JP5137954B2 - 無線通信端末、無線通信デバイス及びこれらの動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信装置を動作させる方法に関する。本発明は、例えば、しかし排他的にではなく、移動通信システムに適用される。

移動通信システムは通常、無線チャネルの状態に関する情報を送信する機構を組み込む。例えば、ランダムアクセス機構の一部としてチャネル状態情報が送信されることができる。ランダムアクセス機構を用いて、移動端末がネットワークにアクセスすることができる。ＵＭＴＳ ＬＴＥ(Universal Mobile Telecommunication System Long Term Evolution)に関して検討中であるランダムアクセス機構の１つの例では、移動端末は、非同期ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）上で署名を送信する。その移動端末は、数ビット（例えば６ビット）の情報が搬送されることを可能にする、より大きなセット（例えば６４のセット）から特定の署名を選択する。要件の１つは、衝突確率（即ち、２つの移動端末が同じ署名を同時に使用する確率）が十分に低くあるべき点である。更なる要件は、結果の波形が、低い相関性を持つべき点である。

署名を規定するビットパターンは、１つ又は複数のデータフィールドにおいて考慮されることができる。データフィールドのコンテンツになりうるいくつかの例は、
− （衝突リスクを減らすよう一時的な移動端末特定の形式の）擬似ランダムデータ、
− チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）又は経路損失測定、
− ＲＡＣＨアクセスのための理由(reason)、がある。ＣＱＩ及び理由フィールドは、それらが端末間で十分相関性がない状態であれば、衝突を減らすのにも役立つ。

上述の例示的な機構は、送信されることができる有益なデータビット数を制限することと、可能性としての衝突確率との間で競合する問題を抱えている。

本発明の目的は、改善されたランダムアクセス機構を可能にすることにある。

本発明の第１の側面によれば、複数の無線通信デバイスを持つ無線通信システムにおける無線通信端末を動作させる方法において、量子化パラメタを取得するステップと、後続のチャネル状態メトリックの量子化における使用のため、上記無線通信デバイスに上記量子化パラメタを送信するステップとを有する、方法が与えられる。

本発明の第２の側面によれば、無線通信デバイスを動作させる方法において、量子化パラメタを受信するステップと、チャネル状態メトリックを決定するステップと、上記量子化パラメタにより示される量子化範囲を適用することにより、上記決定されたチャネル状態メトリックを量子化するステップと、上記量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を決定するステップと、ランダムアクセス送信として上記決定されたデータ値を搬送する信号を送信するステップとを有する、方法が与えられる。

本発明は、本発明の第１の側面により無線通信端末を動作させるステップと、本発明の第２の側面により無線通信デバイスを動作させるステップとを有する、無線通信システムを動作させる方法も提供する。

本発明の第３の側面によれば、複数の無線通信デバイスを持つ無線通信システムにおいて使用する無線通信端末であって、量子化パラメタを取得する手段と、後続のチャネル状態メトリックの量子化に使用するため、上記無線通信デバイスに上記量子化パラメタを送信する手段とを有する、無線通信端末が与えられる。

本発明の第４の側面によれば、量子化パラメタを受信する手段と、チャネル状態メトリックを決定する手段と、上記量子化パラメタにより示される量子化範囲を適用することにより、上記決定されたチャネル状態メトリックを量子化する手段と、上記量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を決定する手段と、ランダムアクセス送信として上記決定されたデータ値を搬送する信号を送信する手段とを有する、無線通信デバイスが与えられる。

本発明は、本発明の第３の側面による無線通信端末と、本発明の第４の側面による無線通信デバイスとを有する通信システムも提供する。

チャネル状態メトリック値、及び結果としてデータ値の確率密度関数（ＰＤＦ）に基づき、ランダムデータが単独で送信される場合、衝突確率は高くなる場合がある。本発明とは対照的に、データビットを量子化するための固定された量子化アルゴリズムは、測定されたチャネル状態メトリック値の分布における変化を適合させるものではなく、従って、結果として、移動端末のかなりの部分が、実質的に類似する値を測定する場合、高い衝突確率を生じさせる場合がある。本発明は、量子化アルゴリズムが適合されることを可能にすることにより、この問題を解決する。

上記量子化パラメタは、上記無線通信システムの特性に基づき得られることができる。これは、上記無線通信端末が量子化パラメタを時間変化するシステム特性に適合させることを可能にする。

上記無線通信システムの特性は、複数の無線通信デバイスからランダムアクセスチャネルで受信される信号から取得されることができる。これは、上記無線通信端末が量子化パラメタを例えば無線通信デバイスの活動レベル及び信号品質に適合させることを可能にする。

複数の無線通信デバイスからランダムアクセスチャネルで受信される信号はそれぞれ、上記個別の無線通信デバイスの量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を搬送し、上記無線通信端末は、上記データ値に基づき上記量子化パラメタを取得することができる。これは、無線通信端末が量子化パラメタをチャネル状態メトリックに適合させることを可能にする。異なるセットのデータ値が、異なる時間及び／又は周波数リソーススロットにより搬送されることができる。

無線通信システムは、例えば、異なるデータ値の発生頻度に基づき、上記量子化パラメタを取得することができる。これは、上記無線通信デバイスにより送信される信号の衝突数を制御するため、無線通信端末が量子化パラメタを適合させることを可能にする。特に、上記量子化パラメタは、最も頻繁に発生するデータ値の発生頻度を減らすために調整されることができ、それにより、衝突数を減らすことができる。

上記量子化パラメタは、少なくともいくつかが不均等な幅を持つ量子化範囲を示すことができる。これは、衝突数が制御されることを可能にする。

異なるデータ値が、異なる時間及び／又は周波数リソーススロットで搬送されることができる。異なるリソーススロットは、異なる幅を持つ量子化範囲に対応することができる。これらの特徴もまた、衝突数が制御されることを可能にする。

チャネル状態メトリックは、
受信信号のチャネル品質インジケータ、
チャネル伝達関数、
１つ以上の周波数又は周波数帯域に対するチャネル品質インジケータ、
１つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータ、
１つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータの平均値、
１つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータ間の差、
無線通信デバイスの位置、
受信経路の角度、
要求されるデータレート、のうちの１つ又は複数を示すことができる。

チャネル品質インジケータは、例えば、
信号対ノイズ比、
信号対干渉比、
受信可能なデータレート、
経路損失、のうちの１つ又は複数を有することができる。

ＣＱＩ値の例示的なＰＤＦと送信値の最大ランダム化のための理想的な量子化閾値とを示す図である。 例示的な量子化範囲と対応するデータ値とのテーブルを示す図である。 不均等な量子化範囲に関する例示的なＰＤＦを示す図である。 量子化閾値の別の例を示す図である。

本発明が以下、対応する図面を参照して、例示に過ぎないものを介して説明されることになる。

本発明の実施形態が、無線通信デバイスが移動端末とすることができる移動通信システムを参照して説明されることになる。移動端末は、例えば、携帯電話である。無線通信端末は、ネットワークにおける基地局とすることができる。

本発明によれば、ランダムアクセスプリアンブルにおいて送信されることになる量子化データに対する少なくとも１つの量子化パラメタが、移動端末に伝達される（signalled）。伝達されたパラメタを用いて移動端末がデータ量子化するとき、プリアンブルにおいて伝達されることができる各データ値の衝突確率は、一層類似するものとされることができる。

一般に、本発明によれば、プリアンブル署名において送信されるデータの少なくとも一部が通常、非一様に量子化されることになる。非一様な量子化は、送信されるデータの仮定又は推定ＰＤＦに基づき、一様な量子化を備える場合よりも、送信されるデータ値の一層一様な分布を与えるようデザインされる。これは、異なる移動端末のＲＡＣＨトライ(attempt)間での署名衝突のリスクを減らす。この改良は、最も起こりにくい値範囲周辺での送信データの分解能における低減を伴う。

シンプルな実施形態において、伝達された量子化パラメタは、使用される最高及び最低の量子化レベルを有することができる。これは、最高の量子化レベル以上である、又は最低の量子化レベル以下であるすべての測定値が、それぞれ最高又は最低のデータ値で送信されることになることを示す。

最高及び最低レベル間の領域における量子化は、例えば、データ送信に利用可能なビット数により決定される所定の精度を用いて実行されることができる。

例えば、図１は、例えば、対数正規分布に従うと仮定されることができるＣＱＩ値のＰＤＦの例を示す。この場合、送信されるデータビットの実質的に一様な分布を与えるよう、プリアンブルにおいて送信されるデータビットにＣＱＩ値をマッピングするための量子化閾値が理想的に選択される。図１は、量子化レベルがこの理想的な仮定に従って配置されることになる場合を示す。図２に示されるマッピングは、ｄＢでのＣＱＩ値と伝達されるデータビットとの間で使用されることになる。例えば、プリアンブル署名におけるＣＱＩを表すのに３ビットが使用される。

図１から分かるように、量子化閾値は、完全なセットの値における制限された範囲内で実質的に均等な間隔を空けて配置される。

この量子化パターンに対する近似は、最高及び最低閾値間の均等に間隔が空けられた閾値を適用することである。例えば、上述したシンプルな実施形態では、最高及び最低閾値はそれぞれ１９．５ｄＢ及び１０．５ｄＢであり、これらが移動端末に伝達されることになる。

データ報告に利用可能なビット数（この例では３）、従って８個のデータ値が利用可能である事実が分かると、移動端末は、１２ｄＢ、１３．５ｄＢ、１５ｄＢ、１６．５ｄＢ及び１８ｄＢで均一間隔の中間閾値を配置することができる。これは、結果として、利用可能な各データ値の送信確率が図３に示されるような状態を生じさせる。

より進んだ実施形態は、追加的なパラメタの伝達を含むことができる。例えば、
− 伝達される閾値それぞれの間の、量子化閾値（又は帯域）の数のインジケータ又は量子化閾値間隔のインジケータと共に、２以上の量子化閾値のレベルが移動端末に伝達されることができる。
− 伝達される量子化閾値の１つ又は複数のペアの間の、量子化閾値間隔のより進化した機能が伝達されることもできる。例えば、量子化閾値間隔の傾き、又は量子化閾値間隔の多項関数の係数が伝達されることができる。

更なる例が、図４に示される。図４では、第１及び第２の伝達された量子化閾値の間の量子化閾値に対しては、１ｄＢ間隔が使用されるべきであること、並びに第２及び第３の伝達された量子化閾値の間の量子化閾値に対しては、２ｄＢ間隔が使用されるべきであることを示すインジケータと共に、３つの量子化閾値の値が移動端末に伝達される。

図４に示される量子化パラメタ選択は、例えば、ＣＱＩ報告の場合、ＳＩＮＲ（信号対干渉及びノイズ比）の高い値ではなく、ＳＩＮＲの低い値でより正確にＣＱＩ値を報告することが望ましいという事実を考慮に入れることができる。

従って、量子化パラメタの正確な選択は、衝突確率を最小化するため送信されたデータ値をランダム化するという目的と、データ値における精度のより高い又はより低い程度の効果の考慮との組み合わせに基づかれることができる。

量子化パラメタは、利用シナリオ（例えば、屋内、屋外、又はマクロ／ピコセル）、又は現在の通信状況に基づき選択されることができる。

本発明は、（追加的なチャネル状態メトリックを含む）ＣＱＩ以外の他の種類の情報に適用されることもできる。例えば、
− チャネル伝達関数、
− １つ以上の周波数又は周波数帯域に対するＣＱＩ、
− １つ以上のアンテナに対するＣＱＩ、
− １つ以上のアンテナに対する平均ＣＱＩ、
− アンテナ間の異なるＣＱＩ、
− ＵＥの位置、
− ＵＥからアクセスポイントまでの経路の角度
− 要求されるデータレート、を含む。

量子化パラメタの伝達は設定可能とすることができる（例えば、高負荷状態下でのみ適用される、衝突が最も起こりやすい時適用される、等）。

量子化パラメタの伝達は、実際のプリアンブルで受信されるデータのＰＤＦの測定に基づき更新されることができる。

量子化パラメタは、例えば、
− 異なるチャネルで送信されるＣＱＩ報告、
− 現在のセルサイズ、
− ハンドオーバ測定
に基づき得られることができる。

本明細書及び請求項において、ある要素に先行する単語「a」又は「an」は、斯かる要素が複数存在することを排除するものではない。更に、単語「comprising」は、記載される以外の他の要素又はステップの存在を排除するものではない。

請求項において括弧に挟まれる参照符号が含まれることは、理解を助けるものとして意図されるものであり、限定するものとして意図されるものではない。

本開示を読めば、当業者には他の修正が明らかであろう。斯かる修正は、無線通信の分野において既に知られる他の特徴を含むことができ、本書で既に述べた特徴の代わりに又はその特徴と合わせて使用されることができる。

本発明は、産業上の利用可能性として、例えば、ＵＭＴＳ ＬＴＥといった無線通信システム、又はＵＭＴＳ ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）といった他のセルラーシステムに適用される。

Claims (26)

1. 複数の無線通信デバイスを持つ無線通信システムにおける無線通信端末を動作させる方法において、量子化パラメタを取得するステップと、後続のチャネル状態メトリックの量子化における使用のため、前記無線通信デバイスに前記量子化パラメタを送信するステップとを有し、前記量子化パラメタが、少なくともいくつかが不均等な幅を持つ量子化範囲を示す、方法。
2. 前記無線通信システムの特性に基づき前記量子化パラメタを取得するステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 複数の無線通信デバイスからランダムアクセスチャネルで受信される信号から前記無線通信システムの特性を取得するステップを有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記ランダムアクセスチャネルで受信される信号がそれぞれ、前記個別の無線通信デバイスの量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を搬送し、前記方法は、前記ランダムアクセスチャネルで受信される前記信号から前記データ値を取得するステップを有し、前記無線通信システムの特性に基づき前記量子化パラメタを取得するステップが、前記データ値に基づき前記量子化パラメタを取得するステップを有する、請求項３に記載の方法。
5. 前記量子化パラメタを取得するステップが、異なるデータ値の発生頻度に基づき前記量子化パラメタを決定するステップを有する、請求項４に記載の方法。
6. 最も頻繁に発生するデータ値の発生頻度を減らすために前記量子化パラメタが調整されるよう、請求項１乃至５に記載のステップを反復するステップを有する、請求項５に記載の方法。
7. 前記データ値の異なるセットが、異なる時間及び／又は周波数リソーススロットにより搬送される、請求項４、５又は６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記量子化パラメタが、閾値を示す、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 無線通信デバイスを動作させる方法において、
   量子化パラメタを受信するステップと、
   チャネル状態メトリックを決定するステップと、
   前記量子化パラメタにより示される量子化範囲を適用することにより、前記決定されたチャネル状態メトリックを量子化するステップと、
   前記量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を決定するステップと、
   ランダムアクセス送信として前記決定されたデータ値を搬送する信号を送信するステップとを有し、前記量子化範囲の少なくともいくつかが、不均等な幅を持つ、方法。
10. 異なるデータ値が、異なる時間及び／又は周波数リソーススロットで搬送される、請求項９に記載の方法。
11. 前記量子化パラメタが、閾値を示し、
    前記チャネル状態メトリックの値が前記閾値以上である場合、第１の時間及び／又は周波数リソーススロットで前記データ値を搬送する前記信号を送信するステップと、
    前記チャネル状態メトリックの値が前記閾値未満である場合、第２の時間及び／又は周波数リソーススロットで前記データ値を搬送する前記信号を送信するステップとを有する、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記チャネル状態メトリックが、
    受信信号のチャネル品質インジケータ、
    チャネル伝達関数、
    １つ以上の周波数又は周波数帯域に対するチャネル品質インジケータ、
    １つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータ、
    １つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータの平均値、
    １つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータ間の差、
    無線通信デバイスの位置、
    受信経路の角度、
    要求されるデータレート、
    受信可能なデータレート、
    経路損失、
    信号対ノイズ比、
    信号対干渉比、
    のうちの１つ又は複数を示す、請求項９、１０又は１１に記載の方法。
13. 通信システムを動作させる方法において、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無線通信端末を動作させるステップと、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の無線通信デバイスを動作させるステップとを有する、方法。
14. 複数の無線通信デバイスを持つ無線通信システムにおいて使用する無線通信端末であって、量子化パラメタを取得する手段と、後続のチャネル状態メトリックの量子化に使用するため、前記無線通信デバイスに前記量子化パラメタを送信する手段とを有し、前記量子化パラメタが、少なくともいくつかが不均等な幅を持つ量子化範囲を示す、無線通信端末。
15. 前記無線通信システムの特性に基づき、前記量子化パラメタを取得する手段を有する、請求項１４に記載の無線通信端末。
16. 複数の無線通信デバイスからのランダムアクセスチャネル上の信号から前記無線通信システムの特性を取得する手段を有する、請求項１５に記載の無線通信端末。
17. 前記ランダムアクセスチャネルで受信される信号がそれぞれ、前記個別の無線通信デバイスの量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を搬送し、前記無線通信端末が、前記データ値に基づき前記量子化パラメタを取得する手段を有する、請求項１４に記載の無線通信端末。
18. 異なるデータ値の発生頻度に基づき前記量子化パラメタを取得する手段を有する、請求項１７に記載の無線通信端末。
19. 最も頻繁に発生するデータ値の発生頻度を減らすよう前記量子化パラメタを繰り返し調整する手段を有する、請求項１８に記載の無線通信端末。
20. 異なる時間及び／又は周波数リソーススロットからデータ値の異なるセットを決定する手段を有する、請求項１７、１８又は１９に記載の無線通信端末。
21. 前記量子化パラメタが、閾値を示す、請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の無線通信端末。
22. 量子化パラメタを受信する手段と、
    チャネル状態メトリックを決定する手段と、
    前記量子化パラメタにより示される量子化範囲を適用することにより、前記決定されたチャネル状態メトリックを量子化する手段と、
    前記量子化されたチャネル状態メトリックを示すデータ値を決定する手段と、
    ランダムアクセス送信として前記決定されたデータ値を搬送する信号を送信する手段とを有し、前記量子化範囲の少なくともいくつかが、不均等な幅を持つ、無線通信デバイス。
23. 異なる時間及び／又は周波数リソーススロットで前記信号を送信することにより異なるデータ値を搬送する手段を有する、請求項２２に記載の無線通信デバイス。
24. 前記量子化パラメタが閾値を示し、前記送信手段が、
    前記チャネル状態メトリックの値が前記閾値以上である場合、第１の時間及び／又は周波数リソーススロットで前記データ値を搬送する前記信号を送信し、
    前記チャネル状態メトリックの値が前記閾値未満である場合、第２の時間及び／又は周波数リソーススロットで前記データ値を搬送する前記信号を送信するよう更に構成される、請求項２２又は２３に記載の無線通信デバイス。
25. 前記チャネル状態メトリックが、
    受信信号のチャネル品質インジケータ、
    チャネル伝達関数、
    １つ以上の周波数又は周波数帯域に対するチャネル品質インジケータ、
    １つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータ、
    １つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータの平均値、
    １つ以上のアンテナに対するチャネル品質インジケータ間の差、
    無線通信デバイスの位置、
    受信経路の角度、
    要求されるデータレート、
    受信可能なデータレート、
    経路損失、
    信号対ノイズ比、
    信号対干渉比、
    のうちの１つ又は複数を示す、請求項２２、２３又は２４に記載の無線通信デバイス。
26. 請求項１４乃至２１のいずれか一項に記載の無線通信端末と請求項２２乃至２５のいずれか一項に記載の無線通信デバイスとを有する無線通信システム。

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