JP4798914B2

JP4798914B2 - 通信システムの第２チャネルの初期パワー値を決定する方法

Info

Publication number: JP4798914B2
Application number: JP2001301134A
Authority: JP
Inventors: ディーガンディアシフ; イーカメルラーファト; アールコスティックアンドリュー; サルヴァラニアレクサンドロ; トーマスマシュー; ビテブスキースタンリー; フランシスウィーバーカール
Original assignee: アルカテル−ルーセントユーエスエーインコーポレーテッド
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: US6618598B1; DE60102770T2; EP1195920B1; EP1195920A1; JP2002152130A; DE60102770D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアインタフェースを介して順方向リンクの第２チャネルへ割り当てられるべき資源の量を決定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システム、特に無線通信システムは、複数の通信リンクを有し、それを介して通信システムの加入者が他の加入者と通信している。無線通信システム、例えばＣＤＭＡシステムおよび他のシステムは、通信信号を加入者とシステムとの間で交換する（すなわち送受信する）エアインタフェースを有している。加入者は、エアインタフェースを介してセルと称する特定の領域にサービスしている基地局と通信信号を交換している。基地局は、セル内の加入者が通信できるような無線機器および処理機器を有している。通常、無線通信システムは、複数のセルを有し、各セルはセル内の加入者にサービスする、少なくとも１つの基地局を有する。各加入者用のエアインタフェースは、２個の通信チャネル、すなわち順方向チャネルと逆方向チャネルとを有する。順方向チャネルにおいては基地局からの信号が加入者に送信される。逆に加入者は、逆方向チャネルを用いて、加入者が位置するセルの基地局に信号を送信している。
【０００３】
多くの無線通信システムは、加入者と異なる基地局のリンクの組を介して通信する。このリンクの組は主（第１）チャネルと称する。しかし多くの場合、主（第１）チャネルは１本のリンクのみしか含まない。加入者用のリンクの組を使用することによりシステムは、ある特定の時間に対し最適のリンクを選択し、そのリンクを用いて加入者と通信する。最適のリンクとは、最適のクオリティオブサービス（quality of service：ＱｏＳ）の通信リンクである。ＱｏＳは、リンクの品質を反映するネットワークの変数の関数である。このようなネットワークの変数の一例は、フレームエラーレート（Frame Error Rate：ＦＥＲ）である。ＣＤＭＡシステムおよび他の無線システムの信号は、それぞれがビットのブロックである複数のフレームで送信される。フレームが、少なくとも１つのエラーを含んで受信した場合には、それはエラーフレームと称する。ＦＥＲは、所定の期間に受信したエラーフレームの数と、全フレームの数の比率である。かくして、通信システムは、加入者と少なくとも１つの通信リンクを含む主チャネルを介して通信する。通信システムは、リンクの組から最適の条件（最低のＦＥＲ）を有するリンクを、アンカーレグとして通信するために指定する。したがって加入者とシステムとの間の通信の大部分の時間は、アンカーレグを介して行われる。
【０００４】
多くの通信システムにより、加入者は複数のチャネルに同時にアクセスすることができる。加入者は、主（第１）チャネルを利用しながら第２チャネルを要求できる。例えば、低速データ用に第１チャネルを利用している加入者は、高速データレートのスループットでさらにアプリケーションを走らすために、第２チャネルへのアクセスを要望できる。さらなるアプリケーションの通信信号は、第２チャネルを介して交換される。マルチリンク第１チャネルにおいては、アンカーレグは第２チャネル用に通常選択される。しかし、加入者に第２チャネルへのアクセス権を与える前に、通信システムはまず、加入者の資源の要求にアクセスし、その後要求された資源は利用可能であるかを決定する。資源は様々な通信資産、例えば選択されたリンクから得られる無線の数、リンクごとに利用可能なパワー量、リンクあたり利用可能な帯域、各リンクでサポート可能な最大情報レートである。特定のリンクに対し送信をサポートできる情報レートとパワー量は、システムのプロバイダが最も効率よく適用とする２つの重要な資源である。
【０００５】
要求を出している加入者に、第２チャネルへのアクセス権を与える前に、通信システムは第２チャネルが加入者により要求されている情報レートをサポートできるか否かを決定する。ある第２チャネルは、１つの情報レートしかサポートしないが、別の第２チャネルは複数のデータレートをサポートする。第２チャネルが１つの情報レートをサポートしている場合には、システムはそのレートで情報を伝送できる十分なパワーがあるか否かを決定する。第２チャネルが複数の情報レートをサポートしている場合には、システムは、利用可能なパワー量とＲＦ状態に基づいて、最適の情報レートを決定する。さらにまた通信システムは、第２チャネルに割り当てられる初期パワーの量を決定しなければならない。
【０００６】
多くの無線通信システムは、そのパワーを効率的に利用するために、ある種のパワー制御技術を実行する。このような技術においては、各主チャネルに利用可能なパワーを連続的に調整して、変動するシステム条件を補償している。通信システムのプロバイダ（すなわち通信システム機器のオーナーおよびオペレータ）は、あまりにも多くのパワーが、ある加入者あるいは加入者群に割り当てられ、一方他の加入者はパワーが不十分なためにそのシステムへのアクセス権を得られないといったような状況を回避しようとしている。基地局における無線機器は、システムの広範囲のベースに基づいて制御され、システムのパワーの利用のスループットを効率的になるよう維持している。
【０００７】
通常の通信システムにおいては、第２チャネルは、主チャネルにより用いられた接続のサブセットを用いることができる。例えば主チャネルは、３つの基地局と３方向のソフトハンドオフ状態にあり、一方通信システムは、第２チャネルを、主チャネルを構成するリンクの組からのあるリンクから同一のユーザに割り当てる。一般的に通信システムは、第２チャネル接続をサポートするのに必要なネットワーク機器の資源を減らすために、主チャネルの活性接続の組を、第２チャネルに割り当てている。最も効率的な方法は、第２チャネル用に１つの接続のみを用いること、通常アンカーレグを用いることである。
【０００８】
原理的には、各種チャネル接続の送信されたパワーは、同一であるが、これは、各接続の時間とパスの損失が異なった場合でも同一である。主チャネルの接続の間でのパス損失のインバランスに関する情報がないために、第２接続に必要とされる初期パワーの予測にエラーが発生してしまい、これは特に第２チャネルが主チャネル接続のサブセットを用いている場合にあてはまる。１本のリンクのみが第２チャネルに利用されているときには、初期パワーの予測値のエラーは致命的である、その理由は、第２チャネルにダイバシティゲイン（diversity gain）が存在しないからである。ダイバシティゲインとは、情報が、どのリンクでも交換可能であるような、すなわち情報を交換するのに別のリンクが存在するようなマルチリンクチャネルを指す。１本のリンクのみしか有さない第２チャネルは、選択の余地がなく、高いＦＥＲを回避するために、１本のリンクの動作が満足すべきものであるには限界がある。
【０００９】
第２チャネルの初期パワーの予測値のエラー（誤差）は、通信システムの性能を悪くするような非効率を導入してしまう。例えば、システムが第２チャネルに割り当てる初期パワーの量を過小評価する場合には、第２チャネルの利用は短く、パワー制御技術を用いて受け入れ可能な通信の正確なパワー量に調整できない。このような場合、初期パワーの予測値は低すぎて、その結果、ＦＥＲが高くなる。システムは、ＦＥＲを低下させるために、後でパワーを増加させるが、しかしその時点では第２チャネルを介した通信は加入者によって打ち切られてしまう。逆にシステムが、第２チャネルに対し初期パワー、あるいは信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の設定点を高くしすぎると、システムは他の要求を出している加入者にアクセス権を与えることができない。その理由はパワーの残りが少ないからである。このような状況下においては、使用させれるパワー制御技術は、正確な第２チャネルのパワーレベルを記録しておかなければならない。しかし、第２チャネルの通信時間が短く、パワーの初期値あるいはＳＮＲの設定点が高すぎる場合には、使用されるパワー制御技術は最適の値に収束する十分な時間を有しない。このような場合、サービスプロバイダは、第２チャネル伝送の全時間にわたって、過剰なパワーを利用してしまう。
【００１０】
このような場合、システムが利用するパワー制御技術はあまり役立たない、その理由は、第２チャネル用の初期パワーの予測値は実際の初期パワーの要求の、十分正確な予測値ではないからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
通信システムがそのパワーを効率よく利用できるために、第２チャネルに対するパワー制御技術を実行するために、第２チャネルに利用可能な初期パワー量とＳＮＲの設定点を正確に予測するアルゴリズムが必要とされている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ある情報レートで動作している無線通信システムの第２チャネルに割り当てられるべき初期パワー量と、初期ＳＮＲ設定点の値を正確に決定する方法を提供する。本発明の方法は、関連する主チャネルとシステムのオフセット値のＳＮＲの設定点に基づいて、初期ＳＮＲ設定点を計算する。この計算されたＳＮＲ設定点と、第２チャネルの情報レートと、主チャネルのシステムパラメータとをその後用いて、第２チャネルの初期伝送パワーレベルを計算する。第２チャネルの初期伝送パワーレベルが計算されると、その値と偏差値の両方が、通信システムのサービスプロバイダにより、しきい値内に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、エアインターフェースでサポート可能な、ある情報レートで動作する無線通信システムの第２チャネルに割り当てられるべき初期伝送パワーと、ＳＮＲの設定点の値を正確に決定する方法を提供する。本発明の方法は、関連する主チャネルとシステムのオフセット値のＳＮＲの設定点に基づいて、初期ＳＮＲ設定点を計算する。この計算されたＳＮＲ設定点と、第２チャネルの情報レートと、主チャネルのシステムパラメータとをその後用いて、第２チャネルの初期伝送パワーレベルを計算する。第２チャネルの初期伝送パワーレベルが計算されると、その値と偏差値の両方が、通信システムのサービスプロバイダにより、しきい値内に入るよう設定される。本発明の方法は、順方向第２チャネルを例に説明する。本明細書において加入者とは、移動局あるいは携帯電話と同義語で、交換可能に用いれれている。また本発明の方法は、ＣＤＭＡ通信システムを例に説明する。しかし本発明は、ＣＤＭＡ通信システムに限定されないことは明らかである。
【００１４】
主チャネルのＳＮＲは、情報のエネルギーと、情報が送受信されていない他のすべての信号のエネルギーの測定比である。主チャネルのＳＮＲは、Ｅ_ｂ ^ＰＲＩ／Ｎ_ｔで表される。ここでＥ_ｂ ^ＰＲＩは、特定の加入者（すなわち移動局）、携帯電話に対し測定された主チャネルのビットエネルギーであり、Ｎ_ｔは、その加入者に対し測定された有効ノイズパワースペクトラム密度である。最初に加入者はシステムを用い、１つあるいは複数の通信リンクを含む主チャネルを用いる通信システムを介して通信している。ある時点で加入者は、第２チャネルのリクエストを出す。第２チャネルは、主チャネルを表すリンクの組から選択される。主チャネルが１本のリンクしか有さない場合には、第２チャネルはそのリンクの一部を用いる。主チャネルの１本あるいは複数のリンクが第２チャネル用に用いられる場合には、主チャネルは第２チャネルに関連づけれられる。
【００１５】
本発明の方法のステップ１００においては、システムは、対応する主チャネルのＳＮＲ設定点と数個のシステムのオフセット値に基づいて、第２チャネル用のＳＮＲ設定点を計算する。主チャネル用のＳＮＲ設定点は、基地局で予測されるか、あるいは基地局がサービスしているセル内の移動局により測定され、その値が基地局とセル内の移動局との間で交換される信号情報の一部として基地局に送られる。第２チャネルのＳＮＲの設定点は、以下の式にしたがって計算される。
【数１】

【００１６】
sector_offset は、基地局がサービスしているセルの各セクタに対する基地局装置により評価される修正係数である。このシステムのオフセット値は、第１チャネルに対する第２チャネルのダイバシティゲインと、２本のチャネル間の順方向目標ＦＥＲの差を加えたものを考慮に入れる。目標ＦＥＲは、加入者により通常設定される所望のＦＥＲで、これはサービスプロバイダにも設定可能である。sector_offset の計算方法の一例は、多次元のアレイを有することであり、この多次元のアレイの各要素は、主チャネルの全活性の組（すなわちチャネルに割り当てられたリンクの総数）の（Ｅ_Ｃ／Ｉ_Ｏ）_ＭＳと、主チャネルの全活性の組のパイロット負荷（Ｅ_Ｃ／Ｉ_ＯＲ）_ＢＳの観点から決定されるパワー比率測定値により、インデックスが付されたsector_offset の値である。特に、sector_offset の値は、移動局のパワー比率の測定値、すなわち（Ｅ_Ｃ／Ｉ_Ｏ）_ＭＳと、基地局のパワー比率の測定値、すなわち（Ｅ_Ｃ／Ｉ_ＯＲ）_ＢＳによりインデックスの付された表から得ることができる。パワー比率測定値によりインデックスが得られたsector_offset の値は、セクタ内のユーザの第２チャネルのＦＥＲの測定値に基づいて修正される。セクタ内の加入者のＦＥＲのこれらの測定値は、セクタ内の移動局が収集し、それを基地局装置に移動局とセル内にある基地局との間で交換されている信号情報の一部として送られる。それゆえに注意すべき点としては、表内のsector_offset の値は、活性状態でない前の第２チャネルの結果である。
【００１７】
パワー比率の定義は次のとおりである。（Ｅ_Ｃ／Ｉ_ＯＲ）_ＢＳは、順方向パイロットエネルギーのセクタｉ内の基地局により送信される全ＣＤＭＡパワースペクトラム密度に対する比率である。ここでｉは、１以上の整数で、（Ｅ_Ｃ／Ｉ_Ｏ）_ＭＳは、セクタｉの順方向パイロットチップエネルギーの基地局により測定された全受信パワースペクトラム密度に対する比率である。パイロット（信号）とは、パワー制御技術を実行する基地局により、あるいは他のシステム機能により送信された基準信号である。
【００１８】
user_offsetは、第２チャネルに対するＳＮＲの設定点の別の修正係数である。このuser_offset は、加入者と基地局との間の通信の開始時には最初０に設定される。user_offsetは、基地局によりセクタ内の各ユーザに対し維持され、第２チャネルのＦＥＲの測定値および移動局で測定された順方向パイロットパワー比率（すなわち（Ｅ_Ｃ／Ｉ_Ｏ）_ＭＳ）に基づいている。かくしてuser_offsetの値は、第２チャネルＳＮＲ設定点を計算するために、本発明の方法により得られる。
【００１９】
rate_offset は、ユーザ間で異なる目標ＦＥＲに起因する移動局の受信信号パワーレベルと、第２チャネル用に移動局に利用可能な異なる情報レートに起因する異なるＳＮＲ設定点を考慮に入れて決められた一定のオフセット（offset）値である。サービスプロバイダは、第２チャネルによりサポートされる各情報レートに対し、rate_offset を割り当てる。このrate_offset は、第２チャネルＳＮＲ設定点を計算するために、本発明の方法により得られる。
【００２０】
ステップ１０２においては、式（１）から計算された第２チャネルの設定ポイント値を用いて、以下の式により第２チャネル用の初期伝送パワーレベルを決定する。
【数２】

ここで、（Ｅ_Ｃｉ ^ＳＥＣ／Ｅ_Ｃｉ ^Ｐ）_ＢＳは、第２チャネルのチップエネルギーとセクタｉの順方向パイロットチャネルのチップエネルギーに対する比率である。変数Ｒは、第２チャネルの所望のデータレートであり、Ｗは主チャネルと第２チャネルの両方に対するＣＤＭＡキャリアの帯域である。チップとは、ＣＤＭＡ通信システムにおいて情報を伝送するのに使用される基本的タイミング周期である。変数Ｏ_ＬＯＳＳは、同一セクタ内の他の移動局との干渉に起因する直交性の損失を表す。ＣＤＭＡ通信システムにおいては、直交信号の組が各セル内で送信され、そして各直交信号は、特定の加入者に関係している。測定された損失は、直交信号間の干渉の結果を表す。第２チャネルの初期伝送パワーは、計算された設定ポイントに基づいており、第２チャネルと第１種チャネルのシステムパラメータの情報、例えばＯ_ＬＯＳＳと、主チャネルのパワー比率測定値（Ｅ_Ｃｉ ^Ｐ／Ｉ_ＯＲ）_ＢＳと（Ｅ_Ｃｉ ^Ｐ／Ｉ_Ｏ）_ＭＳに基づいている。
【００２１】
ＡＤＭＩＴ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤの変数は、順方向の増幅器パワーレベルの最大値の割合を表す。順方向増幅器を用いて、主順方向チャネル、第２順方向チャネルを介して信号を送信する。ＡＤＭＩＴ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤは、サービスプロバイダにより選択される。情報は、加入者により通常要求される特定のレートで、第２チャネルを介して交換される。ある主の第２チャネルは、１つの情報レートもにをサポートし、他の第２チャネルは、標準の情報レートの組をサポートしている。順方向パワー増幅器が、限界近くで動作している時には、このような増幅器により増幅され、送信された信号は歪むことがある。
【００２２】
歪みの可能性を減らすために、また、所望の情報レートが達成できるか否かを決定するために、第２チャネルの初期伝送パワーの計算値は、２つの条件を満たす必要がある。第１の条件は、Ｅ_Ｃｉ ^ＳＥＣ＜（ＡＤＭＩＴ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ×現在の最大伝送パワー）である。現在の最大伝送パワーとは、順方向増幅器のパワーを意味する。順方向増幅器とは、順方向チャネルで信号を送信するために用いられる増幅器、あるいは増幅器の組である。第２の条件は、Ｅ_Ｃｉ ^ＳＥＣ（１＋ＶＡＲＩＡＮＣＥ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ）＜（ＭＡＸ＿ＰＯＷＥＲ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ×現在の最大送信パワー）である。ここでＶＡＲＩＡＮＣＥ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤとＭＡＸ＿ＰＯＷＥＲ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤは、サービスプロバイダにより選択される値である。この選択された値により、第２チャネルは、送信パワーをある範囲内に維持することができる。２つの条件が満足されると、第２チャネルは情報レートＲで動作できる。Ｒの他の値に対する初期伝送パワー値は、上記に説明したのと同様に決定できる。第２チャネル用の初期伝送順方向のパワーが決定されると、システムはパワー制御技術にしたがって送信パワーを調整する。
【００２３】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を示す図。
【符号の説明】
１００主チャネルの設定点とシステムオフセット値に基づいて、第２チャネルの初期設定点を計算する
１０２計算された設定点と、第２チャネルの情報レートと、主チャネルのシステムパラメータに基づいて、第２チャネルの初期送信パワーを計算する

Claims

複数の関連するセルにサービスしている少なくとも１つの基地局を含む通信システムの第２チャネルの初期パワー値を決定する方法であって、
（Ａ）システムのオフセット値と、第１チャネルのＳＮＲ設定点に基づいて第２チャネルのＳＮＲ設定点を該通信システムで計算するステップと、
（Ｂ）該計算されたＳＮＲ値と、第２チャネルの所望の情報レートと、第１主チャネルのシステムパラメータに基づいて、初期パワー値を該通信システムで計算するステップとを有することを特徴とする通信システムの第２チャネルの初期パワー値を決定する方法。
請求項１記載の方法において、
該システムオフセット値は、ｓｅｃｔｏｒ＿ｏｆｆｓｅｔと、ｕｓｅｒ＿ｏｆｆｓｅｔと、ｒａｔｅ＿ｏｆｆｓｅｔであることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、
該（Ｂ）のステップは、所望の情報レートが達成されたか否かを決定するために、該計算された初期パワー値と、第２チャネルのパワーレベルしきい値とを該通信システムで比較することを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、
該（Ａ）ステップは、
（Ａ１）主チャネルのＳＮＲ設定点を基地局で測定するステップと、
（Ａ２）測定された送信パワーと、加入者のパワー比率測定値に基づいて、表からｓｅｃｔｏｒ＿ｏｆｆｓｅｔ値を該基地局で得るステップと、
（Ａ３）第２チャネルの測定されたＦＥＲに基づいて、ｓｅｃｔｏｒ＿ｏｆｆｓｅｔ値を該基地局で修正するステップと、
（Ａ４）第２チャネルのＦＥＲ測定値と、加入者のパワー比率測定値に基づいて、ｕｓｅｒ＿ｏｆｆｓｅｔ値を該基地局で得るステップと、
（Ａ５）ｒａｔｅ＿ｏｆｆｓｅｔ値を該基地局で得るステップと、
（Ａ６）対応する主チャネルの測定されたＳＮＲ設定点と、修正されたｓｅｃｔｏｒ＿ｏｆｆｓｅｔ、ｕｓｅｒ＿ｏｆｆｓｅｔ、ｒａｔｅ＿ｏｆｆｓｅｔを該基地局で加算するステップとを有することを特徴とする請求項１記載の方法。