JP4927741B2

JP4927741B2 - 電気通信システムにおける方法および装置

Info

Publication number: JP4927741B2
Application number: JP2007531134A
Authority: JP
Inventors: ケワングエルメルソン，; マリアサムエルソン，; エリックダルマン，; マリアエドバルドソン，; エヴァエングルンド，; マッツ，フレドリックソグフォース，; ジャンネペイサ，; ステファンパークバル，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: US8208456B2; SE0402208D0; CN101019363A; CN101019363B; WO2006031187A1; US20070286068A1; EP1790109A1; EP1790109A4; JP2008512936A

Description

本発明は、概して、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）通信システムに係わり、具体的には、ＷＣＤＭＡ用エンハンスト・アップリンクに関する。

現在、ＷＣＤＭＡ用エンハンスト・アップリンクは、第三世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）内で標準化が進められており、共に、ノードＢ（ＮｏｄｅＢ）に位置する、高速スケジューリングと、ソフト・コンバイニング付き高速ハイブリット自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Retransmission Request）が導入されようとしている。

ソフト・コンバイニング付き高速ハイブリットＡＲＱによれば、ノードＢは、エラーのある受信データ・エンティティについて高速に再送要求を行うことができるので、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）が無線アクセス・ネットワーク内の全ての再送を担当するＷＣＤＭＡ仕様の以前のリリースに比較して、遅延を大幅に低減できる。ハイブリットＡＲＱ付きソフト・コンバイニングによれば、各データ・エンティティについての送信試行数の目標値を慎重に決定することによりシステムの容量を改良できるとともに、受信器中のソフト・コンバイニング・メカニズムを、データの復号が完了するまで受信エネルギーを累積するのに使用できる。これは、暗黙のリンク適応化とみなすことができ、ＷＣＤＭＡの以前の仕様リリースでは、ソフト・コンバイニング・メカニズムが無かったために不可能であった。典型的な場合、送信試行数が少ないと、すなわち初期送信に対するブロック・エラー・レート（ＢＬＥＲ）が低いと、システム容量が小さくなるという犠牲の下に、送信遅延が減少する。同様に、送信試行数の目標値を高めると、すなわち初期送信に対するＢＬＥＲが高いと、遅延が大きくなるという犠牲の下に、システム容量が大きくなる。従って、ハイブリットＡＲＱの動作点の（送信試行目標値の点からの）選択は、システム負荷及び特定のサービスに対する遅延条件に依存する。ノードＢにハイブリットＡＲＱを導入しても、ＲＮＣ中の無線リンク制御層（ＲＬＣ）による再送信は可能である。これは、ノードＢのハイブリットＡＲＱメカニズムがエラーの無いデータ・エンティティをＲＮＣに伝達できないときに、有用である。

高速スケジューリングは、ユーザ装置が送信する時期およびその送信データレートをノードＢが制御する可能性を示す。データレートと送信電力とは、緊密に関係がある。従って、スケジューリングは、Ｅ−ＤＰＤＣＨ（Enhannced Dedicated Physical Data Chanel）におけるエンハンスト・アップリンク・トラフィックのためにユーザ装置によって使用される送信電力を変化させるメカニズムとみなすことができる。ノードＢは、送信時におけるユーザ装置中の電力アベイラビリティを知らないので、データレートの最終的選択は、ユーザ装置自身が行わなければならない。ノードＢは、ユーザ装置がＥ−ＤＰＤＣＨで使用できる送信電力の上限を設定するだけである。

ＷＣＤＭＡ規格の以前のリリース中のアップリンクと同様に、エンハンスト・アップリンクは、インナー・ループ電力制御と、アウター・ループ電力制御とを使用する。この電力制御メカニズムにより、ユーザ装置が送信データを成功裡に伝達するために必要なパワー以上の大パワーで送信が行われないことが保証される。これにより、システム動作の安定性と、無線リソースの有効利用が保証される。

電力制御メカニズムは、２つの部分、すなわち、ノードＢに位置するインナー・ループと、ＲＮＣに位置するアウター・ループとからなる。インナー・ループは、高速フェージングに取り組むために、高速に動作し、ユーザ装置の送信電力を一秒間に１５００回更新する。これは、受信信号対妨害比（ＳＩＲ）を測定し、これを目標ＳＩＲと比較し、電力制御コマンドをユーザ装置に送ることにより行われる。受信ＳＩＲが目標ＳＩＲより低ければ、ユーザ装置は送信電力を増加するように命令され、逆に、受信ＳＩＲが目標ＳＩＲより高ければ、ユーザ装置は送信電力を低減するように命令される。インナー・ループ電力制御は、ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Chanel）上で行われ、Ｅ−ＤＰＤＣＨの送信電力は、ＤＰＣＣＨに関連して設定され、Ｅ−ＤＰＤＣＨの瞬間データレートに依存する。

アウター・ループは、インナー・ループにＳＩＲ目標値を設定し、例えば、ノードＢからＲＮＣに伝達される特定のユーザ装置のための各データ・エンティティにエラーがあるか否かといった情報のような、ＲＮＣに利用可能な統計資料を使用する。アウター・ループは、インナー・ループに比較してかなり遅く、例えばＢＬＥＲまたはパケット遅延に関するサービス品質の条件にＳＩＲ目標値を合わせるために、無線条件中の遅い変化に適合する。

ノードＢにハイブリットＡＲＱプロトコルを導入するには、ＷＣＤＭＡ規格の以前のリリースに対する、アウター・ループ・メカニズムの変更が必要である。何故なら、ハイブリットＡＲＱプロトコルは、理想的には、ＲＮＣに対して全てのエラー・イベントを隠すからである。この問題に対する解決方法が、特許出願ＰＣＴ／ＳＥ２００４／０００５４１に開示されている。この出願には、ハイブリットＡＲＱ動作における異なった種類の統計資料をＲＮＣに送ることが提案されている。一例としては、パケットの受信を完了するまでに必要な送信試行数をＲＮＣに知らせることである。アウター・ループ・メカニズムに示された試行数が目標値より大きい（小さい）ときには、ＳＩＲ目標値は増加（減少）され、その結果、インナー・ループは、ユーザ装置（ＵＥ）からの送信電力をより上げる（より下げる）ように要求する。

本発明の目的は、第１通信ネットワーク・エンティティ（１０）と、前記第１通信ネットワーク・エンティティに通信インターフェースを介して接続された第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）と、前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）に無線インターフェースを介してデータを送信する1つ以上のユーザ装置（１８）とを含む通信ネットワーク中の無線リソースを有効に利用する改良方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、第１通信ネットワーク・エンティティ（１０）と、前記第１通信ネットワーク・エンティティに通信インターフェースを介して接続された第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）と、前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）に無線インターフェースを介してデータを送信する１つ以上のユーザ装置（１８）とを含む通信ネットワーク中の無線リソースを有効に利用するための改良構成を提供することにある。

本発明の目的は、請求項１記載の特徴部分により達成される。

本発明の別の目的は、請求項１２記載の特徴部分により達成される。

ユーザ装置がハイブリット自動再送要求（ＨＡＲＱ）動作点を自律的に選択する構成であるため、電力アベイラビリティ、設定された電力オフセットの上限、ユーザ装置がデータを受ける論理チャネルのような現在の環境に応じて、ユーザ装置が動作点を選択することにより、リンク効率が向上する。

本発明のさらに他の目的および特徴は、以下に添付図面を参照して行う詳細説明により明らかになるであろう。図面は、単なる例示であって、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明の限定は、請求項の記載によってなされる。さらに、図面は実際の寸法に合わせて描かれているわけではなく、ここに開示する構成および手順を概念的に示すだけである。

３ＧＰＰのような規格に従うネットワークは、コア・ネットワーク（ＣＮ）と、例えばＵＭＴＳ陸上無線アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ）アーキテクチャにより構成された無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）と、ＲＡＮに接続されたユーザ装置（ＵＥ）とを含む。図１は、このようなネットワークの一例を示し、ＵＴＲＡＮは、１つまたはそれ以上の無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）１０と、Ｉｕｂインターフェースを介してＲＮＣ１０に接続される１つまたはそれ以上の無線基地局１５（以下、「ノードＢ」という）とを含む。ＵＴＲＡＮは、Ｉｕインターフェースを介してコア・ネットワーク１２に接続される。ＵＴＲＡＮおよびＣＮ１２は、複数のユーザ装置（ＵＥ）１８に対する通信および制御を行う。

ノードＢ１５は、ユーザ装置１８とネットワークとの間の物理的無線リンク提供する機能がある。ノードＢ１５は、無線インターフェースを介してデータを送受信するほか、ＣＤＭＡシステムにおいてチャネルを記述するのに必要な符号も適用する。ノードＢ１５中には、ユーザ装置の送信時期およびその送信データレートの大きさを制御するスケジューラが設けられている。ノードＢ１５は、また、ノードＢがエラーのある受信データ・エンティティの再送信を迅速に行うことができるようにするハイブリット自動再送要求（ＨＡＲＱ）機能を持つ。

ＲＮＣ１０は、上述のように、ノードＢ１５に設けられたインナー・ループ電力制御装置にＳＩＲ目標レベルを送るアウター・ループ電力制御装置（ＯＬＰＣ）を備えている。

アップリンク方向には、エンハンスト・アップリンクの導入により、図２に示されているように、ＵＥ１８からのいくつかのチャネルが存在する。ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Chanel）は、パイロット・シンボルおよびアウトバンド制御信号の一部を搬送する。エンハンスト・アップリンクのための残りのアウトバンド制御信号は、新たな制御チャネルであるＥ−ＤＰＣＣＨ（Enhanced Dedicated Physical Control Chanel）上で搬送される。Ｅ−ＤＰＤＣＨ（Enhannced Dedicated Physical Data Chanel）は、エンハンスト・アップリンクの特徴を利用して送信されるデータを搬送する。ＨＳ−ＤＰＣＣＨ（High Speed Dedicated Physical Control Chanel）は、エンハンスト・アップリンクに関係しないので、これ以上、説明しない。

上述のように、ノードＢ中のスケジューラは、ユーザ装置がＥ−ＤＰＤＣＨ上で使用する電力そのものを設定できず、Ｅ−ＤＰＤＣＨ／ＤＰＣＣＨ電力比の上限を設定できるだけである。その結果、送信データが成功裡に復号される確率は、ユーザ装置によって使用される電力比に依存する。使用される電力比は、ＲＮＣに知らされていないので、ＲＮＣは、チャネル変動による送信試行数の変動と、Ｅ−ＤＰＤＣＨ／ＤＰＣＣＨ電力比を変化させるユーザ装置による変動とを区別できない。

ユーザ装置が、所与の大きさのパケットに対してＥ−ＤＰＤＣＨ／ＤＰＣＣＨ送信電力を変化させるのは、次のようないくつかの理由がある。

・高いプライオリティの遅延に敏感なデータ。この場合、ユーザ装置は、アウター・ループ電力制御に典型的に使用される送信試行数より少ない数を目標値にするために、より高いＥ−ＤＰＤＣＨ／ＤＰＣＣＨ電力比を使用したい。

・スケジューラは、ユーザ装置バッファ中のデータ量に関して使用できるより高い電力比（データレート）の上限をユーザ装置に設定（許可）できる。１つの理由は、ネットワーク負荷が軽く、典型的に使用される送信試行数より少ない数で送信を成功させるようにデータ遅延を小さくするために、過剰の容量を使用できるためである。ユーザ装置が許可電力をできるだけ多く使用できれば、それは一般的に好ましいことである。

・再送信のときに利用できる電力量は、初期送信のときより大きいかもしれない。ユーザ装置が再送信のために付加的な電力を使用することが許可されれば、データ送信遅延は減少する。

上記問題を解決するために、電力オフセットの瞬間的変化または送信目標数を、アウター・ループ電力制御に知らせる。この情報により、アウター・ループは、特定パケットについての設定値に対する送信試行数の変化が、チャネル品質の変動、またはユーザ装置によって決定されたＥ−ＤＰＤＣＨ電力の一時的変化に依存するか決定することができる。例えば、電力オフセットが設定値より大きければ、アウター・ループ電力制御は、より少ない送信数で十分にもかかわらず、目標数を達成したかのようにこのパケットを扱う。

ユーザ装置は、トランスポート・フォーマット（ＴＦ）・テーブルに従って、各トランスポート・ブロック・サイズ（ＴＢサイズ）に対する電力オフセット値を自律的に選択できる。以下の表１は、各トランスポート・ブロック・サイズに対して２つの可能なオフセットを含むトランスポート・フォーマット・テーブルの一例を示す。このテーブルには、２つのレベル、すなわち"ノーマル"モードと"ブースト"モードとが含まれている。オフセットΔは、Ｎ回の送信試行後のブロック・エラー・レートＢＬＥＲに対応し、オフセットΔ'は、Ｎ'回の送信試行後のブロック・エラー・レートＢＬＥＲに対応する。

[表１]

ノードＢは、各送信試行の電力比を推定することができるか、または、Ｅ−ＤＰＣＣＨ上の制御信号を介して、使用された比についてＵＥから知らされる。信号条件を制限するため、あるいはオフセットが推定される場合には、推定を単純にするために、ＵＥに許容されるオフセット数は制限される。ＵＥによって使用された電力比およびＴＦ（または同様な量）の少なくともいずれかは、アウター・ループに送られる。アウター・ループは、この情報を使用して、オフセットに対応する送信試行数およびブロック・エラー・レートに従って、ＳＩＲ目標値を調整する。

このようにする代わりに、異なる試行目標数に対してＢＬＥＲが同じと仮定できるならば、ノードＢは、ＵＥによって使用される電力比に基づいて、ＵＥが目標とする送信試行数Ｔ_ｔｇｔを推定することができる。アウター・ループは、ＳＩＲ目標設定のために、実際に必要とした送信試行数Ｎ_ｔｘと、ＵＥによって目標とされた送信試行数Ｎ_ｔｇｔとの間の関係を使用できる。

アウター・ループ電力制御がＲＮＣ内にあるならば、ＵＥが特定のパケットのために使用している電力オフセット（または同様な量）についてＲＮＣに知らせるために、ＨＡＲＱエンティティからある情報信号がアウター・ループ電力制御に送られる。この信号は、ノードＢとＲＮＣとの間で送受されるので、この情報は、Iｕｂフレーム・プロトコルを使用して送られなければならない。必要な情報は、現存のユーザ・プレーン・フレーム・プロトコル・フレーム中に新たな情報フィールドとして含ませることが好ましい。このようにするか代わりに、ノードＢとＲＮＣとの間の新たなフレーム・プロトコル制御信号を使用することもできる。

フレーム・プロトコル中の信号に含まれる情報は、例えば、どの電力オフセットが使用されたかの表示、またはＵＥは最小または他の参照レベルより大きなオフセットを使用したか否かの表示を含む。別の解決方法では、信号は、実際に必要とした送信試行数Ｎ_ｔｘと、ＵＥによって目標とされた送信試行数Ｎ_ｔｇｔとの間の関係を含む。例えば、比Ｎ_ｔｘ／Ｎ_ｔｇｔ、または、差（Ｎ_ｔｘ−Ｎ_ｔｇｔ）を信号で通知することができる。

ＵＥは、データがどの論理チャネル上で受信されるかに基づいて、ＨＡＲＱ動作点を選択することができる。異なる論理チャネルには、しばしば、異なるプライオリティ（優先度）のデータが割り当てられる。すなわち、各論理チャネルは異なるプライオリティを示す。当業者は、受信したデータのプライオリティに直接依存してＨＡＲＱ動作点を選択することができることを理解できるであろう。

本発明による通信ネットワーク・アーキテクチャを示す。本発明によるエンハンスト・アップリンク導入後のアップリンク・チャネルを示す。

Claims

第１通信ネットワーク・エンティティ（１０）と、前記第１通信ネットワーク・エンティティに通信インターフェースを介して接続された第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）と、前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）に無線インターフェースを介してデータを送信する１つ以上のユーザ装置（１８）とを備える通信ネットワークにおける無線リソースを有効に利用し、送信データを伝達するためのユーザ装置における方法であって、
データを送信するのに使用されるトランスポート・ブロック・サイズに基づいてハイブリット自動再送要求（ＨＡＲＱ）動作点として電力オフセット値を自律的に選択するステップと、
前記選択した動作点の情報を、アップリンク・チャネルを介して前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）に送信するステップと
を備えることを特徴とする方法。
前記電力オフセット値は、各トランスポート・ブロック・サイズについて、トランスポート・フォーマット・テーブルから選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記トランスポート・フォーマット・テーブルには、トランスポート・ブロック・サイズ毎に、少なくとも２つの電力オフセット値が与えられることを特徴とする請求項２記載の方法。
データがどの論理チャネルで受信されるかに基づいて、前記ＨＡＲＱ動作点を選択するステップを更に備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
電力アベイラビリティに基づいて、前記ＨＡＲＱ動作点を選択するステップを更に備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）は、前記ユーザ装置（１８）が選択した電力オフセット値を推定可能であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）は、前記選択した動作点の情報を、前記第１通信ネットワーク・エンティティ（１０）に送信することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記ユーザ装置（１８）は、データ伝達のための送信試行の目標数を受信し、前記情報は、必要とした実際の送信試行数と、受信した送信試行の目標数との関係を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
第１通信ネットワーク・エンティティ（１０）と、前記第１通信ネットワーク・エンティティに通信インターフェースを介して接続された第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）と、前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）に無線インターフェースを介してデータを送信する1つ以上のユーザ装置（１８）とを備える通信ネットワークにおける無線リソースを有効に利用し、送信データを伝達するための前記ユーザ装置（１８）中の構成であって、
データを送信するのに使用される、トランスポート・ブロック・サイズに基づいてハイブリット自動再送要求（ＨＡＲＱ）動作点として電力オフセット値を自律的に選択する手段と、
前記選択した動作点の情報を、アップリンク・チャネルを介して前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）に送信する手段と
を備えることを特徴とする構成。
前記電力オフセット値をＨＡＲＱ動作点として選択するために、トランスポート・ブロック・サイズ毎に少なくとも２つの電力オフセット値を含むトランスポート・フォーマット・テーブルを更に備えることを特徴とする請求項９記載の構成。
前記ユーザ装置（１８）は、データがどの論理チャネルで受信されるかに基づいて、前記ＨＡＲＱ動作点を選択する手段を備えることを特徴とする請求項９記載の構成。
前記ユーザ装置（１８）は、電力アベイラビリティに基づいて、前記ＨＡＲＱ動作点を選択する手段を備えることを特徴とする請求項９記載の構成。
前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）は、前記ユーザ装置（１８）が選択した電力オフセット値を推定するように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の構成。
前記第２通信ネットワーク・エンティティ（１５）は、前記選択した動作点の情報を前記第１通信ネットワーク・エンティティ（１０）に送信する手段をさらに備えることを特徴とする請求項９記載の構成。
前記ユーザ装置（１８）は、データ伝達のための送信試行の目標数を受信する手段を備え、前記情報は、受信した送信試行の目標数と、必要とした実際の送信試行数との関係を含むことを特徴とする請求項１４記載の構成。