JP4060120B2

JP4060120B2 - 制御アップリンク通信のために使用される情報を受信する方法およびワイヤレス通信システムにおけるアップリンク送信を制御する方法

Info

Publication number: JP4060120B2
Application number: JP2002132615A
Authority: JP
Inventors: ゴーパーランクリシュナンナンドルバル; アールカダバシュリニヴァーサ; エヌルドナパトナアショック; サブラマニアンサンダラムガナパサイ
Original assignee: ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: EP1257140A1; US20020183064A1; DE60111189T2; JP2003046482A; DE60111189D1; EP1257140B1; US6836666B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信に係り、特にワイヤレス通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アップリンクすなわち逆方向リンク（ＲＬ）における資源管理およびチャネル割当ては、「分散制御（distributed control)」問題として主に取り扱われてきた。換言すれば、基地局（ＢＳ）は、サービス順序プライオリティを割り当てることにより動作を制御していなかった。しかし、ＢＳは、逆方向リンクへのアクセスを監督し、遅いあるいは速い電力制御により動作を監視していた。例えば、ＣＤＭＡ２０００−１ｘシステムにおいて、各移動体は、特定のレートで逆方向リンクチャネルをリクエストする。ＢＳは、インターフェアレンスパターンを監視し、ユーザをアドミット(admit)するかどうかを決定する。
【０００３】
ユーザが選ばれたレートにおいてアドミットされると、ＢＳは、速い電力制御により後続の送信を監視する。逆方向リンクアクセスおよび制御の別の例が、１ｘＥＶ−ＤＯシステムにおいて見出されうる。これらのシステムにおいて、全ての移動体は、レートセット中の最低レートで自律的に始まる送信を開始する。全ての後続の送信において、各移動体は、そのデータレートを自律的に２倍にする。基地局は、電力制御によりチャネルを監視し続ける。ＢＳにおける集合適受信電力または各ユーザに対するインタフェアレンスが、所定しきい値を超える場合、ＢＳは、全ての移動体にそれらのデータレートを低減することを命令する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
やり取りの自律的性質のために、これは、移動体局と基地局との間のアップリンクにおける非効率的なデータ通信となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態は、アップリンクチャネル（移動体局（ＭＳ）から基地局（ＢＳ））において、パケット交換サービスのようなデータ通信の集中制御を提供することにより、ワイヤレス通信システムにおける効率的なデータ通信を提供する。マルチプルアクセスプロトコルは、パケットデータ移動体局がアップリンクチャネル資源に対するリクエストをなす場合に使用される。複数のＭＳにより送信されるリクエストメッセージは、ＢＳにサービスパラメータを通知する。そのようなサービスパラメータの例は、ＭＳにおける利用可能な送信電力、送信すべきデータ量およびサービス品質（ＱｏＳ）である。そして、ＢＳは、受信したリクエストメッセージを処理し、インターフェアレンスマネージメント計算を実行し、データユーザがリクエストするサービスに割り当てられ得るＢＳの受信電力バジェットの部分を決定する。
【０００６】
これらの計算は、基地局において見られるインターフェアレンスの量を制御するため、データレートをユーザに割り当てるため、サービス順序プライオリティを演算することにおいてスケジューリングアルゴリズムを助けるために使用される。いかなるスケジューリングアルゴリズムも使用することができ、例えば、スケジューリングは、送信されるべきデータ量、データのエージ（age）または移動体局に関連づけられたサービスプライオリティに基づきうる。インターフェアレンス制御は、アップリンクにおける資源の利用を最大化する一方で、インターフェアレンスのカタストロフィク（catastrophic）レベルの発生を防止するために使用される。
【０００７】
この方法は、複数のトラフィッククラスの混合物、例えば音声サービスおよびデータサービスをサービスする符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムのようなワイヤレス通信システムにおいて有用である。この方法は、全体トラフィックのパケットデータ成分に関して特に有用であり、全チャネルインタフェアレンスを最小化することおよびユーザレベルサービス品質（ＱｏＳ）を改善することを両立させる一方で、アップリンクチャネルを効率的に利用することに特に有用である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
集中化プロトコルおよびインターフェアレンス管理スキームは、ネットワークスループットおよびユーザレベルＱｏＳを両立させる。これは、高速レート適用（および必要な場合何らかの電力制御）、およびＢＳにおける集中化スケジューリングの組み合わせにより達成される。高速スケジューリングを可能にすることに加えて、このメカニズムは、ハイブリッドＡＲＱのような改良技法および様々な性質のインクリメンタル冗長性の使用を可能にする。これらの技法は、（従来の電力制御に対して）高速レート適用が使用され、ネットワークおよびユーザパフォーマンスを改善することがねらわれているとき適用可能である。
【０００９】
使用されるマルチプルアクセスプロトコルは、M.J. Karol, Z. LiuおよびK.Y. EngによるProc. Intl. Conference on Communications, pp. 1224-1231, June 1995における"Distributed-Queueing Request Update Multiple Access (DQRUMA) for Wireless Packet (ATM) Networks"に示されたＤＱＲＵＭＡプロトコルの修正であり、逆方向リンクにおいてＣＤＭＡを使用するパケットデータシステムに対して最適化される。インターフェアレンスマネージメントスキームは、いくつかのオプションを有する。１つのオプションは、純粋にユーザレベル満足を最適化するために、（逆方向リンクにおいて）様々な尺度において平均化することによる比較的遅いスケジューリングに関する。
【００１０】
平均化（averaging）は、チャネル変動（variations）を除去または減少させ、有効チャネルを幾分静的（static）にする。別のオプションは、チャネル変動を追跡し利用することにより、スループットを改善しかつインターフェアレンスを低減する速いスケジューリングに関する。これらのオプションの組合せも実行されうる。また、各コンポーネントが、他のコンポーネントと無関係に適用可能である。例えば、プロトコルは、いかなるインターフェアレンス管理スキームおよびいかなるスケジューリングスキームと共に適用可能である。
【００１１】
ＣＤＭＡシステムにおいて、逆方向リンクは、ユーザ間の同時性（synchrony）がほとんどないまたは全くなしに個別に送信するユーザからなる。ユーザからのデータは、３つの幅広いカテゴリー、制御およびシグナリング情報（パワー制御ビット、チャネル品質情報などのような）、プロトコル情報（例えば、アクセスリザベーションリクエスト）、およびサービスに関連する実際のデータトラフィックに分類されうる。これらの（およびより多い可能性もある）クラスのデータが、通常、別個のウォルシュ（Walsh）符号を使用して拡散される。
【００１２】
例えば、第１のウォルシュ符号は、シグナリングに対して、第２のウォルシュ符号はプロトコル情報に対して、第３および第４のウォルシュ符号は音声およびデータサービスに対して、それぞれ指定され得る。そして、これらの拡散メッセージ（spread messages）は、結合されて、ユーザ特定長符号（user-specific long code）を使用してさらに拡散される。初期ウォルシュ拡散は、ＢＳがデータのカテゴリを区別することができるようにするためになされ、後続の長符号拡散が、ユーザを区別するためになされる。
【００１３】
例えば、ウォルシュ符号２は、アップリンク中で送信するためのチャネルに対するリクエストをなすために使用されうる。リザベーションが受け入れられ、逆方向リンク送信がスケジュールされる場合、データはウォルシュ符号４で送信される。所与の送信の間に、これらのウォルシュ符号の組合せが使用され、これにより、移動体が、トラフィックチャネルデータと共に、制御情報を送信し、かつリザベーションをなす（それらの全てを同時に）ことを可能にする。
【００１４】
所与のシステムにおいて使用されることになるウォルシュ符号のセットは、複数のユーザにおいて固定されることになる。ユーザ長符号は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００またはＵＴＲＡＮのような現行のＣＤＭＡシステムにおけるように生成されることになる。これらの長符号は、ウォルシュ符号化されたストリームのトップに適用され、一人のユーザの信号を別のものから区別することを助ける。ユーザ特定長符号の使用のために、ウォルシュ符号の同じセットが、全てのユーザにより、異なるデータストリームを拡散するために使用されうる。
【００１５】
必要とされる制御チャネル（ビットバジェットを含む）の一例は、以下に示される。これらのチャネルは、別個のウォルシュ符号により送られることができ、または単一符号に時間多重化されうる。この構造は、以下のセクションに示されるプロトコルを実行するために使用されうる。
【００１６】
逆方向パイロットリファレンスチャネル
このチャネルは、移動体局の逆方向パイロットチャネルに対して使用される送信電力を運ぶ。これは、１０ｍｓごとに一度送信される６ビットフィールドからなり、基地局がスケジューリング決定を成すことを助ける。
【００１７】
逆方向リクエスト／更新チャネル
このチャネルは、基地局に対する新しいまたは更新されたスケジューリングリクエストを成すために、移動体局により使用される。この６ビットフィールドは、送信されるべきトラフィックデータのサイズ（７６８ビットパケットの数として表される）を示し、１０ｍｓごとに一度送信される。
【００１８】
逆方向レートインジケータチャネル
このチャネルは、逆方向パケットデータチャネルにおけるデータレートを示すために、移動体局により使用される。この４ビットフィールドは、パケットごとに単一スロットにおいて送られる。基地局および移動体局がデータトラフィックチャネルにおいて使用されるべき情報ブロックサイズを目次的に（implicitly）していない場合、追加ビットが、この情報を運ぶために追加されうる。
【００１９】
逆方向ハイブリッドＡＲＱ制御チャネル
このチャネルは、基地局受信機においてハイブリッドＡＲＱ動作を助けるための制御情報を運ぶ。ハイブリッドＡＲＱは、よく知られており、S. LinおよびD.J. Costelloによる"Error Control Coding: Fundamentals and Applications", Prentice Hall, 1983, pages 477-481、およびS.B. Wickerによる"Error Control Systems for Digital Communication and Storage", Prentice Hall, 1995, pages 409-422に示されている。
【００２０】
順方向スケジュールグラントチャネル
このチャネルは、逆方向リンク送信スタート時刻を１個以上の移動体に通信する。このチャネルは、メッセージ受信に対して特定移動体を同定する共通チャネルまたはオーバヘッドチャネルである可能性があり、またはこれは、１ビットメッセージのようなメッセージを通信する移動体特定チャネルでありうる。このチャネルにおけるメッセージは、逆方向リンクデータレートおよび／または送信レベルを通信するためにも使用されうる。さらに、このチャネルは、逆方向リンクにおいて送信するデータ量および／または逆方向リンク送信ストップタイムを示すメッセージも運びうる。
【００２１】
順方向リンクハイブリッドおよびＡＣＫ／ＮＡＣＫチャネル
このチャネルは、ハイブリッドＡＲＱ動作をサポートするために、ＡＣＫまたはＮＡＣＫビットを１以上の移動体局に通信する。このチャネルは、共通チャネルまたは移動体特定チャネルでありうる。
【００２２】
図１は、アップリンクチャネルに対する受信機電力バジェットを示すが、ＣＤＭＡタイプシステムにおいて、これは、「トータル」ノイズまたはインターフェアレンスバジェットとして考えられうる。Ｎ_ｏＷとして示されるバジェットの一部は、帯域幅Ｗにおけるトータルバックグラウンドまたは熱雑音である。値Λは、受信機が受け入れることができる送受信電力量である。値Λは、典型的には、Λ／Ｎ_ｏＷ＝３−６ｄＢになるように定義される。Ｉ_ＯＣは、他の基地局またはセクタから受信されるインターフェアレンスを示す。値Ｓ_１ないしＳ_ｎは、全ての電力制御されたチャネルおよび音声ユーザ１ないしｎから基地局において受信される電力量である。Ｓ_ｄａｔａは、データユーザのような他のユーザに対して利用可能な残りの受信電力である。
【００２３】
ＣＤＭＡタイプシステムにおいて、基地局により受信される各ユーザの信号に対して、他のユーザの信号の全てが、雑音として表れる。例えば、データユーザが存在しない場合、ユーザ信号Ｓ_２に関して基地局において受信される全雑音は、Ｎ_ｏＷ、Ｉ_ＯＣ、ユーザ信号Ｓ_１およびユーザ信号Ｓ_３ないしＳ_ｋの和である。ＣＤＭＡシステムは、他のユーザ信号に関して雑音を最小化するように、基地局により受信される電力を最小化する一方で、許容可能なエラーレータを満足するように、受信される信号電力を制限するために、ユーザの各々に対する電力制御を使用する。
【００２４】
Ｓ_ｄａｔａは、基地局において受信される他のユーザ信号に許容できないエラーレートを表示させることなしに、データユーザのような別のユーザの結果として受信されうる受容可能な受信電力またはインターフェアレンスを表す。データユーザを追加することは、全体的ノイズを増大させ、各ユーザに対する許容可能なエラーレートを維持するために、各ユーザＳ_ｉから基地局において受信される信号電力の増大を必要とする。この増大は、ユーザＳ_ｉから受信される送信における中断（disruption）を防止するために、データユーザに送信を許容する前に実行されうる。結果として、データユーザに対して利用可能なインターフェアレンスまたは受信電力Ｓ_ｄａｔａの部分は、ユーザＳ_ｉの各々に提供される増大されたバジェットにより僅かに減少させられる。
【００２５】
データユーザは、Ｓ_ｄａｔａ以下のパワーレベルで基地局において受信されることになる標準レートで、アップリンクにおいてデータを送信することを指示される。このレートは、基地局とデータユーザとの間のチャネル状態およびユーザが利用可能な送信電力の量により制限されうる。
【００２６】
各データユーザは、一度に一人のみのデータユーザがＳ_ｄａｔａ受信電力バジェットを使用するようにスケジュールされるが、Ｓ_ｄａｔａは、異なるデータユーザが同時に送信できるように、異なるデータユーザに割り当てられた複数の部分に分割されうる。
【００２７】
データユーザは、ユーザにより購入されるサービス品質またはプライオリティ、送信されるべきデータ量、最後の送信からの時間、および送信されるべきデータのタイムクリティカリティのようなパラメータに基づいて送信するようにスケジュールされる。一般に、スケジューリングは、ユーザが公平に取り扱われ、他のセルまたはセクタに対するインターフェアレンスが最小化され、受信データバジェットＳ_ｄａｔａの利用が最大化されるようにスケジュールされべきである。
【００２８】
資源管理プロトコルは、以下のように働く。
１．ＲＬトラフィックチャネルに対する移動体局リクエスト。このリクエストは、（例えば、複数バイトに量子化された）送信されるべきトラフィックデータのサイズ、そのパワークラスに関連する移動体ケーパビリティに関する情報、送信に関する何らかの補助的情報、および遅延またはスループット限界のようなＱｏＳパラメータまたは要求条件からなる。
【００２９】
２．ＢＳは、上記の情報を記憶し、チャネル状態を測定する。これは、パケットデータチャネルにおける最大受信可能電力および対応するデータレートを演算する。インターフェアレンス問題に基づいて、チャネル状態を測定しかつデータレートを演算する方法が以下に示される。
【００３０】
３．ＢＳは、それが全てのユーザから受信した情報およびそれが処理した情報に基づいてスケジュールを演算する。プロトコルは、多様なスケジューリングアルゴリズムの使用をサポートする。スケジュールは、短いインターバル（例えば、１電力制御グループの期間）または長いインターバル（例えば、複数のフレームの期間）において演算され得る。スケジューリングイベント間の期間は、望まれる最適化の程度に基づき、短い期間はより高い最適化となるが、より高いオーバヘッドおよび処理速度を必要とする可能性がある。
【００３１】
４．ＢＳは、最大許容可能送信レートの値Ｒ、または（Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）により示される）高速ＲＬパケットデータチャネルに対する対応する受信可能電力を送信するように選ぶことができる。この情報は、高速または低速スケジューリングの選択に依存して、適切な周波数で順方向リンクチャネルにおいて送信され得る。Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）の演算は、音声アクティビティの変化を説明するための測定値および何らかの予測、および他の電力制御されるサービスおよびチャネルに基づく。所与のシステムに対して、後述するように、ＲとＳ_ｄａｔａ（Ｒ）との間に１対１の対応がある。しかし、ＲまたはＳ_ｄａｔａ（Ｒ）の送信の選択は、オーバヘッドおよび電力消費のような他の考慮に基づきうる。
【００３２】
５．ＢＳは、単数または複数のユーザの単数または複数のアイデンティティおよび対応する送信電力を送信する。この情報は、共通チャネルまたは専用チャネルにより順方向リンクにおいて送信されうる。代替的に、ＢＳは、ユーザアイデンティティを単に送信し、複数のＭＳは、パイロット測定値を使用することにより必要とされる適切な送信電力レベルを決定する。この技法の詳細は、以下に説明される。
【００３３】
６．結果として、スケジュールされた単数又は複数のＭＳは、所定の送信電力により許容されたレートでデータを送信する。
【００３４】
７．ＭＳのバッファ中のデータ量が、特定されかつシステム依存とすることができる所定のしきい値より少ない場合、移動体局は、リクエスト／スケジューリングプロセスを行うことなしに、自立的に送信することを選ぶことができる。
【００３５】
８．ソフトハンドオフ（ＳＨＯ）ユーザは、より注意深く取り扱われる。ソフトハンドオフにおける複数のＭＳが、複数のＢＳと同時に通信することができるので、１個より多い基地局が、ユーザをスケジュールすることができる。また、「アクティブセット」中の全てのＢＳが、選ばれたＭＳをスケジュールすることができるわけではない。この場合において、１より多いオプションが存在する。
【００３６】
ソフトハンドオフオプション
ソフトハンドオフ中の移動体に対して、１より多いＢＳが、いずれかのＲＬ送信を聞くことができる。これらのＢＳは、「アクティブセット」と呼ばれる。ＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００１ｘのようなシステムにおいて、アップリンクパイロットおよび電力制御されたチャネル／サービスは、オアオブザダウンズルール（OR-of-the-downs rule）に従う。アクティブセット中の１つのＢＳが、ＭＳがその電力を減少させることを命令した場合であっても、ＭＳはそれに従う。逆に、全てのＢＳがそのように命令する場合にのみ、ＭＳはその電力を増大させる。これは、ＳＨＯユーザからのインターフェアレンスを最小化することについての観点でなされる。
【００３７】
同じ原理が、スケジューリングに適応されうる。アクティブセット中の全てのＢＳが所定の移動体をスケジュールする場合、その移動体のみが送信することになる。また、これは、アクティブセット中の複数のＢＳにより割り当てられた最小の電力レベル（および、対応するデータレート）で送信する。これは、保守的なアプローチであり、セルを収縮させかつより低いスループットとなる。提案される他のアプローチは、全てのＳＨＯユーザに対して非常に低いレートチャネルをスケジュールすることを含む。これは、アドホック（ad hoc）のチャネル利用およびインターフェアレンス管理を導く。我々は、２つの新しい解決法を提案する。
【００３８】
オプション１．複数のＳＨＯ移動体（より一般的には、全ての移動体）に対して、厳密なスケジューリングデットラインが、データスループットおよび遅延パラメータが測定されうる別の点における最小ＱｏＳを保証できるように、データサービスに対して維持されうる。別のポイントの一例は、ＩＷＦまたは基地局コントローラ（ＢＳＣ）である。そのようなルールで、アンカー（anchor）ポイントは、ＱｏＳ要求条件がイアンされると安定する場合、アクティブセット中の全てのＢＳに、所定のＭＳをスケジュールすることを指示する。そして、ＭＳは、アクティブセット中の複数のＢＳにより示される電力レベル（およびデータレート）の全ての最小値において送信する。これは、ＳＨＯユーザの公平な（fair）取り扱いを可能にし、以前のようなセル収縮問題を被ることがない。ＱｏＳ要求条件しきい値は、それら自体、無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）タイマに基づきうる。
【００３９】
オプション２．ＳＨＯユーザは、以前のように、個別のＢＳからスケジューリング情報を受け取る。１つのＭＳがアクティブセット中の複数のＢＳの全てでないがそのうちのいくつかによりスケジュールされる場合、ＭＳは、送信するためのランダム化された決定を成す。これは、複数のＳＨＯユーザが、常ではないが時々送信することを可能にし、特に、ＢＳＣにおけるいかなる制御の集中化にも頼らない。ＳＨＯユーザは、典型的には、受けるインターフェアレンスを最小化するために、最低値に対応する送信電力を選ぶことになる。
【００４０】
ランダム化は、インターフェアレンス条件に基づいてバイアスされることができ、動作の間に設定または変更されうる。
【００４１】
一般に、ハイブリッドＡＲＱがＳＨＯユーザのために働くために、明示的なレートインジケータが、ＲＬにおいて使用されなければならない。ＳＨＯユーザに対するハイブリッドＡＲＱは、２つのレベルにおいてなされうる。即ち、ＢＳまたはアンカーポイントにおいてである。各ＢＳは、独立のハイブリットＡＲＱ動作を実行し、これは、時間ダイバスティを利用する。他方において、ハイブリッドＡＲＱ（またはチェースコンバイニング（Chase combining)）は、様々なＢＳからのサブパケットを結合することにより、別のポイント（例えば、ＢＳＣ）において実行されうる。これは、時間および空間ダイバスティの両方を利用する。
【００４２】
インターフェアレンス管理
以下のセクションは、いずれか所与の移動体が逆方向リンクにおいて送信することができる最大の可能なレートを基地局が決定するために、チャネル状態（逆方向リンクにおける瞬時に近いまたは短期間のチャネル損失係数）を推定する一例の方法を提供する。これは、インターセルおよびイントラセルインターフェアレンスを管理する観点でなされる。
【００４３】
様々なクラスのトラフィックをオファーするＢＳによりサービスされている所与のセクタ中に複数のユーザがいることを考える。例えば、音声は電力制御されたチャネルを使用してサービスされることができ、遅延に寛容なデータは、レート制御された共用チャネルを使用して最適にサービスされる。いずれか所与の時点において、全てのＢＳは、許容可能な受信電力に対するしきい値Λを維持する。このしきい値は、通常、ＢＳにおける受信機ハードウェアの特性およびカバレージ状態に基づいて設定される。典型的には、Λは、熱雑音電力Ｎ_ｏＷを参照して特定される。
【００４４】
所定の安全マージン内で、ＢＳにおける集合的受信電力がしきい値Λを超えないことを保証することが重要である。この状態は、全ての時点においてまたは固定期間についての平均で要求されうる。後者の場合において、Λは時間の関数である。集合的電力ビン（bin）は互いにインターフェアレンスとして練られる様々なソースからの複数の信号からなるので、我々は、それを、そのサイズがΛの「インターフェアレンスビン（bin)」とも呼ぶ。ＢＳにおける集合的受信電力がしきい値Λより小さい限りにおいて、基地局は、システムへの新しいユーザをアドミットすることができる。この基準は、以下のインターフェアレンス管理計算に対する基礎をなす。
【００４５】
それらの受信電力がＳ_ｉ（ｉ＝１ないしｋに対して）であるシステム中のｋ人の音声（および他の電力制御された）ユーザがいるとする。Ｒ_ｉをそれらの送信レートとする。図１において、Ｓ_ｄａｔａは、我々が一人のデータユーザに割り当てることを望むインターフェアレンスビンの残りの部分であるとする。Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）および（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_Ｒは、それぞれ電力およびターゲットＳＮＲパービット（SNR-per-bit）であるとし、これは、所望のパケットまたはフレーム誤り率（例えば１％）で帯域幅Ｗ中のレートＲをサポートするために、ＢＳにおいて受信されるべきである。Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ），（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔ）_ＲおよびＲの間の関係は簡単である。
【数１】

【００４６】
最高のサポート可能なレートを決定するために、レフトオーバ（leftover）電力Ｓ_ｄａｔａが与えられると、ＢＳは以下を行う。
１．所定の（個別）レートセット中の全てのレートに対して、ＢＳは、式（１）を利用して、対応するＳ_ｄａｔａ（Ｒ）を演算する。これらは表にすることができる。
２．この表から、ＢＳは、それに対して要求される電力Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）がＳ_ｄａｔａを超えないＲの最大値を選ぶ。
これは、所望のパケット誤り率条件が常に満たされることを確かにする。
【００４７】
Ｎ_ｏおよびΛはシステムに依存するパラメータであり、これらは、典型的には、ＢＳ受信機においてのみ利用可能である。Ｓ_ｄａｔａの値がＲを演算するために移動体により使用されるべき場合、Ｎ_ｏおよびΛは、周期的にブロードキャストされなければならないことになる。
【００４８】
重要なことは、式（１）が、いずれかのユーザに特定のものでないことである。これは、許容可能な受信電力Ｓ_ｄａｔａの所定の部分が与えられる場合、ＢＳにより受信可能な最大データレートを演算するだけである。ｉ番目の移動体の信号がチャネル損失Ｌ_ｉを受けるものとする。そして、そのデータレートを得るために必要とされる送信電力Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ）は次式で表される。
Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ）＝Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）．Ｌ_ｉ（２）
【００４９】
（チャネル損失の推定値を必要とする）Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ）の推定値および公平性（fairness）およびＱｏＳ、インターフェアレンスなどのような他の考慮に基づいて、スケジューリングアルゴリズムは、１以上のユーザを一度に選び、それらにアップリンクにおける送信の許可を与える。上記の式において、我々は、「安定状態（steady state）」、即ち、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）およびＬ_ｉに対する時間不変（invariant）表現を使用した。実際のシステムにおいて、各電力制御されたチャネルから生じる受信電力は、時間変数ｔにより示す電力制御およびチャネル変化のために、時間的に変化する。結果として、集合的受信電力も変化し、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）も変化する。また、チャネル損失Ｌ_ｉ（ｔ）は、ＢＳおよびＭＳの両方に知られていない。以下において、我々は、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）、Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）およびＬ_ｉ（ｔ）を演算する方法を説明する。
【００５０】
Ａ．レフトオーバー（ leftover ）電力Ｓ _ｄａｔａの演算
Ｓ^ＰＣ _ｊ（ｔ）は、ｊ番目の電力制御された（ＰＣ）アップリンクチャネルの瞬時的（instantaneous）受信電力を示す。これらは、ユーザの音声トラフィックチャネル、それらのアップリンクパイロット符号、およびいずれかの制御およびシグナリングチャネルを含む。これらのＰＣチャネルのデータレートは、プライオリ（priori）に知られている。したがって、これらのチャネルの各々について満足できる誤り率を確かにする受信電力の所望の安定状態（steady state）値（フルローディングにおける）は、式（１）を使用して計算されうる。この安定状態値は、Ｓ^ＰＣ _ｊで表される。また、Ｉ_ｏｃ（ｔ）は、隣接するセルからのインターフェアレンスを示す。
【００５１】
各ＰＣチャネルに対して、電力制御は、Ｓ^ＰＣ _ｊ（ｔ）＝Ｓ^ＰＣ _ｊを確かにすることを試みるが、通常、負荷およびチャネル変動のためにうまくいかない。したがって、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）に対する安全値、即ちインターフェアレンスビンしきい値Λを決して超えないことを確かにする値を演算するために、これらを注意深く推定することが重要である。これは異なるやり方でなされうる。
【００５２】
１．全てのＰＣチャネルに対する受信電力は、まさに時刻ｔにおいて測定されたものである。そして、
【数２】

２．全てのＰＣチャネルに対する受信電力は、不変（invariant）であり、それらの安定状態値になるようにとられる。そして、
【数３】

【００５３】
これは、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）＝Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）を時間的に不変にするＩ_ｏ _ｃ（ｔ）に対する安定状態値Ｉ_ｏｃを仮定することにより、さらに単純化されうる。この仮定は、長い期間において有効であり、上記のルールは、「スロー」スケジューリングに対して有用である。
【００５４】
３．全てのＰＣチャネルに対する受信電力は、可能な限り最大になるように推定される。そして、
【数４】

ここで、Ｉ_{ｏｃ−ｍａｘ}は、予測される他のセルインターフェアレンスの予め定められた最大値である。これは、非常に控えめ（conservative）であり、データユーザの最小残存電力の割当てとなる。これは、インターフェアレンスビンの利用不足（under-utilization）となるが、常に安全である。
【００５５】
４．上記のオプション３におけるデータ電力へのペナルティが、ＰＣチャネルの全てからの集合受信電力に対する最大値を使用することにより、多少軽減されうる。
【数５】

集合電力が平均化を受けかつ速く変化しないという事実によるある利点が存在する。これは、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）の推定を多少単純にし、エラーにあまり敏感でないようにすることができる。
【００５６】
Ｂ．チャネル損失係数Ｌ _ｉ（ｔ）によるデータチャネル送信電力Ｐ ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）の推定
我々は、以前に（式（２）を参照）、必要とされるＭＳ送信電力Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ）の知識に基づいてＢＳがユーザをスケジュールすることを述べた。（時間変化する）送信電力Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）の推定は、チャネル損失係数Ｌ_ｉ（ｔ）の推定値を必要とする。推定値の所望の正確さは、関係するシナリオに依存する。我々は、新規な３つの方法をアウトラインし、異なるシナリオにおけるそれらの適用可能性を説明する。
【００５７】
１．ｉ番目のＭＳは、ＢＳパイロット測定値により順方向リンク中で観察される経路損失係数を平均化することにより、それ自体のチャネル損失係数Ｌ_ｉ（ｔ）を決定する。これは、短期間チャネル変動を平均化し、経路損失およびシャドーフェージング効果のみを主に反映し、Ｌ_ｉ（ｔ）の推定値は、Ｌ_ｉにほぼ等しくなる。換言すれば、ＭＳは、その地理的位置によるチャネル損失の知識を得るが、レイリー（Rayleigh）フェージングを追跡することはできない。次に、ＭＳは、ＢＳへ、Ｌ_ｉ（ｔ）の計算された値を周期的にレポートする。この方法は、スロースケジューリングに特に適している。
【００５８】
２．全てのＭＳは、「固定」電力における固定基準パイロットで始め、後続のパイロット送信は、ＢＳにより電力制御されうる。ＢＳは、ＰＣループの追跡をし続け、瞬時的パイロットにおける送信電力を推定する。ＢＳは、瞬時的パイロット信号中の受信電力も測定し、瞬時的チャネル損失係数Ｌ_ｉ（ｔ）を推定する。電力制御コマンドは、ＢＳにおいて誤って受信される可能性があり、パイロット送信電力追跡は、真の値から離れる可能性がある。これは、ＳＨＯ状況において特に当てはまる。これを修正するために、ＭＳは、所定の「固定」電力における基準パイロットを周期的に送る。これは、ＢＳが、パイロット電力に対して再同期化することを可能にし、これにより、そのＬ_ｉ（ｔ）の推定値を補正することを可能にする。
【００５９】
トラッキングアルゴリズムにおける局所的補正は、所与の時点における受信電力が予測される送信電力に対するものを超える場合、なされうる。しかし、これらの局所的補正は、予測される受信電力よりも高い電力は、チャネル状態の瞬時的変化による可能性があり、可変ユーザ負荷にのみよらないので、適用可能性を制限する。また、全てのＭＳからの固定電力基準パイロット送信が同期している場合、ＢＳにおけるインターフェアレンスパターンは、望ましくないある周期性およびインパルス的性質を示す。固定電力のパイロットを送信する全てのユーザからの結合されたインターフェアレンスを制限するために、我々は、各ユーザが周期的基準パイロットを送信する時点を動揺させる（stagger）。
【００６０】
３．いくつかの状況において、固定電力におけるパイロットを送信することは、これが他のユーザに対する大きなインターフェアレンスを生じる可能性があるので望ましくない可能性がある。以下は、固定電力におけるパイロットを送るための代替方法として採用されうる。ＭＳは、パイロット信号中の送信電力の周期性をＢＳに知らせる明示的なシグナリングメッセージを送る。ＢＳは、ＰＣループにおけるエラーの場合に、サイ同期化することができる。Ｌ_ｉ（ｔ）の瞬時値を推定するこの方法は、ファーストスケジューリングに特に適している。
【００６１】
４．別の代替的方法において、移動体は、ＲＬ送信されたパイロット電力およびＢＳにおいて受信されたパイロット電力の推定値の比に基づいて、Ｌ_ｉ（ｔ）の値を推定する。この方法は以下のように働く、Ｓ^ｉ _{ｐｉｌｏｔ}（Ｒ_{ｐｉｌｏｔ}，ｔ）およびＲ_{ｐｉｌｏｔ}を、ＢＳにおける受信されるパイロット電力およびｉ番目のユーザの有効パイロットチャネルデータレートとする。Ｒ_{ｐｉｌｏｔ}は、全てのＭＳに対して同じである。依然と同様に、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）およびＲは、ＢＳにおける受信されるトラフィックチャネル電力およびデータレートである。ｉ番目のＭＳにより送信されるパイロットおよびトラフィックチャネル信号の両方が、同一のチャネル状態を受けるので、以下の関係を保つ。
【数６】

式（７）からのＬ_ｉ（ｔ）を式（８）に代入して、次式を得る。
【数７】

【００６２】
今、我々は、右辺の第２項のみを必要とする。これは、ＢＳにおけるデータおよびパイロットチャネル受信電力の比である。Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）およびＳ^ｉ _{ｐｉｌｏｔ}（Ｒ_{ｐｉｌｏｔ}，ｔ）について式（１）を書き直して、次式を得る。
【数８】

式（１０）および（１１）からのＳ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）およびＳ^ｉ _{ｐｉｌｏｔ}（Ｒ_{ｐｉｌｏｔ}，ｔ）を式（９）に代入して、次式を得る。
【数９】

【００６３】
Ｒ（即ちＳ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）、Ｎ_０、および∧は、ＢＳがこの情報をブロードキャストするので、全てのＭＳに対して知られている。また、ｉ番目のＭＳは、正確なパイロット電力Ｐ^ｉ _{ｐｉｌｏｔ}（Ｒ_{ｐｉｌｏｔ}，ｔ）を知っており、式（１２）を評価するために必要とされる他の量も知っている。これにより、移動体は、周知のパイロットチャネルを基準（reference）として使用して、チャネル損失Ｌ_ｉ（ｔ）の黙示的（implicit）推定値により、データチャネル送信電力Ｐ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）の推定値を得る。周知のデータレートを有するいずれの電力制御されたチャネルも、パイロットの代わりに基準（reference）として使用されうる。
【００６４】
方法に無関係に、上記の計算に関連する副次的問題のいくつかは、以下のものを含む。
１．ＢＳは、Ｉ_ｏｃ（ｔ）、およびＰＣループ、フェージングなどによる変動に対するあるマージンを提供しなければならない。
【００６５】
２．ソフトハンドオフ中の移動体に対して、アクティブセット中の全てでないが、いくつかのＢＳが、１つのＭＳをスケジュールする可能性がある。ＭＳが送信することを選ぶ場合、これは、様々なＢＳによりブロードキャストされたレートのチョイスから最低のレートを選ぶ。これは、ＭＳをスケジュールしなかったＢＳ'sにおいてインターフェアレンスを生じる可能性がある。しかし、これは、上述したように、Ｉ_ｏｃ（ｔ）におけるマージンを設けることにより処理されうる。
【００６６】
３．所与のセル中の全てのデータ移動体は、スロットレベルにおいて、ＰＣＧと複数のセクタ／複数のセルにおいて同期化されなければならない。
【００６７】
４．１以上のユーザを一度にスケジュールすることは、フレームフィル（frame fill）効率および必要なダウンリンクシグナリングオーバヘッドのバランスに依存する。
【００６８】
５．ファーストスケジューリングは、オーバヘッドを管理するために、一度に一人のユーザと共に最適に働く。これは、インターフェアレンスマネージメントの問題を容易にするのみならず、スケジューリングアルゴリズムの設計を容易にする。一人のユーザを一度にスケジューリングすることの最適さに様々な結果が存在する。また、全ての追加的なユーザは、アップリンクにおいて使用されるユーザ特定拡散符号が直交的でないので、音声ユーザに対するインターフェアレンスをさらに増大させる。一方、ファーストスケジューリングの有効性は、それを可能にするために必要とされる制御オーバヘッドにも依存する。
【００６９】
６．時々、スケジュールされるユーザの受信信号が、最大許容電力で送信している時でさえインターフェアレンスビンをフィル（fill）するために十分なほど強くないことが起こりうる。そのような状況において、利用可能なインターフェアレンスビンが完全に利用されるように、追加的なユーザをスケジュールすることが有用である可能性がある。結果として、利用可能な受信電力Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ，ｔ）は、適切に分割され、値Ｒ^ｉ（即ちＳ^ｉ _ｄａｔａ（Ｒ^ｉ，ｔ））が、ｉ番目のＭＳに通信される。
【００７０】
７．１つの移動体において発せられるデータトラフィックは、小さなパケットがアップリンク上を非常に頻繁に送信される必要があるようになる可能性がある。これは、ＴＣＰアクノレッジメント（ＡＣＫ）（これは、典型的に４０バイト長）が、ダウンリンク上で受信されるデータパケットに対して送られる必要があるときに起きる。ウェブブラウンジングのようなダウンリンクインテンシィブサービスに対して、ＡＣＫは、アップリンクトラフィックの大きな割合を占める。したがって、専用の電力制御されたアップリンク符号チャネル上でそれらを送ることが望ましい可能性がある。
【００７１】
そのようなチャネルは、十分に低いレートである可能性があり、必要でない場合、ゲートオフされる可能性がある。これは、スケジューリング遅れなしにＡＣＫを戻すことは、ＴＣＰにおけるサルトリエフェクト（salutory effect）を有し、ダウンリンクパイプをよく利用されるように保つので、有益である。ＡＣＫパケットは、ｃｄｍａ２０００１ｘの逆方向基本チャネル（Reverse Fundamental Channel）のような現存するアップリンク制御チャネルにおける他の制御情報と時間多重化されうる。最終的に、そのような専用チャネルは、Ｓ_ｄａｔａ（Ｒ）の計算においてプライオリ（priori）に常にアカウントされうる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワイヤレス通信システムにおいてアップリンクチャネルを効率的に利用することができる。
【００７３】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局における受信電力またはインターフェアレンス電力バジェットを示す図。
【符号の説明】

Claims

第１のユーザステーションからのアップリンクデータ通信を制御するための方法であって、
トラフィックデータサイズ情報、前記第１のユーザステーションの可能出力情報、及び逆方向リンク上のデータトラフィックの前記第１のユーザステーションで取得可能な電力を決定することができる情報を含む逆方向リンクデータトラフィックチャネルリクエストを受信するステップと、
受信した前記トラフィックデータサイズ情報、前記第１のユーザステーションの可能出力情報及び逆方向リンク上のデータトラフィックの前記第１のユーザステーションで取得可能な電力を決定することができる情報を用いて、前記第１のユーザーステーションがデータを送信することができるレート、及び、前記第１のユーザステーションがデータを送信することができる一定の時間の双方を計算するステップと、ここで、前記レート及び一定の時間はアップリンク上のリソースを最大化しながら干渉のレベルを制御するように計算され、
何時どのようなレートでデータを送信できるかという指示を含む情報を前記第１のユーザステーションに送信するステップとを含み、
前記第１のユーザステーションに送信される前記情報が、前記第１のユーザステーションのデータ送信期間を更に含む方法。
前記トラフィックデータサイズ情報、前記第１のユーザステーションの可能出力情報、及び逆方向リンク上のデータトラフィックの前記第１のユーザステーションで取得可能な電力を決定することができる情報が、同じチャネルで受信される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記トラフィックデータサイズ情報、前記第１のユーザステーションの可能出力情報、及び逆方向リンク上のデータトラフィックの前記第１のユーザステーションで取得可能な電力を決定することができる情報が、複数のチャネルで受信される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記複数のチャネルが、ウォルシュコードを使用して区別される
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
逆方向リンク上のデータトラフィックの前記第１のユーザステーションでの電力を決定することができる前記情報が、逆方向パイロットチャネル送信電力情報を含む
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第１のユーザステーションへ送信された情報が、データ送信のために第１のユーザステーションにより使用される送信レベルを更に含む
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第１のユーザステーションへ送信された情報が、データ送信開始時間を更に含む
ことを特徴とする請求項１記載の方法。