JP2007526671A - 電力に基づく無線通信チャネルの適応的レート制御 - Google Patents

Abstract

無線基地局（ＲＢＳ）が、リモート移動機に情報を送信するために用いられ、かつレート調整可能な通信チャネルに対し、それらチャネルに付随する送信電力情報の監視に基づく動的レート適応制御を提供する。所与のチャネルに対し、ＲＢＳは送信フレーム単位での平均チャネル電力を追跡し、その平均を第１及び第２のレート調整閾値と比較する。この比較が、増加方向又は減少方向のレート調整を開始させる。移動機で受信されるチャネルの電力が所望の信号品質に十分か不十分かを示す、移動機から返送される電力制御コマンドの平均に基づいても、同様の動作が可能である。従って、この方法は、移動機からの明確なレート制御のシグナリングを必要とせずに、素速いレート適応制御を行なうための機構を提供する。

Description

本発明は一般的には無線通信ネットワークに関し、特にはこのようなネットワークにおける通信チャネルの適応的なレート制御に関する。

ＩＳ−２０００規格ファミリーに基づくような、発達しつつある無線通信ネットワークは、音声サービス、データサービス（ウェブ、電子メール等）及びストリーミングメディアサービスを含む、多様なサービスを提供する。異なるアプリケーション及びサービス品質(QoS)は、個々のデータユーザが必要とするデータレートを異ならせる。ＩＳ−２０００ネットワークは、通常、フォワードリンク上の個々のデータユーザに対し、９．６ｋｂｐｓの最大チャネルデータレートをサポートするフォワードリンクファンダメンタルチャネル（Ｆ−ＦＣＨ）を用いてデータを供給する。もしこのデータレートがある特定のデータユーザが必要とするサービス要求に不十分な場合、ネットワークは、そのユーザのＦ−ＦＣＨと併せてフォワードサプルメンタルチャネル（Ｆ−ＳＣＨ）を割り当てる。Ｆ−ＳＣＨはＦ−ＦＣＨの倍数で表されるデータレートを有するように構成される。従って、データユーザは特定のサービスの要求に応じて１×，２×，４×，といったＦ−ＳＣＨレートを割り当てられるであろう。

一般的に、ある特定のユーザに対するＦ−ＳＣＨの割り当ては、超過データバッファサイズ、すなわち、そのユーザへ送信すべき入来データ用のキューが大きくなり過ぎた場合や、入来データレートに応じて引き起こされる。Ｆ−ＳＣＨの初期データレートは、そのデータユーザへの予測データスループットや、他の条件の考慮に基づいて選択することができる。一端Ｆ−ＳＣＨが割り当てられてしまうと、従来のネットワークは、初期設定されたレートを割当期間中ずっと変更しないか、例えば入来フォワードリンクトラフィック（すなわち、パケットサイズやレート）の変化に基づいて、比較的まれにレート変更を行なう程度であった。ネットワークは、データユーザからフィードバックされるフレームエラーレート（ＦＥＲ）情報を、レート調整を行なうために理論上は利用可能である。しかし、統計的に正確なＦＥＲ情報を得るには、比較的長い時間、例えば１００以上の受信フレームを必要とするため、タイムリーなレート調整はできないであろう。

Ｆ−ＳＣＨのデータレートをインテリジェントに調整できないことで、ネットワーク全体のパフォーマンス及び効率が損害を被る。つまり、あるＦ−ＳＣＨのデータレートが、そのチャンネルを割り当てられているデータユーザの現在の無線状況に対して高すぎる場合、受信エラーの発生率が高いため、そのチャンネルの実効的なデータレートは低下する。また、不適切に高いデータレートに対して割り振られた送信電力の少なくとも一部が無駄になる。もちろん、逆もまたしかりであり、ネットワークは、特定のユーザについての無線状況向上に応答してタイムリーにＦ−ＳＣＨデータレートを増加させる機会を逃している。

このような事情は、ＩＳ−２０００に限ったものではない。このような非効率さは、レートを調整可能なチャネルがユーザに割り当てられ、ユーザからの直接レート制御フィードバックの利点を生かさずに管理されている全ての通信ネットワークに起こりうる。

欧州公開特許公報第EP-A-1 309 106号 米国公開特許公報2002/082039 A1号

本発明は、cdma2000や広帯域CDMA(WCDMA)セルラ通信ネットワークといった、無線通信ネットワークにおける、通信チャネルレートの適応制御を提供するための方法及び装置を含む。ある典型的な実施形態において、本発明は、データを、リモート受信機へ、所望の受信データ品質を達成するために必要に応じてリモート受信機によって増加方向及び減少方向に制御される可変送信電力で送信するために用いられる通信チャネルに対するデータレートの設定に基づいて、無線ネットワークにおける通信チャネルを適応制御する方法であって、当該通信チャネルについての送信電力情報をそのリモート受信機についての現在の無線状況指標として監視するステップと、その通信チャネルに対するデータレートを送信電力情報に基づいて変更するステップとを有する方法を含む。

上述の方法の典型的な実施形態において、通信チャネルは、無線基地局からリモート移動機に送信されるＦ−ＳＣＨのようなレート調整可能なデータチャネルである。無線基地局は、そのチャネル上でその移動機へデータを送信するために用いられている送信電力を把握している。そのため、その送信電力を移動機における無線状況の指標として監視することが可能である。例えば、送信電力が平均してそのチャネルに設定された電力上限に近い場合、無線基地局はそのチャネルの現在のデータレートが高すぎると推測する。逆に、送信電力が平均してそのチャネルに設定された電力加減に近い場合、無線基地局はそのチャネルの現在のデータレートが低すぎると推測する。前者の場合、無線基地局はチャネルに対するデータレートの減少方向の変更を開始する。また、後者の場合には、チャネルに対するデータレートの増加方向の変更を開始する。

より一般的には、無線基地局は、合致又はそれをしのぐ場合に、増加方向又は減少方向のレート調整を引き起こすレート調整閾値と送信電力情報とを比較する。例えば、平均送信電力と、より高いデータレートに対応づけられた電力要求に関する閾値のセットとの比較は、その結果が、より高いデータレートでの確実な動作に十分な電力マージンがあることを示す場合、増加方向のレート調整を引き起こすであろう。このように、増加方向のレート調整閾値は、もう一段高いデータレートと結びづけられた上限電力に関して設定することができる。

典型的な無線基地局は、無線信号を１つ以上のフォワードリンク通信チャネルで移動機へ送信するための送信回路と、送信回路を制御するためのフォワードリンク処理回路とを有する。典型的なフォワードリンク処理回路は、ある通信チャネルに対し、可変送信電力により移動機へデータを送信するために用いられるデータレートを設定するように構成される。可変送信電力は、移動機において所望の受信データ品質を達成できるよう、必要に応じて移動機によって増加方向又は減少方向に制御される。これらの回路はレートアダプタ回路を含む。レートアダプタ回路は、通信チャネルについての送信電力情報を、移動機における現在の無線状況の指標として監視し、送信電力情報に基づいて通信チャネルのデータレートを変更するように構成される。

非限定的な例として、ある注目通信チャネルについて無線基地局によって監視される送信電力情報は、そのチャネルでデータを送信するために用いられている実送信電力の平均値を含みうる。例えば、その基地局は、ある複数の送信フレームに渡って電力値をフィルタリング（平滑化）することが可能であるし、増加方向のレート調整よりも減少方向のレート調整を素速く行えるよう、異なるフィルタを適用することも可能である。あるいは、又はさらに、基地局は移動機からのフォワードリンク送信制御コマンド(bits)を監視しても良い。例えば、それらコマンドの大半が増加コマンド(up command)である場合、基地局はチャネルデータレートが、その移動機の現在の無線状況に対して高すぎると推測する。逆に、コマンドの大半が減少コマンド(down command)である場合、基地局は移動局がより高いデータレートをサポート可能であるものと推測する。

本発明は、cdma2000ネットワークのフォワードリンクサプルメンタルチャネルのレート調整に特に適用性があるだろうが、そのようなネットワークに限定されるものではない。さらに、本技術分野に属する当業者は、以下の詳細な説明及び添付図面に照らして、更なる特徴及び利点を理解するであろう。

図１は、典型的な無線通信ネットワーク１０を示す図である。無線通信ネットワーク１０は、既知の通信標準に従っておおむね構成可能である。例えば、ネットワーク１０はＩＳ−２０００／２００１標準に基づくcdma2000ネットワークを含みうる。ネットワーク１０はまた、必要もしくは要求に応じて、例えば広帯域（ＷＣＤＭＡ）標準を含む他の標準に従って構成されても良いことを理解されたい。

いずれにせよ、ネットワーク１０は、パケット交換コアネットワーク（ＰＳＣＮ）１８との無線パケット（ＲＰ）インタフェースに基づいて、移動機１４とインターネットのような１つ以上の公衆データネットワーク（ＰＤＮ）との間の無線通信をサポートする無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１２を有する。ＲＡＮ１２はまた、回線交換コアネットワーク（ＣＳＣＮ）２２とのトラフィック並びにシグナリングインタフェースに基づいて、移動機１４と公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）２０のユーザとの間の音声及び他の回線交換通信トラフィックを搬送するようにも構成されうる。ＣＳＣＮ２２は一般に、音声呼設定／解除(teardown)等を取り扱う移動交換制御局（ＭＳＣ）２４を含んでいる。

何れの場合も、典型的なＲＡＮ１２は１つ以上の基地局コントローラ（ＢＳＣ）３０を有している。ＢＳＣ３０はそれぞれ、１つ以上の無線基地局（ＲＢＳ）３２に対応付けられている。パケット制御機能（ＰＣＦ）３４は各ＢＳＣ３０に対応づけもしくは統合されており、ＰＳＣＮ１８内のパケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）３８とのインタフェースを提供する。ＰＤＳＮ３８は移動機１６についてのパケットデータトラフィックを搬送する。また、ローカル（プライベート）ＩＰネットワーク４０を通じてゲートウェイルータ４２に接続されうる。ゲートウェイルータ４２は、インターネット全体へのアクセス又は他の１つ以上のＰＤＮ１６へのアクセスを提供する。ＰＳＣＮ１８は、パケットデータのモビリティ機能を管理するためのホームエージェント及びフォーリンエージェントといった、様々な他のエンティティ４４を有しうる。

典型的なネットワーク動作について大まかに理解するという観点からは有用かも知れないが、ＣＳＣＮ１６及びＰＳＣＮ１８の詳細は、概してＲＡＮ１２における動作及び装備、特にはＲＢＳ３２及びＢＳＣ３０に関する本発明を理解する上で不要である。

本発明の１つ以上の実施形態に従って構成されたＲＢＳ３２の典型的な詳細に移る。図２において、ＲＢＳ３２は、ＢＳＣインタフェース回路５０、リバースリンク信号処理回路５２並びに関連する受信機回路５４、フォワードリンク信号処理回路５６及び関連する送信機回路５８を機能上有する。フォワードリンク信号処理回路５６はレートアダプタ回路６０を有する。レートアダプタ回路６０は、処理回路６２及び１つ以上の監視／フィルタ回路６４を含んでいる。監視／フィルタ回路６４は、処理回路６２と一体化されても良い。フォワードリンク（送信）電力制御回路６６は、フォワードリンク信号処理回路５６と関連付けされても、内蔵されてもよい。

これら様々な機能的要素は、ハードウェア、ソフトウェア又はその両者によって実現されうる。そして、典型的なＲＢＳ３２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のようなマイクロプロセッサ回路を１つ以上と、メモリ等の付随補助回路を含む。従って、典型的なある実施形態において、レートアダプタ回路６０を含む本発明は、少なくともその一部を、ＲＢＳマイクロプロセッサ回路の１つ以上で実行するためにメモリに格納されたコンピュータプログラムとして実現される。

ＲＢＳ３２は、１つ以上のフォワードリンクチャネルを用いて移動機１４へ信号を送信し、移動機１４からの信号を１つ以上のリバースリンクチャネルを用いて受信することにより、複数の移動機１４の各々との双方向無線通信をサポートする。典型的な実施形態において、各移動機１４には１つ以上の専用（移動機固有の）フォワード及びリバースリンクチャネルを用いてサービスが提供される。

フォワード及びリバースリンク上の電力制御ループは、フォワード及びリバースリンクチャネル送信電力を、ＲＢＳ３２及び移動機１４の両方において所望の受信信号レベル品質を実現するために必要なレベルに実質的に維持するように、しかし好ましくはそのレベルを超えないように動作する。例えば、ある特定の移動機１４について、ＲＢＳ３２はリバースリンク電力制御コマンドを規定されたレートで移動機１４へ送信し、移動機１４はその送信電力をコマンドに応じて上下させる。このように、ＲＢＳ３２は、目標ＳＮ比を下回る移動機のリバースリンク信号を受信している場合、増加コマンドを移動機へ送信し、逆に目標信号品質を上回る移動機の信号を受信している場合には、減少コマンドを送信する。この手法によれば、移動機１４からの送信電力は、ＲＢＳ３２で所望の信号品質が達成されるよう、必要に応じて増減する。

同様に、移動機１４はフォワードリンク電力制御コマンド、例えば電力制御ビット又はＰＣＢを、ＲＢＳ３２へ送信する。このコマンドは、移動機１４における所望の受信信号品質に従って、ＲＢＳ３２に移動機１４への送信電力を増加もしくは減少させる。例えば、移動機１４は目標受信信号品質を算出した後、その目標又はその付近に受信信号品質を維持するため、必要に応じてＲＢＳ３２に電力増加又は減少コマンドを送信することができる。この他、移動機１４は、ＲＢＳ３２から受信したデータについてのフレーム誤り率（ＦＥＲ）を監視し、ＦＥＲの高低に基づいて受信信号品質目標を上下させてもよい。

この手のリンク電力制御は一般に本技術分野に属する当業者によく知られている。しかし、本発明によれば、そのような閉ループ電力制御に付随する送信電力情報が、データレートの適応制御を行なうために用いられる。例えば、cdma2000ネットワークにおけるＦ−ＳＣＨという状況において、本発明は所与のＦ−ＳＣＨに対して、そのＦ−ＳＣＨの送信電力に基づく動的な適応レート制御を提供するために用いられ得る。より広く言えば、本発明は、送信電力情報に基づいてチャネルレートの適応制御を行なうための、（例えば送信フレーム毎あるいはそれ以上の）比較的速い手順を提供する。広義の実施形態によれば、比較的高い送信電力はそのチャネルデータレートを下げるべきであることを、比較的低い送信電力はそのチャネルデータレートを上げるべきであることをそれぞれ示している。従って、本発明は基本的に、レートが調整可能ないかなる通信チャネルに対しても適用可能である。このような適用は、問題となっているチャネルが、リモート受信機における受信信号品質と調和した明確なレート制御フィードバック機構を持たない場合に特に有益であろう。

一例として、図３は、ある特定の移動機１４へ、その移動機に割り当てられたＦ−ＳＣＨ上でデータを送信するためのＲＢＳ３２が用いる送信電力の変化を示している。一般に、Ｆ−ＳＣＨが必要とする送信電力は、設定されたデータレート、フォワードリンク上での経路損失及び、リモート受信機（すなわち、目標移動機１４）における干渉に依存する。そして、広義には、必要とされる送信電力はチャネルデータレート及び全体的な無線状況の関数である。図に示すように、必要な送信電力は、無線状況の変化の関数として経時変化する（図では４フレーム分を示す）。

図４は、移動機１４からＲＢＳ３２へ、ＲＢＳ３２が移動機１４への送信に用いるフォワードリンク送信電力を制御するために送信されうる増加／減少電力制御コマンドの典型的なストリームを示す。例えば、移動機１４は、ＲＢＳ３２から受信したデータの誤りが多すぎる場合に、増加コマンドを送信してＲＢＳ３２に送信電力を上げるよう命令する。逆に、上述したように、移動機１４が目標より低い誤り率でデータを受信している場合、移動機１４は減少電力制御コマンドを送信する。言うまでもなく、通常の動作中には、高速フェージングや無線状況における他の動的な変動により、移動機１４からＲＢＳ３２へ返送される電力制御コマンドのストリームは、増加及び減少電力制御コマンドが混在しながら絶え間なく変化したものとなる。しかし、概して、移動機１４における受信データ誤りが多すぎる場合には、主に増加コマンドであり、移動機におけるデータ誤りが比較的少ない場合には主に減少コマンドである。

図５は、ある特定のフォワードリンクチャネルのレート適用制御を行なうため、図３のＲＢＳ３２が採用しうる送信電力情報監視方法の典型例を示す。この方法では、そのチャネルに対して実際に使用中の送信電力か、対象移動機からの入来電力制御コマンドを監視する。従って、第１の典型的な実施形態において、レートアダプタ回路６０は、ある特定のＦ−ＳＣＨのデータレートを、そのチャネルに用いられている実送信電力の監視に基づいて動的に増加又は減少させる。あるいは、レートアダプタ回路６０は、移動機１４から返送される電力制御コマンドに基づいて、レートを動的に適合させる。

何れの場合も、監視／フィルタ回路６４は、１つ以上のフィルタ回路７２を有しうる。典型的な実施形態において、未処理の電力データ（送信電力又は電力制御コマンドの入来ストリームに対応する値）は、第１フィルタ時定数を用いて所望のフィルタリング量を達成するように構成される第１フィルタ７２−１へ送られる。データを、第２フィルタ時定数を用いて所望の平滑量を達成する第２フィルタ７２−２へも送るようにしてもよい。ある一構成において、フィルタ７２−１から出力される第１のフィルタ処理された値が、フィルタ処理前のデータ変化により高速に追従し、一方でフィルタ７２−２から出力される第２のフィルタ処理された値がより多くの平滑度を示すように、第１フィルタ時定数は第２フィルタ時定数よりも小さく設定される。

例えば、減少方向のレート調整を、増加方向のレート調整よりも素速く行なうことが望ましいこともあるだろう。従って、減少方向のレート調整決定は、第１のフィルタ処理された値を予め閾値に関して監視することにより行い、増加方向のレート調整は、第２のフィルタ処理された値を同じ又は異なる閾値に関して監視することによって行なうことができる。

図６は、そのような実施形態を示しており、図から、第２のフィルタ処理された値が、第１のフィルタ処理された値よりも平滑化されている（即ち、より長いフィルタ時定数である）ことが分かる。さらに、これらフィルタ処理された値が、予め定められた上限値及び下限値に対して経時的に変化していることが分かる。フィルタ処理された値が実際のチャネル送信電力から得られる場合、上限値及び下限値はそのチャネルに定められた最小及び最大電力に設定することができる。本発明によるレート適応制御の対象となる任意数のチャネルについての送信電力情報をレートアダプタ回路６０に与えるよう、個々の通信チャネルに対してフォワードリンク送信電力を供給する送信電力制御回路６６を構成することができる。

レート適応制御に用いられる、フィルタ処理された値が、移動機の電力制御コマンドから得られる場合、上限値及び下限値は、パーセンテージ又は分数値に設定することができる。例えば、「０」が減少電力コマンドを規定し、「１」が増加電力コマンドを規定する場合、フィルタ処理された値は最小値「０」（全て「０」が受信された場合）から、最大値「１」（全て「１」が受信された場合）の範囲を取るであろう。約０．５の値は、増加及び減少コマンドが事実上等しく混在していることを表すであろう。従って、下限値を０．２５に、上限値を０．７５と設定することが可能である。移動機１４から入来する電力制御コマンドの大半が減少コマンドであった場合に下限値に、大半が増加コマンドであった場合に上限値に達するであろう。もちろん、本技術分野に属する当業者は、これらが単なる例示的な限度値であり、必要又は要求に応じて変更可能であることを理解するであろう。

さらに、本技術分野に属する当業者は、必要又は要求に応じて、フィルタ処理を変更する機会を認識するであろう。ある典型的な実施形態において、フィルタ特性は所望の平均応答(averaging response)を達成するように構成されうる。フィルタ性能は、送信情報を処理する送信フレーム数、すなわち、平均値を求める送信フレーム数を設定することにより調整することができる。ある典型的な実施形態において、新規送信電力情報は２０ｍｓフレーム毎に取得可能である。同様に、送信電力情報を入来電力制御コマンドから得る実施形態において、フィルタ性能は平均されるコマンド数を変更することによって調整可能である。入来電力制御コマンドは最高８００Ｈｚ（１．２５ｍｓ毎）に受信され、平均化操作は平滑度と応答性とのバランスをとるように構成されうる。

さらに、フィルタ構成とは無関係に、レートを増加又は減少させた後にフィルタ処理を「リセット」することが望ましい場合もあるだろう。このようなフィルタのリセットは、レート変更直後に誤ってレート適応制御が再開始されることを防止するのに役立つ。一例として、レート減少より前に求められた、最後のフィルタ処理された電力値の半分の値に、送信電力情報をリセットする工程を含んでも良い。もちろん、他のリセット値を使用することも可能である。また、レート増加及び減少を開始させるのに個別のフィルタを用いている場合、リセット操作も個々のフィルタに合わせることができる。

ともあれ、図７は代表的なレート適応制御処理を示している。処理は、現行の送信電力情報の監視処理（ステップ１００）を含む。ここでは、所望の送信電力情報を（必要又は要求に応じ、１つ以上のフィルタを用いて）、レート適応制御で利用するためにフィルタ処理する。レート適応制御は、送信電力情報を入手できる度合いによるが、基本的にはどのようなレートにおいても実行されうる。例えば、cdma2000ネットワークでは、フレーム送信電力データはフレーム毎、例えば２０ミリ秒ごとに入手可能である。従って、２０ミリ秒がＦ−ＳＣＨレート適応制御についての代表的なレート調整間隔を表す。移動機１４から返送される電力制御コマンドは最高８００Ｈｚで入手可能であり、さらに、フィルタ処理におけるこれら電力制御コマンドの利用においても、フレーム毎もしくはそれよりも良好なレート適応制御間隔をサポートする。

従って、ある所与の１以上のチャネルに対してレート適応制御を行なう時刻である場合（ステップ１０２）、レートアダプタ６０は第１のフィルタ処理された値を上限値と比較する（ステップ１０４）。第１のフィルタ処理された値が上限値を上回る場合（ステップ１０６）、レートアダプタ６０は減少方向のレート調整を開始する（ステップ１０８）。そうでなければ、レートアダプタ６０は第２のフィルタ処理された値と下限値とを比較する（ステップ１１０）。第２のフィルタ処理された値が下限値を下回る場合、レートアダプタ６０は情報レート修正を開始する（ステップ１１２）。第１及び第２の値が上限値と下限値の間にある場合、レート調整は行なわない。現在のレート調整間隔についての処理は終了する。しかし、監視は継続可能であり、上述した処理は、所望の調整間隔で、又は必要に応じて繰り返すことができる。

代表的な代替案として、フィルタ処理された送信電力値を、現在のチャネルデータレートに対して設定された電力下限値と比較するようにするため、レートアダプタ６０は、一般に、より高いデータレートで必要とされる電力から得られる閾値と、フィルタ処理された値とを比較することができる。例えば、フィルタ処理された値は、もう一段階高いデータレートに関連付けされた電力上限値に関して設定されている閾値と比較される。そのような比較を行なうことで、レートアダプタ６０は、通常の電力変動を考慮しながら、予期される一層高いレートでの呼のインテグリティを維持するための十分な電力マージンの存在を確実にする。一例として、現在のチャネルがレート４×であり、もう１段階高いレートが８×であるとする。４×から８×へ移すかどうかの判定において、レートアダプタ６０は、レート増加を開始するかどうかを判定するため、フィルタ処理された値を、８×のレートに対して規定されている最大電力に関連付けられた閾値と比較する。

より一般的には、レートアダプタ６０は、データレートを増加させるかどうかを、予期される一段階高いレートで無線リンク品質を維持するための、十分な電力調整範囲を確実にするような閾値との比較により決定することができる。従って、比較閾値は、適当なマージンを与えるため、予期されるデータレートに対して規定される電力上限値に関して設定されるべきである。

レート調整の開始において、レートアダプタ回路６０はレート制御メッセージをＢＳＣ３０に送信するか、レート調整が必要であることをＢＳＣ３０に通知する。ＢＳＣ３０の制御／インタフェース回路７０は、そのような通知に対し、移動機１４のＦ−ＳＣＨに割り当てられていたレートを解除するとともに、ＲＢＳ３２がしかるべくレートを再設定できるよう、ＲＢＳ３２にレート変更を知らせるために、拡張サプルメンタルチャネル割り当てメッセージ（ＥＳＣＡＭ）を移動機１４に送信して応答するように構成されうる。

従って、cdma2000ネットワークにおけるＦ−ＳＣＨのレート適応制御を目的とした、ある代表的な実施形態において、ＲＢＳ３２は、自らがサポートする任意数のＦ−ＳＣＨのレート適応制御を行なうように構成されうる。これらチャネルのいずれかについて、送信電力情報が、現在のデータレートをサポートするには相対的に今より高い電力が必要であることを示しているとの判断がなされると、ＲＢＳ３２は、必要に応じてそのチャネルに対する減少方向のレート修正を開始する。逆に、そのチャネルの現在のデータレートをサポートするには、相対的に今より低い電力が必要であると判断されると、あるいは、現在の平均電力が、もう一段階高いデータレートを十分な電力マージンを持ってサポート可能であろうと判断されると、ＲＢＳ３２は必要に応じて増加方向のレート修正を開始する。このように構成されるので、ＲＢＳ３２は送信電力情報を、ある特定の移動機１４が比較的良好無線状況にあるのか、比較的悪い無線状況にあるのかを予測するために、また予測に対応した適切なレート適応制御を行なうために用いる。

上述したように、本発明はcdma2000ネットワークにおけるＦ−ＳＣＨのレート適応制御への適用に好適であるが、本技術分野に属する当業者は、適用レート制御が望まれ、チャネルについての送信電力情報が目標の受信機における受信信号品質の関数として変化するような、いかなる形式のネットワークにおけるいかなる形式のチャネルにも、本発明を本質的に適用可能であることを認識するであろう。従って、本発明は上述の説明によって限定されず、特許請求の範囲及びそれらの妥当な等価物によってのみ限定される。

本発明の実施形態に係る典型的な無線通信ネットワークを示す図である。 典型的な無線基地局を示す図である。 ある注目通信チャネルについての、典型的なフレーム毎の送信電力変動を示す図である。 ある特定の移動機からネットワーク無線基地局へ返送されるであろう典型的なフォワードリンク電力制御コマンドを示す図である。 レート適応制御監視処理のための電力情報を送信するための典型的なフィルタを示す図である。 レート適応制御監視処理のための、異なるフィルタ時定数、例えば速い時定数と遅い時定数の利用を説明する第１及び第２のフィルタリングされた値を示す図である。 本発明の実施形態に係るレート適応制御のための典型的な処理ロジックを示す図である。

Claims (42)

1. 無線通信ネットワークにおいて、可変データレートを有する通信チャネルを管理する方法であって、
   前記通信チャネルの初期データレートを設定し、前記初期データレートに相応の通信リソースを最初に前記通信チャネルに割り当てるステップと、
   チャネル状況の監視に応答して、前記割り当てられた通信リソースにより規定される範囲で前記通信チャネルのデータレートを変化させるステップと、
   チャネル利用の監視に応答して、前記通信チャネルをサポートするための通信リソースを再割り当てするステップとを有する。
   リモート受信機において所望の受信データ品質を達成するため、必要に応じて前記リモート受信機によって増加方向及び減少方向へ制御される可変送信電力で、前記リモート受信機へデータを送信するのに用いるための通信チャネルに対してデータレートを設定するステップと、
   前記通信チャネルについての送信電力情報を、前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視するステップと、
   前記通信チャネルに対するデータレートを、前記送信電力情報に基づいて変更するステップとを有することを特徴とする方法。
2. 可変送信電力でデータをリモート受信機へ送信するために用いるための通信チャネルにデータレートを設定するステップが、
   前記リモート受信機に割り当てられた通信チャネルのデータレートを、所望のデータレートに設定するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記通信チャネルについての送信電力情報を前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視するステップが、
   前記送信電力の１つ以上のフィルタ処理された値を生成するステップと、
   前記１つ以上のフィルタ処理された値を規定された上限電力及び下限電力と比較するステップとを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記送信電力情報に基づいて前記通信チャネルに対するデータレートを変更するステップが、
   前記１つ以上のフィルタ処理された値の１つが前記上限電力に近づいた場合に減少方向のレート変更を開始するステップと、
   前記１つ以上のフィルタ処理された値の１つが前記下限電力に近づいた場合に増加方向のレート変更を開始するステップとを有することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 減少方向のレート変更を開始するかどうかの判断に用いるための第１のフィルタ処理された値を生成するとともに、増加方向のレート変更を開始するかどうかの判断に用いるための第２のフィルタ処理された値を生成するステップと、
   前記第２のフィルタ処理された値を生成するために、前記第１のフィルタ処理された値を生成するよりも長いフィルタ時定数を用いるステップとをさらに有することを特徴とする請求項３記載の方法。
6. 前記通信チャネルについての送信電力情報を前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視するステップが、
   前記送信電力の１つ以上のフィルタ処理された値を生成するとともに、前記１つ以上のフィルタ処理された値を、レート減少を開始するかどうかを判断するために第１の閾値と、レート増加を開始するかどうかを判断するために第２の閾値と比較するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 前記データレートが前記より高いデータレートへ増加させられた場合、所望の電力マージンが存在するであろうことを前記比較が示さない限り、前記より高いデータレートへの変更が行なわれないように、前記第２の閾値が、前記より高いデータレートに付随したより高い電力上限に関して設定された閾値を有することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記通信チャネルについての送信電力情報を前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視するステップが、
   前記通信チャネルにおいてデータ送信に用いられる平均送信電力を、前記通信チャネルに設定された上限電力及び下限電力と比較するステップを有し、
   高い平均値は前記リモート受信機における比較的悪い無線状況の現状を示し、低い平均値は前記リモート受信機における比較的良好な無線状況の現状を示すことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. さらに、前記送信電力情報を、前記通信チャネルに関する、規定された送信フレームタイミングに従って更新するステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
10. 前記送信電力情報を、前記通信チャネルに関する、規定された送信フレームタイミングに従って更新するステップが、
    前記送信電力情報を少なくともフレーム単位で更新するステップを有することを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 前記通信チャネルについての送信電力情報を前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視するステップが、
    前記リモート受信機から送信される、前記通信チャネルの前記送信電力の制御に付随する電力制御コマンドを監視するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 前記電力制御コマンドの１つ以上のフィルタ処理された値を生成するとともに、前記１つ以上のフィルタ処理された値が、主に増加コマンドであることを示すか、主に減少コマンドであることを示すかを判断するステップとをさらに有することを特徴とする請求項１０記載の方法。
13. 前記送信電力情報に基づいて前記通信チャネルの前記データレートを変更するステップが、
    前記１つ以上のフィルタ処理された値が、主に増加コマンドであることを示す場合、減少方向のレート変更を開始するステップを有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
14. 前記送信電力情報に基づいて前記通信チャネルの前記データレートを変更するステップが、
    前記１つ以上のフィルタ処理された値が、主に減少コマンドであることを示す場合、増加方向のレート変更を開始するステップを有することを特徴とする請求項１１記載の方法
15. 前記電力制御コマンドの１つ以上のフィルタ処理された値を生成するとともに、前記１つ以上のフィルタ処理された値が、主に増加コマンドであることを示すか、主に減少コマンドであることを示すかを判断するステップが、
    第１のフィルタ時定数に従って第１のフィルタ処理された値を生成するとともに、第２のフィルタ時定数に従って第２のフィルタ処理された値を生成するステップと、
    減少方向のレート変更の判断を前記第１のフィルタ処理された値に基づいて行なうとともに、増加方向のレート変更の判断を前記第２のフィルタ処理された値に基づいて行なうステップとを有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
16. 前記ネットワークがｃｄｍａ２０００ネットワークを含み、前記通信チャネルが、前記ネットワーク内の無線基地局であって、ある特定の移動局にサービスを提供するために用いられる無線基地局におけるフォワードリンクサプルメンタルチャネル（Ｆ−ＳＣＨ）を含み、
    前記送信電力情報に基づいて前記通信チャネルの前記データレートを変更するステップが、
    前記フォワードリンクサプルメンタルチャネルに対するレート変更要求を前記無線基地局から関連する基地局コントローラへ送信するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
17. 送信用の前記基地局コントローラから前記リモート受信機へ、前記フォワードリンクサプルメンタルチャネルに対して割り当てられている現在のデータレートの変更を知らせるため、拡張サプルメンタルチャネル割り当てメッセージを送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 前記通信チャネルについての送信電力情報を前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視するステップが、
    前記通信チャネルに対する送信電力を示す１つ以上のフィルタ処理された値を維持するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
19. 前記送信電力情報に基づいて前記通信チャネルの前記データレートを変更するステップが、
    レート変更が保証されるかどうかを判断するため、前記１つ以上のフィルタ処理された値を１つ以上のレート変更閾値と比較するステップを有することを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 前記１つ以上のフィルタ処理された値の少なくとも１つを、レート増加又はレート減少の開始に応答してリセットするステップをさらに有することを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. フィルタ処理された値に基づいてレート増加を開始した後、前記フィルタ処理された値を、前記レート増加が開始される前の値よりも大きくなるようにリセットするステップをさらに有することを特徴とする請求項２０記載の方法。
22. フィルタ処理された値に基づいてレート減少を開始した後、前記フィルタ処理された値を、前記レート減少が開始される前の値よりも小さくなるようにリセットするステップをさらに有することを特徴とする請求項２０記載の方法。
23. 無線通信ネットワーク内で用いるための無線基地局であって、前記方法が、
    無線信号を１つ以上のフォワードリンク通信チャネルで移動機へ送信するための送信機回路と、
    前記送信機回路を制御するためのフォワードリンク処理回路を有し、
    前記フォワードリンク処理回路が、リモート受信機において所望の受信データ品質を達成するため、必要に応じて前記リモート受信機によって増加方向及び減少方向へ制御される可変送信電力で、前記リモート受信機へデータを送信するのに用いるための通信チャネルに対してデータレートを設定するように構成され、
    前記フォワードリンク処理回路が、レートアダプタ回路を有するとともに、
    前記レートアダプタ回路が、
    前記通信チャネルについての送信電力情報を、前記リモート受信機での現在の無線状況の指標として監視し、
    前記通信チャネルに対するデータレートを、前記送信電力情報に基づいて変更するように構成されることを特徴とする無線基地局。
24. 前記無線基地局が前記通信チャネルに対する前記データレートを所望の値に設定するように構成されると共に、前記レートアダプタ回路が、前記データレートを、前記送信電力情報の監視に基づき必要に応じて適応させるように構成されることを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
25. 前記レートアダプタ回路が、前記通信チャネルについての送信電力に関する１つ以上のフィルタ処理された値を送信電力情報として生成するための１つ以上のフィルタ回路を有し、
    前記レートアダプタ回路が、前記通信チャネルについての前記送信電力を、前記１つ以上のフィルタ処理された値を１つ以上のレート変更閾値と比較することによって監視することを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
26. 前記レートアダプタ回路が、前記１つ以上のフィルタ処理された値の少なくとも１つを、レート増加又はレート減少の開始に応答してリセットするように構成されることを特徴とする請求項２５記載の無線基地局。
27. フィルタ処理された値に基づいてレート増加を開始した後、前記レートアダプタ回路が前記フィルタ処理された値を、前記レート増加が開始される前の値よりも大きくなるようにリセットするように構成されることを特徴とする請求項２６記載の無線基地局。
28. フィルタ処理された値に基づいてレート増加を開始した後、前記レートアダプタ回路が前記フィルタ処理された値を、前記レート減少が開始される前の値よりも小さくなるようにリセットするように構成されることを特徴とする請求項２６記載の無線基地局。
29. 前記レートアダプタ回路が、前記１つ以上のフィルタ処理された値の１つがレート減少閾値に近づいた場合に減少方向のレート変更を開始し、前記１つ以上のフィルタ処理された値の１つがレート増加閾値に近づいた場合に増加方向のレート変更を開始することによって、前記送信電力情報に基づく前記通信チャネルに対するデータレート変更を行なうように構成されることを特徴とする請求項２５記載の無線基地局。
30. 前記レートアダプタ回路が、減少方向のレート変更を開始するかどうかの判断に用いるため、第１のフィルタ時定数に従って第１のフィルタ処理された値を生成するとともに、増加方向のレート変更を開始するかどうかの判断に用いるため、より長い第２のフィルタ時定数に従って第２のフィルタ処理された値を生成するように構成されることを特徴とする請求項２５記載の無線基地局。
31. 前記レートアダプタ回路が、前記通信チャネルについての送信電力の１つ以上のフィルタ処理された値を生成する１つ以上のフィルタ回路を有し、
    前記レートアダプタ回路が、前記通信チャネルについての前記送信電力情報を前記１つ以上のフィルタ処理された値をレート増加閾値及びレート減少閾値と比較することによって監視するように構成されることを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
32. 前記レートアダプタ回路が、前記レート増加閾値を、より高いデータレートに付随した電力要求に基づいて設定する様に構成されるとともに、前記より高いデータレートにおいて、前記通信チャネルに対して十分な電力マージンが維持されるであろうことを前記比較が示した場合、前記より高いデータレートへの変更を開始するように構成されることを特徴とする請求項３１記載の無線基地局。
33. 前記レートアダプタ回路が、前記通信チャネルにおいてデータ送信に用いられる平均送信電力を、前記通信チャネルに設定された上限電力及び下限電力と比較することにより、前記通信チャネルについての前記送信電力情報を監視するように構成されることを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
34. 前記レートアダプタ回路が、前記送信電力情報を、前記通信チャネルに関する、規定された送信フレームタイミングに従って更新するように構成されることを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
35. 前記レートアダプタ回路が、前記送信電力情報を少なくともフレーム単位で更新するように構成されることを特徴とする請求項３４記載の無線基地局。
36. 前記レートアダプタ回路が、前記リモート受信機から送信される、前記通信チャネルの前記送信電力の制御に付随する電力制御コマンドを監視することにより前記通信チャネルについての送信電力情報を監視するように構成されることを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
37. 前記レートアダプタ回路が、前記電力制御コマンドの大半が増加コマンドか減少コマンドかを判断するように構成されることを特徴とする請求項３６記載の無線基地局。
38. 前記レートアダプタ回路が、前記電力制御コマンドの大半が増加コマンドである場合に減少方向のレート変更を開始し、前記電力制御コマンドの大半が減少コマンドである場合に増加方向のレート変更を開始するように構成されることを特徴とする請求項３７記載の無線基地局。
39. 前記レートアダプタ回路が、減少方向のレート変更を開始するかどうかの判断に用いるため、第１のフィルタ時定数に従って前記電力制御コマンドをフィルタ処理するとともに、増加方向のレート変更を開始するかどうかの判断に用いるため、より長い第２のフィルタ時定数に従って前記電力制御コマンドをフィルタ処理するように構成されることを特徴とする請求項３６記載の無線基地局。
40. 前記レートアダプタ回路が、前記電力制御コマンドの主に増加コマンドである場合に減少方向のレート変更を開始し、前記電力制御コマンドの主に減少コマンドである場合に増加方向のレート変更を開始するように構成されることを特徴とする請求項３６記載の無線基地局。
41. 前記無線基地局が、ｃｄｍａ２０００無線通信ネットワークに用いるためのＩＳ−２０００無線基地局を含み、前記通信チャネルが、ある特定の移動局にサービスを提供するために用いられるフォワードリンクサプルメンタルチャネル（Ｆ−ＳＣＨ）を含み、さらに、前記無線基地局が、前記フォワードリンクサプルメンタルチャネルに対するレート変更要求を関連する基地局コントローラへ送信するように構成されることを特徴とする請求項２３記載の無線基地局。
42. 前記基地局コントローラが、前記リモート受信機へ、前記フォワードリンクサプルメンタルチャネルに対して割り当てられている現在のデータレートの変更を知らせるため、拡張サプルメンタルチャネル割り当てメッセージを送信するように構成されることを特徴とする請求項４１記載の無線基地局。

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