JP2007511183A - ハイブリッドtdm/ofdm/cdm上りリンク伝送 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通信システムは複数のアクセス端末、およびアクセスネットワークを含む。アクセスネットワークは、アクセス端末の1つからのある時間間隔におけるデータ送信をスケジュールする。アクセスネットワークは、複数の多重接続伝送モードから1つの多重接続伝送モードを選択し、選択した多重接続伝送モードをアクセス端末に同報送信する。選択されるモードには、この時間間隔の間にデータが符号分割多重化されるモード、およびこの時間間隔の第1の部分の間にデータが符号分割多重化され、この時間間隔の第2の部分の間にデータが時分割多重化または直交周波数分割多重化されるモードが含まれ得る。
【選択図】 図12A
Description
本願は、2002年12月6日に出願した、「通信システムにおけるデータ送信の方法およびシステム(Method and System for a Data Transmission in a Communication System)」という名称の同一所有者による米国特許出願第10/313553号の一部継続出願である。
[技術分野]
本発明は、有線または無線の通信システムにおけるデータ伝送に関する。
図2にFL構造200を示す。以下で説明する期間、チップ長、値域は例として示すものにすぎず、この通信システムの動作の基礎をなす原理から逸脱することなく、他の期間、チップ長、値域も使用され得ることが理解されるであろう。「チップ」とは、2つの可能な値を有するウォルシュ符号拡散信号の単位である。
前述のように、データ転送の品質および有効性は、送信元端末と宛先端末の間のチャネル条件に依存する。チャネル条件は、干渉およびパス損失に依存し、これらは両方とも時変的である。したがって、RL性能は、干渉を軽減する方法によって改善され得る。RL上では、アクセスネットワーク中のすべてのATが、同じ周波数上で同時に送信することもでき(1つの周波数再利用セット)、アクセスネットワーク上の複数のATが同じ周波数上で同時に送信することもできる(複数の周波数再利用セット)。本明細書で説明するRLは任意の周波数再利用を利用し得ることに留意する。したがって、任意のATのRL伝送は、いくつかの干渉源の影響を受ける。最も中心的な干渉源は、同じセルと他のセル両方の他のATからの符号分割多重化オーバーヘッドチャネルの伝送、同じセル中のATによるユーザデータの送信、および他のセルのATによるユーザデータの送信である。
図4Aから図4Cに、RL上の送信を生成するアーキテクチャを示す。図4Aから図4Bに示すように、RL伝送は、パイロットチャネル(PC;Pilot Channel)410、データ要求チャネル(DRC;Data Request Cannel)406、肯定応答チャネル(ACK;Acknowledgement Cannel)408、パケット要求チャネル(PR;Request channel)412、RLトラフィックチャネル404、上り転送速度指示チャネル(RPI;Reverse Rate Indication)402を備える。
パイロットチャネル部分410は、RLチャネル品質のコヒーレントな復調および推定に使用される。パイロットチャネル部分410は2進値「0」を有する非変調シンボルを備える。これらの非変調シンボルはブロック410(1)に提供され、ここで値+1を有するシンボルに「0」の2進値シンボルがマップされ、値−1を有するシンボルに「1」の2進値シンボルがマップされる。マップされたシンボルは、ブロック410(4)において、ブロック410(2)によって生成されたウォルシュ符号でカバーされる。
データ要求チャネル部分406は、ATによって、アクセスネットワークに選択されたサービス提供セクタおよび要求された下りトラフィックチャネル上でのデータ転送速度を指示するのに使用される。要求された下りトラフィックチャネルデータ転送速度は4ビットDRC値を含む。DRC値はブロック406(2)に提供され、ここで4ビットDRC値が符号化されて倍直交符号語が生じる。DRC符号語はブロック406(4)に提供され、ここで各符号語が2回ずつ反復される。反復された符号語はブロック406(6)に提供され、ここで、値+1を有するシンボルに「0」の2進値シンボルがマップされ、値−1を有するシンボルに「1」の2進値シンボルがマップされる。マップされたシンボルはブロック406(8)に提供され、ここで各シンボルは、指標iによって識別されるDRCカバーに従って、ブロック406(10)で生成されたウォルシュ符号Wi 8でカバーされる。次いで、結果として生じる各ウォルシュチップがブロック406(12)に提供され、ここでウォルシュチップが、ブロック406(14)によって生成されたウォルシュ符号W8 16でカバーされる。
RRIチャネル部分402はRLパケットタイプの指示を提供する。パケットタイプ指示は、APに、APが、現在受け取られているパケットからの軟判定(soft-decision)が以前に受け取られた(1つまたは複数の)パケットからの軟判定と軟結合(soft-combined)され得るかどうか判断するのに役立つ情報を提供する。前述のように、軟結合は、以前に受け取られたパケットから獲得される軟判定値を利用する。APは、復号化パケットのビット位置におけるエネルギー(軟判定値)を閾値と比較することによってパケットのビット値(硬判定)を決定する。1ビットに対応するエネルギーが閾値より大きい場合、このビットには第1の値、例えば「1」などが割り当てられ、そうでない場合、このビットには第2の値、例えば「0」などが割り当てられる。次いでAPは、例えば、CRC検査を実行し、あるいは他の任意の同等の、または適切な方法によって、パケットが正しく復号化されたかどうか確認する。このような検査に失敗した場合、パケットは消去されたとみなされる。しかしながら、APは、(このパケットの再送信試行回数が最大許容試行回数より少ない場合には)これらの軟判定値を保存し、APが次のパケットの軟判定値を獲得するとき、これらを閾値と比較する前に、すでに受け取られたパケットの軟判定値を結合することができる。
符号語はブロック402(4)に提供され、ここで符号語の各ビットが反復される。反復された符号語はブロック402(6)に提供され、ここで値+1を有するシンボルに「0」の2進値シンボルがマップされ、値−1を有するシンボルに「1」の2進値シンボルがマップされる。マップされたシンボルはさらにブロック402(8)に提供され、ここで各シンボルは、ブロック402(10)で生成されたウォルシュ符号でカバーされ、この結果生じるチップがさらなる処理に提供される。
代替として、RRIシンボルは、転送速度の範囲を示すのにも使用され得る。例えば、RRIシンボルが4ビットを備えるとき、8つの組み合わせ(0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111など)のそれぞれが1対のデータ転送速度を指示し得る。この場合もやはり、RRIの最上位ビット(MSB)は、このパケットが最初の送信であることを示す。
ユーザデータの送信を望む各ATは、ユーザ端末のサービス提供セクタに、ユーザデータが将来のタイムスロットにおいて送信可能であること、および/または将来のタイムスロットの送信がタイムリーであることを指示する。タイムスロットは、RLチャネルタイムスロットの瞬間的品質尺度が、通信システムの設計に応じて、さらに別の要因に従って決定される機会レベルによって変更されたこのRLチャネルの平均品質尺度を上回り、閾値を上回る場合に、タイムリーであるとみなされる。
式中、Tx_Pilot(n)は、n番目のタイムスロットにおけるパイロット信号のエネルギーであり、
Filt_Tx_Pilot(n)は、以前のkスロットにわたってフィルタリングされたパイロット信号のエネルギーである。
Tx_Pilot(n)およびFilt_Tx_Pilot(n)
の測定、ならびに式(1)による品質尺度計算を実行する。次いで、計算された品質尺度を使用して将来における決められたタイムスロット数での品質尺度が推定される。決められたタイムスロット数は2である。このような品質推定の方法は、本願譲受人に譲渡されている、2004年10月19日に発行された現米国特許第6807426号である、2001年10月10日に出願された、「通信システムにおいて伝送制御をスケジュールする方法および装置(METHOD AND APPARATUS FOR SCHDULING TRANSMISSIONS CONTROL IN A COMMUNICATION SYSTEM)」という名称の米国特許出願第09/974933号明細書に詳細に記載されている。
適切な機会レベルが符号化され、PRチャネルを介して送信される。PRチャネルは、0、すなわち、「送信データなし」以外の機会レベルが示される場合に送信される。前述の4つの機会レベルは、2情報ビットとして表現され得る。PRチャネルは、APにおいて高い信頼度で受信される必要がある。というのは、PRチャネル受信時のどんな誤りも、結果としてユーザデータ送信を要求していない、または低い機会レベルを報告しているATのスケジューリングをもたらし得るからである。あるいは、このような誤りは、高い機会レベルを報告したATをスケジュールできない結果ももたらし得る。したがって、これらの2情報ビットは十分な信頼度で配信される必要がある。
ACKチャネル部分408は、ATによって、アクセスネットワークに、下りトラフィックチャネル上で送信されたパケットが正常に受信されているか否か知らせるのに使用される。ATは、ATに宛先指定された検出プリアンブルに関連付けられているあらゆる下りトラフィックチャネルスロットに応答してACKチャネルビットを送信する。下りトラフィックチャネルパケットが正常に受信されている場合、ACKチャネルビットは「0」(ACK)に設定され得る。そうでない場合、ACKチャネルビットは「1」(NAK)に設定され得る。下りトラフィックチャネルパケットは、CRCが検査される場合に正常に受信されたとみなされる。ACKチャネルビットはブロック408(2)で反復され、ブロック408(4)に提供される。ブロック408(4)は、値+1を有するシンボルに「0」の2進値シンボルをマップし、値−1を有するシンボルに「1」の2進値シンボルをマップする。次いで、マップされたシンボルがブロック408(6)に提供され、ここで、各シンボルが、ブロック408(8)で生成されたウォルシュ符号でカバーされる。
上記で定式化したRL要件と整合して、トラフィックチャネル部分404は、153.6kbpsから2.4Mbpsまでの範囲のデータ転送速度でパケットを送信する。各パケットは、データ転送速度に応じた符号化率を用いてブロック404(2)で符号化されえる。ブロック404(2)は、符号化率1/3または1/5のターボ符号器を備える。ブロック404(2)の出力における2値シンボルのシーケンスは、ブロック404(4)によってインターリーブされる。ブロック404(4)は、ビット反転チャネルインターリーバを備え得る。データ転送速度および符号器符号化率に応じて、インターリーブされた符号シンボルのシーケンスは、固定変調シンボル率を実現するために必要な回数だけブロック404(6)で反復され、ブロック404(8)に提供される。ブロック404(8)は、値+1を有するシンボルに「0」の2進値シンボルをマップし、値−1を有するシンボルに「1」の2進値シンボルをマップする。次いで、マップされたシンボルがブロック404(10)に提供され、ここで各シンボルは、ブロック404(12)によって生成されたウォルシュ符号でカバーされる。
図4Cに、さらに、RLチャネルのアーキテクチャを示す。トラフィックチャネル部分404およびRRI部分チャネル402はブロック414で時分割多重化され、利得調整ブロック416(1)に提供される。利得調整後、時分割多重化信号は変調器418に提供される。
図4Aから図4Cおよび付随する本文で前述したチャネル構造によって生成されたRL500を図5Aに示す。RL500はフレームとして定義される。1フレームは、それぞれが1.66ミリ秒タイムスロット期間に対応する、2048チップ長の16のタイムスロット502を備える構造であり、したがって、26.66ミリ秒フレーム期間である。各タイムスロット502は、各ハーフタイムスロット502a、502b内で送信されるオーバーヘッドチャネルバースト504a、504bを有する2つのハーフタイムスロット502a、502bに分割される。各オーバーヘッドチャネルバースト504a、504bは256チップ長であり、関連するハーフタイムスロット502a、502bの最後で送信される。各オーバーヘッドチャネルバースト504a、504bは、符号分割多重化チャネルを備える。これらのチャネルは、第1のウォルシュ符号でカバーされたパイロットチャネル信号、第2のウォルシュ符号でカバーされたDRC、第3のウォルシュ符号でカバーされたACKチャネル、および第4のウォルシュ符号でカバーされたPRチャネルを備える。
前述のように、RL送信は、ある間隔において少なくとも1つのATから行われる。説明のためにすぎないが、以下で説明するRLデータ伝送では、1タイムスロットに等しい間隔を使用する。RL伝送は、ATのユーザデータ伝達を求める要求に応答してアクセスネットワーク中のエンティティによってスケジュールされる。ATは、RL上の間隔におけるATのチャネルの品質尺度、ATの平均RL品質尺度、および不忍耐度関数に従ってスケジュールされる。
i.最高の機会レベルを報告しているATに送信優先権が与えられる、
ii.複数のATが同一の機会レベルを報告する場合には、より低い送信スループットを有するATに優先権が与えられる、および
iii.複数のATが規則(i)および(ii)を満たす場合には、ATがランダムに選択される。RL利用度を最大化するために、報告された機会レベルが低い場合であっても、送信許可が、送信可能なデータを有するATの1つに与えられる、
が含まれる。
前述のように、1セクタ中のただ1つのATがRL上でデータトラフィックを送信する。CDMA通信システムでは、すべての端末が同じ周波数上で送信するため、各送信ATは、隣接するセクタ中のアクセス端末への干渉源として働く。このようなRL上の干渉を最小限に抑え、容量を最大化するために、各ATごとのパイロットチャネルの送信電力が2つの電力制御ループによって制御される。次いで、残りのオーバーヘッドチャネルの送信電力が、パイロットチャネルの送信電力の一部として決定される。トラフィックチャネルの送信電力は、所与のデータ転送速度でのトラフィック対パイロット電力比として決定され、オーバーヘッド送信間隔とトラフィック送信間隔の間のライズオーバーサーマル差(rise over thermal differential)によって修正される。ライズオーバーサーマル差とは、ATによって測定される受信側雑音レベルと合計受信電力の差である。
パイロットチャネル電力制御ループは、参照によって本明細書に組み込まれる、本願譲受人に譲渡されている、「CDMAセルラ移動電話システムにおいて送信電力を制御する方法および装置(METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM」という名称の米国特許第5056109号明細書に詳細に開示されているCDMAシステムのものに類似のものである。また、他の電力制御方法も企図され、本発明の範囲内に含まれるものである。
タイムスロットでのパイロットチャネルの送信電力が電力制御ループの動作によって決定されると、残りのオーバーヘッドチャネルのそれぞれの送信電力が、特定のオーバーヘッドチャネルの送信電力とパイロットチャネルの送信電力の比として決定される。各オーバーヘッドチャネルごとの比は、シミュレーション、室内実験、実地試験および他の技術的方法に従って決定される。
Ppilotはパイロットチャネルの送信電力であり、
G(r)は、所与のデータ転送速度rでのトラフィック対パイロット送信電力比であり、
Aはオーバーヘッド送信間隔とトラフィック送信間隔の間のライズオーバーサ-マル(ROT;rise over thermal)差である。
前述のように、オーバーヘッドチャネルの送信電力は、特定のオーバーヘッドチャネルの送信電力とパイロットチャネルの送信電力の比として決定される。
TDM送信を用いる(モード2ではハイブリッドスロットのみで行われる)端末では、トラフィックチャネルは、CDMスロットの間に使用されるものと同一のデータチャネル構造を有する。データチャネルおよび補助パイロットチャネルは、電力割り振りに際してより高い柔軟性を提供するために、代替として符号分割多重化することもできる。この利点は、このような実施が、時分割多重化データおよびRRIチャネルに比べて、より容易なことである。この欠点は、より高いピーク対平均電力比(PAR;Peak-to-Average power Ratio)である。各端末は、最大達成可能データ転送速度を達成するようなやり方で、トラフィックチャネルを介してユーザデータを送信する。最大達成可能転送速度は、電力増幅器(PA;Power Amplifier)ヘッドルーム、およびバッファ中のデータ量に基づくものである。最大達成可能転送速度は、スケジューリング許可メッセージを介してANから指示することができ、軟電力制御の機構を提供する。
任意選択のハイブリッドスロットが提供される前述の通信システムの実施形態において、ANは、セクタ中のすべてのATから、あるタイムスロットにおけるデータ送信の要求を受け取るように構成される。各ATから要求メッセージを受信すると、ANは、セクタ中の各ATに、サブフレームベースで、データを送信する伝送モードを割り当てる。前述のように、モード選択はセクタに基づくものであり、すなわち、あるセクタ中のすべてのATに同じモードが割り当てられ得る。割り当てられたモードまたはモードパターンは、このセクタ中のすべてのATに事前に告知される。次いで、AN(またはAN内のRLスケジューラ)は、送信をスケジュールし、すなわちどのATに要求されたタイムスロットの間のデータ送信を許可するか決定する。ANは、各ATに、割り当てられた伝送モードを示すと共に、送信許可が付与されているATを指定する許可メッセージを送信する。
2)最後の要求パケットが送信されてから所定の時間間隔Tmaxが経過している、すなわち、どんな要求パケットも送信せずに所定の時間間隔が経過している。
AP アクセスポイント
ACK 肯定応答
ARQ 自動再送信要求
ASIC 特定用途向け集積回路
BPSK 二相位相変調
CDMA 符号分割多重接続
CRC 巡回冗長検査
DRC チャネルデータ要求メッセージ
DRC データ要求チャネル
DSP ディジタル信号プロセッサ
EcpINt 1チップ当たりのエネルギー対雑音干渉比
FDMA 周波数分割多重接続
FPGA フィールドプログラマブルゲートアレイ
FRAB フィルタリングされた上りアクティビティビット
FTP ファイル転送プロトコル
GOS サービス程度
HDR 高データ転送速度
LAC リンクアクセス制御
MAC 媒体アクセス制御チャネル
MOD 変調器
MSB 最上位ビット
NACK 非サービス提供アクセスポイント
OFDM 直交周波数分割多重化
OL 機会レベル
OSI 開放型システム間相互接続
PC パイロットチャネル
PER パケット誤り率
PGCH パケット許可チャネル
PN 擬似雑音
PR パケットレディ
PSTN 公衆交換電話網
QoS サービス品質
QPSK 四相位相変調
RA 上りアクティビティ
RLP 無線リンクプロトコル
ROT ライズオーバーサーマル
RPC 上り電力制御チャネル
RRI 上り転送速度指示
SD スケジューリング決定
SINR 信号対干渉雑音比
TDMA 時分割多重接続
3GPP 第3世代パートナーシッププロジェクト
Claims (1)
- プロセッサと、
複数の多重接続伝送モードから1つの多重接続伝送モードを選択するように適合された、前記プロセッサに結合されたモード選択部と、
を備える、アクセス端末(AT)。
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