JP4961124B2 - ダウンリンクリソースをアロケートするためのｃｑ測定 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレスデジタル通信システムに関するものであり、より詳細には、ダウンリンクリソースアロケーションを効率よく決定するための測定手法を利用するＣＤＭＡ（code-division multiple access）技術を採用している通信局に関するものである。

現代のワイヤレス通信システムにおいては、通信トラフィックの占有主体が、主に音声トラフィックからデータトラフィックに代って、例えば、インターネットアプリケーションがデータトラフィックを占める割合が絶えず増大していき、このため、このようなシステムの容量も増大した。そこで、ＤＬ（down link）伝送の容量を最大にする手法を提供することが、非常に望まれる。

トランスミッタとレシーバの間の伝搬損失は、一定でなく変動している。伝搬損失は、距離に依存するから、トランスミッタとレシーバの間のパス（または、マルチパス）に障害があると、これにより変動し、同様に、パス間のインタラクションにより変動する。このような変動をフェーディングという。加えて、このフェーディングは時間とともに変化する。

通信システムの中には、伝送時に最良の伝送状態を享受できる特定の１つのユーザか、または複数のユーザのうちのいくつかのユーザに、インスタンスを伝送するようになっている通信システムがある。これらのシステムにあっては、最適な時点で各ユーザに伝送するため、推定されるＣＱ（channel quality）を、ユーザごとに、時々、定義する必要がある。最適な時点を選択することは、フェーディングの観点からは、必須のことではないが、瞬間パス損失（instantaneous path loss）は、最適な時点の選択にあたって考慮すべきファクタの１つにするべきである。

ＣＱを低下させる１つのファクタとしては、瞬間パス損失がある。ＣＱは、瞬間パス損失が低減されるほど、向上し、瞬間パス損失が最小のときに最大になる。

ＣＱを低下させるもう１つのファクタとしては、ユーザから見える干渉がある。なぜなら、一般的に、干渉が大きくなるほど、大きな伝送パワーが必要になるからである。伝送パワーが制限されると、これによりシステムの容量が減少する。そうすると、ＣＱは、基地局の固定レベルによる伝送において受信された伝送パワーの、受信した干渉に対する比として定義することができる。この比は、基地局がユーザデータを伝送するのに必要な伝送パワーに反比例する。任意の時点においてＣＱが最高となる（したがって、パス損失および／または干渉が最低となる）ユーザを、連続して選択して、この比を最大にすると、システム容量が、経過時間全体から見て、増大していく。

当該パス損失を決定し、当該比を計算するため、測定される特定の信号は、重要ではない。例えば、この特定の信号は、パイロット信号、ビーコン、またはデータ搬送号であって、一定のパワーか、知られているパワーで伝送されるものとすることができる。システムによっては、受信パワーを、ＲＳＣＰ（received signal code power）といい、受信干渉パワーを、ＩＳＣＰ（interference signal code power）ということがある。例えば、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication Systems）のＦＤＤ（frequency division duplex）標準にあっては、ＣＰＩＣＨ（common pilot channel）が測定され、ＣＱがCPICH_RSCP/ISCPと定義される。ＵＭＴＳ ＴＤＤ（time division duplex）標準にあっては、ビーコンチャネル（ＰＣＣＰＣＨ）が測定され、ＣＱがPCCPCH_RSCP/ISCPと定義される。チャネル状態は急激に変化するから、それぞれの伝送においては、ショートタイムアロケーション（short time allocation）（つまり、小さなタイムスロット）を用いるのが好ましい。そうすると、このアロケーションに使用される測定情報も、タイムリーでなければならない。通信システムの中には、ユーザへの伝送を時分割したり、あるいは、ユーザが選択した伝送を、他方の伝送、例えば通常の音声サービスおよびデータサービスから、時間的に分離したりするようになっている通信システムがある。このように時分割は種々の方法で行うことができる。例えば、繰り返しフレームを、複数のタイムスロットに分割することができる。各タイムスロットを、それぞれ、一度に１人以上のユーザにアロケートすることができる。加えて、複数のタイムスロットを、それらが隣接してもしていなくても、１人以上のユーザにアロケートすることができる。仮に１つ以上のタイムスロットの集まりをまとめてアロケートする場合には、このまとまったものをサブチャネルということができる。

時分割伝送においては、恐らく、全てのタイムスロットまたはサブチャネルにおける干渉は、等しくない。全てのタイムスロットに対して単一の値が通知されると、これにより、アロケーションが最適でなくなり、幾つかのタイムスロットの情報が失われる、ことがよくある。したがって、タイムスロットごとに個々の測定結果を通知するのが望ましい。

本発明は、ＣＱを適正なタイミングで測定し、その情報を基地局に適宜伝送することを目的とする。

本発明は、タイムスロットまたはサブチャネルごとに、ＣＱを測定して、ＵＥから基地局へシグナル（signal）する、複数の実施形態を提示する。測定は、関連する全てのタイムスロットまたはサブチャネルについて、高速度で行うか、あるいは、このような測定を行う速度を選択的に下げて、より低速で行うことができる。

本発明の目的は、付属の詳細な説明および図面を検討することで明白になるであろう。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。これら図面において、同様の番号は同様の要素を示すものとする。

図１を説明する。ＵＭＴＳネットワークアーキテクチャには、ＣＮ（Core Network）と、ＵＴＲＡＮ（UMTS Terrestrial Radio Access Network）と、ＵＥ（User Equipment）とが含まれる。２つの一般的なインタフェースのうち、一方は、ＵＴＲＡＮとＣＮの間にあるＩｕインタフェースであり、他方は、無線インタフェースＵｕであって、ＵＴＲＡＮとＵＥとの間にある。ＵＴＲＡＮは、Ｉｕｒインタフェースによって相互接続することができる複数のＲＮＳ（radio network subsystem）により構成されている。この相互接続により、異なるＲＮＳの間においては、ＣＮ独立のプロシージャを許可することができる。したがって、無線アクセス技術特有の機能を、ＣＮ外から維持することができる。ＲＮＳは、さらに、ＲＮＣ（radio network controller）と複数の基地局（複数のノードＢ）に分割されている。複数のノードＢは、ＩｕｂインタフェースによりＲＮＣに接続されている。１つのノードＢは、１つ以上のセルをサーブすることができ、通常は、複数のＵＥから使用される。ＵＴＲＡＮは、無線インタフェース上で、ＦＤＤモードおよびＴＤＤモードの両方をサポートしている。これらＦＤＤモードおよびＴＤＤモードに、同一のネットワークアーキテクチャが使用され、同一のプロトコルが使用される。

図２を説明する。好ましい通信システム１０は、本発明の原理によりダウンリンクリソースアロケーションのために行ったＣＱ測定の結果を取得するプロセスを実行する。通信システム１０は、ＵＥ１２と、基地局／ノードＢ ３０（以下、単に「基地局３０」という。）とを備え、ＵＥ１２と基地局３０とは、ワイヤレス無線インタフェース１４を介して接続されている。

ＵＥ１２には、アンテナ１６と、アイソレータ／スイッチ１８と、マッチドフィルタ２０と、基準チャネル符号ジェネレータ２１と、パワー測定デバイス２２と、タイムスロット干渉測定デバイス２４と、ＣＱトランスミッタ２６と、ＣＱ判定デバイス２８とが含まれている。アンテナ１６は、アイソレータ／スイッチ１８を介してマッチドフィルタ２０に結合してあり、ダウンリンク信号を受信し、出力をパワー測定デバイス２２に供給する。基準チャネル符号ジェネレータ２１は、マッチドフィルタ２０に供給される基準チャネル符号を生成する。パワー測定デバイス２２は、マッチドフィルタ２０の出力を分析し、ダウンリンク信号のパワーレベルを決定し、このパワーレベルをＣＱ判定デバイス２８に出力する。

アイソレータ／スイッチ１８の出力は、さらに、タイムスロット干渉測定デバイス２４に結合され、タイムスロット干渉測定デバイス２４は、ダウンリンクチャネルを測定し、出力をＣＱ判定デバイス２８の第２入力に供給する。ＣＱ判定デバイス２８は、パワー測定デバイス２２から出力されたパワーレベルと、タイムスロット干渉測定デバイス２４からの干渉レベルとを分析し、ＣＱ測定結果をＣＱトランスミッタ２６に供給する。ＣＱトランスミッタ２６は、ワイヤレス無線インタフェース１４を介して基地局３０へワイヤレスＲＦ伝送を行うため、アイソレータ／スイッチ１８を介してアンテナ１６に結合してある。

基地局３０は、基準チャネルトランスミッタ３６と、アイソレータ／スイッチ３４と、アンテナ３２と、ＣＱレシーバ３８と、ＣＱストレージデバイス４０とを備えている。アンテナ３２は、ＵＥから、無線インタフェース１４を介して、ＣＱ測定結果を含む無線ＲＦ伝送を受信し、受信した信号を、アイソレータ／スイッチ３４を介して、ＣＱレシーバ３８に結合している。受信したＣＱ測定結果は、ＣＱストレージデバイス４０にストアされる。基準チャネルトランスミッタ３６は、基準信号を供給するが、この基準信号は、ダウンリンクで、アイソレータ／スイッチ３４およびアンテナ３２を介して、ＵＥ１２に伝送される。トランスミッタ３６からの基準ダウンリンク信号は、ＵＥ１２により、ダウンリンクＣＱ測定結果を出力するため、利用される。

図３の本発明に係る好ましい方法５０は、図１および図２に示したタイプ以外の通信システムにより実行することができるが、本発明は、これに限定されるものではないから、このことに留意されたい。

図３を参照するに、方法５０は、図１および２を参照して説明したように、基地局３０と通信するＵＥ１２を備えたデジタル通信システム１０によって実行することができる。

品質評価をタイムスロットまたはサブチャネルごとに高速に行う技術は、本発明が、ダウンリンク（ＤＬ）アロケーションをベストに行うために採用したＣＱ測定にとって、１つの好ましい技術である。なぜなら、基地局３０は、変調および符号化を選択し、ベストの１つ以上のユーザを選択し、しかも、選択された１つ以上のユーザに、ベストのタイムスロットまたはサブチャネルをアロケートする、のに必要な情報は全て保持しているからである。本発明は、ＵＭＴＳ ＦＤＤ（frequency division duplexing）と、ＴＤＤ（time division duplex）の両方の標準に適用することができるが、本明細書においては、一方の例のみを説明する。例えば、ＦＤＤ標準においては、ＣＰＩＣＨ（common pilot channel）を、関連する全てのタイムスロットで行われる、タイムスロットまたはサブチャネルＩＳＣＰ（interference signal code power）測定別に測定し、分割することができる。ＴＤＤ標準においては、ＰＣＣＰＣＨ（physical common pilot channel）は、測定できるチャネルの一例である。

基地局３０は、固定レベルの伝送で、例えば、パイロットビーコンまたはデータ搬伝送号を、ＰＣＣＰＣＨを介して伝送する（ステップ５２）。以下、このＰＣＣＰＣＨを基準チャネルという。この基準チャネルは、コントロールチャネルであろうとデータチャネルであろうと、任意のタイプの固定レベルの（または、知られている）基地局伝送とすることができる、ことは当然のことである。必要なことは、基準チャネルパワーが、測定時に、ＵＥ１２に知られていることである。ＵＥ１２は、ＲＳＣＰを測定する（ステップ５４）。そして、ＵＥ１２は、ＩＳＣＰを測定する（ステップ５６）。ＲＳＣＰおよび／またはＩＳＣＰは、連続して測定することができるが（つまり、全てのフレームおよびタイムスロットについて）、後述するように、低頻度で測定することもできる。

ステップ５６および５４においてインプリメントすることができる代替形態は、数多く存在する。第１の代替形態においては、ＵＥ１２は、特定のタイムスロットで、特定の順序で、ＩＳＣＰおよび／またはＲＳＣＰを測定する。第２の代替形態においては、ＵＥ１２は、全てのタイムスロットで、予め定めた順序またはランダムな順序で、ＩＳＣＰおよび／またはＲＳＣＰを測定する。第３の代替形態においては、ＵＥ１２は、ランダムに識別した数のタイムスロットで、ランダムな順序で、ＩＳＣＰおよび／またはＲＳＣＰを測定する。第４の代替形態においては、ＵＥ１２は、タイムスロット測定のローテーションを行う。例えば、第１のフレームについて、タイムスロット１〜４で、ＩＳＣＰおよび／またはＲＳＣＰを測定し、ついで、後続のフレームについて、タイムスロット５〜８で、測定し、さらに後続のフレームについて、タイムスロット９〜１２で、測定し、というように続ける。このように特有の柔軟性があるから、本発明に係る方法５０は、システムオペレータと特定のアプリケーションとの特定の要求に適合させることができる。

上述したように、同一のタイミングスキームを同一速度で使用して、パス損失および干渉の両方を測定させる必要はない。そこで、ＩＳＣＰの測定頻度は、ＲＳＣＰの測定頻度に比べて非常に低くすることができる。例えば、ＩＳＣＰは、表１の第４の代替形態に従って、測定することができ、ＲＳＣＰは、表１の第２の代替形態に従って測定することができる。

表１は、ＵＥの測定のための種々の形態を要約したものである。ただし、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、タイムスロットおよび／またはタイムスロットの順序を予め定めた通り選択するか動的に選択するかを任意に組み合わせることができることに留意されたい。

図３を説明する。タイムスロット、または選択され測定されたタイムスロットの順番に関係なく、ステップ５８において、ＵＥ１２は、行った測定からダウンリンクＣＱを判定し、ダウンリンクＣＱを基地局３０に通知する。ＣＱ測定においては、（ステップ５６からの）ＩＳＣＰと、（ステップ５４からの）ＲＳＣＰとを、個別に伝送することができるか、ＵＥ１２により計算されたＩＳＣＰ／ＲＳＣＰ比を伝送することができるか、あるいは、次に詳細に説明する他の多数の代替形態のうちの１つを備えることができる。

ステップ５８でＵＥ１２により生成され伝送されたダウンリンクＣＱ測定の通知は、ステップ６０において、基地局３０に受信され、ついで、ステップ６２において、ＵＥ１２に伝送するのに必要なアクティビティを決定するため、分析され、当該ダウンリンクＣＱ測定結果が考慮される。

ＵＥ１２がその測定結果を収集しその測定データを伝送する方法は、典型的には、供給されるデータの量と、その測定データを基地局３０に伝送するのに必要なオーバーヘッドと、のトレードオフである。例えば、選択された全てのタイムスロットに対するＩＳＣＰとＲＳＣＰの両方の全てのデータを測定し伝送することにより、その大部分の情報が得られる。しかし、この欠点は、伝送する必要のあるデータが大量になる点であり、データを伝送する上でオーバーヘッドがある点である。

本発明の目標とするところは、タイムリーで正確なＣＱ情報を返し、しかも、ダウンリンクチャネルに使用するための適正な変調と符号化を決定する、ことにある。そうであるから、ＵＥ１２がこの情報を測定し基地局３０に伝送するために使用できる代替形態としては、種々の形態がある。表２は、ＲＳＣＰおよびＩＳＣＰを基地局３０に伝送する種々の代替形態を示す。

これら９つの代替形態の順序は、一般的には、ダウンリンクＣＱ情報をＵＥ１２から基地局３０に伝送するために必要なビット数を最大数から最小数に並べた順序になっている。当然、このリストには全てが含まれておらず、本発明は、表１に列挙した代替形態に限定されるものではない。

代替形態１においては、ＵＥ１２は、全てのタイムスロットについてのＲＳＣＰおよびＩＳＣＰを、基地局３０に伝送する。

代替形態２においては、ＵＥ１２は、ＲＳＣＰをフレームごとに１回伝送し、指定された全てのタイムスロットについてのＩＳＣＰを、基地局３０に伝送する。

代替形態３においては、ＵＥ１２は、全ての指定されたタイムスロットについてのＲＳＣＰ／ＩＳＣＰ比を、基地局３０に伝送する。

代替形態４においては、ＵＥ１２は、全ての指定されたタイムスロットについてのＲＳＣＰ／ＩＳＣＰ比を、符号化して基地局３０に伝送する。この比を符号化することにより、情報を伝送するのに必要なビット数が減少する。

代替形態５においては、ＵＥ１２は、ＵＥ１２によって検出されたソフトシンボルエラーの数を、基地局３０に伝送する。ソフトシンボルエラーは、当業者にとっては、ダウンリンクＣＱの指示として知られている。

代替形態６においては、ＵＥ１２は、ＲＳＣＰおよびＩＳＣＰの測定から、利用可能なＭＣＳ（modulation coding set）を選択し、この選択結果を基地局に伝送し、基地局３０においては、これを、伝送するために使用する。ＵＥは、予め定めた数のＭＣＳが利用可能であるのが、典型的であり、例えば、８個のこのようなセットが利用可能である。ひとたびＵＥがＲＳＣＰおよびＩＳＣＰの測定を行うと、どのＭＣＳであれば現在のＣＱを与えるのにサポート可能であるか、を計算する。

代替形態７においては、ＵＥ１２は、全てのタイムスロットについてのＣＱ情報の符号化を、組み合わせる。全てのタイムスロットまたはサブチャネルの共通品質および品質の差分を別々に符号化すると、伝送ビットを節約することができる。

代替形態８においては、ＵＥ１２は、全てのタイムスロットのＣＱの平均値であって、より多い数のビットを使用して符号化されたＣＱの平均値を測定して伝送し、ついで、これらＣＱの平均値と、それぞれの残りのタイムスロットとの差分を、より少ない数のビットを有する符号化値を用いて、伝送する。一例を挙げると、４または５ビットは、当該タイムスロットの平均値を識別するのに用いることができ、それぞれのタイムスロットまたはサブチャネルと平均値との差分には、１または２ビットあればよい。

代替形態９においては、タイムスロットまたはサブチャネルのうちの１つが基準点として指定される。このタイムスロットのＣＱ測定が伝送されるが、残りのタイムスロットについては、この基準点と呼ばれる差分情報を伝送するだけでよい。代替形態８と同様にして、基準タイムスロットは、４または５ビットとすることができ、残りのタイムスロットについては、基準点との差分は、１または２ビットとすることができる。

パワーの要件を軽減し、しかも測定および処理に必要なインプリメンテーションを複雑にしないようにするため、測定回数および処理量を最小限に抑えることが望ましい。ＵＥ１２が、常に、基地局３０からの情報要求を保留にして、測定を行なわなければならないシステムにあっては、このことは、仮にタイムスロットまたはサブチャネルの数が大きい場合には、ＵＥ１２にとって測定上の負担になる。当該干渉の変化する速度が当該フェーディングの変化の速度と同じでない状況においては、タイムスロットの測定のローテーションは、最近の干渉測定結果が幾つかのタイムスロットのために利用し、古い方の情報は他のスロットに使用するようにすれば、行うことができる。

測定されるタイムスロットの数を減らせば、複雑の度合いが実質的に低下する。測定すべきタイムスロットの数が多ければ、測定結果を頻繁に通知することになり、複雑の度合いが高くなる。タイムスロットの測定回数が少なければ、複雑の度合いが低くなるが、測定結果の通知回数も減り、これにより、パフォーマンスが低下することになる。特定のアプリケーションのニーズおよび／または優先条件に従って、妥協策を講じることができる。

以上、本発明は、一部、好ましい実施形態を詳細に参照して説明したが、このように詳細に説明したからといって、これに限定されるものではなく、これはあくまで説明に過ぎない。当業者にとって当然のことであるが、本明細書の教示で開示されているように、本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、オペレーションの構成およびモードを種々に変更することができる。

ＵＭＴＳアーキテクチャを示すブロック図である。 本発明に係るダウンリンクリソースアロケーションのため、ＣＱ測定をインプリメントした、ＵＥおよび基地局を簡略化して示すブロック図である。 本発明に係るダウンリンクリソースアロケーションのため、ＣＱ測定をＵＥにおいて行い、その測定結果を基地局に通知する好ましい方法の一例を示す流れ図である。

Claims (2)

1. ダウンリンクリソースをアロケートするため、ＣＱ（channel quality）の指示を提供する方法であって、
   ユーザ装置（ＵＥ）において、複数のＣＱ測定を行うステップと、
   前記ＵＥにおいて、前記複数のＣＱ測定の各々によって、変調の設定を決定するステップと、
   前記複数のＣＱ測定の１つによって決定された変調の設定を含む第１のＣＱの指示、および前記決定された第１のＣＱの指示に対して使用された前記複数のＣＱ測定の１つと、前記複数のＣＱ測定の別の１つとの間の差分によって決定された変調の設定を含む差分ＣＱの指示を基地局に伝送するステップと、
   前記第１のＣＱの指示および前記差分ＣＱの指示によって、前記ＵＥへの伝送のために変調の設定を更新するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 前記ＣＱ測定は、関連付けられたダウンリンクのタイムスロットにおいて、ＲＳＣＰ（received signal code power）およびＩＳＣＰ（Interference signal code power）の測定に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。

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