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JP2007529166A - 無線通信システムにおける、上り回線/下り回線の通信の送信電力レベルを制御するための方法、アクセスポイント、およびwtru - Google Patents

無線通信システムにおける、上り回線/下り回線の通信の送信電力レベルを制御するための方法、アクセスポイント、およびwtru Download PDF

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Abstract

上り回線/下り回線の通信の送信電力レベルは、無線通信システムにおいて制御される。受信局は、送信局からの受信信号に基づいて、電力制御情報を作り出し、送信局に提供する。測定されたブロック誤り率(BLERmsr)は、最後のNの受信データブロックのスライドウィンドウにおける誤りのあるブロックの数から求められ、SIR調整は、BLERmsrおよび目標BLER(BLERtarget)に基づいて定められる。受信信号の目標SIRは、SIR調整にしたがって調整される。

Description

本発明は、アウターループ電力制御を使用する無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、修正されたジャンプアルゴリズムで強化したアウターループ電力制御システムに関する。
ユーザがデータの送受信のための共通周波数(common frequency)を共有する無線通信システムにおける不要な干渉を減らすことは必須である。所定の無線リンク接続について満足できる電波状態を維持する一方、効果的な電力制御により、干渉は妥当なレベルまで減少する。
電力制御は、通常、2つの段階、すなわち、アウターループ電力制御(OLPC)およびインナーループ電力制御(ILPC)から成る。OLPCは、目標となる信号対干渉比(signal to interference ratio)(SIR)を制御し、受信された信号の品質を目標となる品質にできるだけ近い状態にしておく。ILPCは、送信電力を制御し、各個別チャネル(DPCH)の受信されたSIRを、目標SIRにできるだけ近い状態にしておく。すなわち、OLPCのアウトプットは、ILPCのために使用される更新された目標SIRである。
通常のOLPCは、ブロック誤り率(BLER)を、受信信号の品質を示すものとして測定する。BLERは、送信されたトランスポートブロックの総数に対する誤りのあるトランスポートブロックの数の割合である。送信データの品質目標は、BLER、例えば、目標BLERの1%に基づいて決定される。OLPCは、BLERなど、所定のサービスに要求される品質にしたがって目標SIRを定める。巡回冗長検査(Cyclic Redundancy Check)(CRC)は、特定の送信において誤りが存在するか否かについて決定するために使用される。基本的に、ユーザデータは送信のためのトランスポートブロックで分割され、CRCビットは、各トランスポートブロックに付加される。このデータの仕組みは、受信機で使用され、誤りが発生したかどうかを決定する。
既知のOLPCのプロセスであるジャンプアルゴリズムは、BLERに基づいて目標SIRを調整することによって電力を制御する。しかし、ジャンプアルゴリズムは、高品質な要求を備える呼(call)が、所望のBLERよりも著しく高いBLERに悩む(experience)という点で、なお問題を含む。さらに、この問題がより頻繁に発生するのは、短い呼(short call)が、より少数のトランスポートブロックを送信する場合である。
より高い誤り率に悩む呼の頻度を著しく下げるジャンプアルゴリズムを使用してOLPCを改善することは望ましいだろう。
上り回線/下り回線の通信の送信電力レベルは、本発明による無線通信システムにおいて制御される。受信局は、送信局からの受信信号に基づいて電力制御情報を作り出し、送信局に提供する。データブロックが受信されるので、測定されたブロック誤り率(BLERmsr)は、最後のNの受信データブロックにおける誤りのあるブロックの数から求められ、目標SIRは、BLERmsrおよび目標BLER(BLERtarget)に基づいて調整される。このことにより、本発明は、目標SIRをより良く適合させ、呼が特定のBLER要求に合致する確率を増やすことが可能になる。
「局(station)」という用語は、ユーザ装置に限定するというわけではなく、ワイヤレス送受信ユニット(WTRU)、アクセスポイント(AP)、移動局、基地局、固定式または移動式の加入者ユニット、受信局、送信局、通信局、ポケットベル、または無線環境で動作可能な他の種類の機器を含む。さらに、これらの用語の各々を、本明細書では、同じ意味で使うことができる。
図1を参照して、本発明によるOLPCを実行するために構成された通信局100を示す。本発明を上り回線および/または下り回線において実装することができることが知られている。通信局100は、送信局(図1に示さず)からの通信を含む、さまざまな無線周波数信号を受信する。受信された信号は、アイソレータ110を介して復調装置120に渡される。復調装置120は、受信された信号からベースバンド信号を作り出す。
データ評価機器130は、ベースバンド信号からデータを修復する。誤り検出機器140は、修復データの誤りを検出する。プロセッサ150は、検出された誤りを分析し、受信された通信におけるBLERなどの誤り率を決定する。誤り率は、目標SIRジェネレータ160へのインプットであり、目標SIRジェネレータ160は、プロセッサ150によって提供される誤り率に基づいて目標SIRを生成する。目標SIRは、電力制御情報ジェネレータ170へのインプットである。電力制御情報ジェネレータ170は、どんな種類のILPCが、通信局100が動作しているシステムによって利用されているかによってある程度決まる、適切な電力制御情報を生成する。例えば、UMTS TDDは、下り回線においてオープンループILPCを使用するのに対し、他の種類の無線システムは、クローズドループILPCを使用する。
クローズドループILPCが使用されるところでは、電力制御情報ジェネレータ170は、受信したフレーム/ブロックの測定SIRと目標SIRジェネレータ160によって生成されたSIR目標を比較し、かつ目標電力制御(TPC)命令を生成する。TPC命令により、通信局100と通信する送信機が、自らの電力を増加すべきか、または減少すべきかが表示される。例えば、測定SIRが目標SIRよりも小さい所では、TPC命令は、送信機が自らの電力を増加すべきであることを示し、測定SIRが目標SIRよりも大きい所では、TPC命令は、送信機が自らの電力を減少すべきであることを示す。
オープンループILPCが使用されるところでは、電力制御情報ジェネレータ170は、目標SIRジェネレータ160から提供される目標SIRを単に出力する。この場合、通信局100と通信する送信機は、送信機が自らの電力設定をどのように変更し、目標SIRを達成すべきかを決定することを担当する。
電力制御情報ジェネレータ170によって生成された電力制御情報(すなわち、SIR目標またはTPC命令)は、変調装置180へのインプットである。変調装置180は、送信局(図示せず)への送信情報を調節する。
図2を参照して、本発明によるOLPCプロセス200を示す。一旦、受信局100が通信信号を受信すると(ステップ210)、受信された通信信号は処理され、一連のデータブロックにおけるBLERは測定される(ステップ220)。
測定BLER(BLERmsr)は、最後のNの受信ブロックに基づき、かつ受信ブロックの総数(N)に対する、誤りを有する受信ブロックの数(Ne)の割合である(すなわち、Ne/N)。Nは、BLERが測定される間のスライドウィンドウの幅である。例えば、最近のデータブロックのトラックを保持するために、Nを以下のように決定することができる。
方程式(1):N=K/BLERtarget
Kは定数であり、例えば1より大きいまたは等しい。BLERtargetは、目標BLERの値である。本発明は、最近のNのデータブロックの誤り率を使用するので、目標SIRは、呼がBLER要求に合致する確率を増やす。
受信された通信信号のBLERが測定された後、目標SIR(SIRtarget)は、BLERの値(すなわち、BLERmsrおよびBLERtarget)に基づいて調整される(ステップ230)。目標SIRの調整は、CRCまたは前方誤り訂正(Forward Error Correction)(FEC)などの受信されたデータブロックの誤り検査に基づく。他の誤り検査の仕組みを、本発明の精神および範囲から離れることなく使用可能であるということは当業者によって理解されるだろう。
データブロックの誤り検査結果が許容範囲にある場合、目標SIR(SIRtarget)は、方程式2から4によって決定されることが望ましい。
方程式(2):SIRtarget=SIRtarget*−STEPdown
方程式(3):STEPdown=(1+BLERdown)×BLERtarget×STEPsize
方程式(4):BLERdown=max(−1,1−BLERmsr/BLERtarget
SIRtarget*は、以前の目標SIRであり、STEPsizeは、ジャンプアルゴリズムの収束スピードを決定するパラメータである。
データブロックの誤り検査結果が許容範囲にない場合、目標SIR(SIRtarget)は、方程式5から7によって決定される。
方程式(5):SIRtarget=SIRtarget*+STEPup
方程式(6):STEPup=(1+BLERup)×(1−BLERtarget)×STEPsize
方程式(7):BLERup=min(2,BLERmsr/BLERtarget−1)
SIRtarget*は、以前の目標SIRであり、STEPsizeは、ジャンプアルゴリズムの収束スピードを決定するパラメータである。SIR目標の調整のステップの大きさ(STEPsize)は、測定BLER(BLERmsr)と目標BLER(BLERtarget)との差異によって決まる。例として、BLERtargetが1%に定められると仮定し、100の最後のブロックのCRC状態は、メモリに保持され、測定BLERを計算する(すなわち、N=100)。1.0dBの基本的なSTEPsizeを使用すると、(CRC誤りの場合の)実際のステップの大きさ上昇であるSTEPupは、以下の値をとることができる。
1.1番目の誤りが、過去100ブロック以内で発生した場合、0.99dB
2.2番目の誤りが、過去100ブロック以内で発生した場合、1.98dB
3.3番目の(またはそれより大きい)誤りが、過去100ブロック以内で発生した場合、2.97dB
結果として、SIR目標は、複数の誤りが発生する場合、より積極的に増加し、もっと迅速な修復時間を保証する。同様に、(CRC成功の場合の)ステップの大きさ減少であるSTEPdownは、以下の値をとることができる。
1.最後の100ブロックで誤りが発生していなかった場合、0.02dB
2.最後の100ブロックで1つの誤りが発生していた場合、0.01dB
3.最後の100ブロックで1より多い誤りが発生していた場合、0dB
方程式2から7にしたがって、高いBLERmsrについて、BLERupは増加し、STEPupは、低いBLERmsrについてよりも大きくなる。結果として、SIRtargetの増加は、BLERmsrが増加するので、より大きい。他方、BLERdownが減少する場合、STEPdownは、低いBLERmsrについてよりも高いBLERmsrについてより小さくなる。結果として、BLERmsrは増加するので、SIRtargetは、以前の値であるSIRtarget*からほとんど変化しない。
STEPupが増加するのは、複数のSIRtargetの増加が最近起こった場合であり、STEPdownが増加するのは、SIRtargetの増加が最近起こらなかった場合である。加えて、各データブロックのBLERの変化についてのSIR調整の量は、より大きいので、目標QoSにもっと迅速に収束する。OLPCは、短い呼に応答することができ、短い呼は、少数のトランスポートブロックを即座に送信する。
他の実施形態では、BLERtargetへの収束は、以下の方程式8および9のように、SIRtargetのSTEPdownの形成を変えることによって改善される。
方程式(8):STEPdown=(2×BLERtarget−BLERmsr)×STEPsize
方程式(9):STEPup=STEPsize−STEPdown
このやり方で、測定BLERが目標BLERを超える場合、SIRは重要な領域で減少し、ブロック誤りは、より長い時間の後に発生しやすい。これにより、過去に発生した高いBLERを補正することができる。他方、BLERtargetよりも低いBLERmsrを観測することはSTEPdownの増加につながり、このため、ブロック誤りは、より短い時間の後に発生しやすい。これにより、過去に発生した低いBLERを補正することができる。
図2を参照すると、新たな目標SIRが決定された後、オープンループILPCまたはクローズドループILPCが利用されているか否かしだいで、前者の場合、目標SIRを送信局に送信し、後者の場合、TPC命令を計算し、送信局に送信する(ステップ240)。上記で説明したように、目標SIRおよびTPC命令を、電力制御情報として全体的に参照することができる。ステップ250において、送信局は、送信局に提供される電力制御情報に基づいて、送信通信信号の電力を制御する。
本発明の特徴および要素を、好適な実施形態において特定の組み合わせで説明したけれども、各特徴または要素を単独で(好適な実施形態における他の特徴および要素なしで)または本発明の他の特徴および要素を使用する、若しくは使用しない、様々な組み合わせで使用することは可能である。
本発明によるOLPCを実行するために構成された通信局のブロック図である。 本発明によるOLPCを実行する方法のフロー図である。

Claims (21)

  1. 受信局が、送信局からの受信信号に基づいて電力制御情報を作り出す、無線通信システムにおける上り回線/下り回線の通信の送信電力レベルを制御する方法であって、
    (a)前記受信局でデータブロックを受信すること、
    (b)最後のNの受信データブロックにおける誤りのあるブロックの数をトラッキングし、測定されたブロック誤り率(BLERmsr)を得ること、
    (c)前記BLERmsrおよび目標BLER(BLERtarget)に基づいて目標SIR(SIRtarget)を調整すること、
    (d)電力制御情報を生成すること、および
    (e)前記電力制御情報を、前記送信局の送信電力レベルの制御に用いるために、前記送信局に送信すること
    を備えたことを特徴とする方法。
  2. スライドウィンドウの幅であるNが、Kが1以上の定数であるとき、K/BLERtargetであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記SIR調整は、STEPdownおよびSTEPupを備え、
    前記(c)は、
    (c1)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にある場合、以前のSIRtargetから、前記STEPdownを引くことによって新たなSIRtargetを定めること、および
    (c2)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にない場合、前記STEPupを、前記以前のSIRtargetに加えることによって新たなSIRtargetを定めること
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記STEPdownが、BLERdown=max(−1,1−BLERmsr/BLERtarget)であり、STEPsizeが前記SIR調整の収束スピードを決定するパラメータである、方程式STEPdown=(1+BLERdown)×BLERtarget×STEPsizeによって決定されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記STEPupが、BLERup=min(2,BLERmsr/BLERtarget−1)であり、前記STEPsizeが前記SIR調整の収束スピードを決定するパラメータである、方程式STEPup=(1+BLERup)×(1−BLERtarget)×STEPsizeによって決定されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  6. 前記STEPdownは、前記STEPsizeが前記SIR調整の収束スピードを決定するパラメータである、方程式STEPdown=(2×BLERtarget−BLERmsr)×STEPsizeによって決定され、
    前記STEPupは、前記STEPsizeから前記STEPdownを引くことによって決定されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  7. 前記電力制御情報は、請求項1の(c)で生成された前記目標SIR(SIRtarget)であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記電力制御情報は、目標電力制御(TPC)命令であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記TPC命令は、請求項1の(c)で生成された前記目標SIR(SIRtarget)と測定SIRとの比較に基づいて生成されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 無線通信システムにおける通信の送信電力レベルを制御するワイヤレス送受信ユニット(WTRU)であって、
    (a)送信局からデータブロックを受信する手段と、
    (b)最後のNの受信データブロックにおける誤りのあるブロックの数をトラッキングし、測定されたブロック誤り率(BLERmsr)を得る手段と、
    (c)前記BLERmsrおよび目標BLER(BLERtarget)に基づいて目標SIR(SIRtarget)を調整する手段と、
    (d)電力制御情報を生成する手段と、
    (e)前記電力制御情報を、前記送信電力レベルを制御するために使用される前記送信局に送信する手段と
    を備えたことを特徴とするWTRU。
  11. スライドウィンドウの幅であるNが、Kが1以上の定数であるとき、K/BLERtargetであることを特徴とする請求項10のWTRU。
  12. 前記SIR調整は、STEPdownおよびSTEPupを備え、
    前記WTRUは、
    (e)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にある場合、以前のSIRtargetから、前記STEPdownを引くことによって新たなSIRtargetを定める手段と、
    (f)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にない場合、前記STEPupを、前記以前のSIRtargetに加えることによって新たなSIRtargetを定める手段と
    をさらに備えたことを特徴とする請求項10に記載のWTRU。
  13. 送信局からの受信信号に基づいて前記送信局についての電力制御情報を作り出し、無線通信システムにおける通信の送信電力レベルを制御するアクセスポイント(AP)であって、
    (a)前記受信局でデータブロックを受信する手段と、
    (b)最後のNの受信データブロックにおける誤りのあるブロックの数をトラックするために構成された誤り検出機器と、
    (c)誤り率を生成するために構成されたプロセッサと、
    (c)前記誤り率および目標誤り率に基づいて目標SIR(SIRtarget)を計算するために構成された目標SIRジェネレータと、
    (d)電力制御情報を生成するために構成された電力制御情報ジェネレータと、
    (d)前記電力制御情報を、前記送信局の送信電力レベルを制御するために使用する前記送信局に送信する手段と
    を備えたことを特徴とするAP。
  14. 前記電力制御情報ジェネレータは、前記APが実装されているシステムが、クローズドループのインナーループ電力制御を利用する目標電力制御(TPC)命令を生成することを特徴とする請求項13に記載のAP。
  15. 前記TPC命令は、測定SIRと目標SIR(SIRtarget)との比較に基づいて生成されることを特徴とする請求項14に記載のAP。
  16. 送信局からの受信信号に基づいて前記送信局についての電力制御情報を作り出し、無線通信システムにおける通信の送信電力レベルを制御するワイヤレス送受信ユニット(WTRU)であって、
    (a)前記受信信号を一連のデータブロックに処理するために構成されたデータ評価機器と、
    (b)最後のNの受信データブロックにおける誤りを検出するために構成された誤り検出機器と、
    (c)前記最後のNのデータブロックの測定されたブロック誤り率(BLERmsr)を決定するために構成されたプロセッサと、
    (d)前記(BLERmsr)および目標BLER(BLERtarget)に基づいて前記送信局の目標SIR(SIRtarget)を生成するために構成された目標SIR(SIRtarget)ジェネレータと、
    (e)前記送信局の送信電力レベルを制御するために、前記送信局によって使用される電力制御情報を生成するために構成された電力制御情報ジェネレータと
    を備えたことを特徴とするWTRU。
  17. スライドウィンドウの幅であるNは、Kが1以上の定数であるとき、K/BLERtargetであることを特徴とする請求項16に記載のWTRU。
  18. 前記目標SIR(SIRtarget)ジェネレータは、STEPdownおよびSTEPupを備え、
    前記WTRUは、
    (f)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にある場合、以前のSIRtargetから、前記STEPdownを引くことによって新たなSIRtargetを定める手段と、
    (g)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にない場合、前記STEPupを、前記以前のSIRtargetに加えることによって新たなSIRtargetを定める手段と
    を備えたことを特徴とする請求項16に記載のWTRU。
  19. ワイヤレス送受信ユニット(WTRU)が、送信局からの受信信号に基づいて前記送信局についての電力制御情報を提供する、無線通信システムにおける通信の送信電力レベルを制御するアクセスポイント(AP)であって、
    (a)前記受信信号を一連のデータブロックに処理するために構成されたデータ評価機器と、
    (b)最後のNの受信データブロックにおける誤りを検出するために構成された誤り検出機器と、
    (c)前記最後のNのデータブロックの測定されたブロック誤り率(BLERmsr)を決定するために構成されたプロセッサと、
    (d)前記(BLERmsr)および目標BLER(BLERtarget)に基づいて前記送信局の目標SIR(SIRtarget)を定めるために構成された目標SIRジェネレータと、
    (e)前記送信局の送信電力レベルを制御するために、前記送信局によって使用される、電力制御情報を生成するために構成された電力制御情報ジェネレータと
    を備えたことを特徴とするAP。
  20. スライドウィンドウの幅であるNは、Kが1以上の定数であるとき、K/BLERtargetであることを特徴とする請求項19に記載のAP。
  21. 前記目標SIR(SIRtarget)を定めることは、STEPdownおよびSTEPupを備え、
    前記APは、
    (d1)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にある場合、以前のSIRtargetから、前記STEPdownを引くことによって新たなSIRtargetを定める手段と、
    (d2)CRC検査の結果が、前記受信データブロックにおいて許容範囲にない場合、前記STEPupを、前記以前のSIRtargetに加えることによって新たなSIRtargetを定める手段と
    をさらに備えたことを特徴とする請求項19に記載のAP。
JP2006541314A 2003-11-17 2004-11-17 無線通信システムにおける、上り回線/下り回線の通信の送信電力レベルを制御するための方法、アクセスポイント、およびwtru Expired - Fee Related JP4571948B2 (ja)

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