JP4510004B2 - 無線通信システムにおける送信電力制御と自動再送要求（アラート要求） - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムに関するものであり、特に無線通信システムにおける送信電力制御と自動再送要求に関する。

セルラー方式の移動通信無線システムにおいては、１以上の無線基地局が雑音の多い無線チャネル上で送信された信号を許容されるレベルでもって受信できるようにするために、全ての移動無線機の送信電力を最低限の可能なレベルまで減少させることが有利である。例えば、符号分割多元接続（CDMA）方式は、移動機の送信電力レベル調整機能を採用している。何れの移動機も要求される通信品質を満足させる電力レベルより高い電力で送信することはない。

上りリンクの送信電力制御にはインナーループとアウターループが含まれる。送信電力制御の重要な要素は信頼性の高い通信品質測定を行うことにある。すなわち、移動機により送信時に利用されている無線通信チャネルの品質を信頼性高く測定することは重要である。例えば、現行のシステムではチャネル品質を測定するために信号対干渉比（SIR）もしくは信号対雑音比（SNR）を利用している。インナー送信電力制御（PC）ループは上りリンクチャネルから測定されたSNRが目標SNRレベル以内を維持するように制御している。上りリンク情報について検出されたSNRは目標値と比較され、比較による差異を埋め合わせるように、移動機の送信電力を増加もしくは減少させるための送信電力制御コマンドが移動機に送信される。アウター送信電力制御装置ループは、移動無線機から受信されたデータユニットのエラーが許容レベルを下回るように制御を行う。例えば、ブロック誤り率（BLER）は多くのCDMA方式のシステムで利用されている。アウターPCループは上りリンクチャネルのBLERに基づいてインナーループの目標SNRレベルを調整する。誤り率が高すぎれば目標SNRを引き上げ、誤り率が低すぎれば目標SNRを引き下げる。

上りリンクの送信電力制御メカニズムであるアウターPCループは、一般に、ソフトハンドオーバを考慮し、無線網制御装置内に配置される。ソフトハンドオーバでは、複数の受信ノード（例えば基地局）が、移動無線機から送信されるデータを同時に受信する。インナーPCループは、一般に、移動無線機の近く（例えば基地局内）に配置される。以下で説明するように、無線インターフェースにより近い上りリンク再送信プロトコルを導入する第３世代セルラー方式（３G）での最近の提案によれば、品質測定情報の転送が困難になってしまうため、それらの測定値に基づく送信電力制御技術に悪影響が及ぶことになる。

この課題について図１を用いて説明する。図１は、無線網１０とソフトハンドオーバの様子を示している。このソフトハンドオーバでは、同一の移動無線機１２から送信される上りリンクデータユニットを二つの異なった無線基地局２０a、２０bで受信する。二つの基地局２０a、２０b内の二つの復号器２２a、２２bは受信されたデータユニットを復号する。復号されたデータユニットは無線基地局１４内に配置されるダイバーシチ合成装置１６へ伝送される。そこで、
２セットのデータユニットから一連のデータユニットが選択または生成される。ダイバーシチ合成は基地局２０a、２０bから提供されるチャネル品質の測定データに基づいている。広帯域CDMA（WCDMA）において、測定データは、巡回冗長検査サム指標（CRCI）と品質評価（QE）を含む。

一般にCRCIはデータユニットが正確か不正確かを示し、QEはチャネルのビット誤り率（BER）を示している。特にCRCIはデータが誤っているかどうかを、かなり高い信頼性で示すことができる。そのためCRCIは、データユニットが正しいのかデータユニットが正しくないのかの、二値のみの値を持つ。それらの値は明確な値であるため、CRCIは共にRNC１４内に配置されるアウターループ送信電力制御装置１８とダイバーシチ合成装置１６にとって重要な入力となる。ダイバーシチ合成部が、二つのデータ（１つが不正確で、もう１つが正確というデータ）を受信した場合、合成部は、エラーフリーのデータユニットを上位層に伝送し、一方で、不正確なデータを破棄する。QEは実際に観測されたチャネル品質に比例する実数値であり、同一のデータユニットにおける二以上のコピー間での相対的な品質測定値として使用できる。二つのデータユニットが同一のCRCIを持ちつつも、異なったQE値を持つかもしれない。このような場合、ダイバーシチ合成装置は最も高いQE値を持つデータユニットを選択する。すなわち、正確なビットを最も多く有しているデータユニットである。この種のダイバーシチ選択手法は、音声符号器のような、部分的に誤ったまたは部分的に正しいブロックを使用するアプリケーションにとっては非常に効果的である。

ソフトハンドオーバ中、移動無線送信機は、二つの独立したインナーループ送信電力制御装置２４a、２４bから送信電力制御コマンドを受信する。WCDMAにおけるアウター送信電力制御ループの主目的はリコールである。リコールは、推定されたブロック誤り率（BLER）がBLERの目標値に一致するようにインナー送信電力制御ループのSNR目標値を調整する処理のことである。アウターPCループは通信中にBLERが高ければSNRを引き上げ、BLERが低ければSNRを引き下げる。無線網制御装置に配置されたアウターループ送信電力制御装置１８は、ソフトハンドオーバ中に使用される、異なる（独立した）インナーループ送信電力制御装置２４a、２４bに対して、同一のSNR目標値を割り当てる。アウター送信制御ループはダイバーシチ合成装置１６から供給される加工された測定データにより運用される。

強固な誤り制御／訂正方式は送信器の送信電力レベルを減少させるのに非常に役立つ。ある魅力的な誤り制御技術として、極度な雑音のある無線チャネル上で信頼性のある情報伝送を保証することができる自動再送要求（ARQ）プロトコルクラスがある。ARQにおいて、受信機は欠落データユニットを含む誤りデータユニットの再送信要求を送信機に送る。アウターループ送信電力制御機能のようにARQ機能は一般的に無線網制御装置内に搭載される。

より効率的な再送信を行うために、無線インターフェースにより近い、例えば、基地局内にARQに基づいた誤り訂正方式を搭載することが提案されていた（または実際に搭載されていた）。そのような構成において、誤りデータユニットは破棄された上で再送信される。結果として無線網制御装置内にあるダイバーシチ合成装置やアウター送信電力制御ループには、誤りまたは欠落したデータユニットや再送信等について知らされない。この種のデータユニットの誤り情報を欠いてしまうと、アウターループ送信電力制御装置１８は誤って無線通信チャネルが実際よりも良質であると想定してしまうため、誤ってSNR目標値を下げてしまう。この誤送された通知はさらに多くの送信エラーを引き起こし、通信品質をさらに下げてしまう。さらに、データユニットの再送信が増加するためスループットも低下してしまう。

これらの課題は、データユニットエラー情報、再送信要求、およびデータユニットの試しについて、アウターループ送信電力制御を担当するノードまたはエンティティに通知することにより解決されよう。第１の無線網エンティティは移動無線機に送信電力制御信号を送信する。これは、移動無線機の送信電力レベルを調整するための信号である。移動無線機は、目標値に基づいて、通信チャネル上でデータユニットを送信する。その第１のエンティティは、移動無線機から受信する１以上のデータユニットの中から１以上のエラーを検出し、１以上のデータユニットについて再送信を要求する。エラーと再送信要求の少なくともに関する情報は、第２の無線網エンティティに供給される。第２の無線網エンティティは、当該エラーまたは再送信要求の情報に基づいて変更された目標値を生成する。

受信した情報が、エラーと再送信要求の少なくとも一方の増加を示していれば、目標値が引き上げられてもよい。一方で、エラーと再送信要求の少なくとも一方の減少を示していれば、目標値が引き下げられてもよい。目標値が引き上げられた場合、第１の無線網エンティティは、移動無線機に引き上げのための一以上の送信電力制御信号を送信する。目標値が引き下げられた場合、第１の無線網エンティティは、移動無線機に引き下げのための一以上の送信電力制御信号を送信する。

第１の無線網エンティティが欠落もしくは誤ったデータユニットを検出したときは、第１の無線網エンティティは、移動無線機に非確認応答を送信する。また、１つの実施形態として、エラーイベント表示（インジケータ）を第２の無線網エンティティに送信する。第２の無線網エンティティは目標値を調整するかどうか、またはいつ調整をおこなうかを決定する際に、１以上のエラーイベント表示を使用する。一例として、第２の無線網エンティティは、一以上のエラーイベント表示を使用する通信における試し送信の失敗率を決定し、実際の失敗率の推定値と所望の失敗率との差を埋め合わせるよう、更新され目標値を生成する。第２のエンティティは、同一のユニットについて複数の第１のエンティティから受信した複数のエラーイベント表示が、１つのエラーイベント表示として認識されることを保証することが好ましい。

代替的な実施形態として、第１のエンティティが通信に関連するビットマップを第２の無線網エンティティに送信する。ビットマップは、１以上の受信データユニットについて復号に失敗した数を示すものである。第２の無線網エンティティへ送信する前にビットマップのサイズを通知すれば、情報の量を削減するためのビットマップ処理に役立つだろう。処理された情報には移動無線機または第１の無線網エンティティから供給される統計上の情報も含まれうる。

アウターループ送信電力制御を担当するノードまたはエンティティに、移動無線機からの誤った受信データユニット、再送信の要求、およびデータユニットの試し送信の少なくとも１つを通知することにより、アウターループ送信電力制御装置は、無線通信チャネルのより正確な評価値を持つことができる。結果として、アウターループ送信電力制御装置は、インナーループ送信電力制御装置エンティティが使用する適切な信号対雑音比の目標値（または他の目標値）をより正確に設定することができる。これによって、より良い通信品質が達成され、データユニットの再送信が減少することによりスループットが向上し、さらに、サービス目標について許容可能な品質または他の所望の品質を達成するために特定の通信に対して的確（多からず少なからず）に無線資源を割り当てることができよう。さらに、アウターループ送信電力制御に悪影響を与えることなく、無線インターフェースの非常に近い場所にARQプロトコル機能を搭載することができる。アウターループの精度を上げることで、移動機の送信電力を減少させることができ、かつ、移動機の電池寿命を延ばすこともでき、さらに、セル干渉をも抑えることができる。

他の実施形態として、アウターループ送信電力制御装置から得られるSNR目標値は、ソフトハンドオーバに関与する各基地局でそれぞれ調整されるか、または直接的に取り替えられる。SNR目標値の調整は、基地局のドリフトを避けるために、各ソフトハンドオーバに関与する基地局からの復号結果を使用して生成させ、合成された復号データユニットに基づくことが好ましい。目標SNRのドリフトは、結果的に、最良の品質の無線リンク、究極的には過度の移動機送信電力よりも、むしろ最悪の無線リンクに対して調整された移動機の送信電力を招いてしまう。ソフトハンドオーバに関与する基地局は、各データユニットについて合成基地局での復号を通知されることが好ましい。この通知は、移動無線機からの新たなデータ指標（NDI）信号を使用して行われる。データユニットが、前回送信されたデータユニットについての再送信であるか、または新たなデータの初回の送信であるかを、ソフトハンドオーバに関与する各基地局へと通知するために、データ指標（NDI）は、各データユニットと一緒に信号伝達される。SNR目標値は、各基地局において、移動機からの新たなデータ指標と復号結果とに基づいて調整される。例えば、第１のハンドオーバ基地局による復号の試みが失敗したものの、次の送信のための新たなデータ指標が新たなデータユニットを指し示している場合、これは第２のハンドオーバ基地局がデータユニットを復号することに成功したことを意味する。第１のハンドオーバ基地局はハンドオーバ送信が成功したと認識する。新たなデータ指標を受信する率が、望ましい値よりも高い再送信率を示している場合、ソフトハンドオーバ基地局はSNR目標値を上昇させ、一方で、再送信率が低い場合、各ソフトハンドオーバ基地局は送信電力を節約するためにSNR目標値を低下させる。

以下の記述は、特定の実施形態、手順、技術などの特定の詳細について説明をするためのものであり、本発明を限定するものではない。しかしながら、この分野の通常の知識を有する者が、以下の特定の詳細から離れることなく、他の実施形態を導きうることは明らかであろう。例えば、以下の説明は、３G広帯域CDMA（WCDMA）のアプリケーションを用いることで容易になるが、本発明は、他のセルラー方式や２．５G、３Gまたは４Gシステムを含む他の規格に適用することもできる。

いくつかの事例において、場合によっては、不要な説明によって説明が不明瞭とならないように、よく知られた方法、インターフェース、デバイスおよびシグナリング技術については、詳細な説明を省略する。さらに、個々の機能ブロックについていくつかの図に示す。当業者は、個々のハードウェア回路、適切にプログラムされたデジタルマイクロプロセッサや汎用コンピュータとともにソフトウェアプログラムとデータ、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）、および１以上のDSP（Digital Signal Processor）の少なくとも１つを使用して、それらの機能が実現されることを理解するだろう。

本説明の目的上、誤ったデータユニットは、１以上のエラーを含むデータユニットまたは欠落したデータユニットを含むものとする。すなわち、誤ったデータユニットは、移動無線機によって送信されたものの、無線網受信エンティティによって受信されなかったデータユニットである。無線網ノードは、他のノードの構造から物理的に区別でき、かつ分離された構造を有している。エンティティは、ネットワークノード、または、ノードに含まれるソフトウェアの機能もしくはハードウェア（または両方）の機能に対応する。異なったエンティティを異なったノードに搭載してもよいし、あるいは、異なったエンティティを同一のノードに搭載してもよい。本説明の目的上、「自動再送要求（ARQ）」は、再送信、エラー訂正、またはエラー制御プロトコルを包含する。

無線通信システムの機能ブロック図を図２に示す。無線網１０は、１以上の他のネットワークや、１以上の移動無線機と接続している。移動無線機１２は、図や説明を簡素化するために１台のみの図示している。ここで、移動無線機１２は、無線網とソフトハンドオーバ通信を行っているように示されている。すなわち、ソフトハンドオーバ通信のブランチもしくはレッグの１つは、第１のノードまたはエンティティ３０aによってサポートされている。また、他のブランチは、他の第１のノードもしくはエンティティ３０bによってサポートされている。移動無線機１２は、上りリンク方向へデータユニットを送信する。このデータユニットは、両方の第１のノードまたはエンティティ３０aおよび３０bによって受信される。第１のノードもしくはエンティティ３０aと３０bは、インナーループ送信電力制御装置３４aと３４bを有する。インナーループ送信電力制御装置３４aと３４bは、移動無線機１２に対して下りリンク方向に、送信電力制御コマンド、例えば、送信電力の増加コマンドや減少コマンドを送信する。インナーループ送信電力制御装置３４aと３４bは、移動無線機１２からの上りリンクの無線チャネル通信に関する信号対雑音比（SNR）（もしくは信号対干渉比（SIR）のような信号品質測定）を検出する。検出されたSNR値は、第２の無線網ノードまたはエンティティ３６に搭載されたアウターループ送信電力制御装置３８から受信されたSNR目標レベルと比較される。SNRやSIR目標値が使用されてもよいが、目標値または閾値レベルを設定するために他のチャネル品質測定値が使用されてもよい。他の実現方法もあるが、一般には、各インナーループ送信電力制御装置３４は、検出したSNRが目標SNRを下回っていれば送信電力増加コマンドを送信し、目標SNRを上回っていれば送信電力低下コマンドを送信する。好ましくは、第１のノードもしくはエンティティ３０aと３０bの両方から増加のための送信電力制御コマンドが送信された場合にだけ、移動無線機１２が送信電力を増加するとよい。

先に説明したように、アウターループ送信電力制御装置３８は、移動無線機から受信したデータユニットのエラーが水準レベル以下であれば、補正しようとする。この事例の目的に限り、試し送信の失敗率は、データユニットのエラーなどを測定するための方法（本方法にのみ限定されることはない。）一例として使用される。アウターループ送信電力装置３８は、検出された上りリンクのブロック誤り率に基づいてインナーPCループのSNR目標値を調整する。そのブロック誤り率が高ければアウターループ送信電力制御装置３８はSNR目標値を増加させ、誤り率が低ければ、SNR目標値を低下させる。

第１のノードもしくはエンティティ３０aと３０bは、インナーループ送信電力制御を備えることに加えて、第２のノードまたはエンティティ３６へと正常なデータもしくは訂正されたデータを伝達する、ARQ制御装置３２aと３２bをそれぞれ備えている。各ARQ制御装置３２aと３２bは移動無線機から受信するデータユニットから１以上のエラーを検出し、エラーの訂正または再送信を要求する。インナーループ送信電力制御装置３４aと３４bは、ダイバーシチ合成などの操作を実行する際に使用する測定情報を第２のノードまたはエンティティ３６に供給する。また、ARQ制御装置３２aと３２bは、アウターループ送信電力制御を備える第２のノードまたはエンティティにARQ情報を供給する。本実施形態では、このアウターループ送信電力制御装置３８が、第１のノード３０aと３０bから分離された第２のノード３６に搭載される。他の実施形態では、第１または第２のエンティティが同一ノードに搭載されることも想定される。ARQ情報によって、アウターループ送信電力制御装置３８は、第１のノードまたはエンティティで検出された誤りデータユニットを認識できるようになる。一例として、ARQ情報は、以下の１以上の情報を有していてもよい。特定のデータユニットエラーについての特定の情報、復号器において使用可能なようなソフト合成（soft-combining）に関するデータユニットエラー、特定データユニットについての再送信要求に関する再送信情報、および、データユニットの試し送信情報など。アウターループ送信電力装置３８はインナーループ送信電力制御装置３４aと３４bのための信号品質目標、例えば、信号対雑音比を決定する際に、ARQ情報を利用する。

図３は、図２のノードまたはエンティティで実行される処理を示すフローチャートである。第１の無線網エンティティは、上りリンク通信チャネル上で移動無線機から無線網へ送信されるデータユニットにおいて送信電力を制御するために、移動無線機へ１以上の送信電力制御信号を送信する（ステップS1）。これらの送信電力制御コマンドは、上りリンクにおける通信で検出された信号品質と目標信号品質、例えばSNRの比較に基づいて決定されたものである。第１のエンティティは、１以上のデータユニットにおけるエラー（もしくは欠落したデータユニット）を検出し、再送信を要求する（ステップS2）。再送信要求に関する情報は、第２の無線網エンティティに提供される（ステップS3）。第２のエンティティは、受信した情報に基づいて更新された目標値を生成し、第１の無線網エンティティに提供する（ステップS4）。

図４は、３G方式のCDMA無線網に係る実施形態を示す図である。この３Gにおける応用例は簡単な例を挙げたものであり、この方法にのみ本発明は限定されるわけではない。無線網１０は、２つの無線基地局（RBS）４０aと４０bとに接続された無線網制御装置（RNC）４６を含む。RNC４６はダイバーシチ合成装置４８とアウターループ送信電力制御装置５０とを含む。各RBS４０aと４０bは対応するARQ制御装置４２aと４２bと、対応するインナーループ送信電力制御装置４４aと４４bを含む。移動無線機１２は、ダイバーシチハンドオーバ通信を実行していることころである。すなわち、上りリンク方向において両方の無線基地局にデータユニットを送信したり、また、各無線基地局４０aと４０bから、送信電力制御コマンドや再送信要求の選択（必要に応じて）などを受信したりする。

各無線基地局は、チャネル品質測定情報やARQ情報と同様に正常もしくは訂正されたデータユニットをRNCへ供給する。この例で、ダイバーシチ合成装置４８に使用されるチャネル品質測定情報は、背景で説明したように、巡回冗長検査サム表示（CRCI）と品質評価（QE）を有している。CRCI情報とQE情報についても、データユニット試し送信、再送信、誤りデータユニット情報のようなARQ情報とともに、アウターループ送信電力制御装置５０へ提供される。

しかしながら、無線基地局で誤って受信されたデータユニットのコピーを復号するためにソフト合成が採用されている場合、ソフト合成が実行されたことを示す追加情報が送信されてしまう。ソフト合成が使用された場合、従来のBLER計算では、実際のBLERを計算できないだろう。例えば、単に受信したデータユニットを復号できないのであれば、BLERは１００％となる。しかし２以上の誤ったデータユニットをソフト合成すれば、エラーの無いデータユニットを得られたかもしれない。この場合、基地局によって転送される追加のソフト合成情報は、どのくらい頻繁に１回目のデータユニットの試し送信が失敗するのか、どのくらい頻繁に２回目のデータユニットの試し送信が失敗するのか、どのくらい頻繁に３回目のデータユニットの試し送信が失敗するのか等の情報を有していてもよい。一例を挙げると、このソフト合成情報は、試し送信の数を条件とする失敗率についてのテーブルとして提供されるか、もしくは当該テーブルを生成するために使用される。

結局のところ目標SNRもしくは他の目標値はARQ情報を使用することで決定される。ARQ情報をアウターループ送信電力制御装置５０へ提供する実施形態（本発明は、本実施形態にのみ限定されるわけではない。）について説明をおこなう。

エラーを有しない転送（トランスポート）ブロックデータユニット（WCDMAにおけるデータユニットの一例はトランスポートブロックである。）を受信するとすぐに、各無線基地局４０aと４０bは、移動無線機１２に確認応答（ACK）を送信し、無線網制御装置４６へデータユニットを送信する。さもなければ、非確認応答（NACK）が移動無線機１２へ送信され、無線網制御装置４６へエラーイベント表示ビットが送信される。エラーイベント表示ビットは、試し送信の失敗率（失敗数）を計算するためにアウターループ送信電力制御装置５０により使用される。

具体的な実施形態について説明する。簡潔にするため、この例では試し送信数が2回以内で、移動機が１回のみの再送信をおこなうようなケースに限定する。１セットのデータユニットを U= {u1, u2, u3, u4,...}とし、１セットのタイムスロットもしくは時間の区分間隔を T= {t1, t2, t3, t4,...}.と仮定する。移動無線機が各タイムスロットでデータユニットの試し送信を実行し、各無線基地局が各試し送信におけるCRC指標値を計算するものとする仮定する。１セットの指標値として I= {i1, i2, i3, i4,....}を定義する。i1はタイムスロットt1でのCRC計算結果である。i2はタイムスロットt2でのCRC計算結果である。さらにタイムスロットt1でCRC計算が失敗した場合、結果i1は１となり、そうでなければ０となる。タイムスロットt2でCRC計算が失敗した場合、結果i2は１となり、そうでなければ０となる。

移動無線機１２が第１のデータユニットu1について送信を開始する。RBSでのCRC計算が失敗するとi1=1となる。RBSがRNCへインジケータi1を送信することは、初回の試し送信が１００％の率で失敗したことを意味する。すなわち移動無線機がデータユニットを送信したが、それは失敗したことになる。１つのデータユニットでは信頼性の低い結果が出る。そのため、アウターループ送信電力制御装置５０がインナーループ送信電力制御装置４０aと４０bのために新たなSNR目標値を計算できるようになるには、より多くの統計値が必要とされる。

次に、移動無線機１２は、データユニットu1が正しく復号されなかったためRBS４０aから非確認応答を受信する。簡単にいえば、基地局と移動無線との応答が速いため、移動無線機は次のタイムスロットt2でu１を再送信する。RBS４０aはタイムスロットt2で再送信されたデータユニットt2を受信する。一方、CRCはi2を生成することで計算される。CRCが成功した場合、RBS４０aはRNC４６へ復号データユニットu1とi2値を送信する。RNCはCRCが２回計算されたことを認識している。タイムスロットt1とt2でそれぞれi1とi2の２つのインジケータを受信したからである。インジケータi1とi2は、CRCが１回失敗し、１回成功したことを示している。RNCは、この時、送信失敗率の情報を決定する。すなわち、この送信失敗率の情報は、第１の試し送信が１００％の率で失敗し、第１の再送信が０％の率で失敗したこと（すなわち再送信が成功した）を示す。この情報はSNR目標値を調整するためにアウターループ送信電力制御で使用される。

ソフトハンドオーバにおいて、いくつかの異なった受信ノードからのエラーイベント表示ビットは、１以上の論理演算、例えばAND演算を使用することで合成される。これは、同一のエラーイベントが２回以上カウントされないようにするためである。例えば、それぞれ２つの受信基地局４０aと４０bをBS1とBS２のように示す。上記で定義した記載は以下のようにも定義できる。
I1={i11, i21,i31, i41,..}
i11はBS1におけるタイムスロットt1でのCRCの計算結果であり、i21はBS1におけるタイムスロットt2でのCRCの計算結果である。

I2= {i12, i22,i32, i42,..}
i12はBS2におけるタイムスロットt1でのCRCの計算結果であり、i22はBS1におけるタイムスロットt2でのCRCの計算結果である。
前述の例のように、第１の試し送信が両方のBSで失敗すると仮定する。RNCが２つのインジケータi11とi12を受信し、これらはタイムスロットt1での結果を示している。さらに再送信後で、データユニットu1についてBS1でのCRC計算は失敗するが、BS2でのCRC計算は成功すると仮定する。ここで、RNCは、４つのインジケータi11、i12、i21、i22を受信する。インジケータが０を示すのは唯１つであり、残りは１を示す。送信失敗率が前述のように仮定されるなら、１００％の率で第１の送信は失敗し、５０％の率で再送信も失敗することになる。これは明らかに間違っている。試しの再送信は失敗するが、再送信の正しい失敗率は０％となる。なぜなら、再送信されたデータユニットの１つがソフトハンドオーバ基地局の１つで正しく復号されるからである。正しい送信失敗率は、異なる複数の基地局から受信された複数のエラーイベントインジケータにAND論理演算を適用することで得られる。これらのインジケータは、同一のタイムスロットについてのCRC計算結果を示している。例えば、第１の試し送信における送信失敗率はi11 *i21=100%で示される。また、再送信についての送信失敗率はi12*i22=0% となる。なぜならi11*i21=1 であり、i12*i22=0であるからである。

ARQ情報に関する他の実施例として、特に、復号に失敗したというイベントが頻繁に発生した場合、各基地局は、ビットマップを定期的に送信することもできる。ビットマップは、無線網制御装置へ転送された転送ブロックの復号失敗回数を表している。そのようなビットマップを、単純に、いくつかの連続したタイムスロットにおけるCRCインジケータのリストのようなものにしてもよい。ビットマップ手法は、個々のインジケータが基地局からRNCに送信されない場合に役立つであろう。BSは、いくらかの時間周期となるまで（またはBSが十分なデータを集めるまで）待機し、その後、ビットマップをRNCに送信する。これにより、伝送ネットワークの資源をより効率的に使用することが可能になるであろう。例えば、伝送に１０個のオーバヘッドビットが必要であった場合、１ビットのエラーイベントインジケータを伝送することは効率が悪い。我々が提示する例において、２個のタイムスロットを待機した後、BS1はビットマップ{i11, i12}をRNCへ送信し、BS2は正常な受信データユニットとともにビットマップ{i21,i22}をRNCへ送信する。

アウターループ送信電力制御装置５０は、送信失敗率を計算するために受信したビットマップを使用する。アウターループ送信電力制御装置５０が、あるBSからビットマップを受信すると、伝送失敗率は、前述の最初の例で説明したように計算されるだろう。すなわち、初回の試し送信は１００％の率で失敗する。ソフトハンドオーバでは、いくつかの異なる受信ノードからのビットマップらが合成され、その送信失敗率は第２の例のように決定される。すなわち、初回の試し送信は(i11*i21)*100=100%の率で失敗し、再送信は(i12*i22)/*100=0%の率で失敗する。これは同一の試し送信において、失敗が２回以上カウントされないことを保証する。インジケータは、あるタイムスロットにおけるCRC結果を示すために番号付けされており、それにより第２の例で挙げたエラーを回避することが可能である。すなわち、５０％という失敗率は、試しの再送信に関しては使用されることはない。

ビットマップのサイズは、時々、非常に大きい場合がある。そのため、RNCに伝送されるデータの量を減らすために、ビットマップ情報を基地局で処理することは非常に有用であろう。BSは試し送信の失敗率を表すデータからいくつかの統計的な値を計算するようにしてもよい。例えば、個々の基地局が失敗率の推定を実行し、その推定値をRNCに報告する。BS1における初回の試し送信の失敗推定値が１００％であり、再送信においても１００％とする。同様に、BS２における初回の試し送信の失敗推定値が１００％であり、再送信においては０％とする。一方、エラーイベントのいくつかが２回以上カウントされることがあるので、送信失敗率の過大評価をさけるために、警告処理が実行されなければならない。例えば、RNCが２つの基地局から推定値を受信し、一方の推定値は、１つの基地局で再送信が１００％の率で失敗したことを示しており、他方の推定値は、他の基地局で０％の率で失敗したことを示していると仮定する。RNCがこれらの２つの数値をどのように合成するかに関わらず、その結果は最初の失敗率を削除しない限り、０％以上になるだろう。しかし、正しい値は０％であり、そして、その結果、送信失敗率は過大評価されてしまう。

試し送信の失敗率の推定に使用される復号エラーの統計は、移動無線機で既に利用可能な試し送信の統計値を使用して決定され、アウターループ制御装置５０に配信される。このアプローチは合成問題および過大評価問題の少なくとも１つを解決する。両方の基地局がデータユニットの確認応答をする場合、移動無線機は次のデータユニットを送信する。１つの基地局がデータユニットの確認応答を送信し、他の基地局が非確認応答を送信する場合においても、移動無線機は次のデータユニットを送信する。しかし、両方の基地局が非確認応答を送信する場合は、移動無線機は同一のデータユニットを再送する。さらに、復号に関与するすべての基地局は、新たなデータ指標を通じて再送信を通知され、その結果、移動無線機はCRCが何回失敗したかを知る。

図５は、３Gシステム（本発明は、本システムにのみ限定されるわけではない。）における他の実施形態を示す図である。アウターループおよびインナーループの送信電力制御機能は、各ソフトハンドオーバ基地局で実現される。RNC４６は、アウターループ送信電力制御機能を実行しない。ここで、SNR目標値とアウターループ送信電力制御装置５２ａ，５２ｂとによって、無線基地局で直接SNR目標が調整可能である。アウターループ送信電力制御装置５２ａ，５２ｂは、ACK/NACK情報および他の復号情報の少なくとも１つと組み合わせて、移動無線機から受信された１以上の新たなデータ指標（NDIs）を使用する。ソフトハンドオーバにおいて、ダイバーシチ合成後のエラー率が高すぎる場合に限り、SNR目標値が増加するように、合成されたエラーイベントに従ってSNR目標値が調整されることが好ましい。SNR目標値は、移動無線機とその基地局との間における通信リンクにおいて検出されたエラーイベントのみに基づいて、個々のソフトハンドオーバ基地局について調節されるのではない。

移動機１２から送信されたデータユニットは、移動機と通信する各無線基地局で復号され、それぞれの無線基地局で試行された復号の結果は、移動機に信号（ACK／NACK）として通知される。移動無線機は、各データユニットにおける各基地局からのACK/NACK信号を合成し、すべてのソフトハンドオーバ基地局が移動機からの送信信号を復号できなかった場合に限り、移動機からののデータユニットを再送する。言い換えると、各ソフトハンドオーバ基地局がNACKを返した場合に限り、再送が行われる。

移動機は、合成した復号結果、すなわち各ハンドオーバ基地局で合成されたデータユニットの復号結果を各ソフトハンドオーバ基地局に通知する。この情報は、移動機から送信された各データユニットが再送信されたものであるのか、または新しいデータを含む初回の送信であるのかを示すために伝送される。移動機からのそのような指標を新たなデータ指標（ＮＤＩ）と称する。

基地局のSNR制御装置５２ａと５２ｂは、それぞれ、各ハンドオーバ基地局からのデータユニットの復号結果と、移動機からこのデータユニットに関連する各ハンドオーバ基地局に送信された新たなデータ指標とに基づいて、SNR目標値を調整する。すべてのソフトハンドオーバ基地局のためのSNR目標値についても、新たなデータ指標を通じて調整されることが好ましい。次に、本実施例（本発明は、本実施例にのみ限定されるわけではい。）において、基地局がNDIを用いてどのようにSNR目標値を調整できるかについて説明する。

各ソフトハンドオーバ基地局は、受信したデータユニットにおける新たなデータ指標を監視する。新たなデータ指標が再送を示す度に、SNR目標値は１ステップサイズずつ増加する。このステップサイズは、予め決められていてもよいし、あるいは、試行された送信の失敗回数に依存してもよい。新たなデータ指標が送信の成功を示す度に、エラー率の結果が目標値に収束するように１ステップサイズずつSNR目標値を減少させる。新たなデータ指標がデータユニット送信の成功を示すものである場合、複数の基地局のうち１以上の基地局がデータユニットの復号に失敗していたとしても、各基地局のSNR目標制御装置５２はSNR目標値を減少させる。NDIに対して統一された応答を行うことで、SNR目標値の設定が調和することが保証され、SNR目標値のドリフトが防止されることになる。

他の実施例において、各ソフトハンドオーバ基地局が、受信したNDIを記憶するようにし、SNR目標値を調整する前に統計的にNDIを平均化するようにしてもよいし、あるいはNDIをフィルタリングするようにしてもよい。上述したように平均化したりフィルタリングしたりする場合、試行された送信の失敗回数を用いてエラーイベントに重み付けを施してもよい。例えば、同一のデータユニットについての送信が何回か失敗した場合、このエラーイベントをより重くすることが可能となる。

NDIが無線インターフェース上で送信された場合、おそらく悪影響が生じそうである。基地局がデータユニットを復号できたにもかかわらず、そのデータユニットについて再送信を示すNDIをまだ受信する場合、NACKが誤解されているか、NDIが誤っていることになる。SNR目標値の調整プロセスの一部として、NDIの信頼性を考慮に入れることもできる。例えば、NDIが信頼性あるものとして検出された場合、NACKは、低い下りリンクの信号品質を示唆しているものとして誤解されそうである。下りリンクの品質が低いことは、上りリンク信号の送信におけるSNR目標値を増加させる必要があることを、必ずしも意味するわけではない。他方で、NDI信号があてにならない場合、上りリンク信号品質を改善するために、SNR目標値は増加させられることになる。

様々な他の構成と実現方法がある。セルラー通信システムが、例えば３Gから４Gへと進化するに従い、上述した変形例は容易に適用されよう。例えば、図６は、移動無線機とベース無線基地局との間に設けられた複数の無線中継ノード（RRN）を示す図である。移動無線機と無線中継ノードとの間に第１の無線インターフェース（I/F1）が存在し、無線中継ノードと無線基地局との間に第２の無線インターフェース（I/F2）とが存在する。無線中継ノードが、データユニットの復号、ARQ、インナーループ送信電力制御を実行するようにし、アウターループ送信電力制御およびダイバーシチ合成処理が基地局で実行されるようにしてもよい。無線中継ノードでインナーループ送信電力制御やARQが実行される場合は、上述した問題と同様の問題が生じうる。例えば、無線中継ノードにおけるARQエンティティが、失敗したデータユニットをすべて破棄する場合、基地局のアウターループ送信電力制御装置は適切な送信電力制御の目標値を計算することができない。なぜなら、基地局のアウターループ送信電力制御装置は、エラーの無いデータブロックのみを受信するため、誤って送信電力制御の目標値を低く割り当ててしまうためである。

アウターループ送信電力制御およびダイバーシチ合成機能の少なくとも１つを、RNCに設けるようにしてもよい。実際、図６に示すように、アウターループ送信電力制御機能がRNCに搭載されているが、基地局と無線網制御装置との間にある何れかの集約点にダイバーシチ合成機能が搭載されるようにしてもよい。いくつかの状況で、同一のノードでアウターループ送信電力制御を継続して実行しつつ、移動無線機が移動するにつれて、あるノードから他のノードへとダイバーシチ合成処理を受け渡すことは、さらに有益であるだろう。図７は、１以上の無線基地局と順番にソフトハンドオーバを実行する複数の無線中継ノードによって、無線移動機の信号が受信される構成の別の例を示している。

図７は、無線中継ノードに搭載されているように示されているARQとインナーループ送信電力制御機能と、複数の基地局と無線網制御装置との間にある集約点におけるマクロダイバーシチ合成機能と、無線網送信制御装置に搭載されたアウターループ送信電力制御機能とを示している。他の実施形態も存在するであろうが、これらの変形例を示したのは、ここで説明した基本的な機能が特定のノードに搭載されることが必須ではないということを示すためである。

まとめると、再送信または他のエラー制御プロトコルが、アウターループ送信電力制御装置とデータユニット復号器との間に導入される場合、上りリンクアウターループ送信電力制御機能は、データユニットエラーに関連する情報を生産的に用いる。したがって、異なるネットワークノードまたはエンティティに異なる機能が設けられていたとしても、正確なアウターループ送信電力制御と高速再送信プロトコルとを同時に利用することも可能である。

実用的で好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付された特許請求の範囲によって、様々な変形例や均等の構成をカバーすることが意図されていることは言うまでもない。

図１は、無線通信システムの概要を表す図である。 図２は、無線通信システムにおける送信電力制御とエラー制御について示す図である。 図３は、再送要求からの情報が移動無線送信電力制御エンティティに目標値情報を提供する第２の無線網エンティティに提供される実施例を表す図２のシステムで使用される手順を示すフローチャートである。 図４は、無線網制御装置ノードと複数の無線基地局ノードを含む３G無線網装置例を示す図である。 図５は、無線網制御装置ノードと複数の無線基地局ノードを含む他の３G無線網装置例を示す図である。 図６は、無線中継ノードを含む装置例を示す図である。 図７は、ダイバーシチ合成機能を担当する加算点を含む装置と無線中継ノードを示す図である。 図８は、加算点を含む他の装置例と多様な無線中継ノード示す図である。

Claims (38)

1. 通信システムにおいて実行される方法であって、
   目標値に基づいて通信チャネル上でデータユニットを送信する移動無線機の送信電力レベルを制御するために、第１の無線網エンティティが前記移動無線機へ送信電力制御信号を送信するステップと、
   前記移動無線機から受信された１以上のデータユニットから１以上のエラーを前記第１の無線網エンティティで検出し、１以上のデータユニットの再送信を要求するステップと、
   第２の無線網エンティティで受信された情報に基づいて、変更された目標値を生成するために、前記要求された再送信に関連する情報を前記第２の無線網エンティティに提供するステップと、
   前記第２の無線網エンティティにおいて、前記要求された再送信に関連する情報を用いて、通信における実際のデータユニットの送信失敗率を決定するステップと、
   前記第２の無線網エンティティにおいて、前記決定された実際のデータユニットの送信失敗率と、要望されるデータユニットの送信失敗率との差分を埋め合わせるように変更された目標値を生成するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記提供された情報が、前記通信チャネル上でデータユニットの試行送信数に関する情報を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記提供された情報が、１以上のエラーが検出されたか、または１以上のデータユニットが受信されなかった１以上の受信されたデータユニットを示す情報を含む請求項１に記載の方法。
4. 前記提供された情報が、前記通信チャネル上で送信されたデータユニットについての巡回冗長検査情報と品質評価情報の一方または両方を含む請求項３に記載の方法。
5. 前記通信が、２以上の基地局と移動無線機間を接続する２以上のハンドオーバ回線を含むダイバーシチハンドオーバ通信であり、
   さらに、前記方法は、
   前記第２の無線網エンティティが、前記巡回冗長検査情報と前記品質評価情報の１方または両方に基づき、前記２以上のハンドオーバ回線上で受信された１以上のデータユニットについてダイバーシチ合成をおこなう請求項４に記載の方法。
6. 再送信の要求が増加したことを前記受信された情報が表している場合、前記目標値を引き上げるステップと、
   再送信の要求が減少したことを前記受信した情報が表している場合、前記目標値を引き下げるステップと
   を含み、
   前記目標値が引き上げられると、前記第１の無線網エンティティが、送信電力を増加させるための１以上の送信電力制御信号を前記移動無線機へ送信し、前記目標値が引き下げられると、前記第１の無線網エンティティが、送信電力を減少させるための１以上の送信電力制御信号を前記移動無線機へ送信する請求項１に記載の方法。
7. 前記目標値が信号対雑音比または信号対干渉比である請求項１に記載の方法。
8. 前記検出が、前記通信チャネル上で受信されたデータユニットにおける信号品質情報と巡回冗長検査情報とを検出することを含む請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の無線網エンティティが、欠落したかまたは誤ったデータユニットを検出すると、前記第１の無線網エンティティが前記移動無線機に非確認応答を送信するとともに、前記第２の無線網エンティティにエラーイベント表示を送信する請求項１に記載の方法。
10. 前記第２の無線網エンティティは、同一のデータユニットについて、複数の前記第１の無線網エンティティから受信したエラーイベント表示が１つのエラーイベント表示としてのみ解釈されることを保証する請求項９に記載の方法。
11. 前記第２の無線網エンティティは、１以上のエラーイベント表示を使用する通信について、実際のデータユニットの送信失敗率を決定し、前記データユニットの実際の送信失敗率と所望されたデータユニットの送信失敗率との差異を埋め合わせるように変更された目標値を生成する請求項９に記載の方法。
12. 前記第１の無線網エンティティが、前記第２の無線網エンティティへ１以上の受信データユニットにおける復号失敗回数を示す、前記通信に関連したビットマップを送信する請求項１に記載の方法。
13. 前記第２の無線網エンティティが、同一のデータユニットについて、複数の第１のエンティティから受信されたビットマップの情報を合成する請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の無線網エンティティが、１以上の受信データにおける復号失敗回数を示す、前記通信に関連した１以上のビットマップを処理し、前記第２の無線網エンティティを処理した結果として得られる処理された情報を送信し、前記処理された情報が１以上のビットマップより小さいサイズのデータである請求項１に記載の方法。
15. 前記処理された情報が前記移動無線機または前記第１の無線網エンティティによって提供される統計的な情報を含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記処理された情報が前記移動無線機によって提供された統計的な情報を含む請求項１に記載の方法。
17. 前記第１の無線網エンティティと前記第２の無線網エンティティが異なる無線網ノードに搭載されている請求項１に記載の方法。
18. 前記第１の無線網エンティティと前記第２の無線網エンティティとが同一の無線網ノードに搭載されている請求項１に記載の方法。
19. 前記第２の無線網エンティティが、前記受信された情報と、前記移動無線機によって通知される新たなデータ指標（NDI）とに基づいて、前記変更された目標値を生成し、前記データ指標（NDI）は、データユニットが新しいデータユニットなのか再送信されたデータユニットなのかどうかを示すものである請求項１８に記載の方法。
20. 前記第２の無線網ノードが基地局であり、前記移動無線通信が第１の基地局と第２の基地局に関与するソフトハンドオーバ通信であり、前記NDIが前記第１の基地局で復号されたデータユニットと前記第２の基地局で復号されたデータユニットを考慮したデータユニットの復号結果を示す請求項１９に記載の方法。
21. 通信チャネル上で移動無線機と通信を行う無線網であって、
    第１の無線網エンティティにおいて、目標値に基づいた前記通信チャネル上で前記移動無線機がデータユニットを送信するうえで送信電力レベルを制御するために、前記移動無線機へ送信電力制御信号を送信するための第１の手段と、
    前記第１の無線網エンティティにおいて、前記移動無線機から受信された１以上のデータユニットから１以上のエラーを検出し、１以上のデータユニットについて再送信を要求するための第２の手段と、
    第２の無線網エンティティへ再送信の要求に関する情報を提供するための第３の手段と、
    前記第２の無線網エンティティにおいて、前記要求された再送信に関連する情報を用いて、通信における実際のデータユニットの送信失敗率を決定する第４の手段と、
    前記第２の無線網エンティティにおいて、前記決定された実際のデータユニットの送信失敗率と要望されるデータユニットの送信失敗率との差分を埋め合わせるように変更された目標値を生成するための第５の手段と
    を含む、無線網。
22. 前記提供された情報が、前記通信チャネル上でデータユニットの試行送信回数に関する情報を含む請求項２１に記載の無線網。
23. 前記提供された情報が、前記通信チャネル上で送信されたデータユニットにおける巡回冗長検査情報と品質評価情報の１方または両方を含む請求項２１に記載の無線網。
24. 前記通信が、２以上の基地局と前記移動無線機とを接続する２以上のハンドオーバを含むダイバーシチハンドオーバ通信であり、さらに、
    前記第２の無線網エンティティにおいて、前記巡回冗長検査情報と品質評価情報の１方または両方に基づいた前記２以上のハンドオーバ上で受信された１以上のデータユニットをダイバーシチ合成するための手段を含む請求項２３に記載の無線網。
25. 前記第２の無線網エンティティはさらに、
    再送信の要求が増加したことを前記受信された情報が表している場合、前記目標値を引き上げるステップと、
    再送信の要求が減少したことを前記受信された情報が表している場合、前記目標値を引き下げるステップと含み、
    前記目標値が引き上げられると、前記第１の手段が、送信電力を増加させるための１以上の制御信号を前記移動無線機へ送信し、前記目標値が引き下げられると、前記第１の手段が、送信電力を減少させるための１以上の制御信号を前記移動無線機へ送信する請求項２１に記載の無線網。
26. 前記目標値が、信号対雑音比または信号対干渉比である請求項２１に記載の無線網。
27. 前記検出が、前記通信チャネル上で受信されたデータにおける信号品質情報と巡回冗長検査情報とを検出することを含む請求項２１に記載の無線網。
28. 前記第２の手段が、欠落したかまたは誤ったデータユニットを検出すると、前記第１の無線網エンティティが、前記移動無線機へ非確認応答を送信するとともに、前記第２の無線網エンティティへエラーイベント表示を送信するための手段を含む請求項２１に記載の無線網。
29. 前記第２の無線網エンティティは、同一のデータユニットについて、複数の前記第１の無線網エンティティから受信したエラーイベント表示が１つのエラーイベント表示としてのみ解釈されることを保証するための手段を含む請求項２８に記載の無線網。
30. 前記第２の無線網エンティティが、１以上のエラーイベント表示を使用する通信について、データユニットの実際の送信失敗率を決定し、前記実際の送信失敗率と所望されたデータユニットの送信失敗率との差異を埋め合わせるように変更された目標値を生成するための手段を含む請求項２８に記載の無線網。
31. 前記第１の無線網エンティティが、前記第２の無線網エンティティへ１以上の受信データユニットにおける復号失敗回数を示す、前記通信に関連したビットマップを送信するための手段を含む請求項２１に記載の無線網。
32. 前記第２の無線網エンティティが、前記同一のデータユニットについて、複数の第１のエンティティから受信されたビットマップの情報を合成するための手段を含む請求項３１に記載の無線網。
33. 前記第１の無線網エンティティが、受信された１以上のデータユニットにおける復号失敗回数を示す、前記通信に関連した１以上のビットマップを処理し、前記第２の無線網エンティティを処理した結果として得られる、処理された情報を送信するための手段を含み、
    前記処理された情報が１以上のビットマップより小さいサイズのデータである請求項２１に記載の無線網。
34. 前記処理された情報が、前記移動無線機または前記第１の無線網エンティティによって提供される統計的な情報を含む請求項３３に記載の無線網。
35. 前記提供された情報が、前記移動無線機によって提供された統計的な情報を含む請求項２１に記載の無線網。
36. 前記第１の無線網エンティティと前記第２の無線網エンティティが、同一の無線網ノードに搭載される請求項２１に記載の無線網。
37. 前記第２の無線網エンティティが、前記変更された目標値を生成するための手段を含み、該手段が、前記受信された情報と、データユニットが新たなデータユニットなのかまたは再送信されたデータユニットなのかを示す前記移動無線機により通知された新たなデータ指標（NDI）とに基づいて前記変更された目標値を生成する請求項３６に記載の無線網。
38. 前記第１の無線網エンティティと前記第２の無線網エンティティとが基地局内に搭載され、前記通信が、第１の基地局と第２の基地局とに関与するソフトハンドオーバ通信であり、前記NDIが前記第１の基地局で復号されたデータユニットと前記第２の基地局で復号されたデータユニットとを考慮したデータユニットの復号結果を示す請求項３７に記載の無線網。

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