JP5393979B2 - 無線通信システム、無線局及びデータ伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラジオ（無線）通信システム、ラジオ（無線）局及びデータ伝送方法に関し、特に、データ信号を伝送することに加えて、受信局がチャネル推定を行うことができるようにパイロット信号が送信されるものに関する。

受信局のチャネル推定を可能とするためにデータ信号に加えてパイロット信号を送信することが知られている。このような技術は、例えば、ＧＳＭ及びＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）において用いられる。データ信号は、伝送すべき情報に応じた任意のシンボルを有し、パイロット信号は、所定のシンボルを有する。このチャネル推定は、異なる形態を採ることができ、例えば、閉ループ電力制御として一般的に知られている、送信局の送信電力を制御するために受信局が電力制御（ＴＰＣ；transmit power control）コマンドを発生し送信することを可能とする伝搬損失の推定又はマルチパス伝搬の効果を補償するために受信局が（信号）等化を適用することを可能とするマルチパス伝搬の推定がある。また、パイロットシンボルは、データシンボルを復調するときに用いられるための位相基準を発生するために受信局により用いることができる。本明細書において、「送信局」及び「受信局」なる文言は、データ信号及びパイロット信号を送信する局、及びデータ信号及びパイロット信号を受信する局をそれぞれ指すものである。かかる送信局及び受信局は、それぞれ「第１の局」及び「第２の局」とも呼ぶことにする。

ＵＭＴＳにおいて使われているような閉ループ電力制御法において、受信局は、信号対干渉比（ＳＩＲ；signal-to-interference ratio）又は信号対雑音比（ＳＮＲ）のような信号品質を示す信号のパラメータを測定し、その測定された値を当該パラメータの目標値と比較することにより受信信号のチャネル推定を行う。この比較の結果は、ＴＰＣコマンドを発生するために用いられ、このコマンド
は、当該目標値へその測定されたパラメータを駆動するために特定の量だけ送信電力を増加又は減少させるためのコマンドである。或る種の方法においては、このＴＰＣコマンドは、送信電力レベルの変化を必要としないことを示すこともある。

受信局により送信されたＴＰＣコマンドは、パイロット信号及びデータ信号の双方の送信電力を制御するために当該送信局により用いられる。パイロット信号の送信電力レベルは、データ信号の送信電力レベルと同じである必要はないが、これら２つのレベルの間にはオフセットがある場合があり、当該オフセットは、当該レベルが受信されたＴＰＣコマンドに応じて変化するので規定の比に維持されるものである。このオフセット比は、例えばチャネル推定の正確さをデータ復調の信頼性に対してバランスをとりつつ不要な干渉の発生を避けるという効率的な態様で、当該送信電力をパイロット信号とデータ信号とに割り当てるよう選択される。

外部ループ電力制御処理は、データ信号が十分な信頼性をもって受信されるような態様で測定されるパラメータの目標値を調整するために用いられることが可能である。

データは、異なる送信フォーマットを用いて送信可能であり、送信フォーマットは、データの優先度及び目標信頼性、並びに信号レベル及びチャネルローディングのような現行の状態に適合するように選択される。送信フォーマットは、変調方法、シンボルレート、ビットレート、チャネルコーディングレート、送信電力レベル、ソースコーディング法又は拡散ファクタなどの１つ又は複数のパラメータの組み合わせである。さらに、オフセット比の値は、この送信フォーマットに基づいて選択されることもある。この場合、当該オフセットは、パイロット信号及びデータ信号の電力レベルが受信したＴＰＣコマンドに応じて変化するので、その選択された比に維持される。

例えばデータ信号の送信が終わるデータパケットの一方と他方との間にギャップを伴い、高いビットレートで散発的にデータパケットにおいてデータを送信するなど、データを不連続的に送信する必要がある。このようなギャップは、パイロット信号にも適用されると閉ループ電力制御を崩壊させる可能性があるので、動作の態様は、連続的なパイロット信号と不連続的なデータ信号を送信するものとなっている。

本発明の目的は、送信電力の効率的な使用を可能とすることである。

本発明の第１の態様によれば、
第１の局から第２の局へデータを送信する方法であって、前記第１の局において、
複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つによりデータ信号を送信し、その際に当該データ信号の送信が不連続なものとされるようにし、
前記第２の局によるチャネル推定のためのパイロット信号を送信し、その際に当該パイロット信号が前記データ信号の送信の間、及び前記データ信号の送信が中断されている間の少なくとも一時期において送信されるようにし、
前記データ信号の送信の少なくとも一部において、前記データ信号の現送信フォーマットに基づく量だけ前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させる、
方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
データ信号を第２の局へ送信する無線局であって、
複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つによりデータ信号を不連続的に送信する手段と、
前記データ信号の送信の間及び前記データ信号の送信が中断している間の少なくとも一時期において、前記第２の局によるチャネル推定のためのパイロット信号を送信する手段と、
前記データ信号の送信の少なくとも一部において、前記データ信号の現送信フォーマットに基づいた量だけ前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させる手段と、
を有する無線局が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
無線局であって、
複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つにより不連続的に送信されたデータ信号を受信する手段と、
前記データ信号の送信の間及び前記データ信号の送信が中断している間の少なくとも一時期において送信されるパイロット信号を受信する手段と、
その受信されるパイロット信号のパラメータを測定する手段と、
前記パラメータの測定された値を前記パラメータの目標値と比較する手段と、
当該比較に応じて送信電力制御コマンドを発生する手段と、
前記送信電力制御コマンドを送信する手段と、
前記データ信号の前記送信フォーマットに基づく量だけ前記データ信号の受信の間において前記目標値を調整する手段と、
を有する無線局が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
第１の局及び第２の局を有する無線通信システムであって、
前記第１の局は、
複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つによりデータ信号を不連続的に送信する手段と、
前記データ信号の送信の間及び前記データ信号の送信が中断している間の少なくとも一時期において、前記第２の局によるチャネル推定のためのパイロット信号を送信する手段と、
前記データ信号の送信の少なくとも一部において、前記データ信号の現送信フォーマットに基づく量だけ前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させる手段と、
を有し、
前記第２の局は、
前記パイロット信号及びデータ信号を受信する手段と、
前記パイロット信号に対してチャネル推定を行う手段と、
前記データ信号を復調する手段と、
を有する、
システムが提供される。

本発明は、データ送信中のパイロット信号の送信電力を、各データ送信フォーマットにおいて最小化させるとともに正確なチャネル推定に十分に高いものとすることを可能とし、発生する平均的干渉を減らすためにパイロット信号の送信電力を、データ送信の一方と他方との間で減らすことを可能とする。

以下、本発明を添付図面を参照して例証により説明する。

図１を参照すると、ステップ１０において、送信局は、パイロット信号の送信を開始し、この送信は、このフローチャートの残りのステップの始めから終わりまで継続する。ステップ２０において、送信フォーマットがデータ信号の送信のために選択される。ステップ３０では、パイロット信号の送信電力は、その選択された送信フォーマットに基づいた量だけ増加させられる。ステップ４０では、データ信号の送信がその選択された送信フォーマットで開始する。ステップ５０では、例えば１つ又は複数のデータパケットの送信の後に、データ信号の送信が終わる。ステップ６０では、パイロット信号の送信電力は、当該選択された送信フォーマットに基づく量だけ減少させられる。

それぞれステップ３０及び６０における増加及び減少は、名目上等しい量だけ、減少後の送信電力が増加前の送信電力に名目上等しくなるようなものとされる。但し、閉ループ送信電力制御は、受信局が受信されるパイロット信号のチャネル推定を行い送信局に送信電力制御（ＴＰＣ）コマンドを送ることを導く動作状態とすることもできる。送信局は、このＴＰＣコマンドを受信し、これらＴＰＣコマンドに応じてその送信電力を調整する。閉ループ送信電力制御が動作状態にあるとき、それぞれステップ３０及び６０における増加及び減少は、これらステップ間のＴＰＣコマンドのバランスに応じた量だけ異なるものとすることができる。

この処理は、データ信号の次の送信のためにステップ２０に戻る。

送信フォーマットは、送信局により選択されるようにしてもよく、或いは受信局により選択され送信局に通知されるようにしてもよい。後者のケースは、例えば、送信局が移動局であり、移動局によるデータ信号送信について、受信局が当該送信フォーマットを選択し時間のスケジューリングをしている基地局である場合にありうるものである。

図２を参照すると、データ信号の２つの期間の送信が示されており、時刻ｔ_１からｔ_２の間では送信フォーマットＦ_１を用いてデータ信号が送信され、時刻ｔ_１３からｔ_４の間では送信フォーマットＦ_２を用いてデータ信号が送信され、どちらの送信も、同じ電力レベルＤによるものとされ、データ信号の送信は、これら時刻から外れて終了することになる。フォーマットＦ_２は、例えばフォーマットＦ_１よりも高いビットレートを用いることができる。図２には、パイロット信号のレベルＰ_０での送信とともにデータ信号の中断も示されており、送信フォーマットＦ_１及びＦ_２を用いたデータ信号の送信がそれぞれレベルＰ_１及びＰ_２で行われていることが示されている。オフセット比は、時間期間ｔ_１からｔ_２の間はＤ／Ｐ_１であり、時間期間ｔ_３からｔ_４の間はＤ／Ｐ_２である。電力レベルＰ_２は、高ビットレートフォーマットＦ２の間チャネル推定の正確さを増大させるためにＰ_１よりも高く、パイロット信号のこのような増加は、当該高ビットレートデータ信号の低い信頼性を補償するように動作する。パイロット信号の電力レベルの変化は、データ信号の送信の開始及び停止と同じ時期に生じるものとして示される。実際、かかる変化は、同じ時期で生じる必要はないが、データ信号が送信される間の各期間全体においてパイロット信号の送信電力が増加させられるのが好ましい。

図３は、送信電力レベルの他の例を示している。図３は、送信フォーマットＦ_１を用いたデータ信号の送信が電力レベルＤ_１によるものであり、送信フォーマットＦ_２を用いたデータ信号の送信がそれより高い電力レベルＤ_２である点を除き、図２と同じである。オフセット比は、時間期間ｔ_１からｔ_２の間はＤ_１／Ｐ_１であり、ｔ_３からｔ_４の時間期間の間はＤ_２／Ｐ_２である。Ｄ_１からＤ_２のデータ信号電力の増加、Ｐ_１からＰ_２のパイロット信号電力の増加は、どちらも、送信フォーマットＦ_２の高ビットレートデータ信号の低い信頼性を補償するために作用するものである。

パイロット信号の送信電力レベルの一時的増加の間、受信信号の測定されたパラメータを目標値と比較することによって、閉ループ送信電力制御のために送信局への送信のためにＴＰＣコマンドを受信局が発生すると、当該目標値は、データ信号の送信フォーマットに応じた量だけ調整されうる。

パイロット信号の送信電力レベルの一時的増加の大きさは、受信局により選択されることができ、その大きさの値は送信局に伝送される。後者のケースは、例えば、受信局が基地局であり送信局が移動局である場合に起こりうる。

図４を参照すると、送信局１００及び受信局２００を有する無線通信システムの概略的ブロック図が示されている。例えば、送信局１００は、移動体装置とすることができ、受信局２００は、移動体通信ネットワークの固定の機器を有するものとすることができる。

送信局１００は、データ信号において送信されるべきデータを受信するための入力１１０に結合され、利用可能な送信フォーマットのパラメータを記憶するためのメモリ（Ｍ）１９０に結合される処理手段（μＰ）１２０を有する。利用可能な送信フォーマットのセットは、受信局２００により判定され、送信局１００に信号伝達されることが可能である。

データ送信のためのフォーマットは、送信に利用可能なデータの量及び送信に利用可能な電力量に鑑みて、送信局１００か又は受信局２００により選択され、送信局１００に信号伝達されることが可能である。

処理手段（μＰ）１２０は、データの送信のための複数の送信フォーマットのうちの１つについてのパラメータをメモリ１９０から選択し、送信のためのデータを符号化するよう適合され、これには、データを複数のデータパケットに細分化することを含みうるものである。処理手段（μＰ）１２０は、アンテナ１６０によるデータ信号の送信のための送信器（Ｔｘ）１５０に結合される。データ信号の送信は、例えば、入力１１０におけるデータの到来が途絶えることが理由とで、或いは送信局１００が中断された時間期間においてのみデータの送信が許容されていることが理由で中断させられる。オプションとして、送信のためのデータ信号は、メモリ１９０に記憶されているパラメータに応じて、送信フォーマットに応じデータ信号の送信電力レベルを制御するために処理手段（μＰ）１２０に結合されるデータ信号電力コントローラ（ＰＣ_ｄａｔａ）１４０を介して処理手段（μＰ）１２０から送信器へ供給される。図２の状況において、オフセット比Ｄ／Ｐ_１の値は、メモリ１９０に記憶され、同じオフセット比が送信フォーマットＦ_１及びＦ_２の双方に対して適用可能となり、図３の状況において、オフセット比Ｄ_１／Ｐ_１及びＤ_２／Ｐ_２の値は、それぞれ送信フォーマットＦ_１及びＦ_２とともに用いられるために記憶される。

処理手段（μＰ）１２０はまた、受信局によるチャネル推定に適した所定のパイロットシンボルを有するパイロット信号を発生するようにも適合させられており、パイロット信号電力コントローラ（ＰＣ_{ｐｉｌｏｔ}）１３０を介してパイロット信号の送信のために送信器に結合される。パイロット信号は、データ信号が送信されている間の少なくとも一時期において、好ましくはデータ信号の送信の間中、またデータ信号の送信が中断されている間の少なくとも一時期において、送信される。パイロット信号電力コントローラ１３０は、メモリ１９０に記憶されるパラメータに応じたデータ信号の送信フォーマットに応じパイロット信号の送信電力レベルを制御し、データ信号の送信が中断されている間にパイロット信号の送信電力レベルＰ_０を制御するための処理手段（μＰ）１２０に結合される。図２及び図３の状況において、電力レベルＰ_０，Ｐ_１及びＰ_２の値は、メモリ１９０に記憶される。

オプションとして、送信局１００は、閉ループ送信電力制御のために受信局２００により送信されるＴＰＣコマンドを受信するためのアンテナ１６０に結合された受信器（Ｒｘ）１８０と、受信したＴＰＣコマンドを復号するために受信器１８０に結合され、受信したＴＰＣコマンドに応じてパイロット信号及びデータ信号の送信電力レベルを調整するために送信器１５０に結合されたループ電力コントローラ（ＰＣ_ｌｏｏｐ）１７０とを有するようにしてもよい。この閉ループ送信電力制御は、パイロット信号電力コントローラ（ＰＣ_{ｐｉｌｏｔ}）１３０及びデータ信号電力コントローラ（ＰＣ_ｄａｔａ）１４０により導入される送信電力レベルの変化に重畳される。

受信局２００は、送信局１００により送信されるパイロット信号及びデータ信号を受信するためにアンテナ２７０に結合される受信器（Ｒｘ）２１０を有する。受信器２１０に結合されるのは、受信したデータ信号を復調しその復調したデータを出力２３０に伝送するためのデータ復調器（Ｄ）２２０である。

受信器２１０に結合されるのは、受信したパイロット信号シンボルに対してチャネル推定を行うための推定手段（Ｅ）２４０である。推定手段２４０の出力は、データを復調するのにチャネル推定の結果が用いられることを可能とするよう、例えばデータ復調器２２０が位相基準を発生し又は等化処理を行うことが可能となるよう、データ復調器２２０に結合されるようにしてもよい。

受信局２００は、チャネル推定の結果からＴＰＣコマンドを発生するために推定手段２４０の出力に結合されうるとともに、第１の局１００に対してアンテナ２７０を介してＴＰＣコマンドを送信するための送信器（Ｔｘ）２６０に結合される処理手段（μＰ）２５０を有する。ＴＰＣコマンドを発生するため、推定手段２４０は、受信したパイロット信号のパラメータ、例えばＳＩＲ又はＳＮＲなどを測定し、この測定したパラメータの値を目標値と比較する。パイロット信号の送信電力レベルが、受信局２００におけるさらなる測定を伴うことなく、データ信号の送信フォーマットに基づく量だけ送信局１００により一時的に増加されるとき、ＴＰＣコマンドは、送信局１００の送信電力レベルを回復させる傾向を持つことになる。したがって、受信局２００は、処理手段２５０の制御の下で、パイロット信号の送信電力レベルが一時的に増加する間の期間においてデータ信号の送信フォーマットに応じた量だけ当該測定されたパラメータの目標値を一時的に増加させることもする。このため、受信局の処理手段２５０は、データ信号の利用可能な送信フォーマットの各々について、推定されたチャネルパラメータの目標値の相当値の記憶のためにメモリ２８０に結合される。

オプションとして、送信局のメモリ１９０に記憶される値のいずれか又は全ての値は、受信局の制御の下で変化させられるようにしてもよい。この場合、これらの値は、送信器２６０を介して送信局１００に送信されるようにすることができる。

オプションとして、パイロット信号の送信は、データ信号の送信の間一時的に中断させるようにしてもよい。

本明細書及び請求の範囲において、要素の単数表現は、かかる要素の複数の存在を排除するものではない。さらに、「有する」なる文言は、列挙されたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。請求項における括弧内に付される参照符号を含んでいる点は、理解を助けるためのものであり限定するためのものではない。本開示内容を読むことにより、当業者には他の変更が明らかである。このような変更は、無線通信の技術において既に知られ既にここで説明した特徴に代え又は加えて用いられることのできる他の特徴を含むことも可能である。

本発明によるデータ送信方法のフローチャート。 本発明の一実施例についてのパイロット信号及びデータ信号の送信電力レベルを示すグラフ。 本発明の第２の実施例についてのパイロット信号及びデータ信号の送信電力レベルを示すグラフ。 無線通信システムの概略ブロック図。

Claims (14)

1. 第１の局から第２の局へデータを送信する方法であって、前記第１の局において、
   複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つによりデータ信号を送信し、その際に当該データ信号の送信が不連続なものとされるようにし、
   前記第２の局によるチャネル推定のためのパイロット信号を送信し、その際に当該パイロット信号が前記データ信号の送信の間、及び前記データ信号の送信が中断されている間の少なくとも一時期において送信されるようにし、
   前記データ信号の送信の少なくとも一部の間、前記データ信号の送信が中断されている間の前記パイロット信号の送信電力レベルと比べて、前記データ信号の現送信フォーマットに基づく量だけ前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させる、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記データ信号の送信フォーマットに応じた電力レベルで前記データ信号を送信することを有する方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記データ信号の送信フォーマットに応じた値に前記パイロット信号の電力レベルに対する前記データ信号の電力レベルの比を維持することを有する方法。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記第２の局から前記第１の局へ送信される閉ループ電力制御コマンドに応じて前記データ信号及び前記パイロット信号の送信電力レベルを調整すること、及び前記パイロット信号の送信電力レベルの一時的増加の間に前記データ信号の送信フォーマットに基づく量だけ当該閉ループの目標値を調整することを有する方法。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記一時的増加の大きさの値を前記第２の局から前記第１の局へ送信することを有する方法。
6. データ信号を第２の局へ送信する無線局であって、
   複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つによりデータ信号を不連続的に送信する手段と、
   前記データ信号の送信の間及び前記データ信号の送信が中断している間の少なくとも一時期において、前記第２の局によるチャネル推定のためのパイロット信号を送信する手段と、
   前記データ信号の送信の少なくとも一部の間、前記データ信号の送信が中断されている間の前記パイロット信号の送信電力レベルと比べて、前記データ信号の現送信フォーマットに基づいた量だけ前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させる手段と、
   を有する無線局。
7. 請求項６に記載の無線局であって、前記データ信号の送信フォーマットに基づいて前記データ信号の送信電力レベルを選択する手段を有する無線局。
8. 請求項７に記載の無線局であって、前記データ信号の送信フォーマットに依存した値に前記パイロット信号の電力レベルに対する前記データ信号の電力レベルの比を維持するための手段を有する無線局。
9. 無線局であって、
   複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つにより不連続的に送信されたデータ信号を受信する手段と、
   前記データ信号の送信の間及び前記データ信号の送信が中断している間の少なくとも一時期において送信されるパイロット信号を受信する手段と、
   その受信されるパイロット信号のパラメータを測定する手段と、
   前記パラメータの測定された値を前記パラメータの目標値と比較する手段と、
   当該比較に応じて送信電力制御コマンドを発生する手段と、
   前記送信電力制御コマンドを送信する手段と、
   前記データ信号の送信が中断されている間の前記パイロット信号の送信電力レベルと比べて前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させるために、前記データ信号の前記送信フォーマットに基づく量だけ前記データ信号の受信の間において前記目標値を調整する手段と、
   を有する無線局。
10. 第１の局及び第２の局を有する無線通信システムであって、
    前記第１の局は、
    複数の送信フォーマットのうちの選択される少なくとも１つによりデータ信号を不連続的に送信する手段と、
    前記データ信号の送信の間及び前記データ信号の送信が中断している間の少なくとも一時期において、前記第２の局によるチャネル推定のためのパイロット信号を送信する手段と、
    前記データ信号の送信の少なくとも一部の間、前記データ信号の送信が中断されている間の前記パイロット信号の送信電力レベルと比べて、前記データ信号の現送信フォーマットに基づく量だけ前記パイロット信号の送信電力レベルを一時的に増加させる手段と、
    を有し、
    前記第２の局は、
    前記パイロット信号及びデータ信号を受信する手段と、
    前記パイロット信号に対してチャネル推定を行う手段と、
    前記データ信号を復調する手段と、
    を有する、
    システム。
11. 請求項１０に記載の無線通信システムであって、前記第１の局は、当該選択された送信フォーマットに応じて前記データ信号の送信電力レベルを選択する手段をさらに有する、システム。
12. 請求項１１に記載の無線通信システムであって、前記データ信号の送信フォーマットに基づく値に前記パイロット信号の電力レベルに対する前記データ信号の電力レベルの比を維持する手段を有するシステム。
13. 請求項１０ないし１２のうちいずれか１つに記載の無線通信システムであって、
    前記チャネル推定を行う手段は、当該受信されるパイロット信号のパラメータを測定するように適合させられ、
    前記第２の局はさらに、
    前記パラメータの測定された値を前記パラメータの目標値と比較する手段と、
    当該比較に応じて送信電力制御コマンドを発生する手段と、
    前記送信電力制御コマンドを送信する手段と、
    前記データ信号の送信フォーマットに基づく量だけ前記データ信号の受信の間前記目標値を調整する手段と、
    を有し、
    前記第１の局は、
    前記送信電力制御コマンドを受信する手段と、
    前記送信電力制御コマンドに応じて前記パイロット信号及び前記データ信号の送信電力レベルを調整する手段と、
    を有する、
    システム。
14. 請求項１０ないし１３のうちいずれか１つに記載の無線通信システムであって、前記第２の局は、前記一時的増加の大きさの値を前記第１の局に送信する手段をさらに有する、システム。

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