JP5631315B2 - 無線通信システムにおいてセル境界でのデータ・スループットを向上するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は一般に無線通信システムに関し、特にセルラ・パケット・データ・システムにおいて下りリンク・データ伝送レートを向上するための技術に関する。

第３世代パートナシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）により創作された第３世代移動体システム標準のリリース９９で仕様が定められた最初の広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）は先行するＧＳＭ／ＧＰＲＳシステムと比較して非常に向上したデータレートを提供した。最大毎秒３８４キロビットのデータレートが可能となったが、同時にサービスが提供されうるユーザ数は少なく、これは少なくとも部分的にシステムの回線交換アーキテクチャに起因する。さらに、これらの最大データレートは、以前から利用可能であったものよりは遥かに良いものの、なおも固定回線上で達成可能なデータレートとは競い合えなかった。

データ・サービスの品質を向上するために、ハイスピード・パケット・アクセス（ＨＳＰＡ）機能が３ＧＰＰの仕様のリリース５、６に追加された。ＨＳＰＡは、自身の下りリンク成分（ハイスピード下りリンク・パケット・アクセス、ＨＳＤＰＡ）を通じて、複数の同時アクティブ・ユーザへパケット交換接続を提供できる。ＨＳＰＡのリリース５は、ＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭの変調方式を用いて、毎秒１．８〜１４．４メガビットの下りリンク・データレートを提供した。標準へのその後の拡張で多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術だけでなく６４ＱＡＭ変調方式についての仕様も追加され、これにより最大毎秒４２メガビットのピーク・レートが可能となった。

ＨＳＤＰＡの下りリンク・データは一般に単一のセルから送信されるが、ＭＩＭＯが採用される場合に複数のアンテナからの送信を含みうる。ＨＳＤＰＡの当初の設計は、ネットワーク負荷状況が許容する良好な受信状況であるユーザについて、利用可能なピーク・レートを向上したいという要望により推進された。移動体端末は単一のサービング・セルによりサービスが提供され、制御シグナリングは単一の無線リンクを通じて提供される。好適なシグナリングおよび負荷状況を有していれば、隣接セルからの干渉は主要な障害ではない。しかしながら、より過負荷なシステムや干渉が制限されたシナリオにおける高レートのカバレッジは、ＨＳＤＰＡが当初着想され設計された時点で優先されなかった。

ＨＳＤＰＡについてのシステム設計は歴史的に良好な状況の下での最大データ・スループットに注力していたため、好ましくない信号状況の下で動作する移動局はシステムの改良からそれほど多くの利益を受けられなかった。例えば、セル境界における下りリンク・データ・スループットは典型的に高次の変調方式またはＭＩＭＯ方式では向上されない。なぜなら隣接セルからの干渉が移動局における達成可能な信号対干渉比（ＳＩＲ）を制限するからである。汎用ＲＡＫＥ（Ｇ‐ＲＡＫＥ）技術を採用するもののような高度な受信機はセル間干渉の一部を抑制可能であるが、雑音増強効果が実際の受信機構造の干渉抑制能力を制限するため、隣接セルからの干渉は完全には除去されないかもしれない。一般に、より洗練された受信機処理だけによるリンク・レベルの向上はセル間干渉の悪影響を取り除くのに不十分である。

従って、システム・レベルに関して高レベルなデータ・スループットを維持しつつ、セル境界の近くに位置する移動体端末へより高い下りリンク・データレートを提供するために、改良されたネットワーク構成およびリソース割り当て技術が必要となる。

無線通信ネットワークにおいて適応的にデータを送信する方法および装置が開示される。様々な実施形態では、移動体端末とアクティブ・セット内の２つ以上の基地局との間のチャネル状況を評価し、利用可能な下りリンク送信モードの集合から送信モードを選択するために用いられる。この集合は非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードだけでなく、マルチセル単一周波数ネットワーク送信モード及び干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードのうちの少なくとも一方を含む。本明細書に説明される動的な送信モード選択技術及び装置を用いると、ＨＳＤＰＡシステムにおいてより高いセル境界スループットが達成されうる。よって、任意の時間においてネットワーク・リソースがより柔軟且つ効率的に用いられ、様々なネットワーク負荷およびチャネル状況のもとで所与の地理的な位置について最良の可能なサービスがユーザに提供されうる。

本発明の様々な実施形態では、サービング・セルの基地局またはその他のネットワーク・ノードはサービング・セルの境界の近く、すなわちセル間干渉が大きい場所に位置する移動体端末へユーザ・データ・パケットを送信するために用いられる送信モードを適応する。アクティブ・セット内の２つ以上のセルのそれぞれについて測定されたチャネル品質の移動体端末による報告に少なくとも基づいて、送信モード制御装置は現在のシステム状況について最適な送信モードを選択する。

従って、本発明の一部の実施形態に従う例示の方法は、移動体端末とアクティブ・セット内の２つ以上の基地局との間のチャネル状況を評価する工程と、前記チャネル状況に基づいて、利用可能な下りリンク送信モードの集合から送信モードを選択する工程とを有する。利用可能な送信の集合は、従来のＨＳＰＡシステムにおけるもののように、サービング・セルとアクティブ・セット内のその他のセルとの間のセル間調整なしにサービング・セルだけが移動体端末へ下りリンク・ユーザ・データを送信する非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードを含む。利用可能な送信モードの集合は更に、同一のスクランブリング符号を用いてアクティブ・セット内の２つ以上のセルが移動体端末へデータを同時に送信するマルチセル単一周波数ネットワーク送信モードと、アクティブ内の隣接セルが下りリンクＨＳＤＰＡトラフィックを送信することを完全に抑制するスケジュールされた送信期間にサービング・セルだけから下りリンク・データが移動体端末へ送信される干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モード、すなわちラウンドロビン・モードのうちの少なくとも一方とを含む。

本発明の一部の実施形態では、チャネル状況の評価と送信モードの選択とは移動体端末において実行される。この場合に、選択された送信モードの指標が移動体端末によって送信モードの構成に用いるためにサービング基地局へ送信される。その他の実施形態では、チャネル状況の評価と送信モードの選択とは、移動体端末により提供されたチャネル品質データに基づいて、サービング基地局または無線ネットワーク制御装置のような無線ネットワーク内の固定側の制御ノードにおいて実行される。

本発明の様々な実施形態では、チャネル品質データの評価は、チャネル品質報告に基づいて、利用可能な下りリンク送信モードのそれぞれについて信号対干渉比（ＳＩＲ）または達成可能な下りリンク・データレートを推定することを含む。これらの実施形態では、送信モードを選択することは、推定された最高の下りリンク・データレートまたは最高の達成可能な下りリンク・データレートを有する利用可能な送信モードを選択することを含みうる。その他の実施形態では、チャネル状況の評価は対応する達成可能なデータ・スループットを決定するために利用可能な送信モードの２つ以上を連続して試験することによって、間接的に実行されうる。これらの実施形態では、好適な送信モードを選択することは、最高の達成可能なデータ・スループットを生み出す試験された下りリンク送信モードを単に選択することを含みうる。

一部の実施形態では、送信モードの選択は、移動体端末についての下りリンク・データ・スループット要件と２つ以上の基地局のうちの１つ以上についての現在の下りリンク負荷情報とのうちの一方または両方に更に基づきうる。さらにその他の実施形態では、その他の基準が評価され、送信モードの選択に用いられてもよい。これらのその他の基準は例えばアクティブ・セット内の基地局によってサービスが提供される１つ以上の付加的な移動体端末についてのチャネル状況、達成可能なデータレート、またはこの両方を含みうる。

当然ながら、本発明は上述の特徴および利点に限定されない。実際には、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ることにより、更なる特徴および利点を当業者は認識するだろう。

無線通信ネットワークの一部を説明する図である。 本発明の一部の実施形態に従うポイント・ツー・ポイント送信モードを用いる無線通信ネットワークを説明する図である。 マルチセル単一周波数ネットワーク送信モードを説明する図である。 本発明の一部の実施形態に従う干渉調整されたポイント・ツー・ポイント送信モードを説明する図である。 本発明の一部の実施形態に従って変更された無線ネットワーク制御装置を説明する図である。 本発明の一部の実施形態に従う移動体端末の機能要素を説明するブロック図である。 無線通信ネットワークにおいて適応的にデータを送信する例示の方法を説明する処理フロー図である。 送信モードを選択する例示の方法の詳細を説明する別の処理フロー図である。 移動体端末において下りリンク送信モードを選択するための本発明に従う例示の方法の処理フロー図である。 例示のネットワーク構成について、複数の送信モードのそれぞれについて非ＨＳＤＰＡキャリア負荷に対して推定ＳＩＲをプロットした図である。

図１は送信モード制御装置１６０を含むように変更された基地局１１０を含む広帯域ＣＤＭＡ／ハイスピード・パケット・アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ／ＨＳＰＡ）システム１００の一部の簡略化した図を示す。以下により詳細に説明されるように、送信モード制御装置１６０は本発明の一部の実施形態において、チャネル状況、キャリア負荷などに基づいて、利用可能なモードの集合から「最良の」または好ましい下りリンク送信モードを選択するように動作する。

移動体端末１４０はサービング基地局１１０とだけでなく、隣接セル基地局１２０、１３０とも通信する。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１５０によって共にリンクされた図中の３つのセルのすべてが移動体端末のアクティブ・セットに属し、基地局のそれぞれが移動体端末の送信機電力を制御するために移動体端末１４０へ送信電力制御（ＴＰＣ）コマンドを送信する。基地局１１０はＨＳＰＡサービスについてのサービング・セルである。サービング・セルは一般に、移動局に最も「可視的」であるもの、すなわちサービスを受ける端末へ最も強い信号、すなわち最良の信号品質を有する信号を提供できる基地局である。よって、サービング基地局１１０はＲＮＣ１５０から受信された下りリンク・データ・パケットを移動体端末１４０へ送信し、移動体端末１４０からチャネル品質報告（チャネル品質インジケータ、すなわちＣＱＩ）を受信し、これをどの変調符号化方式が用いられるべきかを判定するために用いる。サービング・セルは移動体端末１４０との無線リソース制御（ＲＲＣ）を担当し、３ＧＰＰのＨＳＰＡの仕様で定義される制御チャネルを介してシグナリング情報を送信する。

従来の複数のセルラ・ネットワーク・システムにおいて、セル境界近くの無線カバレッジはソフトハンドオフ（ＳＨＯ）技術を適用することによって改善される。ＳＨＯを採用するシステムにおいて、同一の情報シンボルが複数の相異なるセルから移動体端末へ送信される。各無線リンクを介して移動局によって同時に受信された信号はコヒーレントに復調され、復号の前に結合される。移動局のデコーダにおいて、ＳＨＯの影響は単に変調後の信号対干渉比（ＳＩＲ）における見かけ上の増加である。従来のＷ−ＣＤＭＡシステムにおいて、ＳＨＯにおける各セルは自身のスクランブリング符号を用い、これらの相異なる符号は逆拡散処理の期間中に明らかになる。

改善したカバレッジを提供するための別のアプローチは単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）技術を用いることである。このアプローチはＳＨＯアプローチに類似するが、各セルから送信された信号が同一であり、到達時間だけが異なる点で相違する。Ｗ−ＣＤＭＡマルチメディア・ブロードキャスト・マルチキャスト・サービス（ＭＢＭＳ）のＳＦＮ構成において、すべてのセルからの送信が同一の拡散符号およびスクランブリング符号を用い、その結果として受信信号の構造は一般に単一セルの送信から区別がつかない。事実上のチャネルは単に長い遅延スプレッドを有するように見えるかもしれない。このアプローチは典型的に拡張されたエリアを通じて多くのユーザが同一のコンテンツを受信する予定であるマルチキャスト送信に用いられる。

ＳＨＯアプローチはＨＳＤＰＡにおけるハイレートのカバレッジを拡張するための手段としては魅力的でない。なぜなら、いくつかの互いに直交しないスクランブリング符号の存在が、理想的な状況においてさえも達成可能な信号対干渉比（ＳＩＲ）を制限する削減できない干渉下限を生成するからである。ＳＦＮアプローチ、すなわち同一のスクランブリング符号を用いて複数のセルから送信することはまた、改善されたＨＳＤＰＡシステムで用いるのに問題がある。単一の共通スクランブリング符号が複数の隣接セルにおける同時送信に用いられる場合に、事実上、より大きなセルが生成され、ネットワークにより扱われうるユーザ数を制限し、ネットワーク計画を困難にする。ＨＳＤＰＡのための共通スクランブリング符号がその他の「通常の」符号と並行して用いられる場合に、ＳＨＯシナリオと同様の干渉問題が生じる。

これらの問題は本発明の技術を用いて軽減される。特に、サービング・セル（またはその他のネットワーク・ノード）は、セル間干渉が大きくなりうるセル境界の近くに位置する移動体端末のような特定の移動体端末を宛先とする下りリンク・パケットに用いられる送信モードを適応できる。よって、本発明の一部の実施形態において、送信モード制御装置１６０はそれ故、移動体端末１４０と、移動体端末のアクティブ・セット内の複数の相異なるセルのそれぞれとの間のチャネル状況に基づいて、複数の利用可能なモードから送信モードを選択できる。以下により詳細に説明されるように、送信モードはそれ故、チャネル状況およびネットワーク負荷状況に動的に適応され、ネットワーク全体の性能を高レベルに維持しつつ、理想よりも低い信号環境において移動体端末のための下りリンク・パケット・サービスを向上する。

現在のモードが動的に選択される利用可能な送信モードの集合は「通常の」送信モード、すなわち従来のＨＳＰＡシステムのようなサービング・セルが移動体端末へ下りリンク・データを送信するモードを含む。このモードは事実上、サービング・セルと隣接セルとの間で干渉調整をしないポイント・ツー・ポイント送信モードである。言い換えると、隣接セルは同時にアクティブとなり、セル間調整を行わずにＨＳＰＡ信号を自身のサービスを受ける移動体端末へ送信する。このシナリオは図２で説明され、移動体端末１４０は基地局１１０によりサービスを受けるが、その他の移動体端末２７０へ同時にサービスを提供する隣接セル基地局１２０、１３０のような自身のアクティブ・セット内のその他の基地局からの干渉にさらされるかもしれない。この干渉が強すぎない（例えば、移動体端末１４０が自身のサービング・セルの境界の近くでない）場合に、従来のポイント・ツー・ポイント送信モードがネットワーク送信モード制御装置１６０により選択される。このモードでは、移動体端末１４０宛のユーザ下りリンク・データは対象の移動局へのＨＳＤＰＡ送信のためのサービング・セル基地局１１０へのみ転送される。

本発明の一部の実施形態では、利用可能な送信モードの集合は、一般的なチャネル状況に（少なくとも部分的に）基づいて特定の移動体への下りリンク・データ送信のために動的に選択されうるマルチセル単一周波数ネットワーク送信モードを含む。対象の移動体端末がセル境界に近づいた場合に引き起こされうるこのシナリオでは、例えば、アクティブ・セット内の２つ以上の基地局が同一のスクランブリング符号を用いて対象の移動体端末へデータを送信する。言い換えると、理想的なハイスピード物理下りリンク共通チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）信号は同一のスクランブリング符号を用いて複数の基地局のそれぞれから送信される。このシナリオは図３で説明される。ここで、ユーザの下りリンク・データは送信時間間隔（ＴＴＩ）の特定の集合の期間中の送信のために送信モード制御装置１６０によってスケジュールされ、スケジュール情報とともにアクティブ・セット内の２つ以上のセルのそれぞれへ転送される。図示されるシナリオでは、下りリンク・ユーザ・データ、（例えば適用できるＴＴＩを特定する）スケジュール情報、および用いられる共通スクランブリング符号を識別する情報がサービング基地局１１０から隣接セル基地局１２０、１３０へ転送される。次いで、下りリンク・ユーザ・データはスケジュールされた期間中に同一のスクランブリング符号を用いて３つの基地局によって同時に送信される。よって、移動体端末１４０は単一周波数ネットワーク方式でデータをコヒーレントに受信して復号し、ポイント・ツー・ポイント・モードと比べて大きな電力利得を達成する。

本発明の一部の実施形態では、利用可能な送信モードの集合は干渉調整型ポイント・ツー・ポイント・モード、すなわち「ラウンドロビン」モードを含んでもよい。このモードでは、ユーザの下りリンク・データはスケジュールされた送信期間の集合の期間中にサービング・セル基地局からのみ送信される。しかしながら、これらの送信期間中に、１つ以上の隣接セル基地局による下りリンクＨＳＤＰＡ送信は一時的に中断され、それ故、対象の移動体端末における干渉レベルは低減する。このシナリオは図４で説明される。ＲＮＣ１５０は対象の移動体１４０への送信のために下りリンク・ユーザ・データをサービング・セル基地局１１０へ転送する。よって、図４に示されるように、ユーザ・データはポイント・ツー・ポイント方式でＴＴＩτ１、τ２などに移動体端末１４０へ送信される。しかしながら、サービング基地局１１０が下りリンク・データの送信を開始する前に、送信モード制御装置１６０はまず沈黙（silence）スケジュール情報を隣接基地局１２０、１３０へ転送する。沈黙スケジュール情報は、その他の基地局により下りリンク・ユーザ・データがスケジュールされるべきでない期間を示す。従って、隣接基地局１２０、１３０は自身のそれぞれのサービスを受ける移動体端末２７０へＨＳＤＰＡサービスを提供するが、規定の沈黙期間の間は沈黙となる。よって、このセル間干渉調整のおかげで、移動体端末１４０はそれ以外の場合よりも高いＳＩＲで宛てられた送信を受信する。

前述の検討において、特定のモードについての適切な送信モードの選択はサービング基地局１１０、特に図１から図４で説明された送信モード制御装置１６０により行われた。このアプローチを用いて、送信モード選択が行われると、スケジュール情報およびユーザ下りリンク・データが必要に応じて隣接セルへ転送される。単純化されたブロック図がＲＮＣ１５０を通る下りリンク・データおよびスケジュール情報を説明したものの、一部の高度な無線ネットワークがピア基地局間の直接のインタフェースを含み、その結果として転送されたスケジュール情報および／または下りリンク・ユーザ・データが一部の場合にサービング・セルから隣接セルへ直接に渡されてもよいことを当業者は理解するだろう。

送信モード制御装置１６０がサービング基地局の一部として実装される図１〜図４に図示されたアプローチは、エア・インタフェースに最も近いネットワーク・ノードへより多くの制御機能を押し込め、信号状況、負荷状況などの変更へより迅速に応答することを可能にする近年の傾向に整合する。しかしながら、送信モード制御装置１６０の機能はこれに代えて無線ネットワーク制御装置のような無線システム内の別の固定ノードに実装されてもよいことを当業者は理解するだろう。よって、本発明に従って変形されたＲＮＣ１５０が図５に図示される。

ＲＮＣ５１０は送信モード制御装置５２０を含み、送信モード制御装置５２０はサービング・セルにより転送された１つ以上の移動体端末についてのチャネル品質データを受信する。一部の実施形態では、送信モード制御装置５２０はまた、以下でより詳細に説明されるように、一部の実施形態において送信モード選択の要因となりうる下りリンク・キャリア負荷情報を受信する。移動体端末と移動体端末のアクティブ・セット内の各基地局との間のチャネル状況を特徴付ける所与の移動体端末についてのチャネル品質データに基づいて、送信モード制御装置５２０は移動体端末へ下りリンク・パケット・データを送信するための適切な送信モードを選択する。必要に応じて、選択されたモードに依存して、送信モード制御装置５２０は次いで、送信モード識別子、（例えば単一周波数ネットワーク動作について、または干渉調整型ポイント・ツー・ポイント動作について適用できる期間を特定する）スケジュール情報、および下りリンク・データをサービング基地局と移動体端末のアクティブ・セット内の１つ以上の隣接セルとへ転送する。

別の代替のアプローチが図６で説明され、図６は送信モード選択器６３０を含むように本発明に従って変更された移動体端末６００を図示する。このアプローチを用いて、移動体端末６００は自身と自身のアクティブ・セット内の様々な基地局との間のチャネル状況に基づいて好適なモードを選択し、その選択結果をネットワークへシグナリングする。これに応答して、サービング・セルまたはＲＮＣはネットワーク状況が許すならば好適な送信モードを設定する。

よって、例示の移動体端末６００はアンテナ６４０、従来の無線送受信器６１０、および従来のベースバンド信号処理部６２０を含む。送信モード選択器６３０はベースバンド信号処理部６２０からチャネル測定データを受信し、好適な送信モードを選択するためにチャネル測定データを用いる。

チャネル測定データは例えばサービング・セルおよび１つ以上の隣接セルについての信号強度情報を含みうる。サービング・セルからの信号が隣接セルから受信した信号よりも大幅に強い場合に、干渉調整なしの「通常の」ポイント・ツー・ポイント・モードが好適であろう。一方、サービング・セルからの信号が比較的弱く、隣接セルからの信号が同程度の強度で受信される場合に、単一周波数ネットワーク送信モードまたはラウンドロビン送信モードが好適でありうる。以下により詳細に説明されるように、送信モード選択器６３０（だけでなく上述の送信モード制御装置１６０、５２０）は一部の実施形態で、チャネル品質データに基づいて利用可能なモードのそれぞれについて予測信号対干渉比を推定し、これらの推定されたＳＩＲに基づいて好適な送信モードを選択してもよい。一部の場合に、送信モード選択器６３０または送信モード制御装置１６０、５２０はまた、推定されたＳＩＲまたは測定されたチャネル状況に基づいて達成可能なデータレートを推定し、推定された達成可能なデータレートに基づいて送信モードを選択してもよい。キャリア負荷、下りリンク・データに関連するサービス品質要件、チャネル状況、および／またはその他のユーザに対するデータ・スループット要件などのようなその他の要因も選択処理に用いられてもよい。

上述のネットワークおよび装置構成を念頭に置いて、図７は無線通信ネットワークにおいて適応的にデータを送信するための例示の総括的な方法を説明する処理フロー図を提供する。図７に図示される方法およびその変形は、サービング・セル基地局または無線ネットワーク制御装置のような固定ネットワーク・ノードにより送信モード選択が実行される本発明の実施形態に一般に適用可能であることを当業者は理解するだろう。

上述のように、対象の移動局は一般にサービング・セルに接続され、隣接セルを監視する。サービング・セルと同程度の強度の隣接セルが存在する場合に、移動体端末はこれらのセルをアクティブ・セットに追加、すなわちこれらのセルとソフトハンドオーバ状態にする。これはアクティブ・セット内の各セルからの電力制御コマンドをリッスンし復号し、それに従って自身の送信機出力電力を制御する。これらの動作は従来のＷ−ＣＤＭＡ／ＨＳＰＡ技術に従うことを当業者は理解するだろう。しかしながら、本発明の実施形態では、端末はまた、様々な既知の技術のうちの任意のものを用いてアクティブ・セット内の各セルについてチャネル状況を測定する。チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）またはその他のチャネル品質報告がサービング・セルを介してネットワークへ周期的に送信される。よって、図７の処理フロー図はブロック７１０に示されるように、サービング・セルおよびアクティブ・セット内の１つ以上の隣接セルについてチャネル品質報告の受信とともに、この時点において取りあげる。

ブロック７２０に示されるように、送信モード制御装置はＣＱＩ報告を評価し、対象の移動体端末をサポートするための下りリンク送信モードを選択する。図２〜図４に関して上述したように、利用可能な送信モードの集合は、上述されたように非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント・モードとみなされうる「通常の」送信モード、「ユニキャスト」またはマルチセル単一周波数ネットワーク送信モード、および「ラウンドロビン」すなわち干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードのような２つ以上の候補を含みうる。

送信モード制御装置が干渉調整なしのポイント・ツー・ポイント・モードすなわち「通常」モードを選択する場合に、下りリンク・ユーザ・データはブロック７３０に示されるように従来のアプローチに従って送信される。言い換えると、通常の送信モードでは、サービング・セルは隣接セルによるその他の移動体端末への下りリンク送信から独立して移動体端末へデータを送信する。ブロック７３０における下りリンク送信はデータ・セッションが継続する限り、または送信モード再構成が引き起こされる（不図示）まで続く。送信モード再構成は、例えばタイマーの満了により生じてもよいし、信号状況またはネットワーク負荷状況における大幅な変更により生じてもよい。

送信モード制御装置が代わりに単一周波数ネットワーク送信モードを選択する場合に、アクティブ・セット内のセルを制御するＲＮＣ（またはＲＮＣ群）が通知を受ける。次いで、ＲＮＣが移動体端末宛のデータを受信すると、ブロック７４０に示されるように、ＲＮＣはサービング・セルだけでなく、アクティブ・セット内のその他のセルへも下りリンク・ユーザ・データを転送する。ＲＮＣはまた、下りリンク・データを送信するために送信期間がどの時間に用いられるべきかをセルに通知するスケジュール情報を提供する。次いで、ブロック７５０に示されるように、アクティブ・セット内のすべてのセルについて同一のスクランブリング符号を用いて、データが同時に送信される。どのスクランブリング符号が用いられるかに関する情報は（例えば接続設定において）事前に提供されてもよく、この場合に（例えば高速共有制御チャネル、すなわちＨＳ−ＳＣＣＨを介して）制御シグナリング内の１つ以上のビットが、所定の集合からどのスクランブリング符号が用いられるかを移動体端末へ通知するために用いられうる。別の代替では、下りリンク・ユーザ・データ送信とともに送信されるＨＳ−ＳＣＣＨ内のメッセージとしてスクランブリング符号が示される。アクティブ・セット内のすべてのセルから同時に送信されたユニキャスト単一周波数ネットワーク・パケットが受信されると、移動体端末はコヒーレントにシンボルを結合してパケットを復号する。それによって、コヒーレンス（電力）利得が達成される。

一部の実施形態では、復号に失敗したデータ・パケットの再送が、同時ユニキャスト送信のためにスケジュールされた以外の時間インスタンスの期間中にサービング・セルのみによって送信される。これらの実施形態では、アクティブ・セット内のその他のセルは下りリンク・ユーザ・データの最初の送信を送信するだけである。このアプローチを用いて、ＲＮＣとセルとの間のｌｕ／ｌｕｂインタフェースを介する通信が単純化される。いずれのイベントにおいても、ブロック７５０における下りリンク送信はデータ・セッションが継続する限り、または送信モード再構成が引き起こされる（不図示）まで続く。送信モード再構成は、例えばタイマーの満了により生じてもよいし、スケジュールされたすべての感覚の完了により生じてもよいし、信号状況またはネットワーク負荷状況における大幅な変更により生じてもよい。

送信モード制御装置が干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードを選択する場合に、アクティブ・セット内のセルを制御するＲＮＣ（またはＲＮＣ群）が通知を受ける。次いで、ＲＮＣが移動体端末宛のデータを受信すると、ブロック７６０に示されるように、ＲＮＣはサービング・セルへ下りリンク・ユーザ・データを転送する。ＲＮＣはまた、下りリンク・ユーザ・データの送信のためにどの期間を用いるかをサービング・セルへ通知する。ＲＮＣはまた、スケジュールされた期間中に任意の移動体端末へ如何なる下りリンク・パケットをもスケジュールしないようにアクティブ・セット内のその他のセルへ命令する。これは、ブロック７７０に示されるように、「沈黙期間」スケジュール情報の形式を取りうる。よって、ブロック７８０に示されるように、干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信についてスケジュールされた期間のそれぞれの期間中に、サービング・セルは、任意の移動体端末へ下りリンク・トラフィック・チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）を送信している移動体端末のアクティブ・セット内の唯一のセルである。

誤りのあるパケットの再送が必要である場合に、追加のセル間調整が必要なため、これらはスケジュールされた期間のうちの１つ以上の期間中にサービング・セルから送信されうる。その他の送信モードと同様に、干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードはデータ・セッションが継続する限り、または送信モード再構成が引き起こされるまで続きうる。

サービング・セル、ＲＮＣまたは移動体端末のいずれで実行されようと、任意の所与の時間でどの送信モードを用いるかの選択が総括的に実行され、より良いセル境界スループットおよび／またはシステム容量が実現される。上記で総括的な用語で説明されたアプローチでは、好適な送信モードの選択は移動局により行われたチャネル品質測定値に基づく。一部の実施形態では、図８に関連して以下により十分に記載されるように、サービング・セルまたはＲＮＣは送信モードのそれぞれについての推定されたＳＩＲに基づいて、および／または各モードについて予測された達成可能なデータレートに基づいて送信モードを選択する。ここで、推定されたＳＩＲおよび／または利用可能なデータレートは移動体端末から受信されたチャネル品質報告から少なくとも間接的に導出される。その他の実施形態では、「試行錯誤」アプローチが代わりに用いられてもよく、移動体端末とアクティブ・セット内の移動局との間のチャネル状況の評価が、対応する達成可能なデータ・スループットを決定するために、利用可能な下りリンク送信モードのうちの２つ以上を連続して試験することによって、間接的に実行される。これらの実施形態では、好適な送信モードの選択は、達成可能な最高のデータ・スループットを生み出す試験済みの下りリンク送信モードを単に選択することを含みうる。

図８に図示される例示の方法では、送信モード制御装置は、移動体端末と移動体端末のアクティブ・セット内のセルのそれぞれとの間のチャネル状況を特徴付ける移動体端末測定データまたはＣＱＩ情報を移動体端末から受信する。一部の実施形態では、この情報は単にアクティブ・セット内のセルのそれぞれから受信された電力レベルを示す。様々な実施形態では、送信モード制御装置はまた、移動体端末の受信機能力、現在のネットワーク負荷データ、および／または任意のその他の関連する構成情報を特徴付ける利用可能な情報を有しうる。

具体性のために、対象の移動体端末のアクティブ・セット内のＮ個のセルを用いた設定を検討する。さらに、報告されるチャンネル状況データが自身のセルの全受信電力（Ｉ₁）だけでなく、「通常の」ＨＳＤＰＡ動作の間に移動体端末によって隣接セルについて観察された干渉電力の集合（Ｉ_k，ｋ＝２，…，Ｎ）をも含むと仮定する。次に、アクティブ・セット内の各セルについての非ＨＳＤＰＡ負荷（ａ_k，ｋ＝１，…，Ｎ）が送信モード制御装置に知られていると仮定する。最後に、対象の移動体端末がそのセル内の唯一のＨＳＤＰＡユーザであると仮定する。

図８のブロック８１０で示されるように、サービング・セルおよびアクティブ・セット内の隣接セルについてのチャネル品質報告を受信した後に、送信モード制御装置は、ブロック８２０で示されるように利用可能な送信モードのそれぞれに対応する後検出の信号対干渉比（ＳＩＲ）を推定する。与えられた例について、達成可能なＳＩＲ値は以下のように計算しうる。

ここで、ＳＩＲ_A、ＳＩＲ_B、およびＳＩＲ_Cはそれぞれ、通常のポイント・ツー・ポイントＨＳＤＰＡ送信モード、マルチセル単一周波数ネットワーク送信モード、および干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードについての推定された後検出のＳＩＲである。

異なる測定値の集合が用いられる場合に、各送信モードについてのＳＩＲの計算は異なるようになるが、すべての実用的に関心のある測定シナリオについて、特定の送信モードのもとで測定された量はその他の送信モードのもとで到達されたであろうＳＩＲ値を評価可能な形式へ変換されうることを当業者は理解するだろう。現在の例では、報告されるＩ_kの値はすでにＵＥ受信機の干渉抑制能力を反映していると仮定する。しかしながらこれに代えて、Ｉ_kの値は抑制の前に報告されてもよい。このような実施形態では、最も強い隣接セルの干渉の指定された部分（designated fraction）を除去しうる発展型Ｇ‐ＲＡＫＥ受信機を移動体端末が有することの表示のような、対象の移動体端末の干渉抑制能力を示す付加的な情報が送信モード制御装置へ提供されうる。

一部の実施形態では、ブロック８３０で示されるように、推定されたＳＩＲに基づいて各送信モードについての達成可能なデータレートが推定されうる。例えば、導出されたＳＩＲ値に対応する達成可能なデータレートは送信モードおよびＳＩＲ値でインデックス付けされ、事前に計算された参照表から読み出されうる。次いで、ブロック８４０に示されるように、最高のＳＩＲまたは利用可能なレートを有する送信モードが選択され、移動体端末および無線ネットワークの固定側のその他の参加ノードへシグナリングされる。

上述のように、本発明の一部の実施形態では、移動体端末内の送信モード選択器は好適な送信モードを選択するように構成されうる。これは送信モード選択器６３０を含む図６に説明される移動体端末６００を用いて説明された。図９はこのような移動体端末で実装されうるだろう送信モードを選択する例示の方法を説明する。

移動体端末はブロック９１０に示されるようにサービング・セルおよびアクティブ・セット内の隣接セルについてのチャネル品質を推定することによって開始する。前述のように、一部の実施形態では、このチャネル品質推定処理は受信信号電力の測定と同じぐらい単純でありうる。いずれの場合でも、送信モード選択器は、ブロック９２０に示されるように、利用可能な送信モードのそれぞれについて下りリンクＳＩＲを推定するためにアクティブ・セット内のセルのそれぞれに対応する推定されたチャネル品質を用いる。一部の実施形態では、キャリア負荷情報は移動体端末の送信モード選択器が利用可能でありうる。この場合にＳＩＲの計算には上述の式を用いうる。しかしながらその他の実施形態では、正確なキャリア負荷情報が移動体端末に利用可能でなくてもよい。この場合に、式（１）〜（３）の単純化されたバージョンが代わりに用いられうる。例えば、上述の式またはその均等物は現在の状況に基づく報告された負荷要因ではなく、公称キャリア負荷要因を含むように変更されうる。

ともかく、利用可能な送信モードのそれぞれに対応するＳＩＲを推定した後に、９３０に示されるように移動体端末の送信モード選択器は自身の必要性に最も適した送信モードを選択し、９４０に示されるように好適な送信モードの指標をサービング基地局へ送信する。送信モード選択のネットワーク側の実装に関連して上述したように、選択はＳＩＲに直接に基づいてもよいし、送信モードのそれぞれについて推定された達成可能なデータレートに基づいてもよい。

移動体端末によって好適な送信モードが選択される実施形態では、アクティブ・セットのメンバーのそれぞれについての詳細なＣＱＩ情報がサービング・セルへ送信される必要がないことを当業者は理解するだろう。移動体端末によりシグナリングされる好適なモードは、移動体端末が利用可能な情報が限られているため、ネットワーク容量の最大化に関して最適ではないかもしれないが、優先されたすなわち「ＶＩＰ」の移動体端末が様々な条件のもと最大下りリンク・データ・スループットを達成することが可能になる仕組みを提供しうる。当然ながら、ネットワークは負荷のようなネットワーク状況に依存して、移動体端末によりシグナリングされた好適な送信モードを無視または上書きするように構成されてもよい。

オプションの選択タスクの１つの例が以下に説明される。移動体端末からおおよそ等しい距離に全部でＮ＝４個のアクティブ・セット内の基地局があり、移動体端末がサービング・セルの境界に位置する状況を検討する。さらに、各基地局へ単一パス伝播チャネルが存在し、１つの隣接セルからの干渉の９０％を抑制することを受信機に可能にさせる２つのアンテナおよびＧ‐ＲＡＫＥ受信機を移動体端末が有すると仮定する。（このシナリオは数値の説明について単純化されていることを当業者は理解するだろう。このアプローチは分散チャネル、アクティブ・セット内の異なる個数のセル、または不均一な移動局対基地局を説明するために拡張されうる。）図１０のプロットは相異なる送信モードについての結果として生じる後復調のシンボルＳＩＲ値を示す。ここで、キャリア負荷、すわなちｘ軸にプロットされたＨＳ−ＰＤＳＣＨ以外のチャネルに割り当てられた電力の割合は４つの基地局すべてについて同一であると仮定する。よって、任意の所与のキャリア負荷の値について、図１０のプロットは３つの送信モードのどれが最高のＳＩＲを生み出すかを示す。

プロットに図示される例示のシナリオでは、干渉調整なしの従来のポイント・ツー・ポイント送信モードである「モードＡ」は常に最低のＳＩＲを提供する。この結果は、３つの隣接セルのそれぞれから受信される電力レベルがサービング・セルからの電力レベルに等しいという仮定から直接に成り立つ。しかしながら、単一周波数ネットワーク送信モードであるモードＢとラウンドロビン・モードであるモードＣとの間のトレードオフはこの仮定されたシナリオについて自明ではない。非常に低い負荷レベルにおいて、ラウンドロビン送信モードは最高のＳＩＲおよび対応する最高の達成可能なスループットを提供するが、高い非ＨＳＤＰＡ負荷レベルにおいてマルチセル単一周波数ネットワーク・アプローチが高いＳＩＲを提供する。

当然のことながら、１人の所与のユーザについてＳＩＲを最適化することの基準はネットワーク使用状態に依存して、常に適していてもよいし、必ずしも常に適していなくてもよい。例えば、マルチセル単一周波数ネットワーク・モードまたはラウンドロビン・モードを適用することは、アクティブ・セット内のすべてのセルを全部使用するサービスを受けるユーザが存在する場合に、１／Ｎの平均実効デューティ・サイクルを暗示する。ＨＳＤＰＡサービスを求める高い要求が存在するこのような場合に、従来のポイント・ツー・ポイント送信モードは、結果として生じる移動体ごとのその低いＳＩＲ値にも関わらず、好適でありうる。一方、ＨＳＤＰＡサービスの使用率が低い場合に、システム容量への最小の影響が代替の送信モードの１つの使用の結果として生じうる。ネットワーク内のスケジューリング・エンティティ（例えば、サービング・セル内の送信モード制御装置１６０またはＲＮＣ内の５２０）は、負荷およびＨＳＤＰＡ使用情報へアクセスしうるため、これらの側面およびその他の同様の側面は送信モード間で選択することを説明しうる。よって、例えば、送信モード制御装置は相異なる送信モードについて相異なるセル内の複数のユーザについて利用可能なレートを評価し、合計スループットを最大化する送信モードを選択してもよい。本発明の様々な実施形態でスケジューラが検討しうる幅広い範囲のネットワーク使用パラメータおよび構成を当業者は理解するだろう。

本明細書に記載された発明の技術を用いると、ＨＳＤＰＡシステムにおけるより高いセル境界のスループットが達成されうる。これは次いで、ネットワーク事業者の高速無線データ・カバレッジ・マップ上の「グレイ・スポット」を除去または軽減することによって、ユーザ体験を大幅に向上する。適切な送信モードを動的に選択することによって、ネットワーク・リソースはすべての時点でより効率的に用いられえ、様々なネットワーク負荷およびチャネル状況の下で所与の地理的な位置について取りうる最良のサービスをユーザに提供する。

３ＧＰＰにより仕様が定められるようなＨＳＤＰＡシステムに関して本明細書では説明されたが、本明細書で説明された技術およびシステムはその他の種類の無線システムにおいて実施されうることを当業者は理解するだろう。大まかには、本明細書で説明されたチャネル品質推定および信号処理の様々な方法およびその変形は、様々な種類の信号を処理するために構成された無線受信機を用いて実行されうる。様々な種類の信号は、広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）やｃｄｍａ２０００についての標準に従ってフォーマットされた通信信号を含むがこれらに限定されない。本発明の実施形態に従う互換性のある受信機はＧ‐ＲＡＫＥ処理、チップ等化、デジタル処理技術、逐次干渉キャンセル技術、干渉予測技術などを採用しうる。

送信モード制御装置１６０、５２０や送信モード選択器６３０のような本明細書で説明された複数の様々な機能要素はハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせを備えうる。一部の実施形態では、これらの要素は本明細書で説明された方法および技術の１つ以上を実行するための適切なソフトウェアおよび／またはファームウェアで構成された（ＤＳＰ型プロセッサを含む）少なくとも１つの特殊用途マイクロプロセッサ回路または汎用マイクロプロセッサ回路を備えうる。このような実施形態では、送信モード制御装置１６０、５２０または送信モード選択器６３０の上述の機能は、例えば上述の処理フローまたはその変形の１つ以上に対応するプログラム命令を備えるコンピュータ・プログラムを必要に応じてサービング・セル基地局、無線ネットワーク制御装置、または移動体端末のメモリ／記憶装置へ提供することによって獲得されうる。本明細書で説明された送信モード制御装置および送信モード選択器の様々な機能は一部の実施形態では２つ以上の処理部に分割されうることを当業者は理解するだろう。実際に、一部の実施形態では、これらの機能は、基地局と無線ネットワーク制御装置とのような、無線通信ネットワークの２つ以上の分離したノードに分割すらされてもよい。

よって、大まかには、本開示の教唆は無線通信ネットワークにおいて適応的にデータを送信するための技術および対応する装置を提供する。様々な実施形態では、移動体端末とアクティブ・セット内の２つ以上の基地局との間のチャネル状況が評価され、利用可能な下りリンク送信モードの集合から送信を選択するために用いられうる。この集合は、非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードだけでなく、マルチセル単一周波数ネットワーク送信モードと干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードとのうちの少なくとも１つを含む。本明細書に説明された方法および装置の変形を念頭に置いて、本発明は前述の説明および添付の図面に限定されないことを当業者は理解するだろう。むしろ、本発明は以下の特許請求の範囲およびその法的な均等物によってのみ限定される。

Claims (14)

1. 無線通信ネットワークにおいて適応的にデータを送信する方法であって、
   利用可能な下りリンク送信モードの集合の各送信モードに対する基準を移動体端末とアクティブ・セット内の２つ以上の基地局のそれぞれとの間のチャネル状況に基づいて判定することによって、前記チャネル状況を評価する工程と、
   前記判定された基準に基づいて、前記集合から送信モードを選択する工程と
   を有し、
   前記集合は非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードと、マルチセル単一周波数ネットワーク送信モード及び干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードのうちの少なくとも一方とを含むことを特徴とする方法。
2. 前記評価する工程と前記選択する工程とは前記移動体端末において実行され、
   前記移動体端末へサービスを提供する基地局へ前記選択された送信モードの指標を送信する工程を更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記評価する工程と前記選択する工程とは前記無線通信ネットワーク内の制御ノードにおいて実行され、
   前記選択された送信モードに従って下りリンク・ユーザ・データを送信する工程を更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記利用可能な下りリンク送信モードのそれぞれについて下りリンク信号対干渉比を推定する工程は、前記基地局のそれぞれについての下りリンク・キャリア負荷情報に更に基づくことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記マルチセル単一周波数ネットワーク送信モードが選択されたことに応答して、
   単一周波数ネットワークのスケジュール・データを前記アクティブ・セット内の基地局へ送信する工程と、
   前記移動体端末への同時送信のために前記基地局へ下りリンク・ユーザ・データを転送する工程と
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記移動体端末への前記下りリンク・ユーザ・データの前記同時送信に用いられる共通スクランブリング符号を前記アクティブ・セット内の前記基地局のそれぞれへ示す工程を更に有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードが選択されたことに応答して、
   前記移動体端末へサービスを提供している基地局へ下りリンク・ユーザ・データと送信スケジュール情報とを転送する工程と、
   前記アクティブ・セット内のその他の基地局へ、前記その他の基地局により下りリンク・ユーザ・データがスケジュールされるべきでない期間を示す沈黙スケジュール情報を送信する工程と
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. 無線通信ネットワーク内の送信モード制御装置であって、
   利用可能な下りリンク送信モードの集合の各送信モードに対する基準を移動体端末とアクティブ・セット内の２つ以上の基地局のそれぞれとの間のチャネル状況に基づいて判定することによって、前記チャネル状況を評価し、
   前記判定された基準に基づいて、前記集合から送信モードを選択する
   ように構成された１つ以上の処理回路を備え、
   前記集合は非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードと、マルチセル単一周波数ネットワーク送信モード及び干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードのうちの少なくとも一方とを含むことを特徴とする送信モード制御装置。
9. 前記１つ以上の処理回路は、前記選択された送信モードに従って下りリンク・ユーザ・データを送信するために前記基地局のうちの１つ以上をスケジュールするように更に構成されることを特徴とする請求項８に記載の送信モード制御装置。
10. 前記１つ以上の処理回路は、前記基地局のそれぞれについての下りリンク・キャリア負荷情報に更に基づいて、前記利用可能な下りリンク送信モードのそれぞれについて前記下りリンク信号対干渉比を推定することを特徴とする請求項８又は９に記載の送信モード制御装置。
11. 前記１つ以上の処理回路は、前記マルチセル単一周波数ネットワーク送信モードが選択されたことに応答して、
    単一周波数ネットワークのスケジュール・データを前記アクティブ・セット内の基地局へ送信し、
    前記移動体端末への同時送信のために前記基地局へ下りリンク・ユーザ・データを転送する
    ように更に構成されることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の送信モード制御装置。
12. 前記１つ以上の処理回路は、前記移動体端末への前記下りリンク・ユーザ・データの前記同時送信に用いられる共通スクランブリング符号を前記アクティブ・セット内の前記基地局のそれぞれへ示すように更に構成されることを特徴とする請求項１１に記載の送信モード制御装置。
13. 前記１つ以上の処理回路は、前記干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードが選択されたことに応答して、
    前記移動体端末へサービスを提供している基地局へ下りリンク・ユーザ・データと送信スケジュール情報とを転送し、
    前記アクティブ・セット内のその他の基地局へ、前記その他の基地局により下りリンク・ユーザ・データがスケジュールされるべきでない期間を示す沈黙スケジュール情報を送信する
    ように更に構成されることを特徴とする請求項８乃至１２の何れか１項に記載の送信モード制御装置。
14. 無線通信ネットワークにおいて用いられる移動体端末であって、
    利用可能な下りリンク送信モードの集合の各送信モードに対する基準を前記移動体端末とアクティブ・セット内の２つ以上の基地局のそれぞれとの間のチャネル状況に基づいて判定することによって、前記チャネル状況を評価し、
    前記判定された基準に基づいて、前記集合から送信モードを選択し、
    前記移動体端末へサービスを提供する基地局へ前記選択された送信モードの指標を送信する
    ように構成された送信モード選択器を備え、
    前記集合は非干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードと、マルチセル単一周波数ネットワーク送信モード及び干渉調整型ポイント・ツー・ポイント送信モードのうちの少なくとも一方とを含むことを特徴とする移動体端末。

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