JP3928812B2 - テレコミュニケーションネットワークにおける情報転送クオリティの保証 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、情報パケットがコードで保護されそして少なくとも２つの送信周期にインターリーブされるときに、例えば、ＴＤＭＡ技術で実施されるシステムでは無線バーストにおいて又はＣＤＭＡ技術で実施されるシステムでは電力調整周期において情報パケットの情報転送のクオリティを保証する方法に係る。
先行技術の説明
デジタルテレコミュニケーションシステムにおいてスピーチ及びデータを転送する場合に、転送される信号のクオリティを低下するような転送エラーが転送リンクに発生する。送信されるべきデジタル信号のエラー修正、例えば、チャンネルコード化及び／又は再送信や、ビットのインターリーブにより、送信のクオリティ及び転送エラー裕度が改善される。チャンネルコード化においては、送信されるべきデータに冗長データが追加され、これにより、たとえ信号が転送中に歪んでも、受信器において元のデータを欠陥なく検出することができる。チャンネルコード化は、例えば、コンボリューションコード化又は繰り返しコード化として実行することができる。再送信は、独立して又は例えばチャンネルコード化に加えて転送エラーを修正するのに使用されるもので、チャンネルコード化送信におけるエラーは、歪んだフレームの再送信によって修正される。送信されるべきビットのインターリーブにおいては、信号の隣接ビットが多数の無線バーストへと広げられるように、多数のコードワードのビットが互いに混合される。図２は、スピーチバーストＳ１、Ｓ２及びＳ３を無線バーストＲ１−Ｒ６へとインターリーブする状態を示す。図示された例では、各スピーチバーストＳ１−Ｓ３が４つの次々の無線バーストへとインターリーブされる。インターリーブにより、たとえ全無線バーストが情報転送中に失われるようなことがあっても、依然として、信号を検出することができる。
添付図面の図１は、ＧＳＭシステム（移動通信用のグローバルシステム）の簡単なブロック図である。移動ステーションＭＳは、無線経路を経て、あるベーストランシーバステーションＢＴＳに接続され、図１のケースでは、ベーストランシーバステーションＢＴＳ１に接続される。ベースステーションサブシステムＢＳＳは、ベースステーションコントローラＢＳＣと、それに属するベーストランシーバステーションＢＴＳとを備えている。移動サービス交換センターＭＳＣには、通常、多数のベースステーションコントローラＢＳＣが所属する。移動サービス交換センターは、他の移動サービス交換センターに接続され、そしてゲートウェイ移動サービス交換センター（ＧＭＳＣ）を経て、ＧＳＭネットワークは、他のネットワーク、例えば、公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮ、別の公衆地上移動ネットワークＰＬＭＮ又はＩＳＤＮネットワークに接続される。全システムは、オペレーション・メンテナンスセンターＯＭＣにより監視される。
移動通信システムでは、ネットワークのノイズレベルを減少しそして無線経路におけるフェージングを補償するために移動ステーションＭＳ及び／又はベーストランシーバステーションＢＴＳにおいて送信電力制御が行なわれる。電力制御は、一般的に、受信信号のクオリティを保ちながら、受信信号をできるだけ低いほぼ一定の同じ電力レベルに保持することを目的とする。移動通信ネットワークと移動ステーションとの間の無線通信における信号及び／又は電力レベルが所望のレベルより下がったときには、無線通信を改善するためにベーストランシーバステーションＢＴＳ及び／又は移動ステーションＭＳにおいて送信電力の制御が行なわれる。移動ステーションＭＳの送信電力は、通常、特定の電力制御アルゴリズムの助けにより固定ネットワークから制御される。移動ステーションＭＳは、それにサービスするセルのベーストランシーバステーションＢＴＳ１から受信したダウンリンク信号の受信レベル（電界強度）及びクオリティを測定し、一方、そのサービスセルのベーストランシーバステーションＢＴＳ１は、移動ステーションＭＳから受信したアップリンク信号の受信レベル（電界強度）及びクオリティを測定する。これらの測定結果と、確立された電力制御パラメータとに基づいて、電力制御アルゴリズムは、適当な送信電力レベルを決定し、これが電力制御コマンドにおいて移動ステーションＭＳに通知される。電力制御は、コール中に連続的に行なわれ、例えば、ＴＤＭＡ型のＧＳＭシステムでは通常１秒に２回、そしてＣＤＭＡ型のＵＭＴＳ−ＷＣＤＭＡシステム（ユニバーサル・モービル・テレコミュニケーション・システム）では１秒に１６００回実行される。
時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術で実施される無線システムでは、信号が無線バーストにおいて無線経路を経て転送され、その幾つかは、トラフィックの使用に指定され、例えば、スピーチバースト又はユーザデータの送信に指定される。時々、このようなトラフィックチャンネルは、トラフィック使用以外のために奪われ、例えば、過度な信号伝送の必要性が予想外に生じたときに（バースト内信号伝送）、信号伝送のために奪われる。従って、その奪われた無線バーストにおいて送信するように意図された情報は、送信されないが、情報はコード化及びインターリーブされているために、受信した無線バーストから、転送されるべき情報を解釈することができる。しかしながら、情報パケットの終りの情報が転送経路上で転送エラーの影響を受けるので、情報が完全に失われる可能性、例えば、スピーチバースト全体が失われる可能性が著しく高くなる。
コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）無線システムでは、機能が拡散スペクトル通信をベースとしたものになる。送信されるべきデータ信号は、特殊なハッシュコードで乗算され、従って、送信は広帯域の無線チャンネルヘと広がる。これにより、多数のユーザが同じ広帯域無線チャンネルを同時に使用して、異なるハッシュコードで処理されたＣＤＭＡ信号を送信することができる。従って、ＣＤＭＡシステムでは、各加入者の特殊なハッシュコードが、ＴＤＭＡシステムにおけるタイムスロットと同じ意味で、システムにトラフィックチャンネルを形成する。必要なときには、トラフィックチャンネルの１つ以上の電力制御周期を信号伝送使用のために奪うことができ、これにより、その電力制御周期に送信されるべきであった情報は、送信されないことになる。他の使用のために電力制御周期が奪われると、ＴＤＭＡシステムにおいて無線バーストが奪われたのと同様に、情報パケットが失われる確率が高くなる。
不連続送信（ＤＴＸ）とは、送信されるべき信号が、例えば、スピーチの休止時間中に、受信者にとって重要な情報を含んでいないときに、無線経路を経て行なわれる移動ステーション又はベーストランシーバステーションの送信を遮断できる機能を意味する。その目的は、移動ステーションにとって非常に重要である送信器の消費電流を減少すると共に、ネットワークのノイズレベルを下げることである。不連続送信は、一般に、デジタル移動通信システムに関連して知られている。送信されるべき信号のスピーチアクティビティは、移動ステーション及びベーストランシーバステーションにおいて監視され、そしてスピーチ情報が存在しないときに無線経路への送信が遮断される。スピーチが再び始まったときには、スピーチがコード化されそして適切なタイムスロットにおいて無線経路へ送信される。例えば、ＦＲＡＭＥＳ ＦＭＡ１に基づき、ＷＢ−ＴＤＭＡ（広帯域時分割多重アクセス）技術で実施される無線システムでは、ＷＢ−ＢＥＴＨプロトコルがユーザの置き換えを許し、即ち接続が遮断され、そして送信遮断中に無線バーストが他の使用のために引き継がれ、そしてスピーチが再開したときに接続が再び迅速に設定される。ここで、ユーザは、通常、スピーチクオリティの何らかの減少からチャンネルが空き状態になったという通知を受けない。しかしながら、例えば、無線バーストを送信するための空きチャンネルがベーストランシーバステーションに瞬間的に存在しないときや、無線経路において信号コマンドが衝突したときには、必要とされる迅速さで接続を再確立できない状態が問題となる。従って、無線バーストを送信できないときには１つ以上の無線バーストの情報が失われる。たとえ１つの無線バーストが送信されなくても、この非送信に加えて他の転送エラーが転送経路上に生じるので、部分的に失われたスピーチバーストがロスになる確率は非常に高くなる。
従って、上記情報転送状態の問題は、無線バースト又は電力制御周期に含まれたスピーチバーストのロスを招き、ひいては、当該スピーチバーストが失われる確率を相当に高める。加えて、スピーチのクオリティも影響を受ける。
発明の要旨
本発明の目的は、特に、１つ以上の送信周期に何らかの理由で送信が行なわれなかったときに、コード化されそしてインターリーブされた情報パケットが失われる確率を減少することである。
この目的は、独立請求項１及び８に記載の本発明の方法によって達成される。本発明の特定の実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明は、一部分が送信されなかった情報パケットの少なくとも一部分を含む少なくとも１つの送信周期中に送信器が送信電力を増加するという考え方をベースとする。送信電力の増加は、少なくとも１つの送信周期に送信が行なわれなかったときに実行される。情報パケットが多数の送信周期と周期の間にコード化されそしてインターリーブされるときには、送信周期の増加割り当てにより、送信されるべきそれら送信周期における転送エラーが減少されると共に、情報パケットが完全に失われるか又は情報転送のクオリティが影響を受けるおそれが少なくされる。失われた情報は、送信電力を増加することによって継ぎ合わせされる。本発明による別の方法では、少なくとも１つの送信周期に送信が行なわれないとき及び送信電力の増加により情報パケットを救済できるときに、少なくとも１つの送信周期に対して送信電力の増加が行なわれる。
この説明において、送信周期とは、電力制御を実行できないコヒレントな周期、即ち電力制御が最大の頻度で行なわれるときに２つの連続する電力制御間の周期を意味する。送信周期は、ＴＤＭＡシステムでは１つの無線バーストを含み、そしてＣＤＭＡシステムでは１つの電力制御周期を含む。
本発明による方法の効果は、例えばスピーチの休止時間中にチャンネルが解除され及び他の使用のために無線バーストが詐取されることによりスピーチクオリティが低下するおそれがほとんどないことである。
本発明による方法の別の効果は、転送経路に余計なトラフィック又は信号を生じないことである。
更に、本発明による方法の効果は、情報パケットが失われる確率の増加を迅速に補償できることである。
又、本発明は、再送信の必要性が減少されることによりセルの容量が増加するという効果も達成する。
又、本発明による方法の効果は、先ず始めに送信周期に送信が行なわれないために受信が行われないことを送信器が確実に知っているので、実際に必要なときに送信電力の増加を目標にできることである。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面の図３ないし６に示す例を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にとって重要な移動通信ネットワークの部分を示す図である。
図２は、情報パケットを多数の無線バーストへと公知技術でインターリーブするところを示す図である。
図３は、１つの無線バーストが送信されないときに無線バーストの送信電力に対する本発明による方法の第１の実施形態の作用を示す図である。
図４は、１つの無線バーストが送信されないときに無線バーストの送信電力に対する本発明による方法の第２の実施形態の作用を示す図である。
図５は、本発明による方法の第１及び第２の実施形態を示すフローチャートである。
図６は、本発明による方法の第３の実施形態を示すフローチャートである。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、移動通信システムに関連して適用することができる。以下、本発明は、主としてデジタルＧＳＭ移動通信システム及びＦＲＡＭＥＳ ＦＭＡ１無線ネットワークに関連して一例として詳細に説明する。図１は、上述したＧＳＭネットワークの構造を示す。ＧＳＭシステムの詳細な説明については、ＧＳＭ推奨勧告及び文献「移動通信用のＧＳＭシステム(The GSM System for Mobile Communications)」、Ｍ．モーリ及びＭ．ポーテット、パライゼウ、フランス、１９９２年、ＩＳＢＮ：２−９５０７１９０−０−７を参照されたい。
以下、本発明は、図３を参照し、本発明の第１の実施形態について詳細に説明する。
図３は、無線バーストＲ３２が何らかの理由で送信されないとき、例えば無線バーストが他の使用のために奪われたとき、又はＤＴＸ遮断の後に空きチャンネルがしばらく見つからないときの本発明による方法の機能を示している。図示されたコード化スピーチバーストＳ１及びＳ２は、４つの連続する無線バーストへとインターリーブされる。スピーチバーストＳ１の第２の１／４が送信されないときには、スピーチバーストＳ１を含む他の無線バーストの送信電力が本発明により増加され、図３に示す例では、無線バーストＲ３３及びＲ３４の送信電力が増加される。又、スピーチバーストＳ２の第１の１／４も送信されず、従って、本発明により、スピーチバーストＳ２を含む他の無線バーストの送信電力が増加され、図３に示す例では、バーストＲ３３及びＲ３４に加えて、無線バーストＲ３５の送信電力が増加される。無線バーストＲ３６は、失われた無線バーストＲ３２と共通のスピーチバーストを形成する情報の部分をもはや保持しないので、通常の現状電力で送信される。
図４は、本発明による方法の第２の実施形態を示す。送信器が無線バーストの非送信を予想できる場合には、本発明の方法は、送信されない無線バーストの前に送信されるべき無線バーストであって同じスピーチバーストの部分の送信に関連した無線バーストにも適用することができる。図４に示す状態では、送信器は、例えば、信号が詐取されたために無線バーストＲ４２を送信できないことを前もって知っている。本発明によれば、送信器は、無線バーストＲ４２において失われるスピーチバースト部分の他の部分が中継されるところの無線バーストの送信電力を増加する。従って、スピーチバーストＳ１を含む無線バーストＲ４１、Ｒ４３及びＲ４４は、増加された送信電力で送信され、これに加えて、スピーチバーストＳ２を含む無線バーストＲ４５も、増加された送信電力で送信される。スピーチバーストに関連した他の無線バーストを増加された送信電力で送信できると共に、本発明の方法から完全な利益を導出できるよう確保するためには、インターリーブの深さをｎとすれば、無線バーストの非送信がｎ−１バースト前に分からねばならない。
図５は、本発明による方法の第１及び第２の実施形態のフローチャートである。ポイント５１において、何らかの無線バーストが送信されないかどうかを見出すためのチェックが行なわれる。このフローチャートにおいて、無線バーストが他の使用のために奪われたとき、又はＤＴＸ遮断の後に空きチャンネルが瞬時に見つからないときには、ポイント５３への移行が行なわれる。ポイント５３では、送信されない無線バーストと共通の情報パケットの部分を含む他の無線バーストが識別される。この点において、送信器が無線バーストの非送信を予知できるかどうかに基づき、送信されない無線バーストの前に送信されるべき無線バースト及び／又は送信されない無線バーストの後に送信されるべき無線バーストであって同じ情報パケットに関連した無線バーストの識別がなされる。ポイント５５では、これらの識別された他の無線バーストの送信電力が、予め確立された方法で増加される。
本発明の他の実施形態では、失われた送信周期と同じ情報パケットを含む少なくとも１つの送信周期、例えば、無線バーストの１つについて、送信電力が増加され、これにより、情報パケットが失われるおそれが少なくされる。しかしながら、送信電力は、失われた情報に関連したできるだけ多くの送信周期について増加されるのが好ましい。
図６は、本発明による方法の第３の実施形態を示すフローチャートである。ポイント６１において、無線バーストが送信されないかどうかのチェックが行なわれる。このフローチャートでは、例えば、無線バーストが他の使用のために奪われたとき、又はＤＴＸ遮断の後に空きチャンネルが瞬時に見つからないときには、ポイント６３への移行が行なわれる。ポイント６３では、送信されない無線バーストに共通の情報パケットの部分を含む無線バーストが、非送信の前及び／又は後に、識別される。ポイント６４では、本発明による送信電力の増加により情報パケットを依然として救済できるかどうかのチェックが行なわれる。このチェックは、例えば、失われた無線バーストの数及びインターリーブ深さの関係をコード化深さと比較するか、又は情報パケットが失われる確率を何らかの他の方法で推定することにより行なわれる。情報パケットをおそらく救済することができ、即ち本発明による送信電力の増加の後に、情報パケットが失われる確率が充分に低くなり、これにより、情報パケットをおそらく受け取って解釈できる場合には、ポイント５５において、早期に識別された他の無線バーストの送信電力が、予め確立された何らかの方法で増加される。しかしながら、情報パケットに関連した多数の無線バーストが失われて、たとえ残りのバーストの送信電力を増加しても情報を首尾良く転送できない場合には、情報パケットの残りの部分が送信されず、無線バーストの送信電力は増加されない（ポイント６７）。
本発明による送信電力の増加は、異なるやり方で実施することができ、例えば、電力をある定数例えば３ｄＢだけ増加するか、送信電力を最大電力まで増加するか、或いは送信電力がインターリーブ周期中に一定に保たれ、即ち送信エネルギーが各インターリーブ周期中に同じに保たれるようにして実施することができる。又、送信電力は、例えば、情報パケットを依然として救済できるときだけ増加するようにしてもよい。その他、情報パケットの他の部分の送信には全く意義がなく、ネットワークのノイズレベルは、本発明の第３の実施形態について上述したように、情報パケットの残りの部分を送信しないことにより低下することができる。送信電力の増加により得られる利益は、例えば、失われた無線バーストの数及びインターリーブ深さの関係をコード化深さと比較することにより推定することができる。例えば、スピーチバーストが４つの無線バーストへとインターリーブされそしてコンボリューションコード化深さが１／２である場合には、２つの無線バーストが失われたときに本発明の方法を使用することは価値のあることであるが、スピーチバーストの中継から３つの無線バーストが送信されない場合には、送信電力を増加してもスピーチバーストを救済することができない。新たな増加される送信電力は、例えば、次の式に基づいて定義することができる。

但し、ＮｅｗＴｘＰは、増加された送信電力であり、ＯｌｄＴｘＰは、現状の送信電力であり、ＭａｘＴｘＰは、最大送信電力であり、ｉ＿ｓｉｚｅは、インターリーブ深さであり、ｌｏｓｔ＿ｓｌｏｔは、インターリーブ周期中に失われた無線バーストであり、そしてｃｏｄｉｎｇ＿ｒａｔｅは、コード化深さである。無線バーストの新たな増加された送信電力は、例えば、無線バーストが多数のスピーチバーストの情報を含むときに、デコードすることのできる第１のスピーチバーストに基づいて定義される。上記の式により計算された増加された送信電力は、適当な電力レベルに丸められる。無線バーストの一部分のみが他の使用のために奪われる場合には、ｌｏｓｔ＿ｓｌｏｔは、全ての情報ビットに対する奪われた情報ビットの関係として定義される。
本発明の効果的な実施形態では、接続設定の始めに、例えば、コール設定の始めに、本発明の機能を使用し始めることが許され即ち必要なときに本発明により所要の無線バーストにおいて送信電力を増加することが許される信号がネットワークからターミナル装置へ送られる。この許可を受け取ると、ターミナル装置は、必要ならば、情報転送接続中に本発明の機能を実行する。
添付図面及びそれを参照した以上の説明は、本発明の考え方を例示するものに過ぎない。本発明による方法の細部は、請求の範囲内で種々変更することができる。主としてスピーチバーストの送信に関連して本発明を説明したが、本発明の方法は、例えば、データ送信のような他の種類の送信にも使用できる。本発明の方法は、種々の種類のチャンネルコード化及びインターリーブに関連して、特に、スピーチ転送のような遅延感知サービスにおいてパケット形態及び回路交換送信の両方に使用するのに適している。本発明の機能は、移動通信システムにおいてベーストランシーバステーション及び／又は移動ステーション／ターミナル装置で実施するのに適している。又、本発明の方法は、ＴＤＭＡ及びＣＤＭＡシステムにおいて送信周期の非送信の上記状態以外にも使用することができ、例えば、同期が一時的に失われた場合や、何らかの他の誤った機能又は測定機能が例えば無線バーストのような少なくとも１つの送信周期の非送信を生じる場合にも使用することができる。

Claims (19)

1. 移動通信ネットワークにおいて情報転送のクオリティを保証する方法であって、情報が送信周期に転送されそして送信されるべき情報パケットがコード化されて送信周期へとインターリーブされる方法において、
   複数の送信周期のうちの少なくとも１つの送信周期が少なくとも１つの情報パケットの少なくとも一部分を送信しないことに応答して、前記少なくとも１つの情報パケットの別の部分の送信に指定された少なくとも別の１つの送信周期の送信電力の増加を許可するための命令を情報転送当事者間で信号伝送し、
   前記少なくとも別の１つの送信周期の送信電力を増加する、
   という段階を含むことを特徴とする方法。
2. 送信が行われない送信周期の後に送信されるべき送信周期であって同じ情報パケットの送信に関連した送信周期について送信電力が増加される請求項１に記載の方法。
3. 非送信を予想できるときに、送信されるべき送信周期に先行する送信周期であって同じ情報パケットの送信に関連した送信周期について送信電力を増加する請求項１又は２に記載の方法。
4. 予め確立された定数で送信電力を増加する請求項１に記載の方法。
5. インターリーブ周期中に送信される電力が予め確立された全電力に等しくなるように送信電力を増加する請求項１に記載の方法。
6. 送信周期の増加される送信電力は、デコードすることのできる第１情報パケットに基づいて決定される請求項４又は５に記載の方法。
7. 送信電力は、最大電力まで増加される請求項１に記載の方法。
8. 情報転送が開始される前に情報転送の一部分を受け持つ当事者間に方法の導入が通知される請求項１に記載の方法。
9. 移動通信ネットワークにおいて情報転送のクオリティを保証する方法であって、情報が送信周期に転送されそして送信されるべき情報パケットがコード化されて送信周期へとインターリーブされる方法において、
   同じ情報パケットの一部分を含む少なくとも１つの送信周期に送信が行われないときに、情報パケットが失われる確率を推定し、そして
   送信電力の増加により、情報パケットが失われる確率が充分減少されるときに、同じ情報パケットの別の部分を含む少なくとも１つの送信周期について送信電力を増加することを特徴とする方法。
10. 送信電力を増加しても、情報パケットが失われる確率を充分に減少できないときには、情報パケットの残り部分を送信しない請求項９に記載の方法。
11. 送信が行なわれない送信周期の後に送信されるべき送信周期であって同じ情報パケットの送信に関連した送信周期について送信電力が増加される請求項１０に記載の方法。
12. 非送信を予知できるときに、送信されない送信周期に先行する送信周期であって同じ情報パケットの送信に関連した送信周期について送信電力を増加する請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 予め確立された定数で送信電力を増加する請求項９に記載の方法。
14. インターリーブ周期中に送信される電力が予め確立された全電力に等しくなるように送信電力を増加する請求項９に記載の方法。
15. 送信周期の増加される電力は、デコードすることのできる第１情報パケットに基づいて決定される請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 送信電力は、最大電力まで増加される請求項９に記載の方法。
17. 情報転送が開始される前に情報転送の一部分を受け持つ当事者間に方法の導入が通知される請求項１０に記載の方法。
18. 送信周期において情報を送信するためのベーストランシーバステーションにおいて、
    情報パケットをコード化して送信周期へとインターリーブする手段と、
    複数の送信周期のうちの少なくとも１つの送信周期が少なくとも１つの情報パケットの少なくとも一部分を送信しないことに応答して、前記少なくとも１つの情報パケットの別の部分の送信に指定された少なくとも別の１つの送信周期の送信電力の増加を許可するための命令を移動ステーションとの間で信号伝送する手段と、
    前記少なくとも別の１つの送信周期の送信電力を増加する手段と、
    を備えることを特徴とするベーストランシーバステーション。
19. 送信周期において情報を送信するための移動ステーションにおいて、
    情報パケットをコード化して送信周期へとインターリーブする手段と、
    複数の送信周期のうちの少なくとも１つの送信周期が少なくとも１つの情報パケットの少なくとも一部分を送信しないことに応答して、前記少なくとも１つの情報パケットの別の部分の送信に指定された少なくとも別の１つの送信周期の送信電力の増加を許可するための命令をベースステーションとの間で信号伝送する手段と、
    前記少なくとも別の１つの送信周期の送信電力を増加する手段と、
    を備えることを特徴とする移動ステーション。

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