JP4652578B2 - 通信システムにおける利用可能な容量の使用を最大化するための方法及び装置 - Google Patents
通信システムにおける利用可能な容量の使用を最大化するための方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
この発明は通信システムの分野に関し、特に、多数のユーザに関連する信号が共通チャネルを介して同時に送信される通信システムにおける利用可能な容量の使用を最大化する通信システムに関する。
【０００２】
２．従来技術の記載
遠隔通信トラフィックは多数のクラスに分割される。１つの分類方法は、トラフィックが送信されるレートとトラフィックの優先度に応じてトラフィックを分割する。この分類方法に従えば、トラフィックは、一定ビットレート（ＣＢＲ）、可変ビットレート（ＶＢＲ）、あるいは利用可能ビットレート（ＡＢＲ）として分類される。ＣＢＲトラフィックは送信されるべきデータの要求とは無関係に固定したビットレートが割り当てられる。これは利用可能なサービスの中で最も高価なタイプである。ＶＢＲトラフィックは、トラフィックが各通信ごとに送信されるレートをユーザが決定するのを可能にするタイプである。ＡＢＲトラフィックは最も低い優先度のトラフィックである。ＡＢＲトラフィックは利用可能な任意のレートで送信される。従って、ＡＢＲサービスは比較的安価である。
【０００３】
ＣＢＲサービスを使用して最良に送信されるトラフィックの１つの例は、従来の固定レートの回線交換トラフィックである。ＶＢＲサービスに適した可変の要求をもつ信号の例は、音声及びインターネットビデオサービスである。ＣＢＲ及びＶＢＲトラフィックはともに比較的高い品質のサービス要求をもちリアルタイムである。サービスの品質は、データが首尾よく受信される信頼性と受信における遅延により示される。ＡＢＲトラフィックは低い優先度をもち、トラフィックが短時間に配送される確率が高くない。ＡＢＲサービスに適したトラフィックはファイル転送及び電子メールの転送を含む。負荷(loading)が高くなく、従って遅延が高くなければ、大抵のワールドワイドウェブ送信はＡＢＲサービスを使用する。
【０００４】
セルラ通信システムのフォワードリンク能力（すなわち、ユーザの数と各ユーザのビットレート）は、部分的には、システムの基地局から送信される信号を増幅するのに用いられるパワーアンプの能力によって制御される。例えば、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおいては、送信されるトラフィックストリームのぞれぞれに対して符号チャネルが割り当てられる。典型的なＣＤＭＡシステムの詳細は、米国特許４９０１３０７号（名称：衛星あるいは地上リピータを使用するスペクトル拡散多元接続通信システム）に記載されている。これは本発明の譲り受け人に譲渡されており、引用例としてその全体がここに組み込まれている。ＣＤＭＡシステムにおける各チャネルは、周波数帯（各符号チャネルに対して同じである）にわたって変調されており、ＣＤＭＡチャネルを形成するべく組み合わされる。各符号チャネルにおいて要求されるパワーの量は当該符号チャネルを介して送信されるトラフィックのビットレートと、（移動局などの）受信局及び（基地局などの）送信局におけるアンテナのゲインと、基地局と情報が送信されるリモート局との間の伝送路損失（すなわち信号の減衰の量）と、移動局での雑音レベルと、使用される変調方法のパフォーマンスに依存する。移動局における雑音レベルは、熱雑音、移動局が受信していない他のセルからの雑音、移動局が受信しているセルからの非直交信号成分からの雑音を含む。ＣＤＭＡチャネルは基地局内でパワーアンプによって増幅される。基地局は、それに向けられた信号を所望のエラーレートで受信するために、意図する受信局に対して十分な全パワーを送信しなければならない。基地局は、ＣＤＭＡチャネルによって供給されるパワーの全体の量が、パワーアンプが不要なひずみを発生しないで提供できるパワーの量を越えないように種々の方法を使用する。
【０００５】
セルラ通信システムのフォワードリンク能力はさらに、ユーザ自身のセル（すなわち、ＴＩＡ／ＥＩＡ−９５に示されるように、波形が直交した状態で送信されるならば非直交成分）からの干渉の量と、他のセルによって送信される信号からの干渉の量によって制限される。このことは基地局が送信するパワーの量とは無関係にある制限をもたらす。このような場合、基地局の送信パワーを制限を越えて増大させてもシステムの能力を部分的に増大させるだけである。
【０００６】
基地局の最大出力パワーレベルは基地局のパワーアンプに関連した多数の設計パラメータによって決定される。パワーアンプの２つの関連のあるパラメータは、パワー放散と不要な放射である。不要な放射は送信信号の帯域外での放射である。不要な放射の多くはパワーアンプ内での相互変調(intermodulation)により発生する。相互変調はひずみの一形態である。相互変調ひずみは、パワーアンプが当該パワーアンプの最大出力に近くまで駆動されたときに増大する。連邦通信委員会（ＦＣＣ）などの規制団体はしばしば不要な放射を制限する。工業標準もまた同じシステムあるいは他のシステムとの干渉を避けるために不要な放射に制限を設けている。
【０００７】
不要な放射を要求された制限内に維持するために、パワーアンプの出力パワー能力は、不要な放射が要求された制限を越える確率が大変小さくなるように選択される。要求されたパワーが最大出力パワーを越えるときには、基地局は不要な放射を予め決められた制限内に維持するために出力パワーを制限できる。しかしながら、パワーアンプに関する要求は同時に送信されるトラフィックストリームの数によって決定される。それぞれの送信されたトラフィックストリームは任意に開始または停止する。したがって、基地局が特定の時間に送信することが必要なパワーの量を決定することは困難である。
【０００８】
通信システムにおいて重要な判断基準は、信号対ノイズ比である。ディジタル通信システムにおいて、要求される信号対ノイズ比は、ビットレートと、全雑音スペクトル密度によって割り算されるビットあたりのエネルギーとの積である。通信システムのエラーレートはしばしばビットエラーレートあるいはフレームエラーレートで表現される。エラーレートは信号対ノイズ比の減少関数である。受信した信号対ノイズ比が低すぎる場合には、エラーが発生する確率が大変高い。すなわち、通信システムは、受信した信号対ノイズ比を所望のエラーレートに対して要求される信号対ノイズ比にあるいはそれよりも上に維持することを行なう。
【０００９】
従って、ＣＤＭＡシステムなどの、多数のユーザが共通のチャネルを介して同時に送信する移動無線通信システムにおいて、遠隔通信システム内で許可される同時ＶＢＲ及びＣＢＲユーザの数は概して制限される。この制限は、最大出力パワーを越える確率を低く維持するのに選択される。ユーザの数に関する制限を選択するときに、ＶＢＲサービスの可変レートの性質と、フォワードリンクに関する動的パワーコントロールとが考慮される。
【００１０】
上記した特性はフォワードリンクに関連して記載されたが、同様の特性はリバースリンクにもまた適用される。
【００１１】
本発明の要約
多数のユーザに関連した信号を同時に送信するための共通の周波数チャネルを使用する（ＣＤＭＡシステムなどの）通信システムにおいて利用可能な容量の使用を最大化するための方法がここに開示される。開示の方法にしたがって、移動無線システムにおけるフォワードリンクは、多数のユーザに関連した複数のトラフィックストリームをサポートするとともに、（基地局などの）送信局から（移動局などの）受信局への少なくとも１つの共通チャネルを介して送信される。フォワードリンクは最大パワー限度(ceiling)の影響を受ける。フォワードリンクに関して基地局から移動局への第１セットのトラフィックストリームを同時に送信することに関する第１の出力パワーレベルが最初に決定される。次に、第１の出力パワーレベルは最大パワー限度と比較される。少なくとも１つのさらなるトラフィックストリームの一部を送信するための”利用可能な容量”を有するフォワードリンクにおける少なくとも１つの時間フレームが識別される。利用可能な容量を備えることにより、フォワードリンクを送信するのに要するパワーの量は、フォワードリンクが不要なひずみなしに送信できるパワーレベルよりも低い。第１セットのトラフィックストリームと少なくとも１つのさらなるトラフィックストリームの一部はその後、フォワードリンクに関する少なくとも１つのフレームの間に同時に送信される。さらなるトラフィックストリームは選択的にフォワードリンクを介して不連続に送信され、第１セットのトラフィックストリームよりも低い優先度を有している。不連続な送信は、時間内に互いに隣接しないフレーム（すなわち、不連続なストリームを含まないフレームは不連続なストリームを含むフレーム間に送信される）上の送信を意味する。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、フォワードリンクに関する任意の容量は、第２セットのトラフィックストリームに割り当てられる。ここで第２セットの各部は１つ以上のフレームを使用することによりフォワードリンクに関して不連続に送信される。この実施形態において、第２出力パワーレベルはフォワードリンクに関して第２セットのトラフィックストリームからフレームの群を同時に送信することに関連する。そして、第１の出力パワーレベル（すなわちフォワードリンクを介して第１セットのトラフィックストリームを送信することに関連する出力パワーレベル）と第２の出力パワーレベルの和は最大パワー限度よりも大きくない。特に好ましい第１及び第２の出力パワーレベルの和は複数の時間フレームにわたって一定レベル（好ましくは最大パワー限度）で維持される。本発明が高速のフォワードリンクパワー制御システムに関連して実行されるときに、本発明を実行するのに必要なパワー割当ての決定は好ましくは基地局受信機に配置されたパワーマネージャにおいて行なわれる。一方、システムが複数の基地局送信機に対するサービスを行なう基地局コントローラを含む場合は、パワー割当ての決定は基地局コントローラ内に配置されたスケジューラにおいて行なわれ、適当な基地局送信機に送信される。
【００１３】
本発明のさらなる一面によれば、フォワードリンクに関して利用可能な容量が１つまたはそれ以上のフレームの群にわたって存在し、第２セットのトラフィックストリームに割り当てられる場合には、第２セットのトラフィックストリームにおける少なくとも１つのフレームは、まず、意図する受信移動局による正しい復調に十分でない第１のシンボルエネルギでフォワードリンクを介して送信される。この実施形態においては、まず第１のシンボルエネルギで送信された第２セットのトラフィックストリームにおける少なくとも１つのフレームは、後のタイミングで、意図する受信移動局による正しい復調のためにそれ自身十分でないさらなるシンボルエネルギで再送される。少なくとも１つのフレームの再送は、受信したシンボルエネルギの和が意図する受信移動局による正しい復調のために十分なエネルギになるまで１度以上実行される。
【００１４】
フレームが、意図する受信移動局による正しい復調のために十分でない第１のシンボルエネルギ量でまず送信される場合、その移動局は、受信フレームが誤って受信されたと決定し、所定のプロトコルによって基地局に通知する。プロトコルは肯定あるいは否定の確認応答プロトコルである。言い換えると、移動局はそれが情報を正しく復調できるときは肯定の確認応答を送信し、他方、移動局は情報を正しく復号できないときはいつでも否定の確認応答を送信する。基地局は移動局で受信した情報のシンボルエネルギを推定できるので、移動局は、いずれかのプロトコルが使用されたときエネルギ情報を基地局に送信する（これは必須ではない）。すなわち、移動局へのフレームの再送のためのパワーレベルを選択するのに移動局から基地局への付加的なエネルギ情報の明示的な送信は、本発明では必須の事項ではない。
【００１５】
本発明のさらなる側面によれば、第１セットのトラフィックストリームは少なくとも１つの一定ビットレートのトラフィックストリームと少なくとも１つの可変ビットレートトラフィックストリームを含み、一定ビットレートにおけるフレームと第２セットのトラフィックストリームにおけるフレームとは時間的に互いにオフセット関係を有する。第２セットのトラフィックストリームにおけるフレームの群は、異なる長さを有するメッセージを選択的に含む。さらにトラフィックストリームの各々は異なるフレーム長さを有する。
【００１６】
意図する受信移動局での正しい復調に十分でないシンボルエネルギで基地局からトラフィック情報をまず送信し、次に、意図する受信移動局での正しい復調のために十分でないそれ自身による付加的なシンボルエネルギで基地局から同じトラフィック情報を再送する本発明の側面は、時間ダイバーシチを獲得するために、フォワードまたはリバースリンク送信において概して適用される。言い換えると、本発明のこの側面は、上記の実施形態において述べた特定のトラフィックストリームの１つを単に送信するためではなく、任意のトラフィックストリームを送信するのに用いられる。
【００１７】
本発明の詳細な説明
図１は、セルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示１０である。グラフィックな表示１０は時間フレーム１８ａ−ｆを含む時間期間を包囲する。時間フレーム１８ａ−ｆは例えば２０ミリ秒の時間である。グラフィックな表示１０は３つの一定ビットレートのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃを含むフォワードリンクトラフィックを送信する通信システムの使用を含む。すべてのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃはすべての時間フレーム１８ａ−ｆの間に送信される。さらに、３つの可変ビットレート（ＶＢＲ）トラフィックストリーム１４ｄ−ｆがグラフィックな表示１０で示されている。ＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆは、オンとオフの状態を行き来し、各時間フレーム１８ａ−ｆの間変化する送信レートを有する。
【００１８】
トラフィックストリーム１４ａ−ｆは例えばＣＤＭＡ変調を用いて共通のチャネルを介して同時に送信される。表示１０により示されたフォワードリンク内で、時間フレーム１８ｃは最も負荷が大きくなる。これは、基地局で要求される出力パワーは時間フレーム１８ｃの間に最大になるからである。より詳細には、ＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆの要求のために時間フレーム１８ｃは、他の時間フレーム１８ａ−ｆよりもより大きなパワーを必要とする。２つのトラフィックストリーム１４ｅ、１４ｆは比較的低いビットレートのために時間フレーム１８ｃの間でほとんどパワーを要求されないので、時間フレーム１８ｅは最も小さな負荷となる。グラフィックな表示１０の空白の領域２２は未使用のパワー、すなわち通信システム内で利用可能は容量を示す。
【００１９】
図２は、時間フレーム１８ａ−ｆを包囲する期間のセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。グラフィックな表示はトラフィックストリームに対する通信システムの使用を示す。送信されたトラフィックは３つのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃと、３つのＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆを含む。トラフィックストリーム１４ａ−ｆは図１に示すグラフィックな表示に関して前述した方法により送信される。さらに、図２のグラフィックな表示はＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂを示す。ここでＡＢＲトラフィックストリーム２０ａはＡＢＲトラフィックストリーム２０ｂと比較して高い優先度を有しているものとする。ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂは例えばＣＤＭＡ変調を用いてトラフィックストリーム１４ａ−ｆとして同じチャネルを介して同時に送信される。
【００２０】
図１に示すグラフィックな表示の空白の領域２２によって表されるように、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂは残りの利用可能基地局出力パワーの全てを使用する。この例では、基地局は各時間フレーム１８ａ−ｆにおいてフォワードリンクにＣＢＲ及びＶＢＲトラフィックを載せる。次に基地局は、各フレームの間におけるＣＢＲ及びＶＢＲの送信に必要なパワーと最大出力パワー値とを比較することにより、どの時間フレーム１８ａ−ｆが、ＡＢＲトラフィックの送信に利用可能な余分な容量をもっているのかを決定する。次に基地局は使用されないで残っている利用可能な送信パワーを利用するために、ＡＢＲトラフィックをスケジュールあるいは送信する。ＡＢＲトラフィックの送信は、ＡＢＲトラフィックストリームの各々の相対的な優先度に応じて実行される。このスケジューリング方法は、ＣＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲトラフィックのフレーム長さが一致しているので、図２に示す例において可能である。ここでＣＢＲまたはＶＢＲストリームは、これらのストリームに対するサービス要求の品質が満たされる限り、ＡＢＲストリームと同様の方法で利用可能な送信パワーを満たすのに使用される。
【００２１】
基地局は、使用されないで残っている利用可能なフォワードリンク送信パワーを活用するために、ＡＢＲトラフィックストリームをいかにもっとも良い方法でスケジュールあるいは送信するのかを決定するのに種々の方法を適用する。例えば、送信のために蓄積された種々のＡＢＲストリームの各々を送信するのに必要とされるパワーを決定した後、基地局は、利用可能な容量に等しいパワー要求で１つ以上のＡＢＲストリームを単に選択する。一方、基地局は、送信のために蓄積されたすべてのＡＢＲストリームの間で利用可能な容量を均等に分割する。さらにＡＢＲストリームは不連続で送信される。不連続な送信とは時間的に互いに隣接しないフレームの送信を意味する（すなわち、不連続なストリームを含まないフレームは、不連続なストリームを含むフレーム間に送信される）。
【００２２】
以下に詳細に説明するように、送信のためのストリームをスケジューリングするにおいて、基地局は全パワー（移動局で送信された情報を正しく復調するのに基地局推定が要求されるパワーレベル）で与えられたＡＢＲストリームを送信することを選択するか、あるいは、基地局は、最初は、正しい復調のために要求される全パワー以下でＡＢＲトラフィック情報を送信し、後のタイミングで全パワー以下で再び同じトラフィック情報を再送することを意図的に選択する。同じトラフィック情報の多重送信を受信している移動局は、トラフィック情報を正しく復調するために、バッファ内で両方の送信をシンボル単位で組合わせる（和を求める）。一実施形態においては、最初は、意図する受信機によって正しく復調するのに十分なパワーでどのストリームも送信されないように、基地局は多数の異なるストリーム間でパワーを割り当てる。意図する受信機によって正しく復調するのに十分なパワー以下でトラフィック情報を最初は送信し、次に後のタイミングで同じ情報を再送することによって、基地局はＡＢＲ送信に関連した時間ダイバーシチを獲得することができる。フェージング環境において、これは、要求された全Ｅb／Ｎoを低くする。使用されないパワーを割り当てることに関して基地局が調整できる他のパラメータは、送信レートと、送信されたストリームの符号レートである。
【００２３】
上記した方法でフォワードリンクを完全に満たすことの１つの利点は、フォワードリンクに関して基地局によって送信される全パワーＩorは一定であることである。フォワードリンクの負荷(loading)の整合性は単にパワー制御を推し進める。しかしながら、フォワードリンクに関して利用可能なエネルギの全てを使用する必要はない。さらに、たとえすべての利用可能なエネルギが使用されるときでも、残りのパワーを完全にＡＢＲトラフィックストリームで満たす必要はない。例えば、付加的なＣＢＲあるいはＶＢＲトラフィックストリームをフォワードリンクを介して送信するのに十分なパワーがあるときには、例えば、利用可能な容量がＣＢＲあるいはＶＢＲトラフィックストリームを送信するのに使用される。
【００２４】
図３は、時間フレーム１８ａ−ｆを包囲する期間のセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示５０である。グラフィックな表示５０は、３つのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃと３つのＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆを含むトラフィックを送信する通信システムの使用を示す。トラフィックストリーム１４ａ−ｃはグラフィックな表示１０，３０に関して前述した方法で送信される。しかしながら、グラフィックな表示５０において、ＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆにおけるフレームは、時間フレーム１８ａ−ｆに関してオフセット関係にある。グラフィックな表示５０におけるフレームオフセットは、ピークプロセシング（すなわち、同時に処理されねばならない情報の量）、ピークバックホール処理peak backhaul usage（基地局送信機（ＢＴＳ）や基地局コントローラ（ＢＳＣ）などの他の基盤要素に送らなければならない情報の量）、通信システム内の遅延を低減する。この種のフレームオフセットは良く知られている。
【００２５】
さらに、図３に示すオフセットは時間フレーム１８ａ−ｆ内で要求される全送信パワーを実質的に変化させる。ＴＩＡ／ＥＩＡ暫定標準に従って動作するＣＤＭＡ無線電話システム（名称：“移動局−二重モード広帯域スペクトル拡散セルラシステムのための基地局両立性標準”、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５，１９９３年７月、この内容はここに引用例（ＩＳ−９５）として組み込まれている）においては、時間フレーム１８ａ−ｆ内に１６の可能な時間オフセットが存在する。従って送信パワーレベルは、各フレーム内で１６回まで変化する。送信パワーレベルが１６回変化するとき、トラフィックストリームの数が大きいので負荷の統計的平均化が発生する。それにもかかわらず、送信パワーレベルに実質的な変化が発生する。これは、ＡＢＲストリーム２０ａ、ｂに対するパワーの割当てを困難にする。しかしながら、超高速のパワー制御方法が可能である。このパワー制御方法は、概してストリーム及び秒あたり８００回で動作し、従って、要求されたストリームあたりの送信パワーを１．２５ミリ秒ごとに増加あるいは減少させる。高速フォワードリンクパワー制御は米国出願ＮＯ．０８／８４２９９３号（名称：フォワードリンクパワー制御のための方法及び装置）に開示されている。この米国出願は本発明の譲受人により所有され、その内容はここに引用例として組み込まれている。
【００２６】
グラフィックな表示１０，３０，５０のフレーム１８ａ−ｆはすべて同じ時間長さである。好ましい実施形態においてはそれらは２０ｍｓの時間長さである。さらに、異なる長さのフレームを使うことも可能である。例えば、２０ｍｓの長さのフレームと混合された５ｍｓの長さをもつフレームを使用可能である。他方、４０ｍｓなどのより長い時間長さをもつフレームを２０ｍｓの時間長さのフレームと混合することも可能である。
【００２７】
図４は、時間フレーム１８ａ−ｆを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示７０である。グラフィックな表示７０は基地局出力パワーレベルを一定のレベルに維持するのに適したスケジューリング方法を示している。図２に示すシステムの場合と同様に、図４に示すシステムにおいて、基地局は、使用されないで残っている利用可能な送信パワー（すなわち、図３に示すブロック２２）を活用するために、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、２０ｂの送信を予定する。ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂの送信パワーレベルは出力パワーを一定に維持するために動的に調整可能である。すなわち、基地局は、それが十分でない利用可能容量であるならば、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂのパワーを減らすことができる。２０ｍｓフレームの中央で調整が可能である。その結果、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂの送信パワーレベルは動的な調整を使用するときには十分な受信に必要とするパワーレベルよりも低い。同様にして、基地局は当該基地局が利用可能な容量をもつならば、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、２０ｂのパワーを増やすことができる。図２に関して上記した種々のスケジューリング方法が図４に示すシステムの文脈において適用される。
【００２８】
ここで、基地局が、意図する受信機による正しい復調のために必要とされるパワー以下で最初にＡＢＲトラフィック情報を送信する上記の方法について述べる。当業者は、通信システムにおいて情報ビットを首尾よく送信するには、ビットあたりの最小エネルギ／ノイズスペクトル密度Ｅｂ／Ｎｏを必要とすることを理解している。ビットエラーの確率はＥｂ／Ｎｏの減少関数である。フレームは多数のビットから構成される。フレーム内の特定のビットがエラーであれば、フレームがエラーとなる。符号化なしの通信システムにおいては、フレームがエラーとならないためには、各ビットに対して高くて十分なＥｂ／Ｎｏが必要となる。しかしながら、符号化及びインタリーブされたシステムにおいては、そのような要求はかならずしも各ビットに要求されない。むしろ、これらのシステムは概してして最小の平均Ｅb／Ｎoを必要とする。符号化及びインタリーブされたシステムにおいて実際に必要とされる平均エネルギレベルは平均化、特に符号化及びインタリーブ処理の長さと、種々の時間に受信されるエネルギ量に依存する。
【００２９】
符号化及びインタリーブ処理は概して送信チャネルにおいてしばしば発生するフェージング効果に対処するために用いられる。ＩＳ−９５標準と両立する通信システムにおいて、符号化及びインタリーブ処理は、２０ｍｓフレームの長さに渡って実行される。すなわち、この種のシステムにおいては、フレームあたり受信される全エネルギは重要な量である。したがって、グラフィックな表示と本発明のシステム及び方法との関連性の理解のためには，送信エネルギ及びエラーレートのより詳細な説明が提供されることが重要である。
【００３０】
フレームごとに受信される全エネルギは、Ｅｔ／Ｎｏとして表される。フレームあたりＮの符号化シンボルがあり、それぞれが等しいＥｓ／Ｎｏを有するならば、
Ｅｔ＝ＮＥｓ／Ｎｏ
である。ここで、Ｅｓはシンボルのエネルギである。
【００３１】
（Ｅｓ／Ｎｏ）ｒｋｉをｋ番目のフレームのｉ番目のシンボルに対する受信Ｅｓ／Ｎｏとする。さらに、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋをｋ番目のフレームにおける受信エネルギとする。ｋ番目のフレームの間に受信するスペクトルノイズ密度に対するエネルギは、
（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋ＝Σ（Ｅｓ／Ｎｏ）ｒｋｉ
ｉ＝０
で表される。ｋ番目のフレームが正しく受信される（すなわち、ｋ番目のフレームが意図する受信機による正しい復調を可能にするのに十分なエネルギで受信される）確率は、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋに比例する。すなわち、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋが所定の値を越えるならばｋ番目のフレームは正しく受信された確率が高い。移動局で受信されるＥｓ／ＮｏはＰｒＣ／Ｎｏ／Ｒから決定される。ここでＰｒは受信パワー、Ｃは符号レート、Ｒは送信レートである。一方、Ｅｓ／Ｎｏは当業者に知られた多くの技術の任意の１つにより決定される。ＩＳ−９５システムなどのようなシステムの場合、Ｅｓは符号チャネルについて受信したシンボルあたりのエネルギであり、Ｐｒは符号チャネルについて受信したパワーである。
【００３２】
ＡＢＲトラフィックストリームの送信パワーが変化することが許されるならば、ビットレートあるいは受信Ｅｓ／Ｎｏが変化しなければならない。ＡＢＲトラフィックストリームの送信パワーの急速な変化が高い基地局出力パワーレベルを維持するために望まれる。しかしながら、新しい送信レートを信頼性をもって移動局に知らせることは困難である。ＩＳ−９５タイプのシステムにとって、出力パワーレベルは上述したように１．２５ミリ秒ごとに変化する。すなわち、受信Ｅｓ／Ｎｏは変化するようにすることができ、これより、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを変化するようにすることが可能である。（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを大変小さなエラー確率を提供するのに十分な大きさにするパワーレベルで送信するならば基地局はパワーを無駄にする。一方、基地局が低すぎるパワーレベルで送信するならば、フレームにおける高いエラー確率を引き起こす。
【００３３】
基地局は、符号チャネルを介して送信されるパワーの量に基いて移動局で受信（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを推定することが可能である。基地局は、符号チャネルを介して送信される符号化シンボルエネルギの和を算出することによりこの推定を実行することができる。全体の（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋは正しいフレーム受信の確率の良い表示となるから、基地局は、正しい受信の所望の確率をもつのに十分高いエネルギレベルを送信したかどうかを決定することができる。送信エネルギレベルが高くない場合、基地局は、補償により所望の送信（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋに近づけるために、フレームの後部の間に送信パワーレベルを増やすことができる。同様にして、基地局がフレームの前部において必要とされるエネルギよりも多いエネルギを送信するならば、フレームの後部でエネルギ量を減らして、節約したエネルギを残りの符号チャネルに適用することができる。基地局は実際に（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを計算することは必要でなく、その代わりに、正規化されたシンボルエネルギ値を計算する。基地局は、当業者に知られた任意の方法を用いてフレームあたりの必要な正規化全送信エネルギを決定することができる。
【００３４】
上記したように、本発明は移動局から基地局への余分なエネルギ情報の明示的な送信を行なうことなしに使用可能である。特に、移動局は受信フレームが正しく受信されたかどうかを決定でき、基地局との確認応答プロトコルを実行する。そのプロトコルは、肯定あるいは否定の確認応答プロトコルである。言い換えると、移動局は、情報を正しく復調することができるならば肯定の確認応答を送信し、情報を正しく復調できないときはいつでも否定の確認応答を送信する。本発明に関連して用いられる２つの具体的な確認応答プロトコルについて図５及び図６を参照して以下に述べる。過去のパワー制御が用いられるならば、基地局は移動局で受信される情報のシンボルエネルギを推定することができる。次に移動局はいずれかのプロトコルが使用されるときにエネルギ情報を基地局に送り返す。しかしこれは必須ではない。すなわち、そのようなエネルギ情報の移動局から基地への送信は本発明においては選択事項である。
【００３５】
送信パワーの量を動的に変化させることは移動局受信機における復調処理に悪影響を及ぼす。受信機において、最適なプロセスは、各シンボルに対する信号対ノイズ比によって蓄積されたシンボルの振幅を重み付けすることである。そのような復調処理は米国特許出願０８／９６９３１９号（名称：シンボル蓄積を用いた時間能率再送のための方法及び装置）に開示されている。これは、本発明の譲受人によって所有されており、その内容はここに引用例として組み込まれている。たいていのＩＳ−９５実装において、重み付けは共通のパイロット信号を使用する。これは符号チャネルパワーはフレームにわたって一定であり、パイロットＥｃ／Ｉｏは信号対ノイズ比の縮尺値である。（米国特許出願０８／８４２９９３に記載されているような）高速フォワードリンクパワー制御においては、パワーはフレーム内で変化し、これによって符号チャネルのパワーは共通パイロット信号に対して定比例しない。フレーム内のパワー変化は問題ではない。これは、必要ならば適切な重み付け方法を開発することができるからである。しかしながら、基地局が１つ以上の他の符号チャネルについてそれを使用するために、符号チャネルの送信エネルギを減らすときに、重み付けは大変異なってしまい、移動局は基地局が使用しているパワーを見逃してしまう。例えば、第１のフレームの終端でのグラフィックな表示５０のＡＢＲストリーム１４ｆに適用される重み付けは、第２のフレームの終端で適用される重み付けよりもはるかに大きくなる。ここで、大量のパワーが第１のフレームの終端でストリームに対して送信され、少ないパワーが第３のフレームの終端で送信されることに注目されたい。このような状況において正確な重み付けを行なうために、移動局は受信シンボル内のエネルギとノイズを推定して最適な重み付けを適用する。
【００３６】
上記の段落で説明したような重み付けに対して共通のパイロットチャネルを使用するのではなく、専用のパイロットチャネルを用いる重み付けを開発することも可能である。専用のパイロットチャネルは特定の移動局に向けられたパイロットである。専用のパイロットパワーは特定の移動局に送信されるパワーの一部である。専用のパイロットでは、データチャネルについての送信パワーに比例してパイロットレベルを調整することが可能である。この方法の欠点は、位相推定器の変動を増大させる影響を及ぼしパフォーマンスを低下させてしまう。さらに、重み付けに対する専用のパイロットチャネルによる方法は、非ＡＢＲサービスが移動局に送信されている場合には機能せず、そのような非ＡＢＲサービスは適切なパフォーマンスに対して高いパイロットレベルを必要とする。そのような場合において、専用パイロットのレベルは高いレベルに維持され、それによってパワーを無駄にしかつ、重み付けの開発に対する専用パイロットチャネルの使用を妨げる。
【００３７】
上記した状況下では、移動局は少ないエラーでストリームを復調（すなわちストリームを正しく復調）するのに十分なパワーでＡＢＲトラフィックストリームを受信することができない。移動局は、フレームが重要な損失を受けたか否かを決定するために、サイクリックリダンダンシー（ＣＲＣ）ビットをチェックする処理と、再符号化されたシンボルエラーレートを試験する処理と、全受信エネルギをチェックする処理の組合わせを使用することができる。当業者に知られた他の方法も使用可能である。
【００３８】
本発明によれば、フレームがエラーであると決定されたとき、移動局はフレームに対する受信符号シンボルをバッファに蓄積する。本発明の一実施形態によれば、移動局は次にフレームにおいて受信したエネルギに基いて（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋを計算する。必要なエラーレートで復調されるフレームに必要な付加的な（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋの量が推定される。移動局は基地局に対して否定の確認応答を送信し、これは余分に必要とされる（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋの量の推定を含む。必要となる全（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋは、基本チャネルまたはＤＣＣＨチャネルに対して必要な外部ループパワー（または閾値）に基いてこのパワー制御方法に於いて推定可能である。米国特許出願０８／８４２９９３（上述）は必要な外部ループパワーに基いて必要な全（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋを推定するための方法を開示している。
【００３９】
他方、使用中のチャネルに対する別個の外部ループパワー制御方法がある。フレームが正しく受信されない（すなわち不要な数のエラーを有する）とき、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋは十分ではない。すなわち、最適なパワーレベルは、前回の試みが正確に受信できなかったという事実を考慮した条件付統計によって決定される。必要な余分の（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋの量を送信する代わりに、移動局は受信した（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋの量を基地局に送信することができる。移動局はまた、基地局に送信される情報の正しい復調のために必要とされる量の推定を含む。
【００４０】
図５は、本発明の方法の実行に適した通信システムの基地局と移動局間の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインを示すグラフィックな表示９０である。グラフィックな表示９０の確認応答プロトコルは上記したパワー制御方法において使用可能である。グラフィックな表示９０の方法の好ましい実施形態は、ＩＳ−９５第３世代のシステムにおいて実行される。ＩＳ−９５第３世代のシステムにおいて、フォワードリンクに関するＡＢＲトラフィックストリームの送信には追加チャネル（Ｆ−ＳＣＨ）が使用可能である。追加チャネルは概してスケジューリングチャネルである。しかしながら、それは固定あるいは可変チャネルであってもよい。Ｆ−ＤＣＣＨとＲ−ＤＣＣＨはそれぞれフォワード及びリバース制御チャネルである。本発明に従ってフォワードリンクに関するＡＢＲトラフィックストリームの送信に追加チャネル（Ｆ−ＳＣＨ）が使用されるとき、ＤＣＣＨチャネルのエラーレートは概して追加チャネル（Ｆ−ＳＣＨ）のエラーレートよりも低い。グラフィックな表示９０の確認応答プロトコルにおいて、基地局はメディアアクセス制御（ＭＡＣ）メッセージ９４及び９８におけるスケジュールを移動局に送信する。スケジュールは送信されるフレームの数、送信レート、フレーム番号（これらに限定されない）を含む送信に関する多くの状況を移動局に知らせる。本発明の一実施形態において、ＭＡＣメッセージ９４は移動局に使用される送信レートを提供する。この実施形態では、移動局はＦ−ＳＣＨを受信する試みを継続的に行なう。
【００４１】
基地局は、２つの無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）フレーム１０２，１０６を移動局に送信しなければならないことを示す。ＲＬＰは通信システムの上位層フレーミングプロトコルである。ＴＩＡ標準ＩＳ−７０７に記載されたそれと類似のＲＬＰが使用可能であるが、多くの異なる上位層フレーミングプロトコルが使用可能である。次に、ＲＬＰフレームはまさに物理層フレームにマッピングするものと仮定されるが、これは必ずしも本発明の一部ではない。ＲＬＰフレーム１０２、１０６のシーケンス番号はそれぞれ、ｋ及びｋ＋１である。ＲＬＰフレーム１０２、１０６はそれぞれ、物理的フレームｉ＋１及びｉ＋２の間に送信される。移動局がＲＬＰフレームｋ＋１（１０６）の送信を正しく受信するとき、それはメッセージ１１２を使用するフレームを確認する。基地局はＲＬＰフレームｋ（１０２）の確認応答を受信しないので、基地局は、ＲＬＰフレームｋは物理的フレームｉ＋５（１１０）の間に再送されることになっていることを示す、ＭＡＣメッセージ９８における新たなフォワードリンク割り当てを送信する。移動局はＭＡＣメッセージ９８から、それはフレームｉ＋５（１１０）の間に受信した信号と、フレームｉ＋１（１０２）の間に受信した信号とを組み合わせなければならないことを把握する。物理的フレームｉ＋１が物理的フレームｉ＋５の間に再送された後、移動局は、再送された物理的フレームｉ＋５において各シンボルに対して受信したエネルギと、フレームｉ＋１（上記のようにバッファに蓄積されている）の間における元の送信の受信エネルギとを組み合わせ、以下に述べるようにフレームの組み合わされた受信エネルギを復号する。
【００４２】
移動局は、確認応答メッセージ１１４を使用してフレームｉ＋６の間にＲＬＰフレームｋを確認する。この確認に基く方法では、エネルギ不足は基地局に送信されない。さらに、さらなる実施形態において、エネルギ不足はＲＬＰフレームｋ＋２の確認応答とともに基地局に送信される。すなわちこの実施形態では、確認応答はいつも、エラーであった第１のフレーｍから要求される余分の（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋの量の推定を含んでいる。しかしながらこの方法は、フレームシーケンスの最後のフレームが移動局によって正しく受信されなかった場合にはうまくいかない。
【００４３】
基地局が確認応答が移動局から受信されなかったことを決定し、そのメッセージを再送することを望んだとき、基地局はメッセージを送信するときのレベルを決定する。基地局は、移動局によって必要とされたエネルギの量に関するフィードバック情報に基づいてレベルを選択することができる。あるいは、基地局は、移動局がすでに受信したエネルギの量を推定し、これを再送するときのレベルを決定するのに使用する。一実施形態では、再送のために選択されたパワーレベルは、元のメッセージのシンボルエネルギと再送されたメッセージが受信バッファ内で組み合わされるときに、正しい復調のために必要な最小パワーレベルに対応する。基地局は、フォワードパワー制御からの情報と、送信レートと、伝播状態と、フレームを送信するのにすでに使用されたパワーの量と、伝送路損失を用いて、移動局がすでに受信したエネルギ量を推定することができる。この推定を行なうのに用いられる実際の情報は、基地局で利用可能なこれらのあるいは他の任意のパラメータを含む。他方、基地局は単に固定パワー（あるいはフォワードパワー制御レベルに関して固定のパワー）を移動局に送信することが可能である。この固定パワーレベルは基地局によって予め決定される。
【００４４】
再送フレームの身元を提供するために基地局がメッセージ９８を移動局に送信する明示的な方法に代わって、移動局は、送信データからまずまずの正確さで再送されたフレームの身元を暗黙のうちに決定することができる。例えば、フレームｉ＋５が、フレームｉ＋１などの確認応答されなかった以前のフレームにおいて受信したデータに一致するかどうかを決定するのにユークリッド距離が使用される。すなわち、メッセージ９８の明示的な再送はこの発明では必要とされない。この代わりの実施形態では、移動局は、現在のフレームから受信したシンボルと、移動局のバッファに蓄積されているすべての以前のフレームからのシンボルと比較する。移動局が、再送されたフレームがすでにバッファ内にあるフレームに対応すると決定したのなら、移動局は、各シンボルに対するエネルギを組み合わせて当該フレームを復号することを試みる。
【００４５】
図５に示すプロトコルの代わりの実施形態においては、メッセージ９４は必要とされない。メッセージ９４は上記の実施形態では、フレーム１０２及び１０６が送信されることを移動局に示すために使用される。この代わりの実施形態において、移動局は、現在のフレームが新たなフレームであるか再送されたフレームであるかを、上記したユークリッド距離解析を用いて送信されたデータからまずまずの正確さで暗黙のうちに決定する。
【００４６】
図６は、基地局と本発明のシステムにおける実行に適した移動局の間の否定の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインを示すグラフィックな表示１２０である。グラフィックな表示１２０の否定確認応答プロトコルは上記したパワー制御方法において使用される。
【００４７】
グラフィックな表示１２０の否定の確認応答プロトコルにおいて、基地局は、ＲＬＰフレーム１０２，１０６を送信すべきであること、及びＭＡＣメッセージ９４によって物理層フレームを送信すべきであることを移動局に知らせる。基地局は次にフレーム１０２，１０６を移動局に送る。移動局がＲＬＰフレーム１０２を正しく受信しなかったときに、移動局は否定の確認応答１１６を基地局に送る。基地局は次に前記した方法によりメッセージ９８を送り、フレーム１０２の情報はフレーム１１０として再送される。
【００４８】
否定確認応答に基くプロトコルの欠点の一つは、基地局は否定の確認応答が移動局から受信されなかったときに、フレーム１０２を再送するための行動を起こすことができないということである。ＡＢＲトラフィックでは、フォワードリンクに関して送信されるフレームがエラーとなる確率は、リバースリンクに関して送信される否定の確認応答がエラーとなる確率よりもはるかに大きい。これは、フォワードリンクに関して多数ビットでフレームを送信するのに要するパワーの量は、確認応答を送信するのに必要となるパワーの量よりもかなり高いためである。否定の確認応答プロトコルは、フレームが再送されていることを示すためにＭＡＣメッセージ９８を使用することができる。ＭＡＣメッセージ９８は、図５に示される確認応答プロトコルのために用いられるそれと類似している。否定の確認応答プロトコルは、図５に示す確認応答プロトコルに対して述べられたプロトコルに類似する再送フレームの身元を決定するための暗黙の方法としても使用できる。
【００４９】
否定確認応答に基くプロトコルのいくつかの他の実施形態が可能である。その１つの実施形態では、基地局は、元の送信のフレームについては移動局に通知せず、フレームが送信される時間間隔について移動局に通知する。移動局は全ての物理的フレームを復調する。移動局がＲＬＰフレームｋ＋１を正しく受信できなかった場合には、Ｒ−ＤＣＣＨに関して（ｋ番目のフレームを含む）喪失フレームに対する否定確認応答を送信する。このプロトコルの欠点は、移動局が、種々のフレームからのシンボルエネルギを蓄積するのに用いられるメモリをいつ開放するのかを知らないことである。この欠点はいくつかの方法により克服できる。１つの方法は、固定された量のメモリを提供し、移動局がさらなるメモリが必要になったときには、最も前に受信した物理層フレームシンボルエネルギを廃棄させることである。他方、移動局は、所定時間よりも過去に受信した物理層フレームに対応するメモリを廃棄することができる。
【００５０】
このプロトコルのさらなる欠点は、移動局は、エラーの状態で受信したフレームに対する迅速な否定確認応答をいつ送信するのかを知らないことである。この欠点は、２，３のフレームのみが第１の送信に関して正しく受信されるという事実により助長される。この欠点は、基地局がＦ−ＤＣＣＨに関する移動局に対して第２の完了（done）メッセージをしばしば送信することにより克服できる。この完了メッセージは、基地局が一連のフレームを送信したことを移動局に知らせて、移動局が受信すべきだったフレームを決定することを可能にする。移動局は次に受信しなかったフレームに対する否定の確認応答を送信する。任意の完了メッセージは、フレームが送信されることを示すメッセージなど、他の任意のメッセージと組み合わせることが可能である。
【００５１】
重要なことだが、前記したように、フレームが、意図する受信機による正しい復調を可能にするのに十分でないエネルギで最初に送信されて、その後再送されたときには、この再送は時間ダイバーシチを提供する。その結果、（再送を含む）フレームの全送信エネルギは低い。言いかえると、初期送信とフレームの再送の両方に対する組み合わせシンボルエネルギは、フルパワー（すなわち、意図する受信機による正しい復調を自身で可能にするのに十分なパワーレベル）で最初にフレームを送信するのに必要とされるエネルギよりも低い。このことは、この再送の方法が使用されるとき、所定のビットエラーレートまたはフレームエラーレートに対する必要なＥｂ／Ｎｔは低いことから判断することができる。
【００５２】
さらに、高速フォワードリンクパワー制御（米国特許出願０８／８４２９９３は、上記した再送方法を利用するＡＢＲトラフィックストリームの場合にはそれほど重要ではない。高速フォワードリンクパワー制御は、再送方法がパワー制御の一形態であるのでそれほど重要ではない。さらに、高速フォワードリンクパワー制御は、再送の方法が使用されているときにはそれほど重要ではない、なぜなら、高速フォワードリンクパワー制御は、移動局でＥｂ／Ｎｔを一定に維持しようとするからである。すなわち、ＡＢＲサービスに対しては高速フォワードリンクパワー制御を使用しないほうが望ましい。
【００５３】
フォワードリンクの場合において、基地局は、基地局からのチャネルに対してさらなるパワーを供給することができないときに、そのチャネルに対する送信パワーを調整する。これは例えば、ＶＢＲユーザまたは一連のＶＢＲユーザにおいて、より高い優先度のストリーム（ＣＢＲまたはＶＢＲストリーム）あるいは一連の高い優先度のストリームが異なる伝送路損失または伝播状態であるためにさらなる送信パワーが必要になったとき、または、フォワードリンク伝送路損失が移動ユニットと基地局との間で増大したときに発生する。
【００５４】
本発明は、ＣＢＲ及びＶＢＲストリームなどのフォワードリンクサービスを送信するための基地局負荷における変形例及びパワー制御による変形例に関して説明した。しかしながら、本発明は、リバースリンクに関する送信を含む他の状況にも適用することができる。
【００５５】
リバースリンクにおいて重要なパラメータは、ノイズの全体量のレベルが基地局での熱ノイズのレベルを越えて上昇することである（以下ではこれを”熱を越えた上昇”と呼ぶ）。この熱を越えた上昇は、リバースリンク負荷に対応している。負荷を有するシステムは熱を越えた上昇を所定の値近辺に維持しようとする。熱を越えた上昇が余りにも大きい場合にはセルの範囲が減らされ、リバースリンクが不安定になる。熱を越えた上昇が大きいことは、瞬間的負荷の小さな変化を引き起こし、移動局の出力パワーの大きな変動につながる。しかしながら、熱を越えた上昇が小さいことは、リバースリンクの負荷が小さいことを示し、利用可能な容量を消費してしまう可能性がある。ここで当業者ならば、リバースリンクの負荷を決定するために上記熱を越えた上昇を測定すること以外の方法を用いることができることは勿論である。
【００５６】
ＡＢＲトラフィックストリームはまた、熱を越えた上昇を一定に維持するためにリバースリンクに関する利用可能な容量を割り当てることができる。基地局は、高レートＲＬＰ制御によりリバースリンク送信を制御することができる。ＩＳ−９５の第３世代は、パイロットと、Ｒ−ＦＣＨと、Ｒ−ＳＣＨと、Ｒ−ＤＣＣＨとを同時に制御する単一のパワー制御ストリームを有する。このＩＳ−９５の実施形態においては、チャネル間のパワー割り当てを制御するためにより遅いシグナリングが使用される。概してＲ−ＳＣＨは、高レートのデータストリームを抱えているので送信パワーの多くを必要とする。すべてのチャネルが高レートのパワー制御ストリームにより制御されるならば、基地局が負荷を制御するためにＲ−ＳＣＨに関するパワーの低減を必要とするときに、すべてのチャネルのパワーが減らされる。このことは、パイロット、Ｒ−ＦＣＨそしてＲ−ＳＣＨとが低すぎるレベルで基地局で受信されることになり好ましいことではない。
【００５７】
基地局から移動局への別個の高レートパワー制御が、ＩＳ−９５第３世代システムに関するリバースリンクパワー制御に対して用いられる。リバースリンクに対するパワー制御レートは、秒あたり８００ビットである。同じレートが他のチャネルとは独立にＲ−ＳＣＨを制御するのに使用されるが、８００ｂｐｓレートは、必要以上に大きい基地局送信パワーを必要とする。すなわち、Ｒ−ＳＣＨに対するパワー制御レートは、フェージング状態において完全に維持する必要が無いのでいくぶん低いものとなっている。さらに、Ｒ−ＳＣＨに対するパワー制御は、Ｒ−ＳＣＨ、Ｒ−ＤＣＣＨ、パイロットを制御する主パワー制御ストリームに関してオフセット関係をもつ。パワー制御ビットストリームの代わりに、この相対パワー制御を提供するためにシグナリングメッセージあるいは他のシグナリングストリームが移動局に対して送信される。
【００５８】
他の実施形態において、自身の個々のパワー制御ストリームに関してすべての移動局に補正を提供するために、別個の低レートのパワー制御ストリームが使用可能である。これは、自身の個々のパワー制御ストリームに関する移動局に対するパワーの増大あるいは減少を特定する二進ストリームである。これは、増大、減少あるいは変化無しを示す３レベルの方法である。さらに、他の既知のパワー制御ストリームが別個の低レートパワー制御に用いることができる。
【００５９】
ここに開示された方法は、移動局が、正しい復調を可能にする受信パワーレベルで意図する受信機に送信されるべき全てのストリームを送信するのに十分でないパワーを有しているときに用いることができる。このような場合、移動局は、Ｒ−ＦＣＨ及びＲ−ＤＣＣＨを所望の出力パワーレベルに維持しようとするためにＲ−ＳＣＨに関する送信パワーを減らすことができる。この方法はフォワードリンクに関して使用される方法と類似している。基地局は、移動局からパワーを受信するので、送信中に必要とされるパワーの量は少量である。
【００６０】
図７は、グラフィックな表示１５０を示している。グラフィックな表示１５０は、本発明に使用するのに適した通信システムの基地局及び移動局間のリバースリンクに関する否定の確認応答プロトコルである。グラフィックな表示１５０の否定の確認応答プロトコルが上記したようなパワー制御方法において使用可能である。
【００６１】
リバースリンクのタイミング及び確認応答構造の多くがフォワードリンクに関して上記したのと同じ方法で動作する。ただし以下の例外がある。リバースリンクにおいて、移動局は、要求１７６によって高レートＡＢＲフレーム１６４，１６８を送信するための許可を要求する。基地局は、割り当てメッセージ１５２によってＡＢＲフレーム１６４、１６８をいつ送信するのかを移動局に知らせる。グラフィックな表示１５０の移動局は、エラーフレーム１６４の再送を要求する必要がない。しかしながら、基地局は、フレーム１６４がエラーであり、リバースリンクが利用可能な容量を有するときに再送を予定することを知る。さらに、基地局によって送信された否定の確認応答メッセージ１５６は、リバースリンクパワーフレーム１７２と送信するためのスロットを再送するための許可を含む。
【００６２】
フォワードリンクに関して上記した他の実施形態はリバースリンクに対しても適用可能である。例えば、リバースリンクの一実施形態において、移動局はＭＡＣメッセージ１７６を用いて送信を要求する必要がない。さらに、基地局はＭＡＣメッセージ１５２を用いてチャネルに対するアクセスを許可する必要がない。他の実施形態において、基地局は、メッセージ１７６を使用してメッセージを再送すべきフレームについて移動局に明示的に知らせる必要がない。
【００６３】
図８において、ブロック図は、本発明の実施形態に従う異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのスケジューラ８１２を含む基地局コントローラ（ＢＳＣ）８１０を示している。パワーを送信ストリームに対して割り当てるための種々の方法は、スケジューラ８１２を使用してソフトウェアによって行なわれる。本発明に従ってパワーを割り当てるためのソフトウェアを含むように変更されるスケジューラの動作は、米国特許出願０８／７９８９５１号（名称：フォワードリンクレートスケジューリングのための新たな改善された方法）に開示されている。これは、本発明の譲受人によって所有され、その内容はここに引用例として組み込まれている。図８に示す実施形態において、ＢＳＣ８００は、送信されるデータストリームのそれぞれに対するパワー割り当てを決定し、このパワー割り当て情報は次に基地局送信機システム（ＢＴＳ）８２０，８２２に送信される。基地局送信機システム（ＢＴＳ）８２０，８２２は、スケジューラ８１０でなされたパワー割り当て決定に従って種々のデータストリームを１つ以上の移動局８３０に送信する。
【００６４】
図９において、ブロック図は、各々が、本発明の他の実施形態に従って異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのパワーマネージャ８２１を含む、２つの基地局送信機８２０ａ、８２２ａを示している。図９に示す実施形態は、高速フォワードリンクパワー制御が適用されているときに有用である。これは、この実施形態では、パワー割り当て決定は（ＢＳＣ８００ではなく）ＢＴＳでなされ、それによって、ＢＴＳからＢＳＣへのフォワードリンクを介して送信されるパワーの送信による遅延及び、ＢＳＣ８００からＢＴＳへのパワー割り当て情報を除去するからである。図９に示す実施形態において、パワーをＡＢＲ送信ストリームに対して割り当てるための種々の方法は、パワーマネージャ８２１を使用してソフトウェアにより行なわれる。各パワーマネージャ８２１は、対応するＢＴＳによって送信されるデータストリームの各々に対するパワー割り当てを決定し、ＢＴＳは次に、パワーマネージャ８２１によって行なわれたパワー割り当て決定に従って、１つ以上の移動局８３０に対して種々のデータストリームを送信する。他の実施形態において、ＢＳＣにおけるスケジューラ８１０は、ＢＴＳにおけるパワーマネージャ８２１が実行するいくつかの一般的なパワー割り当て方法を設定する。これは、パワーマネージャ８２１は、ＢＴＳとＢＳＣ間の遅延を起こすことなしに短期間の変動を処理して、すべてのデータストリームにわたって整合性のあるスケジューリング方法を提供する。
【００６５】
要約すると、異なるスケジューリング方法が時間フレーム１８ａ−ｆの送信の間で可能である。フレームスケジューリング方法は、送信されるまで待機している複数の信号のうちどれが実際にフレームに挿入されるのかを決定するための一連の規則である。一スケジューリング方法において、基地局は、意図する受信移動局によって十分なパワーで受信されるトラフィックストリームを送信することができる。他方、フォワードリンクが第１の送信に関して意図する受信移動局による正しい復調を行なうのに十分なパワーで送信される場合に対応するスケジューリング方法が使用される。他の実施形態においては、基地局は、上記したように、少なくとも１回の再送なしに受信機による信頼性のある復調を可能にするのに十分なパワーでどのストリームも送信されないように、多数の異なるストリームに対してパワーを割り当てることができる。送信レート及び送信されたストリームの符号レートは基地局がこの場合に調整できる他のパラメータの一部である。さらに、本発明の一実施形態は、移動局がすべてのビットストリームを送信するのに十分なパワーを有していない場合に向けられている。この場合には、移動局は、Ｒ−ＦＣＨとＲ−ＤＣＣＨを要求されたパワーレベルに維持するなかでＲ−ＳＣＨに関する送信パワーを減らすことができる。この方法は、フォワードリンクに対して用いられたものと類似する。基地局は、移動局から何らかのパワーを受信するので、送信中に必要とされるパワーの量は少ない。ここに開示された方法のすべては呼のセットアップあるいはセットアップ後の送信における任意の時間に使用することができる。
【００６６】
好ましい実施形態についての上記の説明は、当業者が本発明を製造または使用することができるようにするために提供された。これらの実施形態に対する種々の変更は当業者にとってたやすいことであり、ここに規定された一般的原理は、発明能力を使用することなしに他の実施形態に適用可能である。すなわち、本発明は、ここに開示された実施形態に限定されるべきではなく、ここに開示された原理と新規な特徴に一致した広い権利範囲が与えられるべきである。さらに、請求の範囲におけるパラグラフ及びサブパラグラフは文字及び数により識別されているが、これらの表記は、関連する限定の重要度の順番あるいはステップが実行される順番を示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 利用可能な容量を有する複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図２】 フォワードリンクにおけるすべての利用可能な容量がＡＢＲトラフィックに割り当てられた複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図３】 時間オフセットが送信信号に適用される複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図４】 所定のスケジューリング方法が適用される複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図５】 本発明のシステムにおける実行に適した通信システムの基地局と移動局間の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインである。
【図６】 本発明のシステムにおける実行に適した通信システムの基地局と移動局間の否定の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインである。
【図７】 本発明のシステムにおける実行に適した通信システムの基地局と移動局間の否定の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインである。
【図８】 本発明による異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのスケジューラを含む基地局コントローラを示すブロック図である。
【図９】 ２つの基地局送信機を示すブロック図であり、それぞれが本発明による異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのパワーマネージャを含む。
【符号の説明】
８００ ＢＳＣ
８１０ スケジューラ
８２０、８２２、８２０Ａ、８２２Ａ 基地局送信機システム（ＢＴＳ）
８２１ パワーマネージャ
８３０ 移動局（ＭＳ）
発明の背景
１．発明の分野
この発明は通信システムの分野に関し、特に、多数のユーザに関連する信号が共通チャネルを介して同時に送信される通信システムにおける利用可能な容量の使用を最大化する通信システムに関する。
【０００２】
２．従来技術の記載
遠隔通信トラフィックは多数のクラスに分割される。１つの分類方法は、トラフィックが送信されるレートとトラフィックの優先度に応じてトラフィックを分割する。この分類方法に従えば、トラフィックは、一定ビットレート（ＣＢＲ）、可変ビットレート（ＶＢＲ）、あるいは利用可能ビットレート（ＡＢＲ）として分類される。ＣＢＲトラフィックは送信されるべきデータの要求とは無関係に固定したビットレートが割り当てられる。これは利用可能なサービスの中で最も高価なタイプである。ＶＢＲトラフィックは、トラフィックが各通信ごとに送信されるレートをユーザが決定するのを可能にするタイプである。ＡＢＲトラフィックは最も低い優先度のトラフィックである。ＡＢＲトラフィックは利用可能な任意のレートで送信される。従って、ＡＢＲサービスは比較的安価である。
【０００３】
ＣＢＲサービスを使用して最良に送信されるトラフィックの１つの例は、従来の固定レートの回線交換トラフィックである。ＶＢＲサービスに適した可変の要求をもつ信号の例は、音声及びインターネットビデオサービスである。ＣＢＲ及びＶＢＲトラフィックはともに比較的高い品質のサービス要求をもちリアルタイムである。サービスの品質は、データが首尾よく受信される信頼性と受信における遅延により示される。ＡＢＲトラフィックは低い優先度をもち、トラフィックが短時間に配送される確率が高くない。ＡＢＲサービスに適したトラフィックはファイル転送及び電子メールの転送を含む。負荷(loading)が高くなく、従って遅延が高くなければ、大抵のワールドワイドウェブ送信はＡＢＲサービスを使用する。
【０００４】
セルラ通信システムのフォワードリンク能力（すなわち、ユーザの数と各ユーザのビットレート）は、部分的には、システムの基地局から送信される信号を増幅するのに用いられるパワーアンプの能力によって制御される。例えば、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおいては、送信されるトラフィックストリームのぞれぞれに対して符号チャネルが割り当てられる。典型的なＣＤＭＡシステムの詳細は、米国特許４９０１３０７号（名称：衛星あるいは地上リピータを使用するスペクトル拡散多元接続通信システム）に記載されている。これは本発明の譲り受け人に譲渡されており、引用例としてその全体がここに組み込まれている。ＣＤＭＡシステムにおける各チャネルは、周波数帯（各符号チャネルに対して同じである）にわたって変調されており、ＣＤＭＡチャネルを形成するべく組み合わされる。各符号チャネルにおいて要求されるパワーの量は当該符号チャネルを介して送信されるトラフィックのビットレートと、（移動局などの）受信局及び（基地局などの）送信局におけるアンテナのゲインと、基地局と情報が送信されるリモート局との間の伝送路損失（すなわち信号の減衰の量）と、移動局での雑音レベルと、使用される変調方法のパフォーマンスに依存する。移動局における雑音レベルは、熱雑音、移動局が受信していない他のセルからの雑音、移動局が受信しているセルからの非直交信号成分からの雑音を含む。ＣＤＭＡチャネルは基地局内でパワーアンプによって増幅される。基地局は、それに向けられた信号を所望のエラーレートで受信するために、意図する受信局に対して十分な全パワーを送信しなければならない。基地局は、ＣＤＭＡチャネルによって供給されるパワーの全体の量が、パワーアンプが不要なひずみを発生しないで提供できるパワーの量を越えないように種々の方法を使用する。
【０００５】
セルラ通信システムのフォワードリンク能力はさらに、ユーザ自身のセル（すなわち、ＴＩＡ／ＥＩＡ−９５に示されるように、波形が直交した状態で送信されるならば非直交成分）からの干渉の量と、他のセルによって送信される信号からの干渉の量によって制限される。このことは基地局が送信するパワーの量とは無関係にある制限をもたらす。このような場合、基地局の送信パワーを制限を越えて増大させてもシステムの能力を部分的に増大させるだけである。
【０００６】
基地局の最大出力パワーレベルは基地局のパワーアンプに関連した多数の設計パラメータによって決定される。パワーアンプの２つの関連のあるパラメータは、パワー放散と不要な放射である。不要な放射は送信信号の帯域外での放射である。不要な放射の多くはパワーアンプ内での相互変調(intermodulation)により発生する。相互変調はひずみの一形態である。相互変調ひずみは、パワーアンプが当該パワーアンプの最大出力に近くまで駆動されたときに増大する。連邦通信委員会（ＦＣＣ）などの規制団体はしばしば不要な放射を制限する。工業標準もまた同じシステムあるいは他のシステムとの干渉を避けるために不要な放射に制限を設けている。
【０００７】
不要な放射を要求された制限内に維持するために、パワーアンプの出力パワー能力は、不要な放射が要求された制限を越える確率が大変小さくなるように選択される。要求されたパワーが最大出力パワーを越えるときには、基地局は不要な放射を予め決められた制限内に維持するために出力パワーを制限できる。しかしながら、パワーアンプに関する要求は同時に送信されるトラフィックストリームの数によって決定される。それぞれの送信されたトラフィックストリームは任意に開始または停止する。したがって、基地局が特定の時間に送信することが必要なパワーの量を決定することは困難である。
【０００８】
通信システムにおいて重要な判断基準は、信号対ノイズ比である。ディジタル通信システムにおいて、要求される信号対ノイズ比は、ビットレートと、全雑音スペクトル密度によって割り算されるビットあたりのエネルギーとの積である。通信システムのエラーレートはしばしばビットエラーレートあるいはフレームエラーレートで表現される。エラーレートは信号対ノイズ比の減少関数である。受信した信号対ノイズ比が低すぎる場合には、エラーが発生する確率が大変高い。すなわち、通信システムは、受信した信号対ノイズ比を所望のエラーレートに対して要求される信号対ノイズ比にあるいはそれよりも上に維持することを行なう。
【０００９】
従って、ＣＤＭＡシステムなどの、多数のユーザが共通のチャネルを介して同時に送信する移動無線通信システムにおいて、遠隔通信システム内で許可される同時ＶＢＲ及びＣＢＲユーザの数は概して制限される。この制限は、最大出力パワーを越える確率を低く維持するのに選択される。ユーザの数に関する制限を選択するときに、ＶＢＲサービスの可変レートの性質と、フォワードリンクに関する動的パワーコントロールとが考慮される。
【００１０】
上記した特性はフォワードリンクに関連して記載されたが、同様の特性はリバースリンクにもまた適用される。
【００１１】
本発明の要約
多数のユーザに関連した信号を同時に送信するための共通の周波数チャネルを使用する（ＣＤＭＡシステムなどの）通信システムにおいて利用可能な容量の使用を最大化するための方法がここに開示される。開示の方法にしたがって、移動無線システムにおけるフォワードリンクは、多数のユーザに関連した複数のトラフィックストリームをサポートするとともに、（基地局などの）送信局から（移動局などの）受信局への少なくとも１つの共通チャネルを介して送信される。フォワードリンクは最大パワー限度(ceiling)の影響を受ける。フォワードリンクに関して基地局から移動局への第１セットのトラフィックストリームを同時に送信することに関する第１の出力パワーレベルが最初に決定される。次に、第１の出力パワーレベルは最大パワー限度と比較される。少なくとも１つのさらなるトラフィックストリームの一部を送信するための”利用可能な容量”を有するフォワードリンクにおける少なくとも１つの時間フレームが識別される。利用可能な容量を備えることにより、フォワードリンクを送信するのに要するパワーの量は、フォワードリンクが不要なひずみなしに送信できるパワーレベルよりも低い。第１セットのトラフィックストリームと少なくとも１つのさらなるトラフィックストリームの一部はその後、フォワードリンクに関する少なくとも１つのフレームの間に同時に送信される。さらなるトラフィックストリームは選択的にフォワードリンクを介して不連続に送信され、第１セットのトラフィックストリームよりも低い優先度を有している。不連続な送信は、時間内に互いに隣接しないフレーム（すなわち、不連続なストリームを含まないフレームは不連続なストリームを含むフレーム間に送信される）上の送信を意味する。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、フォワードリンクに関する任意の容量は、第２セットのトラフィックストリームに割り当てられる。ここで第２セットの各部は１つ以上のフレームを使用することによりフォワードリンクに関して不連続に送信される。この実施形態において、第２出力パワーレベルはフォワードリンクに関して第２セットのトラフィックストリームからフレームの群を同時に送信することに関連する。そして、第１の出力パワーレベル（すなわちフォワードリンクを介して第１セットのトラフィックストリームを送信することに関連する出力パワーレベル）と第２の出力パワーレベルの和は最大パワー限度よりも大きくない。特に好ましい第１及び第２の出力パワーレベルの和は複数の時間フレームにわたって一定レベル（好ましくは最大パワー限度）で維持される。本発明が高速のフォワードリンクパワー制御システムに関連して実行されるときに、本発明を実行するのに必要なパワー割当ての決定は好ましくは基地局受信機に配置されたパワーマネージャにおいて行なわれる。一方、システムが複数の基地局送信機に対するサービスを行なう基地局コントローラを含む場合は、パワー割当ての決定は基地局コントローラ内に配置されたスケジューラにおいて行なわれ、適当な基地局送信機に送信される。
【００１３】
本発明のさらなる一面によれば、フォワードリンクに関して利用可能な容量が１つまたはそれ以上のフレームの群にわたって存在し、第２セットのトラフィックストリームに割り当てられる場合には、第２セットのトラフィックストリームにおける少なくとも１つのフレームは、まず、意図する受信移動局による正しい復調に十分でない第１のシンボルエネルギでフォワードリンクを介して送信される。この実施形態においては、まず第１のシンボルエネルギで送信された第２セットのトラフィックストリームにおける少なくとも１つのフレームは、後のタイミングで、意図する受信移動局による正しい復調のためにそれ自身十分でないさらなるシンボルエネルギで再送される。少なくとも１つのフレームの再送は、受信したシンボルエネルギの和が意図する受信移動局による正しい復調のために十分なエネルギになるまで１度以上実行される。
【００１４】
フレームが、意図する受信移動局による正しい復調のために十分でない第１のシンボルエネルギ量でまず送信される場合、その移動局は、受信フレームが誤って受信されたと決定し、所定のプロトコルによって基地局に通知する。プロトコルは肯定あるいは否定の確認応答プロトコルである。言い換えると、移動局はそれが情報を正しく復調できるときは肯定の確認応答を送信し、他方、移動局は情報を正しく復号できないときはいつでも否定の確認応答を送信する。基地局は移動局で受信した情報のシンボルエネルギを推定できるので、移動局は、いずれかのプロトコルが使用されたときエネルギ情報を基地局に送信する（これは必須ではない）。すなわち、移動局へのフレームの再送のためのパワーレベルを選択するのに移動局から基地局への付加的なエネルギ情報の明示的な送信は、本発明では必須の事項ではない。
【００１５】
本発明のさらなる側面によれば、第１セットのトラフィックストリームは少なくとも１つの一定ビットレートのトラフィックストリームと少なくとも１つの可変ビットレートトラフィックストリームを含み、一定ビットレートにおけるフレームと第２セットのトラフィックストリームにおけるフレームとは時間的に互いにオフセット関係を有する。第２セットのトラフィックストリームにおけるフレームの群は、異なる長さを有するメッセージを選択的に含む。さらにトラフィックストリームの各々は異なるフレーム長さを有する。
【００１６】
意図する受信移動局での正しい復調に十分でないシンボルエネルギで基地局からトラフィック情報をまず送信し、次に、意図する受信移動局での正しい復調のために十分でないそれ自身による付加的なシンボルエネルギで基地局から同じトラフィック情報を再送する本発明の側面は、時間ダイバーシチを獲得するために、フォワードまたはリバースリンク送信において概して適用される。言い換えると、本発明のこの側面は、上記の実施形態において述べた特定のトラフィックストリームの１つを単に送信するためではなく、任意のトラフィックストリームを送信するのに用いられる。
【００１７】
本発明の詳細な説明
図１は、セルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示１０である。グラフィックな表示１０は時間フレーム１８ａ−ｆを含む時間期間を包囲する。時間フレーム１８ａ−ｆは例えば２０ミリ秒の時間である。グラフィックな表示１０は３つの一定ビットレートのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃを含むフォワードリンクトラフィックを送信する通信システムの使用を含む。すべてのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃはすべての時間フレーム１８ａ−ｆの間に送信される。さらに、３つの可変ビットレート（ＶＢＲ）トラフィックストリーム１４ｄ−ｆがグラフィックな表示１０で示されている。ＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆは、オンとオフの状態を行き来し、各時間フレーム１８ａ−ｆの間変化する送信レートを有する。
【００１８】
トラフィックストリーム１４ａ−ｆは例えばＣＤＭＡ変調を用いて共通のチャネルを介して同時に送信される。表示１０により示されたフォワードリンク内で、時間フレーム１８ｃは最も負荷が大きくなる。これは、基地局で要求される出力パワーは時間フレーム１８ｃの間に最大になるからである。より詳細には、ＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆの要求のために時間フレーム１８ｃは、他の時間フレーム１８ａ−ｆよりもより大きなパワーを必要とする。２つのトラフィックストリーム１４ｅ、１４ｆは比較的低いビットレートのために時間フレーム１８ｃの間でほとんどパワーを要求されないので、時間フレーム１８ｅは最も小さな負荷となる。グラフィックな表示１０の空白の領域２２は未使用のパワー、すなわち通信システム内で利用可能は容量を示す。
【００１９】
図２は、時間フレーム１８ａ−ｆを包囲する期間のセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。グラフィックな表示はトラフィックストリームに対する通信システムの使用を示す。送信されたトラフィックは３つのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃと、３つのＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆを含む。トラフィックストリーム１４ａ−ｆは図１に示すグラフィックな表示に関して前述した方法により送信される。さらに、図２のグラフィックな表示はＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂを示す。ここでＡＢＲトラフィックストリーム２０ａはＡＢＲトラフィックストリーム２０ｂと比較して高い優先度を有しているものとする。ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂは例えばＣＤＭＡ変調を用いてトラフィックストリーム１４ａ−ｆとして同じチャネルを介して同時に送信される。
【００２０】
図１に示すグラフィックな表示の空白の領域２２によって表されるように、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂは残りの利用可能基地局出力パワーの全てを使用する。この例では、基地局は各時間フレーム１８ａ−ｆにおいてフォワードリンクにＣＢＲ及びＶＢＲトラフィックを載せる。次に基地局は、各フレームの間におけるＣＢＲ及びＶＢＲの送信に必要なパワーと最大出力パワー値とを比較することにより、どの時間フレーム１８ａ−ｆが、ＡＢＲトラフィックの送信に利用可能な余分な容量をもっているのかを決定する。次に基地局は使用されないで残っている利用可能な送信パワーを利用するために、ＡＢＲトラフィックをスケジュールあるいは送信する。ＡＢＲトラフィックの送信は、ＡＢＲトラフィックストリームの各々の相対的な優先度に応じて実行される。このスケジューリング方法は、ＣＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲトラフィックのフレーム長さが一致しているので、図２に示す例において可能である。ここでＣＢＲまたはＶＢＲストリームは、これらのストリームに対するサービス要求の品質が満たされる限り、ＡＢＲストリームと同様の方法で利用可能な送信パワーを満たすのに使用される。
【００２１】
基地局は、使用されないで残っている利用可能なフォワードリンク送信パワーを活用するために、ＡＢＲトラフィックストリームをいかにもっとも良い方法でスケジュールあるいは送信するのかを決定するのに種々の方法を適用する。例えば、送信のために蓄積された種々のＡＢＲストリームの各々を送信するのに必要とされるパワーを決定した後、基地局は、利用可能な容量に等しいパワー要求で１つ以上のＡＢＲストリームを単に選択する。一方、基地局は、送信のために蓄積されたすべてのＡＢＲストリームの間で利用可能な容量を均等に分割する。さらにＡＢＲストリームは不連続で送信される。不連続な送信とは時間的に互いに隣接しないフレームの送信を意味する（すなわち、不連続なストリームを含まないフレームは、不連続なストリームを含むフレーム間に送信される）。
【００２２】
以下に詳細に説明するように、送信のためのストリームをスケジューリングするにおいて、基地局は全パワー（移動局で送信された情報を正しく復調するのに基地局推定が要求されるパワーレベル）で与えられたＡＢＲストリームを送信することを選択するか、あるいは、基地局は、最初は、正しい復調のために要求される全パワー以下でＡＢＲトラフィック情報を送信し、後のタイミングで全パワー以下で再び同じトラフィック情報を再送することを意図的に選択する。同じトラフィック情報の多重送信を受信している移動局は、トラフィック情報を正しく復調するために、バッファ内で両方の送信をシンボル単位で組合わせる（和を求める）。一実施形態においては、最初は、意図する受信機によって正しく復調するのに十分なパワーでどのストリームも送信されないように、基地局は多数の異なるストリーム間でパワーを割り当てる。意図する受信機によって正しく復調するのに十分なパワー以下でトラフィック情報を最初は送信し、次に後のタイミングで同じ情報を再送することによって、基地局はＡＢＲ送信に関連した時間ダイバーシチを獲得することができる。フェージング環境において、これは、要求された全Ｅb／Ｎoを低くする。使用されないパワーを割り当てることに関して基地局が調整できる他のパラメータは、送信レートと、送信されたストリームの符号レートである。
【００２３】
上記した方法でフォワードリンクを完全に満たすことの１つの利点は、フォワードリンクに関して基地局によって送信される全パワーＩorは一定であることである。フォワードリンクの負荷(loading)の整合性は単にパワー制御を推し進める。しかしながら、フォワードリンクに関して利用可能なエネルギの全てを使用する必要はない。さらに、たとえすべての利用可能なエネルギが使用されるときでも、残りのパワーを完全にＡＢＲトラフィックストリームで満たす必要はない。例えば、付加的なＣＢＲあるいはＶＢＲトラフィックストリームをフォワードリンクを介して送信するのに十分なパワーがあるときには、例えば、利用可能な容量がＣＢＲあるいはＶＢＲトラフィックストリームを送信するのに使用される。
【００２４】
図３は、時間フレーム１８ａ−ｆを包囲する期間のセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示５０である。グラフィックな表示５０は、３つのＣＢＲトラフィックストリーム１４ａ−ｃと３つのＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆを含むトラフィックを送信する通信システムの使用を示す。トラフィックストリーム１４ａ−ｃはグラフィックな表示１０，３０に関して前述した方法で送信される。しかしながら、グラフィックな表示５０において、ＶＢＲトラフィックストリーム１４ｄ−ｆにおけるフレームは、時間フレーム１８ａ−ｆに関してオフセット関係にある。グラフィックな表示５０におけるフレームオフセットは、ピークプロセシング（すなわち、同時に処理されねばならない情報の量）、ピークバックホール処理peak backhaul usage（基地局送信機（ＢＴＳ）や基地局コントローラ（ＢＳＣ）などの他の基盤要素に送らなければならない情報の量）、通信システム内の遅延を低減する。この種のフレームオフセットは良く知られている。
【００２５】
さらに、図３に示すオフセットは時間フレーム１８ａ−ｆ内で要求される全送信パワーを実質的に変化させる。ＴＩＡ／ＥＩＡ暫定標準に従って動作するＣＤＭＡ無線電話システム（名称：“移動局−二重モード広帯域スペクトル拡散セルラシステムのための基地局両立性標準”、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５，１９９３年７月、この内容はここに引用例（ＩＳ−９５）として組み込まれている）においては、時間フレーム１８ａ−ｆ内に１６の可能な時間オフセットが存在する。従って送信パワーレベルは、各フレーム内で１６回まで変化する。送信パワーレベルが１６回変化するとき、トラフィックストリームの数が大きいので負荷の統計的平均化が発生する。それにもかかわらず、送信パワーレベルに実質的な変化が発生する。これは、ＡＢＲストリーム２０ａ、ｂに対するパワーの割当てを困難にする。しかしながら、超高速のパワー制御方法が可能である。このパワー制御方法は、概してストリーム及び秒あたり８００回で動作し、従って、要求されたストリームあたりの送信パワーを１．２５ミリ秒ごとに増加あるいは減少させる。高速フォワードリンクパワー制御は米国出願ＮＯ．０８／８４２９９３号（名称：フォワードリンクパワー制御のための方法及び装置）に開示されている。この米国出願は本発明の譲受人により所有され、その内容はここに引用例として組み込まれている。
【００２６】
グラフィックな表示１０，３０，５０のフレーム１８ａ−ｆはすべて同じ時間長さである。好ましい実施形態においてはそれらは２０ｍｓの時間長さである。さらに、異なる長さのフレームを使うことも可能である。例えば、２０ｍｓの長さのフレームと混合された５ｍｓの長さをもつフレームを使用可能である。他方、４０ｍｓなどのより長い時間長さをもつフレームを２０ｍｓの時間長さのフレームと混合することも可能である。
【００２７】
図４は、時間フレーム１８ａ−ｆを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示７０である。グラフィックな表示７０は基地局出力パワーレベルを一定のレベルに維持するのに適したスケジューリング方法を示している。図２に示すシステムの場合と同様に、図４に示すシステムにおいて、基地局は、使用されないで残っている利用可能な送信パワー（すなわち、図３に示すブロック２２）を活用するために、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、２０ｂの送信を予定する。ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂの送信パワーレベルは出力パワーを一定に維持するために動的に調整可能である。すなわち、基地局は、それが十分でない利用可能容量であるならば、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂのパワーを減らすことができる。２０ｍｓフレームの中央で調整が可能である。その結果、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、ｂの送信パワーレベルは動的な調整を使用するときには十分な受信に必要とするパワーレベルよりも低い。同様にして、基地局は当該基地局が利用可能な容量をもつならば、ＡＢＲトラフィックストリーム２０ａ、２０ｂのパワーを増やすことができる。図２に関して上記した種々のスケジューリング方法が図４に示すシステムの文脈において適用される。
【００２８】
ここで、基地局が、意図する受信機による正しい復調のために必要とされるパワー以下で最初にＡＢＲトラフィック情報を送信する上記の方法について述べる。当業者は、通信システムにおいて情報ビットを首尾よく送信するには、ビットあたりの最小エネルギ／ノイズスペクトル密度Ｅｂ／Ｎｏを必要とすることを理解している。ビットエラーの確率はＥｂ／Ｎｏの減少関数である。フレームは多数のビットから構成される。フレーム内の特定のビットがエラーであれば、フレームがエラーとなる。符号化なしの通信システムにおいては、フレームがエラーとならないためには、各ビットに対して高くて十分なＥｂ／Ｎｏが必要となる。しかしながら、符号化及びインタリーブされたシステムにおいては、そのような要求はかならずしも各ビットに要求されない。むしろ、これらのシステムは概してして最小の平均Ｅb／Ｎoを必要とする。符号化及びインタリーブされたシステムにおいて実際に必要とされる平均エネルギレベルは平均化、特に符号化及びインタリーブ処理の長さと、種々の時間に受信されるエネルギ量に依存する。
【００２９】
符号化及びインタリーブ処理は概して送信チャネルにおいてしばしば発生するフェージング効果に対処するために用いられる。ＩＳ−９５標準と両立する通信システムにおいて、符号化及びインタリーブ処理は、２０ｍｓフレームの長さに渡って実行される。すなわち、この種のシステムにおいては、フレームあたり受信される全エネルギは重要な量である。したがって、グラフィックな表示と本発明のシステム及び方法との関連性の理解のためには，送信エネルギ及びエラーレートのより詳細な説明が提供されることが重要である。
【００３０】
フレームごとに受信される全エネルギは、Ｅｔ／Ｎｏとして表される。フレームあたりＮの符号化シンボルがあり、それぞれが等しいＥｓ／Ｎｏを有するならば、
Ｅｔ＝ＮＥｓ／Ｎｏ
である。ここで、Ｅｓはシンボルのエネルギである。
【００３１】
（Ｅｓ／Ｎｏ）ｒｋｉをｋ番目のフレームのｉ番目のシンボルに対する受信Ｅｓ／Ｎｏとする。さらに、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋをｋ番目のフレームにおける受信エネルギとする。ｋ番目のフレームの間に受信するスペクトルノイズ密度に対するエネルギは、
（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋ＝Σ（Ｅｓ／Ｎｏ）ｒｋｉ
ｉ＝０
で表される。ｋ番目のフレームが正しく受信される（すなわち、ｋ番目のフレームが意図する受信機による正しい復調を可能にするのに十分なエネルギで受信される）確率は、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋに比例する。すなわち、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋが所定の値を越えるならばｋ番目のフレームは正しく受信された確率が高い。移動局で受信されるＥｓ／ＮｏはＰｒＣ／Ｎｏ／Ｒから決定される。ここでＰｒは受信パワー、Ｃは符号レート、Ｒは送信レートである。一方、Ｅｓ／Ｎｏは当業者に知られた多くの技術の任意の１つにより決定される。ＩＳ−９５システムなどのようなシステムの場合、Ｅｓは符号チャネルについて受信したシンボルあたりのエネルギであり、Ｐｒは符号チャネルについて受信したパワーである。
【００３２】
ＡＢＲトラフィックストリームの送信パワーが変化することが許されるならば、ビットレートあるいは受信Ｅｓ／Ｎｏが変化しなければならない。ＡＢＲトラフィックストリームの送信パワーの急速な変化が高い基地局出力パワーレベルを維持するために望まれる。しかしながら、新しい送信レートを信頼性をもって移動局に知らせることは困難である。ＩＳ−９５タイプのシステムにとって、出力パワーレベルは上述したように１．２５ミリ秒ごとに変化する。すなわち、受信Ｅｓ／Ｎｏは変化するようにすることができ、これより、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを変化するようにすることが可能である。（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを大変小さなエラー確率を提供するのに十分な大きさにするパワーレベルで送信するならば基地局はパワーを無駄にする。一方、基地局が低すぎるパワーレベルで送信するならば、フレームにおける高いエラー確率を引き起こす。
【００３３】
基地局は、符号チャネルを介して送信されるパワーの量に基いて移動局で受信（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを推定することが可能である。基地局は、符号チャネルを介して送信される符号化シンボルエネルギの和を算出することによりこの推定を実行することができる。全体の（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋは正しいフレーム受信の確率の良い表示となるから、基地局は、正しい受信の所望の確率をもつのに十分高いエネルギレベルを送信したかどうかを決定することができる。送信エネルギレベルが高くない場合、基地局は、補償により所望の送信（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋに近づけるために、フレームの後部の間に送信パワーレベルを増やすことができる。同様にして、基地局がフレームの前部において必要とされるエネルギよりも多いエネルギを送信するならば、フレームの後部でエネルギ量を減らして、節約したエネルギを残りの符号チャネルに適用することができる。基地局は実際に（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋを計算することは必要でなく、その代わりに、正規化されたシンボルエネルギ値を計算する。基地局は、当業者に知られた任意の方法を用いてフレームあたりの必要な正規化全送信エネルギを決定することができる。
【００３４】
上記したように、本発明は移動局から基地局への余分なエネルギ情報の明示的な送信を行なうことなしに使用可能である。特に、移動局は受信フレームが正しく受信されたかどうかを決定でき、基地局との確認応答プロトコルを実行する。そのプロトコルは、肯定あるいは否定の確認応答プロトコルである。言い換えると、移動局は、情報を正しく復調することができるならば肯定の確認応答を送信し、情報を正しく復調できないときはいつでも否定の確認応答を送信する。本発明に関連して用いられる２つの具体的な確認応答プロトコルについて図５及び図６を参照して以下に述べる。過去のパワー制御が用いられるならば、基地局は移動局で受信される情報のシンボルエネルギを推定することができる。次に移動局はいずれかのプロトコルが使用されるときにエネルギ情報を基地局に送り返す。しかしこれは必須ではない。すなわち、そのようなエネルギ情報の移動局から基地への送信は本発明においては選択事項である。
【００３５】
送信パワーの量を動的に変化させることは移動局受信機における復調処理に悪影響を及ぼす。受信機において、最適なプロセスは、各シンボルに対する信号対ノイズ比によって蓄積されたシンボルの振幅を重み付けすることである。そのような復調処理は米国特許出願０８／９６９３１９号（名称：シンボル蓄積を用いた時間能率再送のための方法及び装置）に開示されている。これは、本発明の譲受人によって所有されており、その内容はここに引用例として組み込まれている。たいていのＩＳ−９５実装において、重み付けは共通のパイロット信号を使用する。これは符号チャネルパワーはフレームにわたって一定であり、パイロットＥｃ／Ｉｏは信号対ノイズ比の縮尺値である。（米国特許出願０８／８４２９９３に記載されているような）高速フォワードリンクパワー制御においては、パワーはフレーム内で変化し、これによって符号チャネルのパワーは共通パイロット信号に対して定比例しない。フレーム内のパワー変化は問題ではない。これは、必要ならば適切な重み付け方法を開発することができるからである。しかしながら、基地局が１つ以上の他の符号チャネルについてそれを使用するために、符号チャネルの送信エネルギを減らすときに、重み付けは大変異なってしまい、移動局は基地局が使用しているパワーを見逃してしまう。例えば、第１のフレームの終端でのグラフィックな表示５０のＡＢＲストリーム１４ｆに適用される重み付けは、第２のフレームの終端で適用される重み付けよりもはるかに大きくなる。ここで、大量のパワーが第１のフレームの終端でストリームに対して送信され、少ないパワーが第３のフレームの終端で送信されることに注目されたい。このような状況において正確な重み付けを行なうために、移動局は受信シンボル内のエネルギとノイズを推定して最適な重み付けを適用する。
【００３６】
上記の段落で説明したような重み付けに対して共通のパイロットチャネルを使用するのではなく、専用のパイロットチャネルを用いる重み付けを開発することも可能である。専用のパイロットチャネルは特定の移動局に向けられたパイロットである。専用のパイロットパワーは特定の移動局に送信されるパワーの一部である。専用のパイロットでは、データチャネルについての送信パワーに比例してパイロットレベルを調整することが可能である。この方法の欠点は、位相推定器の変動を増大させる影響を及ぼしパフォーマンスを低下させてしまう。さらに、重み付けに対する専用のパイロットチャネルによる方法は、非ＡＢＲサービスが移動局に送信されている場合には機能せず、そのような非ＡＢＲサービスは適切なパフォーマンスに対して高いパイロットレベルを必要とする。そのような場合において、専用パイロットのレベルは高いレベルに維持され、それによってパワーを無駄にしかつ、重み付けの開発に対する専用パイロットチャネルの使用を妨げる。
【００３７】
上記した状況下では、移動局は少ないエラーでストリームを復調（すなわちストリームを正しく復調）するのに十分なパワーでＡＢＲトラフィックストリームを受信することができない。移動局は、フレームが重要な損失を受けたか否かを決定するために、サイクリックリダンダンシー（ＣＲＣ）ビットをチェックする処理と、再符号化されたシンボルエラーレートを試験する処理と、全受信エネルギをチェックする処理の組合わせを使用することができる。当業者に知られた他の方法も使用可能である。
【００３８】
本発明によれば、フレームがエラーであると決定されたとき、移動局はフレームに対する受信符号シンボルをバッファに蓄積する。本発明の一実施形態によれば、移動局は次にフレームにおいて受信したエネルギに基いて（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋを計算する。必要なエラーレートで復調されるフレームに必要な付加的な（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋの量が推定される。移動局は基地局に対して否定の確認応答を送信し、これは余分に必要とされる（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋの量の推定を含む。必要となる全（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋは、基本チャネルまたはＤＣＣＨチャネルに対して必要な外部ループパワー（または閾値）に基いてこのパワー制御方法に於いて推定可能である。米国特許出願０８／８４２９９３（上述）は必要な外部ループパワーに基いて必要な全（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋを推定するための方法を開示している。
【００３９】
他方、使用中のチャネルに対する別個の外部ループパワー制御方法がある。フレームが正しく受信されない（すなわち不要な数のエラーを有する）とき、（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋは十分ではない。すなわち、最適なパワーレベルは、前回の試みが正確に受信できなかったという事実を考慮した条件付統計によって決定される。必要な余分の（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋの量を送信する代わりに、移動局は受信した（Ｅｔ／Ｎｏ）ｒｋの量を基地局に送信することができる。移動局はまた、基地局に送信される情報の正しい復調のために必要とされる量の推定を含む。
【００４０】
図５は、本発明の方法の実行に適した通信システムの基地局と移動局間の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインを示すグラフィックな表示９０である。グラフィックな表示９０の確認応答プロトコルは上記したパワー制御方法において使用可能である。グラフィックな表示９０の方法の好ましい実施形態は、ＩＳ−９５第３世代のシステムにおいて実行される。ＩＳ−９５第３世代のシステムにおいて、フォワードリンクに関するＡＢＲトラフィックストリームの送信には追加チャネル（Ｆ−ＳＣＨ）が使用可能である。追加チャネルは概してスケジューリングチャネルである。しかしながら、それは固定あるいは可変チャネルであってもよい。Ｆ−ＤＣＣＨとＲ−ＤＣＣＨはそれぞれフォワード及びリバース制御チャネルである。本発明に従ってフォワードリンクに関するＡＢＲトラフィックストリームの送信に追加チャネル（Ｆ−ＳＣＨ）が使用されるとき、ＤＣＣＨチャネルのエラーレートは概して追加チャネル（Ｆ−ＳＣＨ）のエラーレートよりも低い。グラフィックな表示９０の確認応答プロトコルにおいて、基地局はメディアアクセス制御（ＭＡＣ）メッセージ９４及び９８におけるスケジュールを移動局に送信する。スケジュールは送信されるフレームの数、送信レート、フレーム番号（これらに限定されない）を含む送信に関する多くの状況を移動局に知らせる。本発明の一実施形態において、ＭＡＣメッセージ９４は移動局に使用される送信レートを提供する。この実施形態では、移動局はＦ−ＳＣＨを受信する試みを継続的に行なう。
【００４１】
基地局は、２つの無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）フレーム１０２，１０６を移動局に送信しなければならないことを示す。ＲＬＰは通信システムの上位層フレーミングプロトコルである。ＴＩＡ標準ＩＳ−７０７に記載されたそれと類似のＲＬＰが使用可能であるが、多くの異なる上位層フレーミングプロトコルが使用可能である。次に、ＲＬＰフレームはまさに物理層フレームにマッピングするものと仮定されるが、これは必ずしも本発明の一部ではない。ＲＬＰフレーム１０２、１０６のシーケンス番号はそれぞれ、ｋ及びｋ＋１である。ＲＬＰフレーム１０２、１０６はそれぞれ、物理的フレームｉ＋１及びｉ＋２の間に送信される。移動局がＲＬＰフレームｋ＋１（１０６）の送信を正しく受信するとき、それはメッセージ１１２を使用するフレームを確認する。基地局はＲＬＰフレームｋ（１０２）の確認応答を受信しないので、基地局は、ＲＬＰフレームｋは物理的フレームｉ＋５（１１０）の間に再送されることになっていることを示す、ＭＡＣメッセージ９８における新たなフォワードリンク割り当てを送信する。移動局はＭＡＣメッセージ９８から、それはフレームｉ＋５（１１０）の間に受信した信号と、フレームｉ＋１（１０２）の間に受信した信号とを組み合わせなければならないことを把握する。物理的フレームｉ＋１が物理的フレームｉ＋５の間に再送された後、移動局は、再送された物理的フレームｉ＋５において各シンボルに対して受信したエネルギと、フレームｉ＋１（上記のようにバッファに蓄積されている）の間における元の送信の受信エネルギとを組み合わせ、以下に述べるようにフレームの組み合わされた受信エネルギを復号する。
【００４２】
移動局は、確認応答メッセージ１１４を使用してフレームｉ＋６の間にＲＬＰフレームｋを確認する。この確認に基く方法では、エネルギ不足は基地局に送信されない。さらに、さらなる実施形態において、エネルギ不足はＲＬＰフレームｋ＋２の確認応答とともに基地局に送信される。すなわちこの実施形態では、確認応答はいつも、エラーであった第１のフレーｍから要求される余分の（Ｅｔ／Ｎｏ）ｋの量の推定を含んでいる。しかしながらこの方法は、フレームシーケンスの最後のフレームが移動局によって正しく受信されなかった場合にはうまくいかない。
【００４３】
基地局が確認応答が移動局から受信されなかったことを決定し、そのメッセージを再送することを望んだとき、基地局はメッセージを送信するときのレベルを決定する。基地局は、移動局によって必要とされたエネルギの量に関するフィードバック情報に基づいてレベルを選択することができる。あるいは、基地局は、移動局がすでに受信したエネルギの量を推定し、これを再送するときのレベルを決定するのに使用する。一実施形態では、再送のために選択されたパワーレベルは、元のメッセージのシンボルエネルギと再送されたメッセージが受信バッファ内で組み合わされるときに、正しい復調のために必要な最小パワーレベルに対応する。基地局は、フォワードパワー制御からの情報と、送信レートと、伝播状態と、フレームを送信するのにすでに使用されたパワーの量と、伝送路損失を用いて、移動局がすでに受信したエネルギ量を推定することができる。この推定を行なうのに用いられる実際の情報は、基地局で利用可能なこれらのあるいは他の任意のパラメータを含む。他方、基地局は単に固定パワー（あるいはフォワードパワー制御レベルに関して固定のパワー）を移動局に送信することが可能である。この固定パワーレベルは基地局によって予め決定される。
【００４４】
再送フレームの身元を提供するために基地局がメッセージ９８を移動局に送信する明示的な方法に代わって、移動局は、送信データからまずまずの正確さで再送されたフレームの身元を暗黙のうちに決定することができる。例えば、フレームｉ＋５が、フレームｉ＋１などの確認応答されなかった以前のフレームにおいて受信したデータに一致するかどうかを決定するのにユークリッド距離が使用される。すなわち、メッセージ９８の明示的な再送はこの発明では必要とされない。この代わりの実施形態では、移動局は、現在のフレームから受信したシンボルと、移動局のバッファに蓄積されているすべての以前のフレームからのシンボルと比較する。移動局が、再送されたフレームがすでにバッファ内にあるフレームに対応すると決定したのなら、移動局は、各シンボルに対するエネルギを組み合わせて当該フレームを復号することを試みる。
【００４５】
図５に示すプロトコルの代わりの実施形態においては、メッセージ９４は必要とされない。メッセージ９４は上記の実施形態では、フレーム１０２及び１０６が送信されることを移動局に示すために使用される。この代わりの実施形態において、移動局は、現在のフレームが新たなフレームであるか再送されたフレームであるかを、上記したユークリッド距離解析を用いて送信されたデータからまずまずの正確さで暗黙のうちに決定する。
【００４６】
図６は、基地局と本発明のシステムにおける実行に適した移動局の間の否定の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインを示すグラフィックな表示１２０である。グラフィックな表示１２０の否定確認応答プロトコルは上記したパワー制御方法において使用される。
【００４７】
グラフィックな表示１２０の否定の確認応答プロトコルにおいて、基地局は、ＲＬＰフレーム１０２，１０６を送信すべきであること、及びＭＡＣメッセージ９４によって物理層フレームを送信すべきであることを移動局に知らせる。基地局は次にフレーム１０２，１０６を移動局に送る。移動局がＲＬＰフレーム１０２を正しく受信しなかったときに、移動局は否定の確認応答１１６を基地局に送る。基地局は次に前記した方法によりメッセージ９８を送り、フレーム１０２の情報はフレーム１１０として再送される。
【００４８】
否定確認応答に基くプロトコルの欠点の一つは、基地局は否定の確認応答が移動局から受信されなかったときに、フレーム１０２を再送するための行動を起こすことができないということである。ＡＢＲトラフィックでは、フォワードリンクに関して送信されるフレームがエラーとなる確率は、リバースリンクに関して送信される否定の確認応答がエラーとなる確率よりもはるかに大きい。これは、フォワードリンクに関して多数ビットでフレームを送信するのに要するパワーの量は、確認応答を送信するのに必要となるパワーの量よりもかなり高いためである。否定の確認応答プロトコルは、フレームが再送されていることを示すためにＭＡＣメッセージ９８を使用することができる。ＭＡＣメッセージ９８は、図５に示される確認応答プロトコルのために用いられるそれと類似している。否定の確認応答プロトコルは、図５に示す確認応答プロトコルに対して述べられたプロトコルに類似する再送フレームの身元を決定するための暗黙の方法としても使用できる。
【００４９】
否定確認応答に基くプロトコルのいくつかの他の実施形態が可能である。その１つの実施形態では、基地局は、元の送信のフレームについては移動局に通知せず、フレームが送信される時間間隔について移動局に通知する。移動局は全ての物理的フレームを復調する。移動局がＲＬＰフレームｋ＋１を正しく受信できなかった場合には、Ｒ−ＤＣＣＨに関して（ｋ番目のフレームを含む）喪失フレームに対する否定確認応答を送信する。このプロトコルの欠点は、移動局が、種々のフレームからのシンボルエネルギを蓄積するのに用いられるメモリをいつ開放するのかを知らないことである。この欠点はいくつかの方法により克服できる。１つの方法は、固定された量のメモリを提供し、移動局がさらなるメモリが必要になったときには、最も前に受信した物理層フレームシンボルエネルギを廃棄させることである。他方、移動局は、所定時間よりも過去に受信した物理層フレームに対応するメモリを廃棄することができる。
【００５０】
このプロトコルのさらなる欠点は、移動局は、エラーの状態で受信したフレームに対する迅速な否定確認応答をいつ送信するのかを知らないことである。この欠点は、２，３のフレームのみが第１の送信に関して正しく受信されるという事実により助長される。この欠点は、基地局がＦ−ＤＣＣＨに関する移動局に対して第２の完了（done）メッセージをしばしば送信することにより克服できる。この完了メッセージは、基地局が一連のフレームを送信したことを移動局に知らせて、移動局が受信すべきだったフレームを決定することを可能にする。移動局は次に受信しなかったフレームに対する否定の確認応答を送信する。任意の完了メッセージは、フレームが送信されることを示すメッセージなど、他の任意のメッセージと組み合わせることが可能である。
【００５１】
重要なことだが、前記したように、フレームが、意図する受信機による正しい復調を可能にするのに十分でないエネルギで最初に送信されて、その後再送されたときには、この再送は時間ダイバーシチを提供する。その結果、（再送を含む）フレームの全送信エネルギは低い。言いかえると、初期送信とフレームの再送の両方に対する組み合わせシンボルエネルギは、フルパワー（すなわち、意図する受信機による正しい復調を自身で可能にするのに十分なパワーレベル）で最初にフレームを送信するのに必要とされるエネルギよりも低い。このことは、この再送の方法が使用されるとき、所定のビットエラーレートまたはフレームエラーレートに対する必要なＥｂ／Ｎｔは低いことから判断することができる。
【００５２】
さらに、高速フォワードリンクパワー制御（米国特許出願０８／８４２９９３は、上記した再送方法を利用するＡＢＲトラフィックストリームの場合にはそれほど重要ではない。高速フォワードリンクパワー制御は、再送方法がパワー制御の一形態であるのでそれほど重要ではない。さらに、高速フォワードリンクパワー制御は、再送の方法が使用されているときにはそれほど重要ではない、なぜなら、高速フォワードリンクパワー制御は、移動局でＥｂ／Ｎｔを一定に維持しようとするからである。すなわち、ＡＢＲサービスに対しては高速フォワードリンクパワー制御を使用しないほうが望ましい。
【００５３】
フォワードリンクの場合において、基地局は、基地局からのチャネルに対してさらなるパワーを供給することができないときに、そのチャネルに対する送信パワーを調整する。これは例えば、ＶＢＲユーザまたは一連のＶＢＲユーザにおいて、より高い優先度のストリーム（ＣＢＲまたはＶＢＲストリーム）あるいは一連の高い優先度のストリームが異なる伝送路損失または伝播状態であるためにさらなる送信パワーが必要になったとき、または、フォワードリンク伝送路損失が移動ユニットと基地局との間で増大したときに発生する。
【００５４】
本発明は、ＣＢＲ及びＶＢＲストリームなどのフォワードリンクサービスを送信するための基地局負荷における変形例及びパワー制御による変形例に関して説明した。しかしながら、本発明は、リバースリンクに関する送信を含む他の状況にも適用することができる。
【００５５】
リバースリンクにおいて重要なパラメータは、ノイズの全体量のレベルが基地局での熱ノイズのレベルを越えて上昇することである（以下ではこれを”熱を越えた上昇”と呼ぶ）。この熱を越えた上昇は、リバースリンク負荷に対応している。負荷を有するシステムは熱を越えた上昇を所定の値近辺に維持しようとする。熱を越えた上昇が余りにも大きい場合にはセルの範囲が減らされ、リバースリンクが不安定になる。熱を越えた上昇が大きいことは、瞬間的負荷の小さな変化を引き起こし、移動局の出力パワーの大きな変動につながる。しかしながら、熱を越えた上昇が小さいことは、リバースリンクの負荷が小さいことを示し、利用可能な容量を消費してしまう可能性がある。ここで当業者ならば、リバースリンクの負荷を決定するために上記熱を越えた上昇を測定すること以外の方法を用いることができることは勿論である。
【００５６】
ＡＢＲトラフィックストリームはまた、熱を越えた上昇を一定に維持するためにリバースリンクに関する利用可能な容量を割り当てることができる。基地局は、高レートＲＬＰ制御によりリバースリンク送信を制御することができる。ＩＳ−９５の第３世代は、パイロットと、Ｒ−ＦＣＨと、Ｒ−ＳＣＨと、Ｒ−ＤＣＣＨとを同時に制御する単一のパワー制御ストリームを有する。このＩＳ−９５の実施形態においては、チャネル間のパワー割り当てを制御するためにより遅いシグナリングが使用される。概してＲ−ＳＣＨは、高レートのデータストリームを抱えているので送信パワーの多くを必要とする。すべてのチャネルが高レートのパワー制御ストリームにより制御されるならば、基地局が負荷を制御するためにＲ−ＳＣＨに関するパワーの低減を必要とするときに、すべてのチャネルのパワーが減らされる。このことは、パイロット、Ｒ−ＦＣＨそしてＲ−ＳＣＨとが低すぎるレベルで基地局で受信されることになり好ましいことではない。
【００５７】
基地局から移動局への別個の高レートパワー制御が、ＩＳ−９５第３世代システムに関するリバースリンクパワー制御に対して用いられる。リバースリンクに対するパワー制御レートは、秒あたり８００ビットである。同じレートが他のチャネルとは独立にＲ−ＳＣＨを制御するのに使用されるが、８００ｂｐｓレートは、必要以上に大きい基地局送信パワーを必要とする。すなわち、Ｒ−ＳＣＨに対するパワー制御レートは、フェージング状態において完全に維持する必要が無いのでいくぶん低いものとなっている。さらに、Ｒ−ＳＣＨに対するパワー制御は、Ｒ−ＳＣＨ、Ｒ−ＤＣＣＨ、パイロットを制御する主パワー制御ストリームに関してオフセット関係をもつ。パワー制御ビットストリームの代わりに、この相対パワー制御を提供するためにシグナリングメッセージあるいは他のシグナリングストリームが移動局に対して送信される。
【００５８】
他の実施形態において、自身の個々のパワー制御ストリームに関してすべての移動局に補正を提供するために、別個の低レートのパワー制御ストリームが使用可能である。これは、自身の個々のパワー制御ストリームに関する移動局に対するパワーの増大あるいは減少を特定する二進ストリームである。これは、増大、減少あるいは変化無しを示す３レベルの方法である。さらに、他の既知のパワー制御ストリームが別個の低レートパワー制御に用いることができる。
【００５９】
ここに開示された方法は、移動局が、正しい復調を可能にする受信パワーレベルで意図する受信機に送信されるべき全てのストリームを送信するのに十分でないパワーを有しているときに用いることができる。このような場合、移動局は、Ｒ−ＦＣＨ及びＲ−ＤＣＣＨを所望の出力パワーレベルに維持しようとするためにＲ−ＳＣＨに関する送信パワーを減らすことができる。この方法はフォワードリンクに関して使用される方法と類似している。基地局は、移動局からパワーを受信するので、送信中に必要とされるパワーの量は少量である。
【００６０】
図７は、グラフィックな表示１５０を示している。グラフィックな表示１５０は、本発明に使用するのに適した通信システムの基地局及び移動局間のリバースリンクに関する否定の確認応答プロトコルである。グラフィックな表示１５０の否定の確認応答プロトコルが上記したようなパワー制御方法において使用可能である。
【００６１】
リバースリンクのタイミング及び確認応答構造の多くがフォワードリンクに関して上記したのと同じ方法で動作する。ただし以下の例外がある。リバースリンクにおいて、移動局は、要求１７６によって高レートＡＢＲフレーム１６４，１６８を送信するための許可を要求する。基地局は、割り当てメッセージ１５２によってＡＢＲフレーム１６４、１６８をいつ送信するのかを移動局に知らせる。グラフィックな表示１５０の移動局は、エラーフレーム１６４の再送を要求する必要がない。しかしながら、基地局は、フレーム１６４がエラーであり、リバースリンクが利用可能な容量を有するときに再送を予定することを知る。さらに、基地局によって送信された否定の確認応答メッセージ１５６は、リバースリンクパワーフレーム１７２と送信するためのスロットを再送するための許可を含む。
【００６２】
フォワードリンクに関して上記した他の実施形態はリバースリンクに対しても適用可能である。例えば、リバースリンクの一実施形態において、移動局はＭＡＣメッセージ１７６を用いて送信を要求する必要がない。さらに、基地局はＭＡＣメッセージ１５２を用いてチャネルに対するアクセスを許可する必要がない。他の実施形態において、基地局は、メッセージ１７６を使用してメッセージを再送すべきフレームについて移動局に明示的に知らせる必要がない。
【００６３】
図８において、ブロック図は、本発明の実施形態に従う異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのスケジューラ８１２を含む基地局コントローラ（ＢＳＣ）８１０を示している。パワーを送信ストリームに対して割り当てるための種々の方法は、スケジューラ８１２を使用してソフトウェアによって行なわれる。本発明に従ってパワーを割り当てるためのソフトウェアを含むように変更されるスケジューラの動作は、米国特許出願０８／７９８９５１号（名称：フォワードリンクレートスケジューリングのための新たな改善された方法）に開示されている。これは、本発明の譲受人によって所有され、その内容はここに引用例として組み込まれている。図８に示す実施形態において、ＢＳＣ８００は、送信されるデータストリームのそれぞれに対するパワー割り当てを決定し、このパワー割り当て情報は次に基地局送信機システム（ＢＴＳ）８２０，８２２に送信される。基地局送信機システム（ＢＴＳ）８２０，８２２は、スケジューラ８１０でなされたパワー割り当て決定に従って種々のデータストリームを１つ以上の移動局８３０に送信する。
【００６４】
図９において、ブロック図は、各々が、本発明の他の実施形態に従って異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのパワーマネージャ８２１を含む、２つの基地局送信機８２０ａ、８２２ａを示している。図９に示す実施形態は、高速フォワードリンクパワー制御が適用されているときに有用である。これは、この実施形態では、パワー割り当て決定は（ＢＳＣ８００ではなく）ＢＴＳでなされ、それによって、ＢＴＳからＢＳＣへのフォワードリンクを介して送信されるパワーの送信による遅延及び、ＢＳＣ８００からＢＴＳへのパワー割り当て情報を除去するからである。図９に示す実施形態において、パワーをＡＢＲ送信ストリームに対して割り当てるための種々の方法は、パワーマネージャ８２１を使用してソフトウェアにより行なわれる。各パワーマネージャ８２１は、対応するＢＴＳによって送信されるデータストリームの各々に対するパワー割り当てを決定し、ＢＴＳは次に、パワーマネージャ８２１によって行なわれたパワー割り当て決定に従って、１つ以上の移動局８３０に対して種々のデータストリームを送信する。他の実施形態において、ＢＳＣにおけるスケジューラ８１０は、ＢＴＳにおけるパワーマネージャ８２１が実行するいくつかの一般的なパワー割り当て方法を設定する。これは、パワーマネージャ８２１は、ＢＴＳとＢＳＣ間の遅延を起こすことなしに短期間の変動を処理して、すべてのデータストリームにわたって整合性のあるスケジューリング方法を提供する。
【００６５】
要約すると、異なるスケジューリング方法が時間フレーム１８ａ−ｆの送信の間で可能である。フレームスケジューリング方法は、送信されるまで待機している複数の信号のうちどれが実際にフレームに挿入されるのかを決定するための一連の規則である。一スケジューリング方法において、基地局は、意図する受信移動局によって十分なパワーで受信されるトラフィックストリームを送信することができる。他方、フォワードリンクが第１の送信に関して意図する受信移動局による正しい復調を行なうのに十分なパワーで送信される場合に対応するスケジューリング方法が使用される。他の実施形態においては、基地局は、上記したように、少なくとも１回の再送なしに受信機による信頼性のある復調を可能にするのに十分なパワーでどのストリームも送信されないように、多数の異なるストリームに対してパワーを割り当てることができる。送信レート及び送信されたストリームの符号レートは基地局がこの場合に調整できる他のパラメータの一部である。さらに、本発明の一実施形態は、移動局がすべてのビットストリームを送信するのに十分なパワーを有していない場合に向けられている。この場合には、移動局は、Ｒ−ＦＣＨとＲ−ＤＣＣＨを要求されたパワーレベルに維持するなかでＲ−ＳＣＨに関する送信パワーを減らすことができる。この方法は、フォワードリンクに対して用いられたものと類似する。基地局は、移動局から何らかのパワーを受信するので、送信中に必要とされるパワーの量は少ない。ここに開示された方法のすべては呼のセットアップあるいはセットアップ後の送信における任意の時間に使用することができる。
【００６６】
好ましい実施形態についての上記の説明は、当業者が本発明を製造または使用することができるようにするために提供された。これらの実施形態に対する種々の変更は当業者にとってたやすいことであり、ここに規定された一般的原理は、発明能力を使用することなしに他の実施形態に適用可能である。すなわち、本発明は、ここに開示された実施形態に限定されるべきではなく、ここに開示された原理と新規な特徴に一致した広い権利範囲が与えられるべきである。さらに、請求の範囲におけるパラグラフ及びサブパラグラフは文字及び数により識別されているが、これらの表記は、関連する限定の重要度の順番あるいはステップが実行される順番を示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 利用可能な容量を有する複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図２】 フォワードリンクにおけるすべての利用可能な容量がＡＢＲトラフィックに割り当てられた複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図３】 時間オフセットが送信信号に適用される複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図４】 所定のスケジューリング方法が適用される複数の時間フレームを包囲する期間に対するセルラ通信システムのフォワードリンクにおけるトラフィックのグラフィックな表示である。
【図５】 本発明のシステムにおける実行に適した通信システムの基地局と移動局間の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインである。
【図６】 本発明のシステムにおける実行に適した通信システムの基地局と移動局間の否定の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインである。
【図７】 本発明のシステムにおける実行に適した通信システムの基地局と移動局間の否定の確認応答プロトコルのスケジューリング時間ラインである。
【図８】 本発明による異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのスケジューラを含む基地局コントローラを示すブロック図である。
【図９】 ２つの基地局送信機を示すブロック図であり、それぞれが本発明による異なるトラフィックストリーム間でフォワードリンクパワーを割り当てるためのパワーマネージャを含む。
【符号の説明】
８００ ＢＳＣ
８１０ スケジューラ
８２０、８２２、８２０Ａ、８２２Ａ 基地局送信機システム（ＢＴＳ）
８２１ パワーマネージャ
８３０ 移動局（ＭＳ）
Claims (17)
- 通信システムにおいて基地局から移動局へ情報を送信する方法であって、
フォワードリンク内の時間フレームの少なくとも一部を識別するステップ（Ａ）であって、前記フレームの識別された部分は、前記フォワードリンクを介しての予め送信が予定された任意のトラフィックストリームに加えて、少なくとも１つの、予め送信が予定されていないトラフィックストリームの少なくとも一部を送信するための利用可能な容量を有するステップ（Ａ）と、
前記フレームの前記識別された部分の間に、予め送信が予定されたトラフィックストリームと予め送信が予定されていないトラフィックストリームの一部とを同時に送信するステップ（Ｂ）と、
を具備し、
前記送信が予定されたトラフィックストリームと前記送信が予定されていないトラフィックストリームの和は、最大パワー限度よりも大きくない方法。 - ステップ（Ｂ）は、前記識別されたフレームの利用可能な容量の少なくとも一部を前記予め送信が予定されていないトラフィックストリームに割り当てるステップを具備する請求項１に記載の方法。
- 前記和は前記最大パワー限度に実質的に等しく、前記和は、前記請求項１のステップを反復することによって、複数の時間フレームにわたって一定に維持される請求項２に記載の方法。
- 前記予め送信が予定されていないセットのトラフィックストリームにおける１つのフレームの少なくとも一部は、意図した受信局による正しい復調に十分でない第１のシンボルエネルギで意図的に送信される請求項２に記載の方法。
- 前記第１のシンボルエネルギで予め送信された情報の少なくとも一部を前記フォワードリンクに関して再送するステップをさらに具備し、前記再送された部分は、前記意図した受信局による正しい復調のためにそれ自身十分でないシンボルエネルギで再送される請求項４に記載の方法。
- 受信したシンボルエネルギの和が前記意図した受信局による正しい復調を可能とする大きさになるまで、前記再送部分の再送を反復するステップを具備する請求項５に記載の方法。
- 前記予め送信が予定されたトラフィックストリームは、少なくとも１つの一定のビットレートトラフィックストリームと、少なくとも１つの可変ビットレートトラフィックストリームとを含む請求項６に記載の方法。
- 前記一定ビットレートトラフィックストリームにおけるフレームと、
前記予め送信が予定されていないトラフィックストリームにおけるフレームとは互いに時間的にオフセット関係にある請求項７に記載の方法。 - 前記予め送信が予定されていないトラフィックストリームは、異なる長さをもつメッセージを含む請求項８に記載の方法。
- 前記予め送信が予定されていないストリームからのトラフィックストリームは、前記予め送信が予定されているストリームからのトラフィックストリームとは異なるフレーム長さを有している請求項２に記載の方法。
- 前記さらなるトラフィックストリームは不連続に送信される請求項１０に記載の方法。
- 前記予め送信が予定されていないトラフィックストリームは、予め送信が予定されているトラフィックストリームよりも低い優先度を有している請求項１１に記載の方法。
- 前記予め送信が予定されているトラフィックストリームの少なくとも一つにおけるフレームと、前記少なくとも１つの予め送信が予定されていないトラフィックストリームにおけるフレームとは、互いに時間的にオフセット関係を有している請求項１に記載の方法。
- 前記予め送信が予定されているトラフィックストリームの少なくとも１つにおけるフレームと、少なくとも１つの予め送信が予定されていないトラフィックストリームにおけるフレームとは異なる長さを有する請求項１３に記載の方法。
- 前記通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調を使用する請求項１に記載の方法。
- 基地局と複数の移動局を有する無線通信システムにおいて、複数のトラフィックストリームを含むフォワードリンクは、前記基地局から前記移動局への少なくとも１つのチャネルを介して送信され、前記フォワードリンクは、最大パワー限度の影響を受け、前記基地局から前記移動局へ情報を送信するための装置は、
前記フォワードリンクに関して前記基地局から前記移動局へ１つ以上のトラフィックストリームの第１のセットを同時に送信することに関連する出力パワーレベルを決定し、前記出力パワーレベルと前記最大パワー限度とを比較し、第２のセットの１つ以上のトラフィックストリームの一部を送信するための利用可能な容量を有するフォワードリンクにおける少なくとも１つの時間フレームを識別する基地局コントローラ（Ａ）と、
前記フォワードリンクに関する少なくとも１つのフレームの間に、前記１つ以上のトラフィックストリームの第１のセットと、前記１つ以上のトラフィックストリームの前記第２のセットの一部とを同時に送信する基地局送信機（Ｂ）と
を具備する装置。 - 基地局と複数の移動局を有する無線通信システムにおいて、複数のトラフィックストリームを含むフォワードリンクは、前記基地局から前記移動局へ少なくとも１つのチャネルを介して送信され、前記フォワードリンクは、最大パワー限度の影響を受け、前記基地局から前記移動局へ情報を送信するための装置は、
前記フォワードリンクに関して前記基地局から前記移動局へ１つ以上のトラフィックストリームの第１のセットを同時に送信することに関連する出力パワーレベルを決定するための手段（Ａ）と、
前記出力パワーレベルと前記最大パワー限度とを比較するための手段（Ｂ）と、
１つ以上のトラフィックストリームの第２のセットの一部を送信するための利用可能な容量を有するフォワードリンクにおける少なくとも１つの時間フレームを識別するための手段（Ｃ）と、
前記フォワードリンクに関する少なくとも１つのフレームの間に、前記１つ以上のトラフィックストリームの第１のセットと、前記１つ以上のトラフィックストリームの第２のセットの一部とを同時に送信するための手段（Ｄ）と、
を具備する装置。
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