JP2009182974A - 無線通信システムにおける信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおけるコンポーネント間でより簡単なプロトコルマッチングを可能にさせること。
【解決手段】加入者端末（ＵＥ）が、メッセージエレメントの変更の数を、自身に既知の古いメッセージバージョンとの比較において基地局システム（ＢＢＳ）に対してシグナリングし、基地局システム（ＢＢＳ）は、加入者端末（ＵＥ）にとって既知であるメッセージのバージョンを選択し、それを加入者端末（ＵＥ）にシグナリングするようにさせる。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信システムにおける信号伝送方法に関している。特に本発明は、移動無線システムまたはワイヤレス加入者端末システムへの適用に適している。

無線通信システム、例えば第２世代の欧州移動無線システムＧＳＭ(Global System for Mobile Communications）では、情報（例えば音声や画像情報またはその他のデータ）が、電磁波を用いて無線インターフェースを介して伝送されている。この無線インターフェースは、基地局と加入者局の間の接続からなっており、この場合加入者局は、移動局もしくは位置固定された無線局であり得る。この場合電磁波の放射は、搬送周波数を用いて行われる。これはそのつどのシステム毎に設けられた周波数帯域にある。将来的な無線通信システム、例えばＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecmmunication System）またはその他の第３世代のシステムにおいては、約２０００Ｈｚの周波数帯域にある周波数が用いられる。第３世代の移動無線に対しては、２つのモードが設けられており、この場合一方のモードは、ＦＤＤ(Frequency division duplex)モードと称され、もう一方のモードは、ＴＤＤ(time division duplex）モードと称される。これらのモードは、それぞれ異なる周波数帯域で用いられている。この２つのモードは、いわゆるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）加入者分離方式をサポートしている。

移動無線システムの開発においては、プロトコルの新たな各バージョン毎に古いバージョンとの互換性を保証することが重要である。それにより特に、新たな加入者端末が、古いプロトコルバージョンでサポートされた基地局の周辺においても正しく認識され、会話ができるようになり、またそれとは反対に古いプロトコルバージョンでサポートされた加入者端末が新たなネット環境において引続き正しく機能できる。しかしながらこのことは、新たなサービスないし機能をサポートするために、加入者端末と基地局との間で現存するコントロールレベルのメッセージの拡張を防ごうと意図するものではない。この目的のためにシグナリングメッセージの全ては、"古い"受信機の機能を損なわせることなく同じメッセージが新たなプロトコルバージョンにおいて新たな要素を含み得るようにするために、拡張機能のタイプを備えていなければならない。

この拡張のもとでは、前述したＵＭＴＳ移動無線システムにおいては例えばクリティカルな拡張子と非クリティカルな拡張子の間で区別される。例えばメッセージの受信機が自身で復号化できない新たな要素を識別し（例えばこの受信機でまだ認識できない新たなバージョンで定められているため）、この要素がクリティカルなものと特徴付けられると、受信機はこのメッセージを理解不能として拒絶しようとする。この拒絶によって送信機は、この受信機がプロトコルの古いバージョンしかサポートしていないことを認識し、メッセージを新たなバージョンの付加的要素なしで繰返す。受信機がメッセージの中に非クリティカルなものとして特徴付けられた未知の要素を見つけた場合には、受信機はこの要素を無視して、メッセージの残りを正しく復号化するように試みる。拡張機能の発展のもとでは、必要なメッセージ−オーバーヘッドを最小に維持することと、正しいプロトコルバージョン（すなわち両方の側で理解できる最新のもの）への切換がなるべく少ない遅れで行われることが重要である。

通信プロトコルの拡張に関する２つの問題に対しては以下に述べるような解決への提案があげられる：
問題点１：
ＧＳＭおよびＵＭＴＳ移動無線システムの従来技法から公知の通信プロトコル（例えばラジオリソースパート）のもとでは、拡張機能が次のことによって実現される。すなわちメッセージの最後に、拡張パートを補填できるスペースを予約することである。つまり拡張子をクリティカルまたは非クリティカルなものとして特徴付けるいわゆるフラグ（インジケータ）を持たせられるようにすることである。しかしながらこの場合には、メッセージが新たなバージョン毎に増加してしまう欠点を伴う。なぜならメッセージを短縮する機能は何も持ち合わせてなく、プロトコルバージョンからの要素を除去できないからである。
問題点２：
加入者端末が、自身では理解できないクリティカルな拡張子伴ったメッセージ（例えばＵＭＴＳ方式）を受信した場合には、この全メッセージが拒絶され、ネットワークはもう一度、古いプロトコルバージョンの同じメッセージを試みる。メッセージが旧バージョンで選択されたならば、ネットワークは従来技法に従って、加入者端末が理解できるプロトコルバージョンに関する情報にはさかのぼれない。それ故にネットワークに対して最も簡単な解決は、あらゆる加入者端末がサポートしていることに基づいたプロトコルの最も古いバージョンを利用することである。但し加入者端末がサポートし得る最新バージョンの利用は省かれてしまう。その他のさらなる可能性は、加入者端末にそのつどの次に古いバージョンのメッセージを送信することである。この過程は場合によっては、送信機と受信機の間でバージョン差が大きすぎる場合には、数度の繰返しが必要になる可能性もあり、これはプロトコルシーケンスの著しい遅延につながる。

本発明の課題は、無線通信システムにおけるコンポーネント間でより簡単なプロトコルマッチングを可能にさせることである。

この課題は独立請求項に記載された本発明による方法並びに基地局システムによって解決される。

本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。

特に有利には、前述した本発明による方法は、移動無線システムやワイヤレス加入者端末システムとして実現される無線通信システムにおいて、特にＴＤＭＡ−および/またはＣＤＭＡ−加入者分離方式と共に用いることが可能である。

無線通信システムのブロック回路図 先行バージョンの最後にのみ可能であるプロトコル拡張子のインプリメンテーションを表わした図 プロトコル拡張子のさらに可能なインプリメンテーションを表わした図

次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

図１には、無線通信システムの構成例の１つとして、移動無線システムの一部が示されている。移動無線システムは、それぞれ複数の移動交換センタＭＳＣと（これは交換網ＳＳＳ（Switching Subsystem）に所属し相互にネットワーク化されるかもしくは固定網へのアクセスを形成する）、それぞれこの移動交換センタＭＳＣに接続された１つまたは複数の基地局システムＢＳＳ（Base Station Subsystem）からなっている。基地局システムＢＳＳは、無線技術的リソースとこのリソースにそれぞれ接続される少なくとも１つの基地局ＮＢ（Node B)を割当てるための少なくとも１つの装置ＲＮＣ（Radio Network Controller）を有している。

基地局ＮＢは、無線インターフェースを介して加入者局ＵＥ（User Equipment）への接続を構築する。各基地局ＮＢによって、少なくとも１つの無線セルＺが形成される。無線セルＺの大きさは、通常はブロードキャストコントロールチャネルＢＣＣＨ（これは基地局ＮＢから増幅された一定の送信電力で送信される）の到達範囲によって定められる。セクター化されたセル構造または階層的セル構造のもとでは、基地局ＮＢ毎に複数の無線セルＺが供給されてもよい。この構造の機能性は、本発明の適用が可能な他の無線通信システムでも受け継がれる。

図１の例では、２つの加入者局ＵＥが示されており、これらは基地局ＮＢの無線セルＺ内に存在する。これらの加入者局ＵＥは、基地局ＮＢへのそれぞれ１つの通信リンクを築いており、このリンク上では選択されたサービスの信号伝送がアップリンク方向ＵＬとダウンリンク方向ＤＬで行われる。これらの通信リンクは、例えば加入者局ＵＥに割当てられた異なるスプレッドコード（ＣＤＭＡコード）によって分離される。

接続の間、加入者局ＵＥと基地局ＮＢは、さらに無線インターフェースの周期的な伝送特性をチャネル推定を用いて評価する。

冒頭で述べた問題点１の解決に対しては、同じように、メッセージのスタート時にどれくらいの数のクリティカルな変更がこのメッセージに含まれているかをシグナリングすることが提案される。この場合変更は、これまでのように拡張子からなっているが、しかしながら既存のエレメントの除去や変更も含まれる。この手法の利点は、受信側がメッセージに未知のクリティカルエレメント（これはメッセージの拒絶につながる）が含まれていることを最初に識別した場合には、メッセージの復号化を開始しなくて済むことである。さらにこの手法は、次のような利点も備えている。すなわち新たなメッセージが古いメッセージの構造に結合せず、それによってもはや不要のエレメントを伝送する必要がなくなることである。

非クリティカルな拡張子は、従来技法に相応してメッセージの終端におかれる。なぜならこのケースではメッセージが拒絶されず、メッセージの始端はいずれにせよ復号化されるからである。従ってメッセージは、全体で３つのパートからなる。第１のパートは、プロトコルの第１のバージョン以来、メッセージの中でクリティカルな変更がいくつあったかを示す整数である。この数字は、任意のコーディング（例えば二進化）で符号化され、いわゆるファノ条件を満たす（他のコードワードのスタート時にコードワードが存在しない）。第２のパートは目下のメッセージのバージョンを含んでいる（相応する変更の数に応じて定められている）。第３のパートは、１つまたは複数の非クリティカルな拡張子を含んでいる。この拡張子の前にはそれぞれ、まだ他のものが後続することを信号化するビットと、それが最後であることを信号化するビットがおかれる。

それに続いてこれまでは全ての変更されたメッセージエレメントに亘って分散されていた拡張値の識別は、メッセージのスタート時に移される。そしてビットシーケンスは、バージョンコードとして直接符号化されるかまたは後に続けてさらに付加的に符号化される。この利点は次のようなことからなる。すなわち、受信機が復号化の開始時点で直ちにそのバージョンの判断を識別できることである。その他にも（例えばその間に置換えられたエレメントを除去できるように）先行のバージョンを不変にさせることももはや必要ない。

次に冒頭で述べた問題点２の解決のために提案されることを以下に述べる。拡張機能が複数の拡張ビットを用いて実現されるならば、これらの拡張ビットは、メッセージのバージョンナンバーとして実行できる。受信機は、拒絶メッセージのもとに当該メッセージのもとで最大限いくつの拡張子を識別することができるかをシグナリングできる。それにより送信機は、全ての介在バージョンの試行を必要とすることなく、次の試みのもとですぐに正しいメッセージバージョンを選択することができる。

さらなる手段は、目下のメッセージバージョンの情報エレメントのいわゆる識別子を拒絶メッセージに挿入することからなる。本発明によれば、これらの情報エレメント識別子をメッセージバージョンの識別のために利用することが提案される。

第３の手段は、メッセージのバージョンナンバーを明示的にプロトコルに挿入することである（これは拒絶メッセージに対してのみ使用される）。

本発明の方法ステップによれば、メッセージに対するクリティカルな拡張子に関する情報が、スタート時点で同時に伝送され、それによってメッセージの各バージョンが１つの完全に新しい構造を得るようになる。プロトコルバージョンがメッセージのスタート時に伝送される手法とは異なって、ここでは各メッセージ毎に固有のバージョンが個別に与えられる。そのためバージョンカウンタは、全ての通知のもとで増分されるのではなく、本当に変更のあったメッセージの場合にのみ増分される。

拒絶メッセージへのバージョン識別子の挿入によれば、ネットワークが効果的な手法でメッセージのサポートバージョンに関して情報を入手できる。

本発明によれば、受信機からは理解不能なメッセージバージョンが拒絶されるだけではなく、どのバージョンをサポートしているかも明示的に通知される。このことは、場合によっては不要なプロトコル操作を回避する。なぜなら送信機が第２の試行のもとで直接的に"正しい"バージョンを利用できるからである。

図１および図２では、本発明による方法が明らかにされている。ここではプロトコルにおけるメッセージに着目している。ここでは第１のバージョン１ａに２つのエレメント（エレメント１，エレメント２）が含まれている。第２のバージョン１ｂにおいては、メッセージが付加的なさらなるエレメント（エレメント３）を有しており、但しこのエレメントは非クリティカルであって、受信機により古いプロトコルバージョンでも無視できる。第３のバージョン２では、クリティカルなエレメント（エレメント４）が挿入されており、これは第１のエレメント（エレメント１）が不変のまま（エレメント１ａ）、第３のエレメント（エレメント２）はもはや使用されない。

図２には拡張子がプロトコルの終端においてのみ挿入可能であるケースでの３つのバージョンのメッセージが示されている。これは例えば目下のＵＭＴＳ標準方式の従来技法による放送リソースコントロールＲＲＣにおいて可能である。図３は、図２との比較の中で本発明による構想に従ったメッセージを示している。

前述の問題点２の解決手段は、ここでも利用できる。メッセージのバージョン１ａだけをサポートしている加入者端末がより高度のバージョンを受信すると、これは２つの拡張ビットをサポートしているメッセージバージョンの識別に利用できる。
この場合バージョン１ａに対するバージョンナンバーは、００（KE=0, NE=0）、
バージョン１ｂに対するバージョンナンバーは、０１０（KE=0, NE=1, NE=0)、
バージョン２に対するバージョンナンバーは、１１０００（KE=1, NE=1, NE=0,KE=0, NE=0)である。

また代替的に、クリティカルな拡張子ビットのみを基準状態として受取ることも考えられる。
この場合バージョン１ａに対するバージョンナンバーは、０（KE=0)
バージョン１ｂに対するバージョンナンバーは、０（KE=0)
バージョン２に対するバージョンナンバーは、１０（KE=1,KE=0)である。

バージョン１ａとバージョン１ｂは、例えば同じバージョンナンバーを用いても良い。なぜなら非クリティカルなエレメントとしてだけ区別されるからである。

図２には、拡張が先行バージョンの後端においてのみ可能である、拡張子挿入の一例が示されている。

図３には、前述した手法による拡張子挿入の可能な一例が示されている。ここでは、クリティカルな拡張子の数が、セットされていない最初のビットの前でリーディングビットの数によって定められている。クリティカルな拡張子の数は、この場合相互に依存していないメッセージバージョンの数と同じ意味をなしている。バージョン１ａのみをサポートしている加入者端末は、プロトコルのバージョン１ａとバージョン１ｂを利用できる。この場合バージョン１ｂは、場合によっては完全には理解されないが、しかしながら非クリティカルな拡張子に基づいて使用することが可能である。またこれ以外にも当業者に公知のさらなるコーディングも可能である。

ＢＳＳ 基地局システム
ＵＥ 加入者端末
ＮＢ 基地局

Claims (5)

1. 無線通信システムにおける信号伝送方法であって、
   無線通信システムの基地局システム（ＢＳＳ）によってプロトコルのメッセージが加入者端末（ＵＥ）に対してシグナリングされ、前記メッセージは少なくとも１つのメッセージエレメントからなっている方法において、
   加入者端末（ＵＥ）が、メッセージエレメントの変更の数を、自身に既知の古いメッセージバージョンとの比較において基地局システム（ＢＢＳ）に対してシグナリングし、
   基地局システム（ＢＢＳ）は、加入者端末（ＵＥ）にとって既知であるメッセージのバージョンを選択し、それを加入者端末（ＵＥ）にシグナリングするようにしたことを特徴とする方法。
2. 加入者端末（ＵＥ）は、最大限識別したメッセージ内の変更の数を基地局システム（ＢＢＳ）にシグナリングする、請求項１記載の方法。
3. 無線通信システムにおける信号伝送方法であって、
   無線通信システムの基地局システム（ＢＳＳ）によってプロトコルのメッセージが加入者端末（ＵＥ）に対してシグナリングされ、前記メッセージは少なくとも１つのメッセージ要素からなっている方法において、
   加入者端末（ＵＥ）が自身に既知のメッセージバージョンを基地局システムに対してシグナリングし、
   基地局システム（ＢＢＳ）は、シグナリングされたメッセージバージョンを選択し、それを加入者端末（ＵＥ）にシグナリングするようにしたことを特徴とする方法。
4. 無線通信システムにおける基地局システム（ＢＢＳ）であって、
   前記無線通信システムが移動無線システムまたはワイヤレス加入者端末システムとして実現されている基地局システム（ＢＢＳ）において、
   加入者端末（ＵＥ）にとって既知である古いメッセージバージョンとの比較におけるメッセージエレメントの変更の数を加入者端末（ＵＥ）から受信するための手段と、
   加入者端末（ＵＥ）にとって既知であるメッセージのバージョンを選択し、それを加入者端末（ＵＥ）にシグナリングするための手段とを有していることを特徴とする基地局。
5. 無線通信システムにおける基地局システム（ＢＢＳ）であって、
   前記無線通信システムが移動無線システムまたはワイヤレス加入者端末システムとして実現されている基地局システム（ＢＢＳ）において、
   加入者端末（ＵＥ）に既知のメッセージバージョンを受信するための手段と、
   シグナリングされたメッセージバージョンを選択し、それを加入者端末（ＵＥ）にシグナリングするための手段とを有していることを特徴とする基地局。

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