JP2004519127A

JP2004519127A - 無線通信システムにおいてバーストデータの通信を選択的に許可する装置及び方法

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Publication number: JP2004519127A
Application number: JP2002561387A
Authority: JP
Inventors: ディー．マンディアム，ギリダー
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2004-06-24
Also published as: WO2002061967A3; EP1356606A2; US6931256B2; KR20040044400A; US20010029189A1; WO2002061967A2

Abstract

ＷＡＰに基づくサービスのような、データサービスを実行するために、スケジューリング及び送信されるべきデータを選択的に許可する装置（４２）及び関連する方法。専用電波インタフェースリンクによる個別の通信に従って生成される電力制御コマンドが監視される（４４）。電力制御コマンドの値（４６）に応じて、データバーストが送信されるチャネル状態（１６、１８）に依存して、データの送信が許可されるか、又は送信が抑止される。

Description

【０００１】
従来の技術
通信システムは、少なくとも送信局と受信局とからなり、情報はその間で伝達される。送信局と受信局とは、通信チャンネルにより相互に接続されており、この通信チャンネル上で、送信局によって伝えられた情報が伝送されて、受信局で検出されるに至る。
【０００２】
通信技術の進歩によって、新しい形式の通信システムが開発され、及び実現されてきた。例えば新しいタイプの無線通信システムは、通信技術の進歩の結果として可能とされたものである。
【０００３】
無線通信システムは通信システムの一形式であり、この通信システムでは、送信局と受信局との間に定められる通信チャンネルが、無線通信リンク上に形成される。無線通信リンクが通信チャンネルの形成に利用されるために、有線による接続を送信局と受信局の間に設置して、このチャネル上で送受信局間に延びるチャンネルを形成する必要がなくなる。従来あった有線による接続を利用する必要性を除くことができるので、従来の有線通信システムとは対照的に、無線通信システムはその本来備える特性として、通信の機動性の増加をもたらす。
さらに、無線通信システムに関係するインフラコストは、概して、これに対する有線通信システムに関係するインフラコストよりも小さい。なぜなら、送信局と受信局との間の固定接続を導入する必要性が除かれるからである。
【０００４】
セルラ通信システムは、無線通信システムの一形式であり、通信技術の進歩によって可能となった典型的な無線通信システムである。音声と非音声のデータの両方の電話通信が、セルラ通信システムの使用により提供される。移動局と呼ばれるポータブル無線トランシーバが、セルラ通信システムへの加入者によって使用される。移動局は、通常は従来の電話装置が使用されるものと類似の方法で使用される。
【０００５】
様々な通信方式を利用する、様々な形式のセルラ通信システムが実現されている。構成可能なセルラ通信システムに従う通信方式の一つが、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：ｃｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｃｃｅｓｓ）通信方式である。ＣＤＭＡ通信方式を利用すると、固有コードによるチャネル差別化が設けられる。この固有コードによって、送信局により受信局へ伝送される情報の符号化（エンコード）がなされる。情報は、受信局に伝送されるのに先立ち符号化される。そして、受信局は情報を受信したとき、その受信した符号化された情報を復号化（デコード）する。
【０００６】
異なる通信信号が異なるコードによって符号化されることにより、複数の別個の通信が共通の帯域幅の上で実行される。共通の帯域幅が共有されるので、通信信号が、同時に送信されている他の通信信号の通信に干渉するほど大きな電力レベルとならないように、送信される個々の通信信号の電力レベルが制御される必要がある。したがって、ＣＤＭＡ通信方式に従って動作するように構成されたセルラ通信システムは、通常はそこで伝送される信号における電力レベルを制御する方法を提供する。
他の通信方式に従って動作する、セルラ通信システムや他の通信システムもまた、このような通信システムの動作の間に生成された通信信号が送信される電力レベルを制御する方法を提供する。送信信号の電力レベルは、同時に生成、伝送されている他の信号に干渉するほど大きな電力レベルであってはならない。しかし同時に、通信信号の電力レベルは、その信号を受信局が検出し、その通信信号の情報内容を正確に再生するのに十分な程度の大きさである必要もある。
【０００７】
通信信号が送信される電力レベルを制御する電力制御を実現するために、例えば、閉ループ電力制御が利用される。閉ループ電力制御方式においては、通常は、受信局は送信局により自局に伝送された信号を検出する。そして受信局において、その時に検出された信号に関する証印（ｉｎｄｉｃｉａ）の測定が行われる。この証印の測定に応じて、送信局から受信局に伝送するためにその後に続いて生成、伝送される信号の電力を、増大させるべきかそれとも低減させるべきかの決定が、受信局において行われる。
このような決定の指示が送信局に返送されて、その後に続いて生成、伝送される信号の電力レベルが必要に応じて修正される。
【０００８】
ＣＤＭＡの、セルラ通信システムでは、移動局における順方向リンク（ｆｏｒｗａｒｄｌｉｎｋ）トラフィックチャネル信号に関連する信号証印の測定によって、順方向リンクの電力制御が実行される。測定は、例えば順方向リンクトラフィックチャネル信号のフレームのフレーム誤り率の測定からなる。その測定に対応して、その順方向リンクトラフィックチャネル信号の電力レベルを増大させるよう要求する、又は低減させるよう要求する決定が、移動局において行われる。
【０００９】
通信技術におけるさらなる伸展は、バーストデータサービス（ｂｕｒｓｔｄａｔａｓｅｒｖｉｃｅ）の導入を可能にした。パケット形式の、例えば保存メッセージサービス（ＳＭＳ：ｓｔｏｒｅｄｍｅｓｓａｇｅｓｅｒｖｉｃｅ）メッセージング、汎用ＵＤＰ転送サービス（ＧＵＴＳ：ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＵＤＰｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｅｒｖｉｃｅ）メッセージング、ワイヤレスアプリケーションプロトコル（ＷＡＰ：ｗｉｒｅｌｅｓｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ）フォーラム通信は、バーストデータサービスの典型である。
【００１０】
バーストデータサービスは、短時間のバースト内でのデータ送信によって、通信を実行する。一般に、データバーストサービスは、データバーストを伝送するための専用のエアーインタフェースリンク（ａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｌｉｎｋ）を必要としない無線データサービス（ｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｓｅｒｖｉｃｅ）である。その一方で、音声データの通信は、一般的に専用のエアーインタフェースリンク上で実現される。
無線通信システムには特有の容量限界があるために、既存のセルラ通信システムへのデータバーストサービスの追加は、通信システムへの大きな通信容量割り当てを増加する必要としないセルラ通信システムに従う新しい通信サービスを提供することを可能とする。
【００１１】
しかしながら、データバーストサービスのバースト性（ｂｕｒｓｔｙ）のため、データのバーストが伝送されている短期間の間、チャネル状態は、送信局と受信局との間のデータバースト通信を妨げるようなレベルのフェージングを示してはならない。非バーストデータ通信が実行されているチャネル上に現れるフェージングは、このような他の通信の通信品質に有害な影響を及ぼすが、バーストデータ通信中のチャネル上に現れるフェージングは、より通信支障を生じやすくする。
【００１２】
発明が解決しようとする課題
バーストデータが伝送される通信チャネルのチャネル状態が、過度のレベルのフェージングを示さないとき、データバーストサービスの実行に従って伝送されるデータバーストの伝送を、より確実に行う方法が提供されれば、バーストデータの通信品質を改善することが可能となる。
【００１３】
本発明による重要な改良点が案出されるのは、このようなフェージングに影響されやすい通信チャネル上のバーストデータの通信に関する背景情報の観点においてである。
【００１４】
課題を解決するための手段
〔本発明の概要〕
したがって本発明では、例えばＷＡＰ形式バーストデータサービスのような通信サービスの実行に従ってバーストデータを伝送することができるようにする、有益な装置及びこれに関連する方法を提供する。
【００１５】
本発明の実施例の動作によって、バーストデータサービスに従うバーストデータの通信をスケジューリングする方法が提供される。バーストデータが伝送される通信チャネルの通信状態が許容可能であると判断されるとき、バーストデータの伝送が許可される。反対に、通信状態が過度のフェージングのレベルを示していると判断されるとき、データの伝送は、通信状態が許容可能なレベルに戻るまで延期される。
専用のエアーインタフェースリンクによる個別の通信に従う閉ループ電力制御を実行するために生成される、電力制御コマンドが監視される。この電力制御コマンドは、チャネル状態の指示を与え、チャネル状態が許容可能と判断されたときに、バーストデータの通信が許可される。
【００１６】
本発明の１つの形態では、個々の通信が同じ又は同様のチャネル上で実行される。すなわち、第１の通信サービスは、送信局及と受信局との間で実行され、バーストデータサービスを形成する第２の通信サービスもまた、前記送信局及び受信局との間で実行される。
第１の通信サービスは、例えば、専用のエアーインタフェースリンク上で実行され、閉ループ電力制御は、第１の通信サービスに従って通信される通信信号の電力レベルを、所望のレベルに維持管理するために実行される。
電力制御コマンドは、通信信号が送信された先のその時々の受信に応じて受信局において生成される。電力制御コマンドは送信局に返送されて、送信局により受信局に送信される通信信号の電力レベルを変更するために、送信局に利用される。
電力増大コマンドは、例えば送信局と受信局との間に形成される通信チャネル上にフェージング状態が現れるときというような、チャネル状態が悪いときに送信局に返送される。通信チャネルが低いレベルのフェージングだけを示すとき、受信局は送信局に電力低減コマンドを送信し、後に続いて生成される通信信号の電力レベルを低減する。
【００１７】
従来より、送信局により連続して生成される通信信号の電力レベルを増大させ又は低減するために、電力制御コマンドが送信局に利用されているが、電力制御コマンドは、通信が実行される通信チャネルのチャネル状態の指示も示す。本発明の実施例では、第１の通信サービスの実行に従って、送信局に与えられる電力制御コマンドを監視する。監視される電力制御コマンドに従って、通信チャネル状態の判断が行われる。
通信チャネル状態が、少なくとも許容可能レベルにあると判断されるときは、バーストデータは前記通信チャネル上をバーストデータサービスに従って伝送されることが許可される。
【００１８】
本発明の他の形態では、ある選択された期間に電力制御コマンドが監視される。この選択された期間の電力制御コマンドの値の監視結果に応じて、バーストデータサービスに従ってバーストデータを送信するための許可が、選択的に与えられる。
電力制御コマンドをバイナリ値とするとき、すなわち電力増大コマンド又は電力低減コマンドのそれぞれに対応する値とするとき、前記の選択された期間に、前記バイナリ値を合計する。電力制御コマンドの値の合計結果は、実行される第１の通信サービスに従うチャネル状態が、大きなフェージングレベルを示しているか否かの指示を与える。
通信チャネル上に大きなフェージングレベルが示されているときは、電力低減コマンドよりも電力増大コマンドの方が多く生成される。反対に、チャネル状態が低いフェージングレベルを示すときは、電力増大コマンドよりも電力低減コマンドの方が多く生成される。
前記の合計値はある閾値と比較される。この比較結果に応じて、バーストデータサービスに従うデータバーストの通信許可が許可又は否認される。一連の期間に、合計及び比較が連続して行われて、通信チャネルのチャネル状態の決定に応じてデータバーストの通信が許可又は、防止される。
【００１９】
ある実現例では、セルラ通信システムにおいて提供されるデータバーストサービスに従う、データバースト通信の実行を選択的に許可する方法が提供される。データバーストサービスは、例えば、インターネット関連データが移動局に送信されるＷＡＰ形式サービスを備える。バーストデータサービスの他の形式には、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）メッセージング、汎用ＵＤＰ転送サービス（ＧＵＴＳ）及びインターネットプロトコル（ＩＰ）形式データ通信が含まれる。
セルラ通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信方式、又は閉ループ電力制御を使用する他の通信方式若しくは通信規格に従い動作可能である。
【００２０】
提唱されているＣＤＭＡ２０００システムは、閉ループ電力制御を提供し、またバーストデータサービスを提供するセルラ通信システムの典型例である。電力制御コマンドを移動局で生成し、セルラ通信システムのネットワークインフラストラクチャへ返送して、専用エアーインタフェースリンク上で実行される通信サービスに従って送信される通信信号の電力レベルが、電力量において増大されるべきか又は低減されるべきか否かを、ネットワークインフラストラクチャに示す。
電力制御コマンドの監視は、本発明の実施例の動作の際に、バーストデータサービスを遂行するためには伝送する必要のあるデータバーストが、伝送することを許可されるべきか否かを判断するために使用される。
【００２１】
電力制御コマンドの監視に応じて、チャネル状態が良い特性を示していると判断されると（例えば、低いフェージングのレベルにある等）、データバーストを継続する許可が与えられる。反対に、チャネル状態が悪いと判断されると（例えば、大きなフェージングのレベルを示している等）、データバーストを伝送する許可が否認される。通信状態が許容レベルまで戻ったとき、データバーストを伝送する許可が与えられる。
【００２２】
その結果、データバーストが伝送される通信チャネルの適切な通信状態の分析に従って、バーストデータサービスに従うバーストデータの通信のスケジューリングが実行される。通信システムの性能の改善は、データバーストが、高レベルのフェージングのような悪い通信状態を示す通信チャネル上で通信されても、消失又は非常に歪むといったことが起こりにくくなることによって可能となる。
【００２３】
したがって、これらの及び他の形態において、第１の通信局と第２の通信局との間で、通信チャネル上でデータを伝送する無線通信システムに使用する装置及びこれに関連する方法が提供される。第１の通信局による第２の通信局へのバーストデータの通信は選択的に許可される。検出器が第１通信局に配置され、この検出器は第２通信局から第１通信局へ伝送される閉ループ電力制御コマンドを検出する。前記検出器には測定器が接続され、この測定器は少なくともある選択される期間の電力制御コマンドの指示を測定する。測定器には比較器が接続され、測定器により測定された測定値を受信する。比較器は測定値とある閾値とを比較する。そしてデータ送信許可信号は、このとき行われた比較結果に応じて選択的に与えられる。
【００２４】
本発明に関するより完全な認識とその範囲は、以下に簡単に要約した添付図面と、以下に続く本発明の好適実施例の詳細な説明と、特許請求の範囲とにより取得することができるであろう。
【００２５】
発明の実施の形態
〔本発明の詳細な説明〕
図１は、基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１２及び移動局１４である２つの通信局間に、両局間に形成される無線リンクにより無線通信を提供する、通信システム１０の略図である。図１に示される典型的な実現例では、通信システム１０は、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）通信技術を利用するＩＳ−２０００セルラ通信システムに提唱された規格に概ね従って動作しうる、セルラ通信システムを形成する。
まず、本発明の実施例の動作は、当然ながら他の無線式の及び他の通信システムにおいても同様に動作可能であると解するべきである。したがって、以下に続く記載は、ＩＳ−２０００システムに関する本発明の実施例の動作について記載しているが、本発明の実施例の動作は、少なくとも通信チャンネル状態を確立できる他の様々な形式の通信システムのいずれについても、類似して記載されることが可能である。
【００２６】
移動局１４及び基地トランシーバ局１２との間には、双方向通信が可能である。移動局１４との通信のために、基地トランシーバ局１２によって、順方向リンクチャネル１６上を順方向リンク信号が伝送される。逆方向リンク信号は、移動局から基地トランシーバ局へと、逆方向リンクチャネル１８上を伝送される。順方向リンクは、専用のエアーインタフェースリンク上や、また実行される複数の異なる通信セッションに従う通信を可能にするために断続的に利用される非専用リンク上に定められる通信チャンネルを示す。
リンク１６及び１８は一般には非理想的であり、したがって、通常はこの上に形成される通信チャンネルも同様に非理想的な特徴を有している。例えばマルチパス伝達は、その上を伝達する通信信号のフェージングを生じる。ここに、その上を伝送する通信信号がフェージングの影響を受けやすいチャネルのことを、フェージングを伴うチャネルと呼ぶ。
【００２７】
図示するとおり、基地トランシーバ局１２は基地局コントローラ（ＢＳＣ：ｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２２に接続される。さらに基地局コントローラは、モバイル交換センタ（ＭＳＣ：ｍｏｂｉｌｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｅｎｔｅｒ）２４と接続される。モバイル交換センタは、ネットワーク基幹である加入電話網（ＰＳＴＮ：ｐｕｂｌｉｃｓｗｉｔｃｈｅｄｔｅｌｅｐｈｏｎｉｃｎｅｔｗｏｒｋ）２６に接続される。対向ノード（ＣＮ：ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔｎｏｄｅ）２８がＰＳＴＮに接続される。対向ノードは、移動局との間に形成される回線交換接続により、移動局１４と通信可能な装置を示す。
さらに、図示するとおり基地局コントローラは、ゲートウェイ３２に接続される。ゲートウェイ３２は、インターネット基幹のようなパケットデータ基幹３４に接続される。そしてさらに対向ノード２８も、バックボーン３４に接続される。対向ノードはまた、バーストデータサービスに従い、移動局との間に適切に形成された通信パスによって、移動局１４とバーストデータ通信が可能な装置をも示す。例えば対向ノードは、移動局がＷＡＰ形式データを検索、ダウンロードできるＷＡＰサーバを形成する。
【００２８】
電力制御動作は通信システム１０の通常の動作の間に行われ、専用エアーインタフェースリンクによる、このインタフェースリンクの順方向リンク１６上に生成される通信信号の電力レベルを維持管理する。移動局における音声通信は、回線交換通信技術を使用して実行される通信の典型であり、この移動局における音声通信において、順方向リンク１６上に定められる通信チャンネルは、専用のエラーインタフェースを備える。提唱されるＩＳ−２０００システムにおける従来の電力制御方式はリニアな時間不変方式である。
【００２９】
図１に示す典型的なシステムでは、３つの電力制御ループが使用される。つまり、開ループ、閉ループ、及び外側ループ（ｏｕｔｅｒｌｏｏｐ）電力制御の全部が、通信システムの動作の際に使用される。
電力制御の開ループ部分は、基地トランシーバ局により移動局へと、システムレスポンスと関係のない基準に応じて送信された信号の送信電力レベルの調整に関与する。通常は、この調整は、受信される帯域内電力レベルの測定に基づく送信電力レベルの自動調整を形成する。
電力制御方式の閉ループ部分は、移動局によって基地トランシーバ局に返送されるフィードバック電力制御コマンドに基づくモバイル電力レベルの調整を含む。通常、基地トランシーバ局は、移動局から送られた受信信号を評価する、現在の（又は他の）信号対雑音比と、ある閾値との比較に基づいてコマンドを決定する。
電力制御方式の外側ループ部分は、電力制御方式の閉ループ部分によって実行される前記の比較に使用される閾値を調整する。この閾値は、例えば、ブロック誤り率のような所望の効果に基づいて調整される。その機構は、移動局が、基地局との通信を行うためのトラフィックチャンネルに割当てる電力レベルを制御することを可能にするためにも利用される。
本発明の実施例の動作の際、移動局１４から基地トランシーバ局へと返送されるフィードバック電力制御コマンドは、データを送信されるべき移動局にデータを伝送するチャネルの状態を評価するために利用される。データ伝送の断続性のために、通信状態が悪いと決定されるときには（例えばチャネルが過度のフェージングレベルを示しているときには）データの通信が延期される。そして、通信状態が許容できると判断されるときデータ伝送が許可される。
【００３０】
基地トランシーバ局１２は、特に本発明の実施例に従って、移動局１４により生成され、逆方向リンク１８上を通って基地トランシーバ局に返送される電力制御コマンドを監視するように実現することができる。移動局へのバーストデータサービスに従ってデータが伝送される、順方向リンクのチャネル状態の判断は、基地トランシーバ局へ返送された電力制御コマンドの監視内容に応じて行われる。
順方向リンク１６が定められるチャネルの通信状態が許容できると判断されると、データを移動局へ送信することが許可される。反対に、チャネル状態が許容不可との判断がなされると、通信状態が改善されるまでバーストデータサービスに従うバーストデータを伝送する許可が延期されることになる。
【００３１】
図示するとおり基地トランシーバ局は、本発明の実施例の装置４２を含んでいる。図示するとおりこの装置は、本発明の実施例の機動的な動作を示すために、機能的に示される要素からなる。この典型的な実施の際には、これら機能的要素の少なくともある程度は、処理装置におけるアルゴリズムの実行によって実施しているが、装置４２の要素を他の方法によって実施してもよい。
さらに前記装置は、移動局にも同様に実施してよく、さらにより一般的に、適切に構成される通信システムにおける、いかなる通信局に同様に実施してもよい。
【００３２】
検出器４４は、移動局１４から基地トランシーバ局へ返送されて受信回路４５により検出された、電力制御コマンドの受信指示と連動する。上述するように、この典型的な実施では、電力制御コマンドは、順方向リンク１６からなる専用のエラーインターフェースリンクによって、基地トランシーバ局によって移動局に送信すべき、連続する通信信号の電力レベルを、増大させる若しくは低減させる要求を示すバイナリ値である。
【００３３】
検出器４４により検出されるコマンドの値の指示は、加算器４６からなる測定器に与えられる。加算器４６は、ある選択された期間の電力制御コマンドの値を合計するように動作可能である。この選択された期間に、移動局１４が順方向リンク１６上の通信状態の質が悪いと判断すると、移動局によって電力増大コマンドが生成される。そして、移動局１４が順方向リンク１６上の通信状態が良いと判断すると、移動局によって電力低減コマンドが生成される。その結果、加算器４６によって形成される合計値は、順方向リンク１６上の通信状態を示す値となる。
【００３４】
加算器４６によって形成される合計値は、比較器４８に加えられる。比較器４８は、与えられた合計値をある閾値と比較するように動作可能である。この比較器により行われた比較結果に応じて、バーストデータ通信許可信号が、リンク１６上に選択可能に生成される。許可信号は、基地トランシーバ局の送信回路５４に与えられ、これにより移動局１４とデータサービスを実行するデータバーストの通信を許可する。加算器４６により形成される合計値が悪い通信状態を示すとき、比較器は許可信号を生成せず、そしてデータは、通信回路によって移動局に伝送されることを許可されない。
【００３５】
図２は、再度本発明の実施例が動作しうる基地トランシーバ局１２を示す図である。基地トランシーバ局の受信回路４５及び送信回路５４が、再度示されている。そして図示するとおり、基地局の受信及び送信回路部分は、対向ノード２８に連結されている。対向ノードと基地局との間に延びる通信パスを形成する他の要素は、簡単のため図示していない。
ここに図示するとおり、対向ノードは、データシンク６２、音声データソース６４、バーストデータソース６６を含む。要素６２、６４、６６は機能的に表されたものであり、実際の実施の際には、前記の音声及びデータソースは、別個の位置に配置されて、別個の通信セッションに従う別のユーザによって操作されることとしてもよい。
【００３６】
また装置４２は、検出器４４、加算器４６及び比較器４８を含むように再度示されている。ここで検出器４４は、受信回路４５と接続する電力制御ビット抽出器４４からなる。電力制御ビット抽出器は、受信回路４０上で受信回路４０により受信され作用された受信信号から、電力制御ビットを抽出するように動作可能である。電力制御ビットの指示は加算器４６に与えられ、ここである選択された期間にその値が合計される。
加算器４６により形成された合計値は、比較器４８に与えたれて、ある閾値と比較される（これは比較ブロック７２に示される）。比較器は、加算器４６から与えられた値と前記閾値を比較して、比較器によって選択可能に生成された出力が通信許可信号を形成する。そしてこの値は、データスケジューラ７４に与えられる。
データスケジューラは、データソース６６及び送信回路４５に接続されており、通信回路５４による送信に関するデータサービスに従うデータの通信を、スケジュールするように選択可能に動作可能である。送信用データのスケジューリングが行われるのは、比較器４８によりなされた比較が、順方向リンク上の通信状態が少なくとも許容できるレベルにあると示すときである。
【００３７】
図３は、基地トランシーバ局において本発明の実施例が実施されるときのフレーム誤り率と、信号対雑音比との関係を表すグラフである（関係は８２のように概ね表される）。プロット８４は、フレーム誤り率と、（専用のエラーインターフェースリンク上で通信される信号を含んでいる）全ての信号の信号対雑音比との関係を示す。そしてプロット８６は、フレーム誤り率と、本発明の実施例が動作しうるバースデータサービスに従って生成されたデータの信号対雑音比との関係を示す。
【００３８】
プロット８４と８６は、移動局１４が電力制御コマンドを８００Ｈｚの頻度で基地トランシーバ局に送信した場合を示している。コマンドは、０．５ｄＢステップサイズのバイナリコマンドとして実行される。合計が行われる期間は２０ｍｓであり、２０ｍｓのフレームを表す。コマンドの合計値は、閾値である８と比較される。加算器により形成される合計値が８を超えると、すなわち電力増大コマンドの数が８を超えると、データサービスに従うデータバーストの通信の許可が与えられなくなる。でなければ、基地トランシーバ局によるデータ伝送の許可が与えられる。
【００３９】
各データバーストは２０ｍｓの期間を占めている。そして、値信号対雑音比を形成している値（プロット８４と８６とはその値の関数となる）は、各送信データシンボル１チップ毎のエネルギーと、瞬間送信電力全体とに関して表されている。雑音は送信電力に関して一定とする。
【００４０】
以下に続く説明は、図１に示す通信システム１０の動作と、その一部を形成する装置４２の動作の数学的説明である。
【００４１】
外側ループ電力制御アルゴリズムは、閉ループコマンドの形成のために測定される受信ＳＮＲによって、閾値を調整する。通常これらの閾値は、所望のフレーム誤り率のような所望の設定に基づいている。ＣＤＭＡ２０００ではフレームの持続時間は通常２０ｍｓである。一定のチャネル状態では、信号ＳＮＲとフレーム誤り率（ＦＥＲ）とは１対１に対応することがよく知られている。
既存の外側ループ電力制御方法では、所望のＦＥＲに基づいた速度で、現在受信しているフレームが間違っているか否かについて受信機でなされる決定の後にのみ生じる調整によって、閾値を調整する必要がある。フレームエラーが受信されたときの調整量は、正確にフレームが受信されたときの調整量より大きくならなければならない。例えば、目標ＳＮＲ閾値（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔを調整するための方法を与えるアルゴリズムは、以下のアルゴリズムにより記載される。
【００４２】
一定のステップサイズΔを使用して、フレームｊ（ｊ＝０、１、…）について、（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔを調整する。
もしフレームが誤っていれば、（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ＋１）＝（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ）＋ＫΔとする。
もしフレームが誤っていなければ、（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ＋１）＝（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ）−Δとする。
ここで、Ｋは整数であり、次のルール［１／（必要フレーム誤り率）−１］によって選択される。
【００４３】
このアルゴリズムは、全てのＫ＋１個のフレームについて、必ず１個のフレームがエラーが生じることを試みるものである。必要ＦＥＲ値を１０^−Ｌ（ここにＬは０より大きい整数である）より小さくするために、Ｋを決定するための前記ルールを僅かに修正することとしてよい。
まず、目標ＦＥＲをＦと表記するとして、整数Ｔに関する次の式を解く。
【数１】

ここにｒｏｕｎｄ（）は、引数を最も近い整数に丸める関数である。そしてアルゴリズムを、以下のように記載してよい。
【００４４】
一定のステップサイズΔを使用して、フレームｊ（ｊ＝０、１、…）につき、以下のようにトラヒック（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔとして表される目標Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔを調整する。
もしフレームが誤っていれば、（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ＋１）＝（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ）＋（１０^Ｔ−ｒｏｕｎｄ（１０^ＴＦ））Δとする。
もしフレームが誤っていなければ、（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ＋１）＝（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｔ（ｊ）−ｒｏｕｎｄ（１０^ＴＦ）Δとする。
【００４５】
受信機におけるＳＮＲの推定値
受信機におけるＳＮＲの推定値は、ＣＤＭＡにおけるフィードバック電力制御の適切な機能において重要なステップである。以下に続く表記方法に基づいて、基準（パイロット）チャネルのための受信信号は次のように表される。
【数２】

【００４６】
式２において、α_ｉ（ｋ）は、ｉ番目の復調されたマルチパス（Ｒａｋｅレシーバが使用されているとする）の複素チャネル利得（ｃｏｍｐｌｅｘｃｈａｎｎｅｌｇａｉｎ）である。Ｅ_ｃは１チップ毎のエネルギーである。ｃ（ｋ）は、ｋ番目のチップの複素数値である。Ａ_ｐは、パイロットチャネル振幅スケーリングである。ａ_ｐ（ｎ）は、ｎ番目のパイロットシンボルである。そしてｚ_ｉ（ｋ）は、複素広帯域ノイズ（分散Ｉ_ｏｉを有する平均値ゼロのガウス性ノイズと仮定する）である。
受信機ではａ_ｐ（ｎ）に対する必要条件だけが既知であるが、分析のため以後その値は１であると仮定する。その結果、（パイロットシンボルは受信機に既知であるから）パイロットチャネルはデータ変調されていないので、このパイロットチャンネルから信号品質評価が得られる。受信機には、パイロットチャネルとトラフィックチャネルとの相対電力値が既知であると仮定されるので、パイロットチャネルから取得した信号品質評価を拡大縮小して、その結果トラフィックチャネルの信号品質評価を得ることができる。
【００４７】
信号品質評価を形成する際には、α_ｉ（ｋ）が積分期間の間一定であるという仮定のもとで、逆拡散されたチップが合計される。ノイズ項ｚ_ｉ（ｋ）の平均が０であるので、残りの量は、スケーリングされた複素信号振幅の推定値を与えると考えられる。ｉ番目のマルチパスのためのＮ個のチップについての「信号」推定値は、次のようになる。
【数３】

式３におけるノイズ項ｚ_ｉ’（ｎ）は、いくつかの独立した、等しく分配された乱数値の合計と仮定することができ、したがって分散ＮＩ_ｏｉを有するガウス性であると仮定することができる。ｓ_ｉ（ｎ）の周波数は、チッピング周波数ｆ_ｃについて次のように示される。
【数４】

【００４８】
信号推定値ｓ_ｉ（ｎ）を片側ノイズ帯域Ｂ_ｎのローパスフィルタｈ（ｎ）を通すことにより、ノイズ電力を低減することができる。これは、
【数５】

の因子によって、ｚ_ｉ’（ｎ）の分散を低減しうる。フィルタリング後の最終結果信号推定値項は、以下により表すことができる。
【数６】

【００４９】
今、式５においてノイズ項ｚ_ｉ”（ｎ）は、分散
【数７】

を有している。チッピング周波数が因子２Ｎ^２Ｂ_ｎＩ_ｏｉについて十分に大きいとき、
【数８】

のようになる。これは、測定ノイズを含むｚ_ｉ”（ｎ）の分散とともに複素信号振幅の測定値を与える。
しかし、この式は信号強度推定値を与えるのみである。ノイズ強度推定値は、受信信号の２次モーメントを取ることによって求められるはずである。式２に戻って、
【数９】

であると仮定すると、ｒ_ｐｉ（ｋ）の２次モーメントを
【数１０】

のように仮定することができる。したがって、サンプル分散が
【数１１】

個のサンプル以上に形成されるとすれば（ここに
【数１２】

は、φよりも大きくないφに最も近い整数を意味する）、すなわち、信号振幅推定値が形成されるレートとマッチングしていれば、（不偏の）推定値は次式の通りとなる。
【数１３】

【００５０】
そして、対応する（ガウス性と仮定される）測定ノイズは、次式のようになる。
【数１４】

【００５１】
ｆ_ｃ＞＞Ｂ_ｎＩ_ｏｉ ^４のとき、測定ノイズは無視できる。
最終的なＳＮＲ推定値は、次式のようになる。
【数１５】

【００５２】
式６の推定量に含まれる測定ノイズが無視できるとき、ＳＮＲ_ｉ（ｎ）の精度は、
【数１６】

の精度により定められる。したがって、ＳＮＲ_ｉ（ｎ）の分散は、ｚ_ｉ”（ｎ）の４次モーメントの関数になる。式５に導出された関係を利用して、信号エネルギーは、次式のように決定される。
【数１７】

【００５３】
式９における最後の２つの項がガウス性であるとすれば、これら２つの項はそれぞれ、次式
【数１８】

の電力を有している。
しかし今、｜ｚ_ｉ”（ｎ）｜の分散は次式、
【数１９】

であり、これは式９の最後の２つの項の分散よりも小さく仮定しうる。したがって、式９の信号エネルギー測定値の分散は次式のようになり、
【数２０】

ＳＮＲ_ｉ（ｎ）の分散の結果は次式のようになる。
【数２１】

【００５４】
ＳＮＲの測定がなされると、所定の閾値Ｔとの比較が必要になる。Ｌマルチパス上の、受信信号の実際のＳＮＲであるＳＮＲ_ｒｉ（ｎ）を考慮することにより誤った判断が行われる可能性が生じうる。
【数２２】

【００５５】
実際には、ＳＮＲ_ｒｉ（ｎ）は、複素チャネル振幅α_ｉ（ｎ）を定めるランダム過程の関数となる。しかし、チャネルのコヒーレンス帯域幅がＢ_ｎよりも小さいと仮定すると、ＳＮＲ_ｒｉ（ｎ）はチャネル測定期間全体にわたって比較的一定であると仮定できる。
さらに、測定期間が十分であれば、
【数２３】

であると仮定することも可能である。したがって、ＳＮＲ_ｒｉ（ｎ）は次式により近似できる。
【数２４】

【００５６】
ここに式１１は、次式のように改められる。
【数２５】

【００５７】
式１３では、個別のＳＮＲの測定値ＳＮＲ_ｉ（ｎ）の合計に含まれる、全てのノイズ項の分散の集合がσ_ｚ ^２（ｎ）と示されている。すなわち次式により定義される。
【数２６】

【００５８】
ここで、受信機におけるＳＮＲ測定値のエラー確率を示す式が定められたので、対応する電力制御コマンドのためのエラー確率の集合は、単に電力制御コマンドが送信されるチャネル上のエラー確率に組み込むことによって求められる。このコマンドは、しばしばＢＰＳＫシンボル（アップコマンド又はダウンコマンド）として実行されるが、他の送信方法によって実行されることとしてもよい。
さらに、コマンドが誤って受信される確率は、電力制御コマンドが送信されるチャネル状態に依存する。ｎ番目のコマンドの受信エラー確率をＰ_ｃ（ｎ）と記すとすると、電力制御エラーの集合的確率は、Ｐ_ｃ（ｎ）＋Ｐ_ｅ（ｎ）となる。
【００５９】
データバーストスケジューリングのためのアルゴリズム。
提案されるアルゴリズムは、受信した電力制御コマンドを監視する送信機を有することにより、データが送信される有利なチャネル状態の効果を得ることを求めるものである。
理想的には、データバーストメッセージの送出は、高いＳＮＲ状態の下で送信バーストが受信されるときに行われるのが好適である。電力制御ループは、平均して受信信号レベルを所定のＳＮＲ上に維持するように動作する。
しかし、大きなフェージングに対応させる、又はチャネル状態が好適な時に送信電力を安定させるために十分な速度で電力制御ループが動作できない短い期間が生じうる。効果は低い速度のときに、より顕著である。より高い速度ではコマンドエラー及び電力制御が実施される速度（例えばＩＳ−９５における８００ＨｚＢＰＳＫコマンドである）のために電力制御ループの効果が少なくなるからである。
【００６０】
データバーストスケジューリングを行うための、単純な電力制御コマンドの監視は、実行されるタスクのほんの一部分である。その他にも、どのような種類の挙動が「好適な」チャネル状態を構成するかの決定が行われる。
好適なチャネル状態は、所定の閾値Ｔより高いＳＮＲ値で受信される信号に対応する。この閾値は、受信機にのみ既知であるが、閾値は、予めネゴシエーションされるサービス品質（ＱｏＳ）の関数であるので、送信機は好適なチャネル状態に対応する閾値よりも大きく受信ＳＮＲ値を想定することができる。これにより、先に送信機に受信されるＫ個の電力制御コマンドを監視することに基づいて直感的なアルゴリズムを構築することができる。
【００６１】
ステップ１．電力制御コマンドの合計値を所定の閾値ＰＣと比較する。
ステップ２．合計値がＰＣより大きければ、チャネル状態は好適ではない。これは送信された「電力増大」コマンドが多すぎるためである。データバーストは送信しない。
ステップ３．ステップ１の合計値が、ＰＣより小さければ、データバーストを送信する。
【００６２】
ここで、このアルゴリズムのエラー確率は分析的に決定されうる。統計的決定（Ｋ個のコマンド上の全ての電力制御コマンドの合計値）のための集合的エラーの確率は、次式の様に求められる。
【数２７】

【００６３】
図４に、本発明の実施例の動作の方法を概略して９２の様に示す。この方法は、第１通信局による第２通信局へのデータの通信を選択的に許可するものである。
【００６４】
まず、ブロック９４に示されるように、通信局において第２通信局によって第１通信局へ伝送された閉ループ電力制御コマンドの検出が行われる。そしてブロック９６に示されるように、電力制御コマンドの指示が測定される。
【００６５】
その後、ブロック９８により示されるように、電力制御コマンドの指示の値が、閾値と比較される。そしてブロック１０２に示されるように、閾値と、測定された電力制御コマンドの指示との比較結果に応じて、データ通信許可コマンドが選択的に生成される。
これにより、データバーストを送信するための許可及びデータバーストの送信スケジューリングは、比較の結果に依存することになる。
【００６６】
したがって、本発明の実施例の動作によって、セルラ又は他の無線通信システムにおけるデータバーストサービスに従うデータバーストの通信は、通信状態が許容品質レベルを示していると判断されたときに選択的に許可されることになる。本発明の実施例の使用によって、通信の品質レベルの改善が可能となる。
【００６７】
前記した説明は、本発明を実現するための好適な例示であって、本発明の範囲はこれにより限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例が動作する無線通信システムの機能ブロック略図である。
【図２】
本発明の実施例に従って動作する、図１に示した無線通信システム部分を形成する送信局の機能ブロック略図である。
【図３】
本発明の実施例を利用するバーストデータサービスに従う移動局において受信される、データバーストフレームのフレーム誤り率を示すグラフである。
【図４】
本発明の実施例の動作方法のフローチャートである。

Claims

第１通信局および第２通信局との間の通信チャネル上でデータを伝送する無線通信システムにおける、前記第１通信局による前記第２通信局へのデータ通信を選択的に許可する装置であって、
前記第１通信局に配置され、前記第２通信局により前記第１通信局へ伝送される閉ループ電力制御コマンドを検出する検出器と、
前記検出器に接続され、少なくとも選択される期間、前記電力制御コマンドの指示を測定する測定器と、
前記測定器に接続され、前記測定器により測定された測定値を受信し、前記測定値とある閾値とを比較して、その比較結果に応じてデータ通信許可信号を選択的に生成する判断手段と、を備える装置。
配置された前記検出器により検出される前記閉ループ電力制御コマンドは、通信信号電力レベルを増大させるべきであることを前記第１通信局に示す第１の値と、通信信号電力レベルを低減させるべきであることを前記第１通信局に示す第２の値と、からなる請求項１に記載の装置。
前記無線通信システムは、第１の通信サービスと、少なくとも第２の通信サービスとに従って動作可能であり、
前記データは、前記第２の通信サービスの実行に従い伝送され、
結合される前記検出器が受信する閉ループ電力制御コマンドは、前記第１の通信サービスの実行に従って伝送される請求項１に記載の装置。
前記第１の通信サービスに従って実行される通信は、専用のエアーインタフェースリンクによって実行される通信を含み、
前記判断手段によるデータ通信許可コマンド生成に応じて許可されるデータの通信は、前記第２の通信サービスに従って実行される請求項３に記載の装置。
前記判断手段によるデータ通信許可コマンド生成に応じて許可されるデータの通信が従う前記第２の通信サービスは、データ配信サービスを備える請求項４に記載の装置。
データバーストの前記配信サービスは、ワイヤレスアプリケーションプロトコルに基づくサービスを備え、
前記比較器により行われる比較に応じてその通信が選択的に許可される前記データバーストは、ワイヤレスアプリケーションプロトコルデータを備える請求項５に記載の装置。
データバーストの前記配信サービスは、インターネットプロトコル形式の配信サービスを備え、
前記判断手段により行われる比較に応じてその通信が選択的に許可される前記データは、インターネットプロトコル形式のデータバーストを備える請求項５に記載の装置。
前記無線通信システムは、ショートメッセージサービスメッセージングを提供するセルラ通信システムを備え、
前記判断手段により行われる比較に応じてその通信が選択的に許可される前記データバーストは、ショートメッセージサービスメッセージを備える請求項７に記載の装置。
前記インターネットプロトコル形式の配信サービスは、汎用ＵＤＰ転送サービス形式のサービスを備え、
前記比較器により行われる比較に応じてその通信が選択的に許可される前記データバーストは、汎用ＵＤＰ転送サービス形式のデータバーストを備える請求項７に記載の装置。
前記無線通信システムは、符号分割多元接続通信方式に従って動作可能なセルラ通信システムを備え、
前記第１の通信局は、セルラシステム基地トランシーバ局を備え、
前記第２の通信局は、セルラシステム移動局を備え、
接続される前記検出器に受信される前記閉ループ電力制御コマンドは、前記移動局によって前記基地トランシーバ局へ伝送される請求項１に記載の装置。
前記測定器は、前記少なくとも選択される期間、前記電力制御コマンドの値を合計する加算器を備える請求項１に記載の装置。
前記選択される期間に、前記第１の通信局に複数の前記電力制御コマンドが伝送される請求項１１に記載の装置。
前記電力制御コマンドは、電力の増大と電力の低減とを交番して指示するバイナリ値を備え、
前記加算器により合計される合計値は、前記選択される期間の電力制御コマンドの平均を定める請求項１２に記載の装置。
前記測定器に備えられる前記加算器により形成される合計値と比較される前記閾値は、前記閾値を超える合計値が前記データ通信許可コマンドの生成を抑止するように、選択される請求項１３に記載の装置。
前記データ通信許可コマンドは、前記合計値が前記閾値より小さいときに生成される請求項１４に記載の装置。
第１通信局および第２通信局との間の通信チャネル上でデータを伝送する無線通信システムでの通信方法における、前記第１通信局による前記第２通信局へのデータ通信を選択的に許可する方法であって、
前記第１通信局において、前記第２通信局により前記第１通信局に伝送される閉ループ電力制御コマンドを検出し、
少なくとも選択される期間に行われる前記検出の動作の際に検出された、前記電力制御コマンドの指示を測定し、
前記測定の動作の際に測定された、前記電力制御コマンドの指示値を、ある閾値とを比較し、
前記比較の動作の際になされた比較に応じて、データ通信許可信号を選択的に生成する方法。
前記無線通信システムは、第１の通信サービスと、少なくとも第２の通信サービスとに従って動作可能であり、
前記データは、前記第２の通信サービスの実行に従い伝送され、
前記検出の動作の際に検出される閉ループ電力制御コマンドは、前記第１通信サービスの実行に従って前記第１通信局に伝送される請求項１６に記載の方法。
前記の選択的に生成する動作の際に生成される前記通信許可コマンドの生成に応じて選択的に許可される、バーストデータの通信は、データバースト配信サービスに従い伝送される請求項１６に記載の方法。
前記測定の動作は、前記選択された期間、前記電力制御コマンドの指示値を合計することを含む請求項１６に記載の方法。
前記データ通信許可コマンドは、前記電力制御コマンドの前記指示値が、前記閾値よりも低いときに、前記選択的に生成する動作の際に生成される請求項１６に記載の方法。