(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反復無線フレーム、すなわち、送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有する無線フレームにおいて通信相手（２００）と通信するためのトランシーバ装置（１００）であって、
第１の無線フレームの送信タイムスロット中に第１の送信電力を有する第１の送信信号を送信し、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するトランスミッタモジュール（１１０）と、
当該トランシーバ装置（１００）における前記第１の無線フレームの受信タイムスロット中に、前記通信相手における前記第１の送信信号の受信品質に依存する制御成分と干渉電力を有する干渉成分とを有する受信信号を前記通信相手（２００）から受信するレシーバモジュール（１２０）と、
前記受信信号から前記制御成分と前記干渉成分とを検出する検出器（１３０）と
を備え、
前記トランスミッタモジュール（１１０）は、前記第２の無線フレームの前記送信タイムスロット中に前記第２の送信電力を有する前記第２の送信信号を送信するように構成されるものであり、前記第２の送信電力は、前記干渉電力が大きくなると前記第２の送信電力が小さくなるように前記干渉電力に依存しており、前記第２の送信電力は、前記通信相手（２００）において前記受信品質のしきい値を超えていることを前記制御成分が示すときに前記第２の送信電力が前記第１の送信電力に比べて低下するように前記制御成分に依存するものであり、
調節された前記第２の送信電力は、前記通信相手（２００）が自身の送信電力を当該トランシーバ装置（１００）において受けた干渉に適応させるために、当該トランシーバ装置（１００）における前記干渉電力についての黙示的な情報を前記通信相手（２００）に提供するものであり、これにより、当該トランシーバ装置（１００）から前記通信相手（２００）への方向に対して逆方向の通信において電力制御を行うものである、トランシーバ装置。
【請求項２】
前記受信信号は、情報信号を備え、前記検出器（１３０）は前記情報信号を検出するように構成されるものである、請求項１に記載のトランシーバ装置。
【請求項３】
前記検出器（１３０）は、コードビット、コードワード、コード、又は変調符号のグループのうちの少なくとも１つあるいは組合せを用いて明示的に前記制御成分を決定するように構成されるものである、請求項１又は２に記載のトランシーバ装置。
【請求項４】
前記検出器（１３０）は、受信電力、信号対雑音比、信号対干渉雑音比、チャネル状態情報、タイミング、周波数、又はこれらのオフセットのグループのうちの少なくとも１つあるいは組合せを用いて前記受信信号から前記制御成分を黙示的に検出することによって、前記制御成分を抽出するように構成されるものである、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項５】
前記検出器（１３０）は、前記受信信号から２進法の制御成分を検出するように構成され、前記２進法の制御成分は、前記受信品質を超えているかどうかを表すものである、請求項４に記載のトランシーバ装置。
【請求項６】
前記トランスミッタモジュール（１１０）は、前記２進法の制御成分に依存する前記第１の送信電力に対して前記第２の送信電力をステップ状に変化させるように構成されるものである、請求項５に記載のトランシーバ装置。
【請求項７】
前記検出器（１３０）は、前記第１の無線フレームの前記受信タイムスロット中に前記情報信号の受信電力を、それ以前の無線フレームの別の情報信号の別の受信電力と比較することによって前記制御成分を決定するように構成されるものである、請求項２ないし６のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項８】
前記検出器（１３０）は、それ以前のいくつかの無線フレーム中においていくつかの受信タイムスロットにおけるいくかの受信電力が定常しきい値以上に異ならなかった場合にのみ前記制御成分を決定するように構成されるものである、請求項７に記載のトランシーバ装置。
【請求項９】
前記検出器（１３０）は、前記第１の無線フレーム及び前記以前の無線フレームの前記情報信号の前記受信電力間の差、又はそれを変倍した値を制御成分として検出するように構成されるものであり、前記トランスミッタモジュール（１１０）は、前記差又は前記変倍した値を前記第１の送信電力と比較するときの前記第２の送信電力に適用するように構成されるものである、請求項７又は８のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１０】
前記検出器（１３０）は、前記第１の無線フレーム及び前記以前の無線フレームの前記情報信号の前記受信電力間の関係、係数、又はこれらを変倍した値を制御成分として検出するように構成されるものであり、前記トランスミッタモジュール（１１０）は、前記関係、前記係数、又は前記変倍した値を前記第１の送信電力と比較するときの前記第２の送信電力に適用するように構成されるものである、請求項７又は８のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１１】
前記干渉信号電力はＩ（ｋ−１）であり、ｋは現在の無線フレーム、Ｃは定数、Ｙ（ｋ−１）は前記受信品質に関する情報であり、前記トランスミッタモジュール（１１０）は、Ｔ（ｋ）＝Ｃ／（Ｉ（ｋ−１）・Ｙ（ｋ−１））に従って前記第２の送信電力を調整するように構成されるものである、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１２】
前記トランスミッタモジュール（１１０）は、それ以前のいくつかの無線フレーム中において最大送信電力で送信している場合に送信を中止するように構成されるものである、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１３】
反復無線フレーム、すなわち、送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有する無線フレームにおいてトランシーバ装置（１００）がある通信相手（２００）と通信する方法であって、前記トランシーバ装置が、トランスミッタモジュール（１１０）と、レシーバモジュール（１２０）と、検出器（１３０）とを備えるものであり、
前記トランスミッタモジュール（１１０）が、第１の無線フレームの送信タイムスロット中に第１の送信電力を有する第１の送信信号を送信するステップと、
前記レシーバモジュール（１２０）が、前記通信相手における前記第１の送信信号の受信品質に依存する制御成分と、前記トランシーバ装置（１００）における前記第１の無線フレームの受信タイムスロット中の干渉電力を有する干渉成分とを有する受信信号を前記通信相手（２００）から受信するステップと、
前記検出器（１３０）が、前記受信信号から前記制御成分と前記干渉電力とを検出するステップと、
前記トランスミッタモジュール（１１０）が、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するステップと
を含み、
前記第２の無線フレームの前記送信タイムスロット中に送信する前記ステップは、前記トランスミッタモジュール（１１０）が第２の送信電力を有する前記送信信号を送信するステップを含み、前記第２の送信電力は、干渉電力が大きくなると第２の送信電力が小さくなるように前記干渉電力に依存しており、前記第２の送信電力は、前記通信相手（２００）において前記受信品質のしきい値を超えていることを前記制御成分が示すときに前記第２の送信電力が前記第１の送信電力に比べて低下するように前記制御成分に依存しており、
調節された前記第２の送信電力は、前記通信相手（２００）が自身の送信電力を当該トランシーバ装置（１００）において受けた干渉に適応させるために、当該トランシーバ装置（１００）における前記干渉電力についての黙示的な情報を前記通信相手（２００）に提供するものであり、これにより、当該トランシーバ装置（１００）から前記通信相手（２００）への方向に対して逆方向の通信において電力制御を行う、方法。
【請求項１４】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するとき請求項１３に記載の方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【請求項１５】
反復無線フレーム、すなわち、送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有する無線フレームにおいて通信相手（１００）と通信するためのトランシーバ装置（２００）であって、
第１の無線フレームの送信タイムスロット中に、第１の送信電力を有する第１の送信信号を送信し、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するトランスミッタモジュール（２１０）と、
前記第１の無線フレームの前記受信タイムスロット中に、情報信号電力を有する情報信号成分と干渉電力を有する干渉成分とを有する受信信号を前記通信相手（１００）から受信するレシーバモジュール（２２０）と、
前記受信信号から前記情報信号電力と前記干渉電力とを検出して、前記情報信号電力と前記干渉電力の関係がしきいと値を超えているかどうかのインディケーションを決定する検出器（２３０）と
を備え、
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、前記第２の無線フレームの前記送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する前記第２の送信信号を送信するように構成されるものであり、前記第２の送信電力は、情報信号電力が大きくなると第２の送信電力が小さくなるように前記情報信号電力に依存しており、前記第２の送信電力は、前記インディケーションにさらに依存しており、
前記情報信号電力は、当該トランシーバ装置（２００）が自身の送信電力を前記通信相手（１００）において受けた干渉に適応させるために、前記通信相手（１００）における前記干渉電力についての黙示的な情報を当該トランシーバ装置（２００）に提供するものであり、これにより、前記通信相手（１００）から当該トランシーバ装置（２００）への方向に対して逆方向の通信において電力制御を行うものである、トランシーバ装置。
【請求項１６】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、前記送信タイムスロット中に送信情報データを送信するように構成されるものである、請求項１５に記載のトランシーバ装置。
【請求項１７】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、コードビット、コードワード、コード、又は変調符号のグループのうちの少なくとも１つあるいは組合せによって前記インディケーションを前記第２の送信信号に明示的に含めるように構成されるものである、請求項１５又は１６に記載のトランシーバ装置。
【請求項１８】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、送信電力、チャネル状態情報、タイミング、周波数、又はこれらのオフセットのグループのうちの１つあるいは組合せによって前記インディケーションを前記第２の送信信号に黙示的に含めるように構成されるものである、請求項１５又は１６のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１９】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、２進法のインディケーションを前記第２の送信信号に含めるように構成され、前記２進法のインディケーションは、前記関係が前記しきい値を超えているかどうかを示すものである、請求項１５ないし１８のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項２０】
前記検出器（２３０）は、前記情報信号電力と前記干渉電力の比を所望の比と比較して、前記比と前記所望の比の差、係数、又はこれらを変倍した値を決定するように構成され、前記トランスミッタモジュール（２１０）は、前記差、又は係数、又はこれらを変倍した値を前記第２の送信信号に黙示的又は明示的に含めるように構成されるものである、請求項１５ないし１９のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項２１】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、前記差、又は係数、又はこれらを変倍した値を前記第２の送信電力に適用するように構成されるものである、請求項２０に記載のトランシーバ装置。
【請求項２２】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、それ以前のいくつかの無線フレーム中においていくつかの送信電力が定常しきい値以上に異ならなかった場合に、前記差、係数、又はこれらを変倍した値を前記第２の送信電力に単に適用するように構成されるものである、請求項１５ないし２１のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項２３】
前記検出器（２３０）は、前記情報信号電力Ｒ、前記干渉電力Ｉ、実現された信号対干渉雑音比としてのΥ＝Ｒ／Ｉを検出するように構成され、前記トランスミッタモジュール（２１０）は、第２の送信電力としてＴ＝ｍｉｎ｛（Ｃ／Ｒ）・（Γ／Ｙ），Ｔmax｝を使用するように構成されるものであり、ここで、Γは所望の信号対干渉雑音比であり、Ｃは定数であり、Ｙは、前記所望の信号対干渉雑音比と前記実現された信号対干渉雑音比との比（Υ／Γ）を含むものであり、Ｙの値の範囲は［１，Υ／Γ］であり、Ｔmaxは前記トランスミッタモジュール（２１０）の最大送信電力である、請求項１５ないし２２のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項２４】
前記トランスミッタモジュール（２１０）は、それ以前のいくつかの無線フレーム中において最大送信電力で送信している場合に送信を中止するように構成されるものである、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項２５】
反復無線フレーム、すなわち、送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有する無線フレームにおいてトランシーバ装置（２００）がある通信相手（１００）と通信する方法であって、前記トランシーバ装置（２００）が、トランスミッタモジュール（２１０）と、レシーバモジュール（２２０）と、検出器（２３０）とを備えるものであり、
前記トランスミッタモジュール（２１０）が、第１の無線フレームの送信タイムスロット中に第１の送信電力を有する第１の送信信号を送信するステップと、
前記レシーバモジュール（２２０）が、前記第１の無線フレームの受信タイムスロット中に、情報信号電力を有する情報信号成分と干渉電力を有する干渉成分とを有する受信信号を前記通信相手（１００）から受信するステップと、
前記検出器（２３０）が、前記受信信号から前記情報信号電力と前記干渉電力を検出するステップと、
前記検出器（２３０）が、前記情報信号電力と前記干渉電力の関係がしきい値を超えているかどうかのインディケーションを決定するステップと、
前記トランスミッタモジュール（２１０）が、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するステップであって、前記第２の送信電力を有する前記第２の送信信号は、前記情報信号電力が大きくなると前記第２の送信電力が小さくなるように前記情報信号電力に依存し、前記第２の送信信号は前記インディケーションにさらに依存している、ステップと
を含み、
前記情報信号電力は、当該トランシーバ装置（２００）が自身の送信電力を前記通信相手（１００）において受けた干渉に適応させるために、前記通信相手（１００）における前記干渉電力についての黙示的な情報を当該トランシーバ装置（２００）に提供するものであり、これにより、前記通信相手（１００）から当該トランシーバ装置（２００）への方向に対して逆方向の通信において電力制御を行う、方法。
【請求項２６】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するとき請求項２５に記載の方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【請求項２７】
請求項１５ないし２４のいずれか一項に記載のトランシーバ装置の機能の１つを備えている、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のトランシーバ装置。
【請求項２８】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のトランシーバ装置と、
請求項１５ないし２４のいずれか一項に記載のトランシーバ装置と
を備えている反復無線フレームにおいて通信するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御がシステム容量にとって決定的に重要な意味を持つ、アドホックネットワーク、センサネットワーク、又はマルチホップネットワークの分野におけるものである。
【背景技術】
【０００２】
本通信ネットワークの一部として、アドホックネットワーク、センサネットワーク、及びマルチホップネットワーク、あるいはネットワークコンポーネントの重要性がますます増している。これらのネットワークは、電力制御が実施できないかあるいは中枢ネットワークエンティティ（central network entity）によって制御できないため、電力制御がきわめて重要な場合に、電力が制限される。Ｃが搬送波電力を表わし、Ｉが干渉電力を表わす場合に、Ｃ／Ｉ電力制御は、各受信ノードに対して一定の搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ＝搬送波対干渉比）を実現することを目標とし、任意の２つのノード間のリンクが２方向に使用される場合の時分割二重（ＴＤＤ＝時分割二重）シナリオにとって特に重要である。トランスミッタＴｘとレシーバＲｘを仮定して、以下では、ＴｘからＲｘへの送信が送信リンク（ＦＬ＝送信リンク）と呼ばれ、これと逆方向への送信は逆方向リンク（ＲＬ＝逆方向リンク）と呼ばれることになる。さらに、双方向通信が行なわれ、すなわち、データを送信リンク上の別のノードに送信するノードも逆方向リンク上の同じノードからデータを受信することが仮定される。以下に示されるシナリオにおいて、逆方向リンクは、リンク適応のために使用される低速フィードバックリンク又は全二重ＴＤＤリンクのいずれも可能である。
【０００３】
先行技術においては、分散型の電力割当スキーム（decentralized power allocation scheme）が、非特許文献１で一般クラスのアルゴリズムに関して検討されている。このクラスには、非特許文献２によって提案されたＣ／Ｉ電力制御に関するアルゴリズムが含まれ、ここで、トランスミッタＴｘｍはその送信電力を次式のように更新する。
【数１】
0004674249.tif 000002
ここで、Γｍ及びγｍ（ｋ）は、それぞれ、目標と、対応するレシーバＲｘｍの時刻ｋにおいて実現され測定されたＳＩＮＲ（ＳＩＮＲ＝信号対干渉雑音比）とを示す。（１）を満足する他の一連の送信電力｛Ｔｍ｝が、あらゆるトランスミッタからの電力と等しくなければならないという意味で（１）の電力割当はパレート最適解であることが、Ｆｏｓｃｈｉｎｉ及びＭｉｌｊａｎｉｃの文献の他にも、非特許文献３において示されている。Ｆｏｓｃｈｉｎｉ方式は、正確な所要のＳＩＮＲに収束すると同時に所要の送信電力を最小化する。
【０００４】
Ｆｏｓｃｈｉｎｉ及びＭｉｌｊａｎｉｃのＣ／Ｉ電力制御は、非常に簡単であるが、実効ＳＩＮＲをレシーバからトランスミッタに必ず換える必要がある。つまり、ＲｘからＴｘへのフィードバックリンクが構築される必要があり、これが電力制御そのものになる可能性がある。さらに、この電力制御スキームは、ＳＩＮＲ情報の復号によって遅延と誤差が生じやすい。さらに、ネットワークの任意のノードでＳＩＮＲによってそれぞれ受ける干渉電力は異なっている可能性があり、すなわち、ＴＤＤチャネルの相互依存性（reciprocity）が干渉レベルに当てはまらない。Ｃ／Ｉ電力を処理する先行技術では、単一リンクと分離したフィードバックチャネルとを想定し、これによってシステムの容量を制限する。
【非特許文献１】Ｋ．Ｋ．Ｌｅｕｎｇ、Ｃ．Ｗ．Ｓｕｎｇ、Ｗ．Ｓ．Ｗｏｎｇ、Ｔ．Ｍ．Ｌｏｋによる「Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｔｈｅｏｒｅｍ  ｆｏｒ  ａ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ−Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ」，２００４年９月のＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．９，ｐｐ．１５６６−１５７４
【非特許文献２】Ｇ．Ｊ．Ｆｏｓｃｈｉｎｉ及びＺ．Ｍｉｌｊａｎｉｃによる「Ａ  Ｓｉｍｐｌｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ」，１９９２年１１月のＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．４，ｐｐ．６４１−６４６
【非特許文献３】Ｄ．Ｍｉｔｒａによる「Ａｎ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，１９９３年１０月のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＷＩＮＬＡＢ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｎｅｗ  Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋ，ＵＳＡ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ＴＤＤネットワークにおいて電力制御を実行するための改善された概念を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載のトランシーバ装置と、請求項１３に記載の通信方法と、請求項１５に記載のトランシーバ装置と、請求項２５に記載の通信方法と、請求項２７に記載のトランシーバ装置と、請求項２８に記載の通信システムとによって実現される。
【０００７】
本発明は、ＴＤＤネットワークにおいて、チャネルの相互依存性が少なくとも部分的に黙示的に電力制御を実行するために使用され得るとの発想に基づいている。２つのネットワークノードが互いに通信するようなシナリオにおいて、２つのネットワークノード間の少なくとも１つのリンクは、リンクの第１の側の送信電力を受信干渉電力に適合させることによって容易に電力制御され得るので、リンクの第２の側は、受信信号電力の範囲内にある第１の側の干渉に関する黙示的情報を受信する。チャネルの相互依存性が使用され得るので、第１の側の干渉電力を知ることによって、第１の側の一定のＳＩＮＲ目標を達成するために第２の側の電力適合が可能となる。タイミング符号、周波数符号、変調符号、又はその他の変動量を使った他の黙示的信号方式（implicit signaling method）も考えられる。
【０００８】
さらに、本発明は、通信の第２の側において、電力制御も実行され得るとの発想、例えば、暗黙的に一度は第２の側から第１の側への上述のリンクが定常状態又は安定化された状態にあることに基づいている。定常状態に達した後、例えば、第２の側の目標ＳＩＮＲも達成するために、送信電力の変化を、第１の側に対して所望の送信電力適合を黙示的に知らせることに使用することができる。複数の実施形態において、第２の側の電力制御は、黙示的信号伝達又は明示的信号伝達に基づくことが可能であり、この場合、実施形態は明示的信号伝達を使って第２の側の電力制御を実行することができ、第１の側の電力制御を黙示的に実行し、すなわち、これらの実施形態では、第１の側のＳＩＮＲの定常状態は想定されていない。
【０００９】
本発明は、例えば、優先日が２００６年５月２４日である特許文献１のＰ．Ｏｍｉｙｉ、Ｈ．Ｈａａｓ、及びＧ．Ａｕｅｒによる「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｂｕｓｙ−ｓｉｇｎａｌ  ｃｏｎｃｅｐｔ」、ならびに非特許文献４のＴＤＤビジートーンの概念を使った干渉許容信号伝達に関する研究に拡張適用され、この場合、電力ベースの信号伝達に基づくリンク適応が扱われる。ビジートーンの概念の発想は、本発明の実施形態においてフィードバックリンク又は二重リンクに一般化され得る。Ｔｙｒｅｌｌ、Ｈａａｓ、Ａｕｅｒ、及びＯｍｉｙｉによる興味深い観察では、フィードバックリンクの電力割当が「Ａ  Ｓｉｍｐｌｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ」のＦｏｓｃｈｉｎｉ方式に従うことが示されている。つまり、トランスミッタのＳＩＮＲは、すなわち、逆方向リンクでは電力制御され得るが、送信リンクでは電力が制御されえない。リンク適応との関連において、送信リンクの容量が最大にされねばならないのでこれは有意義な方法であり、このことは電力制御と本質的に異なる。
【特許文献１】欧州特許出願第２００６／０６００９４８５．６号
【非特許文献４】Ａ．Ｔｙｒｒｅｌｌ、Ｈ．Ｈａａｓ、Ｇ．Ａｕｅｒ、及びＰ．Ｏｍｉｙｉ，「Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂｕｓｙ  Ｂｕｒｓｔｓ」，２００７年６月のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ＩＣＣ’  ０７，Ｇｌａｓｇｏｗ，ＵＫ
【００１０】
本発明の発想は、Ｏｍｉｙｉ、Ｈａａｓ、及びＧ．Ａｕｅｒによる「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  Ｂｕｓｙ−Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｏｎｃｅｐｔ」、ならびにＴｙｒｒｅｌｌ、Ｈａａｓ、Ａｕｅｒ、及びＯｍｉｙｉによる「Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂｕｓｙ  Ｂｕｒｓｔｓ」の干渉許容信号伝達（interference tolerance signaling）は、送信リンクと逆方向リンクの両方がＣ／Ｉ電力制御されるように修正され得ることである。Ｆｏｓｃｈｉｎｉ及びＭａｌｊａｎｉｃの場合と異なり、トランスミッタとレシーバとの間の必要な信号伝達は、選定された送信電力に基づき得る。目標の受信信号電力の必要な測定値と競合リンクは、携帯端末における局所的知識にもっぱら基づいて得られ、したがって、一部の実施形態はいずれの追加情報を交換しないこともある。ＳＩＮＲ目標は、すべてのリンクに対して任意に設定されてもよいが、各レシーバとトランスミッタのペアのＳＩＮＲ目標は、同じであってもよく、一部の実施形態においてはリンクの両ノードに知られているだけで十分であり、異なっていてもよい。他方、他のリンクのＳＩＮＲ目標に関する情報は必要でないかもしれない。複数の実施形態において、ネットワーク定数は、例えば、システムパラメータとして、あるいは既知の値から十分に導出可能であるものとして、ネットワーク内のすべての構成要素において既知であると仮定され得る。
【００１１】
本発明の実施形態は、分散型のパレート最適又は準最適なＣ／Ｉ電力制御を用いたアドホックネットワーク、センサネットワーク、又はマルチホップネットワークの電力効率を高めるための有効手段の利点を提供する。つまり、この手段は、一定のＳＩＮＲ目標を達成するために送信電力を最小にするか、又は少なくとも削減するようにしてよい。実施形態は、フィードバックリンクが確立されるすべてのネットワークに適用可能であってもよい。このフィードバックリンクは、ＴＤＤ配列及び低速フィードバックリンクを含む。フィードバックリンクは、ほとんどすべての既知の電力制御スキームに必要であるかもしれない。
【００１２】
実施形態は、黙示的な、例えば、電力ベースの信号伝達に起因する追加信号伝達のオーバヘッド（帯域幅）を必要としないという利点をさらに備えることができる。他のスキームと異なり、本発明による方法は、所望のトランスミッタの観察された受信信号電力についての局所的知識と競合トランスミッタからの干渉とに基づいてのみサポートされるようにしてよく、さらに複雑度が低く、容易に実施することができる。
【００１３】
実施形態は、さらに単一のネットワーク定数に基づいていてもよい。この定数は、最大送信電力、最小送信電力、絶対最小及び／又は最大干渉許容レベルなど、少数の既知のシステムパラメータから決定される可能性がある。これらも他の既知の値から導出されてよい。
【００１４】
さらに、本発明の実施形態は、信号伝達が黙示的である場合に「誤差」がないと考えることができるときに、例えば、信号伝達がノードの送信電力を決定する受信信号強度となり得るので、ロバスト性が改善されるという利点を提供する。このことは複数の信号が同時に受信されるときでも当てはまる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、添付図を使って以下で詳しく説明されることになる。
【００１６】
図１は、反復無線フレーム、すなわち、送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有する無線フレームにおいて、ある通信相手と通信するためのトランシーバ装置１００を示している。トランシーバ装置１００は、第１の無線フレームの送信タイムスロット中に第１の送信電力を有する第１の送信信号を送信し、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するトランスミッタモジュール１１０を備えている。トランシーバ装置１００は、さらに、その通信相手において第１の送信信号の受信品質に応じた制御成分と、第１の無線フレームの受信タイムスロット中に干渉電力を有する干渉成分とを有する受信信号を受信するレシーバモジュール１２０を備えている。
【００１７】
トランシーバ装置１００は、さらに、受信信号から制御成分と干渉電力とを検出する検出器１３０を備えている。トランスミッタモジュール１１０は、さらに、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するようになっており、この第２の送信電力は、干渉電力が大きくなると第２の送信電力が小さくなるように干渉電力に依存しており、且つ制御成分が通信相手において受信品質しきい値を超えていることを示すとき第２の送信電力が第１の送信電力と比べて小さくなるように制御成分に依存している。
【００１８】
図２は、別のトランシーバ装置２００を描いたものである。トランシーバ装置２００は、反復無線フレーム、すなわち、送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有する無線フレームである通信相手と通信するものである。トランシーバ装置２００は、第１の無線フレームの送信タイムスロット中に第１の送信電力を有する第１の送信信号を送信し、第２の無線フレームの送信タイムスロット中に第２の送信電力を有する第２の送信信号を送信するトランスミッタモジュール２１０を備えている。トランシーバ装置２００は、さらに、第１の無線フレームの受信タイムスロット中に情報信号電力を有する情報信号成分と、干渉電力有する干渉成分とを有する受信信号を受信するレシーバモジュール２２０を備えている。
【００１９】
トランシーバ装置２００は、受信信号から情報信号電力と干渉電力とを検出して、情報信号電力と干渉電力との関係がしきい値を超えているかどうかについてのインディケーション（indication）を決定する検出器２３０をさらに備えている。トランスミッタモジュール２１０は、情報信号電力が大きくなると第２の送信電力が小さくなるように情報信号電力に依存している第２の送信電力を有する第２の送信信号を第２の無線フレームの送信タイムスロット中に送信するようになっており、第２の送信信号は上記インディケーションにさらに依存している。
【００２０】
トランシーバ装置１００及び２００をさらに詳しく説明するために、図３には例示的な通信シナリオが描かれている。図３は、Ｔｘｎとも記され、以下においてトランスミッタとも呼ばれるトランシーバ装置１００を示す。さらに、図３は、Ｒｘｎとも記され、以下においてレシーバと呼ばれるトランシーバ装置２００を示す。以下において、２つの通信方向が区別される。第１の方向は送信リンク（ＦＬ＝送信リンク）と呼ばれ、これはトランシーバ装置１００からトランシーバ装置２００への通信方向を指す。これと反対方向は、逆方向リンク（ＲＬ＝逆方向リンク）と呼ばれ、すなわち、トランシーバ装置２００からトランシーバ装置１００への通信方向である。送信リンクは、図３の上部に描かれ、逆方向リンクは図３の下部に描かれる。２つのトランシーバ装置１００及び２００は、トランシーバ装置１００とトランシーバ装置２００との間のチャネルがトランシーバ装置２００とトランシーバ装置１００との間のチャネルに等しくいずれも図３ではＧｎ，ｎと呼ばれる、チャネルの相互依存性を有するＴＤＤシナリオで通信するものと仮定される。
【００２１】
最初に、送信リンクが検討される。ＴｘｎはＴｘｎＦＬの送信電力を有する信号をチャネルＧｎ，ｎを通じてＲｘｎに送信し、Ｒｘｎでの受信電力はＲｘｎＦＬ＝Ｇｎ，ｎＴｘｎＦＬ＝γｎＦＬＩｎＦＬで、ここでγｎＦＬはレシーバＲｘｎにおいて実現されたＳＩＮＲであり、ＩｎＦＬはＲｘｎにおいて受信された干渉電力及び雑音電力であるものと仮定される。
【００２２】
逆方向リンクにおいて、ＲｘｎはＴｘｎＲＬの送信電力を同じチャネルＧｎ，ｎを通じて送信し、受信電力ＲｘｎＲＬ＝Ｇｎ，ｎＴｘｎＲＬ＝γｎＲＬＩｎＲＬが得られ、ここでγｎＲＬはＴｘｎにおいて実現されたＳＩＮＲであり、ＩｎＲＬはＴｘｎにおいて受信された干渉電力及び雑音電力である。
【００２３】
上記によると、トランシーバ装置１００は、受信された干渉電力及び雑音電力ＩｎＲＬに依存するトランシーバ装置１００の送信電力ＴｘｎＦＬを調整するようになっている。したがって、トランシーバ装置２００は、トランシーバ装置１００における干渉電力に関する黙示的情報をその受信電力ＲｘｎＦＬを通じて受信する。さらに、トランシーバ装置２００は、トランシーバ装置１００におけるＳＩＮＲが一定となるように、トランシーバ装置２００の送信電力ＴｘｎＲＬをトランシーバ装置１００において生じた干渉に適合させることができる。したがって、電力制御は、逆方向リンクに対して実現することができ、すなわち、トランシーバ装置１００におけるＳＩＮＲが制御される。また、送信リンクのＳＩＮＲを電力制御するために、トランシーバ装置２００は、送信リンクで受信されたＳＩＮＲがしきい値以上であるかどうかについての情報を含む。トランシーバ装置１００は、前記のインディケーションを受信し、従って、その送信電力を調整することができる。トランシーバ装置２００はこの調整について認識しているので、第１の電力制御ループは影響を受けない。
【００２４】
図４には、さらに詳しいシナリオが描かれている。図４にも、Ｔｘｍと記されたトランシーバ装置１００と、Ｒｘｍと記されたトランシーバ装置２００とが示されている。さらに、図４は、このほかに２つのトランシーバ装置４１０  Ｔｘｎと４２０  Ｒｘｎを示す。さらに、図４は、その下部にリンクｍ及びｎでの通信の２つの反復無線フレームを説明する時系列図を示し、リンクｍはＴｘｍとＲｘｍの間にあり、リンクｎはトランシーバ装置４１０とも呼ばれるＴｘｎとトランシーバ装置４２０とも呼ばれるＲｘｎとの間にある。２つの無線フレームは、ネットワークが同期していること、すなわち、両リンクｍ及びｎにおける送信タイムスロットと受信タイムスロットとが同期していることを示している。同期は本発明の対象とならない。図４に描かれたような同期を実現する方法は、例えば、欧州特許第１８０２０１３号のファイアフライ・アルゴリズム（firefly algorithm）による先行技術から周知である。
【００２５】
図４の下部の図は、２つの無線リンクを示す。各無線フレーム又は無線スロットは、送信リンクに対する送信タイムスロットと、逆方向リンクに対する送信タイムスロットとを備え、無線フレームは、通信リンクのどちらか一方のノードから見たときの送信タイムスロットと受信タイムスロットとを有することが分かる。
【００２６】
以下において、Ｎ個のリンクを形成するためにペアで接続される２Ｎ個のノードを有する無線ネットワークが検討される。各リンクに関連するのは、１つのトランスミッタＴｘｎ及びレシーバＲｘｎ、ｎ＝｛１、・・・、Ｎ｝である。送信リンク（ＦＬ）でＴｘｎがＲｘｎに送信し、逆方向リンク（ＲＬ）でＲｘｎがＴＸｎに送信する場合の二重リンクが検討される。電力制御の目的は、一定のＳＩＮＲ目標が満たされるようにすべてのノードに対して実現されるＳＩＮＲを調整することである。２つのリンクがリソースを奪い合うネットワーク、ＴｘｍからＲｘｍへのリンクｍ、及びＴｘｎからＲｘｎへのリンクｎが図４に示される。時刻ｋにおいてレシーバＲｘｍで実現されるＦＬ  ＳＩＮＲは、次式のように規定される。
【数２】
0004674249.tif 000003
【００２７】
電力ＴｍＦＬ（ｋ）で送信される対象とするトランスミッタＴｘｍからの受信信号電力は、次式で与えられる。
【数３】
0004674249.tif 000004
一方、干渉電力は次式の形となる。
【数４】
0004674249.tif 000005
ここで、Ｎ０は雑音レベル（noise floor）である。一般に、Ｇｎ，ｍのようなチャネル利得Ｇｍ，ｎ≠Ｇｎ，ｍは、Ｔｘｎ及びＲｘｍを表わす（すなわち、第１の指標は常にＦＬトランスミッタを指示するのに対して、第２の指標はＦＬレシーバを指示する）。結果として、各リンクは、単一で一意的な利得によって特徴付けられる。この表記法はＴＤＤシステムのチャネルの相互依存性によって採用され得るもので、ＲｘｍからＴｘｎへのリンクはＴｘｎからＲｘｍへのリンクと同じ利得を有する。
【００２８】
逆方向リンクにおいて、Ｒｘｍは実際にはトランスミッタの機能を果たす一方、ＦＬトランスミッタＴｘｍはレシーバの機能を果たす。Ｔｘｍにおいて実現されるＳＩＮＲは次式で規定される。
【数５】
0004674249.tif 000006
他方、対象とするトランスミッタＲｘｍからのＴｘｍにおいて観察される受信信号電力、及び干渉は、次式によって与えられる。
【数６】
0004674249.tif 000007
及び
【数７】
0004674249.tif 000008
【００２９】
時刻ｋにおけるＦＬ電力とＲＬ電力は、以下の２つの重要な式によって決定され得る。
【数８】
0004674249.tif 000009
及び
【数９】
0004674249.tif 000010
ここで、Ｃは定数であり、ネットワーク全体において既知であると仮定される。Ｃの単位は［Ｗ２］である。Ｃの値を決定する１つの方法は次の通りである。
【数１０】
0004674249.tif 000011
ここで、Ｔｍａｘは最大送信電力であり、Ｉｍｉｎ＝Ｎ０は雑音レベル（noise floor）に等しく設定され得るレシーバ感度である。
【数１１】
0004674249.tif 000012
ここで、ｋＢはジュール毎ケルビン単位のボルツマン定数であり、θはケルビン単位の周囲温度であり、ＢはＨｚ単位の帯域幅である。
【００３０】
（８）及び（９）におけるＦＬ電力とＲＬ電力の選定に動機を与えるために、実現されたＲＬ  ＳＩＮＲが検討され得る。（９）によると、Ｒｘｍが最大電力Ｔｍａｘで送信するか否かの２つの事例が区別されなければならない。
【００３１】
ＴｍＲＬ（ｋ）＜Ｔｍａｘの場合に、興味深い観察結果が（９）から誘導され得る。その結果は、
【数１２】
0004674249.tif 000013
（９）からＲｍＦＬ（ｋ）＝Ｇｍ，ｍ・ＴｍＦＬ（ｋ）＝Ｇｍ，ｍ・Ｃ／ＩｍＲＬ（ｋ−１）であり、かつ（８）からＴｍＲＬ（ｋ）／Ｇｍ，ｍである場合、次式が得られる。
【数１３】
0004674249.tif 000014
【００３２】
したがって、Ｒｘｍが最大電力で送信しない限り、そしてＩｍＲＬ（ｋ−１）＝ＩｍＲＬ（ｋ）であるならば、トランスミッタにおけるＳＩＮＲはまさにＳＩＮＲ目標Γｍである。これは、事実上、ＩｍＲＬ（ｋ−１）＝ＩｍＲＬ（ｋ）の安定状態においてＲＬ電力がまさにＳＩＮＲ目標に近づくことを意味する。
【００３３】
ＲＬ電力がその最大値に近づいたときだけ安定状態に達している可能性がある。そのとき、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘであり、（９）から次式が得られる。
【数１４】
0004674249.tif 000015
【００３４】
ＲｍＦＬ（ｋ）＝Ｇｍ，ｍ・Ｃ／ＩｍＲＬ（ｋ−１）として、かつＴｍａｘ＝ＲｍＲＬ（ｋ）／Ｇｍ，ｍとして、（１４）は次式に変換され得る。
【数１５】
0004674249.tif 000016
ＲｍＦＬ（ｋ）＝ΓｍＮ０の等式では、すなわち、ＦＬレシーバＲｘｍ（ＲＬ信号のトランスミッタ）の受信信号電力は、まさに雑音レベルを超えるＮ０である。他のすべての事例では、ＴｍＲＬ（ｋ）＝ＴｍａｘのときＳＩＮＲ目標は決して満たされない。結果として、ＳＩＮＲ目標が達成されなければ、γｍＲＬ＜Γｍであり、ＲＬトランスミッタＴｍＲＬ（ｋ）は常に最大電力Ｔｍａｘで送信することになる。γｍＦＬ＜Γｍであり、したがって、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘの条件は、非特許文献５において導出される。
【非特許文献５】Ａ．Ｔｙｒｒｅｌｌ、Ｈ．Ｈａａｓ、Ｇ．Ａｕｅｒ、及びＰ．Ｏｍｉｙｉによる「Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂｕｓｙ  Ｂｕｒｓｔｓ」，２００７年６月のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ＩＣＣ’  ０７，Ｇｌａｓｇｏｗ，ＵＫ
【００３５】
式（１３）及び（１５）は、レシーバ（ＲＬ信号のトランスミッタ）において選定されたＳＩＮＲ目標が満たされるか否かをＦＬトランスミッタが事実上通知されることを意味する。
【００３６】
送信リンクにおいて実現されるＳＩＮＲ  γｍＦＬ（ｋ）の閉形式表現は扱いにくい式を生成するので、以下ではγｍＦＬ（ｋ）の上限と下限が導出される。
【００３７】
ＴｍＲＬ（ｋ）＜Ｔｍａｘの場合、ＲＬ電力ＴｍＲＬ（ｋ）は、（９）の送信リンクＲｍＦＬ（ｋ）における受信信号によって完全に制御される。（９）を（２）におけるγｍＦＬ（ｋ）の式に挿入して、Ｃ＝Ｎ０・Ｔｍａｘを利用すると、次式が得られる。
【数１６】
0004674249.tif 000017
【００３８】
ＩｍＦＬ（ｋ）≧Ｎ０で、かつＴｍＲＬ（ｋ）≦Ｔｍａｘであるとき、実現されるＳＩＮＲは次式によって境界が定められる。
【数１７】
0004674249.tif 000018
【００３９】
低干渉Ｎ０／ＩｍＦＬ（ｋ）→１の場合、ＳＩＮＲはγｍＦＬ（ｋ）／Γｍ≧１のように過度に実現される可能性がある。他方、ＲＬ電力が高いとき、したがって、Ｔｍａｘ／ＴｍＲＬ（ｋ）→１のとき、ここでγｍＦＬ（ｋ）／Γｍ＜１とするとＳＩＮＲ目標は一般的に満たされない。
【００４０】
（１６）に示されるように、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘの場合のＳＩＮＲ目標は、干渉のない、ＩｍＦＬ（ｋ）＝Ｎ０の場合にのみ満たされ得る。さらに、ＲＬ  ＳＩＮＲと同様に、ＲｍＦＬ（ｋ）＝Ｎ０Γｍという追加的な条件があり、すなわち、受信信号電力が雑音レベルに対してまさにΓｍとなる。つまり、ＦＬ  ＳＩＮＲは、ＲＬ  ＳＩＮＲが満たされるときにのみ実現され得る。
【００４１】
Ｃ／Ｉ電力制御の電力効率は、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘを有するリンクが失われる場合に大幅に改善される。これらのリンクは、（１５）及び（１６）によって逆方向リンクと送信リンクのいずれにおいてもこれらのＳＩＮＲ目標を満たさないが、ネットワークの大部分の干渉を引き起こすので、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘを有するリンクｍが切断されても（送信リンク及び逆方向リンクの両方において）差し支えない。このことは、Ｃ／Ｉ電力制御のすべての実施形態に適用されてもよい。
【００４２】
分散型電力割当スキームの収束が一般クラスのアルゴリズムに関してＫ．Ｋ．Ｌｅｕｎｇらによって検討されてきた。このクラスには、Ｆｏｓｃｈｉｎｉによって提案されたアルゴリズムが含まれ、ここで、トランスミッタＴｘｍが（１）によるその送信電力を更新する。
【数１８】
0004674249.tif 000019
ここで、Γｍ及びγｍ（ｋ）は、それぞれ、目標と、対応するレシーバＲｘｍの実現された測定ＳＩＮＲとを示す。
【００４３】
ＩｍＲＬ（・）＝ＲｍＲＬ（・）／γｍＲＬ（・）及びＲｍＲＬ（・）＝Ｇｍ，ｍＴｍＲＬ（・）を（１５）に代入すると、次式が得られる。
【数１９】
0004674249.tif 000020
【００４４】
ＲＬ電力の更新は、（１）における送信電力の制御に使用される式と全く同じである。したがって、（１）を使ってシステムに対して実施された収束及び安定性の解析は、直接適用することができ、ＲＬ電力は常に収束する。また、ＦＬ電力制御の規則はもっぱらＲＬ電力（９）によって決定されるので、その結果としてＦＬ電力も収束する。そのため、干渉許容信号伝達スキーム（interference tolerance signaling scheme）は、Ｋ．Ｋ．Ｌｅｕｎｇらによって解析されたクラスのアルゴリズムに分類される。（１）を満足する他の一連の送信電力｛Ｔｍ｝があらゆるトランスミッタからの電力と同じでなければならないという意味で（１）の電力割当はパレート最適解であることが示されている。他方、ＦＬ電力はこのパレート最適電力割当に収束せずに、ＲＬ電力のみが収束する。
【００４５】
前節において、（８）及び（９）が満たされる場合、逆方向リンクはＦｏｓｃｈｉｎｉスキームに従うので、完全に電力制御することが可能であることが示された。本節において、（８）及び（９）はいずれも送信リンクはまたＣ／Ｉ電力制御されるように修正される。ＦＬ電力制御において重要なことは、これらのＳＩＮＲ目標を過度に実現するこれらのリンクの送信電力を抑制することである。電力効率が改善されるという明らか利点は別として、送信電力が低下すると競合リンクへの干渉が減少するのでこれらのＳＩＮＲ目標を実現するリンクの数は増加する可能性がある。トランスミッタにはＳＩＮＲ目標が過度に実現されたか否かが分からないので、反対方向リンクにおけるレシーバとトランスミッタとの間で何らかの信号伝達が必要と思われる。１つの解決策は、Δγｍ（ｋ）＝γｍＦＬ（ｋ）／Γｍで規定される時刻ｋにおける測定ＳＩＮＲと目標ＳＩＮＲとの比を明示的に信号で伝達することである。そのとき、ＦＬトランスミッタＴｘｍは、次式に従って（８）を修正することによってその送信電力を調整する。
【数２０】
0004674249.tif 000021
ここで、Σｍ（ｋ−１）は直前のスロットｋ−１においてレシーバから信号として伝達される。実現されるＳＩＮＲが目標ＳＩＮＲと一致するように、送信電力ＴｍＦＬ（ｋ）はΣｍ（ｋ）だけ低減される。（１８）の場合、ＦＬ電力はここで次式に従って繰り返し更新され得る。
【数２１】
0004674249.tif 000022
【００４６】
それゆえ、ＲＬ電力割当が定常状態にあるものと仮定すると、したがって、ＩｍＲＬ（ｋ−１）＝ＩｍＲＬ（ｋ−２）であるものとすると、送信リンクはここでも（１）に従い、したがって最適にＣ／Ｉ電力制御が行われる。
【００４７】
（１８）におけるΣｍ（ｋ−１）によるＴｍＦＬ（ｋ）の調整は、ＲｍＦＬ（ｋ）＝Ｇｍ，ｍ・ＴｍＦＬ（ｋ）の受信電力の低下をもたらし、結果として、（９）におけるＲＬ電力ＴｍＲＬ（ｋ）の増加を招くことになる。ＴｍＲＬ（ｋ）のＲＬ電力割当がΣｍ（ｋ−１）の導入の影響を受けるべきではないので、導入されたΣｍ（ｋ−１）項が（１８）におけるＴｍＦＬ（ｋ）の調整によってＲｍＦＬ（ｋ）の低下を補償するように、（９）は次式に従って修正される必要がある。
【数２２】
0004674249.tif 000023
こうすることによって、すべてのＲＬ電力ＴｍＲＬ（ｋ）、したがって（１８）におけるＩｍＲＬ（ｋ）も確実に不変に保たれる。
【００４８】
前節において、ＦＬ電力制御は明示的信号伝達を利用した実施形態によって実現された。任意の明示的信号伝達を完全に回避するために、黙示的電力に基づく信号伝達を使った実施形態が以下で導入される。
【００４９】
（１８）及び（２０）からのＦＬ電力調整の基本原則が当てはまることに変りはない。一実施形態において、Σｍ（ｋ）の電力に基づく信号伝達の未解決の問題は、目標ＳＩＮＲを超える量に比例したＲＬ電力の低減によって対処される。他の実施形態において、あらかじめ定義され、トランスミッタ及びレシーバの両方に知られるＲＬ電力の任意の変動は、ＦＬ目標ＳＩＮＲを実現するためＦＬ電力の所望の変化を信号として伝達するために利用されてもよい。ＳＩＮＲ目標が過度に実現されるリンクｍを想像してみると、そのときＲＬ電力は、例えば、ΔＴｍ（ｋ）の累積積和値によって調整され得る。すなわち、
【数２３】
0004674249.tif 000024
である。
【００５０】
（２０）における明示的電力補償と異なり、（２１）では調整項Σｍ（・）が１スロットだけ遅延されなくてよい。トランスミッタが（１８）に従ってΣｍ（ｋ−１）を推定して補償し得るものと想像してみると、そのとき（２１）のＲＬ電力ＴｍＲＬ（ｋ）はΔＴｍ（ｋ）だけ低下することになる。この電力低下の影響として、ＦＬトランスミッタはΔＴｍ（ｋ）を推定することができる。他方、ＴｍＲＬ（ｋ）が低下すると、干渉ＩｎＲＬ（ｋ）が相応に減少するので、競合リンクに影響を与える。不安定性を回避するために、ΔＴｍ（ｋ）は実現されたＳＩＮＲと目標ＳＩＮＲとの比γｍＦＬ（ｋ）／Γｍよりも幾分小さく選定される必要がある。一部の実施形態において、電力増分を選定する１つのやり方は、測定ＳＩＮＲと目標ＳＩＮＲとの比に比例したΔＴｍ（ｋ）をｄＢ単位で設定することである。これは、線形領域において次式に帰着する。
【数２４】
0004674249.tif 000025
【００５１】
典型的に、ａ＜１であることが不安定性を回避するために必要である。シミュレーションは、適正な値がａ＝［１／１０，１／２］の範囲にあることを示唆している。（２２）におけるΔＴｍ（ｋ）の調整は一例にすぎない。一般に、実施形態は、ΔＴｍ（ｋ）＝［１，γｍＦＬ（ｋ）／Γｍ］の範囲で任意の値を選定してもよい。ただし、不安定性を回避するために、ΔＴｍ（ｋ）は上限γｍＦＬ（ｋ）／Γｍよりもかなり小さくされるべきである。
【００５２】
ＴｍＲＬ（ｋ）＜Ｔという条件で、（９）に従って、ＲＬ電力ＴｍＲＬ（ｋ）は送信リンクによって完全に決定される。したがって、ΔＴｍ（ｋ）によるＴｍＲＬ（ｋ）の任意の調整は、Ｔｘｍによって容易に検出され得る。（２４）のＦＬトランスミッタの電力調整Σ＾ｍ（ｋ）及び（２１）のＲＬトランスミッタの調整Σｍ（ｋ）を含む、上記から実現されるＲＬ  ＳＩＮＲの導出を繰り返すと、次式が得られる。
【数２５】
0004674249.tif 000026
【００５３】
Γｍ及びΣ＾ｍ（ｋ−１）はＲＬレシーバにとって既知である（これはＦＬトランスミッタと同じ物理的エンティティであるため）ので、次式を計算することによってΣｍ（ｋ）を推定することが可能である。
【数２６】
0004674249.tif 000027
【００５４】
この関係は、レシーバにおいて過度に実現されるＳＩＮＲの量の黙示的信号伝達を定める。ＦＬ電力は、その推定値である次式でΣ＾ｍ（ｋ）を置き換えることによって（１８）に従って調整することができる。
【数２７】
0004674249.tif 000028
【００５５】
測定ＳＩＮＲと目標ＳＩＮＲとの比Δγｍ＝γｍＦＬ（ｋ）／Γｍを黙示的に決定し得る方法が図５に示される。図５は、最上部にＦＬ  ＳＩＮＲのビューグラフを、最下部にＲＬ電力のビューグラフを、そして中間にＦＬ電力のビューグラフを示し、これらのビューグラフは９つの連続したタイムスロットを備える時間軸に沿って表示される。目標ＳＩＮＲ  Γｍは１５ｄＢに設定される。最初の３つのタイムスロットにおいて、実効的なＳＩＮＲは４５ｄＢだけ過度に実現され、トランスミッタとレシーバはいずれも一定電力で送信する。タイムスロット４において、レシーバは（２１）によって示される新たなスキームに従い、その送信電力を突然低下せしめる。タイムスロット５において、ＦＬトランスミッタは、タイムスロット３における受信ＲＬ電力をタイムスロット４における受信ＲＬ電力と比較することによってΔγｍ（４）を決定し得る。この決定に基づいて、ＦＬトランスミッタは（１８）の下にその送信電力を低下させる。以下のタイムスロットにおいて、目標ＳＩＮＲ  Γｍは正確に満たされる。
【００５６】
ＲＬ電力が最大のＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘの場合、（１５）によると、ＳＩＮＲ目標は満たされない。しかし、（２３）の推定には、ＴｍＲＬ（ｋ）＝ｃΓｍ／ＲｍＦＬ（ｋ）≦Ｔｍａｘであることが厳しく要求される。つまり、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘであれば、（２３）の電力調整項Σ＾ｍ（ｋ）は過大評価されてΣ＾ｍ（ｋ）＞Σｍ（ｋ）となる。ＴｍＲＬ（ｋ）＜ＴｍａｘであるＦＬトランスミッタに対する「サニティチェック（sanity check）」とは、２つの連続するＲＬ信号の比ＲｍＲＬ（ｋ）／ＲｍＲＬ（ｋ−１）を計算することである。（２３）からＲｍＲＬ（ｋ）／ＲｍＲＬ（ｋ−１）＝１であり、かつΣ＾ｍ（ｋ）＞Σ＾ｍ（ｋ−１）である場合、ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘであり、したがって、Σ＾ｍ（ｋ）の更新は破棄されるべきであることは明らかである。実際には、この場合、黙示的信号伝達はもはや適用可能でないため、どのΣ＾ｍ（ｋ）≠１もΣ＾ｍ（ｋ）＝１にリセットされるべきである。
【００５７】
多くの場合、選定されたＳＩＮＲ目標Γｍは、干渉リンク間の相互干渉に起因して高くされすぎる可能性がある。Γｍを実現できないリンクを切断することは実施形態で実施される１つの実行可能な選択肢であり、この場合、ネットワーク全体が干渉の減少による恩恵を受け、結果として、他のリンクであるΓｎを満たすのに要する送信電力が減少する。複数の実施形態において、リンクを切断する満足な基準は、ＲＬトランスミッタが最大電力ＴｍＲＬ（ｋ）＝Ｔｍａｘで送信するときであってもよい。ＳＩＮＲ目標Γｍを低下させることも有効な代替案となり得る。
【００５８】
結果として、ＴｍＦＬがゼロに近づき、あるいはレシーバがもはや信号を検出できなくなり、これによって、最終的にリンクが失われるまでは、（２４）がさらに減少され得る。したがって、ＴｍＲＬ（ｋ）＝ＴＲＬの場合、トランスミッタのＳＩＮＲは（１）のＦｏｓｃｈｉｎｉスキームに従わない。しかし、このことはレシーバにおけるＳＩＮＲ目標も満たされないので問題ではない。事実上、それらのＳＩＮＲ目標に達することができずに最大ＢＢ（ＢＢ＝ビジーバースト）電力で送信するリンクを切り離すと、干渉の減少によって他のノードの送信電力が低減され得るので、全体の電力効率は改善される。
【００５９】
要約すると、ＲＬ電力割当が定常状態又は安定状態、したがって、ＴｍＲＬ（ｋ）≒ＴｍＲＬ（ｋ−１）に達した場合のみ、実施形態はΣｍ（ｋ）によって電力の修正を開始してもよい。値がΔＴｍ（ｋ）＝［１，ｍｉｎ｛γｍＦＬ（ｋ）／Γｍ，Γｍ｝］の範囲にあるように、（２１）における電力調整の上限をΔＴｍ（ｋ）≦Γｍによって定めることは妥当かもしれない。これによって、確実に逆方向リンク信号がレシーバでさらに検出され得るようになり、すなわち、ＳＩＮＲは雑音レベル（又は、一定の最小ＳＩＮＲ）よりも高くなる。明白な理由で、電力調整はＲＬトランスミッタＲｘｍによってのみ開始されるべきで、ＲＬトランスミッタＲｘｍがまだ最大電力で送信していなければ、一部の実施形態においてＴｍＲＬ（ｋ）＜Ｔとなる。
【００６０】
収束を速めるために、実施形態は（１８）における電力調整のみが電力低減をもたらすことを保証する条件Σｍ（ｋ）≧１を強制してもよい。その場合、収束は、典型的に、２回の反復後に実現され得る。ただし、これはＦＬ電力制御の最適性に影響を与える。さらに、送信電力ＴｍＦＬ（ｋ）／ＴｍＦＬ（ｋ−１）及びＴｍＲＬ（ｋ）／ＴｍＲＬ（ｋ−１）の変化の上限及び下限を定め、そうすることによって、リンクに入る場合やリンクを切り離す場合にネットワークの過渡的挙動を制限することは妥当であるかもしれない。電力調整Σｍ（ｋ）の明示的信号伝達を使う実施形態では、「電源投入」又は「電源遮断」を表すＴｘからＲｘへの１ビットのフィードバックがあれば十分であるかもしれない。
【００６１】
複数の実施形態において、（８）及び（９）の電力割当規則は、（９）がＦＬ電力を決定し、（８）がＲＬ電力を決定するように交換され得る。換言すると、用語ＦＬとＲＬは入れ替えられ得る。さらに、実施形態は、二重リンクのＣ／Ｉ電力制御が有効にされるという利点を提供する。実施形態は最適なＣ／Ｉ電力制御を実現する可能性すらあり得る。例えばビジー信号の概念を利用し、さらに全二重通信リンクを使ったリンク適応など、複数の実施形態が考えられる。送信リンクにおけるＣ／Ｉ電力制御に関して、Ｃ／Ｉ電力制御の明示的及び／又は黙示的調整の両方が複数の実施形態によって実行され得る。複数の実施形態は、（１８）及び（２０）におけるＦＬ電力調整項Σｍの導入を利用してもよく、この導入は検討されるすべての選択肢に適用可能である。さらに、複数の実施形態は、Σｍの黙示的電力に基づく信号伝達の手段、及び／又はトランスミッタにおける推定手段を備えていてもよい。
【００６２】
前述の詳細な実施形態によると、トランシーバ装置１００の実施形態において、レシーバモジュール１２０は情報信号を備える受信信号の受信をするように構成され得るもので、それに対応して、検出器１３０は情報信号を検出するように構成されてもよい。他の実施形態において、検出器１３０は、少なくとも１つのグループのコードビット、コードワード、コード、又は変調符号、あるいはこれらの組合せによって明示的に制御成分を決定するように構成され得る。これらの実施形態において、例えば、余剰ビット又はビットのグループが通信相手によって送信される送信信号に含まれてもよい。その場合、制御成分を決定するために、検出器１３０は、前記ビット又はビットのグループを検出するように構成され得る。
【００６３】
他の実施形態において、検出器１３０は、受信電力、信号対雑音比、信号対干渉雑音比、チャネル状態情報、タイミング、周波数、又はこれらのオフセットのグループの少なくとも１つ、あるいはこれらの組合せを用いて受信信号から制御成分を黙示的に検出することによって、制御成分を抽出するように構成され得る。複数の実施形態において、例えば、制御成分は、例えば、受信電力の変化などによって黙示的に信号として伝達され得る。
【００６４】
さらに、複数の実施形態において、検出器１３０は受信信号からの２進制御成分を検出するように構成されてもよく、ここで、２進制御成分は、通信相手において受信品質を超えているかどうかを示す、すなわち、送信電力が増加されるべきか減少されるべきかに関する情報を伝えるものである。トランスミッタモジュール１１０は、２進制御成分に応じて第２の送信電力を第１の送信電力に関してステップ状に変化させるように構成され得る。このような実施形態において、ステップサイズは、あらかじめ決定されてトランシーバ装置１００及び通信相手に知らされ得る。一実施形態において、検出器１３０は、制御成分としてアップ情報又はダウン情報を検出するものであり、ここで制御成分は、第２の送信電力を、例えば、±１ｄＢのステップで増加するか減少するかをトランスミッタモジュール１１０に示すものである。
【００６５】
別の実施形態において、検出器１３０は、第１の無線フレームの受信タイムスロット中の情報信号の受信電力と、以前の無線フレームの別の情報信号の別の受信電力とを比較することによって制御成分を決定するように構成され得る。このような実施形態において、制御成分は、受信電力の変動又はオフセットによって黙示的に信号として伝達され得る。
【００６６】
検出器１３０は、それ以前のいくつかの無線フレーム中においていくつかの受信タイムスロットにおけるいくつかの受信電力が定常しきい値以上に異ならなかった場合にのみ、制御成分を決定するようにさらに構成され得る。これらの実施形態において、受信電力は定常状態に達している、すなわち、逆方向リンクのＳＩＮＲに関する電力制御ループは既に安定しているものと想定される。このことは、例えば、連続した無線フレームの受信タイムスロットにおける受信電力を比較する検出器１３０がこの受信電力の変動を判断することによって決定され得る。この変動が一定のしきい値を超えていなければ、逆方向リンクの電力制御ループは定常状態にあると考えられ得る。一実施形態において、上述したしきい値は１ｄＢ又は２ｄＢとなるはずである。
【００６７】
別の実施形態において、検出器１３０は、第１及び以前の無線フレームの情報信号の受信電力間の差を制御情報として検出するように構成され得るとともに、トランスミッタモジュール１１０は、第１の送信電力と比較するときの第２の送信電力に上述した差又はそれを変倍した値（scaled version）を適用するように構成され得る。さらなる実施形態において、差の代りに、係数（factor）の点から見た関係が第１及び以前の無線フレームの情報信号の受信電力間で決定され得るため、トランスミッタモジュール１１０は、第１の送信電力と比較するときの第２の送信電力に、この関係、すなわち、係数又はそれを変倍した値を適用するように構成され得る。
【００６８】
一般的に、ある実施形態において、第１の無線フレームで受信される干渉信号電力をＩ（ｋ−１）によって示すことができ、ｋは現在の無線フレームであり、Ｃを定数とすることができ、Ｙ（ｋ−１）は、Ｔ（ｋ）＝Ｃ／（Ｉ（ｋ−１）（Ｙ（ｋ−１））に従って第２の送信電力を調整するように適合されているトランスミッタモジュールに関する受信品質についての情報とすることができる。複数の実施形態において、トランスミッタモジュール１１０は、過度な干渉、不安定性などを防止するために、それ以前のいくつかの無線フレーム中において最大送信電力で送信している場合に送信を中止するように構成され得る。
【００６９】
トランシーバ装置２００の実施形態において、トランスミッタモジュール２１０は、送信タイムスロット中に送信情報データを送信するように構成され得る。複数の実施形態において、トランシーバ装置２００は、適宜、送信情報データとしてペイロードデータを送信して、二重リンクを確立してもよい。別の実施形態において、逆方向リンクは、制御データ、すなわち、インディケーション（indication）に関する情報の送信に使用されるだけでもよい。
【００７０】
トランスミッタモジュール２１０は、少なくとも１つのグループのコードビット、コードワード、コード、又は変調符号、あるいはこれらの組合せによってインディケーションを第２の送信信号に明示的に含めるようにさらに構成されてもよい。上記の実施形態によると、アップ情報又はダウン情報が第２の送信信号に含まれてもよい。他の実施形態において、例えば、対応する受信トランシーバ装置１００は、その送信電力に適用すべきステップ幅の点から見たさらに詳しい情報が含まれてもよい。
【００７１】
トランスミッタモジュール２１０は、送信電力、チャネル状態情報、タイミング、周波数、又はこれらのオフセットのグループのうちの１つあるいは組合せによってインディケーションを黙示的に第２の送信信号に含めるようにさらに構成されてもよい。上記の実施形態によると、トランシーバ装置２００は、例えば、その送信電力などの変化によって信号を黙示的に伝達してもよい。
【００７２】
さらに、トランスミッタモジュール２１０は、前記の関係がしきい値を超えているかどうかを示す２進法のインディケーションを第２の送信信号に含めるように構成されてもよい。これらの実施形態において、検出器２３０は、送信リンクにおいて受信されるＳＩＮＲをしきい値と比較し決定してもよい。前記比較から、アップ又はダウンのインディケーションは作成されてもよく、他の実施形態において、ステップサイズに関するさらに詳しい情報が利用され得る。検出器２３０は、情報信号電力と干渉電力の比を所望の比と比較して、その比と所望の比との差又は係数を決定するように構成されてもよく、結果として、トランスミッタモジュール２１０は、差、又は係数、又はこれらを変倍した値（scaled version）を第２の送信信号に黙示的又は明示的に含めるように構成されてもよい。複数の実施形態において、差、又は係数、又はこれらを変倍した値は、第２の送信電力に適用されてもよい。
【００７３】
他の実施形態において、それ以前のいくつかの無線フレーム中においていつかの送信電力が定常しきい値以上に異ならなかった場合にトランスミッタモジュール２１０は、差、又は係数、又はこれらを変倍した値を第２の送信電力に適用するようにのみ構成され得る。この実施形態において、逆方向リンクの信号対干渉雑音比に関する第１の送信ループは既に安定状態にあるものとさらに想定されてもよい。
【００７４】
一実施形態において、検出器２３０は、情報信号電力Ｒと、干渉電力Ｉと、実現されるＳＩＮＲとしてのΥ＝Ｒ／Ｉとを検出するように構成され得るとともに、トランスミッタモジュール２１０は次式の第２の送信電力Ｔを使用するように構成され得る。
Ｔ＝ｍｉｎ｛Ｃ／Ｒ  Γ／Ｙ，Ｔｍａｘ｝
ここで、Γは所望のＳＩＮＲであり、Ｃは定数であり、Ｙは［１，Υ／Γ］にあり、Ｔｍａｘはトランスミッタモジュール２１０の最大送信電力である。
【００７５】
他の実施形態において、トランシーバ装置は、トランシーバ装置１００の機能と、トランシーバ装置２００の機能とを備えてもよい。アドホックネットワーク、センサネットワーク、又はマルチホップネットワークにおけるように、すべてのノードはすべての他のノードと通信し得る可能性があり、これらのノードはすべて、一定の通信シナリオに依存するトランシーバ装置１００又はトランシーバ装置２００のいずれかとして機能し得る可能性がある。
【００７６】
また、複数の実施形態は、少なくとも１台のトランシーバ装置１００と、トランシーバ装置２００とを備えている反復無線フレームで通信するシステムを確立してもよい。
【００７７】
本発明による方法の一定の実施要件に応じて、本発明による方法は、ハードウェア又はソフトウェアで実施され得る。実施は、本発明による方法が実行されるように、プログラマブルコンピュータシステムと協働する、電子的に読み取りが可能な格納された制御信号を有するデジタル記憶媒体、特に、ディスク、ＤＶＤ、又はＣＤを使って実行され得る。したがって、一般に本発明は、プログラムコードが、コンピュータで読取り可能なキャリアに格納されたコンピュータプログラム製品であり、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータで実行されるときに本発明による方法を実行するために作動される。したがって、換言すると、本発明による方法は、コンピュータプログラムがコンピュータで実行されるとき、本発明による方法の少なくとも１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】トランシーバ装置の実施形態を示した図である。
【図２】トランシーバ装置の別の実施形態を示した図である。
【図３】通信シナリオを示した図である。
【図４】別の通信シナリオ及び無線フレームの時系列を示した図である。
【図５】シミュレーションの結果を示した図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  トランシーバ装置
１１０  トランスミッタモジュール
１２０  レシーバモジュール
１３０  検出器
２００  トランシーバ装置
２１０  トランスミッタモジュール
２２０  レシーバモジュール
２３０  検出器
４１０  他のトランシーバ装置
４２０  他のトランシーバ装置
【図１】
0004674249.tif 000029
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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