(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各トランシーバがすべての利用可能な通信チャンネルを使用することができるところから方法が始まり、かつ該トランシーバ間のインタラクションによって、網の各トランシーバが、近隣のトランシーバに与えられた通信チャンネルを用いることを抑制する、無線トランシーバ網についての通信チャンネル割当て方法であって、
前記抑制は、各トランシーバの各通信チャンネルについての優先度値を生成することによって行なわれ、この優先度値はそのトランシーバによるその通信チャンネル上で予期される干渉のレベルを示すものであり、
各トランシーバから一組の試験信号を送信することであって、各試験信号は通信チャンネルのそれぞれ一つを表しているものと、
各トランシーバにおいて他のトランシーバから受取った干渉している試験信号の強度を測定することと、
それぞれの受取った干渉している試験信号の強度に依存してトランシーバが送信する各試験信号の電力を調節することと、を備え、
所与のトランシーバでの各通信チャンネルについての該優先度値はそれぞれの受取った干渉している試験信号の強度によって判断され、その結果、より強い干渉している試験信号を有するチャンネルはより低い優先度値を有し、より弱い干渉している試験信号を有するチャンネルはより高い優先度値を有する、方法。
【請求項２】
各トランシーバはそれぞれの優先度値として生成されたものに従って使用にあてる通信チャンネルを選ぶ請求項１記載の方法。
【請求項３】
各トランシーバは抑制シグナリングチャンネルの組の各々の上で信号を送り、該通信チャンネルの各々一つについてこのような抑制シグナリングチャンネルが一つあるものとし、各抑制シグナリングチャンネル上での送信の強度は、そのトランシーバの対応する通信チャンネルの現在の優先度値に比例している請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
各トランシーバは送信モードと受信モードとの間で交番する請求項１または２または３記載の方法。
【請求項５】
該トランシーバは同期されていて、一つのトランシーバが受信モードにあるときには、他のすべてのトランシーバが送信モードにある請求項４記載の方法。
【請求項６】
該トランシーバは受信モードと送信モードとの間をランダムに切り換える請求項４記載の方法。
【請求項７】
各トランシーバと共働する遠隔トランシーバユニットがそれぞれのトランシーバと同じ時に試験信号を送るように構成されている請求項４に記載の方法。
【請求項８】
無線チャンネルを選ぶための通信チャンネル選択手段を備えた無線トランシーバであって、
該選択手段は該トランシーバと近隣のトランシーバとの間のインタラクションを処理するための手段を有し、該トランシーバがその近隣が個別のチャンネルを使用することを抑制するか、あるいは近隣によって抑制されるかするようにし、該抑制は、そのトランシーバによるその通信チャンネル上で予期される干渉のレベルを示す各通信チャンネルについての優先度値を生成することによって行なわれ、
通信チャンネルのそれぞれの一を各々表す代表に試験信号の組を送るための手段と、
他のトランシーバから受取った干渉している試験信号の強度を測定するための手段と、
それぞれの受取った干渉している試験信号の強度に依存して送信する各試験信号の電力を調節するための手段と、
それぞれの受取った干渉している試験信号の強度を判断して、そこから各通信チャンネルについての優先度値を求めるための手段であって、その結果、より強い干渉している試験信号を有するチャンネルはより低い優先度値を有し、より弱い干渉している試験信号を有するチャンネルはより高い優先度値を有するものと、を備える無線トランシーバ。
【請求項９】
抑制シグナリングチャンネルの組の各々の上で信号を送るようにされていて、各通信チャンネル用に抑制シグナリングチャンネルが一つ宛あり、各抑制シグナリングチャンネル上の送信強度はトランシーバの対応する通信チャンネルについての現在の優先度値に比例しているようにされている請求項８記載の無線トランシーバ。
【請求項１０】
送信モードと受信モードとの間でトランシーバを交番させるようにする制御手段を備えた請求項８記載の無線トランシーバ。
【請求項１１】
前記制御手段が他のトランシーバと共働するようにされて、それにより一つのトランシーバが受信モードにあるときには他のすべてのトランシーバが送信モードにあるように構成されている請求項１０記載の無線トランシーバ。
【請求項１２】
前記制御手段はトランシーバが受信モードと送信モードとの間をランダムに切換える請求項１０記載の無線トランシーバ。
【請求項１３】
該無線トランシーバと共働している遠隔トランシーバユニットを制御して、それぞれのトランシーバと同じ時に試験チャンネル上で送信する手段を備えた請求項１０記載の無線トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
この発明は無線網内で無線トランシーバに対するチャンネルの割当てに関する。ここで記述した実施形態はセルラ電話網の固定基地局（ベースステーション）に向けられているが、この発明は無線送信機及び／又は受信機の他の網でも応用を見出せるものである。
【０００２】
従来の技術
セルラ電話網は多数の固定基地局トランシーバと、それよりももっと多数のモバイルハンドセットであって無線チャンネルを経て基地局と通信するものとで構成されている。セルラ（セル構造の）電話網がその名前の由来となっている“セル”は個々の固定無線基地局のカバー（受持ち）領域である。各オペレータは有限数の無線チャンネルを使用することが許されていて、網内の各電話呼にとっては、別なチャンネル上で運ばれるというほどに十分な数の無線チャンネルが存在するわけではない。したがって、このような網の中心的な原理はチャンネル再使用であり、いつでもたくさんの基地局が各チャンネル上で動作していてよいようにする。これが電話呼間に干渉を生じさせる可能性を作り出している。同じチャンネルを用いる他の呼からの干渉は“コチャンネルインターフェアランス（共通チャンネル干渉）”として知られている。別なチャンネルを用いる他の呼が原因となっての“アジャセント（隣接）チャンネル”干渉もまた問題である。周波数帯４０００〜４０２５ｋＨｚに対応するチャンネル上で行なわれる呼は隣接する帯域４０２５〜４０５０ｋＨｚ上の呼からの干渉を免れない。隣接チャンネル干渉は同じセル内の二つの呼間で、隣接するセル間と同様に発生することができる。
【０００３】
網オペレータが直面する問題は、基地局に対してチャンネルを割当てて、網を介したチャンネルについての需要が適うようにしながら、干渉を受容できるレベル内に保つようにすることである。こういった目標は明らかに競合（コンフリクト）を生じていて、各基地局に対してもっとチャンネルが割当てられるとすると、そのときには各チャンネルはもっと基地局によって使われなければならず、それによって受容できないほどの干渉を避けるように計画を立てることはよりむづかしいものとなる。
【０００４】
加えられる困難なことは、網全体での需要が均一でもないし、また安定もしていないことである。あるセルは一日のうちの特定の時間に大きな需要を経験するがその日の残りの部分では平均よりも低い需要しかなく、例えばコミュータトラヒック（通勤時のトラヒックの意）という主動脈が通るセルがそれにあたる。もっと悪いのは、効率的なチャンネル割当てについては予測できない変動が需要にあって、それが道路混雑とか、列車サービスの乱れとか、報道（ニュース）媒体にとって注意をひくような事象といった類の事象から生ずることである。
【０００５】
オペレータにとっての現在普通に行なわれている実務は固定したチャンネル割当て計画を用いることである。特定の基地局のいずれかで使用されているチャンネルは“周波数計画（フリケンシィプラン）”によって決められている。この計画は定期的に修正されて、サービス規準の品質に適うようにしており、例えば需要の変化に適うようにし、また新しい基地局の設置ができるようにしている。一つの周波数計画が存在する間は、各基地局はそれ自体のチャンネル割当てを有していて、これがその計画が生きている間は同じに留まり、この期間は一般に数ヶ月となっている。
【０００６】
本願出願人はすでに国際特許出願（ＷＯ９９／５６４８８）を保有し、ここでは各基地局が自立形の交渉ユニット（autonomous negotiating unit）であるチャンネル割当て用の方法が開示されている。各基地局トランシーバは優先度値（preference value）として０ないし１を全体のチャンネル割当て計画にとって利用可能な各チャンネルについて有している。基地局は各チャンネルについての優先度値を、同じチャンネルについての近隣の優先度に基づいて調節する。あるチャンネルについてのその近隣の優先度が大きければ、同じチャンネルについての基地局の優先度の減り方が大きくなる。最初は、すべての基地局がすべてのチャンネルについてほぼ同じ優先度をもつのであるが、時間が経過すると、異種混合重合体が発生し、セル間での抑制的なフィードバックによりそれが増幅される。特定の基地局が終局的にはあるチャンネルについて顕著な優先度を有することになるが、他のすべてのチャンネルについてのそのものの優先度は近隣からの抑制が原因して低いことになる。
【０００７】
いつでもこの優先度の異種混合の組は実現性のあるチャンネル割当て計画にアルゴリズムを適用することによって変えることができ、このアルゴリズムは各基地局での最高優先度チャンネルを採り上げて、このチャンネルをハンドセットとの通信で実際に使用される基地局へ割当てる。
【０００８】
このプロセスの間に、各基地局では、各チャンネルについての各優先度に対する調節はすべての近隣からの抑制に比例している。抑制は次のように計算される：各近隣について、同じチャンネルに対するその近隣の優先度はルックアップテーブルから得られた係数によって乗算され、このテーブルはその近隣からの潜在的な干渉（ポテンシャルインターフェアランス）の強度を表わしている（すなわち、もし基地局とこの近隣とが実際に同じチャンネルを使用してそのハンドセットと通信をするとして生じた共チャンネル干渉の程度を表わしている）。近隣の近くでは、この係数は一般に大きく、また近隣から遠ざかると低くなる。例外があってもよく、その場合には地理的に遠方の近隣が、地形のもたらす奇妙な振舞い（quirk of the terrain）と電波伝搬特性が原因となって大きく干渉をもたらすことができる場合である。このことが大きな係数に反映される。逆に、局所的なトポロジイ（位相幾何学的形状）が地理的に近い近隣間での干渉を抑制することができる。経験される全体の抑制は問題となっているチャンネル上のすべての近隣について計算された全部の抑制の単純和となる。
【０００９】
係数に指定される値はこの方法により作られるチャンネル割当ての品質にとって重要である。もし係数が近隣から基地局への抑制の強度を正確に反映していないとすると、そのときはチャンネルが割当てられて実際のシステムで使用されるときに、予期されたものよりも大きな干渉となりそうである。これが最適化技術に伴う共通の問題であり、解決の品質はどのくらい正確にサーチ（探索）空間が、解決が実行されなければならない現実さを表わしているかに依存している。
【００１０】
ルックアップテーブルをコンパイル（編集）するプロセスはモバイル監視ユニット（人がバンに乗っている“man in a van”）を必要とし、網内の各種の場所で信号強度を測定するのにあてる。基地局からモニタ（監視ユニット）の場所までの信号の減衰は監視ユニットにより測定された信号強度から計算することができる。この作業は時間のかかるものである。好ましいのはトラヒックの少いとき（例えば夜中）に実行されることであり、それによって基地局が既知の電力の試験信号を送るために貢献するようにする。もし試験信号が使用され、それが基地局の現在の周波数割当ての一部でないとすると、試験信号は他の近くの基地局からの信号と干渉することになる。さらに、たとえ大いに正確なテーブルが作られたとしても、網に変更がされるまで正確に留まるにすぎない。新しい基地局が構築されるとすると、テーブルは時代遅れのものとなる。局所的なトポグラフィの変化として建物の新築や取りこわしのようなものがあったり、樹木の葉といった季節効果や、天候の変化でさえも以前の状態の下で苦労して構築したテーブルの精度に影響を与えることになる。
【００１１】
課題を解決するための手段
この発明によると、無線トランシーバ網用の通信チャンネル割当てプロセスが提供されていて、この網では、各トランシーバが利用可能な通信チャンネルのすべてを使用する潜在的な地位（ポテンシャル）を有していて、トランシーバ間の干渉（相互作用）の組合せを処理して、網の各トランシーバが与えられた通信チャンネルをその近隣が使用することを抑制するようにし、各トランシーバにおける各通信チャンネルについての優先度値を生成するようにしてそのトランシーバによりその通信チャンネル上で予期される干渉のレベルを示すようにし、併せて各トランシーバが一組の試験信号を通信チャンネルのそれぞれ関与するものを代表しているところに送り、各トランシーバが他のトランシーバから受取った干渉している試験信号の強度を測定して、それぞれの受取った干渉している試験信号の強度に従い送信している各試験信号の電力を調節して、各通信チャンネルについての優先度値がそれぞれの受取った干渉用試験信号の強度によって決められるようにしていることが特徴となっているプロセスが提供されている。
【００１２】
また別な視点でとらえると、無線トランシーバが提供されていて、このトランシーバは無線チャンネルを選ぶための通信チャンネル選択手段を備えていて、この選択手段はトランシーバと、近隣のトランシーバとの間の干渉（相互作用）を処理するための手段を有するものであり、トランシーバが個別チャンネルを使用することを近隣に対して抑制するか近隣から抑制されていて、この抑制は各通信チャンネルについての優先度値を生成することにより行なわれ、優先度値はそのトランシーバによるその通信チャンネル上で予期される干渉のレベルを示すものとなっていて、併せて、該トランシーバは通信チャンネルのそれぞれのものの各代表に試験信号の組を送るための手段と、他のトランシーバから受取った干渉している試験信号の強度を測定する手段と、それぞれの受取った干渉している試験信号の強度に従って送る各試験信号の電力を調節する手段と、それぞれの受取った干渉している試験信号の強度を判断して、そこから各通信チャンネルについての優先度値を求める手段とを備えたことを特徴としたトランシーバが提供されている。
【００１３】
発明の実施の形態
この発明では、上記の特許出願で使用した係数のテーブルがトランシーバ自体により行なわれた信号強度測定値によって置換されている。このトランシーバはこういった測定値を生じさせるために試験信号を送受信することによって協働関係をとっている。
【００１４】
各基地局トランシーバは移動（モバイル）ハンドセットとの間で、正常のトラヒックとシグナリングとデータ転送とを処理するためにそこに割当てられた通信チャンネルを使用する。したがって、例えば、特定のトランシーバは二つのチャンネル（各チャンネルには七つの時間（タイム）スロットがある）を用いて１４個のハンドセットと通信することができることになる。
【００１５】
加えて、このトランシーバは“抑制シグナリング”チャンネルの特別の組の各々に信号を送る。割当て計画に対して利用可能な通信チャンネルのすべてのものに対して、こういった抑制シグナリングチャンネルの一つが存在するが、こういったチャンネルは、各チャンネルがもっとずっと狭い帯域幅のものであることが理由となってずっと少いスペクトラムを占有することになる。各抑制シグナリングチャンネルは、無線スペクトラム内で関係している通信チャンネルに近づいたものでなければならず、それによって、分散特性が似たものとなるようにする。もし十分な容量があれば、抑制シグナリングチャンネルはスペアタイム（予備の時間）か周波数スロットで通信チャンネル自体のもので搬送されてよい。各抑制シグナリングチャンネル上での送信の強度は対応する通信チャンネルについてそのトランシーバの現在保持している優先度値に比例したものである。気が付いていなければならないことは、各抑制シグナリングチャンネルが各トランシーバから送られるべきこととなっていて、それは現在関係する通信チャンネルが割当てられているかいないかに拘らず言えることである。この動的な割当てプロセスの使用からの効率の利得は抑制チャンネルを脇に置いておくことによる帯域幅の損失に整合したもの以上となる。
【００１６】
トランシーバは、同じ周波数で同時放送をしながら、その近隣のすべてからの信号強度を測定することはできず、その理由は、これが近くのオブジェクトから反射した自分自身の送信を検出することがあるかもしれないことによる。言い換えると、トランシーバは同じ周波数で同時刻に送信と受信とをしてはならない。トランシーバはその大部分の時間を送信モードで費し、ほんの僅かの“聴く（リスニング）”期間を間にはさんでいる。聴くタイミングは網の大きさに依存する。小さな同期網では、各トランシーバにユニークな聴く期間を与えることが可能となる。したがって、一つのトランシーバが聴いているときに他のすべてが送信をしていることになる。大きなあるいは非同期の網では聴くことはランダムに発生することになる。したがって、一つのトランシーバが聴いていたとすると、他のあるトランシーバもまた聴いていることになる。このことが意味するのは、この瞬間に、聴いているトランシーバが網の残りのサブセットを聞くことができないということである。しかしながら、次の聴く時間には別のランダムなサブセットとなっていて、これが沈黙であり、いくつかの聴く時間の間には（僅かであるかもしれないがしばしばとなることができることであるが）トランシーバが無線レンジ内で他のすべてのトランシーバからの信号を受信することになる。
【００１７】
干渉はセル間でも発生し得るのであり、この場合セルの基地局は互に遮へいされていて、例えば丘で遮られていて、もしモバイル（移動）ユニットが両方の基地局のレンジ内部にあると、例えばその丘の一番高いところにいるとこのような状態となる。基地局が干渉についてのこのような源（ソース）を検出できるようにするためには、モバイルユニットはまた抑制シグナリングチャンネル上で送信をするようにされてもよい。これは基地局がセルの近くに置かれた干渉の潜在的な発生源を検出できるようにするもので、このようなセルに近い基地局はそれ自体が干渉の発生源でない場合でも検出出来るようにする。モバイルユニットはその送信の中に、そのものの識別子を、あるいはユニットが現在働いている相手の基地局の識別子を含めて、その基地局が識別できるようにし、また干渉の発生源として無視するようにすることができる。代って、モバイルユニットはその現在の基地局によって抑制されて、ユニットは現在の基地局も抑制信号を送っているときに抑制信号を送るだけとするようにしてもよい。
【００１８】
各基地局は各抑制シグナリングチャンネルの信号強度を測定する。このときには一緒に作動しているモバイルユニットからのいずれの信号も無視することとし、それには送られた識別コードか基地局の識別コードによる識別が行なわれる。これらの測定値が各チャンネルについての基地局自体の優先度の全抑制を決めるために使用される。
【００１９】
このプロセスを通して、基地局は割当てられた通信チャンネルを用いて正常の呼トラヒック上でモバイルユニットと共働関係を続行できる。
【００２０】
この発明は干渉強度係数のテーブルの必要性と、このテーブルへの依存性とを取除いている。これがテーブルの編集努力を除去し、以前に触れたテーブル内の不正確さを回避している。
【００２１】
こういった好都合なことは、とくに網自体が急速に変化している状態では重要なことであり、その理由として、正確なテーブルが作られ得ない周囲状況には動的な測定／自己調節トランシーバが適していることがあげられる。一つの可能な応用として、網が高度に変更可能とされている軍用移動通信の場合がある。軍隊が前進するときには、その“基地局”もまた無論移動する“ヘッドセット”と同じように移動する。伝統的なチャンネルに分けられた無線網では、代りのものは、帯域幅の使用をまことに非効率とし、実は帯域幅は軍用通信を運用するために求められるデータレートとともに重要なものとなっている。
【００２２】
別な応用は将来の活性網であり、これはその接続性（connectivity）を動的に変えられるものである。この類推は、提供されたモバイル網が無線スペクトラムを用いてチャンネルについて交渉をし、併せてデータを送るようにし、活性網はデータパケットと一緒に交渉信号を送るものである。したがって、近隣のルックアップテーブルを持つのではなく、交渉信号を聴いてそれを使って近隣の絵を動的に構築することになる。
【００２３】
実施例
添付の図面を参照して実施例を詳細に記述して行く。
【００２４】
図１ないし３では二つの基地局トランシーバＢＳ１，ＢＳ２が示されていて、両方とも六つのトラヒックチャンネルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにアクセスしている。図１の先行技術システムの場合には、中央制御器が最適割当てを判断し決定していた。これはある時間期間にわたって集めた干渉（相互作用）及びブロッキングデータに基づいて“オフライン”で生じていた。最適割当てがそこで網に対して課せられることになる。最適割当ては図１でマーカによって示されていて、そこではチャンネルＡ，Ｃ，ＤがＢＳ１にまたチャンネルＢ，Ｅ，ＦがＢＳ２に割当てられている。
【００２５】
図２はＷＯ９９／５６４８８で開示された先行技術のシステムの割当て方法を示している。各基地局は一組の優先度値を保持しており、これが程度を付けた陰影のある六つのチャンネルマーカで図２に示されている。基地局はこれらの優先度を網内の他の基地局に通信し、そこではこの優先度を全体で合意されている強度係数テーブル内の関連の係数により乗算をする。結果として得られた値が他の基地局における優先度値に対する抑制圧力として使用される。チャンネルを選ぶときには、各基地局はチャンネルを使用するが、このチャンネルには最高の優先度値を備わっている。プロセスはシミュレーションとして実行されてよく、結果の優先度はシミュレーションが実行されたときに基地局に通信されるか、あるいは、各基地局がプロセスの自己の部分を実行してよく、その際には前もって用意された強度係数テーブルが使用される。
【００２６】
図３はこの発明の原理を示す。図２のように、基地局はすべてのチャンネルについての優先度値を保持している。違いはこれらの優先度値が信号強度（信号振幅）としてレンジ内のいずれもの近隣に向けて無線チャンネルの組上で通信され、近隣はそこでこの信号の強度を使用して自分自身のチャンネルについての優先度値についての抑制圧力を判断する。
【００２７】
図４は、このシステムで動作するようにされた基地局トランシーバを模式的に示す。このシステムはこのような基地局トランシーバのいくつかと共働することが求められていることは理解できよう。基地局はアンテナ１を有し、このアンテナが通常のやり方でトランシーバ２に接続され、いくつかの無線チャンネル上で呼トラヒックを処理する。加えて、別な送信機３があり、この送信機がいくつかの試験チャンネルの各々、すなわち、主トランシーバ２による使用にとって利用可能な各無線チャンネルについて一つ、について試験信号を送る。図５に示すように、こういった試験チャンネル２１，２２，２３，２４，２５，２６はトラヒックチャンネル１１，１２，１３，１４，１５，１６（図５ａ）の間の無線スペクトラムの中に並べることができ、別のチャンネルの組はそれぞれのトラヒックチャンネル（図５ｃ）内部でタイムスロット３１，３２，３３，３４，３５，３６，３６のようにトラヒックチャンネル（図５ｂ）に密接して一緒に並べられるか、あるいは単一の専用試験チャンネル２０（図５ｄ）内部でタイムスロットのように並べられるかしている。
【００２８】
各トランシーバはまた、この試験チャンネルを検出するための受信機４を有している。このシステムはタイマ５により制御され、このタイマは送信機３と受信機４とが同時に動作しないことを確かなものとしている。個々の基地局の受信時間はランダムであってよいし、あるいは個々の基地局間で編成がされていてよい。
【００２９】
受信機４が動作中には、他の基地局からの試験信号の送りを検出する。信号強度が測定され（測定システム６）、その結果が制御システム７によって使用されて、各チャンネルについての優先度値が判断して決められる。検出された信号が強いほど、優先度値は低くなる。
【００３０】
優先度値は増幅器システム８を制御するために使用され、システム８は送信機３により送られる各チャンネルの信号強度を制御する。またシステム８はトラヒックトランシーバ２を制御するためにも使われ、制御の際にはどのトラヒックが優先度値に従って使用されることになるかを選択することが行なわれる。
【００３１】
遠隔トランシーバユニットは、モバイルユニットもしくは中継器のようなトランシーバと共働して、抑制シグナリングチャンネル上で送信をすることもできる。モバイルユニットはその送りの中に、そのものの識別子を示すもの、あるいは現在動作している相手の基地局の識別子を示すものを含ませて、受信機４が相手を識別し、干渉の発生源としてそれらを無視できるようにする。あるいは代って、モバイルユニットが基地局により制御できて、それにより、基地局送信機３もまた送信中（したがってこのときは受信機が動作していない）に限り送信できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  通常のチャンネル割当て実務を示す図。
【図２】  先行技術出願ＷＯ９９／５６４８８に記述されている発明の原理を示す図。
【図３】  この発明の原理を示す図。
【図４】  この発明による基地局トランシーバを示す図。
【図５】  この発明のシステムについて二つの可能なチャンネル割当て計画を示す図。
【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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