JP2006211651A - マルチキャリア無線通信システムでチャネル品質情報を送信する方法、対応する移動端末および基地局 - Google Patents
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Abstract
【課題】チャネル品質に関するフィードバック情報をより有効に送信して、フィードバック情報量を低減するが、マルチキャリアシステムで有効なリソースの割り当てを行うのに十分な量であるようにする。
【解決手段】複数の周波数サブキャリアのチャネル品質測定を行うステップと、サブキャリアの第1のグループと呼ばれるグループを作成する少なくとも1つのサブキャリアについての前記チャネル品質測定値による第1のチャネル品質情報を含む第1のレポートを生成しシグナリングチャネルを介して送信するステップと、サブキャリアの第2のグループと呼ばれるグループを作成する少なくとも1つのサブキャリアのチャネル品質測定値による追加のチャネル品質情報を含む追加のレポートを生成しシグナリングチャネルを介して送信するステップとを含む。サブキャリアの第2のグループはサブキャリア第1のグループとは異なる。
【選択図】 図3
【解決手段】複数の周波数サブキャリアのチャネル品質測定を行うステップと、サブキャリアの第1のグループと呼ばれるグループを作成する少なくとも1つのサブキャリアについての前記チャネル品質測定値による第1のチャネル品質情報を含む第1のレポートを生成しシグナリングチャネルを介して送信するステップと、サブキャリアの第2のグループと呼ばれるグループを作成する少なくとも1つのサブキャリアのチャネル品質測定値による追加のチャネル品質情報を含む追加のレポートを生成しシグナリングチャネルを介して送信するステップとを含む。サブキャリアの第2のグループはサブキャリア第1のグループとは異なる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、マルチキャリアシステムのフィードバックチャネルの使用を最適化する方法に関する。
こうしたマルチキャリアシステムでは、マルチキャリア伝送方式として直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が実装されることが多い。OFDMは、たとえばHIPERLAN/2標準規格、並びに5Ghz帯のためのIEEE802.11a標準規格の拡張仕様で使用される。OFDMは、高速移動アプリケーションにふさわしい代替案を提供することもでき、したがって次世代移動無線システムまたは第4世代エアインターフェースのための重要なステップを表すものである。この点で、高速ブロードバンド無線移動通信システムの標準化のための3rd Generation Partnership Project(3GPP)では、近年、無線アクセスネットワーク(RAN)とユーザ装置(UE)の間の高速データパケットアクセス(HSDPA)エアインターフェース通信にOFDM方式を適用することが考えられている。
OFDM伝送システムのようなマルチキャリアシステムでは、伝送されるデータが幾つかの並列データストリームに分割され、各データストリームが別々のサブキャリアの変調に使用される。換言すれば、ブロードバンド無線チャネルが、サブキャリアごとに、たとえばQPSK、16QAM、64QAM、またはより高速のデータ転送速度を可能にするより上位の変調で個別に変調された複数の狭周波数帯域サブチャネルまたはサブキャリアに細分化される。
こうしたOFDMシステムでは、サブキャリア周波数を短期間ベース(たとえば、全て2ms)でユーザチャネルに割り当てることができ、ユーザごとに伝送チャネルを定義するサブキャリアごとに変調次数も同じ短期間ベースで更新しなければならない。
こうしたマルチキャリアシステムの非常に重要なタスクは、様々なユーザにサブキャリア/変調を有効に割り当てることである。これは、マルチキャリアシステムの性能を最適化かつ拡張するために必要である。
一方、ユーザごとに最適サブキャリアを選択するには、マルチパス無線チャネルを有する移動環境では所与のユーザから見た場合に幾つかのサブキャリアが非常に強いチャネル減衰を受ける可能性があることを考慮しなければならない。こうしたサブキャリアがこのユーザに割り当てられても、フェージングのために無用であろう。むしろ、このサブキャリアは他のユーザによって良好な品質で受信されることがある。
他方で、ユーザに最適のサブキャリアが識別された場合、このサブキャリアに使用すべき最適の変調を適切に選択しなければならない。高次の変調は、受信機の信号対雑音比(SNR)が十分に高く復調が可能な場合にのみ使用することができる。
この最適化には全て、フィードバックチャネルでのシグナリング/測定情報の交換が必要であり、リソースの割り当て、それぞれ変調の選択(たとえば基地局またはNode B)の責任を負うネットワークのエンティティが、別のユーザ装置(UE)で行われる品質測定を処理するようになされている。
理想的なケースでは、UEがサブキャリアごとにチャネル品質測定を行い、それをフィードバックチャネル上でNode Bに報告しなければならない。その欠点は、これが、特に最大数千のサブキャリアを有するマルチキャリアシステムでは、膨大な量(数メガビット)のシグナリング情報に相当することである。
本発明の特定の目的は、チャネル品質に関するフィードバック情報をより有効に送信して、フィードバック情報量を低減するが、マルチキャリアシステムで有効なリソースの割り当てを行うのに十分な量であるようにする方法を提供することである。
本発明の他の目的は、対応する移動端末および基地局を提供することである。
上記および以下に記載の目的は、請求項1に記載のマルチキャリア無線通信システムでのチャネル品質情報の送信方法、請求項10に記載の移動端末、および請求項11に記載の基地局によって達成される。
本発明による方法は、フィードバックシグナリングチャネルのシグナリング負荷を低減し、移動端末の移動度により可能な場合に、サブキャリア品質情報を詳細化することができるようにする利点をもたらす。それによって、リソースの割り当てが効率的になり、ネットワークの処理能力が向上する。
本発明による方法はさらに、妨害を低減する利点をもたらす。なぜなら、フィードバックシグナリングチャネルの負荷の低減により、伝送電力を低減して伝送することができるようになるからである。同じ理由で、本発明はフィードバックシグナリングチャネルでチャネル品質情報を報告するユーザ端末の電池寿命が延びる利点ももたらす。
本発明のさらなる有利な特徴は添付の特許請求の範囲に記載されている。
本発明の他の特徴および利点は、非限定的な例によって与えられる好ましい実装形態の以下の記載を読み、また添付の図面から明らかになるであろう。
図1は、ダウンリンクのマルチキャリア伝送およびアップリンクのフィードバックシグナリングチャネルを使用するネットワークの例を示す。移動端末11は複数のサブキャリア13を介して基地局12からダウンリンクでマルチキャリア周波数信号を受信する。移動端末11は、アップリンクでシグナリング情報をフィードバックシグナリングチャネル14上で基地局12に送信する。
マルチキャリアネットワークは、256、512、または数千までのサブキャリアを含むことができ、それらは移動端末11に割り当てられる。好ましくは、ダウンリンクで基地局12から受信される高処理能力に対応できるように、幾つかのサブキャリア13が各移動端末11に割り当てられる。サブキャリア間での周波数の分割は、サブキャリアが互いに垂直になるように(すなわち、1つのサブキャリアで伝送されるデータが他のサブキャリアで送信されるデータを妨害しないように)選択される。
本発明によれば、移動端末は、様々なサブキャリアのチャネル品質測定を行う。こうしたチャネル品質測定は、当業者に良く知られた従来技術の方法を使用して行われるキャリア対雑音比またはビットエラー率の測定でもよい。この測定値は移動端末11に格納され、測定は一定時間ごとに行われて、チャネル挙動の変更を簡単に追跡することができるようになされている。
本発明によれば、移動端末11は、サブキャリアのグループについてのチャネル品質の表示を含むレポートを生成する。用語、グループは、1つまたは複数のサブキャリアを含むものであることを理解されたい。
好ましくは、サブキャリアは以下の方法でグループ化される。連続するサブキャリアの所定数Nが1グループを形成し、次のN個の連続するサブキャリアが次のグループを形成し、以下同様になされる。当業者には明らかであるように、グループを形成するサブキャリアの予め定められた数は、シグナリング負荷の低減と正確さの損失とのかね合いから得られる。さらに、移動端末11と基地局12の両方がこのグループ化機構を決定することができる、他のグループ化機構を想定することもできる。こうした機構では、不連続のサブキャリアを共にグループ化し、または同数ではないサブキャリアを含むグループを作成することができる。グループ化は、好ましくは、システムの初期設定で定義され、移動端末の移動度に依存する(すなわち様々なグループ化戦略を移動端末の速度によって適用することができる)。
サブキャリアのグループに関するレポートで送信されるチャネル品質情報は、サブキャリアのグループに属するサブキャリア13で測定されたチャネル品質値の平均値でもよい。あるいは、チャネル品質情報は、予め定められた品質閾値を超えるチャネル品質測定値を有するサブキャリアの数と位置を示すことができる。
それによって、サブキャリアごとに1つのレポートが送信されるのではなく、サブキャリアのグループごとに1つのレポートが送信されるため、フィードバックシグナリングチャネル14上のシグナリング負荷を低減することができる。
同時に、単一グループのレポート内で良好な品質で受信されたサブキャリアと粗悪な品質で受信されたサブキャリアをもはや区別することができないため、このレポートにおける正確さの損失が生じる。
本発明によれば、追加のレポートが第1のレポートで送信されたチャネル品質情報を詳細化するため、この欠点が緩和される。実際、追加のレポートは、サブキャリアの元のグループに属するサブキャリアのサブグループについてのチャネル品質情報を含む。本発明によれば、サブキャリアのグループに関して得ることができる詳細度は、移動端末11の移動度に依存する。
移動端末の移動度が予め定められた閾値を超える移動端末速度に相当する場合、グループのレポートは詳細化されないことが好ましい。なぜなら、チャネル品質の変化が速すぎて元のレポートのさらなる詳細化に依存することができなくなるからである。この場合、レポートは、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)標準規格3GPP25.214、3GPP25.211で定義されたCQIパラメータを含むことが好ましい。あるいは、レポートはサブキャリア全てについてのチャネル品質測定値の平均値を含むことができる。
一方、移動端末の移動度が、予め定められた閾値よりも低い速度に相当する場合、少なくとも1つの追加のレポートを移動端末11から基地局12に送信し、サブキャリアの元のグループのサブグループのチャネル品質に関する情報を与えることができる。
本発明の好ましい実装形態では、レポートは以下のように行われる。
レポートのフィールドは移動端末の移動度を示す。この移動度は、4つの値、非常に高い、高い、中位、低い、を取ることができる。当業者には理解されるように、追加の移動度を定義することができる。パラメータの数が移動度の数を定義し、移動度がレポートの対応するフィールドのサイズを定義する。
レポートの予め定められた最大数は各移動度に関連する。実際、移動端末11の移動度により、サブキャリアのグループのチャネル品質情報をチャネルのコヒーレンス時間に応じて一定期間内に更新しなければならない。したがって、チャネル品質情報が無効の場合は、チャネル品質情報を再び報告しなければならず、最大詳細化が制限される。その結果、移動度が低くなるに従ってサブキャリアのグループに関連するレポートの最大数が増える。
本発明の方法によれば、一方で、ゆっくりと移動する移動端末について非常に正確なチャネルの記述が行われる結果、チャネル容量を十分に利用することができ、他方で速く移動する移動端末について非常に概略的なチャネル記述を行って一定の伝送率を保証することができる。
基地局12は、移動度に関連する詳細化戦略に従って報告する追加のレポートの数を「移動度」フィールドから演繹することができなければならない。
詳細化戦略は、先ず受入れ可能なチャネル品質を有するサブキャリアについての概略的表示を提供し、次いで良好なものに焦点をあて、最終的に最良のものに絞ることであリ得る。こうした戦略では、閾値T0は閾値T1よりも低く、閾値T1は閾値T2よりも低く、以下のように実装される。
第1のレポートは、チャネル品質情報が予め定められた閾値T0よりも高いサブキャリアのセットS0を示す。第2のレポートが移動端末の移動度によって可能な場合、第2のレポートは、チャネル品質情報が予め定められた閾値T1よりも高いS0に属するサブキャリアのセットS1を示す。第3のレポートが移動端末の移動度によって可能な場合、第3のレポートは、チャネル品質情報が予め定められた閾値T2よりも高いS1に属するサブキャリアのセットS2を示し、以下同様である。この詳細化戦略の例が、図3により詳細に示される。
他の詳細化戦略では、反対に、第1のレポートで最良のチャネル品質を有するサブキャリアが報告され、次いで良好なチャネル品質を有するサブキャリア、最終的に単に受入れ可能なチャネル品質を有するサブキャリアが報告される。この場合、閾値T0は閾値T1よりも高く、閾値T1は閾値T2よりも高い。この場合、上記で定義されたようにセットS0、S1、およびS2は重複しない。
他の詳細化戦略では、サブキャリアの各グループを予め定められた数のサブグループ(好ましくは2つ)に細分化し、各サブグループについてのレポートを送信する。このレポートは、たとえば各サブグループのサブキャリアについての平均チャネル品質測定値を示す。この詳細化戦略は、上記に記載した方法で行われるようにグループの第1のサブキャリアに特権が与えられず、グループ内のサブキャリア全てのチャネル品質が均等に報告される利点がある。一方、この第2の方法は、良好なチャネル品質を有するサブキャリアのローカライズに比較的時間がかかる欠点がある。
フィードバックチャネル14は、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)仕様に従って有利に実装することができ、本発明による周波数選択チャネル品質情報が、容量約1500bit/sを有するHS−DPCCH(高速専用Physical Control Channel)を介して移動端末11から基地局12に戻される。
図2は、本発明によるマルチキャリア無線通信システムでチャネル品質情報を送信する方法の実装を示す。以下のステップは、移動端末11で実行される。
ステップ21で、複数の周波数サブキャリアのチャネル品質測定を行う。
ステップ22で、第1のレポートを生成しシグナリングチャネルを介して送信する。第1のレポートはサブキャリアの第1のグループの前記チャネル品質測定値による第1のチャネル品質情報fを含む。
ステップ23で、移動端末の移動度によって追加のレポートを生成するための詳細化戦略が適用される。移動度は、好ましくは、詳細化戦略で使用される閾値の数(たとえば移動度「高い」のための4閾値)を決定し、さらに移動度は、使用される閾値、サブグループごとのサブキャリアの数、およびグループ化機構を決定する。また移動度はループごとの最大数を定義することが好ましい。たとえば移動端末の移動度が変更され、新しい詳細化戦略を報告に使用しなければならない場合は、レポートの最大数は満たされないかもしれない。
ステップ24で、移動端末の移動度が変更されたたかどうか、またはループごとのレポートの最大数が満たされたかどうかが判断される。そうなされた場合はステップ22が実行され、そうでない場合はステップ23が実行される。
図3は、本発明によるフィードバックシグナリングチャネルで送信されるレポートの例を示す。曲線は複数のサブキャリアについて測定されたチャネル品質を表す。x軸で表される量は、サブキャリアの数である。y軸で表される量は、測定されたチャネル品質であり、好ましくはキャリア対インターフェレンス比、またはビットエラー率である。4つの品質閾値T0、・・・T3がグラフで示されている。この例では、サブキャリアはN個のサブキャリアのグループにグループ化されている。合計周波数帯域は2Nサブキャリアに相当する。
第1のレポートのフィールド31は、たとえば移動度「高い」からなる。このフィールドは、フィードバックチャネルで報告するために移動端末でどの詳細化戦略が使用されるかを決定するために基地局によって使用される。
第1のレポートのフィールド32は、0とNの間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T1よりも高く、Nと2Nの間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T0よりも高いことを示す。
この例で使用される詳細化戦略は、最良チャネル品質を示すサブキャリアのグループを2つのサブグループにさらに細分化することである。したがって、第2のレポートは、0とN/2の間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T1よりも高く、N/2とNの間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T2よりも高いことを示す。
第3のレポートは、N/2と3N/4の間サブキャリアに関するチャネル品質が閾値T1よりも高く、3N/4とNの間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T2よりも高いことを示す。
0とNの間のサブキャリアのグループに関するこの3つのレポートが全て送信されたため、次のレポートはNから2Nまでのサブキャリアのグループに関連するものである。第4のレポートは、Nと3N/2の間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T1よりも高く、3N/2と2Nの間のサブキャリアに関するチャネル品質が閾値T0よりも高いことを示す。第4のレポートのフィールド32によって、次のレポートはNと2Nの間のグループのチャネル品質情報の詳細化、または0と2Nの間のサブキャリアのグループについてのチャネル品質情報に関するものである。実際、移動度が変更された場合、他の詳細化戦略がUEによって使用され、レポートは再初期設定されなければならない。
この例では、各レポートは6ビットである。最初の2ビット(フィールド31)は移動度のため、次の2ビット(フィールド32の前半)は第1のサブグループの閾値のため、最後の2ビット(フィールド32の後半)は最後のサブグループの閾値のためのものである。
当業者には明らかであるように、本発明による方法を、5以上の移動度、5以上の閾値、およびレポートごとにそれぞれサブグループの3以上のグループを有する場合に適用することもできる。
こうしたパラメータをシステムの初期設定で定義し、UEおよび基地局に通信することができる。本発明の好ましい実装形態では、こうしたパラメータを基地局またはネットワークの任意のエンティティによって一定時間ごとに更新し、UEに通信することができる。
レポートのフィールド32は他の方法で表されたサブキャリアのグループまたはサブグループに関連するチャネル品質情報を含むことができることも当業者には理解されたい。たとえば、フィールド32は、閾値T1よりも高いチャネル品質を有するグループ/サブグループ、次いで閾値T2よりも高いチャネル品質を有するグループ/サブグループを含み、以下同様にすることができる。
本発明による方法を様々な目的に使用することができる。先ず第1に、この方法は、ダウンリンクの容量を向上させる方法で様々な移動端末へのサブキャリアの割り当てを最適化する助けをすることができる。移動端末に向けて良好なチャネル品質を示すサブキャリアだけがこの移動端末に割り当てられる。
第2に、この方法は、リソースの動的割り当ての際に最も重要である。なぜなら、様々なサブキャリアのチャネル品質がほぼ実時間ベースで実現され、移動端末の速度に応じた現在のチャネル状態を考慮して、移動端末に最適のサブキャリアを割り当てることができるからである。
要約すれば、本発明の方法では、適応性変調、サブキャリアの割り当て、または電力制御など、周波数選択リソース割り当てアルゴリズムによってOFDMダウンリンクシステムの性能を向上することができるようになる。移動端末から基地局に報告されるチャネル状態に応じて、リソースを最適に分配して最大処理能力を達成することができる。
11 移動端末
12 基地局
13 サブキャリア
14 フィードバックシグナリングチャネル
31、32 フィールド
T0、T1、T2、T3 閾値
12 基地局
13 サブキャリア
14 フィードバックシグナリングチャネル
31、32 フィールド
T0、T1、T2、T3 閾値
Claims (11)
- 複数の直交周波数サブキャリアを有するマルチキャリア無線通信システムでチャネル品質情報を送信する方法であって、前記マルチキャリア無線通信システムが少なくとも1つの移動端末および少なくとも1つの基地局を含み、前記チャネル品質情報がシグナリングチャネル上で前記移動端末によって前記基地局に送信され、前記方法が、
複数の周波数サブキャリアのチャネル品質測定を行うステップと、
第1のレポートを生成し前記シグナリングチャネルを介して送信するステップであって、前記第1のレポートが少なくとも1つのサブキャリアの前記チャネル品質測定値による第1のチャネル品質情報を含み、前記少なくとも1つのサブキャリアがサブキャリアの第1のグループと呼ばれるグループを作成する、前記第1のレポートを生成し送信する前記ステップと、
前記移動端末の移動度によって追加のレポートの数を決定するステップと、
前記追加のレポートの数に満たない場合に、少なくとも1つのサブキャリアのチャネル品質測定による追加のチャネル品質情報を含む追加のレポートを生成し前記シグナリングチャネルを介して送信するステップであって、前記少なくとも1つのサブキャリアがサブキャリアの第2のグループと呼ばれるグループを作成する、前記追加のレポートを作成し送信する前記ステップとを含み、前記サブキャリアの第2のグループが前記サブキャリアの第1のグループとは異なる、方法。 - 前記サブキャリアの第1のグループが少なくとも2つのサブキャリアを含み、前記サブキャリアの第2のグループが前記サブキャリアの第1のグループのサブセットである、請求項1に記載の方法。
- 前記サブキャリアの第1のグループと前記サブキャリアの第2のグループが重複しない、請求項1に記載の方法。
- 前記サブキャリアの第1のグループが、サブキャリアのチャネル品質測定値が予め定められた第1の閾値よりも高いサブキャリアを識別し、サブキャリアの第2のグループがサブキャリアのチャネル品質測定値が予め定められた追加の閾値よりも高いサブキャリアを識別する、請求項1に記載の方法。
- 前記移動度が予め定められた閾値の数、閾値、およびループ当たりのレポートの最大数に一義的に関連付けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記移動度が、セットの予め定められた数を定義する複数のサブキャリアの細分化に一義的に関連付けられ、前記第1のチャネル品質情報が、セットに含まれたサブキャリア全てが第1の閾値よりも高いチャネル品質測定値を有するセットを示し、前記追加のチャネル品質情報が、セットに含まれたサブキャリア全てが第2の閾値よりも高いチャネル品質測定値を有するセットを示す、請求項1に記載の方法。
- 一義的関連付けがシステムの初期設定で確立され、基地局または他のネットワークエンティティによって一定時間ごとに更新することができ、前記一義的関連付けが移動端末および基地局に通信される、請求項5または6に記載の方法。
- 各レポートが前記移動度を追加で含む、請求項1に記載の方法。
- 前記移動度が予め定められた閾値よりも速い速度に相当する場合に、レポートが1つだけ作成される、請求項1に記載の方法。
- 複数の直交周波数サブキャリアを有するマルチキャリア無線通信システムで使用されるように構成され、複数の周波数サブキャリアのチャネル品質測定を実行する手段、およびチャネル品質情報をシグナリングチャネル上で基地局に送信する手段を含む移動端末であって、
複数の周波数サブキャリアのチャネル品質測定を実行する手段と、
第1のレポートを生成し前記シグナリングチャネルを介して送信する手段であって、前記第1のレポートが少なくとも1つのサブキャリアの前記チャネル品質測定値による第1のチャネル品質情報を含み、前記少なくとも1つのサブキャリアがサブキャリアの第1のグループと呼ばれるグループを作成する、前記第1のレポートを生成し送信する前記手段と、
前記移動端末の移動度によって追加のレポートの数を決定する手段と、
前記追加のレポートの数に満たない場合に、少なくとも1つのサブキャリアのチャネル品質測定値による追加のチャネル品質情報を含む追加のレポートを生成し前記シグナリングチャネルを介して送信する手段であって、前記少なくとも1つのサブキャリアがサブキャリアの第2のグループと呼ばれるグループを作成する、前記追加のレポートを生成し送信する前記手段とをさらに含み、前記サブキャリアの第2のグループが前記サブキャリア第1のグループとは異なることを特徴とする、移動端末。 - 複数の直交周波数サブキャリアを有するマルチキャリア無線通信システムで使用されるように構成され、チャネル品質情報をシグナリングチャネル上で移動端末から受信する手段を含む基地局であって、
前記シグナリングチャネルを介して第1のレポートを受信する手段であって、前記第1のレポートが少なくとも1つのサブキャリアの前記チャネル品質測定値による第1のチャネル品質情報を含み、前記少なくとも1つのサブキャリアがサブキャリアの第1のグループと呼ばれるグループを作成する、前記第1のレポートを受信する前記手段と、
前記移動端末の移動度によって追加のレポートの数を決定する手段と、
前記追加のレポートの数が満たない場合に、少なくとも1つのサブキャリアのチャネル品質測定値による追加のチャネル品質情報を含む追加のレポートを前記シグナリングチャネルを介して受信する手段であって、前記少なくとも1つのサブキャリアがサブキャリアの第2のグループと呼ばれるグループを作成する、前記追加のレポートを受信する前記手段とをさらに含み、前記サブキャリアの第2のグループが前記サブキャリア第1のグループとは異なることを特徴とする、移動端末。
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