JP2008514068A - 移動局および基地局の間の帯域幅の拡張 - Google Patents

Abstract

本発明は移動局（304）および基地局（302）の間の帯域幅を拡張する技術に関するものである。本発明は、特に移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅（306）を拡張するための方法、構成、移動局、および基地局に関するものであり、WCDMA帯域幅はライセンス不要の帯域を使用して移動局と基地局の間に確立された第二無線リンク（310）により拡張される。
【選択図】図３

Description

本発明は移動局および基地局の間のスペクトル幅を拡張する技術に関するものである。本発明は、特に前記移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅（306）を拡張するための方法、構成、移動局、および基地局に関するものである。

広帯域符号分割多元接続（Wideband Code-Division Multiple-Access；WCDAMA）方式は第三世代（Third-Generation；3G）携帯電話システム導入の主流技術の一つであり、音声、ビデオ、データおよび画像の伝送速度についてより大きな容量を提供する次世代の携帯電話方式として卓越した評判を世界的に得ている。WCDMAは5MHzキャリヤのスペクトルを使用し、地元地域へのアクセスには最大2Mbps、もしくは、広域アクセスには最大384Kbpsの帯域幅を使用する。

WCDMAは現在のGSMネットワークに比べ50倍も高いデータ速度、および、GPRSネットワークに比べ10倍高いデータ速度を提供するものの、WCDMAは全ての次世代サービスのために十分大きなビットレートを提供することができないことが確認されており、従ってHSDPAおよびEUPA（High Speed Downlink Packet Access；高速ダウンリンクパケットアクセス、Enhanced Uplink Packet Access；拡張アップリンクパケットアクセス）などの拡張機能はすでに導入段階に入っている。

HSDPAはWCDMAの高度な地上へのデータ通信のプロトコルで、そのビットレートを大幅に上げることができる。EUPAは地上から衛生へデータを通信する拡張機能である。これらは3ggpにより標準化されている。

しかし、従来技術および現在のWCDMAおよびHSDPAシステムにはいくつか問題もある。WCDMAが提供する帯域幅は最大約2Mbit/s、HSDPAの場合は最大10Mbit/sであるが、これは全ユーザーが共同に使用する、つまり実際の使用例においては個人のユーザーが利用できるビットレートは非常に少なく、例えば大きなウェブページを閲覧したりファイルをダウンロードしたりするなど多くの場合、その使用感はLANに比べて劣り、待ち時間が長くなりすぎることで頻繁な使用を促進するものになりにくいことから、例えば移動データサービスの使用を妨げるものになりかねない。また、HSPDAおよびEUPAは他のWCDMAのトラフィックと同じスペクトルに依存しており、これらが提供できる利点は他の音声およびデータ使用者が混信を起こしている間のセル内のロードに依存している。さらにWCDMAのネットワークを運営するには免許が必要となり、国によっては非常にこれの取得が金銭的に高くなりつつある。

本発明の目的は移動局を利用して大きなウェブページやファイルをダウンロードする際の待ち時間を削減し、移動局を頻繁な使用を可能にすることである。そして本発明のもう一つの目的は、経済的で免許が必要のない方法で基地局と移動局との間のトラフィックをダウンロードあるいはアップロードする方法を提供することであり、これはさらに他のWCDMAのトラフィックからは独立した形のものとする。

本発明の目的は、必要に応じてライセンス不要の帯域を使用して移動局および基地局の間の第二無線リンクを開くことで得られる追加のスペクトル幅の部分によって、移動局および基地局の間のWCDMAスペクトル帯域幅を拡張することで達成される。

本発明は、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張するための方法であって、WCDMA帯域幅が、ライセンス不要の帯域を使用して移動局および基地局の間に確立される、第二無線リンクにより拡張される方法に関する。

本発明は、また、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張するための構成であって、WCDMA帯域幅が、ライセンス不要の帯域を使用して移動局および基地局の間に確立される、第二無線リンクにより拡張される構成にも関する。

本発明は、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張するための移動局であって、WCDMA帯域幅が、ライセンス不要の帯域を使用して移動局および基地局の間に確立される、第二無線リンクにより拡張される移動局に関する。

本発明は、また、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張するための基地局であって、WCDMA帯域幅が、ライセンス不要の帯域を使用して移動局および基地局の間に確立される、第二無線リンクにより拡張される基地局にも関する。

本発明の第一の実施例によると、大きなウェブページおよび／またはファイルをダウンロードする際、又は予想ダウンロード時間が既定の時間制限（例えば2分など）を越えそうな場合、移動局は第二無線リンク（例えばUWBリンク）を開く要求を送信するよう適合される。

本文書においてUWBとは広帯域を表す一般用語である。より具体的には、これは例えばWLANのようなライセンス不要のスペクトル上で広帯域もしくは超広帯域のリンクを示すために使用される。

本発明の第二の実施例によると、基地局は、移動局および基地局の間の通信路のパスロスを計算するよう構成され、さらにUWBリンクが最大送信電力の制約内で実現可能かどうかを計算されたパスロスに基づき予測するよう構成される。

本発明の第三の実施例によると、移動局および基地局の間のUWBリンクが形成される。リンクは無線スペクトラの無線スペクトルのライセンス不要部分を使用して有利に形成される。本発明の実施例によると、移動局および基地局の間で開かれる第二リンクのプロトコルは、特にWCDMAと共に使用されうるように標準化された、WLANやその他の広帯域プロトコルであることが好ましい。

移動局および基地局の間の第二の並行リンクを開くとき、移動局および基地局の間で利用可能な帯域幅は、WCDMA/HSDPAリンクおよび第二リンクの帯域幅の合計となる。第二リンクはライセンス不要スペクトルの広帯域リンクであることが好ましい。本文書において「UWB」とはライセンス不要スペクトル上の広帯域を表す用語として使用され、これはWLANもしくはこのようにWCDMAと同時に使用されるよう具体的に設計されたものを含み、帯域のその他の全てのプロトコルを意味することができる。

全てのプロセスはユーザーには完全にトランスペアレントであり、第二リンクの形成、使用、放棄に関連するメッセージングおよびハンドシェーキングのいずれについてもユーザーは通知される必要がないだろう。ユーザーは、WCDMA単独の接続に見える、より早い接続であることにのみ気づく。特に、ユーザーは自身の携帯電話においてUWB設定や契約を一切する必要がない。

さらに本発明は従来技術による解決方法を上回る顕著な有利性を提供する。WCDMAおよび第二リンクは独立に減衰するが、これを通信路符号化に使用することができる。例えば、パフォーマンスの改善および必要な電力を軽減するため、データはこれらのリンクの上に交互に配置される（インタリーブされる）ことが可能である。また利用可能な帯域幅は大きく増加するものの、トラフィックはライセンス不要のスペクトルに送られるため、WCDMA帯域にさらなるロードが追加されることはない。さらにセルが混雑した場合、WCDMAの容量を節約するため音声電話もライセンス不要スペクトルへ送ることができる。さらに往復時間やパスロスは既存のWCDMA通信路によってよく知られているが、これはUWBリンクがいつ、どのように確立されるかを判断する手助けとなする。本発明は、本発明を支持する全ての移動局が自動的に通常のWCDMAネットワークに下位互換性を持つよう、WCDMAとUWBとをシームレスに統合する。

詳細な説明

次に、本発明を添付図面に従う典型的な実施例を参照して、より詳細に説明する。

図１は本発明の有利な実施例に従い移動局および基地局の間に拡張されたWCDMA帯域幅を提供する典型的な方法100の流れ図を示しており、最初に大きなファイルが手順102により移動局にてダウンロードされ始める。ダウンロード操作を始める際、移動局はファイルの大きさおよび使用されている帯域幅に基づき、手順104にてファイルをダウンロードするのにどれくらい時間がかかるかを予測することができる。ダウンロードするファイルが大きい場合（ファイルの大きさが既定サイズを超えている）および／またはダウンロードするための時間が例えば2分程度と比較的長い場合（既定の時間制限を超えている）移動局は基地局に使用された帯域幅を拡張するよう要求を手順108にて送信することが好ましい。さもなければ手順106にてWCDMA/HSDPAリンクのみが使用される。また、利用可能なWCDMA送信能力がダウンロードもしくはアップロード時間の予測に影響を与える。負荷の小さいセルにおける方が負荷の大きいセルよりもより早く送信されることが期待できる。セルの負荷の状況に関する情報が入手可能な場合、ファイル送信の予測時間を改善するために使用することができる。

基地局に送られる要求（REQ_UWB_LINK（「UWBリンクの要求」））は例えば以下のようなものである。

REQ_UWB_LINK {
UE_ID
CPICH_RX_POWER
BANDWIDTH_NEEDED
}
ここでUE_IDは、ユーザーの機器もしくは移動局の識別情報である。

基地局はCPICH通信路に送信する電力を認知しており（これは一定でセルの大きさを設定するのに使用される）、CPICH_TX-REQ_UWB_LINK.CPICH_RX_POWER（移動局より送信された電力と移動局にて受信した電力の差）を算出することにより、手順110にてユーザーの機器もしくは移動局への通信路におけるパスロスを計算することができる。これは重要なことである。というのも、ライセンス不要スペクトル内のパスロスはWCDMAのダウンロード帯域内よりも大きく、また基地局は、手順112にてUWBリンクが最大送信電力の制約内で実現可能かを予測できるからである。無線通信路の減衰の影響が軽減されるよう、移動局はCPICH電力をある時間間隔に渡って予測した。基地局がパスロスによりUWBが実現可能でないと判断した場合、例えば（ユーザーの機器が遠くにありすぎる場合や無線通信路が難しすぎる場合）、手順114にてDENY_UWB_LINKというメッセージを移動局に送信し、これにより手順106にてWCDMA/HSDPAリンクのみが使用される。さもなければ、基地局は手順116にてSETUP_UWB_LINKメッセージを移動局に送信し、UWBが形成されることを示す。基地局から送信されるメッセージの例には、以下のようなものがある。

SETUP_UWB_LINK {
UE_ID
UWB_FREQUENCY_BAND
UWB_MODULATION
UWB_CHANNEL_CODING_PARAMETERS
}

ユーザー機器又は移動局および基地局はその後第二無線リンクを形成することができるようになる。UWBリンク上で同期化を実行する間二つの無線がこの通信路で情報交換することが可能なため、WCDMAリンクの存在がプロセスを大幅に進めることに注目すべきである。また、REQ_UWB_LINKメッセージにより、上述のとおり必要な開始電力の妥当な予測を算出することができる。OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access；直交周波数分割多元接続）チャネルまたは広帯域幅／チップレートの数、および変調形式は、移動局がREQ_UWB_LINKメッセージにて要求する帯域幅、およびパスロスに応じて選択することができる。パスロスが大きい場合、より簡易な変調方式が効果的に機能する。同類の適応変調方式は、HSDPAにて使用され、QPSK（Quadrature Phase Shifted Keying；4位相偏移変調）および16-QAM（Quadrature Amplitude Modulation；直交振幅変調）間で選択することができる。さらにチャネルインパルス応答測定は、UWBリンクが実行可能であるかどうか、またどのように形成するかを決定するために使用することもできるということに留意されたい。

大きなファイルのダウンロードが終わったときは、第二のリンクを自動的に切断することができる。

図２は、第一リンク202がオペレータの5MHz搬送波のスペクトルおよび最大2Mbpsのデータ帯域幅を使用したWCDMA帯である、本発明の有利な実施例による、移動局および基地局間の複合リンクの例となるスペクトルを示している。追加リンク204は、有利な2.4〜5GHz搬送波のスペクトルを使用したライセンス不要の帯域である。追加（UWB）リンク204のデータ帯域幅は、一般的に11〜54Mbpsである。本発明によると、移動局はWCDMAリンク202を一次チャネルとして使用し、例えば大きなファイルがダウンロードされるとき、実行可能であれば、追加リンク204が構築される。本発明によると、移動局は第一WCDMAリンク202を一次リンクとして、または必要な場合、第一リンク202および第二追加リンク204の両方を同時に使用することができるが、例えばセルが密集した場合、WCDMA容量を確保するため、追加リンク204のみを使用することもできる。追加（UWB）リンクの帯域幅は、必要なビットレートおよびチャネル局に応じて、有利に選択される。

図３は、本発明の有利な実施例による、移動局と基地局との間のWCDMA帯域幅を拡張するための例となる構成300を示しており、その構成は、一次データリンク306としてWCDMA技術を使用し、少なくとも一つの基地局302および複数の移動局304を備える。

例えば、閲覧されている大きなフィルまたは多くのページを移動局304がダウンロードする際、移動局304は基地局302に第二無線リンクを開くよう要求を送信308し、基地局は、移動局304と基地局302aとの間のチャネル306におけるパスロスを有益にも算出し、さらに、第二リンク310が最大送信電力の制限内で実現可能かどうかを算出されたパスロスに基づいて推測する。

第二リンク310が実現可能でない場合、拒否メッセージ309が移動局304に送信され、リンク310は形成されず、WCDMAリンク306のみが使用される。しかし第二リンク310が実現可能な場合は、移動局304および基地局302間に形成される。リンク310は、WLANといった有利な無線スペクトルのライセンス不要部分である。このとき第二リンク310に使用されるアンテナまたは無線302bは、一般的にWCDMAリンクに使用されるアンテナまたは無線302aではない、別個のアンテナまたは無線であることに留意されたい。これらの無線は一緒に設置されて統合されていることが好ましく、共通のチャネルコーディング方式が、306+310の複合無線リンクに対し使用することができるようになっている。

第二リンク310が形成される際、それらは同時に使用されることが好ましく、移動局304および基地局302間で利用可能な帯域幅は、WCDMA/HSDPAリンク306および第二リンク310の帯域幅の合計である。しかし、本発明の実施例によると、例えば、WCDMA/HSDPAリンク306が密集しているような状況では、第二リンク310もまた使用することができる。

第二リンク310上で同期化が行われている間、情報がWCDMAチャネル306を通じて交換することができるため、WCDMAリンク306の存在によって、追加リンクの形成プロセスを大幅に促進することに留意されたい。この情報は遅延空間における同期位置と電力オフセット情報を含み、その知識は無線リンクのセットアップを目に見えて高速に、そしてより便利にする。

図４は、本発明の有利な実施例における、移動局および基地局間のWCDMA帯域幅の拡張に使用される例となる移動局304を示している。移動局304は、WCDMA/HSDPAチャネルを介してデータを送信および受信するための送受信手段402を備えている。さらに移動局304は、ダウンロードするファイルが所定のサイズより大きいかどうか、および／またはダウンロード時間が所定の時間以上かかるかどうかを推定するための推定手段404を備えている。

また送受信手段402は、使用された帯域幅を拡張するため、基地局にリクエストを送信するために使用される。さらに移動局304も、第二リンクを介してデータを受信するための追加受信手段406を備えていることが好ましい。第二リンクは、WLANといった有利な無線スペクトルのライセンス不要部分である。

図５は、基地局が、WCDMA/HSDPAチャネルを介して、データを送信および受信するための送信手段502を備えている、本発明の好ましい実施例における、移動局および基地局302間のWCDMA帯域幅を拡張するための例となる基地局302を示している。送受信手段502は、アンテナまたは無線手段302aに接続されている。さらに基地局302は、ユーザー装置または移動局へのチャネルのパスロスを算出するための演算手段504、および最大送信電力の制限内における基地局および移動局間の第二リンクを形成することが可能かどうかを推定するための推定手段506を備えている。

さらに、基地局302は、第二リンクを形成することができない場合、WCDMA/HSDPAリンクのみが使用されるとすぐに、WCDMAリンクを介して拒否メッセージを移動局に送信するように適合される。そうでない場合、基地局は、第二リンクが基地局および移動局間に形成されたことを示す、第二リンクセットアップメッセージを移動局に送信するように適合される。基地局もまた、第二リンクが形成される場合、必要な起動電力に関する正確な推測を行うために適応させられる。

さらに基地局302もまた、第二リンクを介してデータを送受信手段508がアンテナまたは無線302bに接続されている、移動局に送信するための追加送受信手段508を有利に備えている。第二リンクは、WLANといった有利な無線スペクトルのライセンス不要部分である。

本発明は前述の実施例を参考にし、上記で説明されたが、本発明のいくつかの利点は、実証されている。本発明は、これらの実施例にのみ制限されるものではなく、創意および以下の特許請求の範囲における精神と範囲内で、可能であるすべての実施例を含むことは明らかである。

本発明の有利な実施例に従う、移動局および基地局の間に拡張されたWCDMA帯域幅を提供する典型的な方法の流れ図を示している。 本発明の有利な実施例に従う、移動局および基地局の間にある複合リンクの典型的なスペクトルを示している。 本発明の有利な実施例に従う、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張する典型的な構成を示している。 本発明の有利な実施例に従う、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張する典型的な移動局を示している。 本発明の有利な実施例に従う、移動局および基地局の間のWCDMA帯域幅を拡張する典型的な基地局を示している。

Claims (14)

1. 移動局（304）および基地局（302）の間のWCDMA帯域幅（306）を拡張するための方法（100）であって、前記WCDMA帯域幅（306）は、ライセンス不要の帯域を使用して前記移動局と基地局との間に確立される、第二無線リンクにより拡張されることを特徴とする方法。
2. 前記移動局からダウンロードもしくはアップロードされるファイルが既定のファイルの大きさを超える場合、または、前記ファイルのダウンロードもしくはアップロード予想時間が既定の時間制限を越える場合、前記移動局（304）が前記基地局（302）に前記第二無線リンク（310）を開くよう要求を送る、請求項1に記載の方法。
3. 前記基地局（302）が前記移動局および基地局の間の通信路のパスロスを計算し、前記計算されたパスロスに基づき、最大送信電力の制約内で前記第二無線リンク（310）が実現可能かをさらに予測する、請求項2に記載の方法。
4. 前記第二無線リンク（310）が前記WCDMAリンクの追加リンクである、請求項1に記載の方法。
5. 前記第二無線リンク（310）がWLANリンクである、請求項1に記載の方法。
6. 前記移動局（304）と基地局（302）の間のWCDMA帯域幅（306）を拡張するための構成（300）であって、前記WCDMA帯域幅（306）は、前記ライセンス不要の帯域を使用して前記移動局（304）と基地局（302）の間に確立される、第二無線リンク（310）により拡張されることを特徴とする方法。
7. 前記移動局からダウンロードもしくはアップロードされるファイルが既定のファイルの大きさを超える、または、前記ファイルのダウンロードもしくはアップロード予想時間が既定の時間制限を越える場合、前記移動局（304）が前記基地局（302）に前記第二無線リンク（310）を開くよう要求を送信するよう適合される、請求項6に記載の構成。
8. 前記基地局（302）が前記移動局および基地局の間の通信路のパスロスを計算するよう適合され、前記計算されたパスロスに基づき、最大送信電力の制約内で前記第二無線リンク（310）が実現可能か予測するようさらに適合される、請求項7に記載の構成。
9. 前記第二無線リンク（310）が前記WCDMAリンクの追加リンクである、請求項6に記載の構成。
10. 前記第二無線リンク（310）がWLANリンクである、請求項6に記載の構成。
11. 前記移動局（304）と基地局（302）の間のWCDMA帯域幅（306）を拡張するための移動局（304）であって、前記WCDMA帯域幅（306）は、ライセンス不要の帯域を使用して前記移動局および基地局の間に確立される、第二無線リンク（310）により拡張されることを特徴とする移動局。
12. 前記移動局からダウンロードもしくはアップロードされるファイルが既定のファイルの大きさを超える、または、前記ファイルのダウンロードもしくはアップロード予想時間が既定の時間制限を越える場合、前記移動局（304）が前記基地局（302）に前記第二無線リンク（310）を開くよう要求を送るように適合される、請求項11に記載の移動局。
13. 前記移動局（304）および基地局（302）の間のWCDMA帯域幅（306）を拡張するための基地局（302）であって、前記WCDMA帯域幅（306）は、ライセンス不要の帯域を使用して前記移動局および基地局の間に確立される、第二無線リンク（310）により拡張されることを特徴とする基地局。
14. 前記基地局（302）が前記移動局および基地局の間の通信路のパスロスを計算するよう適合され、前記計算されたパスロスに基づき、最大送信電力の制約内で前記第二無線リンク（310）が実現可能か予測するようさらに適合される、請求項13に記載の基地局。

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