値に対するｐMAXが割当てられる。次に、ｐMAXを、式（２７）の制約に従いながら、低下してゆくことによって、全ての電力レベルｐjが低下される。式（２８）の制約は、サービング基地局によって、要望される強度の信号が配達されることを保障する。そして、式（２９）と式（３０）の制約は、一体となって、確率βにて、これがカバーされること保障する。式（３０）の制約は、一つ以上の複数の基地局によってカバーできる移動体位置が、式（２９）において、２度カウントされるのを防ぐために必要となる。最後に、式（３１）の表現は、判定変数ｘmjによって取ることができる値を指定する。
【００８１】
追加の要件あるいは目的を反映する他の制約を加えることも可能であるが、追加の制約が加えられない場合は、この数学的問題の解は、以下のテーブル１に示されるような手続きで得られる。
テーブル１  自己調節問題を解決するためのアルゴリズム
ステップ１  全ての基地局のＲＦ電力レベルを、最小許容レベルにセットする。
ステップ２  各移動体位置を、最も強い信号を配達している基地局に割当てる。
ステップ３  カバーされた移動体位置の中から、最低強度の受信信号を持つ位置ｍ’を見つける。
ステップ４  この最低強度の受信信号が、要件Ｑ（受信信号強度要件）以下でない場合は、終端する。
【００８２】
ステップ５  一方、要件Ｑ以下である場合は、全てのｋ＝ｋ’を見つけるが、ここで、Ｍk'は、移動体位置ｍ’を含む。そして、制約（２９）におけるカバー要件がまだ満たされる場合は、移動体位置ｍ’を、その割当てられた基地局によるカバーから除去する。［これは、制約（２９）の不等式が、全てのｋ’に対して、厳密に満足されることを意味する］。
ステップ６  その割当てられた基地局のカバーエリアから移動体位置ｍ’を除去することができる場合は、ステップ３に進む。
ステップ７  そうでない場合は、移動体位置ｍ’をカバーする基地局の電力レベルを増分して、ステップ２に進む。
終了
【００８３】
この自己調節プロセスが、図１０に流れ図にて示される。このプロセスは、開始端末１００１の所で開始され、指令ブロック１００３によって指令されるように、基地局の送信電力が、最小許容値にセットされる。指令ブロック１００５のその後の指令によって、移動体位置が、それに最高強度の信号を供給している基地局に一時的に割当てられる。
【００８４】
受信信号の強度が評価ブロック１００７において評価され、これが、要求される受信信号強度以上であるか否か決定される。要求強度以上である場合は、ブロック１０１７によって指令されるように、この自己調節プロセスは終端する。判定（１００９）が、受信信号の強度が十分でないことを示した場合は、次に、判定ブロック１０１１の指令に従って、移動体ｍ’が、その割当てられた基地局のカバーエリアからの除去された後でも、指定されるカバー確率が、満足されるか否か決定される。指定されるカバー確率が満足される場合は、ブロック１０１３内の指令によって指定されるように、移動体ｍ’が、その割当てられた基地局のカバーエリアから除去される。プロセスの流れは、継続し、ブロック１００７に戻る。一方、カバー確率要件が満足されない場合は、ブロック１０１５の指令に従って、基地局の電力レベルが増分され、プロセスの流れは、ブロック１００５に戻る。
【００８５】
上のテーブル１に記述される手続きは、問題の定式に単純な制約が加えられた場合でも、わずかな修正の上で、採用することができる。例えば、守られるべき最大許容ＲＦ電力レベルがある場合は、ステップ７において、新たな計算された電力レベルがこの制約を満足するか否かチェックされる。満足されない場合は、この問題は、実行可能な解を持たず、このアルゴリズムは、解を見つけることなく、終端する。一方、この要件が満足される場合は、ステップ２に進む。
より複雑な制約が追加された場合でも、それらの問題を解決するための既存のアルゴリズムを採用することによって、複雑な制約が加えられた結果としての“セットカバリング”問題を解くことができる。
【００８６】
本発明による自己構成型無線システムは、最初に、立ち上がり、走りだすために単純な近似データを使用し、その後、収集される信号強度の測定値が、ＲＦ電力レベルをより良く決定するため、および、チャネル割当ての目的のための、両方に、使用される。この初期データは、オペレータによって入力することも、あるいは、移動体をオペレータの制御下でサービスエリアのまわりに移動されることによって収集される測定値から決定することもできる。いったん、システムが立ち上がり、走りだすと、データの蓄積が進み、この自己構成および自己調節プロセスは、洗練されて行く。
【００８７】
結論
ここでは、無線通信システムにおいて使用される、チャネル割当てを自動的に自己構成するため、およびＲＦ送信電力レベルを自己調節するための新規のシステムおよび方法について開示された。本発明の自己構成および自己調節の方法のために、従来、新たなシステムの据付けあるいはその後の拡張において遂行されてきたＲＦ計画などの仕事は、もはや、労力のかかる大変な仕事ではなくなる。本発明のシステムは、完全に、現在の技術能力およびアエーインタフェース標準の範囲内で実現できる。現存の無線システムのアーキテクチャが温存され、必要であれば、動作モードを、現在の“手動”モードと、自律モードとの間で、切替えることが可能である。発明の現時点での実施例が詳細に説明されたが、さまざまな変更、代替、置換を、特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく行なうことが可能できる。より具体的には、本発明の説明された実施例は、一般的には、ＴＤＭＡシステム内での、チャネル割当ておよびＲＦ送信電力レベルとの関連で説明されたが、同一の技法を、ＣＤＭＡシステム内での、電力設定に適用すること、さらには、アナログシステム、あるいはＧＳＭシステムに適用することも可能である。さらに、これらは、二つあるいはそれ以上のこれらシステムのハイブリッドに適用することも可能である。さらに、本発明の方法は、ビルディング内システムを含む、マイクロセルラシステムに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】無線／セルラ無線電話システムのレギュラセルエリアレイアウトの略図である。
【図２】チャネル割当てアドミシビリティを説明するためのセルエリアの略図である。
【図３】無線／セルラ無線電話システムの略ブロック図である。
【図４】無線／セルラ無線電話システムに対する移動体交換センタの略ブロック図である。
【図５】本発明に従って構成された複数の移動体交換センタを示す図である。
【図６】本発明に従うマスタおよびサービング移動体交換センタの機能図である。
【図７】本発明において実現されるトラヒックデータ収集方法のプロセスの流れ図である。
【図８】本発明において実現されるサービング信号および干渉信号の強度データを収集するための方法のプロセスの流れ図である。
【図９】本発明において実現されるチャネル（再）割当て方法のプロセスの流れ図である。
【図１０】ＲＦ送信電力レベルを設定するための自己調節プロセスの流れ図である。
【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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