(57)【要約】高データレート（ＨＤＲ）通信システムにおけるレート制御のための方法と装置が開示される。例示的ＨＤＲ通信システムは一組のデータレートを定義し、そこでは、アクセスポイント（ＡＰ）がデータパケットをアクセス端末（ＡＴ）に送るかもしれない。データレートは目標とされたパケット誤り率（ＰＥＲ）を維持するように選択される。ＡＴのオープンループアルゴリズムは、一定の間隔で干渉と雑音比（ＳＩＮＲ）に対して受信された信号を測定して、次のパケット持続時間にわたり平均したＳＩＮＲを予測するために情報を使用する。ＡＴのクローズドループアルゴリズムは受信された信号のパケット誤り率（ＰＥＲ）を測定し、クローズドループの修正係数を計算するためにＰＥＲを使用する。ループ修正係数はオープンループにより予測されたＳＩＮＲ値に加えられ、結果として調整されたＳＩＮＲをもたらす。ＡＴはルックアップテーブルを維持し、それは各データレートでパケットを首尾よく解読するのに必要な最小のＳＩＮＲを表す一組のＳＩＮＲ閾値を含む。ＡＴは最も高いデータレートを選択するためにルックアップテーブルのＳＩＮＲ閾値の調整された組を使用し、そのＳＩＮＲ閾値は予測されたＳＩＮＲ以下である。そして、ＡＴは逆方向リンク上でこのデータレートでＡＰが次のパケットを送ることを要求する。
2004520728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおけるレート選択の方法であって、
雑音および干渉比に対して信号のオープンループ予測を決定し、
クローズドループ修正を決定し、
前記オープンループ予測と前記クローズドループ修正に従ってデータレートを選択するステップを含む方法。
【請求項２】
クローズドループ修正を決定する前記ステップが、
受信されたパケットの品質を決定し、
前記品質が悪いなら、前記クローズドループ修正を減少させるステップを含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記減少させるステップが以下の方程式に従って実行される項２の方法：
Ｌｎｅｗ＝ｍａｘ（Ｌｏｌｄ−δ，Ｌｍｉｎ）
ここにＬｎｅｗは外側ループ修正の更新された値であり、Ｌｏｌｄは前記外側ループ修正の前の値であり、δはステップサイズであり、Ｌｍｉｎは前記外側ループ修正が到達できる最小値である。
【請求項４】
前記クローズドループ修正を決定するステップが、
受信されたパケットの品質を決定し、
前記品質が良いならば、クローズドループ修正を増加させるステップを含む請求項１の方法。
【請求項５】
前記増加させるステップが、
作動のモードを決定し、
前記作動のモードにしたがって前記クローズドループ修正を増加させるステップを含む請求項４の方法。
【請求項６】
前記作動のモードを決定するステップが、
パケットが受信される時間の断片を決定し、
前記時間の断片に従って前記作動のモードを選択するステップを含む請求項５の方法。
【請求項７】
パケットが検出されるとき、前記決定するステップが以下の方程式に従って実行される請求項６の方法：
ＡＦＮｅｗ＝（１−ｆ）・ＡＦＯｌｄ＋ｆ
ここに、ＡＦＮｅｗは前記時間の断片の更新された値であり、ＡＦＯｌｄは前記時間の断片の前の値であり、ｆ∈（０，１）は前記時間の断片の変化の率を制御するパラメタである。
【請求項８】
パケットが検出されなかったとき、前記決定するステップが以下の方程式に従って実行される請求項６の方法：
ＡＦＮｅｗ＝（１−ｆ）・ＡＦＯｌｄ
ここに、ＡＦＮｅｗは前記時間の断片の更新された値であり、ＡＦＯｌｄは前記時間の断片の前の値であり、ｆ∈（０，１）は前記時間の断片の変化の率を制御するパラメタである。
【請求項９】
以下の条件のすべてが満たされるならば選択するステップが速い着手モードを選択するステップを含む請求項６の方法：
Ｌ ＜ ＬＡＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄ
ＡＦ ＜ ＡＦＩｄｌｅ
２つのごく最近受信されたパケットが良い、
ここに、ＬＡＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄはＬに関して前記速い着手モードへの変遷を制御する閾値であり、ＡＦＩｄｌｅはＡＦに関して前記速い着手モードへの変遷を制御する閾値である。
【請求項１０】
以下の条件のどれかが満たされるならば選択するステップが正規モードを選択するステップを含む請求項６の方法：
Ｌ ≧ ＬＮＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄ
ＡＦ ≧ ＡＦＢｕｓｙ
またはごく最近受信されたパケットが悪い、
ここに、ＬＮＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄはＬに関する前記正規モードへの変遷を制御する閾値であり、ＡＦＢｕｓｙはＡＦに関する前記正規モードへの変遷を制御する閾値である。
【請求項１１】
作動が速い着手モードにあるとき、前記増加させるステップが以下の方程式により実行される請求項５の方法：
Ｌｎｅｗ＝ｍｉｎ（Ｌｏｌｄ＋δ’，Ｌｍａｘ）
ここに、Ｌｎｅｗは前記外側ループ修正の更新された値であり、Ｌｏｌｄは前記外側ループ修正の前の値であり、δ’はステップサイズであり、Ｌｍａｘは前記外側ループ修正が到達できる最大値である。
【請求項１２】
作動が正規モードにあるとき、前記増加させるステップが以下の方程式により実行される請求項５の方法：
Ｌｎｅｗ＝ｍｉｎ（Ｌｏｌｄ＋ＴＡＲＧＥＴ−ＰＥＲ・δ，Ｌｍａｘ）
ここに、Ｌｎｅｗは前記外側ループ修正の更新された値であり、Ｌｏｌｄは前記外側ループ修正の前の値であり、ＴＡＲＧＥＴ−ＰＥＲは到達されるべきパケット誤り率であり、δはステップサイズであり、Ｌｍａｘは前記外側ループ修正が到達できる最大値である。
【請求項１３】
前記選択するステップが、
雑音および干渉比に対する信号の前記オープンループ予測と前記クローズドループ修正とを合計し、
最も高いデータレートとして前記データレートを決定し、前記合計された信号対雑音比以下である信号対雑音比を決定するステップを含む請求項１の方法。
【請求項１４】
無線通信システムにおいてレートを選択するための装置であって、
プロセッサと、
雑音および干渉比に対する信号のオープンループ予測を決定し、
クローズドループ修正を決定し、
前記オープンループ予測と前記クローズドループ修正に従ってデータレートを選択するため、
プロセッサに結合され、プロセッサで実行可能な指示の組を含む記憶媒体とを備えた装置。
【請求項１５】
前記プロセッサが雑音および干渉比予測器とクローズドループ修正計算器への信号を含む請求項１４の装置。
【請求項１６】
受信されたパケットの品質が悪いならば、前記プロセッサが前記クローズドループ修正を減少させるように構成された請求項１４の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは以下の方程式に従って前記クローズドループ修正を減少させるように構成された請求項１６の装置：
Ｌｎｅｗ＝ｍａｘ（Ｌｏｌｄ−δ，Ｌｍｉｎ）
ここにＬｎｅｗは外側ループ修正の更新された値であり、Ｌｏｌｄは前記外側ループ修正の前の値であり、δはステップサイズであり、Ｌｍｉｎは前記外側ループ修正が到達できる最小値である。
【請求項１８】
受信されたパケットの品質が良いならば、前記プロセッサが前記クローズドループ修正を増加させるように構成された請求項１４の装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、
作動のモードを決定し、
前記作動のモードに従って前記クローズドループ修正を増加させるように構成された請求項１８の装置。
【請求項２０】
前記プロセッサは、
パケットが受信される時間の断片を決定し、
前記時間の断片に従って前記作動のモードを選択するように構成された請求項１９の装置。
【請求項２１】
パケットが検出されたとき、前記プロセッサは以下の方程式に従って前記時間の断片を決定するように構成された請求項２０の装置：
ＡＦＮｅｗ＝（１−ｆ）・ＡＦＯｌｄ＋ｆ
ここに、ＡＦＮｅｗは前記時間の断片の更新された値であり、ＡＦＯｌｄは前記時間の断片の前の値であり、ｆ∈（０，１）は前記時間の断片の変化の率を制御するパラメタである。
【請求項２２】
パケットが検出されなかったとき、前記プロセッサは以下の方程式に従って前記時間の断片を決定するように構成された請求項２０の装置：
ＡＦＮｅｗ＝（１−ｆ）・ＡＦＯｌｄ
ここに、ＡＦＮｅｗは前記時間の断片の更新された値であり、ＡＦＯｌｄは前記時間の断片の前の値であり、ｆ∈（０，１）は前記時間の断片の変化の率を制御するパラメタである。
【請求項２３】
以下の条件のすべてが満たされるならばプロセッサは速い着手モードを選択するように構成された請求項２０の装置：
Ｌ ＜ ＬＡＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄ
ＡＦ ＜ ＡＦＩｄｌｅ
２つのごく最近受信されたパケットが良い、
ここに、ＬＡＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄはＬに関して前記速い着手モードへの変遷を制御する閾値であり、ＡＦＩｄｌｅはＡＦに関して前記速い着手モードへの変遷を制御する閾値である。
以下の条件のすべてが満たされるならば前記なプロセッサが速い着手モードを選択するために構成される請求２０の装置：
【請求項２４】
以下の条件のどれかが満たされるならば前記プロセッサは正規モードを選択するように構成された請求項２０の装置：
Ｌ ≧ ＬＮＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄ
ＡＦ ≧ ＡＦＢｕｓｙ
またはごく最近受信されたパケットが悪い、
ここに、ＬＮＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄはＬに関する前記正規モードへの変遷を制御する閾値であり、ＡＦＢｕｓｙはＡＦに関する前記正規モードへの変遷を制御する閾値である。
【請求項２５】
作動が速い着手モードにあるとき、前記プロセッサは以下の方程式により前記クローズドループ修正を増加させるように構成された請求項１９の装置：
Ｌｎｅｗ＝ｍｉｎ（Ｌｏｌｄ＋δ’，Ｌｍａｘ）
ここに、Ｌｎｅｗは前記外側ループ修正の更新された値であり、Ｌｏｌｄは前記外側ループ修正の前の値であり、δ’はステップサイズであり、Ｌｍａｘは前記外側ループ修正が到達できる最大値である。
【請求項２６】
作動が正規モードにあるとき、前記プロセッサは以下の方程式に従って前記クローズドループ修正を増加させるように構成された請求項１９の装置：
Ｌｎｅｗ＝ｍｉｎ（Ｌｏｌｄ＋ＴＡＲＧＥＴ−ＰＥＲ・δ，Ｌｍａｘ）
ここに、Ｌｎｅｗは前記外側ループ修正の更新された値であり、Ｌｏｌｄは前記外側ループ修正の前の値であり、ＴＡＲＧＥＴ−ＰＥＲは到達されるべきパケット誤り率であり、δはステップサイズであり、Ｌｍａｘは前記外側ループ修正が到達できる最大値である。
【請求項２７】
プロセッサは、
雑音および干渉比に対する信号の前記オープンループ予測と前記クローズドループ修正とを合計し、
最も高いデータレートとして前記データレートを決定し、前記変更された信号対雑音比以下である信号対雑音比を決定するように構成された請求項１４の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
Ｉ． 発明の分野
本発明は通信に関する。なお特に、本発明は無線通信システムにおける適応レート選択のための新規な方法と装置に関連する。
ＩＩ．関連技術の記述
現代の通信システムは、さまざまなアプリケーションを支持するために必要である。そのような通信システムの１つは符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）システムであり、それは“二重モード広帯域スペクトル分割セルラーシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５モバイル局−基地局両立性規格”に一致し、以下ＩＳ−９５規格として参照される。ＣＤＭＡシステムは地上リンクによりユーザ間で音声とデータ通信を支持する。多重接続通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、“ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ”と題する米国特許Ｎｏ．４，９０１，３０７、“ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ”と題する米国特許Ｎｏ． ５，１０３，４５９に開示され、両方とも本発明の譲受人に譲渡され、ここに引用文献として組み込まれる。
【０００２】
ＣＤＭＡシステムでは、ユーザ間の通信は１つ以上の基地局を通して行われる。無線通信システムでは、順方向リンクは信号が基地局から加入者局へ伝わるチャンネルについて言い、逆方向リンクは信号が加入者局から基地局へ伝わるチャンネルについて言う。逆方向リンク上で基地局へデータを送信することによって、１つの加入者局上の第１のユーザは第２の加入者局上の第２のユーザと通信するかもしれない。基地局は第１の加入者局からデータを受け取って、第２の加入者局に奉仕する基地局にデータを発送する。加入者局の位置によって、両方が単一の基地局または多重基地局によって奉仕されるかもしれない。どの場合でも、第２の加入者局に奉仕する基地局は順方向リンク上にデータを送る。第２の加入者局と通信することの代わりに、加入者局は基地局に接続された公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）を通して有線電話、または基地局に奉仕している結合を通して地上のインターネットにより通信するかもしれない。
【０００３】
無線のデータアプリケーションのための増大している需要を与えられると、非常に効率的な無線のデータ通信システムの必要性がますます重要になった。ＩＳ−９５規格は、順方向および逆方向リンク上に通信量データと音声データを送信することを指定する。固定サイズのコードチャンネルフレームで通信量データを送るための方法が“ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＴＩＮＧ ＯＦ ＤＡＴＡ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ”と題する米国特許Ｎｏ．５，５０４，７７３に詳細に説明され、本発明の譲受人に譲渡され、ここに引用文献として組み込まれる。ＩＳ−９５規格にしたがって、通信量データまたは音声データは、１４．４ Ｋｂｐｓと同じ高いデータレートで２０ミリセカンド幅であるコードチャンネルフレームに仕切られる。
【０００４】
モバイル無線通信システムにおいて、音声とデータサービス（即ち、インターネットやファックス伝送などの非音声サービス）を提供するための要件の間には、重要な違いがある。データサービスと異なって、音声サービスはスピーチフレームの間で厳しくかつ固定された遅れを必要とする。通常、音声情報を伝えるために使用されるスピーチフレームの全体の片道遅れは１００ ｍｓｅｃより少なくなくてはならない。対照的に、データ（即ち、非音声情報） サービス中に起こる伝送遅れは、利用されることができる音声サービスのために許容されることができるより変化しかつ大きい遅れとすることができる。
【０００５】
音声とデータサービス間の別の重要な違いは、データサービスと対照的に音声サービスはサービスの固定された共通の程度を必要とするということである。通常、音声サービスを提供するデジタルシステムに関して、この要求はすべてのユーザのための固定された等しい伝送レートと、スピーチフレームのための最大の許容誤り率を使用することによって応じる。データサービスについて、サービスの程度はユーザごとに異なることができる。
【０００６】
音声サービスとデータサービスの間の別の違いは、ＣＤＭＡ通信システムの場合において、音声サービスがソフトハンドオフを使用して提供される信頼できる通信リンクを必要とすることである。ソフトハンドオフは、信頼性を改良するために２つ以上の基地局からの同じ音声情報の冗長伝送を必要とする。ソフトハンドオフ方法は“ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ”と題する米国特許Ｎｏ．５，１０１，５０１に開示される。データパケットはエラー時に再送信されることができるので、この付加的な信頼性はデータサービスを支持するために必要ではない。
【０００７】
モバイル局がモバイル無線通信システムにおいて移動するとき、順方向リンクの品質（そして、送信データに対する順方向リンクの容量）は異なるだろう。したがって、ある瞬間において基地局とモバイル局との間の与えられた順方向リンクは非常に高いデータ伝送を支持することができるだろうが、他の瞬間において、同じ順方向リンクは非常に減少されたデータ伝送レートを支持することができるだけであるかもしれない。順方向リンクの情報のスループットを最大にするために、順方向リンクがより高い送信レートを支持することができるそれらの間隔中に、データレートを増加させるように順方向リンクのデータの伝送が変化されることができるなら望まし。
【０００８】
非音声通信量が基地局からモバイル局へ順方向リンク上で送られているとき、モバイル局から基地局へ制御情報を送ることが必要であるかもしれない。しかしながら、時には、順方向リンク信号は強いかもしれないが、逆方向リンク信号は弱いかもしれなく、その結果、基地局がモバイル局から制御情報を受け取ることができない状況をもたらす。順方向リンクと逆方向リンクが不均衡となるそのような状況において、基地局で制御情報の受信品質を改良するために逆方向リンクの送信パワーを増加することは望ましくないかもしれない。例えば、ＣＤＭＡシステムにおいて、逆方向リンクの送信パワーを増加することは、このようなパワー増加がシステムにおける他のモバイル局によって遭遇される逆方向リンク容量に不利に影響するかもしれないように望ましくない。各モバイル局と関連される順方向および逆方向リンクが、逆方向リンク容量に不利に影響を与えることなく、バランスのとれている状態で維持されことは望ましいだろう。そのようなリンクが高いデータレートを支持するために十分強いときに、そのようなシステムが個々の順方向リンク上の非音声データのスループットを最大にすることができるならば、さらに望ましいだろう。
【０００９】
高データレート（ＨＤＲ）システムの前述の要件への１つのアプローチは、固定された伝送パワーを保持し、ユーザのチャンネル条件に依存してデータレートを変えることである。その結果、現代のＨＤＲシステムでは、アクセスポイント（ＡＰｓ）が各時間スロットにおいて１つのアクセス端末（ＡＴ）だけに最大パワーを常に伝送し、ＡＰはＡＴが確かに受信することができる最大のレートを調整するためレート制御を使用する。ＡＰはＡＴｓに高いデータレート伝送を許容する端末である。
【００１０】
このドキュメントで使用されるように、時間スロットは有限長さ、例えば１．６６ ｍｓの時間間隔である。時間スロットは１つ以上のパケットを含むことができる。パケットはプレアンブル、ペイロード、および品質がメートル法、例えば巡回冗長検査（ＣＲＣ）を含む構造である。プレアンブルはパケットがＡＴのために意図されたかどうか決定するためにＡＴによって使用される。
【００１１】
例示的ＨＤＲシステムは３８．４ ｋｂｐｓから２．４ Ｍｂｐｓの範囲で一組のデータレートを定義し、そのレートでＡＰがデータパケットをＡＴに送るかもしれない。データレートは目標パケット誤り率（ＰＥＲ）を維持するように選択される。ＡＴは一定の間隔で受信された信号を干渉と雑音比（ＳＩＮＲ）について測定し、次のパケット持続時間上で平均したＳＩＮＲを予測するために情報を使用する。例示的予測方法は、“ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＡＣＣＵＲＡＴＥＬＹ ＰＲＥＤＩＣＴＩＮＧ ＳＩＧＮＡＬ ＴＯ ＩＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ ＡＮＤ ＮＯＩＳＥ ＲＡＴＩＯ ＴＯ ＩＭＰＲＯＶＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ”と題する出願係属中連続番号０９／３９４，９８０に開示され、それは本発明の譲受人に譲渡され、ここに引用文献として組み込まれる。
【００１２】
図１は通常のオープンループレート制御装置１００を示す。対応するパケットの持続時間上でそれぞれ測定された例 ［ｎ−ｍ］，…［ｎ−１］，［ｎ］ の過去のＳＩＮＲ値の流れが予測器１０２に提供される。予測器１０２は以下の方程式にしたがって次のパケット持続時間上の平均ＳＩＮＲを予測する：
【数１】
2004520728.tif 000003
方程式（１）において、ＯＬ−ＳＩＮＲＰｒｅｄｉｃｔｅｄは次のパケットのためのオープンループにより予測されたＳＩＮＲ、ＯＬ−ＳＩＮＲＥｓｔｉｍａｔｅｄは過去のＳＩＮＲ値に基づくオープンループによって見積もられたＳＩＮＲ、Ｋはバックオフ係数、σｅはエラーメートル法の標準偏差である。
【００１３】
例えば、見積もられたＳＩＮＲはＳＩＮＲの過去の測定に作用しているローパスフィルタのバンクから出力を選択することにより得られるかもしれない。フィルタバンクからの特定のフィルタの選択は、エラーメートル法に基づいて、特定のフィルタ出力と出力に直接従っているパケット持続時間上の測定されたＳＩＮＲとの間の差として定義されるかもしれない。予測されたＳＩＮＲは、エラーメートル法のバックオフ係数Ｋおよび標準偏差σｅの積に等しい量だけフィルタ出力から後戻りすることにより得られる。バックオフ係数Ｋの値は、バックオフ制御ループにより決定され、それはテール確率、即ち予測されたＳＩＮＲが測定されたＳＩＮＲを超える確率が時間のある割合で達成されることを確保する。
【００１４】
ＳＩＮＲＰｒｅｄｉｃｔｅｄ値は各データレートでパケットを首尾よく解読することを要求される最小のＳＩＮＲを表す一組のＳＩＮＲ閾値を維持するルックアップテーブル１０４に提供される。ＡＴ（示されない）は、そのＳＩＮＲ閾値が予測されたＳＩＮＲ以下である最も高いデータレートを選択するためにルックアップテーブル１０４を使用し、ＡＰ（示されない）が次のパケットをこのデータレートで送ることを要求する。
【００１５】
前述の方法は、広く行われているチャンネル条件のもとで、与えられたＳＩＮＲでデコーダ誤り率（それぞれのデータレートのパケットのための）について何ら情報なしで、チャンネルＳＩＮＲの測定だけに基づいて、次のパケットを受信する最も良いレートを決定するオープンループレート制御方法に関する例である。どんなオープンループレート制御アルゴリズムも、以下でそのいくつかについて議論されるように、いくつかの短所を経験する。まず最初にあるテール確率、例えば２％は、２％のＰＥＲを暗示しない。これはＰＥＲが符号化体系とチャンネル条件による有限スロープでＳＩＮＲの単調に減少する関数であるからである。しかしながら、方程式（１）が“ブリックウォール” ＰＥＲの特性を呈し、即ち、ＳＩＮＲが対応するレートのために閾値を超えるときはいつもパケットが解読されることを保証され、ＳＩＮＲが閾値以下に落ちるときはいつもパケットはエラーにある。さらに、オープンループレート制御方法は固定された組のＳＩＮＲ閾値を使用し、それは最も悪い場合のチャンネル条件のもとでパケット誤り率を目標誤り率に近づけることを確実にする。しかしながら、デコーダの性能はＳＩＮＲに依存するだけでなく、チャンネル条件にも依存する。言い換えれば、すべてのチャンネルについてＳＩＮＲ閾値の固定された組を使用する方法は、異なったチャンネルの異なったパケット誤り率を実現する。その結果、オープンループの方法は最も悪い場合のチャンネル条件の下で最適に働くが、典型的なチャンネル条件のもとで、方法は減少したスループットを犠牲にして必要とするよりはるかに低い誤り率をもたらすことが可能である。さらに、実用的なレート制御方法は、小さくて有限な組のデータレートを必要とする。レート選択方法は許容できるＰＥＲを保証するためにいつも最も近い低いデータレートを選択する。したがって、レート量子化はシステムスループットの損失をもたらす。
【００１６】
したがって、既存の方法の欠陥を処理する必要性は存在している。
【００１７】
発明の概要
本発明は無線通信システムにおける適応レート選択のための新規な方法と装置に向けられる。従って、発明の１つの態様はオープンループ方法によって予測されるＳＩＮＲがクローズドループ修正によって変更される。クローズドループ修正はパケットエラー事象と目標誤り率に従って更新される。
【００１８】
発明の別の態様では、クローズドループ修正はパケットが受信される頻度に従って有利に更新される。
【００１９】
本発明の特徴、目的および利点は、同様な参照符号が図面を通して同一である図面と関連して取られるとき、以下に示される詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００２０】
好ましい実施例の詳細な記述
図２は発明の実施例を実行することができる例示的通信システム２００を示す。ＡＰ ２０４は順方向リンク２０６ａ上でＡＴ ２０２に信号を送信し、逆方向リンク２０６ｂ上でＡＴ ２０２から信号を受信する。通信システム２００は、データがそれぞれの端末２０２、２０４で送信され、または受信されるか否かに依存して、送信器ユニットまたは受信器ユニット、あるいは同時に両方として作動する端末２０２、２０４の各々を双方向に作動させることができる。セルラー無線通信システムの実施例では、送信端末２０４は基地局（ＢＳ）であることができ、受信端末２０２はモバイル局（ＭＳ）であることができ、順方向リンク２０６ａと逆方向リンク２０６ｂは電磁スペクトルであることができる。
【００２１】
ＡＴ ２０２は本発明の一実施例によるレート制御方法のための装置を含んでいる。装置は２つの制御ループ、オープンループ、およびクローズドループを含んでいる。
【００２２】
ＳＩＮＲ予測器２０８およびルックアップテーブル２１０を含むオープンループは、次のパケットの平均ＳＩＮＲとすべてのデータレートのＳＩＮＲ閾値の間の差に基づいた順方向リンクデータレートを制御する。パケットの順方向リンク２０６ａ上のＡＰ ２０４からＡＴ ２０２に届く信号はデコーダ２１２に提供される。デコーダ２１２は各パケットの持続時間により平均ＳＩＮＲを測定し、ＳＩＮＲｓをＳＩＮＲ予測器２０８に提供する。一実施例では、予測器２０８が方程式（１）による次のパケットのＳＩＮＲ（ＯＬ−ＳＩＮＲＰｒｅｄｉｃｔｅｄ）値を予測する。しかしながら、技術に熟練した者は、任意のオープンループの方法が方程式（１）によって表されたものに制限されずに使用されるかもしれないことを理解するだろう。ＯＬ−ＳＩＮＲＰｒｅｄｉｃｔｅｄ値はルックアップテーブル２１０に提供される。ルックアップテーブル２１０は各データレートでパケットを首尾よく解読するために必要な最小のＳＩＮＲを表す一組のＳＩＮＲ閾値を維持する。一組のＳＩＮＲ閾値はクローズドループの作動により調整される。
【００２３】
クローズドループはブロック２１４でクローズドループの修正値Ｌを決定するために、デコーダ２１２によって提供されるＰＥＲ情報を利用する。クローズドループの修正値Ｌは、以下の方程式に応じて、ルックアップテーブル２０４のＳＩＮＲ閾値の組を調整する：
【数２】
2004520728.tif 000004
方程式（２）において、Ｌは次のパケット持続時間上のＳＩＮＲのオープンループ予測にクローズドループ修正を表す。方程式（１）のオープンループのアルゴリズムによって予測されるＳＩＮＲにＬを加えることは、レート制御のために使用されるＳＩＮＲ閾値からＬを引き算することに等しい。修正項ＬがＰＥＲ情報にしたがって更新されるので、それは広く行われているチャンネル条件を反映し、ＳＩＮＲ閾値の組は広く行われているチャンネル条件により良く合わせられる。
【００２４】
ＡＴ ２０２は、最も高いデータレートを選択するためにルックアップテーブル２１０のＳＩＮＲ閾値の調整された組を使用し、そのＳＩＮＲ閾値は予測されたＳＩＮＲ以下である。次にＡＴ ２０２は逆方向リンク２０６ｂ上でＡＰ ２０４がこのデータレートで次のパケットを送ることを要求する。
【００２５】
予測器２０８、デコーダ２１２、およびクローズドループ修正ブロック２１４は別々の要素として示されたが、技術に熟練した者は物理的な区別が説明の目的だけのためになされることを理解するであろう。予測器２０８、デコーダ２１２およびクローズドループ修正ブロック２１４は前述の処理にしたがって単一のプロセッサに組み入れられてもよい。したがって、プロセッサは、例えば汎用のプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ、プログラマブルロジックアレイ、および同様のものであってもよい。その上、ルックアップテーブル２１０はメモリ内の空間である。メモリは上記のプロセッサの一部またはプロセッサ、即ち別々の要素であってもよい。メモリの実施は設計の選択である。したがって、メモリは情報を格納することができる任意の媒体、例えば磁気ディスク、半導体集積回路、および同様のものであることができる。
【００２６】
図３は許容できる誤り率で最も良い可能なスループットを確保するため、Ｌを更新する例示的方法のフローチャートを示す。
【００２７】
ステップ３００において、正規化された活動係数（ＡＦ） 変数はＡＴ（示されない）によってゼロか１の値に初期化される。ＡＦはＡＴが順方向リンク上でパケットを受信する時間の断片を定量化する。１に等しいＡＦは、ＡＴ ２０２が殆どの時間パケットを受けることを意味するが、ゼロに等しいＡＦは与えられたＡＴへの順方向リンクが殆どアイドルであることを意味する。一実施例では、ＡＦはＡＴが新しい通信を開始する瞬間に初期化される。その場合、ＡＴがパケットを受けているので、ＡＦを１に初期化することは有利であるかもしれない。以下の方程式にしたがって、ＡＦは各時間スロットの終わりで更新される：
【数３】
2004520728.tif 000005
または、
【数４】
2004520728.tif 000006
ここに、ｆ∈（０，１）はＡＦの変化の率を制御するパラメタである。発明の一実施例では、ｆは１／５０に設定される。
【００２８】
ＡＴが時間スロットの始めにパケットプレアンブルを見つけるとき、またはプレアンブルが前の時間スロットで検出されたパケットをまだ復調しているとき、方程式（３）が使用される。これはＡＴがデータの要求を送り、そしてＡＰ（示されない）が要求されたデータを送るときに起る。ＡＴがパケット復調の最中になく、パケットプレアンブルを探し、かつプレアンブルを見つけられないとき、方程式（４）が使用される。これはＡＴがデータの要求を送り、ＡＰがデータの要求を受信しないか無視して、システム内のどれか他のＡＴに奉仕することを決定するときに起る。
【００２９】
ステップ３００では、外側のループ修正変数ＬがまたＡＴによって初期化される。ＬはＬｍｉｎおよびＬｍａｘ間の任意の値に初期化することができる。Ｌｍｉｎ、Ｌｍａｘは任意の値になるかもしれない。例示的値は以下で引用される。一実施例では、Ｌは０ｄＢに初期化される。
【００３０】
ステップ３００では、また作動のモードが初期化される。２つのモードがあり、正規モードと速い着手モードである。レート制御アルゴリズムのために２つのモードを定義する隠れた動機は、Ｌの上向きおよび下向き修正のための最適なステップサイズが目標ＰＥＲ、パケット到着の過程、およびプレアンブル間違い警報統計に依存するという知識に基づく。プレアンブル間違い警報統計は比較的一定で外側のループ項Ｌと相互関係にあるが、パケット到着の過程は時間の変化とＡＴで未知のアプリオリである。上で議論したように、データ通信量はまれなパケット到着により特徴付けられるアイドル状態でバースト状になり、頻繁なパケット到着で忙しくなりがちである。その結果、正規モードは安定した状態の間使用される。不活発な長い期間から急に回復するように設計された速い着手モードは、プレアンブル間違い警報が保存性の体制に向かってレート制御アルゴリズムを駆り立てる傾向があるときに使用される。
【００３１】
アルゴリズムのモードを決定するための規則は、Ｌを更新するための規則と同様に、良いまたは悪いパケットの検出に基づく。アクセス端末は、それがパケットプレアンブルを検出し、パケットを復調および解読して、有効なＣＲＣを回復するならば、良いパケットを受信すると言える。アクセス端末は、それがパケットプレアンブルを検出するが、パケットを復調および解読するとき、それが無効のＣＲＣを得るなら、悪いパケットを受信すると言える。
【００３２】
速い着手モードへの変遷は以下のすべての条件が満たされるなら起る：
【数５】
2004520728.tif 000007
【数６】
2004520728.tif 000008
および２つのごく最近受信されたパケットが良い。
【００３３】
方程式（５） （６）において、ＬＡＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄはＬに関して速い着手モードへの変遷を制御する閾値である。発明の一実施例において、ＬＡＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄ閾値はＯｄＢに設定される。ＡＦＩｄｌｅはＡＦに関して速い着手モードへの変遷を制御する閾値である。発明の一実施例において、ＡＦＩｄｌｅ閾値は１０％に設定される。
【００３４】
以下の条件のどれかが満たされるならば、正規モードへの変遷は起る：
【数７】
2004520728.tif 000009
【数８】
2004520728.tif 000010
またはごく最近受信されたパケットが悪い。
【００３５】
方程式（７） （８）において、ＬＮＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄはＬに関する正規モードへの変遷を制御する閾値である。発明の一実施例において、ＬＮＭＴｈｒｅｓｈｏｌｄは２ｄＢに設定される。ＡＦＢｕｓｙはＡＦに関する正規モードへの変遷を制御する閾値である。発明の一実施例において、ＡＦＢｕｓｙ閾値は２５％に設定される。
【００３６】
初期化を終了するとき、ＡＴは新しい時間スロットのために待機する。時間スロットがステップ３０２で検出されるとき、ＡＦはステップ３０４で方程式（３）か（４）を使用して更新され、モードはステップ３０６で方程式（５） （６）または（７） （８） を使用して更新される。
【００３７】
ステップ３０８において、スロットが新しいパケットに属したか否かテストが成される。新しいパケットが検出されていないなら、方法はステップ３０２へ戻る。新しいパケットが検出されたならば、パケットはステップ３１０でテストされ、悪いパケットが検出されたなら、方法はステップ３１２に続く。ステップ３１２において、Ｌの値は以下の方程式にしたがって更新される：
【数９】
2004520728.tif 000011
ここにδはステップサイズである。発明の一実施例において、ステップサイズは０．２５ ｄＢに設定される。ＬｍｉｎはＬが到達できる最小値である。発明の一実施例において、Ｌｍｉｎの値は−１ ｄＢに制限される。方法はステップ３０２へ戻る。
【００３８】
ステップ３１０において、良いパケットが検出されたなら、方法はステップ３１４へ続く。ステップ３１４において、モードがテストされる。ＡＴが速い着手モードにあるなら、Ｌの値はステップ３１６において以下の方程式にしたがって更新される：
【数１０】
2004520728.tif 000012
ここに、δ’はステップサイズである。発明の一実施例において、ステップサイズは０．２５ ｄＢに設定される。ＬｍａｘはＬが到達できる最大値である。発明の一実施例において、Ｌｍａｘの値は３ ｄＢに制限される。一度Ｌがステップ３１８で更新されるなら、方法はステップ３０２へ戻る。
【００３９】
ステップ３１４で正規モードが検出されたなら、方法はステップ３１８に続き、Ｌの値は以下の方程式にしたがって更新される：
【数１１】
2004520728.tif 000013
方程式（１１）において、δはステップサイズである。発明の一実施例において、ステップサイズは０．２５ ｄＢに設定される。ＴＡＲＧＥＴ−ＰＥＲは維持されるべきＰＥＲである。ＬｍａｘはＬが到達できる最大値である。発明の一実施例において、Ｌｍａｘの値は３ ｄＢに制限される。一度Ｌがステップ３１８で更新されるなら、方法はステップ３０２へ戻る。
【００４０】
好ましい実施例の前の記述は技術に熟練したどんな人も本発明を作りまたは使用することを可能にするように提供された。これらの実施例の種々な修正が技術に熟練した者に容易に明らかであり、ここに定義された一般的な原理は発明の才能を使用することなく他の実施例に適用されるかもしれない。したがって、本発明はここに示された実施例に制限されることを意図せず、ここに開示された原理及び新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲に従うべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来のオープンループレート制御装置のブロックダイアグラムを示す。
【図２】
発明の一実施例によるレート制御方法のための装置のブロックダイアグラムを示す。
【図３】
外側のループ修正を更新する例示的方法のフローチャートを示す。
【符号の説明】
２０２…受信端末  ２０４…送信端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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