JP2011083041A

JP2011083041A - 適応ウォルシュ符号割当て方法

Info

Publication number: JP2011083041A
Application number: JP2011015150A
Authority: JP
Inventors: Farooq Ullah Khan; ウラーカーンファルーク
Original assignee: Alcatel Lucent USA Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-04-21
Also published as: KR20040097896A; EP1478113A1; JP2004343755A; KR101235656B1; DE602004001167T2; US7280581B2; DE602004001167D1; US20040229628A1; EP1478113B1

Abstract

【課題】無線通信システムにおける適用ウォルシュ符号割り当て方法を提供すること。
【解決手段】この方法は、各音声ユーザが、パイロット信号強度測定など品質状態信号を、対応する基地局に伝送する工程を含む。この方法は、各品質状態信号を受信したときに、その品質状態信号に応答して音声ユーザ毎に拡散率を決定する工程を含む。その後、ウォルシュ符号を、決定した対応する拡散率に応答して各音声ユーザに割り当てる。したがって、たとえば、第１の音声ユーザの品質状態信号が、第２の音声ユーザの品質状態信号よりも比較的高い場合、第１の音声ユーザに割り当てられた拡散率は、第２の音声ユーザの拡散率よりも高くなければならない。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気通信に関し、より詳細には無線通信に関する。

無線通信システムは、地理的領域内に位置する多数の無線または移動ユニットに無線サービスを提供する。無線通信システムによってサポートされる地理的領域は、通常「セル」と呼ばれる、空間的に別個の領域に分割される。各セルは、理論上、蜂の巣状パターンの六角形で表すことができる。しかし実際は、各セルは、セルを取り囲む地域の地形を含む様々な要因によって、不規則な形状を有することがある。また、各セルは、さらに２つ以上のセクタに分割される。通常、各セルは、たとえば、それぞれ１２０°の範囲を有する３つのセクタに分割される。

従来のセルラーシステムは、多数のセルサイト、または地理的に分配された基地局を備えて、無線または移動ユニットとの間でやりとりする通信信号の送受信をサポートする。各セルサイトは、セル内の音声通信を処理する。さらに、セルラーシステムの全通達範囲を、セルサイト全てについてのセルの結合によって画定することができる。この場合、可能であれば、隣接するセルサイトの通達範囲をオーバーラップさせることによって、システムの通達範囲の外側境界内での連続した通信通達範囲が保証される。

各基地局は、そのセル内の無線ユニットと通信するための、少なくとも１つの無線受信器、および少なくとも１つのアンテナを備える。さらに、各基地局は、移動交換局（「ＭＳＣ」）と通信するための伝送機器も備える。移動交換局は、とりわけ、無線ユニット間、公衆交換電話網（「ＰＳＴＮ」）を介した無線ユニットとワイヤラインユニットの間、並びに無線ユニットとインターネットなどパケットデータネットワーク（「ＰＤＮ」）との間で、呼を確立し維持する責任を負う。基地局制御装置（「ＢＳＣ」）は、１つまたは複数の基地局に対する無線リソースを管理し、この情報をＭＳＣに中継する。

無線ユニットは、活動化されると、少なくとも１つの基地局またはセルサイトから、転送リンクまたはダウンリンクを介して信号を受信し、少なくとも１つのセルサイトまたは基地局に、逆リンクまたはアップリンクを介して信号を送信する。セルラー通信システム用無線リンクまたはチャネルを画定するには、多様な方式がある。こうした方式には、たとえば、時分割多元接続（「ＴＤＭＡ」）、周波数分割多元接続（「ＦＤＭＡ」）、および符号分割多元接続（「ＣＤＭＡ」）型設計が含まれる。

ＣＤＭＡ方式では、各無線チャネルは、様々な情報ストリームを符号化するために使用される別個のチャネル化符号（たとえば、拡散符号、拡散スペクトラム符号、またはウォルシュ（Ｗａｌｓｈ）符号）によって識別される。次いで、同時伝送のために、こうした情報ストリームを１つまたは複数の異なる搬送周波数で変調する。受信器は、受信信号を復号化するために、適切なウォルシュ符号を使用して、受信信号から特定のストリームを回復させることができる。

ＣＤＭＡなど拡散スペクトラム方式を使用する各基地局は、セルの各セクタ内で、決定された数のウォルシュ符号、したがって、対応する数のユーザを提供する。たとえば、ＣＤＭＡ２０００１Ｘでは、各セクタによって使用可能になされたウォルシュ符号の数は、基地局によって使用されている無線構成（「ＲＣ」）によって規定される。したがって、たとえば、ＲＣ３割り当てに使用可能なウォルシュ符号の数は６４であるが、ＲＣ４割り当ては、１２８のウォルシュ符号をサポートする。大部分のユーザが良好なＲＦ環境内にいる、またはユーザがアンテナ付近の領域に集中している、または大部分のユーザが静止状態である場合など、状態によっては、ＣＤＭＡ２０００１Ｘの容量がＲＣ３割り当てのウォルシュ符号の能力を超えることがある。伝送ダイバーシチ、１つまたは複数のインテリジェントアンテナ、および／または１つまたは複数の選択可能なモードボコーダなどの技術を導入する場合も、ＲＣ３割り当てを超えることがある。

基地局によって使用可能になされたウォルシュ符号の数は、選択されたＲＣ割り当てに関連する伝送力要件を考慮に入れたものである。たとえば、ＲＣ４割り当ては、比較的長い拡散符号を必要とし、ＲＣ３割り当てよりも大きい伝送力要件を有するが、ＲＣ３割り当ては、比較的短い拡散符号でもよい。したがって、ダウンリンク上でより高いＲＣ割り当てが選択されることによって、ウォルシュ符号の数が増加する一方で、変調の頑強性が低減される可能性がある。本開示においては、音声容量の基準には、たとえばビデオなどの音声と同様の回路交換サービスも含まれる。したがって、ＲＣ４割り当ては、たとえばＲＣ３割り当てよりも低い符合化率をサポートすることによって、容量を低下させることもある。

基地局の操作の有効性を維持するため、より高いＲＣ割り当てを選択する場合は、信号対雑音比（「ＳＮＲ」）を大きくする必要がある。しかし、ＳＮＲを大きくするには、伝送力の増加も必要である。したがって、使用されたＲＣ構成に基づく基地局の電力効率と、セルの各セクタ内で使用可能になされた拡散符号の長さ／数との間にトレードオフが存在する。
その結果、基地局の電力効率に不当に影響を与えることなく、ダウンリンク上で音声容量を増加させる必要がある。

本発明は、電力効率に不当に影響を与えることなく、ダウンリンク上で音声容量を増加させる方法を提供する。より詳細には、本発明は、たとえば各音声ユーザのチャネル状態の品質に対応する、無線通信システムにおける音声ユーザに対する拡散率の決定を含む、適応ウォルシュ符号割り当て方法を提供する。拡散率を音声ユーザ毎に決定した後、ウォルシュ符号を各ユーザに割り当てることができる。

本発明の例示の一実施形態では、パイロット信号強度測定など品質状態信号を、複数の音声チャネルの各音声チャネルに対応して受信することができる。品質状態信号は、静的状態測定を含むものであり、たとえば基地局によって受信される。その後、各音声チャネルの対応する品質状態信号に応答して、拡散率を音声チャネル毎に決定することができる。拡散率は、ウォルシュ符号の数に対応することができる。したがって、それぞれ割り当てられた拡散率は、たとえばＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３および／またはＲＣ４を含む、複数の比率構成の１つに対応することができる。その後、決定した対応する拡散率に基づいて、ウォルシュ符号を各音声チャネルに割り当てることができる。したがって、第１の音声チャネルの品質状態信号が、第２の音声チャネルの品質状態信号よりも比較的品質が高い場合、第１の音声チャネルに割り当てられた拡散率は、第２の音声チャネルに割り当てられた拡散率より高くなければならない。

本発明の他の例示の実施形態では、パイロット信号強度測定など、静的状態測定を含む品質状態信号を、それぞれ複数の音声ユーザから伝送することができる。その後、決定された拡散率を、その品質状態信号に応答して、各音声ユーザが受信することができる。決定された拡散率は、たとえばＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３および／またはＲＣ４など、複数の無線構成の１つに対応することができる。音声ユーザ毎のウォルシュ符号の割り当てを、決定された対応する受信拡散率に基づいて、それぞれ対応する音声ユーザが受信することができる。したがって、第１の音声ユーザの品質状態信号が、第２の音声ユーザの品質状態信号よりも品質が比較的高い場合、第１の音声ユーザに割り当てられた拡散率は、第２の音声ユーザの拡散率より高くなければならない。

上記その他の実施形態は、頭記の特許請求の範囲および添付の図面と併せて読まれる以下の詳細な記述から、当業者には明らかになるであろう。
本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態についての以下の記述を読むことによって、よりよく理解されるであろう。
この適用例の図面は、原寸に比例したものではなく、単に概略的な表示であり、したがって、本発明の具体的な寸法を表現することを意図したものではなく、本明細書における開示を検討することによって、当業者が決定することができることを強調すべきである。

本発明の一実施形態を示すグラフである。本発明の一例を示す図である。本発明の一実施形態の例示の態様を示す図である。本発明の一実施形態を示す流れ図である。本発明の他の実施形態を示す流れ図である。

ＣＤＭＡベースの技術を用いた現在の無線システムでは、直交ウォルシュ符号を様々なユーザへの音声チャネルに割り当てることができる。ダウンリンク上では、ウォルシュ空間全体を、搬送波上の全てのユーザ間で共用することができる。アップリンク方向では、ウォルシュ空間は全て、所与のユーザに対して使用可能である。通常、固定拡散率を持つウォルシュ符号を様々なユーザに割り当てることができる。たとえば、ＣＤＭＡ２０００１ｘでは、ダウンリンクにおいて、無線構成３（「ＲＣ３」）は拡散率６４を使用するが、無線構成４（「ＲＣ４」）は、拡散率１２８を使用する。所与の拡散率を持つウォルシュ符号を、各ユーザの呼の継続のための呼のセットアップ時に割り当てることができる。ソフトハンドオフ（「ＳＨＯ」）のユーザには、ウォルシュ符号をアクティブセット内の各セクタから割り当てることができる。本開示においては、アクティブセットは、各ユーザが同時に通信することができる１つまたは複数のセクタで構成することができる。

ＣＤＭＡシステムのダウンリンク上の容量は、使用可能なウォルシュ符号の数によって直接制限することができる。たとえば、拡散率６４の合計６４の符号、あるいは、拡散率１２８の１２８の符号だけが使用可能である。こうした符号の一部を、パイロットおよびページングチャネルなど、制御チャネルに使用することができる。さらに、複数のセクタからの符号をＳＨＯのユーザに割り当てる必要がある。それによって、基地局がサポートすることができる同時音声呼の数が制限される。

本発明は、上記を考慮して、電力効率に不当に影響を与えることなく、ダウンリンク上で音声容量を増加する方法を提供する。より詳細には、本発明は、たとえば、音声ユーザのチャネル状態の品質に対応する、無線通信システムにおける音声ユーザに対する拡散率の決定を含む、適応ウォルシュ符号割り当て方法を提供する。音声ユーザ毎に拡散率を決定した後、ウォルシュ符号をそのユーザに割り当てることができる。

本発明は、適応直交ウォルシュ符号割り当て方式を提供する。その際、この方法では、ダウンリンク上のウォルシュ空間の効率的な使用を促して、そのセクタ内でサポートすることができる同時アクティブ音声呼の数を増加させる。この方法では、基地局での使用可能な電力の効率的利用もサポートし、その結果、システム全体の容量を増加させる。さらに、この方法では、セル間およびセル内の干渉の低減を促進し、さらにシステム容量の増加を促す。

本発明の一実施形態では、この方法は、１つまたは複数の品質状態信号を各音声チャネルから受信する工程を含む。この実施形態は、たとえば、基地局または基地局制御装置で起こる可能性のあるアクティビティを反映する。ここでは、音声チャネルは、無線ユニットを介した音声ユーザと、１つまたは複数の基地局との間の通信リンクに対応することができる。各品質状態信号は、たとえば、パイロット信号強度測定など、端末の状態測定を含むことができる。

各音声チャネルの品質を品質状態信号の受信によって確立した後、音声チャネル毎の拡散率を決定することができる。音声チャネル毎の拡散率は、対応する品質状態信号を考慮して決定される。その後、決定された対応する拡散率に応答して、ウォルシュ符号を各音声チャネルに割り当てることができる。それぞれ割り当てられた拡散率は、たとえば、ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３、およびＲＣ４を含むいくつかの無線構成の１つに対応することができる。

本発明の他の実施形態では、この方法は、１つまたは複数の品質状態信号を各音声ユーザから伝送する工程を含む。この実施形態は、たとえば無線ユニットで起こるアクティビティを反映する。各品質状態信号は、たとえばパイロット信号強度測定など、端末の状態測定を含むことができる。

各音声チャネルの品質が品質状態信号の受信によって確立された状態で、決定した拡散率を、その品質状態信号に応答して、各音声ユーザが受信することができる。決定した拡散率は、たとえば、ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３、および／またはＲＣ４など複数の無線構成の１つに対応することができる。音声ユーザ毎のウォルシュ符号割り当ては、決定した対応する拡散率に基づいて、各対応する音声ユーザによって受信される。したがって、たとえば、第１の音声ユーザの品質状態信号が、第２の音声ユーザの品質状態信号よりも品質が比較的高い場合、第１の音声ユーザに割り当てられた拡散率は、第２の音声ユーザの拡散率より高くなければならない。

本発明の一例では、複数の音声チャネルには、第１、第２、および第３の音声チャネルまたはユーザが含まれる。品質状態信号は、音声チャネルまたはユーザ毎に受信される。この例の品質状態信号は、第２および第３の音声チャネルまたはユーザに対する品質状態信号よりも品質が比較的高いが、第２の音声チャネルについて受信した品質状態信号も第３の音声チャネルの品質状態信号よりも品質が低い。したがって、第１の音声チャネルの拡散率は、第２の音声チャネルの拡散率よりも高くなるように決定することができ、第３の音声チャネルの拡散率は、第２の音声チャネルの拡散率よりも高いが、第１の音声チャネルの拡散率よりも低くなるように決定することができる。

本明細書で上記に述べたように、適応ウォルシュ符号割り当て手法を使用することによって、比較的高い品質のチャネルを持つ音声ユーザに、比較的低い品質のチャネルを持つ音声ユーザよりも、大きい拡散率（「ＳＦ」）のウォルシュ符号（「ＷＣｓ」）を割り当てることができる。その結果、符号化が比較的弱くなり、より高次の変調（たとえば、同じフレーム誤り率または「ＦＥＲ」を達成するためのより高度に要求されるＥ_ｂ／Ｎ_ｔ）の使用が促進されることになる。しかし、比較的弱いチャネルを持つユーザには、比較的低いＳＦＷＣｓを割り当てることができる。比較的低いＳＦｓの使用により、より堅固な変調および符号化が可能になり、それによってより低いＥ_ｂ／Ｎ_ｔが求められる。

電力を要求する比較的弱いユーザに必要な基地局の電力比率（Ｅ_ｃ／Ｉ_ｏｒ）を最小限に抑えることによって、たとえばＥ_ｃ／Ｉ_ｏｒの節約を全体に向上することができる。次いで、こうした潜在的に節約したものを、他の使用に割り当て、それによって全体のシステム容量を増加させることができる。これは、以下の例示のシナリオで理解することができるであろう。システムに２つのユーザＡおよびＢが存在する場合、ユーザＡが０．０ｄＢ（たとえば「不良の」ユーザ）の幾何形状（Ｉ_ｏｒ／Ｉ_ｏｃ）にあり、一方、ユーザＢが、１０ｄＢ（たとえば「良好の」ユーザ）の幾何形状（Ｉ_ｏｒ／Ｉ_ｏｃ）にあるとする。電力比率と幾何形状とＰＧとＥ_ｂ／Ｎ_ｔとの間の関係を、以下の数学方程式で表すことができる。

ただし、Ｅ_ｃ／Ｉ_ｏｒは基地局の電力比率、Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ＝５ｄＢ、かつＰＧ＝１８ｄＢである。その結果、ユーザＡおよびＢについての必要な電力比率を以下のように計算することができる。
ユーザＡの電力比率（Ｅ_ｃ／Ｉ_ｏｒ）＝５．０％
ユーザＢの電力比率（Ｅ_ｃ／Ｉ_ｏｒ）＝０．５％
ただし、Ｅ_ｃ／Ｉ_ｏｒは、基地局の電力比率である。したがって、より堅固な符号化および変調（より高度のＳＦウォルシュ符号）によって、ユーザＡのＥ_ｂ／Ｎ_ｔを３ｄＢだけ減少することによって、電力を約２．５％節約することができ、あまり堅固ではない変調および符号化（より低度のＳＦウォルシュ符号）を使用して、ユーザＢのＥ_ｂ／Ｎ_ｔを３ｄＢだけ増加することによって、電力を約０．５％増加することができる。ゆえに、比較的「不良の］幾何形状にあるユーザに（たとえば、比較的低いＥ_ｂ／Ｎ_ｔを要求して）より低度のＳＦウォルシュ符号を割り当て、一方で、比較的「良好な」幾何形状にあるユーザに（たとえば、比較的高度のＥ_ｂ／Ｎ_ｔを要求して）より高度のＳＦ符号を割り当てた場合、適応ウォルシュ符号割り当てによって、システムの全体のウォルシュ使用およびＲＦ性能を向上させることができる。

図１を参照すると、適応ウォルシュ符号割り当ての一例が示してある。この図では、基地局により接近しているユーザ（たとえば、比較的「良好な」ユーザ）に、比較的高度のＳＦウォルシュ符号を割り当てることができる。さらに、基地局から遠く離れたユーザ（たとえば、比較的「不良の」ユーザ）に、比較的低いＳＦウォルシュ符号を割り当てることができる。

様々なチャネル品質を持つユーザへのウォルシュ符号割り当ての一例、および様々なウォルシュ符号長を持つ比率構成の表を図２および３で示す。図で示したように、たとえば、ウォルシュ符号長６４など、より低い拡散率のウォルシュ符号では、より堅固な変調および符号化の使用が可能である。したがって、より低い拡散率のウォルシュ符号をより低いチャネル品質を持つユーザに割り当てることができる。

一方、たとえば、ウォルシュ符号長２５６など、より高い拡散率のウォルシュ符号では、より多くのウォルシュチャネルを生成することができる。しかし、これは、あまり堅固でない変調および符号化の使用を要求することになる。したがって、こうしたより高い拡散率の符号を、比較的高いチャネル品質を持つユーザ、たとえば、妥当な程度の基地局の電力比率を持つあまり堅固でない変調および符号化をサポートすることができるユーザに割り当てることができる。あるシナリオでは、こうしたより高い拡散率の符号を、比較的高いチャネル品質のユーザに専用に割り当てることができる。

図４を参照すると、本発明の他の実施形態の例示の流れ図が示してある。より詳細には、図４のこの例示の流れ図は、ユーザのチャネル品質信号情報に基づいたウォルシュ符号の割り当てを示すものである。この図では、無線ユニットについてのチャネル品質を、無線ユニットが基地局に折り返し報告するダウンリンクパイロット強度測定値、または無線ユニットが基地局にフィードバックするチャネル品質の何らかの明確な表示に基づいて決定することができる。

図５を参照すると、本発明の他の実施形態の例示の流れ図が示してある。この流れ図では、ウォルシュ符号の割り当ての決定も、無線ユニットのソフトハンドオフ（「ＳＨＯ」）状況に基づくことができる。したがって、ＳＨＯのユーザに、より堅固な変調および符号化を可能にする比較的小さいウォルシュ符号長を割り当て、ＳＨＯでないユーザにより大きいウォルシュ符号長を割り当てることができる。

特定の発明について、例示の実施形態を参照して説明したが、この説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。理解されるように、本発明について説明したが、頭記の特許請求の範囲で記載したように、本発明の精神から逸脱することなく、この説明を参照することにより、例示の実施形態の様々な修正、並びに本発明の追加の実施形態が、当業者には明らかであろう。したがって、方法、システム、およびその一部、並びに記載の方法およびシステムは、無線ユニット、基地局、基地局制御装置、および／または移動交換局など様々な場所で実施することができる。さらに、当業者には本開示の利点と共に理解されるように、上記のシステムを実施し使用するために必要とされる処理回路を、専用集積回路、ソフトウェア駆動型処理回路、ファームウェア、プログラム可能な論理機構、ハードウェア、個別部品、または上記の構成部品の構成で実施することができる。上記その他の多様な修正、構成、および方法を、本明細書で示し説明した例示の適用例に厳密に従うことなく、また本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に加えることができることが、当業者には容易に理解されよう。したがって、頭記の特許請求の範囲は、こうした修正または実施形態が全て本発明の真の範囲内にあることを包含することを企図されたものである。

Claims

少なくとも１つの品質状態信号を複数の音声チャネルのそれぞれから受信する工程と、
対応する少なくとも１つの品質状態信号に応答して、ダウンリンク上で前記複数の各音声チャネルに対する拡散率を決定する工程とを含む、無線通信の方法。