(57)【要約】  本明細書に記載の実施形態によって、比較的高いアップリンク・スペクトル効率を有する、増大したセクタおよびユーザのスループットを達成することの可能なアップリンクレート制御シグナリングのための方法を有するという所望に対処する。各ＵＥデバイスに対するＲｏＴマージンの割り当てられた部分を更新するために２つの共通持続性値を用いる（４０４，４０８）ことによって、ＲｏＴの変化を低減するレート制御シグナリングの実施形態を開示する。加えて、ＳＨＯ情報を用いてセクタ／セル間干渉を制御し、セクタのスループットを改良する。そのような実施形態では、それらの共通持続性値、ＳＨＯ状態およびバッファデータにしたがって、各ＵＥがデータレートおよび送信する時間を決定する（４１２）。時間およびレートのスケジューラのスループットと同程度のスループットは、実質的により多くのシグナリングおよび情報を必要とするが、これらの実施形態のうちの幾つかによって達成されることが可能であり、同時に遅延、ＵＥのレートおよびトラフィックのバースト性に対しより低い感度を示す。
2007536800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レート制御シグナリングにおいてユーザ端末（ＵＥ）アップリンクデータ転送を行うための方法であって、
ライズ・オーバ・サーマル（ＲｏＴ）レベルを定期的に決定するＲｏｔレベル決定工程と、
ノードＢによって、第１の共通制御チャネルを介してＲｏＴレベルの表示をＵＥへ定期的に送信するＲｏｔレベル送信工程と、
総平均負荷値を定期的に決定する総平均負荷値決定工程と、
ノードＢによって、第２の共通制御チャネルを介して総平均負荷値の表示をＵＥへ定期的に送信する総平均負荷値送信工程と、からなる方法。
【請求項２】
総平均負荷値決定工程は、ノードＢによって、アップリンク制御チャネルを介して平均チャネル品質の表示を複数のＵＥデバイスから受信する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
総平均負荷値決定工程はアップリンクチャネル品質、ダウンリンクチャネル品質、バッファ占有度、トラフィックモデル優先度およびＱｏＳのうちの１つ以上のタイプのメトリックを用いて総平均負荷値を決定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
レート制御シグナリングにおいてユーザ端末（ＵＥ）アップリンクデータ転送を行うための方法であって、
ＵＥによって、ノードＢの第１の共通制御チャネルを介して第１の負荷インジケータを定期的に受信する第１負荷インジケータ受信工程と、
ＵＥによって、ノードＢの第２の共通制御チャネルを介して総平均負荷値の表示を定期的に受信する総平均負荷値受信工程と、
ＵＥによって、ＲｏＴレベルおよび総平均負荷値を用いて変調・符号化方式（ＭＣＳ）レベルを決定するＭＣＳレベル決定工程と、
ＵＥによって、ＭＣＳレベルにてアップリンクデータを送信するアップリンクデータ送信工程と、からなる方法。
【請求項５】
ＭＣＳレベル決定工程はＵＥのためのＲｏＴマージン、ＵＥのアップリンクチャネル品質およびＵＥのバッファデータのうちの１つ以上の情報を使用する工程を含む請求項４の方法。
【請求項６】
ＭＣＳレベルはデータレート、符号レート、変調、および出力レベルのうちの１つ以上の伝送パラメータを含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ＵＥのためのＲｏＴマージンを決定するＲｏＴマージン決定工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
ＵＥのためのＲｏＴマージンはＵＥが送信に使用することの可能なＲｏＴの上限を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ＲｏＴマージン決定工程は総平均負荷値、第１の負荷インジケータ、ＵＥによるソフトハンドオフ参加、およびＵＥの平均負荷値のうちの１つ以上の情報を使用する工程を含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ＵＥによって、ＵＥの平均負荷値の表示を送信する平均負荷値送信工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
平均負荷値送信工程はアップリンクチャネル品質、ダウンリンクチャネル品質、バッファ占有度、トラフィックモデル優先度およびＱｏＳのうちの１つ以上のタイプのメトリックを用いてＵＥの平均負荷値を決定する工程を含む請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線通信システムに関する。詳細には、本発明はレート制御シグナリングのためのＵＥアップリンクデータ転送に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）またはＣＤＭＡ２０００などのＵＭＴＳテレストリアル・ラジオ・アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ）のための第３世代パートナシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）標準規格の次に向けて提案されている標準規格など、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）においては、移動局（ＭＳ）などのユーザ端末（ＵＥ）は、地理領域に分散した複数の基地局サブシステム（ＢＳＳ）のうちの１つ以上と通信する。典型的には、ＢＳＳ（ＷＣＤＭＡではノードＢとして知られる）は、複数のセクタ（ＷＣＤＭＡではセルとして知られる）に分割されているカバレッジエリアにサービスを提供する。各セクタは、ＢＳＳに含まれる複数のトランシーバ基地局（ＢＴＳ）のうちの１つ以上によってサービス提供される。典型的には、移動局はセルラー通信デバイスである。各ＢＴＳはダウンリンク・パイロット信号を連続的に送信する。ＭＳはパイロットを監視し、パイロットシンボルの受信エネルギを測定する。
【０００３】
典型的なセルラーシステムにおいて、ＭＳとＢＳＳとの間の通信には多くの状態およびチャネルが存在する。例えば、ＩＳ９５では、トラフィック状態に対する移動局制御（ｔｈｅ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｓｔａｔｅ）において、ＢＳＳは順方向リンクの順方向トラフィックチャネルを通じてＭＳと通信し、ＭＳは逆方向リンクの逆方向トラフィックチャネルを通じてＢＳＳと通信する。通話中、ＭＳは４組のパイロットを常時監視し、維持する必要がある。アクティブセット、候補セット、隣接セットおよび残存セットを含む４組のパイロットは、集合的にパイロットセットと呼ばれる。この用語は異なる場合があるが、ＷＣＤＭＡシステムには一般に同じ概念が当てはまる。
【０００４】
アクティブセットは、ＭＳに対し割り当てられた順方向トラフィックチャネルに関連するパイロットを含む。このセットは、このセットに関連するパイロットおよび付随データシンボルが全て、ＭＳによってアクティブに結合され復調されるという点でアクティブである。候補セットは、現時点ではアクティブセットにないが、関連する順方向トラフィックチャネルが成功裏に復調され得ることを示すのに充分な強度を有するＭＳによって受信されるパイロットを含む。隣接セットは、現時点ではアクティブセットまたは候補セットにないが、ハンドオフの可能性を有する候補であるパイロットを含む。残存セットは、隣接セット、候補セットおよびアクティブセットのパイロットを除いて、現時点の周波数割当における現時点のシステムの全てのパイロットを含む。
【０００５】
ＭＳは、第１のＢＴＳによってサービス提供されるとき、常時、しきい値より充分に強力なパイロットを求め、隣接するＢＴＳのパイロットチャネルを探索する。ＭＳはパイロット強度測定メッセージを用いて、このイベントを第１のサービングＢＴＳに信号により送信する。第１のＢＴＳによってサービス提供される第１のセクタから、第２のＢＴＳによってサービス提供される第２のセクタへと、ＭＳが移動するにつれて、通信システムは一定のパイロットを候補セットからアクティブセットへと昇格させ、また隣接セットから候補セットへと昇格させる。サービングＢＴＳはハンドオフ指示メッセージを介してＭＳに昇格を通知する。その後、古いＢＴＳとの通信を終了する前に、ＭＳがアクティブセットへ追加された新たなＢＴＳとの通信を開始する際、「ソフトハンドオフ」が生じる。
【０００６】
逆方向リンクでは、典型的には、アクティブセットの各ＢＴＳはＭＳから受信される各フレームまたはパケットを独立して復調し、復号する。次に、各ＢＴＳの復号したフレーム間の調停のため、通常では基地局サイトコントローラ（ＢＳＣ）に位置する交換局または選択分配ユニット（ＳＤＵ）に至る。ＷＣＤＭＡ用語では、ＢＳＣは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）として知られる。そのようなソフトハンドオフ操作は複数の利点を有する。質に関しては、ユーザが１つのセクタから隣接するセクタへ移動するとき、この特徴によってＢＴＳ間のハンドオフが改良され、より確実なハンドオフが行われる。量に関しては、ソフトハンドオフによってセルラーシステムのキャパシティ／カバレッジが改良される。しかしながら、データ転送（帯域幅）の需要量の増加により、問題が生じ得る。
【０００７】
予期されるデータレートの増大の需要を満たすことを試みる、いくつかの第３世代基準が登場している。これらの標準規格のうちの少なくとも一部はシステム要素間の同期通信をサポートし、他の標準規格のうちの少なくとも一部は非同期通信をサポートする。同期通信をサポートする標準規格の１つ以上の例には、ＣＤＭＡ２０００が含まれる。非同期通信をサポートする標準規格の１つ以上の例にはＷＣＤＭＡが含まれる。
【０００８】
同期通信をサポートするシステムはハンドオーバ探索のための検索回数の減少および改良された利用可能性を可能とし、位置計算のための時間の減少を可能とする場合があるが、同期通信をサポートするシステムは一般に基地局が時間同期されることを必要とする。基地局を同期させるために用いられるそうした一般的な１つの方法には、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機の使用が含まれる。ＧＰＳ受信機は基地局と同じ位置に存在しており、基地局と、地球の周回軌道に位置する１つ以上の衛星との間の視線送信に依存する。しかしながら、基地局が建物もしくはトンネル内にある場合または地下に位置する場合には、常に視線送信が可能であるとは限らないため、基地局の時間同期が常に容易に与えられる訳ではない。
【０００９】
しかしながら、非同期伝送には自身の重要なセットがないのではない。例えば、個々のＭＳによるＭＳ自律スケジューリング（ＭＳが自身の転送バッファにデータを有する場合には送信してよく、必要に応じて全ＭＳに送信が許可される）をサポートする環境におけるアップリンク伝送のタイミングは相当に散発的であるか、本質的に無作為であるか、またはその両方であり得る。トラフィック量が少ないときには、複数のＭＳによって同時に送信されているデータの衝突（即ち、オーバーラップ）の尤度が低いため、アップリンク伝送の自律スケジューリングはそれほど重要でない。さらに、衝突の場合には、再送信の必要を収容するために利用可能な予備の無線リソースが存在する。しかしながら、トラフィック量の増大につれて、データ衝突（オーバーラップ）の尤度も増大する。これに応じて再送信の必要も増大し、増大した再送信の量をサポートするための予備の無線リソースの利用可能性は減少する。この結果、スケジューリングコントローラによる明示的スケジューリング（ＭＳは、いつ送信するかをネットワークに導かれる）の導入が有用であり得る。
【００１０】
しかしながら、非同期通信の開始・停止時間の不均衡、より詳細には、同期されていない基地局の各々における異なるアップリンク伝送セグメントの開始・停止時間に関する開始・停止時間の不均衡が与えられる場合、明示的スケジューリングを用いてさえも、ギャップおよびオーバーラップが生じ得る。データのギャップおよびオーバーラップはいずれも無線リソースの管理における非効率性（ＣＤＭＡシステムにおける逆方向リンクトラフィック負荷に関する古典的かつ周知の測度である、ライズ・オーバ・サーマル（ＲＯＴ）など）を表わしており、より正確に管理される場合、利用可能な無線リソースのより効率的な使用や、ライズ・オーバ・サーマル（ＲＯＴ）の低減へ通じ得る。
【００１１】
例えば、図１は、先行技術の通信システム１００のブロック図である。通信システム１００はＣＤＭＡ２０００またはＷＣＤＭＡシステムであることが可能である。通信システム１００は複数のセル（７つを示す）を備える。各セルは３つのセクタ（ａ，ｂ，ｃ）に分割されている。各セルに位置するＢＳＳ  １０１〜１０７はそのセルに位置する各移動局に通信サービスを提供する。各ＢＳＳ  １０１〜１０７は複数のＢＴＳを含む。これらのＢＴＳは、ＢＳＳによってサービス提供されるセルのセクタに位置する移動局と、無線によりインタフェースする。通信システム１００は各ＢＳＳに接続されている無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１１０と、ＲＮＣに接続されているゲートウェイ１１２とを備える。ゲートウェイ１１２は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）またはインターネットなど外部ネットワークとのインタフェースを、通信システム１００に提供する。
【００１２】
ＭＳ  １１４などのＭＳと、ＢＳＳ  １０１などＭＳにサービス提供するＢＳＳとの間の通信リンクの品質は、典型的には時間およびＭＳの移動を通じて変化する。結果として、ＭＳ  １１４とＢＳＳ  １０１との間の通信リンクが品質低下するとき、通信システム１００はソフトハンドオフ（ＳＨＯ）手続を提供する。ＳＨＯ手続により、ＭＳ  １１４は品質の低下した第１の通信リンクから、別のより高品質の通信リンクへとハンドオフすることが可能である。例えば、図１に示すように、セル１のセクタｂにサービス提供するＢＴＳによってサービス提供されているＭＳ  １１４は、セル３のセクタｃおよびセル４のセクタａとの３方向のソフトハンドオフ中である。現時点でＭＳにサービス提供しているセクタに関連するＢＴＳ、すなわちセクタ１−ｂ，３−ｃ，４−ａに関連するＢＴＳは、当該技術分野においてはＭＳのアクティブセットとして知られている。
【００１３】
ここで図２を参照する。図２には、通信システム１００によって実行されるソフトハンドオフ手続を示す。図２は、通信システム１００の階層構造のブロック図である。図２に示すように、ＲＮＣ  １１０はＡＲＱ機能２１０、スケジューラ２１２およびソフトハンドオフ（ＳＨＯ）機能２１４を備える。さらに図２には、複数のＢＴＳ  ２０１〜２０７を示す。各ＢＴＳは、対応するＢＳＳ  １０１〜１０７と、ＢＳＳによってサービス提供されるセクタに位置するＭＳとの間の無線インタフェースを提供する。
【００１４】
ソフトハンドオフを実行するとき、ＭＳ  １１４のアクティブセットの各ＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４はＭＳ  １１４から、それぞれの通信チャネル２２１，２２３，２２４の逆方向リンクを通じて送信を受信する。アクティブセットＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４は、ＳＨＯ機能２１４によって決定される。ＭＳ  １１４から送信を受信する際、各アクティブセットＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４は、受信される無線フレームの内容や関連するフレーム品質情報を復調し、復号する。
【００１５】
この時点にて、次に、各アクティブセットＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４は復調され復号された無線フレームや、関連するフレーム品質情報をＲＮＣ  １１０へ伝達する。ＲＮＣ  １１０は、復調され復号された無線フレームや関連するフレーム品質情報をアクティブセットの各ＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４から受信し、フレーム品質情報に基づき最良のフレームを選択する。次に、ＲＮＣ  １１０のスケジューラ２１２およびＡＲＱ機能２１０は、同一の予めフォーマットされた無線フレームとしてアクティブセットの各ＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４に配布されている制御チャネル情報を生成する。次に、アクティブセットＢＴＳ  ２０１，２０３，２０４は予めフォーマットされた無線フレームを、順方向リンクを通じてサイマルキャストする。次に、どの伝送レートを用いるかを決定するために、ＭＳ  １１４によって制御チャネル情報が用いられる。
【００１６】
これに代えて、ＭＳのキャンプしている現時点のセルのＢＴＳ（ＢＴＳ  ２０１）が、それ自身のスケジューラを備え、ＭＳにスケジューリング情報を提供するときにＲＮＣ  １１０をバイパスすることが可能である。このように、強化された逆方向リンク送信に対応する制御情報を移動局（ＭＳ）がアクティブセットのトランシーバ基地局（ＢＴＳ）に信号により送信することを可能とすることによって、また、以前にＲＮＣにサポートされた制御機能をＢＴＳが実行することを可能とすることによって、スケジューリング機能が配布される。ＳＨＯ領域のＭＳは、複数のアクティブセットＢＴＳからＭＳの受信する複数のスケジューリング割り当てから、最良のトランスポートフォーマットリソースインジケータ（ＴＦＲＩ）に対応するスケジューリング割り当てを選択することが可能である。結果として、強化アップリンクチャネルは、ＢＴＳ間の明示的な通信なしでＳＨＯ中にスケジューリングされることが可能である。いずれの場合も、制御チャネル情報に加え、明示的な送信出力制約（非明示的なデータレート制約）がスケジューラによって提供され、どの伝送レートを用いるかを決定するために、ＭＳ  １１４によって用いられる。
【００１７】
ＵＭＴＳシステムにおいて提案されるように、ＭＳは強化アップリンク専用トランスポートチャネル（ＥＵＤＣＨ）を用いて、アップリンク・データレートを増大させることが可能である。ＭＳは、ＭＳにおけるローカル測定値およびスケジューラによって提供される情報に基づき、強化アップリンクにおいて用いるデータレートを決定する必要があり、ソフトハンドオフ中、隣接セル（アクティブセットのセル以外）における干渉レベルの増大がアップリンク・ボイスおよび他のシグナリング・カバレッジが著しく低減されるほど大きくならないようにする必要がある。
【００１８】
ＥＵＤＣＨにＵＥ送信をスケジューリングするには、次の２つの基本的なアプローチが存在する：（１）ノードＢ制御のレートスケジューリング。全てのアップリンク伝送は無作為に発生し、これと同時に、選択されるレートはノードＢにおける総ノイズ・ライズを許容可能なレベルに維持するように制限される。（２）ノードＢ制御の時間およびレートスケジューリング。所与の時間を通じて送信を行うために、送信するトラフィックを有するＵＥのサブセットのみが選択され、選択されるレートはノイズ・ライズ要件を満たすように制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ノードＢにおけるライズ・オーバ・サーマル（ＲｏＴ）ノイズ要件を満たしつつ高いアップリンク・スペクトル効率を達成するには、ＲｏＴの変化およびセクタ／セル間干渉の厳密な制御が重要であるが、それは非常に困難である。ＲＮＣからノードＢへスケジューラを移動させることによって、セクタ／セル間干渉に関するほとんどの情報は失われる。ＲｏＴの５０％以上はセクタ／セル間の寄与によるため、これは重要な欠点であり、ＲｏＴマージンのリソースの浪費である。加えて、適切な速度／高速のＵＥ、バースト性（ｂｕｒｓｔｙ）トラフィックおよび長い遅延時間（フレームサイズ）によるＲｏＴの制御はより困難になる。既存のアプローチを用いると、ＲｏＴ変化は比較的大きく、セル／セクタ間干渉は充分に制御されず、比較的低いセクタおよびユーザのスループットを生じる。したがって、これらの問題点にもかかわらず比較的高いアップリンク・スペクトル効率を有する、増大したセクタおよびユーザのスループットを達成することの可能なアップリンクレート制御シグナリングのための方法を有することが、非常に所望される。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本明細書に記載の実施形態によって、比較的高いアップリンク・スペクトル効率を有する、増大したセクタおよびユーザのスループットを達成することの可能なアップリンクレート制御シグナリングのための方法を有するという所望に対処する。各ＵＥデバイスに対するＲｏＴマージンの割り当てられた部分を更新するために２つの共通持続性値を用いることによって、ＲｏＴの変化を低減するレート制御シグナリングの実施形態を開示する。加えて、ＳＨＯ情報を用いてセクタ／セル間干渉を制御し、セクタのスループットを改良する。そのような実施形態では、それらの共通持続性値、ＳＨＯ状態およびバッファデータにしたがって、各ＵＥがデータレートおよび送信する時間を決定する。時間およびレートのスケジューラのスループットと同程度のスループットは、実質的により多くのシグナリングおよび情報を必要とするが、これらの実施形態のうちの幾つかによって達成されることが可能であり、同時に遅延、ＵＥのレートおよびトラフィックのバースト性（ｂｕｒｓｔｉｎｅｓｓ）に対しより低い感度を示す。
【００２１】
本発明のいくつかの特定の実施形態では、ノードＢが全てのＵＥデバイスへ２組の持続性情報を送信し、ＵＥのレートを制御する。各ＵＥデバイスは、それらの持続性値のうちの１つ以上、自身の出力マージン、バッファ占有度およびＳＨＯ状態にしたがって、データレートおよび送信する時間を決定する。各ＵＥに対する専用シグナリングの代わりに共通シグナリングを用いるには、有意に少ないシグナリングが必要とされる。低速持続性値は頻繁には送信されず（例えば、１Ｈｚ）、平均のセクタ負荷／状態が報告される。この低速持続性値は、二次共通制御チャネル（Ｓ−ＣＣＰＣＨ）を用いて送信される。ノードＢはセクタの平均の総負荷／状態を測定し、関連する低速で更新されるシグナリングを送信して、ＲｏＴマージンの各ＵＥの部分を制御することによって、送信されるデータレートを制御する。頻繁でない更新によってシステムの複雑性は低減され、例えば、反復の使用によって、低出力で信頼可能に情報を送信することが可能となる。
【００２２】
加えて、一部の実施形態では、新たな高速持続性共通制御チャネル（ＦＰＣＣＨ）を用いて、セクタの瞬間のＲｏＴレベルに比例する高速持続性がＴＴＩ毎に（例えば、５０Ｈｚ）報告される。ＦＰＣＣＨは瞬間のＲｏＴセル測定値に基づき、単一（グローバル）アップ／ダウン・ビットを搬送する。ＲｏＴの変化およびセクタ／セル間干渉を制御するために、セルによってサービス提供される全てのＵＥデバイスにアップ／ダウン持続性ビットが（例えば）２ｍｓ毎に送信される。効率的なＲｏＴマージンのこの高速な調整を用いることによって、ＲｏＴの比較的小さな変化が達成され、高いセクタ／ユーザのスループットへと変換される。これに加えて、スケジューリングアルゴリズムはＳＨＯ情報を利用してＲｏＴに対するセクタ／セル間干渉の寄与を低減し、次にセクタ／ユーザのスループットを改良してもよい。
【００２３】
本発明の実施形態には、無線通信システムにおいて、ユーザ端末（ＵＥ）により、レート制御シグナリングにおいてアップリンクデータ転送を行うための方法が含まれる。この方法には、定期的に、ライズ・オーバ・サーマル（ＲｏＴ）レベルを決定する工程と、ノードＢによって第１の共通制御チャネルを介してＲｏＴレベルの表示をＵＥへ送信する工程とが含まれる。また、この方法には、定期的に、総平均負荷値を決定する工程と、ノードＢによって第２の共通制御チャネルを介して総平均負荷値の表示をＵＥへ送信する工程とが含まれる。
【００２４】
本発明の実施形態には、レート制御シグナリングにおける別の方法が含まれる。この方法には、ＵＥによって、ノードＢの第１の共通制御チャネルを介してライズ・オーバ・サーマル（ＲｏＴ）レベルの表示を定期的に受信する工程と、ＵＥによって、ノードＢの第２の共通制御チャネルを介して総平均負荷値の表示を定期的に受信する工程とが含まれる。また、この方法には、ＵＥによって、ＲｏＴレベルおよび総平均負荷値を用いて変調・符号化方式（ＭＣＳ）レベルを決定する工程と、ＵＥによって、ＭＣＳレベルにてアップリンクデータを送信する工程とが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のこれらのおよび他の実施形態は、図３〜１１を参照してより完全に記載され得る。図５は、本発明の複数の実施形態による通信システム１０００のブロック図である。好適には、通信システム１０００はＣＤＭＡ２０００または広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）通信システムなど、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）通信システムであり、複数の通信チャネルを備える。通信システム１０００がグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーション（ＧＳＭ）通信システム、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）通信システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）通信システムまたは直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭ）通信システムなど、様々な無線通信システムにしたがって動作してよいことが、当業者には理解される。
【００２６】
通信システム１００と同様に、通信システム１０００は複数のセル（７つを示す）を備える。各セルは複数のセクタ（各セルに対しセクタａ，ｂ，ｃの３つを示す）に分割されている。各セルに位置する基地局サブシステム（ＢＳＳ）１００１〜１００７はそのセルに位置する各移動局に通信サービスを提供する。各ＢＳＳ  １００１〜１００７は複数の基地局を備える。本明細書においては、基地局をトランシーバ基地局（ＢＴＳ）とも呼ぶ。これらの基地局は、ＢＳＳによってサービス提供されるセルのセクタに位置する移動局と、無線によりインタフェースする。通信システム１０００は、好適には３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＵＴＲＡＮ  ｌｕｂインタフェースを通じて各ＢＳＳに接続されている無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１０１０と、ＲＮＣに接続されているゲートウェイ１０１２とを備える。ゲートウェイ１０１２は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）またはインターネットなど外部ネットワークとのインタフェースを、通信システム１０００に提供する。
【００２７】
ここで図３および図５を参照する。通信システム１０００は１つ以上の移動局（ＭＳ）１０１４を含む。ＭＳ  １０１４はセルラー電話、携帯電話、無線電話またはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）もしくはラップトップ・コンピュータなどデータ端末装置（ＤＴＥ）に関連する無線モデムなど、任意のタイプの無線ユーザ端末（ＵＥ）であってよい。なお、以下の文全体を通じて、ＭＳ、ＵＥおよびユーザは交換可能に用いられる。ＭＳ  １０１４は、ＭＳに関連するアクティブセットに含まれる複数の基地局、即ち、ＢＴＳによってサービス提供される。ＭＳ  １０１４は順方向リンク（ＢＴＳからＭＳへ）および逆方向リンク（ＭＳからＢＴＳへ）を含むエアインタフェースを介して、通信システム１０００の各ＢＴＳと無線により通信する。各順方向リンクは複数の順方向リンク制御チャネル、ページングチャネルおよびトラフィックチャネルを含む。各逆方向リンクは複数の逆方向リンク制御チャネル、ページングチャネルおよびトラフィックチャネルを含む。しかしながら、従来技術の通信システム１００とは異なり、通信システム１０００の各逆方向リンクは、別のトラフィックチャネルである強化アップリンク専用トランスポートチャネル（ＥＵＤＣＨ）を含む。ＥＵＤＣＨはデータ伝送のサブフレーム毎での動的な変調・符号化および復調・復号を可能とすることによって、高速なデータトランスポートを行う。
【００２８】
通信システム１０００はソフトハンドオフ（ＳＨＯ）手続を備える。ＳＨＯ手続により、ＭＳ  １０１４は品質の低下した第１の通信リンクから、別のより高品質のエアインタフェースへとハンドオフされることが可能である。例えば、図４に示すように、セル１のセクタｂにサービス提供するＢＴＳによってサービス提供されているＭＳ  １０１４は、セル３のセクタｃおよびセル４のセクタａとの３方向のソフトハンドオフ中である。現時点でＭＳにサービス提供しているセクタに関連するＢＴＳ、すなわちセクタ１−ｂ，３−ｃ，４−ａに関連するＢＴＳは、ＭＳのアクティブセットである。換言すると、ＭＳ  １０１４は、ＭＳにサービス提供しているセクタ１−ｂ，３−ｃ，４−ａに関連するＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４とのソフトハンドオフ（ＳＨＯ）中である。これらのＢＴＳはＭＳのアクティブセットである。本明細書では、アクティブセットＢＴＳおよびサービングＢＴＳなど、用語「アクティブセット」および「サービング」は交換可能に用いられ、いずれの用語も関連するＭＳのアクティブセットにあるＢＴＳを指す。さらに、図３および図４にはＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４を単一のＭＳのみにサービス提供するように示すが、各ＢＴＳ  ３０１〜３０７が複数のＭＳを同時にスケジューリングし、サービス提供する場合のあること、即ち、各ＢＴＳ  ３０１〜３０７が同時に複数のアクティブセットのメンバーである場合のあることが、当業者には理解される。
【００２９】
図３には、本発明の複数の実施形態による通信システム１０００のネットワークアーキテクチャ３００を示す。図３に示すように、通信システム１０００は複数のＢＴＳ  ３０１〜３０７を含み、各ＢＴＳは対応するＢＳＳ  １００１〜１００７と、ＢＴＳによってサービス提供されるセクタに位置するＭＳとの間の無線インタフェースを提供する。好適には、スケジューリング機能３１６、ＡＲＱ機能３１４およびＳＨＯ機能３１８は、ＢＴＳ  ３０１〜３０７の各々において配布される。ＲＮＣ  １０１０は、ＭＳ  １０１４など通信システム１０００によってサービス提供される各ＭＳのアクティブセットのメンバーを定義することによってモビリティを管理し、マルチキャスト／マルチレシーブ・グループを調整する。通信システム１０００の各ＭＳにおいては、ＭＳのアクティブセットの各ＢＴＳに対し、即ち、ＭＳ  １０１４のアクティブセットのＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４に対し、インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットが直接的にマルチキャストされる。
【００３０】
好適には、通信システム１０００の各ＢＴＳ  ３０１〜３０７は、ＳＨＯ機能のうちの少なくとも一部を実行するＳＨＯ機能３１８を備える。例えば、ＭＳ  １０１４のアクティブセットの各ＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４のＳＨＯ機能３１８は、新たなデータインジケータのフレーム選択およびシグナリングなどＳＨＯ機能を実行する。各ＢＴＳ  ３０１〜３０７はスケジューラ３１６（すなわちスケジューリング機能）を備えることが可能である。これに代えて、スケジューリング機能３１６はＲＮＣ  １１０に存在することが可能である。ＢＴＳスケジューリングにより、ＭＳ  １０１４に関するＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４など各アクティブセットＢＴＳは、ＭＳによってＢＴＳに信号により送信されるスケジューリング情報並びにＢＴＳにて測定されるローカル干渉およびＳＮＲ情報に基づき、他のアクティブセットＢＴＳに対する通信の必要なく、関連するＭＳ  １０１４をスケジューリングするよう選択することが可能である。ＢＴＳ  ３０１〜３０７にスケジューリング機能３０６を配布することによって、通信システム１０００においてはＥＵＤＣＨのアクティブセット・ハンドオフの必要が存在しない。また、ＡＲＱ機能３１４およびＡＭＣ機能も、通信システム１０００のＢＴＳ  ３０１〜３０７に配布されることが可能である。ＡＭＣ機能は通信システム１００のＲＮＣ  １１０にも存在する。結果として、特定のハイブリッドＡＲＱチャネル上で送信されるデータ・ブロックがアクティブセットＢＴＳによって成功裏に復号されるとき、ＢＴＳはＲＮＣ  １０１０によりＡＣＫの送信が指示されるのを待たずに、ソースＭＳ（例えばＭＳ  １０１４）にＡＣＫを伝達することによって、成功裏な復号を認識する。
【００３１】
各アクティブセットＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４が各ＥＵＤＣＨフレームを復号することを可能とするために、ＭＳ  １０１４は各アクティブセットＢＴＳに、ＥＵＤＣＨフレームに関連して、変調・符号化情報、インクリメンタル冗長性バージョン情報、ＨＡＲＱ状態情報およびＭＳ  １０１４からのトランスポートブロック長情報を伝達する。これらの情報は集合的に、トランスポートフォーマット・リソース関連情報（ＴＦＲＩ）として参照される。ＴＦＲＩは単にレートおよび変調符号化情報並びにＨ−ＡＲＱ状態を定義する。ＭＳ  １０１４はＴＦＲＩを符号化し、ＥＵＤＣＨと同じフレーム間隔を通じてＴＦＲＩを送信する（ＴＦＲＩとＥＵＤＣＨとのフレーム境界が交互に配列されてもよいという事実を説明する）。アクティブセットＢＴＳ  ３０１，３０３，３０４への各強化逆方向リンク送信に対応するＴＦＲＩのＭＳ  １０１４シグナリングの提供によって、通信システム１０００は分散方式によりＨＡＲＱ、ＡＭＣ、アクティブセット・ハンドオフおよびスケジューリングの機能をサポートすることが可能である。
【００３２】
一定の追加のコンテキストを提供するため、図６〜９には、スケジューリング割り当てメッセージ（ＳＡＭ）およびＳＡＭ符号チャネルの典型的な例を提供する。ＳＡＭは、個々のＵＥのＥ−ＤＰＤＣＨ（またはＤＰＤＣＨ）送信の開始時間をスケジューリングし、最大許容可能パワーマージン（または最大ＴＦＣ）を示すために用いられてもよい。ユーザがそのユーザに割り当てられているＳＡＭチャネルを検出することを可能とするために、各ＳＡＭチャネルの色符号化にはユニークなＵＥ  ＩＤが用いられる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、畳み込み符号化、色符号化および１２８または２５６の拡散因子（ＳＦ）を用いるＯＶＳＦ符号化は、１スロットおよび３スロットのＴＴＩを用いるＳＡＭチャネルにおいて用いられる。これによって、低出力動作および効率的な符号空間利用を備えた有意な信頼性が可能となる。ＳＡＭチャネルの開始時間はＨＳ−ＳＣＣＨの開始時間に整合された時間である。スケジューリングされたユーザには、８つの情報ビットおよび１２のＣＲＣビットが提案される。これらのビットはレート＝１／２の畳み込み符号化に続く色符号化（１６ビットのＨＳ−ＤＳＣＨの無線ネットワーク識別子（Ｈ−ＲＮＴＩ）から生成されるＨＳ−ＳＣＣＨの第１部に対し適用される同じ４０ビットのＵＥ固有のマスクを用いて）を用いて４０のバイナリシンボルに対しマッピングされ、続いて単一のスロットを通じてＳＦ＝１２８のＯＶＳＦ符号を用いて拡散されている。スケジューリングされていないＳＨＯユーザには、８つの情報ビット、６つのテールビットおよび１６のＣＲＣビットが提案される。これらのビットはＲ＝１／３の畳み込み符号化を行われ、６０のバイナリシンボルに対しレートマッチングされ、１６ビットのＨ−ＲＮＴＩによりマスクされているＣＲＣを用いて変調マッピングされる（色符号化）。次に、シンボルは２ｍｓのＴＴＩの３つのスロットを通じてＳＦ＝２５６のＯＶＳＦ符号を用いて拡散される。
【００３４】
したがって、上述より、処理ゲインは次のように算出され得る：
１スロット：ＰＧ＝１０＊ｌｏｇ１０（２５６０／８）＝２５．１ｄＢ
３スロット：ＰＧ＝１０＊ｌｏｇ１０（（３＊２５６０）／８）＝２９．２ｄＢ
次にＡＷＧＮチャネルにおける０．１％  ＢＥＲ  Ｅｂ／Ｎｔ＝４．０ｄＢとすると：
０ｄＢのジオメトリにおいて、Ｅｃ／ｌｏｒ＿１スロット＝−２１．１ｄＢ（＝４．０−２５．１−（＋０））
−５ｄＢのジオメトリにおいて、Ｅｃ／ｌｏｒ＿３スロット＝−２０．８ｄＢ（＝４．０−２９．８−（−５））。
【００３５】
本発明の実施形態では、２つの追加のダウンリンク制御チャネルも用いられる。図１０および詳細には図１１に示すように、高速持続性共通制御チャネル（ＦＰＣＣＨ）は瞬間のＲｏＴセル測定値に基づき、単一（グローバル）アップ／ダウン・ビットを搬送する。アップ／ダウン持続性ビットは、ＲｏＴ変化を制御するために、セルによってサービス提供される全てのＵＥに２ｍｓ毎に送信される（なお、全てのＵＥによって同じアップ／ダウン・ビットが用いられる）。低速持続性共通制御チャネル（ＳＰＣＣＨ）は、各ＵＥが割り当てられているＲｏＴマージンを調整することによってその送信データレートを制御するように、サービングセルの平均負荷状態（８ビット）を用いて全てのＵＥを毎秒１回更新する（１Ｈｚの更新レート）。
【００３６】
ＦＰＣＣＨにおいては、単一のアップ／ダウン・ビットが６０回、繰り返され、変調マッピングに続いて、２ｍｓのＴＴＩの３つのスロットを通じて拡散因子（ＳＦ）２５６のＯＶＳＦ符号を用いて拡散される。したがって、処理ゲインは次のように算出され得る：
ＰＧ＝１０＊ｌｏｇ１０（３＊２５６０）＝３８．９ｄＢ
次に、ＡＷＧＮチャネルを通じてＢＰＳＫにおける１％  ＢＥＲ  Ｅｂ／Ｎｔ＝４．５ｄＢとすると：
−５ｄＢのジオメトリにおいて、Ｅｃ／ｌｏｒ  ＦＰＣＣＨ＝−２９．４ｄＢ（＝４．５−３８．９−（−５））。
【００３７】
ＳＰＣＣＨにおいては、８ビットのセル負荷インジケータ、１６ビットのＣＲＣおよび８ビットのテールビットは、Ｒ＝１／３の畳み込み符号化され、３００のバイナリシンボルにレートマッチングされ、ＱＰＳＫ変調マッピングされて、１０ｍｓのＴＴＩの１５のスロットを通じてＳＦ＝２５６のＯＶＳＦ符号を用いて拡散される。なお、ＳＰＣＣＨ送信は毎秒１回のみ送信されるので、ＳＰＣＣＨはシステムに影響を与えることなく、ＦＰＣＣＨチャネルと同じ持続性符号チャネル上で時間多重化される。
【００３８】
したがって、上述より、処理ゲインは次のように算出され得る：
ＰＧ＝１０＊ｌｏｇ１０（３８４００／８）＝３６．８ｄＢ
次にＡＷＧＮチャネルにおける０．１％  ＢＥＲ  Ｅｂ／Ｎｔ＝４．０ｄＢとすると：
−５ｄＢのジオメトリにおいて、Ｅｃ／ｌｏｒ  ＳＰＣＣＨ＝−２７．８ｄＢ（＝４．０−３６．８−（−５））。
【００３９】
図４は、本発明の複数の実施形態によるアップリンクレート制御シグナリングの論理フローチャートである。チャート４００には、本発明の様々な代替の実施例の存在する典型的なレート制御アルゴリズムを示す。論理フローは初期化（４０２）から開始する。ＫのアクティブなＵＥデバイスがセクタに存在すると仮定すると、ノードＢおよびＵＥデバイスは次のように初期化を行う：
【００４０】
【数１】
2007536800.tif 000003
【００４１】
ここで、ＵＥがＳＨＯ中でない場合、ＬＳＨＯは１に等しく、２方向ＳＨＯ中である場合、ＬＳＨＯは２に等しく、３方向のＳＨＯ中である場合、ＬＳＨＯは３に等しい、などとなる。また、Ｈｋ＝Ｆ（ｈｋ，Ｌｂｕｆ，ｋ，ｗｋ）はチャネル品質ｈｋ（アップリンクまたはダウンリンク）、バッファ占有度Ｌｂｕｆ，ｋ、トラフィックモデル優先度による重み係数ｗｋまたはＱｏＳなどの関数である。この情報がノードＢおよびＵＥデバイスの両方において利用可能であり、パラメータｋおよびＨｋはノードＢおよびＵＥ  ｋの両方において同じ手法により更新されると仮定する。ここで、アップリンクのチャネル品質はパイロットまたは出力制御情報から推定されてよく、ダウンリンクのチャネル品質はＵＥのＨＳＤＰＡ  ＣＱＩフィードバックから取得される。なお、それらのうちの一方のみが必要である。
【００４２】
ノードＢはＴＴＩの時間（例えば、２ｍｓまたは１０ｍｓ）を通じて瞬間の受信ＲｏＴを測定し（４０４）、次のようにＤを算出する：
【００４３】
【数２】
2007536800.tif 000004
【００４４】
ここでＵおよびＬは何らかの所定のしきい値である。ノードＢは、例えば、ＦＰＣＣＨまたは共通のＡＣＫ／ＮＡＣＫチャネルを通じる時間多重など、共通制御チャネルを用いて、ＴＴＩ毎に高速持続性パラメータＤを送信する。
【００４５】
各ＵＥデバイスは高速持続性パラメータＤを受信し（４０６）、次のようにΔ（ｎ）を更新する：
【００４６】
【数３】
2007536800.tif 000005
【００４７】
ここでδは、例えば０．０１ｄＢなど、小さなステップサイズである。
また、ノードＢおよびＵＥ  ｋは、Ｈｋ（ｎ）＝λＨｋ（ｎ−１）＋（１−λ）Ｆ（ｈｋ，Ｌｂｕｆ，ｋ，ｗｋ）にしたがって、定期的にＨｋを更新する。次に、低速持続性パラメータ、Ｈｔｏｔａｌは、次の式によりノードＢにて決定される（４０８）。
【００４８】
【数４】
2007536800.tif 000006
【００４９】
また、Ｈｔｏｔａｌの表示は二次共通制御チャネル（Ｓ−ＣＣＰＣＨ）など、共通制御チャネルを用いて送信される（例えば毎秒１回）。各ＵＥデバイスはＨｔｏｔａｌパラメータを受信し（４１０）、コピーを更新して、Δ（ｎ）＝１にリセットする。なお、一般にＳＨＯにおいて、ＵＥデバイスは最も強力なダウンリンク・アクティブセット・セルから持続性情報を得て、そのＳＨＯ状態に基づき最大のレートを低下させる。
【００５０】
チャネルが不良なときにＵＥデバイスが送信することを避けるため、パラメータＲｋｍａｒｇｉｎ（ｎ）によって、ＵＥの使用可能なＲｏＴの上限が与えられる。したがって、チャネルが不良なとき、ＵＥが高出力で送信して多くの干渉をネットワークへ与えることはなく、ユーザ／セクタ・スループットをほとんど得られない。また、Ｒｋｍｉｎ（ｎ）によって、チャネル状態が不良なときにＵＥデバイスの使用すべき最小データレートに対応する、ＲｏＴの下限が提供される。各アクティブなＵＥはＲｏＴマージンの部分を次のように決定する（４１２）：
【００５１】
【数５】
2007536800.tif 000007
【００５２】
次に、ＵＥは、送信用のＭＣＳを決定するために、ＲｏＴマージン、瞬間のアップリンクチャネル品質（またはＲｅｌ−９９におけるようなＴＦＣＳ状態機械）およびバッファ内のデータを使用する。これにはデータレート、符号レート、変調および出力が含まれる。
【００５３】
向上アップリンクのためのＭＣＳレベルがどのように決定されるかに関するより詳細な例は、以下である。制御チャネル・シグナリングにおけるオーバーヘッドを低減するために、トランスポートブロック長、変調、符号化および新たなデータインジケータを含むＴＦＲＩチャネルは、８ビットまでに制限されている。８ビットのうち、５ビットは、トランスポートブロック長、変調および符号化レートの通信にいて用いられる（強化アップリンクＴＲ２５．９８６  Ｖ２．０．０，Ｒ１−０４０３９２を参照）。冗長性バージョン（ＲＶ）は接続フレーム番号（ＣＦＮ）からパラメータを導き出すことによって非明示的に算出される（Ｒ１−０４２０７、「ＳＨＯ中のＥＵＬのＩＲ方式の実現可能性」、シーメンスを参照）ので、ＲＶパラメータを信号で送るには追加のビットは必要でない。ＴＦＲＩチャネルに必要なビット数を導き出すとき、Ｎチャネルの完全同期ストップ・アンド・ウェイト・プロトコルが仮定される。テーブル１には、５ビットを用いて信号で送ることが可能である３１のＭＣＳレベルのセットを示す。このテーブルには、さらに５つの追加のＭＣＳレベルの余地が存在する。
【００５４】
【表１】
2007536800.tif 000008
【００５５】
信頼可能かつ単純化されたシグナリングのためには、強化アップリンクにおけるＮチャネルの完全に同期または部分的に非同期なストップ・アンド・ウェイト・プロトコルが所望される。ＨＳ−ＤＳＣＨと同様に、強化アップリンクにおいて２段階のレートマッチング方式を用いることが可能である。テーブル２に示すように、ＲＶパラメータ（ｓおよびｒ）は各送信において固定され、Ｎチャネルのストップ・アンド・ウェイト・プロトコル、新たなデータインジケータ状態およびＳＦＮ／ＣＦＮのインスタンスに関連付けられることが可能である。テーブル１からは、大抵の場合に第３の送信に対し、系統的なビットが重なり合うことが観察され得る。
【００５６】
テーブル３には、各送信におけるｓおよびｒの例を示す。
ＳＨＯにおいてインクリメンタル冗長性をサポートするために、上述の方式により新たなデータインジケータビットの必要性が著しく改良される必要がある（Ｒ１−０４２０７、「ＳＨＯ中のＥＵＬのＩＲスキームの実現可能性」、シーメンスを参照）。これに代えて、ＲＶパラメータが新たなデータインジケータビットに依存しないように、ＳＨＯにおいてチェイス（Ｃｈａｓｅ）結合のみがサポートされてもよい。ＩＲ送信のための他の１つの代替案は、テーブル３の最後の列において示すように、ｓおよびｒのパラメータをＣＦＮに対してのみ関連付けることである。なお、この場合、いくつかの状況下においては高い信頼性が達成されつつ、第１の送信が自己復号されない場合がある。
【００５７】
【表２】
2007536800.tif 000009
【００５８】
【表３】
2007536800.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】先行技術の典型的な通信システムのブロック図。
【図２】図１の通信システムの階層構造のブロック図。
【図３】本発明の複数の実施形態による分散ネットワークアーキテクチャを示す図。
【図４】本発明の複数の実施形態によるアップリンクレート制御シグナリングの論理フローチャート。
【図５】本発明の複数の実施形態による通信システムのブロック図。
【図６】本発明の複数の実施形態によるＳＡＭ符号チャネル・セットの典型的な例の図。スケジューリングされるユーザは、スケジューリングされるユーザセットまたは不充分なカバレッジ／スケジューリングされていないＳＨＯユーザのセットにおけるＳＡＭチャネルに対し割り当てられ、スケジューリングされていないユーザは、スケジューリングされていないＳＨＯユーザのセットにおけるＳＡＭチャネルに対し割り当てられる。
【図７】本発明の複数の実施形態によるＳＡＭ符号チャネル・セットの典型的な例の図。アクティブセット・セルの再選択が発生するまで、ＳＨＯユーザが１つのアクティブセット・セル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨをスケジューリングしているのと同じセル）によってスケジューリングされるＥＵであることのみが可能である。
【図８】本発明の複数の実施形態によるスケジューリング割り当てメッセージ・チャネルの典型的な例の図。
【図９】本発明の複数の実施形態によるＳＡＭマスキング（色符号化）、符号化およびパンクチャの典型的な例の図。
【図１０】本発明の複数の実施形態によるＦＰＣＣＨおよびＳＰＣＣＨの典型的な例の図。
【図１１】本発明の複数の実施形態による強化アップリンクチャネルの典型的な特性を表示するテーブル。
【図１】
2007536800.tif 000011
【図２】
2007536800.tif 000012
【図３】
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【図４】
2007536800.tif 000014
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007536800.tif 000019
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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