JP2000091987A - パケット交換通信システムおよびパケット交換通信する方法 - Google Patents

パケット交換通信システムおよびパケット交換通信する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｗ−ＣＤＭＡ通信における高速閉ループパワ
ー制御を提供する。 【解決手段】 局が少なくとも１つのユーザと通信する
ダウンリンク通信チャネルからなるパケットスイッチト
通信システムが提供され、このダウンリンク通信チャネ
ルは、複数のフレームへと分割される。各フレームは複
数のデータパケットを備え、各データパケットは、所定
のユーザに送られ、そのユーザの伝送パワー制御情報を
備える。そして、各フレームにおける少なくとも１のデ
ータパケットがこの通信システムの少なくとも１の他の
ユーザの伝送パワー制御情報を備える。このシステム
は、ヌルユーザパケットを備えることができる。これ
は、この通信システムの少なくとも１のユーザの伝送パ
ワー制御情報を備えるような所定のものとは相違する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信システムに関
し、特に、広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）通
信における高速閉ループパワー制御(fast closed loop
power control)の方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤＭＡシステムにおけるユーザトラフ
ィックは伝統的に、回路によりスイッチングされ、呼が
セットアップされると、サービス要求の継続時間にわた
って接続が維持されていた。アップリンクとダウンリン
ク両方に対して各アクティブユーザに専用トラフィック
チャネル（Dedicated Traffic Channel：ＤＴＣＨ）が
割り当てられ、各ＤＴＣＨはユニークな拡散符号によっ
て特徴づけられている。全体のセッションにわたって、
ＤＴＣＨはアクティブユーザにより排他的に用いられ
る。
【０００３】この回路によりスイッチングされる方法は
堅牢であり、マクロダイバーシチ（ソフトハンドオー
バ）パワー制御をサポートすることにより高いシステム
キャパシティを発揮している。広帯域マルチサービスＣ
ＤＭＡシステムにおいて、非常にバースト的なトラフィ
ックはデータレート、従って、拡散ファクタおよび拡散
符号を調整することによりサポートされる必要がある。
しかし、この拡散符号を迅速に調整する必要性は非常に
複雑な符号割り当てアルゴリズムを必要とさせてしま
う。
【０００４】バースト的サービスに対処する別の一般的
な方法として、パケットスイッチされたデータを用いる
ものがある。ＥＴＳＩ ＵＭＴＳ Ｗ−ＣＤＭＡおよびＡ
ＲＩＢ Ｗ−ＣＤＭＡは、頻繁ではないバースト的パケ
ットデータ（infrequent bursty packet cata）を送信
するのにランダムアクセスチャネル（Random Access Ch
annel：ＲＡＣＨ）およびフォワードアクセスチャネル
（Forward Access Channel：ＦＡＣＨ）を用いることを
提案している。このような方式の利点は、セットアップ
時間が迅速であることである。なぜなら、専用チャネル
を必要としないからである。しかし、この伝送メカニズ
ムはオープンループパワー制御のみを用い、マクロダイ
バーシチはサポートしない。
【０００５】欧州特許出願ＥＰ９８３０３３２７．５号
明細書（題:"Time Division Multiple Access Communic
ation System"）において、多くのバースト的パケット
データのユーザを同じダウンリンクのＤＴＣＨ上へと多
重化することが記載されている。この多重化方式は上述
の方式の多くの利点を組み合わせている。すなわち、複
雑さが低い符号割り当て、マクロダイバーシチ、ソフト
ハンドオーバ、低い制御オーバーヘッドのような利点を
組み合わせている。また、この方式は制限された閉ルー
プパワー制御を提供する。
【０００６】高速閉ループパワー制御を達成できる度合
いは、無線フレーム構成に依存する。なぜなら、無線フ
レームにおいてユーザに割り当てられるスロットが増え
ると、閉パワー制御がより改善するからである。しか
し、最悪の場合、すなわち、１フレームにおいてユーザ
に割り当てられたのが１スロットのみである場合、閉ル
ープパワーは弱まり、従って相当なパフォーマンスヒッ
トが存在してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、パケットデー
タの伝送性能を維持するために高速閉ループパワー制御
の必要性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１原理に従う
と、局が少なくとも１つのユーザと通信するダウンリン
ク通信チャネルからなるパケットスイッチト通信システ
ムが提供され、このダウンリンク通信チャネルは、複数
のフレームへと分割される。各フレームは複数のデータ
パケットを備え、各データパケットは、所定のユーザに
送られ、そのユーザの伝送パワー制御情報を備える。そ
して、各フレームにおける少なくとも１のデータパケッ
トがこの通信システムの少なくとも１の他のユーザの伝
送パワー制御情報を備える。
【０００９】このシステムは、ヌルユーザパケットを備
えることができる。これは、この通信システムの少なく
とも１のユーザの伝送パワー制御情報を備えるような所
定のものとは相違する。すべてのフレームにおける少な
くとも１のパケット（データまたはヌルユーザのいずれ
か）は、通信システムの少なくとも１の他のユーザの伝
送パワー制御情報を備える。
【００１０】本発明の第２原理に従うと、局と少なくと
も１のユーザの間のパケット交換通信の方法であって、
局が少なくとも１のユーザと上で通信するダウンリンク
通信チャネルを提供するステップと、前記ダウンリンク
通信チャネルをそれぞれが複数のデータパケットを備え
る複数のフレームへと分割するステップと、各データパ
ケットを所定のユーザへと送るステップと、各データパ
ケットにおいて前記ユーザの伝送パワー制御情報を含む
ステップとからなり、各フレームにおける少なくとも１
のデータパケットが通信システムの少なくとも１の他の
ユーザの伝送パワー制御情報を備えることを特徴とする
方法を提供する。
【００１１】このシステムは、拡張伝送パワー制御（Ex
tended Transmission Power Control：ＥＴＰＣ）フィ
ールドを用いる。これは、このパケット交換通信システ
ムの他のユーザのパケット伝送パワー制御情報を含む。
これにより、非常に高速な閉ループパワー制御が可能と
なる。なぜなら、パワー制御情報が共有された単一の物
理的専用トラフィックチャネル上のパケット伝送のため
に、すべてのフレームごとに１度、またパケットごとに
１度更新されるからである。従って、相当にキャパシテ
ィを改善することができる。
【００１２】従って、単一の物理的専用トラフィックチ
ャネル（ＤＴＣＨ）上へと多くのバースト的パケットデ
ータのユーザを多重化する方式が提供される。この方式
は、バースト的パケットデータに対して符号当たり単一
ユーザの仮想回路伝送方式およびランダムアクセスパケ
ットの伝送方式の両方に対して利点を有する。本発明
は、仮想回路伝送の多くの利点を維持しながら（例え
ば、ソフトハンドオーバ、ダイバシチゲイン、閉ループ
パワー制御）、直交拡散符号割り当てを単純化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】初期化段階において、移動体局
（ＭＳ）はスロットおよびフレーム同期を獲得し、符号
グループ識別およびスクランブリング符号識別を行う。
スクランブリング符号が識別された後、プライマリコモ
ン制御物理チャネル（ＣＣＰＣＨ）が検出でき、システ
ムおよびセルに特有なＢＣＣＨ情報が読まれることがで
きる。ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）はＭＳに
知らされる。
【００１４】ＭＳによって開始されたバースト的パケッ
トデータ伝送に対して、ＭＳはランダムアクセス要求手
続きを行う。ＭＳからのランダムアクセス要求の成功し
た受け取りに基づいて、基地局（ＢＳ）は、ＭＳに対し
パケットデータを送信すべきＤＴＣＨに関する情報を教
える。
【００１５】ＢＳが開始したバースト的パケットデータ
伝送に対しては、ＢＳは単純にユーザをページングし、
ＤＴＣＨに対しパケットデータが送られるべきＤＴＣＨ
を指示し、ＭＳはＤＴＣＨセットアップを確認（ＡＣ
Ｋ）する。これら両方の場合、ＭＳはＢＳによってそれ
らに割り当てられたＤＴＣＨフレームにおけるスロット
の数に関することを知らされる。すなわち、各ＭＳはパ
ケットを受け取るため、ＤＴＣＨフレームにおけるスロ
ット（もしあれば）の位置を知る。
【００１６】タウンリンクＤＴＣＨチャネルは、図１に
示すように構成している。１つのＤＴＣＨフレームは１
６スロットからなる。第１のスロット（ＵＰＦ）は、特
定のユーザにアドレス指定されるパケットの位置を示す
ユーザパケットフラグ（ＵＰＦ:USER PACKET FLAG）を
送信するのに用いられる。フレームにおける残りのスロ
ットはユーザパケットを送信するのに用いられる。
【００１７】制御情報（パイロット(PILOT)、送信パワ
ー制御（ＴＰＣ）およびレート情報（ＲＩ））は専用物
理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）上で送信され、データ情
報は、専用物理データチャネル（ＤＰＤＣＨ）上で送信
される。これらＤＰＣＣＨとＤＰＤＣＨは図１に示すよ
うに時間多重化される。各ユーザに割り当てられたＤＰ
ＤＣＨがユーザパケットを搬送するが、ＵＰＦのＤＰＤ
ＣＨは代わりにユーザパケットフラグ（ＵＰＦ）情報を
搬送する。
【００１８】ＤＴＣＨの一般的な構成として、図２に示
すように、ユーザパケットによりすべてのフレームスロ
ットが埋められるわけではないものが多い。１つのＤＴ
ＣＨフレームが各ユーザからのすべてのアクティブパケ
ットを収容することができない場合、２以上のＤＴＣＨ
フレームが用いられる。図３にこの場合を示した。ここ
で、この場合では１つのＤＴＣＨチャネル（複数のフレ
ームであるが１つのみのコードチャネル）のみが用いら
れることに留意されたい。この方式は、サービス品質
（ＱＯＳ）条件に従って遅延が許される場合に用いられ
る。
【００１９】より高いビットレートの伝送をするため、
図４に示した複数ＤＴＣＨをセットアップするのにマル
チコード方式が用いられる。
【００２０】ユーザパケットフラグ（ＵＰＦ）は、１５
フィールドからなり、これらは１つのフレームにおける
ユーザパケットに対して高々１５スロットに対応する。 ＵＰＦ＝［ＵＰＦ１，ＵＰＦ２，ＵＰＦ
３，．．．．．，ＵＰＦ１５］
【００２１】ＵＰＦの各フィールドは、スロットステー
タス（特定のユーザに対しパケットがあるかないか）を
示す。 ＵＰＦｉ＝［ステータス］ ここで、
【００２２】ＵＰＦは単に長さＬのビットシーケンスで
あり、通常、Ｌは１５＋１（第１ビット＝０を永続的に
含む）に等しい。なぜなら、ＤＴＣＨからバーストパケ
ットデータを受信するのに高々１５のユーザが割り当て
られているからである。ＭＳがＵＰＦを受けとるとす
ぐ、ＭＳは、フレームにおいてパケットが含まれている
かを識別することが可能となる。もし含まれていれば、
ＭＳは受け取りを行うことができる。図５にはＵＰＦの
例を示した。
【００２３】このＵＰＦパターン（ＵＰＦ＝６Ａ９１
Ｈ）は、次のユーザ(USER)がフレームにパケットを有す
ることを示している。ユーサ゛ 1、ユーサ゛2、ユーサ゛4、ユーサ゛6、ユーサ゛8、ユーサ゛11、ユーサ゛15 次のユーザは、フレームにパケットを有さない。ユーサ゛ 3、ユーサ゛5、ユーサ゛7、ユーサ゛9、ユーサ゛10、ユーサ゛12、ユーサ゛1
3、ユーサ゛14
【００２４】ＵＰＦ０は常に０にセットされることに留
意されたい。堅牢さを増すため、繰り返しないし単純な
エンコードを用い、図６に示すようにダイバシチゲイン
を得る。
【００２５】制御情報（パイロット、ＴＰＣ、ＲＩ）が
ＤＴＣＨ上のすべてのスロットにて、空のスロット（そ
のスロットにデータパケットが埋められていないもの）
にても送信される。従って、ソフトハンドオーバ機構、
そして制限された閉ループパワー制御の機構が保持され
る。
【００２６】アップリンク伝送は時間多重化されない。
各ユーザはユニークな拡散符号を割り当てられ、従って
符号多重化される。アップリンクにおける各ユーザに対
して制御チャネルが連続的に送信されるので、基地局は
受信したパワーを連続的にモニタリングすることが可能
となる。しかし、ＢＴＳは、各ユーザに送ることができ
るパワー制御シンボルの数において制限される。実際
に、ＢＴＳは、個々のユーザに関連するＴＰＣシンボル
をそのユーザ（例えば、図７に示したユーザ１）に割り
当てられたスロットの間に、送信するだけである。結果
的に、そのユーザは、１フレームにおいて１スロットの
みがユーザに割り当てられるような最悪の場合において
フレーム当たり１のＴＰＣシンボルしか受信しない。ア
ップリンクパワー制御は、情報の品質においてのみ出な
く、情報が送信される頻度においても制限される。
【００２７】この方式は、ランダムアクセスチャネル
（ＲＡＣＨ）およびコード当たり１ユーザの方式上での
伝送の両方よりもバーストパケットデータに対して有利
であるが、パワー制御情報がフレームごとに１回のみし
か更新されない場合にはパワー制御が遅くなってしま
う。
【００２８】物理チャネルにおけるすべてのユーザに対
しパワー制御情報を備えさせるためにＴＰＣフィールド
を拡張することによって、すべてのＭＳユーザは、それ
らがダウンリンク伝送においてアイドル状態であった場
合でも、すべてのスロットにおけるＴＰＣ情報を受け取
ることができる。ＭＳユーザは従って、パワー割り当て
における変化に応答して、それらのアップリンク伝送パ
ワーを迅速に調整することができる。
【００２９】例えば、１２８ｋｂｐｓのピークパケット
データ伝送レートでインターネットから画像をダウンロ
ードすることを考えてみる。１つの無線フレームにおい
て、０．６２５ｍｓのスロット内で、約６０ビットのペ
イロード＋８パイロットビット、および２のＴＰＣビッ
ト（１シンボル）がある。図８に示すように、ＴＰＣフ
ィールドシンボルの数を１から物理チャネル上のユーザ
の数へと拡張することが適切である。
【００３０】無線フレーム当たり８ユーザの例を用いた
ことに留意されたい。明らかに、フレーム当たりのユー
ザが少ないと、オーバヘッドが少なくなり、データ伝送
の効率は上がる。他方、フレーム当たりのユーザが少な
いと、符号利用度の効率は下がる。従って、フレーム上
に多重化されるユーザの数と符号利用度の効率との間で
明確なトレードオフが存在する。ＴＰＣシンボルのオー
バヘッドが大きすぎれば（例えば、１符号チャネル上の
ユーザが多すぎれば）、別の符号チャネルを採用するこ
とを考えるべきである。
【００３１】パワー制御機構によって、無線フレーム構
成が図９、１０（例として８ユーザを用いている）に示
される。図９において、ユーザ４パケットは、アップリ
ンク伝送上のすべてのユーザに対するパワー制御情報を
含む拡張ＴＰＣフィールドを備える。ユーザ４に加え
て、各ユーザがこのフィールドを膨張し、それら自身の
ＴＰＣシンボルをピックアップする。ユーザパケットが
送信されないアイドルスロットにおいても、パイロット
信号と共に用いられる拡張ＴＰＣフィールドが送信され
る。各ユーザは、ユーザパケットフィールドがヌル
（空）である場合であってもそれら自身のＴＰＣ情報を
ピックアップする。このことは図１０に示してある。
【００３２】アップリンク伝送上に符号短縮問題（code
shortage problem）がないので、各パケットデータユ
ーザが１つのＤＴＣＨを保持することと想定することが
できる。各時間スロットにおいて、ユーザパケットデー
タは特定のユーザのみを宛先とする。しかし、すべての
ユーザがパイロットシンボルを用いる。従って、パイロ
ットシンボルのダウンリンク伝送パワーは一定であって
すべてのユーザが適切に受信するために十分に高くなけ
ればならない。各ユーザに対してデータ部分を調整する
ことができる。各ユーザの連続的アップリンク制御チャ
ネルは専用トラフィックチャネルに対して定められたす
べてのダウンリンクパワー制御シンボルを含む。このよ
うにして、図１に示すように、ダウンリンクがユーザデ
ータのパワーレベルを適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のダウンリンクＤＴＣＨチャネル構
造。
【図２】別の従来技術のダウンリンクＤＴＣＨチャネル
構造。
【図３】従来技術のダウンリンクＤＴＣＨチャネルシリ
アル伝送。
【図４】従来技術のダウンリンクＤＴＣＨチャネルパラ
レル伝送。
【図５】従来技術のＵＰＦ構造。
【図６】従来技術のＵＰＦパターンの繰り返し。
【図７】従来技術の伝送パワー制御シンボル。
【図８】本発明の伝送パワー制御メカニズム。
【図９】別の本発明の伝送パワー制御メカニズム。
【図１０】別の本発明の伝送パワー制御メカニズム。
【図１１】別の本発明の伝送パワー制御メカニズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 キアン カオ イギリス，スウィンドン エスエヌ２ ３ エックスエル，アビー ミーズ，バクスタ ー クロウズ 33 (72)発明者 ジー リン イギリス，スウィンドン エスエヌ５ ６ ピーピー，ケイプスソーン ドライブ 51 (72)発明者 パンテリス モノジオウデス アメリカ合衆国，08854 ニュージャージ ー，ピスカタウェイ，マインディー レイ ン 101（ナンバー1102)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ）少なくとも１つのユーザと局が通
    信するダウンリンク通信チャネルを備え、 （Ｂ）前記ダウンリンク通信チャネルは、複数のデータ
    パケットをそれぞれ含む複数のフレームへと分けられ、 （Ｃ）各データパケットは、所定のユーザを宛先とし、
    そのユーザに対する伝送パワー制御情報を備え、 （Ｄ）すべてのフレームにおける少なくとも１つのデー
    タパケットは、当該パケット交換通信システムの少なく
    とも１つの他のユーザに対する伝送パワー制御情報を備
    えることを特徴とするパケット交換通信システム。
  2. 【請求項２】 前記フレームは、いずれの所定のユーザ
    を宛先としないヌルユーザパケットを含み、前記ヌルユ
    ーザパケットは、当該パケット交換通信システムの少な
    くとも１つのユーザに対する伝送パワー制御情報を含む
    ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 すべてのフレームにおける少なくとも１
    つのパケット（データパケットもしくはヌルユーザパケ
    ット）は、当該パケット交換通信システムの少なくとも
    １つの他のユーザに対する伝送パワー制御情報を含むこ
    とを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つのユーザと局の間でパケ
    ット交換通信する方法であって、 （Ａ）前記局が前記少なくとも１つのユーザと通信する
    ダウンリンク通信チャネルを用意するステップと、 （Ｂ）複数のデータパケットをそれぞれ含む複数のフレ
    ームへと前記ダウンリンク通信チャネルを分けるステッ
    プと、 （Ｃ）各データパケットに対し所定のユーザを宛先とす
    るステップと、 （Ｄ）各データパケットにおいて、前記ユーザに対する
    データパケット制御情報を含ませるステップとからな
    り、 （Ｅ）すべてのフレームにおける少なくとも１つのデー
    タパケットは、少なくとも１つの他のユーザに対する伝
    送パワー制御情報を含むことを特徴とするパケット交換
    通信する方法。
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