JP2001156708A - セルラー無線システムにおいてダイバーシティー重みを変更する時機を定める方法及び装置 - Google Patents
セルラー無線システムにおいてダイバーシティー重みを変更する時機を定める方法及び装置Info
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Abstract
てダイバーシティー重みを変更する時機を定めるための
方法及び装置が提供される。 【解決手段】 数個の所定応答タイミング・モードから
応答タイミング・モードが選択される。その選択された
応答タイミング・モードが端末装置に知らされる。端末
装置からイニシエーションが受け取られ、該変更を実施
する正確な時点が前記の選択された応答タイミング・モ
ードにより決定されるように、一定のダイバーシティー
重みを変更することによって前記イニシエーションが応
答される。
Description
信局と移動端末装置との間の無線リンクにおける送信電
力及び位相を制御する分野に関する。特に、本発明は、
送信電力及び位相の変更を行うことに関連するタイミン
グ要素に関する。
イバーシティーとは、携帯端末装置と基地送受信局即ち
BTSとの間の通信接続が該BTSにおいて同時に少な
くとも2つのアンテナを通ることを意味する。ダウンリ
ンク方向の空間的ダイバーシティーを十分に利用するた
めに、いろいろなアンテナを通るように向けられた相対
的送信電力及び位相を注意深く平衡させなければならな
い。いろいろなアンテナの相対的送信電力レベル及び位
相は、BTS又はネットワークの他の固定されている部
分の中のコントローラ・ユニットにより決定される複素
重みにより表されることができる。
ラー電気通信システムのWCDMA即ち広帯域符号分割
多元接続(Wideband Code Division Multiple Access)
部分を定義するダウンリンク・ダイバーシティー方式が
幾つか標準に提案されている。いわゆる閉ループTXダ
イバーシティー方式を設立すること、即ち携帯端末装置
或いはUE(User Equipment(ユーザー装置))にフィ
ードバック情報をアップリンク方向に送信させ,UTR
AN或いはUMTS地球無線アクセス・ネットワーク
(このUMTSはUniversal Mobile Telecommunication
System(ユニバーサル移動電気通信システム)に由来
する)においてこのフィードバック情報を利用してアン
テナ重みを調整することが知られている。通信エラーに
起因してフィードバック・ループが正しく動作しなくな
り、それが原因となってUEが実際に要求したものとは
異なるアンテナ重みをUTRANが使用し始めることが
ある。この様なエラー状態から立ち直るために、UEは
いわゆるアンテナ重みの検算を随意に利用することがで
きる。検算の目的は、特定の基地局で適切なアンテナ重
みが使用されているか否か調べることである。
特許出願の範囲内に含まれない。しかし、公知の検算方
法が適切に働くためには、UEは、BTSがアンテナ重
みを変更する時点を正確に知らなければならない。本特
許出願の優先日において知られていた提案は、ダウンリ
ンク通信メッセージが一定持続時間の連続するフレーム
及び所定の時間的構造から成っているので、ダウンリン
ク送信電力(従ってアンテナ重みも)の変化が該フレー
ムの既知部分との関係で決まる一定時点で生じるべきで
あると提案している。特に、全てのダウンリンク・フレ
ームが一定のパイロット・フィールドを含んでいるの
で、ダウンリンク通信メッセージ電力の変化は常にパイ
ロット・フィールドの始まりにもたらされるべきである
ということが提案されている。これは暗黙のうちに直ぐ
次のパイロット・フィールドの始まりを意味するとされ
ているけれども、そのパイロット・フィールドはフィー
ドバック情報がUTRANで受信された時点後に送信さ
れるべきである。
タイミング考慮事項を示している。線101は基地局に
現れるダウンリンク送信スロット列であり、線102は
UEに現れる同じダウンリンク送信スロット列である。
線103はUEに現れるアップリンク送信スロット列で
あり、線104は基地局に現れる同じアップリンク送信
スロット列である。無線波の速度が有限であるために伝
播遅延Dがある。即ち、受信局は、同じ送信スロット列
を送信局より量Dだけ後に見る。アップリンク・スロッ
ト端とダウンリンク・スロット端との時間上の関係は、
一定の同期性を達成するために固定される。
は一定の所定アップリンク送信スロット)はフィードバ
ック・ビットのためのフィールドを含んでおり、各ダウ
ンリンク送信スロット(或いは一定の所定アップリンク
送信スロット)はパイロット・フィールドを含んでい
る。UEは、フィールド105において、BSが次のパ
イロット・フィールド(これはフィールド106であ
る)の始めにアンテナ重みを変更することを求める要求
と解するべき一定のフィードバック・ビットを送信する
と仮定しよう。伝播遅延があるために、BSは、UEが
それらを送信した時点から量Dだけ後に該フィードバッ
ク・ビットを受け取る。伝播遅延Dが長いほど、BSが
属しているUTRANがそのフィードバック・ビットに
反応して要求されたアンテナ重みの変更を行うための時
間が短くなるのは明らかである。伝播遅延の長さはUE
とBSとの間の距離に正比例するので、特に大きなセル
ではパイロット・フィールド106の送信が既に始まっ
ている前にアンテナ重みの変更を行うことが物理的に不
可能になるという事態が生じることがある。
れた変更を行うのに充分な時間をUTRANが常に持て
るようにする明白な解決策は、その変更が次のパイロッ
ト・フィールドの始めではなくてアップリンク方向にお
ける該フィードバック・ビットの受信後のP番目のパイ
ロット・フィールドの始めに実施されるように定めるこ
とである。ここでP>1である。しかし、殆どの小さな
セルでは(そして、もしUEがそのセルの中心部分にあ
るならば、大きなセルでも)その様な送信制御における
付加的遅延は完全に不要であって、システムの安定性に
非常に悪い影響を及ぼすことがある。CDMAシステム
の性能は送信電力及び位相の効果的制御に甚だしく依存
するのである。
ドバック・ビットの受信後の次のパイロット・フィール
ドであるか否かに関わらず、必要な処理が終了した後に
続く最初のパイロット・フィールドの始めにアンテナ重
みの変更をUTRANが実施出来るようにすることであ
る。これは、どのパイロット・フィールドが該変更が実
施されることになる最初のパイロット・フィールドであ
るのか推定する責任をUEに課す。UEは現在の伝播遅
延の長さの良好な見積もりを持つことが出来るとして
も、変更を実施する正確な時点を半ば不確定のままにし
ておくと、不確定性が生じて電力制御機構に重大なエラ
ーを生じさせることがある。
な遅延無しに完全に決定論的な態様でアンテナ重みの変
更を実施する時機を定める方法及び装置を提供すること
である。
がアップリンク・スロット中のアンテナ重みの変更に関
するアップリンク・スロットのフィードバック・ビット
に応答するモードを幾つか定め、どのモードが現在使わ
れているかをUEに信号することによって達成される。
タイミング・モードを選択し; − その選択された応答タイミング・モードを端末装置
に知らせ; − 該端末装置からイニシエーションを受け取り; − 該変更を実施する正確な時点が前記の選択された応
答タイミング・モードにより決定されるように、一定の
ダイバーシティー重みを変更することによって前記イニ
シエーションに応答するステップを含むことを特徴とす
る。
タイミング・モードを選択するための手段と; − その選択された応答タイミング・モードを端末装置
に知らせるための手段と; − 該端末装置からイニシエーションを受け取るための
手段と; − 該変更を実施する正確な時点が前記の選択された応
答タイミング・モードにより決定されるように、一定の
ダイバーシティー重みを変更することによって前記イニ
シエーションに応答するための手段とを含むことを特徴
とする装置にも適用される。
それらの間の通信接続が正に確立され始めるときに測定
され、その後、それは、アップリンク及びダウンリンク
のスロット及びフレーム同士の同期を正しく保つために
絶えず監視される。ネットワークの固定部分の中の基地
局又はその他の制御存在物は、アンテナ重みを変更せよ
との要求を構成するUEからのフィードバック・ビット
に反応するのにどれだけの時間を要するかを絶えず或い
は定期的に推定するために伝播遅延の既知の値を使用す
ることができる。その後、数個の応答タイミング・モー
ドのうちから応答タイミング・モードが選択される。各
モードは、基地局が対応するフィードバック・ビットを
UEから受け取った後にアンテナ重みの変更を実施する
のにかかる特定の遅延(フレームの個数で表された)を
意味する。UEが、アンテナ重みの変更を生じさせるこ
とになるフィードバック・ビットを送信する前に、その
要求された変更がダウンリンク送信ストリームのどのポ
イントで行われるかを正確に知ることとなるように、選
択されたモードがUEに信号される。
信ダイバーシティー・モードに関連する他の面を特徴づ
ける新しい情報要素を既存のシグナリング・メッセージ
に付け加えることである。その新しい情報要素のために
必要なビット数は、定義されている応答タイミング・モ
ードの個数による。2つのモードだけが定義されている
ならば、新しい情報要素のサイズは1ビットでよい。
の請求項において提示されている。しかし、その構成及
び動作方法の両方に関して、本発明自体は、その付加的
な目的及び利点と共に、特定の実施例についての下記の
説明を添付図面と関連させて読むことから最も良く理解
されよう。
アップリンク・スロット及びダウンリンク・スロットの
相対的タイミングを示している。線201は基地局に現
れるときのダウンリンク送信スロット列であり、線20
2は、UEに現れるときの同じダウンリンク送信スロッ
ト列である。線203は、UEに現れるときのアップリ
ンク送信スロット列であり、線204は基地局に現れる
ときの同じアップリンク送信スロット列である。アップ
リンク及びダウンリンクの両方の方向における各スロッ
トの持続時間はタイムスロットと呼ばれ、その長さは2
560チップである。UEがi番目のダウンリンク・タ
イムスロットの始めを受け取った時点からUEが対応す
るi番目のアップリンク・タイムスロットを送信し始め
る時点までに1024チップがあるように、タイムスロ
ットに番号が付され且つアップリンク及びダウンリンク
の間の同期が決定されている。
は、ダウンリンク方向及びアップリンク方向の両方にお
ける公知のDPCCH(Dedicated Physical Control C
hannel(専用物理的制御チャネル))に関連している。
ダウンリンク・スロットは、TFCIフィールド(Tran
sport Format Combination Indicator(輸送フォーマッ
ト連合インジケータ))205と、第1データ・フィー
ルド206と、TPCフィールド(Transmit Power Con
trol(送信電力制御))207と、第2データ・フィー
ルド208と、パイロット・フィールド209とから成
っている。データ・フィールドはDPCCHとは異なる
チャネルに関連している。アップリンクDPCCHスロ
ットは、パイロット・フィールド210と、TFCIフ
ィールド211と、FBIフィールド(Feedback Infor
mation(フィードバック情報))212と、TPCフィ
ールド213とから成っている。その最後の2フィール
ドだけが図2に示されているアップリンクDPCCHス
ロットは(i−1)番目のアップリンク・タイムスロッ
トと関連しており、図2にその全体が示されている2つ
のダウンリンクDPCCHスロットはそれぞれi番目と
(i+1)番目のダウンリンク・タイムスロットと関連
している。
させる結果をもたらす可能性のあるフィードバック・ビ
ットはアップリンクDPCCHスロットのFBIフィー
ルド212に置かれている。矢220はUTRANにお
ける第1フィードバック応答タイミング・モードを指し
ており、ここで(i−1)番目のアップリンク・タイム
スロットのフィードバック・ビットの受信はi番目のダ
ウンリンク・タイムスロットのパイロット・フィールド
の始めにアンテナ重みを変更させる結果をもたらす。矢
221はUTRANにおける第2フィードバック応答タ
イミング・モードを指しており、ここでUTRANにア
ンテナ重みを変更させる(i−1)番目のアップリンク
・タイムスロットのフィードバック・ビットの受信は
(i+1)番目のダウンリンク・タイムスロットのパイ
ロット・フィールドの始めにアンテナ重みを変更させる
という結果をもたらす。
て代表的なタイミング考慮事項を手短に分析することが
できる。フィールド209のダウンリンク・パイロット
・ビットの個数Npilotは、例えば、もし拡散係数SF = 5
12を使用するならば、4であり、もし拡散係数SF = 256
を使用するならば8である。最悪の場合には、フィール
ド213のアップリンクTPCビットの個数NTPCはわず
か1である。伝播遅延とUTRANにおけるフィードバ
ック情報の処理とのために利用することの出来る時間T
を式:
間を与える。Npilotを2で割ることは、パイロット・ビ
ットがQPSK変調(Quadrature Phase Shift Keying
(直角移相キーイング))されていて、そのことはチッ
プ数がビット数のわずか半分であることを意味するとい
う事実に由来する。Npilot = 4とし、SF =512とし(或
いは同様にNpilot = 8,SF = 256とし)、NTPC = 1とす
ると、T =768チップとなり、これは約200μsに相当
する。DPCCHスロットのフィールドのビット数を決
めるときに一定の代わりの設定値を使用出来ることが知
られている;もう少し有利な場合には、Npilot = 4,SF
= 256,NTPC = 2とすることが出来、これはT = 1536チ
ップ或いは約400μsという結果をもたらす。
トの相互の順序を最善に選択することによって、処理及
び伝播遅延のための時間余裕を僅かに大きくすることが
可能であろう。FBIフィールドに現れることのあるビ
ットには2種類がある。いわゆるDビットは、UTRA
Nがアンテナ重みを変更するべきか否かを判定するにあ
たって決定的なものである。他の種類のビットはSビッ
トであり、これはSSDT(Site Selection Diversity
TPC(サイト選択ダイバーシティーTPC))に関連す
るものであり、同様の時間に関して決定的な面を含んで
いない。もしSビットがあるならば、フィールド213
には唯一のTPCビットがある。Sビットがなければ、
2つのTPCビットがある。Dビットは常に始めに送信
されると定義するならば、時間余裕Tは256チップだ
け増大する。しかし、この追加は、直後のダウンリンク
・パイロット・フィールドの前にアンテナ重みの変更が
行われ得るということを保証するためには不十分であ
る。
イミング・モードの定義に言及した。一般に、本発明に
従って、フィードバック・ビットがj番目のアップリン
ク・タイムスロットで受信されたときには応答タイミン
グ・モードkはアンテナ重みの変更が(j+k)番目の
ダウンリンク・タイムスロットのパイロット・フィール
ドの始めに行われることを意味することとなるように定
義されたM個の別々の応答タイミング・モードが基地局
のためにあるように定義することが出来、ここでk=
1、2、・・・、Mであり、正の整数Mは少なくとも2
である。タイムスロットの番号付けが周期Cで周期的で
あるならば、k番目の応答タイミング・モードに対応す
るダウンリンク・タイムスロット番号を(j+k)mo
dCと定義するのが最も明確であり、ここで“mod”
は法演算子である。
び221により示されている2つの応答タイミング・モ
ードの定義を考察することができる。UTRANが基地
局とUEとの間での伝播遅延を知っているとき、式
(1)により与えられる結果から(双方向)伝播遅延を
差し引いて、残りの時間がアンテナ重みの一定の要求さ
れている集合を使用し始めるのに必要な処理を行うのに
充分であるか否か調べるのは容易である。実際には、伝
播遅延がそのスレショルド値より小さいような全ての基
地局−UE接続のためには第1応答タイミング・モード
(矢220)が選択され、伝播遅延がそのスレショルド
値に等しいか又はそのスレショルド値より大きい接続の
ためには第2応答タイミング・モード(矢221)が選
択されることとなるように伝播遅延についてのスレショ
ルド値を蓄積しておくのが最も有利である。
2個より多ければ、スレショルド値の集合が、発生する
可能性のある伝播遅延をビンに分割するようになってい
るマッピング・テーブルを作るのが最も有利である。各
ビンは一定の応答タイミング・モードに対応する。各基
地局−UE接続について、その伝播遅延がどのビンに属
するのかが調べられ、そして対応する応答タイミング・
モードが選択される。
選択についてのシグナリングを説明する。基地局で使わ
れる送信ダイバーシティー・モードを記述する一定のイ
ンジケータをUEに送信するために一定のダウンリンク
・シグナリング・メッセージを使うことが知られてい
る。UMTSの構成では、このインジケータはFBモー
ド送信ダイバーシティー・シグナリング・インジケータ
として知られている。本発明の有利な実施例では、基地
局について選択された応答タイミング・モードを示す更
なる情報がそれに付け加えられる。図3はシグナリング
・メッセージ301を略図示しており、その他の構造は
本発明の範囲を超えている。一定のフィールド302に
インジケータ・ビットが現れ、その値は0又は1であっ
て、それらは第1応答タイミング・モード(図2の矢2
20)又は第2応答タイミング・モード(図2の矢22
1)にそれぞれ対応する。当然に、数個の応答タイミン
グ・モードが定義されているならば、応答タイミング・
モード・インジケータにもっと多くのビットを割り当て
なければならない。
の出来る基地局を略図示している。受信される信号を送
信される信号から分離するデュプレクシング・ブロック
403に2つのアンテナ401及び402が結合されて
いる。受信された信号は受信装置401に向けられ、こ
れはその信号をベースバンド周波数のディジタル・ビッ
ト列に変換する。デマルチプレクサ405は、受信され
たペイロード・データを受信された制御情報から分離
し、そのうちの前者は他のマルチプレクサ/デマルチプ
レクサ406を通してネットワーク送信ユニット407
に向けられ、後者は制御部分に向けられ、特にそのうち
の伝播遅延ユニット408が示されている。これは、各
通信接続を一定の測定された伝播遅延と関連させる。
使用され、ここで対応する応答タイミング・モードが選
択される。その選択結果はシグナリング・メッセージ作
成ブロック410に向けられ、ここで対応するインジケ
ータ値が選択されて、FBモード送信ダイバーシティー
・シグナリング・インジケータを含むシグナリング・メ
ッセージに挿入される。また、その応答タイミング・モ
ード選択結果は実際のアンテナ重み実現ブロック411
に結合される。UEに送信されるべき情報は、マルチプ
レクサ412で組み立てられ、送信装置413で無線周
波数に変換される。
ことのできるユーザー装置を略図示している。アンテナ
501は、受信された信号を送信される信号から分離す
るデュプレクシング・ブロック502に結合されてい
る。受信された信号は受信装置/デマルチプレクサ50
3に向けられ、これは該信号をベースバンド周波数のデ
ィジタル・ビット列に変換すると共に、携帯端末受信装
置の他の公知任務を実行する。特に、これはアンテナ確
認機能を実施する。ペイロード・データは、概念的には
情報をユーザーに提示するために使われる全ての装置を
包含するダウンリンク・ユーザーインターフェース部分
505に向けられる。UEの制御部分のうちの、特にチ
ャネル推定ユニット506が示されており、このユニッ
トは、アンテナ重みの設定及び確認の基礎をなす結果を
作る。アンテナ重み確認が結局必要となることがシグナ
リング・メッセージ作成ブロック508に伝えられ、こ
のブロックは、それに応じて、その後のアップリンク・
シグナリング・メッセージのFBIビットをセットす
る。アップリンク・ユーザーインターフェース・ブロッ
ク510は、ユーザー入力を送信可能な形に変換するの
に必要な全てのコンポーネントを収容している。送信器
ブロック511は全ての送信を処理する。
ダウンリンク・シグナリング分析器ブロック504への
接続もあり、このブロックは、特に、ダウンリンク・シ
グナリング・メッセージからの応答タイミング・モード
・インジケータの値を検出して、使用されているモード
をチャネル推定ユニットに知らせる。この様にして、チ
ャネル推定ユニットは、アンテナ重みが変化する時点を
正確に知り、その変化に適切に反応することができる。
の選択が各接続について動的に行われるということが仮
定されている。本発明のもっと単純な実施例では、選択
はセルのサイズ或いは処理能力を根拠とすることができ
る:例えば、大きなセル或いは処理能力が限られている
基地局のセルでは、比較的に遅い応答タイミング・モー
ドを常時使うことができる。
択されるスロット又はフレーム内の点を限定しない。そ
れを送信電力変更点(即ち、パイロット・フィールドの
始め)と同じものとして選択するのが有利であるけれど
も、他の点を変更点として定めることも可能である。
る。
ナリング・メッセージを略図示している。
Claims (6)
- 【請求項1】 基地局と端末装置との間の無線接続にお
いてダイバーシティ ー重みを変更する時機を定める方法であって、この方法
は: − 数個の所定応答タイミング・モードのうちから応答
タイミング・モードを選択し; − その選択された応答タイミング・モードを端末装置
に知らせ; − 該端末装置からイニシエーションを受け取り; − 該変更を実施する正確な時点が前記の選択された応
答タイミング・モードにより決定されるように、一定の
ダイバーシティー重みを変更することによって前記イニ
シエーションに応答するステップを含むことを特徴とす
る方法。 - 【請求項2】 応答タイミング・モードを選択するステ
ップは: − 基地局と端末装置との間での伝播遅延を測定し; − 測定された伝播遅延を一定の応答タイミング・モー
ドにマッピングするサブステップを含むことを特徴とす
る請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 応答タイミング・モードを選択するステ
ップは、基地局のサイズに基づいて応答タイミング・モ
ードを選択するサブステップを含むことを特徴とする請
求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 応答タイミング・モードを選択するステ
ップは基地局の処理能力に基づいて応答タイミング・モ
ードを選択するサブステップを含むことを特徴とする請
求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 端末装置からイニシエーションを受け取
り、一定のダイバーシティー重みを変更することによっ
て前記イニシエーションに応答するステップは: − 一定のj番目のタイムスロットで端末装置から前記
イニシエーションを受け取り; − 2つの所定応答タイミング・モードのうちのいずれ
が選択されているかにより、ダイバーシティー重みの変
更を(j+1)modM番目のタイムスロット又は(j
+2)modM番目のタイムスロットでダイバーシティ
ー重みの変更を行うサブステップを含んでおり、このM
はタイムスロットの周期的番号付け方式における周期の
長さであることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 基地局と端末装置との間の無線接続にお
いてダイバーシティ ー重みを変更する時機を定めるための装置であって、こ
の装置は: − 数個の所定応答タイミング・モードのうちから応答
タイミング・モードを選択するための手段と; − その選択された応答タイミング・モードを端末装置
に知らせるための手段と; − 該端末装置からイニシエーションを受け取るための
手段と; − 該変更を実施する正確な時点が前記の選択された応
答タイミング・モードにより決定されるように、一定の
ダイバーシティー重みを変更することによって前記イニ
シエーションに応答するための手段とを含むことを特徴
とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI19992174 | 1999-10-08 | ||
FI992174A FI107671B (fi) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | Menetelmä ja järjestely diversiteettikertoimien muutosten ajoittamiseksi solukkoradiojärjestelmässä |
Publications (2)
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