JP2004533191A - Umts地上無線アクセスネットワーク(utran)での同期 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は一般には無線通信分野に関し、特に、UMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)におけるコアネットワークと空中インタフェースとの間のリアルタイム信号の同期方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)は現在、移動通信システムについての新しいセットのプロトコルを標準化する作業が進行中である。そのセットのプロトコルは、集合的には、地球規模移動通信システム(UMTS)として知られている。
【0003】
図1において、UMTSネットワークの一部が図式的に描かれている。そのネットワークは、UMTS移動体サービス交換センタ(UMSCs)を用いたネットワークが処理する回路交換音声呼であるかもしれないし、或いは、データネットワーク(SGSNs)であるかもしれないコアネットワークを含む。加入者或いはユーザ機器UEは、地球規模の地上無線アクセス網(UTRAN)として言及されるアクセスネットワークを介してコアネットワークに接続される。より具体的には、UMSCsは、Iuインタフェースとして言及されるインタフェースによりUTRANの無線ネットワーク制御局(RNCs)に接続される。
【0004】
図2に示されているように、各RNCは、UMTSの用語ではノードBとして言及されている無線基地局の集団をも有する無線ネットワークサブシステムの一部を形成する。RNCとノードBとの間のインタフェースはIubインタフェースとして知られている。ノードBはUTRANへのUEの接続点と、Uuインタフェースとして知られるノードBとUEとの間のインタフェースを備える。任意の時刻にUEとの接続を保持するRNCは、在圏RNC(SRNC)として言及される。
【0005】
ユーザ段階での接続確立が要求されるとき、担当するUMSC/SGSNはUTRANに指示を出し、UMSC/SGSNとUEとの間の論理接続を確立する。この論理接続は無線アクセスベアラ(RAB)として言及される。SRNCとコアネットワークとの間の接続はIuベアラとして言及される一方、SRNCとUEとの間の接続は無線ベアラとして言及される。これらのベアラの両方はさらなる論理チャネルを表現し、SRNCではそれらの間のマッピングを実行する。ベアラそれら自身は、IuとUu夫々のインタフェースによる送信のために適当なトラフィックチャネル上にマップされる。
【0006】
図1と図2とに示されたインタフェースUuは、上述のように、UTRANと例えば移動電話のようなユーザ機器UEとの間の無線インタフェースである。Uuによるタイミングは接続フレーム番号CFNによって制御される。
【0007】
CFNはユーザ機器とUTRANとの間に用いられるフレームカウンタである。CFNの値は、各トランスポート・ブロック・セット(TBS)に関連しており、MACレイヤ1・サービス・アクセス・ポイント(SAP)を介して、それとともに引き渡される。CFNは暗号化と同期転送チャネル再構成のために用いられる共通のフレームリファレンスを提供する。
【0008】
インタフェースUuについて、CFNは10msの各フレーム毎に1つづ値を増していき、CFNの値の範囲は、PCHを除く全てのチャネルに関して0から255である。PCHの範囲は0から4095である。RNC或いはSRNCはCFNを制御する。ノードRNC、SRNCはまた、ダウンリンク送信も扱い、アップリンクにおける最終地点として作用する。
【0009】
アップリンクとダウンリンクとの両方に関し、特定のチャネルについての一定の指定されたインターバルTTI(送信時間間隔)で、Uuによる送信が許される。TTIとCFNとの間には関係があり、例えば、もし、TTIが20msであれば、送信を開始する度ごとにCFNは偶数でなければならない。このことから、Uuによる各送信は2つのCFNフレームから成り立っており、例えば、図3に示すように、MとM+1のフレームであることが導かれる。そのとき、Uuによる次の送信は、M+2とM+3であろう。即ち、2つづつ連続的に全てのデータが送信される。
【0010】
図2と図3に示されているインタフェースIuは、UTRANにおけるコアネットワークと1つ以上の無線ネットワーク制御局との間の内部接続を扱う。
【0011】
もし、無線アクセスベアラがあるパラメータでセットアップされたなら、時間に関係したパラメータがIuにより用いられ、さもなければ、順次的な番号が用いられる。RABがトラフィッククラスでセットアップされ、会話或いはストリーミングとサポートモードとがIuのユーザ段階のために用いられる場合には、時間に関係したフレーム番号が用いられる。
【0012】
そのサポートモードは、ユーザデータの転送に加えて、Iuのユーザ段階でのプロトコルから特定の機能を要求するRABのために意図されている。Iuのユーザ段階でのプロトコルのサポートモードが用いられるとき、フレーム番号がIuにより用いられる。
【0013】
時間に関係したフレーム番号は、そのフレーム番号が各ITI(Iuタイミングインタバル)で1だけ増加することを意味しており、そのIuフレーム番号の範囲は0から15である。
【0014】
3GPPにおける標準化の議論の中で、これらの番号、Iuフレーム番号と接続フレーム番号CFNとの間には規定されたコネクションはない。なぜなら、各プロトコルはそれ自身のタイミングを追跡するからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
今日現存する解決策に係る問題は、各プロトコルがそれ自身のタイミングをもっていることにある。もし、悪い解決策を用いること、このことが遅延の遅さや時間合わせに係る問題の原因となり、また、コアネットワークとUEとの間のタイミングにおけるづれの原因ともなる。さらにその上、標準化の議論はこれらのプロトコルの同期についての解決策をカバーしていない。なぜなら、それは、各製造業者が自分の方法を実施し、競争のための手段として用いることができる実施態様の詳細であると考えられているからである。
【0016】
従って、本発明の目的は、上述のプロトコルの同期をとるための可能性のある方法を提供することにより上述の問題を緩和し、それらの間に一定のタイミングを保持することである。
【0017】
関係するプロトコルの各々から得られるタイミングについての知識を用い、アップリンクとダウンリンクとの両方のための同期パラメータを再計算することで、上記問題を解決する。
【0018】
本発明の最も重要な技術的な利点は、2つの異なるプロトコルの同期のための方法が備えられ、それにより、2つのプロトコル間で一定のタイミングを保持することにある。
【0019】
本発明に伴う別の利点とは、到着時刻の代わりにフレーム番号を用いるとき、タイミングのより良い制御が与えられ、それにより、長い遅延を回避し、時間合わせを扱う点にある。
【0020】
本発明はまたATMセルの遅延変動(ジッタ)を回避するという利点も提供している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
CFNとIuフレーム番号とが接続されていないので、本発明は、IuプロトコルとUuプロトコルとの中で、知られたタイミング情報を用いて新しいCFNとIuフレーム番号とを計算することによりこれを解決している。
【0022】
これらの計算はアップリンクとダウンリンクとで別々になされる。
【0023】
アップリンクでの送信時には、ユーザ機器UEが元になるUuインタフェースとコアネットワークに接続するIuインタフェースとの間で同期をとる必要がある。この同期は、Uuからの接続フレーム番号CFNを用い、対応するIuフレーム番号FNIuを計算することによりなされる。IuインタフェースのタイミングインターバルITIがまた、これらの計算において用いられる。次に説明する実施例は、20msのITIを例示しているが、しかしながら、ITIは異なる環境に依存して、他の値をとることもできる。また、20msのTTI値を仮定するが、しかしながら、その値は変更可能である。
【0024】
新しいIuフレーム番号は、Uu接続フレーム番号CFNをITI/10msで割り算し、それから、16との剰余をとることで、FNIuの範囲に一致する0から15の間のフレーム番号を得ることで、与えられる。ITI/10msで割ることの理由は、CFNが10msに適応しており、ITIはそのために補償される必要があるからである。
【0025】
この補償は、TTIとITIの値が異なることができるので、異なる形をとることができる。第1の場合はITIがTTIより小さいときであり、これはいくつかのIuフレームが、Uuにより、同時にいっしょに送信されることを示唆している。
【0026】
第2の場合は反対で、ITIがTTIより大きいときであり、これはIuフレームがUuにより送信可能であるためにより小さな断片に分割されねばならないことを示唆している。
【0027】
その結果、これら2つの場合は、アップリンク送信においてはその反対のものをもつ。
【0028】
ITIがTTIと等しいという第3の場合には、次に説明する実施例と公式とに従って同期がとられる。
【0029】
もし必要とされるなら、最近の到着時刻ToAwEを変更していくつかのフレームがノードBに到着するのを待ち合わせることを問題にもできる。
【0030】
ITIとTTIとが等しいときのアップリンク送信の同期計算は、次の公式に従って説明できる。
【0031】
【0032】
反対方向、即ち、ダウンリンクで送信するときには、ユーザ機器UEに接続するUuインタフェースを、UTRANをコアネットワークに接続するIuインタフェースと同期させる必要がある。このことは、UuによりTTIを形成するのに十分なデータの全てがコアネットワークから最初に到着したときになされる。
【0033】
送信されるUuでの新しい接続フレーム番号CFNpresは、Iuについての2つの最も最近のフレーム番号FNIu,presとFNIu,prevとの間の差を以前の接続フレーム番号CFNprevに加算することにより与えられる。ここで、その差は、まず、Iuインタフェース上にあったタイミングの循環する回数に加算され、それからITI/10msで乗算し、正しいタイミング情報を得る。この合計は256との剰余がとられ、Uuの範囲に一致する“0”と“255”との間のフレーム番号を得る。
【0034】
Iuデータ間の差が用いられて、次の公式に従ってCFNを設定する。
【0035】
【0036】
CFNpresは、Uuにより次に送信されるフレームに設定されるCFNであり、CFNprevは、Uuにより最も最近に送信されたフレームについてのCFNである。同じことがIuによりフレーム数、FNIu,pres、FNIu,prevにも適用される。N16は、Iuによるフレーム数が循環するという事実のため、Iuインタフェース上にあったタイミングの循環する回数を示している。
【0037】
もしIuについて以前のフレーム数FNIu,prevがない、即ち、RNCが最初のフレームを待ち合わせているなら、図3に示されているガード時間GT1が必要である。このガード時間は、Iuからのフレームについての最新時刻LATがノードBに送信する前に、RNCにおけるTproc,RNCの間での処理のために利用可能である前に、最初のフレームを待ち合わせ、収集するために必要とされる。
【0038】
図3は、20msのTTIとMが偶数であることを仮定した、ダウンリンク送信のためのタイムチャートを示している。そのタイムチャートは、Iuフレーム番号FN=Nについての初期決定がダウンリンクにおけるUu接続フレーム番号CFN=Mにどのようにマップされるのかを示している。
【0039】
最初のフレームMがIuにより送信され、一定の時間AT内に到着し、接続フレーム番号CFN=Mとしてスタンプが押される。このことは、フレームがこの時間の期間AT内に到着し、さらなる処理のために正当なものでなければならないことを意味している。最初のフレームについてもガードタイムGT1があり、これがIuからのフレームについての最新の時刻LATを利用可能であると判断する。
【0040】
その後、RNC内ではフレームMがIubによりノードBに送信される前に、処理時間Tproc,RNCが続く。
【0041】
ノードBには、そのフレームが到着し、Uuによりユーザ機器UEに送信されるのにちょうど良い限られた時間もある。到着の最も速い時刻ToAwSと到着の最も遅い時刻ToAwEとはこの時間を定義している。ノードBはまた、フレームが送信される前に、処理時間Tproc,NodeBをもっている。
【0042】
それから、ノードBはUuによりフレームをユーザ機器UEに送信する。CFNの長さは10msであり、送信タイミングインターバルTTIは20msであるので、各送信は2つのフレーム、例えば、最初にはMとM+1とから、次の送信ではM+2とM+3とからなる。
【0043】
上述の実施例は、送信タイミングインターバルTTIがIuインタフェースタイミングインターバルITIと同じであることを仮定している。しかしながら、これは必ずしもいつもそうである訳ではない。ダウンリンク送信での最初のフレームに関し、そのフレーム番号が許されたある値のみであるために、このことがその場合にあたる。ダウンリンクの他の場合には、ITIがTTIより大きい場合に、或いは、いくつかのIuフレームをUuで送信できる前に待ち合わせなければならない場合に、ITIがTTIより小さい場合に、Iuフレームはいくつかの断片に分割される。
【0044】
上述の最初の場合が発生するとき、つまり、ITIがTTIより小さいと、アップリンク同期のIuにおける最初のフレームのフレーム番号FNIu,fについての公式は、次のように記述される。
【0045】
【0046】
ここで、CFNfirstは、この場合、Iuによりフレームを形成するのに必要なUuによる全フレームの最初のフレームのCFNである。最初のフレームが決定された後、そのフレーム番号FNIuが繰り返し次の公式で記述される。
【0047】
【0048】
ここで、kは1と(ITI/TTI)−1との間で段階的に増加する数である。
【0049】
最初の場合におけるダウンリンク同期についての公式は、次のように記述される。
【0050】
【0051】
ここで、FNIu,pres,fは、Uuによりこのフレームを形成するのに用いられるIuによる最初のフレームである。しかしながら、スリップの原因をつくらないように注意が払われねばならない。
【0052】
ITIがTTIより大きく、アップリンクでの同期が第2の場合であるが、そのフレーム番号は次の公式に従って記述される。
【0053】
【0054】
ここで、CFNfirstは、Iuによりフレームを形成するのに必要な全フレームの最初のフレームのCFNである。この場合、UuによるITI/TTIフレームが必要とされる。しかしながら、そのフレーム数はIuによるフレーム間で任意に拾い上げられても良い。
【0055】
この第2の場合におけるダウンリンク同期について、公式が次のように記述される。
【0056】
【0057】
ここで、CFNpres,fは、Iuによるフレーム到着のためにUuにより送信されるフレームについてダウンリンクにおける最初のフレームである。CFNprev,fは、以前の送信インターバルにおける最初のフレームである。その後繰り返し、フレーム番号CFNpresは次の公式で記述される。
【0058】
【0059】
ここで、kは1と(ITI/TTI)との間で段階的に増加する数である。
【0060】
本発明は上述のように詳細に説明した実施例にのみ限定されることが意図されているのではない。本発明を逸脱することなく変更や変形がなされても良い。例えば、環境の変化は、上述の構造への変更の原因とあり、公式のチューニングが必要となる原因となる。本発明は、請求の範囲内の全ての変形例をカバーしている。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】UMTSアーキテクチュアの一部を図示している。
【図2】UMTSネットワークのより詳細な部分を図示している。
【図3】ダウンリンク送信のタイムチャートを図示している。
Claims (26)
- 第1のプロトコル(Uu)でのタイミングが接続フレーム番号(CFN)により制御され、第2のプロトコル(Iu)でのタイミングがフレーム番号(FNIu)により制御されるような、UMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)内での、異なるプロトコル間のアップリンク同期の方法であって、
前記方法は、
前記第1のプロトコルのフレーム番号に基づいて前記第2のプロトコルにフレーム番号を与えることを特徴とする方法。 - 前記方法は、
前記第1のプロトコル(Uu)から受信フレーム番号(CFN)を決定し、
受信フレーム番号を分母で割り、正しいタイミングを獲得し、
前記割り算の剰余を、前記第2のプロトコルの範囲での正しいフレーム番号にすることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記分母は、正しいタイミング情報を獲得するために時間の値で割り算された前記第2のプロトコル(Iu)のタイミングインターバル(ITI)に対応することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 第1のプロトコル(Uu)でのタイミングが接続フレーム番号(CFN)により制御され、第2のプロトコル(Iu)でのタイミングがフレーム番号(FNIu)により制御されるような、UMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)内での、異なるプロトコル間のダウンリンク同期の方法であって、
前記方法は、
前記第2のプロトコル(Iu)のフレーム番号に基づいて前記第1のプロトコル(Uu)にフレーム番号を与えることを特徴とする方法。 - 前記第2のプロトコルの基礎は、いくつかの受信フレーム番号(FNIu,pres、FNIu,prev)間の差に対応していることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記基礎は、さらに正しいタイミング情報を獲得するために時間の値で割り算された前記第2のプロトコル(Iu)のタイミングインターバル(ITI)の時間因子を有していることを特徴とする請求項5又は6に記載の方法。
- 送信されることになる次のフレーム番号(CFNpres)はさらに、以前に送信されたフレーム番号(CFNprev)に基づいていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の方法。
- ガード時間(GTI)は前記第1のIuフレーム(FN)が到着するためのセイフティマージンを定義することを特徴とする請求項5乃至9のいずれかに記載の方法。
- 最新到着時刻(LAT)はIuフレーム(FN)が到着して処理可能な最新時刻として定義されることを特徴とする請求項5乃至10のいずれかに記載の方法。
- 到着時刻(AT)はIuフレーム(FN)の予期到着時刻として定義されることを特徴とする請求項5乃至11のいずれかに記載の方法。
- 前記カード時間(GTI)は、前記最新到着時刻(LAT)と到着時刻(AT)の最終時点との間の時間差として定義されることを特徴とする請求項5乃至12のいずれかに記載の方法。
- 第1のプロトコル(Uu)でのタイミングが接続フレーム番号(CFN)により制御され、第2のプロトコル(Iu)でのタイミングがフレーム番号(FNIu)により制御されるような、UMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)システムであって、
前記第1のプロトコルのフレーム番号に基づいて前記第2のプロトコルにフレーム番号を与え、前記プロトコル間のアップリンク同期を達成する手段を有することを特徴とするシステム。 - 前記システムは、さらに、
前記第1のプロトコル(Uu)から受信フレーム番号(CFN)を決定し、受信フレーム番号を分母で割り、正しいタイミングを獲得し、前記割り算の剰余を、前記第2のプロトコルの範囲での正しいフレーム番号にする手段を有することを特徴とする請求項14に記載のシステム。 - 前記分母は、正しいタイミング情報を獲得するために時間の値で割り算された前記第2のプロトコル(Iu)のタイミングインターバル(ITI)に対応することを特徴とする請求項14又は15に記載のシステム。
- 第1のプロトコル(Uu)でのタイミングが接続フレーム番号(CFN)により制御され、第2のプロトコル(Iu)でのタイミングがフレーム番号(FNIu)により制御されるような、UMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)であって、
前記第2のプロトコル(Iu)のフレーム番号に基づいて前記第1のプロトコル(Uu)にフレーム番号を与え、前記プロトコル間のダウンリンク同期を達成する手段を有することを特徴とするシステム。 - 前記第2のプロトコルの基礎は、いくつかの受信フレーム番号(FNIu,pres、FNIu,prev)間の差に対応していることを特徴とする請求項18に記載のシステム。
- 前記基礎は、さらに、正しいタイミング情報を獲得するために時間の値で割り算された前記第2のプロトコル(Iu)のタイミングインターバル(ITI)の時間因子を有していることを特徴とする請求項18又は19に記載のシステム。
- 送信されることになる次のフレーム番号(CFNpres)はさらに、以前に送信されたフレーム番号(CFNprev)に基づいていることを特徴とする請求項18乃至20のいずれかに記載のシステム。
- ガード時間(GTI)は前記第1のIuフレーム(FN)が到着するためのセイフティマージンを定義することを特徴とする請求項18乃至22のいずれかに記載のシステム。
- 最新到着時刻(LAT)はIuフレーム(FN)が到着して処理可能な最新時刻として定義されることを特徴とする請求項18乃至23のいずれかに記載のシステム。
- 到着時刻(AT)はIuフレーム(FN)の予期到着時刻として定義されることを特徴とする請求項18乃至24のいずれかに記載のシステム。
- 前記カード時間(GTI)は、前記最新到着時刻(LAT)と到着時刻(AT)の最終時点との間の時間差として定義されることを特徴とする請求項18乃至25のいずれかに記載のシステム。
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