JP2006333502A - パケット・データの通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャネルの形式がパケット・トランザクションの性質に応じて変化するパケット通信のための方法と電気通信システムとを提供する。
【解決手段】アップリンク通信が共通アクセスであるセルラー無線システムのための移動局において、シングル・スロット形式でアップリンク送信を行う送信機と、シングル・スロットまたはマルチ・スロット形式でダウンリンク受信を行う受信機とを含み、対応するアップリンクおよびダウンリンクのスロットは実質的に相互に周波数の間隔が空いており、また相互に時間的に１スロットの長さより少ない間隔が空いており、前記移動局はアップリンク・スロットを経由してアップリンク・アクセスを開始すること、およびその後対応するダウンリンク・スロット上のメッセージによりアップリンク・アクセスを前記シングル・スロット形式で行うか又は前記マルチ・スロット形式で行うか認証することが可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気通信システムにおけるパケット・データ通信に係り、特に、ＲＣＲ−２７パーソナル・ディジタル・セルラー・システムに関するがこれに限られないパケット・データ通信に関する。

基地局と加入者移動局とからなるセルラー方式の通信システムでは、加入者移動局と基地局との間の多数のパケット・トランザクションがダウンリンクを非常に大量に使用するが、基地局と移動局との間のアップリンクは比較的利用量が少ない。インターネット・アプリケーションは、大部分のデータフローがインターネットから加入者へダウンリンクを経由して行われる点で、この例に相当する。
ＲＣＲ ＳＴＤ−２７Ｄ（パケット改訂版）レイヤ１標準 ＲＣＲ ＳＴＤ−２７Ｄ（パケット改訂版）レイヤ３標準

これを考慮して、本発明は、パケット通信のためのチャネルの形式がパケット・トランザクションの性質に応じて変化する方法と電気通信システムとを提供することを目的とする。

本発明は、所与のシステム・プロトコルおよびシステムの特定のハードウェアの限界の中で、通信システムがパケット・チャネルの特性をそのニーズに最適に管理することを可能にする。

本発明の例示としての実施形態を添付の図面を参照しながら以下に記述する。

本発明の実施形態は、各フレームが多数の連続するスロットを有する多数の時分割多重フレームを含む通信チャネルを用いてセルラー無線システムにおける移動局と基地局との間のトランザクションを実行する方法において、基地局が１フレームあたり１を超えるスロットを持つ第１の形式でダウンリンク送信を行うステップと、移動局が第２の形式でアップリンク送信を行っているときに基地局が１フレームあたり１個のスロットを持つ前記第２の形式でダウンリンク送信を行うステップと、を有することを特徴とする方法を含む。

上記の実施形態において、前記移動局がアップリンク送信を行うことを可能にするために、前記基地局が第１の形式から第２の形式へスイッチするように構成されることができる。

上記の実施形態において、前記移動局が前記第１の形式でのダウンリンク送信を終了した後にアップリンク送信を開始するように構成されることができる。

上記の実施形態において、前記移動局が、前記第１の形式でアップリンク送信を行う送信機と、前記第１または第２の形式でダウンリンク受信を行う受信機とを含み、前記システム中で対応するアップリンクおよびダウンリンクのスロットは実質的に相互に周波数の間隔が空いており、また相互に時間的に１スロットの長さより少ない間隔が空いており、前記移動局が、アップリンク・スロットを経由してアップリンク・アクセスを試みるための手段と、対応するダウンリンク・スロットを経由したメッセージによりアップリンク・アクセスを認証する手段とをさらに含むように構成されることができる。

本発明の実施形態は、上記の方法を実施するための移動局を含む。

本発明の実施形態は、アップリンク通信が共通アクセスであるセルラー無線システムのための移動局において、シングル・スロット形式でアップリンク送信を行う送信機と、シングル・スロットまたはマルチ連続スロット形式でダウンリンク受信を行う受信機とを含み、対応するアップリンクおよびダウンリンクのスロットは実質的に相互に周波数の間隔が空いており、また相互に時間的に１スロットの長さより少ない間隔が空いており、前記移動局はアップリンク・スロットを経由してアップリンク・アクセスを開始すること、およびその後対応するダウンリンク・スロット上のメッセージによりアップリンク・アクセスを認証することが可能であることを特徴とする移動局を含む。

日本のＲＣＲ−２７パーソナル・ディジタル・セルラー・システムは時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式である。本発明の理解を促すためにＲＣＲ−２７システムの概要を以下に示す。このシステムの運用方法の詳細については、以下の標準仕様書を参照されたい。参考１：ＲＣＲ
ＳＴＤ−２７Ｄ（パケット改訂版）レイヤ１標準、および参考２：ＲＣＲ ＳＴＤ−２７Ｄ（パケット改訂版）レイヤ３標準。

基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間の通信は、図１に示すように、基地局ＢＳから移動局ＭＳへの通信用に確保されたダウンリンクと、移動局ＭＳから基地局ＢＳへの通信用に確保されたアップリンクとの２つの離散周波数帯を経由して行われる。図１の例では、アップリンクは８１０ＭＨｚと８２６ＭＨｚとの間の２５ｋＨｚの間隔での６４１実キャリアを用いる。アップリンク中の各実キャリアに対して、ダウンリンク中に対応する実キャリアがある。ダウンリンクでは、実キャリアはやはり２５ｋＨｚの間隔で９４０ＭＨｚと９５６ＭＨｚとの間に位置する。

各実キャリアはスーパーフレームの形式でそこへ送信されたデータを持つ。図２を参照すると、各スーパーフレーム１００は２０ｍｓ長の３６（０...３５）のフレームで構成され、各フレーム１０２はそれぞれ６．６ｍｓ長の３つ（０．．．２）のスロット１０４で構成される。スーパーフレームは７２０ｍｓ続く。各フレームにはユーザ・トラフィック・チャネルＴＣＨまたは制御チャネルＣＣＨのいずれかの役割を割り当てることができる。アップリンク及びダウンリンクの中のスーパーフレームは小さな時間的オフセットで送信される。アップリンクの制御チャネルは共通アクセスで、どんな場合でもどの移動局ＭＳもそのチャネルを使用して基地局へ接続できる。

基地局ＢＳへ登録するために、移動局ＭＳはネットワークのオペレーターによってあらかじめ定義されているダウンリンクの実キャリアのサブセットをパーチ・チャネルとしてスキャンする。各パーチ・チャネルの信号強度が確認され、信号強度の順にならべられる。最大の受信信号強度を持つパーチ・チャネルから順に、移動局ＭＳは同調とパーチ・チャネルのスロット２にあるデータの復号化を試みる。このスロットは制御チャネルに、より詳しくは放送制御チャネルＢＣＣＨに割り当てられている。放送制御チャネルＢＣＣＨは、たとえば制御チャネル構造、ネットワーク・アイデンティティ、ロケーション・エリア、隣接ゾーン、使用制限などを含めたセルまたはゾーンについての情報を持っている。ＢＣＣＨの情報には、どのスロットがユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨの役割用に確保されているかを示す情報も含まれる。このＵＰＣＨの情報は、実キャリアと実キャリア上に送信されたスーパーフレームのスロットを示すデータの形式である。

最高受信信号強度をもつパーチ・チャネルからＢＣＣＨの情報を復号することができない場合には、移動局ＭＳは次に高い受信信号強度をもつパーチ・チャネルを試し、以下同様にする。

ＢＣＣＨの情報を復号した後、移動局ＭＳはセルまたはゾーン中への登録を要求できる。基地局ＢＳへ登録した後、移動局ＭＳは待機モードにはいる。待機モードでは、移動局ＭＳは、その局が基地局ＢＳからパケットまたは音声トランザクションのために呼び出されたかどうかを監視するために呼び出しチャネルＰＣＨの役割を与えられた制御チャネルＣＣＨスーパーフレームのそれらのスロットの間だけ稼働する。

パケット・トランザクションは移動局ＭＳから開始するか（「移動局発信トランザクション」）または基地局から開始するか（「移動局着信トランザクション」）のいずれかが可能である。

移動局発信パケット・トランザクションは次のように開始される。移動局ＭＳは専用ユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨの一つへダウンリンクで同調する（上述のように以前にＢＣＣＨ情報から復号されているため）。対応するアップリンク・スロットを経由して、移動局ＭＳはパケット通信の要求を行う。その要求の一部として移動局ＭＳは、高速または低速のパケット・チャネルのいずれを求めているか、および全二重通信をサポートできるかを提示する。高速パケット・チャネルでは、ユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨに配分された３個のスロット・フレームのうち２または３のスロット（０．．２）がパケット・データを運ぶために使用される（「マルチ・スロット」）。低速パケット・チャネルでは、ユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨに配分されたフレームの１個のスロットがパケット・データを運ぶために使用される（「シングル・スロット」）。割り当てられたダウンリンク・スロットを経由して、移動局ＭＳはマルチ・スロットまたはシングル・スロット・チャネルのいずれかの承認を受けることができる。

移動局着信パケット・データ・トランザクションは、前述したように、移動局ＭＳが呼び出しチャネルＰＣＨを経由して呼び出されていることを移動局自身が検知したときに開始される。その後、トランザクションを発信する手順は移動局発信トランザクションと同じである。

パケット・データは一連のＩフレームまたは（標準ＯＳＩ７層モデルの）層２ＬＡＰＤｍユニットとして送信される。図３に示すとおり、各Ｉフレーム５０はヘッド・ユニット５２、エンド・ユニット５４、およびいくつかの中間ユニット５３で構成される。各ユニットはユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨの一つスロットを占有する。

図４はマルチ・スロットとシングル・スロットの両ユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式が採用されているパケット・トランザクションの例を示す。

最初に基地局ＢＳは、フレーム０〜４で３個のＩフレーム、Ｉ_d1、Ｉ_d2、Ｉ_d3をダウンリンク経由で送信する。移動局ＭＳはこの区間中は送信をせず、連続受信モードで受信する（参考１のセクション４．１．１０．２．２．２．２を参照）。Ｉ_d1はヘッド・ユニット５２、２つの中間ユニット５３ａ、５３ｂ、およびエンド・ユニット５４で構成され、スロット０で送信される。Ｉ_d2はヘッド・ユニット５２、１つの中間ユニット５３ａ、およびエンド・ユニット５４で構成され、スロット１で送信される。Ｉ_d3はヘッド・ユニット５２、中間ユニット５３ａ、およびエンド・ユニット５４で構成され、スロット２で送信される。これらの初期フレームでは、パケット・データがダウンリンクを経由して一方向へ送られているときマルチ・スロット・ユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨフォーマットが採用され、１フレームにつき最大で３個のスロットがパケット・データを運ぶために配分される。

フレーム４のスロット０上には移動局ＭＳへ向かわないユニット６０が現われ、移動局ＭＳにアップリンク・アクセスを試みる機会を与える。ユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨを含むアップリンク制御チャネルは共通アクセスなので、衝突制御機構（移動局間）を採用する必要がある。移動局ＭＳは、対応するアップリンク・スロットが現在使用中かどうかを示すダウンリンクの現在のフレーム中のスロット０に関わる空き／塞がり（アイドル／ビジー）フラグを復号化する（矢印６２）。この場合のようにそれが「空き」の場合、移動局ＭＳは対応するアップリンク・スロット上にＩフレームＩ_t1のヘッド・ユニット５２を送信する。ＭＳ局は次にフレーム５のスロット０上で基地局ＢＳの応答を待つ。

基地局ＢＳは部分エコーＰＥおよび受信／非受信あるいはＲ／Ｎフラグを送信する（矢印６４）。部分エコーはＣＲＣチェックの合計である。この場合のように、部分エコーＰＥが送信されたヘッド・ユニット５２の部分エコーとマッチし、Ｒ／Ｎフラグがヘッド・ユニット５２が成功裡に「受信された」ことを示す場合は、移動局ＭＳは続くフレーム中のＩフレームＩ_t1の以後のユニットのアップリンク送信用にスロット０を配分され、かつシングル・スロットのユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式へスイッチしたものと推定される。復号可能なヘッド・ユニット５２を移動局ＭＳから受け取ると、基地局ＢＳは、移動局ＭＳがシングル・スロットのユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式へスイッチされ、それに応じて動作するものと仮定する。

たとえば他の移動局ＭＳとの衝突のせいでアップリンク・アクセスが獲得できない場合（図示せず）、移動局ＭＳは、参考１の図４．１．１３．１−２に指定されるランダムな再送信間隔の間、マルチ・スロットのユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式を続ける。続くフレーム中で、ＩフレームＩ_t1の中間ユニット５３ａ、５３ｂ、５３ｃおよびエンド・ユニット５４はスロット０上に送信される。フレーム５以降は、ダウンリンク・ユーザ・パケット・チャネルはシングル・スロット形式を取り、そこではスロット０のみが使用される。フレーム５および６では、ヘッド・ユニット５２とエンド・ユニット５４とで構成されるＩフレームＩ_d4（ユニット長＝２）が移動局ＭＳへ送信される。次にスロット０で、ヘッド／エンド・ユニット５２／５４だけで構成されるＩフレームＩ_d5（ユニット長＝１）が移動局ＭＳへ送信される。

アップリンクとダウンリンクのチャネルの時間的オフセットが、同時に送信と受信を行うことはできない移動局ＭＳを使いながらもアップリンクおよびダウンリンクを経由して同一の論理スロットの間の半二重通信の実現を可能にすることは、理解できるだろう。

図４の例において、移動局ＭＳはマルチ・スロットのユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式を使って継続受信モードで受信している。シングル・スロットのユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式へスイッチしても、移動局ＭＳは継続受信モードを持続する。同様に、参考１のセクション４．１．１．１０．２．２．２．２で定義されるとおり、移動局が当初、断続受信、スーパーフレーム断続受信、またはハイパーフレーム断続受信である場合、移動局ＭＳはマルチ・スロットとシングル・スロットのユーザ・パケット・チャネルＵＰＣＨ形式の間のスイッチに際して同じ受信モードを保つだろう。

ユーザ・パケット・チャネルの形式は前述の方法でスイッチされるので、状況が許せば（すなわち所与の区間についてアップリンク通信が要求されなければ）半二重移動局は、たとえ低いデータ率ではあってもアップリンクとダウンリンクの両方を経由する通信を処理できる状態のまま、ダウンリンクのスループットを（最高２８．８ｋｂｐｓまで）最大化することができる。しかも、ユーザ・パケット・チャネル形式の変更は所与のフレームに制約される効果を持つため、全二重および半二重の移動局は同一ネットワーク上に容易に共存することができる。

ＲＣＲシステムにおける８００ＭＨｚ周波数帯中の周波数の分配を示す図。 ＲＣＲシステムにおけるスーパーフレームの構造を示す図。 Ｉフレームまたは層２ユニットの構造を示す図。 基地局と移動局との間のパケット・トランザクションの例を示す図。

符号の説明

ＢＳ 基地局
ＭＳ 移動局
１００ スーパーフレーム
１０２ フレーム
１０４ スロット

Claims (1)

1. アップリンク通信が共通アクセスであるセルラー無線システムのための移動局において、
   シングル・スロットまたはマルチ・スロット形式でアップリンク送信を行う送信機と、
   シングル・スロットまたはマルチ・スロット形式でダウンリンク受信を行う受信機とを含み、
   対応するアップリンクおよびダウンリンクのスロットは実質的に相互に周波数の間隔が空いており、また相互に時間的に１スロットの長さより少ない間隔が空いており、
   前記移動局はアップリンク・スロットを経由してアップリンク・アクセスを開始すること、およびその後対応するダウンリンク・スロット上のメッセージにより前記アップリンク・アクセスを前記シングル・スロット形式で行うか又は前記マルチ・スロット形式で行うかの承認を前記基地局から受けたことを確認することが可能であることを特徴とする移動局。

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