JP2014079006A - 適応変調および符号化技術のための動的なチャネル品質測定手順 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局と複数のユーザ機器モバイル端末の間で通信するための無線デジタル通信方法であって、適応変調および符号化を利用して、ユーザサービスに対して無線資源の使用を改善し最適なデータレートを提供する。
【解決手段】ダウンリンク（ＤＬ）データのブロックが基地局によって受信され、基地局は、保留中のダウンリンク伝送を有するモバイル端末に対してのみダウンリンクＤＬチャネル品質測定を要求する。ＵＥはこの要求に応答して測定を行い、ＤＬチャネル品質を基地局にレポートする。次いで、基地局は、ＵＥが無線資源を最大限利用できるように資源を割り当てる。基地局は、変調／符号化レートおよび割り当てられたスロットを指示して、ＵＥに物理チャネルの割振りを通知し、続いて、ダウンリンクデータのブロックがＵＥに送信される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線デジタル通信システムに関する。より詳細には、本発明は、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）技術を利用する通信局に関する。詳細には、本発明は、ユーザサービスに対する無線資源利用の最適化ならびにデータレートの選択に用いる無線条件の判定に関する。

ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）第３世代（３Ｇ）セルラ遠隔通信システムでは、適切な条件の下でユーザサービスに対して無線資源の利用を改善しデータレートを向上させるために、適応変調および符号化（ＡＭ＆Ｃ）技術が伝送に適用される。こうしたＡＭ＆Ｃ技術では、この技術を使用して現在の無線伝播条件を最大利用する変調および符号化レートを決定するために、伝送に先立って無線条件を考慮する。

こうしたＡＭ＆Ｃ技術を使用する場合、各伝送に先立って、受信機からの物理チャネル品質測定を提供する手順が必要とされる。この品質測定に基づいて、送信機は、特定の伝送に適した変調および符号化レートを決定する。

ＣＤＭＡシステムでは、どの無線システムとも同じように、非常に様々な自然条件および人為的条件の両方によって、無線条件が急速に変化し得る。チャネル品質測定結果は伝送変調および符号化を決定するのに使用されるので、また、チャネル品質は伝送経路の条件の変化によって急速に変わるので、適応伝送処理の性能は、チャネル品質測定が実施されたときと送信が開始されたときとの間の時間の長さに直接関係する。

また、チャネル品質測定結果を受信機から送信機に転送するために、物理制御チャネルまたは論理制御チャネルが用いられる。チャネル品質のシグナリングには、各ユーザ機器（ＵＥ）に専用の制御チャネルを使用することも、すべてのＵＥが共用する共通制御チャネルを使用することもできる。ＵＥは、セルラ電話でも、ＰＤＡ（携帯情報端末）でも、他のどのようなタイプの無線装置でも良い。専用制御チャネルが使われる場合、各ＵＥに対してチャネル品質測定結果が伝播する時間に渡って、連続した信号チャネルが利用可能である。これは、品質測定結果が絶えず利用可能になるので、ＡＭ＆Ｃにとって最適な解決策である。伝送は、適切な変調および符号化設定のために絶えず利用可能な品質測定結果を考慮して、いつでも行うことができる。さらに、専用制御チャネルがアップリンクにおいて常に利用可能になると、チャネルは、低レートのアップリンクデータ伝送をサポートするのに使用することもできる。

専用制御チャネルによる手法の問題点は、伝送すべきデータがないときでも物理資源が絶えず割り当てられることである。ＡＭ＆Ｃ技術の主な適用例は、リアルタイムではない高いデータレートのサービス、たとえばインターネットアクセスである。こうしたクラスのサービスの場合、各伝送の間のアイドル期間が比較的長い、高レートの短い伝送によって、最高のサービス品質（ＱｏＳ）が達成される。このようにアイドル期間が長いと、専用の資源を非効率に使用することになる。これによって、サービスにアクセスすることができるユーザの数が制限される。

この問題は、専用チャネルを周期的に割り当てるように予め構成することによって、最小限に抑えることができる。しかし、こうすると、品質測定結果の使用可能性が周期的になる。品質測定結果が絶えず使用可能な状態ではなくなると、どの時点でも伝送を行うＵＥの場合、一部のＵＥだけが最新のチャネル品質測定結果を有することになり、したがって伝送を行うＵＥの選択が最適ではなくなる。

別の代替方法では、共通制御チャネルを使用する。共通制御チャネルの場合、セル内のすべてのＵＥの間で共用される連続した信号チャネルが存在する。共通制御チャネルへの各ＵＥのアクセスを判定する手順が定義される。ＵＥ識別情報が、ＵＥ特有のトランザクションを区別するのに用いられる。

ＡＭ＆Ｃのサポートのための共通制御手法の問題点は、制御チャネルへの各ＵＥのアクセスを管理するために、大量の信号オーバーヘッドが必要になることである。前述したように、ＵＥ識別情報は、ＵＥ特有のトランザクションを区別するのに必要である。さらに、アップリンクの共通制御チャネルへの、回線競合に基づくアクセスを回避するために、各ＵＥのアクセスに対して、ダウンリンクの共通制御チャネルにおいて個別の割振りをシグナリングする必要がある。アップリンク伝送を常に予測することはできないので、アップリンク制御チャネルの周期的な割振りが、ダウンリンクの共通制御チャネルでシグナリングされなければならず、その結果、かなりの信号オーバーヘッドが生じる。また、共通制御手法には、低レートのアップリンクデータ伝送に対する規定がない。

要するに、ＡＭ＆Ｃ技術の効率的な実施は、各伝送に先立って、最新の物理チャネル品質測定結果が受信機から利用可能であることに主として基づいている。測定結果は、アクティブなデータ伝送によって、すべてのユーザについて最小限の待ち時間で使用可能であることが最適である。専用制御チャネルによる解決策は絶えず測定結果を提供するが、伝送が不連続なので、無線資源を非効率に使用する。周期的になるよう構成された専用制御チャネルによって、無線資源の要件は最小限になるが、測定待ち時間が増す。共通制御チャネルによる方法は、絶えずまたは周期的に測定結果を提供することができるが、信号オーバーヘッドによって無線資源を非効率に使用することになる。

チャネル品質測定結果を、待ち時間が低く信号オーバーヘッドが低い状態で提供するシステムが必要である。

本発明の目的は、添付の詳細な説明および図面を考慮することによって明らかになるであろう。

以上説明したように、本発明により、チャネル品質測定結果を、待ち時間が低く信号オーバーヘッドが低い状態で提供するシステムが提供される。

本発明の好ましい動的チャネル品質測定手順（ＤＣＱＭＰ）の一例を示すフロー図である。 図１に示す本発明のＤＣＱＭＰの代替の実施形態を示す図である。

ここで、好ましい実施形態を図面を参照して説明するが、同じ番号は常に同じ要素を表す。

図１は、本発明の動的チャネル品質（ＣＱ）測定手順６０を示すフロー図であり、この手順は、少なくとも１つのＵＥ３０と通信する基地局／ノードＢ（以後、基地局１２）を有する無線デジタル通信システムによって実施することができる。１つの基地局と複数のＵＥの間の通信をサポートする、本発明方法を意図したものではあるが、簡単にするために、以下の説明では１つのＵＥによって実施されるステップを詳述する。他のＵＥも同様のやり方で動作することを理解されたい。

ダウンリンク（ＤＬ）データのブロックが、特定のＵＥ３０に対して指定された基地局１２に転送される（ステップＳ１）。

基地局１２は、ダウンリンクデータの受信に応答して、ＵＥ３０への伝送に先立って、保留中のダウンリンク伝送を有するＵＥ３０にのみ、ＤＬ ＣＱ測定を要求する（ステップＳ２）。

ＵＥ３０は、この要求を受信し、要求されたＣＱ測定の結果をステップＳ３で作成し、このＤＬ ＣＱ測定結果を基地局１２にステップＳ４でレポートする。

各ＵＥから受信した（ステップＳ５）ＣＱ測定結果のレポートに基づいて、基地局１２は、ＵＥのどれが無線資源を最大限に利用するか判定し、どのスロットを使用するか判定する（ステップＳ６）。好ましくは、ＵＥはそのＣＱによって優先順位がつけられ、そうすることによって、ＣＱが最も高いＵＥに最初にデータが送られ、次いで、ＣＱが次に高いＵＥに２番目にデータが送られ、以下同様に続き、ＣＱが最も低いＵＥに最後にデータが送られる。

ＣＱ測定の要求およびそれに応答したＣＱ測定結果のレポートは必要なときだけ生成されるので、共通制御チャネルに必要な信号オーバーヘッドが大幅に削減される。測定結果のレポートは、専用制御チャネルの場合と同様に、アクティブ伝送を行っているすべてのユーザに対して利用可能であるが、アイドル期間の資源の非効率性を回避する。

伝送の優先順位はＤＬ ＣＱ測定結果に従って決定され、ＤＬ物理チャネルの割振りは、特定の符号化レート、変調タイプおよび割り当てられたスロットを指示して適切なＵＥに信号で通知される（ステップＳ７）。指定されたＵＥは、符号化レート、変調タイプおよび割り当てられたスロットを受信し（ステップＳ８）、これらのパラメータを受信用に設定する（ステップＳ９）。

ダウンリンクデータのブロックは次いで、ＵＥ３０が受信のための設定を行う時間があるようにステップＳ７の実施から所与の、ただし短い、時間が経過した後で、指定されたＵＥ３０に基地局１２によって送信される（ステップＳ１０）。ＵＥ３０は、ステップＳ７で指定された符号化レート、変調タイプおよび割り当てられたスロットでダウンリンクデータを受信する（ステップＳ１１）。

本発明は、したがって、無線資源の最も効率的な使用を維持しながら、ＡＭ＆Ｃ動作の基本的な要件を実現する。ＤＬ ＣＱ測定は、できるだけ最小限の待ち時間で、すべての伝送に対して使用可能になるので、次の伝送時間枠においてサービスを提供するのに最も良いユーザ（群）を選択することが最適化される。さらに、周期的なまたは連続した機構によって提供される測定は、本発明に勝る利点の増大も、性能上の利得も、向上も提供しない。

本発明を実施することによって、測定処理およびそれに関連する電力消費も最小限に抑えられる。これは、通常限られた容量の小型電源（すなわち、充電池）によって給電されるＵＥでは特に重要である。品質測定は特定のアクティブな伝送に対してのみ要求されるので、必要な測定の回数が最小限に抑えられる。

図２に示す本発明の方法７０の代替実施形態によれば、特定の伝送に対して用いられる無線資源によって、特定の品質測定のみが必要とされる。たとえば、３Ｇ標準規格では、特定の物理タイムスロットのみに対するＣＱが要求され得る。したがって、実施される測定の回数は、ＣＱ測定の要求をアクティブな伝送のみに限定することによって、また、伝送の規模に従って、特定の無線資源（すなわち、特定のタイムスロット）に対してのみ測定を要求することによって削減される。これは図２に示してあるが、図２は、それぞれ図１のステップＳ２およびＳ３を置き換えた、変更されたステップＳ２ＡおよびＳ３Ａを除いて図１と同様である。ステップ２Ａでは、基地局１２は、特定の無線資源に関してのみ測定を実施するよう、ＵＥ３０に要求する。これに応答して、ＵＥは、特定の無線資源に関してのみＤＬ ＣＱを実施する（ステップＳ３Ａ）。

本発明は、従来技術の方式よりも多くの利点を提供する。第１に、本発明では、保留中の伝送を有するＵＥだけがＤＬ ＣＱ測定の要求に応答すればよいので、エアインターフェース（ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が最も効率的に使用される。これによって、オーバーヘッド信号を最小限にすることができる。

第２に、伝送は最も高い品質ＤＬ ＣＱ測定結果に従って優先順位がつけられるので、許容可能な最も高いデータレートが、各タイムスロットまたは複数のタイムスロットに対して達成される。

第３に、ＵＥはＤＬ ＣＱ測定に応答することだけが要求されるので、ＵＥによる不必要な測定が要求されず、そうすることによってＵＥの電池寿命が長くなる。

本発明の最後の利点は、本明細書で開示した両方の方法によって、セル内でサポートすることができるユーザ数が増加することである。サポートされるユーザ数は、専用制御チャネル方法では専用無線資源の要件によって限定され、共通制御チャネル方法では信号オーバーヘッドの要件によって限定される。測定信号手順をアクティブなユーザに限定することによって、本発明では、共通制御信号オーバーヘッドを最小限にし、セル内で多数のユーザをサポートする。

本発明を好ましい実施形態によって説明したが、添付の特許請求の範囲で示す本発明の範囲内である他の変形形態が、当業者には明らかであろう。

本発明は、一般的に無線通信システムに利用することができる。より詳細には、本発明は、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）技術に利用することができる。

１２ 基地局
３０ ＵＥ

Claims (4)

1. オーバヘッドシグナリングおよび無線リソース利用を決定する方法において：
   基地局がダウンリンク・データを受信するステップ；
   前記基地局からＵＥに向けて送信することが保留されている保留中のダウンリンク・データが前記ＵＥのために前記基地局上に存在する場合だけ、チャネル品質（ＣＱ）測定レポートの供給を求める要求を、前記ＵＥと通信中である前記基地局から前記ＵＥに対して送信するステップ；
   前記要求に応答して、チャネル品質（ＣＱ）測定レポートを、前記基地局が前記ＵＥから受信するステップ；
   前記受信したチャネル品質（ＣＱ）測定レポートに基づいて、無線リソースの割り当てを前記ＵＥに対して前記基地局がシグナリングするステップ；
   前記無線リソースの前記割り当てに従って、前記送信保留されているダウンリンク・データを前記基地局が前記ＵＥに対して送信するステップ、
   を具備する方法。
2. 前記無線リソースの割当は、符号化レート、変調タイプおよび割り当てタイムスロットの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記チャネル品質（ＣＱ）測定レポート供給する前記要求は、共通制御チャネルまたは専用制御チャネル上において受信されること特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記チャネル品質（ＣＱ）測定レポートの供給を求める前記要求は、前記ＣＱ測定レポートが基づくべき少なくとも１つの無線リソースを示すこと特徴とする請求項５に記載の方法。

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