JP3906907B2 - 通信路のインジケータの推定方法 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は、通信システムにおける通信路またはリンクに関し、特に通信システムの少なくとも2つの局間の通信路を管理するのに使用するインジケータの推定に関するが、これに限定されない。
【0002】
(発明の背景)
通信ネットワークは、セルから構成されるセルラ無線ネットワークを含むことができる。セルラ電気通信ネットワークは、通常、ある1つの規格(またはいくつかの規格)に従って動作し、その規格は、そのネットワークの要素に許可された動作およびそれが実行される方法を規定する。ほとんどの場合、セルは、無線インタフェースを介してそのセル内の移動局(MS)にサービスする1つまたはいくつかの基地局(BTS)がカバーする特定の領域として定義することができる。各基地局には、その基地局に隣接するセルの領域にダウンリンクにおいて無線信号を送信し、また、そこからアップリンクにおいて無線信号を受信することができる無線トランシーバがある。これらの信号によって、基地局は、そのセル内の移動局(MS)端末(それ自身、無線トランシーバを含む)と通信することができる。
【0003】
各基地局を基地局コントローラ(BSC)、あるいはそのセルラ・ネットワークが提供する他の任意のコントローラ機能に接続することができる。したがって、そのシステムの1つのセル内の移動局(MS)または同様なユーザ装置(UE)は、コントローラ機能を提供するノードによって常に制御される。ネットワーク・コントローラの例としては、前記基地局コントローラ(BSC)、無線ネットワーク・コントローラ(RNC)および移動交換局(MSC)などがあるが、ネットワーク制御機能の実現のために他の制御ノードも使用することができる。コントローラをさらに公衆電話網および/またはパケット・データ網などの他のネットワークにリンク可能である。このシステムによって、MSのユーザは、そのMSが位置しているセル内のBTSを経由して公衆網への電話呼出しを確立することができる。
【0004】
MSの位置は、固定されていてもよく(例えば、固定サイト用の無線通信を提供している場合)、あるいはMSは移動可能であってもよい(例えば、それが携帯トランシーバすなわち「移動電話機」である場合)。MSが移動可能であるとき、そのセルラ無線システムのセル間を移動することができる。MSが1つのセル(「前のセル」)から別のセル(「新しいセル」)へ移動する際、その移動局とネットワークとの間の通信が中断されて通話が途切れることなしに、前のセルのBTSとの通信を新しいセルのBTSに引き渡す必要がある。このプロセスはハンドオーバとして知られている。位置が固定されているMSをハンドオーバする必要性が生じることもある。例えば、前のBTSとの通信に大気の状態が影響し、そのMSを別のBTSにハンドオーバすることによって通話品質を改善することができる場合、あるいは前のBTSのキャパシティを解放する必要がある場合などである。
【0005】
いくつかのセルラ・システムにおいては、移動局は同時に2つ以上の基地局とトラヒック通信を行うことができる。このマクロダイバーシティ構成によって通信の信頼性を高めることができ、また、伝送に必要な電力を抑制できる。それはまた、1つの基地局と別の基地局との間のハンドオーバを急な(「ハード」な)方法ではなく、緩やかな(「ソフト」な)方法で実行できることも意味する。
【0006】
制御ノードは、従来、MSと基地局との間の通信の品質に関連する情報、およびオプションとして少なくともいくつかのBTSの負荷に関するデータなどの他の情報を受信する。制御ノードはこの情報を各種の機能に対して使用する。例えば、この情報を使用することによって、制御ノードはMSがどの基地局(複数の場合もある)と通信すべきかを決定し、その決定に従ってBTSおよびMSに命令を出すことができる。
【0007】
移動局および/または基地局は、その通信路の接続に関するいくつかのインジケータまたはパラメータ、例えば、受信信号の品質、受信局と送信局との間の信号レベル(パワー)、局と局との間の距離などを測定および/または定義することができる。局は、移動局と任意の基地局の間の対話のために測定することができる任意のパラメータの値、あるいは1つのセルにおける無線伝送状態を定義するための適切な手段を装備することができる。
【0008】
セルラ無線通信システム、例えば、GSMベースのシステムにおいては、基地局と移動局との間の通信路上の伝送における音声品質は、その接続に対して決定されるネットワークインジケータに基づいて評価することができる。対応するインジケータをアップリンクおよびダウンリンクの両方において定義することができる。
【0009】
現在最も普通に使用されている品質パラメータまたはインジケータは、いわゆるビット誤り率(BER)であり、それは、例えば、GSM(汎欧州デジタル移動電話方式)ベースのネットワーク・システムにおいて使用される。BERは、伝送されたビット総数とこれに含まれる誤りビットとの間の関係として表される、データ伝送の品質レベルを定義する測度である。BERは、例えば、既知のビット・パターンを送信し、受信機において間違って受信されたビットの数をカウントすることによって定義することができる。
【0010】
BERについての1つの問題点は、それが誤り訂正機構の前にビット誤り率を測定することである。したがって、それは誤り訂正機構が生じさせる可能性のある改善を接続品質の中に取り入れない。誤り訂正機構の機能および/または効率がそのシステムの動作中に変化する場合、BER値はその伝送の品質を評価するための信頼できる情報を提供することができなくなる。また、新しい機能がネットワークに導入されたために、BERに基づいた品質評価の信頼性も低くなる可能性がある。その新しい機能としては、「周波数ホッピング」または動的な「チャネル符号化」などがあり得る。
【0011】
本発明の発明者は、フレーム消去率(FER)が、伝送品質評価に使用できる可能性のあるネットワークインジケータを形成することができること、そしてFERを使用することによってBERの問題点の少なくともいくつかを回避することができることを突き止めた。一般に、FERは、フレーム内の訂正されないビット誤りの数が多いことによってドロップされるフレームのパーセンテージを表す。FERは、不良フレームインジケータ(BFI)と協力して行われる音声チャネルの3ビット巡回冗長検査の結果の1つの測度であってよい。シグナリング・チャネルの場合、FERは伝送のために使用されるブロック符号における誤りの測定値である。
【0012】
FERについての1つの問題点は、現在端末がネットワークに対してダウンリンクのFERをレポートしないことである。接続制御がFERなどのインジケータに基づいたシステム中で現在端末を管理する適切な解決策はない。したがって、その伝送を受信した端末からインジケータの情報を受信する以外の他の手段によってFERまたは同様なネットワークインジケータを定義できることが望ましい。
【0013】
(発明の概要)
本発明の実施形態の目的の1つは、上記問題点の1つまたはいくつかを解決することである。
1つの態様によれば、本発明は、通信システムにおける、第1の局と第2の局との間の通信路のネットワークインジケータを推定する方法を提供し、前記方法は、前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第1のインジケータを前記第2の局において決定するステップと、前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第2のインジケータを前記第1の局において決定するステップとを含み、前記第1および第2のインジケータはビット誤り率であり、前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第3のインジケータを前記第2の局において決定するステップと、前記決定された第1、第2および第3のインジケータに基づいて前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示すネットワークインジケータを推定するステップとを含み、前記第3のインジケータおよび前記ネットワークインジケータはフレーム消去率であり、前記ネットワークインジケータは、前記第2のインジケータに前記第3のインジケータを乗じ、その結果を前記第1のインジケータで割ることによって得られる。
【0014】
別の態様によれば、本発明は、第1の局と、第2の局と、前記第1および第2の局間の通信路と、前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第1のインジケータを決定する前記第2の局における測定ユニットと、前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第2のインジケータを決定する前記第1の局における測定ユニットとを含み、前記第1および第2のインジケータはビット誤り率であり、前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第3のインジケータを決定する前記第2の局における測定ユニットと、前記決定された第1、第2および第3のインジケータに基づいて前記通信路の伝送品質を示す別のインジケータを推定する制御ユニットとを含み、前記第3のインジケータおよび前記別のインジケータはフレーム消去率であり、前記別のインジケータは、前記第2のインジケータに前記第3のインジケータを乗じ、その結果を前記第1のインジケータで割ることによって得られることを特徴とする通信システムを提供する。
【0015】
さらに別の態様によれば、前記第2の局は、セルラ通信システムの基地局を備え、前記第1の局は前記セルラ通信システムの移動局を備え、前記通信路は前記局間の無線リンクを備え、前記第1のインジケータはアップリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第2のインジケータはダウンリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第3のインジケータはアップリンク方向におけるフレーム消去率を含み、推定すべきネットワークインジケータはダウンリンク方向におけるフレーム消去率を含む。
【0016】
前記推定されたネットワークインジケータは、前記通信路の品質を評価するために使用することができる。
前記ネットワークインジケータは、第1のインジケータと、第2のインジケータと、第3のインジケータとの間の相関に基づいて得られる。前記ネットワークインジケータは、前記第2のインジケータと前記第3のインジケータとを乗算し、その結果を前記第1のインジケータで除算することによって得られる。
【0017】
前記第1のインジケータ、前記第2のインジケータおよび前記第3のインジケータに関する情報を前記通信システムのコントローラに伝送でき、前記コントローラによって前記ネットワークインジケータを計算することができる。
本発明をもっとよく理解してもらうために添付の図面を参照するが、この図面は単に例示としてのものに過ぎない。
【0018】
(発明の好適な実施形態の説明)
以下では、本発明のレポート方法および関連装置を、一般的にGSMシステムを参照して説明するが、この方法は他の電気通信システムにおけるパラメータ推定の改善にも同様に適用できることを理解されたい。
【0019】
本発明の実施形態を採用することができる1つのシステムを示している図1を参照されたい。ここに例示したシステムは、移動無線通信システムであり、複数の移動局MS1、MS2、MS3が、それぞれのチャネルCH1、CH2、CH3で1つの共通のセル内の基地(トランシーバ)局BTSと通信することができる。図には示されていないが、移動局は1つのセルから別のセルへ移動することもできる。送信局と受信局との間の無線通信は任意の適切な方法で実行でき、任意の通信規格に基づくことができる。したがって、そのような通信路については、ここではこれ以上詳しく説明しない。各基地局(BTS)が、無線インタフェースまたはリンクを介して一定の基地局に関連するセル内にある移動局MSとの間で信号を送受信するように構成されていることを注記するだけで十分である。同様に、各移動局MSは、無線インタフェースまたはリンクを介して基地局BTSとの間で信号を送受信することができる。
【0020】
基地局はコントローラに接続されており、コントローラは、GSMシステムの場合においては基地局コントローラ(BSC)を備える。そのBSCをさらに移動交換局(MSC;図示せず)に接続することができる。上述の実施形態においては、BSCが無線ネットワーク・コントローラとして使用されている。しかし、ある構成においては、1つまたはいくつかの基地局を制御するためにMSCを使用することができる。ある実施形態においては、MSCと基地局との間のBSCを省略することもできる。ネットワーク・コントローラの機能は、そのサービス・エリア、すなわち、それに接続されるセルおよび基地局を制御するための機能である。通常、2つ以上のネットワーク・コントローラが1つのネットワーク内に設けられることに留意されたい。ネットワーク・コントローラは、さらに、例えば、ゲートウェイ移動交換局(GMSC;図示せず)などの適切なリンクまたはゲートウェイ装置を介して電気通信ネットワーク・システムの他の要素または部分にも接続されている。
【0021】
GSMシステムにおける移動局と、基地局と、コントローラとの間の基本通信フォーマットの実装は周知であり、したがって、ここではこれ以上詳しく説明しない。そのインタフェースは、一定の基地局に関連するセル内の移動局との間にアップリンクおよびダウンリンクの両方向におけるチャネルを含むことができること、および移動局との間で送受信される情報は、任意の適切なフォーマットで送信することができることを注記するだけで十分である。その情報は、例えば、移動局から送られるメッセージ中に、特定の移動局を識別する移動局の識別情報(例えば、MSのIDおよび/またはIMSI(それぞれ、移動局アイデンティティおよび/または国際自動車電話加入者アイデンティティ))を含むことができる。
【0022】
移動局および基地局は、あらかじめ定義された情報をコントローラに提供できるように、測定を実行するように構成されている。これらの測定値は、その移動局と基地局との間のリンク上のトラヒック通信の品質または他の特性を何らかの方法で示している任意の適切な特徴であってよい。その情報は各種のパラメータまたはインジケータ、例えば、接続の品質を評価することができるインジケータなどを含むことができる。例としては、移動局において受信された、そのセルに対する基地局の信号強度およびその逆方向の信号強度、通信の誤り率(例えば、ビット誤り率またはフレーム誤り率)、そのような通信の遅延または歪みなどがある。次に、その測定結果の情報を、例えば、コントローラ機能が使用することができる。例えば、コントローラはその情報を使用して、その移動局にサービスするために選択することができる適切なセルを決定することができる。
【0023】
図2は、図1のシステムにおいて動作可能な一組の移動局および基地局をより詳しく示している。このケースにおいては、セルラ電話機である移動局は、無線トランシーバ・ユニット20と、測定ユニット21と、制御ユニット22とを含む。基地局は、それに対応して無線トランシーバ・ユニット23と、測定ユニット24と、制御ユニット25とを含む。コントローラBSCは、本発明の実施形態の計算を実行するための制御ユニット26を含むように示されている。これらのユニットを図2に示されているような別個のユニットとして、あるいは共通のハードウェア上で実行されるソフトウェアによって実装することができる。
移動局のトランシーバ20は、その移動局が現在接続されている1つまたはそれ以上の基地局との間でトラヒック信号の送受信を行う。
【0024】
移動局との間の伝送は2つの複数フレームに分割され、各フレームは一定のあらかじめ定義された時間、例えば、480msを費やす。また、トランシーバは、他の基地局から、通常は、1つまたはそれ以上のブロードキャスト・チャネル、例えば、BCCH上の信号を受信することもできる。これらの信号および、その移動局が接続されている基地局(複数の場合もある)から受信された信号は、測定ユニット21へと送り出される。測定ユニットは、上記のような信号のあらかじめ定義された特徴、例えば、受信信号のビット誤り率(BER)を測定する。その測定結果は制御ユニット22に送られ、制御ユニット22は使用されている規格に従って適切な測定レポートを作成する。次に、その測定レポートはその移動局が接続されている基地局に送信される。次に、その測定レポートが、例えば、ハンドオーバまたは負荷バランシングの決定を行うためにネットワークによって使用される。
【0025】
移動局MSは、基地局BTSから受信した信号のダウンリンクビット誤り率(DL BER)を適切な測定レポート機構によって、測定して、基地局BTSを介してコントローラBSCにレポートするように構成されている。例えば、GSMネットワークにおいては、BERは、RXQUALメッセージ(受信伝送品質)としてシステムに対して移動局からレポートされる。基地局は、移動局から受信した、伝送のアップリンクビット誤り率(UL BER)を測定するように構成されている。UL BERは、BSCにレポートされ、統計情報のため、およびハンドオーバおよびパワー制御機構のために使用される。また、本明細書において後で記述されるように、UL BERを本発明の実施形態の1つにおいて使用することもできる。また、基地局BTSは、不良フレームインジケータ(BFI)計算に基づいてアップリンク消去率(UL FER)を決定するようにも構成されている。
【0026】
本発明の1つの実施形態によれば、UL FER、UL BERおよびDL BERが、DL FERを推定するために使用される。この実施形態においては、その推定は変更および/または新しい特徴、例えば、周波数ホッピングおよび動的チャネル符号化が、アップリンクおよびダウンリンクの方向において同じ影響を誤り訂正機構に及ぼすという認識に基づいている。したがって、そのインジケータの変化も等しい。このことは、アップリンクにおけるBERとFERとの間の相関が、ダウンリンクにおけるBERとFERとの対応する相関に等しいことを意味する。したがって、アップリンクにおけるBER−FERの相関を計算することによって、DL FERをDL BERから導くことができる。これは、例えば、下式によって表される。
DL FER=DL BER×UL FER/UL BER
【0027】
推定のための必要な計算は、BSCなどのネットワーク・コントローラにおいて実行することができる。もう1つの方法によれば、その計算は、基地局においてその制御ユニット25によって実行される。
上記実施形態によって、FERレポーティングをサポートしない端末においてもFERを使用することができ、したがって、この実施形態により、そのような移動局が使用されているときでさえもFERベースの品質評価を行うことができる。
【0028】
もう1つの実施形態によれば、移動局は接続品質を示す2つのインジケータを決定し、基地局によって決定された1つのインジケータ(例えば、UL BER)を与えられる。この実施形態においては、次にその移動局は測定された3つのインジケータの比較から「欠落」インジケータを決定する。言い換えれば、この場合、上記式の例は以下のようになる。
UL FER=UL BER×DL FER/DL BER
【0029】
本発明の実施形態が、移動局に関して記述されてきたが、本発明の実施形態は、固定回線接続による端末を含む他の任意の適切なタイプのユーザ装置に適用できることを理解されたい。
以上で本発明の例示としての実施形態を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲から逸脱することなしに、上記解決方法に種々の変更および修正を行うことができることにも留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 代表的なセルラ無線通信ネットワークの一部の構成を示す略図である。
【図2】 一組の移動局および基地局をより詳しく示す図である。
【図3】 本発明の1つの実施形態の動作を示すフローチャートである。
Claims (12)
- 通信システムにおいて、第1の局と第2の局との間の通信路の伝送品質を示すネットワークインジケータを推定する方法であって、
前記第2の局において、前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第1のインジケータを決定するステップと、
前記第1の局において、前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第2のインジケータを決定するステップとを含み、前記第1および第2のインジケータはビット誤り率であり、
前記第2の局において、前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第3のインジケータを決定するステップと、
前記決定された第1、第2および第3のインジケータに基づいて、前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す前記ネットワークインジケータを推定するステップとを含み、前記第3のインジケータおよび前記ネットワークインジケータはフレーム消去率であり、前記ネットワークインジケータは、前記第2のインジケータに前記第3のインジケータを乗じ、その結果を前記第1のインジケータで割ることによって得られることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記第2の局がセルラ通信システムの基地局を含み、前記第1の局が前記セルラ通信システムの移動局を含み、前記通信路が前記局間の無線リンクを含み、前記第1のインジケータがアップリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第2のインジケータがダウンリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第3のインジケータがアップリンク方向におけるフレーム消去率を含み、推定されるべき前記ネットワークインジケータがダウンリンク方向におけるフレーム消去率を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1または2に記載の方法において、
前記推定されたネットワークインジケータが、前記通信路の品質を評価するために使用されることを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記通信路を経由した伝送の音声品質を評価することを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の方法において、
前記第1のインジケータと、前記第2のインジケータと、前記第3のインジケータとに関する情報を前記通信システムのコントローラに送るステップと、前記ネットワークインジケータを前記コントローラによって計算するステップを含むことを特徴とする方法。 - 通信システムであって、
第1の局と、
第2の局と、
前記第1の局と前記第2の局との間の通信路と、
前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第1のインジケータを決定する前記第2の局における測定ユニットと、
前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第2のインジケータを決定する前記第1の局における測定ユニットとを含み、前記第1および第2のインジケータはビット誤り率であり、
前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第3のインジケータを決定する前記第2の局における測定ユニットと、
前記決定された第1、第2および第3のインジケータに基づいて、前記通信路の伝送品質を示す別のインジケータを推定する制御ユニットとを含み、前記第3のインジケータおよび前記別のインジケータはフレーム消去率であり、前記別のインジケータは、前記第2のインジケータに前記第3のインジケータを乗じ、その結果を前記第1のインジケータで割ることによって得られることを特徴とする通信システム。 - 請求項6に記載の通信システムにおいて、
前記第2の局がセルラ通信システムの基地局を含み、前記第1の局が前記セルラ通信システムの移動局を含み、前記通信路が前記基地局と移動局との間の無線リンクを含み、前記第1のインジケータがアップリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第2のインジケータがダウンリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第3のインジケータがアップリンク方向におけるフレーム消去率を含み、前記別のインジケータがダウンリンク方向におけるフレーム消去率を含むことを特徴とする通信システム。 - 請求項6または7に記載の通信システムにおいて、
前記推定されたインジケータが前記通信路の品質を評価するために使用されることを特徴とする通信システム。 - 請求項6乃至8の何れかに記載の通信システムにおいて、
前記制御ユニットが、前記別のインジケータを得るために前記第1のインジケータと、前記第2のインジケータと、前記第3のインジケータとを相関付けるように構成されることを特徴とする通信システム。 - 第1の局と第2の局との間の通信路の伝送品質を示すネットワークインジケータを推定するよう構成された通信システムのための制御ユニットであって、
前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第1のインジケータと、
前記第2の局から前記第1の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第2のインジケータと、
前記第1の局から前記第2の局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第3のインジケータとを含み、
前記第1および第2のインジケータはビット誤り率であり、
前記第3のインジケータおよび前記ネットワークインジケータはフレーム消去率であり、
前記ネットワークインジケータは、前記第2のインジケータに前記第3のインジケータを乗じ、その結果を前記第1のインジケータで割ることによって得られることを特徴とする制御ユニット。 - 請求項10に記載の制御ユニットにおいて、
前記第2の局がセルラ通信システムの基地局を含み、前記第1の局がセルラ通信システムの移動局を含み、前記通信路が前記基地局と前記移動局との間の無線リンクを含み、前記第1のインジケータがアップリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第2のインジケータがダウンリンク方向におけるビット誤り率を含み、前記第3のインジケータがアップリンク方向におけるフレーム消去率を含み、前記ネットワークインジケータがダウンリンク方向におけるフレーム消去率を含むことを特徴とする制御ユニット。 - 移動局と通信局との間の通信路の伝送品質を示すネットワークインジケータを推定するよう構成された通信システムの基地局であって、
前記移動局から前記基地局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第1のインジケータと、
前記基地局から前記移動局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第2のインジケータと、
前記移動局から前記基地局へ向かう方向における前記通信路の伝送品質を示す第3のインジケータとを含み、
前記第1および第2のインジケータはビット誤り率であり、
前記第3のインジケータおよび前記ネットワークインジケータはフレーム消去率であり、
前記ネットワークインジケータは、前記第2のインジケータに前記第3のインジケータを乗じ、その結果を前記第1のインジケータで割ることによって得られることを特徴とする基地局。
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