JP2005536948A - パケットデータモードでの速い目標呼び出しのための制御ｐｄｕ - Google Patents

Abstract

本発明は、発信装置（１０２ａ）と１つ以上の相手装置（１０２ｂ）との間の、通信時間の短縮を可能にする無線パケットデータモード通信に使用する、システムと方法に関する。本発明は、制御構造（６００）中で、発信装置（１０２）と基地局（１０６）との間の通信設定の際に１つ以上のパラメータ（６０２〜６０８）を捕捉する。次に、発信装置（１０２ａ）を構築している間に、この制御構造（６００）が１つ以上の相手装置（１０２ｂ）に送信されて、基地局（１０６）を介して発信装置（１０２ａ）と１つ以上の相手装置（１０２ｂ）との間の通信を構築するために使用される。それによって、通信を設定するために必要な全時間が短縮される。

Description

本発明は無線システム通信に関し、特には、基地局と通信するための、切り換えデータではなくてパケットデータを使用した遠隔のユニットのための始動時間の短縮に関する。

無線産業はこの数年間、驚異的なペースで成長している。無線通信は日常生活の基本的な部分になりつつある。ほとんどの人々が日常生活の種々の局面で、移動通信用のグローバルシステム（ＧＳＭ）、ユニバーサル・モバイル通信システム（ＵＭＴＳ）、キャリア検出多重アクセス（ＣＤＭＡ）、および８０２.１１等の種々の無線通信を使用している
。

通常、無線システムは、あるカバー範囲すなわち到達範囲を有すべく設計されている。この範囲を一般にセルと称する。セルは複数の発信源が同一の周波数を再利用して、離れている大都市域でのサービスを行っている。セルの幾何学的サイズはある領域で必ずしも一定ではなくて、周波数や電力レベル、領域の地形、一日での時間、その他によって変化する。これらのセル内での通信には、デマンド・アサインド多重接続（Ｄｅｍａｎｄ Ａｓｓｉｇｎｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）（ＤＡＭＡ）として周知の有利な方法がある。ＤＡＭＡでは、複数の装置が、必要に応じて共用してネットワークにアクセスすることができる。基本的に、装置は先にネットワークにアクセスしたものが先にサービスを受ける。無線ネットワーク内でエンドユーザに提供され得る複数のアクセスには多くの方法がある。最も基本的なレベルでは周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）法があり、この方法がすべての無線通信の出発点であって、各セルは周波数によって分割されているので、無線装置間の干渉を回避でき。ＦＤＭＡは割り当てられた周波数域を複数の搬送周波数に分割して、複数の通話に対応している。

無線ネットワークに使用される他の方法は時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）であって、これは各周波数チャネルを複数の時間スロットに分割するデジタル法である。周波数チャネル内の各時間スロットが個々の通話に対応する。一般的に、ＴＤＭＡによるサービスはＦＤＭＡによるサービスの約３倍のトラヒック容量を有する。

スペクトル拡散無線を基にした比較的新しい更に別の通信方法は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）として知られている。スペクトル拡散無線は送信信号の帯域を無線周波数のスペクトルに拡散する。無線周波数の組合せスペクトルは通常、信号の狭い帯域送信に対応するのに必要なものよりもはるかに広い。スペクトル拡散では、直接拡散（ＤＳ）と周波数ホッピング（ＦＨ）との２つの方法が使用される。簡単に言えば、直接拡散スペクトルはパケット無線方法であって、狭い帯域の信号が、より広い搬送波帯域全体に拡散する。換言すれば、信号情報はパケット中に組み入れられ、各パケットは広い搬送波周波数中を冗長方式で送信される、すなわちパケットが一回以上送信される。それによって多重伝送に対応できる。特定の端末からの送信は、各データパケットに追加（ｐｒｅ−ｐｅｎｄ）された１０ビット符号等の、独特の符号によって識別される。周波数ホッピング拡散スペクトル（ＦＨＳＳ）は一般に、直接拡散スペクトルよりも好ましい。ＨＦＳＳは、周波数帯域を通して、広帯域搬送波内でのパケットの短いバーストの伝送を含む。基本的には、送信機と受信機は、振り付けホップ列中で、一方の周波数から他方の周波数にホップして、多くのパケットは各周波数に送信される。このホップ列は中央基地局アンテナによって制御される。

ネットワークの通信方法によらず、通信装置の一定の事前設定調整および実時間調整は必要である。遠隔／携帯ユニットと基地局との間の通信に関しての一つの要件は、通信パラメータの始動と設定である。例えば、パケットデータモードの通信データ速度において、遠隔ユニットと基地局との間で、各パケット通信の使用可能性と最大遅延時間が調整され、交渉されなければならない。通常、この交渉と設定は、遠隔ユニットが基地局と最初に通信を始める時に実時間で行われる。これらの交渉と設定は一般に順番に行われる、すなわち、先ず携帯装置と基地局との間で行われ、次に、基地局と目的の携帯装置との間で同様に行われる。これらの一連のプロセスにおいて、１つの装置からの要求や命令は、他の要求や命令が装置間で発生する前に、第２の装置で応答しなければならない。更に、第1の携帯装置と基地局との間のこれらのすべての通信は、基地局と目的の携帯装置との間
で同様な通信が発生する前に完了されなければならない。

特に、パケットモードが可能なユーザ装置は、信号化交渉によって、基地局等のサービスの基幹設備のノードからデータを要求する。基本的には、信号化チャネルは、サービスが携帯ユニットと基地局との間で確立されるためには、基地局システムで確立され認証されなければならない。ある程度の遅延が、開始する携帯ユニットからの信号、システムによる認証、および一定の品質サービスの交渉とで発生する。この時間遅延は、第１の携帯ユニットが第２の携帯ユニットまたは呼び出した相手との通信を試みる時に、さらに誇張される。このような場合、第２の携帯ユニットまたは呼び出された相手は、同一の設定交渉手順を経て、基地局システムとリンクし、その結果長い遅延時間になる。

この設定時間の短縮によって、より高速の通信が可能になり、その結果、特定の通信周波数を占有する時間の短縮になる。この時間の節約の重要性は携帯ユニットを使用する際には非常に大きい。例えば、複数の携帯ユニットと通信するのに必要な配送ユニットでは、この設定時間の短縮によって、目的に到達する時間が大きく速まる。このように、起動する携帯ユニットと相手の携帯ユニットとの間の通信のための時間と設定手順とを短縮するシステムと方法を提供する必要性がある。

本発明は、制御構造、発信源装置を設定する際の１つ以上の通信パラメータ、および基地局、の中で捕捉することによって、発信源装置と１つ以上の相手の装置との間の通信を可能にするための、無線パケットデータ・モード通信において使用する]システムと方法
に関する。設定は、発信源と基地局との間の双方向の順序立った一連の通信を含む。本発明は、相手装置が基地局を介して発信源と通信できるように、制御構造の一つ以上の相手装置への伝送、および一つ以上の相手装置に同時に設定するための制御装置の利用を含む。本発明の利点の１つは、遠隔ユニットの設定時間を短縮することである。

本発明は、遠隔ユニットと基地局との間の通信を設定し確立するための独自のシステムと方法を提供するものである。本発明は、呼び出しや会話のためにパケットデータモードを使用する、無線通信装置に使用できる。

図１のブロックダイヤグラムは、本発明が実行される無線通信システムと環境を示す。固定部分１０８は、複数の遠隔ユーザ装置１０２と通信する一つ以上の基地局１０６を含む。通信リンク１１６と接続している基地局１０６は、従来の無線周波数の方法を使用するユーザ装置１０２と通信するのが望ましい。一つ以上のアンテナ１０４は、基地局１０６から遠隔ユーザ装置１０２への通信を行う。基地局１０６は、アンテナ１０４を介して、複数の遠隔ユーザ装置ユニット１０２からＲＦ信号を受信する。本発明の実施例におい
て、基地局１０６と遠隔ユーザ装置１０２との間の通信メッセージは、発信装置またはその相手装置を識別するための選択的アドレッシング法を備える。基地局１０６と遠隔ユーザ装置１０２との間で交換される情報は、データメッセージ、コマンド、および通信システムの操作パラメータへの調整、を含む。基地局１０６と遠隔ユーザ装置１０２との間の送信は、スケジュールメッセージ、ポジティブアクノレッジメント（ＡＣＫＳ）、ネガティブアクノレッジメント（ＡＣＫＳ）、および登録要求や情報事項の{要求等の非スケジ
ュールメッセージに応答する。他の無線通信方法も基地局１０６と遠隔ユーザ装置１０２との間や、複数の遠隔ユーザ装置１０２との間の、通信に使用され得る。このような方法は本発明によって行えるし、本発明の範囲内である。

通信ネットワーク１００の固定部分１０８は、公共スイッチ電話ネットワーク（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＳＴＮ））１１０と結合されて、電話１１２やコンピュータ１１４等の他の装置からのメッセージを受信、また送信する。遠隔ユーザの装置１０２によって始動した、または遠隔ユーザの装置１０２行きの、呼および情報は、電話１１２やコンピュータ１１４等の装置で受信され又は作成される。例えば、ＬＡＮ，広域ネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネット等の種々のタイプのネットワークも、無線通信システム１００への選択的な呼や情報を送受信できることは理解できるであろう。

本発明は、配送システム、セルラ電話システム、および音声やデータメッセージ・システムを含む、他のタイプの無線通信システムにも応用できる。本発明で使用され得る遠隔通信ユニットについては、図２を参照して説明する。

図２は、遠隔ユーザ装置１０２とそれの種々の部品の例示である。遠隔ユーザ装置１０２は、着信メッセージを受信し、送信メッセージを送信するためのアンテナ２０２を含む。アンテナ２０２は、送信機２０４と受信機２０６とに接続している。送信機２０４と受信機２０６とは共に、着信や送信のメッセージに関する情報の処理や、本発明による遠隔ユーザ装置１０２の制御をするためのプロセッサ２１６と接続している。ユーザインタフェイス２１０はプロセッサ２１６と接続して、ユーザ交流やフィードバックを行う。本発明の実施例においては、ユーザインタフェイス２１０はディスプレー２１２とキーボード２１４を含む。ディスプレー２１２によってユーザは、プロセッサ２１６からの情報やフィードバックを操作できる。キーボード２１４によって、ユーザはプロセッサ２１６への入力や応答ができる。ユーザ交流やフィードバックのための他の方法やシステムも、本発明の目的を達成するために使用できる。結晶振動子２０８は、プロセッサ２１６や遠隔ユーザ装置１０２の他の部品への通常の時間調節を行う。プロセッサ２１６はメモリ２１８と結び付いて処理を行う。メモリ２１８は、プログラミングのためのソフト命令とデータを含み、本発明による遠隔ユーザ装置１０２を操作する。遠隔ユーザ装置１０２は基地局１０６と通信するための動作をする。この動作を、図３、４Ａ、４Ｂおよび５を参照して詳細に説明する。

限定するのでなく、説明のために、本発明をＵＭＴＳ環境を引用して説明する。本発明は、あらゆる無線通信方式や方法に応用でき有効である。
図３を参照して、ＵＭＴＳ環境を簡単に概観する。図３に示すように、基地局１０６は１つ以上の、ＵＭＴＳ地球無線接続ネットワーク（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ
Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＵＴＲＡＮ））部品３０２を含む。前述のように、ＵＭＴＳはパケットモード通信方法である。従って、遠隔ユーザ装置１０２と基地局１０６との間で通信するための環境を提供する、ジェネラルパケット無線サービス（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ））が存在する。ＧＰＲＳは、サービングＧＰＲＳサポートノード（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ（ＳＧＳＮ））３０４を介して、パケットルーチングとゲートウェイ・サービス
を行う。ＳＧＳＮは、遠隔ユーザ装置１０２と基地局１０６のＵＴＲＡＮ３０２との間での通信のために置かれている。ＳＧＳＮ３０４は、ＩＰネットワーク３０６への接続と通信も行う。

動作中、遠隔ユーザ装置１０２は、基地局１０６のＵＴＲＡＮ３０２との通信において使用されるサービスの品質についてＳＧＳＮ３０４と交渉する。サービスの品質は、通信のためのデータ速度、利用可能性、パケット通信の最大遅延時間等を含む。サービス品質の交渉は、遠隔ユーザ装置１０２と基地局１０６の装置との間の多重双方向通信を含む。これらの装置の通信特性および交換されるメッセージのタイプについては、図４Ａと４Ｂを参照して説明する。

図４Ａと４Ｂは、遠隔ユーザ装置１０２が基地局１０６を介して、呼び出され受信した第２の遠隔ユーザ装置１０２と通信を開始する工程を示した。前述のように、一定の交渉がが、送信と受信の両遠隔ユーザ装置１０２と基地局１０６との間で行われなければならない。最初の送信側が交渉を行うだけでなく、受信した相手側も同様の交渉をした後に、双方の遠隔ユーザ装置１０２を接続するので、この交渉には時間を要する。この遅延時間は、データを扱う遠隔コンピュータのユーザにとっては問題でないかもしれないが、遠隔の音声ユーザの場合は、特定のサービスをするのに必要な設定時間にこの遅延が加わると著しい時間遅延になる。

図４Ａは、基地システム１０６と発信源ユーザ装置１０２との間のメッセージの流れを示す。図４Ａは、ユーザ装置１０２がパケットデータの呼び出しを開始した時から、基地システム１０６が最初のパケットデータユニット（ＰＤＵ）を受けたときまでのメッセージの連続的流れを示す。通常、システム情報異や他の関連データは、ユーザ装置１０２のような遠隔装置に継続して通信される。それが工程４０２である。本発明の実施例において、ユーザ装置１０２は、無線ネットワークへの通信開始またはサービスを呼び出すための、押して話す（Ｐｒｅｓｓ Ｔｏ Ｔａｌｋ（ＰＴＴ））ボタンを含む。ＫＴＴが起動すると、工程４０４に示すように、ユーザ装置１０２から基地局１０６への接続要求を始める。それに応答して、基地局１０６はその要求を認識して、工程４０６で設定信号を接続する。これがユーザ装置への設定開始の合図であり、それが完了すると、工程４０８で、ユーザ装置からの接続設定完了信号を促す。その完了信号と同時に、工程４１０で、ユーザ装置１０２から基地局１０６へのサービス要求が行われる。それに応答して、基地局１０６は、工程４１２で、認証と暗号化の要求を行う。それに対して、工程４１４でユーザ装置１０２が応答する。これに続いて工程４１６で、セキュリティモード命令がユーザ装置１０２に伝達される。工程４１８で、その命令を受けたセキュリティモードの完了を示す応答信号が出る。セキュリティ交渉が完了すると、工程４２０で、ユーザ装置１０２による、基地局１０６上でのＰＤＰコンテクストの起動の要求が開始される。これに続いて工程４２２で、基地局１０６からユーザ装置１０２への無線配送設定が行われる。この無線配送設定の完了信号が、工程４２４で戻される。この無線配送設定完了の信号を受けると、工程４２６で、基地局１０６がＰＤＰコンテクストの起動を承認し、承認したことの確認がユーザ装置１０２に送られる。ユーザ装置１０２の起動によって開始された、この移動体が発するパケットデータのセッションが終了すると、基地局１０６から通信相手のユーザ装置１０２へのパケットデータのセッションが続いて開始される。換言すれば、移動体が発するパケットデータのセッションは、基地局１０６によって、通信相手のユーザ装置１０２へ進む。このデータセッションの工程については図４Ｂを参照して説明する。

図４Ｂに示すように、基地局１０６は工程４３０で、システム情報を相手の移動ユーザ装置１０２に送信する。基地局１０６は工程４３２で、相手の移動ユーザ装置１０２に呼び出しタイプの情報も送信する。次に、相手の移動ユーザ装置１０２は工程４３４で、基
地局への接続要求を開始する。この時点から、工程と、相手の移動ユーザ装置１０２と基地局１０６との間の通信は、図４Ａを参照にして説明した、ユーザ装置と基地局を起動する場合と同一になる。換言すれば、図４Ｂの工程４３４から４５８までは、図４Ａの工程４０４から４２６と同一、すなわち繰り返しである。この繰り返し工程は本発明のシステムと方法によって軽減される。発信ユーザ装置１０２と基地局１０６との間の最初の通信からの情報は、基地局１０６から相手のユーザ装置１０２へのその後に続く通信に使用される。この情報の再使用については図５を参照して説明する。

図５は、ユーザ装置１０２ａの最初の設定のためのフローチャートを改変して、制御ＰＤＵを使用する本提案を示す。ＰＤＵは、基地局１０６から相手のユーザ装置１０２ｂへ最終的に送信される情報を含んでいる。発信ユーザ装置１０２ａのための設定工程は、図４を参照して説明した設定工程と、特性や存続期間は同じである。換言すれば、工程５０２から５２６は、前述した工程４０２から４２６と同じである。本発明の実施例において、工程５０２から５０６の実施には約５.３秒かかる。前述のように、工程５０２から５
２６まで、および４０２から４２６までは、発信ユーザ装置１０２ａを設定して、基地局１０６に接続される。次に基地局１０６は、図４Ｂを参照して説明したように、相手のユーザ装置１０２ｂと接続して設定する。この４３０から４５８までの工程に約５.５秒か
かる。従って、発信ユーザ装置１０２ａと相手のユーザ装置１０２ｂとを接続するのに、合計１０.８秒かかる。本発明の方法は、この設定時間を大幅に削減する方法を提供する
。これは、発信ユーザ装置１０２ａが相手と通信する必要を表明すると、発信側の設定が完了するのを待たずに、すぐに相手のユーザ装置１０２ｂを呼び出すことによって実現される。この相手への最初の通信は、発信ユーザ装置１０２ａの設定工程の間に起こる。換言すれば、発信側の設定工程の前半に、発信側は、基地局に特定の相手を呼び出す意思を伝える。発信側が設定される間に、システムは相手側の場所を確定して、発信セッションのために相手の設定を始める。本発明の方法は、発信ユーザ装置１０２ａの設定をする間に制御ＰＤＵを生み出すことによって、全体の設定時間を削減する。制御ＰＤＵの内容の詳細については、図６を参照して説明する。図５に戻って、工程５２６でのＰＤＰコンテクストの起動によって、基地局１０６によって呼び出された、相手のユーザ装置１０２ｂへのＰＤＵの送信が始まる。制御ＰＤＵの内容は、本発明の方法とシステムによって利用されて、相手のユーザ装置１０２ｂの無線搬送サービスや他のパラメータを設定する。換言すれば、基地局１０６と相手のユーザ装置１０２ｂとの間の長い交渉の必要性が除かれた結果、設定時間が短縮される。

制御ＰＤＵを使用したこの情報交換を容易にするために、通信の両側に知られるある構造が必要である。
ＰＤＵ構造を図６に、通常は６００を参照して、例示して説明する。このＰＤＵ制御構造６００は、特定のパラメータを有するが、他の構造、フォーマット、およびパラメータも、同様な結果を得るために使用され得る。本発明の一実施例において、制御ＰＤＵ構造６００は、ＰＤＵ操作符号６０２、ＰＤＵ長さ６０４、サービスパラメータ６０６、および相手のＩＰ６０８を含む。この構造を有するＰＤＵが構築され、発信するユーザ装置の構成工程中に先ず送信されて、発信側が相手の装置と接触するように相手装置に連絡する。この設定工程で、ＰＤＵ操作符号６０２はこの工程を識別し、ＰＤＵ長さ６０４はＰＤＵ制御構造の全長を識別し、次に、サービスパラメータ６０６は特定の操作符号と関連する情報を含み、相手のＩＰは相手のユーザ装置１０２ｂを特定し識別する。

ユーザ装置１０２ａ、１０２ｂ、または基地局１０６は、種々の組合せや構成で、これらのシステムの一つ以上で動作し得て、これらの変形は本発明の範囲内である。本発明を特定の実施例に関連させて説明したが、それらの実施例は説明のためであって、限定するためではない。本発明の当業者にとっては、本発明の範囲から逸脱することなく種々の実施例が明らかであろう。

上述のように、本発明は上記の端末や目的物のすべてを得るために適合されており、システムや方法に固有の他の利点も有している。

本発明が実施し得る無線通信システムの実施のブロックダイヤグラム。 本発明による遠隔ユニットの例の電気的ブロックダイヤグラム。 代表的な無線ネットワークのサービスレベル通信のブロックダイヤグラム。 遠隔ユニットから基地局へ発信された通信を示すフローダイヤグラム。 基地局から相手の遠隔ユニットへ発信された通信を示すフローダイヤグラム。 本発明の方法による、制御パケットデータユニットの生成に加えて、携帯ユニットから基地局への通信を示すフローダイヤグラム。 制御パケットデータユニットのための構造例図。

Claims (7)

1. 発信側装置と１つ以上の相手側装置との間での通信を可能にするための無線パケットデータモード通信において使用する方法であって、
   該発信側装置と基地局との間で、双方向で連続的な一連の通信を行うことによって、該発信側装置と該基地局とでの１つ以上の通信パラメータを構築する工程と、
   制御構造中で１つ以上の通信パラメータを捕捉する工程と、
   該制御構造を該１つ以上の相手側装置に送信する工程と、
   該制御構造を使用して、該１つ以上の相手側装置が該基地局と通信するために構築する工程と、
   該基地局を介して、該発信側装置と該１つ以上の相手側装置との間で通信する工程と、
   からなる方法。
2. 前記発信側装置が完全に構築される前に、前記制御構造が前記１つ以上の相手側装置に送信される請求項１に記載の方法。
3. 前記制御構造がパケットデータユニットである請求項１に記載の方法。
4. 前記発信側装置と前記１つ以上の相手側装置とが基地局と通信するために個々に構築されるのに必要な時間よりも短い設定時間内に通信が可能になる請求項１に記載の方法。
5. 前記無線パケットデータモード通信がＵＭＴＳである請求項１に記載の方法。
6. 前記通信が前記１つ以上の相手側装置の呼び出しである請求項１に記載の方法。
7. 前記通信が前記発信側装置と前記１つ以上の相手側装置との会話である請求項１に記載の方法。

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