JP5974088B2 - 上りリンク・ランクアダプテーションのための方法、装置及びシステム - Google Patents

上りリンク・ランクアダプテーションのための方法、装置及びシステム Download PDF

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Description

本発明は、全体として無線通信分野に関するものである。具体的には、本発明は、ユーザ装置の上りリンク・ランクアダプテーションのための方法、装置及びシステムに関するものである。
第３世代パートナシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ：3rd Generation Partnership Project）のＲＡＮ＃５０会議における、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ：High Speed Packet Access）の進化によって、閉ループ送信ダイバーシチ（ＣＬＴＤ：close loop transmit diversity）が作業項目として提案され、上りリンク多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple-Input Multiple-Output）が検討項目として提案された。上りリンクＭＩＭＯについては、複数のデータストリーム（例えば、２つのデータストリーム）を、良好なチャネル品質下で、ユーザ装置から基地局へ同時に送信可能であるため、ユーザ装置は、上りリンクの高ビットレート伝送から顕著なゲインを得ることができる。適切なデータストリーム（以下、「ストリーム」と称する。）の数を柔軟に選択または決定する方法、例えば、上りリンク送信において単一ストリーム送信と複数ストリーム送信とのいずれかを行うべきかを決定する方法は、上りリンク・ランクアダプテーション技術に関連する。
ランクは、一般的に、複数アンテナシステムにおけるユーザ装置と基地局との間の無線通信についての独立なチャネルの数を表す一方、ランクアダプテーションは、複数のランクから、ユーザ装置と基地局との間の無線通信用のランクを柔軟に選択することに関連している。上りリンクのランク１送信及びランク２送信を例とすると、ランク１は、ユーザ装置が単一ストリームを用いて基地局へデータを送信することを表し、この場合、同一のデータが異なる複数のアンテナを介して送信され、それにより空間ダイバーシチを実現する一方、ランク２は、ユーザ装置が異なる２つのストリームを基地局へ送信することを表し、それにより空間多重を実現する。また、他の数値のランクも存在しうる（例えば、ランク４）。
ＨＳＰＡの下りリンクＭＩＭＯでは、ランクアダプテーション技術は、基地局（例えば、サービング・ノードＢ）が、ユーザ装置から受信されるフィードバック情報、例えば、ユーザ装置の望ましいランク及びチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）と、単一ストリームまたは複数ストリーム送信用の対応するプリコーディング・インジケータ（ＰＣＩ：Pre-Coding Indicator）とに基づいて、下りリンクＭＩＭＯ送信のために適切なランクを選択することに関連する。基地局では上記の情報を含む十分な情報を得ることができるため、基地局が下りリンク送信用のランクを決定することは容易であろう。
上記の下りリンクＭＩＭＯランクアダプテーションの場合と比較して、上りリンクＭＩＭＯランクアダプテーションの場合、基地局は、チャネル状態についてより良く理解する能力を有するものの、基地局が適切なランク及び対応するプリコーディング・ベクトルを決定することに関しては、ユーザ装置から得られる関連情報は相対的に不十分であり、当該関連情報を得る頻度は相対的に低い。このような関連情報には、例えば、上りリンク電力ヘッドルーム（ＵＰＨ：Uplink Power Headroom）、ユーザ装置のバッファ状態、及び送信グラントが含まれうる。ＵＰＨについては、現在の標準規格仕様では、長い周期（例えば、１００ｍｓに１回）で報告されるか、または基地局がＵＰＨに関する情報を頻繁に受信しないようにイベントトリガに基づいて報告される。ユーザ装置のバッファ状態、及び送信グラントについては、現在のユーザ装置は、それらを基地局に報告しない。このため、基地局は、適切なランクを正確に決定するために十分な情報をユーザ装置から迅速に得ることはできず、基地局は、上りリンクＭＩＭＯ送信を実行するために、不正確なランクを選択しうる。これにより、上りリンクＭＩＭＯの性能が劣化し、ＭＩＭＯによって得られるゲインが減少する。
また、一般的には、ユーザ装置は、上りリンク送信について基地局によって決定されたランクに従わなければならない。しかし、ユーザ装置の関連情報が欠如している可能性に起因して、基地局によって決定されるランクは、必ずしもユーザ装置にうまく適合していない可能性がある。このため、場合によっては、無線ネットワークは、基地局によって選択されたランクに基づいて上りリンク送信用のランクをユーザ装置が柔軟に変更することを許容しなければならない。
本発明の実施形態は、ユーザ装置が正確なランクでの上りリンクＭＩＭＯ送信を実行でき、かつ、上りリンクＭＩＭＯ高速データ送信のゲインを得ることができるように、基地局が上りリンクＭＩＭＯ送信用のランクを迅速かつ正確に決定することを可能にする、上りリンク・ランクアダプテーションのための方法、装置及びシステムを提供することを目的としている。
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態の一態様によれば、上りリンク・ランクアダプテーションのための方法であって、上りリンク送信における、ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定するステップと、前記サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較するステップであって、前記予め定められた閾値が、対応するランクに関連付けられている、前記比較するステップと、前記比較の結果及び前記推定されたチャネル情報に基づいて、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用されるランクを決定するステップと、を含むことを特徴とする方法が提供される。
本発明の実施形態の他の一態様によれば、上りリンク・ランクアダプテーションのための装置であって、上りリンク送信における、ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定する推定器と、前記サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較する比較器であって、前記予め定められた閾値が、対応するランクに関連付けられている、前記比較器と、前記比較の結果及び前記推定されたチャネル情報に基づいて、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用されるランクを決定する決定器と、を備えることを特徴とする装置が提供される。
本発明の実施形態の他の一態様によれば、上述した上りリンク・ランクアダプテーションのための装置を備える基地局が提供される。
本発明の実施形態の一態様によれば、上りリンク・ランクアダプテーションのためのシステムであって、基地局と、前記基地局と無線通信するユーザ装置と、を備え、前記基地局は、上りリンク送信における、ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定する推定器と、前記サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較する比較器であって、前記予め定められた閾値が、対応するランクに関連付けられている、前記比較器と、前記比較の結果及び前記推定されたチャネル情報に基づいて、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用されるランクを決定する決定器と、を備え、前記ユーザ装置は、前記基地局によって決定された前記ランクに基づいて、前記上りリンク送信を実行することを特徴とするシステムが提供される。
本発明の実施形態の他の一態様によれば、上りリンク・ランクアダプテーションのための方法であって、ユーザ装置による、前記基地局によって決定された上りリンク送信用のランクの変更を可能にするインジケーションを、基地局から受信するステップと、１つ以上の予め定められた閾値に基づいて、上りリンク送信用の前記ランクを変更するステップと、を含むことを特徴とする方法が提供される。
本発明の実施形態における方法、装置及びシステムによれば、基地局は、無線チャネルがサポートできるランクとともにユーザ装置のサポート可能な最大データレートを推定することによって、上りリンク複数アンテナ送信用のランクを迅速に決定することができる。ランクを推定する処理は比較的簡易であるため、本発明の実施形態は、ランクの推定についての計算複雑度を低減するとともに、ランクの決定後に、適切なプリコーディング・ベクトルを計算でき、かつ、単に当該決定したランクに対して決定できるため、それによりプリコーディング・ベクトルの決定についての計算複雑度も低減される。また、本発明の好適な実施形態では、ユーザ装置側の通信情報または状態は、ユーザ装置のサポート可能な最大データレートを推定する処理において可能な限り十分であると考えられ、それによりランク推定誤差も低減される。
基地局が、当該基地局によって特定されたランクの変更をユーザ装置に許可する場合、本発明の実施形態は、上りリンク・ランクの選択の柔軟性をもたらし、ランクの選択の精度と、それによってもたらされるリンク送信ゲインとを更に改善する。
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面とともに本発明の実施形態についての詳細な説明を参照することによって明らかになる。
本発明の実施形態に適用されうる上りリンク・ランクアダプテーション用の例示的な複数アンテナシステム（例えば、ＭＩＭＯシステム）を図示するブロック図。 本発明の実施形態に係る、上りリンク・ランクアダプテーションのための方法を図示するフローチャート。 本発明の一実施形態に係る、サポート可能な最大データレートを推定するための方法を図示するフローチャート。 本発明の他の実施形態に係る、サポート可能な最大データレートを推定するための方法を図示するフローチャート。 本発明の実施形態に係る、上りリンク・ランクアダプテーションのための装置を図示するブロック図。
以下では、本発明の具体的な実施形態について、添付の図面を参照することによって詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に適用されうる上りリンク・ランクアダプテーション用の例示的な複数アンテナシステム１００（例えば、ＭＩＭＯシステム）を図示するブロック図である。複数アンテナシステム１００は、例えば、ＨＳＰＡ、ＣＤＭＡ２０００及びＬＴＥ等の無線アクセスシステムに適用されうる。図１に示すように、複数アンテナシステム１００は、ノードＢ１０１（即ち、基地局）と、ノードＢと無線通信するユーザ装置（ＵＥ）１０２とを備え、ノードＢ１０１は、Ｎ個のアンテナを有する一方、ＵＥ１０２は、Ｍ個のアンテナを有し、それによりＮ×Ｍ ＭＩＭＯシステムを構成する。ＨＳＰＡシステムでは、例えば、２×２ ＭＩＭＯシステムを構成してもよく、この場合、２に等しいＮ及びＭは、ＭＩＭＯシステムが単一ストリーム送信またはデュアル・ストリーム送信（即ち、必要に応じて１または２をとりうるランクの値）をサポートしていることを示す。
図示した複数アンテナシステム１００では、ノードＢ１０１は、ＵＥ１０２から受信された関連情報によって、上りリンク送信におけるＵＥ１０２のサポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定し、当該サポート可能な最大データレートと（対応するランクに関連付けられた）１つ以上の予め定められた閾値とを比較し、当該比較の結果及びチャネル情報に基づいて、上りリンク送信におけるＵＥ１０２のランクを決定しうる。ノードＢ１０１の上記の動作は、図５を参照して以下で詳細に説明する、図５に示すような装置５００の推定器５０１、比較器５０２及び決定器５０３によってそれぞれ実行されてもよい。
本発明の一実施形態では、ＵＥ１０２から受信される関連情報は、ＵＥ１０２の、上りリンク電力ヘッドルーム、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラント等の情報を含んでいてもよい一方、チャネル情報は、パイロット及びプリコーディング行列に基づいて基地局によって推定されうるチャネル行列によって表現されてもよい。本発明の他の実施形態では、ＵＥ１０２が、ノードＢ１０１によって決定または知らされたランクの変更を指示または許可された場合、ＵＥ１０２は、例えば、予め定められた条件が満たされたときに、上りリンク送信用のランクのサイズを変更してもよい。以下では、図２及び図４を参照することによって、例示的な複数アンテナシステム１００において、ノードＢ１０１が、上りリンク送信でＵＥ１０２によって使用されるのに適したランクをどのようにして迅速に決定するのかについて詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る、上りリンク・ランクアダプテーションのための方法２００を図示するフローチャートである。図２に示すように、方法２００は、ステップＳ２０１で始まり、ステップＳ２０２で、方法２００は、上りリンク送信における、ユーザ装置（例えば、ＵＥ１０２）のサポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定し、サポート可能な最大データレートを推定する一例には、ユーザ装置の上りリンク電力ヘッドルーム、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラントの推定に基づいて、サポート可能な最大データレートを推定することが含まれていてもよく（推定方法については、図３及び図４を参照することによって以下で詳細に説明する。）、サポート可能な高い最大データレートは、高いＵＰＨ、より多いバッファリングされたデータ、及び高い送信グラントを必要とする。
チャネル情報は、例えば、基準信号を利用することによって得られるチャネル行列Ｈであってもよい。２×２複数アンテナシステムを一例とすると、チャネル行列は、次式によって表現されうる。
Figure 0005974088
ここで、ｈijは、送信アンテナｉ（ｉ＝１，２）と受信アンテナｊ（ｊ＝１，２）との間の無線チャネルを表す。現在の無線チャネルのサポート可能な独立したチャネルの数（即ち、サポート可能なストリームの数）は、チャネル行列のランクのサイズを計算することによって決定できる。
チャネル行列の推定及び決定に関しては、当業者は、それらを実行するための手段を適宜採用しうる。更なる説明については、本発明を不必要に分かりにくくすることを避けるために本明細書では行わない。
次に、方法２００はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３で、方法２００は、サポート可能な最大データレートと、対応するランクに関連付けられている１つ以上の予め定められた閾値とを比較する。例えば、対応するランクが、ランク１、２、３または４に対してそれぞれ設定されており、推定されたサポート可能な最大データレートが、対応するある閾値を超えた場合、当該閾値に対応するランクが選択される。
ステップＳ２０４で、方法２００は、比較の結果及び推定されたチャネル情報に基づいて、上りリンク送信においてユーザ装置によって使用されるランクを決定する。予め定められた閾値を用いて決定されたランクが、チャネル行列を用いて決定されたランクと異なる場合、上りリンクＭＩＭＯ送信用に、２つのうちの小さい方のランクを選択する。例えば、比較を通じて、ユーザ装置のサポート可能な最大データレートが、ランク１に対して予め定められた閾値より高いものの、ランク２に対して定められた閾値より低いと判定され、かつ、推定されたチャネル行列のランクが２である場合、ユーザ装置にとって、上りリンクＭＩＭＯ送信における送信用にランク１を使用することが適していることを決定でき、即ち、ユーザ装置は、送信用に単一ストリームを使用することになる。また、比較を通じて、ユーザ装置のサポート可能な最大データレートが、ランク２に対して予め定められた閾値より高いと判定され、かつ、推定されたチャネル行列のランクも２である場合、ユーザ装置にとって、上りリンクＭＩＭＯ送信における送信用にランク２を使用することが適していることを決定でき、即ち、ユーザ装置は、送信用にデュアル・ストリームを使用することになる。最後に、方法２００はステップＳ２０５で終わる。
本発明の上記の実施形態における方法２００によって、ランクを推定する処理が比較的簡易になり、その結果、ランクの推定についての計算複雑度が低減される。
また、上りリンクＭＩＭＯ送信用のランクを決定するため、基地局は、いくつかのランクの候補にそれぞれ対応するコードブックから望ましいプリコーディング・ベクトルを選択することを不必要に試みることになるが、決定されたランクに対応するコードブックから、ペイロードサイズを最大化する望ましいプリコーディング・ベクトルを直接選択することになり、その結果、プリコーディング・ベクトルの決定についての計算態様の複雑度及びオーバヘッドが省かれる。例えば、ランクを１として決定または推定する上記の場合には、基地局は、ランク２または３の検討後に適切なランク及び対応するプリコーディング・ベクトルを決定するために、コードブック内の各プリコーディング・ベクトルのそれぞれについて、対応するランク２または３をそれぞれ用いる上りリンク送信をもはや試みることはない。
図２には示されていないものの、一実施形態では、方法２００は、ランクを変更する権限をユーザ装置が有することを、基地局が動的に知らせることを更に含み、その通知は、例えば、無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）シグナリング、メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）層ヘッダ、及び高速共有制御チャネル（ＨＳ−ＳＣＣＨ：High Speed Shared Control Channel）のうちの１つを用いて、ランクを変更する権限をユーザ装置が有することを知らせるシグナリングを用いて行われてもよい。他の実施形態では、方法２００は、ランクを変更するか否かを決定するための１つ以上の閾値を、無線リソース制御シグナリング、メディアアクセス制御層ヘッダ、及び高速共有制御チャネルのうちの１つを用いてユーザ装置に通知してもよく、当該１つ以上の閾値は、例えば、送信バッファにバッファリングされたデータ、利用可能な上りリンク電力ヘッドルームまたは上りリンク送信グラントについての１つ以上の閾値を含んでいてもよい。上記のステップによって、ユーザ装置は、上りリンク送信用のランクを変更する権限を有し、１つ以上の予め定められた閾値に基づいてランクを変更してもよく、その結果、ランクの選択についての精度とそれによってもたらされるリンク送信ゲインとが更に改善される。
ここで、ランク１または２を例として用いて、ランクを変更する権限をユーザ装置が有する場合について説明する。上りリンク送信用のランクが１であることを基地局がユーザ装置に対して知らせた場合、いかなる場合にも、ランクを変更する権限をユーザ装置が有することが許可されることも通知されることもない。これは、チャネル情報及び正確なプリコーディング・ベクトルの選択が欠如している場合に、ユーザ装置がランクを１（即ち、単一ストリーム送信）から２（デュアル・ストリーム送信）に変更すると、上りリンクチャネルのランクが、選択されたランクによる送信をサポートするのには十分でないため、ストリーム間の大きな干渉に起因して受信データの信号対雑音比を明らかに減少させることになる。このため、ユーザ装置は、ユーザによって選択されたランク以上のチャネルのランクと、信頼性のある上りリンク送信とを確保するために、送信用に基地局によって知らされた値よりは高くない値のランクを使用することのみ許可される。
基地局が、上りリンク送信用のランクが２であることをユーザ装置に知らせる場合、ユーザ装置は、ネットワークの設定に基づいて、ランクを１に変更してもよい。例えば、ユーザ装置の送信バッファにバッファリングされているデータが、ランク２に対して予め定められている閾値よりも少ないことに基づいて、または、デュアル・ストリーム送信（ランクが２）のために利用可能な電力ヘッドルームが、ランク２に対して予め定められている閾値よりも少ないことに基づいて、または、送信グラントが、ランク２に対して予め定められている閾値よりも少ないことに基づいて、ユーザ装置は、ランクを２から１に変更してもよく、即ち、デュアル・ストリーム送信から単一ストリーム送信に変更してもよい。
また、ランクが変更された後にユーザ装置によって使用されるプリコーディング・ベクトルは、予め定められていてもよい。例えば、データストリーム（例えば、デュアル・ストリーム）は、基地局によって知らされたプリコーディング行列内のプリコーディング・ベクトルを順次使用してもよく、即ち、第１のデータストリームは、プリコーディング行列からの第１のプリコーディング・ベクトルを使用し続けることができる一方、第２のデータストリームは、当該プリコーディング行列からの第２のプリコーディング・ベクトルを使用できる。
図３は、本発明の一実施形態に係る、サポート可能な最大データレートを推定するための方法３００を図示するフローチャートである。図３に示すように、方法３００は、ステップＳ３０１で始まり、ステップＳ３０２で、ユーザ装置のＵＰＨを推定する。
一実施形態において、ユーザ装置のＵＰＨの推定は、サービング・ユーザ装置の基地局（即ち、ノードＢ）による、以下の式（２）に基づく推定を含む。
availableUPH ＝ referenceUPH＋StepSize×accumulatedTPC＋Δ (2)
ここで、availableUPHは、推定されたＵＰＨ、referenceUPHは、ＵＰＨがユーザ装置によってノードＢに報告される際、またはＵＰＨがサービング・ノードＢによって測定される際に生成される基準ＵＰＨ、StepSizeは、インナーループ電力制御ステップサイズ、accumulatedTPCは、送信電力制御コマンドの累積値、Δは、ＵＰＨの推定誤差を補償するためのマージンである。
上式について、送信電力の増加の制御は＋１によって表されてもよく、一方で、送信電力の減少の制御は、−１によって表されてもよく、累積演算は、基準ＵＰＨが更新された（即ち、リセットされた）際の時間から開始してもよく、accumulatedTPCは、基準ＵＰＨが更新されるごとにゼロにリセットされる。言い換えれば、accumulatedTPCは、基準ＵＰＨの更新に応じてリセットされる。
上式における基準ＵＰＨについては、ＵＰＨの推定誤差を最小化するために、種々の場合において可能な限り頻繁に更新されるべきである。基準ＵＰＨの更新については、以下の少なくとも１つを用いて更新されてもよい。即ち、ユーザ装置が新たなＵＰＨをノードＢに報告したことに応じて、基準ＵＰＨを、当該報告の新たなＵＰＨに更新すること、及び、ユーザ装置のＵＰＨを測定したことに応じて、基準ＵＰＨを、測定されたＵＰＨに更新すること、である。例えば、ユーザ装置が電力制限されている場合、ノードＢは、全ての物理チャネルの受信電力に基づいて、ユーザ装置のＵＰＨを測定でき、それにより、基準ＵＰＨを、当該ノードＢの、測定されたＵＰＨに更新できる。
基準ＵＰＨは、以下の式（３）に基づいて更新されてもよい。
Figure 0005974088
ここで、ＴＰＯ（Transmission Power Offset）は、ユーザ装置の送信電力オフセット、Ｎは、上りリンクの物理チャネル数、rxPowerPCH,cは、第ｃ番目の物理チャネルの受信電力、rxPowerR-DPCCHは、ＵＰＨの基準個別物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ：Dedicated Physical Control Channel）の受信電力であり、当該受信電力は、単一のＤＰＣＣＨの受信電力であってもよいし、または特定の複数のＤＰＣＣＨの受信電力の特定の組み合わせであってもよい。ユーザ装置が電力制限されていることが検出された場合、測定されたＴＰＯはＵＰＨと等しい。ユーザ装置が電力制限されていないことが検出された場合であっても、基準ＵＰＨは、上記の式（３）によって条件付きで更新され続けてもよい。例えば、式（３）に従って測定されたユーザ装置の送信電力オフセットが、式（２）に従って得られた現在の推定ＵＰＨよりも大きい場合、基準ＵＰＨは、ユーザ装置の送信電力オフセットに更新されてもよく、accumulatedTPCは、０にリセットされてもよい。
ユーザ装置の推定に続いて、方法３００は、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３で、方法３００は、ユーザ装置の送信バッファ状態を推定する。現在、ユーザ装置の正確な上りリンク・バッファ状態がノードＢに報告されることはないものの、以下の少なくとも１つによる、本発明の実施形態を利用することによって、送信バッファ状態を推定可能である。即ち、ユーザ装置から受信されるハッピービット、ユーザ装置から受信される拡張トランスポート・フォーマット組み合わせインジケータ（Ｅ−ＴＦＣＩ：Enhanced Transport Format Combination Indicator）、及びユーザ装置の現在のサービスタイプ、である。
ユーザ装置からハッピービットを受信する場合に関しては、ユーザ装置が否定ハッピービットをノードＢに送信する場合、それは、ユーザ装置の送信バッファにバッファリングされているビットの数が、予め定められた閾値を超えていることを示している。即ち、ユーザ装置は、上りリンクにおいてより高い送信データレートをサポートするのに十分な、バッファリングされたビットを有している。その際、予め定められた閾値は、現在のユーザ装置の送信バッファ状態を反映している。
ユーザ装置からＥ−ＴＦＣＩを受信する場合に関しては、ノードＢは、ユーザ装置から送信されるＥ−ＴＦＣＩをモニタリングできる。対応するトランスポート・ブロックサイズの統計的な特性によって、ノードＢは、ユーザ装置が、高いデータレートの送信をサポートするのに十分なバッファリングされたビットを有するかを予測できる。例えば、ノードＢは、ユーザ装置の最近の上りリンク送信データレートを測定でき、ユーザ装置のバッファリングされたデータは、当該送信データレート以上のレートでの上りリンクデータ送信を少なくともサポートできるものと考えられる。他の例では、ユーザ装置が、十分に高い絶対送信グラントによって特定される、許可された最大の拡張トランスポート・フォーマット組み合わせ（Ｅ−ＴＦＣ：Enhanced Transport Format Combination）で常に送信する場合、基地局は同様に、ユーザ装置の送信バッファにバッファリングされたデータが、少なくとも、絶対送信グラント以上の送信レートでの上りリンクデータ送信をサポート可能であると考えることができる。このように、ノードＢは、測定されたデータレート以上のレートでの上りリンク送信を、バッファ内のデータがサポートすることを判定することによって、ユーザ装置の送信バッファ状態を推定できる。
ユーザ装置の現在のサービスタイプの場合に関しては、異なるサービスは異なるサービス品質（ＱｏＳ）を要求するため、サービスタイプも、ユーザ装置の送信バッファ状態を予測するための有益なファクタである。例えば、リアルタイムサービスのビットレートは迅速に変化し、かつ、厳しい遅延制約が存在し、このことは、バッファ状態の予測が、直前の瞬時情報に基づきうることを意味する。リアルタイム・ビデオ送信を一例とすると、ユーザ装置の送信バッファ内のデータによってサポート可能な上りリンクデータ送信レートは、特定のＴＴＩの、直前のＥ−ＴＦＣサイズに基づいて推定可能であり、例えば、スライディング平均によって、または以下の式（４）に示されるようなフィルタを利用することによって、推定可能である。
Rate(n) ＝ Rate(n−1)×(1−α)＋α×TBsize／TTI_length (4)
ここで、Rateは、サポート可能な上りリンクデータレート、ｎは、現在のＴＴＩのシーケンス番号、TBsizeは、現在のトランスポート・ブロックサイズ、TTI_lengthは、ＴＴＩの長さ、αは、忘却係数である。
次に、ノードＢは、バッファ内のデータが、測定されたデータレート以上のレートでの上りリンク送信をサポートすることを判定することによって、ユーザ装置の送信バッファ状態を推定する。
他の例としてファイル転送プロトコル（ＦＴＰ：File Transfer Protocol）サービスでは、ユーザ装置は、通常、サービスされている期間中の上りリンク送信において高データレートの送信をサポートするのに十分な、バッファリングされたビットを有しており、即ち、複数ストリーム送信を実行可能である。ＦＴＰサービスの上りリンク送信バッファ内のデータによってサポート可能な上りリンクデータ送信レートも、上記の式（４）を用いて推定可能である。同様に、それに対応して、ノードＢは、バッファ内のデータが、推定されたデータレート以上のレートでの上りリンク送信をサポートすることを判定することによって、ユーザ装置の送信バッファ状態を推定する。
ユーザ装置の送信バッファ状態を推定することに応じて、方法３００は、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４で、方法３００は、上りリンク送信グラントを推定する。
上りリンク送信グラントは、ユーザ装置のサポート可能な最大データレートを制限する他のファクタである。ソフト／ソフター・ハンドオーバ中ではないユーザ装置については、当該ユーザ装置にサービング中のノードＢは、ユーザ装置の送信グラントを正確に知っている。しかし、ソフト・ハンドオーバ中のユーザ装置については、送信グラントは、非サービング・ノードＢによって変更される場合もある。この場合、サービング・ノードＢは、ユーザ装置の送信グラントを知らない可能性がある。本発明の実施形態によれば、特に、ユーザ装置がソフト／ソフター・ハンドオーバ中である場合に、サービング・ノードＢが、以下のうちの１つに基づいてユーザ装置の送信グラントを推定できる。
ユーザ装置が電力制限されておらず、かつ、サービング・ノードＢに対して否定ハッピービットを送信する場合には、直前の最大トランスポート・ブロックサイズによって上りリンク送信グラントが特定され、その結果として、ユーザ装置の上りリンク送信グラントを可能であり、または、ユーザ装置が電力制限されている場合には、ユーザ装置の最大トランスポート・ブロックサイズによって特定される。例えば、ユーザ装置が電力制限されている場合、上りリンク送信グラントの、対応するトランスポート・ブロックサイズが、最大トランスポート・ブロックサイズよりも大きいものとして特定されうる。
単一ストリーム送信（１に等しいランク）及び複数ストリーム送信（２以上のランク）における各ストリームが、特別なまたは個別の送信グラントを提供する場合、上りリンク送信グラントの推定は、単一ストリーム送信または複数ストリーム送信についての上りリンク送信グラントを個別に推定することを更に含みうる。
送信グラントは、ＵＰＨ及び上りリンク送信バッファ状態ほど頻繁には変化しないため、ソフト・ハンドオーバ中のユーザ装置についての上りリンク送信グラントの測定頻度は、ＵＰＨ及び上りリンク送信バッファ状態ほど高い必要はない。
方法３００は、ステップＳ３０２、Ｓ３０３及びＳ３０４のそれぞれにおける、ユーザ装置のＵＰＨ、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラントの推定後、ランクが１に等しい場合（即ち、単一ストリーム送信）及びランクがＮに等しい場合（即ち、Ｎストリーム送信）について、それぞれステップＳ３０５及びＳ３０６で、ユーザ装置の、上りリンクのサポート可能な最大データレートを推定する。
ランクが１に等しい単一ストリーム送信の場合、送信時間間隔（ＴＴＩ：Transmission Time Interval）におけるサポート可能な最大データレートの推定は、以下の式（５）による推定を含む。
maxDataRateSS＝f(availableUPH,NrofBufferedBits,SGSS)/TTI_length (5)
ここで、maxDataRateSSは、単一ストリーム送信におけるサポート可能な最大データレート、availableUPHは、推定されたＵＰＨ、NrofBufferedBitsは、（例えば、サポート可能なデータレートで表される）送信バッファにバッファリングされているビット数の推定値、SGSSは、単一ストリーム送信について推定された上りリンク送信グラント、TTI_lengthは、ＴＴＩの長さ、f()は、availableUPH、NrofBufferedBits及びSGSSを、それぞれのサポート可能な最大データレートにそれぞれマッピングし、かつ、最小値を取る関数である。
ランクがＮに等しい単一ストリーム送信の場合、ＴＴＩにおけるサポート可能な最大データレートの推定は、以下の式（６）による推定を含む。
Figure 0005974088
ここで、maxDataRateMSは、複数ストリーム送信におけるサポート可能な最大データレート、ｓは、ストリームのシリアル番号、Ｎは、ストリーム数、UPHsは、第ｓ番目のストリームについて推定された上りリンク電力ヘッドルーム、NrofBufferedBitssは、（例えば、サポート可能なデータレートで表される）第ｓ番目のストリームについて推定された、送信バッファにバッファリングされているビット数、SGSは、第ｓ番目のストリームについて推定された上りリンク送信グラント、TTI_lengthは、ＴＴＩの長さ、f()は、UPHs、NrofBufferedBitss及びSGsを、それぞれのサポート可能な最大データレートにそれぞれマッピングし、かつ、最小値を取る関数である。
Ｎ＝２を例とすると、即ち、デュアル・ストリーム送信の場合、ＵＰＨ及びバッファリングされたデータは、２つのストリーム間で共有される。送信グラントは、２つのストリームに対してそれぞれ規定された個別の送信グラントが送信しない場合には、２つのストリーム間で共有されうる。このため、上式では、UPHs＝UPH1＋UPH2＝availableUPHであり、NrofBufferedBits＝NrofBufferedBit1＋NrofBufferedBit2であり、ここで、下付き文字１及び２は、それぞれストリーム１及びストリーム２を示す。
１に等しいランク及びＮに等しいランクについて、それぞれステップＳ３０５及びＳ３０６で、ユーザ装置の、上りリンクのサポート可能な最大データレートを推定した後、方法３００は、ステップＳ３０７で終了する。
図３に図示されるような本方法のステップによって、１に等しいランク及びＮに等しいランク（Ｎは２以上）についての、ユーザ装置のサポート可能な最大データレートを推定可能であり、それにより、方法２００のステップＳ２０２で、サポート可能な最大データレートの推定動作が実現される。図３ではステップＳ３０２〜Ｓ３０４の順に示されているものの、これは、上記のステップが図３に示されるような順でのみ実行されうることを意味せず、それらのステップは、並行して、または他の順序で実行されてもよい。また、図３には示されていないが、方法３００は、通信上位レイヤからの制限を参照することで、ユーザ装置のサポート可能な最大データレートを推定するステップを更に含んでいてもよく、当該制限は、例えば、高データレート送信の場合にはＩｕＢ帯域制限であってもよい。例えば、通信上位レイヤが提供可能な帯域幅（即ち、サポート可能な最大データレート）が、単一ストリームまたは複数ストリームのサポート可能な最大データレート以下の場合、上りリンク単一ストリーム送信または複数ストリーム送信の、サポート可能な最大データレートは、通信上位レイヤが提供可能な帯域幅と等しい。
図４は、本発明の他の実施形態に係る、サポート可能な最大データレートを推定するための方法４００を図示するフローチャートである。方法４００は、ステップＳ４０１で始まり、ステップＳ４０２で、最大の信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ：Signal to Interference plus Noise Ratio）が、推定されたチャネル情報（即ち、チャネル行列）及び上りリンク電力ヘッドルームに基づいて推定され、即ち、利用可能な最大の、等価的な信号対干渉及び雑音比が推定される。次に、ステップＳ４０３で、方法４００は、最大の信号対干渉及び雑音比を利用することによって、サポート可能なデータレートを推定する。
ステップＳ４０４で、方法４００は、サポート可能なデータレート、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラントに基づいて、サポート可能な最大データレートを推定する。具体的には、得られたサポート可能なデータレートに対応するデータレートと、送信バッファ状態と、上りリンク送信グラントとが比較され、それぞれの値が異なる場合、最小値を、本発明の本実施形態における、推定されたサポート可能な最大データレートとして選択する。最後に、方法４００は、ステップＳ４０５で終了する。方法４００の上記のステップによって、方法２００のステップＳ２０２におけるサポート可能な最大データレートの推定動作が実現されうる。
上記の方法４００において、チャネル情報、上りリンク電力ヘッドルーム、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラントは、例えば、図３を参照して説明したような種々の方法を用いることによって実装されうるとともに、最大の信号対干渉及び雑音比の推定は、例えば、以下の式（７）によって計算されうる。
Figure 0005974088
ここで、ｓは、ストリームのシリアル番号、Pusは、（上りリンク電力ヘッドルームを用いて取得可能である）ストリームｓの送信電力、Ruは、雑音及び干渉の共分散行列、h~ は、等価チャネル行列、番号１及び２は、受信アンテナのシリアル番号、Ｗは、受信機によって推定される重み付けされた重みである。
ここで、雑音及び干渉の共分散行列Rusは、以下の式（８）によって計算されうる。
Figure 0005974088
ここで、ｓ及びｓ'はストリームのシリアル番号、SFは拡散率、Ｒは受信信号の自己相関行列である。
最大の信号対干渉及び雑音比を使用してサポート可能なデータレートを推定することに関して、一実施形態では、サポート可能なデータレートは、信号対干渉及び雑音比とシャノンの公式とによって推定可能である。他の実施形態では、サポート可能なデータレートは、信号対干渉及び雑音比とＥ−ＴＦＣ選択ルックアップテーブルとによって推定可能である。例えば、Ｅ−ＴＦＣテーブルで各トランスポート・フォーマットによって要求される信号対干渉及び雑音比は、予め定められたブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Block Error Rate）ターゲットによって予め推定可能であり、それにより、現在の利用可能な最大の信号対干渉及び雑音比が、式（７）に基づいて推定される。選択されうる送信ランクごとに、信号対干渉及び雑音比が、特定の規則に従って（例えば等分割で）各ストリームに割り当てられ、その後、各ストリームの最大トランスポート・フォーマットを、テーブルを探索することによって得ることができ、更に、データ送信用にランクを使用する場合に、サポート可能なデータレートを得ることができる。
図５は、本発明の実施形態に係る、上りリンク・ランクアダプテーションのための装置５００を図示するブロック図である。図５に図示するように、装置５００は、推定器５０１、比較器５０２及び決定器５０３を備え、推定器５０１は、上りリンク送信における、ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定するよう構成されている。比較器５０２は、サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較するよう構成されており、当該予め定められた閾値は、対応するランクに関連付けられている。決定器５０３は、当該比較の結果及び推定されたチャネル情報に基づいて、上りリンク送信においてユーザ装置によって使用されるランクを決定するよう構成されている。一実施形態では、装置５００は、基地局として実装されうるか、基地局（例えば、図１に示すような複数アンテナシステムのノードＢ１０１）に実装されうる。
本発明の一実施形態では、推定器５０１は、ユーザ装置の上りリンク電力ヘッドルーム、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラントの推定に基づいて、サポート可能な最大データレートを推定するよう構成される。
本発明の他の実施形態では、推定器５０１は、単一ストリーム送信について、サポート可能な最大データレートを式（５）によって推定するよう構成される。追加の実施形態では、推定器５０１は、複数ストリーム送信について、サポート可能な最大データレートを式（６）によって推定するよう構成される。
本発明の一実施形態では、推定器５０１は、推定されたチャネル情報及び上りリンク電力ヘッドルームに基づいて、最大の信号対干渉及び雑音比を推定し、最大の信号対干渉及び雑音比を利用して、サポート可能なデータレートを推定し、かつ、サポート可能なデータレート、送信バッファ状態及び上りリンク送信グラントに基づいて、サポート可能な最大データレートを推定するよう構成される。即ち、推定器５０１は、方法４００の各ステップを実行するために使用されうる。
本発明の実施形態について、添付の図面を参照して上記で説明してきた。当該説明は、本発明の理解を容易にするためのものであることに留意すべきであり、当業者に既知であり、また、本発明を実装するために必要となりうるより具体的な何等かの技術的詳細は、上述の説明では省略されている。
本発明は、完全なハードウェアの実施形態の形式、完全なソフトウェアの実施形態の形式、またはその両方の形式を採用しうる。好適な実施形態では、本発明は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を、それらに限定することなく含むソフトウェアとして実装される。
本発明の明細書は、開示された形式に本発明を使い果たすまたは限定するのではなく、説明及び記述の目的のために提供されている。当業者にとっては、多くの変更及び変形が利用可能である。
したがって、実施形態を選択または記述することは、本発明の本質からから逸脱することなく、本発明の原理及び実際の応用をより良く説明するため、及び、当業者がそれを理解するためであり、あらゆる変更及び変形は、特許請求の範囲によって規定される本発明の保護範囲に含まれる。

Claims (18)

  1. 上りリンク・ランクアダプテーションのための方法であって、
    上りリンク送信における、ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定するステップと、
    前記サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較するステップであって、前記予め定められた閾値が、対応するランクに関連付けられている、前記比較するステップと、
    前記比較の結果及び前記推定されたチャネル情報に基づいて、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用されるランクを決定するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記サポート可能な最大データレートの推定は、前記ユーザ装置の、上りリンク電力ヘッドルームの推定、送信バッファの状態の推定、及び上りリンク送信グラントの推定に基づいて、前記サポート可能な最大データレートを推定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記ユーザ装置の前記上りリンク電力ヘッドルームの推定は、次式
    availableUPH ＝ referenceUPH＋StepSize×accumulatedTPC＋Δ
    に基づいて推定するステップを含み、
    availableUPHは、推定された上りリンク電力ヘッドルーム、referenceUPHは、基準上りリンク電力ヘッドルーム、StepSizeは、インナーループ電力制御ステップサイズ、accumulatedTPCは、送信電力制御コマンドの累積値、Δは、前記上りリンク電力ヘッドルームの推定誤差を補償するためのマージンである
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記基準上りリンク電力ヘッドルームを更新するステップを更に含み、
    前記更新するステップでは、
    前記ユーザ装置が前記上りリンク電力ヘッドルームを報告したことに応じて、前記基準上りリンク電力ヘッドルームを、当該報告された電力ヘッドルームに更新すること、
    前記ユーザ装置の前記上りリンク電力ヘッドルームを測定したことに応じて、前記基準上りリンク電力ヘッドルームを、当該測定された上りリンク電力ヘッドルームに更新すること、及び
    次式
    Figure 0005974088
    に基づいて、前記基準上りリンク電力ヘッドルームを更新すること、のうちの少なくとも１つによって、前記基準上りリンク電力ヘッドルームを更新し、
    TPOは、ユーザ装置の送信電力オフセット、Nは、前記上りリンクの物理チャネル数、rxPowerPCH,cは、第c番目の物理チャネルの受信電力、rxPowerR-DPCCHは、前記上りリンク電力ヘッドルームの基準個別物理制御チャネルの受信電力である
    ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 前記送信バッファの状態の推定は、
    前記ユーザ装置から受信されるハッピービット、
    前記ユーザ装置から受信される拡張トランスポート・フォーマット組み合わせインジケータ、及び
    前記ユーザ装置の現在のサービスタイプ
    のうちの少なくとも１つに基づいて推定するステップを含む
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  6. 前記上りリンク送信グラントの推定は、前記ユーザ装置がソフトハンドオーバ中であることに応じて、
    前記ユーザ装置が電力制限されておらず否定ハッピービットを送信する場合の最大トランスポート・ブロックサイズ、及び
    前記ユーザ装置が電力制限されている場合の最大トランスポート・ブロックサイズ
    のうちの少なくとも１つに基づいて推定するステップ、を含む
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  7. 前記サポート可能な最大データレートの推定は、次式
    maxDataRateSS＝f(availableUPH,NrofBufferedBits,SGSS)/TTI_length
    に基づいて、単一ストリーム送信用の前記サポート可能な最大データレートを推定するステップを含み、
    maxDataRateSSは、前記単一ストリーム送信における前記サポート可能な最大データレート、availableUPHは、前記推定された上りリンク電力ヘッドルーム、NrofBufferedBitsは、前記送信バッファにバッファリングされているビット数の推定値、SGSSは、単一ストリーム送信について推定された上りリンク送信グラント、TTI_lengthは、送信時間間隔の長さ、f()は、availableUPH、NrofBufferedBits及びSGSSを、それぞれのサポート可能な最大データレートにそれぞれマッピングし、かつ、最小値を取る関数である
    ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記サポート可能な最大データレートの推定は、次式
    Figure 0005974088
    に基づいて、複数ストリーム送信用の前記サポート可能な最大データレートを推定するステップを含み、
    maxDataRateMSは、前記複数ストリーム送信における前記サポート可能な最大データレート、sは、ストリームのシリアル番号、Nは、ストリーム数、UPHsは、第s番目のストリームについて推定された上りリンク電力ヘッドルーム、NrofBufferedBitssは、第s番目のストリームについて推定された、前記送信バッファにバッファリングされているビット数、SGSは、第s番目のストリームについて推定された上りリンク送信グラント、TTI_lengthは、送信時間間隔の長さ、f()は、UPHs、NrofBufferedBitss及びSGsを、それぞれのサポート可能な最大データレートにそれぞれマッピングし、かつ、最小値を取る関数である
    ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記サポート可能な最大データレートの推定は、
    前記推定されたチャネル情報及び前記上りリンク電力ヘッドルームに基づいて、最大の信号対干渉及び雑音比を推定するステップと、
    前記最大の信号対干渉及び雑音比に基づいて、サポート可能なデータレートを推定するステップと、
    前記サポート可能なデータレート、前記送信バッファの状態及び前記上りリンク送信グラントに基づいて、前記サポート可能な最大データレートを推定するステップと
    を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  10. 前記ランクを変更可能であることを前記ユーザ装置に動的に知らせるステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用される前記ランクを決定するステップは、
    前記比較の結果に基づいて決定されたランクと、前記推定されたチャネル情報に基づいて決定されたランクとから、小さい方のランクを、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用される前記ランクとして選択するステップ
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  12. 上りリンク・ランクアダプテーションのための装置であって、
    上りリンク送信における、ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定する推定器と、
    前記サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較する比較器であって、前記予め定められた閾値が、対応するランクに関連付けられている、前記比較器と、
    前記比較の結果及び前記推定されたチャネル情報に基づいて、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用されるランクを決定する決定器と、
    を備えることを特徴とする装置。
  13. 前記推定器は、前記ユーザ装置の、上りリンク電力ヘッドルームの推定、送信バッファの状態の推定、及び上りリンク送信グラントの推定に基づいて、前記サポート可能な最大データレートを推定することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 前記推定器は、次式
    maxDataRateSS＝f(availableUPH,NrofBufferedBits,SGSS)/TTI_length
    に基づいて、単一ストリーム送信用の前記サポート可能な最大データレートを推定し、
    maxDataRateSSは、前記単一ストリーム送信における前記サポート可能な最大データレート、availableUPHは、前記推定された上りリンク電力ヘッドルーム、NrofBufferedBitsは、前記送信バッファにバッファリングされているビット数の推定値、SGSSは、単一ストリーム送信について推定された上りリンク送信グラント、TTI_lengthは、送信時間間隔の長さ、f()は、availableUPH、NrofBufferedBits及びSGSSを、それぞれのサポート可能な最大データレートにそれぞれマッピングし、かつ、最小値を取る関数である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
  15. 前記推定器は、次式
    Figure 0005974088
    に基づいて、複数ストリーム送信用の前記サポート可能な最大データレートを推定し、
    maxDataRateMSは、前記複数ストリーム送信における前記サポート可能な最大データレート、sは、ストリームのシリアル番号、Nは、ストリーム数、UPHsは、第s番目のストリームについて推定された上りリンク電力ヘッドルーム、NrofBufferedBitssは、第s番目のストリームについて推定された、前記送信バッファにバッファリングされているビット数、SGSは、第s番目のストリームについて推定された上りリンク送信グラント、TTI_lengthは、送信時間間隔の長さ、f()は、UPHs、NrofBufferedBitss及びSGsを、それぞれのサポート可能な最大データレートにそれぞれマッピングし、かつ、最小値を取る関数である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
  16. 前記推定器は、
    前記推定されたチャネル情報及び前記上りリンク電力ヘッドルームに基づいて、最大の信号対干渉及び雑音比を推定し、
    前記最大の信号対干渉及び雑音比に基づいて、サポート可能なデータレートを推定し、かつ、
    前記サポート可能なデータレート、前記送信バッファの状態及び前記上りリンク送信グラントに基づいて、前記サポート可能な最大データレートを推定する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
  17. 請求項１２から１６のいずれか１項に記載の、上りリンク・ランクアダプテーションのための装置を備えることを特徴とする基地局。
  18. 上りリンク・ランクアダプテーションのためのシステムであって、
    基地局と、
    前記基地局と無線通信するユーザ装置と、を備え、
    前記基地局は、
    上りリンク送信における、前記ユーザ装置の、サポート可能な最大データレート及びチャネル情報を推定する推定器と、
    前記サポート可能な最大データレートと１つ以上の予め定められた閾値とを比較する比較器であって、前記予め定められた閾値が、対応するランクに関連付けられている、前記比較器と、
    前記比較の結果及び前記推定されたチャネル情報に基づいて、前記上りリンク送信において前記ユーザ装置によって使用されるランクを決定する決定器と、を備え、
    前記ユーザ装置は、前記基地局によって決定された前記ランクに基づいて、前記上りリンク送信を実行する
    ことを特徴とするシステム。
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