JP2005509314A

JP2005509314A - 無線通信システムにおける出力制御方法および装置

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Publication number: JP2005509314A
Application number: JP2002578688A
Authority: JP
Inventors: サーカー、サンディプ; ホルツマン、ジャック・エム
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2005-04-07
Also published as: US20020167907A1; KR20090130311A; EP1374442A1; EP1933474B1; TW560207B; EP1933474A3; CN1511386A; BRPI0208495B1; DE60228215D1; KR20070041641A; KR20030085072A; WO2002080403A1; EP1374442B1; CN1302627C; EP1933474A2; KR101107860B1; ATE405037T1; CN1983856B; KR101005148B1; KR101049633B1

Abstract

【課題】有効なバンド幅を最適に利用する通信システムにおいて、効果的にかつ正確に情報を送信すること。
【解決手段】送信エネルギー設定点を送信品質に適用し、それにしたがって再送信エネルギー設定点を調整することによって、パケットデータ切り替えがなされた通信システムにおける出力を制御する。ある実施例では、再送信エネルギー設定点が、再送信品質の関数として調整される。

Description

本発明による方法および装置は、一般に、通信に係り、更に詳しくは、無線通信システムにおける出力制御に関する。

無線データ送信に対するますます増加する要求と、無線通信技術を介して有効となるサービスの拡張とは、音声およびデータのサービスを取り扱うことが可能なシステムの発展をもたらした。これら２つのサービスの様々な要求を取り扱うために設計された拡散スペクトルシステムがコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムである。これはｃｄｍａ２０００と称され、「TIA/EIA/IS-2000 Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems」に明示されている。音声システムおよびデータシステムの別のタイプと同様に、ｃｄｍａ２０００に対する改良技術もまた発展途上にある。
U.S. Pat. No. 4,901,307, entitled "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" U.S. Pat. No. 5,103,459, entitled "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" U.S. Pat. No. 5,504,773, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION"

送信データの量、および送信数の増加に伴い、無線送信に限定された有効なバンド幅が、貴重なリソースとなっている。従って、有効なバンド幅を最適に利用する通信システムにおいて、効果的にかつ正確に情報を送信する方法が望まれている。

ここで開示された各実施例は、無線通信システムに出力制御方法を適用することによって、上述した要求に対処する。この出力制御方法は、送信フレームエラー割合を達成するためにエネルギー設定点を決定し、送信エラーの発生に基づいてエネルギー設定点を調整し、再送信フレームエラー割合を達成するために再送信エネルギー設定点を決定し、再送信エラーの発生に基づいて再送信エネルギー設定点を調整する。

ある局面では、基地局装置が、データの送信および再送信を制御するための動作が可能なプロセッサと、複数のコンピュータ読み取り可能な命令を格納するための動作が可能なメモリ格納デバイスとを備えている。この命令は、送信フレームエラー割合と再送信フレームエラー割合とを判定する第１の命令群と、送信フレームエラー割合と送信品質との関数として送信エネルギー設定点を決定する第２の命令群と、再送信フレームエラー割合と再送信品質との関数として再送信エネルギー設定点を決定する第３の命令群とを含んでいる。ある実施例では、送信品質が、受信したエラー表示信号によって測定される。なお、エラー表示信号は、エラー表示ビットであってよい。別の実施例では、この第３の命令群は、再送信フレームエラー割合、再送信品質、および送信エネルギー設定点の関数である再送信エネルギー設定点を、例えば、送信エネルギー設定点と再送信エネルギー設定点との間のデルタ値を維持することによって決定する。

別の局面では、無線通信システムにおける方法は、送信フレームエラー割合を達成するための送信エネルギー設定点を決定する段階と、送信エラーの発生に応じて送信エネルギー設定点を調整する段階と、再送信フレームエラー割合を達成するための再送信エネルギー設定点を決定する段階と、再送信エラーの発生に応じて再送信エネルギー設定点を調整する段階とを含む。ある実施例では、送信エネルギー設定点を調整する段階は、更に、送信エネルギー設定点の関数として再送信エネルギー設定点を調整する段階を含む。別の実施例では、再送信エネルギー設定点を調整する段階は、更に、再送信のための望ましいフレームエラー割合を達成するための再送信エネルギー設定点を調整する段階を含む。

本発明によれば、有効なバンド幅を最適に利用する通信システムにおいて、効果的にかつ正確に情報を送信することができる。

本明細書では、「典型的」という用語を、実施例、具体例、あるいは例示の説明に使用している。なお、「典型的」と記載された実施例には、必ずしも他の実施例よりも好適であったり有利な点がある訳ではないものと捉えて頂きたい。コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムのような拡散スペクトル通信システムは、複数の信号がそれぞれ個別の疑似ランダムノイズＰＮシーケンスを有しながら、前記複数の信号が同一のチャンネル幅を占有するように信号を拡散する。なお、ＣＤＭＡシステムは、以下の規格、すなわち、「TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System」（以下、「ＩＳ−９５規格」と称する。）、「TIA/EIA/IS-2000 Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems」（以下、「ｃｄｍａ２０００0規格」と称する。）、及び／又は「TIA/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification」（以下、「ＨＤＲ規格」と称する。）に詳細が記載されているが、これに限定される訳ではない。ＣＤＭＡシステムの動作は特許文献１乃至３の米国特許で開示されている。特許文献１乃至３は、本願の譲受人に譲渡されており、本明細書では参考文献として組み込まれている。

拡散スペクトルシステムでは、多数のユーザが、同じチャンネルバンド幅を使って同時にメッセージを送信する。周波数スペクトルは限定された資源であるので、これらのシステムは、干渉が最も少ない条件で多くのユーザをサポートする一方、スペクトルを分配することによってこの資源を最大限に利用する方法を提供する。この方法を高速データ送信に拡張することによって、既存のハードウェアおよびソフトウェアを再利用することができる。このような規格および方法に既に精通している設計者であれば、この知識と経験を、これらのシステムを高速データ送信に拡張するために使用することができる。

拡散スペクトルシステムを含む無線通信システムでは、モバイルユニットは基地局を介して地上通信ネットワークと通信する。モバイルユニットは、移動局、遠隔局、加入者、アクセスターミナル等と称されうる。基地局は、アクセスネットワーク等と称されうる。移動局は、逆方向リンクRLと呼ばれる通信リンクを介して基地局に信号を送信する。基地局は、順方向リンクＦＬと呼ばれる通信リンクを介して移動局に信号を送信する。逆方向リンクＲＬでは、各送信移動局または遠隔局は、ネットワークにおける他の遠隔局へのインタフェースとして機能する。

各ユーザは、基地局へ信号を送信したり、基地局からの信号を受信するので、他のユーザもまたこの基地局と同時に通信する。逆方向リンクＲＬにおける各ユーザの送信は、他のユーザに対し干渉をもたらす。受信信号における干渉に打ち勝つために、復調器は、
許容できるエラー確率内で信号を復元するのに十分なＥ_ｂ／Ｎ_ｏ（干渉出力スペクトル密度に対するビットエネルギーの比）を確保するように努める。出力制御ＰＣとは、順方向リンクＦＬおよび逆方向リンクＲＬのうちの何れか一方、または両方の送信出力を調整し、与えられたエラー基準を満足するようにする処理である。理想的には、この出力制御処理は、指定された受信器において少なくとも最小の要求Ｅ_ｂ／Ｎ_ｏを達成するように送信出力を調整する。更に、いかなる送信器であっても、望ましいサービス品質ＱＯＳを達成するためには、必要な最小Ｅ_ｂ／Ｎ_ｏを超えた使用をしないことが望ましい。これによって、出力制御処理を介してなされた一人のユーザに対する利益が、他のユーザに対し無用な損失をもたらさないことを保証する。

ＣＤＭＡ通信システムでは、各ユーザは、ユーザ認証に使用される様々な拡散コードによって、システム内における他のユーザに対するランダムなノイズとして出現する。個々のユーザの出力を制御することによって、システム内における他のユーザに対する干渉が減少する。出力制御を行わないと、共通の基地局から異なる距離に位置する多数のユーザは、同じ出力レベルで送信することになる。すると、基地局に近いユーザからの送信が、基地局においてより高いエネルギーで受信されるので、ユーザ間でのＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）の不均衡が生じる。この不均衡は、「近遠問題」（near-far problem）と呼ばれている。各ユーザともに、必要なＳＮＲレベルを達成する必要があるので、近遠問題は、システム能力を制限してしまう。出力制御は、拡散スペクトルシステムにおけるスムーズな動作を提供するために使用される。

出力制御は、各送信器が各ユーザに対してできる限り低い干渉量しか与えず、処理ゲインを増加させることを保証するので、システム能力に対してインパクトを与える。処理ゲインは、データ速度Ｒに対する送信バンド幅Ｗの割合（Ｗ／Ｒ）である。Ｗ／Ｒに対するＥ_ｂ／Ｎ_ｏの比は、ＳＮＲに相当する。処理ゲインは、他のユーザからの有限な干渉の量である総ノイズに打ち勝つ。従って、システム能力は、処理ゲインおよびＳＮＲに比例する。フィードバック情報が、受信器から送信器に対してリンク品質測定値として提供される。フィードバックは、理想的には、待ち時間の少ない高速送信である。その後、出力制御は、リンク品質に関するフィードバック情報を使って、送信パラメータを調整する。

出力制御によって、システムは、環境内の条件変化に適応できるようになる。ここでいう環境とは、例えば位置条件や移動速度を含むが、これらに限定されるものではない。条件変化は通信リンクの品質にインパクトを与えるので、送信パラメータは、この変化に適応するための調整を行う。この処理は、「リンク適応」(link adaptation)と称されている。リンク適応は、可能な限り正確かつ迅速に条件を追跡することが望ましい。

ある実施例では、リンク適応は、通信リンクの品質によって制御される。ここで、リンクのＳＮＲは、リンクを評価するための品質メトリックを提供する。リンクのＳＮＲは、受信器におけるキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ：Carrier-to-Interference ratio）の関数として測定される。音声通信では、品質メトリックＣ／Ｉは、出力を増加させるかあるいは減少させるかを送信器に指令する出力制御コマンドを与えるために使用される。例えば「TIA-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification」３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２で明示されているＨＤＲシステムで送信されるパケットデータ通信では、データ通信は、いつの時点においても、唯一のユーザのみがアクセスネットワークまたは基地局からデータを受信するように、多数のユーザの間でスケジュールされる。パケット切り替えされたデータシステムでは、ＳＮＲのような品質メトリック測定は、基地局あるいはアクセスネットワーク送信器に対して、データ通信における適切なデータ速度の決定、エンコード、変調およびスケジューリングを行う場合における貴重な情報を提供する。従って、遠隔局から基地局へ品質メトリックを効率的に提供することは有益である。

干渉を最低限に抑え、逆方向リンクＲＬの能力の最大化を図るために、各遠隔局の送信力は、３つの逆方向リンクＲＬ出力制御ループによって制御される。「オープンループ」出力制御と称される第１の出力制御ループは、各ユーザからの受信出力が、基地局においてほぼ等しくなるように遠隔局の送信出力を調整する。１つの出力制御スキームは、順方向リンクＦＬにおける受信出力に対して逆比例するように送信出力を設定する。ある実施例に対応するシステムでは、送信出力ｐ_ｏｕｔは、−７３−ｐ_ｉｎとして与えられる。ここで、Ｐ_ｉｎはｄＢｍに与えられた遠隔局で受信された出力、Ｐ_ｏｕｔはｄＢｍに与えられた遠隔局の送信出力、−７３は定数である。オープンループ出力制御は、遠隔局において行われ、基地局からの方向を考慮せずに行われる。オープンループ出力制御は、遠隔局が基地局へアクセスし、通信が確立された場合に開始される。動作環境は通信がアクティブである間は変化し続ける。従って、基地局と遠隔局との間の順方向リンクＦＬおよび逆方向リンクＲＬを経た経路喪失は、時間の関数として変化する。

オープンループ出力制御は、順方向リンクＦＬの減衰と、逆方向リンクＲＬの減衰との間に相関関係がある場合には、遅く変化するログノーマルシャドーイング効果を補償する。他の効果は、高速Rayleigh減衰等のように、周波数に依存する。特に、与えられた通信リンクでは、ユニークな周波数割り当てが順方向リンクＦＬに与えられる。これは、逆方向リンクＲＬの周波数割り当てとは異なる。１つのリンクのみからの受信信号を用いた出力制御は、他のリンクにおける周波数依存影響を補正するには十分ではない。例えば、遠隔局において受信された順方向リンクＦＬ信号の挙動は、異なる周波数で処理される逆方向リンクＲＬ送信を調整するために必ずしも十分な情報を与えない。言い換えると、孤立したオープンループ出力制御は、周波数に依存する影響を補償しない。

「クローズドループ」出力制御と称される別の、すなわち付加的な出力制御メカニズムは、他の周波数依存効果と同様に、Rayleigh減衰効果による出力変動を解決するために用いられ得る。呼出の設立後、クローズドループ出力制御は、オープンループ出力制御と協調して使用される。クローズドループ出力制御は、内部ループおよび外部ループを備えている。内部ループは、予め定められたＳＮＲ閾値または設定点を使用し、出力を上げるか、または下げるかを決定する。外部ループは、ＳＮＲ閾値を動的に調整し、望ましいリンク品質を維持する。

クローズドループ出力制御の内部ループに関し、基地局は逆方向リンクＲＬを連続的に監視し、リンク品質を測定する。逆方向リンクＲＬでは、クローズドループ出力制御は、基地局において受信された逆方向リンクＲＬ信号のＥ_ｂ／I_ｏによって測定されるリンク品質が予め定められたレベルを維持するように遠隔局の送信出力を調整する。このレベルは、Ｅ_ｂ／I_ｏ設定点と称される。基本局は、基地局で受信された逆方向リンクＲＬ信号のＥ_ｂ／I_ｏを測定し、測定されたＥ_ｂ／I_ｏに応答して、順方向トラフィックチャンネルを使って遠隔局に逆方向リンクＲＬ出力制御ビットを送信する。測定されたＥ_ｂ／I_ｏの値が大きすぎる場合には、基地局は、遠隔局に対して送信出力を減少するように命令する。万が一、測定されたＥ_ｂ／I_ｏの値が小さすぎる場合には、基地局は、遠隔局に対して送信出力を増加するように命令する。この命令は、順方向リンクＦＬのサブチャンネルによって送信される。ある実施例では、この出力制御命令は、出力制御ビットとして送信される。出力制御ビットでは、増加は＋１ｄＢステップ毎に、減少は−１ｄＢステップ毎に行う。

この実施例によると、逆方向リンクＲＬ出力制御ビットは、２０ミリ秒フレーム毎に１６回、すなわち８００ｂｐｓの速度で送信される。順方向トラフィックチャンネルは、基地局からのデータともに逆方向リンクＲＬ出力制御ビットを遠隔局に送る。

パケットデータ送信では、拡散スペクトルシステムは、離散的なデータフレームとして、データパケットを送信する。望ましい性能レベル、すなわちリンク品質は、一般に、フレームエラー割合ＦＥＲの関数として測定される。ＦＥＲの計算は、計算を行うための十分なビットを蓄積するために時間遅れをもたらす。

内部ループ出力制御は、ＦＥＲによって測定される望ましい性能レベルが維持されるようにＥ_ｂ／I_ｏ設定点を調整する。与えられたＦＥＲを得るために必要なＥ_ｂ／I_ｏは、伝播条件に依存する。外部ループ出力制御は、システム内の変化に応じてＥ_ｂ／I_ｏ設定点を調整する。

パケットデータ通信のために、拡散スペクトルシステムは、離散的なデータフレームとしてデータパケットを送信する。望ましい性能レベル、すなわちリンク品質は、一般に、ＦＥＲの関数として測定される。ＦＥＲの計算は、ビットを蓄えるために時間遅れをもたらす。その後、内部ループ出力制御は、ＦＥＲによって測定されるような望ましい性能レベルを維持するようにＥ_ｂ／I_ｏ設定点を調整する。必要なＥ_ｂ／I_ｏは、伝播条件に依存する。ここで、Ｅ_ｂ／I_ｏは、与えられたＦＥＲを取得するために計算される。この出力制御は、しばしば外部ループと称される。

順方向リンクＦＬにおいて、基地局の送信出力は、いくつかの理由によって制御される。基地局からの高い送信出力は、他の遠隔局で受信された信号に対して過度な干渉をもたらす。少なくとも複数経路のいくつかは、成分信号に分解されない場合、移動局で受信された複数経路に対して別の問題が存在する。これら分解されない複数経路は、「自己干渉」（self-interference）を引き起こす。その代わり、万が一、基地局における送信出力が低すぎる場合には、遠隔局は、誤ったデータ送信を受信することも可能となる。全ての移動局、特に基地局に近くない移動局と通信する基地局にとって、十分なエネルギーにはならないかもしれない。地上におけるチャンネル減衰や、その他知られている要因は、遠隔局で受信された順方向リンクＦＬ信号の品質に影響を与える可能性がある。結果として、各基地局は、遠隔局において望ましい性能レベルを維持するために、送信出力の調整を試みる。

順方向リンクＦＬにおける出力制御は、データ送信のために特に重要である。一般にデータ送信は、逆方向リンクＲＬよりも順方向リンクＦＬでより多くデータが送信されるため、非対称である。送信出力が、望ましい性能レベルを維持するために制御される場合、順方向リンクＦＬにおける効率的な出力制御メカニズムによって、全体の順方向リンクＦＬ能力を改善することができる。

ある実施例では、送信されたデータフレームがエラー受信された場合、遠隔局は、エラー表示ビットＥＩＢメッセージを基地局に送信する。ＥＩＢは、逆方向トラフィックチャンネルフレームに含まれるビットか、逆方向トラフィックチャンネルで送信された別のメッセージかの何れかとすることができる。ＥＩＢメッセージに応答して、基地局は、遠隔局への送信力を増加する。

この方法の１つの不利な点は、応答時間が長いことである。この時間遅れは、基地局が適切な出力でフレームを送信する時から、遠隔局からのエラーメッセージに応答して基地局が送信出力を調整する時までの時間間隔を含んでいる。この処理遅れは、以下の（１）から（４）に相当する時間を含んでいる。（１）基地局が、データフレームを適切な出力で送信する時間。（２）遠隔局が、データフレームを受信する時間。（３）遠隔局が、フレームエラー（例えば、フレーム消去）を検出する時間。（４）遠隔局が、エラーメッセージを基地局に送信する時間。（５）基地局がエラーメッセージを受信し、その送信出力を適切に調整する時間。順方向トラフィックチャンネルフレームは、ＥＩＢメッセージが生成される前に、受信され、変調され、デコードされねばならない。そして、ＥＩＢメッセージを送る逆方向トラフィックチャンネルフレームは、ビットが用いられ、順方向トラフィックチャンネルの送信出力が調整される前に生成され、エンコードされ、送信され、デコードされ、処理されねばならない。

一般に、望ましい性能レベルは、フレームエラー割合ＦＥＲで１％である。従って、平均すると、遠隔局は、１００のフレーム毎に、フレームエラーを表示するエラーメッセージを１つ送信する。ＩＳ−９５−Ａ規格に従うと、各フレームの長さは２０ミリ秒である。ＥＩＢベースのこの種の出力制御は、順方向リンクＦＬ送信出力の調整を良好に行い、シャドーイング条件を解決する。しかしながら、遅い速度によって、減衰条件を解決までには至らない。

順方向リンクＦＬ送信出力を制御するための１つの方法は、遠隔局で受信された信号のＥ_ｂ／I_ｏを利用することである。ＦＥＲは受信信号のＥ_ｂ／I_ｏに依存するので、出力制御メカニズムは、望ましいレベルでＥ_ｂ／I_ｏを維持するように設計することができる。仮に、データが可変速度で順方向リンクＦＬで送信される場合には、この設計は、困難に遭遇する。順方向リンクＦＬでは、送信出力は、データフレームのデータ速度に依存して調整される。低いデータ速度では、各データビットは、変調シンボルを繰り返すことによって、長時間にわたって送信される。ビットあたりのエネルギーＥ_ｂは、１ビット時間周期に対する受信出力の蓄積であり、各変調シンボルにおいてエネルギーを蓄積することによって取得される。Ｅ_ｂが等しい場合、各データビットは、低いデータ速度において比較的小さな送信出力で送信されることが可能である。一般に、遠隔局は、送信速度を前もって知っておらず、データ速度がフレーム毎に１つの出力制御メッセージである場合には、全データフレームが復調され、デコードされ、データフレームのデータ速度が決定されるまで、受信したＥ_ｂを計算することができない。これは、ある実施例においてはフレーム毎に出力制御メッセージ（ビット）が１６存在する逆方向リンクＲＬとは対照的である。

低い速度では、遠隔局は、連続的に送信しない。遠隔局が送信している場合、遠隔局は、送信速度にかかわらず同じ出力レベルでかつ同じ波形構造で送信する。基地局は、出力制御ビット値を決定し、決定したビットをフレーム毎に１６回遠隔局に送信する。遠隔局は送信速度を知っているので、遠隔局は、送信されていない時間に対応する出力制御ビットを無視することができる。これは高速の逆方向リンクＲＬ出力制御を可能とする。しかしながら、効果的な出力制御速度は、送信速度によって変化する。ある実施例では、この速度は、完全速度フレームに対して８００ｂｐｓであり、１／８速度フレームに対して１００ｂｐｓである。

オリジナルのＣＤＭＡ規格は、可変速度の音声フレームの送信のために最適化されている。無線電話の応用に象徴されるような双方向による音声通信をサポートするために、通信システムは、公平にコンスタントであり、かつデータ遅延は最小であることが望ましい。この理由のため、多くのＣＤＭＡシステムは、音声フレームエラーに対して率直に応答するように設計された強力な順方向エラー修正ＦＥＣプロトコルおよびボーコーダを用いて設計されている。フレーム再送信処理を行うエラー制御プロトコルは、音声送信に対して、許容されない遅延を追加してしまう。

パケット化データは、通信の速度を高め、より正確化を図るので、無線データ通信にとって望ましい。無線通信媒体と他の通信媒体とをインターネットを用いて統合する試みにおいては、標準的なインターネットプロトコルであるＩＰを用いて、ますます多くの数のアプリケーションが開発されつつある。ＩＰは、インターネットワークアドレスをどう追跡し、メッセージをどうルーティングし、到来するメッセージをどう認識するかを記載したソフトウェア規格である。これによって、データパケットが、発信者から目的受信者までの経路上にある様々なネットワークを横断することを可能とする。この発信者は、通信を開始するモバイルユニットであり、目標受信者は、望ましくは加入者である。ＩＰネットワーク内では、コンピュータのような各リソースは、認証用のＩＰアドレスが割り当てられる。

例えばＩＰデータの送信のように、音声以外の多くの利用においては、通信システムにおける遅延要求は、音声利用の場合ほど厳格ではない。ＩＰネットワークではおそらく最も良く用いられているプロトコルである送信制御プロトコルＴＣＰでは、エラーのない送信のために、実質的に無制限の送信遅延が許容される。ＴＣＰは、この送信時の信頼性を保証するために、ＩＰデータグラム（ＩＰパケットは通常こう呼ばれている）の再送信を利用する。

ＩＰデータグラムは、フレームの型式で送信される。ここで各フレームは、予め定められた時間長さで定義される。一般に、ＩＰデータグラムは大きすぎて、音声送信用に定義された単一のフレームには入りきらない。１組のフレームに入りきるようにＩＰデータグラムを十分小さいセグメントに分割した後であっても、単一のＩＰデータグラムがＴＣＰに対して有益になるためには、全ての組のフレームが、エラー無く受信されなければならない。ＣＤＭＡ音声システムにおいて一般的な目標ＦＥＲは、単一のデータグラムの全セグメントがエラー無く受信される確率を極めて低くする。

ＣＤＭＡ規格は、例えばデータサービスのような他のサービスオプションを提供し、音声フレームの場所における他の型式のデータの送信を可能とする。ある実施例では、無線リンクプロトコルＲＬＰが、ＣＤＭＡフレーム層を介したフレーム再送信処理に、エラー制御プロトコルを組み込む。ＲＬＰは、Negative Acknowledgeベース、NAKベース、Automatic Repeat Request、あるいはARQで知られた当該技術では良く知られたエラー制御プロトコルのクラスをもつ。ＲＬＰは、ＣＤＭＡ通信システムを介して、一連の音声フレームよりもむしろバイトストリームでの送信を容易にする。

図１は、無線システムプロトコルの典型的な実施例における層１０の構造を示している。物理層１２は、チャンネル構造、周波数、出力、変調型式、順方向リンクＦＬおよび逆方向リンクＲＬに対するエンコード仕様を示している。媒体アクセスコントロールＭＡＣ１４は、物理層１２を介した受信および送信に用いられる処理を定義する。ＨＤＲシステムでは、ＭＡＣ層１４は、ユーザまたは接続の均衡を図るための機能のスケジューリングを含む。この均衡処理は、一般には、貧弱にカバーされたチャンネルに対して低いスループットをスケジューリングする。したがって、良好な接続のチャンネルに対しては、リソースを解放し、高いスループットを可能としている。また、チャンネルが良好に接続している場合、ＭＡＣ層は、送信処理を行う。次の層であるリンクアクセス制御ＬＡＣ層１６は、無線リンクに対してアクセス手順を与える。ある実施例によると、無線リンクプロトコルＲＬＰ層１８は、再送信と、２重検出とをオクテット状に整列したデータストリームに与える。ＲＬＰは、当該技術では良く知られたNAKベースのARQのエラー制御プロトコルのクラスをもつ。ある実施例では、ＲＬＰは、通信システムを介し、一連の音声フレームよりむしろバイトストリームの送信を容易にする。

パケットサービスのコンテキスト内で、ＬＡＣ層１６は、ＰＰＰ（Point-to-Point Protocol）パケットを搬送する。高レベルデータリンク制御ＨＤＬＣ層２０は、ＰＰＰ通信のためのリンク層である。制御情報は、特定パターンに置き換えられる。特定パターンは、エラーを減少するためにデータとは著しく異なっている。ＨＤＬＣ層２０は、ＰＰＰ処理に先立ちデータをフレーム化する。その後、ＰＰＰ層２２は、圧縮、認証、暗号化、およびマルチプロトコルサポートを行う。ＩＰ層２４は、異なるノードについてのインターネットワークアドレスの追跡を継続し、発信メッセージをルーティングし、到来するメッセージを認識する。

ＩＰ層２４のようにＰＰＰの先頭で動作するプロトコルは、ユーザトラフィックを運ぶ。各層は、１つ以上のプロトコルを含みうることに留意されたい。プロトコルは、信号メッセージ及び／又はヘッダを使い、空間インタフェースの他の側にあるピアエンティティに情報を送る。例えば、高データ速度ＨＤＲシステムでは、プロトコルは、デフォルト信号アプリケーションとともにメッセージを送る。

層構造１０は、インターネットのようなＩＰネットワークと、無線モバイルユニットを含むアクセスターミナルとの間のデータ接続のため、アクセスネットワークＡＮに対して適用することが可能である。アクセスターミナルＡＴは、ユーザに対してデータ接続性を提供する。アクセスターミナルＡＴは、ラップトップパーソナルコンピュータのような計算デバイスに接続されうる。または、パーソナルデジタルアシスタントのような自己完結型のデータデバイスに接続されうる。様々な種類の無線応用機器がある。また、ＩＰ機器またはウェブ機器と称されている数多くのデバイスもますます増えつつある。

図１に示すように、ＲＬＰ層１８の上の層はサービスネットワーク層であり、ＨＤＬＣ層２０の下の層は無線ネットワーク層である。言い換えると、無線ネットワーク層は、空気インタフェースプロトコルに影響を与える。典型的な実施例の無線ネットワーク層は、ＨＤＲシステム内で適用可能なものと一致している。一般にＨＤＲは、無線通信システムにおける効率的なデータ送信方法である。他の実施例は、ｃｄｍａ２０００規格、ＩＳ−９５規格、またはＷ−ＣＤＭＡと称される「ANSI J-STD-01 Draft Standard for W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Air Interface Compatibility Standard for 1.85 to 1.99 GHz PCS Applications」のようなその他のユーザ毎接続システムに適用しうる。

図１に示すように、無線プロトコルのある実施例では、一般的に幾つかのプロトコル層がＲＬＰ層の上部にある。例えば、ＩＰデータグラムは一般的に、ＲＬＰプロトコル層にバイトストリームとして表示される前にＰＰＰバイトストリームに変換される。ＲＬＰ層はより高いプロトコル層のプロトコルおよびフレーミングを無視するので、ＲＬＰによって送られたデータストリームは、「特徴のないバイトストリーム」と呼ばれる。

ＲＬＰは、元々、ＣＤＭＡチャンネルを介して、大きなデータグラムを送る要求を満足するために設計された。例えば、仮に、５００バイトのＩＰデータグラムが、おのおの２０バイトを送るフレームによって単純に送られる場合、ＩＰデータグラムは、２５の連続したフレームを一杯にする。いくつかの種類のエラー制御層が無いと、ＲＬＰの全２５のフレームは、ＩＰデータグラムが高プロトコル層に対して有益であるように、エラー無く受信される。１％のＦＥＲのＣＤＭＡチャンネルでは、ＩＰデータグラム配信の効果的なエラー割合は、（１−（０．９９）^２５）、すなわち２２％となる。これは、ＩＰトラフィックに使用されるほとんどのネットワークに比べて極めて高いエラー割合である。ＲＬＰは、
ＩＰトラフィックのエラー割合を、一般的に１０^−２であるイーサネット（登録商標）チャンネルのエラー割合に相当する値まで減少させるリンク層プロトコルとして設計された。

ｃｄｍａ２０００システムのような拡散スペクトル無線通信システムでは、多数のユーザが、多くは基地局である受信器に対して、同時に同じバンド幅で送信する。この基地局は、無線チャンネルや、例えば光ファイバーケーブルや、同軸ケーブルを用いた有線チャンネルを介して通信を行うあらゆるデータデバイスでありうる。ユーザは、ＰＣカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、外部または内部モデム、あるいは無線電話や有線電話のようなあらゆる種類のモバイルデバイス及び／又は固定式デバイスでありうるが、これらに限られるものではない。ユーザはまた、遠隔局とも称される。その他の拡散スペクトルシステムは、パケットスイッチデータサービスのようなシステム、第３世代パートナーシッププロジェクト３ＧＰＰで規定されたワイドバンドＣＤＭＡおよびＷ−ＣＤＭＡシステム、第３世代パートナーシッププロジェクト２３ＧＰＰ２で規定された音声及びデータシステムを含みうるが、これらに限られるものではない。

図２は、無線通信システム３０におけるある実施例を示す図である。ここで、システム３０は、音声およびデータの送信が可能な拡散スペクトルＣＤＭＡシステムである。システム３０は２つのセグメント、すなわち有線サブシステムと無線サブシステムとを含む。有線サブシステムは、公衆スイッチ電話網ＰＳＴＮ（Public Switched Telephone Network）３６と、インターネット３２である。この有線サブシステムにおけるインターネット３２部は、相互動作機能インターネットＩＷＦ３４（Inter-Working Function Internet）を介して無線サブシステムと接続する。データ通信に対する常に増加している要求は、一般には、インターネットと、そこで有効なデータへのアクセスの容易さに関連する。しかしながら、進化しているビデオアプリケーションおよびオーディオアプリケーションは、送信バンド幅に対する要求を増大させる。

有線サブシステムは、ビデオユニット等の機器ユニットのような他のモジュールを含みうるが、これに限定されるものではない。無線サブシステムは、モバイルスイッチングセンタＭＳＣ３８、基地局コントローラＢＳＣ４０、基地トランシーバ局ＢＴＳ４２、移動局ＭＳ４６，４８を含む基地局サブシステムを含む。ＭＳＣ３８は、無線サブシステムと有線サブシステムとの間のインタフェースである。これは、種々の無線装置と通話するスイッチである。ＢＳＣ４０は、１つ以上のＢＴＳ４２，４４のための制御およびマネジメントを行うシステムである。ＢＳＣ４０は、ＢＴＳ４２，４４とＭＳＣ３８との間のメッセージを交換する。各ＢＴＳ４２，４４は、単一の位置に配置された１つ以上のトランシーバから成っている。各ＢＴＳ４２，４４で、ネットワーク側の無線経路が終了する。ＢＴＳ４２，４４は、ＢＳＣ４０と一体的に配置されるか、または独立して配置される。

システム３０は、ＢＴＳ４２，４４とＭＳ４６，４８との間の無線空間インタフェース物理チャンネル５０，５２を含む。物理チャネンル５０，５２は、デジタルコード化とＲＦ特徴の項で記載した通信経路である。

上述したように、順方向リンクＦＬは、ＢＴＳ４２，４４のうちの１つから、ＭＳ４６，４８のうちの１つへの送信のための通信リンクとして定義される。逆方向リンクＲＬは、ＭＳ４６，４８のうちの１つから、ＢＴＳ４２，４４のうちの１つへの送信のための通信リンクとして定義される。ある実施例では、システム３０内の出力制御は、逆方向リンクＲＬと順方向リンクＦＬとの両方に対する送信出力の制御を含む。逆方向オープンループ出力制御、逆方向クローズドループ出力制御、順方向クローズドループ出力制御等を含む多数の出力制御メカニズムは、システム３０内における順方向リンクＦＬおよび逆方向リンクＲＬに適用されうる。逆方向オープンループ出力制御は、ＭＳ４６，４８の初期アクセスチャンネル送信出力を調整し、逆方向リンクＲＬの経路喪失減衰における変化を補う。逆方向リンクＲＬは、２タイプのコードチャンネル、すなわちトラフィックチャンネルおよびアクセスチャンネルを使用する。

データサービスについて、遠隔局は、ユーザに対するデータ接続性を提供するデバイスであるＡＴと称されることに留意願いたい。ＡＴは、ラップトップパーソナルコンピュータのような計算機デバイスに接続されるか、またはパーソナルデジタルアシスタントのような自己完結型のデータデバイスでありうる。さらに、基地局も、インターネットや、少なくも１つのＡＴのようなパケットスイッチデータネットワーク間のデータ接続性を与えるネットワーク機器であるＡＮと称されうる。逆方向アクセスチャンネルは、トラフィックチャンネルが割り当てられていない場合、ＡＴによって、ＡＮと通信するために使用される。ある実施例では、ＡＮの各セクタに、個別のアクセスチャンネルが存在する。

図２を参照すると、各通信チャンネル５０，５２は、ＢＴＳ４２，４４からＭＳ４６，４８への伝送情報を含んだ順方向リンクＦＬと、ＭＳ４６，４８からＢＴＳ４２，４４への伝送情報を含んだ逆方向リンクＲＬとを含んでいる。ＢＴＳ４２，４４とＭＳ４６，４８との間で通信された情報は、予め定められた信頼度レベルを満足しなくてはならない。典型的な実施例では、順方向リンクＦＬにおける情報は、フレームによって送信され、必要とされる信頼度レベルは、ＭＳ４６，４８において受信された目標ＦＥＲとして表現される。

システム３０のようなシステムにおいて必要とされるＦＥＲを達成する１つの方法は、送信された情報を再送信することである。送信局は、フレームに含まれる情報を、第１のエネルギーＥ_１で送信する。この送信された情報は、受信局によって、下付き文字１が１番目、すなわちオリジナルの送信を示す第１のフレームエラー割合ＦＥＲ_１で受信される。この受信局は、第１のＦＥＲ_１と、エラー受信されたフレームの識別子とを送信局に返信する。この送信局は、第２の送信エネルギーＥ_２を選択し、エラー受信されたフレームを再送信する。受信局は、下付き文字２が２番目の送信を示す第２のフレームエラー割合ＦＥＲ_２のフレームを受信する。別の実施例は、あらゆる回数の再送信を含みうる。ここで、各送信ｉの送信エネルギーはＥ_ｉで、フレームエラー割合はＦＥＲ_ｉである。エネルギーＥ_１とＥ_２とが適切に選択された場合には、第２の送信後の実効的ＦＥＲは、目標ＦＥＲに等しくなる。言い換えると、送信および再送信の結果生じる総エラーフレーム割合は、目標ＦＥＲに等しくなる。目標ＦＥＲと等しい実効的ＦＥＲを達成するエネルギーＥ_１とＥ_２との組み合わせ数は無限である。

通信システム、特にＣＤＭＡ通信システムはノイズが限定されるので、最小の総送信エネルギーとなるようなエネルギーＥ_１，Ｅ_２を選ぶことが有利である。総送信エネルギー＜Ｅ＞は、第１の送信に使用されたエネルギーと、初めにエラーで受信されたフレームの再送信のエネルギーとの和に等しい。ここで、＜Ｅ＞＝Ｅ_１＋ｆ（Ｅ_１）・Ｅ_２である。Ｅ_１は第１の送信エネルギー、Ｅ_２は再送信エネルギー、ｆ（Ｅ_１）はエネルギーＥ_１の送信に対するフレームエラー割合である。実効的ＦＥＲが目標ＦＥＲに等しいことを、目標フレームエラー割合Ｔ_ＦＥＲを用いて、Ｔ_ＦＥＲ=ｆ（Ｅ_１）・ｆ（Ｅ_２）と表現することができる。実効的フレームエラー割合は、エネルギーＥ_１の送信に対するフレームエラー割合であるｆ（Ｅ_１）と、エネルギーＥ_２の送信に対するフレームエラー割合であるｆ（Ｅ_２）との積である。

第２の送信後における実効的ＦＥＲが目標ＦＥＲに等しくなるように、最小の総エネルギーを満足するＥ_１とＥ_２とを選択するタスクは、Ｔ_ＦＥＲの解決に等しい。このような解決は、ＦＥＲ＝ｆ（Ｅ）のように、エネルギーの関数またはエネルギーの測定値としてのＦＥＲの情報を必要とする。例えば、エネルギー測定値Ｅは、ノイズ割合に対するビット毎エネルギーである。この関係は、減衰、衰え、複数経路の数、基地局に対する遠隔局の相対速度等といったいくつかの変数の関数となる。ただし、これらに制限されるものではない。

再送信は、無線通信システムにおいてエラー補正を与える。それは、パケットデータ送信にも適用できる。再送信は、オリジナルの送信のエネルギーレベルに対して増大したエネルギーレベルにおいて実行されうる。送信に使用されたエネルギーレベルを増加させる処理は、「出力ブースト」と称される。ある実施例では、出力ブーストは、第１の送信のエネルギーレベルが、目標フレームエラー割合を達成するのに十分ではないということを想定しているので、増加したエネルギーは次の送信に適用される。出力ブーストは、オリジナルの送信と同じエネルギーレベル（すなわち、等エネルギーの場合）での再送信と比較して、目標ＦＥＲを達成すべく使用された総エネルギーを減少させうる。

図３に示すように、目標ＦＥＲを満足する単一送信の場合、ＦＥＲ_０は、出力レベルＥ_０における１つの送信に一致する。エネルギーレベルＥ_０では、送信されたフレームは、更なる処理を許容するために十分なＦＥＲが受信される。単一送信のシナリオでは、出力制御外部ループは、受信した送信のＦＥＲに応答してエネルギーレベルＥ_０を調整する。ＦＥＲは、受信器から基地局へとＦＥＲメッセージを介して与えられる。ある実施例において、移動局は、エラー表示ビットＥＩＢを、フィードバックとして基地局に与える。

図４は、送信および再送信の詳細を示す図である。ある実施例では、等しいエネルギーが、送信および再送信に使用される。目標ＦＥＲは、ＦＥＲ_１が送信に適用され、ＦＥＲ_２が再送信に適用されることによって達成される。トータルの実効的ＦＥＲは、ＦＥＲ_１＊ＦＥＲ_２に等しい。第１の送信では、エネルギーレベルがＥ_１に設定される。一方、再送信は、エネルギーレベルＥ_２を適用する。

等出力となるシナリオにしたがうと、ＦＥＲ_１はＦＥＲ_２に等しく、対応するエネルギーレベルも等しく、Ｅ_１＝Ｅ_２となる。目標ＦＥＲはＦＥＲ_１＊ＦＥＲ_２として与えられる。この場合、個々のエネルギーレベル、Ｅ_１およびＥ_２は、図３に示す単一送信の場合のエネルギーレベルＥ_０よりも低い。

ある実施例では、指定されたＦＥＲ値は等しくなく、ＦＥＲ_１はＦＥＲ_２よりも低い。送信出力を減少するために、オリジナルの送信にはより低いエネルギーが適用される。そしてまた、より低いエネルギーは、目標ＦＥＲを達成するためにも用いられる。仮に、第１の送信が目標ＦＥＲを達成した場合には、データの再送信はない。それに対し、仮に、第１の送信が目標ＦＥＲを達成しない場合には、増加されたエネルギーレベルＥ_２で再送信がなされる。エネルギーの増加は、目標ＦＥＲを達成するために、Ｅ_１が不十分であったものと仮定するからである。

ある実施例では、Ｅ_１とＥ_２とは、予め定められた関係に維持される。図５に示す出力制御は、指定されたＦＥＲ_１を達成するためにＥ_１を調整するために用いられる。それに応答して、Ｅ_２の値が、予め定められた関係を維持するように、調整されたＥ_１の値に基づいて計算される。エネルギー設定点間の関係を維持することは、ソフトウェア手順によって容易に実現される。

別の実施例では、図５に示すような並列出力制御ループがＥ_１およびＥ_２を調整するために用いられる。送信フレームエラーは、エネルギーレベルＥ_１を調整するために用いられる。一方、再送信フレームエラーは、エネルギーレベルＥ_２を調整するために用いられる。異なるＦＥＲ値を動的に調整することにより、出力制御を改善する。この場合、ＦＥＲ値を更新するための例えば更新トリガのような基準が適用される。ある実施例では、ＦＥＲの調整は、エラーの発生をトリガとして行われる。別の実施例では、予め定めた回数のエラーが発生した場合にＦＥＲの調整が行われる。更に、Ｅ_１とＥ_２との調整は、それらの比率の変化を許容する異なったものともなりうる。ある実施例では、Ｅ_１を増加するために第１の値が用いられ、Ｅ_２を増加するために第２の値が用いられる場合、Ｅ_１とＥ_２とを調整するための増加調整のステップ値に方向性がある。同様に、ある実施例によれば、Ｅ_１を減少するために第３の値が用いられ、Ｅ_２を減少するために第４の値が用いられる。別の実施例では、あらゆる増加ステップに対して同じ値を用いたり、あるいは、増加ステップの任意の組み合わせ値を用いる。同様に、増加値は、システム性能に基づいて動的に調整される場合もある。

図５は、出力制御外部ループを示している。ここで、基地局は、鋸刃状の調整を、移動局からのフィードバックに応答した送信エネルギーレベルに対する調整に適用している。この処理は、時間の関数として表される。基地局と移動局との間の与えられた送信に対し、基地局は、受信したＥＩＢ（図示せず）に応答して送信エネルギーを調整する。ＥＩＢの出現は、フレームエラーの表示に相当する。一方、ＥＩＢが出現しないことは、フレームエラーが無いことに相当する。ＥＩＢが出現する場合、送信エネルギーは、予め定められた増加値、すなわちステップサイズで増加される。ＥＩＢが出現しない場合、送信エネルギーは、予め定められた減少値、すなわちステップサイズで減少される。時間ｔ_１では、ＥＩＢの出現によって第１のフレームエラーが表示される。それに応答して、基地局は、次の再送信のためにエネルギーレベルを増加する。図示するように、時間ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４では、受信したフレームのフレームエラーは目標ＦＥＲの下にあり、対応するＥＩＢは出現しない。どのＥＩＢも出現しない場合には、送信エネルギーレベルは、予め定められた量によって減少される。時間ｔ_５では、第２のフレームエラーが検出され、対応するＥＩＢが出現している。それに応答して、基地局は、送信エネルギーを増加させる。ある実施例では、ステップサイズの比は、１／ＦＥＲに等しい。エラーメッセージはＥＩＢであるか、さもなければNegative Acknowlege信号か、あるいはNAK信号でありうる。別の実施例では、送信の有効性を認識したり、送信が不正受信されたことを認識したりするように、送信及び／又は再送信の品質に関し、基地局に対して情報を提供するあらゆる信号を適用しうる。

図６は、ある実施例に従い、トラフィック信号強度とパイロット信号強度との間の関係を示している。図示するように、動作の初めの部分では、パイロットに対するトラフィックの比率は、第１の比率ＲＡＴＩＯ１に維持されている。送信器は、相互周波数ハードハンドオフあるいは他のイベントに応答してこの比率をＲＡＴＩＯ２に引き上げる。ある実施例では、無線通信システムは、ＲＬパイロット信号のようなパイロット信号の出力制御を行う。フレームエラー割合が発生すると、図６に示すように、ＴＲ／Ｐ比率は調整される。出力制御に応答してパイロット信号がいったん調整されると、パイロットが一定レベルに維持されたまま、送信エネルギーおよび再送信エネルギーが、ＴＲ／Ｐ比率としてそれぞれ計算される。図６に示すように、ＲＡＴＩＯ１は送信に対応し、ＲＡＴＩＯ２は再送信に対応している。パイロットが一定のエネルギーレベルを維持する一方、送信エネルギーおよび再送信エネルギーは、パイロットエネルギーレベルとの関係に基づいて決定される。ある実施例では、出力制御は、ＲＬのパイロット信号に基づいて実行され、それに応答して送信エネルギーおよび再送信エネルギーが調整される。送信および再送信に関連しているＴＲ／Ｐ比率は、システムの動作に応答して、お互いに動的に調整される。ＴＲ／Ｐ比率は、目標ＦＥＲを達成するために決定される。

外部ループ出力制御を適用するために、送信および再送信のための目標ＦＥＲが、種々の動作環境にわたって粗く、首尾一貫した性能を与えるシミュレーションを行うことによってオフラインで頻繁に決定される。一般に、送信ＦＥＲ、またはＦＥＲ_１は、再送信ＦＥＲ、またはＦＥＲ_２と等しくはない。

図７は、基地局において外部ループ出力制御を適用した方法１００を示す図である。この処理は、ステップ１０２において、送信に先立って、Ｅ_１とＥ_２とを初期化することによって始まる。Ｅ_１およびＥ_２と同様に、ＦＥＲ_１およびＦＥＲ_２に対するデフォルト値は、送信に先立って決定される。これは、システムの性能を最適化するシミュレーションに基づいている。デフォルト値を決定するために様々な基準が適用されうる。ある実施例では、デフォルト値は、送信を初期化するために用いられる。ここで、デフォルト値は、受信されたフレームエラーに関連する移動局からのフィードバックに基づいて更新される。判定部１０４では、基地局は、フレームエラーメッセージが移動局から送信されたか否かを判定する。そして、エラーメッセージが受信されなかった場合には、この処理は、ステップ１０８に進み、エネルギーレベルＥ_１を減少させる。一方、判定部１０４においてエラーメッセージが受信された場合には、基地局は、ステップ１０６において、エネルギーレベルＥ_１を増加する。Ｅ_１の調整後、処理はステップ１１０に進み、Ｅ_１にデルタ値を加えることによってＥ_２を設定する。予め定められた時間期間後、処理は、判定部１０４に戻り、エラーメッセージの受信をチェックする。ある実施例では、フレームエラーメッセージはＥＩＢメッセージである。ここで、Ｅ_１の調整は、図５に示すような鋸刃状のパターンに従う。このような方法で、再送信エネルギーレベルＥ_２をＥ_１の関数として計算しながら、第１の送信のエネルギーレベルＥ_１を作成するための鋸刃状の調整がなされる。ほとんどのエラーは、第１の送信において発生するので、Ｅ_１とＥ_２との差を維持しながら、まずＥ_１レベルを調整する。Ｅ_１とＥ_２との差は、予め定めた固定値となりうる。あるいは、性能の関数として動的に調整される。ある実施例では、Ｅ_２はＥ_１の関数である。ここで、Ｅ_１とＥ_２との差は、リンクの性能にしたがって変わる。

図８は、別の方法１５０を示している。ここで、Ｅ_１、Ｅ_２は、目標ＦＥＲ_１、ＦＥＲ_２を与えるためにそれぞれ更新される。Ｅ_１およびＥ_２の値は、ステップ１５２で初期化される。ある実施例によると、ＦＥＲ_１およびＦＥＲ_２の値は、システムの動作と、送信されたデータのタイプに関連した統計的な情報を用いたコンピュータシミュレーションによって、オフラインで決定される。Ｅ_１およびＥ_２の初期設定値もまた、それぞれＦＥＲ_１およびＦＥＲ_２の値の関数としてオフラインで決定される。判定部１５４では、現在の通信が送信であるか再送信であるかを判定する。第１の送信の場合、判定部１５６まで処理が続く。判定部１５６において、フレームエラーが判定部１５６において検出された場合には、ステップ１５８において、エネルギー設定点Ｅ_１は増加、すなわちインクリメントされる。検出されない場合には、ステップ１６０においてエネルギー設定点は減少、すなわちデクリメントされる。この実施例は、図５に示すものと同様な鋸刃状の調整を効果的に適用している。インクリメント値およびデクリメント値は、予め定められた固定値でありうる。あるいは、システムの動作に基づいて動的に調整されうる。ある実施例では、インクリメント値およびデクリメント値は、等しい絶対値を持つ。ステップ１５８およびステップ１６０から、ステップ１６２ではエネルギー設定点Ｅ_１が更新される。そして、予め定めた時間期間の後、次の通信のために判定部１５４の処理に戻る。ある実施例では、次の通信は、次のフレームである。

図８に示す方法１５０において、再送信の場合の処理は、判定部１５４から判定部１６４への経路へと進む。判定部１６４において、フレームエラーが検出された場合には、エネルギー設定点Ｅ_２はステップ１６６において増加すなわちインクリメントされる。一方、検出されない場合には、エネルギー設定点は、ステップ１６８において減少、すなわちデクリメントされる。この実施例は、エネルギー設定点Ｅ_２に対し、図５に示すものと同様な別の鋸刃状の調整を効果的に適用している。インクリメント値およびデクリメント値は、予め定めた固定値でありうる。あるいは、システムの動作に基づいて動的に調整されうる。ある実施例では、インクリメント値およびデクリメント値は、等しい絶対値を持つ。ステップ１６６およびステップ１６８から、ステップ１７０ではエネルギー設定点Ｅ_２が更新される。そして、予め定めた時間期間の後、次の通信のために判定部１５４の処理に戻る。

別の実施例では、各々がＦＥＲ_１のような対応するＦＥＲと、対応するエネルギー設定点Ｅ_１を有する多数の再送信を実行できることに留意されたい。各Ｅ_１の値は、調整されたＥ_２の値と同じになりうる。あるいは、判定部１６４と同様な処理経路で個別に計算されうる。ある実施例では、Ｅ_１の値は、たとえば、Ｅ_２との予め定めた比率を維持するようにしてＥ_２の関数として計算される。

図９は、無線通信システムにおいて動作可能な送信局の実施例を示すブロック図である。送信される情報は、データソース３０２で生成され、チャンネル素子３０４へ与えられる。チャンネル素子は、データを区切り、ＣＲＣエンコードし、システムが要求するようにコードテイルビットを挿入する。その後、チャンネル素子３０４は、データ、ＣＲＣパリティビット、コードテイルビットのエンコードを重畳的に行い、エンコードされたデータをインタリーブし、インタリーブされたデータをユーザロングＰＮシーケンスでスクランブルし、スクランブルされたデータをWalshシーケンスを用いてカバーする。その後、チャンネル素子３０４は、カバーされたデータをゲインステージ３０６に与える。ゲインステージは、必要なエネルギーＥ_１を持つデータが送信器３１０に与えられるように、プロセッサ３０８からの信号に応答してデータのスケールを行う。送信器３１０は、ショートＰＮ_１シーケンスおよびショートＰＮ_Ｑシーケンスを用いて、スケールされたデータを拡散する。その後、拡散されたデータは、位相内正弦曲線および求積法正弦曲線で変調される。この変調された信号はフィルタをかけられ、アップコンバートされ、増幅される。この信号は、仮に送信局が基地局である場合には順方向チャンネルで、送信局が遠隔局である場合には逆方向チャンネルで送信される。

受信局からのフィードバック信号はアンテナ３１４によって受信され、受信器３１６に与えられる。受信器３１６は、この信号をフィルタにかけ、ダウンコンバートし、求積法復調し、量子化する。デジタル化されたデータは、復調器３１８に与えられる。復調器は、このデータを、ショートＰＮ_１シーケンスおよびＰＮ_Ｑシーケンスを用いて逆拡散し、逆拡散された逆拡散データをWalshシーケンスを用いてデカバする。復調器３１８内における異なるコリレータからの逆拡散データは結合され、ユーザロングＰＮシーケンスを用いて逆スクランブルされる。逆スクランブルされた（あるいは復調された）データは、デコーダ３２０に与えられる。デコーダは、チャンネル素子３０４内で行われたエンコードの逆処理を行う。デコードされたデータは、データシンク３２２およびプロセッサ３０８に与えられる。

プロセッサ３０８は、送信されるデータを出力にスケールするようゲインステージ３０６を制御するように構成されている。プロセッサ３０８は、デコーダ３２０によって与えられた情報や、この送信がエラー無く受信局で受信されたか否かに敏感である。プロセッサ３０８は、チャンネル素子３０４およびゲインステージ３０６とともにデータソース３０２を制御し、エラー受信された情報フレームを、次の有効なエネルギーで再送信する。

図１０は、図９に示すようなある無線システムに対応した負荷評価を示すフローチャートである。フローは、送信局が、エネルギーの関数としてＦＥＲを評価するブロック２０２から始まる。ある実施例では、送信局は、受信局から受信したフィードバック情報の適応性評価を行う。別の実施例では、送信局は、例えば、減衰、フェード、複数経路の数、ＲＳやＢＳの相対速度、データ速度等の送信チャンネル条件を評価する。その後、送信局は、全ての潜在的なチャンネル条件に対するエネルギーの関数として模擬されたＦＥＲを含むルックアップテーブルを使用し、与えられた条件における適切な関係を選択する。

ブロック２０４では、送信局は、必要とされるＦＥＲを読み取る。ブロック２０６では、送信局は、初期送信Ｅ_１と潜在的な再送信Ｅ_２，・・・，Ｅ_Ｎを前述した原理にしたがって評価する。従って、送信局は、適切である場合にはルックアップテーブルの型式で事前計算された解、あるいは解析や数値的な手法によって解かれたアルゴリズムを用いることができる。

ブロック２０８では、送信局は、Ｅ_１値に設定された送信エネルギーで、情報フレームを送信する。ブロック２１０では、送信局は、送信されたこの情報フレームが、エラー無く受信されたか否かを評価する。受信局からの報告がポジティブである場合、フローは、ブロック２０２から再スタートする。受信局からの報告がネガティブである場合、送信局は、判定部２１２において、別の送信エネルギーＥ_２，・・・，Ｅ_Ｎが有るか否かを評価する。判定部２１２における評価結果がポジティブである場合、ブロック２１４に進み、送信局は、エラー受信された情報フレームを次に有効なエネルギーで再送信し、その後ブロック２１０の処理に戻る。判定部２１２における評価結果がネガティブである場合、ブロック２１６に進み、送信局は、より高レベルのアルゴリズムへの失敗を報告し、その後ブロック２０２の処理に移行する。

図７および図８に示す方法は、図９で示すようなシステムにも適用可能であることを留意頂きたい。エネルギー設定点を調整するソフトウェアは、プロセッサ３０８に格納されうる。あるいは、別のメモリ格納位置（図示せず）にも格納されうる。調整されたエネルギー設定点は、送信器３１０およびアンテナ３１２を経由して遠隔局へと送信される。ＥＩＢメッセージあるいはフレームエラー表示等のエラーメッセージは、アンテナ３１４を経由して受信器３１６によって受信される。

ある実施例によると、送信エネルギー設定点Ｅ_１と再送信エネルギー設定点Ｅ_２の初期化は、プロセッサ３０８によってなされる。同様に、プロセッサ３０８は、遠隔局からのエラーメッセージが受信されたか否かを判定し、それに応答してＥ_１を増加または減少する。プロセッサ３０８は、Ｅ_１に応答してＥ_２も調整する。デルタ値は、プロセッサ３０８によって決定されるか、あるいはメモリ記憶デバイス（図示せず）に格納されている。

別の実施例では、プロセッサ３０８は、第１の送信における送信設定点Ｅ_１を調整し、再送信における再送信設定点Ｅ_２を調整する。この実施例では、プロセッサ３０８は、現在の通信が送信であるか再送信であるかを判定する。送信において、フレームエラーが受信された場合には、プロセッサはＥ_１を増加するか、あるいはＥ_２を減少させる。再送信において、フレームエラーが受信された場合には、プロセッサ３０８はＥ_２を増加するか、あるいはＥ_２を減少させる。インクリメント値およびデクリメント値は、固定値に予め設定されるか、あるいは、システム性能または他の基準に基づいて動的に調整されうる。この実施例では、プロセッサ３０８は、各エネルギー設定点Ｅ_１，Ｅ_２を別々に調整する。ここで、Ｅ_２の調整は、必ずしもＥ_１調整の関数ではない。ある実施例では、Ｅ_１とＥ_２とは、図５に示すような鋸刃状の調整にしたがってなされる。

ある実施例では、出力制御は、物理層において実行される。物理層は、再送信調整に対してスピードを与える。物理層は、高次の層によって指示された処理を実行するので、送信及び／又は再送信の品質を追跡し続けることは容易ではない。別の実施例では、出力制御は、ＲＬＰ層において行われる。ＲＬＰ層は、送信及び／又は再送信の品質の追跡を含むブックキーピングに対して良く調整されている。ＲＬＰ層は、この処理に遅れをもたらすので、エネルギー設定点を正確に調整することはできない。

当業者であれば、これら情報および信号が、種々異なった技術や技法を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上述した記載で引用されているデータ、手順、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学微粒子、あるいはこれら何れかの結合によって表現されうる。

これらの知識によって、ここで開示された実施例に関連する様々に例示された論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子工学ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせとして適用されることが更に理解されよう。ハードウェアとソフトウェアとの相互互換性を明確に説明するために、様々に例示された部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して一般的に記述された。それら機能がハードウェアとしてあるいはソフトウェアとして適用されているかは、特有の応用例および全体システムに課せられている設計条件による。熟練した技術者であれば、各特定のアプリケーションに応じて変更することによって上述した機能を実施しうる。しかしながら、この適用判断は、本発明の範囲から逸脱したものと解釈すべきではない。

様々に示された論理ブロック、モジュール、および上述された実施例に関連して記載された回路もまた実装され、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア部品、あるいは上述された機能を実現するために設計された何れかの組み合わせとともに実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはその他の配置のような計算デバイスの組み合わせとして実装することも可能である。

ここで開示された実施例に関連して記述された方法やアルゴリズムのステップは、ハードウェアや、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。好適な記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに不可欠となりうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣに収納することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に収納することもできる。または、このプロセッサと記憶媒体が、ユーザ端末におけるディスクリートな部品として収納されることもある。

開示された実施例における上述の記載は、いかなる当業者であっても、本発明の活用または利用を可能とするようになされている。これらの実施例への様々な変形例もまた、当業者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱しない他の実施例にも適用されうる。このように、本発明は、上記で示された実施例に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した広い範囲に相当するものを意図している。

無線通信システムにおけるチャンネル構造を示す図。無線通信システムを示す図。無線通信システムにおける送信シナリオを示す図。無線通信システムにおける送信シナリオおよび再送信シナリオを示す図。無線システムの閉ループ出力制御方法における外部ループ調整を説明するためのタイミング図。無線システムにおけるパイロット信号強度に対するトラフィック信号強度の比率を示すタイミング図。無線通信システムにおけるエネルギー設定点の調整方法を示すフローチャート。無線通信システムにおけるエネルギー設定点の別の調整方法を示すフローチャート。無線通信システムにおけるトランシーバを示す図。無線通信システムにおけるエネルギー設定点の調整方法を示すフローチャート。

符号の説明

１０…層構造、１２…物理層、１４…媒体アクセスコントロール（ＭＡＣ）層、１６…リンクアクセス制御（ＬＡＣ）層、１８…無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）層、２０…高レベルデータリンク制御（ＨＤＬＣ）層、２２…ＰＰＰ層、２４…ＩＰ層、３０…無線通信システム、３２…インターネット、３４…相互動作機能インターネット（ＩＷＦ）、３６…公衆スイッチ電話網（ＰＳＴＮ）、３８…モバイルスイッチングセンタ（ＭＳＣ）、４０…基地局コントローラ（ＢＳＣ）、４２，４４…基地トランシーバ局（ＢＴＳ）、４６，４８…移動局（ＭＳ）、５０，５２…通信チャンネル、３０２…データソース、３０４…チャンネル素子、３０６…ゲインステージ、３０８…プロセッサ、３１０…送信器、３１２，３１４…アンテナ、３１６…受信器、３１８…復調器、３２０…デコーダ、３２２…データシンク

Claims

基地局装置であって、
データの送信および再送信を制御するための動作が可能なプロセッサと、
コンピュータ読み取り可能な複数の手順を格納するための動作が可能なメモリ格納デバイスとを備え、
前記手順は、
送信フレームエラー割合と再送信フレームエラー割合とを決定する第１の命令群と、
前記送信フレームエラー割合と送信品質との関数として送信エネルギー設定点を決定する第２の命令群と、
前記再送信フレームエラー割合と再送信品質との関数として再送信エネルギー設定点を決定する第３の命令群と
を備えている基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記送信品質は、受信されたエラー表示信号によって測定される基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記送信エネルギー設定点と前記再送信エネルギー設定点は、パイロットに対するトラフィックの比率として決定される基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記第３の命令群は、
前記再送信フレームエラー割合、再送信品質、および送信エネルギー設定点の関数として前記再送信エネルギー設定点を決定する基地局装置。
請求項４に記載の基地局装置において、
前記第３の命令群は、
前記送信エネルギー設定点にデルタ値を加算することによって前記再送信エネルギー設定点を決定する基地局装置。
無線通信システムにおける方法であって、
送信フレームエラー割合を達成するために送信エネルギー設定点を決定する段階と、
送信エラーの発生に基づいて前記送信エネルギー設定点を調整する段階と、
再送信フレームエラー割合を達成するために再送信エネルギー設定点を決定する段階と、
再送信エラーの発生に基づいて再送信エネルギー設定点を調整する段階と
を備えた方法。
請求項６に記載の方法において、
前記再送信エネルギー設定点を調整する段階は更に、前記送信エネルギー設定点の関数として前記再送信エネルギー設定点を調整する段階を備えた方法。
請求項６に記載の方法において、
前記再送信エネルギー設定点を調整する段階は更に、再送信のための望ましいフレームエラー割合を達成するために前記再送信エネルギー設定点を調整する段階を備えた方法。
請求項６に記載の方法において、
前記送信エネルギー設定点を調整する段階は更に、送信のための望ましいフレームエラー割合を達成するために送信エネルギー設定点を調整する段階を備えた方法。
請求項６に記載の方法において、
前記送信フレームエラー割合は、前記再送信フレームエラー割合よりも大きい方法。
請求項６に記載の方法において、
前記送信フレームエラー割合と前記再送信フレームエラー割合とは、望ましい総フレームエラー割合になる方法。
請求項６に記載の方法において、
前記送信フレームエラー割合と、前記再送信フレームエラー割合とは、予め定められた値である方法。
請求項６に記載の方法において、
前記送信フレームエラー割合と、前記再送信フレームエラー割合とは、動的な値である方法。