JP2002527938A - セル−レベルでの適応変調及び適応チャネル符号化 - Google Patents
セル−レベルでの適応変調及び適応チャネル符号化Info
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Abstract
Description
し、より具体的には、デジタル移動電話システムにおける処理量(throughput)
の調整に関する。
gital Cellular)のような従来からあるデジタル移動電話のシステムでは、ビッ
ト誤り率(bit error rate(BER))を低減するために大気無線のインタフェ
ース(air interface)でチャネル符号化を利用している。チャネル符号化は、
一般的には誤り制御符号化とも呼ばれ、その例に含まれるものとしては、ブロッ
ク符号化(block coding)や畳み込み符号化(convolutional coding)がある。
これらの符号化や他の誤り制御符号化の手法は、よく知られた技術である。
ル符号化速度を割り当てるものがある。与えられるチャネル符号化方式のチャネ
ル符号化速度は、その符号化方式によって所望の水準による誤り制御を実現する
ために実際のメッセージ・ビットに付加される冗長ビットの量を指定する。より
高いチャネル符号化速度によれば、一定の品質を維持するためのより低いBER
を費やす処理量がより少ない形態で提供することができ、より低いチャネル符号
化速度によれば、一定の品質を維持するために高いBERに対してより多くの処
理量を可能な限り費やすようにすることができる。
とに伴って生じる不都合な点としては、移動局(移動通信機(mobile unit)と
も呼ばれる)と無線基地局(base transceiver station)との間に与えられるリ
ンクが高い品質を持つものである場合、そのリンクにチャネルの容量を消耗して
しまうことがある点が挙げられる。かかる場合、そのリンクにとっては、一定の
チャネル符号化速度によって与えられるほどの高いチャネル符号化速度を要求し
なくてもよいので、少なくともいくつかのチャネル符号化ビットは不要なオーバ
ーヘッド(unnecessary overhead)になる(品質が良いリンクは、許容範囲のB
ERを実現するに当たり、ほとんどチャネル符号化を要しないか、あるいは、全
くチャネル符号化を要しないからである。)。移動通信機と無線基地局との間の
接続が低品質(poor)である場合については、反対のことが起こり得る。すなわ
ち、許容範囲のBERを実現するためには、低品質の接続は、割り当てられるチ
ャネル符号化速度よりも高いチャネル符号化速度を必要とすることもある。
号化の方式(modulation and channel coding schemes)を備えると共に、それ
ぞれの移動局と無線基地局との間の個々の無線リンク上での処理量の最大化を図
るリンク適応アルゴリズム(link adaptation algorithm)を利用するものがあ
る。これは、多数の変調及び符号化の方式から、与えられたリンク上で最高の処
理量を実現する一の方式を当該リンクの時間変化する品質に基づいて適応的に選
出することによって行われる。各移動通信機に係る処理量は、それによって当該
各移動通信機のリンクの“無線”状況(“radio” situation)、すなわち、伝
搬及び干渉の状態に適応するものとされる。リンクの品質が良い場合(伝搬及び
干渉の状態が良好である場合)には、より低い符号化速度を有するチャネル符号
化方式がリンク適応アルゴリズムによって割り当てられる。一方、伝搬及び干渉
が低品質な状態にある場合には、より高い符号化速度を有するチャネル符号化方
式がリンクに対して割り当てられることになる。
ついて多数の品質特性(quality characteristics)を入力として受信すること
とするのが通常である。その品質特性の例としては、(1)下り線及び上り線で
受信される信号電力の測度(measures)、(2)下り線及び上り線で受信される
干渉の測度、並びに(3)下り線及び上り線のBERの測度がある。
たように用いることにより、与えられたデジタル移動電話システムをその動作環
境に適応させることが可能になる。すべての動作環境に適合する“最適”(“op
timal”)な変調及び符号化の方式を見つけ出すことは困難なため、伝搬及び干
渉が比較的良好な状態にある第1の環境に対して最適化された変調及び符号化の
方式は、伝搬及び干渉が比較的低品質な状態にある第2の環境においては不十分
な誤り制御を提供することになると予想される。これとは逆に、その第2の(比
較的低品質な)環境に対して最適化された変調及びチャネル符号化の方式では、
前記第1の環境において不要なオーバーヘッドとなる誤り制御を提供することに
なるのが予想される。リンク適応アルゴリズムによってリンク毎の単位で適用す
る上述した多数の変調及びチャネル符号化の方式の利用は、動作環境への配慮を
せずに一定の変調及びチャネル符号化の方式を割り当てる手法を採るよりも、様
々な異なる環境での用途により適している。
の前述した測度が、1秒間当たりに通常1回から50回までの規則的な時間間隔
で測定され、かつ、報告される必要がある。それらの報告は、リンク適応アルゴ
リズムに対する入力として要求されるものであり、当然大気無線のインタフェー
スを通じて送信しなければならないものである。このため、移動通信機から無線
基地局への下り線に係る測定値を送信するには、大気無線のインタフェースにお
いて、大量でかつ費用もかかる量のオーバーヘッドが必要になる。さらに、移動
通信機と無線基地局との間には、頻繁な測定、対応する測定報告、並びに頻繁に
報告される測定値に応じて頻繁に行われる可能性のある変調及びチャネル符号化
の方式の変更を取り扱うために、より複雑な通信プロトコルが必要になる。変調
及びチャネル符号化の方式を頻繁に変更するには、移動通信機と基地局との間の
プロトコルを複雑性が増したものにする必要がある上に、移動通信機及び基地局
の計算処理能力においても対応する複雑化が必要になる。
よるアプローチは、干渉を低減しかつ移動通信機のバッテリ寿命を延ばすことを
意図した在来の電力制御手法の十分な活用を妨げる傾向にある、という点が上げ
られる。リンク適応によるアプローチは、近隣にある他の如何なるリンクの処理
量にも拘わらず、個々のリンクの処理量をそれぞれ最大化しようとするのに対し
、在来の電力制御手法は、おおよそ同一の品質を実現し、それによってシステム
内のすべてのリンクに同一の処理量を達成させることを図るものとなっている。
かかる電力制御手法では、相対的に品質が高いリンクの品質を低下させることに
より、相対的に品質が粗悪なリンクの品質向上を試みる。例えば、品質が良いリ
ンクにおける送信電力は通常減らされるが、その一方で品質が粗悪なリンクにお
ける送信電力は通常増やされる。これに対し、リンク適応によるアプローチでは
、与えられるリンクの電力レベルが許容される電力レベルの最大限に固定される
のが通常となっている。
プローチでの不都合なオーバーヘッドを生じさせず、かつ、在来の電力制御手法
を不利な方向に阻むこともなく、多数の変調及びチャネル符号化の方式からの適
応的な選択をすることにより、処理量を調整する性能を提供することが望まれる
。これは、本発明に基づき、比較的遅い適応手法(relatively slowly adaptive
technique)を備えることによって達成される。その比較的遅い適応手法では、
複数の採用し得る選択肢から変調及びチャネル符号化の方式を選択すると共に、
選択した変調及びチャネル符号化の方式をセル−レベルの単位(cell-level bas
is)で適用する。
ar communication network)を有する代表的な通信システムのブロック図である
。図1の例においては、在来の公衆電話交換網(PSTN(public switched tel
ephone network))11がデジタル移動電話通信ネットワーク15の移動電話機
の中継局(mobile telephone switching office)13へ接続されている。移動
電話機の中継局13は、略図化して符号17で例示した複数の送受信機コントロ
ーラ(transceiver controllers)へ接続されている。それらの送受信機コント
ローラは、略図化して符号19で示した複数の固定位置の無線送受信機(fixed-
site radio transceivers)を順次制御する。それらの送受信機19は、大気無
線のインタフェース18を介して、略図化して符号16で例示した複数の無線送
受信機移動局(MSs(mobile radio transceiver stations))との通信を行う
。この技術分野ではよく知られているように、1つ又は2つ以上の固定位置の送
受信機は、セルと呼ばれる予め定められた地理的エリア内に位置するすべての移
動局を収容する。
明の特徴を含むようにGSMネットワークを適宜変形して構成することができる
。図1は、GSMネットワークにおいては、中継局13がGMSの移動交換局(
MSC(mobile switching center))に対応し、コントローラ17がGSMの基
地局コントローラ(BSCs(base station controllers))に対応し、かつ、固
定位置の送受信機19がGSMの無線基地局(BTSs(base transceiver stat
ions))に対応することになる構成を例示している。以下に述べる本発明の特徴
が他のよく知られたデジタル移動電話通信ネットワーク(例えば、D−AMPS
、PDC等)に対しても容易に適用できることは、当業者にとって明らかであろ
う。
ド決定器は、例えば、図1における1つ若しくは2つ以上の送受信機コントロー
ラ17内又は1つ若しくは2つ以上の固定位置の送受信機19内に、設けること
としてもよい。各モード決定器は、当該各モード決定器と関連するセルについて
の変調及びチャネル符号化のモード(modulation and channel coding mode)を
決定する。その関連するセルにおけるすべての無線リンクは、選択された変調及
びチャネル符号化のモードで動作するものとなる。モード決定器が送受信機コン
トローラ17内に設けられている場合、そのモード決定器は、送受信機コントロ
ーラ17によって制御される固定位置の送受信機19が収容するすべてのセルに
ついての変調及びチャネル符号化のモードをそれぞれ決定するのに使用すること
ができる。
と(一又は複数の)固定位置の送受信機19とによって従来通りの動作中に得ら
れる品質測定情報(quality measurement information)を受信するための入力
21を有している。例えば、モード決定器は、入力21において、固定位置の送
受信機19により生成される測定値及び移動局16により生成される測定値を表
す情報、受信された信号電力を表す情報、受信された干渉を表す情報、BERを
表す情報、並びに他の従来からある測定値を表す情報を受信することができる。
これらの品質因子(quality factors)の測定は、GSM等のデジタル移動電話
システムの従来通りの動作中に、それぞれのセルの移動局と固定位置の送受信機
とによって既に従来から行われている。
実現することができる。例えば、実行された再送信(retransmissions)の回数
は、その下り線が良い品質を有するものかどうかを表す。ARQ(automatic re
peat request(自動再送要求))は、在来のパケット・データ・システムで一般
的に使われているものである。
憶部23に記憶することができる。従来におけるセルの品質測定情報は、記憶装
置23に接続される図示せぬ従来の電力制御器へ直接供給することができる。そ
の電力制御器は、供給される品質測定情報を利用して在来の電力制御手法をセル
の無線リンクにおいて実施することができる。かかる電力制御器の動作は、この
技術分野ではよく知られている。
7は、既定のセルの活動中であるそれぞれのリンク(移動局と固定位置の送受信
機との間のリンク)について受信された品質測定情報に対して作用すると共に、
そのセルについての対応する複合的(composite)品質測定情報を符号25の所
で供給する。例えば、このフィルタは、セルの活動中であるすべてのリンクの上
り線受信信号電力測定値の平均値と、セルの活動中であるすべてのリンクについ
ての下り線受信信号電力測定値の平均値とを、供給するものとすることができる
。同様の平均値は、上り線及び下り線の干渉測定値、並びに上り線及び下り線の
BERについても計算することができる。また、平均化以外のフィルタリング処
理を必要に応じて作用させることもできる。例えば、他の形態のフィルタリング
処理を示唆するものとして、経験上の観測情報(empirical observations)を利
用してもよい。
モード・セレクタ24の作用に適用される。モード・セレクタ24は、それらの
フィルタリングされた品質測定の値を受けると共に、受けたフィルタリング後の
測定値に基づき、複数の採用可能なモードから一の変調及びチャネル符号化のモ
ードを選択する。
力されて移動局へ送られる。例えば、図2のモード決定器が固定位置の送受信機
19内に設けられている場合には、選択された変調及びチャネル符号化のモード
を表す情報は、大気無線のインタフェースにおける報知制御チャネル(broadcas
t control channel)を介して移動局へ送られ、あるいは、図2のモード決定器
が送受信機コントローラ17内に設けられている場合には、選択された変調及び
チャネル符号化のモードを表す情報は、その情報を大気無線のインタフェースに
おける報知制御チャネルを介して移動局へ中継する固定位置の送受信機19を介
して移動局へ送られる。
びチャネル符号化の方式を実施するための無線送受信機の部分の例を概略的に示
した図である。図3に示した例の無線送受信機部分は、固定位置の送受信機19
内と各移動局16内に設けることができる。図3の送受信機部分は、入力31に
おいて、図2のモード・セレクタ24からの変調及びチャネル符号化のモード情
報を受信する。この情報は、変調/復調セクション35へ供給され、かつ、チャ
ネル符号化/復号化セクション37へも供給される。図3における破線部分は、
セクション35と37の間に従来から接続されている図示せぬ送受信機部分を表
すが、本発明を理解するのには必要でない部分なのでここでは省略する。
ード情報に対し、対応する変調及びチャネル符号化の方式を従来の形式で(例え
ば、従来のリンク適応での動作と同様の形態で)実施することによって応答する
。通信は、大気無線のインタフェース18からセクション37及び35を通じて
内部の通信経路33へと、また、内部の通信経路33からセクション35及び3
7を通じて大気無線のインタフェース18へと、従来の形式で(例えば、従来の
リンク適応での動作を利用しているときに行われるのと同様の形態で)行われる
。
した図である。始めに41において、セルのリンクについての品質測定情報が受
信される。この品質測定情報が受信された時には、その受信された品質測定情報
を、在来の電力制御手法を実行するために43で電力制御器へ送ることができる
。また、受信された測定情報は、49でフィルタ27へも適用する。47におい
て、セル内の活動中であるすべてのリンク(あるいは、セル内の活動中であるす
べてのリンクのうちから適切にサンプリングした代表的なリンク)について必要
な測定報告が受信され、かつ、フィルタリングされたときに、そのフィルタリン
グされた(すなわち複合的な)品質情報が46でモード・セレクタ24へ適用さ
れる。ここで、モード・セレクタ24は、そのフィルタリングされた品質測定情
報によって示される変調及びチャネル符号化のモードを選択する。その後、選択
されたモードのモード情報は、前記セルの固定位置の送受信機及び移動局のすべ
てに対して44で通知される。
たモードに対応する変調及びチャネル符号化の方式を実施することによって応答
する。この変調及びチャネル符号化の方式は、前記セルのすべての移動局と前記
セルのすべての固定位置の送受信機とが実行することになるので、前記セルのす
べての無線リンクは、同一の変調及びチャネル符号化のモードで動作することに
なる。
符号化のモード(セレクタ24により選択されるモード)との間の望ましい関係
は、例えば、与えられた複合的品質の状態の下でどのモードが望ましい結果(例
えば、望ましいBERや処理量)を実現するかについての経験上の観測情報等か
ら容易に決定することができる。
る上り線の複合的品質測定情報に応じて上り線の変調及びチャネル符号化のモー
ドを決定すると共に、さらに、フィルタ27により生成される下り線の複合的品
質測定情報に応じて下り線の変調及びチャネル符号化のモードを決定するものと
する。そして、セルの固定位置の送受信機及び移動局は、そのセル内でのすべて
の上り線の通信について、対応する上り線の変調及びチャネル符号化の方式を実
施すると共に、さらに、そのセル内のすべての下り線の通信について、対応する
下り線の変調及びチャネル符号化の方式を実施する。
化のモードで動作するように、既定のセルにおけるすべての無線リンクに対し、
唯一の変調及びチャネル符号化の方式を指定する、セル−レベルでの適応手法(
cell-level adaptation technique)を提供する。このことは、上述したことか
ら明らかとなったはずである。そのセル−レベルでの適応によるアプローチに対
する入力としては、従来から利用可能な品質の測定報告を利用しているので、リ
ンク適応によるアプローチで頻繁に利用される測定報告に関連した好ましくない
オーバーヘッドを都合良く排除することができる。さらに、セル内のすべてのリ
ンクで同一の変調及びチャネル符号化の方式を用いるので、例えば在来の電力制
御手法を用いて、様々なリンクの品質を所望の一目標値に調節することもできる
。如何なる場合にも個々のリンクをそれぞれの特定の状況に適応させることは起
こり得ないことから、あるリンクについて品質を向上させる必要性が生じること
はない。したがって、本発明のセル−レベルでの適応によるアプローチは、従来
技術のリンク適応によるアプローチを行う場合のように在来の電力制御手法に逆
らって動作する傾向はなく、在来の電力制御手法と有効に協働する。さらに、頻
繁な測定のオーバーヘッドはセル−レベルでの適応によるアプローチでは用いら
れず、かつ、従来のデジタル移動電話ネットワークで既に実行されている従来か
らの測定報告を有効に活用するので、セル−レベルでの適応によるアプローチは
、在来の固定位置の送受信機と移動局において、それらの構成の複雑性をほとん
ど増大させずに、容易に実施することができる。
電話通信システムで使用されている在来の送受信機コントローラ、固定位置の送
受信機及び移動局のデータ処理部分におけるハードウェア、ソフトウェア若しく
はこれらの双方を適宜改良することにより、容易に実施することができるのは、
当業者にとっては容易に理解されるところである。
囲を限定するものではなく、本発明は多種多様な実施の形態で実践することがで
きる。
システムの一例を表したブロック図である。
ドを決定するための、本発明に基づくモード決定器の概略を例示した図である。
ル符号化の方式を実施するための、本発明に基づく無線送受信機の部分の例を概
略的に示した図である。
の形式で例示した図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 デジタル移動電話無線通信ネットワークにおける既定のセル
の複数の無線リンクでの変調及びチャネル符号化を管理する方法であって、 前記ネットワークの動作中に、前記複数の無線リンクに係る通信品質を示す品
質情報を受信する受信過程と、 前記品質情報に応じて、前記無線リンクのすべてにおいて用いる唯一の変調及
びチャネル符号化の方式を決定する決定過程と、 前記無線リンクのすべてにおいて、前記唯一の変調及びチャネル符号化の方式
を用いて無線伝送を実行する過程と を有する方法。 - 【請求項2】 前記無線リンクが上り線の無線リンクである請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 前記無線リンクが下り線の無線リンクである請求項1記載の
方法。 - 【請求項4】 前記無線リンクが上り線と下り線の双方の無線リンクを含む
請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法において、 前記受信過程は、前記複数の無線リンクのうちの少なくともいくつかの品質を
それぞれ示す個々の品質測定値を受信する過程と、前記個々の品質測定値を合わ
せて総合すると共にそれから複合的な品質情報を生成する総合生成過程とを含み
、 前記決定過程は、前記複合的な品質情報に応じて前記唯一の変調及びチャネル
符号化の方式を決定する過程を含む、方法。 - 【請求項6】 前記総合生成過程が前記個々の品質測定値を平均して平均の
品質測定値を生成する過程を含む、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 前記受信過程が、上り線の受信信号電力と下り線の受信信号
電力のうちの少なくとも一方を示す情報を受信する過程を含む、請求項1記載の
方法。 - 【請求項8】 前記受信過程が、上り線で受信される干渉と下り線で受信さ
れる干渉のうちの少なくとも一方を示す情報を受信する過程を含む、請求項1記
載の方法。 - 【請求項9】 前記受信過程が、上り線の受信ビット誤り率と下り線の受信
ビット誤り率のうちの少なくとも一方を示す情報を受信する過程を含む、請求項
1記載の方法。 - 【請求項10】 前記受信過程が、下り線のパケット・チャネル通信中に実
行された下り線の再送信の回数を示す情報を受信する過程を含む、請求項1記載
の方法。 - 【請求項11】 デジタル移動電話無線通信ネットワークにおける既定のセ
ルの複数の無線リンクでの変調及びチャネル符号化を制御する装置であって、 前記ネットワークの動作中に、前記複数の無線リンクに係る通信品質を示す情
報を受信するための入力と、 前記入力に接続され、前記品質情報に応じて、前記無線リンクのすべてにおい
て用いる唯一の変調及びチャネル符号化の方式を決定するセレクタと、 前記セレクタに接続され、前記無線リンクのすべてにおいて用いる前記唯一の
変調及びチャネル符号化の方式を示す情報を出力する出力と を有する装置。 - 【請求項12】 前記無線リンクが上り線の無線リンクである請求項11記
載の装置。 - 【請求項13】 前記無線リンクが下り線の無線リンクである請求項11記
載の装置。 - 【請求項14】 前記無線リンクが上り線の無線リンクと下り線の無線リン
クの双方を含む請求項11記載の装置。 - 【請求項15】 請求項11記載の装置において、 前記入力と前記セレクタとの間に接続され、前記複数の無線リンクのうちの少
なくともいくつかの品質をそれぞれ示す個々の品質測定値を前記入力から受ける
と共に、さらに前記個々の品質測定値を合わせて総合して複合的な品質情報を生
成するフィルタを有し、 前記セレクタは、前記複合的な品質情報に応じて前記唯一の変調及びチャネル
符号化の方式を決定する、装置。 - 【請求項16】 前記フィルタが、前記個々の品質測定値を平均して平均の
品質測度を生成するために使用できるものである、請求項15記載の装置。 - 【請求項17】 前記品質情報が、上り線の受信信号電力と下り線の受信信
号電力のうちの少なくとも一方を示す情報を含む、請求項11記載の装置。 - 【請求項18】 前記品質情報が、上り線で受信される干渉と下り線で受信
される干渉のうちの少なくとも一方を示す情報を含む、請求項11記載の装置。 - 【請求項19】 前記品質情報が、上り線の受信ビット誤り率と下り線の受
信ビット誤り率のうちの少なくとも一方を示す情報を含む、請求項11記載の装
置。 - 【請求項20】 前記品質情報が、下り線のパケット・チャネル通信中に実
行された下り線の再送信の回数を含む、請求項11記載の装置。 - 【請求項21】 前記セルの前記無線リンクを介して移動通信局との通信を
行う固定位置の送受信機を制御する送受信機コントローラ内に設けられた請求項
11記載の装置。 - 【請求項22】 前記セルの前記無線リンクを介して移動通信局との通信を
行う固定位置の送受信機内に設けられた請求項11記載の装置。 - 【請求項23】 前記ネットワークが、GSMネットワーク、D−AMPS
ネットワーク及びPDCネットワークのうちの一のネットワークである、請求項
11記載の装置。
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