JP2010537490A - パーシステントスケジューリングによってチャネル送信を制御するための方法 - Google Patents

Abstract

永続的にスケジューリングされたデータに制御情報をスペクトル的に効率的な動作において多重化するための方法が提供される。特に、本発明は、基地局から移動体に永続的データ割当てを搬送するメッセージにおいてパワーオフセットパラメータを決定及び送信するように動作する。パワーオフセットは、送信されている制御情報に関係付けられ、特定の制御情報を永続的データとともに多重化するときに移動体がその送信パワーレベルを増加させるべき量を特定する。そして、増加した送信パワーはデータチャネル上の必要なＱｏＳを維持するように動作する。

Description

本願は３５Ｕ.Ｓ.Ｃ.セクション１１９（ｅ）による米国特許出願第６０／９６４４５９号、出願日２００７年８月１３日、発明の名称「A METHOD OF MAINTAINING QUALITY OF SERVICE IN THE PRESENCE OF CONTROL CHANNEL SIGNALING」、の優先権を主張するものであり、その主題が参照として全てここに取り込まれている。

本発明は通信システムに関し、より具体的には、無線通信システムにおけるトラフィックのシグナリング及び送信のためのシステム及び方法に関する。

セルラ無線通信の短い歴史において、サービスプロファイルはアナログ音声のみのサービスである初期の第１世代システムから、マルチメディアサービスを含むシームレスな音声及びデータサービスを提供する第３世代デジタルシステムへと発展してきた。技術の進歩が続き、この業界の専門家達は今、ＶｏＩＰプロトコルを用いて主に実施されている実質的にデータ中心の音声サービスとなる第４世代無線システムのためのアーキテクチャ及びプロトコルを形成することに従事している。ロングタームエボリューション、即ち、より一般的には「ＬＴＥ」は、ユニバーサル移動体電話サービスとして知られる第３世代サービスの後継である第４世代として開発中であり、基本的には、音声及び他のサービスが最上位に構築された無線ブロードバンドインターネットシステムを提供する。

現在の構成では、永続的にスケジューリングされたデータとともに制御情報が多重化される必要がある場合に、ＬＴＥリバースリンクで（ＶｏＩＰのような）永続的にスケジューリングされたデータに対するサービス品質（ＱｏＳ）を維持することに対する問題が存在する。ＬＴＥリバースリンクの単一キャリア的な性質に起因して、制御情報がデータと多重化されるとデータチャネル上のコードレートが増加し、これによりＱｏＳが劣化してしまう。永続的にスケジューリングされたデータがある場合、制御情報がデータと多重化されるときにＱｏＳの低下を補償するために使用できる基地局から移動体へのシグナリングはない。

永続的にスケジューリングされたデータに制御情報をスペクトル的に効率的な動作において多重化するための方法が提供される。本発明は、永続的データ割当てについて、制御情報をデータとともに多重化することが正確にどのような効果を持つかが分かっていること、即ち、コードレートの増加を計算でき、同じサービス品質を維持するのに必要なＳＮＲの向上を決定できるという事実からなりたっている。このことから、本発明は、基地局から移動体に永続的データ割当てを搬送するメッセージにおいてパワーオフセットパラメータを決定及び送信するように動作する。パワーオフセットは、送信されている制御情報に関係付けられ、特定の制御情報を永続的データとともに多重化するときに移動体がその送信パワーレベルを増加させるべき量を（パワーオフセットが）特定する。そして、増加した送信パワーはデータチャネル上の必要なＱｏＳを維持するように動作する。

本発明の具体的実施例では、パワーオフセットはＬＴＥリバースリンクでの送信について考察される３つの場合の制御情報に関して決定される。これらの場合とは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫのみ、ＣＱＩのみ、及びＡＣＫ／ＮＡＣＫ＋ＣＱＩのみである。これら３つの場合の各々に対するパワーオフセットパラメータはそれぞれ、Δ_{ＡＣＫ／ＮＡＣＫ}、Δ_ＣＱＩ、及びΔ_{ＡＣＫ／ＮＡＣＫ＋ＣＱＩ}で特定される。

図１はリバースリンク上で制御情報をデータと多重化するための、ＬＴＥによって実行されるパンクチャリング動作の概略図を示す。 図２は本発明によるＬＴＥリバースリンク上で制御情報をデータと多重化することの概略図を示す。 図３は本発明の方法によるパワーオフセットの成長についての例示の場合を示す。

以降の説明において、限定ではなく説明の目的として、本発明の完全な理解を与えるために特定のアーキテクチャ、インターフェイス、技術等の具体的詳細を説明する。しかし、ここに記載される具体的詳細から明らかな他の代表的実施例においても実施され得る本発明の教示が当業者には明らかなものとなる。ある例示では、周知のデバイス、回路、及び方法の詳細な説明は、本発明の説明を不要な詳細によって分かりにくくしないように本願から省かれている。本発明の全ての原理、側面及び実施例その他その特定の例は、その構造的及び機能的双方の均等物を包含することが意図されている。さらに、そのような均等物は現在知られている均等物だけでなく将来開発される均等物も含むことが意図されている。

第４世代ＬＴＥサービス、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）を開発する専門家団体はＬＴＥリバースリンクに対して単一キャリア周波数分割多重アクセス（ＳＣ−ＦＤＭＡ）を選択した。その結果として、データが送信されるのと同時に制御信号が移動体端末から基地局に送信される必要があるときに、制御シグナリングがデータ情報のパンクチャリングによってデータとともに多重化されなければならない。このパンクチャリング動作が図１に概略的に図示される。ＬＴＥにおけるリバースリンクで送信される必要がある制御情報の例として、フォワードリンクにおけるハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）をサポートするＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報、及びフォワードリンクにおけるチャネル品質についての情報を基地局に提供するチャネル品質表示（ＣＱＩ）等がある。しかし、データシンボルを制御情報でパンクチャリングするこのアクションはデータチャネル上のコードレートを増加させ、これによって、パンクチャリングを補償するためのアクションが採られない場合にデータチャネル上のサービス品質（ＱｏＳ）が低下する（即ち、エラーレートが増加する）ことになる。

ＬＴＥにおいて、移動体が送信するときの送信パワーレベルＰ（ｄＢｍで測定される）は以下の式によって決定される。
Ｐ＝ｍｉｎ（移動体最大パワー、１０＊ｌｏｇ_１０（ＮｕｍＲＢ）＋Ｉ＋Γ＋ＰＬ＋Δ）
ここで、移動体最大パワー（ｄＢｍで測定される）は移動体の最大送信パワー能力であり、ＮｕｍＲＢは基地局によって移動体に割り当てられたリソースブロックの数であって（各リソースブロックは１８０ｋＨｚの帯域幅からなる）各スケジューリング許可において移動体に送信されるものであり、Ｉは基地局受信機で観測されるアップリンク干渉レベル（ｄＢｍで測定される）であり、Γは所望の目標ＳＩＮＲ（信号対干渉＋ノイズ比、ｄＢで測定される）であり、ＰＬは基地局と移動局の間の（移動体によって測定される）経路損失（ｄＢで測定される）であり、Δは基地局によって適用され得る追加のパワーオフセット（ｄＢで測定される）であってスケジューリング許可において基地局によって移動体に送信されるものである。

データ送信が基地局によってスケジューリングされる場合では、基地局は以下の態様のうちの１つによってデータのパンクチャリングを補償するアクションをとる。
１．スケジューリング許可において追加のパワーオフセットΔを適切に設定してデータチャネル上のコードレートにおける増加を補償する、又は
２．多重化されるべき制御チャネルシグナリングの量に比例してスケジューリングされるデータ量を減らし、データチャネル上のコードレートが維持される。

しかし、リバースリンクにおける新たな送信全てに、基地局からのスケジューリング許可が付いているわけではない。ＬＴＥは、リソースの永続的な割当てを含む上位層メッセージが移動体に送信される「パーシステントスケジューリング」の通知を導入した。リソースの永続的な割当ては、時間及び周波数における所定の予め定義された位置で特定の移送ブロックサイズ及び変調で送信できることを移動体に通知する。より多数のＶｏＩＰユーザがＬＴＥにサポートされるようになり、ボイスパケット毎にスケジューリング許可を送るための制御チャネルオーバーヘッドが高くなり過ぎることが予想されるので、この動作モードは特にボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）ユーザに対して使用されることが想定されている。パーシステントスケジューリングの場合でスケジューリング許可がないという前提の下、基地局は、リバースリンクにおいて永続的にスケジューリングされたデータと制御情報が多重化される必要があるときに起こるデータチャネル上のＱｏＳの低下を明示的に補償することができなくなる。

この問題は２つのメカニズム：
（１）たとえ制御チャネル情報の最大量がスケジューリングされたデータと多重化されるときであっても、当該スケジューリングされたデータが最小ＱｏＳ要件を満足することができるように、移動体の送信パワーが充分高くなるように構成する、又は
（２）リバースリンクにおいて永続的にスケジューリングされたデータとの多重化を要する制御情報がある時毎に、使用される追加のパワーオフセットを特定できる動的スケジューリング許可を送信する
のうちの１つを使用する技術で対処されてきた。

（１）の不利な点は、送信されるべき制御情報がない（従ってそのような制御情報をデータ送信ストリームに多重化する必要がない）間は、永続的にスケジューリングされたデータはＱｏＳ要件を超えるパワーレベルで送信され（即ち、データ送信は必要以上に良いエラーレートを達成し）、これによって余計な干渉をもたらし、それゆえシステム容量を低下させてしまうことである。さらに、最大量の制御チャネル情報によってもたらされるＱｏＳの低下を補償するようにパワーレベルが設定されなければならないので、（最大量よりも）少量の制御情報の多重化でさえも、システム内で余計な干渉が生成されることの代償として、永続的にスケジューリングされたデータがＱｏＳ要件を超えることになる。

（２）の不利な点は、永続的にスケジュールされたデータに制御チャネル情報が多重化される必要がある時毎に動的なスケジューリング許可が送信される必要がある場合、フォワードリンクにおける制御チャネルオーバーヘッドが大幅に増加することである。従って、このアプローチもシステム性能を低下させるように作用してしまう。

当技術のアプローチにおける他の制限は、リバースリンクでデータに多重化される制御チャネルシグナリングのフォーマットに関係する。現在の実用では、制御チャネル上の適正なエラーレートを得るために、基地局がアップリンク制御チャネル上で使用する反復ファクタを選択することを検討している。例えば、制御チャネル上の１ビットのＡＣＫ／ＮＡＣＫ表示について、基地局スケジューラは移動体の現在の送信パワー設定を考慮して、正しいエラーレートを得るためにこのビットが５回反復される必要があるのか或いは１０回反復される必要があるのかを判断することができる。基地局は何らかのタイプの上位層構成メッセージによって制御チャネルのフォーマットを示さなければならない。

発明者らは、従来技術の制限は以下に記載する発明の方法によって克服できると判断した。発明の方法によると、パーシステントスケジューリングを用いる送信のために提供されるメッセージが、ここに記載するパワーオフセットパラメータも含むように構成される。そのようなパワーオフセットパラメータは、永続的割当て送信において送信されるデータに制御チャネル情報が多重化される必要があるときに移動体によって使用される。特に、発明の方法は、ＬＴＥリバースリンクにおける送信に対して予想される３つの場合の制御情報に対処するものであり、各場合に対して個別のパワーオフセットを有する。それらの場合とは：
１．ＡＣＫ／ＮＡＣＫのみ
２．ＣＱＩのみ
３．ＡＣＫ／ＮＡＣＫ及びＣＱＩ
である。

従って、これらのパワーオフセット値は永続的割当てメッセージに含まれるように提供され、それら３つのパワーオフセットはΔ_{ＡＣＫ／ＮＡＣＫ}、Δ_ＣＱＩ、及びΔ_{ＡＣＫ／ＮＡＣＫ＋ＣＱＩ}で示される。移動体がデータとともに対応の制御情報を多重化する必要があるときに、これらのパワーオフセットのうちの適切な１つが移動体によって適用される。発明のアプローチが図２に概略的に示され、それは、追加のパワーオフセットΔ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}が名目上のパワーレベルＰに適用されて制御情報とデータのパンクチャリングを補償する（Δ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}は上記の３つのパワーオフセット、即ち、Δ_{ＡＣＫ／ＮＡＣＫ}、Δ_ＣＱＩ、又はΔ_{ＡＣＫ／ＮＡＣＫ＋ＣＱＩ}の適切な１つのプロキシとして使用される）ことを示す。

例示の場合は発明の動作の説明を助けるものである。３００情報ビットの移送ブロックサイズを持つＶｏＩＰサービスを考慮すると、リソースの永続的割当ては以下のようなＶｏＩＰサービスで移動体に割り当てられる。移動体は時間インデックスｔ及び周波数インデックスｆにおける２リソースブロックのＱＰＳＫ変調を用いて５ｍｓ毎に送信を行うことができる。ＬＴＥでは、リソースブロックは１２個のサブキャリア及び１４個のＯＦＤＭシンボル（その１２個がデータに使用され、２個がパイロットに使用される）からなり、移動体には５ｍｓ毎のデータ送信について合計２×１２×１２＝２８８シンボルが割り当てられることになる。ＱＰＳＫであればシンボルあたり２ビットがあるので、２８８個のシンボルが５７６ビットを翻訳する。従って、移動体は５７６ビットに合うようにチャネルコーディング及びレートマッチングを行い、コードレートは（３００情報ビット）／（５７６ビット）＝０.５２となる。

ここで、移動体がＶｏＩＰパケットとともにＣＱＩのような制御情報を送信する必要があり、制御情報が合計１２０ビットを含んでいて、ＱＰＳＫ変調で送信される必要があるとする。例示的には、合計１２０ビットは反復ファクタ６でＣＱＩに対する２０符号化ビットから発生する（前述したように、基地局はＣＱＩに対する適切なエラーレートを得るために反復ファクタを選ぶ）。そして、永続的割当てデータブロックをパンクチャリングして１２０ビットのデータを１２０制御ビットで置き換えることによって、データチャネル上のコードレートは３００情報ビット／（５７６−１２０）＝０.６６に変えられる。コードレートの増加は、同じエラーレート（即ち、１％のエラーレート）を維持するためにより高いＳＮＲ（信号対ノイズ比）が必要となることを意味する。従って、データが制御情報とパンクチャリングされなかったような場合（コードレート０.５２）で使用していたのと同じパワーを移動体が使用している場合には、ＶｏＩＰトラフィック上のエラーレートは増加する。この望ましくない結果は、移動体がその送信パワーレベルを増加させるようにΔ_ＣＱＩパワーオフセットを選択及び適用する本発明によって回避される。この増分的なパワーの増加が、制御情報からのパンクチャリングに起因するコードレートの増加を補償するようにＳＮＲを増加させる。

当業者には明らかなように、異なる制御チャネル多重化シナリオ（即ち、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ、ＣＱＩ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ＋ＣＱＩ）に対してコードレートの増加が正確にどのようになるのかを計算することができる。これは図３における例示の場合について説明され、コードレートが０.５２から０.６６に増加するときにΔ_ＣＱＩ＝１.３ｄＢのパワーオフセットによってエラーレートが１％に維持されることが可能となることを示している。

従って、発明の方法によると、リソースの所与の永続的な割当てについて、永続的にスケジューリングされたデータと多重化する制御チャネルの存在下であっても移動体が所望のサービス品質を維持することを可能とする適切なパワーオフセット値を永続的な割当てとともに決定及び送信できる。

発明に従って使用する移動体に対して追加のパワーオフセットをシグナリングすることによって、データとともに多重化される制御チャネル上のエラーレートも改善される。上記の例示の場合について、ＣＱＩ制御情報について反復ファクタ６が選ばれる場合、追加のΔ_ＣＱＩ＝１.３ｄＢのパワーオフセットによってＣＱＩの反復ファクタが（例えば、反復ファクタ６から５に）低減され、ＣＱＩに対するビット数が１２０から１００に低下することになる。この場合、データチャネル上のコードレートは３００／（５７６−１００）＝０.６３に低減されるだけである。そして、コードレートの影響がより小さくなるので、反復ファクタ５でＣＱＩのエラーレートが低減パワーオフセットでのエラーレート要件を未だ満たす限りは、より低いパワーオフセットΔ_ＣＱＩを再び反復及び選択できる。

ここで、発明者らは、特定の制御データの送信に関連付けられた特定のパワーオフセットの使用によって、永続的にスケジューリングされた送信に対する制御データの送信における実質的な向上を実施するための方法及びシステムを開示した。本発明の多数の修正例及び変形実施例は以上の記載を参照して当業者には明らかなものとなる。

従って、この記載は例示目的のみとして解釈されるべきであり、発明を実行するベストモードを当業者に教示する目的のものであってその可能な形態全てを示すことは意図されていない。また、文言は限定ではなく説明の文言であること、構造の詳細は発明の精神から実質的に離れることなく変更され得ること、及び以降に添付の特許請求の範囲内に入る全ての修正例の排他的使用が留保されることが理解される。

Claims (7)

1. 無線通信システムを動作させるための方法であって、
   データとともに制御情報を送信するために該無線システムにおける移動体によって使用されるパワーオフセットを決定するステップ、及び
   該パワーオフセットを基地局から該移動体にシグナリングするステップ
   を備える方法。
2. 請求項１の方法において、前記移動体によって送信されるデータが前記基地局によって永続的にスケジューリングされる、方法。
3. 請求項２の方法において、シグナリングされた前記パワーオフセットが、前記永続的なスケジューリングを搬送するメッセージにおいて前記基地局から搬送される、方法。
4. 請求項１の方法において、前記制御情報がＡＣＫ／ＮＡＣＫ、ＣＱＩ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ＋ＣＱＩに対応する、方法。
5. 請求項１の方法において、データのみの送信のためのサービス品質と同じサービス品質が前記移動体の送信のために維持される態様で、前記基地局でＳＮＲを向上するように前記パワーオフセットが決定される、方法。
6. 請求項１の方法において、前記制御情報のフォーマットが前記パワーオフセットとの関連で修正される、方法。
7. 請求項６の方法において、前記制御情報のフォーマットが反復ファクタを含む、方法。

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