JP4057424B2

JP4057424B2 - ソフトハンドオフおよびソフターハンドオフ時のワイヤレス通信システムにおけるフォワードリンクスケジューリング

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Publication number: JP4057424B2
Application number: JP2002568529A
Authority: JP
Inventors: ホルツマン、ジャック・エム; バオ、ガング
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Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2008-03-05
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Description

開示されている実施形態は一般的にワイヤレス通信に関し、より詳細にはワイヤレス通信システムにおいてフォワードリンクスケジューリングを行うことに関する。

従来、ワイヤレス通信システムはさまざまなサービスをサポートするよう求められていた。そのような通信システムは“デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラシステム用のＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５移動局ベースの局互換性標準規格”にしたがった符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムであり、この標準規格は以下でＩＳ−９５と呼ばれる。多元接続通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の利用は、“衛星または地上リピータを使用したスペクトル拡散多元接続通信システム”と題された米国特許第4,901,307号と、“ＣＤＭＡセルラ電話機システムにおいて波形を発生させるシステムおよび方法”と題された米国特許第5,103,459号とに開示されており、いずれの特許も本発明の譲受人に譲り受けられている。さらに“ワイヤレス通信システムにおいて多重搬送波フォワードリンクを使用する方法および装置”と題され、ともに保留中の米国特許出願番号第09/382,438号にも開示されている。これらすべては参照によりここに取り込まれる。

上述したＣＤＭＡシステムのようなワイヤレスシステムは近年、ワイヤレス音声通信とワイヤレスデータ通信の両方を提供するなどハイブリッドなサービスを提案してきた。このようなサービスの構成を調整するために、国際遠隔通信連盟はワイヤレス通信チャネルを介した高レートのデータおよび高品質なスピーチのサービスを提供する標準規格案の提案を求めた。予備的な提案は“ｃｄｍａ２０００ＩＴＵ−Ｒ・ＲＴＴ候補提言”と題されて遠隔通信工業協会により発行されており、参照によりここに取り込まれるとともに以下でｃｄｍａ２０００と呼ばれる。基本チャネルおよび補助チャネルを介して非音声データを送信するさまざまな方法がｃｄｍａ２０００で開示されている。

ＣＤＭＡシステムにおいてユーザは１つ以上の基地局を介してネットワークと通信する。例えば遠隔局（ＲＳ）上のユーザは、ワイヤレスリンクを介して基地局（ＢＳ）にデータを送信することにより、インターネットのような地上ベースのデータ源と通信することができる。遠隔局には、移動加入者用のセルラ電話機、コードレス電話機、ページング装置、ワイヤレスローカルループ装置、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、インターネットテレフォニー装置、衛星通信システムのコンポーネント、あるいは通信システムの他の任意の構成装置が含まれてもよい。ＲＳとＢＳとの間のリンクは一般的に“リバースリンク”と呼ばれている。ＢＳはデータを受信し、このデータを基地局制御装置（ＢＳＣ）を介して地上ベースのデータネットワークにルーティングする。データがＢＳからＲＳに送信されるとき、このデータは“フォワードリンク”上で送信される。ＣＤＭＡ・ＩＳ−９５システムにおいて、フォワードリンク（ＦＬ）とリバースリンク（ＲＬ）とは別々の周波数に割り当てられている。

１回の通信で遠隔局は少なくとも１つの基地局と通信する。しかしながらＣＤＭＡのＲＳはソフトハンドオフ時などに同時に複数のＢＳと通信することもできる。ソフトハンドオフは、前の基地局との既存のリンクを終了させる前に新しい基地局と新しいフォワードリンクおよびリバースリンクを確立する処理である。ソフトハンドオフは呼をドロップさせるおそれをできるだけ小さくする。呼をドロップするとは、意図せずシステムからの接続を切断されることである。ソフトハンドオフ処理時にＲＳと１つより多いＢＳとの間に通信を提供する方法および装置は、“ＣＤＭＡセルラ電話機システムにおける移動支援型ソフトハンドオフ”と題された米国特許第5,267,261号で開示されている。この特許は、本発明の譲受人に譲り受けられ参照によりここに取り込まれる。ソフターハンドオフは、前のセクタとの既存のリンクを終了する前に現在の基地局の新しいセクタとフォワードリンクおよびリバースリンクを確立する処理である。

ワイヤレスデータアプリケーションへの要求が高まるにつれ、高度に効率的な音声およびデータワイヤレス通信システムへの必要性が急速に高まってきている。固定サイズの符号チャネルフレーム内のデータを送信する１つの方法は、“送信用データのフォーマットのための方法および装置”と題された米国特許第5,504,773号で開示されている。この特許は、本発明の譲受人に譲り受けられ参照によりここに取り込まれる。非音声データまたは音声データはＩＳ−９５標準規格にしたがい、14.4kbpsの高さのデータレートを持つ20msec幅の複数の符号チャネルフレームに分けられる。

音声サービスとデータサービスとの重要な相違は、音声サービスが厳格に固定された遅延要求を有する点にある。一般的に音声サービスの最大の一方向遅延は100msecより小さくなければならない。これに対して、選択的に企図されたデータサービスの遅延は、100msecより上であっても、通信システムの効率を最適化するために用いることができる。例えば比較的長い遅延を要求するエラー訂正符号化技術をデータサービス送信で利用することができる。

データ送信の質や効率を計るパラメータには、データパケットを転送するのに必要な送信遅延や、システムの平均スループットレート等がある。上述のように送信遅延は、データすなわち“非音声”通信においては、音声すなわち“音声−データ”通信に対するのと同じ影響は有しない。それでもなお、遅延はデータ通信システムの質を計るために重要なメトリックなのでこれを無視することはできない。平均スループットレートは通信システムのデータ送信容量の効率を示す。

さらに、ワイヤレス通信システムにおいて、信号用の送信エネルギーが最小値に維持される一方で信号用の品質パフォーマンス要求を満たす場合には容量が最大となる。すなわち、送信された音声データまたは非音声データの品質は受信時に著しく低下することはない。受信信号の質を計るものの１つに、受信機における搬送波干渉比（Ｃ／Ｉ）がある。受信機で一定のＣ／Ｉを維持する送信電力制御システムを提供することが望ましい。そのようなシステムは“ＣＤＭＡセルラ電話機システムにおいて送信電力を制御する方法および装置”と題された米国特許第5,056,109号で開示され、この特許は本発明の譲受人に譲り受けられ参照によりここに取り込まれる。

セルラシステムにおいて、任意のユーザのＣ／Ｉがカバーレッジエリア内のＲＳの位置の関数であることはよく知られている。サービスのあるレベルを維持するために、ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡシステムは周波数を繰り返し利用する技術を用いている。すなわちすべての周波数チャネルおよび／または時間スロットが各基地局で使用されるわけではない。ＣＤＭＡシステムでは同一周波数のチャネル割当てがシステムの各セルで繰り返し利用され、これにより最大効率が向上する。ＲＳに関するＣ／Ｉは基地局からユーザのＲＳへのフォワードリンク上でサポート可能な情報レートを決定する。ワイヤレス通信システムで高レートのデジタルデータを送信する例示的なシステムは、“より高いレートのパケットデータ送信のための方法および装置”と題された米国特許出願番号第08/963,386号で開示され、この特許出願は本発明の譲受人に譲り受けられ参照によりここに取り込まれる。

ＲＳに関するＣ／Ｉがフォワードリンク上でサポート可能な情報レートを決定するので、利用される各周波数チャネル用の送信情報やＣ／Ｉ情報の履歴を知ることが有益となる。この情報は一般的にＲＳで収集されＢＳに通知される。しかしこの通知は高価なシステムリソースを使用している。かかる通知の要求を除去する発明が必要である。第１のチャネル上でのＢＳ送信電力レベルが、第２のチャネル上で追加のデータを送信するのに好ましいスロットを予測するために用いられることが好ましい。

通信チャネルの情報を利用してチャネル状態が良好の時に主に送信することによりＣＤＭＡシステムの容量を増やすことは技術的によく知られている。S.W.Kim & A.Goldsmithによる“符号分割多元接続通信における短縮電力制御”Globecom(1997)、R.Knopp & P.Humbletによる“周波数選択可能なフェージングチャネルにわたる多元接続”PIMRC(1995)、A.Goldsmith & P.Varaiyaによる“電力制御によるスペクトル効率の向上”ICC(1993)等を参照されたい。この技術は一般的に“ウォーターファイリング”と呼ばれている。

セルラまたはＰＣＳ・ＣＤＭＡシステムに生じる問題は、あるＢＳにより近いユーザがウォーターファイリング方法では恵まれているという公平性の問題である。したがって、トータルスループットとユーザ間の公平性とはトレードオフの関係にある。

搬送波干渉比（Ｃ／Ｉ）によってのみ与えられるプライオリティに基づくアルゴリズムによって、最良のチャネルを持つＢＳに近いユーザに常にすべての電力が与えられる。これによりシステムスループットは最大となるが、ＢＳから離れたユーザにとっては不公平である。D.Tseにより最近紹介され、“レート適応およびスケジューリングによるフォワードリンクマルチユーザダイバーシティ”（未刊行）と題された１つの解決方法は、非常に長い間送信を行っていないユーザのプライオリティを上げることで公平性をもたらすスループットモニタリングを有することで、スループットと公平性との折り合いを見出そうとしている。それにも関わらず、公平性とシステムスループットとの両方を満足させる改良されたフォワードリンクスケジューリング技術を提供する技術的な必要性が存在する。

ここで開示される実施形態は、ワイヤレス通信システムで使用される補助チャネル上のデータに関する送信レートおよび送信電力レベルをスケジューリングするソフトハンドオフおよびソフターハンドオフに拡張された方法を提供することによって、上述の必要性に対処している。したがって、本発明の１つの観点において、ソフターハンドオフの際にワイヤレス通信システムにおいてデータユーザの送信レートおよび送信電力レベルをスケジューリングする方法には、少なくとも２つのセクタを持つ基地局と遠隔局との間でセクタ毎に少なくとも１つの第１のチャネルを介して音声データを有する信号を送信し、セクタ毎に少なくとも１つの第１のチャネルを介して送信された音声データに関する送信電力レベルの比を基地局で測定し、送信電力レベルの比に関する履歴プロファイルを決定し、送信電力比レベルに関する履歴プロファイル使用して、追加のデータを送信するための第２のチャネルの送信電力レベルおよびデータレートを選択することが含まれる。

別の観点で、ワイヤレス通信システムにおいてデータユーザの送信レートおよび送信電力レベルをスケジューリングする方法には、基地局と遠隔局との間で少なくとも１つの第１のチャネルを介して音声データを有する信号を送信し、少なくとも１つの第１のチャネルを介して送信された音声データに関する送信電力レベルを基地局で測定し、送信電力レベルに関する履歴プロファイルを決定し、送信電力レベルに関する履歴プロファイルを使用して追加のデータを送信するための第２のチャネルの送信電力レベルおよびデータレートを選択し、平均要求電力に基づいてソフトハンドオフの電力レベルと送信レートとを選択し、ソフトハンドオフ中にソフトハンドオフの電力レベルと送信レートで連続的にユーザに送信することが含まれる。

図１から図１０は、開示された実施形態のさまざまな方法および装置の例を示す。説明を簡単にし、意図された限定をしないために、装置の例はさまざまなハードウェアコンポーネントや相互接続部により具体化されうる信号処理装置として説明される。これらの信号処理装置に関する別の配置は、以下の詳細な説明を読めば当業者に明らかとなるだろう。

（動作）
ＩＳ−９５は基地局（ＢＳ）に最大８つ（８）のフォワードリンクと最大８つ（８）のリバースリンクを使用して遠隔局（ＲＳ）と通信できるようにすることにより中程度データレート（ＭＤＲ）でのデータの送信をサポートする。何らかの同様のシステムを使用したより高いデータレート（ＨＤＲ）の送信にも対処するさらなる改良がなされている。一般的に通信の質を維持するのに必要な限りで最も低い電力レベルで送信される場合、データはＢＳとＲＳ間でより効率的に通信することができる。

音声データの送信は、基地局と通信する互いに関係を持たない大量のユーザと適正に動作するマルコフ音声統計とに基づいて、ＲＦ容量とＲＦ安定度の両方を調整している。これら互いに関係を持たない大量のユーザは、予測どおり安定しておりかつ対数正規なフォワードリンクＲＦ送信電力分配をもたらす。このフォワードリンクＲＦ電力の予測性がなければ、フォワードリンク電力制御および移動支援型ハンドオフは不安定なものとなるだろう。

しかしながら、インターネットからデータをダウンロードするような非音声データの送信は適正に動作しない。データトラフィックはバーストしてしまうことが多く、比較的長い期間の最大レートの送信と、その後の比較的長い期間の最小レートの送信とがもたらされる。ＭＤＲやＨＤＲネットワークの出現によりこれらの影響はより顕著になる。互いに関連している音声リンクとは異なり、これらのリンクは最大レートと最小レート間でともに切り替わり、さらにともに電力制御されている。このことは、フォワードリンク電力分配が全体的に明らかに不安定かつ非対数正規（non-log-normal）となってしまうような影響を与えかねない。

典型的な通信ネットワークにおいて、ＲＳユーザ（ユーザ）は基地局あるいはこれが通信する局に関係したユーザの位置にしたがって異なる無線周波数（ＲＦ）要求を持つ。ユーザのＲＦ環境が悪化するほど、一定量のデータを配信するのに基地局でより多くの電力が必要とされる。したがって、不十分なＲＦ環境を経験しているユーザはより多くのネットワーク容量を使用する。例えば物理的に異なる位置にいるユーザは、ユーザが建物のＲＦシャドウに立ち入っている一方で、別のユーザは木のＲＦシャドウに立ち入っているかも知れないというような異なるフェージング状態を経験する。これらの状態により受信信号の強度が低減し、フェージングが生じていない場合よりも質の悪い受信信号がもたらされてしまう。フェージングを克服するためには送信電力を増加させることができる。

図１に示すように、ＢＳからＲＳに送信される音声データ用の送信電力レベルは時間と共に変化しうる。例えば時間１０２ではＢＳからユーザ＃１へ音声データを送信するのに使用される電力レベルは最大値をとる。時間１０４ではユーザ＃２に音声データを送信するのに必要な電力レベルは最小値をとる。時間１０６ではユーザ＃１とユーザ＃２に関する平均音声データ送信電力レベルは最小値をとる。本発明の第１の実施形態において、図２に示すスロット１０８は、ユーザ＃２のデータチャネル上で追加のデータを送信するのに好ましい時間あるいはスロットである。この決定は基地局で測定された音声データ送信電力レベルを利用してなされる。第１のチャネル上での音声データの送信のために予測されたＢＳ電力レベルに基づいて第２のチャネル上でユーザに送信されるべき非音声データを選択することにより最大データスループットが最大となり、第２のチャネルに関するＲＳからＢＳへの任意の品質メトリックの通知は必要とされない。

この基本的な方法により、音声データ送信に１）最小帯域幅、２）最大遅延ウィンドウ、および３）任意のデータレートが確実に保証される。しかしながら非音声データのユーザは一般的にあまり厳しくない通信品質要求しか持たないので、送信データレートは変化するかも知れない。もっとも本発明は専ら非音声データ送信のために利用されてもよい。本実施形態において、非音声データは１つ以上のフォワードリンクチャネルを使用して通信されるが、固定された最大の総送信電力を有している。送信電力レベルが総許容送信電力レベルよりも確実に下回っているデータレートで通信が送信される。これはまずフルレートの基本チャネルを利用し、その後送信用に補助チャネルを利用することにより達成される。補助チャネル上で送信するのに使用される送信電力は、基本チャネル上で送信するためにＢＳで測定された送信電力から決定される。にもかかわらず、非音声データを送信するのに使用されるチャネル用の送信電力レベルは合計で総許容送信電力よりも下回る値となる。

図３は例示的な実施形態にしたがったＣＤＭＡネットワークで使用される方法のステップ３００を示すフローチャートである。この方法はステップ３０２で開始し、タスク３０４でデータ信号がＢＳからＲＳに送信される。上述のようにこの送信データは第１のチャネル上で送信される音声および／または非音声データを有していてもよく、第１のチャネルはここで基本チャネルとも呼ばれる。第１のチャネルはフォワードリンクチャネルの一部分であり、より高いレベルのデータと電力制御情報の組み合わせをＢＳからＲＳに搬送する。第２のチャネルもフォワードリンクチャネルの一部分であり、第１のチャネルまたはフォワード専用制御チャネルとともに動作して向上したデータ配信サービスを提供する。第２のチャネルは一般的に補助チャネルと呼ばれるが、専用基本チャネルであってもよい。

音声データ送信が生じると、この送信を受信するＲＳは受信された通信の品質を示す予め選択されたメトリックを測定する。これらのメトリックにはビットエラーレートだけでなく一般的に用いられる他のメトリックが含まれていてよい。受信信号の品質が低下して低いままであれば、ＲＳはタスク３０８で代表的な値をＢＳに通知する。このメッセージにより第１のチャネル上で送信されるデータのための送信電力の増加、減少、あるいは不変が求められていることが示される。

ＢＳは基本チャネル上でデータを送信し、送信電力レベルはタスク３１２のＢＳでモニタされる。合計された送信レベルおよび分配を示すダイナミック値がタスク３１４で決定される。この実施形態でダイナミック値は瞬間平均送信電力レベルを示していてもよい。他の実施形態では、ダイナミック値が第１のチャネル送信に関する選択された時間点での最低送信電力値を表している限り、ダイナミック値は技術的に知られた多くの方法で決定されてもよい。これらのダイナミック値を用いて、第２のチャネル上でデータを送信するために最適なスロットをタスク３１６で予測することができる。データを必要とするＲＳユーザのための非音声データが選択され、そのデータが送信される。非音声データ通信が完了すると、方法はタスク３２０で終了する。しかしながら、通信が完了しない場合、あるいは別のユーザに向けた送信が望まれる場合には、方法はタスク３１８で繰り返される。当業者であれば、図３に示されるステップの順序は限定されないことを理解するだろう。方法は、開示された実施形態の範囲を逸脱することなく示されているステップを省略したり並べ替えることにより容易に修正される。

（ハードウェアコンポーネントおよび相互接続部）
上述したさまざまな方法の実施形態に加えて、本発明の異なる観点ではこれらの方法を実行するために使用される装置の実施形態が検討される。

図４Ａは例示的な実施形態にしたがって使用するよう構成された移動局（ＭＳ）４０１を表す簡単なブロックを示す。ＭＳ４０１は基地局（示されていない）からｃｄｍａ２０００多重搬送波ＦＬを用いて信号を受信する。この信号は以下で説明するように処理される。ＭＳ４０１はｃｄｍａ２０００ＲＬを使用して情報を基地局に送信する。図４Ｂは例示的な実施形態にしたがった、ＭＳ４０１が送信する情報を準備するために使用されるチャネル構成を表すより詳細なブロックを示す。この図で、以下で信号と呼ばれる送信されるべき情報はビットのブロックに構成されたビットで送信される。ＣＲＣおよびテールビット発生器（発生器）４０３は信号を受信する。発生器４０３は周期冗長チェック符号を使用して、受信機で受信される際に信号の質を決定するのを支援するパリティチェックビットを発生させる。これらのビットは信号に含まれている。テールビット（一定の連続したビット）もまたデータブロックの終端に付加され、符号器４０５を既存の状態にリセットする。

符号器４０５は信号を受信してエラー訂正の目的で信号に冗長を組み込む。どのように冗長を信号に組み込むかを決定するために異なる“符号”が使用されてもよい。これらの符号化されたビットはシンボルと呼ばれる。繰り返し発生器４０７は、予め定められた回数受信するまでシンボルを繰り返し、シンボルの一部分が送信がエラーによって失われても送信されている情報の品質全体に影響を与えることないようにする。ブロックインターリーバ４０９はシンボルをとりジャンブル（jumble）する。ロング符号発生器４１１はジャンブルされたシンボルを受信し、予め定められたチップレートで生じた擬似雑音シーケンスを使用してこのシンボルをスクランブルする。各シンボルはスクランブルシーケンスの擬似雑音チップの１つにより排他的論理和がとられる。

方法に関して上述で説明されたように、情報は１つより多い搬送波（チャネル）を用いて送信されてもよい。したがって、デマルチプレクサ（示されていない）は入力信号“ａ”をとり、入力信号がリカバされうるような方法でこれを複数の出力信号に分割することができる。１つの実施形態で信号“ａ”は３つの別々の信号に分割される。各信号は選択されたデータタイプを表しており、データタイプ信号毎に１つのＦＬチャネルを用いて送信される。別の実施形態では、デマルチプレクサは信号“ａ”をデータタイプ毎に２つの成分に分けてもよい。開示された実施形態では、ペアレント信号から発生した別個の信号が配列に関係なく１つ以上のチャネルを利用して送信されてもよいとしている。

さらにこの技術は完全または部分的に同一のＦＬチャネルを用いて送信される信号を持つ複数のユーザに応用されてもよい。例えば４人の異なるユーザからの信号が同一の３つのＦＬチャネルを用いて送信される場合、３つの信号のそれぞれは各信号を３つの成分にデマルチプレクスすることによって“チャネル化”され、ここで各成分は異なるＦＬチャネルを用いて送信される。各チャネルに対して、それぞれの信号はともに多重化され、ＦＬチャネル毎に１つの信号が形成される。その後ここに示されている技術を利用して信号が送信される。デマルチプレクスされた信号はその後ウォルシュ符号器（示されていない）により符号化され、乗算器（示されていない）により２つの成分、成分ＩとＱとに分けられる。これらの成分は加算器によって加算され、遠隔局（示されていない）に通信される。

図５Ａはワイヤレス通信装置５００に具体化されている送信システムの例示的な実施形態の機能ブロック図を示す。当業者であれば、この図で示される特定の機能ブロックが本発明の他の実施形態にはなくてもよいことを理解するだろう。図５Ｂのブロック図はＴＩＡ／ＥＩＡ標準規格ＩＳ−９５Ｃにしたがった操作に適合した実施形態に対応し、ＩＳ−２０００、あるいはＣＤＭＡアプリケーション用のｃｄｍａ２０００と呼ばれる。他の実施形態は、標準規格機関ＥＴＳＩとＡＲＩＢにより提案された広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）標準規格を含む他の標準規格にとっても有効である。ＷＣＤＭＡ標準規格のリバースリンク変調とＩＳ−９５Ｃ標準規格のリバースリンク変調との間の幅広い類似性により、開示された実施形態のＷＣＤＭＡ標準規格に対する拡張が、本発明の範囲から逸脱することなく達成されることが当業者に理解されるだろう。

図５Ａの例示的な実施形態において、ワイヤレス通信装置はショート直交拡散シーケンスにより互いに区別された情報の複数の別個のチャネルを送信する。このことは“高データレートＣＤＭＡワイヤレス通信システム”と題された米国特許出願番号第08/886,604号に開示され、この特許出願は本発明の譲受人に譲り受けられここに参照により組み込まれる。５つの別々の符号チャネルがワイヤレス通信装置により送信される。１）第１の補助データチャネル５３２、２）パイロットおよび電力制御シンボルの時間多重化チャネル５３４、３）専用制御チャネル５３６、４）第２の補助データチャネル５３８、および５）基本チャネル５４０である。第１の補助データチャネル５３２および第２の補助データチャネル５３８は、ファクシミリ、マルチメディアアプリケーション、ビデオ、電子メールメッセージあるいはデジタルデータの他の形式のような基本チャネル５４０の容量を超えたデジタルデータを搬送する。パイロットおよび電力制御シンボルの多重化チャネル５３４は、基地局によるデータチャネルのコヒーレント復調に対処するためにパイロットシンボルを搬送し、さらにワイヤレス通信装置５００と通信する１つまたは複数の基地局の送信エネルギーを制御するために電力制御ビットを搬送する。制御チャネル５３６はワイヤレス通信装置５００の動作モード、ワイヤレス通信装置５００の性能、および他の必要なシグナリング情報のような制御情報を基地局に搬送する。基本チャネル５４０はワイヤレス通信装置から基地局へ主要情報を搬送するために使用されるチャネルである。スピーチ送信の場合、基本チャネル５４０はスピーチデータを搬送する。

補助チャネル５３２および５３８は符号化され、示されていない手段によって送信用に処理され、変調器５２６に提供される。電力制御ビットは繰り返し発生器５２２に提供される。繰り返し発生器５２２は電力制御ビットをマルチプレクサ（ＭＵＸ）５２４に提供する前にこのビットの繰り返しを提供する。ＭＵＸ５２４で冗長電力制御ビットがパイロットシンボルにより時間多重化され、線５３４上で変調器５２６に提供される。

メッセージ発生器５１２は必要な制御情報メッセージを発生させ、この制御メッセージをＣＲＣおよびテールビット発生器５１４に提供する。ＣＲＣおよびテールビット発生器５１４は１組の周期冗長チェックビットを追加し、さらに予め定められた組のテールビットを制御メッセージに追加して基地局の受信サブシステムでデコーダのメモリをクリアする。この周期冗長チェックビットは、基地局で復号の正確さをチェックするために用いられるパリティビットである。メッセージはその後符号器５１６に提供される。符号器５１６は制御メッセージを受けてフォワードエラー訂正符号化を行う。符号化されたシンボルは繰り返し発生器５１８に提供される。繰り返し発生器５１８は符号化されたシンボルを繰り返し、送信時に追加の時間ダイバーシティを提供する。このシンボルはその後インターリーバ５２０に提供される。インターリーバ５２０はシンボルを予め定められたインターリービング形式にしたがって並べ替える。インターリーブされたシンボルは線５３６上で変調器５２６に提供される。

可変レートデータ源５０２は可変レートデータを発生させる。例示的な実施形態において可変レートデータ源５０２は、“可変レートボコーダ”と題された米国特許第5,414,796号に開示されているような可変レートスピーチ符号器であり、この発明は本発明の譲受人に譲り受けられ参照によりここに取り込まれる。可変レートボコーダはワイヤレス通信において広く用いられている。というのも、可変ボコーダの使用によりワイヤレス通信装置のバッテリ寿命が伸び、認識されるスピーチの質に最小限の影響しか与えることなくシステム容量を増加させるからである。米国電気通信工業会は暫定標準規格ＩＳ−９６および暫定標準規格ＩＳ−７３３のような標準規格で、最も広く用いられている可変レートスピーチ符号器を規格化した。これらの可変レートスピーチ符号器は４つの可能なレートでスピーチ信号を符号化する。この４つの可能なレートは、音声アクティビティのレベルにしたがってフルレート、１／２レート、１／４レートあるいは１／８レートと呼ばれる。レートはスピーチのフレームを符号化するために用いられるビットの数を示し、フレーム毎に変化する。フルレートは予め定められた最大数のビットを使用してフレームを符号化する。１／２レートは予め定められた最大数のビットの半分を使用してフレームを符号化する。１／４レートは予め定められた最大数のビットの１／４を使用してフレームを符号化する。１／８レートは予め定められた最大数のビットの１／８を使用してフレームを符号化する。

可変レートデータ源５０２は符号化されたスピーチフレームをＣＲＣおよびテールビット発生器５０４に供給する。ＣＲＣおよびテールビット発生器５０４は基地局で復号の正確さをチェックするために用いられるパリティビットである１組の周期冗長チェックビットを追加し、さらに基地局でデコーダのメモリをクリアするために予め定められた組のテールビットを制御メッセージに追加する。フレームはその後符号器５０６に提供される。この符号器５０６はスピーチフレーム上にフォワードエラー訂正符号化を行う。符号化されたシンボルは繰り返し発生器５０８に提供され、この繰り返し発生器５０８は符号化されたシンボルの繰り返しを提供する。シンボルはその後インターリーバ５１０に提供され、予め定められたインターリービング形式にしたがって並べ替えられる。インターリーブされたシンボルは線５４０上で変調器５２６に提供される。

例示的な実施形態において、変調器５２６はデータチャネルを符号分割多元接続変調形式にしたがって変調し、変調された信号をアンテナ５３０を介して送信するためにデュプレクサ５２８を介して提供する。ＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００システムにおいて、20msのフレームが16組の均等数のシンボルに分割される。これは電力制御グループと呼ばれる。電力制御の呼び名は、各電力制御グループに対してフレームを受信した基地局が基地局での受信リバースリンク信号の十分性の決定に応答して電力制御命令を出すという事実に基づく。

図５Ｂは、図５Ａの変調器５２６の例示的な実施形態の機能ブロック図を示す。第一の補助データチャネルのデータは線５３２を通って拡散素子５４２に提供される。この拡散素子５４２は予め定められた拡散シーケンスにしたがって補助チャネルデータをカバーする。例示的な実施形態において、拡散素子５４２は補助チャネルのデータをショートウォルシュシーケンス（++--）で拡散する。拡散データは相対利得素子５４４に提供される。この相対利得素子５４４はパイロットおよび電力制御シンボルのエネルギーと比較して、拡散補助チャネルのデータの利得を調整する。利得調整された補助チャネルは加算素子５４６の第一の加算入力に提供される。パイロットおよび電力制御多重化シンボルは線５３４を通って加算素子５４６の第二の加算入力に提供される。

制御チャネルデータは線５３６を通って拡散素子５４８に提供される。この拡散素子５４８は補助チャネルデータを予め定められた拡散シーケンスにしたがってカバーする。例示的な実施形態において、拡散素子５４８は補助チャネルデータをショートウォルシュシーケンス（++++++++--------）で拡散する。拡散データは相対遅延素子５５０に提供され、相対遅延素子５５０は拡散制御チャネルデータの利得をパイロットおよび電力制御シンボルのエネルギーと比較して調整する。利得調整された制御データは加算素子５４６の第３の加算入力に提供される。加算素子５４６は利得調整された制御データシンボルと、利得調整された補助チャネルのシンボルと、時間多重化されたパイロットおよび電力制御シンボルとを加算して、その和を乗算器５６２の第１の入力と乗算器５６８の第１の入力とに提供する。

第２の補助チャネルは線５３８を通って拡散素子５５２に提供される。この拡散素子５５２は補助チャネルデータを予め定められた拡散シーケンスにしたがってカバーする。例示的な実施形態において、拡散素子５５２は補助チャネルデータをショートウォルシュシーケンス（++--）で拡散する。拡散データは相対利得素子５５４に提供される。この相対利得素子５５４は拡散補助チャネルデータの利得を調整する。利得調整された補助チャネルデータは加算器５５６の第１の加算入力に提供される。

基本チャネルのデータは線５４０を通って拡散素子５５８に提供される。この拡散素子５５８は基本チャネルのデータを予め定められた拡散シーケンスにしたがってカバーする。例示的な実施形態において、拡散素子５５８は基本チャネルのデータをショートウォルシュシーケンス（++++----++++----）で拡散する。拡散データは相対利得素子５６０に提供される。相対利得素子５６０は拡散基本チャネルデータの利得を調整する。利得調整された基本チャネルのデータは加算素子５５６の第２の加算入力に提供される。加算素子５５６は利得調整された第２の補助チャネルデータシンボルと基本チャネルデータシンボルとを加算して、その和を乗算器５６４の第１の入力と乗算器５６６の第１の入力とに提供する。

例示的な実施形態において、２つの異なるショートＰＮシーケンス（PN_IおよびPN_Q）を使用する擬似雑音拡散がデータを拡散するために用いられる。例示的な実施形態において、ショートＰＮシーケンスPN_IおよびPN_QはロングＰＮ符号により乗算され、追加のプライバシを提供する。擬似雑音シーケンスの発生は技術的によく知られており、“ＣＤＭＡセルラ電話機システムにおける信号波形の発生のためのシステムおよび方法”と題された米国特許第5,103,459号で開示されており、この特許は本発明の譲受人によって譲り受けられここに参照により取り込まれる。ロングＰＮシーケンスは乗算器５７０および５７２の第１の入力に提供される。ショートＰＮシーケンスPN_Iは乗算器５７０の第２の入力に提供され、ショートＰＮシーケンスPN_Qは乗算器５７２の第２の入力に提供される。

乗算器５７０から結果として得られたＰＮシーケンスは乗算器５６２および５６４のそれぞれの第２の入力に提供される。乗算器５７２から結果として得られたＰＮシーケンスは乗算器５６６および５６８のそれぞれの第２の入力に提供される。乗算器５６２からの積シーケンスは減算器５７４の加算入力に提供される。乗算器５６４からの積シーケンスは加算素子５７６の第１の加算入力に提供される。乗算器５６６からの積シーケンスは減算器５７４の減算入力に提供される。乗算器５６８からの積シーケンスは加算素子５７６の第２の加算入力に提供される。

減算器５７４からの異なるシーケンスはベースバンドフィルタ５７８に提供される。ベースバンドフィルタ５７８は異なるシーケンス上で必要なフィルタリングを実行して、フィルタされたシーケンスを利得素子５８２に提供する。利得素子５８２は信号の利得を調整して利得調整された信号をアップコンバータ５８６に提供する。アップコンバータ５８６は利得調整された信号をＱＰＳＫ変調形式にしたがってアップコンバートして、アップコンバート信号を加算素子５９０の第１の入力に提供する。

加算素子５７６からの和シーケンスはベースバンドフィルタ５８０に提供される。ベースバンドフィルタ５８０は異なるシーケンス上で必要なフィルタリングを実行して、フィルタされたシーケンスを利得素子５８４に提供する。利得素子５８４は信号の利得を調整して利得調整された信号をアップコンバータ５８８に提供する。アップコンバータ５８８は利得調整された信号をＱＰＳＫ変調形式にしたがってアップコンバートして、アップコンバート信号を加算素子５９０の第２の入力に提供する。加算素子５９０は２つのＱＰＳＫ変調信号を加算してその結果を送信機（示されていない）に提供する。

ここで図６Ａを参照すると、基地局６００の選択された部分の機能ブロック図が例示的な実施形態にしたがって示されている。ワイヤレス通信装置５００（図５Ｂ）からのリバースリンクＲＦ信号は受信機（ＲＣＶＲ）６０２により受信される。この受信機６０２は受信リバースリンクＲＦ信号を基地局周波数にダウンコンバートする。例示的な実施形態において、受信機６０２はＱＰＳＫ復調形式にしたがって受信信号をダウンコンバートする。復調器６０４はその後ベースバンド信号を復調する。復調器６０４は以下の図６Ｂを参照してさらに説明される。

復調信号は累算器６０６に提供される。累算器６０６はシンボルの冗長送信電力制御グループのシンボルエネルギーを加算する。累算されたシンボルエネルギーはデインタリーバ６０８に提供され、予め定められたデインタリービング形式にしたがって並べ替えられる。並べ替えられたシンボルはデコーダ６１０に提供され、送信フレームの推定値を提供する。送信フレームの推定値はその後ＣＲＣチェック６１３に提供される。このＣＲＣチェック６１３は送信フレームに含まれるＣＲＣビットに基づいてフレームの推定値の正確さを決定する。

例示的な実施形態において、基地局６００はリバースリンク信号上にブラインドデコーディングを行う。ブラインドデコーディングは受信機が送信の事前のレートを知らない可変レートデータをデコーディングする方法を示す。例示的な実施形態において、基地局６００はデータをそれぞれの可能性のあるレート仮定にしたがって累算し、デインタリーブし、さらにデコードする。最適な推定値として選択されたフレームはシンボルエラーレート、ＣＲＣチェック、およびヤマモトメトリックのような品質メトリックに基づいている。

各レート仮定に対するフレームの推定値は制御プロセッサ６１７に提供され、デコードされた推定値のそれぞれに対する１組の品質メトリックもまた提供される。これらの品質メトリックにはシンボルエラーレート、ヤマモトメトリックおよびＣＲＣチェックが含まれていてもよい。制御プロセッサ６１７はデコードされたフレームの１つを遠隔局ユーザに選択的に提供するかあるいはフレームの消去を行う。

例示的な実施形態において、図６Ａで示される復調器６０４は各情報チャネルに対して１つの復調チェーンを持つ。例示的な復調器６０４は例示的な変調器によって変調された信号に複合復調を行う。前述された受信機（ＲＣＶＲ）６０２は受信リバースリンクＲＦ信号をＱおよびＩベースバンド信号を生成するためにベースバンド周波数にダウンコンバートする。逆拡散器６１４および６１６は図５Ａからのロング符号を用いてＩおよびＱベースバンド信号をそれぞれ逆拡散する。ベースバンドフィルタ（ＢＢＦ）６１８および６２０はそれぞれＩおよびＱベースバンド信号をフィルタする。

逆拡散器６２２および６２４は図５ＢのPN_Iシーケンスを用いてそれぞれＩおよびＱ信号を逆拡散する。同様に、逆拡散器６２６および６２８は図５ＢのPN_Qシーケンスを用いてそれぞれＱおよびＩ信号を逆拡散する。逆拡散器６２２および６２４の出力は合成器６３０で合成される。逆拡散器６２８の出力は合成器６３２で逆拡散器６２４の出力から減算される。合成器６３０と６３２のそれぞれの出力はその後、図５Ｂの対象となる特定のチャネルをカバーするために使用されたウォルシュ符号を有するウォルシュアンカバラー６３４および６３６でウォルシュアンカバーされる。

合成器６３０および６３２のそれぞれの出力もまた累算器６３８および６４０により１つのウォルシュシンボルで加算される。累算器６３８および６４０のそれぞれの出力はその後パイロットフィルタ６４６および６４８に適用される。パイロットフィルタ６４６および６４８はパイロット信号データ５３４（図５Ａを参照）の推定された利得および位相を決定することによってチャネル状態の推定値を発生させる。パイロットフィルタ６４６の出力はその後複合乗算器６５０および３５２における累算器６４２および６４４のそれぞれの出力によって複合多重化される。同様に、パイロットフィルタ６４８の出力は複合乗算器６５４および６５６の累算器６４２および６４４のそれぞれの出力により複合多重化される。複合乗算器６５４の出力はその後合成器６５８の複合乗算器６５０の出力と加算される。複合乗算器６５６の出力は合成器６６０の複合乗算器６５２の出力から減算される。最後に、合成器６５８および６６０の出力は合成器６６２で合成され対象となる復調信号を生成する。

前述した特定の記載にかかわらず、この開示の利益を有する当業者は上述の装置が開示された実施形態の範囲から逸脱することなく異なる構成の機械で実現されてもよいことを認めるだろう。同様に、類似の方法を発展させてもよい。特定の装置、例えば図６Ｂに示す加算素子６２２のようなコンポーネントの１つは、機能図では別々の素子として示されているが、加算素子６２６と合成していてもよい。

（信号伝送媒体）
上述した方法は例えば基地局を操作して一連の機械読み取り可能命令を実行させることにより実現されてもよい。これらの命令はさまざまなタイプの信号伝送媒体内にあってもよい。この点、本発明の１つの実施形態はデジタル信号プロセッサにより実行可能な機械読み取り可能命令のプログラムを確実に具体化して上述の方法を実行する信号伝送媒体を具備した、プログラムされた製品あるいは製造物を考慮している。

信号伝送媒体は任意のタイプのデジタルデータ記憶媒体を具備していてもよい。例示的なデジタルデータ記憶媒体は図７で示される。他の例示的な記憶媒体は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルデータまたは基地局によりアクセス可能な光学記憶装置、電子読み出し専用メモリ、あるいは他の適切な信号伝送媒体を具備していてもよい。例示的な本発明の実施形態において、機械読み取り可能命令はＣ、Ｃ＋、Ｃ＋＋または他の符号化言語のような言語にしたがったソフトウェアオブジェクト符号を有していてもよい。

（フォワードリンクスケジューリングアルゴリズム）
１つの実施形態において、ＢＳ（示されていない）は図８のフローチャートで示される方法のステップを実行してワイヤレス通信システムにおけるフォワードリンクスケジューリングを達成するよう構成されている。特定の実施形態にしたがって以下の条件が適用されてもよい。（１）Ｎ人の補助チャネル（ＳＣＨ）データユーザがおり、各人は基本チャネル（ＦＣＨ）に関連付けられている。（２）ＳＣＨアクティブセット＝１かつＦＣＨアクティブセット＞＝１である。（３）ターボデコーダがＳＣＨに対して使用され、重畳デコーダがＦＣＨに対して使用される。（４）ブラインドレート決定がＳＣＨユーザに対して使用され、最大３レートが決定される（迅速な予測のために必要に応じて）。（５）予測装置は（システムシミュレーションで示されていないが）ＢＳで利用可能であり、必要なＦＣＨ電力をフレームの初めで予測する。（６）データユーザが利用可能な電力P_aはP_a=P_max-ΣFCH電力−Σ他の電力である。ここでＰ_maxは総電力であり、他の電力は（例えばパイロットチャネル、ページングチャネル、同期チャネル、および制御チャネル（ＣＣＨ）に対する）オーバーヘッドな電力レベルである。（７）送信されたユーザの電力およびレートがマージンを用いて決定された後、電力はすべての利用可能な電力Ｐ_aの利用に比例して増加する。（８）システムシミュレータは、フレームタイミング、フレーム毎のフェージング変化、データユーザ用の個々のキュー、および各フレームに必要なＦＣＨ電力を含んでいなければならない。

ステップ７００で、ＢＳはユーザスループットT_I(0)を初期設定する。ＢＳはその後ステップ７０２に進む。ステップ７０２でＢＳはk番目のフレーム用の入力パラメータを得る。その後ＢＳはステップ７０４に進む。ステップ７０４でＢＳは各データユーザに対してポテンシャルＳＣＨレートR_i(k)およびプライオリティインデックスI_i(k)を計算する。ＢＳはその後ステップ７０６に進む。ステップ７０６でＢＳは、S=｛1,2,…,N｝, P_r(k) = P_a(k)を前提として各ユーザに対する実際のＳＣＨ送信レートを計算する。ここでP_r(k)は利用可能な残りの電力であり、Ｓは新規のユーザセットである。ＢＳはその後ステップ７０８に進む。ステップ７０８でＢＳは送信レートと送信電力とを設定し、ユーザスループットT_i(k)を更新する。ＢＳはその後ステップ７０２に戻る。この繰り返しはすべてのフレームが処理されるまで続く。

特定の実施形態にしたがうと、図８でＢＳが取るアルゴリズムステップは図９のフローチャートを参照してより詳細に説明される。図９のステップ８００でＢＳ（示されていない）はi=1,2,…, NのときT_I(0)を9.6kbpsに等しく設定することによってユーザスループットを初期設定する。ここでiはユーザ数を特定するインデックスでありNはユーザの総数である。別の実施形態では、ユーザスループットは14.4kbpsに初期設定される。ＢＳはその後ステップ８０２に進む。

ステップ８０２からステップ８０６では、ＢＳはk番目のフレームの入力パラメータを得る。ステップ８０２でＢＳはデータユーザが利用可能な総電力P_a(k)を計算する。データユーザに利用可能な総電力は基本チャネル電力レベルの和と他のすべてのあるいはオーバーヘッドな電力レベル（例えば、パイロットチャネル、ページングチャネル、同期チャネル、および制御チャネルに対する電力レベル）の和の両方をＢＳに対する最大電力（固定されている）から減算することによって計算されてもよい。ＢＳはその後ステップ８０４に進む。ステップ８０４でＢＳは各データユーザiのフレームkのＦＣＨ送信電力P_i ^F(k)を得る。ここでＮ人のユーザがいるときi=1,2,…,Nである。ＦＣＨ電力レベルは多くの前のフレームに関して時間の経過により各フレーム中の電力制御グループを積分し、その後ｃｄｍａ２０００で特定されるようなk番目のフレームに必要な瞬間電力を予測することによって得られる。ＢＳはその後ステップ８０６に進む。ステップ８０６でＢＳは各データユーザi(i=1,2,…,N)のフレームkのＦＣＨ送信レートR_i ^F(k)を得る。送信レートはデータ呼の間固定されており、ｃｄｍａ２０００で特定されるようなフルレート（例えば9.6kbpsあるいは14.4kbps）、１／２レート、１／４レート、あるいは１／８レートのいずれかであってよい。ＢＳはその後ステップ８０８に進む。

ステップ８０８からステップ８１０では、ＢＳは各データユーザに対して予想されうるＳＣＨレートR_i(k)およびプライオリティインデックスI_i(k)を計算する。ステップ８０８でＢＳは各ユーザに対して予想されうるＳＣＨレートを以下の式にしたがい決定する。

ここでR_TCはターボデコーダを用いてレートR_i ^F(k)でデータを送信するのに必要な電力である。P_CCは重畳デコーダを用いてレートR_i ^F(k)でデータを送信するのに必要な電力である。値P_TCおよびP_CCはシミュレーションによって導かれ、動作に先立ってＢＳのルックアップテーブルに記憶される。値α_PMは送信電力予測マージンであり、これは１よりも大きい。値α_ASMはアクティブセットマージンであり、これは１より大きい（ＦＣＨアクティブセットは１よりも大きく、１つ以上のＢＳが音声呼のためにユーザと同時通信することを可能にしている一方で、ＳＣＨは１に等しく、ユーザから１つだけのＢＳにデータ呼を制限している）。ＢＳはその後ステップ８１０に進む。ステップ８１０でＢＳは以下の式にしたがって各ユーザに対するプライオリティインデックスを決定する。

I_i(k) = R_i(k) / (T_i(k) , (i = 1,2,…,N)
ＢＳはその後ステップ８１２へ進む。

ステップ８１２からステップ８３０でＢＳはS=｛1,2,…,N｝およびP_r(k) = P_a(k)を前提として各ユーザjに対して実際のＳＣＨ送信レートR_j ^*(k)を計算する。ここでP_r(k)は利用可能な残りの電力であり、Ｓは新規ユーザセットである。ステップ８１２でＢＳは、

を導き、さらにr_l＜=R_j(k)＜r_l-1となるようにR_j(k)を多くの利用可能なレート（r₁＜r_{2, … ,}＜r_M）に適合させる。レート数はシグナリングチャネルを介してＢＳとデータユーザ間での取り決めにしたがった任意数のレートでよい。特定の実施形態において、利用可能なレート数は３である。ＢＳはその後ステップ８１４に進む。ステップ８１４でＢＳはR_j(k)＜r₁かどうかを決定する。R_j(k)がr₁より小さい場合、ＢＳはステップ８１６に進む。これに対してR_j(k)がr₁より小さくない場合、ＢＳはステップ８１８に進む。ステップ８１８においてＢＳはR_j(k)＜r_Ｍかどうかを決定する。R_j(k)がr_Mより大きい場合ＢＳはステップ８２０に進む。これに対してR_j(k)がr_Mより大きくない場合ＢＳはステップ８２２に進む。ステップ８２０でＢＳはユーザjに対する実際の送信レートR_j ^*(k)がr_Mと等しくなるよう設定する。ステップ８２２でＢＳはユーザjに対する実際の送信レートR_j ^*(k)がr_Iと等しくなるよう設定する。

ステップ８２４でＢＳは以下の式にしたがって利用可能な残りの電力P_r(k)を更新する。

ＢＳはその後ステップ８２６に進む。ステップ８２６でＢＳはユーザjをユーザセットＳから減算することによって新規のユーザセットＳを更新する。ＢＳはその後ステップ８２８へ進む。ステップ８２８でＢＳは以下の式にしたがって新規の送信レートR_i(k)を更新する。

ＢＳはその後ステップ８３０に進む。ステップ８３０でＢＳはユーザセットＳがゼロに等しくないかどうかを決定する。ユーザセットＳが空のセットφでない場合、ＢＳはステップ８１２に戻ってステップ８１２からステップ８３０を通して繰り返し、次のユーザjに対する実際のＳＣＨ送信レートR_j ^*(k)を計算する。これに対してユーザセットＳが空のセットφの場合、ＢＳはステップ８３２へ進む。

ステップ８３２からステップ８３６において、ＢＳは各ユーザに対する送信レートおよび送信電力を設定し、k番目のフレームのユーザスループットT_i(k)を更新する。ステップ８３２でＢＳはレートR_j ^*(k)（i=1,2,…,N）でデータを送信する。ＢＳはその後ステップ８３４へ進む。ステップ８３４でＢＳは以下の式にしたがってユーザjに対する送信電力を更新する。

ＢＳはその後ステップ８３６へ進む。ステップ８３６でＢＳは以下の式にしたがってk番目のフレームのユーザスループットT_i(k)を更新する。
T_i(k) = ( 1 − 1 / t )T_i(k) + R_i*(k) / t
ここでｔはフレーム数で表されるウィンドウサイズである。ＢＳはその後ステップ８０２に戻り次のフレームの処理を始める。

ＦＬ送信電力およびレートスケジューリングの上述した方法はソフトハンドオフおよびソフターハンドオフの場合にも拡張されてよい。図１０はソフトハンドオフ中のＭＳ１０Ａを示す。セルラシステムにおいて補強された頑強性を提供するためにソフトハンドオフがＭＳ１０Ａが１つの基地局トランシーバ（ＢＴＳ）１２Ｂのカバーレッジエリアから別のＢＴＳ１２Ｃへ移動する際に行われる。ソフトハンドオフは第１のＢＴＳ１２Ｂを含むＲＦリンクを終了させる前に第２のＢＴＳ１２Ｃを含む無線周波数（ＲＦ）リンクを確立する処理である。図１では、１つのＭＳ１０Ａが２つのＢＴＳ１２Ｂ、１２Ｃと対話しているのが示され、したがってソフトハンドオフ状態にある。ソフトハンドオフは第２のＢＴＳ１２Ｃを含むＲＦリンクが確立される前の第１のＢＴＳ１２Ｂを含むＲＦリンクが終了する間、ハードハンドオフと対比されてもよい。少なくとも１つのＲＦリンクが常に維持されることによって、ソフトハンドオフはあるセルのカバーレッジエリアから別のセルのカバーレッジエリアへの遷移の間、できる限り通信信号が中断されることなく継続するようにする。

ソフターハンドオフはＭＳ１０が、同一のＢＴＳ１２によりサービスを受けるセルの複数のセクタと通信する処理のことである。ソフターハンドオフの際、ＢＴＳ１２の第１のセクタを含むＲＦリンクが終了する前に同一のＢＴＳ１２の第２のセクタを含むＲＦリンクが確立する。

ＢＴＳ１２はＢＳＣ１４を介して公衆交換電話網１６（ＰＳＴＮ）と対話する。ＢＴＳに対する中央制御装置としてＢＳＣはＢＳＣの制御下にあるＢＴＳのすべてのセクタの送信電力およびレート情報を保持する。第１のＢＴＳ１２Ｂは第１のセルのセクタを制御し、第１のセルのセクタについての情報を保持する。従来の方法では、ＢＴＳ１２にＦＣＨあるいはＭＳ１０から受信したＣ／Ｉメッセージフォワードリンク送信電力に関する直近の情報に基づいてＦＬ・ＳＣＨ送信電力レベル決定をさせている。

ＳＣＨをサポートするＭＳ１０がソフトハンドオフに入るとき、ＭＳ１０は送信電力およびレート情報を同一セルの複数のセクタから受信する。ＢＴＳ１２は両方のセクタにおける送信電力レベルに関する情報を有し、どれほどＳＣＨ送信電力が必要かのタイムリーな推定を行うことができる。ＳＣＨ送信電力およびレートを決定する上述の方法はソフターハンドオフにおけるＭＳ１０に適用される。しかしながらソフターハンドオフでは、ＢＴＳ１２はソフターハンドオフに含まれるすべてのセクタからのフォワードリンクＦＣＨ送信電力情報（すなわちＣ／Ｉメッセージ）を利用する。ソフターハンドオフの際に、１つのセルの複数のセクタから送信された電力の比はＢＴＳ１２により認識され、これによりＦＣＨ上の電力要求からＳＣＨ上でデータを送信するのに必要なフォワードリンク電力の決定が可能となる。音声ユーザがソフターハンドオフ中に信号を１つのセルの両方のセクタから受信していても、ユーザは両方のセクタから受信データを受信してよいし、しなくてもよい。セル全体に適用された電力比を知ることによって、ソフターハンドオフの際のセクタ間のユーザは各セクタに１人のユーザがいる２人のユーザのように取り扱われる。

ＳＣＨをサポートするＭＳ１０がソフトハンドオフに入るとき、ＭＳは２つの異なるセルと通信する。各ＢＴＳ１２はＢＴＳ１２により制御されるセルからの情報へのアクセスのみを有する。ソフトハンドオフにおいて、ＦＣＨ送信電力情報（すなわちＣ／Ｉメッセージ）に基づいてＳＣＨ送信電力およびレートの決定をなすために、そのソフトハンドオフに含まれる両方のセルに関する情報が中央制御装置によって保持されなければならない。中央制御装置はＢＳＣ１４あるいはＢＴＳ１２のうちの１つのいずれかであってよく、ＦＣＨ送信電力およびレート（すなわちＣ／Ｉ）メッセージを他のＢＴＳ１２からＢＳＣ１４を介して受信する。一方で、要求された情報を時宜に遅れたものとする比較的大きな通知遅延が存する。ＳＣＨ上でのデータ送信に必要な電力は、１つだけのＢＴＳ１２がユーザへ電力を送信している場合には、ＦＣＨ上で音声データを送信するのに必要な電力を用いて決定されてもよい。ソフトハンドオフ中にＳＣＨ上で必要とされる電力を決定するためにＦＣＨ上での電力要求を利用することはできない。なぜなら、音声チャネルは同時にユーザに信号を送信する１より多いセルを有するからである。ソフトハンドオフにおいてはＢＴＳ１２とＭＳ１０の１対１のマッピングはもはや存しない。異なるセルは異なるチャネル状態を有する。セルのチャネル状態はセルを制御するＢＴＳ１２にのみ知られている。したがって、ＢＴＳ１２はソフトハンドオフ中に状態をフェージングすることによって生じる分配電力の比を計算することができない。

ソフトハンドオフ中に遅延メッセージを用いてチャネルの変化に迅速に対応しようとする代わりに、ＳＣＨは音声ユーザのような持続ユーザとして扱われる。直近のチャネル情報に基づきチャネル状態が最適と見なされる場合にのみ送信する代わりに、ソフトハンドオフ中のＳＣＨ上での送信が続けられる。チャネル依存情報に基づく場合よりも多くの電力を利用してＳＣＨ上での送信が最適回数より少なく生じるとしても、ソフトハンドオフに含まれる両ＢＴＳ１２からの信号を合成することにより提供されるマルチパスダイバーシティによりソフトハンドオフでの総電力消費はより少なくなる。チャネル依存情報に基づく送信スケジューリングはＭＳ１０がソフトハンドオフ状態になくなると再開する。

ハンドオフしないあるいはハードハンドオフ状態の際に適用されるフォワードリンク電力およびレートスケジューリングのための上述の実施形態のアルゴリズムは、ソフターハンドオフに含まれるすべてのセクタからの情報を用いるソフターハンドオフに適用され、さらに最新の電力およびレート（すなわちＣ／Ｉ）情報に基づいてユーザに対する送信をスケジューリングする代わりに、ユーザに連続的に送信することによってソフトハンドオフに適用される。開示されたアルゴリズムを用いたソフターハンドオフはすべての適用可能なセクタからのＢＴＳ１４に利用可能な情報を用いてサポートされる。ソフトハンドオフは開示されたスケジューリングアルゴリズムからデータユーザを除き、ソフトハンドオフが完了するまで連続的にデータをユーザに送信することによってサポートされる。ソフトハンドオフユーザに連続的に送信する一方で、チャネル依存でない電力およびレートが選択される。ソフトハンドオフ中に選択された電力レベルはチャネルの最近の測定度よりもむしろ平均要求電力に基づく。

１つの実施形態において、ソフトハンドオフは、フェージング状態がデータユーザをＢＴＳ１２間でバウンスさせないようにし、その後の送信遅延を生じさせないようにするために前のリンクがもはや維持されなくてもよくなるときまで延期されてもよい。別の実施形態では、バウンスは予め定められた瞬間にユーザを新規のリンクと切り換えることによって回避される。

上述の実施形態にしたがって、ＢＳで使用できる電力は音声トラフィックに適用された後フォワードリンクデータセルに対して使用される。総システムスループットは比例した公正な構成における公正さあるいは他の適切なアルゴリズムとのバランスが取られる。持続可能なデータレートがＢＳにおいて予測される。ＦＣＨの送信電力は例示的な実施形態にしたがってＳＣＨに対する利得ファクタにより乗算される。複数のユーザはすべての使用可能な電力が使用されるまで同時に送信することができる。

当業者が理解するように、代替実施形態においてｃｄｍａ２０００で特定されるＤＣＣＨ制御チャネルのような他のチャネルがＦＣＨの代わりに使用されてもよい。したがって、例えば（重畳的に符号化されている）ＤＣＣＨの送信電力は（ターボ符号化されている）ＳＣＨに対する適切な利得ファクタだけ乗算される。

このように、ソフトハンドオフおよびソフターハンドオフの際のワイヤレス通信システムにおけるフォワードリンクスケジューリングのための新規で改良された方法および装置が説明された。情報および信号が任意のさまざまな異なるテクノロジーや技術を用いて表されてもよいことが当業者にとって理解されるだろう。例えば上述の説明を通して参照されたような、データ、命令、指令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップが、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光学領域または光粒子、あるいはこれらの任意の組み合わせにより表されてもよい。

当業者はさらに、ここに開示された実施形態とともに説明されたさまざまな例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいは両者の組み合わせとして実現されてもよいことを認めるだろう。ハードウェアとソフトウェアの交換可能性を明確に示すために、さまざまな例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップが上記で一般的にそれらの持つ機能の点から説明されてきた。そのような機能がハードウェアで実現されるかソフトウェアで実現されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課された設計の制約に基づく。当業者は説明された機能をそれぞれの特定のアプリケーションに対するさまざまな方法で実現できるだろう。しかしながらそのような実現の決定は開示された実施形態の実施形態の範囲から外れるので検討すべきでない。

ここに開示されている実施形態とともに説明されているさまざまな例示的な論理ブロック、モジュールおよび回路は汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書換可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいは他のプログラマブル論理装置、別個のゲートまたはトランジスタ論理、別個のハードウェアコンポーネント、あるいはここで説明された機能を行うために設計されたこれらの任意の組み合わせによって構成されあるいは実行されてもよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替的にこのプロセッサは任意の従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機械であってもよい。プロセッサは、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、あるいはそのような他の任意の構成のような計算装置の組み合わせであってもよい。

ここで開示された実施形態とともに説明された方法やアルゴリズムのステップはハードウェアで直接具体化されてもよいし、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールで具体化されてもよいし、あるいはこれら２つの組み合わせで具体化されてもよい。ソフトウェアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは技術的に知られた他の任意の形式の記憶媒体に存していてもよい。例示的な記憶媒体はプロセッサに接続されており、そのようなプロセッサは情報を記憶媒体から読み出し、あるいは記憶媒体に書き込むことができる。代替的に、記憶媒体はプロセッサに集積されていてもよい。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣに存していてもよい。ＡＳＩＣは遠隔局に存していてもよい。代替的にプロセッサと記憶媒体はユーザ端末の別個のコンポーネントとして存していてもよい。

開示された実施形態の前述の説明は当業者が開示された実施形態を作成あるいは使用できるように提供されている。これらの実施形態のさまざまな修正は当業者にとって容易に認識され、ここで定義されている一般原理は本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、開示された実施形態はここに示された実施形態に限定されるよう意図するものではなく、ここに説明された原理や新規な特徴と一致する最も広い範囲に適合するよう意図されている。

図１は、１つの実施形態にしたがった時間に関する送信電力の変動を示す。図２は、例示的な実施形態にしたがった好ましい補助チャネルの送信電力を示す。図３は、例示的な実施形態にしたがった動作シーケンスを示すフローチャートを示す。図４Ａは、本発明にしたがって使用される移動局の一般的な構成を示すブロック図である。図４Ｂは、例示的な実施形態にしたがって使用される一般的なチャネル構造を示すブロック図である。図５Ａは、例示的な実施形態にしたがって使用されるデジタル信号処理装置のハードウェアコンポーネントおよび相互接続部を示すブロック図である。図５Ｂは、図５Ａで示され例示的な実施形態にしたがって使用される変調器５２６のハードウェアコンポーネントおよび相互接続部を示すブロック図である。図６Ａは、例示的な実施形態にしたがって使用されるデジタル信号処理基地局装置のハードウェアコンポーネントおよび相互接続部の一部分を示すブロック図である。図６Ｂは、図６Ａで示され、例示的な実施形態にしたがって使用される復調器６０４のハードウェアコンポーネントおよび相互接続部を示すブロック図である。図７は、開示された実施形態にしたがった例示的なデジタルデータ記憶媒体である。図８は、フォワードリンクスケジューリングを達成するためにワイヤレス通信システムにおける基地局により行われる方法のステップを示すフローチャートである。図９Ａは、フォワードリンクスケジューリングを達成するためにワイヤレス通信システムにおける基地局により行われる方法のステップを詳細に示すフローチャートを示す。図９Ｂは、フォワードリンクスケジューリングを達成するためにワイヤレス通信システムにおける基地局により行われる方法のステップを詳細に示すフローチャートを示す。図１０は、ソフトハンドオフおよびソフターハンドオフが生じうるデータ通信システムの図である。

Claims

ソフターハンドオフの際にワイヤレス通信システムにおけるデータユーザの送信レートおよび送信電力レベルをスケジューリングする方法であって、
少なくとも２つのセクタを持つ基地局と遠隔局との間でセクタ毎に少なくとも１つの第１のチャネルを介して音声データを有する信号を送信し、
セクタ毎に少なくとも１つの第１のチャネルを介して送信された音声データに関する送信電力レベルを基地局で測定し、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを決定し、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを使用して、追加のデータを送信するための第２のチャネルの送信電力レベルおよびデータレートを選択することを含む方法。
基地局のセクタから受信した音声データ信号の品質を示す送信メトリックを遠隔局で測定し、
音声データの品質の任意の変化または不変を遠隔局から基地局に通知し、
基地局のセクタにより送信された音声データに関する前記メッセージを考慮して送信電力を調整または調整しないことをさらに含む請求項１記載の方法。
プロセッサにより実行可能な機械読み取り可能命令のプログラムであり、ソフターハンドオフの際にワイヤレス通信システムにおけるデータを送信するための好ましいスロットを予測する方法を実行するプログラムであって、
この命令は、
少なくとも２つのセクタを持つ基地局と遠隔局との間で音声データを有する信号を送信する手順と、
セクタ毎に少なくとも１つの第１のチャネルを介して送信された音声データに関する送信電力レベルを基地局で測定する手順と、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを決定する手順と、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを使用して、追加のデータを送信するための第２のチャネルの送信電力レベルおよびデータレートを選択する手順とを含むプログラム。
前記命令は、
基地局のセクタから受信した音声データ信号の品質を示す送信メトリックを遠隔局で測定する手順と、
音声データの品質の任意の変化または不変を遠隔局から基地局に通知する手順と、
基地局により送信された音声データに関する前記メッセージを考慮してセクタの送信電力を調整または調整しない手順とをさらに含む請求項３記載のプログラム。
ワイヤレス通信システムにおいてデータユーザの送信レートおよび送信電力レベルをスケジューリングする方法であって、
基地局と遠隔局との間で少なくとも１つの第１のチャネルを介して音声データを有する信号を送信し、
少なくとも１つの第１のチャネルを介して送信された音声データに関する送信電力レベルを基地局で測定し、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを決定し、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを使用して追加のデータを送信するための第２のチャネルの送信電力レベルおよびデータレートを選択し、
平均要求電力に基づいてソフトハンドオフの電力レベルと送信レートを選択し、
ソフトハンドオフ中にソフトハンドオフの電力レベルと送信レートで連続的にユーザに送信することを含む方法。
基地局のセクタから受信した音声データ信号の品質を示す送信メトリックを遠隔局で測定し、
音声データの品質の任意の変化または不変を遠隔局から基地局に通知し、
基地局により送信された音声データに関する前記メッセージを考慮して送信電力を調整または調整しないことをさらに含む請求項５記載の方法。
プロセッサにより実行可能な機械読み取り可能命令のプログラムであり、ワイヤレス通信システムにおいてデータユーザの送信レートおよび送信電力レベルをスケジューリングする方法を実行するプログラムであって、
この命令は、
基地局と遠隔局との間で音声データを有する信号を送信する手順と、
少なくとも１つの第１のチャネルを介して送信された音声データに関する送信電力レベルを基地局で測定する手順と、
送信電力レベルに関する履歴プロファイルを決定する手順と、
送信電力レベルの履歴プロファイルを使用して追加のデータを送信するための第２のチャネルの送信電力レベルおよびデータレートを選択する手順と、
平均要求電力に基づいてソフトハンドオフの電力レベルと送信レートを選択する手順と、
ソフトハンドオフ中にソフトハンドオフの電力レベルと送信レートで連続的にユーザに送信する手順とを含むプログラム。
前記命令は、
基地局から受信した音声データ信号の品質を示す送信メトリックを遠隔局で測定する手順と、
音声データの品質の任意の変化または不変を遠隔局から基地局に通知する手順と、
基地局により送信された音声データに関する前記メッセージを考慮して送信電力を調整または調整しない手順とをさらに含む請求項７記載のプログラム。