JP4463001B2 - 通信チャネルのためのdtxフレーム検出による電力制御方法 - Google Patents

通信チャネルのためのdtxフレーム検出による電力制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般に通信システムに関し、より詳細には、これらの通信システムにおける不連続伝送(DTX)フレーム検出による電力制御方法に関する。
符号分割多重アクセス(CDMA)システムでは、所望のレベルの性能を維持しながら電力消費および干渉を最小限に抑えるために電力制御機構が一般に使用される。従来、この電力制御機構は2つの電力制御ループで実装される。第1の電力制御ループ(しばしば「内側」電力制御ループまたは「内側ループ」と呼ばれる)は、(たとえば信号対雑音比によって測定される)移動局受信機において受信された送信の信号品質が特定の目標信号対雑音比または目標E/Nに維持されるように各移動局への送信電力を調節する。目標E/N(ただしEは情報ビット当たりのエネルギー、Nは受信機から見た干渉の電力スペクトル密度)は、しばしば電力制御設定点またはしきい値と呼ばれる。第2の電力制御ループ(しばしば「外側」電力制御ループまたは「外側ループ」と呼ばれる)は、たとえば特定の目標ブロック誤り率(BLER)、フレーム誤り率(FER)、またはビット誤り率(BER)などによって測定される性能の所望のレベルの性能が維持されるように、しきい値を調節する。
たとえば、リンク(たとえばフォワードリンクまたは逆リンク)電力制御レベルでは、内側ループがしきい値を受信信号の測定されたE/Nと比較する。これは、たとえば1.25ms間隔で周期的に測定される。測定されたE/Nがしきい値よりも小さい場合、受信機はリンク上の電力の増大を要求する。言い換えると、FERが容認できる範囲外にある(すなわち高すぎる)ように、受信機が受信された伝送のフレームを復号しているときに非常に多くの復号誤りがある。測定されたE/Nがしきい値よりも大きい場合、受信機はリンク上の電力の減少を要求する、すなわち復号された伝送は誤りを含有せず、したがってシステムは効率が良すぎる(FERが容認できる範囲より下になる)ことがあり、送信電力が浪費されることがある。
外側ループは内側ループを囲み、内側ループよりもはるかに遅い速度で、たとえば20ms間隔などで動作する。外側ループはリンクのサービス品質を維持する。外側ループがないと、システムは固定のしきい値で動作することになる。しかし、固定しきい値は、チャネル条件の変化、送信電力、システム負荷、移動体の速度、チャネルの速度、チャネルの復号など、チャネルおよび/または環境条件の変化に適さないことがある。しきい値は変化するチャネル/環境条件に適応性がある必要がある。外側ループがリンクの品質を見て、品質が悪すぎる場合、外側ループは相応してしきい値を増大させる。リンク品質が良すぎる(すなわちFERが約1%の音声伝送の目標FERよりも低く、データ伝送にはより高い)場合、外側ループはシステム・リソースを過度に浪費しないようにしきい値を再調節する。
外側ループ電力制御は、無線通信システムが不連続伝送を許容する場合に悪影響を受けることがある。不連続伝送またはDTXは、リソース、処理非効率などの点で費用がかかることがあるチャネルの解放を回避するために、送るべきデータがない場合に基地局または移動局がその送信機を自律的にオンまたはオフに切り換える動作モードである。チャネルの解放はデータ・スループットを破壊することがあり、システム・ダウンタイムを増大させることがある。DTXモードのデータ伝送は送信電力を最小限に抑え、システムとの干渉の減少により全システム容量を増大させる。DTXモードは基地局/移動局リソースを使用するための効率的な方法である。しかしながら、DTXモードのシステムは、DTXモードの送信機がフレームを予告なしに(すなわち自律的に)送信するので、フレームが送信されたか否かを受信機が知らないときに問題を現す。このため受信機(たとえば基地局など)が電力制御を行うことが困難になる。
DTXフレームとして送信されるフレームは、送信されるが誤りを含有するフレームと同様のE/Nを有することがある。送信され、誤りとともに受信されるフレームは「イレーシャ(erasure)」と呼ばれる。したがって、真の誤りとともに送信され、誤りとともに受信されるフレーム(イレーシャ)と、データとともに送信されていないフレーム、すなわち、たとえばゼロ・ゲインで送信される空データ・フレーム−DTXフレームとを受信機が区別することが困難になる。
受信機における現在のDTX検出手順はDTXフレームからイレーシャを区別しようと試みる。現在のDTX検出器はエネルギー(E/N)の検出に基づいてのみ判別する。これは、特に信号強度が低い場合に困難なことが分かっている。低いE/Nでは、DTX検出は、DTXフレームがイレーシャと間違われ、その逆もあるので信頼できないことがある。アイデンティティ間違いのこれら場合は、チャネル/環境条件の変化のために外側ループがリンクの変化を効果的に追跡するのを妨げることがある。したがって、受信機における外側ループは、しきい値を維持するべきか、しきい値を変更するべきかを判定することができない。外側ループは満足するように内側ループのしきい値を設定するので、内側ループ電力制御も影響を受ける。言い換えれば、DTX検出器がイレーシャとDTXとを正確に判別することができない場合、電力制御が不正確になり、潜在的に電力および/またはシステム・リソースを浪費するか、または不必要な再送信、場合によってはチャネルの不注意による解放を引き起こし、システム・ダウンタイムを不必要に増大させることがある。これはリンク性能およびシステム能力の損失と解釈することができる。したがって、DTXフレームを正確に検出する必要がある。
本発明の例示的な実施形態は、通信チャネル上で受信されたフレームにおけるDTXフレームを検出する方法および送信電力を制御する方法であって、チャネル上で受信された無線リンク・プロトコル(RLP)情報を受信することができ、前記RLP情報に基づいて、RLP情報に関連する1つまたは複数のフレームをイレーシャまたはDTXフレームとして判定することができる方法を対象とする。そのような判定は指定されたサービス品質に関係するしきい値を調節するために外側ループ電力制御アルゴリズムに組み込むことができる。
本発明の例示的な実施形態は、以下に与える詳細な説明、およびただ説明のために与えられ、したがって本発明の例示的な実施形態を限定しない、同じ要素が同じ参照番号で表わされる、添付図面からより完全に理解されるであろう。
本発明の例示的な実施形態では、受信されたフレームが誤りを有しないかどうか、DTXフレームかイレーシャか、応答メッセージはデータ・フレームが通信チャネル上で送信される電力を制御するための送信機に送られるべきかどうかを判定するために通信チャネルの無線リンク・プロトコル(RLP)層上で受信された情報(以下「RLP情報」)を評価することができる。例示的な実施形態では、DTXフレーム検出、したがって外側ループ電力制御(「外側ループ」)はRLP情報において受信されるフレーム順序番号の存在または不在に基づくことができる。
送信機は、たとえばパケットに対するヘッダとして、それに付加されるRLP情報内の複数の連続的なフレーム順序番号をもつデータのパケットを送る。受信機はフレーム順序番号が存在することを確認するためにフレーム順序番号を見る。RLP層機能が受信されたフレーム順序番号の間隙を検出したかどうかに基づいて、受信機は失われたフレーム順序番号を再送信するために適切な応答メッセージを送信機に送ることができる。受信されたフレーム順序番号の間隙は受信されたフレーム順序番号の不連続性として定義することができる。RLP機能はDTXフレームとイレーシャとの差異を判定するためにRLP情報におけるこれらの間隙を探索する。DTXフレームはフレーム順序番号を含有しないので、DTXは間隙を有しない。イレーシャは連続的なフレーム順序番号間に間隙を有することができる。間隙が検出された場合、この情報は、外側ループがしきい値を調節するように、たとえば巡回冗長符号(CRC)検査の失敗によって指示されるように、外側ループに通信することができる。
上述のようにRLP情報を使用することは、効果的DTXフレーム検出およびイレーシャとの差別化のための解決策、ならびに効率的な外側ループ電力制御を提供することができる。本方法は、受信機におけるDTXフレームの盲検出を使用するアルゴリズムまたはプロセスの必要を無くすことができる。
RLP情報内のフレーム順序番号の間隙が(たとえば1つまたは複数の基地局と通信するメッセージ・スイッチング・センタ(MSC)に常駐することができる)RLP層機能によって検出された場合、受信機は否定応答(NACK)などの応答メッセージを送り、失われたフレーム順序番号の再送信を要求する。本方法は、たとえば基地局または無線移動局内のトランシーバ回路の一部とすることができる受信機に実装することができる。あるいは、本方法は、1つまたは複数の基地局と通信するMSCにおいて実装することができ、各基地局は特定の無線システムの特定のセクタまたはセル内の1つまたは複数の移動体を処理する。
図1は本発明の例示的な実施形態による方法を示す流れ図である。通信チャネルのリンク層は一般にマルチプレックス用の無線リンク・プロトコル(RLP)、流れ制御および再送信能力をサポートする。RLP層はデータ・フレームが送信されたときにリンク上で送信機と受信機の間で活動化する。RLP層機能は、たとえばヘッダとして送信されたパケットに付加されるRLP情報内のフレーム順序番号のストリングの間隙を探索する。
したがって、本方法では、RLP層機能はRLP情報に含まれるフレーム順序番号の間隙を探索する(工程S10)。受信機において、フレーム順序番号の間隙が検出され(工程S20の出力がイエスである)、受信された次の「良好」なフレーム(たとえば、誤りのないCRC符号によって明らかにされるような、誤りを有しないデータを搬送するフレーム)が順序外である場合(工程S30)、受信機はイレーシャが受信されたばかりであると判定し(工程S40)、たとえば否定応答(NACK)の形態とすることができる応答メッセージを送る。イレーシャが検出された場合、再送信要求が間隙または失われたフレーム順序番号を示す情報とともに送信機に送られる。
フレーム順序番号の間隙が検出されない(工程S20の出力がノーである)場合、RLP層機能はフレーム順序番号がRLP情報にも存在する否かを判定する(工程S50)。存在し、間隙が検出されない(工程S50の出力がイエスである)場合、フレームは満足に受信される(工程S60)。誤りがなく、応答(ACK)などの応答メッセージを送信機に送ることができる(工程S60)。工程S50の出力がノーである場合、DTXフレームが送信機から受信されたばかりであり、受信機の外側ループは所望のDTXプロトコルを実装することができる(工程S70)。このDTXプロトコルは現在のしきい値を維持することができ、システム電力レベルに収束し、参照しきい値にシフト・アップまたはダウンし、現在のしきい値を維持し、追加のDTXフレームが送信されているか、または受信機がソフト・ハンドオフにあるかどうかに依存することがあるプロトコル、または当業者に明らかな他のDTXプロトコルを判定するために指定されただけの時間待機する。したがって、RLP情報で受信されるフレーム順序番号情報を、DTXフレームをイレーシャと区別するために使用することができる。
図2は本発明の例示的な実施形態による電力を送信するための調節を示す流れ図である。イレーシャが正しく検出されると、外側ループはしきい値(すなわち目標E/N設定点)を増大させる(工程S42)。たとえば例示的なCDMA通信システムでは、内側ループ電力制御アルゴリズム(「内側ループ」)は目標、たとえば外側ループによって設定されたしきい値を満足するように設計される。したがって、内側ループは、たとえば約1%の所望のFERが達成できるような、送信されるデータ・フレームで送られる誤りの数を容認できるレベルまで減らすために送信電力PTXを調節する(工程S44)。他方、DTXフレームが受信された場合、外側ループはリンク品質、すなわち所望のシステムFER、BLER、BERなどを維持するためにしきい値を維持または調節するために所望のDTXを実装することができる。
DTXフレームとイレーシャとを区別する能力に基づいて、送信電力はイレーシャがうまく検出され、現在のレベルを維持されたときに調節することができ、および/またはDTXフレームが受信されたときに外側ループでDTXプロトコルを使用して調節することができる。このようにして、外側ループは、受信されたRLP情報に存在するフレーム順序番号間隙に基づいて、受信されたDTXフレームと受信されたイレーシャの両方を正しくかつ正確に取り扱うことができる。フレーム順序番号は受信機において連続的に受信することができ、それによって電力制御外側ループの入力の不連続を回避する。これは外側ループによって使用される情報の信頼性を高めることができ、特定のDTX検出を行う必要を回避することができる。
図3は本発明の例示的な実施形態による送信機に関する方法を示す流れ図である。RLP層はデータ(すなわちデータ・パケット)が送信されたときに活動化するので、送信機のRLP層機能は、それがいつデータ・フレームを受信機に送るのかを知っている。RLP層機能は通常、フレーム順序番号が送信される各データ・フレームに付加されることを記述する。送るべきデータがない場合、送信機はDTXする(たとえばゼロ・ゲインのDTXフレームを送る)ことができ、したがってRLP層のフレーム順序番号を送ることはない。
したがって、送信機はすべてのデータ・フレームにフレーム順序番号を付加する(工程S310)が、DTXフレーム用のフレーム順序番号を付加したり送ることはない。フレーム順序番号情報は1次チャネル上で送られるRLP情報に含まれ、データ・フレームは2次チャネル上で送られる(工程S320)。送信に応答してNACKが発行された(つまり間隙が検出された)(工程S330の出力がイエスである)場合、送信機によって送られたデータ・フレームの1つまたは複数は誤りで(たとえばイレーシャとして)受信される。したがって、外側ループはしきい値を増大させ、送信機は、それらのイレーシャを再送信するために、内側ループの制御下でその送信電力PTXを増大させる(工程S350)。上記で議論したように、内側ループは外側ループによって判定される新しいしきい値(増大した目標E/N設定点)を満足しようと試みる。
NACKが発行されない(工程S330の出力がノーである)場合、送信機は、それがデータなしでDTXを送信したことを既に知っているので送信し続け、したがってフレーム順序番号がフレームに付加されなかった。しかしながら、DTXフレームがCRC誤りを含有するので、外側ループは、リンクを維持するために、上述のように所望のDTXプロトコルを実装することができる。
上記の実施形態はDTXに許容される2次チャネルを電力制御するために使用することもできる。1次チャネルおよび2次チャネルはチャネルのそれぞれの活動セットの一部である。1次チャネルの活動セットおよび2次チャネルの活動セットはユーザと1つまたは複数の基地局との間の確立された通信のために特定のユーザに割り当てることができる。基地局(またはセクタあるいはセル)は活動セットのメンバーである。すなわちメンバーはチャネル接続にマッピングされる(すなわち接続される)。
2次チャネルは1次チャネルよりも信頼できないことがある。これは、たとえば、2次チャネルが縮小活動セットで動作する場合にそうなることがある。縮小活動セット条件は、2次チャネルの活動セットのメンバーが1次チャネルの活動セットのサブセットである(たとえば1次チャネルが多数の基地局とのソフト・ハンドオフにあり、2次チャネルがただ単一の基地局に接続される)ときに起こる。現在、2次チャネル上のフレームが、たとえばチャネルのフェードによりイレーシャとして受信された場合は、良好なフレーム順序番号をもつ良好なフレームが受信された後でのみ再送信要求が通常発行されるであろう。しかしながら、多数のフレームにわたる誤りのバーストと解釈することができるフェードが長い場合、「良好な」フレーム(CRC誤りがないことよって証明されるような、誤りなしでフレームが送信および受信されるフレーム)を獲得するために非常に多数のフレームを要することがある。さらに、フレーム順序番号間隙が非常に遅く検出された(すなわち外側ループがこの情報を十分迅速に獲得することができない)場合、追加の待ち時間が外側ループに追加され、その性能を劣化させることがある。
これらの問題点を克服するために、送信機は1次チャネルならびに2次チャネルで関連するフレーム順序番号とともにデータ・フレームを送ることができる。このようにして、受信機は、上述のように、最小待ち時間をもつ順番間隙の検出を可能にするであろう、1次チャネル上でフレームごとに信頼できるフレーム順序番号を受信することができる。フレーム順序番号は1次および2次チャネルでデータの各フレームとともに送られる。
したがって、図1で上述したように、RLP層機能は1次チャネル上で受信されたRLP層に含有されるフレーム順序番号の間隙を探索し、フレーム順序番号の間隙が検出され、受信された次の「良好」なフレームが順序外である場合、外側ループはイレーシャが受信されたばかりであると判定し、NACKを送る。イレーシャが検出された場合、NACKは、失われたフレームの順序番号を示す情報とともに送信機に送られる。フレーム順序番号の間隙が検出されない場合、RLP層機能はフレーム順序番号がRLP層にも存在するかどうかを判定する。存在し、間隙が検出されなかった場合、フレームは満足に受信され、誤りはなく、知られているようにACKを送信機に送ることができる。他の場合は、図1に関して説明したように、DTXフレームが受信されたばかりであり、受信機の外側ループはDTXプロトコルを実装することができる、すなわち現在のしきい値を維持し、システム電力レベルに収束し、参照しきい値にシフト・アップまたはダウンし、現在のしきい値を維持し、追加のDTXフレームが送信されたかどうかを判定するために指定されただけの時間、待機するなどが可能である。したがって、外側ループは2次チャネルを電力制御するために1次チャネル上で受信されたRLP情報内のフレーム順序番号を使用することができる。
さらなる説明として、受信機がイレーシャのバーストを受信した場合、受信機は1次および2次チャネルで送信されたフレームのフレーム順序番号に間隙を生成する。1次チャネルは信頼できるので、フレーム順序番号の間隙は、上述のように最小の遅れで検出され、2次チャネルの電力制御のために外側ループによって使用される。1次チャネルの速度は重要ではなく、ただ1次チャネルの信頼性および待ち時間が重要である。1次および/または2次チャネルで輸送されるデータ・フレームのフレーム順序番号はすべて1次チャネルで送られるので、2次チャネルでのイレーシャのバーストは受信機でのフレーム順序番号の間隙の検出を遅延させない。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、同じことは多数の方法で変更することができることは明らかであろう。そのような変更は逸脱とみなされるべきではなく、本発明の例示的な実施形態の範囲、および当業者に明らかであるようなすべてのそのような改変は首記の特許請求の範囲に含まれるものとする。
本発明の例示的な実施形態による方法を示す流れ図である。 本発明の例示的な実施形態による電力を送信するための調節を示す流れ図である。 本発明の例示的な実施形態による送信機に関する方法を示す流れ図である。

Claims (9)

  1. 不連続伝送(DTX)モード能力を有する1次チャネルおよび2次チャネルを採用する無線通信システムにおいて、前記2次チャネルのための外側ループ電力制御を行う方法であって、
    前記1次チャネルと前記2次チャネルの両方で送られるデータ・フレームのフレーム順序番号情報を包含する無線リンク・プロトコル(RLP)情報を前記1次チャネル上で受信する工程と、
    前記RLP情報に基づいて、前記2次チャネルにおける前記RLP情報に関連する1つまたは複数のフレームがイレーシャまたはDTXフレームとして受信されたかどうかを判定する工程と、
    前記判定工程に従って前記2次チャネルの電力制御のための指定されたサービス品質に関係するしきい値を調節する工程と
    を備える方法。
  2. 記判定工程は、前記フレーム順序番号に間隙があるかどうかを判定する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。
  3. 前記判定工程は、前記検出工程が前記受信したフレーム順序番号の間隙を検出した場合、誤りとともに受信されるデータ・フレームであるイレーシャが受信されたかどうかを判定する工程をさらに含み、前記方法がさらに、
    前記しきい値を調節するために失われたフレームのフレーム順序番号とともに、送信電力の増大によって満足される修正されたしきい値を指定する否定応答(NACK)を送る工程をさらに備える請求項2に記載の方法。
  4. 不連続伝送(DTX)モード能力を有する1次チャネルおよび2次チャネルを採用する無線通信システムにおいて、前記2次チャネルのための送信電力を制御する方法であって、
    前記1次チャネル上で、フレーム順序番号を含む無線リンク・プロトコル(RLP)情報を含むフレームを送信する工程と、
    前記送信されたRLP情報に応答して受信した応答メッセージに基づいて前記フレームが送信された前記2次チャネルの送信電力を調節する工程と
    を備える方法。
  5. 前記送信工程が、その中にデータを包含する各フレームにフレーム順序番号を付加する工程を含み、データなしで送信されるフレームがフレーム順序番号なしで送信されるDTXフレームであり、
    前記調節工程が、否定応答(NACK)が受信された場合に送信電力を上げる工程をさらに含み、前記NACKが、検出されたイレーシャのインスタンスを表し、イレーシャが、誤りとともに受信されるデータをその中に含有するフレームを指示し、前記イレーシャが、複数の受信されたフレーム順序番号に検出された間隙によって表わされる請求項4に記載の方法。
  6. 不連続伝送(DTX)モード能力を有する1次チャネルおよび2次チャネルを採用する無線通信システムにおいて、検出するDTXフレームを含む前記2次チャネルのための外側ループ電力制御方法であって、
    フレーム順序番号を含む無線リンク・プロトコル(RLP)情報を前記1次チャネル上で受信する工程と、
    前記RLP情報に基づいて、前記RLP情報に関連する1つまたは複数のフレームがイレーシャまたはDTXフレームとして受信されたかどうかを判定する工程と、
    前記判定工程に従って前記2次チャネルの電力制御のための指定されたサービス品質に関係するしきい値を調節する工程と
    を備える方法。
  7. 前記判定工程が、前記フレーム順序番号に間隙があるかどうかを検出する工程をさらに含み、前記検出工程が間隙を検出した場合、イレーシャが受信されており、イレーシャが誤りとともに受信されるデータ・フレームであり、前記方法はさらに、
    前記2次チャネルにおける失われたフレームのフレーム順序番号とともに、前記2次チャネル上で送信電力の増大によって満足される修正されたしきい値を指定する否定応答(NACK)を送る工程と
    をさらに備える請求項に記載の方法。
  8. 2次通信チャネル上で受信したフレームの不連続伝送(DTX)フレームを検出する方法であって、
    1次チャネル上で、フレーム順序番号を含む無線リンク・プロトコル(RLP)情報を受信する工程と、
    前記RLP情報に基づいて、前記RLP情報に関連する1つまたは複数のフレームがイレーシャまたはDTXフレームとして受信されたかを判定する工程とを備え
    前記1次チャネルで受信した前記RLP情報は前記1つまたは複数のフレームのフレーム順序番号を包含し、
    前記判定工程はさらに、前記受信したフレーム順序番号に間隙があるかどうかを検出する工程をさらに含み、そして、
    前記検出工程が前記RLP情報に間隙およびフレーム順序番号を検出しない場合、DTXフレームが受信されていることを判定する工程をさらに含み、前記DTXフレームがデータなしで送られるフレームである、方法。
  9. 前記DTXフレームが受信されていることを判定する工程はさらに、前記検出工程が間隙を検出した場合、イレーシャが受信されており、イレーシャが誤りとともに受信されるデータ・フレームである、請求項に記載の方法。
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