JP3723771B2 - 電力推定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、拡散スペクトル無線システムにおける送信の制御に係り、より詳細には、システム内の新たなトランザクションにより生じる送信電力増加を推定することに係る。特に、本発明は、方法の独立請求項の前文に記載の方法に係る。
【０００２】
【背景技術】
セルラーテレコミュニケーションシステムでは、セルラーテレコミュニケーションネットワークを通る単一のスピーチ接続又はデータ接続をベアラと称する。一般に、ベアラは、あるターミナル装置とネットワーク要素との間のデータ通信に関する１組のパラメータに関連付けられ、ここで、ネットワーク要素は、ベースステーションや、セルラーネットワークを別のテレコミュニケーションネットワークに接続するインターワーキングユニット（ＩＷＵ）である。ベアラに関連付けられる１組のパラメータは、通常、例えば、データ送信速度、許容遅延、許容ビットエラーレート（ＢＥＲ）、及びこれらパラメータの最小値及び最大値である。ベアラは、更に、パケット送信ベアラ又は回路交換ベアラであり、そして例えば、透過的又は非透過的接続をサポートする。ベアラは、ペイロード情報を送信するためにある移動ターミナルとあるネットワーク要素とを接続する指定パラメータを有するデータ送信経路と考えることができる。１つのベアラは、常に、１つの移動ターミナルのみを１つのネットワーク要素に接続する。しかしながら、ベアラは、多数のネットワーク要素を通過することができる。１つの移動通信手段（移動装置ＭＥ）は、あるセルラーテレコミュニケーションシステムでは、１つのベアラしかサポートせず、又、他のシステムでは、２つ以上の同時ベアラをサポートする。
【０００３】
情報を所望の方法で送信できるようにするために、無線インターフェイスを経ての接続は、所望のクオリティレベルを得なければならない。クオリティは、例えば、Ｃ／Ｉ、即ち搬送波対干渉比として表わすことができ、これは、受信した搬送波電力と、受信した干渉電力との比を表わす。接続のクオリティに対する他の尺度は、ＳＩＲ即ち信号対干渉比、Ｓ／Ｎ即ち信号対雑音比、及びＳ／（Ｉ＋Ｎ）即ち信号対雑音＋干渉比である。ビットエラー率（ＢＥＲ）又はフレームエラー率（ＦＥＲ）も、接続クオリティの尺度として使用される。典型的に、これら又は他の対応する尺度の１つに対するあるターゲットレベルが前もって決定され、そして接続ごとに、ターゲットレベルにできるだけ接近するように送信電力が調整される。送信電力は、所望のターゲットレベルを得るのに必要なものを越えてはならない。というのは、送信レベルがあまりに高いと、送信装置において電気エネルギーを浪費し、これは、ハンドヘルド式の移動ステーションでは重大であると共に、他の接続への干渉を招く。
【０００４】
受け入れ制御は、各ベアラが所望のＳＩＲレベルを得るよう確保する上で重要なファンクションである。受け入れ制御の目的は、新たなベアラに対して各新たな要求を検査し、そして要求されたベアラの送信電力を考慮に入れて、他のベアラに対するサービスの質を低下することなく、要求されたサービスを提供できるかどうか決定することである。他のベアラに影響せずに新たなベアラにサービスできる場合に、要求が受け入れられる。受け入れ制御は、通常、電力制御と協働し、従って、幾つかの他のベアラの送信電力を、他のベアラのＳＩＲターゲットレベルを保証するように調整することができる。
【０００５】
種々の受け入れ制御アルゴリズムが過去に提案されている。文献「SIR-Based Call Admission Control for DS-CDMA Cellular Systems」、Zhao Liu及びMagda El Zarki氏著、I2 Journal on selected areas in communications、第１２巻、第４号、第６３８−６４４ページ、１９９４年５月には、残留容量の概念をベースとするアルゴリズムが説明されている。残留容量は、ベースステーションが許容できる初期コールの追加数として定義される。残留容量が０より大きい場合には、新たなコールを受け入れることができる。残留容量は、測定されたＳＩＲレベル及びスレッシュホールドＳＩＲレベルから決定される。
【０００６】
別のアルゴリズムが、文献「Call Admission in Power Controlled CDMA Systems」、Ching Yao Huang及びRoy D. Yates著、proceedings of I2 VTS 46th Vehicular Technology Conference、１９９６年４月２８日−５月１日、米国、アトランタ、第１６６５−１６６９ページに掲載されている。この文献には、２つの簡単なアルゴリズムが説明されている。第１のアルゴリズムでは、新たなコールが進行中コールを最大電力で送信させるときには、その新たなコールが阻止される。第２のアルゴリズムでは、ベースステーションにおいて測定された全受信電力が所定のスレッシュホールドを越える場合に新たなコールが阻止される。
【０００７】
これらのアルゴリズムは、コール即ちベアラがリソース使用量に関して比較的同様であり、そして受け入れスレッシュホールドが、ベアラを受け入れても負荷を最大容量付近まで著しく増加しないレベルにセットされているときには、充分に機能する。しかしながら、これらのアルゴリズムは、ベアラが広範囲に変化する特性を有するとき、即ちネットワークが、通常のスピーチベアラのような低ビットレートベアラと、大容量データベアラ即ち生映像ベアラのような高ビットレートベアラの両方を取り扱う必要があるときには、充分に機能しない。このような種々様々なサービスが、例えば、現在開発中のＵＭＴＳセルラーテレコミュニケーションシステムによって提供される。例えば、ベースステーションにおいて測定された全受信電力が所定のスレッシュホールドより低い場合に新たなコールが許される従来のアルゴリズムでは、高ビットレートのベアラは、ネットワーク負荷を最大容量付近まで著しく増加させる。これは、スレッシュホールドに接近することが許された高レートベアラでも全負荷を著しく増加しないようにスレッシュホールドを下げることにより防止できるが、この場合には、低ビットレートのスピーチベアラは、たとえ残留容量がそれを受け入れることができても、拒絶されて終了となる。
【０００８】
更に別の受け入れ制御解決策は、ハードウェアの量により、例えば、接続の本数又は送信ビットの数により受け入れを制限することである。セルごとに別々に動作する受け入れ制御機構を考えた場合に、これらの非干渉ベース機構は、自分自身のセルの負荷しか考慮せず、一方、干渉ベース機構では、隣接セルにおける負荷も干渉測定において直接見ることができる。
【０００９】
【発明の開示】
本発明の目的は、拡散スペクトルテレコミュニケーションシステムにおいて新たなトランザクションによる干渉電力増加を推定するための方法を実現することである。本発明の更に別の目的は、公知の方法よりも更に正確な推定を与えることのできる方法を提供することである。
これらの目的は、少なくとも一部分は、現在分数負荷と、現在受信干渉電力レベルと、負荷ファクタΔＬとに基づいて干渉電力増加を推定する方法であって、上記負荷ファクタは、本質的に、チップレートと、新たなトランザクションのビットレートと、新たなトランザクションのサービス形式に対して推定される所要の信号対干渉比とに基づいて計算されるような方法により達成される。
【００１０】
本発明による干渉電力増加推定方法は、干渉電力増加推定方法の独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。本発明による受け入れ制御方法は、受け入れ制御方法の独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。本発明によるパケットスケジューリング方法は、パケットスケジューリング方法の独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。本発明によるシステムは、システムの独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。本発明によるネットワーク要素は、ネットワーク要素の独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。従属請求項は、本発明の更に別の効果的な実施形態を説明するものである。
【００１１】
本発明の効果的な実施形態によれば、新たなトランザクションによる干渉電力増加の推定は、少なくとも一部分は、現在分数負荷と、現在受信干渉電力レベルと、負荷ファクタΔＬとに基づいて計算され、そして負荷ファクタは、本質的に、次の式で計算され、
【数１２】

但し、Ｗはチップレート、Ｒは新たなトランザクションのビットレート、そしてＳＩＲは新たなトランザクションのサービス形式に対して推定される所要信号対干渉比である。
【００１２】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
Ａ．本発明の第１の好ましい実施形態
本発明の重要な特徴によれば、拡散スペクトルテレコミュニケーションネットワークの無線アクセスネットワークにおける新たなトランザクションによる干渉電力の増加は、以下に述べるように推定される。
ベースステーションの現在受信全干渉電力Ｐ_{rx_total}は、セル内ユーザからの干渉Ｐ_{rx_own}と、セル間ユーザからの干渉Ｐ_{rx_oth}と、システムノイズＰ_Nとに分割することができ、システムノイズは、無負荷システム（その搬送波からの干渉なし）の干渉電力である。更に、全電力は、制御不能電力Ｐ_{rx_nc}と、非リアルタイムユーザの制御可能電力Ｐ_{rx_nrt}の和として表わすこともできる。

【００１３】
制御不能電力Ｐ_{rx_nc}は、リアルタイムユーザの電力、セル間ユーザの電力及びノイズより成る。パケットスケジューラーは、制御可能電力Ｐ_{rx_nrt}をパケットユーザに割り当てる。受け入れ制御は、新たなユーザによる全電力の増加を推定する。式（１）は、次のように変換することができる。
【数１３】

【００１４】
但し、受信したセル間電力とセル内電力との比ｉは、次のように表わすことができる。
【数１４】

【００１５】
Ｐ_{rx_oth}＝ｉ・Ｐ_{rx_own} （６）
は、セル間干渉電力であり、従って、全アップリンク干渉電力は、次のように計算することができる。
【数１５】

これは、分数負荷と称される。分数負荷ηは、通常、アップリンク負荷指示子として使用される。例えば、アップリンク負荷が全容量の６０％であるといえる場合には、分数負荷η＝０．６０であることを意味する。
【００１６】
アップリンク干渉電力Ｉ_totalは、分数負荷ηが増加するときに増加する。分数負荷が著しく増加する場合にはカバレージエリアが収縮する。それ故、受け入れ制御及び負荷制御アルゴリズムが使用される。
式（８）ないし（１０）から、実際の導関数電力増加推定を次のように計算することができる。
【数１６】

ΔＬは、問題とする新たなトランザクションの負荷ファクタであり、Ｗは、チップレートであり、Ｒは、新たなトランザクションのビットレートであり、そしてＳＩＲは、トランザクションに対して推定される所要の信号対干渉比である。
【００１７】
Ｂ．本発明の第２の好ましい実施形態
本発明の更に別の効果的な実施形態によれば、アップリンク電力増加は、次のように推定することができる。
【数１７】

【００１８】
Ｃ．本発明の第３の好ましい実施形態
本発明の更に別の効果的な実施形態において、マルチユーザ検出を使用して、セル内干渉の少なくとも若干の作用が打ち消される。マルチユーザ検出を伴うアップリンク電力増加推定方法は、次のように計算することができる。
【数１８】

但し、βは、マルチユーザ検出の効率、即ちマルチユーザ検出器により打ち消されるセル内干渉の割合である。βが１に等しいときには、アップリンクのセル内干渉は、好ましくは打ち消され、即ちセル内ユーザは、完全に直交し、そしてβが０に等しいときには、アップリンクマルチユーザ検出は行われず、即ち受信器は、実際には、基本的なレーキ(Rake)受信器である。
【００１９】
Ｄ．本発明の第４の好ましい実施形態
図１は、本発明の効果的な実施形態による方法を示す。この方法は、新たなトランザクションに対してリソースを割り当てできるかどうか決定するのに使用される。トランザクションは、例えば、新たな接続、又は新たなデータパケットの送信である。この方法は、拡散スペクトルテレコミュニケーションシステムに適用することができる。
この方法によれば、現在受信干渉電力が受信器において測定され（１００）、その後、新たに要求された接続による干渉電力増加が推定される（２００）。次いで、合計渉電力、即ち測定された干渉レベルと推定された増加との和がスレッシュホールドより低いかどうかチェックされる（３００）。合計値がスレッシュホールドより低い場合には、トランザクションに対してリソースが割り当てられる（４００）。合計値がスレッシュホールドより低くない場合には、トランザクションに対してリソースが割り当てられない（５００）。
【００２０】
Ｅ．本発明の第５の好ましい実施形態
本発明の更に別の効果的な実施形態では、上述した干渉電力増加推定方法が受け入れ制御に使用され、即ち上述したトランザクションが新たに要求される接続である。この実施形態によれば、拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおける受け入れ制御方法は、
現在受信干渉電力を受信器において測定し、
新たに要求された接続による干渉電力増加を、少なくとも一部分は、現在分数負荷と、現在受信干渉電力レベルと、負荷ファクタΔＬとに基づいて推定し、この負荷ファクタは、本質的に、次の式で計算され、
【数１９】

但し、Ｗはチップレート、Ｒは新たな接続のビットレート、そしてＳＩＲは新たな接続のサービス形式に対して推定される所要の信号対干渉比であり、
上記現在受信干渉電力と上記干渉電力増加との和をスレッシュホールドと比較し、そして
上記和が上記スレッシュホールドより小さい場合には、上記新たに要求された接続に対してリソースを割り当てる、
という段階を含む。
【００２１】
本発明の更に別の特徴によれば、干渉電力増加の推定ΔＰ_{rx_total}は、本質的に次のように計算することができる。
【数２０】

但し、ηは、現在分数負荷である。
本発明の更に別の特徴によれば、干渉電力増加の推定ΔＰ_{rx_total}は、本質的に次のように計算することができる。
【数２１】

但し、ηは、現在分数負荷である。
【００２２】
Ｆ．本発明の第６の好ましい実施形態
本発明の更に別の効果的な実施形態では、上述した干渉電力増加の推定方法がパケットスケジューリングに使用され、即ち上述したトランザクションが新たなデータパケットの送信である。この実施形態によれば、拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおけるデータパケットのスケジューリング方法は、
現在受信干渉電力を受信器において測定し、
新たなパケットの送信による干渉電力増加を、少なくとも一部分は、現在分数負荷と、現在受信干渉電力レベルと、負荷ファクタΔＬとに基づいて推定し、この負荷ファクタは、本質的に、次の式で計算され、
【数２２】

但し、Ｗはチップレート、Ｒはパケットの送信に使用されるビットレート、そしてＳＩＲはパケットの成功裡な送信及び受信に対して推定される所要の信号対干渉比であり、
上記現在受信干渉電力と上記干渉電力増加との和をスレッシュホールドと比較し、そして
上記和が上記スレッシュホールドより小さい場合には、上記パケットの送信に対してリソースを割り当てる、
という段階を含む。
【００２３】
本発明の更に別の特徴によれば、干渉電力増加の推定ΔＰ_{rx_total}は、本質的に次のように計算することができる。
【数２３】

但し、ηは、現在分数負荷である。
本発明の更に別の特徴によれば、干渉電力増加の推定ΔＰ_{rx_total}は、本質的に次のように計算することができる。
【数２４】

但し、ηは、現在分数負荷である。
【００２４】
Ｇ．本発明の第７の好ましい実施形態
本発明の更に別の効果的な実施形態によれば、拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおいて新たなトランザクションによるアップリンク方向の干渉電力増加を推定するシステムが提供される。この実施形態によれば、このシステムは、少なくとも一部分は、現在分数負荷と、現在受信干渉電力レベルと、負荷ファクタΔＬとに基づいて干渉電力増加の推定を計算するための手段と、次の式により負荷ファクタを計算するための手段とを備え、
【数２５】

但し、Ｗはチップレート、Ｒは新たなトランザクションのビットレート、そしてＳＩＲは新たなトランザクションのサービス形式に対して推定される所要の信号対干渉比である。
【００２５】
本発明の更に別の特徴によれば、このシステムは、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）のようなネットワーク要素において構成される。無線ネットワークコントローラは、ＵＭＴＳテレコミュニケーションネットワークの無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の一部分でよい。
Ｈ．更に別の事柄
以上の説明に鑑み、当業者であれば、本発明の範囲内で種々の変更がなされ得ることが容易に明らかであろう。本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明の真の精神及び範囲から逸脱せずに多数の変更や修正がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好ましい実施形態による方法を示すフローチャートである。

Claims (9)

1. 拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおいてトランザクションによるアップリンク方向の干渉電力増加を推定する方法であって、
   現在分数負荷をアップリンク負荷指示子として定義する段階と、
   現在受信干渉電力レベルを受信器において測定する段階と、
   アップリンク方向の干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を、
   

   

   若しくは
   

   

   として計算する段階であって、ここで、ηは現在分数負荷であり、Ｐ _{rx_total} は現在受信干渉電力レベルであり、ΔＬは負荷ファクタであり、上記負荷ファクタは、
   

   

   で計算され、ここで、Ｗはチップレート、Ｒは新たなトランザクションのビットレート、そしてＳＩＲは新たなトランザクションのサービス形式に対して推定される所要信号対干渉比である、上記計算する段階と、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 上記トランザクションは、新たな接続である請求項１に記載の方法。
3. 上記トランザクションは、データパケットの送信である請求項１に記載の方法。
4. 拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおける受け入れ制御方法であって、
   現在分数負荷をアップリンク負荷指示子として定義する段階と、
   現在受信干渉電力レベルを受信器において測定する段階と、
   新たに要求された接続による干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を、
   

   

   若しくは
   

   

   として計算する段階であって、ここで、ηは現在分数負荷であり、Ｐ _{rx_total} は現在受信干渉電力レベルであり、ΔＬは負荷ファクタであり、上記負荷ファクタは、
   

   

   として計算され、ここで、Ｗはチップレート、Ｒは新たなトランザクションのビットレート、そしてＳＩＲは新たな接続のサービス形式に対して推定される所要信号対干渉比である、上記計算する段階と、
   上記現在受信干渉電力レベルと上記干渉電力増加の推定との和をスレッシュホールドと比較する段階と、そして
   上記和が上記スレッシュホールドより小さい場合には、上記新たな接続に対してリソースを割り当てる段階と、
   を備えることを特徴とする方法。
5. 拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおいてデータパケットをスケジューリングする方法であって、
   現在分数負荷をアップリンク負荷指示子として定義する段階と、
   現在受信干渉電力レベルを受信器において測定する段階と、
   新たなパケットの送信による干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を、
   

   

   若しくは
   

   

   として計算する段階であって、ここで、ηは現在分数負荷であり、Ｐ _{rx_total} は現在受信干渉電力レベルであり、ΔＬは負荷ファクタであり、上記負荷ファクタは、
   

   

   として計算され、ここで、Ｗはチップレート、Ｒはパケットの送信に使用されるビットレート、そしてＳＩＲはパケットの成功裡な送信及び受信に対して推定される所要信号対干渉比である、上記計算する段階と、
   上記現在受信干渉電力レベルと上記干渉電力増加の推定との和をスレッシュホールドと比較する段階と、そして
   上記和が上記スレッシュホールドより小さい場合には、上記パケットの送信に対してリソースを割り当てる段階と、
   を備えることを特徴とする方法。
6. 拡散スペクトルセルラーテレコミュニケーションシステムにおいて新たなトランザクションによるアップリンク方向の干渉電力増加を推定するシステムであって、
   現在分数負荷をアップリンク負荷指示子として定義する手段と、
   現在受信干渉電力レベルを受信器において測定する手段と、
   干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を、
   

   

   若しくは
   

   

   として計算する手段であって、ここで、ηは現在分数負荷であり、Ｐ _{rx_total} は現在受信干渉電力レベルであり、ΔＬは負荷ファクタである、上記干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を計算する手段と、
   上記負荷ファクタを、
   

   

   として計算する手段であって、ここで、Ｗはチップレート、Ｒは新たなトランザクションのビットレート、そしてＳＩＲは新たなトランザクションのサービス形式に対して推定される所要信号対干渉比である、上記負荷ファクタを計算する手段と、
   を備えることを特徴とするシステム。
7. セルラーテレコミュニケーションネットワークのネットワーク要素であって、
   現在分数負荷をアップリンク指示子として定義する手段と、
   現在受信干渉電力レベルを受信器において測定する手段と、
   新たなトランザクションによる干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を、
   

   

   若しくは
   

   

   として計算する手段であって、ここで、ηは現在分数負荷であり、Ｐ _{rx_total} は現在受信干渉電力レベルであり、ΔＬは負荷ファクタである、上記干渉電力増加の推定ΔＰ _{rx_total} を計算する手段と、
   上記負荷ファクタを、
   

   

   として計算する手段であって、ここで、Ｗはチップレート、Ｒは新たなトランザクションのビットレート、そしてＳＩＲは新たなトランザクションのサービス形式に対して推定さ れる所要信号対干渉比である、上記負荷ファクタを計算する手段と、
   を備えることを特徴とするシステム。
8. 上記ネットワーク要素は、無線ネットワークコントローラである請求項７に記載のネットワーク要素。
9. 上記ネットワーク要素は、ＵＭＴＳセルラーシステムの無線ネットワークコントローラである請求項７に記載のネットワーク要素。

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