JP4083578B2 - 高速パケットデータ無線通信システムにおいてデータ転送速度を決定するための方法および装置 - Google Patents
高速パケットデータ無線通信システムにおいてデータ転送速度を決定するための方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は無線データ通信に関する。特に、この発明は、無線通信システムにおける高速パケットデータ送信および低遅延データ送信のための新規で改良された方法および装置に関する。
【０００２】
【関連出願の記載】
無線データ送信のための増大する需要と通信技術を介して利用可能なサービスの拡張は特定のデータサービスの発展を導いた。そのような１つのサービスは高速データ転送速度（ＨＤＲ）と呼ばれる。例示ＧＤＲタイプシステムは「ＨＡＩ仕様書」と呼ばれる「ＴＬ８０−５４４２１−１ＨＤＲ電波インタフェース仕様書に提案されている。ＨＤＲは一般に無線通信システムにおいてデータのパケットを送信する効率的な方法を提供する。音声データサービスとパケットデータサービスの両方を必要とするアプリケーションに困難が生じる。音声通信は対話式であり、それゆえ、リアルタイムで処理されるので、音声システムは低遅延データシステムと考えられる。他の低遅延データシステムは、ビデオ、マルチメディアおよび他のリアルタイムデータシステムを含む。ＨＤＲシステムの基地局は、種々の移動ユーザを循環し、一度に１つの移動ユーザにデータを送信するので、ＨＤＲシステムは音声通信用に設計されておらず、むしろデータ送信を最適化するように設計されている。この循環は遅延を送信処理に導入する。そのような遅延は、データ送信の場合、情報がリアルタイムで使用されないので、許容できる。それにひきかえ、循環遅延は音声通信の場合受け入れることができない。
【０００３】
音声情報のように、低遅延データと共に高速パケットデータ情報を送信するコンビネーションシステムの必要がある。さらに、そのような通信システムにおいて、高速パケットデータ転送速度のためのデータ転送速度を決定するための方法の必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
開示された実施の形態は、無線通信システムにおいて高速パケットデータおよび低遅延データ送信のための新規で改良された方法を提供する。一実施の形態において、無線通信システムの基地局は、低遅延データを効率的に高優先度としてセットアップし、低遅延データを満足した後、利用可能な電力に従ってパケットデータサービスをスケジュールする。パケットデータサービスは一度に一人の移動ユーザにパケットデータを送信する。代わりの実施の形態は利用可能電力を複数のユーザで分割して、一度に複数のユーザにパケットデータを供給するようにしてもよい。一時に、一人のユーザがチャネルの品質に基づいて、目標受信者として選択される。基地局は利用可能な電力対パイロットチャネル電力の比率を決定し、この比率を選択された移動ユーザに供給する。この比率は「トラヒック対パイロット」比率または「Ｔ／Ｐ」比率と呼ばれる。移動ユーザはこの比率を用いてデータ転送速度を計算し、その情報を基地局に戻す。
【０００５】
一実施形態において、基地局は「ブロードキャスト対パイロット」比率または「Ｂ／Ｐ」比率を移動ユーザに供給する。この比率はブロードキャスト電力、すなわち基地局の、合計の利用可能な送信電力と、パイロット電力、すなわちパイロットチャネルのために使用されるブロードキャスト電力部分を考慮する。移動ユーザは基地局からの要求に対して正規化されたデータ転送速度を決定する。正規化されたデータ転送速度はＢ／Ｐの関数である。正規化されたデータ転送速度は基地局に送られ、適切なデータ転送速度に関しての判断がなされる。次に、データ転送速度の選択は移動ユーザに送られる。
【０００６】
例示の実施の形態において、並列搬送チャネルはＴ／Ｐ比率情報を移動ユーザに供給するために使用される。並列搬送チャネルは別個の搬送波周波数を使用して実現してもよい。または別個のチャネルを発生するための種々の方法のいずれかにより実現してもよい。
【０００７】
他の実施の形態に従って、Ｔ／Ｐ比率はパケットデータトラヒックチャネルを介して供給される。Ｔ／Ｐ比率はデータのパケットのヘッダに含まれる、またはパケットデータと共に連続的に供給される。
【０００８】
代わりの実施の形態はパイロットチャネルのＳＮＲに基づいてトラヒックチャネルのＳＮＲを推定するための他の測定基準を実現するようにしてもよい。この測定基準はデータ転送速度の決定のために移動ユーザに供給される。移動ユーザは決定されたデータ転送速度でまたはそれ以下で送信を要求する。
【０００９】
一つの観点において、無線通信装置は、利用可能なパケットデータ送信電力に対応する第１インジケータを受信するように動作する第１プロセッサ、および第１インジケータおよび受信したパイロット信号強度の関数としてパケットデータ伝送速度インジケータを決定するように動作する相関装置を含む。
【００１０】
他の観点において、パケットデータおよび低遅延データを送信し、合計の利用可能な送信電力を有する無線通信システムにおいて、方法は、第１の電力を用いて少なくとも１つの低遅延通信リンクを確立すること；合計の利用可能な送信電力および第１の電力の関数として利用可能なパケットデータトラヒック電力を決定すること；利用可能なパケットデータトラヒック電力に基づいてパケットデータ転送速度を決定することを含む。
【００１１】
さらに他の観点において、無線通信装置は、利用可能なトラヒック対パイロット信号強度の比率に対する第１のインジケータを受信するように動作する第１のプロセッサと、パイロット信号を受信し、パイロット信号の信号対雑音比を決定するように動作する測定装置と、測定装置および第１のプロセッサと接続され、第１のインジケータにより信号対雑音比を調節し、トラヒック信号対雑音比を形成するように動作する加算ノードと、トラヒック信号対雑音比を受信し、送信のための相関するデータ転送速度を決定するように動作する相関装置とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ここに開示した方法および装置の特徴、目的および利点は、同一部には同符号を付した図面と共に以下に記載された詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００１３】
１つのシステムで、高速パケットデータサービスと低遅延音声タイプサービスを実現することは望ましいけれども、これは、音声サービスとデータサービスとの間の著しい違いにより困難な仕事である。特に、音声サービスは厳しい所定の遅延要件を有する。一般に、音声フレームの全体の一方向の遅延は１００ｍｓｅｃ未満でなければならない。音声と対照的に、データ遅延は、データ通信システムの効率を最適にするために使用される可変パラメータになり得る。所定のユーザに対するチャネルの条件は時間に対して変化するので、それゆえ、チャネル条件に基づいてパケットを送信するためのよりよい時間を選択することが可能である。
【００１４】
音声サービスとデータサービスとの間の他の相違はすべてのユーザに対して固定かつ共通のグレードのサービス（ＧＯＳ）のための音声サービスの要件を含む。例えば、デジタルシステムにおいて、ＧＯＳは、音声フレームのフレームエラー率（ＦＥＲ）に対する最大許容値より大きくない遅延を有するすべてのユーザに対して固定かつ等しい伝送速度を要求する。それにひきかえ、データサービスの場合、ＧＯＳは固定ではなく、むしろユーザ毎に異なってよい。データサービスの場合、ＧＯＳはデータ通信システムの全体の効率を増大するために最適化されたパラメータであってよい。データ通信システムのＧＯＳは一般に、以下データパケットと呼ばれる所定のデータ量の転送において被った合計遅延として定義される。
【００１５】
音声サービスとデータサービスとの間のさらに著しい違いは、前者は、例示ＣＤＭＡ通信システムにおいて、ソフトハンドオフにより提供される信頼できる通信リンクを必要とする。ソフトハンドオフは信頼性を改良するために２以上の基地局からの冗長な送信を生じる。しかしながら、エラーで受信したデータパケットは再送信することができるので、このさらなる信頼性はデータ送信の場合必要ない。データサービスの場合、ソフトハンドオフをサポートするために使用される送信電力は、さらなるデータを送信するためにより効率的に使用することができる。
【００１６】
音声および他の低遅延データ通信と対照的に、高速データ転送速度データ通信は一般に、送信のために回路交換技術よりはむしろパケット交換技術を使用する。データは、ヘッダーおよび／またはテールとして制御情報が付加される小さなバッチにグループ化される。データと制御情報の組合せがパケットを形成する。パケットはシステムを介して送信されるので、種々の遅延が導入され、１つまたは複数のパケットおよび／または１つ以上のパケットの損失を含むかもしれない。ＨＤＲおよび他のパケットデータシステムは一般に時間変化する遅延されたパケット並びに失われたパケットを許容する。最適チャネル条件のために送信をスケジュールすることによりパケットデータシステムの遅延許容を利用することが可能である。一実施の形態において、複数のユーザへの送信は送信リンクの各々の品質に従ってスケジュールされる。この送信はすべての利用可能な電力を用いて、一度に複数のユーザの一人にデータを送信する。複数のユーザは、目標受信者、送信のスケジューリング、データ転送速度および／または変調技術、チャネル符号化等を含む構成情報の先験的知識を有していないかもしれないので、これは可変遅延を導入する。一実施の形態において、各受信器にそのような情報を推定させるよりはむしろ、受信器はデータ転送速度および対応する構成を要求する。スケジューリングはスケジューリングアルゴリズムにより決定され同期化メッセージにおいて送信される。
【００１７】
データ転送速度を要求する前に、受信器は最適なデータ転送速度を決定する。データ転送速度は利用可能な送信速度に基づいていてもよい。データ転送速度は送信電力およびチャネルの品質に比例する。ここに使用されるように、組合せシステムは低遅延データ送信とパケットデータ送信の両方を取り扱うことのできるシステムである。音声送信およびパケットデータ送信を取り扱うことのできる組合せシステムにおいて、利用可能な電力、および従って利用可能なデータ転送速度は時間および音声活動とともに変化する。受信器はデータ転送速度を決定する際に、システムの音声活動の知識を有していない。組合せシステムの１つの例は、「Ｗ−ＣＤＭＡ」と呼ばれる「１．８５ＧＨｚ乃至１．９９ＧＨｚにＷ−ＣＤＭＡ（広域符号分割多重アクセス）無線インタフェース互換規格のためのＡＮＳＩ Ｊ−ＳＴＤ−０１ ドラフト」のような広域符号分割多重アクセスである。他のシステムは「ｃｄｍａ２０００規格」と呼ばれる「ｃｄｍａ２０００スペクトルシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００規格」、または他のユーザごとの接続システムを含む。
【００１８】
ＨＡＩ仕様により定義されるプロトコルに一致するパケットデータシステム２０が図１に示される。システム２０において、基地局２２は移動局２６乃至２８と通信する。各移動局２６−２８は０乃至Ｎのインデックス値により識別される。Ｎはシステム２０内の移動局の合計数である。パケットデータチャネル２４は交換可能な接続を示すためにマルチプレクサとして示される。基地局２２はユーザ、特に一度に一人のユーザに接続性を供給するための「アクセス端末装置」として言及してもよい。留意すべきは、アクセス端末は一般にラップトップコンピュータまたはパーソナルデジタルアシスタントのような計算装置に接続されるという点である。アクセス端末はウエブアクセス能力を有する携帯電話であってもよい。同様に、パケットデータチャネル２４はパケット交換データネットワークとアクセス端末装置との間でデータ接続性を供給する「アクセスネットワーク」として言及してもよい。一実施の形態において、基地局２２は移動局２６−２８をインターネットに接続する。
【００１９】
典型的なＨＤＲシステムにおいて、パケットデータ通信は１つのリンクを用いて選択された受信者に進む。この場合、パケットデータチャネル２４は一度に１つ、種々の移動局２６−２８をスケジュールする。順方向トラヒックチャネルは基地局から送信されたデータに言及し、逆方向トラヒックチャネルは移動局２６−２８から送信されたデータに言及する。パケットデータシステム２０は、一時に一人のユーザに１つのリンクを実現することによりユーザをスケジュールする。これは、複数のリンクが同時に維持される低遅延データ送信システムと対照的である。単一リンクの使用は、選択されたリンクのためのより高い送信データ転送速度を可能にし、少なくとも１つのリンクに対してチャネル条件を最適化することにより送信を最適化する。理想的には、基地局は、チャネルが最適な条件にあるときチャネルを使用するだけである。
【００２０】
データサービスを期待する移動局２６−２８のユーザは、データ転送速度制御（ＤＲＣ）チャネルを介して順方向トラヒックチャネルデータ転送速度を基地局２２に供給する。ユーザは受信した信号の品質に従ってスケジュールされ、この場合スケジューリングはまた、ユーザが公正な基準に従ってスケジュールされることを保証する。例えば、公正基準は、基地局から離れたユーザよりも基地局に近い移動ユーザをシステムが優先することを防止する。要求されたデータ転送速度は、スケジュールされたユーザで受信された信号の品質に基づく。搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）の比が測定され、その通信のデータ転送速度を決定するために使用される。
【００２１】
図２はＨＡＩ仕様に一致するＨＤＲシステム動作のような図１のシステム２０の動作を記載する状態図を示す。この状態図は１つの移動ユーザ、ＭＳｉを用いた場合の動作を示す。「ＩＮＩＴ」とラベルが付された状態３０において、基地局２２はパケットデータチャネル２４へのアクセスを獲得する。この状態初期化の期間に、順方向パイロットチャネルと同期化制御を獲得することを含む。初期化が完了すると、動作は「ＩＤＬＥ」のラベルが付された状態３２に移動する。このアイドル状態において、ユーザへの接続は閉じられ、パケットデータチャネル２４は接続を開くためのさらなる命令を待つ。ＭＳｉのような移動局がスケジュールされると、動作は、「ＴＲＡＮＳＭＩＴ」のラベルが付された状態３４に移動する。状態３４において、送信はＭＳｉを用いて進む。この場合、ＭＳｉは逆方向トラヒックチャネルを使用し、基地局２２は順方向トラヒックチャネルを使用する。送信または接続が失敗するなら、または送信が終了するなら、動作はＩＤＬＥ状態３２に戻る。移動局２６−２８内の別のユーザがスケジュールされるなら、送信は終了してもよい。ＭＳｊのような移動局２６−２８以外の新しいユーザがスケジュールされるなら、動作はＩＮＩＴ状態３０に戻りその接続を確立する。このようにして、システム２０はユーザ２６−２８をスケジュールすることができ、さらに、代わりのアクセスネットワークを介して接続されたユーザもスケジュールすることができる。
【００２２】
ユーザをスケジューリングすることにより、システム２０は複数のユーザのダイバーシティを供給することにより移動局２６−２８へのサービスを最適化することができる。移動局２６−２８内の３つの移動局ＭＳ０、ＭＳｉ、およびＭＳＮに関係している使用パターンの例を図３に示す。各ユーザにおいて、ｄＢで受信した電力は時間の関数としてグラフ化される。時刻ｔ１において、ＭＳＮは強い信号を受信し、一方ＭＳ０およびＭＳｉは強くない。時刻ｔ２において、ＭＳｉは最も強い信号を受信し、時刻ｔ３において、ＭＳＮは最も強い信号を受信する。それゆえ、システム２０は時刻ｔ１付近でＭＳＮと通信するようにスケジュールすることができ、時刻ｔ２付近でＭＳｉと通信するようにスケジュールすることができ、時刻ｔ３付近でＭＳ０と通信するようにスケジュールすることができる。基地局２２は少なくとも一部を、各移動局２６−２８から受信したＤＲＣに基づいてスケジューリングを決定する。
【００２３】
システム２０内の例示ＨＤＲ送信を図４に示す。パイロットチャネル送信は、パケットデータチャネルが散りばめられている。例えば、パイロットチャネルは時刻ｔ０から時刻ｔ１までのすべての利用可能な電力を使用し、同様に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までのすべての利用可能な電力を使用する。パケットデータチャネルは時刻ｔ１から時刻ｔ２までの全ての利用可能な電力を使用し、そして時刻ｔ３等からの全ての利用可能な電力を使用する。各移動局２６−２８はパイロットチャネルにより使用される合計の利用可能な電力に基づいてデータ転送速度を計算する。データ転送速度は利用可能な電力に比例する。パケットデータシステム２０がパケット化されたデータを移動局２６−２８に送信するのみであるとき、パイロットチャネルは利用可能な電力の計算を正確に反映する。しかしながら、音声サービスおよびその他の遅延データサービスが１つの無線通信システム内に接続されているとき、計算はより複雑となる。
【００２４】
図５は一実施の形態に従うＣＤＭＡ無線通信システム５０を示す。基地局５２は、音声サービスのような低遅延データのみサービス、低遅延データサービスおよびパケットデータサービス、および／またはパケットデータのみサービスを含むサービスを使用することのできる複数の移動ユーザと通信する。このシステムは、パケット化されたデータサービスを送信するためのｃｄｍａ２０００互換プロトコルを実現し、低遅延データサービスと同時に動作する。一時に、移動局５８および６０（ＭＳ１およびＭＳ２）はパケットデータサービスのみを使用し、移動局５６（ＭＳ３）はパケットデータサービスと低遅延データサービスを使用し、および移動局６２（ＭＳ４）は音声サービスのみを使用する。基地局５２は順方向チャネルおよび逆方向チャネル７２を介してＭＳ４６２との通信リンクを維持し、順方向ｊリンクおよび逆方向リンク７０を介してＭＳ３５６との通信リンクを維持する。ＨＤＲ通信の場合、基地局５２はパケットデータチャネル５４を介したデータ通信のためにユーザをスケジュールする。ＭＳ３５６とのＨＤＲ通信はチャネル６４を介して示され、ＭＳ１５８とのＨＤＲ通信はチャネル６６を介して示され、ＭＳ２６０とのＨＤＲ通信はチャネル６８を介して示される。パケットデータサービスユーザの各々は各ＤＲＣを介して基地局５２にデータ転送速度情報を供給する。一実施の形態において、システム５０は所定の時間期間に１つのパケット化されたデータリンクをスケジュールする。代わりの実施の形態において、複数のリンクを同時にスケジュールすることができ、この場合、複数のリンクの各々は、利用可能な電力の一部のみを使用する。
【００２５】
一つの実施の形態に従うシステム５０の動作は図６にグラフ化して示される。低遅延データシステムについて典型的であるように、パイロットチャネルは連続的に供給される。低遅延データチャネルにより使用される電力は、送信が開始され、処理され、終了される時間にわたって、および通信の仕様に従って連続的に変化する。パケットデータチャネルは、パイロットチャネルおよび低遅延データサービスが満足された後、利用可能な電力を使用する。パケットデータチャネルは、プールドサプリメンタルチャネル（Pooled Supplemental Channel)（ＰＳＣＨ）とも呼ばれ、専用のチャネルおよび共通のチャネルが割当てられた後利用可能なシステムのリソースを含む。図６に示すように、ダイナミックリソース割当ては、ＰＳＣＨを形成するために、すべての未使用の電力およびウオルシュコードのようなスペクトル拡散コードを留めることを含む。ＰＳＣＨに対して最大ブロードキャスト電力が利用できる、これをＩｏｒｍａｘと呼んでもよい。
【００２６】
一実施の形態において、ＰＳＣＨチャネルフォーマットは並列サブチャネルを定義し、各々は固有のスペクトル拡散コードを有する。次に、データの１フレームが符号化され、インターリーブされ、変調される。結果として生じる信号はサブチャネルに対して逆多重化される。受信器において、信号はフレームを再構築するために加算される。可変フレーム長符号化方式はスロットあたり低フレーム速度でより長いフレームを供給する。各符号化パケットはサブパケットに切られ、各サブパケットは１つまたは複数のスロットを介して送信され、増分冗長度を供給する。
【００２７】
図４と対照的に、ＨＤＲ送信を有した低遅延データの追加は利用可能な電力を測定するための可変床を導入する。特に、図４に示すようにパケットデータのみのシステムにおいて、ウオルシュコードのようなスペクトル拡散コードのすべては選択された送信リンク上で使用するために利用可能である。音声サービスまたは低遅延データサービスがパケットデータサービスに追加されると、利用可能なコードの数は可変となり、時間とともに変化する。音声サービスまたは低遅延データサービスの数が変化すると、データを送信するために利用可能なコードの数が変化する。
【００２８】
図６に示すように、ＭＳ１は時刻ｔ０からｔ１の期間にスケジュールされ、ＭＳ２は時刻ｔ１からｔ２の間にスケジュールされる。時刻ｔ２からｔ３の時間期間中に、ＭＳ１、ＭＳ３、およびＭＳ４を含む複数のパケット化されたデータリンクが接続される。時刻ｔ３からｔ４の時間期間中に、再びＭＳ１のみがスケジュールされる。図示するように、時刻ｔ０からｔ４の全体に渡って、低遅延データチャネルにより消費される電力は連続的に変化し、パケット化されたデータ通信のために利用可能な電力に影響を与える。各移動局が、送信を受信する前にデータ転送速度を計算すると、データ転送速度に対応する変化無くして利用可能な電力が低減すると、送信中に問題が生じるかもしれない。移動局５６−６０に、利用可能な電力に関する現在の情報を与えるために、基地局５２は利用可能な電力とパイロットチャネル電力との比を決定する。この比はここでは、「トラヒック対パイロット比」または「Ｔ／Ｐ比」と呼ばれる。基地局５２はこの比をスケジュールされた移動局５６−６０に供給する。移動局５６−６０はパイロットチャネルのＳＮＲ（ここでは「パイロットＳＮＲ」と呼ぶ）と共にＴ／Ｐ比を使用してデータ転送速度を決定する。一実施の形態において、パイロットＳＮＲはＴ／Ｐ比に基づいて調節され、「トラヒックＳＮＲ」を計算する。ここでは、トラヒックＳＮＲはデータ転送速度に相関している。次に、移動局５６−６０は、ＤＲＣデータ転送速度要求として、データ転送速度を基地局５２に戻す。
【００２９】
一実施の形態において、Ｔ／Ｐ比はデータのパケットのヘッダに含まれるかまたは、パケット化されたデータトラヒック間の高速パケットデータチャネルにパンクチュアドまたは挿入されてもよい。図７に示すように、Ｔ／Ｐ比情報はトラヒック前に送信され、低遅延データチャネルの変化の結果として利用可能な電力に関する更新された情報を移動局５６−６０に与える。そのような変化はまた、情報信号を拡散するために利用可能な、ウオルシュコードのようなコードの数に影響を与える。利用可能な電力が少なくなり、利用可能なコードが少なくなり、結果としてデータ転送速度が減少する。例えば複数のパケット化されたデータリンクが利用可能ならば、所定のユーザまたは全てのユーザへのパケット化されたデータは、ＣＤＭＡシステム内のウオルシュコード１６−１９に対応するチャネルを介して送信される。
【００３０】
図８に示す例示実施の形態において、並列搬送チャネルを用いてＴ／Ｐ比情報を移動ユーザに与える。並列搬送チャネルは別個のウオルシュコードにより搬送される低速チャネルである。並列搬送チャネルは、目標受信者、そのトラヒックのために使用されるチャネル、並びに使用される符号化の種類を送信する。並列搬送チャネルは別個の搬送波周波数または別個のチャネルを発生するための種々の方法の何れかによって実現可能である。
【００３１】
留意すべきは、特定のユーザへのパケットデータは１つまたは複数のあらかじめ選択されたチャネルを介して送信される点である。例えば、ＣＤＭＡ無線通信システムの一実施形態において、ウオルシュコード１６乃至１９はデータ通信に割当てられる。図８に示す例示実施の形態において、搬送メッセージは低送信速度を有する別個のチャネルを介して送信される。搬送メッセージは、データパケットと同時に送るようにしてもよい。搬送メッセージは、データパケットの目標受信者、データパケットの送信チャネル、並びに使用される符号化を示す。搬送メッセージは別個のウオルシュコードを使用してもよいし、パンクチャまたは挿入により高速データに時間多重化してもよい。
【００３２】
一実施の形態において、搬送メッセージは、ヘッダーのように、データパケットのフレームよりも短いフレームに符号化され、それに応じて受信器が搬送メッセージを復号し、処理判断を行うことを可能にする。受信器に潜在的に向けられた受信されたデータはバッファリングされ、処理判断を待つ。例えば、受信器がデータの目標受信者でないなら、受信器はバッファリングしたデータを破棄してもよいしまたはバッファリング等のようなデータのなんらかの前処理を中止してもよい。搬送チャネルが受信器のためのデータを含まないなら、受信器はバッファを破棄し、さもなければ、受信器は搬送メッセージで示されるパラメータを用いてバッファリングされたデータを復号し、システムの待ち時間を低減する。
【００３３】
一実施の形態において、並列信号チャネルは複数のユーザに送信される。複数のユーザは種々のユーザへのデータを区別することができるので、複数のユーザの各々はまたデータの共通パケットを受信することができる。このようにして、構成情報は、搬送メッセージを介して提供され、各ユーザはパケットを復号し検索することができる。一実施の形態において、メッセージは複数のユーザにブロードキャストされ、この場合グループ識別子もブロードキャストされる。そのグループに属する移動ユーザは先験的にそのグループ識別子を知る。グループ識別子はヘッダー内に配置してもよい。グループ識別子は固有のウオルシュコードであってもよいし、またはそのグループを識別する他の手段であってもよい。一実施の形態において、移動ユーザは１つ以上のグループに属するようにしてもよい。
【００３４】
図９はシステム５０内のパケット化されたデータサービスに適した移動局８０の一部を示す。Ｔ／Ｐ比情報はＴ／Ｐプロセッサ８２に供給される。パイロット信号は、受信したパイロット信号のＳＮＲの計算のためにＳＮＲ測定値８４に供給される。Ｔ／Ｐ比およびパイロットＳＮＲの出力は乗算器８６に供給され、トラヒックＳＮＲが計算される。次に、トラヒックＳＮＲは、トラヒックＳＮＲから相関するデータ転送速度に適応マッピングを実行するデータ転送速度相関器８８に供給される。次に、データ転送速度相関器８８はＤＲＣを介して送信のためにデータ転送速度を発生する。移動局８０のこの部分で実行される機能は専用のハードウエア、ソフトウエア、ファームウエアまたはそれらの組合せで実現してもよい。
【００３５】
Ｔ／Ｐ比は図８に示すように、並列搬送チャネルを用いて送信してもよい。受信器はＴ／Ｐ比に基づいてデータ転送速度を決定するであろうから、搬送メッセージはデータ転送速度を含まなくても良い。次に、受信器は、送信された同期化メッセージに基づいてデータの到着時刻を決定する。一実施の形態において、タイミング情報のために別個の搬送メッセージが発生される。搬送メッセージは、データに並列に送信される。代わりの実施の形態において、搬送メッセージは、データにパンクチュアドされる。
【００３６】
図１０は一実施の形態に従って、パケットデータ送信および低遅延データ送信を行なうことのできる組合せ無線通信システムにおいてデータを処理する方法１００を示す。ステップ１０２において、移動局は、トラヒックチャネルを介して受信した情報であるトラヒックフレームを受信する。ステップ１０４において、トラヒックフレームはバッファリングされる。バッファリングは、移動局が、送信されたデータを失うことなく、その後になって情報を取り扱うことを可能にする。例えば、他の処理を実行している間、受信したデータをバッファリングすることができる。または、この実施の形態に適用されるように、移動局がデータの目標受信者を決定するまで、バッファリングはデータの処理を遅らせる。他の移動局に向けられたデータは処理されず、むしろ無視される、それにより貴重な処理能力が節約される。移動局が自身を目標受信者として認識すると、バッファリングされたデータは検索および処理のために利用可能である。バッファリングされたデータは受信された無線周波数信号を表す。代わりの実施の形態は情報をバッファリングせずに送信のためのデータ転送速度を決定する。この場合、受信したデータは最初にバッファに記憶されることなく処理される。
【００３７】
図１０を続けると、移動局はステップ１０４において、トラヒックフレームに相関する受信者情報を復号する。判断ひしがた１０８において、プロセスは所定の移動ユーザが目標受信者に一致するかどうか決定する。一致が得られなければ、プロセスはステップ１１０に進み、バッファリングされたトラヒックフレームを破棄する。次に、処理はステップ１０２に戻り、次のトラヒックフレームを受信する。移動ユーザが目標受信者に一致すると、トラヒックチャネルフレームはステップ１１２で復号され、プロセスはステップ１０２に戻る。送信のほんの一部を復号し、不必要な復号と処理を回避する能力は移動ユーザのための動作の効率を増大し、それに相関する電力消費を低減する。
【００３８】
図１１は一実施の形態における組合せの無線通信システムにおいてデータ転送速度を決定する種々の方法を示す。移動局はステップ１２２において、トラヒックチャネルおよびパイロットチャネルを介して信号を受信する。移動局はステップ１２４において受信したパイロット信号に基づいて「パイロットＳＮＲ」を決定する。この実施の形態において、パイロット信号はパイロット送信のために指定された固有のチャネル上に送信される。かわりの実施の形態において、パイロット信号は、１つ以上の他のチャネル上に１つ以上の他の送信にパンクチュアドしてもよい。一実施の形態において、パイロット信号はトラヒックチャネルの周波数と異なる所定の周波数で送信される。パケットデータ送信の場合、基地局と各移動局は送信のためのデータ転送速度を決定する。一実施の形態において、基地局はデータ転送速度を決定し、移動局に通知する。他の実施の形態において、移動局はデータ転送速度を決定し、基地局に通知する。さらに他の実施の形態において、基地局と移動局はデータ転送速度を協議し、各々が情報を他に供給する。判断ひしがた１２６はデータ転送速度がなされるかどうかに従って処理フローを分離する。移動局がデータ転送速度判断を行うなら、処理はステップ１３６に続く。移動局がデータ転送速度判断を行わなければ、処理はステップ１２８に続く。
【００３９】
一実施の形態において、データ転送速度を決定するための方法は移動局と基地局の協議を含む。この協議において、移動局は最大達成できるデータ転送速度を決定する。最大達成できるデータ転送速度は、移動局が基地局の唯一の受信器ならば、可能であるデータ転送速度を表す。この場合、基地局から利用可能な合計送信電力は移動局に捧げられる。図示するように、ステップ１２８において、移動局はブロードキャスト対パイロット比またはＢ／Ｐ比を受信する。ブロードキャスト電力は、基地局の合計送信電力である。パイロット電力は、基地局からパイロット信号の送信のために消費される電力である。移動局は、Ｂ／Ｐ比およびステップ１３０におけるパイロットＳＮＲの関数として正規化されたデータ転送速度を決定する。ブロードキャスト電力のすべてが移動ユーザへのデータトラヒックおよびパイロット信号に利用可能であり、図５のシステム５０のようなシステム内の他のユーザを無視するならば、正規化されたデータ転送速度は移動ユーザが要求するであろうデータ転送速度に対応する。言い換えれば、正規化されたデータ転送速度は最大達成可能なデータ転送速度である。次に、ステップ１３２において、正規化されたデータ転送速度チャネル（ＮＤＲＣ）を介して正規化されたデータ転送速度が基地局に送信される。基地局は各移動局からＮＤＲＣを受信し、各移動ユーザのための対応するデータ転送速度を決定する。次に、ステップ１３４において、データ転送速度インジケータが各移動局に送信される。次に、処理はステップ１４４に続き、移動局はそのデータ転送速度でトラヒックを受信し、最後にステップ１２２に戻る。
【００４０】
Ｂ／Ｐ比は時間に対して一般に比較的ゆっくり変化するであろう定数を表す。基地局は合計ブロードキャスト電力とパイロットチャネルに使用される電力との比を知る。代わりの実施の形態は、送信された信号のエネルギー、信号の電力スペクトル密度等の他の表現を用いるような利用可能な電力の他のインジケータを実現するようにしてもよい。
【００４１】
図１１を続けると、データ転送速度を決定する代わりの方法において、データ転送速度判断は、移動局により行われる。この実施の形態について、ステップ１３６において、移動局はトラヒック対パイロット比、Ｔ／Ｐ比を受信する。ステップ１３８において、移動局は計算されたパイロットＳＮＲを使用し、トラヒック送信のために利用可能な電力に従うパイロットＳＮＲを調節することにより「トラヒックＳＮＲ」を発生する。この実施の形態において、Ｔ／Ｐ比を用いてパイロットＳＮＲを調節する。従ってトラヒックＳＮＲは利用可能な電力を用いてトラヒック送信の推定されたＳＮＲを反映する。ステップ１４０において、トラヒックＳＮＲはデータ転送速度に相関される。トラヒックＳＮＲは搬送波対干渉比またはチャネルの品質の他のインジケータに相関するようにしてもよい。一実施の形態において、ルックアップテーブルはトラヒックＳＮＲおよび相関するデータ転送速度を記憶する。ステップ１４２において、データ転送速度はデータ要求チャネル（ＤＲＣ）を介して基地局に要求として供給される。次に、処理はステップ１４４に続く。
【００４２】
代わりの実施の形態において、移動局は、受信したパイロット信号を用いてＴ／Ｐ比を推定する。受信したパイロット信号はトラヒック情報を復号するために使用されるチャネル推定を供給する。ロウパスフィルタを用いて、受信したパイロット信号からノイズ成分を濾波するために使用してもよい。フィルタリングはパイロット信号を用いて受信した雑音の推定を供給する。従ってＴ／Ｐ比はフィルタリング結果に基づいて推定される。一例として、以下により記載されるシステムモデルを考える。
【００４３】
【数１】
但し、
【数２】
および
【数３】
はそれぞれ移動局において受信したトラヒック信号およびパイロット信号である。トラヒックおよびパイロットに相関する雑音は、それぞれ
【数４】
および
【数５】
として与えられる。パイロットとトラヒックのためのひとまとめにされた電力は、それぞれＰおよびＴとして与えられる。記載するように
【数６】
および
【数７】
であり、但し、
【数８】
および
【数９】
はそれぞれトラヒックチャネルおよびパイロットチャネルのためのチップあたりのエネルギーを表し、但し、ＧｔおよびＧｐは対応する処理利得である。留意すべきは、
【数１０】
および
【数１１】
は、両方ともゼロ平均値および分散Ｎｔを有した、異なる符号チャネル間の直交性により独立していると考えられる点である。上記記載のシステムモデルについて、トラヒック対パイロットの推定比は、
【数１２】
として与えられる。トラヒック対パイロット比の最大尤度（ＭＬ）推定は以下の推定を用いて見つけても良い。
【００４４】
【数１３】
近似の後（３）は
【数１４】
に低減される。但し、コンステレーション(constellation)は単位平均化された電力と仮定される。
【００４５】
送信された信号を表すデータシーケンス｛ｓｋ｝は式に含まれているので、（３）および（４）における推定は評価することが困難かもしれない。しかしながら、これらの式は、
【数１５】
はＴ／Ｐ比推定アルゴリズム設計において使用できる十分な統計値であると、示唆する。
【００４６】
一実施の形態に従って、Ｔ／Ｐ比を推定するためのアルゴリズムは最初に
【数１６】
および
【数１７】
からの雑音分散Ｎｔを用いて
【数１８】
を推定する。次に、アルゴリズムはＴ／Ｐ比の推定を
【数１９】
として定義する。
【００４７】
但し（５）の推定は漸近的に不偏である。留意すべきは、最適推定は、検定統計量の一次モーメントを考慮し、（５）の推定は二次モーメントを推定することを意図する点である。両方のアプローチは不偏の推定を生じるけれども、二次モーメントは一般的により大きな推定分散を導入する。また、一次モーメントを用いて、必要なデータシーケンスが入手できず、移動局は先験的にコンステレーションの特定フォーマットを使用することを考える。
【００４８】
他の実施の形態において、Ｔ／Ｐ比推定アルゴリズムは
【数２０】
を用いて
【数２１】
を推定する、そして、
【数２２】
の経験的確立密度関数（ＰＤＦ）を得る。留意すべきは十分に大きなＭについて、ｘｋは平均値Ｒｓｋを有したおおよそのガウスと考えることができる。従って、ｘｋのＰＤＦからＲの推定を抽出することが可能である。この時点において、ｘｋのＰＤＦからＲを推定する多種の方法がある。ＰＤＦからトラヒック対パイロット比を抽出する際に、いくつかの属性を使用することができる。例えば、高ＳＮＲに相関するような高次の変調について、ｘｋはいくつかのクラスタにグループ分けされる。クラスタの中心のレイアウトは、ｓｋのコンステレーションの中心のレイアウトに類似している。Ｍ−ＰＡＭ、Ｍ−ＱＡＭおよびＭ−ＰＳＫについて、コンステレーションポイントは等間隔である。各クラスタの分布はおおよそガウスＰＤＦに従う。圧縮および／またはボコーディングのようなソースコーディングおよびチャネルコーディングを用いて、送信されたシンボルは似たようなものである。
【００４９】
アルゴリズムは周波数領域およびタイムドメインにおいて、継続してよい。周波数領域解析について、ｘｋのＰＤＦのクラスタと同様に、コンステレーションのポイントは等間隔に配列されるので、ＰＤＦが周期的であることを示す。次に、空間または周期が周波数領域解析により決定される。例えばＰＤＦ関数のＤＦＴを計算することによりヒストグラムを創造しながら、アルゴリズムは主要期間を特定する。Ｒは主要期間および２つのコンステレーションポイント間の期間に基づいて計算してもよい。Ｍ−ＱＡＭの場合、二次元のＰＤＦ関数は２つの異なる一次元関数として考えることができる。交互に、等間隔の属性をタイムドメインに利用することができる。例えば、ＰＤＦの自己相関関数を計算することにより、ゼロオフセットの次の第１サイドローブの位置は２つの隣接するクラスタの中心間の平均期間の推定を提供することができる。
【００５０】
さらに、他の実施の形態において、ＰＤＦのクラスタのＮ中心は最初に特定される。この方法は推定される中心がｋ＝０，１，・・・，Ｎ−１に対して｛ｄｋ｝であり、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ−１に対するコンステレーションポイント｛ａｋ｝は同じ順番である。最小二乗アルゴリズムの適用は以下のＲの推定を生じる。
【００５１】
【数２３】
留意すべきはＰＤＦ関数の中心は多種の方法で決定できるという点である。
【００５２】
コンステレーションポイントは似たようなものなので、この方法は最初にＰＤＦから累積分布関数（ＣＤＦ）を見つける。クラスタリングはＣＤＦにしきい値方式を適用することにより実行される。次に、各グループの中心が一次モーメントを使用してグループ内を平均化することにより計算される。代わりの実施の形態において、画像処理に使用される特徴抽出のような技術を適用してもよい。この場合、例えば特徴はガウスＰＤＦへの近似に基づくピークまたはテンプレートであり得る。また、留意すべきは、クラスタリングおよび領域成長のような画像セグメンテーション技術は経験ＰＤＦのポイントをグループ化するための方法を提供する点である。（６）と（４）を比較することはクラスタリング処理およびハードデコーディング(hard-decoding)１との間の類似度を示し、この場合において（４）における実際の信号ｓｋは（６）におけるハードでコードされたシンボルａｍと交換される。
【００５３】
図１に示すシステム２０のような典型的はＨＤＲシステムにおいて、１つのリンクが一度に基地局間で確立される。一実施の形態において、無線通信システムは一度の複数のユーザをサポートするように拡張される。言い換えれば、図５のシステム５０は基地局５２がデータを移動装置５６、５８、および６０の複数のデータユーザに同時に送信する。留意すべきは、３つの移動装置が図５に示されているが、基地局５２と通信するいかなる数の移動装置がシステム５０内にあってもよい点である。複数のユーザへの拡張は、パケットデータチャネル５４を介した複数の通信を提供する。一時にパケットデータチャネルによりサポートされたユーザは「アクティブ受信器」と呼ばれる。各アクティブ受信器は搬送メッセージを復号し、パケットデータチャネル５４のＴ／Ｐ比を決定する。各アクティブ受信器は他のアクティブ受信器に対するポテンシャルを考慮せずにＴ／Ｐ比を処理する。基地局は各アクティブ受信器からデータ転送速度要求を受信し、比例的に電力を割当てる。
【００５４】
図１に戻ると、従来のＨＤＲ通信システムは、これに限定されるわけではないが、コンステレーション情報、符号化方式、チャネル識別、パケットデータのための送信のための電力利用可能性を含む多くの情報が先験的に知られている。コンステレーション情報はデジタルデータ情報が送信のために搬送波に変調される変調方式に言及する。変調方式は、これに限定されるわけではないが、バイナリフェーズシフトキーイング、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、直交振幅マッピング（ＱＡＭ）等を含む。符号化方式は、これに限定されるわけではないが、ターボコーディング(Turbo-coding)、畳み込みコーディング、巡回冗長検査、速度設定等のようなエラーコーディングを含む、ソース情報のデジタル形式への符号化の観点を含む。受信器はＤＲＣを介してコンステレーション情報および符号化情報を要求してもよい。チャネル識別は、これに限定されるわけではないが、ウオルシュコードのようなスペクトル拡散通信システム内の拡散コードを含み、搬送波周波数を含んでいてよい。チャネル識別はあらかじめ決定され固定されるようにしてもよい。パケットデータ送信のために利用可能な送信電力は、利用可能な周知の合計送信電力および周知のパイロット信号電力に基づいて一般的に知られている。
【００５５】
パケットデータと低遅延データの組合せシステムにおいて、上述した情報の中には前もって知られていない情報がある。というよりはむしろ、利用可能な電力と利用可能なチャネルが、音声通信システムのような低遅延データと共有することにより変化を受けてしまう。比較は以下の表においてなされる。
【００５６】
【表１】
図８に示すように、搬送チャネルの使用は、この情報の大部分を受信器に供給する。メッセージは目標受信者およびパケットデータ送信のためのチャネルを識別する。ＤＲＣ情報はデータ転送速度を要求する、そしてコンステレーションと符号化を指定する。一実施の形態において、インジケータはパイロット信号強度に対する利用可能なトラヒック電力の比であるが、利用可能なトラヒック電力インジケータの供給はデータ転送速度を決定するための手段を提供する。別個の並列搬送チャネルを実現する一実施の形態に従って、目標受信者、コンステレーション、および符号化に関する情報はトラヒックチャネルおよび／またはＤＲＣを介して送信され、チャネルおよびデータのためのトラヒック電力に関する情報は並列搬送チャネルを介して送信される。
【００５７】
上述した実施形態および実施形態の組合せを適用することにより、無線通信システム内においてパケットデータ送信と低遅延データ送信の組合せが可能となる。図のように、音声とパケットデータとの組合せは変数を送信処理に導入する。別個の搬送チャネリングの適用は、通信の品質を劣化させることなく、無線通信システム内の受信器に情報を供給する。搬送チャネルメッセージは、目標受信者情報を識別するようにしてもよい。利用可能なトラヒックインジケータの受信器への送信は、送信器に対して望むデータ転送速度を決定する際に受信器を助ける情報を供給する。同様に、トラヒックインジケータが複数の受信器により使用されるとき、各受信器はそれからデータ転送速度を計算するが、送信器は、パケットデータ送信のための送信チャネルを複数の受信器に割当てる際に送信器を助ける情報を受信する。
【００５８】
以上、無線通信システムにおける高速データ転送速度送信のための新規で改良された方法および装置について述べた。ここで議論した例示実施形態は、ＣＤＭＡシステムを記載するが、種々の実施の形態が、一人のユーザに対しての無線接続方法に対して適用可能である。効率的な通信を行なうために、ＨＤＲに対して例示実施の形態を記載したが、ＩＳ−９５、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＩＳ−２０００、ＧＳＭ、ＴＤＭＡ等への適用においても効率的であってよい。
【００５９】
当業者は、上述した記載全般に渡って参照してよい、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光学界または光学粒子、あるいはそれらの組み合わせにより有利に表現されることを理解するであろう。
【００６０】
当業者はさらに、ここに開示される実施の形態に関連して記載される、種々の図示論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、または両方の組合せとして実現してよいことを理解するであろう。種々の実例となる部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップは一般にそれらの機能の点から記載した。この機能がハードウエアとして実現されるかまたはソフトウエアとして実現されるかは、特定のアプリケーションおよび全体のシステムに課せられた設計上の制約に依存する。熟練した職人はこれらの環境下でハードウエアとソフトウエアの互換性を認識し、各特定のアプリケーションに対して、記載された機能をどのように最善に実現するかを認識する。
【００６１】
例として、ここに開示した実施の形態に関連して記載した種々の実例となる論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、例えば、レジスタやファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）タイプのようなディスクリートハードウエアコンポーネント、一連のファームウエア命令を実行するプロセッサ、何らかの汎用プログラマブルソフトウエアモジュールおよびプロセッサ、またはここに記載した機能を実行するように設計されたそれらの何らかの組合せを用いて実現または実行してもよい。プロセッサは便宜的にはマイクロプロセッサであってよいが、他の方法では、プロセッサは、いかなる汎用のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。ソフトウエアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電子的にプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、脱着可能ディスク、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）、または記述的に知られている他の形態の記憶媒体に駐在させることができる。プロセッサはＡＳＩＣ（図示せず）に存在していてもよい。ＡＳＩＣは電話（図示せず）に存在していてもよい。他の方法では、プロセッサは電話に存在していてもよい。プロセッサは、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せとして実現してもよく、またはＤＳＰコア等とともに２つのマイクロプロセッサとして実現してもよい。
【００６２】
好ましい実施の形態の上述説明は、この分野のいかなる技術者も本発明を製作または使用することを可能とする。これらの実施の形態へのいろいろな変更は、この分野の技術者にはたやすく明白であるだろうし、この中に定義された包括的な原理は発明力を必要とせずに他の実施の形態に適用されてもよい。従って、本発明はこの中に示された実施の形態に制限することを意図したものではなく、しかしむしろこの中に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が許容されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は高速データ転送速度（ＨＤＲ）プロトコル無線通信システムの一実施の形態を形成するブロック図を示す。
【図２】 図２は図１のＨＤＲシステムの動作を記載する状態図を示す。
【図３】 図３は図１のＨＤＲ無線通信システム内の複数のパケットデータユーザのための使用パターンをグラフ形状で示す。
【図４】 図４は図１のＨＤＲ無線通信システム内でユーザにより受信された電力をグラフ形状で示す。
【図５】 図５は一実施の形態に従う低遅延データユーザを含むＨＤＲ無線通信システムをブロック図形状で示す。
【図６】 図６は種々の実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおいて、ユーザにより受信された電力をグラフィック形状で示す。
【図７】 図７は種々の実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおいて、ユーザにより受信された電力をグラフィック形状で示す。
【図８】 図８は種々の実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおいて、ユーザにより受信された電力をグラフィック形状で示す。
【図９】 図９は一実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおける受信器の一部をブロック形状で示す。
【図１０】 図１０は一実施の形態に従う搬送チャネルを実現する無線通信システムにおいてトラヒックデータを処理するための方法をフロー図形状で示す。
【図１１】 図１１は一実施の形態に従う無線通信システムにおいて、送信のためのデータ転送速度を決定するための方法をフロー図形状で示す。
【発明の属する技術分野】
この発明は無線データ通信に関する。特に、この発明は、無線通信システムにおける高速パケットデータ送信および低遅延データ送信のための新規で改良された方法および装置に関する。
【０００２】
【関連出願の記載】
無線データ送信のための増大する需要と通信技術を介して利用可能なサービスの拡張は特定のデータサービスの発展を導いた。そのような１つのサービスは高速データ転送速度（ＨＤＲ）と呼ばれる。例示ＧＤＲタイプシステムは「ＨＡＩ仕様書」と呼ばれる「ＴＬ８０−５４４２１−１ＨＤＲ電波インタフェース仕様書に提案されている。ＨＤＲは一般に無線通信システムにおいてデータのパケットを送信する効率的な方法を提供する。音声データサービスとパケットデータサービスの両方を必要とするアプリケーションに困難が生じる。音声通信は対話式であり、それゆえ、リアルタイムで処理されるので、音声システムは低遅延データシステムと考えられる。他の低遅延データシステムは、ビデオ、マルチメディアおよび他のリアルタイムデータシステムを含む。ＨＤＲシステムの基地局は、種々の移動ユーザを循環し、一度に１つの移動ユーザにデータを送信するので、ＨＤＲシステムは音声通信用に設計されておらず、むしろデータ送信を最適化するように設計されている。この循環は遅延を送信処理に導入する。そのような遅延は、データ送信の場合、情報がリアルタイムで使用されないので、許容できる。それにひきかえ、循環遅延は音声通信の場合受け入れることができない。
【０００３】
音声情報のように、低遅延データと共に高速パケットデータ情報を送信するコンビネーションシステムの必要がある。さらに、そのような通信システムにおいて、高速パケットデータ転送速度のためのデータ転送速度を決定するための方法の必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
開示された実施の形態は、無線通信システムにおいて高速パケットデータおよび低遅延データ送信のための新規で改良された方法を提供する。一実施の形態において、無線通信システムの基地局は、低遅延データを効率的に高優先度としてセットアップし、低遅延データを満足した後、利用可能な電力に従ってパケットデータサービスをスケジュールする。パケットデータサービスは一度に一人の移動ユーザにパケットデータを送信する。代わりの実施の形態は利用可能電力を複数のユーザで分割して、一度に複数のユーザにパケットデータを供給するようにしてもよい。一時に、一人のユーザがチャネルの品質に基づいて、目標受信者として選択される。基地局は利用可能な電力対パイロットチャネル電力の比率を決定し、この比率を選択された移動ユーザに供給する。この比率は「トラヒック対パイロット」比率または「Ｔ／Ｐ」比率と呼ばれる。移動ユーザはこの比率を用いてデータ転送速度を計算し、その情報を基地局に戻す。
【０００５】
一実施形態において、基地局は「ブロードキャスト対パイロット」比率または「Ｂ／Ｐ」比率を移動ユーザに供給する。この比率はブロードキャスト電力、すなわち基地局の、合計の利用可能な送信電力と、パイロット電力、すなわちパイロットチャネルのために使用されるブロードキャスト電力部分を考慮する。移動ユーザは基地局からの要求に対して正規化されたデータ転送速度を決定する。正規化されたデータ転送速度はＢ／Ｐの関数である。正規化されたデータ転送速度は基地局に送られ、適切なデータ転送速度に関しての判断がなされる。次に、データ転送速度の選択は移動ユーザに送られる。
【０００６】
例示の実施の形態において、並列搬送チャネルはＴ／Ｐ比率情報を移動ユーザに供給するために使用される。並列搬送チャネルは別個の搬送波周波数を使用して実現してもよい。または別個のチャネルを発生するための種々の方法のいずれかにより実現してもよい。
【０００７】
他の実施の形態に従って、Ｔ／Ｐ比率はパケットデータトラヒックチャネルを介して供給される。Ｔ／Ｐ比率はデータのパケットのヘッダに含まれる、またはパケットデータと共に連続的に供給される。
【０００８】
代わりの実施の形態はパイロットチャネルのＳＮＲに基づいてトラヒックチャネルのＳＮＲを推定するための他の測定基準を実現するようにしてもよい。この測定基準はデータ転送速度の決定のために移動ユーザに供給される。移動ユーザは決定されたデータ転送速度でまたはそれ以下で送信を要求する。
【０００９】
一つの観点において、無線通信装置は、利用可能なパケットデータ送信電力に対応する第１インジケータを受信するように動作する第１プロセッサ、および第１インジケータおよび受信したパイロット信号強度の関数としてパケットデータ伝送速度インジケータを決定するように動作する相関装置を含む。
【００１０】
他の観点において、パケットデータおよび低遅延データを送信し、合計の利用可能な送信電力を有する無線通信システムにおいて、方法は、第１の電力を用いて少なくとも１つの低遅延通信リンクを確立すること；合計の利用可能な送信電力および第１の電力の関数として利用可能なパケットデータトラヒック電力を決定すること；利用可能なパケットデータトラヒック電力に基づいてパケットデータ転送速度を決定することを含む。
【００１１】
さらに他の観点において、無線通信装置は、利用可能なトラヒック対パイロット信号強度の比率に対する第１のインジケータを受信するように動作する第１のプロセッサと、パイロット信号を受信し、パイロット信号の信号対雑音比を決定するように動作する測定装置と、測定装置および第１のプロセッサと接続され、第１のインジケータにより信号対雑音比を調節し、トラヒック信号対雑音比を形成するように動作する加算ノードと、トラヒック信号対雑音比を受信し、送信のための相関するデータ転送速度を決定するように動作する相関装置とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ここに開示した方法および装置の特徴、目的および利点は、同一部には同符号を付した図面と共に以下に記載された詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００１３】
１つのシステムで、高速パケットデータサービスと低遅延音声タイプサービスを実現することは望ましいけれども、これは、音声サービスとデータサービスとの間の著しい違いにより困難な仕事である。特に、音声サービスは厳しい所定の遅延要件を有する。一般に、音声フレームの全体の一方向の遅延は１００ｍｓｅｃ未満でなければならない。音声と対照的に、データ遅延は、データ通信システムの効率を最適にするために使用される可変パラメータになり得る。所定のユーザに対するチャネルの条件は時間に対して変化するので、それゆえ、チャネル条件に基づいてパケットを送信するためのよりよい時間を選択することが可能である。
【００１４】
音声サービスとデータサービスとの間の他の相違はすべてのユーザに対して固定かつ共通のグレードのサービス（ＧＯＳ）のための音声サービスの要件を含む。例えば、デジタルシステムにおいて、ＧＯＳは、音声フレームのフレームエラー率（ＦＥＲ）に対する最大許容値より大きくない遅延を有するすべてのユーザに対して固定かつ等しい伝送速度を要求する。それにひきかえ、データサービスの場合、ＧＯＳは固定ではなく、むしろユーザ毎に異なってよい。データサービスの場合、ＧＯＳはデータ通信システムの全体の効率を増大するために最適化されたパラメータであってよい。データ通信システムのＧＯＳは一般に、以下データパケットと呼ばれる所定のデータ量の転送において被った合計遅延として定義される。
【００１５】
音声サービスとデータサービスとの間のさらに著しい違いは、前者は、例示ＣＤＭＡ通信システムにおいて、ソフトハンドオフにより提供される信頼できる通信リンクを必要とする。ソフトハンドオフは信頼性を改良するために２以上の基地局からの冗長な送信を生じる。しかしながら、エラーで受信したデータパケットは再送信することができるので、このさらなる信頼性はデータ送信の場合必要ない。データサービスの場合、ソフトハンドオフをサポートするために使用される送信電力は、さらなるデータを送信するためにより効率的に使用することができる。
【００１６】
音声および他の低遅延データ通信と対照的に、高速データ転送速度データ通信は一般に、送信のために回路交換技術よりはむしろパケット交換技術を使用する。データは、ヘッダーおよび／またはテールとして制御情報が付加される小さなバッチにグループ化される。データと制御情報の組合せがパケットを形成する。パケットはシステムを介して送信されるので、種々の遅延が導入され、１つまたは複数のパケットおよび／または１つ以上のパケットの損失を含むかもしれない。ＨＤＲおよび他のパケットデータシステムは一般に時間変化する遅延されたパケット並びに失われたパケットを許容する。最適チャネル条件のために送信をスケジュールすることによりパケットデータシステムの遅延許容を利用することが可能である。一実施の形態において、複数のユーザへの送信は送信リンクの各々の品質に従ってスケジュールされる。この送信はすべての利用可能な電力を用いて、一度に複数のユーザの一人にデータを送信する。複数のユーザは、目標受信者、送信のスケジューリング、データ転送速度および／または変調技術、チャネル符号化等を含む構成情報の先験的知識を有していないかもしれないので、これは可変遅延を導入する。一実施の形態において、各受信器にそのような情報を推定させるよりはむしろ、受信器はデータ転送速度および対応する構成を要求する。スケジューリングはスケジューリングアルゴリズムにより決定され同期化メッセージにおいて送信される。
【００１７】
データ転送速度を要求する前に、受信器は最適なデータ転送速度を決定する。データ転送速度は利用可能な送信速度に基づいていてもよい。データ転送速度は送信電力およびチャネルの品質に比例する。ここに使用されるように、組合せシステムは低遅延データ送信とパケットデータ送信の両方を取り扱うことのできるシステムである。音声送信およびパケットデータ送信を取り扱うことのできる組合せシステムにおいて、利用可能な電力、および従って利用可能なデータ転送速度は時間および音声活動とともに変化する。受信器はデータ転送速度を決定する際に、システムの音声活動の知識を有していない。組合せシステムの１つの例は、「Ｗ−ＣＤＭＡ」と呼ばれる「１．８５ＧＨｚ乃至１．９９ＧＨｚにＷ−ＣＤＭＡ（広域符号分割多重アクセス）無線インタフェース互換規格のためのＡＮＳＩ Ｊ−ＳＴＤ−０１ ドラフト」のような広域符号分割多重アクセスである。他のシステムは「ｃｄｍａ２０００規格」と呼ばれる「ｃｄｍａ２０００スペクトルシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００規格」、または他のユーザごとの接続システムを含む。
【００１８】
ＨＡＩ仕様により定義されるプロトコルに一致するパケットデータシステム２０が図１に示される。システム２０において、基地局２２は移動局２６乃至２８と通信する。各移動局２６−２８は０乃至Ｎのインデックス値により識別される。Ｎはシステム２０内の移動局の合計数である。パケットデータチャネル２４は交換可能な接続を示すためにマルチプレクサとして示される。基地局２２はユーザ、特に一度に一人のユーザに接続性を供給するための「アクセス端末装置」として言及してもよい。留意すべきは、アクセス端末は一般にラップトップコンピュータまたはパーソナルデジタルアシスタントのような計算装置に接続されるという点である。アクセス端末はウエブアクセス能力を有する携帯電話であってもよい。同様に、パケットデータチャネル２４はパケット交換データネットワークとアクセス端末装置との間でデータ接続性を供給する「アクセスネットワーク」として言及してもよい。一実施の形態において、基地局２２は移動局２６−２８をインターネットに接続する。
【００１９】
典型的なＨＤＲシステムにおいて、パケットデータ通信は１つのリンクを用いて選択された受信者に進む。この場合、パケットデータチャネル２４は一度に１つ、種々の移動局２６−２８をスケジュールする。順方向トラヒックチャネルは基地局から送信されたデータに言及し、逆方向トラヒックチャネルは移動局２６−２８から送信されたデータに言及する。パケットデータシステム２０は、一時に一人のユーザに１つのリンクを実現することによりユーザをスケジュールする。これは、複数のリンクが同時に維持される低遅延データ送信システムと対照的である。単一リンクの使用は、選択されたリンクのためのより高い送信データ転送速度を可能にし、少なくとも１つのリンクに対してチャネル条件を最適化することにより送信を最適化する。理想的には、基地局は、チャネルが最適な条件にあるときチャネルを使用するだけである。
【００２０】
データサービスを期待する移動局２６−２８のユーザは、データ転送速度制御（ＤＲＣ）チャネルを介して順方向トラヒックチャネルデータ転送速度を基地局２２に供給する。ユーザは受信した信号の品質に従ってスケジュールされ、この場合スケジューリングはまた、ユーザが公正な基準に従ってスケジュールされることを保証する。例えば、公正基準は、基地局から離れたユーザよりも基地局に近い移動ユーザをシステムが優先することを防止する。要求されたデータ転送速度は、スケジュールされたユーザで受信された信号の品質に基づく。搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）の比が測定され、その通信のデータ転送速度を決定するために使用される。
【００２１】
図２はＨＡＩ仕様に一致するＨＤＲシステム動作のような図１のシステム２０の動作を記載する状態図を示す。この状態図は１つの移動ユーザ、ＭＳｉを用いた場合の動作を示す。「ＩＮＩＴ」とラベルが付された状態３０において、基地局２２はパケットデータチャネル２４へのアクセスを獲得する。この状態初期化の期間に、順方向パイロットチャネルと同期化制御を獲得することを含む。初期化が完了すると、動作は「ＩＤＬＥ」のラベルが付された状態３２に移動する。このアイドル状態において、ユーザへの接続は閉じられ、パケットデータチャネル２４は接続を開くためのさらなる命令を待つ。ＭＳｉのような移動局がスケジュールされると、動作は、「ＴＲＡＮＳＭＩＴ」のラベルが付された状態３４に移動する。状態３４において、送信はＭＳｉを用いて進む。この場合、ＭＳｉは逆方向トラヒックチャネルを使用し、基地局２２は順方向トラヒックチャネルを使用する。送信または接続が失敗するなら、または送信が終了するなら、動作はＩＤＬＥ状態３２に戻る。移動局２６−２８内の別のユーザがスケジュールされるなら、送信は終了してもよい。ＭＳｊのような移動局２６−２８以外の新しいユーザがスケジュールされるなら、動作はＩＮＩＴ状態３０に戻りその接続を確立する。このようにして、システム２０はユーザ２６−２８をスケジュールすることができ、さらに、代わりのアクセスネットワークを介して接続されたユーザもスケジュールすることができる。
【００２２】
ユーザをスケジューリングすることにより、システム２０は複数のユーザのダイバーシティを供給することにより移動局２６−２８へのサービスを最適化することができる。移動局２６−２８内の３つの移動局ＭＳ０、ＭＳｉ、およびＭＳＮに関係している使用パターンの例を図３に示す。各ユーザにおいて、ｄＢで受信した電力は時間の関数としてグラフ化される。時刻ｔ１において、ＭＳＮは強い信号を受信し、一方ＭＳ０およびＭＳｉは強くない。時刻ｔ２において、ＭＳｉは最も強い信号を受信し、時刻ｔ３において、ＭＳＮは最も強い信号を受信する。それゆえ、システム２０は時刻ｔ１付近でＭＳＮと通信するようにスケジュールすることができ、時刻ｔ２付近でＭＳｉと通信するようにスケジュールすることができ、時刻ｔ３付近でＭＳ０と通信するようにスケジュールすることができる。基地局２２は少なくとも一部を、各移動局２６−２８から受信したＤＲＣに基づいてスケジューリングを決定する。
【００２３】
システム２０内の例示ＨＤＲ送信を図４に示す。パイロットチャネル送信は、パケットデータチャネルが散りばめられている。例えば、パイロットチャネルは時刻ｔ０から時刻ｔ１までのすべての利用可能な電力を使用し、同様に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までのすべての利用可能な電力を使用する。パケットデータチャネルは時刻ｔ１から時刻ｔ２までの全ての利用可能な電力を使用し、そして時刻ｔ３等からの全ての利用可能な電力を使用する。各移動局２６−２８はパイロットチャネルにより使用される合計の利用可能な電力に基づいてデータ転送速度を計算する。データ転送速度は利用可能な電力に比例する。パケットデータシステム２０がパケット化されたデータを移動局２６−２８に送信するのみであるとき、パイロットチャネルは利用可能な電力の計算を正確に反映する。しかしながら、音声サービスおよびその他の遅延データサービスが１つの無線通信システム内に接続されているとき、計算はより複雑となる。
【００２４】
図５は一実施の形態に従うＣＤＭＡ無線通信システム５０を示す。基地局５２は、音声サービスのような低遅延データのみサービス、低遅延データサービスおよびパケットデータサービス、および／またはパケットデータのみサービスを含むサービスを使用することのできる複数の移動ユーザと通信する。このシステムは、パケット化されたデータサービスを送信するためのｃｄｍａ２０００互換プロトコルを実現し、低遅延データサービスと同時に動作する。一時に、移動局５８および６０（ＭＳ１およびＭＳ２）はパケットデータサービスのみを使用し、移動局５６（ＭＳ３）はパケットデータサービスと低遅延データサービスを使用し、および移動局６２（ＭＳ４）は音声サービスのみを使用する。基地局５２は順方向チャネルおよび逆方向チャネル７２を介してＭＳ４６２との通信リンクを維持し、順方向ｊリンクおよび逆方向リンク７０を介してＭＳ３５６との通信リンクを維持する。ＨＤＲ通信の場合、基地局５２はパケットデータチャネル５４を介したデータ通信のためにユーザをスケジュールする。ＭＳ３５６とのＨＤＲ通信はチャネル６４を介して示され、ＭＳ１５８とのＨＤＲ通信はチャネル６６を介して示され、ＭＳ２６０とのＨＤＲ通信はチャネル６８を介して示される。パケットデータサービスユーザの各々は各ＤＲＣを介して基地局５２にデータ転送速度情報を供給する。一実施の形態において、システム５０は所定の時間期間に１つのパケット化されたデータリンクをスケジュールする。代わりの実施の形態において、複数のリンクを同時にスケジュールすることができ、この場合、複数のリンクの各々は、利用可能な電力の一部のみを使用する。
【００２５】
一つの実施の形態に従うシステム５０の動作は図６にグラフ化して示される。低遅延データシステムについて典型的であるように、パイロットチャネルは連続的に供給される。低遅延データチャネルにより使用される電力は、送信が開始され、処理され、終了される時間にわたって、および通信の仕様に従って連続的に変化する。パケットデータチャネルは、パイロットチャネルおよび低遅延データサービスが満足された後、利用可能な電力を使用する。パケットデータチャネルは、プールドサプリメンタルチャネル（Pooled Supplemental Channel)（ＰＳＣＨ）とも呼ばれ、専用のチャネルおよび共通のチャネルが割当てられた後利用可能なシステムのリソースを含む。図６に示すように、ダイナミックリソース割当ては、ＰＳＣＨを形成するために、すべての未使用の電力およびウオルシュコードのようなスペクトル拡散コードを留めることを含む。ＰＳＣＨに対して最大ブロードキャスト電力が利用できる、これをＩｏｒｍａｘと呼んでもよい。
【００２６】
一実施の形態において、ＰＳＣＨチャネルフォーマットは並列サブチャネルを定義し、各々は固有のスペクトル拡散コードを有する。次に、データの１フレームが符号化され、インターリーブされ、変調される。結果として生じる信号はサブチャネルに対して逆多重化される。受信器において、信号はフレームを再構築するために加算される。可変フレーム長符号化方式はスロットあたり低フレーム速度でより長いフレームを供給する。各符号化パケットはサブパケットに切られ、各サブパケットは１つまたは複数のスロットを介して送信され、増分冗長度を供給する。
【００２７】
図４と対照的に、ＨＤＲ送信を有した低遅延データの追加は利用可能な電力を測定するための可変床を導入する。特に、図４に示すようにパケットデータのみのシステムにおいて、ウオルシュコードのようなスペクトル拡散コードのすべては選択された送信リンク上で使用するために利用可能である。音声サービスまたは低遅延データサービスがパケットデータサービスに追加されると、利用可能なコードの数は可変となり、時間とともに変化する。音声サービスまたは低遅延データサービスの数が変化すると、データを送信するために利用可能なコードの数が変化する。
【００２８】
図６に示すように、ＭＳ１は時刻ｔ０からｔ１の期間にスケジュールされ、ＭＳ２は時刻ｔ１からｔ２の間にスケジュールされる。時刻ｔ２からｔ３の時間期間中に、ＭＳ１、ＭＳ３、およびＭＳ４を含む複数のパケット化されたデータリンクが接続される。時刻ｔ３からｔ４の時間期間中に、再びＭＳ１のみがスケジュールされる。図示するように、時刻ｔ０からｔ４の全体に渡って、低遅延データチャネルにより消費される電力は連続的に変化し、パケット化されたデータ通信のために利用可能な電力に影響を与える。各移動局が、送信を受信する前にデータ転送速度を計算すると、データ転送速度に対応する変化無くして利用可能な電力が低減すると、送信中に問題が生じるかもしれない。移動局５６−６０に、利用可能な電力に関する現在の情報を与えるために、基地局５２は利用可能な電力とパイロットチャネル電力との比を決定する。この比はここでは、「トラヒック対パイロット比」または「Ｔ／Ｐ比」と呼ばれる。基地局５２はこの比をスケジュールされた移動局５６−６０に供給する。移動局５６−６０はパイロットチャネルのＳＮＲ（ここでは「パイロットＳＮＲ」と呼ぶ）と共にＴ／Ｐ比を使用してデータ転送速度を決定する。一実施の形態において、パイロットＳＮＲはＴ／Ｐ比に基づいて調節され、「トラヒックＳＮＲ」を計算する。ここでは、トラヒックＳＮＲはデータ転送速度に相関している。次に、移動局５６−６０は、ＤＲＣデータ転送速度要求として、データ転送速度を基地局５２に戻す。
【００２９】
一実施の形態において、Ｔ／Ｐ比はデータのパケットのヘッダに含まれるかまたは、パケット化されたデータトラヒック間の高速パケットデータチャネルにパンクチュアドまたは挿入されてもよい。図７に示すように、Ｔ／Ｐ比情報はトラヒック前に送信され、低遅延データチャネルの変化の結果として利用可能な電力に関する更新された情報を移動局５６−６０に与える。そのような変化はまた、情報信号を拡散するために利用可能な、ウオルシュコードのようなコードの数に影響を与える。利用可能な電力が少なくなり、利用可能なコードが少なくなり、結果としてデータ転送速度が減少する。例えば複数のパケット化されたデータリンクが利用可能ならば、所定のユーザまたは全てのユーザへのパケット化されたデータは、ＣＤＭＡシステム内のウオルシュコード１６−１９に対応するチャネルを介して送信される。
【００３０】
図８に示す例示実施の形態において、並列搬送チャネルを用いてＴ／Ｐ比情報を移動ユーザに与える。並列搬送チャネルは別個のウオルシュコードにより搬送される低速チャネルである。並列搬送チャネルは、目標受信者、そのトラヒックのために使用されるチャネル、並びに使用される符号化の種類を送信する。並列搬送チャネルは別個の搬送波周波数または別個のチャネルを発生するための種々の方法の何れかによって実現可能である。
【００３１】
留意すべきは、特定のユーザへのパケットデータは１つまたは複数のあらかじめ選択されたチャネルを介して送信される点である。例えば、ＣＤＭＡ無線通信システムの一実施形態において、ウオルシュコード１６乃至１９はデータ通信に割当てられる。図８に示す例示実施の形態において、搬送メッセージは低送信速度を有する別個のチャネルを介して送信される。搬送メッセージは、データパケットと同時に送るようにしてもよい。搬送メッセージは、データパケットの目標受信者、データパケットの送信チャネル、並びに使用される符号化を示す。搬送メッセージは別個のウオルシュコードを使用してもよいし、パンクチャまたは挿入により高速データに時間多重化してもよい。
【００３２】
一実施の形態において、搬送メッセージは、ヘッダーのように、データパケットのフレームよりも短いフレームに符号化され、それに応じて受信器が搬送メッセージを復号し、処理判断を行うことを可能にする。受信器に潜在的に向けられた受信されたデータはバッファリングされ、処理判断を待つ。例えば、受信器がデータの目標受信者でないなら、受信器はバッファリングしたデータを破棄してもよいしまたはバッファリング等のようなデータのなんらかの前処理を中止してもよい。搬送チャネルが受信器のためのデータを含まないなら、受信器はバッファを破棄し、さもなければ、受信器は搬送メッセージで示されるパラメータを用いてバッファリングされたデータを復号し、システムの待ち時間を低減する。
【００３３】
一実施の形態において、並列信号チャネルは複数のユーザに送信される。複数のユーザは種々のユーザへのデータを区別することができるので、複数のユーザの各々はまたデータの共通パケットを受信することができる。このようにして、構成情報は、搬送メッセージを介して提供され、各ユーザはパケットを復号し検索することができる。一実施の形態において、メッセージは複数のユーザにブロードキャストされ、この場合グループ識別子もブロードキャストされる。そのグループに属する移動ユーザは先験的にそのグループ識別子を知る。グループ識別子はヘッダー内に配置してもよい。グループ識別子は固有のウオルシュコードであってもよいし、またはそのグループを識別する他の手段であってもよい。一実施の形態において、移動ユーザは１つ以上のグループに属するようにしてもよい。
【００３４】
図９はシステム５０内のパケット化されたデータサービスに適した移動局８０の一部を示す。Ｔ／Ｐ比情報はＴ／Ｐプロセッサ８２に供給される。パイロット信号は、受信したパイロット信号のＳＮＲの計算のためにＳＮＲ測定値８４に供給される。Ｔ／Ｐ比およびパイロットＳＮＲの出力は乗算器８６に供給され、トラヒックＳＮＲが計算される。次に、トラヒックＳＮＲは、トラヒックＳＮＲから相関するデータ転送速度に適応マッピングを実行するデータ転送速度相関器８８に供給される。次に、データ転送速度相関器８８はＤＲＣを介して送信のためにデータ転送速度を発生する。移動局８０のこの部分で実行される機能は専用のハードウエア、ソフトウエア、ファームウエアまたはそれらの組合せで実現してもよい。
【００３５】
Ｔ／Ｐ比は図８に示すように、並列搬送チャネルを用いて送信してもよい。受信器はＴ／Ｐ比に基づいてデータ転送速度を決定するであろうから、搬送メッセージはデータ転送速度を含まなくても良い。次に、受信器は、送信された同期化メッセージに基づいてデータの到着時刻を決定する。一実施の形態において、タイミング情報のために別個の搬送メッセージが発生される。搬送メッセージは、データに並列に送信される。代わりの実施の形態において、搬送メッセージは、データにパンクチュアドされる。
【００３６】
図１０は一実施の形態に従って、パケットデータ送信および低遅延データ送信を行なうことのできる組合せ無線通信システムにおいてデータを処理する方法１００を示す。ステップ１０２において、移動局は、トラヒックチャネルを介して受信した情報であるトラヒックフレームを受信する。ステップ１０４において、トラヒックフレームはバッファリングされる。バッファリングは、移動局が、送信されたデータを失うことなく、その後になって情報を取り扱うことを可能にする。例えば、他の処理を実行している間、受信したデータをバッファリングすることができる。または、この実施の形態に適用されるように、移動局がデータの目標受信者を決定するまで、バッファリングはデータの処理を遅らせる。他の移動局に向けられたデータは処理されず、むしろ無視される、それにより貴重な処理能力が節約される。移動局が自身を目標受信者として認識すると、バッファリングされたデータは検索および処理のために利用可能である。バッファリングされたデータは受信された無線周波数信号を表す。代わりの実施の形態は情報をバッファリングせずに送信のためのデータ転送速度を決定する。この場合、受信したデータは最初にバッファに記憶されることなく処理される。
【００３７】
図１０を続けると、移動局はステップ１０４において、トラヒックフレームに相関する受信者情報を復号する。判断ひしがた１０８において、プロセスは所定の移動ユーザが目標受信者に一致するかどうか決定する。一致が得られなければ、プロセスはステップ１１０に進み、バッファリングされたトラヒックフレームを破棄する。次に、処理はステップ１０２に戻り、次のトラヒックフレームを受信する。移動ユーザが目標受信者に一致すると、トラヒックチャネルフレームはステップ１１２で復号され、プロセスはステップ１０２に戻る。送信のほんの一部を復号し、不必要な復号と処理を回避する能力は移動ユーザのための動作の効率を増大し、それに相関する電力消費を低減する。
【００３８】
図１１は一実施の形態における組合せの無線通信システムにおいてデータ転送速度を決定する種々の方法を示す。移動局はステップ１２２において、トラヒックチャネルおよびパイロットチャネルを介して信号を受信する。移動局はステップ１２４において受信したパイロット信号に基づいて「パイロットＳＮＲ」を決定する。この実施の形態において、パイロット信号はパイロット送信のために指定された固有のチャネル上に送信される。かわりの実施の形態において、パイロット信号は、１つ以上の他のチャネル上に１つ以上の他の送信にパンクチュアドしてもよい。一実施の形態において、パイロット信号はトラヒックチャネルの周波数と異なる所定の周波数で送信される。パケットデータ送信の場合、基地局と各移動局は送信のためのデータ転送速度を決定する。一実施の形態において、基地局はデータ転送速度を決定し、移動局に通知する。他の実施の形態において、移動局はデータ転送速度を決定し、基地局に通知する。さらに他の実施の形態において、基地局と移動局はデータ転送速度を協議し、各々が情報を他に供給する。判断ひしがた１２６はデータ転送速度がなされるかどうかに従って処理フローを分離する。移動局がデータ転送速度判断を行うなら、処理はステップ１３６に続く。移動局がデータ転送速度判断を行わなければ、処理はステップ１２８に続く。
【００３９】
一実施の形態において、データ転送速度を決定するための方法は移動局と基地局の協議を含む。この協議において、移動局は最大達成できるデータ転送速度を決定する。最大達成できるデータ転送速度は、移動局が基地局の唯一の受信器ならば、可能であるデータ転送速度を表す。この場合、基地局から利用可能な合計送信電力は移動局に捧げられる。図示するように、ステップ１２８において、移動局はブロードキャスト対パイロット比またはＢ／Ｐ比を受信する。ブロードキャスト電力は、基地局の合計送信電力である。パイロット電力は、基地局からパイロット信号の送信のために消費される電力である。移動局は、Ｂ／Ｐ比およびステップ１３０におけるパイロットＳＮＲの関数として正規化されたデータ転送速度を決定する。ブロードキャスト電力のすべてが移動ユーザへのデータトラヒックおよびパイロット信号に利用可能であり、図５のシステム５０のようなシステム内の他のユーザを無視するならば、正規化されたデータ転送速度は移動ユーザが要求するであろうデータ転送速度に対応する。言い換えれば、正規化されたデータ転送速度は最大達成可能なデータ転送速度である。次に、ステップ１３２において、正規化されたデータ転送速度チャネル（ＮＤＲＣ）を介して正規化されたデータ転送速度が基地局に送信される。基地局は各移動局からＮＤＲＣを受信し、各移動ユーザのための対応するデータ転送速度を決定する。次に、ステップ１３４において、データ転送速度インジケータが各移動局に送信される。次に、処理はステップ１４４に続き、移動局はそのデータ転送速度でトラヒックを受信し、最後にステップ１２２に戻る。
【００４０】
Ｂ／Ｐ比は時間に対して一般に比較的ゆっくり変化するであろう定数を表す。基地局は合計ブロードキャスト電力とパイロットチャネルに使用される電力との比を知る。代わりの実施の形態は、送信された信号のエネルギー、信号の電力スペクトル密度等の他の表現を用いるような利用可能な電力の他のインジケータを実現するようにしてもよい。
【００４１】
図１１を続けると、データ転送速度を決定する代わりの方法において、データ転送速度判断は、移動局により行われる。この実施の形態について、ステップ１３６において、移動局はトラヒック対パイロット比、Ｔ／Ｐ比を受信する。ステップ１３８において、移動局は計算されたパイロットＳＮＲを使用し、トラヒック送信のために利用可能な電力に従うパイロットＳＮＲを調節することにより「トラヒックＳＮＲ」を発生する。この実施の形態において、Ｔ／Ｐ比を用いてパイロットＳＮＲを調節する。従ってトラヒックＳＮＲは利用可能な電力を用いてトラヒック送信の推定されたＳＮＲを反映する。ステップ１４０において、トラヒックＳＮＲはデータ転送速度に相関される。トラヒックＳＮＲは搬送波対干渉比またはチャネルの品質の他のインジケータに相関するようにしてもよい。一実施の形態において、ルックアップテーブルはトラヒックＳＮＲおよび相関するデータ転送速度を記憶する。ステップ１４２において、データ転送速度はデータ要求チャネル（ＤＲＣ）を介して基地局に要求として供給される。次に、処理はステップ１４４に続く。
【００４２】
代わりの実施の形態において、移動局は、受信したパイロット信号を用いてＴ／Ｐ比を推定する。受信したパイロット信号はトラヒック情報を復号するために使用されるチャネル推定を供給する。ロウパスフィルタを用いて、受信したパイロット信号からノイズ成分を濾波するために使用してもよい。フィルタリングはパイロット信号を用いて受信した雑音の推定を供給する。従ってＴ／Ｐ比はフィルタリング結果に基づいて推定される。一例として、以下により記載されるシステムモデルを考える。
【００４３】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００４４】
【数１３】
【数１４】
【００４５】
送信された信号を表すデータシーケンス｛ｓｋ｝は式に含まれているので、（３）および（４）における推定は評価することが困難かもしれない。しかしながら、これらの式は、
【数１５】
【００４６】
一実施の形態に従って、Ｔ／Ｐ比を推定するためのアルゴリズムは最初に
【数１６】
【数１７】
【数１８】
【数１９】
【００４７】
但し（５）の推定は漸近的に不偏である。留意すべきは、最適推定は、検定統計量の一次モーメントを考慮し、（５）の推定は二次モーメントを推定することを意図する点である。両方のアプローチは不偏の推定を生じるけれども、二次モーメントは一般的により大きな推定分散を導入する。また、一次モーメントを用いて、必要なデータシーケンスが入手できず、移動局は先験的にコンステレーションの特定フォーマットを使用することを考える。
【００４８】
他の実施の形態において、Ｔ／Ｐ比推定アルゴリズムは
【数２０】
【数２１】
【数２２】
【００４９】
アルゴリズムは周波数領域およびタイムドメインにおいて、継続してよい。周波数領域解析について、ｘｋのＰＤＦのクラスタと同様に、コンステレーションのポイントは等間隔に配列されるので、ＰＤＦが周期的であることを示す。次に、空間または周期が周波数領域解析により決定される。例えばＰＤＦ関数のＤＦＴを計算することによりヒストグラムを創造しながら、アルゴリズムは主要期間を特定する。Ｒは主要期間および２つのコンステレーションポイント間の期間に基づいて計算してもよい。Ｍ−ＱＡＭの場合、二次元のＰＤＦ関数は２つの異なる一次元関数として考えることができる。交互に、等間隔の属性をタイムドメインに利用することができる。例えば、ＰＤＦの自己相関関数を計算することにより、ゼロオフセットの次の第１サイドローブの位置は２つの隣接するクラスタの中心間の平均期間の推定を提供することができる。
【００５０】
さらに、他の実施の形態において、ＰＤＦのクラスタのＮ中心は最初に特定される。この方法は推定される中心がｋ＝０，１，・・・，Ｎ−１に対して｛ｄｋ｝であり、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ−１に対するコンステレーションポイント｛ａｋ｝は同じ順番である。最小二乗アルゴリズムの適用は以下のＲの推定を生じる。
【００５１】
【数２３】
【００５２】
コンステレーションポイントは似たようなものなので、この方法は最初にＰＤＦから累積分布関数（ＣＤＦ）を見つける。クラスタリングはＣＤＦにしきい値方式を適用することにより実行される。次に、各グループの中心が一次モーメントを使用してグループ内を平均化することにより計算される。代わりの実施の形態において、画像処理に使用される特徴抽出のような技術を適用してもよい。この場合、例えば特徴はガウスＰＤＦへの近似に基づくピークまたはテンプレートであり得る。また、留意すべきは、クラスタリングおよび領域成長のような画像セグメンテーション技術は経験ＰＤＦのポイントをグループ化するための方法を提供する点である。（６）と（４）を比較することはクラスタリング処理およびハードデコーディング(hard-decoding)１との間の類似度を示し、この場合において（４）における実際の信号ｓｋは（６）におけるハードでコードされたシンボルａｍと交換される。
【００５３】
図１に示すシステム２０のような典型的はＨＤＲシステムにおいて、１つのリンクが一度に基地局間で確立される。一実施の形態において、無線通信システムは一度の複数のユーザをサポートするように拡張される。言い換えれば、図５のシステム５０は基地局５２がデータを移動装置５６、５８、および６０の複数のデータユーザに同時に送信する。留意すべきは、３つの移動装置が図５に示されているが、基地局５２と通信するいかなる数の移動装置がシステム５０内にあってもよい点である。複数のユーザへの拡張は、パケットデータチャネル５４を介した複数の通信を提供する。一時にパケットデータチャネルによりサポートされたユーザは「アクティブ受信器」と呼ばれる。各アクティブ受信器は搬送メッセージを復号し、パケットデータチャネル５４のＴ／Ｐ比を決定する。各アクティブ受信器は他のアクティブ受信器に対するポテンシャルを考慮せずにＴ／Ｐ比を処理する。基地局は各アクティブ受信器からデータ転送速度要求を受信し、比例的に電力を割当てる。
【００５４】
図１に戻ると、従来のＨＤＲ通信システムは、これに限定されるわけではないが、コンステレーション情報、符号化方式、チャネル識別、パケットデータのための送信のための電力利用可能性を含む多くの情報が先験的に知られている。コンステレーション情報はデジタルデータ情報が送信のために搬送波に変調される変調方式に言及する。変調方式は、これに限定されるわけではないが、バイナリフェーズシフトキーイング、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、直交振幅マッピング（ＱＡＭ）等を含む。符号化方式は、これに限定されるわけではないが、ターボコーディング(Turbo-coding)、畳み込みコーディング、巡回冗長検査、速度設定等のようなエラーコーディングを含む、ソース情報のデジタル形式への符号化の観点を含む。受信器はＤＲＣを介してコンステレーション情報および符号化情報を要求してもよい。チャネル識別は、これに限定されるわけではないが、ウオルシュコードのようなスペクトル拡散通信システム内の拡散コードを含み、搬送波周波数を含んでいてよい。チャネル識別はあらかじめ決定され固定されるようにしてもよい。パケットデータ送信のために利用可能な送信電力は、利用可能な周知の合計送信電力および周知のパイロット信号電力に基づいて一般的に知られている。
【００５５】
パケットデータと低遅延データの組合せシステムにおいて、上述した情報の中には前もって知られていない情報がある。というよりはむしろ、利用可能な電力と利用可能なチャネルが、音声通信システムのような低遅延データと共有することにより変化を受けてしまう。比較は以下の表においてなされる。
【００５６】
【表１】
【００５７】
上述した実施形態および実施形態の組合せを適用することにより、無線通信システム内においてパケットデータ送信と低遅延データ送信の組合せが可能となる。図のように、音声とパケットデータとの組合せは変数を送信処理に導入する。別個の搬送チャネリングの適用は、通信の品質を劣化させることなく、無線通信システム内の受信器に情報を供給する。搬送チャネルメッセージは、目標受信者情報を識別するようにしてもよい。利用可能なトラヒックインジケータの受信器への送信は、送信器に対して望むデータ転送速度を決定する際に受信器を助ける情報を供給する。同様に、トラヒックインジケータが複数の受信器により使用されるとき、各受信器はそれからデータ転送速度を計算するが、送信器は、パケットデータ送信のための送信チャネルを複数の受信器に割当てる際に送信器を助ける情報を受信する。
【００５８】
以上、無線通信システムにおける高速データ転送速度送信のための新規で改良された方法および装置について述べた。ここで議論した例示実施形態は、ＣＤＭＡシステムを記載するが、種々の実施の形態が、一人のユーザに対しての無線接続方法に対して適用可能である。効率的な通信を行なうために、ＨＤＲに対して例示実施の形態を記載したが、ＩＳ−９５、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＩＳ−２０００、ＧＳＭ、ＴＤＭＡ等への適用においても効率的であってよい。
【００５９】
当業者は、上述した記載全般に渡って参照してよい、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光学界または光学粒子、あるいはそれらの組み合わせにより有利に表現されることを理解するであろう。
【００６０】
当業者はさらに、ここに開示される実施の形態に関連して記載される、種々の図示論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、または両方の組合せとして実現してよいことを理解するであろう。種々の実例となる部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップは一般にそれらの機能の点から記載した。この機能がハードウエアとして実現されるかまたはソフトウエアとして実現されるかは、特定のアプリケーションおよび全体のシステムに課せられた設計上の制約に依存する。熟練した職人はこれらの環境下でハードウエアとソフトウエアの互換性を認識し、各特定のアプリケーションに対して、記載された機能をどのように最善に実現するかを認識する。
【００６１】
例として、ここに開示した実施の形態に関連して記載した種々の実例となる論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、例えば、レジスタやファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）タイプのようなディスクリートハードウエアコンポーネント、一連のファームウエア命令を実行するプロセッサ、何らかの汎用プログラマブルソフトウエアモジュールおよびプロセッサ、またはここに記載した機能を実行するように設計されたそれらの何らかの組合せを用いて実現または実行してもよい。プロセッサは便宜的にはマイクロプロセッサであってよいが、他の方法では、プロセッサは、いかなる汎用のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。ソフトウエアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電子的にプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、脱着可能ディスク、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）、または記述的に知られている他の形態の記憶媒体に駐在させることができる。プロセッサはＡＳＩＣ（図示せず）に存在していてもよい。ＡＳＩＣは電話（図示せず）に存在していてもよい。他の方法では、プロセッサは電話に存在していてもよい。プロセッサは、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せとして実現してもよく、またはＤＳＰコア等とともに２つのマイクロプロセッサとして実現してもよい。
【００６２】
好ましい実施の形態の上述説明は、この分野のいかなる技術者も本発明を製作または使用することを可能とする。これらの実施の形態へのいろいろな変更は、この分野の技術者にはたやすく明白であるだろうし、この中に定義された包括的な原理は発明力を必要とせずに他の実施の形態に適用されてもよい。従って、本発明はこの中に示された実施の形態に制限することを意図したものではなく、しかしむしろこの中に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が許容されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は高速データ転送速度（ＨＤＲ）プロトコル無線通信システムの一実施の形態を形成するブロック図を示す。
【図２】 図２は図１のＨＤＲシステムの動作を記載する状態図を示す。
【図３】 図３は図１のＨＤＲ無線通信システム内の複数のパケットデータユーザのための使用パターンをグラフ形状で示す。
【図４】 図４は図１のＨＤＲ無線通信システム内でユーザにより受信された電力をグラフ形状で示す。
【図５】 図５は一実施の形態に従う低遅延データユーザを含むＨＤＲ無線通信システムをブロック図形状で示す。
【図６】 図６は種々の実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおいて、ユーザにより受信された電力をグラフィック形状で示す。
【図７】 図７は種々の実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおいて、ユーザにより受信された電力をグラフィック形状で示す。
【図８】 図８は種々の実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおいて、ユーザにより受信された電力をグラフィック形状で示す。
【図９】 図９は一実施の形態に従うＨＤＲ無線通信システムにおける受信器の一部をブロック形状で示す。
【図１０】 図１０は一実施の形態に従う搬送チャネルを実現する無線通信システムにおいてトラヒックデータを処理するための方法をフロー図形状で示す。
【図１１】 図１１は一実施の形態に従う無線通信システムにおいて、送信のためのデータ転送速度を決定するための方法をフロー図形状で示す。
Claims (19)
- 無線通信装置において、
第１のインジケータを受信するように機能的に作用する第１のプロセッサであって、前記第１のインジケータは利用可能なパケットデータ送信電力対パイロットチャネル電力の比に相当し、前記利用可能なパケットデータ送信電力は、基地局から無線通信装置への合計送信電力マイナス低遅延データ送信およびパイロット信号送信に使用される電力に等しく、低遅延データは音声およびビデオの少なくとも１つを備えた、第１のプロセッサと、
前記第１のインジケータと、前記基地局から受信したパイロット信号の信号強度の関数としてパケットデータ送信レートインジケータを決定するように機能的に作用する相関ユニットと、
を備えた無線通信装置。 - 前記第１のインジケータは利用可能なパケットデータ送信電力対パイロット信号強度の比に相当する、請求項１の無線通信装置。
- 前記パイロット信号強度は前記パイロット信号の信号対雑音比の基準である、請求項２の無線通信装置。
- 前記第１のプロセッサおよび前記相関ユニットに接続された調節ノードであって、前記調節ノードは、パケットデータ送信のための信号対雑音比を決定するために、利用可能なパケットデータ送信電力対パイロットチャネル電力の比に応答して前記パイロット信号の信号対雑音比を調節するように機能的に作用する調節ノードをさらに備えた、請求項３の無線通信装置。
- 前記無線通信装置は、データレート要求チャネルを介してパケットデータ送信レートインジケータを前記基地局に送信するように機能的に作用する、請求項１の無線通信装置。
- 前記相関ユニットはトラヒック信号対雑音比のセットに対応するデータ送信レートのセットから前記パケットデータ送信レートインジケータを選択する、請求項１の無線通信装置。
- 前記パケットデータ送信レートインジケータはコンステレーションおよびエンコーディングタイプにより定義されるデータレートである、請求項６の装置。
- 前記無線通信装置は、パケットデータ送信および低遅延データ送信をサポートする無線通信システム内で機能的に作用する、請求項１の無線通信装置。
- 前記第１のインジケータは別個の並列シグナリングチャネルを介して前記基地局から前記無線通信装置に送信される、請求項１の無線通信装置。
- 前記第１のインジケータはデータパケットで同時に前記基地局から前記無線通信装置に送信される、請求項９の装置。
- 前記第１のインジケータは、データパケットの目標受取人を示す、請求項９の無線通信装置。
- 前記第１のインジケータはデータパケットの送信チャネルを示す、請求項９の無線通信装置。
- 前記第１のインジケータはコーディングタイプを示す、請求項９の無線通信装置。
- 前記基地局から符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）チャネル上のパケットデータおよび低遅延データを受信するように動作可能な受信機をさらに備えた、請求項１の無線通信システム。
- 無線通信システムにおいて、前記システムはパケットデータおよび低遅延データを移動局に送信するように機能的に作用し、前記システムは合計利用可能送信電力を有する無線通信システムにおいて、
第１の送信電力を有するパイロット信号を用いて基地局と移動局との間に少なくとも１つの低遅延データ通信リンクを確立することであって、低遅延データは音声およびビデオの少なくとも１つを備えることと、
前記合計利用可能送信電力、低遅延データ送信電力、および前記第１の送信電力の関数として利用可能なパケットデータトラヒック電力を決定することと、
前記利用可能なパケットデータトラヒック電力に基づいてパケットデータ送信レートを決定することと、
を備えた方法。 - 前記少なくとも１つの低遅延データ通信は音声通信である、請求項１５の方法。
- 前記利用可能なパケットデータトラヒック電力を決定するステップは、前記第１の送信電力に対する前記合計利用可能な送信電力の比であるトラヒック対パイロット比を決定することをさらに備えた、請求項１５の方法。
- 前記パケットデータ送信レートを決定するステップは、前記トラヒック対パイロット比に従って前記パイロット信号の信号対雑音比を調節することにより前記パケットデータトラヒックの信号対雑音比を推定することをさらに備えた、請求項１７の方法。
- 無線通信装置において、
第１のインジケータを受信するように機能的に作用する第１のプロセッサであって、前記第１のインジケータは利用可能なトラヒック対パイロット電力の比に相当する第１のプロセッサと、
パイロット信号を受信し、前記パイロット信号のパイロット信号対雑音比を決定するように機能的に作用する測定ユニットと、
前記測定ユニットと前記第１のプロセッサに接続された加算ノードであって、前記加算ノードは前記第１のインジケータによって前記パイロット信号対雑音比を調節し、トラヒック信号対雑音比を形成するように機能的に作用する加算ノードと、
前記トラヒック信号対雑音比を受信し、基地局から前記無線通信装置へのパケットデータ送信のためのデータレートを決定するように機能的に作用する相関ユニットと、
を備えた無線通信装置。
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