JP3897510B2 - ワイヤレス通信システムのリソース割当て方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレス通信方式に関し、特に、符号分割多元接続(CDMA)システムのバースト制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
発信(ソース)ロケーションと宛先(デスティネーション)ロケーションの間で情報信号を伝送することを可能にするためにワイヤレス通信方式が開発されている。発信ロケーションと宛先ロケーションをリンクする通信チャネルを通じてこのような情報信号を伝送するために、アナログ(第1世代)およびディジタル(第2世代)方式が使用されてきている。ディジタル方式は、例えば、チャネルのノイズや干渉に対する高い耐性、大容量、暗号化の使用による高い通信セキュリティなどのいくつかの点で、アナログ方式より有利になっている。
【0003】
第1世代の方式は主に音声通信を目的としていたが、第2世代の方式は、音声およびデータの両方の応用をサポートする。第2世代方式において、さまざまな伝送要求条件を有するデータ伝送を扱うためのいくつかの技術が知られている。多元接続技術に基づくワイヤレス方式のためのいくつかの変調/符号化方式が開発されており、例えば、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)および符号分割多元接続(CDMA)がある。FDMA方式では、各ユーザに、1個以上の特定の周波数サブバンドが割り当てられる。TDMA方式では、周期的に繰り返すタイムスロットが指定され、各時間セグメントごとに、各ユーザに1個以上のタイムスロットが割り当てられる。CDMA方式は、マルチパス歪みや共通チャネル干渉が小さく、FDMA方式やTDMA方式に共通の周波数/チャネル計画の負担が軽減される。
【0004】
CDMA方式では、固有のバイナリ拡散系列(符号)が、各ユーザへの各呼ごとに割り当てられる。ユーザの信号は、割り当てられた符号が乗じられ、ユーザ信号帯域幅よりもずっと広いチャネル帯域幅へと拡散される。システムチャネル帯域幅の、ユーザ帯域幅に対する比を、一般に拡散利得という。すべてのアクティブユーザは、同時に同じシステムチャネル帯域幅周波数スペクトルを共有する。信号対干渉(S/I)比を計算することにより、伝送リンクの接続品質が決定される。必要なS/I比が与えられると、システム容量は、拡散利得に比例する。各ユーザの信号は、対応する符号系列でキーイングされる相関器を用いて所望の信号を逆拡散することによって、受信機で他の信号から分離される。
【0005】
第1世代のアナログ方式および第2世代のディジタル方式は、限定されたデータ通信能力とともに音声通信をサポートするように設計された。第3世代のワイヤレス方式は、CDMAのような広帯域多元接続技術を用いて、音声、ビデオ、データおよび画像のようなさまざまなサービスを効果的に扱うことが期待される。第3世代方式によってサポートされる機能のうちには、移動端末と陸上通信線ネットワークの間での高速データ伝送がある。知られているように、高速データ通信は、しばしば、高いデータ伝送レートでの短い伝送「バースト」と、それに続いて、データソースからの伝送アクティビティがほとんどまたは全くない、やや長い期間とによって特徴づけられる。
【0006】
第3世代方式においてこのような高速データサービスのバースト性に対処するために、通信システムは、ときどきのデータバーストの期間中に(高いデータレートに対応する)大きい帯域幅セグメントを割り当てる必要がある。第3世代方式はこのようなバースト性の高速データ伝送を扱うことができるため、ユーザに対するスループットおよび遅延を改善することができて有利である。しかし、高速データバーストの伝送に要求される瞬間的な帯域幅が大きいため、このようなバーストの管理、特に、パワーおよびシステムリソースの割当ては、同じ周波数割当てを使用する他のサービスとの不当な干渉を避けるように、注意して扱わなければならない。
【0007】
その結果、システム設計者は、ワイヤレスリンクを通じてのさまざまなタイプの通信に対して効率的なデータレートを設定する際に、高速データサービスで生じるデータバーストに対する適切なシステムリソースの割当てを含む多くの問題点を扱う必要がある。
【0008】
また、広く認識されているように、周波数スペクトルは稀少な資源であり、ワイヤレス通信システムには、そのスペクトルのうち、固定の比較的限定された部分が割り当てられている。従って、ワイヤレスシステム設計における重要な目的は、高いスペクトル効率の達成である。また、音声伝送およびデータ伝送の両方を扱うワイヤレスシステムの場合には、各ユーザに対する信号対干渉比(SIR)の目標を維持しながら、システムによって同時にサポート可能なユーザ数を増大させ、一部のユーザに対する高いデータレートに対処する必要もある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って、異なるデータレートのさまざまなユーザに対処することによって、通信システムのパフォーマンスを向上させることが依然として必要とされている。特に、高速データ伝送サービスを有するCDMAシステムのパフォーマンスを改善する、より良いバースト制御方法が必要とされている。
【0010】
さらに、個々のワイヤレスシステムユーザのスループットおよびデータレートを、特に高速データに対して増大させる必要がある。これに伴い、このようなシステムにおけるデータチャネルの伝送レートをモニタし測定するための、より良い方法が必要とされている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、異なるレートのさまざまなユーザに対処することによって、パケットデータサービスを有するCDMAシステムのパフォーマンスを向上させる新規な方法を提供する。本発明は、無線リソースを効率的に利用するために、基地トランシーバ局(BTS:base transceiver station)の最適な伝送セットを使用し、適切なデータレートを割り当てることによって、ワイヤレスシステムのスペクトル効率を向上させるように動作する。本発明は、CDMAシステムにおけるデータ伝送の品質が維持されるようにするために、干渉を減少させるように動作する。さらに、本発明は、帯域幅の割当てを、特に高速データサービスに対して増大させるように動作する。本発明は、特定の移動局(MS:mobile station)と接続可能なBTSのさまざまな組合せのデータレートを評価し、そのMSに適当なデータレートを割り当て、マルチユーザ環境においてシステムリソースの割当てを効率的にする方法を提供する。
【0012】
本発明の方法は、まず、特定のMSにおいて、アクティブセット(すなわち、そのMSと接続可能なBTSのセット)内のBTSから受信される相対信号強度を検出する。アクティブセットのうち、そのMSにサービスするBTSからなる限定アクティブセット(サブセット)を作成する。サブセットは、アクティブセット内でそのMSにサービスするBTSの可能な組合せである。次に、各サブセットのジオメトリを決定する。このジオメトリは、サブセット内のBTSをMSに接続するデータチャネルの信号対ノイズ比(SIR)に関係する。次に、パワー調整(ビットあたりのパワーの差分)を、ジオメトリを使用して各サブセットごとに計算する。次に、サブセット内のBTSのパワー調整および利用可能なパワーを使用して、各サブセットごとに入手可能データレートを決定する。1つのサブセット内のすべてのBTSのデータレートのうちの最小値を、そのサブセットに対する入手可能データレートとして選択する。すべてのサブセットの入手可能データレートのうちの最大値を、このMSのデータレートとして選択する。
【0013】
【発明の実施の形態】
初期のワイヤレス方式、特に、第1世代アナログ方式の中心は、主に音声通信であった。CDMA、TDMAおよびGSM(Global System for Mobile Communications)などの第2世代ワイヤレス方式とともに、音声品質、ネットワーク容量および高度なサービスに関して、さまざまな程度の改善があった。しかし、第2世代方式は音声、低レートデータ、ファックスおよびメッセージングの提供には適しているが、一般に移動体高速データレートの要求に有効に対処することはできない。第3世代ワイヤレス通信への進展は、本質的に、マルチメディア移動体通信の世界へのパラダイムシフトを表し、ユーザは、音声サービスだけではなく、ビデオ、画像、テキスト、グラフィックおよびデータ通信にアクセスすることができる。第3世代ネットワークは、144Kbps〜2Mbpsのデータレートを移動体ユーザに提供すると期待される。
【0014】
それにもかかわらず、高速データ通信アプリケーションをサポートするワイヤレスネットワークでは、同じネットワークによってサポートされる高速アプリケーションと他のアプリケーション(例えば、音声通話)との間の許容できないほどの干渉を避けるために、帯域幅およびパワー制御は非常に注意深く管理しなければならない。以下で説明するように、本発明は、このような高速データアプリケーションに関するパワーおよび帯域幅の管理を改善することにより、干渉レベルを許容可能な範囲内に維持しながら、動作効率を改善する新規な方法を提供する。以下では、本発明について、ワイヤレス信号のCDMA符号化に基づく好ましい実施例の場合で説明するが、本発明の方法は、TDMAやGSMなどの他のワイヤレスチャネル化構成にも適用可能であることは明らかなはずである。
【0015】
図1は、本発明が実現されるCDMAワイヤレスシステムの概略図である。図を参照すると、移動通信交換センタ(MSC:Mobile Switching Center)は、周知の制御機能を実行する複数の基地局コントローラ(BSC:Base Station Controller、特に、BSC1を含む)に接続されている。MSCは、ユーザの移動をモニタし、位置登録手続きを処理し更新するのに必要なリソースを管理し、その制御範囲内をMSが移動する間にハンドオフ機能を実行する。MSCは、PSTN(公衆交換電話網、Public Switched Telephone Network)やISDN(Integrated Services Digital Network)のような他のネットワークと通信するネットワーク間機能に関係する。また、MSCは、地理的に関連する領域内に位置する移動局(MS)のための交換およびネットワーク間機能も実行することが可能である。また、MSCは、呼のルーティング、制御およびエコー制御機能も実行する。
【0016】
基地局コントローラは、さらに、送受信機能を実行する複数の基地トランシーバ局(BTS、特に、BTS1を含む)に接続されている。BSCは、支配下のBTSに対する制御および管理機能の少なくとも一部を提供する。BSCは、BTSおよびMSCの両方と通信する。場合により、メッセージはBSCを透過的に通過することが可能である。BTSは、単一の地点に配置された1個以上のトランシーバからなり、支配下のMSに対するRF(無線周波数)インタフェースとなる。図1を参照すると、例えば、BSC1は、BTS1を含む複数の既知トランシーバ局に対する制御および管理の責任を有する。
【0017】
図2は、CDMA2000標準(IS−95CまたはIS−2000)により確立されたワイヤレス方式のさまざまなデータチャネルの概略図である。この標準は、米国電気通信工業会(TIA:Telecommunications Industry Association)によって開発されたワイヤレス標準である。パイロットチャネル(PCH:Pilot Channel、201)は、CDMAシステムにおいて非変調信号を連続的に送信するように動作する。PCHは、コヒーレント変調のための位相基準と、BTS間の信号強度比較の手段を提供する。専用制御チャネル(DCCH:Dedicated Control Channel、202)は、BTSからMSへディジタル制御情報(パワー制御情報を含む)を送信するために使用される。基本チャネル(FCH:Fundamental Channel、203)は、高レベルのデータおよびパワー制御情報の組合せを伝送する。補助チャネル(SCH:Supplemental Channel、204)は、DCCHあるいはFCHとともに作用して、高レベルデータを伝送する高データレートサービス(あるいはバーストデータ転送)を提供する。
【0018】
これらのチャネルは、順方向リンク(BTSからMSへの通信リンク)および逆方向リンク(MSからBTSへの通信リンク)の両方に存在し、それぞれ適当な名称を有する。すなわち、順方向リンクのチャネルには、F−PCH(Forward Pilot Channel)、F−DCCH(Forward Dedicated Control Channel)、F−FCH(Forward Fundamental Channel)およびF−SCH(Forward Supplemental Channel)がある。同様に、逆方向リンクのチャネルには、R−PCH(Reverse Pilot Channel)、R−DCCH(Reverse Dedicated Control Channel)、R−FCH(Reverse Fundamental Channel)およびR−SCH(Reverse Supplemental Channel)がある。
【0019】
DCCH/FCHとSCHとの間には重要な作用上の相違点がある。DCCH/FCHに対するBTSのアクティブセット(すなわち、与えられたMSとのソフトハンドオフモードにあるBTSのセット)は、呼サバイバル(call survival)のためのものである。シグナリングおよび音声フレームでは再送は許容されないため、アクティブセットは、ターゲットFER(フレーム誤り率)からのずれの可能性が最小になるようにして、アクティブセット内の強い干渉を避けるように選択される。シグナリングメッセージの再送(すなわち、損失)は、遅い動作のペナルティを生じ、これにより、重大な信号劣化や呼損を引き起こす可能性がある。なお、DCCH/FCHは、システム動作の無線設定に応じて、9.6Kbps(毎秒キロビット)または14.4Kbpsの固定データレートを有する。
【0020】
他方、SCHの目的は、高いデータレートを提供してスループットを改善しデータ遅延を最小にすることである。このチャネルは、DCCH/FCHにより伝送可能なものより高いデータレートを有する信号のためにのみ実装される。しかし、データは、音声トラフィックよりも再送の影響をずっと受けにくい。従って、SCHデータチャネルは、高いターゲットFER(例えば、10%)で動作することが可能である。また、SCH伝送のためにアクティブセットのサブセットを選択することも可能である。以下でさらに詳細に説明するように、このようなアクティブセットのサブセットは、SCH伝送のためのアクティブセット全体を使用することによって提供されるレートより良好なデータレートを提供する可能性がある。例えば、パワー容量に関して、アクティブセット内の「最も強力な」BTSに重い負荷をかけ、そのアクティブセット内の他のBTSには軽い負荷をかけるときには、SCHの場合、負荷の軽いほうのBTSを使用するほうがデータレートが良好になる可能性がある。
【0021】
また、このような限定されたアクティブセットを使用することにより、帯域幅利用も効率的になる可能性が高い。DCCH/FCHチャネルは、呼サバイバル基準に基づいて、常にBTSのアクティブセット全体を使用するが、チャネルの接続帯域幅は通常9.6Kbpsである。従って、3個以上のBTSのアクティブセットの場合でさえ、DCCH/FCHチャネルに要求される全帯域幅は比較的小さい。しかし、SCHでは、460.8Kbpsやさらには921.6Kbpsというレートを有する可能性があり、3ウェイや4ウェイのソフトハンドオフ中の並列接続は、アクティブセット内のすべてのBTSへの接続のためにさらに多くの帯域幅を占有する。これは、輻輳の問題やネットワークの効率低下を生じることがある。SCHに対する限定アクティブセット動作により、システムリソースの割当てが効率的になる。チャネルがデータの伝送のために使用される期間に関して、DCCH/FCHは通常、SCHよりもずっと長い時間持続する。すなわち、SCHは、必要に応じて割り当てられるため、データアクティビティに従って急速に設定・解放を行うことができる。
【0022】
図3に、CDMA方式における限定アクティブセット動作の方法の応用例を示す。図からわかるように、重畳するカバレジエリアを有する3個のBTSが示されている。以下の説明のために、これらの3個のBTSは、BTS1、BTS2およびBTS3からなるアクティブセットを構成すると仮定する。各BTSは、特定のパワー容量を有し、特定の地理的領域(セル)にサービスする。図を参照すると、BTS1は、F1で示す境界を有するセルをカバーする。これは、BTS1が支配下のMSとの通信を維持することができる地理的領域である。同様に、BTS2は、F2で示すセル境界を有し、BTS3は、F3で示すセル境界を有する。セル内にあるMSは、通常、そのセルのBTSと通信することになる。しかし、ソフトハンドオフでは、MSは、他のBTS(一般に、そのMSへの信号強度が次に強力な1〜3個のBTS)とも通信を維持する。
【0023】
一般の場合、BTSとMSの間の主要な通信路は、MSにおける信号強度が最も強いものが選択される。しかし、これによると、SCHチャネルでは、主要なBTSのパワー容量が同じセル内の別のMS(1個または複数)によってほとんど占められているために追加のMSの負荷要求に有効に対処するための十分なパワーがない場合、効率およびパワー利用が最適ではなくなる可能性がある。
【0024】
図3の例では、MS1はセルF1内にあるが、他に4個のMSが同じセル内にある。従って、BTS1は、セル内のMSが多数のため、負荷が重い。これに対して、BTS2では、セル内の追加のMSは1個だけであり、BTS3も同様である。この場合、BTS1とMS1の間の信号路の信号強度が、MS1から他のBTSへの経路のものよりも強いとしても(特に、他のBTSのうちの一方または両方がアイドルである場合でも)、MS1に対するSCHを限定アクティブセット(BTS2、BTS3またはその両方)に割り当てることにより、このチャネルに対して、より効果的な信号路が提供される。従って、本発明によれば、パワー過負荷なしに伝送効率を最大にするために、システムは、地理的領域内の与えられたMSのSCHチャネルに対して、BTSのアクティブセットから限定アクティブセットを選択する。
【0025】
さらに、BTSの限定アクティブセットをいったん決定した後は、本発明の方法によれば、各MSに利用可能な最大のパワー容量を割り当てる必要がない。アクティブセット内のBTSに対して、MSにおける相対信号強度の測定に基づいて、データ伝送品質を犠牲にせずにスループット効率およびパワー利用率が両方とも最大になるように、入手可能データレートが決定される。
【0026】
図4に、本発明の方法の基本的なステップをフローチャート形式で示す。本発明の方法は、まず、ステップ401で、アクティブセット内のBTSから特定のMSで受信される相対信号強度を検出する。アクティブセットは、MSに接続可能なBTSのセットである。ステップ402で、限定アクティブセット、すなわち、MSにサービスするBTSのアクティブセットのサブセットを作成する。このサブセットは、アクティブセットにおいて、MSにサービスするBTSの可能な組合せ(サブセットがアクティブセット全体である場合を含む)である。次に、ステップ403で、各サブセットのジオメトリを決定する。このジオメトリは、サブセット内のBTSをMSに接続するデータチャネルの信号対ノイズ比(SIR)に関係する。次に、ステップ404で、各サブセットごとに、ジオメトリを使用して、パワー調整(ビットあたりのパワーの差分)を計算する。次に、ステップ405で、各サブセットごとに、サブセット内のBTSのパワー調整および利用可能なパワーを用いて、入手可能データレートを決定する。サブセット内のすべてのBTSのデータレートのうちの最小値が、そのサブセットに対する入手可能データレートとして選択される。ステップ406で、すべてのサブセットの入手可能データレートのうちの最大値が、MSに対するデータレートとして選択される。これらのステップについて、以下でさらに詳細に説明する。
【0027】
図4のステップ401では、相異なる限定アクティブセット(サブセット)が提供可能な入手可能データレートの差を定量化するために、各チャネルレートに要求されるパワーを決定する必要がある。順方向リンクでは、基地局制御機能(通常はBSC)は、過度の干渉やパワー過負荷なしにシステム動作を維持しながら、データユーザに対する最適な割当てを決定する必要がある。各割当てプロセスの前に、BTSは、MSに対して、相対パイロット強度に関する更新された測定値を報告するよう命令する(コマンドを発する)。パイロット測定値報告のコマンドは、バーストごとに、PMRO(パイロット測定値要求命令、Pilot Measurement Request Order)のような従来の無線インタフェースメッセージングプラットフォームによって実行可能である。PMROは、MSが相対信号強度を報告する標準的なメカニズムである。
【0028】
図4のステップ402では、適切なデータレートを評価するために、BTSのアクティブセットのうち、MSと接続可能な限定アクティブセット(サブセット)が作成される。サブセットは、相異なるレベルの信号強度を有するアクティブセットのBTSの可能な組合せである。MSから見て最も強力なBTS(信号強度に関して)を用いて順方向データチャネル情報を送信することは最もパワー効率が高い(すなわち、ビットあたりに必要なパワーが低い)が、このような使用法ではデータレートが最高にならないことがある。実際、最も強力なBTSの負荷が重い場合、2番目あるいは3番目に強力なBTSのみを使用するほうがデータレートが良くなる可能性がある。
【0029】
従って、最高のデータレートを達成するために、アクティブセットの最適なサブセット(サブセット全体を選択する場合を含む)を選択するのが有効である。本発明の原理によれば、バースト割当てプロセスの最初に、BTSのアクティブセットのうちのすべての、または少なくとも主要なサブセットを評価し、データレートが最高のサブセットを選択する。例えば、順方向リンクでは以下の6個のサブセットを(ステップ402で)作成し、バースト割当てプロセスで、各サブセットの入手可能データレートを計算すること、および、これに基づいて最高データレートを選択することができるようにする。
A.最も強力なBTSのみを用いたサブセット。
B.2番目に強力なBTSのみを用いたサブセット。
C.最強のBTSおよび2番目に強力なBTSのみを用いたサブセット。
D.最強のBTSおよび3番目に強力なBTSのみを用いたサブセット。
E.2番目に強力なBTSおよび3番目に強力なBTSのみを用いたサブセット。
F.最強のBTS、2番目に強力なBTSおよび3番目に強力なBTSのみを用いたサブセット。
【0030】
なお、ユーザのDCCH/FCH(Dedicated Control Channel/Fundamental Channel)が3ウェイ以上のソフトハンドオフにある場合、上記のすべてのサブセットが有効であるが、ユーザのDCCH/FCHが2ウェイソフトハンドオフにある場合、サブセットA〜Cのみが有効である。ユーザのDCCH/FCHが単信(simplex)である場合、サブセットAのみが有効である。
【0031】
図4のステップ403では、BTSの特定のサブセットに関して、MSで受信される相対信号強度(パイロットEc/Io)を利用して、その特定のサブセットに対するジオメトリ計算を行う。ジオメトリは、順方向リンクチャネルに対して、MSと接続するBTS(1個または複数)のSIRを近似する尺度である。一般に、BTSのジオメトリは、BTSのパワーと、BTS−MS間伝送路の干渉との関数である。複数のBTSの間の相対減衰(すなわち、経路損失およびシャドウフェージングの正味の効果)と、各BTSにおける順方向負荷を確かめる。その情報により、各限定アクティブセット(サブセット)に対するジオメトリは次のように評価される。
ジオメトリ=(限定アクティブセット内のBSからのパワーの総和)/(他のすべてのパワーの総和)
詳細には、ジオメトリは、次のように定義される。
【数1】
ただし、
【数2】
は、MSにおけるk番目のBTSからの実際の受信パワーの、Io(MSにおける全受信パワー)に対する比である。この公式に基づけば、アクティブセットのジオメトリは次式に基づいて計算される。
ジオメトリ=(アクティブセットのパワーの総和)/(その他)
ただし、「アクティブセットのパワーの総和」は、アクティブセット内のすべての基地トランシーバ局の全パワーであり、「その他」は、移動局によって受信される他のすべてのパワーの総和である。限定アクティブセットのジオメトリは、次式に基づいて計算される。
ジオメトリ=(限定アクティブセット)/(アクティブセット内の他のBTS+その他)
ただし、「限定アクティブセット」は、限定アクティブセット内のすべての基地トランシーバ局の全パワーであり、「アクティブセット内の他のBTS」は、アクティブセット内の他のすべての基地トランシーバ局のパワーであり、「その他」は、移動局によって受信される他のすべてのパワーの総和である。
【0032】
例えば、基地トランシーバ局{A,B,C}からなるアクティブセットによる動作シナリオでは、アクティブセット全体のジオメトリは次のように定義される。
【数3】
ただし、「その他」は、他のすべての受信パワーの総和を表す。
【0033】
{A}からなる限定アクティブセットの動作シナリオでは、この限定アクティブセットのジオメトリは次のように定義される。
【数4】
【0034】
BSCに埋め込まれたマイクロチップあるいはDSP(ディジタル信号処理)機能は、上記のアルゴリズムによる計算を実行することができる。別法として、BSCは、そのときの特定のBTS−MS伝送に関連する記憶されたルックアップテーブルで値を検索することも可能である。ワイヤレスシステムが固定網においてさらに多くのレイヤを有する場合、すなわち、プライマリBTSとサブBTSがある場合、この処理機能はプライマリおよびサブのいずれのBTSに存在することも可能である。
【0035】
図4のステップ404では、パワー推定値調整(ビットあたりのパワーの差分)が、BTSの各サブセットごとに、次のように計算される。
【数5】
ただし、slope_tおよびOFFSET_FPは、ジオメトリの差によるパワー要求の差と、異なるターゲットFERおよび符号化構造によるパワー要求の差を考慮に入れるためのパラメータである。なお、式(2)を使用する代わりに、ジオメトリ、ターゲットFER、符号化構造などに基づいてパワー推定値調整を評価するためのルックアップテーブル(上記と同様に)を作成することも可能である。
【0036】
図4のステップ405では、サブセットの入手可能データレートを次のようにして計算することができる。入手可能データレートは、各サブセットごとに、サブセット内のBTSのパワー調整および利用可能パワーを用いて決定される。サブセット内のすべてのBTSのデータレートのうちの最小値が、そのサブセットに対する入手可能データレートとして選択される。順方向リンクにおけるサブセットの入手可能データレートは次のように計算される。
【数6】
ただし、Pdata=データチャネルパワー平均、であり、
【数7】
であり、
【数8】
はパワーの標準偏差である。
【0037】
なお、順方向リンクにおける限定アクティブセット(サブセット)には最小の動作が適用される。調整は、BTSの限定アクティブセット(サブセット)に応じて異なる。順方向負荷のヘッドルームは、真の動作限界を考慮に入れるためのパラメータである。Fw_scal_stdは、パワー変動を含めるためのスケーリングパラメータである。ヘッドルームは、パワーがずれたときのパワー負荷保護として作用する。例えば、MSに100パーセントのパワー割当てではなく90パーセントのパワー割当てがある場合、パワー割当てが90パーセットのしきい値からずれた場合に過負荷制御のための余裕がある。
【0038】
また、BTSのサブセットの入手可能データレートは、システムを動作させるために採用されたレートであり、CDMA2000標準で規定されるデータレート(9.6Kbpsまたは14.4Kbpsの倍数)の可能な組合せである。具体的な動作は、データレート(例えば、SCHの場合、57.6Kbpsおよび460Kbpsのレートのみを用いて)の組合せを選択することができる。
【0039】
しかし、入手可能データレートを評価するには別の方法も使用可能であるが、そのようないずれの方法も、本発明の考慮の範囲内にある。当業者には明らかなように、本発明の方法の要点は、アクティブセットから、最高データレートを生じる最適なサブセットを決定することである。
【0040】
図4のステップ406では、特定のBTS−MS経路に対して、すべての限定アクティブセット(サブセット)の入手可能データレートのうちの最大値を、最高のスループットおよび負荷効率のデータレートとして選択する。
【0041】
本発明の方法を例示するため、BTS{A,B}からなる例示的な限定アクティブセット(サブセット)を考える。Aのみがアクティブであるとき、システムはパワー消費P1を要求する。対応するデータレートはR1=LA/P1である。ただし、LAはAの残りのパワー負荷である。Bのみがアクティブであるとき、システムはパワー消費P2を要求する。対応するデータレートはR2=LB/P2である。ただし、LBはBの残りのパワー負荷である。AおよびBが両方ともアクティブであるとき、システムはパワー消費P3を要求する。入手可能データレートを計算する際は、まず、LA/P3とLB/P3の最小値をとる。すなわち、R3=min{LA/P3,LB/P3}とする。BTS{A,B}からなるサブセットのBTS−MS伝送路に対するデータレートは、R1、R2およびR3のうちの最大値、すなわち、Rfinal=max{R1,R2,R3}となる。
【0042】
本発明の方法による限定アクティブセット(サブセット)の選択についての3つの例を以下に示す(表1)。場合1は、最も強力なBTS(信号強度に関して)の負荷が重く、2番目および3番目に強力なBTSの負荷は軽い場合を表す。場合2は、場合1と同様であるが、2番目および3番目に強力なBTSは中程度の負荷である。場合3は、2番目に強力なBTSの負荷は重いが、他の2つのBTSの負荷は軽い場合を表す。表2に、アクティブセット全体の場合に比べて、BTSの限定アクティブセットを使用した場合の利益(データレートに関して)を示す。
【0043】
表1:考察する例のシナリオ
【表1】
【0044】
表2:限定アクティブセットの相異なる選択によって得られる瞬間レート
【表2】
【0045】
BSCに埋め込まれたマイクロチップあるいはDSP(ディジタル信号処理)機能は、上記のアルゴリズムによる計算を実行することができる。別法として、BSCは、そのときの特定のMS/BTSの組合せに関連する記憶されたルックアップテーブルで値を検索することも可能である。ルックアップテーブルは、入手可能データレートを決定するために使用可能なパワー調整を出力する。
【0046】
図5において、ルックアップテーブルにより本発明の方法を実現することは、式(1)、(2)および(3)により本発明を実装する場合と類似している。図を参照すると、ステップ501および502は、図4に示した本発明の方法と同様である。図において、本発明の方法は、まず、ステップ501で、アクティブセット内のBTSから特定のMSで受信される相対信号強度を検出する。ステップ502で、限定アクティブセット、すなわち、このMSにサービスするBTSのアクティブセットのサブセットを作成する。ステップ503および504で、ルックアップテーブルの助けを借りて、ジオメトリおよびパワー調整(ビットあたりのパワーの差分)を決定する。パワー調整は、BTSの個々のサブセットに関連するパワー負荷値を記憶するルックアップテーブルの助けを借りて決定される。ルックアップテーブルを使用して、ワイヤレスシステムは、サブセットの入手可能データレートに必要なパワーを、そのサブセットのBTS内の残りのパワー負荷を比較し評価することによって出力する。次に、ステップ505で、各サブセットごとの入手可能データレートを決定する。サブセット内のすべてのBTSのデータレートのうちの最小値が、そのサブセットに対する入手可能データレートとして選択される。ステップ506で、すべてのサブセットの入手可能データレートのうちの最大値が、MSに対するデータレートとして選択される。
【0047】
当業者には認識されるように、ここには具体的に記載しないが、本発明の方法を適用可能なワイヤレスシステムの多くの構成がある。以上では、本発明について、好ましい実施例で説明したが、これは、本発明を具体的な実施例に限定することを意図するものではない。特に、本発明は、電話、会議通話、ボイスメール、プログラムサウンド、ビデオ電話、ビデオ会議、リモート端末、ユーザプロフィール編集、ファックス、音声帯域データ、データベースアクセス、メッセージブロードキャスト、無制限ディジタル情報、ナビゲーション、位置探索およびインターネットアクセスサービスのような、さまざまな動作シナリオで多様なデータサービスを提供する第3世代の移動体あるいはパーソナル通信システム(personal communication system)に利用可能である。本発明のバースト制御方法は、第2世代方式や、バーストデータ転送機能を有する任意のシステムでも利用可能である。
【0048】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、異なるデータレートのさまざまなユーザに対処することによって、通信システムのパフォーマンスを向上させることが可能となる。特に、高速データ伝送サービスを有するCDMAシステムのパフォーマンスを改善する、より良いバースト制御方法が実現される。さらに、個々のワイヤレスシステムユーザのスループットおよびデータレートを、特に高速データに対して増大させることが可能となる。これに伴い、このようなシステムにおけるデータチャネルの伝送レートをモニタし測定するための、より良い方法も実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられる第3世代CDMAシステムの図である。
【図2】第3世代システムの1つであるCDMA2000のさまざまなデータチャネルの図である。
【図3】本発明の方法の動作を示す図である。
【図4】本発明の方法の流れ図である。
【図5】ルックアップテーブルを実装した本発明の方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
201 パイロットチャネル(PCH)
202 専用制御チャネル(DCCH)
203 基本チャネル(FCH)
204 補助チャネル(SCH)
Claims (16)
- 複数の移動局にサービスするように動作する複数の基地トランシーバ局を有するワイヤレス通信システムのリソース割当て方法であって、
1つの移動局に対して基地トランシーバ局のアクティブセットが決定され、
該方法は、
アクティブセット内の基地トランシーバ局の組合せから複数の限定アクティブセットを作成するステップと、
該複数の限定アクティブセットのそれぞれに対する入手可能データレートを決定するステップと、
該複数の限定アクティブセットのそれぞれの入手可能データレートから1つのデータレートを選択するステップとを含むワイヤレス通信システムのリソース割当て方法。 - 請求項1に記載の方法において、該少なくとも1つの限定アクティブセットのそれぞれに対して、信号対干渉比を近似する尺度であるジオメトリを計算するステップをさらに有する方法。
- 請求項1に記載の方法において、該複数の限定アクティブセット内の基地トランシーバ局のパワー要求を評価するステップをさらに有する方法。
- 請求項2に記載の方法において、該少なくとも1つの限定アクティブセットのジオメトリは、
ジオメトリ=(限定アクティブセット内のBSからのパワーの総和)/(他のすべてのパワーの総和)
に基づいて計算され、ただし、「限定アクティブセット内のBSからのパワーの総和」は、該移動局によって受信される、該少なくとも1つの限定アクティブセット内のすべての基地トランシーバ局の全パワーであり、「他のすべてのパワーの総和」は、該移動局によって受信される他のすべてのパワーの総和である方法。 - 請求項2に記載の方法において、限定アクティブセットのジオメトリは、
ジオメトリ=(限定アクティブセット)/(アクティブセット内の他のBTS+その他)
に基づいて計算され、ただし、「限定アクティブセット」は、該移動局によって受信される、限定アクティブセット内のすべての基地トランシーバ局の全パワーであり、「アクティブセット内の他のBTS」は、アクティブセット内の他のすべての基地トランシーバ局のパワーであり、「その他」は、該移動局によって受信される他のすべてのパワーの総和である方法。 - 請求項1に記載の方法において、基地トランシーバ局の限定アクティブセットから該移動局において受信される相対信号強度を検出するステップをさらに有し、該限定アクティブセットは、
最も強力なセットのみ、
2番目に強力なセットのみ、
最も強力なセットおよび2番目に強力なセットのみ、
最も強力なセットおよび3番目に強力なセットのみ、
2番目に強力なセットおよび3番目に強力なセットのみ、および、
最も強力なセット、2番目に強力なセットおよび3番目に強力なセットのみ、
からなる群から選択され、最も強力なセット、2番目に強力なセットおよび3番目に強力なセットは、アクティブセット内の基地トランシーバ局からなる方法。 - 請求項1に記載の方法において、該少なくとも1つの限定アクティブセットのパワー調整を計算するステップをさらに有し、 該少なくとも1つの限定アクティブセットの入手可能データレートは該パワー調整に基づいて計算される方法。
- 請求項1に記載の方法において、限定アクティブセットの入手可能データレートは、該限定アクティブセット内の基地トランシーバ局のすべてのデータレートのうちの最小のデータレートである方法。
- 請求項1に記載の方法において、選択されるデータレートは、すべての入手可能データレートのうちの最大の入手可能データレートである方法。
- 請求項1に記載の方法において、ジオメトリ、フレーム誤り率および符号化構造の入力パラメータを受け取るように設定された少なくとも1つのルックアップテーブルを作成するステップをさらに有し、入手可能データレートは、該少なくとも1つのルックアップテーブルから決定される方法。
- 請求項2に記載の方法において、入力パラメータを受け取るように設定された少なくとも1つのルックアップテーブルを作成するステップをさらに有し、ジオメトリは、該少なくとも1つのルックアップテーブルから決定される方法。
- 請求項7に記載の方法において、ジオメトリ、フレーム誤り率および符号化構造の入力パラメータを受け取るように設定された少なくとも1つのルックアップテーブルを作成するステップをさらに有し、パワー調整は、該少なくとも1つのルックアップテーブルから決定される方法。
- 請求項1に記載の方法において、該システムは、順方向リンクおよび逆方向リンクを有するCDMAシステムであり、バースト伝送能力を有する方法。
- 複数の移動局にサービスするように動作する複数の基地トランシーバ局を有するワイヤレス通信システムであって、
1つの移動局に対して基地トランシーバ局のアクティブセットが決定され、 該システムは、
アクティブセット内の基地トランシーバ局の組合せから複数の限定アクティブセットを作成する手段と、
該複数の限定アクティブセットのそれぞれに対する入手可能データレートを決定する手段と、
該複数の限定アクティブセットのそれぞれの入手可能データレートから1つのデータレートを選択する手段とを含むワイヤレス通信システム。
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