JP2009171596A - 移動局、基地局、位置管理装置、移動局の位置登録方法、及びページング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】無線リソースを効率的に使用し、通信システム全体の周波数利用効率を向上させる。
【解決手段】移動通信システムにおける移動局のアイドルモード時の使用周波数帯域位置を、基地局の固有周波数帯域全体で分散するように配置する。そして、移動局の位置登録時に送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数に関する情報を含ませる。
【選択図】図9
【解決手段】移動通信システムにおける移動局のアイドルモード時の使用周波数帯域位置を、基地局の固有周波数帯域全体で分散するように配置する。そして、移動局の位置登録時に送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数に関する情報を含ませる。
【選択図】図9
Description
本発明は、移動局、基地局、位置管理装置、移動局の位置登録方法、及びページング方法に関し、より詳細には、異なる周波数帯域幅Bn(例えば、Bn=1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHz)移動局クラスの移動局装置と基地局装置とによる移動通信システムにおいて移動局装置に適応した使用周波数帯域位置の指定を行うようにした技術及び該移動局装置の位置情報を管理する位置情報管理装置に適応した移動局装置の位置登録及びページング技術に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式が第三世代セルラー移動通信方式として標準化され、順次サービスが開始されている(例えば、非特許文献1参照)。W−CDMA方式の一つは、5MHz無線周波数帯域幅を持つFDDのスペクトル拡散方式であり、各無線物理チャネルは拡散符号により区別され、符号多重され、同じ無線周波数帯域幅により伝送されている。
W−CDMA方式では、移動局から基地局への無線リンク(以下、上りリンクと称する)と、基地局から移動局への無線リンク(以下、下りリンク)がある。上り・下りリンクにおいて、レイヤ3とレイヤ2の間のSAP(Service Access Point)では論理チャネル(Logical Channel),レイヤ1がレイヤ2にサービスを提供するためにトランスポートチャネル(Transport Channel),トランスポートチャネルの伝送を実際の無線伝送路を使って実現するために、レイヤ1の無線ノード(基地局と移動局)の間の伝送チャネルとして定義されている物理チャネル(Physical Channel)がある(例えば、非特許文献2参照)。
W−CDMAの下りリンクの物理チャネルとして、共通パイロットチャネルCPICH(Common Pilot Channel)、同期チャネルSCH(Synchronisation Channel)、ページングインジケーターチャネルPICH(Paging Indicator Channel)、第一共通制御物理チャネルP−CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)、第二共通制御物理チャネルS−CCPCH(Secondary Common Control Physical Channel)、下り個別物理データチャネルDPDCH(Dedicated Physical Data Channel)、下り個別物理制御チャネルDPCCH(Dedicated Physical Control Channel)、捕獲インジケーターチャネルAICH(Acquisition Indicat Channel)、などがある。
W−CDMAの上りリンクの物理チャネルとして、物理ランダムアクセスチャネルPRACH(Physical Random Access Channel)、上り個別物理データチャネルDPDCH、上り個別物理制御チャネルDPCCH、がある。
W−CDMAの下りリンクにおいて、第一共通制御物理チャネルP−CCPCHには、トランスポートチャネルの報知チャネルBCH(Broadcast Channel)、第二共通制御物理チャネルS−CCPCHには、下りアクセスチャネルFACH(Forward Access Channel)及びページングチャネルPCH(Paging Channel)が含まれている。下り個別物理データチャネルDPDCHには、トランスポートチャネルの下り個別チャネルDCH(Dedicated Channel)が含まれている。
W−CDMAの上りリンクにおいて、物理ランダムアクセスチャネルPRACHには、トランスポートチャネルのランダムアクセスチャネルRACH(Random Access Channel)、上り個別物理データチャネルDPDCHには、上り個別チャネルDCH(Dedicated Channel)が含まれている。
また、W−CDMA方式の下りリンクを高速パケット通信に適用した高速下りリンクパケット無線アクセスHSDPA(High Speed Downlink Packet Access)(非特許文献3)方式が標準化されている。
HSDPA方式の下りリンク物理チャネルとして、高速物理下り共用チャネルHS−PDSCH(High Speed Physical Downlink Shared Channel)、HS−DSCH関連共用制御チャネルHS−SCCH(HS−DSCH−related Shared Control Channel)がある。
HSDPA方式の上りリンク物理チャネルとして、HS−DSCH関連上り個別物理制御チャンルHS−DPCCH(Dedicated Physical Control Channel for HS−DSCH)がある。
HSDPAの下りリンクにおいて、高速物理下り共用チャネルHS−PDSCHには、トランスポートチャネルの高速下り共用チャネルHS−DSCH(High Speed Downlink Shared Channel)が含まれている。
次に、W−CDMAの主な物理チャネルとトランスポートチャネルの概要を簡単に説明する。
共通パイロットチャネルCPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、主に下りチャネルの伝搬路状況推定(チャネル推定、Channel Estmidation)、移動局のセル選択(セルサーチ、Cell Search)、同一セルの他の下り物理チャネルのタイミング基準などとして使用されている。
また同期チャネルSCHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、移動局セルサーチ初期段階に使われている。
共通パイロットチャネルCPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、主に下りチャネルの伝搬路状況推定(チャネル推定、Channel Estmidation)、移動局のセル選択(セルサーチ、Cell Search)、同一セルの他の下り物理チャネルのタイミング基準などとして使用されている。
また同期チャネルSCHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、移動局セルサーチ初期段階に使われている。
ページングインジケーターチャネルPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、ページング信号がマッピングされる第二共通制御物理チャネルS−CCPCHに対応したトランスポートチャネルのページングチャネルPCH(Paging Channel)と対で存在し、移動局の集まりである各着信群に対する音声呼(CS:Circuit Switch)またはパケット呼(PS:Packet Switch)着信情報の有無を送信する。着信群#n番に属する移動局は、ページングインジケーターチャネルPICHにて着信群#n番に対する着信がありと通知された場合に、第二共通制御物理チャネルS−CCPCHにマッピングされた対応する無線フレーム内のページングチャネルPCHを受信し、着信の有無を判断する。
ページングインジケーターチャネルPICHは、移動局のバッテリーセービングの向上のため、間欠受信IR(Intermittent Reception)比率を低減することを目的として設定されたチャネルである。ページングインジケーターチャネルPICHは移動局に対する着信の有無を通知するための、着信群#n番に属する移動局に対して短いページングインジケーターPI(Paging Indicator)を送信しており、待受け(アイドルモード)中の移動局は通常このページングインジケーターPIのみを受信する。移動局は、ページングインジケーターPIにて着信があることを知らされた場合のみ、ページングインジケーターPIに対応するページングチャンルPCHを受信する。
ページングインジケーターPIは複数の着信群#n番に群分けされており、1つの着信群#n番あたりの着信頻度を極めて低くできるため、待受け(アイドルモード)中の移動局は短いページングインジケーターPIのみを受信すればよく、長い(情報量が多い)ページングチャネルPCHのページング信号を受信する頻度を極めて低くできる。
第一共通制御物理チャネルP−CCPCHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、トランスポートチャネルの報知チャネルBCH(Broadcast Channel)がマッピングされ、システム情報、セル情報など報知情報を送信する。
第二共通制御物理チャネルS−CCPCHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに複数存在が可能である。トランスポートチャネルである下りアクセスチャネルFACH(Forward Access Channel)とページングチャネルPCH(Paging Channel)がマッピングされている。下りアクセスチャネルFACHは、下りリンクの共通チャネルで、制御情報及びユーザデータの送信に使用する。ここで下りアクセスチャネルFACHは、複数の移動局で共有して使用され、上位レイヤからの低レートのデータ送信などに使用されている。
ページングチャネルPCHは、下り共通チャネルであり、上記のように、ページングインジケーターチャネルPICHと対で存在し、ページング信号の送信に使われる。ページング信号には移動局ID(UE identity)、コアネットワークID(CN identity)、ページングケース(Paging cause)などメッセージが含まれている。
下り/上り個別物理データチャネルDPDCH、下り/上り個別物理制御チャネルDPCCHについては、下りリンクでは、下り個別物理データチャネルDPDCHと下り個別物理制御チャネルDPCCHはタイムスロット内時間多重され、上りリンクでは、上り個別物理データチャネルDPDCHと上り個別物理制御チャネルDPCCHがI相とQ相にそれぞれマッピングされる。下り/上り個別物理データチャネルDPDCHは、移動局に対して1つ以上割当てられ(拡散符号多重)、上位レイヤからのデータ送信のために使用する。下り/上り個別物理制御チャネルDPCCHは、移動局に対して1つのみ割当てられ、物理レイヤ制御に使われる。
捕獲インジケーターチャネルAICHは、下りリンクの共通チャネルで、物理ランダムアクセスチャネルPRACHと対で存在する。物理ランダムアクセスチャネルPRACHのランダムアクセス制御に使用する。
物理ランダムアクセスチャネルPRACHは、上りリンクの共通チャネルで、トランスポートチャネルであるランダムアクセスチャネルRACHがマッピングされている。ランダムアクセスが適用され、発信時の制御情報送信に使われている。また、上位レイヤからのデータ送信(主に低いレート)のためにも使用される。
次に、HSDPA方式の主な物理チャネルとトランスポートチャネルの概要を簡単に説明する。
HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルHS−PDSCHは、下りリンクの共用チャネルで、複数の移動局が共用し、各移動局にトランスポートチャネルの高速下り共用チャネルHS−DSCH(High Speed Downlink Shared Channel)が含まれる。このHS―PDSHは、上位レイヤから各移動局宛てのパケットデータの送信に使用される。
HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルHS−PDSCHは、下りリンクの共用チャネルで、複数の移動局が共用し、各移動局にトランスポートチャネルの高速下り共用チャネルHS−DSCH(High Speed Downlink Shared Channel)が含まれる。このHS―PDSHは、上位レイヤから各移動局宛てのパケットデータの送信に使用される。
HSDPA方式のHS−DSCH関連共用制御チャネルHS−SCCHは、下りリンクの共用チャネルで、複数の移動局が共用し、各移動局に高速下り共用チャネルHS−DSCHの復調に必要な情報(変調方式、拡散コード)、誤り訂正復号処理やハイブリッド自動再送HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)処理に必要な情報を送信する。
HS−DSCH関連上り個別物理制御チャンルHS−DPCCHは、上りリンクの個別制御チャネルで、下りリンク無線伝搬路状況を表す下りリンク品質情報CQI(Channel Quality Indication)と、ハイブリッド自動再送HARQに対応した受信確認情報であるACK/NACK(Acknowledgement/Negative Acknowledgements)の送信に使われている。
一方、第三世代無線アクセスの進化(Evolvde Universal Terrestrial Radio Access、以下、EUTRAとする)及び第三世代無線アクセスネットワークの進化(Evolvde Universal Terrestrial Radio Access Network,以下、EUTRANとする)が検討されている。EUTRAの下りリンクとして、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が提案されている。EUTRA技術として、OFDM方式にチャネル符号化等の適応無線リンク制御(リンクアダプテーション、Link Adaptiveion)に基づく適応変復調・誤り訂正方式(AMCS:Adaptive Modulation and Coding Scheme、以降AMCS方式と称する)といった技術が適用されている。
AMCS方式とは、高速パケットデータ伝送を効率的に行うために、各移動局の伝搬路状況に応じて、誤り訂正方式、誤り訂正の符号化率、データ変調多値数、時間・周波数軸の符号拡散率(SF:Spreading Factor)、及びマルチコード多重数などの無線伝送パラメーター(以下、AMCモードと称する)を切り替える方式である。例えば、データ変調については、伝搬路状況が良好になるに従って、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調から、8PSK変調、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)変調など、より高い効率の多値変調に切り替えることで、通信システムの最大スループットを増大させることができる。
OFDM方式における下り物理チャネル、トランスポートチャネルの配置について、Spared−OFDM方式(例えば、特許文献1参照)では、拡散符号多重により物理制御チャネルと物理データチャネルが同じ周波数帯域に多重する方法が提案されている。また、Non Spread−OFDM方式(例えば、無線LAN規格802.16など)では、OFDMの周波数軸(サブキャリア)と時間軸(OFDMシンボル)のリソースを用いて、時間分割多重TDM(Time Divion Multiplexing)、周波数分割多重FDM(Frequency Divion Multiplexing)、またはTDM・FDMの組み合わせで時間・周波数に多重する方法が提案されている。
また、EUTRA/EUTRANの技術要求条件(例えば、非特許文献4参照)が提案され、既存の2G、3Gサービスとの融合、共存のため、スペクトル柔軟性(Spectrum Flexibility)が要求され、異なるサイズのスペクトル(周波数帯域幅、例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)に対する周波数割り当てのサポート(Support for spectrum allocations of different size)が要求されている。
また、EUTRAの技術資料(非特許文献5参照)が提案され、異なる周波数帯域幅の送受信能力を持つ移動局に対する使用すべき周波数帯域位置指定(中心周波数シフト)の方法が示されている。図37を参照しながら説明する。基地局が固有の最大周波数帯域幅、例えば20MHzの周波数帯域幅をサポートし、また移動局が固有の最大周波数帯域幅、例えば5MHzの帯域幅をサポートしている場合、移動局は、まず下りリンク同期チャネルDSNCH及び下りリンクパイロットチャネルDPCHを使ってセルサーチを行なう。以降、異なる周波数帯域幅、例えばBn(Bn=1.25,2.5,5,10,15,20MHz)周波数帯域幅の送受信能力を持つ移動局のグループをBn移動局クラス、Bn周波数帯域幅の送受信能力を持つ移動局をBn移動局クラスの移動局、Bn移動局クラスにより定義された移動局の送受信周波数帯域幅Bnを移動局の固有周波数帯域幅Bnと定義する。
具体的には移動局は、20MHz帯域幅の中心5MHzで下りリンク同期チャネルDSNCHを検出し、次に下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信する。下りリンク共通制御チャネルDCCCHには、異なる移動局クラスの移動局それぞれが使用すべき周波数帯域位置を指定するための伝送バンド幅情報と周波数シフト情報が含まれている。次に移動局は、その制御情報に従って使用周波数帯域位置へ移動し、データの転送を開始する。下りリンクチャネルDSNCH,DCCCHについては後で記述する。
上述したように、3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式が第三世代セルラー移動通信方式として標準化され、順次サービスが開始されている(例えば、非特許文献1参照)。
従来のGSM(Global System for Mobile Communications)やW−CDMAなどの移動通信システムでは、加入者識別子IMSI(Interanational Mobile Subscriber Identity)を用いた移動管理が行われている。W−CDMA方式のコアネットワークは、GSMのコアネットワークをベースに構成されている。図38を参照して、W−CDMA方式の移動管理方法を説明する。
従来のGSM(Global System for Mobile Communications)やW−CDMAなどの移動通信システムでは、加入者識別子IMSI(Interanational Mobile Subscriber Identity)を用いた移動管理が行われている。W−CDMA方式のコアネットワークは、GSMのコアネットワークをベースに構成されている。図38を参照して、W−CDMA方式の移動管理方法を説明する。
RNC(Radio Network Controller)(50)は、無線制御装置であり、無線リソースの管理やNodeB(10)の制御を行う制御装置である。RNC(50)は、例えばハンドオーバーの制御などを行なう。
またNodeB(10)は、無線送受信を行なう論理的なノードを意味し、具体的には、無線基地局装置である。NodeB(10)は、移動局装置20と無線インタフェースを介して接続される。
SGSN(Serving GPRS Support Node)(30)は、コアネットワークのパケット交換サービスの制御ノードであり、在圏する移動加入者の加入者情報を管理するVLR(Visitor Location Register)(31)を備えている。
またNodeB(10)は、無線送受信を行なう論理的なノードを意味し、具体的には、無線基地局装置である。NodeB(10)は、移動局装置20と無線インタフェースを介して接続される。
SGSN(Serving GPRS Support Node)(30)は、コアネットワークのパケット交換サービスの制御ノードであり、在圏する移動加入者の加入者情報を管理するVLR(Visitor Location Register)(31)を備えている。
アタッチは、主に移動局20の電源投入時に行なわれる。端末の着信可否を管理するための手順において、アタッチ状態は着信可能、デタッチ状態では着信が不可能である。
また位置登録は、移動局が位置登録エリア40を移動した場合に行なわれ、手順中に図示しないHLR(Home Location Register)から在圏VLR(31)への加入者情報のダウンロードが行なわれる。
また位置登録は、移動局が位置登録エリア40を移動した場合に行なわれ、手順中に図示しないHLR(Home Location Register)から在圏VLR(31)への加入者情報のダウンロードが行なわれる。
上記のアタッチと位置登録処理は同時に行なうことが可能である。移動局20は、報知情報により位置登録エリア40の変更を検出すると、加入者識別子IMSIを含む位置登録要求を、NodeB(10)及びRNC(50)を介してSGSN(30)のVLR(31)に要求する。VLR(31)は、HLRから加入者情報をダウンロードし、一時的な加入者識別子としてTMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)を割り当て、移動局20へ位置登録の応答メッセージを送信する。
無線区間にてユーザの識別用にTMSIを使用することにより、IMSIを使用した場合に比べIMSIを隠蔽することによるセキュリティの向上が可能となり、かつIMSIに比べて情報量が1/2程度であるTMSIを使用することにより、無線区間における情報量を削減することが可能となる。
次に図39を参照してページングの処理手順について説明する。移動通信では、移動局20に対して着信があった場合、その旨を移動局20に通知する必要がある。ネットワークは、移動局20の位置情報を位置登録エリア40で管理しており、移動局20が位置登録している位置登録エリア40内の全移動局に対して、着信があったことを同報的に通知する。この手順をページングと呼ぶ。
ページングは、在圏VLR(31)に登録された位置登録エリア40を収容するすべてのRNC(50)に対して、VLR(31)からページング要求信号を送出することにより行なわれる。このときの加入者識別子としてTMSIを使用すると、前述したように、IMSIを使用する場合に比べてセキュリティと信号量の点で有利である。
移動局20は、アイドルモード(待ち受け状態)の場合には、呼び出し用のチャネルを常に監視しているため、自局に対するページングを認識することが可能である。移動局20は、ページング要求に含まれる位置登録エリア、TMSI(IMSI)と自分の記憶する位置登録エリア、TMSI(IMSI)が一致した場合にネットワークに応答を返す。
移動局20は、アイドルモード(待ち受け状態)の場合には、呼び出し用のチャネルを常に監視しているため、自局に対するページングを認識することが可能である。移動局20は、ページング要求に含まれる位置登録エリア、TMSI(IMSI)と自分の記憶する位置登録エリア、TMSI(IMSI)が一致した場合にネットワークに応答を返す。
次に、W−CDMAの主な物理チャネルとトランスポートチャネルの概要を簡単に説明する。
ページングインジケーターチャネルPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、ページング信号がマッピングされる第二共通制御物理チャネルS−CCPCHに対応したトランスポートチャネルのページングチャネルPCH(Paging Channel)と対で存在している。このPICHは、移動局の集まりである各着信群に対する音声呼(CS:Circuit Switch)またはパケット呼(PS:Packet Switch)着信情報の有無を送信する。
ページングインジケーターチャネルPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、ページング信号がマッピングされる第二共通制御物理チャネルS−CCPCHに対応したトランスポートチャネルのページングチャネルPCH(Paging Channel)と対で存在している。このPICHは、移動局の集まりである各着信群に対する音声呼(CS:Circuit Switch)またはパケット呼(PS:Packet Switch)着信情報の有無を送信する。
着信群#n番に属する移動局は、ページングインジケーターチャネルPICHにて着信群#n番に対する着信がありと通知された場合に、第二共通制御物理チャネルS−CCPCHにマッピングされた対応する無線フレーム内のページングチャネルPCHを受信し、自局への着信の有無を判断する。
ページングインジケーターチャネルPICHは、移動局のバッテリーセービングの向上のため、間欠受信IR(Intermittent Reception)比率を低減することを目的として設定されたチャネルである。このページングインジケーターチャネルPICHは、移動局に対する着信の有無を通知するための、着信群#n番に属する移動局に対して短いページングインジケーターPI(Paging Indicator)を送信しており、待受け(アイドルモード)中の移動局は通常このページングインジケーターPIのみを受信する。移動局は、ページングインジケーターPIにて着信があることを知らされた場合のみ、ページングインジケーターPIに対応するページングチャンルPCHを受信する。
ページングインジケーターPIは、複数の着信群#n番に群分けされており、1つの着信群#n番あたりの着信頻度を極めて低くできる。このため、待受け(アイドルモード)中の移動局は、短いページングインジケーターPIのみを受信すればよく、長い(情報量が多い)ページングチャネルPCHのページング信号を受信する頻度を極めて低くすることができる。
3GPP TS 25.211、V6.4.0(2005−03)、Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels. http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/25−series.htm
立川 敬二、"W−CDMA移動通信方式"、ISBN4−621−04894−5、P103、P115など
3GPP TR(Technical Report)25.858、及び3GPPのHSDPA仕様関連資料. http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/25−series.htm
3GPP TR(Technical Report)25.913、V2.1.0(2005−05)、Requirements for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access Network(UTRAN). http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/25913.htm
3GPP R1−050592 NTT DoCoMo "Physical Channel Concept for Scalable Bandwidth in Evolved UTRA Downlink".
しかしながら上記特許文献には、異なる移動局クラスの移動局が使用すべき周波数帯域位置を指定するための伝送バンド幅情報と周波数シフト情報の内容について具体的な案は提示されていない。
一般的に、下り・上りリンク制御チャネルを通じて基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行い、特定の移動局に対してアイドルモード及びアクティブモード時の使用周波数帯域位置を指定する制御情報を送信することが考えられる。このとき使用周波数帯域位置のシフトをする以前に制御情報のやり取りをする場合には、基地局の固有周波数帯域幅の中心周波数帯域、例えば20MHz周波数帯域幅の中心の5MHz周波数帯域における通信が非常に混雑してしまう。また、基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行うため、無線リソースが使用され、システム全体の周波数利用効率の低下に繋がる。さらに特定の移動局に対して使用周波数帯域位置の管理、記憶、一部周波数帯域での通信混雑の回避など煩雑な基地局制御が必要である。
一般的に、下り・上りリンク制御チャネルを通じて基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行い、特定の移動局に対してアイドルモード及びアクティブモード時の使用周波数帯域位置を指定する制御情報を送信することが考えられる。このとき使用周波数帯域位置のシフトをする以前に制御情報のやり取りをする場合には、基地局の固有周波数帯域幅の中心周波数帯域、例えば20MHz周波数帯域幅の中心の5MHz周波数帯域における通信が非常に混雑してしまう。また、基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行うため、無線リソースが使用され、システム全体の周波数利用効率の低下に繋がる。さらに特定の移動局に対して使用周波数帯域位置の管理、記憶、一部周波数帯域での通信混雑の回避など煩雑な基地局制御が必要である。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、異なる移動局クラスの移動局に適応した使用周波数帯域(中心周波数のシフト)により無線リソースを効率的に使用し、通信システム全体の周波数利用効率を向上させるとともに、特定の移動局に対する使用周波数帯域の基地局制御を効率的に実行できるようにした移動局、基地局、位置管理装置、移動局の位置登録方法、及びページング方法を提供することを目的とする。
さらに上記特許文献には、異なる周波数帯域幅能力(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)を持つ移動局に対し、基地局の固有周波数帯域幅の中にどのようにシフトすべき中心周波数の位置を指定するか、さらに、シフト先の周波数位置で待ち受け状態にある移動局をどのようにページングするかについて具体的な案は提示されていない。
一般的に、下り・上りリンク制御チャネルを通じて基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行い、特定の移動局に対してシフトすべき中心周波数の位置を指定する制御情報を送信することが考えられる。このときアイドルモードにある移動局は、基地局の変更時ごとに、そのシフト先の周波数位置を基地局に登録する必要があり、制御用の信号量が非常に多くなってしまう。
また、既存の位置登録の仕組みでは、加入者識別情報IMSIのみをVLRに登録しており、ページングの際に呼び出される移動局がどの周波数帯域位置で待ち受けているかについての情報を持たない。よって、W−CDMA方式のように、ページングインジケーターチャネルPICHやページングチャネルPCHを用意して、特定の周波数帯域位置で受信することを規定しておく必要がある。
この場合、移動局は、定期的に中心周波数のシフトを行ない、ページングインジケーターチャネルPICHやページングチャネルPCHを取得する必要があり、処理が複雑になってしまう。また、ページングの際に、基地局が移動局のシフト先の周波数位置を特定できないので、移動局へのスケジューリング情報の受け渡しが複雑になり、ページングから通信状態に移るまでの時間が長くなってしまう。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、異なる周波数帯域幅能力(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)を持つ移動局を収容する移動体通信システムに適応した移動局、基地局、位置管理装置、移動局の位置登録方法、及びページング方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、第1の技術手段は、移動通信システムに使用される移動局であって、該移動局の位置登録時に送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を示す情報を含ませることを特徴としたものである。
第2の技術手段は、移動通信システムに使用され、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置において、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数帯域幅情報とを管理することを特徴としたものである。
第3の技術手段は、移動通信システムに使用される移動局において、該移動局の位置登録時に送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数位置を示す情報とを含ませることを特徴としたものである。
第4の技術手段は、移動通信システムに使用され、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置において、該位置管理装置は、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の該使用周波数位置情報とを管理することを特徴としたものである。
第5の技術手段は、移動通信システムに使用され、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置において、該位置管理装置は、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を示す情報とを含ませることを特徴としたものである。
第6の技術手段は、移動通信システムに使用される基地局において、移動局へのページング要求を受信した際に、少なくとも該ページング要求に含まれる該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅とから算出した使用周波数位置でページング要求を送信することを特徴としたものである。
第7の技術手段は、移動通信システムに使用される移動局において、ページング要求を、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅から算出した使用周波数位置で受信することを特徴としたものである。
第8の技術手段は、移動通信システムに使用され、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置において、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数帯域位置を示す情報とを含ませることを特徴としたものである。
第9の技術手段は、移動通信システムに使用される基地局において、移動局へのページング要求を受信した際に、該ページング要求に含まれる該移動局の使用周波数帯域位置でページング要求を送信することを特徴としたものである。
第10の技術手段は、移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局の位置登録時に該移動局が送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅を示す情報とを含ませることを特徴としたものである。
第11の技術手段は、移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置によって、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅情報とを管理することを特徴としたものである。
第12の技術手段は、移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局の位置登録時に該移動局が送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数位置を示す情報とを含ませることを特徴としたものである。
第13の技術手段は、移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置によって、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数位置情報とを管理することを特徴としたものである。
第14の技術手段は、移動通信システムにおけるページング方法において、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置は、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅を示す情報とを含ませることを特徴としたものである。
第15の技術手段は、移動通信システムにおけるページング方法において、基地局は、移動局へのページング要求を受信した際に、少なくとも該ページング要求に含まれる該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅とから算出した使用周波数位置でページング要求を送信することを特徴としたものである。
第16の技術手段は、移動通信システムにおける移動局のページング方法において、移動局は、ページング要求を、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅とから算出した使用周波数位置で受信することを特徴としたものである。
第17の技術手段は、移動通信システムにおけるページング方法において、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置は、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数帯域位置を示す情報とを含めることを特徴としたものである。
第18の技術手段は、移動通信システムにおけるページング方法において、基地局は、移動局へのページング要求を受信した際に、該ページング要求に含まれる該移動局の使用周波数帯域位置でページング要求を送信することを特徴としたものである。
本発明によれば、異なる移動局クラスの移動局に適応した使用周波数帯域位置の指定により無線リソースを効率的に使用し、通信システム全体の周波数利用効率を向上させるとともに、特定の移動局に対する使用周波数帯域位置指定の基地局制御を効率的に実行できるようにした移動局、基地局、位置管理装置、移動局の位置登録方法及びページング方法を提供することができる。
特に異なる周波数帯域幅(例えば、1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHz)に適応した移動局の使用周波数帯域位置の指定を行なう移動局のグルーピング、特にEUTRA/EUTRANが要求されているAIPN(ALL Internet Protocol Network)に対応するパケット呼の有無を示すパケットインジケーターPI(Packet Indicator)情報のグルーピング処理に関わる有効な手段が提供される。
特に異なる周波数帯域幅(例えば、1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHz)に適応した移動局の使用周波数帯域位置の指定を行なう移動局のグルーピング、特にEUTRA/EUTRANが要求されているAIPN(ALL Internet Protocol Network)に対応するパケット呼の有無を示すパケットインジケーターPI(Packet Indicator)情報のグルーピング処理に関わる有効な手段が提供される。
さらに本発明によれば、異なる周波数帯域幅能力(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)を持つ移動局を収容する移動体通信システムに適応した移動局、基地局、位置管理装置、移動局の位置登録方法、及びページング方法を提供することができる。
図1は、EUTRAのチャネル構成例を説明するための図で、EUTRAについて3GPPの提案をベースに想定されている上り・下りリンクのチャネル構成例を示すものである。EUTRAの下りリンク物理チャネルとして、下りリンクパイロットチャネルDPCH(Downlink Pilot Channel)、下りリンク同期チャネルDSNCH(Downlink Synchronization Channel)、下りリンク共通制御チャネルDCCCH(Downlink Common Control Channel)、下りリンクスケジューリングチャネルDSCH(Downlink Scheduling Channel)により構成されている。下りリンクスケジューリングチャネルDSCHには、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCH(Downlink Shared Control Signaling Channel)、下りリンク共用データチャネルDSDCH(Downlink Shared Data Channel)が含まれている。
またEUTRAの上りリンク物理チャネルとして、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCH(Uplink Contention−based Channel)、上りリンクスケジューリングチャネルUSCH(Uplink Scheduling Channel)により構成されている。
次に、EUTRAの下りリンクチャネル及び上りリンクチャネルの概要を簡単に説明する。図2は、3GPPの提案をベースに想定されているEUTRAとW−CDMA/HSDPA方式の上り・下りリンクチャネルの対応関係を示す図である。
EUTRAの下りリンクにおいて、下りリンクパイロットチャネルDPCHは、下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH(Downlink Common Pilot Channel)と下りリンク個別パイロットチャネルDDPCH(Downlink Dedicated Pilot Channel)が含まれている。
EUTRAの下りリンクにおいて、下りリンクパイロットチャネルDPCHは、下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH(Downlink Common Pilot Channel)と下りリンク個別パイロットチャネルDDPCH(Downlink Dedicated Pilot Channel)が含まれている。
下りリンク共通パイロットチャネルDCPCHはW−CDMA方式のパイロットチャネルCPICHに相当し、AMCS方式における下りリンク伝搬路状況の推定、及びセルサーチ、上り送信電力制御の伝搬路ロス測定に使用されている。下りリンク個別パイロットチャネルDDPCHは、アダブティブアレーアンテナなどセル共用アンテナと異なる伝搬路(指向性)を有するアンテナから個別移動局に送信され、または受信品質の低い移動局に対して、下りリンク共通パイロットチャネルDCPCHの補強の目的で使用することもできる。
下りリンク同期チャネルDSNCHは、W−CDMA方式の同期チャネルSCHに相当し、移動局のセルサーチ、OFDM信号の無線フレーム、タイムスロット、送信タイミング間隔TTI(Trasmission Timing Interval)、OFDMシンボルタイミング同期に使用されている。
下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、W−CDMA方式の第一共通制御物理チャネルP−CCPCH、及びページングインジケーターチャネルPICHに相当する報知情報(報知チャネルBCH相当)、パケット呼の有無を指すパケットインジケーターPI情報(ページングインジケーターチャネルPICH相当)などの共通制御情報が含まれている。
下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、W−CDMA方式の第一共通制御物理チャネルP−CCPCH、及びページングインジケーターチャネルPICHに相当する報知情報(報知チャネルBCH相当)、パケット呼の有無を指すパケットインジケーターPI情報(ページングインジケーターチャネルPICH相当)などの共通制御情報が含まれている。
下りリンクスケジューリングチャネルDSCHは、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCH(Downlink Shared Control Signaling Channel)、及び下りリンク共用データチャネルDSDCH(Downlink Shared Data Channel)により構成されている。
下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHは、HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルHS−PDSCHに含まれるHS−DSCH関連共用制御チャネルHS−SCCH、下り個別制御チャネルDPCCH、捕獲インジケーターチャネルAICHに相当し、複数の移動局が共用し、各移動局に高速下り共用チャネルHS−DSCHの復調に必要な情報(変調方式、拡散符号など)、誤り訂正復号処理やHARQ処理に必要な情報、及び無線リソース(周波数、時間)のスケジューリング情報などの送信に使用されている。また、W−CDMA方式の第二共通制御物理チャネルに含まれるページングチャネルPCHに相当するパケットページング情報、下りアクセス情報、の一部も下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHとして送信される。
下りリンク共用データチャネルDSDCHは、HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルHS−PDSCHに含まれる高速下り共用チャネルHS−DSCH、下り個別データチャネルDPDCHに相当し、上位レイヤから移動局宛てのパケットデータの送信に使用されている。また、W−CDMA方式の第二共通制御物理チャネルに含まれるページングチャネルPCHに相当するパケットページング情報、下りアクセス情報、の一部も下りリンク共用データチャネルDSDCHのデータとして送信される。
また、上りリンクにおいて、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHには、ファーストアクセスチャネルFACH(Fast Access Channel)、予約チャネルRCH(Reservation Channel)及び上りリンク同期チャネルUSNCH(Uplink Synchronization Channel)が含まれている。W−CDMA方式のランダムアクセスチャネルRACH(Radom Access Channel)に相当する。
上りリンクスケジューリングチャネルUSCHは、上りリンク共用データチャネルUSDCH(Uplink Shared Data Channel)及び上りリンク共用制御シグナリングチャネルUSCSCH(Uplink Shared Control Signaling Channel)により構成されている。上りリンク共用データチャネルUSDCHは、W−CDMA方式の上り個別制御チャネルDPDCHに相当し、各移動局が共用で、各移動局のパケットデータ送信に使われている。上りリンク共用制御シグナリングチャネルUSCSCHは、HSDPA方式のHS−DSCH関連上り個別物理制御チャンルHS−DPCCH、個別制御チャネル DPDCHに相当し、各移動局が共用で、各移動局の下りチャネル伝搬路品質情報CQI(Channel Qulity Indecator)、HARQなどのフィードバック情報、上りパイロット、上りリンクチャネル制御情報などの伝送に使用する。
EUTRAについて、3GPPの提案をベースに想定されている移動局のパケット呼の発着信の流れについて説明する。
まず、図3により3GPPの提案をベースに想定されている移動局の状態遷移を示す。移動局では、電源投入後(10)、公衆移動通信PLMN(Public Land Mobile Network)の選択/再選択、セル選択が行われる(11)。そして移動局ではさらに位置登録更新及び報知情報が受信され(12)、待受け状態であるアイドルモード(Idle Mode)(13)に遷移する。アイドルモードでは、セル選択/再選択が行われる。
まず、図3により3GPPの提案をベースに想定されている移動局の状態遷移を示す。移動局では、電源投入後(10)、公衆移動通信PLMN(Public Land Mobile Network)の選択/再選択、セル選択が行われる(11)。そして移動局ではさらに位置登録更新及び報知情報が受信され(12)、待受け状態であるアイドルモード(Idle Mode)(13)に遷移する。アイドルモードでは、セル選択/再選択が行われる。
そして基地局から移動局に対するパケット着信(17)がある場合は、移動局では、パケット呼の有無を指すパケットページングインジケーターPI情報及びパケット呼に対応するパケットページング情報を受信し、パケット通信処理手順を経て、パケット通信中であるアクティブモード(15)に遷移し、パケットデータの送受信を行う。移動局または基地局に設けられたタイマ(例えば,Tinactの時間間隔)を超えて,パケットデータの送受信がない場合,アイドルモード(またはインアクティブモードと称する)(13)に戻る。アクティブモード(15)でもセル選択/再選択が行われる。
そしてユーザからパケット発信(14)がある場合、下りアクセス情報(下りアクセスチャネルFACH相当)の受信、及び上りアクセス情報(ランダムアクセスチャネルRACH相当)の送信、パケット通信処理手順を経て、パケット通信中(15)に遷移する。
そしてユーザからパケット発信(14)がある場合、下りアクセス情報(下りアクセスチャネルFACH相当)の受信、及び上りアクセス情報(ランダムアクセスチャネルRACH相当)の送信、パケット通信処理手順を経て、パケット通信中(15)に遷移する。
図4は、EUTRAについて3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの構成例を示す図である。下りリンク無線フレームは、周波数軸の複数サブキャリアのかたまりであるChunkと時間軸の送信タイム間隔TTIによる2次元で構成されている。Chunkは幾つかのサブキャリア(Sub−carrier)のかたまりにより構成される。例えば、周波数軸では、下りリンクの全体のスペクトル(下りリンク周波数帯域幅)B5を20MHz、Chunkの周波数帯域幅Bchを1.25MHz、サブキャリア周波数帯域幅Bscを12.5kHzとする場合、下りリンクでは、16個Chunk、1つのChunkに100本サブキャリア、全体で1600本サブキャリアが含まれる。また、時間軸では、1つの無線フレームを10ms、TTIを0.5msとする場合、20個のTTIが含まれる。
つまり上記の例では、1つの無線フレームに16個のChunkと、20個のTTIとが含まれ、1つのTTIには複数のOFDMシンボル長(Ts)が含まれている。従ってこの例では、移動局が使用可能の最小の無線リソース単位は、1つのChunk(100本サブキャリア)と1つのTTI(0.5ms)により構成されている。また1つのChunkの無線リソースをさらに細かく分割してもよい。TTIは0.67ms、0.625msなどを使用してもよい。
図4に示したように、下りリンク共通パイロットチャネルDCPCHは、各TTIの先頭にマッピングされ、下りリンク個別パイロットチャネルDDPCHは、基地局のアンテナ使用状況、または移動局の伝搬路状況に応じて、1つのTTIの適当な位置にマッピングされる(例えば、TTIの中心部にマッピングされる)。
また下りリンク共通制御チャネルDCCCHと下りリンク同期チャネルDSNCHは、無線フレームの先頭のTTIにマッピングされている。これらを無線フレーム先頭のTTIにマッピングすることにより、移動局がアイドルモードの場合、無線フレーム先頭TTIだけ、あるいは無線フレーム先頭TTI内の数OFDMシンボル長(Ts)を移動局で受信すれば、セルサーチ、タイミング同期、報知情報及びパケットページング情報など共通制御情報を受信することが可能である。
移動局は、アイドルモードの場合、間欠受信で動作している。
図5は、移動局がアイドルモードのときの間欠受信動作を概念的に示す図である。ここでは、上記図4の3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの構成と同じ図を図5(A)に示し、図5(A)に合わせた間欠受信動作のイメージを図5(B)に示している。
図5は、移動局がアイドルモードのときの間欠受信動作を概念的に示す図である。ここでは、上記図4の3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの構成と同じ図を図5(A)に示し、図5(A)に合わせた間欠受信動作のイメージを図5(B)に示している。
図5に示すように、移動局がアイドルモードのときの間欠動作としては、例えば、間欠動作1と間欠動作2が挙げられる。
間欠動作1は、フレーム先頭のTTI1期間を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。また間欠動作2は、フレーム先頭のTTI1の下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク共用シグナリングチャネルDSCSCH、下りリンク同期チャネルDSNCHの期間(数OFDMシンボルTs)を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。図5では、フレーム先頭毎にTTI1期間を受信部オンする一例を示したが,複数フレーム間隔毎に受信部オンすることもよい。
間欠動作1は、フレーム先頭のTTI1期間を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。また間欠動作2は、フレーム先頭のTTI1の下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク共用シグナリングチャネルDSCSCH、下りリンク同期チャネルDSNCHの期間(数OFDMシンボルTs)を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。図5では、フレーム先頭毎にTTI1期間を受信部オンする一例を示したが,複数フレーム間隔毎に受信部オンすることもよい。
下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHは、下りリンク共通パイロットCPICHと同様に各TTIの先頭部にマッピングしている。移動局がパケット通信中でも各TTIに自局宛てのパケットデータがない場合、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHだけを受信する間欠受信が可能である。
また図4では、下りリンクパイロットチャネルDPCH(下りリンク共通パイロットチャネルDCPCHと下りリンク個別パイロットチャネルDDPCH)、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCH及び下りリンク同期チャネルDSNCHが周波数軸上サブキャリア間で連続的にマッピングされていることを示しているが、サブキャリア間で間引きにより断続的にマッピングしてもよい。
図6は、EUTRAについて3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの他の構成例を示す図である。例えば、図6に示したように、図4の構成に代えて下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH及び下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHをサブキャリア交互に配置してもよい。
また上記の各下りリンクチャネルは、下りリンク周波数帯域全体に渡ってTDMの例を示しているが、CDM(Code Divion Multiplexing)、FDM、TDM・FDMの組合せでもよい。
また前記各下りリンクチャネルは、1つのOFDMシンボル長(Ts)を示しているが、情報量により複数のOFDMシンボル長(Ts)を使用してもよい。
また前記各下りリンクチャネルは、1つのOFDMシンボル長(Ts)を示しているが、情報量により複数のOFDMシンボル長(Ts)を使用してもよい。
また下りリンク共用データチャネルDSDCHは、AMCS方式をベースに、各移動局宛てのパケットデータを送信する。一例として、図1に示したように、各移動局の伝搬路状況に応じて、移動局MS1、MS2,MS3に割当てられている。
図7及び図8は、本発明と関連する基地局及び移動局の構成例をそれぞれ示す図である。図7において、基地局100は、アンテナ部101、無線部102、復調部103、上りリンクチャネル推定部104、制御データ抽出部105、チャネルデコーディング部106、チャネルコーディング部107、制御データ挿入部108、OFDM変調部109、及びスケジューリング部110により構成されている。
また図8において、移動局200は、アンテナ部201、無線部202、OFDM復調部203、下りリンクチャネル推定部204、制御データ抽出部205、チャネルデコーディング部206、チャネルコーディング部207、制御データ挿入部208、変調部209、及び制御部210により構成されている。
図7及び図8により、3GPPの提案をベースに想定されている基地局100及び移動局200の動作原理を簡単に説明する。
基地局100では、まず、基地局100が上位ネットワークノード(例えば、W−CDMA方式のSGSN(Serving GPRS Support Node)やRNC(Radio Network Control)、図示せず)から移動局200宛てのパケットデータ(加入者識別情報、例えばIMSI(International Mobile Subscriber Identity)、IMEI(International Mobile Equipment Idenity)、TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)、TMEI(Temporary Mobile Equipment Idenity)やIPアドレスなど含む)を受信した場合、そのパケットデータを基地局送信データバッファ(図示せず)に保存する。送信データバッファからの下りリンク送信データはチャネルコーディング部107に入力され、チャネルコーディング部107はスケジューリング部110の出力信号である下りリンクAMCモードと下りリンク移動局割り当て情報(下りリンクスケジューリング情報)など下りリンクAMC情報が入力され、下りリンクAMC情報により定義されたAMCモード(例えば、ターボ符号、符号化率2/3)を用いて、下りリンク送信データの符号化処理を行い、その出力が制御データ挿入部108に入力される。
基地局100では、まず、基地局100が上位ネットワークノード(例えば、W−CDMA方式のSGSN(Serving GPRS Support Node)やRNC(Radio Network Control)、図示せず)から移動局200宛てのパケットデータ(加入者識別情報、例えばIMSI(International Mobile Subscriber Identity)、IMEI(International Mobile Equipment Idenity)、TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)、TMEI(Temporary Mobile Equipment Idenity)やIPアドレスなど含む)を受信した場合、そのパケットデータを基地局送信データバッファ(図示せず)に保存する。送信データバッファからの下りリンク送信データはチャネルコーディング部107に入力され、チャネルコーディング部107はスケジューリング部110の出力信号である下りリンクAMCモードと下りリンク移動局割り当て情報(下りリンクスケジューリング情報)など下りリンクAMC情報が入力され、下りリンクAMC情報により定義されたAMCモード(例えば、ターボ符号、符号化率2/3)を用いて、下りリンク送信データの符号化処理を行い、その出力が制御データ挿入部108に入力される。
下りリンク制御データは、前記の下りリンクパイロットチャネルDPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH及び下りリンク同期チャネルDSNCHの制御データが含まれている。下りリンク制御データが制御データ挿入部108に入力され、図1に示した下りリンク共通制御チャネルDCCCHの制御データマッピングが行われる。パケットインジケーターPI情報は、指定または算出された周波数帯域幅内の下りリンク共通制御チャネルDCCCHマッピングされている(共用信号制御チャネルSCSCHにマッピングされる場合もある)。
一方、スケジューリング部110により決定した下りリンクAMC情報(AMCモード、下りリンクスケジューリング情報など)が制御データ挿入部108に入力され、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHの制御データマッピングが行われる。
一方、スケジューリング部110により決定した下りリンクAMC情報(AMCモード、下りリンクスケジューリング情報など)が制御データ挿入部108に入力され、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHの制御データマッピングが行われる。
下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCH及び下り共用データチャネルDSDCHがマッピングされた制御データ挿入部108の出力は、OFDM変調部109に送られる。OFDM変調部109では、データ変調、入力信号の直列/並列変換、拡散符号及びスクランブリングコードを乗算し、IFFT(Inverse Discrete Fourier Transform)変換、CP(Cyclic Prefix)挿入、フィルタリングなどOFDM信号処理を行い、OFDM信号を生成する。またOFDM変調部109は、スケジューリング部110からの下りリンクAMC情報が入力され、各サブキャリアのデータ変調(例えば、16QAM)を制御する。そして図4に示した無線フレームを生成し、無線部の送信回路によりRF(Radio Frequency)周波数帯域に変換され、アンテナ部から下りリンク信号が送信される。
一方、移動局200から送られてきた上りリンク信号がアンテナ部101により受信され、無線部の受信回路によりRF周波数からIF、または直接ベースバンド帯域に変換され、復調部103に入力する。上りリンク信号は、OFDM信号、MC−CDMA(Mulit−Carrer−CDMA)信号、またはPAPRを低減するためのシングルキャリアSC信号、VSCRF−CDMA(Variable Spreading and Chip Repetition Factors−CDMA)信号を使用してもよい(例えば、特許文献2(特開2004−197756号公報;「移動局、基地局、無線伝送プログラム、及び無線伝送方法」)参照)。
上りリンクチャネル推定部104では、上りリンクパイロットチャネルUPCHを利用して、各移動局の個別の上りリンクチャネルの伝搬路品質を推定し、上りリンク伝搬路品質情報CQIを算出する。算出された上りリンクCQI情報は、スケジューリング部110に入力される。そして上りリンクAMCモードと上りリンクスケジューリング情報など上りリンクAMC情報が制御データ挿入部108に入力され、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHにマッピングされて、該当移動局200に送信される。
該当移動局200は、スケジューリング部110の出力である上りリンクAMC情報に従って、決められた上りリンクAMCモードと上りリンクスケジューリング情報によりパケットデータを送信する。そしてそのパケットデータの上りリンク信号が復調部103及びチャネルデコーディング部106に入力される。一方、スケジューリング部110の出力である上りリンクAMC情報は復調部とチャネルデコーディング部106に入力され、この情報に従って上りリンク信号の復調(例えば、QPSK)、復号処理(例えば、畳込み符号、符号化率2/3)が行われる。
制御データ抽出部105は、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCH及び上りリンク共用制御シグナリングチャネルUSCSCHの制御情報を抽出する。また制御データ抽出部105は、上りリンク共用制御シグナリングチャネルUSCSCHを通じて送られてきた移動局200の下りチャネル伝搬路品質情報CQIを抽出し、スケジューリング部110に入力し、下りリンクAMC情報を生成する。
スケジューリング部110には、上りリンクチャネル推定部104から上りリンクCQI情報が入力され、移動局200からフィードバックされた下りリンクCQI情報が制御データ抽出部105から入力され、さらに基地局制御部(図示せず)から各移動局の下り/上りリンク送信データバッファ情報、上り/下りリンクQoS(Qulity of Service)情報、各種サービスクラス情報、移動局クラス情報、加入者識別情報などが入力される。
そしてスケジューリング部110は、入力されたこれらの情報を総合し、指定または算出された中心周波数において、選択されたスケジューリングアルゴリズムに従って上り/下りリンクAMC情報を生成し、図7に示した各部に出力し、パケットデータの送信スケジューリングを実現する。
そしてスケジューリング部110は、入力されたこれらの情報を総合し、指定または算出された中心周波数において、選択されたスケジューリングアルゴリズムに従って上り/下りリンクAMC情報を生成し、図7に示した各部に出力し、パケットデータの送信スケジューリングを実現する。
次に移動局200では、まずアンテナ部201により下りリンクOFDM信号を受信し、無線部202のローカルRF周波数発振回路(シンセサイザー)、ダウンコンバーター、フィルター、増幅器などにより、下りリンク受信信号をRF周波数からIF、または直接ベースバンド帯域に変換し、OFDM復調部203に入力する。下りリンクチャネル推定部204では、下りリンクパイロットチャネルDPCHを利用して(下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク個別パイロットチャネルDDPCH、または両者の組合せを利用して)、各移動局の個別の下りリンクチャネルの伝搬路品質を推定し、下りリンク伝搬路品質情報CQIを算出する。算出された下リンクCQI情報は制御データ挿入部208に入力され、上りリンク共用制御シグナリングチャネルUSCSCHにマッピングされて、基地局100に送信される。
OFDM復調部203では、入力信号のCP(Cyclic Prefix)除去、FFT(Discrete Fourier Transform)変換、拡散符号及びスクランブリングコードを乗算し、並列/直列変換、データ復調、フィルタリングなどOFDM信号復調処理を行い、復調データを生成し、制御データ抽出部205に入力する。
制御データ抽出部205では、下りリンク共用データチャネルDSDCH以外の下りリンクチャネル制御情報(パケットインジケーターPI情報、パケットページング情報、下りアクセス情報、報知情報など)を抽出する(下りリンク共用シグナリング制御チャネルSCSCHにマッピングされる場合もある)。下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHにマッピングされている下りリンクAMCモードと下りリンクスケジューリング情報など下りリンクAMC情報を抽出し、OFDM復調部203及びチャネルデコーディング部206に出力する。また下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHにマッピングされている上りリンクAMCモードと上りリンクスケジューリング情報など上りリンクAMC情報を抽出し、変調部209及びチャネルコーディング部207に出力する。
OFDM復調部203では、下りリンクAMC情報により定義されたAMCモード(例えば、16QAM)を用いて、サブキャリアの復調を行う。チャネルデコーディング部では、下りリンクAMC情報により定義されたAMCモード(例えば、ターボー符号、符号化率2/3)を用いて、下りリンク共用データチャネルDSDCHにマッピングされている自局宛てのパケットデータの復号を行う。
チャネルコーディング部207は、移動局200の個別のパケットデータである上りリンク送信データが入力され、制御データ抽出部205から出力されている下りリンクAMC情報(例えば、畳込み符号、符号化率2/3)を用いて符号化を行い、制御データ挿入部208に出力する。
制御データ挿入部208は、下りリンクチャネル推定部204からの下りリンクCQI情報を上りスケジューリングチャネルUSCHに含まれる上りリンク共用制御シグナリングチャネルUSCSCHにマッピングさせ、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHと上りスケジューリングチャネルUSCHを上りリンク送信信号にマッピングする。
変調部209は、制御データ抽出部205から出力されている下りリンクAMC情報(例えば、QPSK)を用いてデータ変調を行い、無線部202の送信回路に出力する。上りリンク信号の変調は、OFDM信号、MC−CDMA信号、またはPAPRを低減するためにシングルキャリアSC信号、VSCRF−CDMA信号を使用してもよい。
制御部210は、移動局クラス情報、固有周波数帯域幅情報、加入者識別情報を保有している。そして制御部210は、指定または算出された中心周波数にシフトする制御信号を無線部202に送り、無線部202のローカルRF周波数発信回路(シンセサイザー)により中心周波数シフトを行う。
無線部202のローカルRF周波数発振回路(シンセサイザー)、アップコンバーター、フィルター、及び増幅器などにより、ベースバンド信号がRF周波数帯域に変換され、アンテナ部201から上りリンク信号が送信される。無線部202には、前記の異なる周波数帯域幅(例えば、1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHz)に対応したIF、RFフィルターが含まれている。
図9は、本発明の第1の実施形態を説明するための図である。第1の実施形態では、EUTRAに対する3GPPの提案をベースに想定されている異なる移動局クラスの移動局を基地局装置の固有周波数帯域幅に収容するための移動局の使用周波数帯域位置の指定方法を提案する。移動局の使用周波数帯域とは、少なくともアクティブモードの移動局がパケットの送受信に使用する周波数帯域である。
図9では、基地局の固有周波数帯域幅が20MHzである場合において、異なる移動局クラスのそれぞれの移動局が使用する下りリンクの周波数帯域に番号付けを行なった。以下に移動局の使用周波数帯域に割り振られたそれぞれの番号の構成を説明する。図9に示す構成は、各移動局の使用周波数帯域はオーバーラップしないことを前提にしている。
ここでは20MHzまたは15MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置は、図に示すように選択肢が1つなので必然的に決まる。また10MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置は、2個の候補(0番と1番(2進数表記))があり、また5MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置は、4個の候補(00番、01番、10番、11番)がある。また2.5MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置は、8個の候補(000番〜111番)があり、1.25MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置は、16個の候補(0000番〜1111番)がある。
それぞれの移動局クラスの移動局は、上記の使用周波数帯域の候補から選んだ適切な周波数位置にシフトする。その移動局の使用周波数帯域位置は、周波数利用効率を考慮し、偏ることなく平等に選択されるべきである。
アイドルモード時には、基地局と移動局で個別情報のやり取りを行なわないため、基地局は、自局に収容されているアイドルモードの移動局の使用周波数帯域位置を把握することはできない。よって、下りリンクの通信開始時、パケットの着信を移動局に伝える際に、基地局は、どの周波数帯域でページング情報を送信すればよいかわからない。これは、アイドルモードのすべての移動局が、予め定められた同じ周波数帯域でページング情報を受信するとすれば解決されるが、すべての移動局クラスの移動局がページング情報や使用周波数帯域位置の指定情報を特定の周波数帯域で送受するため、特定の周波数帯域でのトラフィックが増加してしまい、結果として周波数利用効率が下がってしまう。
また、移動局クラスごとに特定の周波数帯域を使用するように、使用周波数帯域を配置したとしても、例えば、基地局内のすべての移動局が1.25MHz移動局クラスの場合には、特定の周波数帯域でのトラフィックの改善は得られない。よって、下りリンク通信開始時のページング情報やシフト位置の指定情報の通信トラフィック量を低減するような方法で、使用周波数帯域位置が選択されるべきである。
上りリンクの通信開始時についても同様に、移動局は、コンテンションベースのアクセスをどの周波数帯域で送信すればよいかわからない。これは、アイドルモードのすべての移動局が予め定められた同じ周波数帯域でコンテンションベースアクセスを行なうとすれば解決されるが、すべての移動局がコンテンションベースアクセスを特定の周波数帯域で行なうため、特定の周波数帯域での衝突頻度が上がってしまう。よって、上りリンク通信開始時のコンテンションベースアクセスの衝突頻度を低減するような方法で、使用周波数帯域位置が選択されるべきである。
また、アイドルモードにおいて、移動局は,常に移動局クラスで定めた周波数帯域幅で下りリンク信号を受信すると、周波数帯域が大きい移動局クラスの移動局が消費電力の面で非効率である。アイドルモード時の受信信号は、1.25MHz移動局クラスの移動局でも受信可能であるべきなので、1.25MHz以上の移動局クラスの移動局も1.25MHz帯域幅のみの信号を受信し、受信帯域幅を狭くして消費電力を低減すべきである。
このため、アイドルモード時に下りリンク信号を受信する周波数帯域位置が同じ複数の移動局をグルーピングし、それをIMグループ(アイドルモードグループ)と呼ぶ。ここでは、それぞれのIMグループが受信する周波数帯域幅は1.25MHz幅とする。このIMグループが受信する周波数帯域をアイドルモード時の使用周波数帯域と定義する。IMグループの周波数帯域位置は、使用周波数帯域内に含まれている。また、IMグループには、異なる移動局クラスが含まれる。IMグループが受信する帯域幅は、1.25MHzなので、IMグループを示す番号は、1.25MHz移動局クラスの使用周波数帯域候補の番号と共用できる。
さらには、同じIMグループに属する複数の移動局をパケット着信群としてグループ分けし、それをPIグループ(パケットインジケーターグループ)と呼ぶ。PIグループ#n番に属する移動局は、パケットインジケーターPIにてPIグループ#n番に着信ありと通知された場合に、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHや下りリンク共用データチャネルDSDCHを受信し、自局宛てのパケット着信の有無を確認する。
例えば、図9に示す番号010100010は、5MHz移動局クラスの移動局が、01番の使用周波数帯域位置、0101番のIMグループ、00010番のPIグループに属していることを示している。
例えば、図9に示す番号010100010は、5MHz移動局クラスの移動局が、01番の使用周波数帯域位置、0101番のIMグループ、00010番のPIグループに属していることを示している。
上記のようなアイドルモード時の下りリンク信号の受信周波数領域でのグルーピングにより、アイドルモードの移動局は、狭い周波数帯域幅の信号を受信することになり、消費電力を低減することが可能となる。
また、周波数領域でのグルーピングと時間領域でのグルーピングを組み合わせて(FDM・TDM)、さらにそれを細分化することにより、アイドルモードの移動局の受信周波数・時間位置を分散させることが可能である。これにより、アイドルモードの移動局は、周波数・時間ともに狭い範囲の信号を受信することになり、消費電力を大幅に低減することが可能となる。これは、例えば、IMグループをさらに分割して、TTIごとにパケットインジケーターPIを配置することで実現できる。具体的には、図10に示すようIMグループ番号にフレーム内のTTIの位置を示すビットを追加すればよい。
また、周波数領域でのグルーピングと時間領域でのグルーピングを組み合わせて(FDM・TDM)、さらにそれを細分化することにより、アイドルモードの移動局の受信周波数・時間位置を分散させることが可能である。これにより、アイドルモードの移動局は、周波数・時間ともに狭い範囲の信号を受信することになり、消費電力を大幅に低減することが可能となる。これは、例えば、IMグループをさらに分割して、TTIごとにパケットインジケーターPIを配置することで実現できる。具体的には、図10に示すようIMグループ番号にフレーム内のTTIの位置を示すビットを追加すればよい。
図11は、基地局の固有周波数帯域幅15MHz,10MHz,5MHz,2.5MHzの場合において、異なる移動局クラスの移動局に対する使用周波数帯域の候補に番号付けを行なった様子を示す図で、基地局の固有周波数帯域幅が15MHzである場合を図11(A)に、基地局の固有周波数帯域幅が10MHzである場合を図11(B)に、基地局の固有周波数帯域幅が5MHzである場合を図11(C)に、基地局の固有周波数帯域幅が2.5MHzである場合を図11(D)に示すものである。このように、基地局の固有周波数帯域幅に対応した番号付けを行うことにより、基地局の固有周波数帯域幅に柔軟に対応することができる。
基地局と移動局とで通信することなく上記の指定を行なうために、パケット着信時に基地局側と移動局側の双方で保持している移動局を特定する加入者識別情報を利用する。この加入者識別情報は、W−CDMA方式で使用されていたIMSI、TMSI、IMEI、TMEIや移動局に割り当てられたIPアドレスなどの加入者もしくは端末を識別するための情報である。一例として,ここでは、IMSIをベースに説明を行なう。
上記の使用周波数帯域位置、IMグループ、及びPIグループは、この加入者識別情報IMSI(IMSI=1,2,3,…,n)と、基地局の固有周波数帯域幅MBnb(Node B Maximum Band,MBnb=1.25,2.5,5,10,15,20MHz)と、移動局の固有周波数帯域幅Bnとから計算する。
図12は、使用周波数帯域位置、IMグループ、及びPIグループの算出方法を説明するための図である。
ここでは、加入者識別情報IMSI=101010010100010(2進数表記)、移動局の固有周波数帯域幅Bn=5MHz、基地局の固有周波数帯域幅MBnb=20MHz、IMグループが受信する帯域幅Bim=1.25MHzであるものとする。ここで使用周波数帯域位置を特定する使用周波数帯域位置番号Ps、IMグループを特定するIMグループ番号Pim、PIグループを特定するPIグループ番号Ppiを算出する。IMグループが受信する帯域幅Bim内に含まれるPIグループ数Npiは32とする。また20MHz帯域幅に含まれるPIグループの総数は512である。
ここでは、加入者識別情報IMSI=101010010100010(2進数表記)、移動局の固有周波数帯域幅Bn=5MHz、基地局の固有周波数帯域幅MBnb=20MHz、IMグループが受信する帯域幅Bim=1.25MHzであるものとする。ここで使用周波数帯域位置を特定する使用周波数帯域位置番号Ps、IMグループを特定するIMグループ番号Pim、PIグループを特定するPIグループ番号Ppiを算出する。IMグループが受信する帯域幅Bim内に含まれるPIグループ数Npiは32とする。また20MHz帯域幅に含まれるPIグループの総数は512である。
加入者識別情報IMSI mod 512の計算により算出された010100010の上位2ビットは、使用周波数帯域位置番号Psが、5MHz帯域の01番であることを示し、上位4ビットは、IMグループ番号Pimが0101番であることを示し、下位5ビットは、PIグループ番号Ppiが00010番であることを示している。
上記の処理を一般化した算出式を以下に示す。
上記の処理を一般化した算出式を以下に示す。
IMグループ数(Nim)=MBnb(MHz)/BimMHz) (式1)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=Bn(MHz)/Bim(MHz)(式2)
PIグループ番号(Ppi)=IMSI mod Npi (式3)
IMグループ番号(Pim)=IMSI/Npi mod Nim (式4)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=MBnb/Bn (式5)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=IMSI/(Npi×Nim_s)mod Ns
(式6)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=Bn(MHz)/Bim(MHz)(式2)
PIグループ番号(Ppi)=IMSI mod Npi (式3)
IMグループ番号(Pim)=IMSI/Npi mod Nim (式4)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=MBnb/Bn (式5)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=IMSI/(Npi×Nim_s)mod Ns
(式6)
ただし、アイドルモード時のIMグループの配置をFDM・TDM配置する場合は、フレーム内のTTI数Ntti=20とすると、
時間方向IMグループ番号(Pim_t)=IMSI/Npi/Nim mod Ntti、
FDM・TDM IMグループ番号(Pim_ft)=Pim×Pim_t、
となる。
時間方向IMグループ番号(Pim_t)=IMSI/Npi/Nim mod Ntti、
FDM・TDM IMグループ番号(Pim_ft)=Pim×Pim_t、
となる。
図13は、使用周波数帯域位置、IMグループ、及びPIグループの算出方法を説明するための他の図で、加入者識別情報IMSI=101010010100010(2進数表記)、移動局の固有周波数帯域幅Bn=5MHz、基地局の固有周波数帯域幅MBnb=15MHz、PIグループ数Npi=32の場合の算出方法を示すものである。この場合、上記の式を使うと使用周波数帯域位置番号、IMグループ番号、PIグループ番号は以下のようになる。
IMグループ数(Nim)=15/1.25=12 (式7)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=5/1.25=4 (式8)
PIグループ番号(Ppi)=21666 mod 32=00010 (式9)
IMグループ番号(Pim)=21666/32 mod 12=0101(式10)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=15/5=3 (式11)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=21666/(32×4) mod 3=01
(式12)
IMグループ数(Nim)=15/1.25=12 (式7)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=5/1.25=4 (式8)
PIグループ番号(Ppi)=21666 mod 32=00010 (式9)
IMグループ番号(Pim)=21666/32 mod 12=0101(式10)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=15/5=3 (式11)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=21666/(32×4) mod 3=01
(式12)
図14は、使用周波数帯域位置、IMグループ、及びPIグループの算出方法を説明するための更に他の図で、加入者識別情報IMSI=101010010100100(2進数表記)、移動局の固有周波数帯域幅Bn=15MHz、基地局の固有周波数帯域幅MBnb=20MHz、PIグループ数Npi=32の場合の算出方法を示すものである。この場合、上記の式を使うと使用周波数帯域位置番号、IMグループ番号、及びPIグループ番号は以下のようになる。
IMグループ数(Nim)=20/1.25=16 (式13)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=15/1.25=12
(式14)
PIグループ番号(Ppi)=21540 mod 32=00100 (式15)
IMグループ番号(Pim)=21540/32 mod 16=0001(式16)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=20/15=1 (式17)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=21540/(32×4) mod 1=0
(式18)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=15/1.25=12
(式14)
PIグループ番号(Ppi)=21540 mod 32=00100 (式15)
IMグループ番号(Pim)=21540/32 mod 16=0001(式16)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=20/15=1 (式17)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=21540/(32×4) mod 1=0
(式18)
基地局固有周波数帯域幅MBnbが20MHzで移動局の固有周波数帯域幅Bnが15MHzの場合、残りの5MHz分の周波数帯域は、移動局では使用することができない。例えば、図9で示したように15MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置を、基地局固有周波数帯域幅20MHzの中心に固定して配置する場合、上記の算出方法では、移動局が使用できない左右の2.5MHz帯域にIMグループ位置が該当する場合が生じる。これを回避する手段として、基地局の固有周波数帯域幅MBnbを15MHzに設定して算出し、図11(A)に示す基地局固有周波数帯域幅15MHz用の番号列を使ってIMグループ位置を特定する方法が考えられる。
また別の方法として、15MHz移動局クラスの移動局の使用周波数帯域位置を可変にし、中心周波数15MHzから左右に2.5MHz分ずらすことができるようにする。図14に示すように、5つの移動局の使用周波数帯域位置の候補a〜eが考えられ、IMグループ番号によって使用周波数帯域位置を選択するようにする。これによって、20MHzの固有周波数帯域幅を持つ基地局において、15MHz移動局クラスの移動局を効率よく配置することが可能となる。
上記の方法は、15MHz以外の移動局クラスの移動局に対しても適応することが可能である。15MHz,10MHz,5MHz,2.5MHzの使用周波数帯域の構成を固定することなく、IMグループ番号と使用周波数帯域を関連付けて規定することにより、使用周波数帯域を柔軟に構成することが可能である。例えば、5MHz移動局クラスの移動局の場合、図15に示すように、オーバーラップする形で使用周波数帯域を構成することが考えられる。
算出された使用周波数帯域位置番号(Ps)により、基地局装置の無線部102及び移動局の無線部202の上り・下りリンクRF中心周波数及びチャネル番号UARFCN (UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number,(非特許文献6);3GPP TS 25.101、V6.8.0(2005−06),User Equipment (UE) radio transmission and reception (FDD),http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/25−series.htm)を算出することができる。
まず基地局の固有周波数帯域幅MBnb、及び基地局の下りリンク中心周波数NBfcにより、移動局の下りリンク帯域幅の最小周波数DL_NBfminを計算する。
DL_NBfmin=NBfc―MBnb/2 (式19)
次に,移動局の下りリンクの使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs、及びIMグループ中心周波数DL_Fimを計算する。
DL_Fs=NBfmin+Bn・(2Ps+1)/2 (MHz) (式20)
DL_Fim=NBfmin+Bim・(2Pim+1)/2 (MHz)(式21)
DL_NBfmin=NBfc―MBnb/2 (式19)
次に,移動局の下りリンクの使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs、及びIMグループ中心周波数DL_Fimを計算する。
DL_Fs=NBfmin+Bn・(2Ps+1)/2 (MHz) (式20)
DL_Fim=NBfmin+Bim・(2Pim+1)/2 (MHz)(式21)
例えば、基地局の固有周波数帯域幅MBnb=20MHz、基地局の下りリンク中心周波数NBfc=2144.9MHzとする場合、移動局の下りリンクの使用周波数帯域の最小周波数DL_NBfminは、
DL_NBfmin=NBfc―MBnb/2=2144.9−20/2
=2134.9 MHz (式26)
となる。
DL_NBfmin=NBfc―MBnb/2=2144.9−20/2
=2134.9 MHz (式26)
となる。
図12の場合、移動局の下りリンクの使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs、及びIMグループ中心周波数DL_Fimは、(Bn=5MHz,MBnb=20MHz,Bim=1.25MHz,Npi=32,Ps=1,Pim=5,Ppi=2,Nim=16,Nim_s=4,Ns=4)で、
DL_Fs=NBfmin+Bn・(2Ps+1)/2
=2134.9+5×(2+1)/2
=2142.4 (MHz) (式22)
DL_Fim=NBfmin+1.25・(2Pim+1)/2=2134.9+1.25×(2×5+1)/2=2142.05(MHz) (式23)
である。
DL_Fs=NBfmin+Bn・(2Ps+1)/2
=2134.9+5×(2+1)/2
=2142.4 (MHz) (式22)
DL_Fim=NBfmin+1.25・(2Pim+1)/2=2134.9+1.25×(2×5+1)/2=2142.05(MHz) (式23)
である。
表1に示したOperating Bandにより、移動局の上りリンクの使用周波数帯域の中心周波数、及びIMグループ中心周波数を計算することができる。
UL_Fs=DL_Fs−190=1952.4 (MHz) (式24)
UL_Fim=DL_Fim―190=1952.05 (MHz) (式25)
UL_Fs=DL_Fs−190=1952.4 (MHz) (式24)
UL_Fim=DL_Fim―190=1952.05 (MHz) (式25)
図16及び図17は、移動局の電源投入からアイドルモードへ遷移するまでの処理を説明するための図で、図16はこのときの処理の流れを説明するフローチャートで、図17(A)及び図17(B)は上りリンク及び下りリンクで移動局が使用する帯域とその手続きにおける主要な使用チャンネルをそれぞれ示している。なお、図17には、図16のフローと対応付けるための符号(移動局側のステップの符号)を記載した。
図17において、B1,B2,B3,B4,B5はそれぞれ1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHzの周波数帯域幅を示す。ここでは、一例として、B3移動局クラスの移動局の制御フローについて説明する。
図17において、B1,B2,B3,B4,B5はそれぞれ1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHzの周波数帯域幅を示す。ここでは、一例として、B3移動局クラスの移動局の制御フローについて説明する。
移動局では、電源投入後、公衆移動通信網PLMN(Public Land Mobile Network)の選択(バンドサーチ)が行われる(ステップS11)。また基地局では、下りリンク共通パイロットチャネルDPCHおよび下りリンク同期チャネルDSNCHおよび下りリンク共通制御チャネルDCCCHで情報が送信されている(ステップS21)。
次に移動局では、自局のIMSIと、バンドサーチによる得られた基地局の固有周波数帯域幅MBnb及び基地局の下りリンク中心周波数NBfcとから、使用周波数帯域位置番号Ps、IMグループ番号Pim、PIグループ番号Ppi、移動局下りリンクの使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs及び下りリンクのIMグループ中心周波数DL_Fim、移動局の上りリンクの使用周波数帯域の中心周波数UP_Fs及び上りリンクのIMグループ中心周波数UP_Fimが算出される(ステップS12)。
上記既知のパラメータから算出された使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs1、UL_Fs1に従って、移動局は、無線部202のローカルRF周波数発振回路(シンセサイザー)を設定し、使用周波数帯域位置への周波数シフトを行う。そして移動局では、初期セル選択(セルサーチ)が行われ(ステップS13)、さらに報知情報が受信され(ステップS14)、初期位置登録処理が開始される。
初期セル選択時に使用される下りリンク共通パイロットチャネルDPCH、及び下りリンク同期チャネルDSNCHは、上記で計算されたDL_Fs1を中心周波数とする使用周波数帯域で受信する。同様に、報知情報受信時に使用される下りリンク共通制御チャネルDCCCHも、上記で計算されたDL_Fs1を中心周波数とする使用周波数帯域で受信する。下りリンク共通パイロットチャネルDPCH、下りリンク同期チャネルDSNCH、及び下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信する帯域と、アイドルモード時の使用周波数帯域を共用することにより、移動局での制御の負荷が軽減される。
図18,図19に示すように、下りリンク共通制御チャネルDCCCHが、基地局の固有周波数帯域幅MBnbの中心周波数NBfcにマッピングされる下りリンク無線フレーム構成において、初期セル選択ステップ、及び報知情報受信ステップは、基地局の固有周波数帯域幅MBnbの中心周波数NBfcで実行する(図17のステップ13、ステップ14参照)。そして報知情報の受信後、使用周波数帯域位置番号Ps、IMグループ番号Pim、PIグループ番号Ppiを算出する構成としてもよい。
図18,図19に示した下りリンク無線フレーム構成に対して、上記で計算されたDL_Fs1を中心周波数とする使用周波数帯域で下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信するために、図20,図21に示したように、1.25MHzの帯域幅ごと、またはChunkごとに下りリンク共通制御チャネルDCCCHをマッピングすることが必要である。一つの対応方法としては、下りリンクの固有周波数帯域幅MBnbに渡って1.25MHzの帯域幅ごとまたはChunkごとに、下りリンク共通制御チャネルDCCCHを配置し、全移動局共通のものはコピーし、必要ならばそれぞれの帯域またはChunk特有の情報を付加して配置することを提案する。
次に初期位置登録処理について説明する。移動局は、初期位置登録処理開始時に、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHを使用して、上りパケットアクセスの要求信号を送信する(ステップS15)。この上りパケットアクセスの要求信号には、加入者識別情報IMSIが含まれる。基地局は、上りパケットアクセスの要求信号を受信すると、デフォルトのスケジューリング設定情報と基地局で移動局を特定するための番号であるRNTI(Radio Network Temporary ID)などを含めて、上りパケットアクセスの許可信号として送信する(ステップS22)。これにより無線ベアラが確立される。
この際に使用される上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCH及び下りリンクスケジューリングチャネルDSCHは、上記で計算された使用周波数帯域位置で送受信される。これにより上りリンク要求時の衝突頻度が削減され、下りリンクの初期スケジューリングの手続きが削減される。
無線ベアラが確立されると、ネットワークの上位ノードに対して位置登録メッセージが送信される。上位ノードは位置登録メッセージを受信すると、一時的な加入者識別情報、例えばTMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)、TMEI(Temporary Mobile Equipment Idenity)や一時的なIPアドレスなど、を位置登録の承認とともに送信する。同時に、鍵交換プロトコルや認証処理が実行される(ステップS16,ステップS23)。この際に使用される上りリンクスケジューリングチャネルUSCH及び下りリンクスケジューリングチャネルDSCHは、上記で計算されたUL_Fs1、DL_Fs1を中心周波数とする使用周波数帯域で送受信される。
移動局と基地局は、一時的な加入者識別情報TMSIから前述の計算式で使用周波数帯域位置番号Ps、IMグループ番号Pim、PIグループ番号Ppiを再計算する(ステップS17,S24)。そして算出された使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs2、UL_Fs2に従って、移動局では、使用周波数帯域位置への周波数シフトが行なわれる。位置登録が終了すると、無線ベアラが開放されてアイドルモードに移行する。
図22及び図23は、アイドルモード時の処理を説明するための図で、図22はこのときの処理の流れを説明するフローチャートで、図23(A)及び図23(B)は上りリンク及び下りリンクで移動局が使用する帯域とその手続きにおける主要な使用チャンネルをそれぞれ示している。なお、図23には、図22のフローと対応付けるための符号(移動局側のステップの符号)を記載した。
アイドルモードに移行した移動局は、基地局から送信される下りリンク共通パイロットチャネルDPCH、下りリンク同期チャネルDSNCH及び下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信して、定期的にセル選択、報知情報の更新を行なう(ステップS31,ステップS32,ステップS41)。
アイドルモードに移行した移動局は、基地局から送信される下りリンク共通パイロットチャネルDPCH、下りリンク同期チャネルDSNCH及び下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信して、定期的にセル選択、報知情報の更新を行なう(ステップS31,ステップS32,ステップS41)。
ここでは図18,図19に示した下りリンク無線フレーム構造に対して、基地局の固有周波数帯域幅MBnbの中心周波数NBfcで、下りリンク共通パイロットチャネルDPCH、下りリンク同期チャネルDSNCH及び下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信する。また図20,図21に示した下りリンク無線フレーム構造に対して、算出されたDL_Fs2を中心周波数とする使用周波数帯域とアイドルモード時の使用周波数帯域位置を共用するように構成してもよい。
そして移動局は、報知情報が示す登録エリアに変更があるかどうかを確認する(ステップS33)。ここで登録エリアに変更がない場合には、位置登録のタイマーがオーバーしていないかどうかを確認する(ステップS34)。位置登録タイマーがオーバーしていない場合、パケットインジケーターPIの受信手続きに入る。登録エリアに変更があるか、または位置登録のタイマーがオーバーしている場合は、位置登録の処理を行なう(ステップS35,S42)。
位置登録の処理は、上記図16及び図17で説明した初期位置登録処理と同様に(動作周波数帯域が異なる)、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHによる上りパケットアクセス要求、無線ベアラ確立、上りリンクスケジューリングチャネルUSCH、下りリンクスケジューリングチャネルDSCHでの位置登録情報の送受信、及び無線ベアラ開放のステップを含む。
そして位置登録処理が終了すると、位置登録タイマーをセットして(ステップS36)、パケットインジケーターPIの受信手続きに入る。ここでは、位置登録のみのタイマーについて説明したが、セルサーチのタイマー、PIのタイマーを用意してもよい。
そして位置登録処理が終了すると、位置登録タイマーをセットして(ステップS36)、パケットインジケーターPIの受信手続きに入る。ここでは、位置登録のみのタイマーについて説明したが、セルサーチのタイマー、PIのタイマーを用意してもよい。
図24及び図25は、パケット着信の制御処理を説明するための図で、図24はこのときの処理の流れを説明するフローチャートで、図25(A)及び図25(B)は上りリンク及び下りリンクで移動局が使用する帯域とその手続きにおける主要な使用チャンネルをそれぞれ示している。なお、図25には、図24のフローと対応付けるための符号(移動局側のステップの符号)を記載した。
基地局は、アイドルモードに移行した移動局に対するパケットを送信する場合、パケットの宛先のIMSIからIMグループPim、PIグループPpiを算出し、パケットインジケーターPIをセットする(ステップS61)。アイドルモードに移行した移動局は、間欠受信により、前述の算出式で得られたIMグループPim、PIグループPpiで示される位置のパケットインジケーターPIを受信する(ステップS51)。
基地局は、アイドルモードに移行した移動局に対するパケットを送信する場合、パケットの宛先のIMSIからIMグループPim、PIグループPpiを算出し、パケットインジケーターPIをセットする(ステップS61)。アイドルモードに移行した移動局は、間欠受信により、前述の算出式で得られたIMグループPim、PIグループPpiで示される位置のパケットインジケーターPIを受信する(ステップS51)。
パケットインジケーターPIが着信を示している場合(ステップS52)、下りリンクスケジューリングチャネルDSCHを受信し、ページングチャネルPCH(ロジカルチャンル)に含まれるページングに関する詳細情報(W―CDMA方式のページング情報に相当する)を取得する(ステップS53,S62)。また上記ステップS52でパケットインジケーターPIが着信を示していない場合、次の無線フレーム、または複数無線フレーム間隔後の無線フレームに含まれるパケットインジケーターPIを受信する(間欠受信)。
移動局が受信すべきページングチャネルPCHの位置は、パケットインジケーターPIの位置に関連付けて予め定められている。移動局が、ページングに関する詳細情報から自局を特定する情報(IMSI、IMEI、IPアドレス、RNTIなど)を取得した場合には、無線ベアラの確立手続きを行なう(ステップS54,S55,S63)。また自局へのパケット着信ではない場合は、次の無線フレーム、または複数無線フレーム間隔後の無線フレームに含まれるパケットインジケーターPIを受信する(間欠受信)。
上記無線ベアラ確立後、移動局は、下りリンクスケジューリングチャネルDSCHでのパケットの受信を開始する(ステップS56)。また基地局では、ユーザデータのバッファが空になるまで下りリンクスケジューリングチャネルDSCHでパケットを送信する(ステップS64)。そして基地局のバッファが空になると無線ベアラが開放される(ステップS65,S66)。続いてパケット発信手続きに入る。ここでは、パケットの受信のみについて説明したが、同時にパケットの送信が行なわれている場合もある。
図26及び図27は、パケット発信時の制御処理を説明するための図で、図26はこのときの処理の流れを説明するフローチャートで、図27(A)及び図27(B)は上りリンク及び下りリンクで移動局が使用する帯域とその手続きにおける主要な使用チャンネルをそれぞれ示している。なお、図27には、図26のフローと対応付けるための符号(移動局側のステップの符号)を記載した。
移動局は、送信すべきパケットがある場合(ステップS71)、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHを使用して、上りパケットアクセスの要求信号を送信する(ステップS72)。基地局は、上りパケットアクセスの要求信号を受信すると(ステップS81)、デフォルトのスケジューリング設定情報と基地局で移動局を特定するための番号であるRNTI(Radio Network Temporary ID)などを含めて、上りパケットアクセスの許可信号として送信する。これにより無線ベアラが確立される(ステップS73,S82)。
移動局は、送信すべきパケットがある場合(ステップS71)、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHを使用して、上りパケットアクセスの要求信号を送信する(ステップS72)。基地局は、上りパケットアクセスの要求信号を受信すると(ステップS81)、デフォルトのスケジューリング設定情報と基地局で移動局を特定するための番号であるRNTI(Radio Network Temporary ID)などを含めて、上りパケットアクセスの許可信号として送信する。これにより無線ベアラが確立される(ステップS73,S82)。
無線ベアラが確立されると、移動局は、上りリンクスケジューリングチャネルUSCHでパケットを送信する(ステップS74,S83)。移動局のデータバッファが空になると(ステップS75)、無線ベアラが開放される(ステップS76,S84)。そしてアイドルモード時の制御手続きへ戻る。
上記の説明では、アイドルモードの移動局は、各チャンネルを自局の固有周波数帯域幅で送受信しているが、アイドルモード時の消費電力を低減するため、IMグループで使用される帯域幅Bim(=B1)で送受信するように設計してもよい。通信中は、データ量に応じて、Bimから移動局の固有周波数帯域幅Bnまで使用する。
上記で説明した方法により、基地局側と移動局側で通信を最小限に抑えて、移動局が使用する各チャネルの使用周波数帯域を特定することができる。
上記で説明した方法により、基地局側と移動局側で通信を最小限に抑えて、移動局が使用する各チャネルの使用周波数帯域を特定することができる。
図28,図29,及び図30は、本発明の下りリンク無線フレームの構成例をそれぞれ示す図で、図4を基に、報知情報、及び下りリンク同期チャネルDSNCHとパケットインジケーターPIと下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHの最適な配置について示したものである。上記図28〜30の各図において、下りリンク無線フレームの構成を各図(A)に示し、その図(A)に合わせた間欠受信動作のイメージを各図(B)に示している。
図28では、下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、無線フレームの先頭のTTIでIMグループ帯域幅Bimごとに配置され、アイドルモード時にIMグループが指定する帯域幅で受信可能とする。パケットインジケーターPIは、IMグループをさらに分割して、TTIごとに配置されている。この場合、パケットインジケーターPIは、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHの一部としてマッピングされている。
上記のような構成により、移動局は、アイドルモード時に、IMグループが指定する帯域で、セルサーチ、タイミング同期、報知情報及びパケットインジケーターPIの受信が可能であり、周波数シフトの処理を省くことができる。ここでは下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHにパケットインジケーターPIがマッピングされているため、移動局がアクティブモードの場合のパケット受信処理とアイドルモードの場合のパケット着信処理を共通化できる。
この構成での間欠受信動作は、フレームの先頭のTTIの下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク同期チャネルDSNCHと、ページングインジケーターPIがマッピングされている下りリンク共用シグナリングチャネルDSCSCHの期間を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。
図29では、図28と同様に、下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、無線フレームの先頭のTTIでIMグループ帯域幅Bimごとに配置され、アイドルモード時に、IMグループが指定する帯域幅で受信可能である。ただし、パケットインジケーターPIは、下りリンク共通制御チャネルDCCCHの一部としてマッピングされている。この構成により、移動局は、アイドルモード時に、先頭のTTIのIMグループが指定する帯域で、セルサーチ、タイミング同期、報知情報及びパケットインジケーターPIの受信が可能であり、周波数シフトの処理を省くことができる。
この構成での間欠受信動作は、フレームの先頭のTTIの下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク同期チャネルDSNCHの期間を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。
図30では、下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、無線フレームの先頭のTTIで特定のB1帯域幅に配置されている。移動局は、セルサーチ、タイミング同期、報知情報受信の際に、特定のB1帯域へシフトする。パケットインジケーターPIは、下りリンク共通制御チャネルDCCCHの一部としてマッピングされている。
この構成での間欠受信動作は、フレームの先頭のTTIの下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク同期チャネルDSNCHの期間を受信オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。
また図示していないが、下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、無線フレームの先頭のTTIで特定のB1帯域幅に配置し、パケットインジケーターPIは、下りリンク共用制御シグナリングチャネルにマッピングすることも考えられる。
また図5で示したように下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH及び下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHをサブキャリア交互に配置してもよい。
また図示していないが、下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、無線フレームの先頭のTTIで特定のB1帯域幅に配置し、パケットインジケーターPIは、下りリンク共用制御シグナリングチャネルにマッピングすることも考えられる。
また図5で示したように下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH及び下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHをサブキャリア交互に配置してもよい。
ここまでの説明では、アイドルモード時の移動局の使用周波数帯域の候補を基地局の固有周波数帯域幅全体で分散するように配置していたが、基地局の固有周波数帯域幅内の、ある限定された範囲の周波数帯域幅で分散するように配置してもよい。その場合の算出式は、式1〜6の基地局の固有周波数帯域を、前記限定された範囲の周波数帯域幅に置き換えればよい。
また、アイドルモード時の移動局の使用周波数帯域位置が、移動局の使用周波数帯域内に含まれることが望ましいが、加入者識別情報を利用して、アイドルモード時の移動局の使用周波数帯域と移動局の使用周波数帯域をそれぞれ別々に算出してもよい。例えば、下りリンク共通制御チャネルDCCCHやパケットインジケーターPIを特定の範囲の周波数帯域幅に配置し、残りをパケットの送受信用の周波数帯域として使用することが考えられる。その場合の算出式は、式1〜6の基地局の固有周波数帯域を、前記限定された範囲の周波数帯域幅に置き換えればよい。
図31は、本発明の他の実施形態と関連する基地局及び移動局及び位置管理装置の構成例をそれぞれ示す図である。図31において、基地局100は、アンテナ部111、無線部112、制御部113、及び通信IF114により構成され、移動局200は、アンテナ部211、無線部212、及び制御部213により構成され、位置管理装置300は、位置管理データベース301、制御部302、及び通信IF303により構成されている。基地局100は、本発明の基地局装置に該当し、移動局200は、本発明の移動局装置に該当する。
図31により、3GPPの提案をベースに想定されている基地局100、移動局200、及び位置管理装置300の動作原理を簡単に説明する。
図31により、3GPPの提案をベースに想定されている基地局100、移動局200、及び位置管理装置300の動作原理を簡単に説明する。
まず基地局100が上位ネットワークノードから通信IF114を介して移動局200宛てのパケットデータ(加入者識別情報、例えばIMSIなど含む)を受信した場合、基地局100では、そのパケットデータを基地局送信データバッファ(図示せず)に保存する。そして送信データバッファからの下りリンク送信データは、制御部113でチャネルマッピング、スケジューリングされる。さらに下りリンク送信データは、無線部112で符号化処理、OFDM信号処理が行なわれ、無線部112の送信回路によりRF(Radio Frequency)周波数帯域に変換され、アンテナ部111から下りリンク信号が送信される。
一方、移動局200から送られてきた上りリンク信号は、基地局100のアンテナ部111により受信され、無線部112の受信回路によりRF周波数からIF、または直接ベースバンド帯域に変換され、復調される。上りリンク信号は、OFDM信号、MC−CDMA(Mulit−Carrer−CDMA)信号、またはPAPRを低減するためのシングルキャリアSC信号、VSCRF−CDMA(Variable Spreading and Chip Repetition Factors−CDMA)信号を使用してもよい(例えば、特開2004−197756号公報「移動局、基地局、無線伝送プログラム、及び無線伝送方法」参照)。基地局100の制御部113は、移動局200からの上位ネットワークノードへのパケットを受信すると、通信IF114を介して上位ネットワークノードへ転送する。
基地局100の制御部113でのスケジューリングは、上りリンクCQI情報、移動局200からフィードバックされた下りリンクCQI情報、各移動局の下り/上りリンク送信データバッファ情報、上り/下りリンクQoS(Qulity of Service)情報、各種サービスクラス情報、移動局クラス情報、及び加入者識別情報などを元に行われる。そして、入力されたこれらの情報を総合し、選択されたスケジューリングアルゴリズムに従って上り/下りリンクAMC情報を生成し、パケットデータの送受信スケジューリングを実現する。
基地局100の制御部113では、位置管理装置300から通信IF114を介して移動局200へのページング要求を受信すると、移動局200へのパケットインジケーター(W−CDMA方式のページングインジケーターチャネルPICHに相当する)とページング情報(W−CDMA方式のページングチャネルPCHに相当する)のマッピングを無線部112に対して指示する。マッピング位置の指示情報は、ページング要求(IMSI、移動局の能力周波数帯域幅を含む)を元に生成される。また、移動局200から位置管理装置300へのアタッチ・位置登録要求を受信した場合には、通信IF114を介して位置管理装置300へ転送する。
次に移動局200では、まずアンテナ部211により下りリンクOFDM信号を受信し、無線部212のローカルRF周波数発振回路(シンセサイザー)、ダウンコンバーター、フィルター、及び増幅器などにより、下りリンク受信信号をRF周波数からIFまたは直接ベースバンド帯域に変換し、OFDM復調、チャネルデコーディングし、パケットデータの復号を行なう。また、移動局200の無線部212では、移動局200の個別のパケットデータである上りリンク送信データが、制御部213で抽出された情報を用いて符号化され、下りリンクAMC情報を用いて下りリンクCQI情報ともにデータ変調され送信される。
移動局200の制御部213では、下りリンクチャネル制御情報(パケットインジケーターPI情報、パケットページング情報、下りアクセス情報、及び報知情報など)を抽出する。そして下りリンクAMCモードと下りリンクスケジューリング情報など下りリンクAMC情報、上りリンクAMCモードと上りリンクスケジューリング情報など上りリンクAMC情報を抽出し、無線部212に出力する。また、制御部213は、基地局100から送出される下りリンクチャネル制御情報や下りリンクスケジューリング情報、及び上りリンクスケジューリング情報を元にスケジューリングを行なう。
移動局の制御部213は、移動局クラス情報、固有周波数帯域幅情報、及び加入者識別情報が保有している、指定または算出された中心周波数にシフトする制御信号を無線部212に送る。無線部212のローカルRF周波数発振回路(シンセサイザ)により中心周波数シフトを行う。
制御部213は、報知情報などからアタッチと位置登録処理の必要性の有無を検出し、必要な場合、位置登録手順を制御する。また、パケットインジケーターPI情報を取得し、パケット着信処理を制御する。
制御部213は、報知情報などからアタッチと位置登録処理の必要性の有無を検出し、必要な場合、位置登録手順を制御する。また、パケットインジケーターPI情報を取得し、パケット着信処理を制御する。
移動局200では、無線部212のローカルRF周波数発振回路(シンセサイザ)、アップコンバーター、フィルター、及び増幅器などにより、ベースバンド信号をRF周波数帯域に変換し、アンテナ部211から上りリンク信号を送信する。無線部212には、前記の異なる周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)に対応したIF、RFフィルターが含まれている。
位置管理装置300は、W−CDMA方式のVLR及びHLRに相当し、移動局200からの位置登録要求を受信し、位置管理データベース301へ登録する。そして移動局200への着信があった場合には、位置管理データベースから移動局200の登録情報を取得し、ページング要求を位置登録エリア内の基地局に通信IF303を介して送信する。位置登録及びページングの手順の制御は、制御部302で行なわれる。
図32及び図33は、本発明の一実施形態を説明するための図である。本実施形態では、EUTRAに対する3GPPの提案をベースに想定されている異なる周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)を持つ移動局が収容されるシステムにおけるページング及び位置登録方法を提案する。
図32において、まず位置管理装置300に対して移動局200へのパケット着信があった場合には、位置管理装置300は、位置管理データベース301から移動局200の登録情報を取得し、ページング要求を位置登録エリア400内の基地局100に送信する。
そして基地局の固有周波数帯域幅が20MHzである場合、異なる周波数帯域幅を持つそれぞれの移動局(この場合、1.25MHzと20MHzの周波数帯域幅能力を持つ移動局)200が、それぞれ使用する下りリンクの周波数帯域でページング信号を受信する。
そして基地局の固有周波数帯域幅が20MHzである場合、異なる周波数帯域幅を持つそれぞれの移動局(この場合、1.25MHzと20MHzの周波数帯域幅能力を持つ移動局)200が、それぞれ使用する下りリンクの周波数帯域でページング信号を受信する。
ここでページング信号とは、パケットインジケーターPIもしくはページング情報のことを言う。ページングは、パケットが着信している移動局200の位置登録エリア400を位置管理データベース301から取得し、位置登録エリア400の基地局100に対して、位置管理装置300からページング要求を送出することで行なわれる。この際、基地局100は、移動局200がどの周波数帯域位置を使用しているか分からないため、ページング要求の情報の中に、着信した移動局200の使用周波数帯域位置を特定する情報が必要となる。
図33は、移動局の位置登録処理例について説明するための図である。
移動局200は、電源投入時、位置登録エリア更新時、及び位置登録周期をオーバーしている場合等に、アタッチ・位置登録処理を行なう。移動局200は、基地局100を介して位置管理装置300に対して位置登録要求を送出する。このとき、位置登録要求には、加入者識別情報(IMSIまたはIPアドレス)、及び移動局200の能力周波数帯域幅または移動局200の使用周波数帯域位置を示す情報が含められる。移動局200の能力周波数帯域幅を登録する場合には、ページング時に、基地局100で加入者識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を元に、移動局200の使用周波数帯域位置を特定するアルゴリズムが必要となる。
移動局200は、電源投入時、位置登録エリア更新時、及び位置登録周期をオーバーしている場合等に、アタッチ・位置登録処理を行なう。移動局200は、基地局100を介して位置管理装置300に対して位置登録要求を送出する。このとき、位置登録要求には、加入者識別情報(IMSIまたはIPアドレス)、及び移動局200の能力周波数帯域幅または移動局200の使用周波数帯域位置を示す情報が含められる。移動局200の能力周波数帯域幅を登録する場合には、ページング時に、基地局100で加入者識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を元に、移動局200の使用周波数帯域位置を特定するアルゴリズムが必要となる。
図34は、位置登録時及びページング時に使用される移動局の使用周波数帯域位置を特定する番号付けの方法を説明するための図である。
図34(A)は、基地局の固有周波数帯域幅を20MHzとした時に、異なる能力周波数帯域幅を持つ各移動局が使用する周波数帯域位置の候補を示している。20MHz帯域幅または15MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、図34(A)に示すように選択肢が1つなので必然的に決まる。また10MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、2個の候補(0番と1番)、5MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、4個の候補(0〜3番)、2.5MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、8個の候補(0〜7番)、1.25MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、16個の候補(0〜15番)がある。
図34(A)は、基地局の固有周波数帯域幅を20MHzとした時に、異なる能力周波数帯域幅を持つ各移動局が使用する周波数帯域位置の候補を示している。20MHz帯域幅または15MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、図34(A)に示すように選択肢が1つなので必然的に決まる。また10MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、2個の候補(0番と1番)、5MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、4個の候補(0〜3番)、2.5MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、8個の候補(0〜7番)、1.25MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、16個の候補(0〜15番)がある。
図34(B)は、各能力帯域幅を持つ移動局のクラス分けをしたものである。ここでは1.25MHzから順に、20MHzまで0〜5番のIDが割り振られている。
図34(A)の候補番号と図34(B)のIDとを、位置登録要求、ページング要求に含めることにより、移動局の使用周波数帯域位置が特定される。
図34(A)の候補番号と図34(B)のIDとを、位置登録要求、ページング要求に含めることにより、移動局の使用周波数帯域位置が特定される。
次に、加入者識別情報IMSIと前記移動局クラスから使用周波数帯域位置を特定するアルゴリズムを提案する。使用周波数帯域位置は、加入者識別情報IMSI、移動局の能力周波数帯域幅Bn、基地局の固有周波数帯域幅MBnb、使用周波数帯域位置を特定する使用周波数帯域位置番号Ps、及びパケットインジケーターの着信群数Npiから、以下のように算出する。
シフト先周波数位置の候補数(Ns)=MBnb/Bn (式27)
シフト先周波数位置番号(Ps)=IMSI/Npi mod Ns (式28)
シフト先周波数位置番号(Ps)=IMSI/Npi mod Ns (式28)
上記の算出式により、位置登録要求、ページング要求に加入者識別番号IMSIと移動局の能力周波数帯域幅を示すIDを含めれば、基地局及び移動局で移動局の使用周波数帯域位置を特定できる。
図35は、本発明に関わる位置登録の手順を説明するための図である。
移動局200は、電源投入時、位置登録エリア更新時、及び位置登録周期をオーバーしている場合等に、アタッチ・位置登録処理を行なう。
まず、接続制御手順により基地局100と移動局200との間で無線ベアラの設定を行なう(S101)。接続制御手段終了後、移動局200は、基地局100を介して、位置管理装置300へ位置登録要求を送出する(S102,S103)。この位置登録要求には、加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅が含まれている。
移動局200は、電源投入時、位置登録エリア更新時、及び位置登録周期をオーバーしている場合等に、アタッチ・位置登録処理を行なう。
まず、接続制御手順により基地局100と移動局200との間で無線ベアラの設定を行なう(S101)。接続制御手段終了後、移動局200は、基地局100を介して、位置管理装置300へ位置登録要求を送出する(S102,S103)。この位置登録要求には、加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅が含まれている。
位置管理装置300は、位置登録要求を受信すると、加入者識別情報(IMSI)と移動局200の能力周波数帯域幅と位置登録エリアを位置管理データベースに登録する(S104)。位置管理装置300は、移動局200に対して位置登録応答を返信する(S105,S106)。この位置登録応答で、一時的な加入者識別情報TMSIを割り当ててもよい。この位置登録手順では、認証、秘匿鍵交換などが同時に行なわれる。
図36は、本発明に関わるページングの手順を説明するための図である。
位置管理装置300は、移動局200に対するパケットの着信を受けると(S111)、パケットの宛先の移動局200の加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅及び位置登録エリアを位置管理データベースから取得し、ページング要求に加入者識別情報(IMSI)及び移動局の能力周波数帯域幅を含めて位置登録エリアの基地局へ送出する(S112)。
位置管理装置300は、移動局200に対するパケットの着信を受けると(S111)、パケットの宛先の移動局200の加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅及び位置登録エリアを位置管理データベースから取得し、ページング要求に加入者識別情報(IMSI)及び移動局の能力周波数帯域幅を含めて位置登録エリアの基地局へ送出する(S112)。
基地局100では、ページング要求を受信すると、加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅から移動局200の使用周波数帯域位置を算出して保持し(S113)、その使用周波数帯域位置でページング要求のパケットを送信する(S114)。
移動局200は、自局の使用周波数帯域位置でページング要求を受信すると、位置管理装置300に対して応答を送出する(S115、S116)。
移動局200は、自局の使用周波数帯域位置でページング要求を受信すると、位置管理装置300に対して応答を送出する(S115、S116)。
なお上記図35及び図36では、移動局200の能力周波数帯域幅を位置管理装置300に登録するように説明したが、移動局200の使用周波数帯域位置を登録してもよい。
本発明に関わる基地局装置及び移動局装置及び位置管理装置で動作するプログラムは、本発明に関わる移動局の位置登録方法、ページング方法を実行するように、CPU等を制御するプログラム(コンピュータを機能させるプログラム)である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にRAMに蓄積され、その後、各種ROMやHDDに格納され、必要に応じてCPUによって読み出し、修正・書き込みが行われる。
プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体(例えば、ROM、不揮発性メモリカード等)、光記録媒体(例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等)、磁気記録媒体(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等)等のいずれであってもよい。
また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送することができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明の実施形態を実現する記録媒体に含まれる。
10…NodeB、20…移動局、30…SGSN、31…VLR、40…位置登録エリア、50…RNC、100…基地局、101…アンテナ部、102…無線部、103…復調部、104…リンクチャネル推定部、105…制御データ抽出部、106…チャネルデコーディング部、107…チャネルコーディング部、108…制御データ挿入部、109…OFDM変調部、110…スケジューリング部、111…アンテナ部、112…無線部、113…制御部、114…通信IF、200…移動局、201…アンテナ部、202…無線部、203…OFDM復調部、204…リンクチャネル推定部、205…制御データ抽出部、206…チャネルデコーディング部、207…チャネルコーディング部、208…制御データ挿入部、209…変調部、210…制御部、211…アンテナ部、212…無線部、213…制御部、300…位置管理装置、301…位置管理データベース、302…制御部、303…通信IF、400…位置登録エリア。
Claims (18)
- 移動通信システムに使用される移動局であって、該移動局の位置登録時に送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を示す情報を含ませることを特徴とする移動局。
- 移動通信システムに使用され、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置において、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数帯域幅情報とを管理することを特徴とする位置管理装置。
- 移動通信システムに使用される移動局において、該移動局の位置登録時に送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数位置を示す情報とを含ませることを特徴とする移動局。
- 移動通信システムに使用され、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置において、該位置管理装置は、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の該使用周波数位置情報とを管理することを特徴とする位置管理装置。
- 移動通信システムに使用され、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置において、該位置管理装置は、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を示す情報とを含ませることを特徴とする位置管理装置。
- 移動通信システムに使用される基地局において、移動局へのページング要求を受信した際に、少なくとも該ページング要求に含まれる該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅とから算出した使用周波数位置でページング要求を送信することを特徴とする基地局。
- 移動通信システムに使用される移動局において、ページング要求を、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅から算出した使用周波数位置で受信することを特徴とする移動局。
- 移動通信システムに使用され、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置において、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数帯域位置を示す情報とを含ませることを特徴とする位置管理装置。
- 移動通信システムに使用される基地局において、移動局へのページング要求を受信した際に、該ページング要求に含まれる該移動局の使用周波数帯域位置でページング要求を送信することを特徴とする基地局。
- 移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局の位置登録時に該移動局が送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅を示す情報とを含ませることを特徴とする移動局の位置登録方法。
- 移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置によって、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅情報とを管理することを特徴とする移動局の位置登録方法。
- 移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局の位置登録時に該移動局が送信する位置登録要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数位置を示す情報とを含ませることを特徴とする移動局の位置登録方法。
- 移動通信システムにおける移動局の位置登録方法において、移動局からの位置登録要求を受信して該移動局の位置管理を行う位置管理装置によって、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数位置情報とを管理することを特徴とする移動局の位置登録方法。
- 移動通信システムにおけるページング方法において、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置は、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅を示す情報とを含ませることを特徴とするページング方法。
- 移動通信システムにおけるページング方法において、基地局は、移動局へのページング要求を受信した際に、少なくとも該ページング要求に含まれる該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅とから算出した使用周波数位置でページング要求を送信することを特徴とするページング方法。
- 移動通信システムにおける移動局のページング方法において、移動局は、ページング要求を、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の能力周波数帯域幅とから算出した使用周波数位置で受信することを特徴とする移動局のページング方法。
- 移動通信システムにおけるページング方法において、移動局への着信があった場合にページング要求を基地局に送信する位置管理装置は、該ページング要求に、少なくとも該移動局の識別情報と該移動局の使用周波数帯域位置を示す情報とを含めることを特徴とするページング方法。
- 移動通信システムにおけるページング方法において、基地局は、移動局へのページング要求を受信した際に、該ページング要求に含まれる該移動局の使用周波数帯域位置でページング要求を送信することを特徴とするページング方法。
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