JP2004504763A - ハンドオフ期間中に補足チャネル割当てのための最良リンクを選択する方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

cdma2000又はUMTSのようなスペクトル拡散通信システム(100)において加入者装置(120)に補足チャネルのためのリンクをハンドオフ期間中に割り当てるための技術が用いられる。該技術は、キュー遅延(220)により決定されたパケット送信時間(221)に加入者装置への送信用データ・パケットをキューに入れるステップ、実質的にパケット送信時間に測定された加入者装置の少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンク(125)のパイロット信号強度測定値を獲得するステップ、及びパイロット信号強度測定値から少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのうちの最強のものを決定するステップを含む。パイロット信号強度測定値は、加入者装置のためのパイロット信号測定時間(PSMT)を決定し、パイロット信号測定遅延(PSMD)をPSMT及びキュー遅延から計算し、且つパイロット信号測定応答(PSMRQ)を加入者装置にPSMD後に送信することにより獲得される。

Description

【0001】
[発明の分野]
本発明は、一般的にスペクトル拡散通信システムに関し、特に、スペクトル拡散システムにおいてソフト・ハンドオフ中に、(CDMA2000システムの)補足チャネル又は(UMTSシステムにおける)ダウンリンク共用チャネルでのデータ・パケット伝送に対して最適リンクを割り当てる方法及び装置に関する。
【0002】
[発明の背景]
通信システムは、周知であり、そして陸上移動無線、セルラ無線電話、パーソナル移動通信システム(PCS)及び他の通信システムのタイプを含む多くのタイプから成る。通信システム内で、伝送は、送信装置と受信装置との間で、通常通信チャネルと呼ばれる通信資源を介して行われる。伝送は、主として音声信号と低速度データ信号から成るよう用いた。しかしながら、ごく最近、高速度データ信号のため無線通信システムを用いることが提案されてきた。動作を容易にするため、データ伝送能力を既存の音声通信能力に重ね合わせ、それによりその動作が、相変わらず音声通信システムの通信資源及び他の基盤施設(インフラストラクチャ)を利用しながら音声通信システムに対して本質的に透過的(トランスペアレント)であることが好ましい。
【0003】
現在開発されつつある透過型データ通信能力を有する2つのそのような通信システムは、次世代符号分割多元接続(CDMA)セルラ通信システム又はcdma2000、及び次世代の移動通信用グローバル・システム(GSM)又は汎用移動電話システム(UMTS)として知られているスペクトル拡散通信システムである。これらの周知のスペクトル拡散通信システム内では、全ての加入者装置の送信が同時に1つの周波数帯域内で起こり、そして全ての基地局の送信が同時に1つの周波数帯域内で起こる。従って、基地局又は加入者装置での受信信号は、個々の加入者装置又は基地局装置のそれぞれからの多数の周波数及び時間的に重なり且つ符号化された信号を有する。これらの信号の各々は、同時に同じ無線周波数(RF)で送信され、そしてその特定の符号化(チャネル)によってのみ区別可能である。
【0004】
スペクトル拡散通信システム内で、加入者は、通常、情報を通信システムと加入者装置との間で通信するため用いられる少なくとも1つのリンクを割り当てられる。各リンクは、情報を加入者装置と基地送信機サイトの(地理的)セクタとの間で通信するため割り当てられるチャネルを備える。全てのリンクは、セットアップ及びリンクの信号強度のモニタを含む幾つかの目的のため用いられるパイロット信号と呼ばれる1つのチャネルを含む。該リンクはまた、音声呼びの持続時間中に1つの加入者装置に対してのみ専用にされ且つ音声情報を加入者装置と通信システムとの間で転送するため用いられる「基本チャネル」と本明細書で名付けるものを備える。本明細書で名付けられた基本チャネルは、cdma2000通信システムでは基本チャネルと呼ばれるが、しかしUMTS通信システムでは専用チャネルと呼ばれる。該リンクはまた、高速ディジタル情報を加入者装置と通信システムとの間で転送するため加入者装置に割り当てられる補足チャネルと本明細書で呼ばれるものを備えるが、しかしその割り当てはデータの転送を達成するのに必要である限りの間だけ続く。本明細書で名付けられた補足チャネルは、cdma2000通信システムでは補足チャネルと呼ばれるが、しかしUMTS通信システムでは共用チャネルと呼ばれる。cdma2000通信システムの補足チャネル及びUMTSシステムの共用チャネルは一部全く異なる特性を有するにも拘わらず、それらはまた、一部共通の特性を共有する。同じものは、cdma2000システムの基本チャネルとUMTSシステムの専用チャネルとに対して当てはまる。
【0005】
加入者装置が通信システムで用いられているある時間に、唯1つのリンクは、基地送信機サイトから加入者装置へのリンク(ダウンリンク)の強度が安定した高品質のサービスを与えるに十分であると決定されたので、加入者装置に割り当てられる。しかしながら、他の時間には、加入者は、通信システム内において、唯1つのダウンリンクも安定した高品質のサービスを与えることができないが、比較的低い品質のダウンリンクが比較的多くの基地送信機サイト・セクタに対して可能である点に位置される。両方の条件が1つの音声呼びの間の異なる時間に起こることがある。スペクトル拡散通信システムの独特の様相は、スペクトル拡散通信システム及び符号化技術の使用が同じ情報を搬送する多重受信信号を組み合わせることを可能にすることである。該組み合わせは、個々の信号の信号強度を一緒に合算し、そして多くの場合高品質の受信信号を幾つかのダウンリンクから与えることができる。この組み合わせは、通常、複数のダウンリンクのうちの1つがそれ自身により高品質のサービスを与えるに十分な程強くなるまで、スペクトル拡散通信システムにおいて基本チャネル(音声チャネル)に対して用いられ、その時間に全ての他のリンクが落とされる。しかしながら、該組み合わせは補足チャネルに対して許されない。それは、補足チャネルが電力及び帯域幅に関してRF資源の相当な部分を占有するからであり、且つ補足チャネルが通常音声呼びと比較して非常に短いからである。上記組み合わせが起こる時間期間は、「ソフト・ハンドオフ期間」又は「ハンドオフ期間」と呼ばれ、そしてその動作は、当業者により「ハンドオフ」と呼ばれる。それは、そのことが、新しい単一のリンクが割り当てられ且つ古いリンクが落とされるとき共通に起こるからである。用語「ソフト・ハンドオフ期間」及び「ハンドオフ期間」はまた、本明細書においては、基本チャネルが組み合わせモードで動作するであろうが、しかし加入者装置に割り当てられない(例えば、発生している音声呼びがないので)時間期間に対して用いられる。ハンドオフ期間中に、組み合わせるための加入者装置に割り当てられる又は割り当てられるであろうリンクは、アクティブ・リンクと呼ばれる。
【0006】
加入者装置がハンドオフ期間中に動作状態にないとき、補足チャネルが、同じリンクに対してパイロット・チャネルとして割り当てられ、そして補足チャネルに対するサービスの品質が十分であろう。しかしながら、ハンドオフ中には、複数の要因の組み合わせのため補足チャネルを用いてデータ・パケットの伝送のための最良のダウンリンクを正確に決定する点に問題がある。その要因とは、典型的なデータ・パケットの短いこと、データ・パケットがシステムのキューイング遅延(system queing delays)に起因して送信されるであろう時に関する不確かさ、及びデータ・パケットが送信される瞬間にアクティブ・リンクの信号強度を知ることの困難さである。
【0007】
従って、必要なものは、スペクトル拡散システムにおいてハンドオフ期間中に補足チャネル割当てのため最良なリンクを選択する技術である。
新規と確信する本発明の特徴が特許請求の範囲に詳細に記載されている。しかしながら、本発明自体は該発明の以下の詳細な説明を参照することにより最良に理解され得て、それは本発明のある一定の例証的実施形態を添付図面と関係して説明するものである。
【0008】
[好適な実施形態の説明]
本明細書の以下において用いられる用語の定義は前述したそれと同一である。本発明は多くの異なる形式の実施形態が可能であるが、特定の実施形態が図面に示されそして本明細書に詳細に記載され、そしてこの開示は、本発明の原理の一例として見なされ、本発明を図示され説明された特定の実施形態に限定する意図でないことを理解すべきである。更に、本明細書で用いられる用語及び単語は、限定と見なすべきでなく、むしろ単に説明であると考えるべきである。以下の説明では、類似の参照番号が、図面の幾つかの表示において同じ、類似の、又は対応する構成要素を述べるため用いられている。
【0009】
一般的に、本発明の一局面は、加入者装置に補足チャネル用リンクを割り当てるためスペクトル拡散通信システムでのハンドオフ期間中に用いられる技術である。該技術は、キュー遅延により決定されたパケット送信時間に加入者装置へ送信するためのデータ・パケットをキューに入れるステップと、パケット送信時間に実質的に測定された加入者装置の少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのパイロット信号強度測定値を獲得するステップと、パイロット信号強度測定値から少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのうちの最強のものを決定するステップとを含む。次いで、最強のダウンリンクを含むリンクが、補足チャネルを担持するため割り当てられる。
【0010】
ここで、図面を、特に図1を参照すると、スペクトル拡散通信システム100の一部分のブロック図が、本発明の好適な実施形態に従って示されている。スペクトル拡散通信システム100は、無線ネットワーク制御装置(RNC)105を備え、該無線ネットワーク制御装置(RNC)105は、複数の基地送信機サイト(BTS)110(それらの基地送信機サイト110のうちの3つが図1に示されている。)に通常の固定ネットワーク・リンク115により結合され、該固定ネットワーク・リンク115は、例えば広帯域ケーブル及び光ケーブルを含み得る。基地局サイト110は、基地局無線送信機(図1には別個に示されていない。)を含み、該基地局無線送信機は、情報をスペクトル拡散通信システムの割り当てられたチャネル上で送信し、RFエネルギは、当業者には周知のように、各基地局送信機の1つ以上の所定の地理的セクタ内に放射される。スペクトル拡散通信システム100はまた、複数の加入者装置120を備え、それら複数の加入者装置120のうちの1つが図1に示されている。加入者装置120は、通常のセルラ電話機である。図1に示されている加入者装置120はハンドオフ状態にあるよう示され、そこにおいて加入者装置120は、基本チャネル上の音声呼びのため3つのアクティブ・リンク125を割り当てられている。
【0011】
RNC105は、コンピュータ106を備え、該コンピュータ106は、限定されるものではないが、無線リンク制御機能(RLC)150及び媒体アクセス制御機能(MAC)160を含む複数の機能を実行する。コンピュータ106は、図2に示されるように、プロセッサ107及びメモリ部分(メモリ)108を備え、そしてコンピュータ106により実行される機能は、メモリ108に格納されているプログラムされた命令を実行するプロセッサ107により実行されることが認められるであろう。メモリ108はまた、上記機能の実行に用いられるデータを格納する。プロセッサ107及びメモリ108は、通常のコンピュータ・ハードウエア組立体である。プロセッサは、中央処理装置を備え、そして並列入力−出力バッファ、ディジタル/アナログ変換器、アナログ/ディジタル変換器、及び直列データ入力−出力ラインを備えることができる。メモリは、読み出し専用メモリ、ランダム・メモリ及びディスク・メモリのようなものの通常の組み合わせを備える。メモリ108に格納されているプログラミング命令の組及びデータの編成は、本明細書で説明される独特の機能を実行するよう独特に設計されている。
【0012】
MAC160は、スケジューリング機能(スケジューラ)165及びデータ・パケット・キューイング機能(データ・パケット・キュー)170を備える。データ・パケットは、加入者装置へ供給するため、RLC150で受信され、又はRLC150により発生される。例えば、ワールド・ワイド・ウェブ(WWW)からRNC105に供給されたウェブ・ページの一部分を搬送するデータ・パケットは、加入者装置120に供給のためRLC150により受信される。RNC105は、データ・パケットをMAC160にハンドオフする。スケジューラ165は、どのリンクがデータ・パケットの送信のため加入者装置120へ割り当てられるべきか(即ち、どの基地送信機サイト110に補足チャネルを有するリンクが割り当てられるべきか)を決定し、そして同じ優先順位の全てのデータ・パケットが送信されてしまった後の送信のためデータ・パケットをデータ・パケット・キュー170に転送する。
【0013】
本明細書に詳細に記載されている部分がRNC105で実行されることが好ましいにも拘わらず、MAC160の一部分は代替としてBTS110に備わっていることができることが認められるであろう。
【0014】
ここで図3を参照すると、パイロット信号測定メッセージのタイミング図が、本発明の好適な実施形態に従って示されている。スペクトル拡散通信システム100の正常動作中に、パイロット信号強度測定(PSSM)は、無線ネットワーク制御装置105又は基地送信機サイト110により指示された様々な時間に加入者装置120により行われる。これらのPSSMは、スペクトル拡散通信システム100の通常機能である機能を用いて行うことができ、又はそれらPSSMは、本発明の好適な実施形態に従って実行される、本明細書で説明される独特の機能を用いて行うことができる。PSSMは、所定のコマンドであるパイロット信号測定要求(PSMRQ)206により開始される。PSMRQ206を受信した後に、加入者装置120は、全てのアクティブ・ダウンリンクに対してパイロット信号強度を測定し、そして加入者装置は、PSMを含むデータ・パケットであるパイロット信号測定応答(PSMRS)207を送信する。これらのPSMRQ206及びPSMRS207の幾つかの対が、図3の左側に、第1の時間スケール201を用いて示されている。第1の時間スケール201より圧縮が少ない時間スケールである第2の時間スケール202上に、これらのPSMRQ206及びPSMRS207の2つの他の対208、209が示されている。PSMRQ206とそれと対応のPSMRS207との間の時間は、本明細書でパイロット信号測定時間(PSMT)205と呼ばれるが、この時間は、時間的に十分近くで生じる任意の2つの対に対してほぼ同じである傾向が有る。PSMTに対する典型的値は150ミリ秒である。これを別の言い方では、より遅い時間での実際の信号強度に対するPSSMの相関は、時間期間に対してのみ高く、即ち典型的には1000から2000ミリ秒である。RLC150がデータ・パケットをMAC160にハンドオーバ期間中に転送するとき(この発生は図3において時間215として示されている。)、スケジューラ165は、キュー遅延220、パケット送信時間221、及びデータ・パケットに対する最後のPSMRS時間211を決定する。キュー遅延220は、別のデータ・パケットがデータ・パケット・キュー170に置かれる又はそれから送信される前にデータ・パケットがデータ・パケット・キュー170に置かれる場合、該データ・パケットが経験するであろう遅延(時間215から送信時間221まで)である。最後のPSMRS時間211は、最後のPSMRS207からデータ・パケットが受信される時間215までの持続時間である。次いで、本明細書において以下に説明される詳細に従って、PSMRQ206は、ある一定の条件下で、基地送信機サイト110により、現在加入者装置120に割り当てられているアクティブ・リンク(又は処理中に音声呼びがあるとすれば割り当てられるであろうアクティブ・リンク)の基本チャネル上に送信される。このPSMRQ206の送信は、パイロット信号測定遅延(PSMD)210後に生じる。加入者装置120は、キュー遅延の前で、以下に説明される時間マージン230にほぼ等しい持続時間だけPSMRS207を送信する。許容遅延225がまた図3に示され、その許容遅延225は、加入者装置120のため意図されたデータ・パケットに対して許される最大遅延量を表し、加入者装置120に割り当てられるサービスの程度に対応する。
【0015】
ここで図4を参照すると、スペクトル拡散通信システム100のコンピュータ106で用いられる方法のフローチャートが、本発明の好適な実施形態に従って示されている。ステップ410において、RNC105は、複数のPSMがいずれのアクティブな加入者装置から受信されるにつれ該複数のPSMを受け入れ、そして加入者装置120からのそれらを用いて、加入者装置120によりアクティブな使用状態にある各リンクに対して、推定されたPSMT205を更新する。更新時間も記録され、その更新時間は最も最近のPSMRS207が受信された時間である。更新された推定値は、最も最近のPSSM及び複数の他のより古いPSSMの重み付けされた平均を作る重み付けされた推定値であり、より古いPSMがより減少した重みを与えられればそれだけPSMは一層古い。他の周知の重み付け方法を代替として用いることができるであろう。ステップ415において、データ・パケットがRLC150により受信され又は発生され、そしてMAC160に転送される。スケジューラ165は、加入者装置120がハンドオフ状態にあるか否かを決定する。加入者装置120がハンドオフ期間にない場合、スケジューラ165は、ステップ465において、メッセージをデータ・パケット・キュー170に入れ、そしてこの機能を出る。加入者装置120がハンドオフ期間にある場合、スケジューラ165は、メッセージをデータ・パケット・キュー170に入れ、そしてキュー遅延220(図3)を決定する。次いで、ステップ430において、スケジューラ165は、キュー遅延220を許容遅延225と比較し、そしてキュー遅延220が許容遅延225より大きくないとき(それは正常に動作している通信システムで典型的な状態である。)、スケジューラ165は、最も最近のPSSMが陳腐(stale)であるか否かを決定する。これは、最後のPSMRS時間211を所定の陳腐な時間と比較することにより行われる。上記で示したように、過去のPSSMが、限定された時間内でのみ実際の現在のパイロット信号強度と十分に相関するので、所定の陳腐な時間は、最も最近のPSSMの相関が良好であることを保証するよう選定される。最後のPSMRS時間211が陳腐な時間より大きいとき、特定のPSMRS107、及びそれと関連したPSSMは陳腐であると考えられる。かなり頻繁に生じるこのケースにおいては、スケジューラ165は、次いで、PSMTがキュー遅延より大きいか否かを決定する。これは、通常そのケースではないであろうが、そのケースに応答して、スケジューラ165は、ステップ445において、推定されたPSMT205及び時間マージン230をキュー遅延から差し引くことによりPSMD210を決定し、そしてステップ446において、データ・パケットが時間215に受信された後のある遅延時間にPSMRQ206が加入者装置に送信されるようにする。この遅延時間は、丁度計算されたPSMD210である。データ・パケットが受信された後でPSMRQ206を送信するこの独特の方法は、データ・パケットが時間マージン230の量だけ送信されるべき時間前にPSMRS207が受信されることをもたらすことを分かることができる。時間マージン230は、ステップ450において、コンピュータ106がアクティブ・リンク125から最良のダウンリンクの選定を行い、そしてデータ・パケットの送信に使用のため最良のダウンリンクを有するリンク上に補足チャネルのセットアップを達成する期間である。その選定は、測定値から最良のダウンリンクを決定する通常の方法を用いて、データ・パケットの送信の直前に得られたパイロット信号測定値を用いて行われる。
【0016】
ステップ430においてキュー遅延220が許容遅延225より大きいと決定されるとき、データ・パケットがステップ460においてデータ・パケット・キューから落とされる。最も最近のPSMRS207がステップ435において陳腐でないと決定され、且つPSMT205がステップ455において許容遅延225より大きいとき、データ・パケットは、ステップ460においてデータ・パケット・キューから落とされる。最も最近のPSMRS207がステップ435において陳腐であると決定され、且つPSMT205がステップ440においてキュー遅延220より大きく且つステップ455において許容遅延225より大きいと決定されるとき、データ・パケットは、ステップ460においてデータ・パケット・キューから落とされる。
【0017】
図4を参照して説明されたフローチャートのステップの一部は、前述したのと異なる順序で実行されることができ、そして同じ結果が異なるステップで達成されることができることが認められるであろう。例えば、異なる順序で実行されたステップは、ステップ430、435、440及び455により生じる論理的結果を達成することができるであろう。
【0018】
本発明の好適なそして他の実施形態が図示されそして記載されたが、本発明がそれに限定されないことは明らかであろう。多数の修正、変化、変更、代替、及び均等物が、特許請求の範囲に定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく当業者に想到されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明の好適な実施形態に従った、スペクトル拡散通信システムの一部のブロック図を示す。
【図2】
図2は、本発明の好適な実施形態に従った、図1に示されるスペクトル拡散通信システムの無線ネットワーク制御装置で用いられるコンピュータのブロック図を示す。
【図3】
図3は、本発明の好適な実施形態に従ったパイロット信号測定メッセージのタイミング図である。
【図4】
図4は、本発明の好適な実施形態に従った、スペクトル拡散通信システムのコンピュータで用いられる方法のフローチャートである。

Claims (10)

  1. スペクトル拡散通信システムにおいて、加入者装置に補足チャネルを割り当てるためハンドオフ期間中に用いる方法であって、
    キュー遅延により決定されたパケット送信時間に、前記加入者装置へ送信するためのデータ・パケットをキューに入れるステップと、
    実質的にパケット送信時間に測定された前記加入者装置の少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのパイロット信号強度測定値を獲得するステップと、
    前記パイロット信号強度測定値から前記少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのうちの最強のものを決定するステップと
    を備える方法。
  2. 前記少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのうちの最強のものを含むアクティブ・リンクの補足チャネルを前記加入者装置に割り当てるステップを更に備える請求項1記載の方法。
  3. パイロット信号強度測定値を獲得する前記ステップは、
    前記加入者装置のためのパイロット信号測定時間(PSMT)を決定するステップと、
    パイロット信号測定遅延(PSMD)をPSMT及びキュー遅延から計算するステップと、
    パイロット信号測定要求(PSMRQ)を前記加入者装置にPSMD後に送信するステップと
    を備える請求項1記載の方法。
  4. 前記パイロット信号測定遅延(PSMD)が、更に時間マージンに基づいており、且つ
    Figure 2004504763
    として決定される請求項2記載の方法。
  5. 前記のキューに入れるステップ、前記の獲得するステップ、及び前記の決定するステップのうちの少なくとも1つのステップは、前記通信システムの無線ネットワーク制御装置により実行される請求項1記載の方法。
  6. 前記のキューに入れるステップ、前記の獲得するステップ、及び前記の決定するステップのうちの少なくとも1つのステップは、基地送信機サイトにより実行される請求項1記載の方法。
  7. キュー遅延が許容遅延より大きいとき、データ・パケットをキューから落とすステップを更に備える請求項1記載の方法。
  8. 最も最近のパイロット信号測定応答(PSMRS)が陳腐でなく且つPSMTが許容遅延より大きいとき、データ・パケットをキューから落とすステップを更に備える請求項2記載の方法。
  9. 最も最近のパイロット信号測定応答(PSMRS)が陳腐であり且つPSMTが許容キューより大きく且つ許容遅延より大きいとき、データ・パケットをキューから落とすステップを更に備える請求項2記載の方法。
  10. 補足チャネルを加入者装置にハンドオフ期間中に割り当てるスペクトル拡散通信システム用コンピュータにおいて、
    プログラムされた命令を実行する中央処理装置と、
    プログラムされた命令及びデータ・パケットを格納するメモリと、を備え、
    前記プログラムされた命令は、
    キュー遅延により決定されたパケット送信時間に、前記加入者装置へ送信するためのデータ・パケットをキューに入れ、
    実質的にパケット送信時間に測定された前記加入者装置の少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのパイロット信号強度測定値を獲得し、
    前記パイロット信号強度測定値から前記少なくとも2つのアクティブ・ダウンリンクのうちの最強のものを決定する
    機能を実行するようプロセッサを制御する、コンピュータ。
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