(57)【要約】無線通信ネットワークにおいて電力レベルを割り当てるのを容易にするシステム及び方法が説明される。スペクトル効率に基づく評価基準を、電力割り当てを最適化するのと関連させて採用することができる。さらに、送信機が利用する電力を時間の関数として割り当てることができる。さらに、単一副搬送波ネットワーク及び／又は多副搬送波ネットワークが、１つ以上の電力割り当て方式を活用することができる。【選択図】図２５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセクターを含む第１の無線通信基地局を含む多搬送波通信ネットワークを動作させるのを容易にする方法であって、
第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に前記第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信することであって、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含むことと、
前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信することと、
第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信することであって、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含むことと、
前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信すること、とを備える、方法。
【請求項２】
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電力レベル及び前記第３の電力レベルの和は、前記第２の電力レベル及び前記第４の電力レベルの和から０．５ｄＢ以内である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の予め決められたパターン及び前記第２の予め決められたパターンは、周期的であり、実質的に同様の周期及び異種の位相を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
１つ以上のモバイルデバイスからチャネル品質リポートを受け取ることと、
前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルにおける前記１つ以上のモバイルデバイスへの送信を前記チャネル品質リポートの関数としてスケジューリングすること、とをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第３の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に第２のセクターから第５の電力レベルで第３のチャネルにおいて送信することであって、前記第３のチャネルは、前記第１の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有する第３の周波数帯域幅を含むことと、
前記第３の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第６の電力レベルで前記第３のチャネルにおいて送信することと、
第４の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第２のセクターから第７の電力レベルで第４のチャネルにおいて送信することであって、前記第４のチャネルは、周波数において前記第３の周波数帯域幅と重なり合わない第４の周波数帯域幅を含み、前記第４の周波数帯域幅は、前記第２の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有することと、
前記第４の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第８の電力レベルで前記第４のチャネルにおいて送信すること、とをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の無線通信基地局は、前記第２のセクターを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記通信ネットワークは、前記第２のセクターを含む第２の無線通信基地局を含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
無線通信装置であって、
第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信すること、前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信すること、第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信すること、及び前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信することに関連する命令を保持するメモリであって、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含み、前記第２のチャネルは、第２の周波数帯域幅を含み、前記第１の周波数帯域幅及び第２の周波数帯域幅は、周波数において重なり合わないメモリと、
前記メモリに結合され、前記メモリ内に保持された前記命令を実行するように構成されたプロセッサと、を備える、無線通信装置。
【請求項１０】
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なる請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記第１の電力レベル及び前記第３の電力レベルの和は、前記第２の電力レベル及び前記第４の電力レベルの和から０．５ｄＢ以内である請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記第１の予め決められたパターン及び前記第２の予め決められたパターンは、周期的であり、実質的に同様の周期及び異種の位相を有する請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記メモリは、少なくとも１つのモバイルデバイスからチャネル品質リポートを入手すること及び前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルにおける前記少なくとも１つのモバイルデバイスへの送信を前記チャネル品質リポートの解析に基づいてスケジューリングすることに関連する命令をさらに保持する請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記メモリは、第３の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に第２のセクターから第５の電力レベルで第３のチャネルにおいて送信すること、前記第３の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第６の電力レベルで前記第３のチャネルにおいて送信すること、第４の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第２のセクターから第７の電力レベルで第４のチャネルにおいて送信すること、及び前記第４の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第８の電力レベルで前記第４のチャネルにおいて送信することに関連する命令をさらに保持し、前記第３のチャネルは、前記第１の周波数帯域幅と実質的に同様の第３の周波数帯域幅を含み、前記第４のチャネルは、前記第２の周波数帯域幅と実質的に同様の第４の周波数帯域幅を含む請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
多搬送波無線通信ネットワークにおいて割り当てられた電力レベルで通信するのを可能にする無線通信装置であって、
第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に前記第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するための手段であって、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含む手段と、
前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信するための手段と、
第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信するための手段であって、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含む手段と、
前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信するための手段と、を備える、無線通信装置。
【請求項１６】
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第１の電力レベル及び前記第３の電力レベルの和は、前記第２の電力及び前記第４の電力レベルの和から０．５ｄＢ以内である請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記第１の予め決められたパターン及び前記第２の予め決められたパターンは、周期的であり、実質的に同様の周期及び異なる位相を有する請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
１つ以上のモバイルデバイスからチャネル品質リポートを受け取るための手段と、
前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルにおける前記１つ以上のモバイルデバイスへの送信を前記チャネル品質リポートの関数としてスケジューリングするための手段と、をさらに備える請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
第３の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に第２のセクターから第５の電力レベルで第３のチャネルにおいて送信するための手段であって、前記第３のチャネルは、前記第１の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有する第３の周波数帯域幅を含む手段と、
前記第３の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第６の電力レベルで前記第３のチャネルにおいて送信するための手段と、
第４の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第２のセクターから第７の電力レベルで第４のチャネルにおいて送信するための手段であって、前記第４のチャネルは、周波数において前記第３の周波数帯域幅と重なり合わない第４の周波数帯域幅を含み、前記第４の周波数帯域幅は、前記第２の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有する手段と、
前記第４の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第８の電力レベルで前記第４のチャネルにおいて送信するための手段と、をさらに備える請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
機械によって読み取り可能な媒体であって、
第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信し、
前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信し、
第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信し、
前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信するための機械によって実行可能な命令であって、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含み、前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を有し、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なる機械によって実行可能な命令、を格納している、機械によって読み取り可能な媒体。
【請求項２１】
前記第１の電力レベル及び前記第３の電力レベルの和は、前記第２の電力レベル及び前記第４の電力レベルの和から０．５ｄＢ以内である請求項２０に記載の機械によって読み取り可能な媒体。
【請求項２２】
前記第１の予め決められたパターン及び前記第２の予め決められたパターンは、周期的であり、実質的に同様の周期及び異なる位相を有する請求項２０に記載の機械によって読み取り可能な媒体。
【請求項２３】
前記機械によって実行可能な命令は、
１つ以上のモバイルデバイスからチャネル品質リポートを入手することと、
前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルにおける前記１つ以上の１つのモバイルデバイスへの送信を前記チャネル品質リポートの関数としてスケジューリングすること、とをさらに備える請求項２０に記載の機械によって読み取り可能な媒体。
【請求項２４】
前記機械によって実行可能な命令は、
第３の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に第２のセクターから第５の電力レベルで第３のチャネルにおいて送信することであって、前記第３のチャネルは、前記第１の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有する第３の周波数帯域幅を含むことと、
前記第３の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第６の電力レベルで前記第３のチャネルにおいて送信することと、
第４の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第２のセクターから第７の電力レベルで第４のチャネルにおいて送信することであって、前記第４のチャネルは、周波数において前記第３の周波数帯域幅と重なり合わない第４の周波数帯域幅を含み、前記第４の周波数帯域幅は、前記第２の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有することと、
前記第４の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第２のセクターから第８の電力レベルで前記第４チャネルにおいて送信すること、とをさらに備える請求項２０に記載の機械によって読み取り可能な媒体。
【請求項２５】
無線通信システムにおいて、装置であって、
第１の周期的な予め決められたパターンに基づいて第１の期間中にセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信し、
前記第１の周期的な予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記セクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信し、
第２の周期的な予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記セクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信し、
前記第２の周期的な予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記セクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信するように構成されたプロセッサであって、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含み、前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含み、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なるプロセッサ、を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、“POWER ALLOCATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”（無線通信システムにおける電力割り当て）という題名を有する米国仮特許出願一連番号６０／８４４，８１７（出願日：２００６年９月１４日）、“FRACTIONAL POWER REUSE IN A MULTICARRIER DOWNLINK”（多搬送波ダウンリンクにおけるフラクショナル電力再利用）という題名を有する米国仮特許出願一連番号６０／８４８，０４１（出願日：２００６年９月２６日）、及び“POWER ALLOCATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”（無線通信システムにおける電力割り当て）という題名を有する米国特許出願一連番号１１／８５５，０６１（出願日：２００７年９月１３日）の利益を主張するものである。上記の特許出願の全体が本明細書において参照されることによって本明細書に組み入れられている。
【０００２】
以下の説明は、一般的には、無線通信に関するものである。以下の説明は、より具体的には、単一搬送波又は多搬送波無線通信システムにおいて送信機用の電力を割り当てることに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
様々な型の通信を提供することを目的として無線通信システムが広範囲にわたって配備されている。例えば、該無線通信システムを介して音声及び／又はデータを提供することができる。典型的無線通信システム、すなわちネットワーク、は、１つ以上の共有資源へのアクセスを複数のユーザーに提供することができる。例えば、システムは、様々な多元接続方式、例えば、周波数分割多重（ＦＤＭ）、時分割多重（ＴＤＭ）、符号分割多重（ＣＤＭ）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、及びその他、を用いることができる。
【０００４】
共通の無線通信システムは、カバレッジエリアを提供する１つ以上の基地局を採用する。典型的基地局は、ブロードキャスト、マルチキャスト及び／又はユニキャストサービスに関する複数のデータストリームを送信することができ、データストリームは、無線端末にとっての独立した受信対象であることができるデータの流れであることができる。該基地局のカバレッジエリア内の無線端末は、複合ストリームによって搬送された１つの、２つ以上の又はすべてのデータストリームを受信するために採用することができる。同様に、無線端末は、基地局又は他の無線端末にデータを送信することができる。
【０００５】
一例により、無線通信システム内の送信機は、１つ又は複数の副搬送波を送信のために利用することができる。例えば、複数の副搬送波を有する単一の送信機の場合は、電力は、（例えば、シャノン容量の凹性に起因して）チャネルが静止していると仮定して副搬送波全体に均一に電力を分散させることによって効率的に割り当てることができる。しかしながら、第１の送信機と同時に送信するため互いに干渉させることになる第２の送信機が導入されたときには、上記は当てはまらない。例えば、モバイルデバイスが２つのセルの境界に位置するときには、該デバイスは、０ｄＢ未満で動作し、従ってサービス品質の有意な低下が生じる可能性がある。さらに、単一の副搬送波が複数の干渉中の送信機によって採用されているときには、従来の電力割り当て技法と関連して干渉に起因する同様の非効率さ及び／又は低下したサービスが共通して生じる可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
以下は、１つ以上の実施形態について基本的に理解できるようにするために該実施形態の単純化された要約を示すものである。この要約は、すべての企図される実施形態を広範囲にわたって網羅したものではなく、さらに、すべての実施形態の主要な又は極めて重要な要素を特定すること及び適用範囲を詳細に説明することのいずれも意図されていない。本要約の唯一の目的は、後述される発明を実施するための形態の準備段階として、１つ以上の実施形態の幾つかの概念を単純化された形で提示することである。
【０００７】
１つ以上の実施形態及びその対応する開示により、無線通信ネットワークにおける電力レベルの割り当てを容易にすることに関連して様々な側面が説明される。スペクトル効率に基づく評価基準を、電力割り当てを最適化することと関連して採用することができる。さらに、送信機が利用するための電力は、時間の関数として割り当てることができる。さらに、単一副搬送波ネットワーク及び／又は多副搬送波ネットワークが、１つ以上の電力割り当て方式を活用することができる。
【０００８】
関連する側面により、第１のセクターを含む第１の無線通信基地局を含む多搬送波通信ネットワークを動作させるのを容易にする方法が本明細書において説明される。前記方法は、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に前記第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信することを含むことができ、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含む。さらに、前記方法は、前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信することを備えることができる。さらに、前記方法は、第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信することを含むことができ、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含む。さらに、前記方法は、前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信することを含むことができる。
【０００９】
他の側面は、無線通信装置に関連する。前記無線通信装置は、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信すること、前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信すること、第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信すること、及び前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信することに関連する命令を保持するメモリを含むことができ、
前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含み、前記第２のチャネルは、第２の周波数帯域幅を含み、前記第１の周波数帯域幅及び前記第２の周波数帯域幅は。周波数において重なり合わない。さらに、前記無線通信装置は、前記メモリに結合されて前記メモリ内に保持された前記命令を実行するように構成されたプロセッサを含むことができる。
【００１０】
さらに他の側面は、多搬送波無線通信ネットワークにおいて割り当てられた電力レベルで通信することを可能にする無線通信装置に関連する。前記無線通信装置は、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するための手段を含むことができ、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含む。さらに、前記無線通信装置は、前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信するための手段を備えることができる。さらに、前記無線通信装置は、第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信するための手段を備えることができ、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含む。前記無線通信装置は、前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信するための手段を含むこともできる。
【００１１】
さらに他の側面は、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信し、前記第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記第１のセクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信し、第２の予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信し、及び前記第２の予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記第１のセクターから第４電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信するための機械によって実行可能な命令を格納している機械によって読み取り可能な媒体に関連し、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含み、前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なり、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含み、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なる。
【００１２】
他の側面により、無線通信システムにおける装置は、プロセッサを含むことができ、前記プロセッサは、第１の周期的な予め決められたパターンに基づいて第１の期間中にセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するように構成することができ、前記第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含む。さらに、前記プロセッサは、前記第１の周期的な予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に前記セクターから第２の電力レベルで前記第１のチャネルにおいて送信するように構成することができ、前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なる。さらに、前記プロセッサは、第２の周期的な予め決められたパターンに基づいて前記第１の期間中に前記セクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信するように構成することができ、前記第２のチャネルは、周波数において前記第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含む。さらに、前記プロセッサは、前記第２の周期的な予め決められたパターンに基づいて前記第２の期間中に前記セクターから第４の電力レベルで前記第２のチャネルにおいて送信するように構成することができ、前記第４の電力レベルは、前記第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なる。
【００１３】
上記の目的及び関連する目的を完遂させる上で、１つ以上の実施形態は、以下において十分に説明されて請求項において特に強調される特長を備える。以下の説明及び添付図面は、前記１つ以上の実施形態の一定の例示的側面について詳述する。しかしながら、これらの側面は、様々な実施形態の原理を採用することができる様々な方法のうちのほんのわずかを示しており、説明される実施形態は、これらのすべての側面及びその同等の側面を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本明細書において説明される様々な側面による無線通信システムを示した図である。
【図２】セル又はセクター内における送信に関する電力割り当てを制御するのを可能にするシステム例を示した図である。
【図３】多副搬送波ネットワークにおいて電力レベルを割り当てるシステム例を示した図である。
【図４】多副搬送波システムに関する均一電力レベル割り当て方式例を示した図である。
【図５】多副搬送波システムに関する時変電力割り当て方式例を示した図である。
【図６】多副搬送波環境に関する時変電力割り当て方式例を示した図である。
【図７】単一搬送波システムに関する時変電力割り当て方式例を示した図である。
【図８】単一搬送波セルラーデータネットワークに関する時変電力割り当て方式例を示した図である。
【図９】請求される主題の様々な側面によるセクターに関する再利用多セル配備例を示した図である。
【図１０】電力割り当て再利用方式に関する複数のセルのセルに関する再利用配備例を示した図である。
【図１１】請求される主題の様々な側面による異なるセクターとともに用いるための電力割り当て方式例を示した図である。
【図１２】異種セクター（及び／又はセル）に関する平滑電力変動曲線（例えば、電力割り当て曲線、平滑電力割り当てパターン曲線、等）を含む方式例を示した図である。
【図１３】請求される主題の様々な側面による他の電力割り当て方式例を示した図である。
【図１４】固定された電力割り当てに基づく２ユーザー２搬送波単一セルシステムに関する容量領域の概略図例を示した図である。
【図１５】請求される主題の様々な側面による証明の図解例を示した図である。
【図１６】再利用−１と比較した場合における（Ｐ１、Ｐ２）の容量領域の概略図例を示した図である。
【図１７】再利用−１、一般的時間／電力シェアリング及び重畳に基づく容量領域の概略図例を示した図である。
【図１８】再利用−１、再利用−２及び（Ｐ１、Ｐ２）割り当てに基づく２ユーザー２搬送波２セルシステムに関する容量領域の概略図例を示した図である。
【図１９】様々な容量領域の概略図例を示した図である。
【図２０】オポチュニスティック電力割り当てに基づく達成可能レート領域を表す概略図例を示した図である。
【図２１】両方のチャネル利得を良ユーザーの平均チャネル利得によって正規化することができるブリージングセルに基づくセル内の２つのユーザーに関するチャネル状態を描いた概略図例を示した図である。
【図２２】ブリージングセル方式における異なるユーザーに関するチャネル状態及び正規化されたスケジューリング可能レートを描いた概略図例を示した図である。
【図２３】第１のセクターを含む無線通信基地局を含む通信ネットワークを動作させるのを容易にする方法例を示した図である。
【図２４】電力レベルを割り当てるための電力割り当てパターンを適応的に割り当てるのを容易にする方法例を示した図である。
【図２５】第１のセクターを含む第１の無線通信基地局を含む多搬送波通信ネットワークを動作させるのを容易にする方法例を示した図である。
【図２６】複数のセルを含む様々な側面により実装された通信システム例を示した図である。
【図２７】様々な側面による基地局例を示した図である。
【図２８】本明細書において説明される様々な側面により実装された無線端末（例えば、モバイルデバイス、エンドノード、等）の例を示した図である。
【図２９】割り当てられた電力レベルで通信するのを可能にするシステム例を示した図である。
【図３０】多搬送波無線通信ネットワークにおいて割り当てられた電力レベルで通信するのを可能にするシステム例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、様々な実施形態が図面を参照して説明され、全体にわたって同様の要素に言及するために同様の数字が用いられる。以下の説明においては、説明の目的上、１つ以上の実施形態について徹底的に理解できるようにすることを目的として数多くの具体的な詳細が示される。しかしながら、該実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実践できることが明確であろう。その他の例においては、１つ以上の実施形態についての説明を容易にするためによく知られた構造及びデバイスがブロック図で示される。
【００１６】
本出願において用いられる「構成要素」、「モジュール」、「システム」、等の用語は、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのいずれであるかにかかわらず、コンピュータに関連するエンティティを指すことが意図される。例えば、構成要素は、プロセッサ上で実行中のプロセス、プロセッサ、オブジェクト、エクセキュータブル、実行スレッド、プログラム、及び／又はコンピュータであることができるが、これらに限定されない。一例として、計算デバイス上で実行中のアプリケーション及びその計算デバイスの両方が構成要素であることができる。プロセス及び／又は実行スレッド内には１つ以上の構成要素が常駐することができ、構成要素は、１つのコンピュータ上に局在化する及び／又は２つ以上のコンピュータ間で分散させることができる。さらに、これらの構成要素は、様々なデータ構造が格納されている様々なコンピュータ読み取り可能媒体から実行可能である。これらの構成要素は、ローカル及び／又は遠隔プロセスによって、例えば１つ以上のデータパケット（例えば、ローカルシステム又は分散型システム内の他の構成要素と対話中の及び／又はインターネット等のネットワークを通じて信号を用いてその他のシステムと対話中の構成要素からのデータ）を有する信号に従って通信することができる。
【００１７】
さらに、本明細書においては、様々な実施形態が無線端末と関連させて説明される。無線端末は、システム、加入者装置、加入者局、移動局、モバイル、モバイルデバイス、遠隔局、遠隔端末、アクセス端末、ユーザー端末、端末、無線通信デバイス、ユーザーエージェント、ユーザーデバイス、又はユーザー装置（ＵＥ）と呼ぶことも可能である。無線端末は、携帯電話、コードレスフォン、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）フォン、ワイヤレスローカルループ（ＷＬＬ）局、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、無線接続能力を有するハンドヘルドデバイス、計算デバイス、又は無線モデムに接続されたその他の処理装置であることができる。さらに、本明細書においては、様々な実施形態が基地局と関連させて説明される。基地局は、無線端末と通信するために利用することができ、アクセスポイント、ノードＢ、又はその他の何らかの用語で呼ばれることもある。
【００１８】
さらに、本明細書において説明される様々な側面又は特長は、標準的なプログラミング及び／又はエンジニアリング技術を用いて製造方法、製造装置、又は製造品として実装することができる。本明細書において用いられる「製造品」という表現は、コンピュータによって読み取り可能なデバイス、キャリヤ、又は媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含することが意図される。例えば、コンピュータによって読み取り可能な媒体は、磁気記憶装置（例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ）と、光学ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ））と、スマートカードと、フラッシュメモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、カード、スティック、キードライブ）と、を含むことができるが、これらに限定されない。さらに、本明細書において説明される様々な記憶媒体は、情報を格納するための１つ以上のデバイス及び／又はその他の機械によって読み取り可能な媒体を表すことができる。“機械によって読み取り可能な媒体”という表現は、限定することなしに、無線チャネルと、命令及び／又はデータを格納、内蔵、及び／又は搬送することができるその他の様々な媒体と、を含むことができる。
【００１９】
次に図１に関して、無線通信システム１００が、本明細書において提示される様々な実施形態により例示される。システム１００は、互いに及び／又は１つ以上のモバイルデバイス１０４から無線通信信号を受信する、互いに及び／又は１つ以上のモバイルデバイス１０４に無線通信信号を送信する、又は繰り返す１つ以上のセクター内の１つ以上の基地局１０２（例えば、アクセスポイント）を備えることができる。当業者によって明確に理解されるように、各基地局１０２は、送信機チェーンと、受信機チェーンと、を備えることができ、各チェーンは、信号の送信及び受信と関連づけられた複数の構成要素（例えば、プロセッサ、変調器、マルチプレクサ、復調器、デマルチプレクサ、アンテナ、等）を備えることができる。モバイルデバイス１０４は、例えば、携帯電話、スマートフォン、ラップトップ、ハンドヘルド通信デバイス、ハンドヘルド計算デバイス、衛星無線、全地球測位システム、ＰＤＡ、及び／又は無線通信システム１００を通じて通信するためのその他の適切なデバイスであることができる。基地局１０２は、各々が、１つ以上のモバイルデバイス１０４と通信することができる。基地局１０２は、順方向リンク（ダウンリンク）を通じてモバイルデバイス１０４に情報を送信し、逆方向リンク（アップリンク）を通じてモバイルデバイス１０４から情報を受信することができる。
【００２０】
基地局１０２及びモバイルデバイス１０４は、互いの間における通信に関して１つ又は複数の副搬送波を利用することができる。一例として、複数の基地局１０２は、各々が、ダウンリンク送信に関して共通の副搬送波又は共通の一組の副搬送波を利用することができる。さらに加えて又は代替として、共通の副搬送波又は共通の一組の副搬送波は、（例えば１つの又は複数のセル又はセクター内において）互いに干渉する可能性があるモバイルデバイス１０４によるアップリンク送信に関して利用することができる。
【００２１】
システム１００は、異なるタイプのユーザー、例えば基地局付近のユーザー及びセル境界ユーザー、をサポートすることができる。セル間干渉の影響を受けない可能性がある基地局付近のユーザーの場合は、異なる搬送波間又は周波数副帯域間での均一の送信電力割り当ては、より多くのセグメント（又は自由度）を提供するためより有利になることが可能である。他方、セル境界ユーザーは、各セクター内の幾つかの副搬送波を遮断することができる単一周波数再利用方式等の方式が有益になり、その理由は、該方式は、セグメント損失を補償できる信号対雑音（ＳＮＲ）の向上を提供できるためである。ユーザーが混在する場合は、異なる搬送波又は周波数副帯域に対して異なる電力を割り当てることによって全体的なシステムスループットを最適化（例えば、最大化）することができる。
【００２２】
より具体的には、システム１００は、時間的な柔軟性を活用してスペクトル効率を向上させる時変割り当て方式を採用することができ、ここで、電力割り当ては、予め決められたパターンに従って時間とともに変化する。請求される主題の様々な側面に従って様々な電力割り当て方式例が以下に示される。さらに、本明細書において説明される例は、ＯＦＤＭシステムに関するものである。しかしながら、本明細書において提供される概念は、異なる型の技術（例えば、ＣＭＤＡシステム、ＧＳＭシステム、等）を活用するシステムに対して適用可能であることが明確に理解されるべきである。
【００２３】
図２に関して、セル又はセクター内における送信のための電力割り当てを制御することを可能にするシステム例２００が示される。システム２００は、１つ以上のモバイルデバイス２０４乃至２０６（例えば、モバイルデバイス１２０４、．．．、モバイルデバイスＮ  ２０６であり、ここで、Ｎは、実質的にあらゆる整数であることができる）と通信することができる基地局２０２を含む。基地局２０２は、電力割り当て器２０８と、クロック２１０と、をさらに含むことができる。電力割り当て器２０８は、本明細書において説明される電力割り当て方式例のうちの１つ以上を採用することができる。該方式は、ネットワークと関連づけられた性能（例えば、スペクトル効率）を最適化するのを可能にすることができる。さらに、電力割り当て器２０８は、送信（例えば、基地局２０２から１つ以上のモバイルデバイス２０４乃至２０６へのダウンリンク送信、モバイルデバイス２０４乃至２０６から基地局２０２へのアップリンク送信、等）をスケジューリングするためにクロック２１０によって入手されたタイミング情報を利用することができる。例えば、タイミング情報を電力割り当て方式とともに活用して、送信機及び／又は受信機のアイデンティティ及び特定の時間スロット中における送信に関して利用される電力レベルを選択することができる。
【００２４】
一例により、システム２００は、単一搬送波システムであることができ、従って、基地局２０２とモバイルデバイス２０４乃至２０６との間における通信に関して（及び異種のセクター及び／又はセル内における類似の通信）に関して共通の搬送波を採用することができる。基地局２０２は、特定の電力割り当て方式を実装するように異種の基地局（示されていない）と調整することができ、従って、共通の搬送波における送信に関する電力レベルは、クロック２１０によって決定された時間の関数として電力割り当て器２０８によって割り当てることができる。
【００２５】
一例として、電力割り当て器２０８は、（例えば、図７、８、１１の方式例を採用した）一組のＭの個別の電力レベルから特定の電力レベルを割り当てることができ、ここで、Ｍは、実質的にあらゆる整数であることができる。基地局２０２は、ネットワーク内の異種の基地局によって採用された組と実質的に同様であることができる一組の個別の電力レベルを利用することができ及び／又は個別の電力レベルの組は基地局間で異なることができる。一例により、基地局２０２は、Ｐ１及びＰ２を含む一組の個別の電力レベルを採用することができ、近隣基地局（示されていない）は、Ｐ３及びＰ４を含む一組の個別の電力レベルを採用することができる。例えば、Ｐ１はＰ４と等しくすることができ、Ｐ２はＰ３と等しくすることができる。しかしながら、該電力レベルは、互いに異なることができることが企図される。さらに加えて又は代替として、Ｐ１は、Ｐ２よりも大きくすることができ、Ｐ４は、Ｐ３よりも大きくすることができる。しかしながら、請求される主題は、これらに限定されない。基地局２０２の電力割り当て器２０８は、第１の時間スロット中にＰ１、第２の時間スロット中にＰ２の電力レベルを割り当てることができ、以下同様である。さらに、近隣基地局の異種の電力割り当て器は、第１の時間スロット中にＰ３の電力レベル、第２の時間スロット中にＰ４の電力レベルを割り当てることができ、以下同様である。特定の時間スロットに関する割り当てられた電力レベルは、受信機（例えば、１つ以上のモバイルデバイス２０４乃至２０６、基地局２０２，等）と通信するために送信機（例えば、基地局２０２、１つ以上のモバイルデバイス２０６、基地局２０２、等）によって利用することができる。この例に従い、クロック２１０は、基地局２０２が近隣基地局（及び／又は異種の基地局）と同期化するのを可能にすることができる。さらに、時変電力割り当て方式の他の例は、基地局２０２とその近隣基地局の両方が、各基地局によって選択された２つの電力レベルを繰り返すことによって期間２を有する電力割り当てパターンを選択するのを可能にすることである。スケジューリング決定を行うために基地局２０２によって２つの信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定することができる。該時分割パターンの再利用では、不良なＳＮＲを有意な期間にわたってユーザーに提供することなく（平滑電力割り当てパターンの使用と比較して）より急速に変化することができるため、遅延の影響を受けやすいユーザー、例えばｖｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  ＩＰ（ＶＯＩＰ）ユーザー、にとって有益になる。
【００２６】
他の例により、電力割り当て器２０８は、（例えば図１２及び１３において説明されるように）幾つかの個別の電力レベルではなく電力を割り当てるために平滑電力割り当てパターンを用いることができる。平滑な電力割り当てパターンは、一組の可能な電力レベルの中にさらに多くの電力レベルを含め、小さい差を有する電力レベルを隣接する時間間隔に割り当てるのを可能にし、このことが、時間の経過における平滑電力変動を可能にし、さらにより重要なことに、ＳＮＲの追跡をより容易にする。例えば、電力割り当て器２０８は、時間の関数として割り当てられる電力を表した正弦曲線に近似することができる電力割り当てパターンを採用することができる。正弦電力割り当てパターンは、例えば１００の時間スロットの期間を有することができる。しかしながら、実質的にあらゆる期間又はあらゆる曲線が企図されるため、請求される主題は該期間に限定されない。他方、近隣基地局の電力割り当てパターンは、移相することができる（例えば、ネットワークにおいて２つの電力割り当てパターンが利用される場合は１８０°移相、ネットワークにおいて３つの電力割り当てパターンが利用される場合は１２０°移相、等）。ネットワーク内において移相された電力割り当てパターンを利用する基地局は、（例えば、各々のクロックによって）ほぼ同期化させることができる。
【００２７】
他の例により、異なる基地局によって利用される電力割り当てパターンは、周波数偏移することができ、従って、電力割り当てパターンの正弦曲線は、異種周波数を有することができる。電力割り当てパターンに関して異なる周波数が採用されるときには、異なるチャネル状態を経時で観測することができるため基地局は同期化する必要がない。
【００２８】
異種セクター及び／又は異なるセルによって異なる電力割り当てパターンを採用できることが明確に理解されるべきである。例えば、セクターに関する再利用の場合は、セルの各セクターは、異なる電力割り当てパターン曲線（例えば、各々の移相された、周波数偏移された、等のパターン）を利用することができ、ネットワーク内のセルは、（図９に示されるように）類似する再利用パターンを繰り返すことができる。さらに、セルに関する再利用の場合は、セルのセクターは、（例えば、図１０に示されるように）各々が共通の電力割り当てパターン曲線を利用することができ、各セルは、隣接する近隣セルと異なる電力割り当てパターン曲線を採用することができる。
【００２９】
さらなる一例として、基地局２０２によって利用される電力割り当てパターンは、予め決定すること及び／又は適応的に選択することができる。一例により、各セクター及び／又はセルは、予め固定された電力割り当てパターンを割り当てることができる。他の例により、各セクター及び／又はセルに関する電力割り当てパターンは、負荷に依存した経時の適応型にすることができ、従って、負荷情報は、経時での電力割り当てと関連づけられた平均、周波数、等を調整するためにセクター間及び／又はセル間において共有することができる。２つのセルが存在するこの例によると、一方のセルは、１０のユーザーを有することができ、他方のセルは、１００のユーザーを有することができる。例えば、１０のユーザーを有するセルに関する平均電力レベルを、１００のユーザーを有するセルに関する平均電力レベルと比較してシフトダウンさせることができる。しかしながら、請求される主題は、上例に限定されない。
【００３０】
次に、図３に関して、多副搬送波ネットワークにおいて電力レベルを割り当てるシステム例３００が示される。あらゆる数の副搬送波（例えば、搬送波）をシステム３００によってサポート可能であることが企図される。システム３００は、上述されるように、基地局２０２と、モバイルデバイス２０４乃至２０６と、を含む。基地局２０２は、電力割り当て器２０８と、クロック２１０と、をさらに含むことができる。さらに、基地局２０２は、電力レベルを（例えば、クロック２１０によって決定された）時間の関数として各々の搬送波に割り当てるために電力割り当て器２０８と関連させて利用することができる搬送波選択器３０２を含むことができる。その後は、割り当てられた電力レベルを有する搬送波に関して送信をスケジューリングすることができる（例えば、ユーザーを選択することができる）。
【００３１】
一例により、基地局２０２は、最大の電力制約を有することができる。さらに、搬送波選択器３０２及び電力割り当て器２０８は、各々の搬送波に関する電力割り当てに関して補完パターンを利用するのを可能にし、従って、基地局２０２によってサポートされる全搬送波に関して電力の和を一定に維持することができる。搬送波選択器３０２及び電力割り当て器２０８は、各時間スロット中に各搬送波に電力レベルを割り当てることと関連して個別の電力レベル及び／又は平滑電力割り当てパターン曲線（例えば、移相及び／又は周波数偏移することができる各副搬送波に関する正弦曲線）を利用することができる。さらに、システム３００と関連して利用することができる多副搬送波方式例を以下に示す。
【００３２】
図４に関して、多副搬送波システムに関する均一電力割り当て方式例４００が示される。この例により、２つの送信機は、２つの副搬送波を利用することができる。しかしながら、請求される主題は、あらゆる数の送信機及びあらゆる数の副搬送波を利用することを企図することが明確に理解されるべきである。一例として、各送信機は、異種のセクター及び／又はセルと関連づけることができる。斜線付き四角形４０２は、送信機１に関する副搬送波１における電力使用を示し、べた塗りの四角形４０４は、送信機１に関する副搬送波２における電力使用を示す。さらに、番号付きブロック４０６乃至４０８は、各副搬送波において時間スロットにおいてスケジューリングされたユーザーを表す（例えば、番号付きブロック４０６は、送信機１に関する副搬送波１に対応し、番号付きブロック４０８は、送信機１に関する副搬送波２に対応する）。例えば、ユーザー１は、セル境界ユーザーであることができ、ユーザー２は、基地局付近のユーザーであることができる。さらに、斜線付き四角形４１０は、送信機２に関する副搬送波１における電力使用を表し、べた塗りの四角形４０４は、送信機２に関する副搬送波２における電力使用を表す。番号付きブロック４１４は、副搬送波１において各時間においてスケジューリングされたユーザーを示し、番号付きブロック４１６は、送信機２に関する副搬送波２において各時間中にスケジューリングされたユーザーを示す（例えば、ユーザー１’は、セル境界ユーザーであることができ、ユーザー２’は、基地局付近のユーザーであることができる）。
【００３３】
２つの送信機に関する電力割り当ては、対称的であることができ、従って、送信機１において２つの副搬送波（f１及びf２によってそれぞれ表される）に（Ｐ１、Ｐ２）が割り当てられる場合は、送信機２における副搬送波には（Ｐ２、Ｐ１）が割り当てられる。さらに、Ｐが各送信機における総利用可能電力であると仮定した場合は、Ｐ１＝Ｐ２＝（Ｐ／２）である。均一電力レベル割り当て方式４００を利用することで、２つのセルの境界に位置するユーザーは、０ｄＢ未満で動作する。従って、方式４００は、基地局付近のユーザー（例えば、ユーザー２）に関して有利であることができ、セル境界ユーザーは、０ｄＢ未満のＳＮＲと関連づけることができる。他方、（示されていない）副搬送波のうちの１つに全電力が割り当てられ（例えば、該方式により他方の副搬送波にゼロ電力が割り当てられる）場合は、境界ユーザーは、
【数１】
2010504054.tif 000003
【００３４】
のＳＮＲを有することができ、ここで、ｈは、経路損失であり、Ｎ０は、雑音電力である。干渉制限シナリオに基づいた場合、ＳＮＲは、０ｄＢよりも大きくすることができ、このことは、セル境界ユーザーにとって有益であることができる。しかしながら、２つの搬送波のうちの１つを利用しないことによって、（境界ユーザーに関する容量を向上させるために損失に関して電力利得を補償できるが）自由度の１／２が犠牲になり、基地局付近のユーザーに対して悪影響を及ぼす可能性がある。上述される方式に基づいた場合、セル境界ユーザー及び基地局付近のユーザーのいずれも、互いの間での得失（ｔｒａｄｅｏｆｆ）に起因して最適な動作電力割り当て点において動作することができない。
【００３５】
図５に関して、多副搬送波システムに関する時変電力割り当て方式例５００が示される。斜線付き四角形５０２は、送信機１に関する副搬送波１に割り当てられた電力を表し、べた塗り四角形５０４は、副搬送波２に割り当てられた電力を表す。さらに、ブロック５０６は、各時間スロットで副搬送波１においてスケジューリングされたユーザーを識別し、ブロック５０８は、各時間スロットで副搬送波２においてスケジューリングされたユーザーを識別する。さらに、送信機２に関して、斜線付き四角形５１０は、副搬送波１に割り当てられた電力を示し、べた塗り四角形５１２は、副搬送波２に割り当てられた電力を示し、ブロック５１４は、副搬送波１においてスケジューリングされたユーザーに関連し、ブロック５１６は、副搬送波２においてスケジューリングされたユーザーに関連する。
【００３６】
描かれるように、各副搬送波に関して割り当てられた電力は、時間の関数として変化することができ、従って、方式５００は、様々なユーザー（例えば、基地局付近のユーザー（２、２’）及びセル境界ユーザー（１、１’））によって活用されるときに全体的なスペクトル効率を向上させることができる。方式５００は、（図４の方式４００におけるように）電力割り当てが時間全体にわたって同じになるように固定する代わりに、電力割り当てが（例えば、送信機１に関して）異なる時間において（Ｐ／２、Ｐ／２）又は（Ｐ、０）になるように変更することができる。さらに、送信機２は、電力割り当てが異なる時間において（Ｐ／２、Ｐ／２）又は（０、Ｐ）になるように変更することができる。例えば、示される第１の時間スロット中において、送信機１は、Ｐの電力で副搬送波１においてユーザー１に送信することができ、第２の時間スロット中においては、副搬送波１においてはＰ／２の電力レベル及び副搬送波２においてはＰ／２の電力レベル、等でユーザー２に送信することができる。従って、時間スロットの部分組中において、副搬送波２にゼロ電力を割り当てることができ、従って、有効な形でオフにすることができる。他方、送信機２は、第１の時間スロット中には副搬送波２においてＰの電力でユーザー１’に送信することができ、第２の時間スロット中には両方の副搬送波１及び２において、各々Ｐ／２の電力でユーザー２’に送信することができる。
【００３７】
示されるように、送信機は、対称的であることができる。しかしながら、請求される主題は、対称的な電力割り当てパターンを利用することに限定されない。例えば、送信機は、実質的に同様の周期を有する実質的に類似の周期的電力割り当てパターンを利用することができ、その一方でこれらのパターンは互いに位相の点でオフセットできることが明確に理解されるべきである。さらに、示される例により、ユーザー１及びユーザー１’は、セル境界ユーザーであることができ、ユーザー２及びユーザー２’は、基地局付近のユーザーであることができる。より具体的には、基地局付近のユーザーに関する性能は、伝統的な均一電力割り当て方式（例えば、図４の方式４００）と実質的に同様であることができる。さらに、セル境界ユーザーは、これらのユーザーにはより少ない数のセグメントが割り当てられるにもかかわらず向上されたデータレートを経験することができ、干渉制限シナリオにおける向上は、向上したＳＮＲに起因することができる。
【００３８】
図６に関して、多副搬送波環境に関する他の時変電力割り当て方式例６００が示される。斜線付き四角形６０２は、送信機１に関する副搬送波１における電力使用を表し、べた塗り四角形６０４は、送信機１に関する副搬送波２における電力使用を表す。さらに、ブロック６０６は、副搬送波１に関する各時間スロットにおけるスケジューリングされたユーザーのアイデンティティを示し、ブロック６０８は、副搬送波２に関する各時間スロットにおけるスケジューリングされたユーザーのアイデンティティを示す（ここで、ユーザー１は、セル境界ユーザーであることができ、ユーザー２は、基地局付近のユーザーであることができる）。さらに、斜線付き四角形６１０は、送信機２に関する副搬送波１における電力使用を示し、べた塗り四角形６１２は、送信機２に関する副搬送波２における電力使用を示し、ブロック６１４乃至６１６は、各々の副搬送波においてスケジューリングされた対応するユーザーアイデンティティを提供する（例えば、ユーザー１’はセル境界ユーザーであり、ユーザー２’は、基地局付近のユーザーである）。スペクトル効率を向上させるため、方式６００は、（例えば、図５の方式５００と比較して）基地局付近のユーザーのデータレートを向上させることができる。方式６００は、均一電力割り当て方式（例えば、図４の方式４００）と比較してセル境界ユーザーに関する向上された性能を維持しながら基地局付近のユーザーの性能を向上させることができる。特に、方式６００は、時間スロットの部分組中において副搬送波のうちの１つ（例えば、送信機１に関する副搬送波２、送信機２に関する副搬送波１、等）を遮断しない。むしろ、該時間スロット中には、（例えば、セル境界ユーザーは、均一電力割り当て方式におけるスケジューリングと比較して全セグメントのうちの半数に基づいてスケジューリングすることができるため）セグメント損失を補償する上で十分に有意であることができるＳＮＲの向上を境界ユーザーに関して維持するために低電力レベルが割り当てられる。さらに、基地局付近のユーザー（例えば、ユーザー２、ユーザー２’）は、低電力レベルのセグメントに対してスケジューリングすることができる。
【００３９】
次に図７に関して、単一搬送波システムに関する時変割り当て方式例７００が示される。従って、単一搬送波に関する電力レベルは、各時間スロット中に異なるセクター（及び／又は異なるセル）において調整することができる。四角形７０２は、各時間スロット中の第１のセクターにおける電力レベルを表し、四角形７０４は、各々の時間スロット中の第２のセクターにおける電力レベルを表す。さらに、ブロック７０６は、第１のセクターにおいて搬送波において各時間スロットに割り当てられたユーザーを識別し、ブロック７０８は、第２のセクターにおいて搬送波において各時間スロットに割り当てられたユーザーを識別する。例えば、ユーザー１及びユーザー１’は、セル境界ユーザーであることができ、ユーザー２及びユーザー２’は、基地局付近のユーザーであることができる。さらに、各々のセクターと関連づけられた送信機は、互いに干渉する可能性がある。
【００４０】
方式７００は、図５の方式５００において実証されたスペクトル効率の向上と同様のスペクトル効率の向上を生み出すことができる。特に、第１の時間スロットにおいて、セル境界ユーザーに、第１のセクターにおいて電力Ｐを割り当てることができ、第２のセクターのユーザーには割り当てを行うことができない。次に、第２の時間スロットにおいて、基地局付近のユーザーに、第１のセクターにおいて電力Ｐ／２を割り当てることができ、異種の基地局付近のユーザーには、第２のセクターにおいて電力Ｐ／２を割り当てることができる。さらに、第３の時間スロットにおいて、セル境界ユーザーに、第２のセクターにおいて電力Ｐを割り当てることができ、第１のセクターに関しては割り当てが行われないようにすることができる。さらに、第４の時間スロット中において、基地局付近のユーザーを再度スケジューリングすることができ、以下同様である。
【００４１】
図８に関して、単一搬送波セルラーデータネットワークに関する他の時変電力割り当て方式例８００が示される。方式８００は、第１のセクターに関する各時間スロット中における電力レベルに関連する四角形８０２と、第２のセクターに関する各時間スロット中における電力レベルに関連する四角形８０４と、を含む。さらに、ブロック８０６は、第１のセクターに関する各時間スロットに割り当てられたユーザーを識別し、ブロック８０８は、第２のセクターに関する各時間スロットに割り当てられたユーザーを識別する（例えば、ユーザー１及びユーザー１’は、セル境界ユーザーであることができ、ユーザー２及びユーザー２’は、基地局付近のユーザーであることができる）。
【００４２】
方式８００は、スケジューリング対象となる基地局付近のユーザー（例えば、ユーザー２、ユーザー２’）に関する追加セグメントを提供する。特に、時間スロット中に第１のセクターにゼロの電力レベル及び第２のセクターにＰを割り当てる代わりに、第１のセクターにゼロよりも大きい低電力レベルを割り当てることができ（他方、第２のセクターにはＰよりも小さい高電力レベルを割り当てることができる）。従って、基地局付近のユーザーは、第１のセクターと関連づけられた低電力レベルを利用することができ、セル境界ユーザーは、この特定の時間スロット中に第２のセクターに対応する高電力レベルに割り当てることができる。さらに、次の時間スロット中に、各々のセクターに関する電力レベルは、実質的に同様である（中電力レベル）ことができ、基地局付近のユーザーは、これらのセクターの各々において副搬送波を利用するように割り当てることができる。
【００４３】
図９に関して、請求される主題の様々な側面によるセクターに関する再利用多セル配備例９００が示される。描かれるように、多セル配備９００は、通信ネットワークを構成するために地理的地域にわたって分散された複数のセル９０２を備えることができる。これらのセル９０２の各々は、示されるように３つのセクターを含むことができる。しかしながら、セル９０２のうちの１つ以上が３つより少ない及び／又は多いセクターを含むことができることが企図される。さらに、多セル配備９００は、複数の搬送波及び／又は単一の搬送波をサポートできることが明確に理解されるべきである。
【００４４】
セクター化されたセル９０２は、正六角形の格子内に配置することができ、描かれる格子を越えて拡大することができる（例えば、格子内にはあらゆる数のセル９０２を含めることができる）。セル９０２のセクターの各々に関して、電力変動曲線（例えば、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、等）を選択することができ、さらに、これらの曲線は、全セクターにわたって再利用することができる。示される例により、３つの個別の電力変動曲線（例えば、電力割り当て曲線、平滑電力割り当てパターン曲線、等）をセル９０２の各々の３つのセクターの各々に対して各々割り当てることができ、従って、セクター１には、電力変動曲線１（Ｐ１）を割り当てることができ、セクター２には、電力変動曲線２（Ｐ２）を割り当てることができ、セクター３には、電力変動曲線３（Ｐ３）を割り当てることができる。さらに、全セル９０２にわたって同じパターンを再利用することができる。
【００４５】
図１０は、電力割り当て再利用方式に関する複数のセルのセルに関する再利用配備例６００を示す。配備１０００と関連づけられた格子内に複数のセル１００２、１００４、１００６が含められる。示されるように、セル１００２乃至１００６は、３つのセクターを含む。しかしながら、請求される主題は、３つのセクターを有するセルの利用に限定されない。配備１０００は、セル内セクターからの漏れが有意であるときに採用することができる。特に、配備１０００は、同じセル内部のセクターに関して実質的に類似の電力変動曲線を用いることができ、異なるセルに関して異なる電力変動曲線を用いることができる。従って、描かれる例により、セル１００２は、電力変動曲線１（Ｐ１）を利用する３つのセクターを含むことができ、セル１００４は、電力変動曲線２（Ｐ２）を採用する３つのセクターを含むことができ、セル１００６は、電力変動曲線３（Ｐ３）を用いる３つのセクターを含むことができる。さらに、各セル１００２は、セル１００４及び／又はセル１００６に隣接することができ（セル１００４及び１００６は、同様に異なるタイプのセルに隣接することができ）、従って、隣接セルは、異なる電力変動曲線を利用することができる（例えば、セル１００２は、他のセル１００２に直接隣接しない）。しかしながら、あらゆる数の異なる電力変動曲線を異なるセルによって採用可能であることが企図され、従って請求される主題は示される例に限定されない。
【００４６】
次に図１１に関して、請求される主題の様々な側面により異なるセクターとともに用いるための電力割り当て方式例１１００が示される。方式１１００は、異なるセクターに割り当てることができる３つの電力変動曲線１１０２、１１０４、及び１１０６を含む。電力変動曲線１１０２乃至１１０６は、（例えば、単一搬送波システムにおいて用いるための）共通の搬送波を利用することができる。
【００４７】
一例として、セル（例えば、図９からのセル９０２）は、３つのセクターを含むことができ、これらのセクターの各々の１つには、電力変動曲線１１０２乃至１１０６のうちの各々の１つを割り当てることができる。さらに、（例えば、電力変動曲線１１０２乃至１１０６をセクターに割り当てる）類似のパターンを一組のセル全体を通じて繰り返すことができる。他の例により、セルの各セクターは、電力変動曲線（例えば、電力変動曲線１１０２）のうちの１つを利用することができ、（例えば、図１０の配備１０００に従って）異種の電力変動曲線（例えば、電力変動曲線１１０４、１１０６）を直接隣接するセルによって採用することができる。
【００４８】
方式１１００は、スロットごとに電力割り当てを変更する。従って、ネットワーク内のセクターは、各時間スロット中に各セクターの電力を調整するために少なくとも何らかの同期化を採用することができる。例えば、時分割複信（ＴＤＤ）システムは、方式１１００をサポートすることができる。しかしながら、請求される主題は、これに限定されない。さらに、特定のセクターによって採用される電力変動曲線１１０２乃至１１０６は、３つの状態を電力レベルの関数として提供することができ、従って、基地局は、スケジューリング決定を行うために各状態下においてＳＮＲの変動を追跡することができる。
【００４９】
次に図１２に関して、異種のセクター（及び／又はセル）に関する平滑電力変動曲線を含む方式例１２００が示される。示される例は、３つの電力変動曲線１２０２、１２０４、１２０６を含む。しかしながら、システムは、３つよりも少ない又は多い電力変動曲線を採用できることが企図される。示されるように、３つの電力変動曲線１２０２乃至１２０６の各々は、互いに位相の点で１２０°オフセットさせることができる（例えば、異種のシステムにおいて２つの曲線が利用される場合は、これらの曲線は１８０°オフセットさせることができ、４つの曲線が採用される場合は、オフセットは９０°であることができる）。一例により、電力変動曲線１２０２は、セル内の全セクターに割り当てることができ、直接隣接するセルは、電力変動曲線１２０４及び／又は電力変動曲線１２０６を利用することができる。他の例により、セルは３つのセクターを含むことができ、各々のセクターは、電力変動曲線１２０２乃至１２０６のうちの対応する１つを採用することができる（例えば、該パターンは、複数のセルに関して繰り返すことができる）。
【００５０】
方式１２００は、（図１１の方式１１００とともに用いられるスロットごとの同期化と比較して）より粗い同期化をセクターに関して利用可能である。従って、方式１２００に関してはスロットごとの同期化を利用する必要がない。さらに、相対的電力レベルは、線形のスケールで定義することができ及び／又はオフセットさせることができる。さらに、最大相対的電力オフセットは、１に固定する代わりに定数によってスケーリングすることができる。
【００５１】
図１３は、請求される主題の様々な側面による他の電力割り当て方式例１３００を示す。方式１３００は、３つの電力変動曲線１３０２、１３０４、１３０６を含み、各々は、異種の周波数を有する。異種のセクターによって利用される電力変動曲線１３０２乃至１３０６に関して異なる周波数を採用することによって、システムを同期化する必要がない。電力変動曲線１３０２乃至１３０６に関してあらゆる周波数を利用できることが企図される。さらに、３つよりも少ない及び／又は多い電力変動曲線をシステム内において利用できることが明確に理解されるべきである。
【００５２】
図１４乃至２２と関連する下記は、請求される主題と関連づけられた様々な側面、特長、技法、等に関する追加の説明を提供するものである。広帯域セルラー通信の到来に伴い、多搬送波システムにおいてどのようにして効率的に通信すべきかという問題がますます注目されるようになっている。この問題に対処する上での１つの可能な解決方法は、狭帯域システム、例えばＧＳＭネットワーク、においてかなり十分に研究されている周波数再利用方式を検討することである。具体的には、狭帯域ネットワークにおいては、オペレータは、典型的には、セル間干渉を無視できるレベルにまで制御できるように全帯域幅のうちの一部のみを各セルに割り当てることを選択する。全帯域幅のうちの１／Ｎを各セルに割り当てる方式は、再利用Ｎ方式と呼ばれる。狭帯域ネットワークにおいては、モバイルの異なる所在位置に起因する近隣セルからのセル間干渉の動的範囲は信頼できる通信を困難にする可能性があるため、再利用Ｎ（ここで、Ｎは、配備の幾何に依存することができる）は多セル配備において利用することができる。
【００５３】
ＣＤＭＡ及びＯＦＤＭ技術の場合には、セル間干渉平均化が傑出した特長を有することに起因して再利用−１システムを採用することができる。具体的には、ＣＤＭＡ及びＯＦＤＭ技術におけるセル間干渉は、ＣＤＭＡシステムにおける擬似雑音シグネチャシーケンスの存在及びＯＦＤＭシステムにおける独立したトーンホッピングに起因して搬送波内の全帯域幅にわたって平均化される。しかしながら、再利用−１配備においては、セル境界ユーザーは、依然として０ｄＢを下回る平均ＳＮＲの影響を受ける。典型的な六角形配備においては、ユーザーのうちの３０％は、例えば０ｄＢを下回る平均ＳＮＲを有する可能性がある。セル境界ユーザーとその他のユーザーとの間における一定の公平性制約を満たすために、システムは、セル境界ユーザーに対して多量の資源を費やさなければならず、このことが全体的なシステム性能を制約する。従って、可能な場合は、セル境界ユーザー数を減少させるか又はセル境界を完全に取り除くことが望ましい。
【００５４】
この目的のために、再利用Ｎ方式は、広帯域システムにとって魅力的にすることができる。例えば、正六角形配備に関しては、再利用−３方式は、直接的な近隣セルからのセル間干渉を防止し、従ってセル境界ユーザー数を減少させることができる。当然のことであるが、再利用−３配備の場合は、システムは、３つの搬送波を使用し、単一搬送波システムと比較して３倍の帯域幅を占有する。従って、ここで行うべき公平な比較は、同じ帯域幅使用法を有するシステム間で比較することである。一定の性能評価基準に基づいた場合、再利用−３の性能は、再利用−１の性能を上回ることができる。しかしながら、主に弾力的なトラフィックソース、例えば遅延の影響を受けないデータユーザー、を有するネットワークが考察される場合は、再利用−３は、帯域幅の再利用が控えめであることに起因して最良の選択肢ではない可能性がある。各セルは、セル境界ユーザーに関する電力利得を達成させるために全帯域幅の１／３のみを使用し、帯域幅と電力の間における得失は通常は有益でない。この目的のために、Ｆｌｅｘ−Ｂａｎｄ方式と呼ばれるより柔軟な“周波数再利用”方式を利用することができる。
【００５５】
Ｆｌｅｘ−Ｂａｎｄ案においては、全搬送波を全セルにおいて用いることができる。従って、Ｆｌｅｘ−Ｂａｎｄは、周波数再利用の観点からは、再利用−１手法である。しかしながら、各搬送波は、同じセル内において異なる電力レベルを選択することが許容される。異なるセルは、セル内において異なる電力再利用方式を用いる。明らかなことに、Ｆｌｅｘ−Ｂａｎｄ案は、本質的にフラクショナル電力再利用方式であり、単純周波数再利用−１方式及び再利用−３方式の両方ともがＦｌｅｘ−Ｂａｎｄ案の特殊事例である。表記を簡潔にするために、周波数再利用−１方式は、再利用−１方式と呼ぶことができ、周波数再利用−Ｎ方式は、再利用−Ｎ方式と呼ぶことができる。
【００５６】
セルラーネットワークにおいては、スペクトル効率は、帯域幅によって正規化されたデータ容量であると定義することができる。さらに、スペクトル効率は、異なる技術を比較するための重要なシステム性能評価基準であることができる。具体的には、スペクトル効率は、一定数のデータユーザーがセル内において一様にドロップされたときに帯域幅によって正規化されるセルの全体的スループットである。さらに、セルのスループットは、システム内の異なるユーザー間で一定の公平性判定基準が適用されるときに測定される（例えば、システムは、すべての資源を基地局付近のユーザーに提供することによって自己のスループットを最大化することはできない）。
【００５７】
以下では、多搬送波ダウンリンクにおいてフラクショナル（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ）電力再利用方式を採用するのが有益であるかどうかをスペクトル効率の観点から解析する。具体的には、フラクショナル電力再利用方式に基づくシステムの容量領域を研究し、均一電力割り当て方式に基づく容量領域と比較することができる。例えば、以下について決定することができる。
【００５８】
（１）     固定された電力制約を有する各時間スロットにおいてユーザーがスケジューリングされる単一セルＴＤＭＡ方式においては、フラクショナル電力再利用方式は、再利用−１方式と比較してより良い容量領域を提供することができる。しかしながら、向上はわずかである可能性があり、スケジューリング可能な２つ以上のーユーザーが各搬送波において用いられる場合は、再利用−１方式の場合も同じ向上を達成させることができる。
【００５９】
（２）     多セルシステムにおいては、容量領域は、フラクショナル電力再利用によって向上させることができる。この向上は、１つのスロット当たり１つのユーザーという方針を緩和することによって達成させることはできず、このことは、フラクショナル電力再利用は多セル多ユーザーシステムにおいて容量領域を達成させるのを可能にすることができることを示す。
【００６０】
（３）     多セルシステムの容量領域は、フラクショナル電力再利用方式に時間の変動を導入することによってさらに向上させることができ、この方式はオポチュニスティック電力再利用方式であり、ブリージングセル（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  ｃｅｌｌ）方式とも呼ばれる。この方式においては、各セルは、送信電力を異なる周波数及び／又は位相とともに、言い換えると異なる電力割り当てパターンとともに変動させることができる。電力割り当てパターンの総数は、制限することができ、ネットワーク全体にわたって再利用することができる。各セルは、（例えば、現在の送信電力及びセル間干渉に依存して）チャネル状態が良好であるときにはセル境界ユーザーをスケジューリングすることができ、チャネルが不良なときには基地局付近のユーザーをスケジューリングすることができる。
【００６１】
広帯域セルラーダウンリンクは、所定の数の搬送波に関して考察することができる。異なる搬送波においてスケジューリングされた通信は互いに干渉せず、他方、異なるセルにおける同じ搬送波での同時通信は、セル間干渉を生み出す。これは、共チャネル干渉とも呼ばれる。理論的には、基地局間におけるバックホールが完璧であると仮定すると、近隣セルにおける同時並行通信を非因果的に知ることができる場合は、共チャネル干渉を除去するためにＣｏｓｔａプリコーディングを各基地局において適用することができる。しかしながら、該方式は、次の２つの難点、すなわち、（１）Ｃｏｓｔａプリコーディングは、基地局におけるチャネル側情報に関して完璧な知識を用いる、（ｉｉ）この方式は、シンボルレベルのグローバルなシステム同期化を活用する、に起因して実際上は実践的でないことがある。さらに、該方式は複雑度が非常高い。従って、該方式が基地局において用いられることは想定されていない。各基地局は、セル間干渉を、利用することができない雑音への純粋な追加物として処理することができる。
【００６２】
説明を単純化するために、時間はスロット化されると仮定することができる。各時間スロットにおいて、１つのセル当たり１つの搬送波当たり１つのユーザーを送信することを許容することができる（例えば、ＴＤＭＡ方式）。ＴＤＭＡダウンリンクは、例えばＩＳ−８５６（ＥＶ−ＤＯ）システムを含む数多くのシステムにおいて採用されている。この仮定の下では、セル内干渉を軽減することができ、従って、セル間干渉に対する電力再利用方式の効果を再検討することができる。本明細書においてはＴＤＭＡ手法が説明されるが、ＯＦＤＭに基づくネットワークにおいて可能である直交システム資源を用いて同じスロット内において２つ以上のユーザーをスケジューリングするのを許容できることが明確に理解されるべきである。
【００６３】
ユーザーは、静止しているとみなすことができる（例えば、チャネルは、ユーザーと基地局との間におけるＡＷＧＮであるか又はチャネルは通信タイムスケールと比較してより低速のタイムスケールで変動する）。ユーザーｉにスロットｔが割り当てられたときには、ユーザーｉは、１秒当たり
【数２】
2010504054.tif 000004
【００６４】
のレートで送信することができ、ここで、ｈｉは、ユーザーｉと交信基地局との間におけるチャネル利得であり、Ｐｉ（ｔ）は、時間ｔにおける送信電力である。Ｎ０は、雑音電力密度である（例えば、後続する割り当てられたＮ０＝１）。さらに、基地局における電力バジェット（例えば、搬送波当たりの平均使用電力）は、Ｐｍを限度とすることができる。
【００６５】
システム容量を最大化するために異なるセル内において異なる搬送波に対してどのような方法で電力レベルを割り当てるかに関する決定を行うことができる。データネットワークにおいては、スペクトル効率（Ｈｚ当たりの１秒当たりのビット）は、異なるネットワークを比較するための有用な容量評価基準であることができ、全ユーザーが無限の未処理状態であると仮定される。しかしながら、スペクトル効率は、通常はネットワーク内のユーザー間における所定の公平性判定基準と関連づけて定義され、従って、閉じられた形の方程式において特徴を表すのは困難である。従って、以下では、スペクトル効率の代わりに容量領域について考察する。公平性制約下にあるスペクトル効率は、容量領域内における１つの動作点であるとみることができる。容量領域について考察することによって、異なる公平性制約下にある異なる方式の影響について評価することができる。一例により、２ユーザーシステムに関する容量領域について考察することができ、ここで、一方のユーザーはセル境界ユーザーが選択され、他方のユーザーは基地局付近のユーザーである。このモデルは、複数のユーザーが各セルにおいて一様にドロップされる負荷がかかった（ｌｏａｄｅｄ）システムを単純化する優れたモデルであることができる。
【００６６】
各モバイルは、広帯域モバイルであることができる（例えば、一部の搬送波又は全搬送波においてスケジューリングすることができる）。システムスケジューラは、モバイルが特定の搬送波において送信／受信することができるかどうかを懸念せずに各搬送波においていずれのユーザーを送信すべきかを選択することができる。
【００６７】
単一セルシナリオ：単一のセル及び単一のユーザーのみが考察されるときには、考察される問題は、並行チャネルにおけるポイント・ツー・ポイント通信問題にまでレベルが下がる。該シナリオにおいては、シャノン（Ｓａｎｎｏｎ）容量公式の凹性に起因して、並行チャネル全体にわたって均一に電力を割り当て、利用可能な自由度を最大限に利用するのが最適である（例えば、搬送波又は時間にわたって電力割り当てを変動させるのは有益ではない）。しかしながら、多ユーザーシナリオにおいては、該観測は当てはまらない。換言すると、均一電力割り当て方式よりも向上させるために搬送波又は時間にわたって電力を変動させることが有益である。便宜上、以下では、均一電力割り当て方式は単純再利用−１方式と呼ばれる。
【００６８】
次に、固定電力割り当て方式を用いる２搬送波システムの下での２つのユーザーに関する容量領域について評価することができ、ここで、各搬送波は、時間によって変動しない電力レベルを選択する。
【００６９】
固定電力割り当て方式に基づく容量領域：この節では、２つの搬送波を有する２ユーザー単一セルシステムについて評価される。２つの搬送波に割り当てられた電力ベクトルは、（Ｐ１、Ｐ２）である。この節の主な結果が以下の定理において要約される。
【００７０】
定理１：システム内の２つのユーザーに関する経路損失利得がｈ１、ｈ２であり、ｈ２≧ｈ１を満たすと仮定する。固定電力割り当て方式に基づく容量領域（Ｐ１、Ｐ２）（Ｐ２≧Ｐ１）は、４つの容量ベクトル（０、０）、（Ｒ１、０）、（０、Ｒ２）、及び（Ｒ’１、Ｒ’２）の凸包であり、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ’１、Ｒ’２は以下のように定義される。
【数３】
2010504054.tif 000005
【００７１】
備考：図１４に示される容量領域は、（０、０）、（Ｒ１、０）、（０、Ｒ２）、及び（Ｒ’１、Ｒ’２）によって与えられる頂点を有する多角形である。Ｒｉ（ｉ＝１、２）は、両方の搬送波がユーザーｉのみを常時スケジューリングするときのユーザーｉの容量である。ｈ２＞ｈ１であるため、ユーザー１は不良ユーザー、ユーザー２は良ユーザーと呼ぶことができる。同様に、搬送波１は、良好な搬送波、搬送波２は不良な搬送波と呼ぶことができる。（Ｒ’１、Ｒ’２）は、良ユーザーが不良な搬送波のみにおいてスケジューリングされて不良ユーザーが良好な搬送波のみにおいてスケジューリングされるときの容量タプルである。図１４は、該領域の例を示す。
【００７２】
この領域は、本質的には、２つの搬送波に関する容量領域の畳み込みである。具体的には、この領域は、２つのレートタプルの総和の形で表すことができ、各々が搬送波の容量領域に属する全レートタプルから成る。該和は、２つの凸形領域のミンコフスキー和と呼ぶこともできる。
【００７３】
証明：達成可能性は単純であることができる。ユーザー１のみを搬送波２に対してスケジューリングすることによって（例えば、不良ユーザーが良好な搬送波の全資源を用いる）、及びユーザー１が搬送波２においてスケジューリングされる時間部分を変動させることによって、端点（Ｒ１、０）及び（Ｒ’１、Ｒ’２）を有する直線上の点を達成させることができる。他方、ユーザー２のみを搬送波１に対してスケジューリングすることによって及びユーザー２が搬送波２内においてスケジューリングされる時間部分を変動させることによって、（０、Ｒ２）と（Ｒ’１、Ｒ’２）との間における直線を達成させることができる。
【００７４】
図１５は、図形手法による換位（ｃｏｎｖｅｒｓｅ）を示す。図１５において、直線Ｉは、搬送波１に関する容量領域の境界を表し、ＩＩは、搬送波２に関する容量領域の境界を表す。ここで行うことが可能な観測は、２つの搬送波に関する２つの容量領域を比較し、不良ユーザーを良好な搬送波においてスケジューリングすることによってより大きく向上させることができるかどうかということである。この向上も、同じく容量の凹性に起因する。従って、線Ｉは、線ＩＩよりも傾きが大きい。
【００７５】
これで、２搬送波システムの容量領域は、搬送波１の容量領域内のレートタプルと搬送波２の容量領域内のレートタプルの和として書くことができるレートタプルの組である。説明を単純化するため、容量領域は、Ｉ＋ＩＩに等しくすることができる。明確なことに、容量領域は、Ｉ＋ＩＩ’及びＩ’＋ＩＩの両方によって限られていなければならず、Ｉ’ 及びＩＩ’も図１５に示される。具体的には、線Ｉ’は、ＩＩと平行であり、Ｉと同じ端点においてＲ２軸と交差する。ＩＩ’はＩと平行であり、ＩＩと同じ端点においてＲ１軸と交差する。同様に、直線ＩＩＩは、直線Ｉ’及びＩＩと平行であり、（０、Ｒ２）においてＲ２軸と交差し、直線ＩＶは、直線Ｉ及びＩＩ’と平行であり、（Ｒ１、０）においてＲ１軸と交差する。
【００７６】
さらに、ＩＩＩ＝Ｉ’＋ＩＩ及びＩＶ＝Ｉ＋ＩＩ’であることを示すことができる。ＩＩＩ＝Ｉ’＋ＩＩであることを確認するためには（他方の証明も同様であることができる）、Ｉ’上におけるいずれかの点（ｘ１、ｙ１）とＩＩ上におけるいずれかの点（ｘ２、ｙ２）の和はＩＩＩ上に常在しなければならないということを確認するだけで十分である。このことは、Ｉ’及びＩＩが同じ傾きを有しているため真であり、従ってこれらの２つの点は以下によって表すことができる。
【数４】
2010504054.tif 000006
【００７７】
ここで、ｓは、共通の傾きであり、ｃ１、ｃ２は、２つの定数である。
【数５】
2010504054.tif 000007
【００７８】
の任意の選択に関してｙ１＋ｙ２＝−ｓ（ｘ１＋ｘ２）＋ｃ１＋ｃ２であることがわかる。次に、直線、
【数６】
2010504054.tif 000008
【００７９】
は、ＩＩＩと一致することを示すことができる。（０、Ｒ２）が（５）を満たすこと、例えばＲ２＝ｃ１＋ｃ２であること、を示すだけで十分である。このことは自明であり、その理由は、ｃ１及びｃ２は、全資源がユーザー２に割り当てられるときにユーザー２が搬送波１及び２において達成することができるレートであり、Ｒ２はユーザー２が両搬送波において得ることができる最大レートであるためである。定理は以下のとおりである。
【００８０】
上記の証明の副産物は、容量の観点からの最適な多搬送波システムスケジューリング方針を決定できることである。
【００８１】
系１：  固定電力割り当て２搬送波システムの容量領域の境界上においていずれかの点を達成させるためには、次の２つ、すなわち、（１）良ユーザーは不良な搬送波においてしかスケジューリングされない、又は（２）不良ユーザーは、良好な搬送波においてしかスケジューリングされない、のうちの少なくとも１つが真でなければならない。
【００８２】
証明：条件（１）又は（２）を満たさずに方式によって達成することができる点が上記の容量領域の境界上に存在すると仮定する。同じように、両方のユーザーが両方の搬送波に対してスケジューリングされ、容量境界上においてレートタプルを実際に達成する方式を利用することができる。ユーザーｉが搬送波ｊにおいてスケジューリングされる時間部分をαｉｊ＝（ｉ、ｊ＝１、２）であると仮定する。ゆえに、α１１＋α２１＝α１２＋α２２＝１である。従って、この方式によって達成されるレートタプルは、（α１１Ｃ１１＋α１２Ｃ１２、α２１Ｃ２１＋α２２Ｃ２２）であり、ここで、Ｃｉｊは、搬送波ｊにおいてスケジューリングされるときのユーザーｉの容量であり、例えばＣｉｊ＝ｌｏｇ２（１＋ｈｉＰｊ）である。ゆえに、以下のように観測することができる。
【数７】
2010504054.tif 000009
【００８３】
例えば、良好な搬送波において不良なユーザーをスケジューリングすることの利点は、良ユーザーをスケジューリングすることの利点よりも圧倒的に大きい。
【００８４】
このレートタプルは、α１１及びα２２の両方がゼロ以外である、例えば賢明にこの１つの要素よりも狭義で大きい達成可能なレートタプルが存在する場合は境界上には存在できないことを示すことができる。この点を確認するために、時間部分βｉｊの下で達成されたレートタプルを考察することができ、ここで、βｉｊは、同じく、ユーザーｉが搬送波ｊにおいてスケジューリングされる時間部分である。さらに、βｉｊは、以下のように選択することができる。
【数８】
2010504054.tif 000010
【００８５】
ここで、η及びεは、
【数９】
2010504054.tif 000011
【００８６】
を満たす小さい正数である。αは正であるため、βも同様に正であるような十分に小さいη及びεを識別することができる。
【００８７】
この方式によって達成されるレートタプルは、賢明に、αｉｊ要素に基づくレートタプルよりも大きい
【数１０】
2010504054.tif 000012
【００８８】
であることがわかる。ゆえに、矛盾が存在する。
【００８９】
備考：この系は、多搬送波システムにおけるスケジューリング方針に関する一般的指針を提供する。以下において示されるように、セル間干渉が存在する多セルシステムにおいても同じ規則が当てはまる。
【００９０】
再利用−１方式との比較：固定電力割り当て方式に基づく容量領域が上記において評価された。次に、一般的（Ｐ１、Ｐ２）割り当てに基づく容量領域を再利用−１方式に基づく容量領域と比較することによって、全搬送波にわたって均一に電力を割り当てるのが最適であるかどうかを決定することができる。
【００９１】
明らかなことであるが、２つの極値点（Ｒ１、０）及び（０、Ｒ２）に関して、単純再利用−１方式から逸脱することは、単一ユーザー事例においてみられるように最適ではない。しかしながら、一般的（Ｐ１、Ｐ２）方式に基づく容量領域が均一電力割り当て方式に基づく容量領域の部分組であるかどうかはまだ証明されていない。（Ｐ１、Ｐ２）を慎重に選択することによって、容量領域の一部分においては均一電力割り当て方式と比較して有益な結果を得ることができる。
【００９２】
補助定理１：ｈ１＜ｈ２である２ユーザー２搬送波単一セルシステムについて考察する。（Ｐ１、Ｐ２）に基づく容量領域が再利用−１方式に基づく容量領域の部分組でないような電力割り当て方式（Ｐ１、Ｐ２）が存在する。
【００９３】
証明：この点を確認するため、（３）及び（４）において定義される点（Ｒ’１、Ｒ’２）が考察される。再利用−１に基づく容量領域はシステム仮定に基づく線形領域であるため、（Ｒ’１、Ｒ’２）は、再利用−１容量領域に含めることができない多角形の頂点であるためここでの考察候補である。
【００９４】
容量領域は以下のように書くことができる。
【数１１】
2010504054.tif 000013
【００９５】
ゆえに、
【数１２】
2010504054.tif 000014
【００９６】
が存在し、従って（Ｐ１、Ｐ２）＝（（１−α）Ｐｍ、（１＋α）Ｐｍ）及び
【数１３】
2010504054.tif 000015
【００９７】
であることを示すだけで十分である。
【００９８】
上記の不等号の左辺は、g（α）として定義することができる。ゆえに、
ｇ（０）＝１                                  （７）
さらに、ｇ（α）の第１次導関数は以下のとおりである。
【数１４】
2010504054.tif 000016
【００９９】
さらに、
ｈ１＜ｈ２の場合は以下のとおりである。
【０１００】
ｇ’（０）＞０                                      （８）
このことは、以下の理由で真であることができる。
【数１５】
2010504054.tif 000017
【０１０１】
ここで、ｆ（）は、以下のように定義することができ、
【数１６】
2010504054.tif 000018
【０１０２】
ｘ＞０に関する単調減少関数であることを示すことができる。（７）及び（８）から補助定理が導かれる。
【０１０３】
ここから、（Ｐ１、Ｐ２）が適宜選択された場合は、効用関数、又は同等の公平性判定基準の一定の選択に関して再利用−１方式よりも良い結果を得ることができる。他方、不均一な電力割り当てでは、ユーザーのうちの１つにほとんどのシステム資源が割り当てられる端点に動作点が移動するときに最適でない性能になる。該性質が図１６に描かれる。
【０１０４】
オポチュニスティック（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ）電力割り当てに基づく容量領域：時変電力割り当てを時間にわたって導入することによって、単一セル２搬送波システムに関する容量領域を考察することができる。具体的には、各時間スロットにおいて、システムのスケジューラは、（１）いずれのユーザーを各搬送波において送信すべきか、及び（２）平均電力制約下においていずれの電力レベルを各搬送波において用いるかの両方を決定することができる。
【０１０５】
時変電力割り当てを許容することによる利益は図１６から明らかである。示されるように、曲線１６０２は、再利用−１に基づく容量領域であり、曲線１６０４は、（Ｐ１、Ｐ２）に基づく容量領域であり、曲線１６０６は、タイムシェアリングに基づく容量領域である。図１６に示されるように、再利用−１方式の２つの端点と電力割り当て方式に基づくより良い性能点（Ｒ’１、Ｒ’２）との間おいてタイムシェアリングを行うことによって真の容量領域の単純な（ｎａｉｖｅ）下限を得ることができる。この結果、すべての点において再利用−１よりも性能が優れることができる２本の直線から成る容量領域曲線が得られる。容量領域は、すべての可能な（Ｐ１、Ｐ２）割り当てを検討することによってさらに最適化することができる。しかしながら、この方式は、必ずしも最適ではない。次に、次の定理において示されるようにさらなる最適化を得ることができるかどうか及び／又はどれが最適なユーザー及び電力スケジューリング方針であるかを決定することができる。
【０１０６】
定理２：システム内の２つのユーザーに関する経路損失利得がｈ１、ｈ２であると仮定する。単一セル２搬送波システムの容量領域は、以下のレートタプルの凸包である。
【数１７】
2010504054.tif 000019
【０１０７】
備考：上式において、αは、通常のタイムシェアリングパラメータであり、システムがユーザーのうちの１つをスケジューリング中である時間部分を表す。Ｐ１及びＰ２は、電力シェアリングパラメータであるとみることができる。この定理は、最適な戦略では、１ユーザー／スロット／搬送波制約に基づいて容量領域の境界上においていずれかの点を達成するために、再利用−１に基づいて直線領域を生み出す単純なタイムシェアリング戦略の代わりに時間／電力シェアリング戦略を利用する、ということになる。この戦略においては、システムは、異なるユーザーをスケジューリング時に異なる電力レベルを適宜選択する。電力レベルが選択された後は、システムは、同じユーザーがスケジューリングされるときにはその電力レベルに固執する。
【０１０８】
証明：達成可能性は自明である。ユーザー１は、両搬送波にわたる総セグメントのうちのαにおいてスケジューリングし、電力Ｐ１を送信のために用いることができる。ユーザー２は、Ｐ２を用いて総セグメントのうちの１−αにおいてスケジューリングされる。
【０１０９】
換位的に、上記において定義される容量領域から外れているいずれのレートタプルも達成できないと論じることができる。いずれのスケジューリング方針に関しても、ユーザー１は、総セグメントのうちの平均電力Ｐ１を有するα部分を入手し、ユーザー２は、総セグメントのうちの平均送信電力Ｐ２を有する残りの部分を入手すると仮定することができる。容量の凹性に起因して、ユーザー１がこのスケジューリング方針に基づいて入手したレートは、２αｌｏｇ２（１＋ｈ１Ｐ１）が上限であり、そのユーザーに割り当てられたセグメント（又は自由度）にわたって均一に電力を分散することによって達成される。ユーザー２に関しても同様の議論を行うことができる。
【０１１０】
行うことができる他の観測は、定理２の証明においては２つの搬送波が存在するという事実は不適切である可能性があることである。該方式は、単一搬送波システムに容易に拡大することができ、単純再利用−１方式と比較してより良い容量領域を達成するために柔軟な時間／電力シェアリングを適用することができる。この方式に基づく容量領域と再利用−１に基づく容量領域との間の比較が図１７に示される。図１７は、単純再利用−１に基づく容量領域、一般的時間／電力シェアリング及び重畳の比較例を示す。描かれるように、１７０２は、再利用−１に基づく容量領域を表し、１７０４は、オポチュニスティック電力割り当てに基づく容量領域を表し、１７０６は、重畳に基づく容量領域を表す。
【０１１１】
単純再利用−１方式と比較した場合における柔軟な時間／電力シェアリングの利益は、２つのユーザー間の相違が小さくなるのに従って低下する可能性がある。さらに、複数のユーザーのスケジューリングを許容するために１スロット当たり１つのユーザーの制約が取り除かれた場合は、時間／電力シェアリングに基づく容量領域よりも優れている可能性がある重畳符号化及び復号によって情報−理論的容量領域が達成される。
【０１１２】
電力が経時で任意に変動するのを許容することは、セル間干渉の変動を引き起こしそしてそれによってチャネル品質の追跡を困難にするためセルラーネットワークにおいては望ましくないことがある。他方、重畳符号化もシステムをさらに複雑化する。従って、時間／電力シェアリング又は重畳符号化のいずれも適用せずに線形再利用−１領域を越えた容量領域を達成するための代替方法を活用することができる。
【０１１３】
スペクトル効率を向上させる上で可能なことは、多搬送波システムを導入することである。２搬送波システムを有することは、電力レベル及びスケジューリング方針を慎重に選択することによって、線形領域外において幾つかのレートタプルを達成させることができる。次に、無限の数の搬送波を有するシステムについて考察する。この事例においては、時間領域において時間／電力シェアリング方式において提案される方法と同様の方法で電力を搬送波に割り当てることができるため、（搬送波数によって正規化された）容量領域は、柔軟な時間／電力シェアリングに基づく単一搬送波容量領域と同じであることができる。
【０１１４】
有限数の搬送波を考察時においては、時変電力割り当てが許容されない場合は量子化誤りが生じる可能性がある。具体的には、特定の電力レベルを用いた自由度の割合は、無限の精度ではなくなる。従って、有限数の搬送波によって達成可能な容量領域は、時間／電力シェアリングに基づく単一搬送波容量領域の部分組になる。
【０１１５】
直交システム、例えばＯＦＤＭシステム、においては、複数の副搬送波トーンを搬送波内に含めることができるため単一の搬送波でも超線形容量領域を達成することができる。同じ搬送波内の同じ時間スロットにおいて２つ以上のユーザーをスケジューリングするのが許容される場合は、不良ユーザーをスケジューリングすることができるトーンの一部においてより多くのエネルギーを用いることができ、良ユーザーはこれらのトーンの残りの部分においてスケジューリングすることができる。さらに、単一セルシナリオは、１ユーザー／搬送波／スロットの制約の下で多搬送波システムと同様であることができる。
【０１１６】
２セルシナリオ：２セルのシナリオについて評価することができる。単一セルシナリオと同様に、多搬送波システムに関する容量領域について検討することができ、オポチュニスティック電力割り当て方式に基づく容量領域を解析することができ、単一搬送波システムに適用することができる。２セルの場合は、容量領域の定義は、上述される容量領域とわずかに異なることができる。例えば、以下では、２セルシナリオと関連して仮定事項を提供し、容量領域を定義する。
【０１１７】
定義及び仮定事項：２セルシナリオに関して説明される容量領域は、これらのセルのうちの１つにおけるユーザーに関する容量領域であることができる。対象となるセルは、主セルと呼ぶことができ、他方のセルは、干渉セル又は単に干渉源と呼ぶことができる。明確なことであるが、主セルの容量領域は、干渉セルにおける送信電力に依存する。干渉源は、搬送波内における最大許容電力において破壊的（ｂｌａｓｔｉｎｇ）であると仮定することができる。この仮定は、スペクトル効率が計算される負荷がかけられたシステムにおいて有効である。
【０１１８】
容量領域に影響を及ぼす他の要因は、干渉セルの搬送波における電力割り当てである。この目的のために、他の仮定は、これらの２つのセル間の対称性に関連することができる。具体的には、各セル内にＬの搬送波が存在すると仮定し、主コールは、電力ベクトルＰ＝（Ｐ１、Ｐ２、．．．ＰＬ）をＬの搬送波に割り当てると仮定する。対称性の仮定により、電力割り当ては、Ｐの置換であるように干渉セルにおいて制約することができる。さらに、主セルが電力レベルＰｉを割り当てる搬送波部分をπｉｊであると仮定すると、干渉源はＰｊを割り当て、従ってπｉｊ＝πｊｉである。
【０１１９】
一例として、各セル内に２つの搬送波が存在する事例について考察する。（Ｐ１、Ｐ２）が主セルにおいて用いられる場合は、対称性の仮定は、干渉源内の２つの搬送波への電力割り当てを（Ｐ１、Ｐ２）又は（Ｐ２、Ｐ１）のいずれかに制約する。干渉源内におけるその他の電力割り当て（例えば、その他の電力レベルを用いた電力割り当て）はすべて排除することができる。
【０１２０】
干渉源の存在に起因して、モバイルから両セルへのチャネル品質がユーザーに関する性能に対して影響を及ぼす可能性がある。表記上の便宜のため、ユーザーｉの経路損失比をηｉとし、例えば
【数１８】
2010504054.tif 000020
【０１２１】
であり、ここで、ｈｉ（ｋ）は、ユーザーｉとセルｋとの間における経路損失利得を表す。ηｉを導入後は、ｈ及びユーザーのチャネルに関するスーパーインデックスは用いる必要がなく、チャネル利得ｈｉ及び経路損失比ηｉによって表すことができる。
【０１２２】
一般的には、ｈｉ及びηｉは、必ずしも完全な相関関係を有さない。例えば、２つのモバイルが存在する場合は、より良いｈｉを有するモバイルがより大きい経路損失比を有することが可能である。問題の複雑さを軽減するために、複数のユーザーについて考察時にはηｉ及びｈｉが完全な相関関係にあると仮定することができ、例えば、ｈ２≧ｈｉの場合は、η２≦η１である。この仮定に基づいた場合、より良いチャネル品質を有するユーザーに関しては、干渉源側からも干渉がより小さく、従って、経路損失ｈｉは、“良”ユーザーと“不良”ユーザーを区別することができる。
【０１２３】
固定電力割り当てに基づく２つの搬送波を有するシステム容量：最初に、システム内の各セル内の２つの搬送波について考察することができる。干渉源の存在に起因して、均一電力割り当て方式が単一のユーザーに関してさえも最適であることは保証されない。例えば、セル境界におけるユーザーについて考察する。例えば、ηはほぼ１に等しい。この事例においては、（１４）により、均一電力割り当てではＳＮＲがほぼゼロになり、システムが全資源をこのユーザーに割り当てた場合は、このユーザーに関する総レートを１秒当たり２ビットだけさらに制限する。しかしながら、搬送波のうちの１つに全電力が割り当てられ、例えば（Ｐ１、Ｐ２）＝（２Ｐｍ、０）を選択し、このユーザーは、自由度の１／２を失い、使用中の搬送波において電力利得を得ることになる。容量公式化の凹性に起因して、干渉が変化しないときには、帯域幅の一部に電力を集中させるのではなくより多くの自由度を用いるのが有益である。しかしながら、干渉源が存在する状態においては、電力利得が自由度の損失を圧倒することが可能になる可能性がある。具体的には、（１４）における公式化を用いた場合、（２Ｐｍ、０）割り当てに基づくＳＮＲは、ｈ２Ｐ２である。干渉制限シナリオにおいては、ｈ２Ｐ２＞＞１である。明らかなことであるが、この事例においては、電力割り当てが均一電力割り当て方式から逸脱するのを許容することによって一定のユーザーに関する容量利得を得ることができる。特に、２セルシステムにおける単一ユーザーの最大容量を以下のように評価することができる。
【０１２４】
２つの搬送波を有する単一ユーザー容量：次の問題を解析することができる。すなわち、所定のユーザーに関する強調型干渉源が存在する場合における最適な電力割り当て方式はどの方式であるか。この問題には次の補助定理が答える。
【０１２５】
補助定理２：チャネル利得ｈ及び経路対損失比ηによってパラメータ化されたモバイルに関する最適な電力割り当て方式は、再利用−１又は再利用−２方式、例えば（Ｐｍ、Ｐｍ）又は（２Ｐｍ、０）である（主セル内の単一のユーザーに対して全資源をスケジューリングすることができるためこの補助定理においては添え字を取り除くことができる）。
【０１２６】
証明：この点を確認するため、電力割り当て方式に基づくユーザーの（２つの搬送波における）合計容量（Ｐｍ＋ｘ、Ｐｍ−ｘ）は、均一割り当て法から逸脱するために選択される電力量であるｘの関数として表すことができる。
【数１９】
2010504054.tif 000021
【０１２７】
Ｃ（ｘ）は、ｘ＝０、ｘ＝Ｐｍ、又はｘ＝−Ｐｍであるときに
【数２０】
2010504054.tif 000022
【０１２８】
に関して最大化することができる。Ｃ（ｘ）＝Ｃ（−ｘ）であるため、Ｃ（ｘ）が間隔
【数２１】
2010504054.tif 000023
【０１２９】
内において単調に減少又は増加していることを示すだけで十分である。
【０１３０】
この点を確認するため、ｘに関するＣ（ｘ）の第１次導関数を以下のように評価することができる。
【数２２】
2010504054.tif 000024
【０１３１】
ここで、ポールｚ１及びｚ２は、以下のように定義される。
【数２３】
2010504054.tif 000025
【０１３２】
ｚ１、ｚ２＞Ｐｍであると決定することができる。
【数２４】
2010504054.tif 000026
【０１３３】
が与えられる場合、（９）における４つの項（符号なし）はすべて正である。さらに、ｚ１＞ｚ２の場合は、全
【数２５】
2010504054.tif 000027
【０１３４】
に関してＣ’（ｘ）＞０であり、ｚ１≦ｚ２の場合は、Ｃ’（ｘ）＜０である。
【０１３５】
上記の証明におけるｚ１＞ｚ２に関する条件は以下のとおりである。
【数２６】
2010504054.tif 000028
【０１３６】
換言すると、（１２）を満たしているユーザーに関しては、最適な電力割り当て方式は再利用２である。他方、（１２）を満たすことができないモバイルに関しては、最適な電力割り当て方式は再利用１である。この条件から導き出すことができる次の２つの観測結果が存在する。すなわち、（１）基地局において電力制約Ｐｍが与えられた場合は、より不良な経路損失比を有するモバイルは、再利用−２割り当てから利益を得る可能性がより高い。（２）モバイルがｈ及びηによって制約される場合、このモバイルは、より高い電力制約を有する基地局における再利用−２割り当てから利益を得る可能性がより高い。単純に説明すると、再利用−２割り当ては、数多くのセル境界モバイルを有する干渉制限配備にとってより有利である。
【０１３７】
２ユーザー容量領域：前述されるように、主セル内における所定の電力割り当てベクトル（Ｐ１、Ｐ２）に基づく２つのユーザーの容量領域について考察することができる。上記において利用されるように、電力割り当ては、干渉セルにおいては（Ｐ１、Ｐ２）又は（Ｐ２、Ｐ１）であることができる。この事例においては、干渉制限配備では性能が単純再利用１方式ときわめて類似する可能性があるため、干渉源における（Ｐ１、Ｐ２）は興味深いシナリオではないかもしれない。従って、主セルにおける電力割り当て（Ｐ１、Ｐ２）及び干渉源における（Ｐ２、Ｐ１）に基づく容量領域について評価することができる。
【０１３８】
定理３：主セルにおける２つのユーザーに関する経路損失利得は、ｈ１、ｈ２であり、ｈ２≧ｈ１を満たすと仮定する。経路損失比η１、η２がη１≧η２満たすと仮定する。固定電力割り当て方式（Ｐ１、Ｐ２）（Ｐ２≧Ｐ１）に基づく容量領域は、４つの容量ベクトル（０、０）、（Ｒ１、０）、（０、Ｒ２）、及び（Ｒ’１、Ｒ’２）の凸包であり、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ’１、及びＲ’２は以下のように定義される。
【数２７】
2010504054.tif 000029
【０１３９】
証明：この証明は、定理１の証明と類似する。
【０１４０】
備考：Ｒｉ（ｉ＝１、２）は、両搬送波がユーザーｉに対して割り当てられるときの容量であることができ、（Ｒ’１、Ｒ’２）は、良ユーザーが不良な搬送波に対してスケジューリングされ、不良ユーザーが良好な搬送波に対してスケジューリングされるときのレートタプルであることができる。任意の電力割り当て方法の容量領域を、再利用１及び再利用２方式に基づく容量領域と比較することができる。説明を単純化するため、良ユーザー及び不良ユーザーが主セル内に共存する事例について評価することができる。しかしながら、良及び不良の定義は、単一セル事例において用いられる良及び不良と異なることが注目されるべきである。単一セル事例においては、ユーザーがどの程度良であるかを量子化する上での明確な制約は存在せず、良及び不良の単語は、２つのユーザー間の相対的チャネル品質比較に基づく。ここで、不良ユーザーは、（１２）が満たされるようなｈ及びηを有するユーザーであることができ、良ユーザーは、（１２）が満たされないユーザーであることができる。図１８は、該仮定に基づく容量領域例を示す。
【０１４１】
図１８に関して、再利用−１、再利用−２及び（Ｐ１、Ｐ２）割り当てに基づく２ユーザー２搬送波２セルシステムに関する容量領域例が示される。１８０２において、再利用−１容量領域が示される。１８０４において、再利用−２容量領域が示される。さらに、１８０６において、（Ｐ１、Ｐ２）容量領域が描かれる。さらに、１８０８は、すべての電力割り当て方式に基づく達成可能性領域を表す。図１８に示されるように、良ユーザーのレートは、再利用−１方式において最大化され、不良ユーザーのレートは、再利用−２方式において最大化される。一般的（Ｐ１、Ｐ２）割り当てに関しては、容量領域は、同じく定理３によって特徴が示される凸領域である。
【０１４２】
さらに、あらゆる電力割り当て方式に基づく達成可能なレートタプルの組を解析することができる。この達成可能な領域は、全電力割り当て方式に基づく容量領域の和集合であることができ、１８０８においても示される。この達成可能領域内のあらゆるレートタプルに関して、このレートタプルを達成させるための電力割り当て方式及びスケジューリング方針を決定することができる。しかしながら、この領域は必ずしも凸領域でないことが明確に理解されるべきである。
【０１４３】
オポチュニスティック電力割り当て：図１８において達成されたレート領域を向上させるための方式は、時変電力割り当て方式の導入を活用することができる。固定電力割り当て方式によるレート領域は凸形でないことに起因して、この領域は、異なる電力割り当て方式間でのタイムシェアリングによって向上させることができる。一例は、再利用−１及び再利用−２とタイムシェアリングすることであり、点（Ｒ１、０）及び（０、Ｒ’２）を結ぶ線形領域を達成させることができる。さらに、単一セル事例と同様に、時間変動を導入後には、スペクトル効率の観点からは単一搬送波システムと多搬送波システムとの間には大きな相違は存在しない。従って、以下では、協調型干渉源が存在するときにおける平均電力制約下にある容量領域について評価することができる。
【０１４４】
一例により単一搬送波２セルを利用することができる。各時間スロットにおいて、スケジューラは、平均電力制約下において送信すべき１つのユーザー及び送信すべき電力レベルを選択することができる。繰り返しになるが、主セルにおけるスループットを最大にするために、干渉セルを完全に遮断することができる。ここで、再度、対称に関する仮定を利用することができる。具体的には、両方のセルが同じ電力アルファベットから選択しなければならないと仮定することができる。電力アルファベットは、セルが所定の時間スロットにおいて選択することが許容される個別の電力レベルの組である。電力アルファベットがＰ１、Ｐ２、 ．．．ＰＬであると仮定すると、行列π＝｛πｉｊ｝、１≦ｉ、ｊ≧Ｌと定義され、ここで、πｉｊは、主セルが電力レベルＰｉを選択する時間部分を表し、干渉源はＰｊを選択する。対称であると仮定することは、強制的にπｉｊ＝πｊｉにすることができる。
【０１４５】
オポチュニスティック電力割り当てに基づく単一ユーザー容量：主セル内の単一ユーザーに関する容量について検討することができる。干渉源が存在しない、又は干渉源が均一電力割り当て方式を選択した、例えば干渉源が非協調型（incorporative）である、ときには、主セルに関する戦略は、同じく均一電力割り当て方式を用いることである。しかしながら、協調型（corporative）セルが存在するときには、単一ユーザーに関しても問題が適切に理解されない。単一ユーザー容量に関する研究でも、２つ以上のユーザーが主セル内に存在していて多ユーザー問題を洞察するときに容量領域内における端点に結びつくことになる。
【０１４６】
単一ユーザー容量問題は、以下のように公式化することができる。
【数２８】
2010504054.tif 000030
【０１４７】
ここで、Ｃｉｊは、主セルがＰｉを選択し、干渉源がＰｊを選択するときのユーザーの容量であり（ｈ及びηによって特徴が示される）。説明を単純化するため、再度ＡＷＧＮシャノン容量公式を利用することができ、以下のようになる。
【数２９】
2010504054.tif 000031
【０１４８】
制約（１８）及び（２０）は、πの定義に基づく制約である。制約（１９）は、平均電力制約に従い、（２１）は、対称性仮定の結果である。
【０１４９】
この問題は、上記において考察された２搬送波問題の延長である。実際には、時間において電力を変動させることは、周波数領域において電力を変動させるのと本質的な相違点はないが、時間は永遠に続くため、異なる方式間においてより精密な割り当て（又はタイムシェアリング）を得ることができる。システムが無限の数の搬送波を有することができる場合は、搬送波全体における最適な電力割り当てを見つけ出す問題は、時間における最適な電力割り当てを見つけ出す問題と実質的に類似する。
【０１５０】
定理４：オポチュニスティック電力割り当てに基づく単一ユーザーに関する最大レートは、以下の最適化問題の解法によって決定される。
【数３０】
2010504054.tif 000032
【０１５１】
備考：最初の無限次元最適化問題（１７）と比較して、ここでの最適化問題はより単純であることができる。（２３）において、最適化は、４つのパラメータθ１、θ２、Ｐ１及びＰ２を有し、次のように解釈することができる。最適化（２３）は、本質的には、再利用−１方式と再利用−２方式との間における時間／電力シェアリングである。θ１及びθ２は、システムが再利用−１方式及び再利用−２方式を選択中である時間部分にそれぞれ対応する。Ｐ１及びＰ２は、平均電力制約を満たすことができる場合においてシステムが再利用−１及び再利用−２に関して選択する電力レベルである。換言すると、この定理は、システム内のいずれかの単一のモバイルに関して、すべての可能な電力割り当て戦略の中で、システム内の容量を最適化するための最適な戦略は、再利用−１と再利用−２との間における時間／電力シェアリングの形であることができることを示す。
【０１５２】
単一セル事例においてはシェアリングはユーザー間であり、ここでは同じユーザーに関して異なる送信戦略間で資源がシェアリングされるため、ここでの時間／電力シェアリングは、単一セル事例において述べられた時間／電力シェアリング方式と異なることが注目されるべきである。
【０１５３】
証明：この定理を証明するために、固定された一組の電力アルファベットが与えられた場合に、すべての可能な確率行列πにわたって（１７）を最適化することができる。Ｐを固定後は、Ｃｉｊはπに関して一定であり、問題（１７）は、線形のプログラミング問題になることがわかる。
【０１５４】
次に、制約（２１）は、最適化すべきパラメータ数を減らすことによって除去することができる。
【数３１】
2010504054.tif 000033
【０１５５】
ここで、
【数３２】
2010504054.tif 000034
【０１５６】
は、ｉがｊに等しくない指示関数である。
【０１５７】
行うことができる他の観測は、（２８）は、すべてのｉ、ｊに関してπｉｊ≧０の場合に、πｉｊ≦１であることを既に保証することである。従って、ここでは、線形制約を以下のように約分することができる。
【数３３】
2010504054.tif 000035
【０１５８】
線形プログラミング問題は、線形領域の頂点のうちの１つにおいて最適化されるため、（３１）乃至（３３）によって決定された領域の頂点を再検討することができる。例えば、｛πｉｊ：ｉ≧ｊ｝を最適化することは、多くて２つのゼロ以外のエントリを有することができる。
【０１５９】
上記は、最適化すべき３つのπｉｊ（ｉ≧ｊ）が存在する場合に真であることを示すことができる。３次元空間においては、２つの制約（３１）及び（３２）は、実行可能なπｉｊが直線上に存在するように制限する。従って、凸形領域の頂点は、直線が３つの平面のうちの１つに当たるときには直線の端点であるにすぎない、すなわちπｉｊ＝０。（領域全体が囲まれた領域であるため平面に当たらなければならない。）従って、３つのパラメータのうちの１つはゼロでなければならず、このことは、３つのπｉｊの事例に関して上記を証明するものであ。一般的事例に関しては、この議論は、ゼロでない３つのπｉｊに当てはめることができ、３つのπｉｊのうちの２つのみがゼロ以外であるとみなすことによって最適性を低下させないことを示す。
【０１６０】
従って、あらゆるサイズのあらゆる電力アルファベットに関して、最大で４つの電力レベルに確率を割り当てるだけでは最適性を喪失させない。さらに、（対角エントリを含む）上半分においては、２つのゼロでないπｉｊエントリのみを考慮すれば十分である。この単純化により、次の３つの事例、すなわち、（ｉ）ゼロでない両方のエントリが対角エントリでない、（ｉｉ）これらのエントリの１つが対角エントリである、及び（ｉｉｉ）両方のエントリが対角エントリである、について評価することができる。しかしながら、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の場合は、電力アルファベットが同一のエントリを有するのを許容することによって特殊事例であるとみなすことができる。この観点から、電力アルファベットは、（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）と仮定することができ、ゼロでない確率エントリは、π１２、π２１及びπ３４、π４３である。
【０１６１】
ここで補助定理２を当てはめることができ、さらに、Ｐ１＝Ｐ２であるか又はＰ１、Ｐ２のうちの１つ＝０であると決定することができる。特に、Ｐ１及びＰ２の選択は、上記の２搬送波２セル単一ユーザー問題と同じ問題を生じさせる可能性があるこれらの平均の変更を行わずに最適化することができ、従って、ここで補助定理２を当てはめることが可能である。Ｐ３及びＰ４に関しても同じ議論が成り立つ。換言すると、（Ｐ１、Ｐ２）及び（Ｐ３、Ｐ４）の両方が再利用−１又は再利用−２のいずれかである。他方、これらの両方が、再利用−１又は再利用−２のいずれであるかにかかわらず同じ再利用方式に属する場合は、異なる電力レベルを選択する動機が存在しない。この点は、再利用−２に関するものである可能性があり、他方、再利用−１に関しては、次の関数の凹性について論じることができ、すなわち、
【数３４】
2010504054.tif 000036
【０１６２】
であり、ｘに関する２次導関数について評価時には直接的であることができる。
【０１６３】
（２３）における最適化問題の数値解法も提供することができる。この解法は、以下の系において要約される。
【０１６４】
系２：平均電力Ｐｍを有するオポチュニスティック電力割り当てに基づく単一ユーザーの容量、又は同等である最適化問題（１７）の解法は、以下の方程式によって決定される。
【数３５】
2010504054.tif 000037
【０１６５】
ここで、ＰＴ１及びＰＴ２は、図１９において定義される。
【０１６６】
図１９は、単一ユーザー電力割り当て問題の解法を示す。描かれるように、１９０２は、再利用２に基づく容量を例示し、１９０４は、再利用１に基づく容量を示し、１９０６は、共通の接線を例示し、１９０８は、容量を表す。線１９０４は、再利用１に基づく平均電力Ｐｍを有する容量であり、
【数３６】
2010504054.tif 000038
【０１６７】
によって与えられる。線１９０２は、再利用２に基づく容量であり、
【数３７】
2010504054.tif 000039
【０１６８】
によって与えられる。ダッシュ線１９０６は、両方の容量曲線と接する直線である。ＰＴ１及びＰＴ２は、２つの容量曲線に対する共通の接線の接点である。
【０１６９】
再度図１９に関して、下側ＳＮＲ範囲において、容量はどれだけの数の自由度が用いられるかにかかわらず送信電力と直線的にスケーリングするため、下側のＳＮＲ領域において、再利用-1曲線１９０４は、再利用−２容量曲線１９０２と同様の性能を有する。しかしながら、最適な戦略は一般的には利用可能な電力を帯域幅全体にわたって均一に分散することであるため、利用可能な電力が増大するのに従って再利用−１が再利用−２よりも優れるようになる。しかしながら、干渉源の存在に起因して、再利用−１容量は、ＳＮＲが増大するのに従って
【数３８】
2010504054.tif 000040
【０１７０】
が限度になり、他方、再利用−２のＳＮＲは、対数的に増大し続ける。
【０１７１】
この解法は、利用可能な電力Ｐｍが、モバイルに関してｈ及びηが与えられた場合に決定されたときにＰＴ１よりも小さいときに再利用−１が最適であることを示す。平均電力が他方のしきい値ＰＴ２よりも大きい場合は、再利用−２が最適であり、送信機は、時間の１／２においては２Ｐｍで送信し、他方の１／２の自由度においては動作しない。平均電力Ｐｍが２つのしきい値間に存在する場合は、再利用−１と再利用−２との間における時間／電力シェアリングが最適である。さらに、再利用−１を実施時には、送信機は、送信中は電力ＰＴ１で送信すべきであり、再利用−２を実施時には、送信機は、送信中は電力２ＰＴ２で送信すべきである。このことは、所定の電力レベルにおける最適な送信戦略を例示する。
【０１７２】
この問題に対する別の角度の見方は、平均電力制約が与えられている場合に（異なるｈ及びηを有する）異なるモバイルに関する最適な送信戦略を見つけ出すことである。送信機に近いモバイル、例えばη＜＜１に関しては、再利用−１事例におけるレートに関するハードリミットは非常に大きく、交点ＰＴは、対象となる電力範囲外にあることができる。この場合は、再利用−１は、電力制約に関して最適であることができる。他方、例えば、ηが比較可能なセル境界ユーザーに関しては、再利用−１曲線は、圧縮して０とおそらく毎秒数ビットとの間における小さい容量領域内に入れることができる。この場合は、しきい電力レベルは、０近くに移動され、いずれの合理的な電力制約に関しても、可能な送信戦略の中で再利用−２が最適である。
【０１７３】
系２と補助定理２との間には関係が存在する。補助定理２では、システムが２つの搬送波を有するシナリオに焦点を合わせ、主セル内の単一ユーザーに関するレートを最大化するためにこれらの２つの搬送波間において電力を割り当てる最良の方法について論じた。このことは、電力アルファベットサイズ２及び対角エントリがゼロである確率行列に限定された場合に最適なオポチュニスティック電力割り当て方式を見つけ出すことと同等である。平均電力
【数３９】
2010504054.tif 000041
【０１７４】
に関する単一のしきい値が存在し、従って、Ｐｍ＞Ｐｔの場合は、再利用−２が最適であり、その他の場合は、再利用−１が最適であることが示される。ＰＴは、図１９の再利用−１及び再利用−２の容量曲線の交点に対応することがわかる。従って、アルファベットサイズに関する制約及び上記の確率行列を取り除くことは、
【数４０】
2010504054.tif 000042
【０１７５】
に関する容量を向上させる。
【０１７６】
証明：上記の送信戦略が採用されれば達成可能であることは自明である。換位的に、定理４は、最適な送信戦略を（２３）において説明されるようにはるかに小さい規模の一組の戦略に絞り込んでいる。従って、再利用−１と再利用−２との間において時間／電力シェアリングを行うことによって曲線１９０８よりも良い結果を得ることができない場合があることを示すことができる。このことは、再利用−１と再利用−２との間での時間／電力シェアリングに基づく達成可能なレートタプルが２つの点、すなわち、再利用−１曲線上の１点及び再利用−２曲線上の１点、を結ぶ直線のうちの１つの上に存在するため再度真である。
【０１７７】
オポチュニスティック電力割り当てに基づく容量領域：オポチュニスティック電力割り当てに基づく主セル内の２つのユーザーに関する容量領域について解析することができる。図１８において描かれる容量領域を向上させる達成可能性領域を示すことができる。この領域は、単純再利用−１方式に基づく容量領域と比較した場合に生み出すことができる向上を大まかに推定するものである。
【０１７８】
一戦略は、再利用−１と再利用−２との間においてタイムシェアリングを行うことである。この戦略は、図１８の再利用−１及び再利用−２に基づく２つの極値点を結ぶ直線の下方においてレートタプルに関する容量領域を達成することになる。この線形領域は、単一ユーザーシナリオに関して用いられるのと同じ戦略を用いる、例えば再利用−１と再利用−２との間において時間／電力シェアリングを行う、ことによってさらに向上させることができる。これにより、達成可能なレート領域は、以下の補助定理としてその特徴を表すことができる。
【０１７９】
補助定理３：単一搬送波２セルシステムに関して、主セル内の２つのユーザーは（ｈ１、η１）（ｈ２、η２）によって特徴が示され、ｈ２≧ｈ１及びη２≦η１を満たす、例えば、ユーザー１が良ユーザーで、ユーザー２が不良ユーザーである、と仮定する。これらの２つのユーザーに関する容量領域は、以下のレート領域によって下限が定められる。
【数４１】
2010504054.tif 000043
【０１８０】
達成可能なレート領域は、単純再利用−１及び再利用−２方式と比較することができる。図２０に示されるように、領域は、再利用−１方式又は再利用−２方式のいずれかに従ったスーパーセットである。図２０は、オポチュニスティック電力割り当てに基づく達成可能なレート領域を例示する。さらに、線２００２は、再利用−１容量領域を表し、線２００４は、再利用−２容量領域を表し、線２００６は、再利用−１と再利用−２との間におけるタイムシェアリングを示し、線２００８は、再利用−１と再利用−２との間における時間／電力シェアリングを示し、  線２０１０は、再利用−１と（Ｐ１、Ｐ２）との間における時間／電力シェアリングを示す。達成可能なレート領域は、他の電力シェアリング自由度を与えることによって再利用−１と再利用−２との間におけるタイムシェアリングに基づく領域よりも優れている。従って、この方式を実施することにより、伝統的な再利用−１方式に対する容量利得を達成することができる。
【０１８１】
再利用−１と再利用−２との間における時間／電力シェアリングを用いることによって、サイズ３の電力アルファベットに制限すること、及び１つのアルファベットが０であることを利用することができる。しかしながら、これらの選択は単一ユーザーのシナリオにおいては最適であることを知ることができるが、複数のユーザーの場合に最適又は最適に近いかは先験的には明確でない。次に、２つのユーザーの事例に関してはサイズ４の電力レベルアルファベットを考察するだけで十分であることを示すことができる。
【０１８２】
定理５：オポチュニスティック電力割り当てに基づく２セルシステムにおける２つのユーザーに関する容量領域内のすべてのレートタプルは、サイズ４の電力レベルアルファベットを有する電力割り当て方式によって達成することができる。
【０１８３】
証明：明らかに、上記は、容量領域の境界上の全レートタプルに関して真であることを示すだけで十分である。最初に、容量領域は、オポチュニスティック電力割り当てに基づく凸形領域であることができる。このことは、いずれかの２つのレートタプルが容量領域内に存在するため真であり、単純なタイムシェアリング戦略が、これらの２つのタプルを結ぶ直線上において全レートタプルを達成することができる。換言すると、これらのレートタプルは同じく容量領域内に存在し、容量領域が凸形であることを示す。
【０１８４】
凸形領域に関する重要な性質は、領域の境界上に存在するいずれかの点に関して、直線の接線を見つけることができ、従って全領域がその直線の片側に存在することである。従って、境界上のいずれかの点（Ｒ１、Ｒ２）に関して、一組の線形パラメータｗ１及びｗ２を見つけることができ、従って、Λがオポチュニスティック電力割り当てに基づく容量領域を表す場合においては、（Ｒ１、Ｒ２）が以下の最適化問題の解法である。
【数４２】
2010504054.tif 000044
【０１８５】
さらに、この問題は、以下のようにより明確に書くことができる。
【数４３】
2010504054.tif 000045
【０１８６】
電力割り当てアルファベットＰ及び結合確率行列｛πｉｊ｝が与えられている場合における｛βｉｊ｝における最適化は自明である。（３７）から、状態πｉｊのより良い重み付き容量をユーザーに割り当てることが明確になる。従って、目的関数（３７）は、以下のように単純化することができる。
【数４４】
2010504054.tif 000046
【０１８７】
アルファベットＰのいずれかの組が与えられている場合のπにおける最適化について考察することができる。この問題も同じく線形プログラミング問題であり、定理４の証明において用いられる議論を採用することができる。ここで、サイズ４を有するアルファベット及び多くても４つのゼロでないエントリπ１２、π２１、π３４、π４３を有する対応する結合確率行列に焦点を合わせることによって最適性が失われないという結論に達することができる。この制約下においてＰ、π及びすべての可能なスケジューリング方針のすべての可能な選択肢を試行することによって、容量領域全体を達成させることができる。
【０１８８】
備考：定理５は、容量領域に関する閉じられた形の方程式を提供しないが、有意なことに元の最適化問題（３７）の複雑さを８つのパラメータを有する最適化問題に軽減させる。他方、一般的には、容量領域内のいずれの点も、２つの一般的再利用方式（Ｐ１、Ｐ２）及び（Ｐ３、Ｐ４）による時間／電力シェアリングによって達成することができるべきであるため、再利用−１と再利用−２との間における時間電力シェアリングは最適な容量領域から離れすぎることができないことも示す。行うことができる推測は、再利用方式のうちの１つは再利用−１方式、例えばＰ３＝Ｐ４であるべきであるということである。従って、再利用−１とて再利用−２との間における時間／電力シェアリングよりも優れているより良い方式は、再利用−１と（Ｐ１、Ｐ２）との間における時間／電力シェアリングを行うことである。この方式の一利点は、特にＰ２がゼロでない小さい電力であるように選択されるときに有意であることができる。当然のことであるが、本明細書において観測されるスケジューリングガイドラインにより、良ユーザーは、このゼロに近い搬送波においてスケジューリングすることができる。これを行うことによって、Ｐ１においてスケジューリングされた不良ユーザーのＳＮＲをわずかに犠牲にすることによって良ユーザーに関する利用可能な度数を増加させることができる。総合すると、再利用−１と再利用−２との間における時間／電力シェアリングに基づく容量領域と比較してより良い点を達成することができる。この観測は、図２０にも示される。
【０１８９】
図２０に示される全曲線は、時間領域又は周波数領域において一定の電力再利用方式に基づいて達成可能な曲線であることができる。これを行うことによる利益は、有意であることができる。すべての又はほぼすべての実際的なシステムに関して、動作点は、（０、Ｒ２）の端点上に存在することはない。その他のいずれの動作点に関しても、単純再利用−１方式よりも賢明な電力再利用方式を用いることによって向上を確保することができる。システム内においてセル端ユーザーが多いほどより多くの利益が得られる。
【０１９０】
さらに、この向上は、１スロット当たり１つのユーザーの制約が取り払われたときにも失われることはない。換言すると、多セルシナリオにおいては、搬送波内における設計が良好であることは、セル間干渉に対処する上では十分ではない。異なる搬送波／時間スロット及び結合電力割り当て及びスケジューリングにおいて協力することで、システム内のあらゆるタイプのユーザーの性能を向上させることができる。
【０１９１】
ブリージングセル（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  ｃｅｌｌ）：多セルシナリオにおけるオポチュニスティック電力割り当て：上記の理論的解析では、時間及び／又は周波数に関して電力を変動させることは全体的なシステム性能にとって有益であり、システムを過度に複雑にしないことを示すことができる。さらに、良ユーザーはほとんどが不良搬送波／時間スロットにおいてスケジューリングされ、不良ユーザーはほとんどが良搬送波／時間スロットにおいてスケジューリングされるような形でスケジューリングを行うことができる。単一セルシナリオにおいては、この方式を実施することによる利得は、それほど有意ではない。他方、ここで、セル境界ユーザーに関して、セグメント損失に関して電力利得を容易に補償することができるため、セル間干渉が存在するときにこの方式を実施することによる潜在的利得は非常に重要になる可能性がある。この利益は、上述される容量領域比較において確認することができる。
【０１９２】
典型的多セルセルラー配備においては、ユーザーの約３０％は、セル間干渉に起因して０ｄＢより低い平均ＳＮＲを有する可能性がある。このことは、データ用途及び遅延の影響を受けやすい用途の両方に関してシステム性能にとっての重要な障害になる。従って、システムスペクトル効率を向上させるために搬送波又は時間において賢明に電力を再利用するための類似の方式を利用できることが期待されることになる。従って、単一セル事例及び２セル事例において達成された直観を多セルシナリオに拡大し、現在のセルラーネットワークにおいてこれらの方式を導入することによって達成することができる潜在的利得を定量的に解析する方式を活用することができる。
【０１９３】
ネットワーク上における電力割り当てパターン及びその再利用：ここで提案される方式は、ブリージングセル方式と呼ばれ、各セルは、（通信タイムスケールと比較して）遅いペースで、及び協力的に、送信電力限度を変動させる。例えば、１つのセルは、その他のすべてのセルが相対的に低い電力で送信中のときに高電力で送信する。一例が図１２に示される。この例においては、各セルは、１００の時間スロットの周期で−ＰｍとＰｍとの間で電力を変動させる。隣接セルに関しては、図１０において示されるように、ＳＮＲの変動を生成するために異なる電力レベル型を選択する。
【０１９４】
実際のシステムにおいては、次の考慮事項、すなわち、（１）モバイルは、電力が過度に高速で変動した場合はチャネル変動を追跡するのが困難である可能性がある、及び（２）異なる基地局間における過度の同期化を要求するのは望ましくない、に起因して電力が過度に急速に変動するのは望ましくないことがあるため、低速のタイムスケールの変動を選択することができる。
【０１９５】
ブリージングセルにおけるスケジューリング：このオポチュニスティック電力割り当て方式においては、システム内の静止したユーザーがチャネル変動を受ける可能性がある。しかしながら、チャネル変動は、ユーザー間で高い相関関係を有する。例えば、セルの割り当てられた電力曲線が上昇して近隣セルの電力が下降するときには、セル内の全ユーザーがチャネル品質の向上を確認することになる。上記の観測結果と同様に、該シナリオにおいては、１つの適切な方法は、チャネルが不良であるときに良ユーザーをスケジューリングし、チャネルが良好であるときに不良ユーザーをスケジューリングすることである。２ユーザー事例においては、このガイドラインは、実装する上で十分に単純である。しかしながら、より興味深い多ユーザーシナリオにおいては、賢明に及び公平にユーザーを選択する上での単純なスケジューリング規則を見つけ出すのはそれほど容易ではない。
【０１９６】
比例公平スケジューラがこの問題を解決することができる。比例公平スケジューラにおいては、スケジューラは、最大のＲｋ（ｔ）／Ｔｋ（ｔ）を有するユーザーｋ＊を各時間スロットにおいて選択し、ここで、Ｒｋ（ｔ）は、ＳＮＲリポートに基づいてスケジューリングされた場合にユーザーｋが送信できる推定レートであり、Ｔｋ（ｔ）は、来歴におけるユーザーｋの平均スループットである。実装においては、移動中のユーザーのチャネルは非エルゴティック（ｎｏｎ−ｅｒｇｏｔｉｃ）であることができるため、Ｔｋ（ｔ）は、通信スケールと比較して比較的長いスライディングウィンドーにわたって計算することができる。ウィンドーサイズは、スケジューリングに関する最大許容可能遅延も反映させる。このスケジューラは、
【数４５】
2010504054.tif 000047
【０１９７】
のシステム効用を最大化するのを示すことができ、ここで、Ｔｋは、ユーザーｋの長期的平均スループットである。
【０１９８】
例えば、対称的ユーザーチャネル状態の場合は、ユーザー間でのチャネル状態の分布は実質的に同様であることができ、比例公平スケジューラは、最良のチャネル状態を有するユーザーを選択することができる。従って、チャネル状態が平均レベルと比較して相対的に良好であるときには全ユーザーが選択され、システム内においてユーザー数が多いほど、可能な限り最良のチャネルにおいてユーザーが選択される機会が高くなる。システムの観点からは、ユーザー数が増加しているのに応じてシステムの合計スループットが上昇しているようにみえ、この現象は、多ユーザーダイバーシティと呼ばれる。多ユーザーダイバーシティにおいては、実際には、追跡可能なチャネルフェージング／変動がシステムに利益をもたらすことができる。
【０１９９】
しかしながら、ブリージングセルにおいては、比例公平スケジューラは異なる挙動をする。最初に、ユーザーは静止しておりさらにチャネル品質は時間の経過における電力割り当ての変動によって十分に決定されると仮定した場合は、これらのチャネル品質は相関関係が非常に高い。図２１及び図２２は、ブリージングセル方式における異なるユーザーに関するチャネル状態及び正規化されたスケジューリング可能なレートを示す。
【０２００】
特に、図２１は、ブリージングセルに基づく同じセル内の２つのユーザーに関するチャネル状態を示し、両方のチャネル利得を良ユーザーの平均チャネル利得によって正規化することができる。さらに、図２２は、異なるユーザーに関するＲｋ／Ｔｋの変動を例示する。図２２は、比例公平スケジューラが特定の事例においてどのようにしてユーザーを選択するかに関する情報を提供することができる。繰り返すと、容量の凹性に起因して、チャネル状態が両ユーザーに関して改善するときには、不良ユーザーに関する効果がＲｋ／Ｔｋの点でより重要であり、チャネル状態が悪化するときには、良ユーザーは、より低いＲｋ／Ｔｋの低下になる。その結果、スケジューラは、チャネルが不良なときに良ユーザーを選択し、チャネルが良好なときに不良ユーザーを選択する。
【０２０１】
ブリージングセル設計の他の顕著な特長は、多セルシナリオにおいては異なるユーザーによって経験されるセル間干渉は同期化されない点である。この理由は、異なる場所に所在するユーザーに対する主干渉セルは異なるパターンでブリージングしているためである。このことは、図２２に示されるようにＲｋ／Ｔｋの曲線の変動度を増大させる。従って、異なる時間スロットにおいては、スケジューラは、より小さいセル間干渉を経験中のユーザーを優遇することができる。
【０２０２】
遅延の影響を受けやすい用途：ブリージングセル設計問題は、遅延の影響を受けやすいトラフィックと関連づけられた性能に関連させることができる。該事例においては、システムは、正しい時点を待つことに関してトラフィックをスケジューリングする上でそれほど大きい自由を有さない。全ユーザーに対してチャネル変動を人工的に導入することによって、セル境界ユーザーに関して長期の停止期間を導入することができる。従って、この設計の敷衍によってこの問題に対処することができる。
【０２０３】
多搬送波システムにおいては、可能な是正策は、同じく搬送波間データの電力変動パターンを再利用することである。例えば、１つのセル当たり３つの搬送波が存在すると仮定する。電力割り当てパターンを割り当てることができ、その結果、各時間スロットにおいて、単純再利用−１方式と比較してより良いＳＮＲを有する少なくとも１つの搬送波が存在することができる。スケジューラは、遅延の影響を受けやすいトラフィックを弾力的トラフィックよりも優先させ、これらのトラフィックがチャネルにおいて送信されるように最初にスケジューリングする。遅延の影響を受けやすいトラフィックをその時点において最良の搬送波においてスケジューリングすることは、最良の搬送波に関する残存物を発生させて弾力的トラフィックに関して可能な利益を低下させるおそれがあるため、該スケジューリングすることが常に有益なわけではないことが注目されるべきである。１つのガイドラインは、遅延の影響を受けやすいトラフィックの待ち行列を空にすることができる最悪の搬送波において遅延の影響を受拡大は、遅延の影響を受けやすいモバイルを含む全モバイルが広帯域モバイルであるときに利用することができる。この仮定は、ＶＯＩＰ型のモバイルに関しては真でないことがある。数多くの狭帯域の遅延の影響を受けやすいモバイルを有する多搬送波システムに関して、他のシステム設計は、ブリージングセル方式の代わりに固定電力再利用手法を実施することであることができる。各セル内の搬送波数が多い場合は、時間における電力変動と搬送波間での電力変動との間には差がない場合がある。複数の搬送波に対する電力割り当て方式として同じ電力レベル変動レベルを割り当てることができる。セクター当たり３つの搬送波の事例においては、フレックスバンド設計になる。この場合は、遅延の影響を受けやすいユーザーに関するスケジューラ問題が受付コントローラに多少移行される。上記のスケジューリングガイドラインと同様の規則をここで適用することができ、従って、遅延の影響を受けやすいモバイルが最悪の認定された搬送波に受け付けられ、停止を引き起こさずにモバイルからトラフィックを引き渡すことができる。他方、その他の広帯域データモバイルは、ブリージングセルにおいてみられるのと同様の利益を依然として利用することができる。
【０２０４】
遅延の影響を受けやすいユーザーを有する単一搬送波ネットワークについて考察することができる。この事例においては、明らかに、送信電力における低速変動が全セルにおいて採用された場合は上記のいずれの方式も役立たない場合がある。この場合において、実際には、ＴＤＤ型の設計が、ブリージングセル設計が遅延の影響を受けやすいユーザーに関して引き起こす問題を少なくとも軽減させることができる。ここでのＴＤＤは、アップリンクとダウンリンクとの間ではなく、送信電力によって決定された異なる送信モード間のＴＤＤである。例えば、３つの異なる電力レベルを選択することができ、各セルは、これらの３つの電力レベルを繰り返す特定の順序を選択する。弾力的ユーザーの場合は、これを行うことによる利益は、各セル当たり３つの搬送波を有するフレックスバンド設計と同様である。遅延の影響を受けやすいユーザーの場合は、停止期間はブリージングセル設計と比較してはるかに短い。しかしながら、この方式は、ＴＤＤネットワーでは利用可能であるがＦＤＤネットワークでは利用可能でないグローバル同期化を活用する。さらに、この活用は、システムをより複雑化させる。例えば、スケジューラは、スケジューリング決定を行うために全モバイルに関して３つの異なるＳＮＲレベルを追跡しなければならない。
【０２０５】
オポチュニスティックビーム形成との比較：この方式と、多アンテナダウンリンクに関して利用されるオポチュニスティックビーム形成方式との間には類似性がある。オポチュニスティックビーム形成においては、基地局は、複数のアンテナを用いて１つ又は複数のビームを形成し、セル内のユーザーに関して掃引する。このことは、低速タイムスケールにおいて異なるアンテナ内に送り込まれた信号に関する電力及び位相を変動させることによって行われる。
【０２０６】
これらの２つの方式を比較すると、数多くの類似点が存在する。第１に、両方式は、システムが多ユーザーダイバーシティから利益を受けることができるように追跡可能なチャネル変動を静止チャネルに導入することを試みる。第２に、これらの方式は両方と、遅延の影響を受けやすいトラフィックを取り扱う上で問題を有する。しかしながら、上記において提案される手法は、わずかな修正を加えるだけでオポチュニスティックビーム形成に関しても用いることができる。最後に、オポチュニスティックビーム形成による利得は、全チャネルがRayleighフェージングされた場合はなくなる。ブリージングセル設計は、多ユーザーダイバーシティがスケジューリング時において全ユーザーのＳＮＲを上昇させるためRayleighフェージングされたチャネルによる悪影響も受ける。ブリージングセル設計の利得の主な理由は、再利用−１方式において電力利得を不良ユーザーのためにより良い容量利得に変換できることである。しかしながら、フェージングチャネルに起因する多ユーザーダイバーシティは、全ユーザーをより良いユーザーにし、それにより、ブリージングセルを通じて達成することができる潜在的利得を低下させる。
【０２０７】
しかしながら、これらの２つの方式間には次のような相違点も存在する。すなわち、
（１）ブリージングセルにおいては容量利得を達成させるために複数のアンテナが要求されない。従って、システムの複雑さは、オポチュニスティックビーム形成を有するシステムと比較してはるかに小さい。
【０２０８】
（２）ブリーシングセルの利得は、複数のセルが存在するときにより有意である。オポチュニスティックビーム形成では、単一セルの場合においても利得のほとんどを確認することができる。
【０２０９】
（３）ブリーシングセルの利得は、各セルが異なるＳＮＲを有するモバイルを有するときにしか得ることができない。このことは、負荷がかけられたシステムにおける１つの有効な仮定事項である。しかしながら、全モバイルが基地局付近のモバイルであるときには、ブリージングセルは、実際には容量損失に至る可能性がある。他方、オポチュニスティックビーム形成は、全モバイルのＳＮＲが同様であるときでも依然として実質的利得を確認することができる。しかしながら、ここでの制約は、モバイルが角方向において異ならなければならないことである。要約すると、ブリージングセル手法は基地局までの距離に従ってユーザーを区別し、その一方で、オポチュニスティックビーム形成では、主に異なるｅｍ角方向によってモバイルを区別する。
【０２１０】
（４）スケジューラは、ブリージングセルにおいては動作が異なる。ここでは、全ユーザーをピーク時においてスケジューリングすることはできない。逆に、良ユーザーに関しては、スケジューラは、不良なチャネル状態においてスケジューリングすることを選好する。当然のことであるが、スケジューリングによって数多くの資源が節約されるため、これらの良ユーザーは、再利用−１事例と比較してブリージングセルにおけるほうがはるかに頻繁にスケジューリングすることができる。
【０２１１】
図２３乃至２５に関して、無線通信ネットワークにおける電力割り当てに関連する方法が例示される。説明を簡潔化する目的上、これらの方法は一連の行為として示されて説明される一方で、これらの方法は、行為の順序に制限されず、幾つかの行為は、１つ以上の実施形態により、本明細書において示されて説明される順序とは異なる順序で及び／又はその他の行為と同時並行して起こることができる点が理解及び評価されるべきである。例えば、方法は、代替として、例えば状態図におけるように一連の相互に関連づけられた状態又はイベントとして表すことが可能であることを当業者は理解及び評価するであろう。さらに、例示されるすべての行為が、１つ以上の実施形態により方法を実装するために要求されるわけではない。
【０２１２】
図２３に関して、第１のセクターを含む無線通信基地局を含む通信ネットワークを動作させるのを容易にする方法２３００が示される。２３０２において、第１のチャネルは、第１の予め決められたパターン（例えば、電力割り当てパターン）に基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで送信することができる。さらに、第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅（例えば、搬送波）を含むことができる。２３０４において、第１のチャネルは、第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第１のセクターから第２の電力レベルで送信することができる。さらに、第２の電力レベルは、第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なることができる。
【０２１３】
送信は、単一の搬送波において生じることができる。しかしながら、複数の搬送波を利用可能であることが企図される。さらに、他の例により、１つ以上のモバイルデバイスからチャネル品質リポートを受信することができ、これらのリポートに基づいて第１のチャネルをスケジューリングすることができる。従って、第１のチャネルは、１つ以上のモバイルデバイスに送信することができる。一例により、第１のセクター及び第２のセクターは、共通のセル内に含めることができ、従って、セクターに関する再利用方式を活用することができる。他の実施形態（例えば、セルに関する再利用）により、第１のセクターを第１のセル内に含めることができ、第１のセルの異種のセクターは、各期間中における第１のセクターと実質的に同様の電力レベルでの送信を可能にし、第２のセクターは、第２のセル内に含めることができ、第２のセルの異なるセクターは、各期間中における第２のセクターと実質的に同様の電力レベルでの送信を可能にする。
【０２１４】
送信は、スペクトル効率を向上させるようにセクター及び／又はセルを調整することができる方式に従って割り当てることができることが企図される。例えば、この方式は、時分割方式で割り当てることができる個別の電力レベルを活用することができる。他の例により、各々の平滑電力割り当てパターン曲線を第１のセクター及び第２のセクターに割り当てることができ、これらの平滑電力割り当てパターン曲線は、セクターに関する電力レベルを時間の関数として表すことができる。
【０２１５】
さらなる例として、第１の無線通信基地局は、第２のセクターを含むことができる。従って、第２のチャネルは、第２の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第２のセクターから第３の電力レベルで送信することができる。さらに、第２のチャネルは、第２の周波数帯域幅を含むことができ、第１の周波数帯域幅及び第２の周波数帯域幅は、少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有することができる（例えば、単一の搬送波を採用することができる）。さらに、第２のチャネルは、第２の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第２のセクターから第４の電力レベルで送信することができる。第４の電力レベルは、例えば、第３の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なることができる。さらに、第１の電力レベルは、第３の電力レベルから０．５ｄＢ以内であることができ、第２の電力レベルは、第４の電力レベルから０．５ｄＢ以内であることができる。他の例により、第１の予め決められたパターン及び第２の予め決められたパターンは実質的に同様であることができる点が明確に理解されるべきである。
【０２１６】
他の例により、通信ネットワークは、上述される第２のセクターを含むことができる第２の無線通信基地局を含むことができる。従って、第１の電力レベルは、第３の電力レベルよりも少なくとも０．５ｄＢ大きいことができ、他方、第２の電力レベルは、第４の電力レベルよりも少なくとも０．５ｄＢ小さいことができる。さらに、第１の予め決められたパターン及び第２の予め決められたパターンは、両方とも周期的であることができる。これらの予め決められたパターンは、同様でない周期及び／又は実質的に同様の周期を有することができる点が明確に理解されるべきである。さらに、第１及び第２の予め決められたパターンは、異なる位相を有する実質的に同様の周期を有することができる。
【０２１７】
図２４に関して、電力レベルを割り当てるために電力割り当てパターンを適応的に割り当てるのを容易にする方法２４００が示される。２４０２において、負荷情報に基づいて適応型電力割り当てパターンを選択することができる。例えば、負荷情報は、セクター及び／又はセル間において共有することができる。さらに、負荷情報は、各セクター及び／又はセルに対応する各々の負荷を比較するために活用することができる。電力割り当てパターンは、解析された負荷に対処するために移動させることができる。例えば、各々の負荷に基づいて平均電力レベルを上下に移動させることができる。２４０４において、電力レベルは、電力割り当てパターンに基づいて時間の関数として割り当てることができる。電力割り当てパターンは、例えば、電力レベルを時間の関数として提供する正弦曲線であることができる。２４０６において、送信は、割り当てられた電力レベルに従って生じることができる。
【０２１８】
次に図２５に関して、第１のセクターを含む第１の無線通信基地局を含む多搬送波通信ネットワークを動作させるのを容易にする方法２５００が示される。２５０２において、第１のチャネルを、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで送信することができる。例えば、第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含むことができる。２５０４において、第１のチャネルは、第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第１のセクターから第２の電力レベルで送信することができる。２５０６において、第２のチャネルを、第２の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第３の電力レベルで送信することができる。さらに、第２のチャネルは、第２の周波数帯域幅を含むことができる。さらに、第１の周波数帯域幅及び第２の周波数帯域幅は、重なり合わないことができる。２５０８において、第２のチャネルは、第２の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第１のセクターから第４の電力レベルで送信することができる。第２の電力レベルは、第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なることができ、第４の電力レベルは、第２の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なることができる。さらに、第１の電力レベルと第３の電力レベルの和は、第２の電力レベルと第４の電力レベルの和から０．５ｄＢ以内であることができる。さらに、第１の予め決められたパターン及び第２の予め決められたパターンは、周期的であることができ、実質的に同様の周期及び異種の位相を有することができる。さらに、チャネル品質リポートを１つ以上のモバイルデバイスから受信することができ、モバイルデバイスへの第１のチャネル及び／又は第２のチャネルの送信は、チャネル品質リポートの関数としてスケジューリングすることができる。
【０２１９】
他の例により、第２のセクターも送信を提供することができる。第２のセクターは、第１のセクターともに第１の無線通信基地局に含めることができる。代替として、第２のセクターは、第２の無線通信基地局に含めることができる。さらに、第３のチャネルを、第３の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第２のセクターから第５の電力レベルで送信することができる。第３のチャネルは、第１の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有することができる第３の周波数帯域幅を含むことができる。さらに、第３のチャネルは、第３の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第２のセクターから第６の電力レベルで送信することができる。さらに、第４のチャネルを、第４の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第２のセクターから第７の電力レベルで送信することができ、第４のチャネルは、周波数において第３の周波数帯域幅と重なり合わない第４の周波数帯域幅を含むことができる。さらに、第４の周波数帯域幅は、第２の周波数帯域幅と少なくとも５０％の周波数帯域幅を共有することができる。さらに、第４のチャネルは、第４の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第２のセクターから第８の電力レベルで送信することができる。
【０２２０】
これらの送信は、共通するセクター内において行うことができる。さらに、あらゆる数の副搬送波が共通セクターによってサポートできることが企図され、請求される主題は、２つの副搬送波を利用することに限定されない。さらに、セクターに関する又はセルに関する再利用を無線通信ネットワークにおいて利用可能であることが明確に理解されるべきである。さらに、電力レベルは、本明細書において説明されるように予め決められた及び／又は適応型の方式に基づいて割り当てることができる。
【０２２１】
本明細書において説明される１つ以上の側面により、無線通信ネットワークにおける電力レベルの割り当てに関する推論を行うことができる点が明確に理解されるべきである。本明細書において用いられる“推論する”又は“推論”という表現は、一般的には、イベント及び／又はデータを介して取得された一組の観測事項からシステム、環境、及び／又はユーザーについて推理する又は状態を推論するプロセスを指す。推論は、特定のコンテキスト又は行動を特定するために採用することができ、又は例えば状態に関する確率分布を生成することができる。推論は、確率論的、すなわち、データ及びイベントの考察に基づいて対象となる状態の確率分布を計算すること、であることができる。推論は、一組のイベント及び／又はデータからより高位のイベントを組み立てるために採用された技法を指すこともできる。該推論の結果、一組の観測されたイベント及び／又は格納されたイベントデータから新しいイベント又は行動が構築され、これらのイベントが時間的に非常に近いかどうか及びこれらのイベント及びデータが１つの又は幾つかのイベント源及びデータ源から得られたものであるかにかかわらない。
【０２２２】
一例により、上述される１つ以上の方法は、近隣セクター及び／又はセルによって遭遇される負荷を各々決定することに関する推論を行うことを含むことができる。他の例により、負荷情報は、電力割り当てパターンをどのようにして適宜適合させるかを推論するために活用することができる。上例は、例示することを目的とするものであり、行うことができる推論数又は本明細書において説明される様々な実施形態及び／又は方法と関連させた該推論の方法を制限することは意図されない。
【０２２３】
図２６は、複数のセル、セルＩ  ２６０２、セルＭ  ２６０４、を含む様々な側面により実装される通信システム例２６００を示す。セル境界領域２６６８によって示されるように、近隣セル２６０２、２６０４はわずかに重なり合うことに注目すること。システム２６００の各セル２６０２、２６０４は、３つのセクターを含む。様々な側面により、複数のセクターに再分割されていないセル（Ｎ＝１）、２つのセクターを有するセル（Ｎ＝２）及び４つ以上のセクターを有するセル（Ｎ＞３）も可能である。セル２６０２は、第１のセクター、セクターＩ  ２６１０と、第２のセクター、セクターＩＩ  ２６１２と、第３のセクター、セクターＩＩＩ  ２６１４と、を含む。各セクター２６１０、２６１２、２６１４、は、２つのセクター境界領域を有し、各境界領域は、２つの隣接セクター間で共有される。
【０２２４】
セルＩ  ２６０２は、各セクター２６１０、２６１２、２６１４において、基地局（ＢＳ）、基地局Ｉ  ２６０６と、複数のエンドノード（ＥＮ）（例えば、無線端末）と、を含む。セクターＩ  ２６１０は、ＥＮ（１）２６３６と、ＥＮ（Ｘ）２６３８と、を含み、セクターＩＩ  ２６１２は、ＥＮ（１’）２６４４と、ＥＸ（Ｘ’）２６４６と、を含み、セクターＩＩＩ  ２６１４は、ＥＮ（１’’）２６５２と、ＥＮ（Ｘ’’）２６５４と、を含む。同様に、セルＭ２６０４は、各セクター２６２２、２６２４、２６２６において、基地局Ｍ  ２６０８と、複数のエンドノード（ＥＮ）と、を含む。セクターＩ  ２６２２は、ＥＮ（１）２６３６’と、ＥＮ（Ｘ）２６３８’と、を含み、セクターＩＩ  ２６２４は、ＥＮ（１’）２６４４’と、ＥＸ（Ｘ’）２６４６’と、を含み、セクター３  ２６２６は、ＥＮ（１’’）２６５２’と、ＥＮ（Ｘ’’）２６５４’と、を含む。
【０２２５】
システム２６００は、ネットワークリンク２６６２、２６６４をそれぞれ介してＢＳ  Ｉ２６０６及びＢＳ  Ｍ２６０８に結合されたネットワークノード２６６０も含む。ネットワークノード２６６０は、ネットワークリンク２６６６を介してその他のネットワークノード、例えば、その他の基地局、ＡＡＡサーバーノード、中間ノード、ルーター、等、及びインターネットにも結合される。ネットワークリンク２６６２、２６６４、２６６６は、例えば、光ファイバーケーブルであることができる。各エンドノード、例えばＥＮ（１）２６３６は、送信機及び受信機を含む無線端末であることができる。無線端末、例えばＥＮ（１）２６３６、は、システム２６００内を移動することができ、そのＥＮが現在所在するセル内の基地局と無線リンクを介して通信することができる。無線端末（ＷＴ）、例えばＥＮ（１）２６３６は、基地局、例えばＢＳ２６０６、及び／又はネットワークノード２６６０を介してシステム２６００内又はシステム２６００外のピアノード、例えばその他のＷＴ、と通信することができる。ＷＴ、例えばＥＮ（１）２６３６は、携帯電話等のモバイル通信デバイス、無線モデムを備えたパーソナルデジタルアシスタント、等であることができる。
【０２２６】
図２７は、様々な側面による基地局例２７００を示す。基地局２７００は、トーン部分組割り当てシーケンスを実装し、セルの各々の異なるセクター型に関して異なるトーン部分組割り当てシーケンスが生成される。基地局２７００は、図２６のシステム２６００の基地局２６０６、２６０８のうちのいずれかの１つとして用いることができる。基地局２７００は、様々な要素２７０２、２７０４、２７０６、２７０８、及び２７１０がデータ及び情報を交換することができるバス２７０９によってひとつに結合された受信機２７０２と、送信機２７０４と、プロセッサ２７０６、例えばＣＰＵ、と、入力／出力インタフェース２７０８と、メモリ２７１０と、を含む。
【０２２７】
受信機２７０２に結合されたセクター化されたアンテナ２７０３は、基地局のセル内の各セクターからの無線端末送信からデータ及びその他の信号、例えばチャネルリポート、を受信するために用いられる。送信機２７０４に結合されたセクター化されたアンテナ２７０５は、基地局のセルの各セクター内の無線端末２８００（図２８参照）にデータ及びその他の信号、例えば制御信号、パイロット信号、ビーコン信号、等を送信するために用いられる。様々な側面において、基地局２７００は、複数の受信機２７０２及び複数の送信機２７０４、例えば各セクターに関する個々の受信機２７０２及び各セクターに関する個々の送信機２７０４、を採用することができる。プロセッサ２７０６は、例えば汎用中央処理装置（ＣＰＵ）であることができる。プロセッサ２７０６は、メモリ２７１０に格納された１つ以上のルーチン２７１８の指示下において基地局２７００の動作を制御し、方法を実装する。Ｉ／Ｏインタフェース２７０８は、ＢＳ２７００をその他の基地局、アクセスルーター、ＡＡＡサーバーノード、等に結合させるその他のネットワークノード、その他のネットワーク、及びインターネットへの接続を提供する。メモリ２７１０は、ルーチン２７１８と、データ／情報２７２０と、を含む。
【０２２８】
データ／情報２７２０は、データ２７３６と、ダウンリンクストリップ−シンボル時間情報２７４０及びダウンリンクトーン情報２７４２を含むトーン部分組割り当てシーケンス情報２７３８と、複数の組のＷＴ情報、すなわちＷＴ１情報２７４６及びＷＴ  Ｎ情報２７６０を含む無線端末（ＷＴ）データ／情報２７４４と、を含む。各組のＷＴ情報、例えばＷＴ１情報２７４６、は、データ２７４８と、端末ＩＤ２７５０と、セクターＩＤ  ２７５２と、アップリンクチャネル情報２７５４と、ダウンリンクチャネル情報２７５６と、モード情報２７５８と、を含む。
【０２２９】
ルーチン２７１８は、通信ルーチン２７２２と、基地局制御ルーチン２７２４と、を含む。基地局制御ルーチン２７２４は、スケジューラモジュール２７２６と、ストリップ−シンボル期間に関するトーン部分組割り当てルーチン２７３０を含むシグナリングルーチン２７２８と、シンボル期間の残り、例えば非ストリップ−シンボル期間、に関するその他のダウンリンクトーン割り当てホッピングルーチン２７３２と、ビーコンルーチン２９３４と、を含む。
【０２３０】
データ２７３６は、ＷＴへの送信前に符号化するために送信機２７０４の符号器２７１４に送信される送信対象データと、受信後に受信機２７０２の復号器２７１２を通じて処理されているＷＴからの受信データと、を含む。ダウンリンクストリップ−シンボル時間情報２７４０は、フレーム同期化構造情報、例えばスーパースロット、ビーコンスロット、及びウルトラスロット構造情報、と、所定のシンボル期間がストリップ−シンボル期間であるかどうか、及びストリップ−シンボル期間である場合はストリップ−シンボル期間のインデックス及びストリップ−シンボルが基地局によって用いられるトーン部分組割り当てシーケンスを打ち切るためのリセットポイントであるかどうかを明記する情報と、を含む。ダウンリンクトーン情報２７４２は、基地局２７００に割り当てられる搬送周波数と、トーンの数及び周波数と、ストリップ−シンボル期間に割り当てられるトーン部分組の組と、その他のセル及びセクター特有の値、例えばスロープ、スロープインデックス及びセクター型と、を含む情報を含む。
【０２３１】
データ２７４８は、ＷＴ１  ２８００がピアノードから受信しているデータと、ＷＴ１  ２８００がピアノードに送信されることを希望するデータと、ダウンリンクチャネル品質リポートフィードバック情報と、を含むことができる。端末ＩＤ２７５０は、基地局２７００によって割り当てられた、ＷＴ１  ２８００を識別するＩＤである。セクターＩＤ２７５２は、ＷＴ１  ２８００が動作中であるセクターを識別する情報を含む。セクターＩＤ２７５２は、例えば、セクター型を決定するために用いることができる。アップリンクチャネル情報２７５４は、ＷＴ１  ２８００が用いるためにスケジューラ２７２６によって割り当てられているチャネルセグメント、例えばデータに関するアップリンクトラフィックチャネルセグメント、要求、電力制御、タイミング制御、等に関する専用アップリンク制御チャネル、を識別する情報を含む。ＷＴ１  ２８００に割り当てられた各アップリンクチャネルは、１つ以上の論理トーンを含み、各論理トーンは、アップリンクホッピングシーケンスに従う。ダウンリンクチャネル情報２７５６は、データ及び／又は情報をＷＴ１  ２８００に搬送するためにスケジューラ２７２６によって割り当てられているチャネルセグメント、例えばユーザーデータに関するダウンリンクトラフィックチャネルセグメント、を識別する情報を含む。ＷＴ１  ２８００に割り当てられた各ダウンリンクチャネルは、１つ以上の論理トーンを含み、各論理トーンは、ダウンリンクホッピングシーケンスに従う。モード情報２７５８は、ＷＴ１  ２８００の動作状態、例えばスリープ、ホールド、オン、を識別する情報を含む。
【０２３２】
通信ルーチン２７２２は、基地局２７００が様々な通信動作を実行し、様々な通信プロトコルを実装するように制御する。基地局制御ルーチン２７２４は、基地局２７００が基地局の基本的な機能上のタスク、例えば、信号の生成と受信、スケジューリング、を実行し、ストリップ−シンボル期間中にトーン部分組割り当てシーケンスを用いて無線端末に信号を送信することを含む幾つかの側面の方法のステップを実装するように制御するために用いられる。
【０２３３】
シグナリングルーチン２７２８は、復号器２７１２を有する受信機２７０２及び符号器２７１４を有する送信機２７０４の動作を制御する。シグナリングルーチン２７２８は、送信されたデータ２７３６及び制御情報の生成を制御する責任を有する。トーン部分組割り当てルーチン２７３０は、ストリップ−シンボル期間において用いられるトーン部分組を、側面の方法を用いて及びダウンリンクストリップ−シンボル時間情報２７４０とセクターＩＤ２７５２とを含むデータ／情報２７２０を用いて構築する。ダウンリンクトーン部分組割り当てシーケンスは、セル内の各セクター型に関して異なり、隣接するセルに関して異なる。ＷＴ２８００は、ダウンリンクトーン部分組割り当てシーケンスに従ってストリップ−シンボル期間に信号を受信し、基地局２７００は、送信された信号を生成するために同じダウンリンクトーン部分組割り当てシーケンスを用いる。その他のダウンリンクトーン割り当てホッピングルーチン２７３２は、ストリップ−シンボル期間以外のシンボル期間の間、ダウンリンクトーン情報２７４２とダウンリンクチャネル情報２７５６とを含む情報を用いてダウンリンクトーンホッピングシーケンスを構築する。ダウンリンクデータトーンホッピングシーケンスは、セルのセクター全体に関して同期化される。ビーコンルーチン２７３４は、同期化を目的として、例えばダウンリンク信号のフレームタイミング構造、従ってウルトラスロット境界に関するトーン部分組割り当てシーケンスを同期化するために、用いることができるビーコン信号、例えば１つ又は幾つかのトーンに集中された相対的に高い電力の信号の信号、の送信を制御する。
【０２３４】
図２８は、図２６に示されるシステム２６００の無線端末（例えば、エンドノード、モバイルデバイス、等）、のうちのいずれか１つ、例えばＥＮ（１）２６３６、として用いることができる無線端末例（例えば、エンドノード、モバイルデバイス、等）２８００を示す。無線端末２８００は、トーン部分組割り当てシーケンスを実装する。無線端末２８００は、様々な要素２８０２、２８０４、２８０６、２８０８がデータ及び情報を交換することができるバス１８１０によってひとつに結合された、復号器２８１２を含む受信機２８０２と、符号器２８１４を含む送信機２８０４と、プロセッサ２８０６と、メモリ２８０８と、を含む。基地局２７００（及び／又は異種の無線端末）から信号を受信するために用いられるアンテナ２８０３が、受信機２８０２に結合される。例えば基地局２７００（及び／又は異種の無線端末）に信号を送信するために用いられるアンテナ２８０５が、送信機２８０４に結合される。
【０２３５】
プロセッサ２８０６（例えば、ＣＰＵ）は、メモリ２８０８内のルーチン２８２０を実行し、データ／情報２８２２を用いて無線端末２８００の動作を制御し、方法を実装する。
【０２３６】
データ／情報２８２２は、ユーザーデータ２８３４と、ユーザー情報２８３６と、トーン部分組割り当てシーケンス情報２８５０と、を含む。ユーザーデータ２８３４は、ピアノードを対象とし、送信機２８０４による基地局２７００への送信前に符号化するために符号器２８１４にルーティングされるデータと、受信機２８０２内の復号器２８１２によって処理されている基地局２７００から受信されたデータと、を含むことができる。ユーザー情報２８３６は、アップリンクチャネル情報２８３８と、ダウンリンクチャネル情報２８４０と、端末ＩＤ情報２８４２と、基地局ＩＤ情報２８４４と、セクターＩＤ情報２８４６と、モード情報２８４８と、を含む。アップリンクチャネル情報２８３８は、基地局２７００への送信時に無線端末２８００が使用するために基地局２７００によって割り当てられているアップリンクチャネルセグメントを識別する情報を含む。アップリンクチャネルは、アップリンクトラフィックチャネルと、専用アップリンク制御チャネル、例えば要求チャネルと、電力制御チャネルと、タイミング制御チャネルと、を含むことができる。各アップリンクチャネルは、１つ以上の論理トーンを含み、各論理トーンは、アップリンクトーンホッピングシーケンスに後続する。アップリンクホッピングシーケンスは、セルの各セクター型間で及び隣接するセル間で異なる。ダウンリンクチャネル情報２８４０は、基地局２７００がデータ／情報をＷＴ２８００に送信しているときに用いるためにＢＳ２７００によってＷＴ２８００に割り当てられているダウンリンクチャネルセグメントを識別する情報を含む。ダウンリンクチャネルは、ダウンリンクトラフィックチャネルと、割り当てチャネルと、を含むことができ、各ダウンリンクチャネルは、１つ以上の論理トーンを含み、各論理トーンは、セルの各セクター間で同期化されるダウンリンクホッピングシーケンスに後続する。
【０２３７】
ユーザー情報２８３６は、基地局２７００によって割り当てられた識別である端末ＩＤ情報２８４２と、ＷＴが通信を確立している特定の基地局２７００を識別する基地局ＩＤ情報２８４４と、ＷＴ２７００が現在所在するセルの特定のセクターを識別するセクターＩＤ情報２８４６と、を含む。基地局ＩＤ２８４４は、セルスロープ値を提供し、セクターＩＤ情報２８４６は、セクターインデックス型を提供し、セルスロープ値及びセクターインデックス型は、トーンホッピングシーケンスを導き出すために用いることができる。同じくユーザー情報２８３６に含まれるモード情報２８４８は、ＷＴ２８００がスリープモード、ホールドモード、又はオンモードのいずれにあるかを識別する。
【０２３８】
トーン部分組割り当てシーケンス情報２８５０は、ダウンリンクストリップ−シンボル時間情報２８５２と、ダウンリンクトーン情報２８５４と、を含む。ダウンリンクストリップ−シンボル時間情報２８５２は、フレーム同期化構造情報、例えば、スーパースロット、ビーコンスロット及びウルトラスロット構造情報、及び所定のシンボル期間がストリップ−シンボル期間であるかどうか、及びストリップ−シンボル期間である場合はストリップ−シンボル期間のインデックス及びストリップ−シンボルが基地局によって用いられるトーン部分組割り当てシーケンスを打ち切るためのリセットポイントであるかどうかを明記する情報を含む。ダウンリンクトーン情報２８５４は、基地局２７００に割り当てられた搬送波周波数と、トーンの数及び周波数と、ストリップ−シンボル期間に割り当てられるトーン部分組の組と、その他のセル及びセクター特有の値、例えばスロープ、スロープインデックス及びセクター型と、を含む情報を含む。
【０２３９】
ルーチン２８２０は、通信ルーチン２８２４と、無線端末制御ルーチン２８２６と、を含む。通信ルーチン２８２４は、ＷＴ２８００によって用いられる様々な通信プロトコルを制御する。例えば、通信ルーチン２８２４は、ワイドエリアネットワークを介しての（例えば基地局２７００との）通信及び／又はローカルエリアピア・ツー・ピアネットワークを介しての（例えば、異種の無線端末との直接的な）通信を可能にすることができる。さらなる例により、通信ルーチン２８２４は、（例えば基地局２７００からの）ブロードキャスト信号を受信するのを可能にすることができる。無線端末制御ルーチン２８２６は、受信機２８０２及び送信機２８０４の制御を含む無線端末２８００の基本的な機能を制御する。
【０２４０】
図２９に関して、割り当てられた電力レベルでの通信を可能にするシステム２９００が示される。例えば、システム２９００は、基地局内に少なくとも部分的に常駐することができる。システム２９００は、プロセッサ、ソフトウェア、又はその組合せ（例えばファームウェア）によって実装される機能を表す機能ブロックであることができる機能ブロックを含むものとして表されることが明確に理解されるべきである。システム２９００は、連動して動作することができる電気的構成要素から成る論理グループ２９０２を含む。例えば、論理グループ２９０２は、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するための電気的構成要素を含むことができる２９０４。例えば、第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含むことができる。さらに、論理グループ２９０２は、第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第１のセクターから第２の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するための電気的構成要素を備えることができる２９０６。第２の電力レベルは、例えば、第１の電力レベルと少なくとも０．５ｄＢ異なることができる。さらに、システム２９００は、電気的構成要素２９０４及び２９０６と関連づけられた機能を実行するための命令を保持するメモリ２９０８を含むことができる。電気的構成要素２９０４及び２９０６は、メモリ２９０８の外部の電気的構成要素として示されている一方で、該電気的構成要素のうちの１つ以上がメモリ２９０８内に存在できることが理解されるべきである。
【０２４１】
図３０に関して、多搬送波無線通信ネットワークにおいて割り当てられた電力レベルで通信するのを可能にするシステム３０００が示される。例えば、システム３０００は、基地局内に少なくとも部分的に常駐することができる。システム３０００は、プロセッサ、ソフトウェア、又はその組合せ（例えばファームウェア）によって実装される機能を表す機能ブロックであることができる機能ブロックを含むものとして表されることが明確に理解されるべきである。システム３０００は、連動して動作することができる電気的構成要素から成る論理グループ３００２を含む。例えば、論理グループ３００２は、第１の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第１の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するための電気的構成要素を含むことができる３００４。例えば、第１のチャネルは、第１の周波数帯域幅を含むことができる。さらに、論理グループ３００２は、第１の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第１のセクターから第２の電力レベルで第１のチャネルにおいて送信するための電気的構成要素を備えることができる３００６。さらに、論理グループ３００２は、第２の予め決められたパターンに基づいて第１の期間中に第１のセクターから第３の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信するための電気的構成要素を含むことができる３００８。第２のチャネルは、例えば、周波数において第１の周波数帯域幅と重なり合わない第２の周波数帯域幅を含むことができる。論理グループ３００２は、第２の予め決められたパターンに基づいて第２の期間中に第１のセクターから第４の電力レベルで第２のチャネルにおいて送信するための電気的構成要素を含むこともできる３０１０。さらに、システム３０００は、電気的構成要素３００４、３００６、３００８、及び３０１０と関連づけられた機能を実行するための命令を保持するメモリ３０１２を含むことができる。電気的構成要素３００４、３００６、３００８、及び３０１０は、メモリ３０１２の外部の電気的構成要素として示されている一方で、該電気的構成要素のうちの１つ以上がメモリ３０１２内に存在できることが理解されるべきである。
【０２４２】
実施形態が、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、プログラムコード又はコードセグメント内に実装されるときには、これらの実施形態は、記憶装置構成要素等の機械によって読み取り可能な媒体内に格納することができる。コードセグメントは、手順、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、又は、命令、データ構造、又はプログラムステートメントの組合せを表すことができる。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメータ、又はメモリ内容を渡す及び／又は受け取ることによって他のコードセグメント又はハードウェア回路と結合させることができる。情報、引数、パラメータ、データ、等は、メモリを共有する、メッセージを渡す、トークンを渡す、ネットワーク送信、等を含むあらゆる適切な手段を用いて渡す、転送する、又は送信することができる。
【０２４３】
ソフトウェア内に実装する場合は、本明細書において説明される技法は、本明細書において説明される機能を果たすモジュール（例えば、手順、関数、等）とともに実装することができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに格納してプロセッサによって実行することができる。メモリユニットは、プロセッサ内に又はプロセッサの外部に実装することができ、プロセッサの外部に実装する場合は、当業において知られる様々な手段で通信可能な形でプロセッサに結合させることが可能である。
【０２４４】
上述されていることは、１つ以上の実施形態の例を含む。当然のことであるが、上記の実施形態を説明することを目的として構成要素又は方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することは可能ではないが、様々な実施形態のさらに数多くの組み合わせ及び置換が可能であることを当業者は認識することができる。従って、説明される実施形態は、添付された請求項の精神又は適用範囲内にあるあらゆる変更、修正及び変形を包含することが意図されている。さらに、発明を実施するための形態又は特許請求の範囲において“含む”という表現が用いられている限りにおいて、該表現は、“備える”という表現が請求項において移行語として採用されたときの解釈と同様の包含性を有することが意図されている。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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