JP2005124209A

JP2005124209A - 多元接続通信システム

Info

Publication number: JP2005124209A
Application number: JP2004300724A
Authority: JP
Inventors: David E Cooper; エドワードクーパーデビッド
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2024-03-03
Also published as: CN1768491A; WO2004091118A3; WO2004091245A3; DE602004000274D1; WO2004091116A2; GB0415066D0; BRPI0408579A; WO2004091118A2; CN1768490A; GB2400271B; EP1471757A3; US20050135327A1; EP1558051A1; US20040208148A1; WO2004091245A2; JP2004312728A; JP2004312704A; DE602004000274T2; KR20050122231A; US7020105B2

Abstract

【課題】時分割手源接続システムにおいて、既存の規定に対する影響を最小限にしつつ、動的割当てに影響を与える制約を低減する。
【解決手段】通信チャネルの割り当ての選択肢を追加するために、ＴＤＭＡ無線ネットワークにおいてパケットデータ伝送を制御する。動作条件の衝突を回避するために隣接セル信号レベルの測定と受信準備に２スロット期間を割当てる。また、送信スロット数が所定数で有る場合は、隣接セル信号レベルの測定と送信準備に２スロット期間を割当てる。ＧＰＲＳシステムに対する再割り当ては、単純な式に還元することができる。
【選択図】図３２

Description

本発明は、多元接続通信システムに関し、特に、時分割多元接続システムにおける動的リソース割り当てに関する。

ＧＳＭなどの多元接続無線システムにおいては、多くの移動局がネットワークとの通信を行う。移動局が使用する物理通信チャネルの割り当ては固定されている。ＧＳＭシステムの記述は、非特許文献１に見つけることができる。

時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）システムにおけるパケットデータ通信の到来とともに、リソースの割り当て、特に物理通信チャネルの使用において、より高い柔軟性が求められている。汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ：General Packet Radio System）におけるパケットデータ伝送のために、多くのパケットデータチャネル（ＰＤＣＨ：Packet Data CHannel）によって物理通信リンクが提供される。時分割は持続時間４.６１５ｍｓのフレームを単位とし、各フレームは８つの連続する０.５７７ｍｓのスロットを含んでいる。ＧＰＲＳシステムの記述は、非特許文献２に見つけることができる。スロットは上りまたは下りの通信に使用される。上り通信は、移動局からの送信であり、当該移動局が属するネットワークによって受信される。ネットワークからの送信であって移動局による受信は、下りと称される。

利用可能な帯域を最も効率的に利用するために、チャネルへのアクセスは、チャネル状態、トラヒック負荷、サービスの質（ＱｏＳ：Quality of Service）、およびサブスクリプションクラスの変化に応じて割り当てることができる。常に変化するチャネル状態およびトラヒック負荷のため、利用可能なチャネルを動的に割り当てる方法が可能である。

移動局が下りの受信または上りの送信に用いる時間量はさまざまであり、スロットはそれに応じて割り当てられる。受信および送信に割り当てられるスロット列、いわゆるマルチスロットパターンは、通常、ＲＸＴＹの形で表される。割り当てられた受信（Ｒ）スロットの数がＸであり、割り当てられた送信（Ｔ）スロットの数がＹである。

ＧＰＲＳのオペレーションのために１から２９までの多くのマルチスロットクラスが定義され、各クラスに対して上り（Ｔｘ）と下り（Ｒｘ）の最大スロット割り当て数が規定されている。マルチスロットクラス１２の規格を下記の表１に示す。

ＧＰＲＳシステムにおいて、共有チャネルへのアクセスは、通信中の各移動局（ＭＳ）に下り送信されるアップリンクステータスフラグ（ＵＳＦ：Uplink Status Flag）によって制御され。ＧＰＲＳでは、ＵＳＦを受信した際にどの上りスロットが利用可能となるかについて規定が異なる２つの割り当て方法が定義されている。本発明は、移動局による潜在的な利用のために同じ数「Ｎ」のＰＤＣＨを割り当てる特別の割り当て方法に関する。ここで、「ＰＤＣＨ」は、互いに一対一で対応する一対の上りスロットと下りスロットを表している。上りチャネルを共有する特定の移動局による実際の使用に供される上りスロットは、ＵＳＦに示される。ＵＳＦはＶ０からＶ７までの８つの値を取ることができるデータ項目である。このＵＳＦによって、上りのリソースを最大で８台の移動局（各移動局はこれら８つの値のうちの１つを「有効」と認識する）に割り当てることができる、つまり、リソースの独占的使用をその移動局に与えることができる。拡張動的割り当て方法の場合、例えば、現フレームのスロット２で有効なＵＳＦを受信すると、これは次のＴＤＭＡフレームまたはフレーム群において送信スロット２からのＮ個を実際に送信可能であることを示している。ここで、Ｎは割り当てられたＰＤＣＨの数である。通常は、受信スロットｎで有効にＵＳＦを受信すると、次の送信フレームにおいて送信スロットｎ，ｎ＋１，以下同様に、割り当てられたスロット数（Ｎ）までの送信スロットで送信が行われる。ここで定義した拡張動的割り当て方法の場合、割り当てられたスロットは常に連続している。
M.Mouly, M.B.Paulet, "The GSM System for Mobile Communications", ISBN reference 2-9507190-0-7, 1992 GSM 03.64 V 8.5 release 1999

移動局は受信状態から送信状態へ（逆もまた同様）瞬間的に切り替えを行えるものではなく、このリコンフィギュレーションに割り当てられる時間はターンアラウンド時間として知られている。現在定義されているように、ターンアラウンド時間は移動局のクラスに依存する。本実施の形態でもそうであるように、クラス１２の移動局の場合には、１スロットのターンアラウンド時間が割り当てられる。また、移動極は、パケット転送モードにあるとき、隣接セル測定を行う必要もある。移動局は、絶えず、ＢＡ（ＧＰＲＳ）リストで示されたすべての報知制御チャネル（ＢＣＣＨ：Broadcast Control CHannel）キャリアおよびサービス提供（serving）セルのＢＣＣＨキャリアをモニタする必要がある。少なくとも１つのＢＣＣＨキャリアについて、ＴＤＭＡフレームごとに受信信号レベル測定サンプルが取られる（０５.０８１０.１.１.２）。

この隣接セル測定は、受信から送信へのリコンフィギュレーション前または送信から受信へのリコンフィギュレーション前に行われる。マルチスロットクラス１２の場合、これら測定およびリコンフィギュレーションの各組合せに割り当てられるスロット数は２である。

特定のスロットをターンアラウンドおよび測定のために割り当てなければならないことに起因して、いくつかの制約が生じ、潜在的な動的チャネル割り当てが失われる。この制約によって上り送信に対するスロットの利用可能性が低減される、つまり、データの流れが低減され、変化する状態に対する応答の柔軟性が低減される。

動的割り当てに関連する問題を多少とも解決するために、既存の規定されたオペレーション条件に対して徹底的な技術検討を行い、大幅な変更を行うことが予想され得る。しかし、これは可能ではあるものの、そのような大幅な変更によって引き起こされる相当の困難は一般に歓迎されないものであり、技術的問題に対するこの解決策はありそうもない。

従って、既存の従来方法に対する影響を最小限にしつつ、動的チャネル割り当てに影響を与える問題の解決策を提供する必要がある。

本発明の目的は、既存の規定（prescript）に対する影響を最小限にしつつ、動的チャネル割り当てに影響を与える制約を低減することである。

本発明によれば、添付のクレームに記載のパケットデータ送信を制御する方法が提供される。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を用いて説明する。

本実施の形態において、本発明は、マルチスロットクラス１２に適用される規格に従って動作するＧＰＲＳ無線ネットワークに適用される。

図１には、ＧＰＲＳＴＤＭＡフレーム構造が示されており、上りおよび下りのタイムスロットに用いられる番号付け規則が示されている。注目すべきは、図示しないが、実際上はタイミングアドバンスにより、ＴｘはＲｘに対して進んでいても良いことである。従って、実際上はタイミングアドバンスにより、１フレームの最初のＲｘと最初のＴｘとの間の時間量を、図示する値の３スロットから少しだけ（１スロットに満たない分とする）減らしても良い。

受信（Ｒｘ）スロットおよび送信（Ｔｘ）スロットを別々に示しつつ、２つの連続するＴＤＭＡフレームが図示されている。第１フレーム内のスロット位置は１から８の数字で示され、送信スロットと受信スロットのオフセットは３スロットのマージンで示されている。これは、ＴＤＭＡの第１送信フレームは第１受信フレームよりも３オフセット分遅れているという規則に従うものである（従って、通常のシングルスロットＧＳＭは送信スロット１と受信スロット１のみが用いられる特殊な場合とみなすことができる）。

残りの図面（状態移行図を除く）は図１と同様であるが、より一層明確にするためにスロット番号は除いている。斜線を施したスロットは特定の状態のために割り当てられたスロットであり、矢印の付いた挿入、例えば、図４の数字４１および４２は、適用される測定区間およびターンアラウンド区間ならびにこれらの区間に割り当てられたスロット数を示している。格子模様を施したスロット、例えば、図４の数字４３は、有効なＵＳＦの受信を示している。上記のように、測定スロットおよびターンアラウンドスロットを割り当てる必要があるために制約が課されており、０５.０２ＡｎｎｅｘＢでは、そのための規定によって、マルチスロットクラス１２の例の場合、表１に示すように動的割り当てが制限されている。

Ｔ_ｔａは、ＭＳが隣接セル信号レベル測定および送信準備をするのに必要な時間である。
Ｔ_ｔｂは、ＭＳが送信準備をするのに必要な時間である。
Ｔ_ｒａは、ＭＳが隣接セル信号レベル測定および受信準備をするのに必要な時間である。
Ｔ_ｒｂは、ＭＳが受信準備をするのに必要な時間である。
注目すべきは、実際上はタイミングアドバンスにより、時間Ｔ_ｔａおよびＴ_ｔｂを少しだけ（１スロットに満たない分とする）減らしても良いことである。

拡張動的割り当てのための測定期間はＴ_ｒａとして規定されている（０５.０２.６.４.２.２）。すなわち、隣接測定はすべて第１受信スロットの直前で行われ、送信スロットの前では行われない。

受信にｍ個のタイムスロットが割り当てられ、送信にｎ個のタイムスロットが割り当てられている場合、同一のタイムスロット番号を有する最小（ｍ,ｎ）の受信および送信タイムスロットが存在するはずである。

図２を参照して、同図には、上りスロットが最初割り当てられていない、Ｒ３Ｔ０→Ｒ３Ｔ２の注釈付きの３スロット割り当ての例が示されている。受信スロット２で受信された有効なＵＳＦによって、次の上りフレームにおいて２つの送信スロットが許容される。注釈→は状態の変化を示している。

図３から図５は、注釈に従って２ＰＤＣＨに対する定常状態の拡張動的割り当てを示しており、測定区間およびターンアラウンド区間には印が付けられている。図６は、２ＰＤＣＨ拡張動的割り当てに対する状態移行図であり、許された状態をすべて示している。

図７から図１１は、図６の移行に対するスロット位置ならびに適用される測定区間およびターンアラウンド区間を示している。

図１２から図１５には、定常状態の３ＰＤＣＨ拡張動的割り当てが示されている。図１６には、３ＰＤＣＨに対する状態移行が示されており、図１７から図２５には、対応するスロット位置ならびに測定区間およびターンアラウンド区間が示されている。図示したすべてについて、測定区間およびターンアラウンド区間の適用に起因してスロット割り当てへの障害は生じていないことが分かる。

しかしながら、４スロット拡張動的割り当てについては問題が生じ、規定の条件では図２６に示す定常状態のＲ４Ｔ０から先の場合について実行が不可能である。これは、送信スロット４が常に使用されており、受信スロット１の前にはたった１スロットのターンアラウンド時間しか残らないため、隣接セル測定のためのＴ_ｒａ＝２の制約を適用することができないためである。図２６から図３０には、従来技術に係る４スロット拡張動的割り当ての許容される例と禁止される例とが示されている。これらは定常状態を示しており、図２６の、４受信スロットおよび送信スロットなしのＲ４Ｔ０の状態は許容される。図２７のＲ４Ｔ１、図２８のＲ３Ｔ２、図２９のＲ２Ｔ３、および図３０のＲ１Ｔ４においては、禁止された割り当ての上に「進入禁止（no entry）」のロゴ（例えば、図３０の数字３０１）が設けられている。この禁止は、測定と準備Ｔ_ｒａ（測定しそして送信の準備をするのに必要な時間）のために１スロットしか許されないという制限に起因して生じることが分かる。

本発明によれば、上りリソースが規定の割り当てによって制限されてしまう場合には、測定およびリカバリー期間を再割り当てして上りリソースの利用可能性を増加させる。

本発明に係る方法を適用することによって、先に禁止された図２７から図３０の割り当てが図３２から図３５に示すように認められる。Ｎスロットが割り当てられ、Ｎ＋Ｔ_ｒａ＋３≦８（フレーム内のスロット数）の場合は、Ｔ_ｒａが測定区間として用いられ、さもなければ、Ｎ＋Ｔ_ｒａ＋３＞８の場合は（条件ＸＸ）、Ｔ_ｔａが測定区間として用いられる。
ここで、
≦ 小さいかまたは等しい
＞大きい
Ｔ_ｔａは、測定しそして送信準備をするのに必要な時間である。

図３２には、本方法の、定常状態Ｒ４Ｔ１への適用が示されている。

ＰＤＣＨの割り当て数をＮ＝４、測定および準備区間をＴ_ｒａ＝２とすると、Ｎ＋Ｔ_ｒａ＋３＞８（４＋２＋３＝９）であるため、Ｔ_ｔａが測定区間として用いられる。従って、図３２に示す方法を適用することによって、図２７に示すオペレーションへの障害が取り除かれる。

この手順は、拡張動的割り当て方法を用いる場合において、Ｎ個のＰＤＣＨの割り当てを受けたときに、無線リンク測定手順の時期を正しく選ぶために上記の比較を行わなければならない移動局で実行される。

ネットワーク機器により行われる手順は、「Ｎ」個のＰＤＣＨを割り当てる場合において、Ｎが上記の条件（ＸＸ）を満たすときは、ネットワーク機器が、Ｔ_ｔａを用いて測定を行う移動局の能力を考慮に入れなければならないことを認識し、Ｎ＋Ｔ_ｒｂ＋３≦８という条件で、そのような数のＰＤＣＨを割り当て可能であることである。

本方法は、図３３、図３４、および図３５に示す残りの定常状態にも問題なく適用することができる。また、本方法は、図３６の状態移行図に示す４スロット状態移行のすべてに対して有効である。４スロット状態移行の説明は図３７から図５０に与えられている。

上りおよび下りのタイムスロットに用いられる番号付け規則を示すＧＰＲＳＴＤＭＡフレーム構造を示す図３スロット割り当ておよびＲ３Ｔ０からＲ３Ｔ２への状態移行を示す図Ｒ２Ｔ０に対する、関連する測定およびターンアラウンド区間と共に、定常状態における２ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図Ｒ２Ｔ１に対する、関連する測定およびターンアラウンド区間と共に、定常状態における２ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図Ｒ２Ｔ２に対する、関連する測定およびターンアラウンド区間と共に、定常状態における２ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図２ＰＤＣＨ拡張動的割り当てに対する状態移行図図６の状態移行を示す図図６の状態移行を示す図図６の状態移行を示す図図６の状態移行を示す図図６の状態移行を示す図定常状態における３ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図定常状態における３ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図定常状態における３ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図定常状態における３ＰＤＣＨ拡張動的割り当てを示す図３ＰＤＣＨ拡張動的割り当てに対する状態移行図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図図１６の状態移行を示す図従来技術の定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図従来技術の定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図従来技術の定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図従来技術の定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図従来技術の定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図本発明に係る定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図本発明に係る定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図本発明に係る定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図本発明に係る定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図本発明に係る定常状態の４スロット拡張動的割り当てを示す図本発明に係る４スロット拡張動的割り当てに対する状態移行図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図図３６の状態移行を示す図

Claims

８つの受信スロットからなる下りのＴＤＭＡフレームと、８つの送信スロットからなる上りのＴＤＭＡフレームとを用いて通信を行う移動局装置における通信方法であって、上りのＴＤＭＡフレームの開始は、下りのＴＤＭＡフレームの開始より３スロット分遅れており、
受信準備の後に受信スロットを用いて受信を行うステップと、
送信準備の後に送信スロットを用いて送信を行うステップと、
隣接セル信号レベル測定を行うステップと、を有し、
一つの下りのＴＤＭＡフレームで用いる受信スロット数が１である場合において、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットの数が所定数に満たない場合には、隣接セル信号レベル測定および受信準備に、連続する２スロットの期間を割り当て、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットの数が所定数である場合には、隣接セル信号レベル測定および送信準備に、連続する２スロットの期間を割り当てる、
ことを特徴とする通信方法。
８つの受信スロットからなる下りのＴＤＭＡフレームと、８つの送信スロットからなる上りのＴＤＭＡフレームとを用いて通信を行う移動局装置における通信方法であって、上りのＴＤＭＡフレームの開始は、下りのＴＤＭＡフレームの開始より３スロット分遅れており、
受信準備の後に受信スロットを用いて受信を行うステップと、
送信準備の後に送信スロットを用いて送信を行うステップと、
隣接セル信号レベル測定を行うステップと、を有し、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットのうち最後に用いる送信スロットの後に、隣接セル信号レベル測定および受信準備に割り当てる、連続する２スロット分の時間が存在しない場合には、隣接セル信号レベル測定および送信準備に、連続する２スロットの期間を割り当てる、
ことを特徴とする通信方法。
８つの受信スロットからなる下りのＴＤＭＡフレームと、８つの送信スロットからなる上りのＴＤＭＡフレームとを用いて通信を行う移動局装置における通信方法であって、上りのＴＤＭＡフレームの開始は、下りのＴＤＭＡフレームの開始より３スロット分遅れており、
受信準備の後に受信スロットを用いて受信を行うステップと、
送信準備の後に送信スロットを用いて送信を行うステップと、
隣接セル信号レベル測定を行うステップと、を有し、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットの数が所定数であり、かつ、最後に用いる送信スロットの後に、隣接セル信号レベル測定および受信準備に割り当てる、連続する２スロット分の時間が存在しない場合には、隣接セル信号レベル測定および送信準備に、連続する２スロットの期間を割り当てる、
ことを特徴とする通信方法。
前記所定数は４である、ことを特徴とする請求項１または請求項３記載の通信方法。
汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ）のマルチスロットクラス１２に適用される、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の通信方法。
拡張動的割り当て方法を用いてスロットを割り当てる、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の通信方法。
８つの受信スロットからなる下りのＴＤＭＡフレームと、８つの送信スロットからなる上りのＴＤＭＡフレームとを用いて通信を行う移動局装置であって、上りのＴＤＭＡフレームの開始は、下りのＴＤＭＡフレームの開始より３スロット分遅れており、
受信準備の後に受信スロットを用いて受信を行う受信手段と、
送信準備の後に送信スロットを用いて送信を行う送信手段と、
隣接セル信号レベル測定を行う測定手段と、を有し、
一つの下りのＴＤＭＡフレームで用いる受信スロット数が１である場合において、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットの数が所定数に満たない場合には、隣接セル信号レベル測定および受信準備に、連続する２スロットの期間を割り当て、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットの数が所定数である場合には、隣接セル信号レベル測定および送信準備に、連続する２スロットの期間を割り当てる、
ことを特徴とする移動局装置。
８つの受信スロットからなる下りのＴＤＭＡフレームと、８つの送信スロットからなる上りのＴＤＭＡフレームとを用いて通信を行う移動局装置であって、上りのＴＤＭＡフレームの開始は、下りのＴＤＭＡフレームの開始より３スロット分遅れており、
受信準備の後に受信スロットを用いて受信を行う受信手段と、
送信準備の後に送信スロットを用いて送信を行う送信手段と、
隣接セル信号レベル測定を行う測定手段と、を有し、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットのうち最後に用いる送信スロットの後に、隣接セル信号レベル測定および受信準備に割り当てる、連続する２スロット分の時間が存在しない場合には、隣接セル信号レベル測定および送信準備に、連続する２スロットの期間を割り当てる、
ことを特徴とする移動局装置。
８つの受信スロットからなる下りのＴＤＭＡフレームと、８つの送信スロットからなる上りのＴＤＭＡフレームとを用いて通信を行う移動局装置であって、上りのＴＤＭＡフレームの開始は、下りのＴＤＭＡフレームの開始より３スロット分遅れており、
受信準備の後に受信スロットを用いて受信を行う受信手段と、
送信準備の後に送信スロットを用いて送信を行う送信手段と、
隣接セル信号レベル測定を行う測定手段と、を有し、
一つの上りのＴＤＭＡフレームで用いる送信スロットの数が所定数であり、かつ、最後に用いる送信スロットの後に、隣接セル信号レベル測定および受信準備に割り当てる、連続する２スロット分の時間が存在しない場合には、隣接セル信号レベル測定および送信準備に、連続する２スロットの期間を割り当てる、
ことを特徴とする移動局装置。
前記所定数は４である、ことを特徴とする請求項７または請求項９記載の移動局装置。
汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ）のマルチスロットクラス１２に適用される、ことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の移動局装置。
拡張動的割り当て方法を用いてスロットを割り当てる、ことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載の移動局装置。