JP2003533122A - チャネル品質フィードバックを用いた動的伝送スケジューリング方法 - Google Patents

チャネル品質フィードバックを用いた動的伝送スケジューリング方法

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Abstract

(57)【要約】 媒体アクセス・チャネル・レイヤ信号送出を介して動的速度切り替えを行う方法及び装置が開示され、そこにおいて高データ速度チャネルのためのデータ速度が、所定のメトリックに基づいて自動的に上又は下にシフトされる。好適な実施形態においては、データ速度は、要求された信号対雑音比を維持するため要求される送信チャネル利得に基づいて自動的に上又は下にシフトされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の分野］ 本発明は、一般的に通信システムに関し、詳細にはチャネル品質フィードバッ
クを介した動的スケジューリングのための改良された方法及びシステムに関する
。
【０００２】 ［発明の背景］ 国際標準化機構（ＩＳＯ）のような標準化団体は、通信サブシステムの参照モ
デルに対して層状化されたアプローチ（ｌａｙｅｒｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ）を
採用してきた。完全な通信サブシステムは、各層が通信サブシステム全体のコン
テキストにおいて十分定義された機能を実行する多数の層に細分化されている。
それは、定義されたプロトコルに従って、メッセージ、即ちユーザ・データ及び
追加の制御情報の両方を、遠隔システムにおける対応するピア層（ｐｅｅｒ ｌ
ａｙｅｒ）でもって交換することにより動作する。各層は、それ自体と直ぐ上及
び下の層との間の十分定義されたインターフェースを有する。従って、特定のプ
ロトコル層の実現は、他の全ての層とは無関係である。各層の機能は、別の（遠
隔の）システムにおける類似のピア層と通信するためその層により用いられる１
組の規則及び協定を定義するプロトコルとして公式に指定される。各層は、直ぐ
上の層に、定義された１組のサービスを与える。それはまた、その直ぐ下の層に
より与えられるサービスを用いて、プロトコルと関連したメッセージ・ユニット
を遠隔ピア層へ移送する。
【０００３】 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のような通信システムは、インフラストラクチ
ャ装置と加入者又は移動装置との間でメッセージを通信する。本明細書において
用いられるように、順方向又はダウンリンク・チャネルは、セルラ・インフラス
トラクチャ装置により発生され且つ移動通信装置による受信のため送信されるデ
ータに関連し、そして逆方向又はアップリンク・チャネルは、移動セルラ電話機
のような移動通信装置により発生され且つセルラ・インフラストラクチャ装置、
特に基地局による受信のため送信されるデータに関連している。
【０００４】 最も基本的レベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００のためＩＴＵ
により指定された一般構造に従ってＩＳＯ／ＯＳＩ参照モデルの２つの底部層（
即ち、層１−物理層及び層２−リンク層）に対応するプロトコル及びサービスを
提供する。ｃｄｍａ２０００においては、一般化されたマルチメディア・サービ
ス・モデルがサポートされる。これは、音声、パケット・データ及び回路データ
・サービスの組み合わせが同時に（エア・インターフェース・システム容量（ａ
ｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｐａｃｉｔｙ）の限界内で）動
作していることを可能にする。ｃｄｍａ２０００はまた、複数の同時サービスの
変化する、サービスの品質（ＱＯＳ）要件を均衡させるためのＱＯＳ制御機構を
含む。
【０００５】 音声、パケット・データ及び回路データ・サービスの組み合わせが同時に動作
することに関連した１つの問題は、高いデータ速度接続を、要求された固定の誤
り率で、変化する品質のチャネルを介して維持する能力である。更に、高いデー
タ速度チャネルが活動状態にあるときシステム容量を最大にすることは別の問題
を与える。従って、高いデータ速度チャネルのためのデータ速度がチャネル品質
フィードバックに基づいて自動的に上又は下にシフトされる、動的速度切り換え
及びスケジューリング制御方法及びシステムに対する必要性が存在する。
【０００６】 本発明の新規な特徴と考えられる特性が特許請求の範囲に記載されている。し
かしながら、本発明自体、並びに使用の好適なモード、本発明の更なる目的及び
利点は、添付図面と共に読まれるとき例証的実施形態の以下の詳細な記載を参照
することにより最良に理解されるであろう。
【０００７】 ［発明の詳細な説明］ 図１は、本発明の好適な実施形態に従った通信システム１００を示す。通信シ
ステム１００は、移動局１０２、第１のトランシーバ基地局１０４、第２のトラ
ンシーバ基地局１０３及び中央基地局制御装置（ＣＢＳＣ）１０５を含む。ＣＢ
ＳＣ１０５は、トランスコーダ（ｔｒａｎｓｃｏｄｅｒ）１０６及び選択分配ユ
ニット（ＳＤＵ）１１１を含む。通信システム１００は、複数の移動局及びトラ
ンシーバ基地局を含むのが好ましいが、しかし理解しやすいように図１には１つ
の移動局と２つのトランシーバ基地局のみが示されている。好適な実施形態にお
いては、通信システム１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムである
。通信システム１００はまた、信号送出（ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）メッセージを送
信し且つ正確な配送及び移動局による受信を必要とするいずれの通信システムで
あり得る。
【０００８】 第１のトランシーバ基地局１０４は、送信器及び受信器を含むトランシーバ１
０８を含む。第２のトランシーバ基地局１０３は、送信器及び受信器を含むトラ
ンシーバ１０７を含む。トランシーバ１０７及び１０８は、空中を介して、移動
装置１０２により受信されるＲＦ信号を送信する。その送信は、当該技術では周
知であり、本出願ではこれ以上説明しない。トランシーバ基地局１０３及び１０
４から移動装置１０２へ送信された信号は、本明細書では順方向トラフィック・
フレーム又は順方向リンク・メッセージと呼ぶ。トランシーバ１０７及び１０８
は、当該技術において周知のように、メッセージを移動装置１０２から受信する
。そのようなメッセージは、本明細書では逆方向リンク・メッセージと呼ぶ。
【０００９】 移動装置１０２は、トランシーバ基地局１０３及び１０４と通信することがで
きるセルラ電話装置であることが好ましい。好適な実施形態においては、移動装
置１０２はディジタル・セルラＣＤＭＡ電話機である。移動装置１０２はまた、
無線データ端末装置又はテレビ電話機であってよい。移動装置１０２は、当該技
術において周知のように、送信器及び受信器を含むトランシーバ１１０を含む。
移動装置１０２に配置されたトランシーバ１１０がメッセージを逆方向リンク上
で送信することにより、そして基地局１０３及び１０４が発生したメッセージを
、移動装置１０２に配置されたトランシーバ１１０で順方向リンク上に受信する
ことにより、移動装置１０２は基地局１０３及び１０４と通信する。
【００１０】 本発明の好適な実施形態において、トランシーバ基地局（ＢＴＳ）１０３及び
１０４は、通信システム１００におけるパワー制御を管理するための中心位置装
置として動作する。本発明の代替実施形態においては、ＣＳＢＣ１０５は、通信
システム１００におけるパワー制御を管理する。
【００１１】 図２は、本発明の方法及びシステムに従った通信システムの層構造２００のブ
ロック図を示す。好適な実施形態において、図２は、ＩＳ−９５及びｃｄｍａ２
０００層構造のブロック図を示す。しかしながら、ＣＤＭＡＯｎｅ、ＵＭＩＴＳ
及びＡＲＩＢのような他の通信システムが類似の層構造を有することが当業者に
より認められるであろう。図２に示されるように、ＩＳ−９５は、音声、パケッ
ト・データ、単純な回路データ、及び音声及びパケット・データの同時サービス
を与える層状化された構造を有する。用語「ＩＳ−９５」は、ｃｄｍａ２０００
より先行のものであるいずれの標準、即ちＩＳ−９５−Ａ及びＴＩＡ／ＥＩＡ−
９５−Ｂを含む。最も基本的レベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２００
０システムのためＩＴＵにより指定された一般構造に従ったＩＳＯ／ＯＳＩ参照
モデルの２つの底部層（即ち、層１−物理層２０２、及び層２−リンク層２０４
）と対応するプロトコル及びサービスを提供する。層２（２０４）は更に、リン
ク・アクセス制御（ＬＡＣ）サブレイヤ２０６と媒体アクセス制御（ＭＡＣ）サ
ブレイヤ２０８に細分割される。更に、複数の同時サービスの、変化するサービ
ス品質（ＱＯＳ）要件を均衡させるため、ＱＯＳ制御機構２１０が含まれる。Ｏ
ＳＩの層３から層７に対応するアプリケーション及び上位層プロトコルは、ｃｄ
ｍａ２０００ＬＡＣサービスにより与えられるサービスを利用する。例として、
信号送出サービス、音声サービス、パケット・データ・アプリケーション（ＴＣ
Ｐ／ＩＰ）、及び回路データ・アプリケーションが含まれる。
【００１２】 ｃｄｍａ２０００ＬＡＣ及びＭＡＣサブレイヤ２０６、２０８の設計は、多く
の要因により動機付けられる。それらの要因は、とりわけ、広範囲の上位層サー
ビスをサポートする必要性と、広い性能範囲にわたって動作するデータ・サービ
スに対して高い効率及び低い待ち時間を与える要件と、回路及びパケット・デー
タ・サービスの高度なＱＯＳ配送のためのサポートと、各々が変化するＱＯＳ要
件を有する、複数の同時音声、パケット・データ及び回路データ・サービスをサ
ポートする高度なマルチメディア・サービスの需要とである。ｃｄｍａ２０００
ＭＡＣサブレイヤ２０８は、２つの重要な機能を与える。それらの機能とは、（
１）最良の努力配送であり、最良の努力レベルの信頼性を与える無線リンク・プ
ロトコル（ＲＬＰ）２１２を有する無線リンクを介する相当に信頼性のある伝送
であり、そして（２）多重化及びQOS制御であり、競合するサービスからの衝突
する要求を調停することによる、及びアクセス要求の適切な優先順位付けによる
、折衝したＱＯＳレベルの施行（ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ）である。これらの衝
突する要件の解は、ユーザ及びシステム要件を準備することに優先順位付けする
スケジューラに渡される。
【００１３】 好適な実施形態においては、移動装置はチャネル品質フィードバックを逆方向
リンク上に送信し、そのチャネル品質フィードバックは順方向リンクの測定され
た品質メトリック（ｍｅｔｒｉｃ）を示す。これらのメトリックは、明示的（チ
ャネル信号対雑音測定実際値）であってよく、又は暗示的（パワー制御コマンド
）であってよく、あるいはその両方の混合であってよい。チャネル品質メトリッ
クは、スケジューラに供給され、該スケジューラは、異なる送信を複数のユーザ
に対して準備し、そしてイベントをＭＡＣ２０８に対して示す。これらの応用の
ため、ＭＡＣの一部がＰＤＧ及びＣＢＳＣ１０５から基地局へ動かされる。
【００１４】 リンクの基地局側に判断の実行を置くことにより、リンク統計に基づく低い待
ち時間及び速い方向転換判断を有する一層インテリジェントなスケジューリング
を可能にする。
【００１５】 図３は、８００Ｈｚフィードバックを有する３ｋｐｈでのレイリー・フェーデ
ィングを受けたチャネルが与えられた場合のパワー制御コマンドの挙動を示す。 図４は、各遠隔装置Ａ及びＢにより与えられるＣ／Ｉ測定値に基づくスケジュ
ーリングを示す。実際の変調（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ）及び用いら
れた符号化速度（１／２又は３／４）がＣ／Ｉの強度、及び各遠隔装置のための
使用可能な帯域幅を示す、基地局で使用可能な他のメトリックにより決定される
場合、最強のＣ／Ｉを報告する遠隔装置が最初にスケジューリングされる。十分
な帯域幅が使用可能であり、且つ遠隔装置のＣ／Ｉが十分強い場合、その両方は
、別個の直交コードを用いて同じ時間間隔に対してスケジューリングされること
ができる。
【００１６】 図５は、遠隔装置Ａ及びＢの順方向専用制御チャネル（ＤＣＨ）電圧利得レベ
ルを用いて、その利得と、報告されたＣ／Ｉ測定値との高い相関に起因した共通
チャネルに関するスケジューリング優先順位を決定することができることを示す
（図５参照）。遠隔装置を最低のＤＣＨ電圧利得を用いてスケジューリングする
ことは、遠隔装置から渡されたＣ／Ｉ測定値に基づいてスケジューリングするこ
とに似ている。
【００１７】 図６は、遠隔装置Ａ及びＢの順方向専用制御チャネル（ＤＣＨ）のパワー制御
コマンドの累積（これはまた閉ループ利得調整（ＣＧＡ）と呼ばれる。）を用い
て、ＣＧＡレベルと、報告されたＣ／Ｉ測定値との高い相関（図５を参照）に起
因した共通チャネルに関する優先順位をスケジューリングすることを決定するこ
とができることを示す。遠隔装置を最低のＣＧＡを用いてスケジューリングする
ことは、遠隔装置から渡されたＣ／Ｉ測定値に基づいてスケジューリングするこ
とに似ている。
【００１８】 図７は、本発明の方法及びシステムに従った異なるリンク・フェーディング・
パラメータを図示する。スケジューラは、これらのパラメータを用いて、その内
部処理を定義する。例えば、ドップラー・レート（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｒａｔｅ）
５０７を用いて、スケジューリング・プロセスにおいて用いられるフェーディン
グ・モード（ゆっくり、中間、速い）を規定し、そしてチャネル・コヒーレンス
期間５０３を用いて、所与の移動局のためのスケジューリング・ウィンドウを決
定する。強め合うフェード（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｆａｄｅ）５０４中の
実際のチャネル利得は、静的チャネル基準点５０５より約３−６ｄｂ高いことに
注目されたい。その結果、強め合うフェード中のみ伝送をスケジューリングする
ことは、このパケットの間に正味の利得を与えるであろう。
【００１９】 図８は、各々が異なるフェード条件を受けている３つの異なる移動局６０１、
６０２及び６０３からスケジューラへの入力を図示する。スケジューラは、ユー
ザ１がコヒーレンス時間の始めに強め合うフェードにあることを認識し、そして
時間スロット６０４の間にこのユーザに向けられたパケットに対して最高の優先
順位を割り当てる。時間スロット６０５の間、スケジューラは、ユーザ３に対し
て最高の優先順位を与える。時間スロット６０６の間に、スケジューラはまだ、
ユーザ３が強め合うフェードにあることを認識しなかったため、優先順位はユー
ザ２に割り当てられるが、しかしスケジューラは、ユーザ２が十分コヒーレンス
期間の中に入ったことを認識し、そしてフェードは、６０６時間スロット内で起
こりそうである。その結果、ユーザ２は、この時間スロット６０６においてフェ
ードのより高い可能性を可能にするため、６０６の間により低い伝送速度を割り
当てられる。時間スロット６０７の間に、スケジューラは、チャネルを再びユー
ザ２に割り当てるが、しかし今度はフェードが無いのでフル・レートが期待され
る。時間スロット６０８の間に、チャネルはユーザ１に割り当てられる。
【００２０】 図９は、チャネル・データが本発明の方法及びシステムに従って処理される仕
方を詳細に説明するフローチャートを図示する。メトリック計算モジュール７０
１において、チャネルが強め合うフェードにある確率は、プログラム可能なパラ
メータ「Ａ」によりスケーリングされ、そしてプログラム可能なパラメータ「Ｂ
」によりスケーリングされた優先順位メトリックと組み合わされる。優先順位メ
トリックは、パケットが伝送キュー（Ｑｕｅ）で待機中である時間の結果である
。待ち時間が長ければ長い程、チャネル条件に関係なく選択されるべき所与のパ
ケットに対する優先順位は高くなる。メトリック発生７０１に続いて、スケジュ
ーラは、最高のメトリックをメトリック・セレクタ７０２で選択する。一旦、送
信されるべきパケット、又はサービスされるべき移動局が分かると、速度決定７
０３は、チャネル条件７０５、及びフェード・サイクル７０６で残されたコヒー
レンス時間に基づいて用いるべき速度を定める。パケットは、ブロック７０６で
送信される。ブロック７０７が優先順位カウンタをリセットし、そしてスケーリ
ング・シークエンスが始めから再開する。
【００２１】 本発明の好適な実施形態の前述の説明は例示及び説明の目的のために提供され
た。それは、本発明を網羅する意図でなく、また本発明を開示された正確な形式
に限定する意図でもない。明らかな修正又は変更が前述の教示に照らして可能で
ある。実施形態は、本発明の原理及びその実際的適用の最良の説明を提供するた
め、及び当業者が本発明を、企図される特定の使用に適するように様々な実施形
態で及び種々の修正をして利用するのを可能にするため選定されそして記載され
た。そのような全ての修正及び変更は、それらが明白に法的に且つ公平に権利が
ある幅に従って解釈される場合特許請求の範囲により決定される本発明の範囲内
にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の方法及びシステムに従った通信システムを示す。
【図２】 図２は、本発明の方法及びシステムに従った通信システムの層構造のブロック
図を示す。
【図３】 図３は、典型的な無線通信チャネルのフェーディング・プロフィールを示す。
【図４】 図４は、各遠隔装置Ａ及びＢにより与えられるＣ／Ｉ測定値に基づくスケジュ
ーリングを示す。
【図５】 図５は、遠隔装置Ａ及びＢの順方向専用制御チャネル（ＤＣＨ）電圧利得レベ
ルを用いて共通チャネルに関するスケジューリング優先順位を決定することがで
きることを示す。
【図６】 図６は、遠隔装置Ａ及びＢの順方向専用制御チャネル（ＤＣＨ）のパワー制御
コマンドの累積（閉ループ利得調整（ＣＧＡ）とも呼ばれる。）を示す。
【図７】 図７は、チャネル統計及び重要なチャネル・メトリックの性質を示す。
【図８】 図８は、本発明の方法及びシステムに従ったチャネル統計に基づいて複数のユ
ーザをスケジューリングする例を図示する。
【図９】 図９は、本発明の方法及びシステムに従った、複数のユーザのためのトランシ
ーバ基地局伝送スケジューリングのプロセスを示す機能フロー図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＢＲ，Ｊ Ｐ (72)発明者 クダック，マーク・シー アメリカ合衆国イリノイ州60050，マクヘ ンリー，チェスナット・ドライブ 3318 (72)発明者 クラッソン，ブライアン アメリカ合衆国イリノイ州60067，パラタ イン，ウエスト・ブルームフィールド・コ ート 756 Ｆターム(参考） 5K067 AA02 EE02 EE10 GG08 HH21 HH23

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ伝送のための複数の移動装置をスケジューリングする
    方法において、 データ伝送を要求する複数の移動装置を決定するステップと、 データ伝送を要求する前記複数の移動装置内の各移動装置のためのパワー制御
    フィードバック情報を決定するステップと、 データ伝送を要求する前記複数の移動装置をそれらのパワー制御フィードバッ
    ク情報に基づいてスケジューリングするステップと を備える方法。
  2. 【請求項２】 前記複数の移動装置内の各移動装置のためのＣ／Ｉ情報を決
    定し且つ前記複数の移動装置を更にＣ／Ｉ情報に基づいてスケジューリングする
    ステップを更に備える請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 データ伝送を要求する複数の移動装置をスケジューリングす
    る前記ステップは、前記複数の移動装置により共用される共通チャネルを介して
    、データ伝送のための前記複数の移動装置をスケジューリングするステップを備
    える請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 各移動装置のためのＣ／Ｉ情報を決定する前記ステップは、
    共通チャネルのフィードバック情報を決定するステップを備える請求項２記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 データ伝送のための移動装置をスケジューリングする装置に
    おいて、 複数の移動装置のためのパワー制御情報を入力として有し且つパワー制御情報
    に基づくパワー制御統計量を出力するチャネル統計量推定器と、 パワー制御統計量を入力として有し、且つ当該パワー制御統計量に基づいて、
    スケジューリングされた移動装置を出力するスケジューラと を備える装置。
  6. 【請求項６】 前記チャネル統計量推定器は更に、前記複数の移動装置のた
    めのＣ／Ｉフィードバック情報を入力として有し、且つ各移動装置のためのパワ
    ー制御及びＣ／Ｉ情報の両方に基づいて統計量を出力する請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記Ｃ／Ｉ情報は、前記複数の移動装置により共用される共
    通チャネルのためのＣ／Ｉフィードバック情報である請求項６記載の装置。
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