JP2006524969A - 通信システム内におけるチャネル品質のフィードバックのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

遠隔局に送信されるべきデータが、キューイングされている場合にのみ、基地局（１０１）は、特定の遠隔局（１０２，１０３）からの品質情報の送信を要求する。遠隔局が、チャネル品質の情報の送信を開始すると、このような情報の送信は、遠隔局へのデータ送信が成功するまで継続的に行われる。基地局は、チャネル品質の情報を受信して、それにより遠隔局の変調および符号化を調整する。データが複数の遠隔局に同時に送信される場合には、複数の遠隔局のための一組のキュー（３０３）が保持され、キュー状態に基づいて、チャネル品質の要求メッセージが、キューイングされたデータと共に遠隔局のサブセットに送られる。

Description

本発明は、通信システムに関し、より詳細には、通信システム内におけるチャネル品質のフィードバックのための方法および装置に関する。

次世代通信システム規格では、マルチユーザ・ダイバーシティ・スケジューリングが組み込まれた高速適応変調および符号化（ＡＭＣ：adaptive modulation and coding）が使用され、パケット・データ用途においてシステム能力が改善される。このようなシステムは、通常、特定の形態のチャネル品質のフィードバックを使用して、各移動局のチャネル状態についてスケジューラに通知する。スケジューラは、そのフィードバックを使用して、どのユーザが建設的なフェード状態にあるのかを識別し、次に、その報告されたチャネル状態に基づいて、適当な変調および符号化速度を選択する。フィードバックは、遅い移動速度（例えば、３〜３０ｋｍｐｈ）に対するフェージングを追跡するように設計されている。１ｘＥＶ−ＤＯシステム・プロトコルを使用する通信システムにおいては、フィードバック速度は、２．４ｋｂｐｓであり、４ビットのチャネル品質の報告が１．６７ミリ秒毎に返送される。

このような通信システムは、通常、パケット呼出しの間に確立される専用制御チャネルを使用し、チャネル品質のフィードバックが専用制御チャネルの一部として送信される。専用制御チャネルは、通常、ユーザがウェブ・ページを要求した場合に作動し、予め定義された非活動タイマにより、所定の非活動期間経過後に作動を中止する。現在の実施においては、非活動タイマは６０秒に設定されているが、将来は２〜５秒にまで低く設定されることになると思われる。より低い設定の場合ですら、１００人中１０人のユーザが、使用されているパケット・データの用途に依存する専用制御チャネルを同時に保持することができる。そのため、すべてのフィードバック・チャネルの統合速度は、２４０ｋｂｐｓにまで早くすることができる。さらに、パケット呼出しの間に、パケット到着間プロセスにより、パケット間に有意なギャップ（例えば、２００ミリ秒）が存在するため、ほとんどの移動局は、自身がこのチャネル品質のフィードバックを行っている間、キューイングされたパケットを１つも有さない。それ故、フィードバックの大部分は不必要であり、アップリンク・リソースが浪費されている。

アップリンク・リソースの浪費の問題は、周波数選択チャネルおよび複数の空間経路の状態を通信するために、追加のフィードバックを必要とする場合がある将来のシステムにおいてはさらに深刻な問題になるだろう。それ故、不必要なフィードバックを行うことなく、アップリンク・リソースを浪費しない通信システム内におけるチャネル品質のフィードバックを行うための方法および装置に対するニーズが存在する。

上記ニーズに対処するために、本明細書では、チャネル品質のフィードバックを行うための方法および装置を提供する。本発明の好ましい実施形態によれば、基地局は、遠隔局に送られるべきデータがキューイングされている場合にのみ、特定の遠隔局からの品質情報の送信を要求する。遠隔局が、チャネル品質の情報の送信を開始すると、このような情報の送信は、遠隔局へのデータ送信が成功するまで継続的に行われる。基地局は、チャネル品質の情報を受信し、それにより、遠隔局の変調および符号化を調整する。データが複数の遠隔局に同時に送信される場合には、複数の遠隔局のための一組のキューが保持され、そのキュー状態に基づいて、チャネル品質の要求メッセージが、キューイングされたデータと共に遠隔局のサブセットに送られる。

本発明は、遠隔局に送られるべきデータがキューイングされているか否かを判断するステップと、データがキューイングされているか否かの判断に基づいて、遠隔局にチャネル品質の要求メッセージを送信して、遠隔局が、検知されたチャネル品質を示すチャネル品質の報告を送信するようにするステップとを含む方法に関する。

さらに、本発明は、基地局からチャネル品質の要求メッセージを受信するステップと、このチャネル品質の要求メッセージに応答して、検知されたチャネル品質を示すチャネル品質の報告メッセージを基地局に送信するステップとを含む方法に関する。チャネル品質の報告メッセージは、基地局からのデータ・パケットの受信に成功するまで、基地局に送信される。

さらに、本発明は、複数の遠隔局に対するデータがキューイングされていることを判断するステップと、複数のチャネル品質の要求報告を複数の遠隔局の第１のサブセットに送信して、複数の遠隔局の第１のサブセットが、検知されたチャネル品質を示す複数のチャネル品質の報告を送信するようにするステップと、複数のチャネル品質の報告に基づいて、キューイングされたデータを複数の遠隔局の第２のサブセットに送信するステップとを含む方法に関する。

さらに、本発明は、複数のデータ・キューと、複数のデータ・キュー内にキューイングされたデータを有する遠隔ユニットを判断する論理回路と、遠隔ユニットに対するデータがキューイングされていることを判断する論理回路に応答して、遠隔局にチャネル品質の要求メッセージを送信する送信機とを備える装置に関する。チャネル品質の要求メッセージにより、遠隔局は、検知されたチャネル品質を示すチャネル品質の報告を送信する。

以下に図面を参照する。図面では、複数の図面にわたる同一の参照番号は類似の構成要素を示す。図１は、本発明の好ましい実施形態による通信システム１００のブロック図である。本発明の好ましい実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．２０または第四世代通信システム・プロトコルのような次世代通信システム・プロトコルを使用する（但し、これらに限定される訳ではない）。図に示すように、通信システム１００は、基地局１０１および移動局（または遠隔局）１０２および１０３を備える。説明を簡単にするために、通信システム１００には、２つの遠隔局１０２および１０３のみが示されているが、当業者であれば、通信システム１００が、通常、基地局１０１と通信するより多くの遠隔局を備えていることを理解するだろう。基地局１０１は、ダウンリンク通信信号１０４により遠隔局１０２および１０３と通信しており、一方、遠隔局１０２および１０３のそれぞれは、アップリンク通信信号１０５および１０６により基地局１０１と通信している。

動作の間、基地局１０１は、各移動局からチャネル品質のフィードバックを受信することができる。基地局１０１は、この情報を使用して、チャネル状態が最善の移動局のサブセットを選択し、基地局１０１と通信しているこれらの移動局に対して、適応して変調および符号化（ＡＭＣ）を修正することができる。より詳細に説明すると、ストリーム・レベルがＡＭＣである場合には、データ・ストリームの変調および符号化フォーマットは、受信された現在の信号品質（Ｓ／（Ｉ＋Ｎ））と一致するように変化する。多重ストリーム送信を伴うＡＭＣを含むシステムにおいては、高Ｓ／（Ｉ＋Ｎ）を有するストリームには、通常、高次の変調速度（例えば、６４ＱＡＭ）が割り当てられる。変調の順序および／または符号化率は、Ｓ／（Ｉ＋Ｎ）が低下するにつれて低下する。各ダウンリンク・ストリームは、そのストリームに対する受信信号の品質に依存する変調方式により変調される。信号対雑音比が高い受信機の場合には、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭのような変調方式が使用され、一方、信号対雑音比が低い受信機の場合には、ＱＰＳＫおよびＢＰＳＫのような変調方式が使用される。

すでに説明したように、すべての遠隔局からのチャネル品質のフィードバックの統合速度が非常に高くなる可能性がある。さらに、パケット呼出しの間に、パケット到着間プロセスによりパケット間に有意のギャップが存在するため、ほとんどの遠隔局は、これらの遠隔局がチャネル品質のフィードバックを行っている間に、キューイングされているパケットを１つも有さない。それ故、大部分のフィードバックは不必要なものであり、アップリンク・リソースを浪費する。この問題を解決するために、本発明の好ましい実施形態の場合には、チャネル品質の報告は、基地局１０１が要求した場合にのみ、通信システム１００内のすべての遠隔局により行われる。

通常、基地局１０１は、遠隔局に送信されるデータがキューイングされている場合にのみ、特定の遠隔局からチャネル品質の情報を要求し、受信した情報に基づいて、基地局１０１は送信用の適当なＡＭＣパラメータを決定する。一般的に、基地局１０１は、キューイングされたデータを有する基地局１０１と通信している遠隔局の第１のサブセットからチャネル品質を要求することができる。次に、基地局１０１は、データ送信を受信するための遠隔ユニットの第２のサブセットを選択することができる。この第２のサブセットは、最善のチャネル品質の状態、最高の優先順位データまたはサービスの保証（例えば、公正さ）のような種々の要因を基づくことができる。別の方法としては、選択基準は、上記要因の重みづけられた組み合わせに基づくこともできる。これらのデータ送信に対するＡＭＣパラメータは、次に、受信したチャネル品質の情報に基づく。本発明の第１の実施形態の場合には、遠隔局によるチャネル品質の報告は、基地局からの次のデータ・パケットの受信に成功するまで、継続的に行われる。しかしながら、他の実施形態の場合には、異なる報告シーケンスを使用することができる。例えば、第２の実施形態の場合には、遠隔局によるチャネル品質の報告は、基地局においてその遠隔局に送信されるキューイングされたデータがなくなるまで継続的に行われる。遠隔ユニットは、チャネル品質の報告メッセージがもはや不要というインジケータに関連するデータ・パケットの受信に成功した場合、キューイングされたデータが残っていないことを認識する。そのインジケータは、通常、最後のパケット・インジケータとして送信されるキュー状態である。第３の実施形態の場合には、遠隔局によるチャネル品質の報告は、所定の期間、継続的に行われる。

チャネル品質の報告メッセージ：
本発明の種々の実施形態の場合には、チャネル品質の報告メッセージは、複数の予め定められたフォーマットのうちの１つとすることができる。例えば、
・チャネル品質の報告メッセージは、１つのチャネル品質の値を含むことができる。

・チャネル品質の報告メッセージは、空間チャネル情報を含むことができる。
・チャネル品質の報告メッセージは、複数のチャネル品質の値を含むことができる。各チャネル品質の値は、異なる周波数領域サポートに関連することができる。

・チャネル品質の報告は、チャネル調査波形を含むことができる。
・チャネル品質の報告メッセージは、移動速度インジケータ、または空間チャネル品質のインジケータのような、送信機が送信をスケジューリングすることを円滑にするための追加情報を含むことができる。

・チャネル品質の報告メッセージは、個々のデータ・フローのＱｏＳ分類により分割され得る。
・チャネル品質の報告メッセージは、受信機におけるキュー状態の状況を含むことができる。

チャネル品質を報告するための種々の技術は、下記を含むことができる（但し、これらに限定される訳ではない）。
・チャネル品質の要求メッセージに応答して、複数の（例えば、２つの）チャネル品質の報告メッセージを送信すること。

・チャネル品質の要求メッセージに応答して、送信が成功するまで、チャネル品質の報告メッセージを送信すること。
・チャネル品質の要求メッセージに応答して、送信が打ち切られるまで、チャネル品質の報告メッセージを送信すること。

・チャネル品質の要求メッセージに応答して、タイマの時間が切れるまで、チャネル品質の報告メッセージを送信すること。タイマを予め定義してもよいし、あるいはタイマ値をチャネル品質の要求メッセージ内で設定してもよい。

・チャネル品質の要求メッセージに応答して、送信機のデータ・キューが空になるまで、チャネル品質の報告メッセージを送信すること。受信機は、受信機宛の追加送信の存在によりデータ・キューが空でないことを判断してもよいし、タイマが時間切れになるまで追加の送信を探してもよい。タイマ値を予め定義してもよいし、受信機に送信してもよい。さらに、受信機は、送信制御チャネル内が空でないことを示すインジケータをチェックすることにより、あるいは復号に成功した送信内における空でないことを示すインジケータをチェックすることにより、データ・キューが空でないと判断してもよい。理想的には、キューが空であるという表示は、キュー内の最後のパケットと共に同時に送信されることが望ましい。それ故、キューが空であるという表示は、キューがすでに空になっていることを文字どおり示すのではなく、これがキュー内の最後のパケットであることを表示するために使用可能である。論理的には、最後のパケットの送信に成功すると、キューは空になる。

チャネル品質の報告の内容は、量子化チャネル品質の情報（例えば、Ｃ／Ｉ）、またはデータ速度要求、受信信号強度のインジケータ、変調および符号化速度、変調および符号化方式のインデックス等であってもよい。好ましい実施形態の場合には、受信機は、車両速度および観測されたチャネルの周波数選択性に基づいて、２つの異なるフォーマット間で選択する。各フォーマットは、異なる送信電力レベルで送信することができる。好ましい実施形態（受信機がフォーマットを選択する）の場合には、チャネル品質の報告メッセージを受信する送信機は、リソース割当てをブラインド復号し、受信機がどのフォーマットを使用したのかを判断することができる。送信のために使用するリソースは、メッセージ毎に異なるサイズのものであってもよい。リソース・サイズは、おそらく送信機におけるブラインド復号を容易にするために、同一のものであってもよい。好ましい実施形態の場合には、すべてのフォーマットは、（そのアップリンク／ダウンリンク分割のための固定反復係数（ＲＰＦ：Repetition Factor ）と共に）インタリーブされた周波数分割多重アクセス（ＩＦＤＭＡ：Interleaved Frequency Division Multiple Access）アップリンク、ＱＰＳＫ変調、固定１９２ビット・ペイロードを含む３２〜１２８の最低のＲＰＦを使用する。信頼性のためにＣＲＣが追加される。

チャネル品質の報告メッセージは、１つのチャネル品質の値を含むことができる。１つの測定値を含むフォーマットは、多くの場合、周波数帯域全体の平均値である。１つの値は、メッセージ内でより少ない情報ビットを有することができ、より低い電力で送信することができ、同一の信頼性およびより低いシステム干渉を達成することができる。好ましい実施形態の場合には、「平均Ｃ／Ｉ測定値」と称される第１のフォーマットは、チャネルの非周波数選択測定値を含む。第１のフォーマットは、例えば、８ビットに量子化された平均チャネル状態を含むことができる。このフォーマットは、チャネルを時間の経過に従って正確に追跡できない場合、チャネル内に過剰な周波数選択性が存在する場合、あるいは過剰な周波数選択情報が役に立たない場合（フラットな単一の経路チャネル）に、高いドップラー（速度）状態のために使用することができる。

チャネル品質の報告メッセージは、複数のチャネル品質の値を含むことができる。好ましい実施形態の場合には、各チャネル品質の値は、異なる周波数領域サポートに関連することができる。「周波数選択測定値」と称される第２のフォーマットは、当業者であれば周知のように、周波数選択的（ＤＳＬのような）スケジューリング／符号化方式のためのものである。この方法により、チャネル内で過度の周波数選択性を使用せずに、より速度が遅い（ドップラー）ユーザへの処理能力を有利に改善することができる。このフォーマットは、ダウンリンク品質の全周波数領域の報告を含む。例えば、７６８のサブキャリアを含む直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexed ）ダウンリンクの場合には、１６のサブキャリアの各グループに対する１つの２ビットの所望の変調レベルを送信することができる（合計９６ビット）。ソース符号化（ランレングス符号化等）、周波数選択情報の他の方法も使用することができ、周波数ビン当たりより多くのビット（例えば、３〜４）を使用することができる。

チャネル品質の報告メッセージは、空間チャネル情報を含むことができる。他の実施形態の場合には、閉ループ多重アンテナ・システム用に使用することができるような帯域幅全体の周波数情報および空間情報の双方を供給するために定義された第３のフォーマットが存在する。

チャネル品質の報告は、チャネル調査波形であってもよい。チャネル調査波形は、送信機が受信し、送信機においてチャネルを推定するために使用する既知の波形である。チャネル推定のこの方法は、時分割二重化（ＴＤＤ：Time Division Duplex）システムでダウンリンク送信およびアップリンク送信の双方のために役に立つ場合がある。

チャネル品質の報告メッセージは、また、移動速度のインジケータ、空間チャネル品質のインジケータ、多重経路遅延拡散検出装置等のような送信または次のチャネル品質の要求を送信機がスケジューリングすることを円滑にする追加情報を含むこともできる。空間チャネル品質のインジケータは、状態数または状態数の逆数であってもよい。追加情報は、送信機が、次のチャネル品質の要求／報告をスケジューリングするのにいつが適当であるかを決定することを円滑にする。例えば、受信機が、遅い車両速度に対する平均より遥か下の瞬間的チャネル品質を報告した場合には、基地局は、追加のフィードバックを要求する前に、多くのフレームの間、待機することができる。別の方法としては、移動局が速い車両速度を報告した場合には、基地局は、ダウンリンク送信をスケジューリングする前に、追加のフィードバックを必要としない。何故なら、高速フェージングを追跡するのは困難であるからである。

チャネル品質の要求メッセージ：
チャネル品質の要求メッセージは、当業者であれば周知の方法により送信可能である。本発明の好ましい実施形態の場合には、メッセージは図２に示すフォーマットを有し、３９の情報ビットを含む。さらに、Ｒ＝０．８１は、２５６状態のコンボルーション符号により４８の符号ビットに符号化され、２４ＱＰＳＫ記号に変調され、２．５ミリ秒フレーム持続時間でＯＦＤＭシステム内のサブキャリアにより送信される。他の実施形態の場合には、この方法は、当業者であれば周知のように、異なる符号化を使用することもできるし、符号化を使用しないこともできるし、異なる変調を使用することもできるし、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、または他のシステムで送信することもできる。チャネル品質の要求メッセージ内の３９の情報ビットは下記の通りである。

ユーザ識別 − 受信機を識別する。
タイミング・アドバンス − 受信機がタイミング・アドバンスの更新手順を開始すべきであることを表示する。タイミング・アドバンスの手順は、当業者であれば周知の任意の手順であってもよい。例えば、受信機は、タイミング・アドバンスのバーストを送信し、次に、恐らくマイクロ秒単位のタイミング・アドバンスの４ビット値で、送信機からタイミング・アドバンスの更新を受信することができる。

持続性 − チャネル品質の要求メッセージに応答して、２つ以上のチャネル品質の報告メッセージを送信すべきか否かを表示する。
タイムアウト − チャネル品質の要求の後で、送信すべきチャネル品質の報告メッセージの最大数を表示する（通常は、成功した最後のパケット転送から測定して２，４，８，または１６である）。

リソース割当て − チャネル品質の報告メッセージのために、どの受信機−送信機リンク・リソースを使用すべきかを表示する。
ＣＲＣ − メッセージのインテグリティを確保するために使用される巡回冗長検査に用いられる、「ユーザＩＤ」におけるビットの数を追加する（ユーザＩＤに続く）。

末尾ビット − 誤り訂正エンコーダ／デコーダ内で使用される。
第１の実施形態の場合には、基地局は、遠隔局に、ダウンリンク・パケット供給に成功するまで、チャネル品質の報告の送信を継続するように指示するために、持続性フィールドを送信する。基地局は、遠隔局から肯定応答を受信することにより供給が成功したことを認識する。第２の実施形態の場合には、持続性フィールドは、遠隔局に、基地局の関連遠隔ユニット特定キューが空になるまで、チャネル品質の報告の送信を継続するように指示する。遠隔局は、データ送信またはデータ送信に関連する制御データを含む最後のパケット表示を受信することにより、キューが空であることを認識する。最後のパケットの受信が成功し、肯定応答がなされると（例えば、肯定応答が送信されるか、あるいは否定応答が送信されない）、遠隔局は、基地局の関連遠隔局特定キューは空であるとみなす。

チャネル品質の報告の送信を中断することを目的として、遠隔局に対して別の基準を供給するために、持続性フィールドと共にタイムアウト・フィールドを使用するように、第１および第３の実施形態を組み合わせることができる。例えば、タイムアウト・フィールドがＮに設定されると、遠隔局は、第３の実施形態のように、チャネル品質の報告をＮ回継続して反復する。すでに説明したように、タイムアウトの前にダウンリンク・パケットが供給されると、遠隔局はチャネル品質の報告を中断する。

また、持続性フィールドが、基地局の関連遠隔ユニット特定キューが空になるまで、送信を継続するように遠隔局に指示するように、第２および第３の実施形態を組み合わせることができる。この場合、チャネル品質の報告タイムアウトをリセットするために、中間表示を使用することができる。例えば、誤りにセットされた最後のパケット・フィールドを含む各ダウンリンク送信を、チャネル品質の報告タイムアウトをリセットするために使用することができる。

それ故、本発明の好ましい実施形態によれば、通信システム１００内の移動局または遠隔局は、基地局１０１から特に要求されない限り、チャネル品質の情報を送信しない。基地局１０１は、遠隔局に送信するデータがキューイングされている場合にのみ、特定の遠隔局からの品質情報の送信を要求する。遠隔局がチャネル品質の情報の送信を開始すると、このような情報の送信は、遠隔局へのデータ送信が成功するまで継続しておこなわれる。基地局１０１は、チャネル品質の情報を受信し、それにより変調および符号化方式を決定する。

それ故、複数の遠隔局にデータが送信される通信システムにおいては、複数の遠隔局に対する一組のキューが保持され、そのキュー状況に基づいて、チャネル品質の要求メッセージが、キューイングされたデータと共に遠隔局の第１のサブセットに送信される。この第１のサブセットは、キューイングされたデータを含むすべての遠隔局であってもよいし、あるいはこの第１のサブセットを、遠隔局に関連する優先順位、過去のチャネル品質の報告から決定されたチャネル品質のトレンド、車両速度（例えば、低速、中速、高速）またはサービス保証のような他の情報に基づいて減らすことも可能である。他の情報はまた、基地局が、フレーム毎の最大数の要求／報告メッセージを処理することだけができるということ、あるいは基地局が合理的にスケジューリングすることが可能なメッセージよりも多くのメッセージを入手したがらないということを含むことができる。基地局はまた、特に、１つのチャネル品質の要求メッセージに応答して、複数のチャネル品質のメッセージを送ることができる実施形態により、より多くのパイプライン的方法で送られているチャネル品質の報告メッセージを要求することができる。次に、基地局は、検知されたチャネル品質を示す遠隔局の第１のサブセットから、逆にチャネル品質の報告を受信する。受信したチャネル品質の報告および他の情報に基づいて、基地局は、データを送信するために遠隔局の第２のサブセットを選択する。第１のサブセットの選択と同様に、第２のサブセットのために使用する他の情報は、過去のチャネル品質の報告、車両速度、またはサービスの保証から決定されたチャネル品質のトレンドを含むことができる。他の情報はまた、以前に受信したチャネル品質の要求を有する遠隔局から、連続しているチャネル品質の報告を含むこともできる。

遠隔局の第２のサブセットを選択して送信する場合に、基地局は、受信したチャネル品質の報告および他の情報に基づいて、各遠隔局に対する変調および符号化方式を決定することができる。第２のサブセットに含まれるように選択されなかった遠隔局の場合には、この変調および符号化方式は、その遠隔ユニットが選択された場合には、使用可能な変調および符号化方式を表す。第２のサブセットにおける遠隔ユニットの場合には、キューイングされたデータが、決定された変調および符号化方式により送信される。すべての場合に、変調および符号化方式は、１つまたは複数の変調および符号化レベルを有することができる。チャネル品質の報告メッセージが、「周波数選択測定値」で送ることができるように、複数の各サブ帯域に対する変調レベルを表示している場合には、２つ以上の変調および符号化レベルが適している。

図３は、本発明の好ましい実施形態による移動局または遠隔局１０２，１０３を伴う基地局１０１のブロック図である。図に示すように、基地局１０１は、制御回路３０１、複数の遠隔局特定データ・キュー３０３、適応変調および符号化（ＡＭＣ）回路３０５、送信機３０７、および受信機３０９を備える。好適には、制御回路３０１は、モトローラ社のＰｏｗｅｒＰＣのような（但し、これに限定される訳ではない）、マイクロプロセッサ・コントローラであることが好ましい。好適には、受信機３０９および送信機３０７は、ＩＦＤＭＡおよびＯＦＤＭのような複数の周知の送信／受信プロトコルのうちの１つを使用する標準的な送信および受信回路であることが好ましい（但し、これらに限定される訳ではない）。最後に、ＡＭＣ回路３０５は、現在受信された信号の品質と一致するように変調および符号化を変更することにより、データを変調し符号化する。各遠隔局特定キュー３０３は、システム内の各遠隔ユニットに対するデータをバッファする。制御回路３０１は、これらのキューの状態が空であるのか満杯であるのかを知るために、遠隔局特定キュー３０３に結合されている。さらに、制御回路３０１は、チャネル品質の報告およびダウンリンク肯定応答を受信するために受信機３０９に結合されており、一方で、制御回路３０１は、送信機３０７によりチャネル品質の要求を送信する。制御回路３０１は、さらに、どの遠隔局が現在のフレームのデータを受信して、チャネル品質の報告を転送してくるのかを識別するためにＡＭＣ回路３０５に結合されている。ＡＭＣ回路３０５は、送信用のパケットを検索するために、遠隔特定データ・キュー３０３に結合されている。最後に、ＡＭＣ回路３０５は、フォーマットしたデータ・フレームを送信するために送信機３０７に結合されている。

同様に、遠隔局１０２，１０３は、制御回路３１１、データ・キュー３１３、送信機３１７、および受信機３１９を備える。好適には、制御回路３１１は、ＡＲＭプロセッサのようなマイクロプロセッサ・コントローラであることが好ましい（但し、これに限定される訳ではない）。好適には、受信機３１９および送信機３１７は、ＩＦＤＭＡおよびＯＦＤＭのような複数の周知の送信／受信プロトコルのうちの１つを使用する標準的な送信および受信回路であることが好ましい（但し、これらに限定される訳ではない）。チャネル品質回路３１５は、チャネル品質を測定するために使用され、受信信号強度のインジケータのような簡単なものであってもよい。別の方法としては、チャネル品質回路は、当業者であれば周知のように受信機に内蔵させることができ、復調プロセスに関連する測定基準（metrics ）を報告することができる。制御回路３１１は、チャネル品質の要求およびダウンリンク・データ・パケットを受信するために受信機３１９に結合されている。制御回路３１１は、チャネル品質を測定するためにチャネル品質測定回路３１５に結合されており、またチャネル品質の報告および肯定応答を送信するために送信機３１７に結合されている。チャネル品質測定回路３１５は、チャネルの品質を測定するためにアンテナに結合されている。本発明の好ましい実施形態による基地局１０１および遠隔局１０２，１０３の動作は、それぞれ図４および図５に示すように行われる。

図４は、本発明の好ましい実施形態によるタイミング・アドバンスのない基地局１０１の動作を示すフローチャートである。論理フローは、ステップ４０１により開始される。このステップにおいて、制御回路３０１は、どの遠隔局が、関連遠隔局特定キュー３０３にキューイングされたデータを有しているのかを判断する。ステップ４０３において、制御回路３０１は、送信機３０７に、遠隔局の第１のサブセットにチャネル品質の要求メッセージを送信するように指示する。遠隔局の第１のサブセットは、単に、キューイングされたデータを含むすべての遠隔局であってもよい。しかしながら、この第１のサブセットは、データ通信が終了しなかった以前のチャネル品質の要求に応答して、チャネル品質の報告を持続的に送信していることが分かっているすべての遠隔ユニットを除外するように減らされるべきである。別の方法としては、第１のサブセットは、過去のチャネル品質の報告、車両速度またはサービスの保証から決定されたトレンドを含む種々の他の要因に基づいてさらに減らされてもよい。

チャネル品質の要求メッセージに応答して、受信機３０９は、遠隔局から複数のチャネル品質の報告メッセージを受信する（ステップ４０５）。これらのチャネル品質の報告のうちの一部は、以前のフレームの間に要求された持続性のある送信を表すことができることに留意されたい。すでに説明したように、チャネル品質の報告メッセージは、遠隔局によって経験され、検知されたチャネル品質の表示を含む。このチャネル品質に基づいて、制御回路３０１は、データ送信のために遠隔局の第２のサブセットを決定する。この第２のサブセットは、最善のチャネル状態、最高の優先順位、または所定のサービスの保証を有する遠隔局であってもよい。さらに、この第２のサブセットは、すべての要因の重みづけられた関数により決定され得る。これらの遠隔局に対して、制御回路３０１は、遠隔局にデータを送信する際に使用するために、適当な変調および符号化方式を決定する（ステップ４０９）。ＡＭＣレベルを、第２のサブセットを選択する前に、あるいは選択と同時に決定するためにステップ４０９および４０７を結合することができることに留意されたい。実際には、ＡＭＣレベルは、キューイングされたデータを送るために必要なリソースの量（例えば、送信電力および記号の数）に影響を与える。そのため、すべての使用できるリソースを使い切ってしまった場合には、サブセットのサイズが制限される場合がある。最後に、ステップ４１１において、キューイングされたデータが、適当な変調および符号化により複数の遠隔局の第２のサブセットに送信される。

本発明の好ましい実施形態の場合には、データが送られる遠隔局の第２のサブセットは、遠隔局の検知されたチャネル状態に基づいて選択される。より詳細に説明すると、検知されたチャネル状態が良好な遠隔局は、自身にデータを送信させ、一方、チャネル状態が良好でないことを検知している遠隔局は（仮に存在した場合には）、自身にデータを送信させない。後で、論理回路は、上記ステップを反復する。多くの場合、チャネル状態が良好でないことを検知している遠隔局は、より良好なチャネル状態になり、そのデータを自身に送信させる。別の方法としては、第２のサブセットは、最高の優先順位または所定のサービスの保証を有する遠隔局であってもよい。さらに、この第２のサブセットは、すべての要因の重みづけられた関数により決定され得る。

すでに説明したように、第２の実施形態の場合には、基地局１０１は、データ送信と共にキュー状態情報を埋め込むことができる。この動作は、関連するデータ・パケットが、キュー内の最後のデータ・パケットであるか否かを表示するキュー状態ビットの送信を含む。最後のパケットではない場合には、遠隔局は、最初のチャネル品質の報告要求の後で、遠隔特定キューが空でないとみなす。データがキュー内に存在する限り、遠隔局はチャネル品質の報告を引き続き送信する。キュー状態情報は、関連する制御チャネルによりデータ・パケット送信に関連づけることもできるし、データ・パケットまたはデータ・パケット・ヘッダに内蔵させてもよい。

図５は、本発明の好ましい実施形態による遠隔局の動作を示すフローチャートである。論理フローは、ステップ５０１により開始される。このステップにおいて、受信機３１９は、チャネル品質の要求メッセージを受信する。このチャネル品質の要求メッセージに基づいて、制御回路３１１は、チャネル品質測定回路３１５から検知されたチャネル品質を判断し、チャネル品質の報告メッセージを作成する（ステップ５０３）。ステップ５０５において、チャネル品質の報告メッセージが、送信機３１７により送信される。本発明の第１の実施形態の場合には、制御回路は、ステップ５０７において、パケットの受信に成功するまでステップ５０３および５０５を反復し、その後でステップ５０９において肯定応答が基地局に送信される。

一般的に、図５のフローチャートは、本発明の第２および第３の実施形態の双方を表すように再配置され得る。第２の実施形態を示すためには、ステップ５０９において肯定応答が送信された後に、さらなる判断を追加しなければならない。肯定応答が送信された後に、遠隔局は、基地局の遠隔特定キューが空であるか否かを判断しなければならない。すでに説明したように、この判断は、データ送信と共に最後のパケット・インジケータを送信することによりなされる。遠隔特定キューが空でない場合には、ステップ５０３に戻り、遠隔局は、引き続きチャネル品質を判断して、チャネル品質の報告メッセージを送信する。遠隔特定キューが空である場合には、論理フローは終了する。

遠隔特定キューの状態情報が、分離した制御メッセージとしてデータから独立して送信される場合であり、本発明の第２の実施形態を記載している場合には、ステップ５０７および５０９を省略することもできる。第３の実施形態を示すためには、判断５０７および肯定応答の送信５０９をフローチャートから除去しなければならない。何故なら、チャネル品質の報告の送信は、データ送信が成功したか否かとは無関係であるからである。さらに、遠隔局が所定の回数だけチャネル品質の報告メッセージを送信するように、ステップ５０５を修正しなければならない。

図６は、チャネル品質の要求メッセージの送信およびチャネル品質の報告メッセージの受信のメッセージ・シーケンス図である。この図に示すように、ダウンリンク・フレームの間に、基地局１０１は、ダウンリンク・フレーム内にチャネル品質の要求メッセージを挿入する。これに応答して、以後のアップリンク・フレーム内で、基地局１０１はチャネル品質の報告を受信し、その報告からＡＭＣパラメータが選択される。図６は、ＴＤＤフレーム構造体であるが、当業者であれば、他の二重化方法（例えば、ＦＤＤ）も使用することができることを理解することができるだろう。

すでに説明したように、タイミング・アドバンスは、チャネル品質の要求メッセージの一部であってもよい。タイミング・アドバンス・パラメータは、受信機がタイミング・アドバンスの更新手順をスタートして、所定の時間だけその送信を早めたり、遅らせたりしなければならないことを示す。図７はそのことを示す。図を見れば分かるように、チャネル品質の要求メッセージに応答して、遠隔局は、タイミング・アドバンスのバーストを送信する。タイミング・アドバンスのバーストは、当業者にとって周知のものであり、通常、基地局および遠隔局によって認識されている所定の波形を含む。これに応答して、基地局は、そのタイミング・アドバンスを更新し、移動局からチャネル品質の更新を受信する。

すでに説明したように、１つのダウンリンク・チャネルの品質の要求メッセージに応答して、複数のアップリンク・チャネルの品質の報告メッセージを受信することができる。図８はその様子を示す。図に示すように、チャネル品質の要求メッセージに応答して、遠隔局は複数のチャネル品質の報告メッセージを送信する。複数の受信機がキューイングされたデータを有し、送信機が直ちに送信をスケジューリングできない場合には、このことは非常に役に立つ（例えば、送信機は、最高の品質のチャネルで受信機に送信することができる）。これにより、また、基地局からの複数のフィードバック要求がなくても、チャネル品質のフィードバックを引き続き行うことができる。

図８は、チャネル品質の要求メッセージに応答して送信される４つのチャネル品質の報告メッセージを示しているが、任意の数の報告メッセージが送信されてもよい。例えば、受信機は、１つのチャネル品質の要求メッセージに応答して、２つのチャネル品質の報告メッセージを送信することができるし、あるいは受信機は、１つのチャネル品質の要求メッセージに応答して、３つ（一般的には、小さな定数）のチャネル品質の報告メッセージを送信することができる。受信機は、チャネル品質の要求メッセージに応答して、送信が成功するか、あるいは打ち切られるまで、チャネル品質の報告メッセージを引き続き送信することができる。受信機は、チャネル品質の要求メッセージに応答して、タイマが時間切れになるまでチャネル品質の報告メッセージの送信を継続することができる。タイマを予め定義することもできるし、あるいはチャネル品質の要求メッセージ内にタイマの値を設定することもできる。

第２の実施形態の場合には、受信機は、チャネル品質の要求メッセージに応答して、送信機のデータ・キューが空になるまで、チャネル品質の報告メッセージを引き続き送信する。この場合、フィードバックの持続時間は、肯定応答を行った個々の送信（例えば、パケット）の供給に関連づけられる。提案されている第四世代システムおよび第三世代の進化したシステムは、各パケットに対して個々に肯定応答が行われるマルチチャネル・ストップアンドウェイトＡＲＱ機構を使用する。その結果、チャネル品質のフィードバックを終了するためのロバストな機構が開発されている。送信機は、パケットが到着するときに、チャネル品質のフィードバックを開始することができ、受信機は、パケットが供給された時に、チャネル品質のフィードバックを自動的に中止する。受信機は、受信機宛の追加の送信の存在によりデータ・キューが空でないと判断することができ、タイマが時間切れになるまで追加の送信を探す。タイマの値は、予め定義することもできるし、あるいは受信機に送信することもできる。別の方法としては、受信機は、送信制御チャネル内の空でないことを示すインジケータをチェックすることにより、データ・キューが空でないと判断することができる。または受信機は、復号に成功した送信内の空でないことを示すインジケータをチェックすることにより、データ・キューが空でないと判断することができる。受信機は、送信（例えば、パケット）が供給され、データ・キューが空である場合にのみチャネル品質のフィードバックを中止する。

他の実施形態の場合には、システムは、基地局と遠隔局との間のＡＭＣレベル割当ての効率的通信を可能にするＯＦＤＭのような広帯域送信で使用する変調および符号化レベルを明確に定義するために、チャネル品質の報告を使用することができる。この実施形態の場合には、チャネル品質の報告は、複数のサブ帯域にさらに分割され、遠隔局は、これらの各サブ帯域に対してチャネル品質を一意に報告する。例えば、７６８のサブキャリアを含むＯＦＤＭシステムは、４８のサブ帯域全部に対して１６の各サブキャリア幅のサブ帯域を定義することができる。この場合、チャネル品質の報告は、サブ帯域毎に数個のビット（例えば、４ビット）を含むことができる。その結果、チャネル品質の報告は、相当に大きなサイズ（例えば、４×４８＝１９２ビット、すなわち、２４バイト）であってもよい。当業者にとって、広帯域チャネルが、チャネル品質がすべてのサブキャリア・ビン上で相当に変動するように、相当な周波数選択性を有することは周知のことである。それ故、各サブキャリア・ビンは、異なる変調および符号化レベルを要求することができ、ＡＭＣレベル割当て制御メッセージをチャネル品質の報告と同一の大きさにすることができる。ＡＭＣレベル割当てメッセージを明確に送信しなくてもすむように、基地局から遠隔局へのデータ送信のＡＭＣレベルは、遠隔局から基地局に送信したチャネル品質の報告に明確に基づくことができる。サブ帯域毎の各チャネル品質の報告は、ダウンリンク送信上で使用されたＡＭＣレベルにアルゴリズムによりマッピングすることができる。もちろん、このアルゴリズム・マッピングは、基地局によっても、遠隔局によっても予め認識されている。より簡単には、チャネル品質の報告が、変調レベルを直接に識別してもよい。例えば、値００はＢＰＳＫを意味することができ、値０１はＱＰＳＫを意味することができ、値１０は１６ＱＡＭを意味することができ、値１１は６４ＱＡＭを意味することができる。

以上、システム内の各遠隔ユニット宛のデータを含む１つの遠隔特定キューを保持する基地局について説明してきた。しかしながら、サービスの保証のために、基地局は、優先順位の低いパケットを送信する前に、すべての移動局から所与の優先順位レベルのすべてのパケットの送信を選択することができる。それ故、これらの各遠隔特定キューは、特定の各遠隔ユニット宛のパケットを分類するために、論理的にまたは物理的にさらに細分化され得る。例えば、高低のような優先順位に基づいてパケットを分離することができる。別の方法としては、音声パケットが別のサブキュー内に保持され、非強制的な遅延データ・パケットが他のサブキュー内に保持される遅延のようなサービス保証に基づいてパケットを分離することができる。実際には、遠隔特定キューは、それぞれのキューが特定の用途に関連するデータ・パケットを含む多くのサブキューにさらに細分化され得る。空のキューの概念は、遠隔ユニット宛のすべてのパケットが供給されなかった場合であっても、特定の優先順位における基地局がすべてのデータを送った場合、基地局がキューが空であることを表示するように、これらサブキューのうちの任意の１つのサブキューに適用することができる。このようにして、基地局は、所与の優先順位のパケットを有する移動局のみが、チャネル品質のフィードバックを送信するように、チャネル品質のフィードバックを制御することができる。

特定の実施形態を参照しながら本発明を詳細に図示し、説明してきたが、当業者であれば、本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく、形状および詳細な点を種々に変更することができることを理解することができるだろう。そのような変更は、添付の特許請求の範囲に含まれる。

本発明の好ましい実施形態による通信システムのブロック図。 本発明の好ましい実施形態によるチャネル品質の要求メッセージ。 本発明の好ましい実施形態による基地局および遠隔局のブロック図。 図１の基地局の動作を示すフローチャート。 図１の遠隔局の動作を示すフローチャート。 チャネル品質の要求メッセージの送信、およびチャネル品質の報告メッセージの受信のメッセージ・シーケンス図。 チャネル品質の要求メッセージの一部としてのタイミング・アドバンスを示す図。 複数のアップリンク・チャネル品質の報告メッセージの受信を示す図。

Claims (7)

1. 方法であって、
   遠隔局に送信されるべきデータがキューイングされているか否かを判断するステップと、
   前記データがキューイングされているか否かに基づいて、前記遠隔局にチャネル品質の要求メッセージを送信して、前記遠隔局が、検知されたチャネル品質を示すチャネル品質の報告を送信するようにするステップと、
   を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   前記チャネル品質の報告を受信するステップと、
   前記チャネル品質の報告に基づいて、変調および符号化方式を決定するステップと、
   を備える方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   前記遠隔局にキュー状況を送信して、前記遠隔局が、チャネル品質の報告を引き続き送信するようにするステップ、
   を備える方法。
4. 請求項３に記載の方法において、前記キュー状況が、前記遠隔局に送信されるべきデータがもはやないことを示すまで、前記遠隔局は、チャネル品質の報告を引き続き送信する、方法。
5. 請求項３に記載の方法において、前記キュー状況を送信するステップは、前記遠隔局に最後のパケット・インジケータを送信するステップを含む、方法。
6. 装置であって、
   複数のデータ・キューと、
   前記複数のデータ・キュー内にキューイングされたデータを有する遠隔ユニットを判断する論理回路と、
   前記遠隔ユニットに対するデータがキューイングされていることを判断する前記論理回路に応答して、遠隔局にチャネル品質の要求メッセージを送信する送信機と、
   を備え、前記チャネル品質の要求メッセージにより、前記遠隔局は、検知されたチャネル品質を示すチャネル品質の報告を送信する、装置。
7. 請求項６に記載の装置であって、さらに、
   前記チャネル品質の報告を受信する受信機と、
   前記チャネル品質の報告に基づいた変調および符号化方式を使用する適応変調回路と、
   を備える装置。

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