JP2001520852A - ディジタル移動無線システムの消費電力削減方法及び移動無線局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディジタル移動無線システムにおける移動無線局の消費電力削減方法が提案されている。ページングブロックの早めのフレームに測定処理を割り込ませることにより、近隣セルＢＣＣＨキャリアの測定が当該ページングブロックの最後のフレームにおいて行われることが回避される。これにより、移動無線局は、早い時点でパワーダウンモードに移行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ディジタル移動無線システムの消費電力削減方法及び移動無線局 技術分野 本発明は、請求項１のプリアンブルで定義したようなディジタル移動無線シス テムにおける消費電力削減方法に関する。 本発明はさらに、移動無線局に関する。 背景技術 このような消費電力削減方法は、ＥＴＳＩにより発行された１９９７年３月、 第９版、欧州通信規格原案ＥＴＳ ３００ ５７８の６．６章及び６．６．１章、 “GSM Digital cellular telecommunications system(phase 2);Radio subsyste m link control(GSM 05.08)”（ＧＳＭディジタルセルラー通信システム（フェ ーズ２）；無線サブシステムリンク制御（ＧＳＭ ０５．０８））に記述されて いる。一般に、ＧＳＭシステムの如きディジタル移動無線システムにおいては、 ＲＦ電力制御を用いて、当該無線リンクの品質を維持しながら、移動局又は基地 局サブシステムが必要とする送信電力を最小化している。こうした送信電力レベ ルの最小化によって、共用チャネルのユーザへの干渉（混信）が減少する。さら に、移動局においては、バッテリーの寿命が延びるとコール時間や待機時間が増 すので、電力を節約することが重要である。この電力節減の理由のために、移動 局機器の製造業者は、移動局機器の電力消費量を削減させるために絶えず努力し ている。前記ＥＴＳＩ資料の６．６章では、移動局が、セルの選択を終了し当該 セル再選択タスクを開始する際、アイドルモードにおいて（すなわち活動停止中 に）、出来る限り素早く最も強力な６つの非稼働キャリアのＢＣＣＨ情報と同期 しかつこれを読み取るべきことを規定している。このような非稼働キャリアは、 近隣セルに割当てられるのが普通であるが、稼働セルに割当てることも可能であ る。マルチバンド移動局では、当該最強非稼働キャリアが異なる周波数バンドに 属しうる。 このようなＢＣＣＨ情報は、ＢＣＣＨキャリアを介して放送される。ＧＳＭにお いて、無線周波数チャネルは規定されており、また番号は当該システムが利用可 能な全ての無線周波数チャネルに割り当てられている。それぞれのセルは、セル 割当て（セルアロケーション）として規定されており、これらチャネルのサブセ ットを割り当てられる。ＢＣＣＨキャリアは、セル割当ての特別な無線周波数の チャネルであり、このキャリア又はチャネルを使用して、同期情報及び前記一般 情報を搬送する。かかる情報には、ページングチャネル、ランダムアクセスチャ ネル及び移動局とＧＳＭネットワークとの間の無線リンクを設定するのに用いら れるアクセス許可チャネルなどのいわゆる共通制御チャネルの構成が含まれる。 ６．６．１章では、非稼働セルＢＣＣＨキャリアの、当該移動局がアイドルモー ドにある間のこのような監視（モニタリング）についてもっと詳細に説明されて いる。電力消費量を最小化するために、ＤＲＸ（受信中断機能：Discontinuous Reception）を使用する（すなわち、ページングブロックが正当でないときにパ ワーダウンする）移動局は、それらが聞くことを要求されているページングブロ ックのフレームの間における非稼働セルＢＣＣＨキャリアの信号強度を監視する べきである。かかる移動局は、この測定ルーチンにおいて、現在稼働中のセル（ すなわち、当該移動局が機能を確立させているところのセル）のＢＣＣＨキャリ アを含ませるべきである。これにより、受信レベル測定サンプルは、幾つかの非 稼働セルＢＣＣＨキャリア及び各ページングブロック中の稼働キャリアを引き受 けることが可能である。故に、この記述されたシステムにおいては、ＤＲＸを使 用する移動局は、ページングブロック毎に少なくとも７回の電力測定を行うべき ものである。代表的には、ページングブロックが４つのフレームを有し、移動局 がフレーム毎に非稼働キャリアの測定を２回実行することが可能である。かくし て、このような例においては、当該移動局が４番目のフレームの後にパワーダウ ンモードに入るしかないのである。 発明の開示 本発明の目的は、移動無線局がアイドルモードにあって非稼働セルのキャリア の監視を実行している間に、移動無線システムにおける電力消費量を削減し、ペ ージングブロック中の電力測定を迅速化することのできる消費電力削減方法を提 供することである。 この目的のために、請求項のプリアンブルで定義したような消費電力削減方法 は、請求項１の特徴付けられた部分で請求したような特徴を有する。これにより 、その移動局が最も短い実現可能時間内でパワーダウン状態となることができる ように当該ページングブロックの最後のフレームにおいて電力測定がなされるこ とが回避される。したがって、このフェーズにおいては、最適な消費電力の削減 がなされるのである。 本発明は、次のような見識に基づいている。すなわち、等化のようなタスクに 比べ、キャリアの監視を行うときにはシンセサイザの安定化にはそれほど厳しく ない要求が当てられるべきであるという現実について多大な利点を奏し得る。こ れにより、より多くの測定を１フレーム内に割り込ませることができるのである 。さらに、何としてもその最後のページングブロックを読み取るべきである一方 で、当該ページングブロックの最後のフレーム中はキャリア測定をなすことを避 けるべきであることが分かったのである。 請求項２には、一実施例が記載されている。これにより、追加の測定又は複数 測定処理は、ページングブロックの最後のフレームに先行するフレーム（群）に わたって分散させることができる。 図面の簡単な説明 以下、本発明を、例示により、添付図面を参照しつつ説明する。かかる図面中 、 第１図は、本発明によるディジタル移動無線システムを概略的に示し、 第２図は、本発明による移動無線局のブロック図を示し、 第３図は、無線基地局のブロック図を示し、 第４図は、ＴＤＭＡフレームを示し、 第５図は、物理チャネルを介して搬送すべき論理チャネルの組み合わせを示し 、 第６図は、電力測定を実行する従来技術のタイミングダイアグラムを示し、 第７図は、本発明による消費電力削減方法を表すタイミングダイアグラムを示 す。 これらの図を通して、同一の参照符号は、同一の機能又は特徴に対して用いら れている。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、本発明によるディジタル移動無線システム１を概略的に示している 。このシステム１は、多数の基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３，ＢＳ４，ＢＳ５， ＢＳ６及びＢＳ７を備え、これら基地局がカバーする無線セル（又は単位区域） 又は無線ゾーン（又は領域）において移動無線局のために機能する。かかるセル は、六角形の構造体として示される。移動無線局ＭＳ１及びＭＳ２は、第１図に 示される。この移動無線局は、無線基地局ＢＳ１に近いため、最も可能性のある ＢＳ１が稼働基地局であり、ＢＳ２からＢＳ７は、隣接又は周辺基地局すなわち 最も稼働してない可能性のある基地局である。移動無線局ＭＳＩからの破線は、 この移動無線局ＭＳＩが移動無線システム１内を放浪して移動していることを示 している。この移動無線局ＭＳＩが放浪して移動しているときには、他の基地局 が稼働局になることもある。さらに、多数の基地局に結合される基地局コントロ ーラＢＳＣを示しているが、ここでは、無線基地局ＢＳ１，ＢＳ５及びＢＳ６を 例として挙げている。この基地局コントローラＢＳＣは、移動体切換えセンタ（ モバイル交換センタ）ＭＳＣに結合されており、この移動体切換えセンタＭＳＣ にはさらに、基地局コントローラが結合可能となっている。移動体切換えセンタ の幾つかは、有線電話ＷＰＨの如き固定網（ネットワーク）の加入者の公衆交換 電話網ＰＳＴＮへのゲートを有する。この固定網ＰＳＴＮには、他の移動電話シ ステムも結合できる。様々なオペレータによって動作させられる移動電話システ ムは、地理的に分離又は重なり合った領域をカバーでき、また同じ周波数帯域を 共有したり又は複数の異なる周波数帯域で動作することもできる。周波数は、原 則として種々のシステムが互いに干渉しないように、それぞれ異なるオペレータ に割り当てられる。このようなディジタル移動無線システム１は、９００ＭＨｚ 帯域で 動作するＧＳＭシステム及び／又は１８００ＭＨｚ帯域で動作するＤＣＳ１８０ ０システム、或いは同一又は異なるオペレータにより動作させられるシステムの いずれの組み合わせであってもよい。本例では、当該移動無線システムは、ＧＳ Ｍ及び／又はＤＣＳ１８００システム及び／又はＰＣＳ（１９００ＭＨｚ帯域で 動作するＤＣＳ１８００の米国変形例バージョン）相当であるため、当該システ ムは単一、２つ又は３つの帯域のシステムとすることができる。もう１つの組み 合わせは、Ｅ−ＧＳＭ（拡張ＧＳＭ:Extended GSM）＋ＤＣＳ１８００＋ＰＣＳ とすることである。ＥＴＳＩ（欧州通信規格学会）が規格化したＧＳＭシステム は、２つの２５ＭＨｚ帯域を有するディジタル移動無線システムである。かかる ２つの２５ＭＨｚ帯域は、移動局が当該ネットワークに送信する８９０〜９１５ ＭＨｚのアップリンク帯域（換言すれば上り結合帯域）と、基地局が移動局に送 信する９３５〜９６０ＭＨｚのダウンリンク帯域（下り結合帯域）であり、これ らの帯域内の周波数チャネルは、２００ｋＨｚの帯域幅を有する。移動局と基地 局との間の無線通信は、４５ＭＨｚ二重スペーシングと伴う全二重通信である。 かかるＧＳＭシステムは、絶対無線周波数チャネルナンバーＡＲＦＣＮ(absolut eratio frequency channel snumbers)が与えられている１２４の有効（アクティ ブ）周波数チャネルを有している。これにより、上記アップリンク帯域とダウン リンク帯域とにおける周波数は、それぞれ８９０ＭＨｚ＋０．２ＭＨｚ×ｎと当 該アップリンクチャネルの周波数＋４５ＭＨｚと定義される。無線セルは通常、 ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）ベースでセル内の移動局に割り当てることがで きる１ないし１６個の周波数を有している。いわゆるＥ−ＧＳＭ（拡張ＧＳＭ： Extented GSM）では、１７４個の周波数チャネルがある。ＤＣＳ１８００では、 そのアップリンクが１７１０〜１７８５ＭＨｚ帯域を占め、ダウンリンクは１８ ０５〜１８８０ＭＨｚ帯域を占有するとともに、その二重スペーシングは９５Ｍ Ｈｚである。２００ＭＨｚの周波数チャネルの帯域幅に伴い、ＤＣＳ１８００は ３７４個の周波数チャネルを有する。ＧＳＭ及びE−ＧＳＭと識別するために、 ＤＣＳ１８００は、５１２〜８８５の範囲にＡＲＦＣＮを有する。これら全ての システムにおいて、物理的無線チャネルの資源すなわちリソースは、ＦＤＭＡ及 びＴＤＭＡ（時分割多元接続）ベースで割り当てられる。ＴＤＭＡでは、各周波 数は、０から７に番号付けされた８つの異なるタイムスロットにさらに細分割さ れ、それらの各々は、移動電話の加入者すなわちユーザに割り当て可能である。 ８つのタイムスロットのセットは、ＧＳＭにおいて４．６１５ｍｓｅｃの継続時 間を有する物理フレームを形成する。ＧＳＭシステムのさらに詳細な説明につい ては、Ｓ．Ｍ．レドル（S．M．Redl）らの、ハンドブック「ＧＳＭの紹介（An I ntroduction to GSM)」、アーテックハウス社（Artech House，Inc.,）、１９９ ５年、第７１〜７７頁，第８６〜１００頁，第１１１頁及び第１６３〜１６５頁 を参照されたい。 第２図は、本発明による移動無線局ＭＳ１のブロック図を示す。この移動無線 局ＭＳ１は、アンテナ２０を有し、このアンテナは、デュプレクサすなわちアン テナ共用器２１を介して受信経路及び送信経路と結合される。この受信経路は、 ＲＦ増幅器及びフィルタ２２と、ダウンミキサ２３と、復調器２４とを備えてお り、送信経路は、変調器２５と、アップミキサ２６と、電力増幅器２７とを備え ている。復調器２４及び変調器２５は、ベースバンドでかつオーディオの処理及 び制御ユニット２８と結合されている。このコントロールユニット２８は、ディ ジタル信号処理器と、プログラムメモリ及びランダムアクセスメモリと、当該移 動無線局ＭＳ１内の構成要素を制御する入力／出力ポートと、その他従来技術で 周知の処理機能部といったような構成部を有する。また、受信したオーディオチ ャネルの電界強度を測定するための受信信号強度インジケータ２９が示されてい る。このインジケータ２９は、かかる無線パートと制御ユニット２８との間に結 合されている。さらに、所望の無線チャネルを調整するコントローラブル周波数 シンセサイザー３０と、マイクロフォン３１と、スピーカ３２とが示されている 。前述の受信経路及び送信経路と同様の構成を持つ別の受信経路３３及び送信経 路３４により、この移動無線局が、例えば、ＧＳＭの信号やＤＣＳ１８００の信 号を受信できる二重バンド局、或いは３つの異なるシステムからの信号を受信で きる三重バンド局のような、マルチバンド局とされ得ることが示される。この移 動局ＭＳ１においては、電力消費量を削減するため、ユニット２８は、図示した ブ ロックを有する集積回路やその他の回路の電源をオフ（パワーダウン）すること ができる。次に、本発明による電力消費量の削減について説明する。 第３図は、多数のトランシーバ（送受信装置）を備える無線基地局ＢＳ１のブ ロック図を示しており、そのうちの１つのトランシーバをより詳細に示している 。図示のトランシーバは、ＲＦ増幅器／フィルタ４０及びダウンミキサ４１を有 する受信経路と、アップミキサ４２及び電力増幅器４３を有する送信経路とを備 えている。かかる増幅器／フィルタ及び電力増幅器は、デュプレクサ４４と結合 され、このデュプレクサ４４はさらにアンテナ４５に結合されている。さらに他 のミキサ４６，４７及びミキサ間の破線は、同じトランシーバの構成が繰り返さ れることを示している。全てのミキサは、プログラムされたコンピュータ装置４ ８に復調器や変調器（詳細には図示していない）を介して結合される。この装置 ４８は、ＧＳＭシステムにおける周知の信号処理タスクや基地局内部制御タスク を実行するようにプログラムされている。 第４図は、ＴＤＭＡフレームＦＲを示している。図示の例では、番号１の付い たタイムスロットが、移動無線局に割り当てられている。電力を節約するために 、当該移動局は、番号２ないし７及び０の付いた中間のタイムスロットの間では 、少なくともその送信器をオフに切り換える。ＧＳＭにおいて、アップリンクと ダウンリンクのタイムスロットは、３スロットだけずれている。このため、全二 重動作がＴＤＤ（時分割二重）ベースにて達成される。記述の周波数及びタイム スロットの物理ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡチャネル構成は、論理トラフィック及びコン トロールデータを搬送ずる搬送手段である。 第５図は、物理チャネルを介して搬送されるべき論理チャネルの組み合わせを 示している。これら論理チャネル、トラフィック及びコントロールチャネルは、 図示の物理チャネルにマッピングされる。ここで図示されているのは、物理チャ ネルでダウンリンク方向に搬送される、論理チャネル組体からなる５１フレーム マルチフレーム信号方式フレームである。移動局の移動無線ネットワークへの初 期同期のために、該信号方式フレームは、番号０のフレームにおいて周波数補正 チャネルＦと、これに続くフレームにおいて同期チャネルを有する。フレーム２ 〜５は、無線基地局から移動局へ同報通信すなわち放送されたシステムメッセー ジであるＢＣＣＨデータを搬送し、フレーム６〜９は、移動局をページングする ページングチャネルＰＣＨや要求に応じて移動局に専用信号を許可するアクセス 許可チャネルのような共通制御チャネルを搬送する。当該ネットワークに周波数 及び時間同期をとった後、移動局はＢＣＣＨからシステム及びセルデータを読み 取る。図示の５１・マルチ・フレームは、セルで使用可能ないずれかの周波数で 伝送できるが、番号０のタイムスロットで常に送信される。これにより移動局は 、常に容易に同期情報やシステム放送メッセージを見つけることができる。かか る組み合わせが送信される周波数は、隣接又は周辺のセルにおいて基準（リファ レンス）として使用され、隣接又は周辺セルとしてそれをマークする。 第６図は、電力測定を実行する従来技術のタイミング図を示している。前記の 欧州通信規格原案ＥＴＳ ３００ ５７８の６．６章及び６．６．１章においては 、移動局がアイドルモードにある間どのようにして隣接又は周辺ＢＣＣＨキャリ アの監視をなすかが明記されている。本例においては、当該移動無線局ＭＳ１は 、無線基地局ＢＳ１により稼働させられ、既に初期セル選定動作をなし、アイド ルモード中である。したがって、該局はその近隣基地局を監視する筈である。Ｇ ＳＭにおいては、ページングブロックは４つのフレームである。６．６．１章に おいては、移動局が少なくとも７回の電力測定処理を実行すべきことが明記され ている。多くの場合、このような電力測定がフレーム毎に２回行われ、当該フレ ーム（群）にわたり均等に分布される。第６図において、ページングメッセージ の受信は「Ｒ」で示され、上記ユニット２８により制御される如きＲＳＳＩ２９ による測定は、「Ｍ」で示される。この従来技術の方法では、当該移動無線局が ｔ＝ｔ１においてパワーダウンモードに移行する他はない。 第７図は、本発明による電力消費量削減方法を示すタイミング図を示す。周波 数シンセサイザ３０の安定化能力の範囲でしかもページングチャネルＰＣＨにお いて受信されたページングブロックの最後のフレームにおいての実行を回避しつ つ、当該ページングブロックの最後のフレームよりも早いフレームにおいて、よ り多くの測定が割り込まれる。これが行われるのは、等化タスクを行うときより も電力測定がなされるときの方が、シンセサイザの安定化動作に必要な条件がそ れほど厳しくないから、すなわち、電力測定をなすために当該シンセサイザは有 効な測定が行われ得る間でも安定な状況でより迅速であるから、である。したが って、この移動無線局は、パワーダウンモードに早期にすなわち時点ｔ＝ｔ１’ で移ることができる。あるいは、移動無線局は、測定処理が完全には充てられて いない複数フレームにわたり、当該ページングブロックのフレーム間でそのパワ ーダウンモードを採用することもできる。ページングブロックの最後のフレーム が測定処理から免れるという構成を採る限りは、どのフレーム（複数フレームを 含む）を満杯にすべきかは適宜決めることができる。 以上の説明から分かるように、当業者であれば、添付した請求の範囲によって 以下に定義したような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく種々の改変を 行うことができ、もって本発明がここで提示した具体例に限定されないことは明 白であると思料する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 無線周波数キャリアのタイムスロットのフレームの形態で周波数分割及 び時分割無線手段を含み、少なくとも１つの無線基地局及び複数の移動無線局を 有するディジタル移動無線システムにおける消費電力削減方法において、 移動無線局がアイドルモードにある場合、 （ａ）ページングチャネルを含む制御チャネルの構成について前記移動無線局 に報知するシステムメッセージを前記移動無線局に放送するステップと、 （ｂ）所期のページングチャネルのブロックの開始において前記移動無線局の パワーアップをなすステップであって、そのブロックが、１以上の時分割多重ア クセスフレームにわたるとともに、同一の移動無線局のために適時に選別された ページングチャネルの少なくとも２つのブロックを含むマルチフレーム構成の一 部であるものとしたステップと、 （ｃ）当該移動無線局の受信電界強度を測定することによって、その稼働セル の放送チャネルキャリア及び非稼働近隣セルの複数の放送チャネルキャリアの前 記移動無線局による監視をするステップと、 （ｄ）当該所期のページングブロックの最後のフレームに先行するフレームに おいて不均一に分散した電界強度測定処理を実行するステップと、 （ｅ）前記測定処理が前記所期のページングブロックにわたり均一に分散され た場合に必要とされていたものよりも少なくとも１タイムスロットだけ早く前記 移動無線局をパワーダウンするステップと、 を有する、消費電力削減方法。 ２． 請求項１に記載の消費電力削減方法において、前記所期のページングブ ロックの最後のフレームの前の所与のフレームにおいて当該最後のフレームの前 の他のフレームにおけるよりも多くの電界強度測定処理が実行される、消費電力 削減方法。 ３． 請求項１に記載の消費電力削減方法を適用している移動無線局。