JP4931324B2

JP4931324B2 - 二次局及び該二次局を動作させる方法

Info

Publication number: JP4931324B2
Application number: JP2002527085A
Authority: JP
Inventors: マシューピージェイベーカー; ティモシージェイモウルスレイ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2021-09-03
Also published as: GB0022633D0; KR100762726B1; KR20020058013A; GB0023617D0; KR20020058012A; AU2002210483A1; JP2004509553A; US20020034957A1; KR100810925B1; CN1236565C; DE60113641T2; JP2004509504A; WO2002023763A1; DE60134714D1; EP1234390B1; EP1234390A1; US7715858B2; JP4933022B2; CN1395764A; ATE400933T1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システム用の二次局に関し、更に、前記二次局を動作させる方法に関する。本明細書は、とりわけ出現しつつあるユニバーサル移動電話システム(Universal Mobile Telecommunication System) (UMTS)に関するシステムを記載しているが、記載されている技術は他の移動無線システムにおける使用に等しく適用可能であることに理解されたい。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムにおいては、基地局(BS)と移動局(MS)との間で必要とされる２つの基本タイプの通信がある。第１の通信は、ユーザトラヒック(user traffic)、例えば音声又はパケットデータである。第２の通信は、BSとMSとが所要のユーザトラヒックを交換することを可能にするために伝送チャネルの様々なパラメータを設定し、監視するのに必要とされる制御情報である。
【０００３】
多くの無線通信システムにおいて、正確な電力制御は重要である。これは、スペクトラム拡散符号分割多元接続(CDMA)技術を用いるシステムにおいてとりわけそうである。なぜなら、多くの通信チャネルが同じ帯域幅を共用しているので、何れか１つのチャネルにおける高すぎる電力での伝送は他の全てのチャネルにおける信号対雑音比を低減させるからである。移動局(MS)から基地局(BS)へ送信される信号のアップリンク電力制御はとりわけ重要である。アップリンク電力制御は、BSが、各MSによって必要とされる伝送電力を最小化しながら、所与のデータレート及びサービス品質のためにほぼ同一の電力レベルにおいて種々のMSからの信号を受け取ることを確実にする。他のセル及び無線通信システムとの干渉を低減させるべく伝送電力を最小化しながらMSが低いエラーレートでBSから信号を受信するよう、BSによりMSへ送信される信号のダウンリンク電力制御が必要とされる。
【０００４】
UMTSの実施例において、電力制御は、通常、閉ループのように動作される。アップリンク電力制御については、BSが、MSからの伝送の電力における所要の変更を決定し、送信電力制御(Transmit Power Control)(TPC)コマンドによってMSへこれらの変更を伝送する。オーバヘッドを最小化するために、TPCコマンドは、典型的には、MSが所定のサイズのステップである電力の変更でもって該MSの電力を増大させる又は低減させるよう指示する。しかしながら、幾つかのシステムにおいては、TPCコマンドが使用されるべきステップのサイズも決定し得る。
【０００５】
MSは、一般的に単一のBSと通信する。通話中のMSは、例えば、MSがBSから離れるにつれて通信リンクの品質が劣化する場合又は種々のセルの相対トラヒック負荷(relative trafic loading)が調整を必要とする場合に、別のBSへの乗り換え(transferring)を調査することを望み得る。あるBSから別のBSへ乗り換える処理はハンドオーバーとして知られている。ソフトハンドオーバーとして知られているこの処理の一種において、MSは、もしあれば、該MSがどのBSに乗り換えるべきかを決定するために（BSの「能動セット」(“active set”)として知られている）複数のBSとの通信に従事する。MSがこの処理に従事している場合には、前記MSはBSの各々からTPCコマンドを受信するであろう。受信TPCコマンドに基づいて電力においてどんな変更をなすべきかを決定するための方策の例は、国際特許出願公開第WO00/36762号において開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ソフトハンドオーバーの間の電力制御に伴う問題は、電力制御コマンドを受信し、復号し、処理するのに利用可能な時間に制限量があることにある。例えば、UMTSにおいては、所要の電力変更の大きさ及び方向を決定するために受信コマンドが復号され、処理される必要がある最初のTPCコマンドの到着後の416chipsの期間（ほぼ108μｓ）がある。伝送電力変更がなされるであろう50μｓの期間がこの期間に続く。
【０００７】
この問題は、UMTSのソフトハンドオーバにおいては各BSからの最初の信号の到着時間の間に148chips（38.5μｓ）までの時間差があり得ることから悪化される。BSからの信号が幾つかのダウンリンクパス(downlink path)を介して受信され、前記パスからの情報が（例えばレイク受信機を用いて）組み合わされる場合に、パスの間の最悪の場合の遅延の広がり(worst-case delay spread)までの他の遅延が差し込まれる。UMTSシステムにおいては、このことが、20μｓまでの分だけ利用可能な処理時間を低減させ得る。それ故、ソフトハンドオーバー及び遅延の広がりの影響の組み合わせは、利用可能な処理時間を半減させんとするものになり得る。これは、とりわけベクトルプロセッサの使用による著しい処理遅延を持つ送受信機アーキテクチャに対して、受信機における必要な処理タスクのスケジューリングにほんのわずかの自由度しか許容しない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
それ故、本発明の目的は、電力制御コマンドの処理のためにMSにおいて利用可能な時間を最大化させることにある。
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば、複数の一次局を有する無線通信システム用の二次局であり、当該二次局が少なくとも２つの一次局と同時に通信するソフトハンドオーバー処理に従事する手段と、前記少なくとも２つの一次局からの送信信号を複数のマルチパス信号として受信する受信手段を持つ二次局であって、当該二次局によってどんな動作がとられるべきかの初期推定(initial estimate)を供給するためにマルチパス信号の初期サブセットを処理する手段と、前記推定を更新するために前記初期サブセットの後に受信されるマルチパス信号を処理する手段とが設けられる二次局が提供される。
【００１０】
本発明の第２の特徴によれば、ソフトハンドオーバー処理に従事する二次局を動作させる方法であり、前記ソフトハンドオーバー処理において、前記二次局が少なくとも２つの一次局と同時に通信し、前記少なくとも２つの一次局からの送信信号を複数のマルチパス信号として受信し、前記二次局によってどんな動作がとられるべきかの初期推定を供給するために受信された前記マルチパス信号の初期サブセットを処理し、前記推定を更新するために前記初期サブセットの後に受信されるマルチパス信号を処理する方法が提供される。
【００１１】
本発明は、全てのマルチパス信号が処理される前に所要の電力変更の初期推定を作成することにより、MSにおける情報処理のスケジューリングにおいての自由度の向上が可能であるという従来技術にはない認識に基づく。
【００１２】
添付図面を参照して、一例として本発明の実施例を以下に記載する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面において、同じ参照番号は対応する特徴を示すために用いられている。
【００１４】
図１を参照すると、無線通信システムは一次局(BS)１００及び複数の二次局(MS)１１０を有する。前記BS１００は、マイクロコントローラ(μC)１０２、アンテナ手段１０６に接続された送受信手段(Tx/Rx)１０４、送信電力レベルを変更する電力制御手段(PC)１０７、及びPSTN又は他の適切なネットワークへの接続のための接続手段１０８を有する。各MS１１０は、マイクロコントローラ(μC)１１２、アンテナ手段１１６に接続された送受信手段(Tx/Rx)１１４、及び送信電力レベルを変更する電力制御手段(PC)１１８を有する。BS１００からMS１１０への通信はダウンリンク周波数チャネル１２２において行なわれる一方、MS１１０からBS１００への通信はアップリンク周波数チャネル１２４において行なわれる。
【００１５】
MS１１０の中の送受信手段１１４はレイク受信機を含んでも良い。当業者によく知られている斯様な受信機は、分散(dispersive)マルチパスチャネルによって送信されるCDMA信号を検出するよう設計されている。５フィンガのレイク受信機の概略的なブロック図が図２に示されている。アンテナ１１６を介して受信された信号は、ベースバンドにダウンコンバートされ、５つのミクサ２０２に対する第１入力として供給される。信号発生器(SIG)２０４は、BS１００によって使用されている拡散符号(spreading code)と同じ拡散符号で符号化された信号のローカルコピーを生成する。この信号は第１ミクサ２０２ａに対する第２入力として供給される。遅延手段(DEL)２０６ｂによって遅延させられた同じ信号が、第２ミクサ２０２ｂに対する第２入力として供給され、同様に、同じ信号が各々遅延手段２０６ｃ、２０６ｄ及び２０６ｅによって更に遅延させられてミクサ２０２ｃ、２０２ｄ及び２０２ｅに対する第２入力として供給される。
【００１６】
チャネル推定器(channel estimator)の出力及び遅延手段２０６によって加えられる遅延により生成信号の位相を調整することによって、異なる遅延を持つ５つの異なるパスによって受信される５つのバージョンの同じ送信信号を扱うことが出来る。受信信号は、減衰器(ATT)２０８によって該受信信号の各々の受信信号強度に比例した重み係数を掛けられた該受信信号の振幅を持ち、次いで、加算手段(SUM)２１０により合計される。次いで、この組合せ信号は、受信符号を決定するために連続する符号周期(symbol period)にわたって積分手段(INT)２１２によって積分され、前記符号は他の処理のために受信機の残りの部分に供給される。信号が５つより多くの異なるパスを介して受信される場合には、信号発生器２０４の位相及び遅延手段２０６により導入される遅延は、５つの最も強い受信パス（又は干渉比率(interference ratio)について最も良い信号を備えるこれらのパス）に適合するよう調整される。
【００１７】
ソフトハンドオーバー処理に従事するMS１１０が図３に図示されており、MS１１０は３つの各々のBS１００ａ、１００ｂ及び１００ｃとの３つの双方向通信チャネル３２６ａ、３２６ｂ及び３２６ｃを持つ。MS１１０は、所与のタイムスロットにおいてBS１００ａ、１００ｂ及び１００ｃの各々からTPCコマンドを受信する。受信信号がn個のフィンガを持つレイク受信機によって処理される場合には、n個の最も強い信号の各々がフィンガに割り当てられるのが普通である。
【００１８】
異なるパスを介して受信される信号のセットの例が、最初の受信信号４０２ａの到着の時間を基準とする到着の時間tに対する複数の信号４０２の振幅Aのグラフとして図４に示されている。信号が６フィンガのレイク受信機によって処理される場合には、レイクフィンガが信号４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｆ、４０２ｇ及び４０２ｈに割り当てられる一方で、信号４０２ｄ及び４０２ｅが無視されるであろう。
【００１９】
しかしながら、本出願人は、利用可能な処理時間が制限されていることを考慮して、ソフトハンドオーバーの間の斯様な割当て方策は最適ではないと判断した。代わりに、本発明によれば、レイクフィンガを、到着の時間の情報のみ又は信号強度の情報との組み合わせの何れかに基づいて信号に割り当てることを提案する。これは、次の電力変更のための決定を下す処理において盛り込まれるのには遅すぎる到着をした信号にレイクフィンガが割り当てられ、この場合には、斯様なフィンガが事実上無駄にされるという状況を克服する。
【００２０】
従って、図４に示されている例において、MS１１０は、時間t₁後に受信したいかなる信号も次の電力変更の決定において用いられるのには遅すぎると決定する。結果として、レイクフィンガの割当ては、代わりにフィンガを信号４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ、４０２ｅ及び４０２ｆに割り当てることで、上記のような通常用いられる割当てから変更され得る。それ故、この割当ては、最初の有効なパス(significant path)のための所定の到着のウィンドウ(window)後に到着する遅れた強い信号（４０２ｇ及び４０２ｈ）を無視する。このような遅れて到着する信号は、その後のスロットにおいて下されるべき電力制御変更の決定において任意に用いられ得る。
【００２１】
MS１１０はまた、上記のレイクフィンガの変更された割当てに加えて又は代わりに、電力制御コマンドを処理するのに利用可能な時間を増大させるために付加的な技術を用いても良い。１つの斯様な技術は、MS１１０のために、受信信号からの全ての情報が利用可能になる前に作成される所要の電力変更の初期推定に基づいて電力変更の作成を開始せんとするものである。必要であれば、次いで、電力変更は他の受信信号に基づいて修正され得る。この技術は、実施された電力変更に対する修正が小さな割合の事例(cases)でしか必要とされないならば、MS１１０におけるタスクの処理のスケジューリングに対する自由度において利益をもたらすであろう。
【００２２】
幾つかのソフトハンドオーバーの状況においては、例えば信頼性のあるダウンコマンドが最も早いBS１００から受信される場合には、他の電力制御コマンドが到着するのを待つ必要はない。他の場合において、適切な方策は、常に、信頼性があろうとなかろうとダウンコマンドが最も早いBS１００から受信される場合には電力を低減させ、同様にアップコマンドに応じての電力の増大については、後で信頼性のあるダウンコマンドが受信される場合に修正される電力変更を受けるものである。斯様な方策は、UMTSの仕様の要求を満たすであろう。
【００２３】
電力制御ステップの指示が修正を必要とする機会において、斯様な修正は、おそらく電力変更を作成するために割り当てられた50μsの期間を越えて延長せんとするものとなろう。電力変更の後の残りのスロットに対する平均アップリンク伝送電力が許容誤差(permitted tolerance)を超えるような範囲にまで影響を及ぼされず、エラーベクトルの大きさが許容誤差を超えなければ、このこと自体は問題ではない。エラーベクトルの大きさは、UMTSにおいては、送信波形と、厳密に適合された基準波形との間の二乗平均(rms) エラーベクトルとして規定される。
【００２４】
UMTS以外のシステムにおいては、とりわけ、ソフトハンドオーバーの間の異なるBS１００からの情報が電力ステップの所要の大きさに影響を及ぼし得るシステムにおいては、初期推定に基づいて電力変更を開始する方策はより大きな利益を持ち得る。例えば、電力変更は、一度残りの電力制御コマンドが処理された伝送に対するベースバンド信号の振幅を調整することにより伝送電力の残りの細かい調整が達成されることで、送受信機１１４のRF部における初期の粗い電力変更によって実施され得る。
【００２５】
別の技術は、BS１００からの伝送のタイミングを変更せんとするものである。UMTSの仕様により、MS１１０は、信号の到着の時間が、他のBS１００からの信号を基準として（又は他の例においてはアップリンク伝送のタイミング基準からの固定オフセットを基準として）典型的には±148chipsの範囲外にドリフトする(drift)かどうかをBS１００に通知する。BS１００は256chipsのステップにおいて伝送タイミングを調整することが出来る。たとえ受信信号が到着していないにしても、許容可能な制限時間外に到着しているとして受信信号を報告することにより、MS１１０は電力制御コマンドの処理を改善するように複数のBS１００からのダウンリンク伝送のタイミングを配置することが出来る。MS１１０はまた、制限時間外に到着する微弱な信号を報告しないように、例えばタイミング基準に対して結果として生ずるいかなる変更も回避するように決定しても良い。
【００２６】
例えば、最初に受信されたBS１００からの信号が、後に受信された他のBS１００からの信号より一貫して弱かった場合には、MS１１０は、遅れて到着しているとして後のより強い信号のうちの１つ以上を報告することができ、故に、UMTSネットワークは、前記後のより強い信号のタイミングが256chipsだけ進められるよう配置し、それにより、最も強い信号が最初に受信されることを確実にする。このアルゴリズムは上記の初期推定の方法のアプリケーションを著しく改善するであろう。
【００２７】
上記の技術に対する他の方法として、又は上記の技術に加えて、MS１１０は、電力制御コマンドの処理に利用可能な時間を最大化するように任意の遅れたダウンリンク信号が所定の量、例えば74chips(即ち、148chipのタイミング許容誤差の半分)より大きく遅れて受信されたとして報告し得る。
【００２８】
マルチパス信号を処理する本発明による方法を図示するフローチャートが図５に示されている。この方法は、ステップ５０２において、MS１１０がソフトハンドオーバー処理を始めるのに伴って開始する。MS１１０は、ステップ５０６においてMS１１０が受信信号の処理をスケジュールするような時間まで、ステップ５０４において複数のBS１００からのマルチパス信号の初期サブセットを受信し続ける。この処理は、所要の電力変更の初期推定を供給し、この推定された電力変更はステップ５０８においてMS１１０により実施される。初期サブセットの処理の後にステップ５１０において受信されたマルチパス信号はまたステップ５１２において処理される。この処理の結果は所要の電力変更の初期推定が（必要であれば）修正されることを可能にし、この後に、MS１１０はステップ５１４において必要に応じて伝送電力を修正する。
【００２９】
上記の説明はレイク受信機に関してであるが、本発明は、複数のマルチパス信号を分解することが出来るいかなる受信機にも等しく適用可能であることは明らかである。更に、上記の説明は複数のマルチパス信号を介する電力制御コマンドの受信に関してであるが、本発明はまた、復号に対してきつい時間制約を持つ他の伝送にも適用可能である。斯様な伝送の例は、UMTSシステムにおいてBS１００の送信ダイバシティを制御するためのフィードバック情報である。
【００３０】
本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の変形例が明らかとなるであろう。斯かる変形例は、二次局並びに該二次局の構成部分の設計、製造及び使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して使用することが出来るような他の特徴を含むことが出来る。理解し易いように別々の実施例の文脈の中に記載されている本発明のある特徴はまた、単一の実施例において組み合わせて与えられても良いことは認識されるであろう。逆に、簡略のため、単一の実施例の文脈において記載されている本発明の様々な特徴はまた、別々に又は任意の適切な副結合(subcombination)において与えられても良い。本出願においては請求項は特定の特徴の組み合わせに対して記載されているが、本発明の開示の範囲は、何れかの請求項において現在記載されている発明と同一の発明に関するものであるか否かに拘わらず、且つ、本発明が解決するものと同一の課題の何れか又は全てを解決するか否かに拘わらず、本明細書で明示的に又は暗示的に開示された如何なる新規な特徴若しくはこれら特徴の如何なる新規な組み合わせ又はそれらの如何なる一般化をも含むものと理解されるべきである。出願人は、斯かる特徴及び／又は斯かる特徴の組み合わせに関しても、本出願又は本出願から派生する全ての他の出願の審査の間に、新しい請求項を記載することがあることを注記する。
【００３１】
本明細書及び特許請求の範囲における要素の単数形表記は、斯様な要素の複数の存在を除外しない。更に、「有する」という用語は、記載されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線通信システムの概略的なブロック図である。
【図２】５つのフィンガを持つレイク受信機の概略的なブロック図である。
【図３】ソフトハンドオーバーの処理中のMSを持つ無線通信システムの概略的なブロック図である。
【図４】最初の信号の受信からの時間tに対する受信信号の振幅Aを示すグラフである。
【図５】本発明によるマルチパス信号を処理する方法を示すフローチャートである。

Claims

複数の一次局を有する無線通信システム用の二次局であり、当該二次局が少なくとも２つの一次局と同時に通信するソフトハンドオーバー処理に従事する手段と、前記ソフトハンドオーバー処理中において前記少なくとも２つの一次局からの複数の電力制御コマンドを受信する受信手段とを持つ二次局であって、所定の到着時間のウィンドウ内に前記少なくとも２つの一次局から当該二次局に到着した前記電力制御コマンドの初期サブセットを処理して、当該二次局によって実施されるべき次の電力変更の初期推定を供給する手段と、前記ウィンドウの後に遅れて到着する前記電力制御コマンドを処理して、前記推定を修正する手段とが設けられる二次局。
前記推定を修正するために処理される前記ウィンドウの後に遅れて到着する前記電力制御コマンドが、前記初期サブセット内に含まれる前記電力制御コマンドの少なくとも１つよりも、信号強度が強い電力制御コマンドを含むことを特徴とする請求項１記載の二次局。
ソフトハンドオーバー処理に従事する二次局を動作させる方法であり、前記ソフトハンドオーバー処理において、前記二次局が少なくとも２つの一次局と同時に通信し、前記少なくとも２つの一次局からの複数の電力制御コマンドを受信し、所定の到着時間のウィンドウ内に前記少なくとも２つの一次局から当該二次局に到着した前記電力制御コマンドの初期サブセットを処理して、当該二次局によって実施されるべき次の電力変更の初期推定を供給し、前記ウィンドウの後に遅れて到着する前記電力制御コマンドを処理して、前記推定を修正する方法。
前記推定を修正するために処理される前記ウィンドウの後に遅れて到着する前記電力制御コマンドが、前記初期サブセット内に含まれる前記電力制御コマンドの少なくとも１つよりも、信号強度が強い電力制御コマンドを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。