JP4308206B2 - 移動通信システムにおける逆方向伝送率を制御する方法及び装置 - Google Patents
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Description
図1は、従来技術に従って端末機が逆方向伝送率を決定する動作を示すフローチャートである。ここで、端末機は、R−PDCHのために、少なくとも、9.6Kbps、19.2Kbps、38.4Kbps、76.8Kbps、153.6Kbps、及び307.2Kbpsの伝送率を支援することができ、伝送率制御ビット(RCB)に従って逆方向伝送率を順次に増加、減少、又は保持させる。
しかしながら、上記伝送率制御ビットの値が‘増加’を意味する値‘+1’でなければ、ステップ140で、端末機は、上記伝送率制御ビットの値が伝送率の‘減少’を意味するか否かを判断する。このとき、上記伝送率制御ビットの値が‘減少(rate-down)’を意味する値‘−1’であれば、ステップ150で、端末機は、次の時間区間で使用される伝送率を現在の時間区間の伝送率よりも1ステップ減少させた値に決定した後、ステップ170に進行する。
一方、上記伝送率制御ビットの値が‘減少(rate-down)’を意味する値‘−1’ではないと判断されると、ステップ160で、端末機は、次の時間区間で使用される伝送率を現在の時間区間の伝送率として同一の値に設定する。そして、ステップ170で、端末機は、上記決定された伝送率に従って次の時間区間でデータフレームを送信する。
図2を参照すると、時間区間t0で、端末機は、9.6kbpsの伝送率でパケットデータチャンネル(Packet Data Channel;PDCH)を介してデータフレームを送信する(210)。時間区間t1で、基地局は、端末機のRoT、バッファ状態、及び電力状態を考慮して、該当端末機のデータ伝送率を増加させるか、減少させるか、または保持させるかを決定し、上記決定された結果に従って、RCBを生成して上記端末機へ送信する(220)。そうすると、端末機は、上記RCBを受信してその意味を解析し、次の時間区間t2でPDCHの伝送率を以前の時間区間より増加させるか、減少させるか、又は保持させるかを判断する。
例えば、時間区間t5で、基地局は、端末機から153.6kbpsの伝送率でデータフレームを受信し、同一の時間区間で、基地局は、他の端末機の条件に従って、上記端末機のデータ伝送率を現在の153.6kbpsで1ステップだけ増加させることに決定し、このためのRCB(+)を生成して上記端末機へ送信する。しかしながら、実際に、上記RCB(+)は、時間区間t6の間に伝送され、端末機が上記RCB(+)を受信して解析する場合に要求される時間を考慮すると、上記RCB(+)が実際に適用されることは、時間区間t7になる。結果的に、時間区間t7で、端末機は、以前の時間区間t6の伝送率307.2kbpsよりも1ステップだけ増加された614.4kbpsで設定する。
本発明の他の目的は、効率的な逆方向データ伝送率を通して全体のシステムの処理率(throughput)を向上させる方法及び装置を提供することにある。
後述する本発明の特徴は、移動通信システムにおいて、伝送率制御ビット(Rate Control Bit 以下、RCBと称する)を用いて、逆方向データ伝送率を制御する際に、基地局がRCBを生成し、端末機がRCBを適用する基準時点を所定の遅延時間を考慮して決定する。ここで、上記“遅延時間”は、“伝送率制御遅延時間(Rate Control Delay;以下、RCDと称する)”と称する。また、上記RCDに基づいて決定される伝送率制御は、ACID(ARQ(Automatic Repeat reQuest)Channel Indicator)に基づく伝送率制御で表現される。すなわち、端末機のデータ伝送率を決定する際に、以前のACIDに該当するパケットデータの伝送率に基づいてRCBを分析した後、同一のACIDに該当する送信パケットデータの伝送率を決定する。
図3を参照すると、伝送率制御装置は、順方向伝送率制御チャンネル(Forward Rate Control Channel;F−RCCH)受信器10、制御器20、及び逆方向パケットデータチャンネル(Reverse Packet Data Channel;R−PDCH)送信器30から構成される。時間区間ごとに、F−RCCH受信器10は、F−RCCHに割り当てられた拡散コードを使用して、基地局から受信された信号に対して逆拡散、復調、及び復号を遂行することによって、RCBを受信し、上記受信されたRCBを制御器20へ提供する。
従って、基地局は、i番目のフレームを受信すると、上記受信されたi番目のフレームに基づいてRCBを生成し、上記生成されたRCBをR−RCCHを介して送信する。そうすると、端末機は、上記RCBを受信した後、上記i番目のフレームの伝送率に従って次のフレームの伝送率を決定して次のフレームを送信する。
図4を参照すると、ステップ310で、端末機は、n番目の時間区間の間に、伝送率制御ビット(RCB)を受信して解析する。ステップ320で、端末機は、上記RCBの値が‘伝送率の増加’を示すか否かを判断する。上記RCBの値が‘伝送率の増加’を意味する値‘+1’であれば、ステップ330で、端末機は、次の時間区間‘n+1’で使用される伝送率R(n+1)をあらかじめ決定された伝送率制御遅延時間(RCD)だけ、以前の時間区間の伝送率R(n−RCD)よりも1ステップ増加させた値で設定した後、ステップ370へ進行する。これは、下記式(1)のように示すことができる。
本発明において、伝送率制御遅延時間(RCD)は、基地局及び端末機での処理遅延を考慮して、端末機が1つのフレームを逆方向に伝送する時に要求される時間である。その後、基地局は、順方向にRCBを伝送し、端末機は、上記RCBを受信して次のフレームのデータ伝送率に適用する。上記RCDは、フレーム単位に指定される。例えば、上記RCDは、1フレーム又は2フレームで設定されてもよい。
そうすると、上記RCBは、時間区間t1で上記端末機に受信され、端末機は、上記受信されたRCBに従って時間区間t2で適用されるデータ伝送率を決定する。ここで、時間区間t2で適用されるデータ伝送率を決定するに際して、上記端末機は、以前の時間区間t1の伝送率に基づいて決定するものではなく、あらかじめ設定されたRCD、すなわち、1フレーム以前の時間区間であるt0の伝送率に基づいて決定する。このような伝送率制御は、図5に示すように、奇数番目のフレーム及び偶数番目のフレームの伝送率制御がそれぞれ遂行されるので、“インターレース伝送率制御(Interlaced rate control)”と呼ばれる。
例えば、端末機は、時間区間t5で38.4kbpsの伝送率を使用する。基地局は、時間区間t5の端末機の状態情報に従って、上記端末機の伝送率を増加させることに決定し、RCB(+)を生成して上記端末機に送信する。上記RCB(+)は、時間区間t6で上記端末機に受信され、上記端末機は、上記受信されたRCB(+)に基づいて、時間区間t7で使用される伝送率をRCD以前の時間区間の伝送率、すなわち、時間区間t5の伝送率38.4Kbpsで1ステップだけ増加させた76.8Kbpsに設定する。
そうすると、上記RCBは、時間区間t2で上記端末機に受信され、端末機は、上記受信されたRCBに従って、時間区間t3で適用されるデータ伝送率を決定する。ここで、上記端末機は、時間区間t3で適用されるデータ伝送率を決定するに際して、以前の時間区間t2の伝送率に基づいて決定されるものではなく、あらかじめ設定されたRCD、すなわち、時間区間t2よりも2フレーム以前である時間区間t0の伝送率に基づいて決定する。
このように、本発明に従うインターレース伝送率制御方式では、基地局がRCBを生成する時に使用される伝送率に基づいて、端末機は、増加(+)、減少(−)又は、保持(0)に関する情報をRCBに適用することによって、基地局と端末機との間の遅延による逆方向伝送率制御エラーを除去する。従って、インターレース伝送率制御方式を使用して、端末機は、基地局がスケジューリングする間に計算された伝送率を正確に適用することによって、端末機の逆方向伝送率を効率的に制御することができる。
HARQ技術は、通常、マルチメディアサービスを支援する無線パケット移動通信システムで逆方向処理量(throughput)を増加させるために使用される。ここで、HARQ技術は、物理階層パケット(Physical Layer Packet)に対して遂行される技術である。このようなHARQ技術を用いてフレームが逆方向に送信される動作について説明すると、下記の通りである。
端末機から以前に受信されたパケットに対して復号を失敗した場合、基地局は、再送信されたパケットと以前に受信されたパケットを結合して復号を試みる。これに従って、パケットの復号成功確率が増加する。
図7及び図8を参照すると、端末機が時間区間t0の間に、PDCHを介してパケットを送信すると、ステップ700で、基地局は、PDCHを介して上記端末機が送信したパケットを受信して復調を試みる。このとき、ステップ710で、基地局は、上記パケットの復調に成功したか否かを判断する。上記復調に成功したと判断されると、ステップ715で、基地局は、次のパケットを受信するために、ACKチャンネルを介してACK信号を端末機へ送信し、これと同時に、RCB又はトラヒック対パイロット伝送率制御ビット(Traffic-to-Pilot ratio Control Bit;以下、TPRCBと称する)を送信する。
上記NAK信号701を受信すると、端末機は、時間区間t2の間に再伝送を試みる。このとき、図8に示すように、時間区間t2の間に、PDCHを介して再送信されたパケットは、エネルギー減少技術が適用される。従って、RCB702は、基地局から受信されず、上記再送信されたパケットが時間区間t0の間に初期に送信されたパケットよりもそのエネルギーが減少する。上記再伝送パケットの送信エネルギーは、初期に送信されたパケットに比べて、1/2又は1/4に減少されることもできる。
一方、ステップ750で、再伝送パケットが成功的に復調されると判断されると、ステップ760で、図8には図示されていないが、上記基地局は、時間区間t2の間に、ACK信号を伝送して端末機にパケットが成功的に受信されたことを通知する。これと同時に、基地局は、RCB702を送信する。これは、端末機の伝送率又はTPRを制御するためである。
図8を参照すると、RCB702を受信している端末機は、RCB702の命令に従ってデータ伝送率を又はTPRを増加させるか、減少させるか、又は保持させるかを決定する。端末機は、時間区間t4の間に伝送されなければならないパケットの伝送率又はTPRを時間区間t2の間に伝送されたパケットに対する伝送率の増加/減少/保持(以下、Up/Down/Hold)に関する情報に基づいて制御する。これは、図5に示すように、伝送率制御遅延時間(RCD)が2つの時間区間に該当するので、端末機は、図5に関連して説明された動作に従うので、具体的な説明は省略する。このような場合、端末機の逆方向伝送率を制御する動作は、図4と関連して説明された動作と同一である。
また、基地局がTPRCBを伝送しても、端末機は、時間区間t2の間に、すなわち、再送信する間のTPRによる伝送率に基づくものではなく、時間区間t0の間に、すなわち、初期伝送の間のTPRによる伝送率に基づいて、現在送信されるパケットの伝送率を増加させるか、減少させるか、又は保持させる。
ACIDを使用して現在のパケットデータフレームを送信する方法は、下記式(4)のように表現することができる。
通常のHARQ動作において、複数のHARQチャンネルが存在し、各HARQチャンネルは、ARQチャンネル識別子(ARQ Channel Identifier: ACID)によって区別される。例えば、4つのHARQチャンネルが存在する場合、各HARQチャンネルは、ACID=0、ACID=1、ACID=2、及び、ACID=3のそれぞれに該当し、ACID別にHARQ動作が遂行される。本明細書がそれぞれのACIDを区分することによって、上記HARQチャンネルを異なるチャンネルとして説明しても、上記HARQチャンネルは、1つのパケットデータチャンネルの相互に異なるフレームになっても良い。
移動局は、任意の開始時間t=0から一連のHARQチャンネルを介して初期伝送パケットを送信する。すなわち、t=0で、一番目のHARQチャンネルであるACID=0のHARQチャンネルを介して初期伝送パケットデータを伝送し、t=10msで、二番目のHARQチャンネルであるACID=1のHARQチャンネルを介して初期伝送パケットデータを送信する。その後、t=20msで、三番目のHARQチャンネルであるACID=2のHARQチャンネルを介して初期伝送パケットデータを伝送し、t=30msで、四番目のHARQチャンネルであるACID=3のHARQチャンネルを介して初期伝送パケットデータを送信する。
上述したように、通常のHARQ動作は、複数のHARQチャンネルを使用して遂行される。しかしながら、本発明で提案されたインターレース(Interlaced)伝送率制御方法は、通常のHARQ動作で、各HARQチャンネル、すなわち、各ACIDに対して移動局の伝送率、又は移動局のTPRを制御するものと同一である。
図9を参照して、移動局及び基地局の詳細な動作を説明する。
移動局は、t=t0で、ACID=0のHARQチャンネルを通して19.2Kbpsのパケットを送信する。このとき、上記移動局は、‘authorized_tpr[0]’の値を上記19.2Kbpsに該当するTPR値に設定する。上記移動局は、t=t1で、ACID=1のHARQチャンネルを介して38.4Kbpsのパケットを送信する。このとき、上記移動局は、‘authorized_tpr[1]’の値を上記38.4Kbpsに該当するTPR値に設定する。上記移動局は、t=t2で、ACID=2のHARQチャンネルを介して38.4Kbpsのパケットを送信する。このとき、上記移動局は、‘authorized_tpr[2]’の値を上記38.4Kbpsに該当するTPR値に設定する。また、上記移動局は、t=t2で、基地局から‘UP’を示すTPRCBを受信する。
上記移動局は、t=t3で、ACID=3のHARQチャンネルを介して76.8Kbpsのパケットを送信する。このとき、上記移動局は、‘authorized_tpr[3]’の値を上記76.8Kbpsに該当するTPR値に設定する。
また、上記移動局は、t=t3で、基地局から‘UP’を示すTPRCBを受信する。従って、上記移動局は、‘authorized_tpr[1]’の値を76.8Kbpsに該当するTPR値にアップデートする。その理由は、前記ACID=1のHARQチャンネルを介して38.4Kbpsのパケットを伝送した後、これに応じて、‘UP’を示すTPRCBを受信したので、上記移動局は、同一のACIDに該当する‘authorized_tpr[1]’を1ステップ増加させる。
また、次に送信されるパケットデータフレームの伝送率をTPRCB{ACID(N)}と称する。上記移動局は、上記基地局から受信された制御情報に基づいて、伝送率を増加させるか、減少させるか、又は、保持させるかを決定する。これは、下記式(4)のように表現することができる。
20 制御器
30 逆方向パケットデータチャンネル(R−PDCH)送信器
Claims (34)
- 移動通信システムにおいて、端末機が逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を制御する方法であって、
次の送信逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率のための逆方向制御情報を受信するステップと、
前記逆方向制御情報及びあらかじめ設定された伝送率制御遅延によって決定された、以前に送信された逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率によって、前記次の送信逆方向パケットデータフレームの前記データ伝送率を決定するステップと、
前記決定されたデータ伝送率で前記逆方向パケットデータフレームを送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記逆方向制御情報は、前記データ伝送率に基づいて、増加、減少、又は、保持中の1つの情報を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記増加、減少及び保持中のうちの1つを遂行する前記逆方向制御情報は、現在の時間区間の前にあらかじめ設定された伝送率制御遅延を発生させる時間区間の間データ伝送率に基づくことを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記あらかじめ設定された伝送率制御遅延は、
前記基地局が前記逆方向制御情報を生成して伝送し、前記端末機が前記逆方向制御情報を受信し、前記受信された逆方向制御情報に従ってデータ伝送率を決定する場合に要求される時間を考慮して、フレーム単位ごとに決定されることを特徴とする請求項3記載の方法。 - 前記次の送信逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を決定するステップは、
あらかじめ設定された伝送率制御遅延によって決定された以前に送信された逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を決定するステップと、
前記逆方向制御情報及び以前に送信されたパケットデータ伝送率のデータ伝送率の増加、減少、及び保持によって決定された現在送信される逆方向パケットデータの前記データ伝送率を決定するステップと
を含むことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 前記逆方向制御情報は、伝送率制御ビット(RCB)であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記あらかじめ設定された伝送率制御遅延は、端末機が伝送率制御ビットを適用する基準時間からの所定の遅延時間であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記次の送信パケットデータフレームのデータ伝送率は、あらかじめ設定された伝送率制御遅延によって決定された、以前に送信された逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率に前記逆方向制御情報を適用することによって決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記逆方向制御情報は、順方向伝送率制御チャンネル(F−RCCH)によって受信されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記次の送信パケットデータフレームは、逆方向パケットデータチャンネル(R−PDCH)によって送信されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 移動通信システムの端末機において、逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を制御するための方法であって、
前記基地局から前記逆方向パケットデータフレームの受信が成功したか否かを示す応答を受信するステップと、
前記逆方向パケットデータフレームの受信が成功した場合、次の送信逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率のための逆方向制御情報を受信するステップと、
あらかじめ設定された伝送率制御遅延に基づいて前記次の送信逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を決定するステップと、
前記決定されたデータ伝送率で前記逆方向パケットデータを送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記逆方向制御情報は、前記データ伝送率に基づいて、増加、減少、及び保持中の1つを遂行するための情報を含むことを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記逆方向パケットデータフレームの受信が成功しない場合、前記逆方向パケットデータフレームを再送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記再送信された逆方向パケットデータフレームは、基地局によって以前に送信された前記逆方向パケットデータフレームと結合され、これによって、前記結合されたパケットは、前記以前に送信された逆方向パケットデータフレームよりもエネルギーがさらに小さいことを特徴とする請求項13記載の方法。
- 前記逆方向制御情報は、伝送率制御ビットであることを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記あらかじめ設定された伝送率制御遅延は、端末機が伝送率制御ビット(RCB)を適用する基準時間からの所定の遅延時間であることを特徴とする請求項11記載の方法。
- 移動通信システムの端末機において、逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を制御するための装置であって、
次の送信逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率のための逆方向制御情報を受信する受信器と、
前記逆方向制御情報及びあらかじめ設定された伝送率制御遅延によって決定された、以前に送信された逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率によって、前記次の送信逆方向パケットデータフレームの前記データ伝送率を決定する制御器と、
前記決定されたデータ伝送率に従って、前記基地局に前記次の送信逆方向パケットデータフレームを送信する送信器と
を含むことを特徴とする装置。 - 前記逆方向制御情報は、前記データ伝送率に基づいて、増加、減少、及び保持中の1つを遂行するための情報であることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記増加、減少及び保持中のうちの1つを遂行する前記逆方向制御情報は、現在の時間区間の前にあらかじめ設定された伝送率制御遅延を発生させる時間区間の間データ伝送率に基づくことを特徴とする請求項18記載の装置。
- 前記あらかじめ設定された伝送率制御遅延は、前記基地局が前記逆方向制御情報を発生し、前記逆方向制御情報を伝送し、前記端末機が前記逆方向制御情報を受信し、前記受信された逆方向制御情報に従って、前記データ伝送率を決定する場合に要求される時間を考慮してフレームごとに決定されることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記制御器は、現在時間差の前に、あらかじめ設定された伝送率制御遅延により決定された、前記あらかじめ送信された逆方向パケットデータフレームの前記データ伝送率と、前記逆方向制御情報の増加、減少、及び保持、そして、前記以前に送信されたパケットデータ伝送率のデータ伝送率によって決定された、前記現在送信されるパケットデータフレームのデータ伝送率を決定することを特徴とする請求項18記載の装置。
- 前記逆方向制御情報は、伝送率制御ビットであることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記あらかじめ設定された伝送率制御遅延は、前記端末機が伝送率制御ビット(RCB)を適用する所定の基準時間からの所定の遅延時間であることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記次の送信パケットデータフレームのデータ伝送率は、あらかじめ設定された伝送率制御遅延によって決定された、以前に送信された逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率に前記逆方向制御情報を適用して決定されることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記逆方向制御情報は、順方向伝送率制御チャンネル(F−RCCH)により受信されることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記次の送信パケットデータフレームは、逆方向パケットデータチャンネル(R−PDCH)により送信されることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 移動通信システムの端末機において、逆方向パケットデータのデータ伝送率を制御するための方法であって、
基地局から順方向伝送率制御チャンネルを介して伝送率制御命令を受信するステップと、
同一の自動再伝送要求チャンネル識別子(ACID)に該当する以前に送信されたパケットデータフレームのデータ伝送率及び前記受信された伝送率制御命令によって次の送信パケットデータフレームのデータ伝送率を決定するステップと、
前記決定されたデータ伝送率で前記逆方向パケットデータチャンネルを介して前記パケットデータフレームを送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記受信された伝送率制御命令を分析するステップをさらに含むことを特徴とする請求項27記載の方法。
- 前記受信された伝送率制御命令を分析するステップは、
前記受信された伝送率制御命令が伝送率データの増加、減少、又は保持を示すかどうかを決定するステップを含むことを特徴とする請求項28記載の方法。 - 前記次の送信パケットデータフレームのデータ伝送率は、TPRCB{ACID(N)}=TPRCB{ACID(P)}+Deltaによって決定され、ここで、TPRCB{ACID(P)}は、ACIDに該当する以前の送信パケットデータフレームのデータ伝送率に該当するトラヒック対パイロット伝送率制御ビット(TPRCB)を意味し、TPRCB{ACID(N)}は、前記ACIDを有する次の送信パケットデータフレームに該当するTPRCBを意味し、Deltaは、前記伝送率制御命令に従ってデータ伝送率の増加、減少、又は保持を示す値を意味することを特徴とする請求項27記載の方法。
- 移動通信システムの端末機において、逆方向パケットデータフレームのデータ伝送率を制御するための端末機装置であって、
基地局から順方向伝送率制御チャンネルを介して伝送率制御命令を受信する順方向伝送率制御チャンネル(F−RCCH)受信器と、
同一の自動再伝送要求チャンネル指示子(ACID)に該当する以前に送信されたパケットデータフレームのデータ伝送率及び前記受信された伝送率制御命令によって、次の送信パケットデータフレームのデータ伝送率を決定する伝送率制御器と、
前記伝送率制御器によって決定された前記データ伝送率で前記逆方向パケットデータチャンネルを介してパケットデータフレームを送信する逆方向パケットデータチャンネル送信器(R−PDCH)と
を含むことを特徴とする端末機装置。 - 前記伝送率制御器は、前記受信された伝送率制御命令を分析することを特徴とする請求項31記載の端末機装置。
- 前記伝送率制御器は、前記受信された伝送率制御命令が前記データ伝送率の増加、減少、又は保持を示すかどうかを決定することを特徴とする請求項32記載の端末機装置。
- 前記伝送率制御器は、TPRCB{ACID(N)}=TPRCB{ACID(P)}+Deltaに従って、前記次の送信パケットデータフレームのデータ伝送率を決定し、ここで、TPRCB{ACID(P)}は、ACIDに該当する以前の送信パケットデータフレームのデータ伝送率に該当するトラヒック対パイロット伝送率制御ビット(TPRCB)を意味し、TPRCB{ACID(N)}は、前記ACIDを有する次の送信パケットデータフレームに該当するTPRCBを意味し、Deltaは、前記伝送率制御命令に従ってデータ伝送率の増加、減少、又は保持を示す値を意味することを特徴とする請求項31記載の端末機装置。
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