JP4695803B2 - 通信システムにおけるリンクの選択 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の技術分野）
本発明はフォワードチャネル（ｆｏｒｗａｒｄ ｃｈａｎｎｎｅｌ）制御に関し、より詳細には、オーバーヘッドの少ない、フォワードリンクを選択するための装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）システムでは、異なる無線基地局装置（Ｂｓｅ Ｔｒａｎｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ（ＢＴＳ））からの多重チャネルにわたってフォワードリンクに通信が生じる。フォワードリンクとは、ＢＴＳから移動局（ＭＳ）への通信のためのリンクである。リバースリンクはＭＳからＢＴＳへの通信のためのリンクである。通信がフォワード方向（順方向）に生じているチャネルは一般に「アクティブセット」と呼ばれ、アクティブセットのチャネルは移動局レシーバが変調を行っているチャネルである。いわゆる「隣接セット」のチャネルもまた、変調はされないが、ソフトハンドオフを行なうために監視されている。
【０００３】
信号が移動局に通信されるチャネルの数が増大するほど、ダイバーシチ性能（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）はより良好となる。しかしながら、この性能における改善は、他の移動局に対して利用可能なチャネルが減るほど、全体的なシステム容量を犠牲にして達成され、あるローディングポイントでは、ダイバーシチ利得は全てのソフトハンドオフ・フォワードリンク上で伝送される特大出力（ｅｘｔｒａ ｐｏｗｅｒ）を下回るであろう。従って、ＣＤＭＡシステムでは、性能と容量とが相反する。
【０００４】
パケットデータについては、ビットレラーレート（ＢＥＲ）は自動反復要求（ＡＲＱ）のようなフォワード誤り修正スキームによって求められる。目標フォワードエラーレート（ＦＥＲ）はパケットデータに対して１０〜１５％の範囲にあると予想される。音声伝送における１％の目標エラーレートおよび回路データ伝送における０．１％のエラーレートに比べて高いこのエラーレートを目標とする場合、ソフトハンドオフによる多重パスのダイバーシチ利益は著しく小さくなる。
従って、ＣＤＭＡシステムにおけるパケットデータ通信のための改善されたフォワードチャネル選択が必要である。
（図面の詳細な説明）
【０００５】
無線通信システムにおけるパケットデータ通信のための、少なくとも１つのアクティブリンクが選択されている。移動局（１０８）に作用する複数のアクティブ基地送信局（１０２〜１０４）に対してリバースリンクが測定される。最高の信号測定値を有するアクティブリンクのサブセットが、少なくとも１つのパケットデータ通信のフォワード伝送のために選択される。
【０００６】
最良のフォワードリンクまたは最良のフォワード伝送リンクのサブセット上でデータを伝送するためにフォワード伝送スキームが提案されている。固定無線端末によって経験されるような、静的、かつ高度にライス（Ｒｉｃｅａｎ）なチャネルに対するリンク性能結果は、全てのアクティブ無線基地局装置の中で最良のフォワードリンク上でデータを通信することがより好ましいことを示している。全てのフォワードリンクの代わりに、上位１つまたは２つのフォワードリンク上において伝送することにより、無線基地局装置と、無線基地局装置の制御、統合、および起動を行なう基幹施設（ネットワーク）との間で必要とされる通信帯域幅（帰路帯域幅）が縮小される。前記基幹施設は一般的にはセル基地局制御装置（ＣＢＳＯ）、または無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）または選択／分配ユニット（ＳＤＵ）として知られている、所与の利用者のための所望なＦＥＲを達成するソフトハンドオフまたはソフターハンドオフに関連するｎ＋１（例えばｎ＋１＝３）個のフォワードリンクからの総出力が、ｎ個以下のフォワードリンクが使用された場合に必要な出力を超えるとき、上位２つのフォワードリンクにおける伝送はシステム容量を向上させることが可能である。
【０００７】
本願において使用されるように、リンクとは、移動局と基地局との間で通信するために使用される複数のチャネルの集合である。チャネルとしては、専用制御チャネル、パイロットチャネル、サプリメンタルチャネル、ページングチャネルなどがある。
【０００８】
セルラシステム１００を図１に示す。図示したセルラシステム１００は、それぞれの無線チャネル上で通信する移動局ＭＳ１０８との通信状態にある複数の無線基地局装置（ＢＴＳ）１０２〜１０４を備える符号分割多重接続システムである。一般に１システム内には３つ以上の基地トランシーバと１つより多くの移動局とが存在するであろうことが当業者には理解されるであろう。基地送信局（Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ）１０２，１０３はモバイル交換システムネットワーク１１０に接続されている。この種のＣＤＭＡセルラシステムは公知である。
【０００９】
ＣＤＭＡシステム１００では、音声目標フレームエラーレート（ＦＥＲ）は１％である。また、回路目標ＦＥＲは０．１％である。これらの目標ＦＥＲについては、ソフトハンドオフがダイバーシチ利得を提供する。従って、利用可能なソフトハンドオフリンクの全てを使用することが望ましい。しかしながら、第３世代（３Ｇ）パケットデータの用途については、目標ＦＥＲが１０％〜１５％の範囲にあることが予想されるので、所望のビットレラーレート（ＢＥＲ）は自動反復要求（ＡＲＱ）によって達成される。音声において１％または回路データにおいて０．１％を目標とすることに比べて、非常に高いこれらのＦＥＲを目標とする場合、ソフトハンドオフによる多重パスのダイバーシチ利益ははるかに小さい。
【００１０】
基地端末局１０２〜１０４と移動局１０８との間の各通信パスは、フォワードリンクおよびリバースリンクを有している。ネットワーク１１０は最小の伝送損失を有する少なくとも１つ以上のフォワードリンクを選択することになっている。移動局が基地端末局１０２〜１０４からのフォワード伝送リンクを測定した場合、次にその移動体によって生成された測定値（例えば、ＩＳ９５規格およびＩＳ２０００規格におけるようなパイロット強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ）を使用して送信されたＳＮＲ（Ｅｃ／ｌｏ）測定値）は無線基地局装置、次いでネットワーク１１０に返信されなければならない。これはメッセージオーバーヘッドを要して、不適当である。アクティブチャネルの最良のサブセットを検知し決定するために、前記オーバーヘッドは、リバースチャネル信号測定値を使用することにより、ほぼ除去され得る。前記アクティブチャネルのサブセットはフォワードチャネルパケットデータ通信のために使用されることになっている。
【００１１】
例えば、基地局トランシーバ１０２〜１０４の各々が移動局１０８から受信されたリバースリンク信号から得られるリバースリンク信号／ノイズ比（ＳＮＲ）と、測定された全体的干渉＋ノイズ出力（ＲＳＳＩ）とによって、フォワードチャネルパケットデータチャネルを決定することが可能である。リバースリンク信号を使用するという利点は、移動体が基地局トランシーバ１０２〜１０４にフォワードリンク信号／干渉比（ＳＩＲ）を伝送するために通信を用いる必要がないということである。リバースリンクチャネルＳＩＲは、リバースチャネルパイロット（ＩＳ２０００規格）またはＷａｌｓｈに従ったシンボルエネルギ（ｗｉｎｎｉｎｇ Ｗａｌｓｈ ｓｙｍｂｏｌ ｅｎｅｒｇｙ）（ＩＳ９ＳＡ、Ｂ規格）から推定することが可能である。また、リバースリンクチャネルＳＩＲはＥｗ／ＮｔまたはパイロットＥｃ／Ｎｔに比例する。生じた測定値（ＳＮＲ）はリバースリンクＳＩＲおよびＲＳＳＩから算出される信号／（熱的）ノイズ＋干渉比である。
【００１２】
各作用中無線基地局装置（ＢＴＳ）１０２〜１０４は、一般に無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）または中央基地サイト制御装置（ＣＢＳＣ）内に１フレーム毎ベース（ｆｒａｍｅ−ｂｙ ｆｒａｍｅ ｂａｓｉｓ）で駐在するネットワーク選択分配ユニット（ＳＤＵ）１１０に対して、そのリバース信号／ノイズ比（ＳＮＲ）を送信する。現在作用中のＢＴＳのうちの１つ（つまり移動局のアクティブセット中のＢＴＳのうちの１つ）が、その呼に１つより多くのセクタを伴う場合（これは一般的にはソフターハンドオフと呼ばれ、１つより多くのステーションが移動体と通信している）、ソフトターハンドオフセクタのための最良の信号／ノイズ比は、作用中基地送信局の信号／ノイズ比として選択される。ネットワーク（ＳＤＵ）１１０は、パケットデータ伝送のために最良の１フォワードリンク、または最良のアクティブフォワードリンクのサブセットのうちのいずれかを選択する。現在のサービスオプションおよび目標ＦＥＲのうちの少なくともいずれかによって動かされる閾値が、最良チャネルの選択のために使用され得る。閾値に応じて、最良フォワードリンクまたは最良のフォワードリンクチャネルのサブセットが選択される。ＳＤＵは、フォワードデータを送受信するために複数のＢＴＳおよびＭＳの双方を同期させる。
【００１３】
図２はネットワーク１１０の動作を示す機能フローチャートである。ネットワーク１１０は、例えば移動交換局や作用中の無線基地局装置（ＢＴＳ２ １０３で図示）であり得る。無線基地局装置１０３は、当業において公知であるように、ステップ２１６において、ロックフィルタ済みレイクフィンガ（ｌｏｃｋ ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｒａｋｅ ｆｉｎｇｅｒ）情報を得る。ＢＴＳは、ステップ２１４のロックされ、フィルタされたレイクフィンガ情報信号の各々のために、ステップ２１４で信号／干渉比を計算する。このＳＩＲ情報は、信号／ノイズ比推定２１２に供給される。信号＋ノイズ出力の合計も基地局トランシーバで推定される（ＲＳＳＩ）。また、各量がデシベルである場合、レシーバ熱的ノイズフロアを上回る干渉増加量（ＲＩＳＥ）１０８は、ＲＩＳＥ＝ＲＳＳＩ−ＲＳＳＩｎｏｌｏａｄとして計算される。ステップ２２０で示されるように、生じたＲＩＳＥはまた、信号／ノイズ比推定２１２に入力される。ステップ２１８では、当業で公知のスライディングフィルタがベースバンド入力をろ波する。生じたろ波済み信号はまた、ステップ２１２で示されるようなＳＮＲ推定のために使用される。ＳＮＲは、別のアクティブな、すなわち作用中のＢＴＳ１０２，１０４からの別の信号測定値とともに、ネットワーク１１０に通信される。
【００１４】
ネットワーク１１０は、ステップ２０６でネットワーク・サーバーにおける所望のＦＥＲ（ステップ２０４によって示されている）に対して閾値をセットアップする任を担っている。好ましい実施形態では、その閾値は、最強リンクに対してより弱いリンクがどれくらい近くなければならないかをデシベルで示している。閾値が５デシベルである場合、最強トランシーバに対して５デシベル以内のＳＮＲまたは信号強度（Ｓ）を有する基地局トランシーバは、縮小されたアクティブセットの一部であり、次の送信でフォワードリンクに割り当てられるであろう。ＦＥＲ目標が高くなるほど、閾値はより小さくなる（例えば、高い目標に対しては、閾値が３デシベルであり得る）。ステップ２０８では、最良のフォワードリンク選択がなされる。これは、コンピュータまたはマイクロコントローラ、または他の適切なシステムであり得るネットワーク制御装置が、データパケット伝送のために、アクティブ、すなわち作用中のＢＴＳのサブセットを選択するステップである。一旦選択されたら、データのパケットは選択された作用中のＢＴＳによって通信される。各パケット通信に対して新しいＢＴＳを選択してもよいし、または所定間隔で作用中のＢＴＳを選択してもよい。
【００１５】
ＳＮＲを算出する一方法は、信号／干渉比（ＳＩＲ）とノイズフロア（ＲＩＳＥ）を上回るリバースリンク干渉増加量とを計算することである。ＳＮＲは以下のように計算することが可能である。
【００１６】
ＳＮＲ（ｉ）＝ＳＩＲ（ｉ）＋ＲＩＳＥ（ｉ）、ｄＢにて、ｉ＝１、・ ・・、Ｎ （１）
上記式中、ｉは第ｉ番目の作用中の無線基地局装置（ＢＴＳ）を表し、ＮはＮ個のソフトハンドオフ・レッグを表す。ＳＩＲは、ろ波されたレイクフィンガエネルギ値を累積することにより計算することが可能である。ＳＩＲエネルギは、リバースリンクパイロットまたは制御チャネルまたはデータチャネル（例えば、ＩＳ９５、ＩＳ２０００では、そのチャネルはファンダメンタルチャネル（ＦＣＨ）、専用制御チャネル（ＤＣＣＨ）またはサプリメンタル制御チャネル（ＳＣＨ））上でＢＴＳによって受信されたリバースリンク信号の変調されたシンボルエネルギに基づくことが可能であり、その結果：
【００１７】
【数１】

Ｅ（ｊ）は第ｊ番目のろ波されたフィンガエネルギ値を示し、ＭはＭフィンガを示す。ノイズフロアに関するリバースリンク干渉増加量（ＲＩＳＥ）は下記のように算出される：
【００１８】
ＲＩＳＥ（ｉ）＝（ＲＳＳＩ（ｉ）−ＲＳＳＩｎｏｌｏａｄ（ｉ）） （３）
上記式中、ＲＳＳＩは無線基地局装置（ＢＴＳ）受信信号強度であり、該信号強度は、当業で公知であるように、フレーム毎に更新される。ＲＳＳＩｎｏｌｏａｄ（ｉ）はＢＴＳが任意のトラフィックでロードされない場合のＢＴＳ受信信号強度である。ＲＳＳＩｎｏｌｏａｄ（ｉ）はサイトキャリブレーションによって決定されるか、または、当業において公知のように、ＢＴＳに対して予想される公称ノイズ指数に基づいて算出することが可能である。一定の期間にわたる（例えば２秒）ベースバンドフロントエンド信号サンプルをフィルタリングするローパス（ｌｏｗ ｐａｓｓ）またはランキング（ｒａｎｋｉｎｇ）または中間項平均（ｔｒｉｍ ｍｅａｎ）によってＲＳＳＩを得ることが可能である。信号エネルギ（Ｓ）を計算し、それをＳＮＲの代わりに下記等式４で使用することが可能であることに留意されたい。より詳細には、Ｓ（ｉ）＝ＳＩＲ（ｉ）^*ＲＳＳＩ（ｉ）の場合のＲＳＳＩを用いてＳを計算する。当業者には、ｄＢにおいて、Ｓ（ｉ）＝ＳＩＲ（ｉ）＋ＲＳＳＩ（ｉ）であることが認識されるであろう。ＳＩＲもデコーダ総計量、すなわちＩＳ９５ＡおよびＩＳ９５Ｂ対応の通信装置の非干渉性受信装置において生成されるＷａｌｓｈに従った（データ）シンボルエネルギなどのデコーダ計量（ｄｅｃｏｄｅｒ ｍｅｔｒｉｃ）から推定することが可能である。
【００１９】
ＳＤＵ選択関数は、下記式で与えられるような閾値に基づいて、最良のフォワードリンクＦｌｉｎｋ（ｋ）、または最良のフォワードリンクのサブセットを選択する。
【００２０】
ＦＩｉｎｋ（ｋ）＝Ｂｅｓｔ（ＳＮＲ（１），ＳＮＲ（２），．．．ＳＮＲ（Ｎ）） （４）
上記式中、ｋ＝１，２・・・，Ｋは、閾値を超える選択されたフォワードリンクの総数である。Ｂｅｓｔ（ ）関数は、利用可能なＳＮＲ測定値からソフトハンドオフ・レッグのための最良のリンク、またはリンクのサブセットを選択する。これに代わって、他の好ましい実施態様では、Ｂｅｓｔｏ（ ）関数は上記に注記したような信号出力測定Ｓ（ｉ）に基づく。
【００２１】
最良のフォワードリンクへの更新は頻繁に生成されるであろうことが考えられる。頻繁な更新を行うことにより、遅延はより小さくなり、かつ次の予定されたパケット伝送のための最良フォワードリンクの選択がより正確になる。リンクの選択が多いほど、おそらく、エラーを有することなく、可及的に低い出力でバーストが受信されるだろう。その結果、これはより高いシステム容量を生じる。
【００２２】
１つの最良なフォワードリンク選択スキームは、音声伝送において公知であるような、移動体で測定されるフォワードリンク測定値Ｅｃ／ｌｏ（例えば、ＰＳＭＭによって送信されるパイロットＥｃ／ｌｏ測定値）には依存せず、ＢＴＳにおけるＲＳＳＩまたはＳＮＲ測定値などのリバースリンク信号測定値のみに依存するように提案されている。各作用中無線基地局装置（ＢＴＳ）は、そのリバースリンクＳＮＲをネットワークＳＤＵに供給する。ＳＤＵは、そのリバースリンクＳＮＲは所定閾値を超過し、かつ最良の信号レベルを有する少なくとも１つのフォワードリンクを選択する。その後、ＳＤＵは、データバーストを送信するＢＴＳ、およびデータバーストを受信する移動局（ＭＳ）を同期させる。本スキームはパケットデータのためのパフォーマンスの向上を提供し、伝送に対して最良のサブセットを選択することにより、ソフトハンドオフダイバーシチ利益と調和して、回路データまたは音声に対する柔軟性を維持する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 セルラー通信システムを示すブロック図。
【図２】 ネットワークの動作を示す機能ブロック図。

Claims (11)

1. 無線通信システムにおけるパケットデータ通信のフォワードリンクに使用するためのアクティブリンクを判定するための方法であって、
   複数の基地送信局のアクティブチャネルからなる一組のアクティブセットでリバースリンク信号を測定するステップと、
   少なくとも１つのパケットデータ通信のフォワード伝送のために最高のリバースリンク信号測定値を有する前記アクティブセットに対応するアクティブリンクを判定するステップと、
   前記最高のリバースリンク信号測定値を有する前記アクティブリンクからのリバースリンク信号測定値の差分の閾値が一定の範囲内にあるとともに前記アクティブセットに含まれている、１つ以上の他のアクティブリンクを選択するステップと、
   前記少なくとも１つのパケットデータ通信のフォワード伝送において、前記最高のリバースリンク信号測定値を有することで選択された前記アクティブリンクに関連付けられた基地局と、前記１つ以上の他のアクティブリンクとして選択された前記アクティブリンクに関連付けられた基地局とのみを利用するステップと
   からなることによって通信帯域幅を縮小する、方法。
2. 測定値がリバースリンクＲＳＳＩの関数である請求項１に記載の方法。
3. 測定値がリバースリンク信号／ノイズ比の関数である請求項２に記載の方法。
4. 測定値がリバースリンク信号／ノイズ比の関数である請求項１に記載の方法。
5. 測定値がＲＳＳＩおよびＳＩＲの関数である請求項１に記載の方法。
6. 測定値が、デシベル（ｄＢ）で、ＲＳＳＩ＋ＳＩＲである請求項１に記載の方法。
7. すべてのフレーム間隔に対して最良のフォワードリンクを決定するために、測定値を生成して該測定値をネットワーク装置に返信する請求項１に記載の方法。
8. フレーム間隔毎に、全ての作用中基地局トランシーバからネットワーク装置に測定値を返信する請求項１に記載の方法。
9. 移動局に対して作用中の全てのＢＴＳからの測定値を用いて最良のフォワードリンクを決定するステップをさらに備える請求項１に記載の方法。
10. 測定値がデコーダ計量の関数である請求項１に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのパケットデータ通信のフォワード伝送に利用される前記最高のリバースリンク信号測定値を有することで選択された前記アクティブリンクと前記１つ以上の他のアクティブリンクとして選択された前記アクティブリンクは、前記アクティブセットに関連付けられた全てのアクティブリンクよりも数が少ない、請求項１に記載の方法。

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