JP2010518684A - Utranhspdaのための改善されたl1制御シグナリング - Google Patents

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Abstract

レベル1(L1)シグナリングフラグが、HS-SCCHのパート1における未使用(無効)ビット列にマッピングされ(すなわち、UTRAN仕様において未定義なパート1ビット符号化され)、対応するL1コマンドがパート2に符号化される。これにより、UE(18)が、HS-SCCHが純粋なL1シグナリングであることを早期に検出することが可能になり、UE(18)は付随するHS-PDSCHを処理しないことで、電力の浪費を回避可能である。あるいは、CPC HS-SCCHレスモードにおいて、UE(18)はHS-PDSCHをブラインド復号してもよい。一実施形態において、汎用DRXモードが規定され、L1シグナリングを通じて制御される。一実施形態において、UE(18)の確認応答がL1シグナリングの正確性を改善する。一実施形態において、L1信号及びUE(18)確認応答プロトコルは、UE(18)を「ピング」するために用いられる。

Description

本願は2007年2月5日に出願されたスウェーデン国特許出願第SE 0700287-6号及び、2007年3月27日に出願されたスウェーデン国特許出願第SE 0700838-6-5号に基づく優先権主張出願である。
本発明は概して無線通信技術に関し、特にはUTRANネットワークとユーザ端末との間の、改善されたL1シグナリングに関する。
本発明はUMTS陸上無線アクセスネットワーク(UTRAN)における低レベルシグナリングに関する。図1に、UTRAN無線通信ネットワーク10を示す。UTRANネットワークは、コアネットワーク(CN)12と、複数の無線ネットワークコントローラ(RNC)14と、本技術分野では基地局とも呼ばれる複数のノードB16とを有する。複数のノードB16は、その各々が、移動機とも呼ばれる1つ以上のユーザ端末(UE)18に対し、セル又はセクタ20内でエアインタフェースを通じて通信サービスを提供する。CN12は公衆交換電話網(PSTN)、インターネット、GSMネットワーク等のような他のネットワークと通信可能に接続されていて良く、また、UTRANネットワーク10はそれら外部ネットワークとUE18との間でのデータ転送機能を提供する。
高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)は、高速ダウンリンク共有チャネル(HS-DSCH)上でデータパケットをセル20中に同報したり、高速共有制御チャネル(HS-SCCH)上で制御情報をセル20中に同報したりといった機能を含む、多くの機能をUTRANネットワーク10に導入した。HSDPAはチャネル依存スケジューリングを用い、各UE18へのデータは、そのUE18への瞬時的なチャネル品質が高いときに共有チャネル上で送信されるようにスケジュールされる。変化するチャネル状態への素速い応答を必要とするこの機能をサポートするため、スケジュール機能はRNC14からノードB16へ移され、より短い、2ミリ秒(又は3スロット)の送信時間間隔(TTI)が規定されている。
同様に、適応変調及び符号化(AMC)とも呼ばれる高速レート制御及び高次変調(HOM)がリンクアダプテーションに用いられ、各トランスポートブロックのデータレート及び変調方式は、目標とするUE18へのチャネル状態(及びUE18の能力)に応じて変化する。さらに、HSDPAは、デコードに失敗したトランスポートブロックのソフト値を保持し、個々の再送のソフトデコード結果と結合するハイブリッドARQ(HARQ)確認方式を用いている。これにより、冗長性を増しながら、再送の必要性を低減している。スケジューリング、AMC及びHARQ機能はその全てがネットワーク側の無線インタフェース近くにある必要があるため、ノードB16に移されている。
多入力多出力(MIMO)技術は、UTRAN規格に統合されているHSDPA機能の1つである。具体的には、MIMOは来るべきUTRAN規格の改訂において、HOMと組み合わされるであろう。従前、そのような機能は、レイヤ3(L3)シグナリングを通じてRNC14によって制御されてきた。RNC14がHSDPA機能を制御することの問題点は、TTIの長さに対して遅延が大きいことである。ある機能またはモードを頻繁にオン/オフすべきであるとすると、高次レイヤシグナリングにおけるオーバヘッドは大きな障害となってくる。実際、モード切り替えがかなりの頻度で必要な場合、高次レイヤシグナリングを行う余地がない。
RNC14が制御する際の大きな遅延の影響を受けるHSDPA機能の別の例は、UE18における不連続送信(DTX)及び/又は不連続受信(DRX)モードである。UTRAN仕様のリリース7は、「パケットデータユーザに対する連続的な接続性」又は連続パケット接続性(CPC)を規定している。CPCは、シグナリングオーバヘッド、アップリンク干渉及びダウンリンク送信電力を削減して、非常に多数のパケット系(packet-oriented)ユーザをサポートできるようにシステム容量を拡張するものである。CPCモードの1機能は、アップリンク干渉を削減すると共にUEの電池を節約するアップリンクDTXである(電力制御が行われるため、アップリンクDTXの実行はダウンリンクDRXの実行を暗示する)。さらに、CPCとは独立したDRXモードは、全てのHS-SCCH送信でL1シグナリングを監視する必要性からUE 18を開放するという利点がある。CPCと独立したDRX/DTXモードは、理想的にはUE18による確認応答の提供を含むであろう。例えば、ネットワーク10は、DRXモードを終了するようにコマンドを送信したDRXモードのUE18について、DRXモードが実際に終了したUE18からの確認応答を受信し、UE18がHS-SCCHを監視するようになるまではダウンリンクデータをスケジュールすべきでない。
CPCモードにおいて、UE18のDRX/DTXモードはHS-SCCHのトランスポートブロックサイズ(TBS)フィールド中の所定のビット列によって制御される(つまり、ビット列は有効なTBS値ではない)。しかし、DRX/DTXビットはHS-SCCHのパート2内にあるため、TBSフィールドが有効である(そして付随するデータがHS-PDSCH伝送で見つかる)か、CPCコマンドがTBSフィールドに符号化されているか(この場合、データは送信されず、HS-SCCHは純粋にL1シグナリングである)を推定するためには、UE18がHS-SCCHの全体を検出しなければならない。TBSフィールドがパート2にあるため、UE18はいずれの場合もHS-PDSCHを処理しなければならず、後者の場合には電力を無駄に消費してしまう。
この、DRX/DTXモードのL1シグナリングを行う特定の手段についての他の問題は、別のCPC機能に関して発生する。ダウンリンク干渉を低減するため、付随する制御情報なしでデータを送信するHS-SCCHレス動作に関してである。UE18はまず、HS-SCCHが付随するHS-PDSCH伝送を探す。見つからなければ、UE18はブラインド復号を用いて符号化レートを見出し、HS-SCCHを伴わないHS-PDSCH伝送の受信を試行しなければならない。DRX/DTX L1制御シグナリングのみを含むHS-SCCH伝送のパート1は、HS-PDSCH伝送を伴うHS-SCCH伝送のパート1と区別できない(TBSフィールドはパート2にあるため)。従って、HS-SCCHを検出すると、UE18はそれがHS-PDSCH伝送を伴うHS-SCCHであると仮定せざるを得ない。これは、UE18がHS-PDSCH伝送をHS-SCCHを伴わないHS-PDSCHとして処理することを不可能とし、その結果、ネットワーク10がHS-SCCH上でのDRX/DTX L1シグナリングと、HS-SCCHを伴わないHS-PDSCHでのデータとの同時送信を妨げている。規定されたTBSビット列を送信に用いると、CPCとは独立したDRX/DTX有効化(無効化)信号も同様の問題の影響を受ける。
本明細書に記載され、また特許請求の範囲に記載された様々な実施形態によれば、L1シグナリングフラグが、HS-SCCHのパート1における未使用(無効)ビット列にマッピング(すなわち、UTRANの仕様には規定されていないパート1ビット符号化)され、対応するL1シグナリングコマンドはパート2に符号化される。これによりUE18は、HS-SCCHが純粋なL1シグナリングであることをより早く検出することができ、UE18は付随するHS-PDSCHを処理しないことで無駄な電力消費を回避することができる。あるいは、CPC HS-SCCHレスモードにおいて、UE18はHS-PDSCHをブラインド復号してもよい。一実施形態において、L1シグナリングフラグは、CPC DRXモードコマンドがパート2に符号化されていることを示す。別の実施形態では、汎用(すなわち非CPC)DRXモードが規定され、かつL1シグナリングによって制御される。一実施形態において、UE18の確認応答はL1シグナリングの正確性を改善する。一実施形態において、L1シグナリング及びUE18の確認応答プロトコルはUE18を「ピング」するために用いられる。
L1シグナリングをHS-SCCHにおける未使用のパート1ビットに符号化することにより、HS-SCCHがL1シグナリング用であってHS-PDSCHデータを伴わないことを、UE18に前もって通知することが可能になる。また、ネットワーク10による、L1シグナリングコマンドとHS-SCCHを伴わないデータパケットとの同時送信を可能にする。ノードB16におけるスケジューラがL1シグナリングを送信することで、L3シグナリングと比較して応答時間が改善され、遅延が削減する。非CPC DRXモードは、UE18が電力を節約することを可能とし、UE18の確認応答を伴うL1 DRXシグナリングは、ピング操作の実装を可能とする。
UTRAN無線通信ネットワークの機能ブロック図である。 HS-SCCH及びHS-PDSCHのフレーム構成及びタイミングを示す図である。 UTRANネットワークにおいてUEをピングする方法のフローチャートである。
図2は、HS-SCCH及びHS-PDSCHのフレーム構成及び相対タイミングを示す。HS-SCCHは、HS-DSCH伝送に関するダウンリンクシグナリングを搬送する固定レート(60 kbps、拡散率=128)のダウンリンク物理チャネルである。HS-SCCHがタイミング及び符号化情報を提供することで、UE18はHS-PDSCHを正確な時刻に聴取(リスン)し、正しい符号を用いてUE18宛のデータを正しく復号することができる。HS-SCCHは対応するHS-DSCH TTIに先立って2スロットで送信される。HS-SCCHは2つのパートに分かれており、以下の制御情報を含んでいる(MIMOが設定されていない場合)。
パート1:
UEID(16ビット): Xue
チャネライゼーション符号セット(7ビット):Xccs
変調方式情報(1ビット):Xms
パート2:
トランスポートブロックサイズ情報(6ビット):Xtbs
ハイブリッドARQ処理情報(3ビット):X hap
冗長性及びコンステレーションバージョン(3ビット):X rv
新データインジケータ(1ビット):X nd
HS-PDSCHは可変レート(SF=16)の物理ダウンリンク共用チャネルであり、1つ以上の特定のUE18宛のデータパケットを搬送するのに用いられる。HS-PDSCHは固定拡散率16、3スロット長の静的なTTI(2ミリ秒)、24ビット固定長のCRC、及び1/3ターボ符号化を用いる誤り訂正を有する。データは、付随するHS-SCCHに指定されるように、QPSK又は16QAMによって変調することができる。
上述の通り、HS-SCCHパート2のTBSフィールドの未使用(無効)符号化を用い、L1シグナリング、具体的にはCPCモードにおけるDRX/DTXコマンドを搬送することは知られている。しかし、このフィールドはパート2にあるため、UEがHS-PDSCHを受信して、処理する(又は処理しない)より前に、UEがTBSフィールドを復号する時間がない。
UTRANの仕様では、HS-SCCHのパート1の一部のビット列が規定されていない。1つ以上の実施形態によれば、L1シグナリングフラグがそれらの未使用(無効)パート1ビット列にマッピングされ、L1シグナリングはパート2に符号化される。L1シグナリングフラグをパート1に符号化することで、UE18はHS-SCCH伝送を受信すると、そのHS-SCCH伝送がL1シグナリング専用なのかどうかを直ちに解明することができる。これは、従来技術に対していくつかの顕著な利点を与える。
特に、現在のCPC DRX/DTX L1シグナリングについて、L1フラグがパート1に符号化されているとすると、HS-SCCHパート1を復号するUE18は、パート1がそのUEのXue、及び有効なXccx及びXms値を復号すれば、付随するHS-PDSCHがデータを含んでおり、UE18がそのデータを処理しなければならないことが確実となる。あるいは、UE18がパート1でL1シグナリングフラグを検出すれば、UE18は引き続くHS-PDSCH伝送を安全に無視することができ、又はHS-SCCHレスモードが有効であれば、UE18は、パート2のL1シグナリングの解釈及び応答と並行してHS-PDSCH伝送のブラインド復号を行うことができる。これにより、UTRANネットワーク10は、従来のネットワーク実装においては不可能であった、L1シグナリングとHS-SCCHレスデータパケットをUE18に同時送信することが可能になる。
L1 DRX/DTX 有効化(無効化)信号は、CPCモードDRX/DTXに限定されない。UTRAN仕様のリリース7は、拡張CELL_FACH状態を規定している。CELL_FACH状態では、周波数領域多重(FDD)システム内のUEには専用の物理チャネルが割り当てされない(時分割多重(TDD)モードでは、1つ又はいくつかのUSCH又はDSCHトランスポートチャネルが確立されていてよい)。UE18はダウンリンクにおける転送アクセスチャネル(FACH)を継続的に監視し、その一方でアップリンクにおいてデフォルトの共通又は共有トランスポートチャネル(例えばRACH)を割り当てられ、このチャネル上でネットワーク10へのアクセスを開始することができる。
UE18がHS-SCCHを継続的に監視しなくて済めば、UE18の電力消費において好都合であろう。一実施形態によれば、UE18の受信動作を制御する汎用DRXモードが規定される。例えば、DRX起動期間は、UE18が電池節約のために受信器回路のスイッチを切ることができる期間に規定されてよい。予め規定されたDRX有効サイクルが終了すると、UE18は受信器を起動し、自身にデータがスケジュールされているかを判別するためにHS-SCCH伝送を短期間監視する。DRX有効期間及びDRX無効期間の長さの少なくとも一方は、(例えばHS-SCCHパート2に符号化されている)L1シグナリングで指定されてもよいし、高位レイヤアプリケーションによって事前に設定されてもよい。
DRXモードが有効な場合、ネットワーク10がUE18のDRX無効化がなされる次のタイミングを待っては送信データのスケジュールを行う必要があるため、一部のデータ伝送は遅延されることになる。平均遅延は主にDRX有効期間の長さに依存するであろう。本願の教示を得た本技術分野に属する当業者は、実装に応じてUE18の電池節約と許容できる伝送遅延との適切なトレードオフを決定することができるであろう。
RNC14がL3シグナリングを通じてUE18の汎用DRXモードを制御してもよいが、特にネットワーク10がUE18にデータを送信する前にUE18からDRX状態であることの確認応答を必要とする場合、L3シグナリングはかなりのオーバヘッド及び遅延を付加する。さらに、スケジューリング、AMC及びHARQがノードB16に移されたのと同じ理由、すなわち、ノードB16が、瞬時的なチャネル状況、使用可能な電力、使用可能な符号、並びに他のパラメータについてより詳細な知見を持っているという理由により、HS-SCCHのパート1におけるL1 DRXシグナリングの伝送は、ノードB16によって、特にはノードB16のスケジューラによって実行されることが好ましい。
UE18を異なるDRXモード間を遷移させるために用いられるシグナリングの仕組みとは無関係に、シグナリングの失敗はユーザエクスペリエンス及びシステムパフォーマンスに深刻な悪影響を与えかねないことに留意すべきである。UE18が誤ってDRXモードを有効化した場合、UE18がHS-SCCHを監視していない間にノードB16がUE18へデータをスケジュールすればデータ損失が発生しうる。あるいは、UE18が誤ってDRXモードを無効化した場合、UE18の電池消費は不必要に大きくなるであろう。従って、シグナリング誤りは最小化しなくてはならない。シグナリング誤りを削減する既知の一方法は、信頼できる確認応答の仕組みを用いることである。
一実施形態において、UE18は汎用(即ち非CPC)DRXモードコマンドを、CELL_FACH状態において利用可能なアップリンクチャネルであるランダムアクセスチャネル(RACH)上で確認応答を送信することによって確認応答する。この確認応答はUE18を特定しなければならない(いかなるRACH送信においても必須である)。また、確認応答は、その送信が対応するDRXコマンドの受領を確認していることを示す固有のコードをさらに含む。一実施形態において、その確認応答はノードB16によって直接受信される。別の実施形態では、確認応答はRNC14によって受信され、RNC14がノードB16に確認応答の受信を知らせる。後者の実施形態は、L3メッセージにカプセル化されたL1信号と見なすことができる。本質的にこれら2つの実施形態には差がないが、実際上はノードB16が直接受信する方が最小の遅延と最速の応答を実現できるであろう。
L1シグナリング及びUE18によるDRX確認応答を通じた汎用DRXモードのさらなる利点は、ノードB16がこのシグナリングプロトコルをUE18が動作可能に存在していることを確認するための「ピング(ping)」操作の実施に利用することができることである。この方法100を、図3においてフローチャートの形式で示す。UE18がDRX無効モード(即ちHS-SCCHを常に監視している)であればいつでも、又はUE18がDRX有効モード(すなわち、周期的にのみHS-SCCHを監視している)における無効化期間において、ノードB16はUE18に(好ましく)同一のDRXモードへ遷移するように命令するDRX L1信号を送信することができる(ブロック102)。ノードB16が確認応答を受信したら(ブロック104)、ノードB16は、UE18がセル20の中で、かつHS-SCCH送信電力レベルの範囲内にいることを知る(ブロック106)。ノードB16がL1信号の確認応答を受信しなければ(ブロック104)、ノードB16はHS-SCCH送信電力レベルを増加させ(ブロック108)、DRXコマンドを再送する(ブロック110)。ノードB16がL1信号の確認応答を再度受信しなかった場合(ブロック112)、ノードB16はUE18の電源が切られているか、セル20を出ていったものと見なす(ブロック114)。もちろん、図3においてブロック104からブロック114への点線の経路で示すように、UE18をピングするためにさらに電力を増加させて試行してもよい。なお、シグナリングがUE18のピングを目的としたものであって、DRXモードの変更を目的としたものでない場合、理想的にはUE18に自身のその時点におけるDRXモードへ遷移するように命令するだけでよいことを考慮すべきである。
HS-SCCHパート1におけるL1シグナリングフラグについて、汎用DRXモードコマンドに関して説明してきたが、本発明はそれに限定されない。一般に、CPC、HOM、MIMO又は他の任意のUE18のモード又は機能を制御するコマンドのような任意のコマンドを、HS-SCCHパート2に符号化することができ、かつパート1におけるL1シグナリングフラグによって示すことができる。L1シグナリングフラグをパート1に配置することにより、UE18は純粋なL1シグナリングHS-SCCHとHS-PDSCHを伴うHS-SCCHとを素速く識別することができる。これにより、UE18はHS-PDSCHを安全に無視するか、あるいはHS-SCCHを伴わないHS-PDSCHをブラインド復号することができる。
本発明は、その本質的な特徴の範囲内で、ここで説明した以外の方法によって実施可能なことは言うまでもない。ここで説明した実施形態は、いかなる見地においても例示的なものと解釈されるべきであり、限定的なものと解釈されるべきではない。そして、請求項の意味及びそれと同等の範囲に含まれる全ての変更は、本発明の範囲内であることが意図されている。

Claims (23)

  1. UTRAN無線通信ネットワーク(10)において、ノードB(16)からユーザ端末(UE)(18)へレベル1(L1)シグナリングを送信する方法であって、
    L1シグナリングフラグを高速共有制御チャネル(HS-SCCH)のパート1に符号化するステップと、
    L1信号を前記HS-SCCHのパート2に符号化するステップと、
    前記HS-SCCHを1つ以上のUE(18)に送信するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記L1シグナリングフラグをHS-SCCHのパート1に符号化するステップが、前記L1信号を前記HS-SCCHパート1の規定されていない符号化にマッピングするステップを有することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記L1信号は前記UE(18)における不連続送信(DTX)モード又は不連続受信(DRX)モードの有効化又は無効化を制御することを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 前記L1信号は前記UE(18)における多入力多出力(MIMO)モードの使用を制御することを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 前記L1信号は前記UE(18)における連続パケット接続性(CPC)モードの有効化又は無効化を制御することを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 前記L1信号の前記UE(18)からの確認応答を待機するステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載の方法。
  7. 前記L1信号の前記UE(18)からの確認応答を待機するステップが、前記確認応答をランダムアクセスチャネル(RACH)上で監視するステップを有することを特徴とする請求項6記載の方法。
  8. 前記RACH信号は、前記UE(18)から受信された場合、UE識別情報及び前記L1信号に固有な確認応答を含むことを特徴とする請求項7記載の方法。
  9. 前記L1信号の送信と、前記UE(18)による確認応答の有無が、前記HS-SCCHの送信電力レベルによって規定されるカバレージエリア内に前記UE(18)が存在することを解明するピング操作を構成することを特徴とする請求項6記載の方法。
  10. ピングに用いるために送信されたL1信号が前記UE(18)のモード又は状態を変更しうる場合、前記信号は前記UE(18)に前記UE(18)の現在のモード又は状態を送信するように命令することを特徴とする請求項9記載の方法。
  11. 前記UE(18)から確認応答が受信されなかった場合、前記L1信号をより高いHS-SCCH送信電力レベルで再送するステップをさらに有することを特徴とする請求項9記載の方法。
  12. UTRAN無線通信ネットワーク(10)においてUE(18)の不連続受信(DRX)を制御する方法であって、
    レベル1(L1)信号を、連続パケット接続性(CPC)モードでないCELL_FACH状態においてUE(18)に送信し、前記UE(18)のDRXモードを有効化又は無効化するステップを有することを特徴とする方法。
  13. 前記L1信号を前記UE(18)に送信するステップが、
    L1シグナリングフラグを高速共有制御チャネル(HS-SCCH)のパート1に符号化するステップと、
    DRX信号を前記HS-SCCHのパート2に符号化するステップと、
    前記HS-SCCHを前記UE(18)に送信するステップと、
    を有することを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 前記L1シグナリングフラグをHS-SCCHのパート1に符号化するステップが、前記L1信号フラグを前記HS-SCCHパート1の規定されていない符号化にマッピングするステップを有することを特徴とする請求項13記載の方法。
  15. 前記L1信号を前記UE(18)に送信するステップが、前記L1信号をL3メッセージにカプセル化するステップと、前記L3メッセージを前記UE(18)に送信するステップとを有することを特徴とする請求項12記載の方法。
  16. 前記L1 DRX信号に対する前記UE(18)からの確認応答を受信するステップをさらに有することを特徴とする請求項12記載の方法。
  17. 前記L1 DRX信号に対する前記UE(18)からの確認応答の受信に失敗した場合、前記UE(18)が動作不能状態であるか、前記L1 DRX信号送信の電力レベルによって規定される範囲の外に存在するものと結論づけるステップをさらに有することを特徴とする請求項16記載の方法。
  18. UTRAN無線通信ネットワーク(10)であって、
    L1シグナリングフラグを高速共有制御チャネル(HS-SCCH)のパート1における未使用ビット符号化に符号化し、L1信号を前記HS-SCCHのパート2に符号化し、前記HS-SCCHを前記UE(18)に送信することにより、前記L1信号をユーザ端末(UE)(18)に送信可能なノードB(16)、を有することを特徴とするネットワーク。
  19. 前記ノードB(16)が、前記L1フラグを前記HS-SCCHのパート1における未使用ビット符号化に符号化することにより前記L1信号をユーザ端末(UE)(18)に送信可能であることを特徴とする請求項18記載のネットワーク(10)。
  20. 前記ノードB(16)がさらに、前記UE(18)からL1信号確認応答を受信可能であることを特徴とする請求項18記載のネットワーク(10)。
  21. 前記ノードB(16)が前記UE(18)からの前記L1信号確認応答を、ランダムアクセスチャネル(RACH)上で受信することを特徴とする請求項20記載のネットワーク(10)。
  22. 前記L1信号が、連続的パケット接続性(CPC)モードとは独立した不連続受信(DRX)モードコマンドであることを特徴とする請求項20記載のネットワーク(10)。
  23. 前記ノードB(16)がさらに、前記UE(18)を前記UE(18)の現在のDRXモードへ遷移させるL1 DRXコマンドを前記UE(18)に送信することにより、前記UE(18)をピングすることが可能であることを特徴とする請求項22記載のネットワーク(10)。
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