JP2010526474A - ＷｉＭＡＸシステム用の基地局、移動体端末および方法 - Google Patents

Abstract

ＷｉＭＡＸシステムで使用する基地局であって、端末に呼出信号を送信しようとしていることをその端末に知らせるために、アイドル状態の端末にウェイクアップ信号を送信する手段を備える。端末は、ウェイクアップ信号を受信して解釈し、呼出信号の受信に備える。ウェイクアップ信号は呼出信号より容易に検出できるので、これは端末のバッテリ電力を節約する。一方、基地局はその呼出メッセージトラフィックを減少することができ、ダウンリンク送信のオーバヘッドを少なくする。

Description

本発明は、ＷｉＭＡＸのような通信ネットワークにおける基地局と移動体端末との間の無線通信に関する。特に、本発明は、そのようなネットワークにおける端末の電力消費の低減に関する。

ＷｉＭＡＸは、World-wide Interoperability for Microwave Accessの略語であり、無線ネットワークアクセスを提供するためのＩＥＥＥ８０２．１６規格を実施したものである。特に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅの開発は、セルラ環境の移動体端末向けのＷｉＭＡＸサービスの仕様を提供している。ＷｉＭＡＸは無線メトロポリタンアクセスネットワーク（ＭＡＮ、Metropolitan Access Network）での使用が意図されており、ケーブルテレビやＤＳＬに代わる手段として、無線広帯域アクセスによるラストワンマイルの配信を可能にする標準ベースの技術と評されている。

セルラ環境で着信呼を移動局に向けるとき、受信移動体端末の場所を突き止め、以降のトラフィックのためにその端末とアクティブな無線接続を確立するために、呼出をまず実行しなければならない。バッテリ容量に制限があるので、移動体端末が基地局と継続的に無線接続を維持することは実際的でない。アイドル状態中は、移動体端末は定期的にだけウェイクアップし、基地局からの呼出信号をチェックする。待機時間を最大にするために、ウェイクアップするサイクルは、呼出の遅れが許容できる範囲でできるだけ長くされるべきである。他方、ウェイクアップ期間中の電力消費は、できるだけ少なくされるべきである。

ウェイクアップ期間中の移動体端末の電力を節約するために一般的に使用されている１つの技術は、呼出メッセージが間もなく移動体端末に送信されることを知らせるために、前もって単純なエネルギー信号を挿入することである。ウェイクアップ期間中ごとに、ダウンリンク呼出メッセージ全体を復調し復号する代わりに、移動体端末は、自端末向けの単純なエネルギー信号があることの検出だけをしてから、復調および復号デバイス全体を起動させる。呼出プロセス全体をトリガする前に行う単純なエネルギー検出に基づくこのようなシグナリングメカニズムは、ＷＣＤＭＡでは呼出インジケータ、ＣＤＭＡではクイック呼出と呼ばれる。たいていのウェイクアップ期間中、通常の呼出メッセージに対して復調器の電源を切って、単純なエネルギー信号だけをモニタすることにより、大幅な電力の節約と待機時間の延長が達成される。

現在のＷｉＭＡＸシステムには、呼出インジケータもクイック呼出信号もない。移動体端末は待機モード中、基地局同報呼出（ＭＯＢ＿ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージを聴き取るために、定期的にウェイクアップし、復調器および復号器の電源を入れる必要がある。呼出間隔中にウェイクアップすると、移動体端末はまずＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰを聴き取り、同報ＣＩＤの場所とフォーマットを探す。ついで移動体端末は、ＭＯＢ＿ＰＡＧ−ＡＤＶメッセージのＭＡＣ ＰＤＵを含む同報バーストを復調する。たいていの場合、自移動体端末に対する呼出情報がないか、または専用のアクションコード０ｂ００（アクションの必要なしを意味する）があるだけである。ＦＣＨ、ＤＬ−ＭＡＰとＭＡＣ ＰＤＵバーストの聴き取り処理は、ベースバンドモデム機能全体を作動させ、それ故、長時間にわたり移動体端末のバッテリを消耗させてしまうことになる。各呼出間隔中、移動体端末はウェイクアップしていて、同報メッセージを２〜５フレーム分復調しなければならない。さらに、ダウンリンクチャネル記述子（ＤＣＤ）またはアップリンクチャネル記述子（ＵＣＤ）の変更も呼出同報をトリガするものとなり、システムパラメータを更新させるために全移動体端末をウェイクアップさせるが、それらの端末のすべてに対して呼出メッセージがあるわけではない。

本発明の目的は、８０２．１６規格に準拠する移動体端末のアイドル時間中の電力消費を低減することにある。当業者であれば、本発明の適用範囲を類似のフレーム構造を有するＯＦＤＭベースのシステムに容易に一般化することができる。

この目的は、本発明によれば、複数の移動体端末と通信するＷｉＭＡＸシステムで使用する基地局によって達成される。この基地局は、移動体端末に呼出信号を送信する通信手段を備えており、この通信手段は、移動体端末に呼出信号を送信する前に、関係する移動体端末に呼出信号に備えるべきであることを知らせるために、その移動体端末にウェイクアップ信号を送信するように構成されていることを特徴とする。

また、この目的は、ＷｉＭＡＸシステムの基地局と通信するように構成された移動体端末によっても達成される。この移動体端末は、基地局と通信していないときアイドル状態になるように構成され、アクティブモードになるべきときに呼出信号を受信するための受信ユニットを備えており、この移動体端末は、この受信部が、アイドルモードのとき、基地局からのウェイクアップ信号を受信し、ウェイクアップ信号の受信時に、呼出信号の受信に備えるようにも構成されていることを特徴とする。

さらに、この目的は、ＷｉＭＡＸシステムの基地局で使用する方法によっても達成される。この方法は、
−呼出信号を前記システム内の識別された移動体端末に送信すべきと決定する工程と、
−前記識別された移動体端末に、ウェイクアップ信号を送信し、前記識別された移動体端末がまもなく呼出信号を受信することを知らせる工程と、
−前記ウェイクアップ信号の送信後まもなく、従来技術に従って前記移動体端末に呼出信号を送信する工程とを備えることを特徴とする。

またさらに本発明は、ＷｉＭＡＸシステムの移動体端末で使用する方法にも関したものである。この方法は、
−前記移動体端末でウェイクアップ信号を受信する工程と、
−前記ウェイクアップ信号の受信時、前記移動体端末の復調器と復号器の電源を入れて、前記移動体端末を呼出信号の受信に備えさせる工程と、
−前記呼出信号を受信する工程と、
−前記呼出信号の受信時、アクティブモードになり、基地局を通してネットワークと通信を開始する工程とを備えることを特徴とする。

従って、本発明に従えば、ウェイクアップ信号が実現され、その信号は呼出メッセージが特定の移動体端末に送信されようとしているときにその移動体端末に警報を出すために使用される。そのウェイクアップ信号は、復調と検出が容易な物理的な信号であり、このことは、待機モードにある移動局がベースバンド回路全体に電源を入れて、ＦＣＨ、ＤＬ−ＭＡＰおよびデータバーストの復調と復号を必要とする呼出メッセージを探す必要がないことを意味する。ウェイクアップ信号は、実際のＭＯＢ＿ＰＡＧ−ＡＤＶメッセージに先だって、呼出されるユーザに１〜数フレームで送信される。システムのＤＣＤ／ＵＣＤの変更もウェイクアップ信号をトリガし、アイドル状態の移動局に新しいＤＣＤ／ＵＣＤを探すようにアラームを出すとよい。

好ましくは、ウェイクアップ信号は、移動体端末により単純なエネルギー検出で受信できる単純な信号として送信される。

ウェイクアップ信号は、フレーム内の遷移間隔であるＴＴＧまたはＲＴＧのどちらかに配置されてもよいし、また代わりに、ダウンリンクサブフレームの最後部に配置されてもよい。第３の選択肢は、ＤＬサブフレーム内のＦＣＨの直後にウェイクアップ信号を配置することであろう。また別の実施例では、ウェイクアップ信号は、固定ブロック割り当てによって配置される。

ウェイクアップ信号は、ＤＬデータ領域のあいまいさのない特定の位置に埋め込まれてもよい。ＴＤＤモードでは、ウェイクアップ信号はＴＴＧに配置でき、ＴＴＧでは、アクティブユーザが受信モードから送信モードに遷移しているのに対して、待機ユーザは送信する必要がない。あるいは、ウェイクアップ信号はＲＴＧに配置されてもよい。

一実施例では、ウェイクアップ信号は、わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットとして送信されてもよい。ウェイクアップ信号はまた、ウェイクアップ信号または単一搬送波のパルスとして、ダウンリンクサブフレームデータ領域内で１つ以上のトーンのセットとしても送信されてもよい。

ウェイクアップすべき端末は、端末のＭＡＣアドレスに基づくアドレスによりウェイクアップ信号で識別されてもよい。あるいは、端末に割り当てられたセクタ固有アドレスが、端末を識別するためにウェイクアップ信号に含まれてもよい。

ウェイクアップ信号は、同じ移動体端末への、例えば、連続的なフレーム中などの、相当数の連続的なウェイクアップ信号から成っていてもよい。

本発明の方法及び装置があれば、アイドルモードにおける電力消費が減少し、移動体端末の待機時間が改善される。本発明は、ＷｉＭＡＸシステムの周波数−時間リソースの割り当てに融通性を与えることができる一方で、ＤＬオーバヘッドを減らすことができる。

＜頭字語および略語＞
ＢＳ 基地局
ＢＷ 帯域幅
ＣＤＭＡ 符号分割多元接続
ＣＩＤ コネクションＩＤ
ＤＣＤ ダウンリンクチャネル記述子
ＤＬ ダウンリンク
ＦＣＨ フレーム制御ヘッダ
ＭＡＣ 媒体アクセス制御
ＯＦＤＭＡ 直交周波数分割多元接続
ＰＤＵ プロトコルデータユニット
ＰＳ 物理スロット＝４ＯＦＤＭ時間サンプル
ＲＴＧ 受信／送信遷移間隔
ＴＤＤ 時分割複信
ＴＴＧ 送信／受信遷移間隔
ＵＣＤ アップリンクチャネル記述子
ＵＬ アップリンク
ＷＣＤＭＡ 広帯域ＣＤＭＡ
ＷｉＭＡＸ 世界規模で相互運用可能な高速無線通信規格

本発明について、以下に例を用い添付図面を参照して、より詳細に説明する。

一般的なＷｉＭＡＸシステムを示す図である。 本発明の方法の概要フローチャートである。 ＷｉＭＡＸのＴＤＤフレーム構造を示す図である。 ＷｉＭＡＸのＴＤＤフレーム構造の呼出間隔を示す図である。 ＷｉＭＡＸのタイミングアドバンスを示す図である。 本発明の一実施例に従う、ＷｉＭＡＸのＴＤＤフレーム構造におけるウェイクアップメッセージの位置を示す図である。 本発明の別の実施例に従う、ＷｉＭＡＸのＴＤＤフレーム構造におけるウェイクアップメッセージの位置を示す図である。 クイック呼出信号の可能なフォーマットを示す図である。 クイック呼出信号の可能なフォーマットを示す図である。 クイック呼出信号の可能なフォーマットを示す図である。

図１は、移動体端末との無線通信を提供する一般的ＷｉＭＡＸシステムを示している。そのシステムは、複数の移動体端末３、５、７と通信する基地局１を備える。この技術分野ではよくあることだが、移動体端末３、５、７は、基地局１と通信をしていないとき、待機モードになるように構成されている。通信を行うべきときに移動体端末をウェイクアップさせるために、基地局は、基地局１の通信手段９によって呼出信号を送信する。この呼出信号は、移動体端末の受信部１１で受信され解釈される。その呼出信号を解釈するために、移動体端末は、その端末宛ての呼出信号が受信される場合に、その復調器と復号器（不図示）の電源を入れなければならないが、それは定期的な間隔で行われなければならない。

本発明によれば、呼出信号を送信する前に、基地局の通信手段９は、ウェイクアップ信号を送信し、関係する移動体端末に呼出信号に備えるべきであることを知らせる。ウェイクアップ信号は、移動体端末が単純なエネルギー検出で受信できる単純な信号である。ウェイクアップ信号は、移動体端末のバッテリ資源のより少ない使用で検出できるので、これは移動体端末のバッテリ電力を節約する。そのようなウェイクアップ信号が受信されない限り、移動体端末は、呼出信号の受信に備える必要がない。ウェイクアップ信号のフォーマットおよび位置については、以下でより詳細に検討する。

図２は、本発明に従う方法概要のフローチャートである。
ステップＳ１では、基地局１は、呼出信号を移動体端末３、５、７の中の識別された端末に送信すべきであると決定する。
ステップＳ２では、基地局１はまず、その識別された移動体端末に、ウェイクアップ信号またはクイック呼出信号を送信する。
ステップＳ３では、移動体端末が、ウェイクアップ信号を受信する。
ステップＳ４では、移動体端末は、適切な呼出信号の受信に備える。これには、呼出メッセージを聴き取るための復調器および復号器の電源投入を含む。
ステップＳ５では、基地局１は、従来技術に従って移動体端末に呼出信号を送信する。ウェイクアップ信号の送信と呼出メッセージの送信との間の時間、即ち、ステップＳ３とＳ５との間の時間は、伝搬遅延と移動体端末処理遅延との合計に等しいか、またはそれよりわずかに長くすべきである。
ステップＳ６では、移動体端末は、呼出信号を受信し、アクティブモードになり、基地局１を通してネットワークと通信を開始する。
ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５が基地局の通信手段９で実行されるのに対して、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ６は関係する移動体端末３、５、７の受信部１１で実行される。

ＷｉＭＡＸのＴＤＤフレーム構造が、図３に示されている。フレームは、送信／受信遷移間隔（ＴＴＧ）によって分離され、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレームとアップリンク（ＵＬ）サブフレームに分割される。送信／受信遷移間隔（ＴＴＧ）では、基地局は、送信部の電源を切り、受信部の電源を入れて移動体端末からの受信に備える。同時に、移動体端末は、受信部の電源を切り、送信部の電源を入れる。各ＤＬサブフレームは、プリアンブルで始まり、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）が続く。それらの両方とも、固定長および固定位置を有する。ＤＬ−ＭＡＰの長さおよびフォーマットは、ＦＣＨによって指定される。ＵＬ−ＭＡＰの長さおよびフォーマットは、ＤＬ−ＭＡＰで与えられる。ＵＬサブフレームの終わりに、受信／送信遷移間隔（ＲＴＧ）があり、受信／送信遷移間隔（ＲＴＧ）で、基地局は受信部の電源を切り、送信部の電源を入れる。ＲＴＧの間に、アクティブな移動体端末はＵＬ送信部の電源を切り、次のＤＬサブフレームの受信のために受信部の電源を入れる。

ＷｉＭＡＸで現在行われている呼出プロセスが、図３ｂに示されている。時間軸は、呼出サイクルに分割されている。各移動体端末は、サイクルごとに一度、基地局からアドレス指定される。各サイクルにおける各移動体端末に対する呼出信号の位置は、呼出オフセットによって決定される。呼出メッセージは数フレームにわたってもよく、移動体端末は、メッセージ全体を読むために数フレームの復調が必要なこともある。メッセージの長さは、フレームのユニット内の呼出間隔長で指定される。本発明に従えば、呼出メッセージ全体を聴き取らないで移動体端末の処理電力消費を低減させるために、単純なウェイクアップ信号が各呼出間隔内に挿入される。カバレッジを広げるために、単純なウェイクアップ信号も、エネルギー検出の改善のために数フレームから成る呼出間隔全体にわたってもよい。移動体端末は、復調器／復号器の全体のチェーンの電源を入れることなしに、検出を確実にするためにより多くのエネルギーを蓄積することができる。

本発明に従うウェイクアップ信号は、移動体端末に呼出信号の受信に備えるべきことを知らせるために送信されるが、移動体端末がフレームのどの部分を考慮すべきか分かるように、フレームの固定位置に配置されるべきである。この目的のため、以下に検討するように、ウェイクアップ信号は、図３ａに示されるフレームの異なる部分に配置されてもよい。

本発明の最良の態様と現在考えられている好適な実施例では、ウェイクアップ信号は、遷移間隔の１つすなわちＴＴＧまたはＲＴＧに挿入される。即ち、基地局が送信部の電源を切り、受信部の電源を入れるときか、またはその逆のときに挿入される。それ故、この時間の一部は、基地局がウェイクアップ信号を送信するために使用できる一方で、送信から受信への遷移を実行するための時間が依然としてあるであろう。

現在のＷｉＭＡＸフレームでは、ＴＴＧは２つの目的に役立つ。第１は、他のセルからのＤＬサブフレームの長距離の伝搬によって引き起こされるＵＬサブフレームのはじまりにおける干渉を減少することであり、第２は、同期ＵＬ伝送のために、遠くのユーザが自らのタイミングを進められるようにすることである。システムプロファイルに仕様を定められた典型的なＴＴＧは、１００μ秒のオーダである。他のセルからのたいていのＤＬ信号は、その長距離の伝搬の後に、無視できるようになる。

遠くのユーザは、受信と送信との切り替えに必要な時間に加えて、自らの送信タイミングを進めることにより、ＵＬ伝搬遅延を補償する必要もある。これは図４に示されており、図４では、例として、ＴＤＤにおける４つのフレームのフレームタイミング、即ち、
ａ）基地局に関するフレームタイミング、
ｂ）基地局の近くにある第１の移動体端末に関するフレームタイミング、
ｃ）基地局から遠くにある第２の移動体端末に関し、タイミングを進めていないフレームタイミング、
ｄ）第２の移動体端末に関し、タイミングを進めているフレームタイミング
を図示している。

各場合における送信と受信との間の実際に利用可能な切り替え間隔は、実線の矢印で表されている。図示されているように、ｂ）で示されている基地局の近くにある第１の移動体端末に関しては、利用可能な切り替え間隔は、ダウンリンクの伝搬遅延の１単位時間、そして、基地局のアップリンクサブフレームタイミングと合わせるために、アップリンクのタイミングを１単位時間進めることにより、短くなっている。ｃ）に示されているタイミングを進めていない第２の移動体端末に関しては、利用可能な切り替え間隔は、ダウンリンクの伝搬遅延で短縮されるが、アップリンクでは短縮されない。この場合、第２の移動体端末は、第１の端末と同じ長さの利用可能な切り替え間隔を有するであろうが、２単位時間だけ基地局のアップリンクサブフレームタイミングとの同期を失うであろう。ｄ）に示されるように２単位時間のタイミングを進めると、その遷移間隔はダウンリンクでの伝搬遅延によってさらに短縮されるが、アップリンクでタイミングを進めることでアップリンクサブフレームタイミングと同期するであろう。

各移動体端末から見て、ＴＴＧは、受信／送信切り替え時間と各移動体端末の位置で見られるＤＬ／ＵＬ伝搬遅延との合計より長くあるべきである。しかし、呼出を待っているアイドルモードの端末に関しては、ＴＴＧの直後にアップリンク伝送に備える必要はない。それ故、ＤＬサブフレームは、ウェイクアップ信号を含めるためにＴＴＧの中まで延長されてもよく、このウェイクアップ信号は、アイドルユーザだけが聴取し、他のセルへの干渉が許容レベル以下に維持される限り、アクティブユーザはそれを存在しないものとして扱う。

上述のように、ウェイクアップ信号は、ＲＴＧにも配置できよう。現在のＷｉＭＡＸでは、近隣の移動体端末からＤＬ受信への強い干渉を避けることができるように、ＲＴＧにより、次のＤＬサブフレームが生じる前にＵＬ信号が衰えるのを可能にしている。ＷｉＭＡＸシステムプロファイルでは、ＲＴＧの値は、６０μ秒または７４．４μ秒であり、これは、距離でおおよそ１８ｋｍまたは２２ｋｍに相当する。多くの配備シナリオにおいて、移動体端末からの信号は、長距離伝搬後の遠くのユーザとは干渉しそうになく、ＲＴＧの最後部に無視できる量のＵＬ干渉を有する空きがあるであろう。従って、基地局は、残存しているＵＬ伝搬によってひどく損なわれることなしに、次のプリアンブルの直前にウェイクアップ信号を挿入することができる。空のＲＴＧと比較してプリアンブルの取得に幾らかの劣化はあろうが、適切にウェイクアップ信号の波形を設計することにより、その影響は小さくできる。

図５は、ウェイクアップ信号の第３の可能な位置を示し、ブロックＢ１で示されているように、すべてのサブチャネルのＤＬサブフレームの最後部である。これは、ＤＣＤを変更するかまたは新しい移動体端末にハードコーディングを行うことにより達成される。基地局は、自局のＤＬ−ＭＡＰでＤＬサブフレームの最後部を使用するのを制限することによって、データバーストをこの位置に割り当てるのを避けるだけでもよい。

上記のウェイクアップ信号の３つの可能な位置は、下位互換性があるという利点を有する、即ち、従来の移動体端末に何の影響を与えることなしに実施できる。

クイック呼出信号の第４の可能な位置は、固定ブロック割り当てであろう。その割り当ては、他の目的のためにアップリンクで現在使用されている、測距（ranging）、高速フィードバック、及びＰＡＰＲ低減／安全／探測ゾーン（sounding zone）のブロック割り当てと似ている。従って、どんな新しいリソース割り当て方式をも導入しない。ＤＣＤに新しいフィールドを付加することにより、新しい移動体端末は、クイック呼出用にこの新しいＤＬブロック割り当てへと割当てされる。この実施形は下位互換性がないかもしれない。その一方、既存の移動体端末に関しては、新しいウェイクアップ信号領域を常に除外するようにＤＬ−ＭＡＰを基地局が組織編成することができる。このようにして、既存または従来の移動体端末は、ウェイクアップ信号から利益を得ないであろうが、依然として使用できる。

クイック呼出信号の第５の可能な位置は、図６のブロックＢ２で示されるように、ＦＣＨの直後であろう。プリアンブルおよびＦＣＨは固定長を有するので、この位置は、フレームが変わっても変化しない。しかしながら、この位置へのウェイクアップ信号の挿入は、下位互換性の問題を生じさせる。なぜなら、既存の移動体端末は、この位置にＤＬ−ＭＡＰを探すことになっているからである。

同じ端末に対する一連の連続的なウェイクアップ信号は、連続するフレームの中で送信されてもよい。この場合、移動体端末は、特定の数の連続するウェイクアップ信号をモニタしてから、適切な呼出信号の受信に対して自端末を準備するように構成されるであろう。必要なウェイクアップ信号の数は、予め決められるべきであり、任意に選定されてもよい。例えば、２、３または４つの連続するウェイクアップ信号が必要とされるかもしれない。

ウェイクアップ信号のフォーマットは、単純なエネルギー検出によって受信されるという基本要件を満足するものとする。ウェイクアップ信号のフォーマットには、以下の選択肢を含む。即ち、
・ＤＬサブフレームデータ領域の中の、シグネチャシーケンスを有するかまたは有さない１つ以上のトーンと、
・わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットと、
・単一搬送波のパルスと
である。

ＤＬサブフレームデータ領域の中の、シグネチャシーケンスを有するかまたは有さない１つ以上のトーンは、上記の信号の異なる位置のすべてに対して作用する。このフォーマットは、前のサブセクションに列挙されているどの位置にも適用できる。ウェイクアップ信号は、アイドルユーザに割り当てられた１つ以上のトーンの存在によって知らされる。さらに、それらのトーンに直交符号化が適用されてもよい。また、より多くの容量が必要な場合、誤認警報率が所望のレベル以下に維持されるという条件で、異なるユーザのウェイクアップ信号は、低い相互相関を有するシグネチャシーケンスで変調されてもよい。

わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットは、ウェイクアップ信号がＴＴＧまたはＲＴＧに配置される場合に使用される。１つのＯＦＤＭＡシンボルから成るウェイクアップ信号は、ＴＴＧに対して長過ぎるかもしれない。以下の表１に示されるように、８０２．１６のＯＦＤＭＡモードの最も典型的な実施形であるＷｉＭＡＸシステムプロファイルの最初のリリースでは、ＯＦＤＭＡシンボル継続期間は１０２μ秒に、ＴＴＧは１０５μ秒に選択されている。ウェイクアップ信号が１ＯＦＤＭＡシンボル継続期間を占有する場合、基地局がＵＬ信号の受信を開始するまでに３μ秒しか残らない。その結果、他の基地局からのウェイクアップ信号がＵＬ信号に干渉するであろう。１つの解決策は、トーンの一部だけを送信することである。これについては、図７ａに示されており、この図では、１／Ｔ_base＝ｆ_base、２ｆ_baseなどの６ｆ_baseまでの異なる周波数に対するＯＦＤＭＡシンボルの継続期間を示している。ここで、Ｔ_baseは有用なＯＦＤＭシンボル継続期間であり、その逆数は基本周波数と呼ばれる。図に示されているように、周波数２ｆ_baseの周期はｆ_baseの周期の半分であり、周波数３ｆ_baseの周期はｆ_baseの周期の３分の１等である。従って、例えば、２ｆ_baseから始まる１つおきのトーンの使用は、ウェイクアップＯＦＤＭＡシンボル継続期間を半分に減らすことになる。これについては、図７ｂに示されており、この図では、２ｆ_baseの整数倍に基づく１／２のＯＦＤＭシンボル継続期間を有するウェイクアップ信号を示している。同じ原理に従って、３番目ごとのトーン３ｆ_base、６ｆ_base、９ｆ_base等だけを使用することにより、ウェイクアップシンボル継続期間を３分の１に減らせることになる。これについては図７ｃに示されており、この図では、３ｆ_baseの整数倍に基づき１／３のＯＦＤＭシンボル継続期間を有するウェイクアップ信号を示している。一般的な法則として、周波数が基本周波数１／Ｔ_baseのＮ次高調波の整数倍であるトーンのサブセットの使用により、ウェイクアップ信号の伝送シンボル継続期間は、有用なＯＦＤＭシンボル継続期間Ｔ_baseの１／Ｎに実際上は短縮できる。受信部側では、エネルギー検出を実行するために、継続期間Ｔ_baseの他のＯＦＤＭシンボルを復調する同じＦＦＴモジュールが、Ｔ_base／Ｎに短縮されたウェイクアップシンボル継続期間の外側に単純にゼロを詰めるだけで使用できる。送信部側では、Ｎ_FFTサンプルの最初の１／Ｎだけが、ＲＦ送信のためにデジタルからアナログ波形に変換される。即ち、このタイプのウェイクアップ信号を送信または検出するために、新しいハードウェアは必要ない。説明したように、これら周波数のすべてがウェイクアップ信号に使用されてもよいし、また２番目ごとまたは３番目ごとの周波数などのサブセットが、対応する部分的なＯＦＤＭシンボル時間とともに選択されてもよい。この部分的な周波数−時間空間の使用は、新しく挿入されたウェイクアップ信号を収容でき、残存しているＤＬ信号エネルギーがＵＬに干渉することなしに減衰する時間を依然として残す。このアプローチの利点は、基地局送信部で同じＦＦＴ回路を使用できる一方で、移動体端末の受信部が、わずかなシンボル時間ウィンドウにわたって同じプリアンブル検出器を適用できることである。ウェイクアップ信号は、わずかなシンボル継続期間で送信されると、エネルギーを蓄積するシンボル時間が短くなるために、カバレッジ問題が有るかもしれない。カバレッジを改善するために、同じ受信者だけに向けた、複数のフレームにわたるわずかなシンボル時間の複数のウェイクアップ信号を合成して使用してもよい。

単一搬送波のパルス：ＯＦＤＭＡフレームの通常のデータ領域の外側のＴＴＧまたはＲＴＧの中でウェイクアップエネルギー信号を搬送するために、単一搬送波のパルスが導入される。これらのパルスは、検出性能を改善するためにユーザ依存シグネチャシーケンスで変調される。そのシグネチャシーケンスは、異なるユーザ間で相互に直交であるか、または相互相関が低くてもよい。一般的意味では、各個別のパルスはパルスが送信されるときだけゼロでない値を有するシーケンスによって変調されると見なされてもよいので、シグネチャシーケンス変調は時間多重パルスも含む。

表１：ＷｉＭＡＸシステムプロファイルのＲＴＧおよびＴＴＧ

ウェイクアップ信号は、理想的には１つの特定の移動体端末に向けられるべきであり、その端末が適切な呼出信号を受信するためにウェイクアップされるべきである。こうすることが、移動体端末のバッテリ時間を節約するために最善であろう。他方、ウェイクアップ信号が１つ以上の移動体端末を含むグループを示すことができる実施例を実施する方が容易であるかもしれない。そのグループに属する移動体端末のすべてが、ウェイクアップ信号を自分に向けられたものと解釈し、呼出信号の聴取を開始するであろう。従って、グループ内の呼出信号を受信しようとしていない移動体端末に関しては、ウェイクアップ信号が１つの移動体端末だけを示す実施例に比べて、幾らかのバッテリ電力が無駄になるであろう。他方、先行技術に比べて依然として改善がみられるであろう。

ＷｉＭＡＸシステムでは、移動体端末はその４８ビットＭＡＣアドレスによって認識される。ＢＳ同報呼出メッセージでは、移動体端末は“ＭＳ ＭＡＣアドレスハッシュ”フィールドによってその呼出命令を識別する。この２４ビットのフィールドは、２²⁴＝１６７６９０２４の可能な値を持つ。従って、ウェイクアップ信号を、１つの特定のＭＡＣアドレスハッシュにマッピングできない。移動体端末のアイデンティティをマッピングするために必要なウェイクアップ信号空間を小さくするための幾つかのやり方がある。

１つの選択肢は、フレーム番号でハッシュ化ＭＡＣアドレスをグループ化することであり、各フレームでは、ＭＡＣアドレスのサブセットだけがウェイクアップ信号にマッピングされる。例えば、１フレームのウェイクアップ信号空間の中に２⁷＝１２８の信号がある場合、２４ビットハッシュ化ＭＡＣアドレスの起こり得るすべてのマッピングを完了するためには、２¹⁷＝１３１０７２フレームが必要になる。理解されるように、この方法の欠点は、移動体端末からの呼出応答に遅れの原因をもたらすことである。

あるいは、ハッシュ化ＭＡＣアドレスはウェイクアップグループによってサブセットに分割されてもよく、１つのウェイクアップ信号は複数のＭＡＣアドレスにマッピングされる。同じウェイクアップ信号にマッピングされたＭＡＣアドレスのセット、即ち、同じエネルギー信号によってウェイクアップされる全ての移動体端末のアドレスは、ウェイクアップグループである。この方法の欠点は、同じグループ内の呼出されない他のユーザも、ウェイクアップ信号で警告が与えられるかもしれないことである。

第３の選択肢は、実際に関連エリア内にある各移動体端末に、セクタ固有のウェイクアップ番号を割り当てることであろう。このウェイクアップ番号は、移動体端末がそのエリアを離れるとき、他の移動体端末に再割り当てできるように、取り消されるべきである。どこかのセクタが、数千を超える移動体端末を収容することはないであろう。実際のところ、セクタ固有番号は、ネットワークへのエントリ中にウェイクアップのために各移動体端末に割り当てられる。そのようなウェイクアップ番号のセットは、ハッシュ化ＭＡＣアドレスのセットよりはるかに小さいはずである。

第３の選択肢の具体的な実施例は、ウェイクアップ番号として、コネクションＩＤ（ＣＩＤ）などの移動体端末を識別するために８０２．１６規格で既に使用されている識別番号を使用することであろう。１６ビット長のＣＩＤまたは１１ビット長もしくは７ビット長もしくは３ビット長のその縮退フォーマットが、ウェイクアップ番号のために使用されるかもしれない。即ち、移動体端末が呼出ゾーンから完全に登録を抹消する前に、そのＣＩＤの１つ、例えば、基本ＣＩＤは、ネットワーク呼出ロジックエンティティに依然として維持される。セクタがそのＣＩＤ割り当てを呼出ゾーン内の他のセクタと調整するためには、幾らかの追加的な制約があるであろう。別の実施例では、２¹⁶のＣＩＤ空間の専用セグメントが、ウェイクアップ識別子として各呼出ゾーンに関して作成される。上述のグループ化技術は、ウェイクアップシグナリング空間内の信号数を減少させるために、ＣＩＤベースのウェイクアップ識別子にも適用可能である。

今まで列挙した、呼出メッセージを受信する移動体端末を識別するための方法のいずれも、単独にまたは２つ以上の組み合わせで使用されてもよい。例えば、様々なセクタが異なるアプローチを使用してもよい。

Claims (52)

1. 複数の移動体端末（３，５，７）と通信するＷｉＭＡＸシステムで用いられ、呼出信号を移動体端末に送信する通信手段（９）を有する基地局（１）であって、
   前記基地局は、
   前記通信手段（９）が前記移動体端末にウェイクアップ信号を送信し、前記呼出信号を前記移動体端末に送信する前に、前記移動体端末が前記呼出信号に対して準備すべきであることを当該移動体端末に知らせるように構成されていることを特徴とする基地局。
2. 前記通信手段は、単純なエネルギー検出により前記移動体端末により受信可能な単純な信号として前記ウェイクアップ信号を送信するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号をフレーム内の遷移間隔であるＴＴＧまたはＲＴＧのどちらかに配置するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基地局。
4. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号をダウンリンクサブフレームの最後部に配置するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
5. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号をＤＬサブフレーム内のＦＣＨの直後に配置するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基地局。
6. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号を固定ブロック割り当てによって配置するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基地局。
7. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号として、わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットを送信するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
8. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号として、ダウンリンクサブフレームデータ領域内で１つ以上のトーンを送信するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基地局。
9. 前記通信手段（９）は、前記ウェイクアップ信号として、単一搬送波のパルスを送信するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の基地局。
10. 前記通信手段は、前記端末を識別するために前記ウェイクアップ信号に前記端末のＭＡＣアドレスに基づくアドレスを含めるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基地局。
11. 前記通信手段は、前記端末を識別するために、前記ウェイクアップ信号に前記端末に割り当てられたセクタ固有アドレスを含めるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基地局。
12. 前記通信手段は、コネクションＩＤのような、前記端末に以前に割当てられた識別番号に基づく識別子を含めるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基地局。
13. 前記通信手段は、例えば、連続的なフレームで、複数の連続的なウェイクアップ信号を同じ移動体端末へ送信し、当該移動体端末が呼出信号のための準備をするべきことを知らせるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の基地局。
14. ＷｉＭＡＸシステムにおける基地局と通信するように構成され、前記基地局と通信していないときにはアイドルモードに移行するように構成され、アクティブモードに移行するべきときには呼出信号を受信する受信ユニット（１１）を備えた移動体端末（３，５，７）であって、
    前記受信ユニット（１１）は、前記アイドルモードでは、前記基地局（１）からウェイクアップ信号を受信し、前記ウェイクアップ信号を受信した時には、呼出信号を受信する準備を行うように構成されていることを特徴とする移動体端末。
15. 前記受信ユニット（１１）は、単純なエネルギー検出により前記ウェイクアップ信号を受信するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の移動体端末。
16. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号をフレーム内の遷移間隔であるＴＴＧまたはＲＴＧのどちらかで検出するように構成されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の移動体端末。
17. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号をダウンリンクサブフレームの最後部で検出するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の移動体端末。
18. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号をＤＬサブフレーム内のＦＣＨの直後に検出するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の移動体端末。
19. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号を固定ブロック割り当てによって割当てられたものとして検出するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の移動体端末。
20. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号として、わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットを受信して解釈するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の移動体端末。
21. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号として、ダウンリンクサブフレームデータ領域内で１つ以上のトーンを受信して解釈するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の移動体端末。
22. 前記受信ユニット（１１）は、前記ウェイクアップ信号として、単一搬送波のパルスを受信して解釈するように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の移動体端末。
23. 前記受信ユニット（１１）は、ＭＡＣアドレスによって前記移動体端末に対して意図された前記呼出信号を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１３乃至２１のいずれか１項に記載の移動体端末。
24. 前記受信ユニット（１１）は、前記端末に割り当てられたセクタ固有アドレスによって前記移動体端末に対して意図された前記呼出信号を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１３乃至２２のいずれか１項に記載の移動体端末。
25. 前記受信ユニット（１１）は、コネクションＩＤのような、前記端末に以前に割当てられた識別番号に基づく識別子によって前記移動体端末に対して意図された前記呼出信号を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１３乃至２２のいずれか１項に記載の移動体端末。
26. 前記受信ユニットは、所定数の連続的なウェイクアップ信号が受信されたとき、呼出信号を受信するように当該移動体端末自身を準備するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至２５のいずれか１項に記載の移動体端末。
27. ＷｉＭＡＸシステムの基地局（１）で使用する方法であって、
    呼出信号を前記システム内の識別された移動体端末（３，５，７）に送信すべきであることを決定する工程と、
    前記識別された移動体端末にウェイクアップ信号を送信し、前記識別された移動体端末が呼出信号をまもなく受信することを知らせる工程と、
    前記ウェイクアップ信号の送信後まもなく、従来技術に従って前記移動体端末に呼出信号を送信する工程とを有することを特徴とする方法。
28. 前記ウェイクアップ信号は、単純なエネルギー検出により前記移動体端末により受信可能な単純な信号として送信されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記ウェイクアップ信号は、フレーム内の遷移間隔であるＴＴＧまたはＲＴＧのどちらかで送信されることを特徴とする請求項２７又は２８に記載の方法。
30. 前記ウェイクアップ信号は、ダウンリンクサブフレームの最後部で送信されることを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
31. 前記ウェイクアップ信号は、ＤＬサブフレーム内のＦＣＨの直後に送信されることを特徴とする請求項２７乃至３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記ウェイクアップ信号は、固定ブロック割り当てによってフレームに配置されることを特徴とする請求項２７乃至３１のいずれか１項に記載の方法。
33. 前記ウェイクアップ信号は、わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットとして送信されることを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
34. 前記ウェイクアップ信号は、ダウンリンクサブフレームデータ領域内で１つ以上のトーンとして送信されることを特徴とする請求項２７乃至３２のいずれか１項に記載の方法。
35. 前記ウェイクアップ信号は、単一搬送波のパルスとして送信されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
36. 前記移動体端末は、該端末のＭＡＣアドレスにより前記ウェイクアップ信号において識別されることを特徴とする請求項２７乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
37. 前記移動体端末は、前記端末に割り当てられたセクタ固有アドレスによって、前記ウェイクアップ信号において、識別されることを特徴とする請求項２７乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
38. 前記移動体端末は、コネクションＩＤのような、前記端末に以前に割当てられた識別番号に基づく識別子によって、前記ウェイクアップ信号において識別されることを特徴とする請求項２７乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
39. 前記ウェイクアップ信号は、所定数の連続的なウェイクアップ信号を有することを特徴とする請求項２７乃至３８のいずれか１項に記載の方法。
40. ＷｉＭＡＸシステムの移動体端末（３，５，７）で使用する方法であって、
    前記移動体端末でウェイクアップ信号を受信する工程と、
    前記ウェイクアップ信号の受信時、前記移動体端末の復調器と復号器の電源を入れて、前記移動体端末を呼出信号の受信に備える工程と、
    前記呼出信号を受信する工程と、
    前記呼出信号の受信時、アクティブモードになり、基地局（１）を通してネットワークと通信を開始する工程とを有することを特徴とする方法。
41. 前記ウェイクアップ信号は、単純なエネルギー検出により前記移動体端末により受信可能な単純な信号であることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 前記ウェイクアップ信号は、フレーム内の遷移間隔であるＴＴＧまたはＲＴＧのどちらかで受信されることを特徴とする請求項４０又は４１に記載の方法。
43. 前記ウェイクアップ信号は、ダウンリンクサブフレームの最後部で受信されることを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれか１項に記載の方法。
44. 前記ウェイクアップ信号は、ＤＬサブフレーム内のＦＣＨの直後に受信されることを特徴とする請求項４０乃至４３のいずれか１項に記載の方法。
45. 前記ウェイクアップ信号は、固定ブロック割り当てによってフレームに配置されることを特徴とする請求項４０乃至４４のいずれか１項に記載の方法。
46. 前記ウェイクアップ信号は、わずかなシンボル継続期間を有する等間隔のトーンのセットとして受信されることを特徴とする請求項４０乃至４４のいずれか１項に記載の方法。
47. 前記ウェイクアップ信号は、ダウンリンクサブフレームデータ領域内で１つ以上のトーンとして受信されることを特徴とする請求項４０乃至４５のいずれか１項に記載の方法。
48. 前記ウェイクアップ信号は、単一搬送波のパルスとして受信されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
49. 前記移動体端末は、該端末のＭＡＣアドレスにより前記ウェイクアップ信号において識別されることを特徴とする請求項４０乃至４８のいずれか１項に記載の方法。
50. 前記移動体端末は、前記端末に割り当てられたセクタ固有アドレスによって、前記ウェイクアップ信号において、識別されることを特徴とする請求項４０乃至４８のいずれか１項に記載の方法。
51. 前記移動体端末は、コネクションＩＤのような、前記端末に以前に割当てられた識別番号に基づく識別子によって、前記ウェイクアップ信号において識別されることを特徴とする請求項４０乃至４８のいずれか１項に記載の方法。
52. 所定数の連続的なウェイクアップ信号が受信されたとき、前記受信ユニットは呼出信号を受信するために、前記移動体端末を準備するように構成されていることを特徴とする請求項４０乃至５１のいずれか１項に記載の方法。

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