JP4880773B2 - 無線通信システムのアップリンク送信を制御するための方法および装置 - Google Patents
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Description
分野
この発明は、データ通信に関し、特に、効率を増大させ、性能を改良するために、無線通信システムのアップリンク送信を制御するための新規で改良された方法および装置に関する。
無線通信システムは多数のユーザに音声、データ、等のような種々のタイプの通信を提供するために広範囲に配備されている。これらのシステムは符号分割多重アクセス(CDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、周波数分割多重アクセス(FDMA)またはその他の複数のアクセス技術に基づくことができる。
適応再使用スキームは、高いシステム性能を得るために、通信システムのある特徴を利用するように設計されてもよい。これらのシステム特性は、負荷効果および干渉に対する端末の異なる許容範囲を含む。
セルおよび端末間で共有するリソースは、時分割多重(TDM)、周波数分割多重(FDM)、符号分割多重(CDM)、その他の多重スキーム、またはそれらの組合せを用いて達成してもよい。利用可能なシステムリソースは、選択された多重スキーム(複数の場合もある)を用いて一部分に分割される。
一つの観点において、負荷が増大するにつれ、時間の大きな割合につき、チャネルを用いて信頼できる性能が達成されるように、システムによりチャネル構造が定義され、採用される。特定のセルの場合、いくつかの端末は、その他の端末よりも、他のセル干渉に対して、より影響を受けない可能性がある。この事実をうまく利用するチャネル構造を供給することにより、システムスループットおよび性能における改良を実現することができる。
電力バックオフを採用する実施の形態において、バックオフ因子は計算され、システム内のセルに供給される。その後、アップリンクへのデータ送信のための端末をスケジュールするとき、およびチャネルを端末に割当てるとき、各セルはバックオフ因子を適用する。
(a)任意の隣接セルがフレームiにおいて、減少電力コマンドを送信したなら:
適応再使用スキームは、アップリンク上にデータを送信することを要求する端末にリソースを割当てるための構造を提供する。通常のシステム動作の期間、データを送信するための要求は、システムの全体にわたって、種々の端末から受信される。次に、セルはデータ送信のために端末をスケジュールし、高い効率と性能が得られるように、チャネルを端末に割当てる。
Pmax(k)は、端末kに対する最大送信電力である。
f(x)は、引数xの「優秀性」を記載する関数であり、xはC/Iに比例する。
rk(i)は、(ビット/フレームを単位にして)フレームiにおける端末kに対するデータレートである。
システム内のセルは、上述した方法で考案された適応再使用計画を用いておよび所定のルールおよび条件に従って動作する。通常の動作の期間、各セルはデータ送信のためにセル内の多数の端末からデータ送信のための要求を受信する。次に、セルはデータ送信のための端末をシステム目標を満足するようにスケジュールする。スケジューリングは、各セルにおいて(すなわち、分配されたスケージューリングスキームに対して)中央スケジューラー(すなわち、集中型のスケジューリングスキームのための)によって、または、ハイブリッドスキームによって実行することができる。ハイブリッドスキームにおいて、セルのいくつかは自分の送信をスケジュールし、中央スケジューラーは、セルのセットのための送信をスケジュールする。
利用可能なチャネルは、種々のスキームに基づいておよび種々の因子を考慮してアクティブ端末に割当てられてもよい。これらのチャネル割当てスキームは、割当て結果の複雑さおよび最適性(すなわち、性質)において、変化することができる。いくつかのチャネル割当てスキームが例として以下に記載され、これらは、(1)優先度ベースチャネル割当てスキーム、(2)デマンドベースチャネル割当てスキーム、および(3)アップグレードスキームを有したチャネル割当てを含む。他のスキームも実施することができ、この発明の範囲内である。
適応再使用スキーム、データ送信のための端末のスケジューリング、およびチャネルの割当ては、種々の方法で、そして、集中型の、分散型の、およびハイブリッド制御スキームのような多数の制御スキームを用いて実施されてもよい。これらの制御スキームのいくつかが以下に記載される。
電力制御は、割当てられたチャネルに対してセルにより実行されてもよい。端末にチャネルが割当てられ、正のリンクマージンを有するなら、(すなわち、期待されたC/Iと設定点との間の差異が正なら)、端末の送信電力は決定されたリンクマージンに基づいて低減されてもよい。例え、システム内の他のセルが、特定のチャネルに対する低減されたバックオフに気がつかなかったとしても、全体の効果は、干渉レベルを低減し、送信を成功させる確率を改善することである。電力制御は動的に行なってもよく、恐らく、CDMAシステムにおけるアップリンク電力制御に対して行なわれる方法と同様の方法で行なっても良い。
ここに記載される適応再使用スキームは他の再使用構造内において実施してもよいし、あるいは、他の再使用構造と組み合わせて実施してもよい。そのような構造の1つは、参照することによりここに組み込まれる、論文(タイトル:「固定ブロードバンド無線ネットワークにおける無線リソース割当て」(Radio Resource Allocation in Fixed Broadband Wireless Networks)T.K.Fong他著、IEEE Transactions on Communications, Vol. 46, No.6,1998年6月に開示されている。この文献は、各セルを多数のセクタに分割し、干渉量を低減するために選択された、指定された(および恐らくは指定されない)およびずれたタイムスロットにおいて、各セクタに送信することを記載する。
図9は、この発明の種々の観点と実施の形態を実施することができる、通信システム100における基地局104および端末106のブロック図である。各スケジュールされた端末106において、データソース912は、データ(すなわち、情報ビット)を送信(TX)データプロセッサ914に供給する。TXデータプロセッサ914は特定の符号化スキームに従ってデータを符号化し、特定のインターリービングスキームに基づいて、符号化されたデータをインターリーブ(すなわち、順序づける)し、そして、データ送信のために端末に割当てられた1つ以上のチャネルに対し、インターリーブされたビットを変調記号にマップする。符号化は、データ送信の信頼性を増加させる。インターリービングは、符号化されたビットのための時間ダイバーシチを供給し、割当てられたチャネルに対して平均C/Iに基づいてデータが送信されることを可能にし、フェージングに対処し、そして、さらに、各変調記号を形成するために使用される符号化ビット間の相関を取り除く。符号化されたビットが複数の周波数サブチャネルを介して送信されるなら、インターリービングはさらに周波数ダイバーシチを供給してもよい。1つの観点において、符号化とシンボルマッピングは、基地局により供給される情報に基づいて行なっても良い。
以下に他の実施形態を示す。
[1]下記を具備する、通信システムにおいて、アップリンクを介した送信を制御するための方法:
前記通信システムの1つ以上の特性を決定する;
利用可能なシステムリソースを複数のチャネルに分割する;
少なくとも一部分、前記通信システムの前記1つ以上の決定された特性に基づいて、複数のチャネルに対して、複数のバックオフ因子を定義する、各チャネルは、ピーク送信電力レベルからの減少を特定するそれぞれのバックオフ因子に関連し、各バックオフ因子は0乃至1の範囲である;および
前記少なくとも一部分、前記複数のバックオフ因子に基づいて決定された電力レベルで,データ送信のために複数のチャネルを端末に割当てる。
[2]前記1つ以上の決定された特徴は複数のチャネル上の干渉の特徴づけを含む、請求項1の方法。
[3]前記1つ以上の決定された特徴は、前記通信システムの負荷確率を含む、請求項1の方法。
[4]前記複数のバックオフ因子は、前記通信システムの前記1つ以上の決定された特徴にほぼ一致するように定義される、請求項1の方法。
[5]前記複数のバックオフ因子は、前記通信システム内の端末のC/I特徴にほぼ一致するように定義される、請求項1の方法。
[6]前記複数のバックオフ因子は、一部分、前記複数のチャネルに対して選択された1つ以上の設定点に基づいて定義され、各設定点は、特定レベルの性能に必要なC/Iに相当する、請求項1の方法。
[7]前記1つ以上の設定点は一部分、前記複数のチャネル上のデータ送信のデータレートに基づいて決定される、請求項6の方法。
[8]下記をさらに具備する、請求項1の方法:
各チャネルに対するリンクマージンを推定する;
前記推定されたリンクマージンに基づいて、前記複数のバックオフ因子を調節する。
[9]前記少なくとも1つのチャネルは、全送信電力を表す1つのバックオフ因子に関連し、残りのチャネルは1未満のバックオフ因子に関連する、請求項1の方法。
[10] 前記通信システム内の変更を反映するように前記複数のバックオフ因子を適応的に調整することをさらに具備する、請求項1の方法。
[11]前記関連するチャネル上の干渉を低減するための特定の時間分、1つ以上のバックオフ因子を低減することをさらに具備する、請求項1の方法。
[12]1つ以上の関連するチャネル上の干渉を消去するために、特定の時間分1つ以上のバックオフ因子をゼロに設定することをさらに具備する、請求項1の方法。
[13]前記利用可能なシステムリソースは、複数の時分割多重(TDM)タイムスロットに分割され、前記複数のチャネルは、定義されたセットのタイムスロットに相当する、請求項1の方法。
[14]前記利用可能なシステムリソースは、複数の周波数分割多重(FDM)チャネルに分割される、請求項1の方法。
[15]前記利用可能なシステムリソースは複数の符号分割多重(CDM)チャネルに分割される、請求項1の方法。
[16]下記を具備する、通信システムにおいて、アップリンクを介した送信を制御するための方法:
通信システムのための再使用パターンを定義する、前記再使用パターンは複数のセルを含む;
前記通信システム内の各セルに対する1つ以上の特徴を決定する;
利用可能なシステムリソースを複数のチャネルに分割する;
少なくとも一部分、前記決定された1つ以上の特徴に基づいて、前記通信システム内の各セルに対する前記複数のチャネルに対して複数のバックオフ因子を定義する、各セルの各チャネルは、ピーク送信電力レベルからの減少を特定するそれぞれのバックオフ因子に関連し、各バックオフ因子は0乃至1の範囲である;および
少なくとも一部分、前記割当てられたチャネルに関連するバックオフ因子に基づいて決定された電力レベルで、データ送信のために、各セル内の複数のチャネルを前記セル内の端末に割当てる。
[17]各セルに対する前記1つ以上の決定された特徴は、前記セル内の前記複数のチャネル上の干渉の特徴づけを含む、請求項16の方法。
[18]各セルに対する前記複数のバックオフ因子は、一部分前記セルに対する前記干渉特徴づけに基づいて定義される、請求項17の方法。
[19]前記再使用パターン内の各セルに対するバックオフ因子は前記再使用パターン内の隣接するセルのバックオフ因子とほぼずれている、請求項16の方法。
[20]同一チャネル干渉を低減するために、各セル内の前記チャネルに割当てられた前記バックオフ因子を調節することをさらに具備する、請求項16の方法。
[21]各セル内の前記チャネルに対するリンクマージンを推定する;および
前記推定されたリンクマージンに基づいて各セルに対するバックオフ因子を調節する;
ことをさらに具備する、請求項16の方法。
[22]下記をさらに具備する、請求項16の方法:
特定のセルにおいて、特定のチャネルに対するバックオフ因子を低減するために1つ以上の隣接セルから1つ以上の要求を受信する;および
前記1つ以上の受信した要求に従って、前記チャネルに対する前記バックオフ因子を低減する。
[23]下記を具備する、無線通信システムのアップリンクを動作させるための方法:
利用可能なシステムリソースを複数のチャネルに分割する;
前記通信システムのための再使用パターンを定義する、前記再使用パターンは複数のセルを含む;
前記通信システム内の各セルに対する1つ以上の特徴を決定する;
少なくとも一部分、前記セルに対する前記決定された1つ以上の特徴に基づいて、チャネルのセットを各セルに割当てる、各割当てられたチャネルは、アップリンクを介したデータ送信のために端末に割当てても良い;および
前記通信システム内の変更を反映するために、前記決定と割当てを反復する。
[24]再使用パターン内の各セルには、全電力レベルでの送信のために利用可能な1つ以上のチャネルと、低減された電力レベルでの送信のために利用可能な1つ以上のチャネルを含むチャネルのそれぞれのセットが割当てられる、請求項23の方法。
[25]各セルに割当てられたチャネルのセットは、一部分、前記セル内の推定された負荷条件に基づいて決定される、請求項23の方法。
[26]下記を具備する、通信システムにおいて、アップリンクを動作させるための方法:
複数の端末によるデータ送信のために使用される再使用スキームを定義する、前記定義された再使用スキームは、特定の再使用パターン、利用可能なシステムの最初の割当て、および動作パラメータのセットを特定する;
前記定義された再使用スキームに従って、データ送信のために端末をスケジュールする;
スケジュールされた端末からの送信を受信する;
前記通信システムの性能を評価する;
前記評価されたシステム性能が特定のしきい値内にあるかどうか判断する;および
前記評価されたシステム性能が前記特定のしきい値内に無いなら、前記再使用スキームを再定義する。
[27]前記再使用スキームを定義することは、
前記通信システム内の各セルにおいて、受信した干渉の特徴付けを作成し;
前記利用可能なシステムリソースを複数のチャネルに分割し;および
少なくとも一部分、前記セルに対する前記作成された干渉特徴づけに基づいてチャネルのセットを各セルに割当てる;
ことを含む、請求項26の方法。
[28]前記再使用スキームを定義することは、さらに、各割当てられたチャネルのセットに関連するバックオフ因子のセットを定義することを含む、請求項27の方法。
[29]下記を具備する、通信システムにおいて、アップリンクを介したデータ送信のために複数の端末をスケジュールするための方法:
データ送信のために端末をスケジュールするために使用される第1のセットのパラメータを受信する;
スケジュールするために、考慮すべき端末に優先順位をつける;
少なくとも一部分、前記端末の優先順位に基づいてデータ送信のために1つ以上の端末をスケジュールする;
各スケジュールされた端末にチャネルを割当てる;
前記スケジュールされた端末による送信を制御するために使用される第2のセットのパラメータを更新する;および
前記割当てられたチャネル上の前記1つ以上のスケジュールされた端末から1つ以上の送信を受信する。
[30]前記第1のセットのパラメータは各セルの干渉特徴付けを含む、請求項29の方法。
[31]各スケジュールされた端末には、前記端末の前記優先順位に基づいてチャネルが割当てられる、請求項29の方法。
[32]各スケジュールされた端末には、前記端末の負荷要件に基づいて、チャネルが割当てられる、請求項29の方法。
[33]下記を具備する、通信システムにおいて、アップリンクを介したデータ送信のために複数の端末をスケジュールするための方法:
スケジュールするために考慮すべき端末に優先順位をつける;
各端末に対して複数のチャネルの各々に対してチャネルメトリクスを計算する;
前記端末の有線順位および前記計算されたチャネルメトリクスに基づいて前記端末を前記チャネルに割当てる、前記割当ては、
最高の優先順位を有する端末を選択する、
前記選択された端末を、最小の好都合なチャネルメトリクスを有するが前記端末の要件を満足するチャネルに割当てる、および
残りの端末を、減少する優先順位の順番に、残りの割当てられていないチャネルに連続的に割当てる、
ことを含み;および
前記割当てられたチャネル上の前記スケジュールされた端末からの送信を受信する。
[34]前記端末を割当てることは、1つ以上の端末を、より好都合なチャネルメトリクスを有する割当てられていないチャネルにアップグレードすることをさらに含む、請求項33の方法。
[35]前記アップグレードは下記を含む、請求項34の方法:
最高の優先順位を有する端末を選択する;
割当てられていないチャネルのリストから、最も好都合なチャネルメトリクスを有するチャネルを選択する;および
前記選択されたチャネルに関連する前記チャネルメトリクスが、前記選択された端末に現在割当てられているチャネルに関連する前記チャネルメトリクスよりもより好都合であるなら、前記選択された端末を前記選択されたチャネルに再割り当てする。
[36]下記を具備する、通信システム内の基地局:
複数の端末によるアップリンクデータ送信のために使用される再使用計画を定義するデータを受信するように構成されたリソース割当てプロセッサ、前記定義された再使用計画は、特定の再使用パターン、基地局によりカバーされるセルへの利用可能なシステムリソースの割当て、および動作パラメータのセットを特定する、前記リソース割当てプロセッサは、さらに、データ送信のために1つ以上の端末をスケジュールし、チャネルを各スケジュールされた端末に割当てるように構成される;
前記1つ以上のスケジュールされた端末からの1つ以上の受信した信号を処理し、1つ以上の受信した記号ストリームを供給するように構成された少なくとも1つのフロントエンドプロセッサ;および
前記1つ以上の受信した記号ストリームを処理し、1つ以上の復号されたデータストリームを供給し、前記セルの1つ以上の特徴を推定するように構成された少なくとも1つの受信プロセッサ、前記リソース割当てプロセッサは、さらに、1つ以上の特徴を示すチャネル状態情報(CSI)を受信し、端末をスケジュールし、CSIに基づいてチャネルを割当てるように構成される。
[37]前記割当てられたシステムリソースは複数のチャネルから構成され、前記リソース割当てプロセッサは、少なくとも一部分CSIに基づいて複数のチャネルに対して複数のバックオフ因子を決定するように構成される、請求項36の基地局。
Claims (21)
- 通信システム内の基地局において、
複数の端末によるアップリンクデータ送信のために使用される再使用計画を定義するデータを受信するように構成されたリソース割当てプロセッサと、ここにおいて、前記定義された再使用計画は、特定の再使用パターン、基地局によりカバーされるセルへの複数のチャネルを具備する利用可能なシステムリソースの割当て、および動作パラメータのセットを特定する、ここにおいて、前記リソース割当てプロセッサは、さらに、データ送信のために1つ以上の端末をスケジュールし、チャネルを各スケジュールされた端末に割当てるようにさらに構成される、
前記1つ以上のスケジュールされた端末からの1つ以上の受信した信号を処理し、1つ以上の受信したシンボルストリームを供給するように構成された少なくとも1つのフロントエンドプロセッサと、および
前記1つ以上の受信したシンボルストリームを処理し、1つ以上の復号されたデータストリームを供給するように構成された少なくとも1つの受信プロセッサと、ここにおいて、前記リソース割当てプロセッサは、前記セルの1つ以上の特徴を示すチャネル状態情報(CSI)を受信し、端末をスケジュールし、前記CSIに基づいてチャネルを割当てるようにさらに構成される、
を具備し、
前記リソース割り当てプロセッサは、前記CSIに基づいて前記複数のチャネルに関する複数のバックオフファクタ(back-off factor)を決定するようにさらに構成され、各チャネルは、ピーク送信電力レベルからの送信電力における低減を特定する0から1の範囲のそれぞれのバックオフファクタに関連する、基地局。 - 前記セルの1つ以上の特性は前記セル内の複数のチャネルに関する干渉の特性を含む、請求項1の基地局。
- 前記複数のバックオフファクタは前記干渉特性に基づいて決定される、請求項2の基地局。
- 前記リソース割り当てプロセッサは前記再使用パターン内の隣接セルのバックオフファクタに対して前記複数のバックオフファクタをずらすように構成される請求項1の基地局。
- 前記リソース割り当てプロセッサは、前記複数のチャネルの中の同一チャネル干渉を低減するように前記複数のバックオフファクタを調節するようにさらに構成される、請求項1の基地局。
- 前記リソース割り当てプロセッサは前記複数のチャネルのリンクマージンを推定し、前記推定されたリンクマージンに基づいて前記バックオフファクタを調整するようにさらに構成される請求項1の基地局。
- 前記少なくとも1つの受信プロセッサは、特定のチャネルに関する前記バックオフファクタを低減するための1つまたは複数のリクエストを1つまたは複数の隣接セルから受信するようにさらに構成され、前記リソース割り当てプロセッサは、前記1つまたは複数の受信されたリクエストに従って前記特定のチャネルに関する前記バックオフファクタを低減するようにさらに構成される、請求項1の基地局。
- 通信システムにおいて基地局を動作させる方法において、
複数のチャネルによるアップリンクデータ送信に使用される再使用計画を定義するデータを受信することと、ここにおいて、前記定義された再使用計画は特定の再使用パターン、前記基地局によりカバーされるセルへの複数のチャネルを具備する利用可能なシステムリソースの割当て、および動作パラメータのセットを特定する、
データ送信に関する1つまたは複数の端末をスケジュールすることと、
各スケジュールされた端末にチャネルを割り当てることと、
前記1つまたは複数のスケジュールされた端末からの受信された信号を処理し、1つまたは複数の受信されたシンボルストリームを供給することと、
前記1つまたは複数の受信されたシンボルストリームを処理して1つまたは複数のデコードされたデータストリームを供給することと、
前記セルの1つまたは複数の特性を示すチャネル状態情報(CSI)を受信することと、
前記CSIに基づいて端末をスケジュールしチャネルを割り当てることと、
前記CSIに基づいて前記複数のチャネルに関する複数のバックオフファクタを決定することと、ここにおいて、各チャネルはピーク送信電力レベルからの送信電力における低減を特定する、0から1の範囲の、それぞれのバックオフファクタに関連している、
を具備する方法。 - 前記セルの1つまたは複数の特性は前記セル内の前記複数のチャネルに関する干渉の特性を含む、請求項8の方法。
- 前記複数のバックオフファクタは前記干渉特性に基づいて決定される、請求項9の方法。
- 前記複数のバックオフファクタは前記再使用パターン内の隣接セルのバックオフファクタに対して前記複数のバックオフファクタをずらすことを具備する、請求項8の方法。
- 前記複数のチャネルの中の同一チャネル干渉を低減するために前記複数のバックオフファクタを調節することをさらに具備する請求項8の方法。
- 前記複数のチャネルに関するリンクマージンを推定することと、
前記推定されたリンクマージンに基づいて前記バックオフファクタを調節することと、
をさらに具備する請求項8の方法。 - 特定のチャネルに関する前記バックオフを低減するためのリクエストを1つまたは複数の隣接セルから受信することと、
前記1つまたは複数の受信されたリクエストに従って前記特定のチャネルに関する前記バックオフファクタを低減することと、
をさらに具備する請求項8の方法。 - プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに通信システム内の基地局を動作させるための動作を実行させるコードを具備するコンピュータ読取可能記録媒体において、
複数の端末によるアップリンクデータに使用する再使用プランを定義するデータを受信するコードと、ここにおいて、前記定義された再使用計画は特定の再使用パターンと、前記基地局によりカバーされるセルへの複数のチャネルを具備する利用可能なシステムリソースの割当てと、動作パラメータのセットを特定する、
データ送信に関して1つまたは複数の端末をスケジュールするためのコードと、
各スケジュールされた端末にチャネルを割りあてるためのコードと、
前記1つまたは複数のスケジュールされた端末から1つまたは複数の受信された信号を処理し1つまたは複数の受信されたシンボルストリームを供給するためのコードと、
前記1つまたは複数の受信されたシンボルストリームを処理し1つまたは複数のデコードされたデータストリームを処理するためのコードと、
前記セルの1つまたは複数の特性を示すチャネル状態情報(CSI)を受信するためのコードと、
前記CSIに基づいて端末をスケジュールしチャネルを割り当てるためのコードと、
前記CSIに基づいて前記複数のチャネルに関する複数のバックオフファクタを決定するためのコードと、ここにおいて、各チャネルは、ピーク送信電力レベルからの送信電力における低減を特定する、0から1の範囲の、それぞれのバックオフファクタに関連している、
を具備するコンピュータ読取可能記録媒体。 - 前記セルの1つまたは複数の特性は前記セル内の前記複数のチャネルに関する干渉の特性を含む、請求項15のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記複数のバックオフファクタは前記干渉特性に基づいて決定される、請求項16のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記複数のバックオフファクタを決定するためのコードは、前記再使用パターン内の隣接セルのバックオフファクタに対して前記複数のバックオフファクタをずらずためのコードを具備する請求項のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記複数のチャネルの中の同一チャネル干渉を低減するように前記複数のバックオフファクタを調節するためのコードをさらに具備する請求項15のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記複数のチャネルに関するリンクマージンを推定するためのコードと、
前記推定されたリンクマージンに基づいて前記バックオフファクタを調節するためのコードと、
をさらに具備する請求項15のコンピュータ読取可能記録媒体。 - 特定のチャネルに関する前記バックオフファクタを低減するための1つまたは複数のリクエストを1つまたは複数の隣接セルから受信するためのコードと、
前記前記1つまたは複数の受信されたリクエストに従って前記特定のチャネルに関する前記バックオフファクタを低減するためのコードと、
をさらに具備する請求項15のコンピュータ読み取り可能記録媒体。
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