JP2006279634A - Ｗ−ｃｄｍａにおけるｔｆｃ選択処理を実施する無線通信装置及びｔｆｃ選択方法 - Google Patents

Ｗ−ｃｄｍａにおけるｔｆｃ選択処理を実施する無線通信装置及びｔｆｃ選択方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コンプレストフレームを含む無線フレームに対して適切にTFC選択制御を行うことができるTFC選択方法を提供する。
【解決手段】通常フレームにおける送信電力に基づいたTFCの状態遷移とコンプレストフレームにおける送信電力に基づいたTFCの状態遷移の両方を管理し、フレーム毎のTFC選択を行う際、次フレームが通常フレームの場合は、通常フレーム用状態遷移を用いてTFC選択制御を行い、次フレームがコンプレストフレームの場合は、コンプレストフレーム用状態遷移を用いてTFC選択制御を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、UMTS(W-CDMA)におけるTFC(Transport Format Combination)選択処理を実施する無線通信装置及びTFC選択方法に関し、特に、コンプレストモード時におけるTFC選択方法及びそれを実施する無線通信装置に関する。
UMTS(W-CDMA)技術においては、１つの物理チャネルには、情報レートやQoS(Quality of Service)が異なる複数のトランスポートチャネルがマッピングされて伝送される。フェージング変動に対して、送信電力や変調方式を適応的に変化させることにより、物理チャネルをQoSに応じた一定品質にする。
ここで、トランスポートチャネルから物理チャネルへのデータ転送の基本単位は、トランスポートブロック(Transport Block)と呼ばれ、１つのトランスポートチャネルに対するトランスポートブロックの集合をトランスポートブロックセットと呼ばれる。
また、トランスポートブロックセットは、トランスポートチャネル上でデータ転送間隔TTI(Transmission Time Interval)ごとに、物理チャネルに転送され、その際の転送フォーマットは、トランスポートフォーマット(TF:Transform Format)という。そして、物理チャネルで同時に転送可能なトランスポートフォーマットの組み合わせ、すなわち、一つの物理チャネルにマッピングされる各トランスポートチャネルのトランスポートフォーマットの組み合わせを、トランスポートフォーマットコンビネーション(TFC:Transport Format Combination)という。物理チャネルにデータをマッピングする場合、スロットごとに複数種類のTFCから一つのTFCが選択されて物理チャネルに転送される。
このTFC選択制御を行うために、送信側無線通信装置（例えば、移動端末）は、スロット毎に各TFCの推定送信電力値を計算して、その値が接続時に上位より通知される最大送信電力値Pmax(dBm)と比較して大きいか小さいかをスロット毎に比較して比較結果を保持する。フレーム（例えば、１フレームは、１５スロット）毎に最新30スロットの各TFCの比較結果より、各TFCがSupported State、Excessed-Power State、Blocked Stateの3状態のどの状態にあるかを判断する。そのためこの状態遷移は各TFCについて個別に持つ。なお、状態遷移については後述するが、Supported StateとExcessed-Power State は、TFCが送信可能な状態であって、Blocked State状態はTFCを送信できない状態である。
図１は、TFCの種類を説明する図である。あるトランスポートチャネルの送信可能なTFCが、図示されるように、４種類（TFC0、TFC1、TFC2、TFC3）あるとする。TFCはフレーム(10ms)ごとに決定され、可能な限り、最大TFCで送信するようにフレームの境界で送信するTFCを決定して送信処理が行われる。
図２は、TFC選択処理の例を示す図である。図２（ａ）において、例えば、320bit×6=1920bitのデータを送信したいときには、１フレーム(10ms)で送信可能なビット数はTFC3 :320bit×4=1280bitなので最初の10msではTFC3で1280bitのデータを送信し、次の10msではTFC2:320bit×2=640bitのデータを送信し、次以降はTFC0: 320bit×0=0bitのデータを送信(送信データなし)という状態になる。しかし、図２（ｂ）において、上記TFC Selection制御で最初のデータ(TFC3)送信時に最新30スロットの比較結果でTFC3がBlocked State状態になった場合はTFC3で送信できないので、次に大きいTFC2(TFC2はBlocked State状態でないと仮定)で送信し、次のフレーム(10ms)、さらに次のフレーム(10ms)でそれぞれTFC2で送信することにより1920bitのデータを送信するようにする。
図３は、TFCの状態遷移を説明する図である。上述のように、TFCは、A)Supported State、B)Excessed-Power State、C)Blocked Stateの３つの状態を取りうる。各状態の定義は以下の通りである。
A)SupportedState(送信可能状態)
推定した送信電力値が最大送信電力値を超えていない状態。
このTFCは送信可能。
B)Excess-powerState(送信パワー超過状態)
推定した送信電力値が最大送信電力値以上になった状態。
このTFCは送信可能。
C)BlockedState(TFC制限状態)
推定した送信電力値が最大送信電力値以上になることが所定期間続いた状態。
このTFCは送信不可。
また、各状態間の遷移について、1)送信電力基準超え、2)TFC制限基準超え、3)送信可能復帰の３つの状態遷移がある。各状態遷移の定義は以下の通りである。
1)送信パワー基準超え；
推定した送信電力値が連続する測定区間30スロット中15スロット以上最大送信電力値 以上となった場合に遷移する。遷移の検出は１フレーム(10ms毎)に行なう。
2)TFC制限基準超え；
測定区間内で送信可能復帰条件を満足できない場合に最長TTIのタイミングに合わせ て遷移する。(遷移時に制限前のTFCで送信している場合はこのTFCでの送信を終了 させてから遷移させるため)
3)送信可能復帰；
推定した送信電力値が連続30スロット最大送信電力値未満だった場合に遷移する。
なお、上記TFC選択制御に関わる規格（定義）は、W-CDMAなどの第三世代（3G）移動体通信システムの標準化プロジェクトである3GPPにより策定されている。
ところで、上記TFC選択制御に関わる3GPP仕様には、コンプレストモード時のコンプレストフレームにおけるTFC選択制御についての記載がない。
図４は、コンプレストモードにおけるコンプレストフレームを説明する図である。図４に示されるように、コンプレストフレームは1フレーム中にデータが送信されないギャップ区間（コンプレストギャップ）と、データ送信される区間とがあり、コンプレストフレームのデータが送信される区間は通常フレームに比べて電力が高くなる。具体的には、コンプレストフレームの電力値は以下のように通常フレームの電力値に対してΔpilot分かさ上げされる。
DCH(Dedicated Channel)開始後、上位レイヤからのコンプレストパラメータ受信後より状態遷移が開始する。そのときの推定送信電力についてはΔPilotが追加されたDPCCH(Dedicated Physical Data Channel)の電力が必要となる。DPCCHの電力は、以下の(1)式で表される。また、ΔPilotは以下の(2)式で求められ、コンプレストパラメータ受信時に事前に取得可能である。
ΔDPCCH＝ΔTPC×TPC_cmd＋ΔPILOT [dBm] …(1)
ΔPILOT＝10log10(Npilot,normal / Npilot,compressed) [dB] …(2)
ΔTPC=1dB , TPC_cmd=+1 or -1
また、(2)式中のNpilotについて、(2)式は、コンプレストフレームの先頭で適用されるため、Npilot,normal(ノーマルフレームのNpilot)は通常フレームのpilotでNpilot,compressed(コンプレストフレームのNpilot)はコンプレストフレームのpilotを示す。
図５は、DPCCHのSlotFormat表(3GPP TS 25.211)を示す図である。また、図６は、通常フレームとコンプレストフレームの電力変化を示す図である。図５において、例えば、通常フレームのSlot Format"0"がコンプレストフレームになった場合、そのフレームのコンプレストフレームSlot Formatは"0A"か"0B"となる。(A,Bはコンプレストモード方式の相違であって、コンプレストモード方式は上位レイヤより通知がある)。Npilot値はコンプレストフレームより通常フレームのほうが大きいためΔPILOTは必ず0より大きい値をとる。そのため、図６に示すように、コンプレストフレームでは、通常フレームと比較して、少なくともΔPILOT分だけデータ（電力）が増加する。
このようなコンプレストフレームが存在する場合、通常フレームとコンプレストフレームとの電力が異なるため、その前後でのTFC選択制御の結果に誤差が生じる。具体的には、１つの案として、全フレームを通常フレームとして推定電力値を算出してその結果をコンプレストフレームに適用することとすると以下のような問題が生じる。
図７は、フレーム中にコンプレストフレームが含まれる場合のTFC選択制御の１案を説明する図である。例えば、図７に示すように、通常フレームの推定電力値が最大送信電力値Pmaxよりも低く、コンプレストフレームの電力値が最大送信電力値Pmaxよりも高い状態があったとした場合、フレーム"2"、"3"の30slot(A)の各スロットでのPmaxと推定電力値との比較から、TFC選択制御は、フレーム"4"で送信でする際の各TFCに対してBlocked Stateにあるかどうかの判断を行うが、上記例ではフレーム"4"で送信する際30slot(A)で推定送信電力値が最大送信電力値を超えることがないためにTFC nはBlocked Stateにならない。そこでTFCnで送信することは可能である(TFC nで送信してもまず最大送信電力値を超えることはないと想定できる)。
続いて、TFC選択制御は、30slot(B)の各スロットでの結果からフレーム"5"でTFC nで送信することが可能と判断してしまうが、実際にはフレーム"5"では通常フレームに対してΔPilot[dB]のかさ上げ分があるために、最大送信電力値を超えてしまう(通常フレームでの推定電力値にコンプレストフレーム電力値のかさ上げ分を考慮するべき)。30slot(C)の各スロットでの結果をフレーム"6"に反映させる場合も同様に、通常フレームに対してΔPilot[dB]のかさ上げ分があるために、最大送信電力値を超えてしまう。
そこで、本発明の目的は、コンプレストフレームを含む無線フレームに対して適切にTFC選択制御を行うことができる無線通信装置及びTFC選択方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の無線通信装置は、複数のトランスポートフォーマットコンビネーション（ＴＦＣ）のうちの一つを無線フレーム単位に選択し、当該選択されたトランスポートフォーマットコンビネーションを無線フレーム単位に送信する無線通信装置において、第一の無線フレーム（例えば、通常フレーム）、及び当該第一の無線フレームと種類が異なる第二の無線フレーム（例えば、コンプレストフレーム）により、各トランスポートフォーマットコンビネーションを送信可能か否かについての各トランスポートフォーマットコンビネーションの遷移可能な状態を判定する判定手段と、トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第一の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第一の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第一の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択し、トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第二の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第二の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第二の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
また、前記判定手段は、例えば、前記第一の無線フレームにより送信される各トランスポートフォーマットコンビネーションの送信電力に基づいて、前記第一の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態を判定し、前記第二の無線フレームにより送信される各トランスポートフォーマットコンビネーションの送信電力に基づいて、前記第二の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態を判定することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明のトランスポートフォーマットコンビネーション選択方法は、複数のトランスポートフォーマットコンビネーションのうちの一つを無線フレーム単位に選択し、当該選択されたトランスポートフォーマットコンビネーションを無線フレーム単位に送信するためのトランスポートフォーマットコンビネーション選択方法において、第一の無線フレーム（例えば、通常フレーム）、及び当該第一の無線フレームと種類が異なる第二の無線フレーム（例えば、コンプレストフレーム）により、各トランスポートフォーマットコンビネーションを送信可能か否かについての各トランスポートフォーマットコンビネーションの遷移可能な状態を判定する判定ステップと、トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第一の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第一の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第一の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択し、トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第二の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第二の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第二の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択する選択ステップとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、各トランスポートフォーマットコンビネーションの送信可能か否かの状態について、通常フレーム用とコンプレストフレーム用それぞれに対して用意することで、無線フレームの種類に応じて、最適なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択することができる。
通常フレーム用とコンプレストフレーム用のTFCの状態を別々に管理し、コンプレストフレーム時において、コンプレストフレーム用のTFCの状態に基づいてTFCを選択することで、最大送信電力を超えるTFCが選択されることを抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
本発明の実施の形態例では、移動端末などの無線通信装置は、通常フレームにおける送信電力に基づいたTFCの状態遷移とコンプレストフレームにおける送信電力に基づいたTFCの状態遷移の両方を管理し、フレーム毎のTFC選択を行う際、次フレームが通常フレームの場合は、通常フレーム用状態遷移を用いてTFC選択制御を行い、次フレームがコンプレストフレームの場合は、コンプレストフレーム用状態遷移を用いてTFC選択制御を行う。
具体的には、通常フレーム用状態遷移に関しては、上位レイヤよりDPCCHの初期送信電力値通知があり、各スロットが通常フレームであるとみなして、
ΔDPCCH＝ΔTPC×TPC_cmd (ΔTPC=1dB , TPC#cmd=+1 or -1)
を加算していくことにより、各slotの DPCCHの電力値が求められる。さらに、各TFCのフォーマット(送信bit長)で計算されるゲインファクタとDPCCHの電力値よりDPDCHの電力が求められる。毎slotのトータル送信電力値はDPCCHの電力値とDPDCHの電力値のトータル電力値となる。
各スロットについて、このトータル電力値と最大送信電力値との比較により通常フレーム用状態遷移による各TFCの状態を判定する。
一方、コンプレストフレーム用状態遷移に関しては、各スロットがコンプレストフレームであるとみなして、その電力値は、
ΔDPCCH＝ΔTPC×TPC_cmd＋ΔPILOT
各スロットごとに加算していくことにより、コンプレストフレームにおける各スロットの電力値を算出する。すなわち、通常フレームと比較して、ΔPILOT分かさ上げされた電力値を求め、この電力値を用いて、通常フレームと同様に、コンプレストフレームにおける各TFCの状態を判定する。
上述したように、通常フレーム用状態遷移は、すべてのフレームが通常フレームであるとみなして、その場合の送信電力値に基づいた各TFCの状態遷移を求め、コンプレストフレーム用状態遷移は、すべてのフレームがコンプレストフレームであるとみなして、その場合の送信電力値に基づいた各TFCの状態遷移を求める。無線通信装置がTFC選択制御を行う場合、次フレームが通常フレームの場合は、通常フレーム用状態遷移を用いて、次フレームのTFCを選択し、次フレームがコンプレストフレームの場合は、コンプレストフレーム用状態遷移を用いて、次フレームのTFCを選択する。通常フレーム用状態遷移、コンプレストフレーム用状態遷移ともそれぞれ1フレーム=15slot(コンプレストギャップを考慮しない)として2種類の状態遷移を行う。
上述したように、コンプレストフレームにおける各スロットの送信電力値は、Δpilot分通常フレームの送信電力値より大きいので、各TFCにおいて、コンプレストフレームの送信電力値が最大送信電力値を超える場合は、通常フレームの送信電力値が最大送信電力値を超える場合より多いと想定される。従って、コンプレストフレーム用状態遷移における各TFCの状態は、通常フレーム用状態遷移と比較して、Excess-power State(送信パワー超過状態)、Blocked State(TFC制限状態)に遷移する場合が多くなり、通常フレームの場合と比較して、Blocked State(TFC制限状態)に遷移しやすくなることで、コンプレストフレームの場合であっても、最大送信電力値を超えないTFCが選択される。
図８は、本発明の実施の形態におけるTFC選択制御の処理例を説明する図である。図８（ａ）に示すように、通常フレームにおけるTFCnの送信電力は、最大送信電力値より小さいが、コンプレストフレームにおけるTFCnの送信電力は最大送信電力値を超える場合を想定する。図８（ｂ）は、TFCnにおいて通常フレームが続くと仮定した場合の送信電力を示す図であって、TFCnの通常フレーム用状態遷移は、図８（ｂ）に示す送信電力に基づいて決められる。すなわち、図８（ｂ）では、TFCnの送信電力値は最大送信電力値未満なので、TFCnの通常フレーム用状態遷移における状態は、Supported State（送信可能状態）であり、送信可能である。このとき、例えば、TFCnの次に送信電力の高いTFCn+1の通常フレームにおける送信電力が、最大送信電力値を超える場合は、TFCn+1の状態は、通常フレーム用状態遷移において、Blocked State(TFC制限状態)となるので、TFCn+1は選択されず、結果、TFCnが選択されることとなる。TFCn+1の通常フレーム用状態遷移による状態がBlocked State(TFC制限状態)でない場合は、TFCn+1が選択される。
図８（ｃ）は、TFCnにおいてコンプレストフレームが続くと仮定した場合の送信電力値を示す図であって、TFCnのコンプレストフレーム用状態遷移は、図８（ｃ）に示す送信電力値に基づいて決められる。すなわち、図８（ｃ）では、TFCnの送信電力値は、最大送信電力値を超えているので、TFCnのコンプレストフレーム用状態遷移における状態は、Blocked State(TFC制限状態)である。従って、コンプレストフレームでは、TFCnは送信できず、選択されない。一方、図８（ｄ）は、TFCn-1においてコンプレストフレームが続くと仮定した場合の送信電力値を示す図であって、TFCn-1のコンプレストフレーム用状態遷移は、図８（ｄ）に示す送信電力値に基づいて決められる。すなわち、図８（ｄ）では、TFCn-1の送信電力値は、最大送信電力値未満なので、TFCn-1のコンプレストフレーム用状態遷移における状態は、Supported State（送信可能状態）である。従って、コンプレストフレームでは、TFCn-1は送信可能であるので、TFCn-1が選択される。
従って、通常フレーム区間Aでは、TFCnが選択され、コンプレストフレーム区間B、Cでは、TFCn-1が選択され、通常フレーム区間Dでは、再度、TFCnが選択され、コンプレストフレームにおいても、最大送信電力値を超えないTFCが選択される。
図９は、本発明の実施の形態例におけるTFC選択処理フローチャートである。当該処理は、無線通信装置のTFC選択手段により実行され、TFC選択手段は、例えば、コンピュータプログラムで提供され、無線通信装置のCPUにより実行される。次フレームがコンプレストフレームであるかどうかを判定し（Ｓ１０）、コンプレストフレームでない場合（すなわち、通常フレームの場合）は、通常フレーム用状態遷移に基づいた各TFCの状態によりTFCを選択し（Ｓ１１）、コンプレストフレームである場合は、コンプレストフレーム用状態遷移に基づいた各TFCの状態によりTFCを選択する（Ｓ１２）。
W-CDMAの3GPP仕様では、TFC選択制御は、移動端末から基地局への上り信号に対して適用される。従って、本発明の無線通信装置である移動端末が本発明のTFC選択方法を実行するが、当該上り信号に限らず、仮に基地局から移動端末でTFC選択制御が行われるようになる場合は、本発明のTFC選択制御は下り信号に対して適用されてもよく、基地局が本発明の無線通信装置として、本発明のTFC選択方法を実行する。
TFCの種類を説明する図である。 TFC選択処理の例を示す図である。 TFCの状態遷移を説明する図である。 コンプレストモードにおけるコンプレストフレームを説明する図である。 DPCCHのSlotFormat表(3GPP TS 25.211)を示す図である。 通常フレームとコンプレストフレームの電力変化を示す図である。 フレーム中にコンプレストフレームが含まれる場合の従来のTFC選択制御を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるTFC選択制御の処理例を説明する図である。 本発明の実施の形態例におけるTFC選択処理フローチャートである。

Claims (5)

  1. 複数のトランスポートフォーマットコンビネーションのうちの一つを無線フレーム単位に選択し、当該選択されたトランスポートフォーマットコンビネーションを無線フレーム単位に送信する無線通信装置において、
    第一の無線フレーム、及び当該第一の無線フレームと種類が異なる第二の無線フレームにより、各トランスポートフォーマットコンビネーションを送信可能か否かについての各トランスポートフォーマットコンビネーションの遷移可能な状態を判定する判定手段と、
    トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第一の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第一の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第一の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択し、トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第二の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第二の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第二の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択する選択手段とを備えることを特徴とする無線通信装置。
  2. 請求項１において、
    前記第一のフレームは通常フレームであり、前記第二のフレームはコンプレストフレームであることを特徴とする無線通信装置。
  3. 請求項１又は２において、
    前記判定手段は、前記第一の無線フレームにより送信される各トランスポートフォーマットコンビネーションの送信電力に基づいて、前記第一の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態を判定し、前記第二の無線フレームにより送信される各トランスポートフォーマットコンビネーションの送信電力に基づいて、前記第二の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態を判定することを特徴とする無線通信装置。
  4. 複数のトランスポートフォーマットコンビネーションのうちの一つを無線フレーム単位に選択し、当該選択されたトランスポートフォーマットコンビネーションを無線フレーム単位に送信するためのトランスポートフォーマットコンビネーション選択方法において、
    第一の無線フレーム、及び当該第一の無線フレームと種類が異なる第二の無線フレームにより、各トランスポートフォーマットコンビネーションを送信可能か否かについての各トランスポートフォーマットコンビネーションの遷移可能な状態を判定する判定ステップと、
    トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第一の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第一の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第一の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択し、トランスポートフォーマットコンビネーションの送信に用いられる無線フレームが前記第二の無線フレームの場合、前記判定手段により判定された前記第二の無線フレームに対応する各トランスポートフォーマットコンビネーションの状態に基づいて、前記第二の無線フレームにより送信可能なトランスポートフォーマットコンビネーションを選択する選択ステップとを備えることを特徴とするトランスポートフォーマットコンビネーション選択方法。
  5. 請求項４において、
    前記第一のフレームは通常フレームであり、前記第二のフレームはコンプレストフレームであることを特徴とするトランスポートフォーマットコンビネーション選択方法。
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