JP2008199222A - 移動通信システムで使用される基地局装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】間欠受信を行っているユーザ装置がL1/L2制御信号の受信に失敗した後次回それを適切に受信するまでに生じる遅延を減らすこと。
【解決手段】基地局装置は、無線リンクのチャネル状態に応じて分類されたユーザ装置について、間欠受信パターンを決定する手段と、間欠受信パターンをユーザ装置に通知する手段とを有する。間欠受信パターンは少なくとも間欠受信の周期を特定する。
【選択図】図３

Description

本発明は移動通信の技術分野に関し、特に移動通信システムで使用される基地局装置及び方法に関連する。
この種の技術分野では、ワイドバンド符号分割多元接続(W-CDMA)方式、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)方式、高速アップリンクパケットアクセス（HSUPA）方式等の後継となる通信方式、すなわちロングタームエボリューション(LTE: Long Term Evolution）が、W-CDMAの標準化団体3GPPで検討されている。LTEでは、インアクティブの(アイドル状態の)ユーザ装置は、ページングチャネルの間欠受信(DRX: Discontinuous Reception)を行いながらセル間を移動可能であり、位置登録状態を最新状態に維持しながら１以上のセルを含むトラッキングエリア(TA: Tracking Area)毎に管理される。アイドル状態では基地局には該ユーザ装置のコンテクストは存在せず、上位局において位置登録状態が管理される。ネットワークがアイドル状態のユーザ装置を呼び出す場合は、該ユーザ装置のＤＲＸタイミングに合わせてトラッキングエリアに属する全セルで一斉にページングチャネルが送信され、ユーザ装置に着信がかかる。
ところで、LTEでは、アクティブのユーザ装置でも主にバッテリセービングの観点から必要に応じて間欠受信が行われる。例えばインターネットアクセスを行うサービスの場合、トラフィックがバースト的に到来するため、データ送信と次のデータ送信の間にかなりの時間が空くことがある。例えばウェブページをダウンロードしてユーザが該ページを読み、次のページをダウンロードするまでの間などである。この場合に間欠受信が行われる。アクティブ状態では基地局に該ユーザ装置のコンテクストが存在し、ネットワークはユーザ装置の位置をセル単位で把握している。ユーザ装置をアイドル状態に遷移させずにアクティブ状態で間欠受信を適用することは、基地局におけるコンテクストの作成・削除の処理や、回線を設定するためのシグナリングを削減するために有効である。また、バッテリーの消耗を防ぎつつバースト的に発生するパケットをより低遅延で伝送できる。
間欠受信を行っているユーザ装置は、一定の周期(DRX周期)で起動状態及び休止状態を切り替えながら動作し、その周期でL1/L2制御信号を受信する。ユーザ装置はL1/L2制御信号を復調し、自装置宛の情報の存否を確認する。その情報は、例えば下りデータが存在すること、それが存在する場合に使用されるリソースブロック及びデータフォーマット(データ変調方式等)、次回の上りデータ送信に使用可能なリソースブロック及びデータフォーマット等を含むかもしれない。自装置宛の情報が存在してたならば、その情報に従って例えば下りデータを受信する。そうでなければユーザ装置は起動状態から休止状態に遷移し、次回の起動タイミングまで待機する。一般に、DRX周期が長いほどバッテリセービング又は省電力化の効果が大きくなるが、DRXはQoSにも影響する点に留意を要する。無線ベアラ毎にDRX周期を設定する技術については例えば非特許文献１に記載されている。
3GPP寄書R2-070463, 2007年2月6日
ところで、サービスエリア内のユーザ装置の位置や通信環境は様々であるので、無線ベアラが同じであってもユーザ装置個々のチャネル状態又は無線伝搬状況は同じでない。チャネル状態の良くないユーザ装置は、下りL1/L2制御信号やそれに続くデータ信号の受信に失敗するかもしれない。間欠受信が行われている場合に、下り信号の受信に失敗すると、次回起動するタイミングまで不通の状態が続き、下り信号の伝送遅延は長くなってしまうことが懸念される。データ信号の受信に失敗してもL1/L2制御信号の受信に成功していれば、否定的な応答(NACK)を基地局に返すことで、再送制御を少しでも早期に開始することができるかもしれない。しかしながらL1/L2制御信号の受信を失敗してしまった場合には、ユーザ装置は否定的な応答（NACK）を返すことさえできず、伝搬遅延はかなり長くなってしまうことが懸念される。この傾向はDRX周期が長く設定されているほど深刻になるおそれがある。特にセル端に位置するユーザ装置は、基地局近傍に位置するユーザ装置に比べて下り信号の受信を失敗しやすい。セル端のユーザ装置がハンドオーバ制御に関する情報をやりとりする場合には、上記の伝搬遅延が長期化することは特に望ましくない。
本発明の課題は、間欠受信を行っているユーザ装置がL1/L2制御信号の受信に失敗した後次回それを適切に受信するまでに生じる遅延を減らすことである。
本発明で使用される基地局装置は、無線リンクのチャネル状態に応じて分類されたユーザ装置について、間欠受信パターンを決定する手段と、前記間欠受信パターンを前記ユーザ装置に通知する手段とを有する。前記間欠受信パターンは少なくとも間欠受信の周期を特定する。
本発明によれば、間欠受信を行っているユーザ装置がL1/L2制御信号の受信に失敗した後次回それを適切に受信するまでに生じる遅延を減らすことができる。
本発明の一形態によれば、DRXパターンがチャネル状態に応じてユーザ装置毎に適切に設定される。セル端に位置するようなチャネル状態の良くないユーザ装置については、単位時間当たりの起動時間がより長くなるようにDRXパターンが決定される。これによりチャネル状態の良くないユーザ装置は、DRX中より長く起動し、下り信号の受信失敗後の遅延が長くならないように配慮できる。
説明の便宜上、具体的な数値が使用されるが、特に断りがなければそれらの数値は単なる一例に過ぎず、必要に応じて他の値が使用されてもよい。
図１は本発明の一実施例で使用される基地局の機能ブロックを示す。図１には無線受信部(RxRF)１１、DRXパターン選択情報処理部１２、通知信号生成部１３及び無線送信部(TxRF)１４が示されている。
無線受信部(RxRF)１１は、アンテナ及びデュプレクサを介してユーザ装置から受信した無線信号について、電力増幅処理、周波数変換処理、帯域限定処理、アナログディジタル変換処理、復号及び復調処理等を行う。無線受信信号には、下り受信品質を示す情報(例えば、下りリファレンス信号の受信レベルから導出されたチャネル品質インジケータCQI)、及び／又は上りリファレンス信号が含まれていてもよい。
DRXパターン選択情報処理部１２は、ユーザ装置から報告されたCQI又は上りリファレンス信号(の受信品質)を含む情報を処理することで、ユーザ装置に相応しいDRXパターンを選択する。DRXパターンは、ユーザ装置が間欠受信を行う際の間欠受信の周期を示す情報や、１つの間欠受信周期の間に起動期間及び休止期間がどのように生じるかを示す情報等で特定される。DRXパターン選択情報処理部１２の動作については後述される。
通知信号生成部１３は、決定されたDRXパターンをユーザ装置に通知するための通知信号を作成する。DRXパターンは、適切な如何なる手法で通知されてもよいが、通常DRXパターンは頻繁には変更されないので、DRXパターンを示す情報はL1/L2制御信号に続くデータ信号の中に含められる。より具体的には、DRXパターンを示す情報はMACコントロールPDUで通知されてもよいし、L3−RRCメッセージで通知されてもよい。
無線送信部(TxRF)１４は、デュプレクサ及びアンテナを介してユーザ装置に無線信号を送信するための処理を行う。その処理には、ディジタルアナログ変換処理、符号化及び変調処理、周波数変換処理、帯域限定処理、電力増幅処理等が含まれてよい。無線信号はL1/L2制御信号及びデータ信号を含み、L1/L2制御信号は後続のデータ信号がどのユーザ装置にどのリソースブロックがどのような伝送フォーマットで割り当てられているかを示す情報、次回の上りデータ送信でどのユーザ装置がどのリソースブロックでどのような伝送フォーマットで送信してよいかを示す情報、過去の上りデータに対する送達確認情報(ACK/NACK)等を含んでよい。データ信号には、ユーザ装置宛のユーザトラフィックデータに加えて、DRXパターンを示す通知信号が含まれてもよい。
図２は図１のDRXパターン選択情報処理部１２で行われる処理手順のフローチャートを示す。ステップS1では、DRXパターンの選択要請をユーザ装置から受けたか否かが判定される。DRXパターンの選択は、基地局が主導的に行うので、選択を行うか否かも基地局が決定するのが原則である。但し、ユーザ装置からの要請に応じて、DRXパターンが選択されてもよい。この要請を受けた場合の動作については後述される。
ステップS2では、ユーザ装置から下りチャネル状態を示すチャネル品質インジケータ(下りCQI)が受信される。又はユーザ装置から受信した上りリファレンス信号の受信品質SIRを測定し、上りチャネル状態のチャネル品質インジケータ(上りCQI)が測定されてもよい。下りCQI及び上りCQIの双方又は一方に基づいて、チャネル状態の良否が判定される。チャネル状態は厳密には上りと下りで異なるが、本実施例では瞬時的な良否よりも平均的な良否が後の信号処理に使用されるので、ステップS2で用意されるCQIは上り用でも下り用でも双方でもよい。
ステップS3では報告された又は測定されたCQIが平均化される。平均化は例えばローパスフィルタを通すことで実現されてもよい。平均化されたCQIは、瞬時フェージング等には追従しないが、シャドーイングやパスロス(伝搬損失)等には追従する程度に緩やかに変化する量である。
ステップS4では平均化されたCQIに基づいて、ユーザ装置がセル端に位置するか否かが判定される。ユーザ装置は、平均化されたCQIが悪い場合にはセル端に位置し、それが良ければ基地局の近くに位置するように判定される。
ステップS5ではユーザ装置がセル端に位置するか否かに応じて、そのユーザ装置で使用されるDRXパターンが決定される。DRXパターンは、ユーザ装置が間欠受信を行う際の間欠受信の周期を示す情報や、１つの間欠受信周期の間に起動期間及び休止期間がどのように生じるかを示す情報等で特定される。
ステップS6ではステップS5で決定されたDRXパターンがユーザ装置に通知され、フローは終了する。
図３はDRXパターンの一例を示し、セル端のユーザ装置のDRX周期Tedge(例えば、10ms)が、そうでないユーザ装置のDRX周期Tnear(例えば、20ms)より短く設定される例を示す。何れの場合も、ユーザ装置は間欠受信の周期に合わせて起動し、L1/L2制御信号を受信及び復調し、自装置宛のデータが有ればそれを受信し、無ければ休止状態に戻って次回の起動タイミングまで待機する。セル端のユーザ装置が頻繁に起動するようにすることで、下り信号の受信に失敗した後次回それを適切に受信するまでの遅延を短縮しつつ、基地局近傍のユーザ装置についてはバッテリセービングによる省電力化を図ることができる。
図４は、DRX周期が同じであるか否かとは別に、DRXの１周期内で起動期間の占める割合(デューティ比)が変えられる例を示す。DRX周期の長短及びデューティ比の多少をそれぞれ調整することでDRXパターンが決定されてもよい。
(I)ではユーザ装置はDRX周期毎に1TTI(１サブフレーム)の期間だけ起動し、それ以外は休止状態である。
(II)でもユーザ装置は同じDRX周期毎に起動するが、2TTI(2サブフレーム)の期間連続的に起動する点が異なる。セル端のユーザ装置では、そうでないユーザ装置よりも、起動期間の占める割合が多くなるようにデューティ比が設定されてもよい。下り信号の送信される機会は、起動期間が多ければその分だけ増えるので、セル端ユーザに下り信号が送信される機会又は可能性が増える。従って下り信号の受信に失敗した後次回それを適切に受信するまでの遅延を短縮することができる。図示のように起動する時間を連続的に長くすることは、例えばバースト的に生じるデータ通信に相応しい。
(III)ではユーザ装置は１周期の中で2TTIの期間だけ起動するが、(II)のように連続的に起動するのではなく、1TTI起動後ある期間を経て1TTI起動する点が異なる。ある期間は、自動再送制御(HARQ: Hybrid Automatic Repeat reQuest)におけるラウンドトリップ時間(RTT)に合わせて設定される。最初の起動期間で下り信号の受信に失敗したことが基地局で確認されると、基地局はそのユーザ装置に対する再送パケットを、DRX周期より短いRTTの期間経過後に送信できる。ユーザ装置が下り信号の受信に失敗したことは、例えばHARQのACK/NACKが送信されなかったことを検出する（ＤＴＸ検出する）ことで確認できる。そして、首尾良く行けば、ユーザ装置はDRX周期内で２回目に起動した際に再送パケットを受信できる。休止期間をHARQ-RTTに合わせて設定することで、基地局からユーザ装置への再送を早期に開始することができる。なお、（II）と（III）を組み合わせたパターンを設定してもよい。
図２のステップS5では上記のように様々なDRXパターンがユーザ装置のチャネル状態に応じて決定される。更には、DRXパターンは、VoIPによる通信、制御メッセージの通信(例えば、シグナリング無線ベアラ(SRB)の通信)、HTTPデータ通信、電子メールによる通信等のような様々な無線ベアラの種別に応じて決定されてもよい。例えば、VoIPのような音声パケットについてはDRX周期を20msとし、HTTPデータ通信では1sに設定されてもよい。また、無線ベアラの種別の観点からDRX周期の長短及び／又は１周期当たりの起動期間の占める割合が導出され、更にチャネル状態の観点からDRX周期及び／又は１周期当たりの起動期間の占める割合が調整されてもよい。
上述したようにDRXパターンの選択は基地局が必要に応じて決定するのが原則である。但し、ユーザ装置からの要請に応じて、DRXパターンが選択されてもよい。そのような要請がユーザ装置から受信されると、フローはステップS7に進む。
ステップS7に至る場合には、ユーザ装置は下り受信信号品質を測定し、それを平均化し、自装置がセル端に位置するか否かを判定し、判定結果を基地局に報告する。基地局は判定結果に従ってそのユーザ装置用のDRXパターンを決定する(ステップS5)。以後ステップS6で、選択されたDRXパターンがユーザ装置に通知され、フローは終了する。即ち、ステップS2,S3,S4に相当する処理がユーザ装置で行われ、ステップS5以降が基地局で行われる。
説明の便宜上、ステップS4ではユーザ装置がセル端に位置するか否かの２者択一的な判定がなされるが、２より多くの分類判定がなされてもよい。その場合、チャネル状態に応じて用意されるDRXパターンの種類も２より多くてよい。
本発明の一実施例で使用される基地局の機能ブロック図を示す。 図１のDRXパターン選択情報処理部で行われる処理手順を示すフローチャートである。 セル端のユーザ装置のDRX周期が基地局近辺のユーザ装置のDRX周期より短く設定される様子を示す図である。 DRXパターン例を示す図である。
符号の説明
１１ 無線受信部(RxRF)
１２ DRXパターン選択情報処理部
１３ 通知信号生成部
１４ 無線送信部(TxRF)

Claims (13)

  1. 無線リンクのチャネル状態に応じて分類されたユーザ装置について、間欠受信パターンを決定する手段と、
    前記間欠受信パターンを前記ユーザ装置に通知する手段と、
    を有し、前記間欠受信パターンは少なくとも間欠受信の周期を特定する
    ことを特徴とする基地局装置。
  2. チャネル状態の悪いユーザ装置の間欠受信には、より短い周期が設定される
    ことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
  3. 前記間欠受信パターンは、１周期当たりの起動期間及び休止期間の比率も特定する
    ことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
  4. 起動期間及び休止期間の切り替えが、前記周期の中で１度しかなされないように前記間欠受信パターンが決定される
    ことを特徴とする請求項３記載の基地局装置。
  5. 起動期間及び休止期間の切り替えが、前記周期の中で複数回行われるように前記間欠受信パターンが決定される
    ことを特徴とする請求項３記載の基地局装置。
  6. ２つの起動期間の間で生じる休止期間の少なくとも１つは、自動再送制御におけるラウンドトリップ時間に合わせて設定される
    ことを特徴とする請求項５記載の基地局装置。
  7. チャネル状態の悪いユーザ装置の起動期間が、チャネル状態の良いユーザ装置の起動期間より長くなるように前記比率が設定される
    ことを特徴とする請求項３記載の基地局装置。
  8. 前記間欠受信パターンが、無線リンクのチャネル状態及び無線ベアラの種類に応じて決定される
    ことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
  9. 前記間欠受信パターンが、MACコントロールパケットデータユニットで又はRRCメッセージでユーザ装置に通知される
    ことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
  10. 前記チャネル状態は、チャネル品質インジケータ(CQI)で表現される
    ことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
  11. 前記チャネル状態は、シャドーイング又はパスロスに追従する程度に平均化されたチャネル品質インジケータで表現される
    ことを特徴とする請求項１０記載の基地局装置。
  12. ユーザ装置で測定されたチャネル状態の測定値が当該基地局装置に報告され、該測定値に応じて前記ユーザ装置が分類される
    ことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
  13. 移動通信システムの基地局装置で使用される方法であって、
    無線リンクのチャネル状態に応じて分類されたユーザ装置について、間欠受信パターンを決定するステップと、
    前記間欠受信パターンをユーザ装置に通知するステップと、
    を有し、前記間欠受信パターンは少なくとも間欠受信の周期を特定する
    ことを特徴とする方法。
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