JP2015216704A - マシンツーマシン通信用のレンジング電力制御のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】セル再選択のための方法および装置を提供する。
【解決手段】無線送信/受信ユニット(WTRU)が、レンジング手順のために、レンジング符号およびレンジング機会をランダムに選択する。選択されたレンジング符号を選択されたレンジング機会内で送った後、衝突が検出された場合、基地局は、衝突の発生を示すレンジングチャネル衝突通知を含むブロードキャストメッセージを送る。その場合、WTRUは、別のレンジング符号および別のレンジング機会を選択し、送信電力を増大することなしにそのレンジング符号を送る。ブロードキャストメッセージは、衝突が発生したレンジング領域識別を含む。
【選択図】図2
【解決手段】無線送信/受信ユニット(WTRU)が、レンジング手順のために、レンジング符号およびレンジング機会をランダムに選択する。選択されたレンジング符号を選択されたレンジング機会内で送った後、衝突が検出された場合、基地局は、衝突の発生を示すレンジングチャネル衝突通知を含むブロードキャストメッセージを送る。その場合、WTRUは、別のレンジング符号および別のレンジング機会を選択し、送信電力を増大することなしにそのレンジング符号を送る。ブロードキャストメッセージは、衝突が発生したレンジング領域識別を含む。
【選択図】図2
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、2011年7月14日に出願された米国特許仮出願第61/507,844号の利益を主張し、それを参照により本明細書に完全に記載されているように組み込む。
本発明は、マシンツーマシン通信用のレンジング電力制御のための方法および装置に関する。
本願は、2011年7月14日に出願された米国特許仮出願第61/507,844号の利益を主張し、それを参照により本明細書に完全に記載されているように組み込む。
本発明は、マシンツーマシン通信用のレンジング電力制御のための方法および装置に関する。
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)は、マシン型通信(MTC)のための無線アクセスネットワーク(RAN)改良と考えられている。マシン型通信は、必ずしも人のインタラクションを必要としない1または複数のエンティティを含むデータ通信の形態である。マシン型通信のために最適化されたサービスは、人から人への通信のために最適化されたサービスとは異なる。マシン型通信は、異なる市場シナリオ、データ通信、より低いコストおよび努力、潜在的に非常に多数の通信用端末、また大抵の場合、端末当たりの少ないトラフィックを伴うので、現在の移動ネットワーク通信サービスに比べて異なる。計量デバイスまたは追跡デバイスが、MTCデバイスの典型的な例である。
約16個の特徴のカテゴリがMTCに対して定義されており、それらのそれぞれが異なる設計課題、すなわち、時間制御型(time controlled)、耐時間性(time tolerant)、パケット交換(PS)のみ、オンラインスモールデータ伝送、オフラインスモールデータ伝送、移動発信のみ(mobile originated only)、低頻度移動終端(infrequent mobile terminated)、MTC監視、オフライン指示、ジャミング指示、優先順位警報メッセージ(PAM)、特別に低い電力消費、セキュア接続、位置特有のトリガ、ならびに、グループベースのポリシングおよびグループベースのアドレッシングを含むグループベースのMTC機能をもたらす。
IEEE802.16pは、マシンツーマシン(M2M)応用分野をサポートする機能拡張を含む改正について作業中である。802.16pプロジェクト認可要請は、デバイスでのより低い電力消費のサポート、基地局による著しく多数のデバイスのサポート、小さいバースト伝送および改善されたデバイス認証を効率よくサポートするように、媒体アクセス制御(MAC)および直交周波数分割多元接続(OFDMA)物理レイヤ(PHY)修正を指定する。
そこで、本発明では、マシンツーマシン通信用のレンジング電力制御のための改善された方法および装置を提供する。
そこで、本発明では、マシンツーマシン通信用のレンジング電力制御のための改善された方法および装置を提供する。
WTRUは、レンジング手順のために、レンジング符号およびレンジング機会をランダムに選択する。選択されたレンジング符号を選択されたレンジング機会内で送った後、衝突が検出された場合、基地局は、衝突の発生を示すレンジングチャネル衝突通知を含むブロードキャストメッセージを送る。その場合、WTRUは、別のレンジング符号および別のレンジング機会を選択し、送信電力を増大することなしにそのレンジング符号を送る。ブロードキャストメッセージは、衝突が発生したレンジング領域識別を含む。
より詳細な理解が、添付の図面と共に、例として与えられている以下の説明から得られる。
1または複数の開示されている実施形態が実装される例示的な通信システムのシステム図である。
図1Aに示されている通信システム内で使用される無線送信/受信ユニット(WTRU)のシステム図である。
図1Aに示されている通信システム内で使用される例示的な無線アクセスネットワークおよび例示的なコアネットワークのシステム図である。
一実施形態による衝突検出および通知のための手順の流れ図である。
図1Aは、1または複数の開示されている実施形態が実装される例示的な通信システム100のシステム図である。通信システム100は、音声、データ、映像、メッセージング、ブロードキャストなど、コンテンツを複数の無線ユーザに送る多元接続システムである。通信システム100は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共用によってそのようなコンテンツにアクセスすることを可能にする。たとえば、通信システム100は、符号分割多元接続(CDMA)、時分割多元接続(TDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、シングルキャリアFDMA(SC−FDMA)など、1または複数のチャネルアクセス方法を使用する。
図1Aに示されているように、通信システム100は、無線送信/受信ユニット(WTRU)102a、102b、102c、102d、無線アクセスネットワーク(RAN)104、コアネットワーク106、公衆交換電話網(PSTN)108、インターネット110、および他のネットワーク112を含むが、開示されている実施形態は任意の数のWTRU、基地局、ネットワーク、および/またはネットワーク要素を企図していることを理解されたい。WTRU102a、102b、102c、102dのそれぞれは、無線環境で動作および/または通信するように構成された任意のタイプのデバイスである。たとえば、WTRU102a、102b、102c、102dは、無線信号を送信および/または受信するように構成され、ユーザ機器(UE)、移動局、固定型もしくは移動型加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、家電などを含む。
また、通信システム100は、基地局114aおよび基地局114bを含む。基地局114a、114bのそれぞれは、WTRU102a、102b、102c、102dの少なくとも1つと無線でインターフェースし、コアネットワーク106、インターネット110、および/またはネットワーク112など、1または複数の通信ネットワークへのアクセスを円滑にするように構成された任意のタイプのデバイスである。たとえば、基地局114a、114bは、ベーストランシーバ基地局(BTS)、ノードB、高度化ノードB(eNodeB)、ホームノードB、ホーム高度化ノードB、サイトコントローラ、アクセスポイント(AP)、無線ルータなどである。基地局114a、114bは、それぞれが単一の要素として示されているが、基地局114a、114bは、任意の数の相互接続された基地局および/またはネットワーク要素を含むことを理解されたい。
基地局114aは、RAN104の一部であり、RAN104もまた、基地局コントローラ(BSC)、無線ネットワークコントローラ(RNC)、中継ノードなど、他の基地局および/またはネットワーク要素(図示せず)を含む。基地局114aおよび/または基地局114bは、セル(図示せず)と呼ばれる特定の地理的領域内で無線信号を送信および/または受信するように構成される。さらに、セルは、セルセクタに分割される。たとえば、基地局114aに関連付けられたセルは、3つのセクタに分割される。したがって、一実施形態では、基地局114aは、3つ、すなわちセルの各セクタごとに1つのトランシーバを含む。他の実施形態では、基地局114aは、多重入力・多重出力(MIMO)技術を使用し、したがって、セルの各セクタについて複数のトランシーバを使用する。
基地局114a、114bは、任意の好適な無線通信リンク(たとえば、無線周波数(RF)、マイクロ波、赤外(IR)、紫外(UV)、可視光など)であるエアインターフェース116上でWTRU102a、102b、102c、102dの1または複数と通信する。エアインターフェース116は、任意の好適な無線アクセス技術(RAT)を使用して確立される。
より具体的には、上記で指摘したように、通信システム100は、多元接続システムであり、CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC−FDMAなど、1または複数のチャネルアクセス方式を使用する。たとえば、RAN104内の基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))を使用してエアインターフェース116を確立するユニバーサル移動体通信システム(UMTS)地上波無線アクセス(UTRA)など無線技術を実装する。WCDMAは、高速パケットアクセス(HSPA)および/または発展型HSPA(HSPA+)など、通信プロトコルを含む。HSPAは、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)および/または高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)を含む。
他の実施形態では、基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、ロングタームエボリューション(LTE)および/または拡張LTE(LTE−A)を使用してエアインターフェース116を確立する拡張UMTS地上波無線アクセスネットワーク(E−UTRAN)など無線技術を実装する。
他の実施形態では、基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、IEEE802.16(すなわち、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV−DO、暫定標準2000(IS−2000)、暫定標準95(IS−95)、暫定標準856(IS−856)、グローバル移動体通信システム(GSM(登録商標))、GSMエボリューション用の拡張データ転送速度(EDGE)、GSM EDGE(GERAN)など、無線技術を実装する。
図1Aにおける基地局114bは、たとえば、無線ルータ、ホームノードB、ホーム高度化ノードB、またはアクセスポイントであり、事業所、自宅、乗物、キャンパスなど、局所的な領域での無線コネクティビティを円滑にするための任意の好適なRATを使用する。一実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を確立するために、IEEE802.11など無線技術を実装する。他の実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を確立するために、IEEE802.15など無線技術を実装する。他の実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、ピコセルまたはフェムトセルを確立するために、セルラベースのRAT(たとえば、WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE−Aなど)を使用する。図1Aに示されているように、基地局114bは、インターネット110に対する直接接続を有する。したがって、基地局114bは、コアネットワーク106を介してインターネット110にアクセスすることが必要でない。
RAN104は、コアネットワーク106と通信し、コアネットワーク106は、音声、データ、アプリケーション、および/またはボイスオーバーネットワーク(VoIP)サービスを、WTRU102a、102b、102c、102dの1または複数に提供するように構成された任意のタイプのネットワークである。たとえば、コアネットワーク106は、呼制御、支払い請求サービス、移動体位置をベースとするサービス、プリペイド呼、インターネットコネクティビティ、映像配信などを提供し、かつ/またはユーザ認証などハイレベルセキュリティ機能を実施する。図1Aには示されていないが、RAN104および/またはコアネットワーク106は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを使用する他のRANと直接または間接的に通信することを理解されたい。たとえば、E−UTRA無線技術を使用しているRAN104に接続されることに加えて、コアネットワーク106はまた、GSM無線技術を使用する別のRAN(図示せず)と通信する。
また、コアネットワーク106は、WTRU102a、102b、102c、102dがPSTN108、インターネット110、および/または他のネットワーク112にアクセスするためのゲートウェイとして働く。PSTN108は、基本電話サービス(POTS/plain old telephone service)を提供する回線交換電話網を含む。インターネット110は、TCP/IPインターネットプロトコルスイートにおける伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザデータグラムプロトコル(UDP)、インターネットプロトコル(IP)など、一般的な通信プロトコルを使用する相互接続されたコンピュータネットワークおよびデバイスのグローバルシステムを含む。他のネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される有線もしくは無線通信ネットワークを含む。たとえば、他のネットワーク112は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを使用する1または複数のRANに接続された別のコアネットワークを含む。
通信システム100におけるWTRU102a、102b、102c、102dの一部または全部がマルチモード機能を含む。すなわち、WTRU102a、102b、102c、102dは、異なる無線リンク上で異なる無線ネットワークと通信するために複数のトランシーバを含む。たとえば、図1Aに示されているWTRU102cは、セルラベースの無線技術を使用する基地局114a、およびIEEE802無線技術を使用する基地局114bと通信するように構成される。
図1Bは、例示的なWTRU102のシステム図である。図1Bに示されているように、WTRU102は、プロセッサ118、トランシーバ120、送信/受信エレメント122、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、ディスプレイ/タッチパッド128、非取外し式メモリ130、取外し式メモリ132、電源134、全世界測位システム(GPS)チップセット136、および他の周辺機器138を含む。WTRU102は、一実施形態と一貫したまま前述の要素の任意のサブコンビネーションを含むことを理解されたい。
プロセッサ118は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアに関連付けられた1つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)回路、任意の他のタイプの集積回路(IC)、状態機械などである。プロセッサ118は、信号符号化、データ処理、電力制御、入力/出力処理、および/またはWTRU102が無線環境で動作することを可能にする任意の他の機能を実施する。プロセッサ118は、トランシーバ120に結合され、トランシーバ120は、送信/受信エレメント122に結合される。図1Bは、プロセッサ118とトランシーバ120を別個の構成要素として示しているが、プロセッサ118とトランシーバ120は、電子パッケージまたはチップ内で共に集積されてもよい。
送信/受信エレメント122は、エアインターフェース116上で基地局(たとえば、基地局114a)に信号を送信する、または基地局から信号を受信するように構成される。たとえば、一実施形態では、送信/受信エレメント122は、RF信号を送信および/または受信するように構成されたアンテナである。他の実施形態では、送信/受信エレメント122は、たとえばIR信号、UV信号、または可視光信号を送信および/または受信するように構成されたエミッタ/ディテクタである。他の実施形態では、送信/受信エレメント122は、RF信号と光信号を共に送信および受信するように構成される。送信/受信エレメント122は、任意の組合せの無線信号を送信および/または受信するように構成されてもよい。
さらに、送信/受信エレメント122は、図1Bに単一のエレメントとして示されているが、WTRU102は、任意の数の送信/受信エレメント122を含む。より具体的には、WTRU102は、MIMO技術を使用する。したがって、一実施形態では、WTRU102は、エアインターフェース116上で無線信号を送信および受信するために2つ以上の送信/受信エレメント122(たとえば、複数のアンテナ)を含む。
トランシーバ120は、送信/受信エレメント122によって送信しようとする信号を変調するように、また送信/受信エレメント122によって受信される信号を復調するように構成される。上記で指摘したように、WTRU102は、マルチモード機能を有する。したがって、トランシーバ120は、たとえばUTRAおよびIEEE802.11など複数のRATを介してWTRU102が通信することを可能にするために複数のトランシーバを含む。
WTRU102のプロセッサ118は、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128(たとえば、液晶ディスプレイ(LCD)ディスプレイユニット、または有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイユニット)に結合され、それらからユーザ入力データを受け取る。また、プロセッサ118は、ユーザデータを、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128に出力する。さらに、プロセッサ118は、非取外し式メモリ130および/または取外し式メモリ132など、任意のタイプの好適なメモリからの情報にアクセスし、それらメモリにデータを記憶させる。非取外し式メモリ130は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)、ハードディスク、または任意の他のタイプのメモリ記憶装置を含む。取外し式メモリ132は、加入者識別モジュール(SIM)カード、メモリスティック、セキュアデジタル(SD)メモリカードなどを含む。他の実施形態では、プロセッサ118は、サーバ上または家庭用コンピュータ(図示せず)上など、物理的にWTRU102上に位置しないメモリからの情報にアクセスし、それらメモリにデータを記憶させる。
プロセッサ118は、電源134から電力を受け取り、WTRU102内の他の構成要素に電力を分配し、かつ/またはその電力を制御するように構成される。電源134は、WTRU102に給電するための任意の好適なデバイスである。たとえば、電源134は、1つまたは複数の乾電池(たとえば、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル亜鉛(NiZn)、ニッケル水素(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)など)、太陽電池、燃料電池などを含む。
また、プロセッサ118は、WTRU102の現在位置に関する位置情報(たとえば、経度および緯度)を提供するように構成されるGPSチップセット136に結合される。GPSチップセット136からの情報に加えて、またはその代わりに、WTRU102は、エアインターフェース116上で基地局(たとえば、基地局114a、114b)から位置情報を受信し、かつ/または近くの2つ以上の基地局から受信される信号のタイミングに基づいてその位置を決定する。WTRU102は、一実施形態と一貫したまま任意の好適な位置決定方法によって位置情報を獲得してもよい。
さらに、プロセッサ118は他の周辺機器138に結合され、それらの周辺機器138は、追加の特徴、機能、および/または有線もしくは無線コネクティビティを提供する1つまたは複数のソフトウェアおよび/またはハードウェアモジュールを含む。たとえば、周辺機器138は、加速度計、電子コンパス(e−compass)、衛星トランシーバ、デジタルカメラ(写真またはビデオ用)、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、振動デバイス、テレビトランシーバ、ハンドフリー用ヘッドセット、Bluetooth(登録商標)モジュール、周波数変換(FM)無線ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザなどを含む。
図1Cは、一実施形態によるRAN104およびコアネットワーク106のシステム図である。上記で指摘したように、RAN104は、E−UTRA無線技術を使用し、エアインターフェース116上でWTRU102a、102b、102cと通信する。また、RAN104は、コアネットワーク106と通信する。
RAN104は高度化ノードB(eNode−Bs)140a、140b、140cを含むが、RAN104は、一実施形態と一貫したまま任意の数の高度化ノードBを含んでもよい。高度化ノードB140a、140b、140cは、それぞれが、エアインターフェース116上でWTRU102a、102b、102cと通信するために1つまたは複数のトランシーバを含む。一実施形態では、高度化ノードB140a、140b、140cは、MIMO技術を実装する。したがって、たとえば高度化ノードB140aは、複数のアンテナを使用し、WTRU102aに無線信号を送信し、WTRU102aから無線信号を受信してもよい。
高度化ノードB140a、140b、140cのそれぞれは、特定のセル(図示せず)に関連付けられ、無線リソース管理判断、ハンドオーバ判断、アップリンクおよび/またはダウンリンクにおけるユーザのスケジューリングなどを処理するように構成される。図1Cに示されているように、高度化ノードB140a、140b、140cは、X2インターフェース上で互いに通信する。
図1Cに示されているコアネットワーク106は、無線通信移動管理装置(MME)142、サービングゲートウェイ144、およびパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ146を含む。前述の要素のそれぞれはコアネットワーク106の一部として示されているが、これらの要素のいずれか1つがコアネットワークオペレータ以外の企業体によって所有および/または運営されてもよい。
MME142は、S1インターフェースを介してRAN104内の高度化ノードB142a、142b、142cのそれぞれに接続され、制御ノードとして働く。たとえば、MME142は、WTRU102a、102b、102cのユーザを認証すること、ベアラの活動化/非活動化、WTRU102a、102b、102cの最初のアタッチ中に特定のサービングゲートウェイを選択することなどの責任を担う。また、MME142は、RAN104と、GSMまたはWCDMAなど他の無線技術を使用する他のRAN(図示せず)との間で切り替えるための制御プレーン機能を提供する。
サービングゲートウェイ144は、S1インターフェースを介してRAN104内の高度化ノードB140a、140b、140cのそれぞれに接続される。サービングゲートウェイ144は、一般に、ユーザデータパケットをWTRU102a、102b、102cに/WTRU102a、102b、102cからルーティングおよび転送する。また、サービングゲートウェイ144は、高度化ノードB間ハンドオーバの間じゅうずっとユーザプレーンをアンカリングすること、WTRU102a、102b、102cにダウンリンクデータが使用可能であるときページングをトリガすること、およびWTRU102a、102b、102cのコンテキストを管理および記憶することなど、他の機能を実施してもよい。
また、サービングゲートウェイ144はPDNゲートウェイ146に接続されてもよく、PDNゲートウェイ146は、WTRU102a、102b、102cがインターネット110などパケット交換ネットワークにアクセスすることを可能にし、WTRU102a、102b、102cとIP対応デバイスの間の通信を円滑にする。
コアネットワーク106は、他のネットワークとの通信を円滑にする。たとえば、コアネットワーク106は、WTRU102a、102b、102cがPSTN108など回線交換ネットワークにアクセスすることを備え、WTRU102a、102b、102cと従来の陸線通信デバイスとの間の通信を円滑にする。たとえば、コアネットワーク106は、コアネットワーク106とPSTN108との間のインターフェースとして働くIPゲートウェイ(たとえば、IPマルチメディアサブシステム(IMS)サーバ)を含み、またはIPゲートウェイと通信する。さらに、コアネットワーク106は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される他の有線もしくは無線ネットワークを含む他のネットワーク112に、WTRU102a、102b、102cがアクセスすることを備える。
M2Mシステムが配備された場合、異なる機能を有する多種多様なデバイスが異なる条件下で動作していることを予見することができる。3GPP作業項目とIEEE802.16pプロジェクト認可要請に共通する1つの予想は、著しく多数のデバイスがセル内に存在することになることである。予想されるデバイスの数のこの大増加は、ネットワーク進入/再進入を含めて、機能の諸側面に関する追加の考慮を必要とする。
802.16(WiMAX)および3GPPロングタームエボリューション(LTE)を含む現代のネットワークは、ネットワーク進入のために特定の手順を必要とする。典型的には、この手順は、無線送信/受信ユニット(WTRU)がセル探索を実施し、接続するための1または複数の基地局を見つけることから始まる。セル探索に続いて、基地局が選択され、WTRUは、ダウンリンク信号を監視し、そのセルのための粗い同期、セル識別、およびシステム設定パラメータを得る。次に、WTRUはレンジングおよび同期を実施し、典型的にはその後に、基本機能ネゴシエーション、認証、および許可などが続いてから、基地局に登録し、サービスフローを確立する。接続を確立し、おそらくは制御およびデータを交換した後で、WTRUは、もはや基地局と通常の通信をしないアイドルモードに入り、ページングされた、またはデータを転送する必要があるとき、WTRUは、任意の制御またはデータを転送することができるようになる前に、再度、レンジング手順を実施する必要がある。
レンジング手順は以下の通りである。WTRUは、レンジング機会およびレンジング符号を(典型的には、互いに直交している間、容易に検出されるように設計された符号のセットから)ランダムに選択し、そのレンジング機会中に送信する。LTEの場合、これはランダムアクセスプリアンブルと呼ばれ、物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)として知られる時間周波数リソース上で送信される。これらの機会の時間および位置は、基地局によって送信される。レンジング符号を送信する前に、WTRUは、初期送信電力設定を選択する。この初期電力設定は、WTRUによって行われる経路損失推定に基づくものであり、使用された最後の送信電力設定、WTRUにとって使用可能な最低の電力設定、または何らかの他の開始点が使用される。
レンジング符号が送信された後で、基地局がその符号の復号に成功した場合、基地局はWTRUに応答し、ネットワーク進入手順が続行する。しかし、基地局が、それが正しいという十分な信頼度でレンジング信号を復号することが可能でない場合がある。これは、低すぎるWTRUの送信電力設定によることもあれば、1または複数のWTRUが同じレンジング機会中にレンジング符号を送信したためであることもある。基地局が十分な信頼度でレンジング信号を復号することが可能でない場合、基地局は1または複数のWTRUに応答しない。正しい符号がないので、基地局はそれらの符号を送信した1または複数のWTRUに確認応答することが可能でなく、その結果、現行のLTEおよびIEEE802.16システムは、復号することが可能でない場合、単純に応答しない。
基地局が予め定義された応答時間ウィンドウ内でWTRUに応答しない(すなわち、レンジング符号が正しく符合されなかった、または基地局がレンジング符号を受信しなかった)場合、WTRUは、新しい符号をランダムに選択し、送信電力をその最大許容レベル内で増大し(たとえば、802.16mでは、電力は2dBだけ増大される)、ランダムバックオフの後で、WTRUは、新しいレンジング符号、新しいレンジングスロット、およびより高い電力設定を使用して、再度、レンジングを試みる。このプロセスは、再試行の数が使い果たされるか、または基地局が応答し、デバイスがネットワークに進入することが可能になるまで続行する。
M2Mシステムに伴う1つの有意な問題は、一般に、ネットワークへの最初の進入のために、または長いアイドル期間の後で再同期するために、このレンジングタスクを実施する必要があるいくつかのデバイスがあることである。レンジング機会は限られており、M2Mデバイスの数は多いので、2つ以上のデバイスが同時にレンジングを実施しようと試みる可能性は高い。これは、いくつかのレンジング符号が同じレンジングスロット中に送信されることになることを意味する。
いくつかのレンジング符号が同じレンジングスロットの間じゅうずっと送信されたとき、結果として生じるいくつかの可能性がある。すなわち、
(a)複数のWTRUが同じレンジングスロット(またはレンジングチャネルと呼ばれる)を選択し、各WTRUが別個の符号を送信しており、基地局は、レンジング符号のすべてを復号することが可能である。
(b)複数のWTRUが同じレンジングスロット(またはレンジングチャネルと呼ばれる)を選択し、各WTRUが別個の符号を送信しており、基地局は、それらの符号の一部またはすべてを正しく復号することが可能でない。この場合、基地局は、レンジングチャネル上の電力を検出するが、信号を復号することができないので、レンジングしているどのデバイスにも確認応答することが可能でない。
(c)2つ以上のWTRUが同じ符号を同じレンジングスロットで同時に送信し、基地局は、複数のWTRUが同じ符号を同じスロットの間じゅうずっと送信したと決定することが可能でない。この場合、基地局は、誤って複数のデバイスに同じ符号で確認応答することになる。
(a)の場合には、各WTRUが基地局から応答を得ることになり、ネットワーク進入は通常通り続行することになるので、問題はない。
(c)の場合には、割当てが提供されることになり、両方の(またはいくつかの)WTRUは、プロセス内で後からコンフリクト(conflict)に気付くことになる。この手順は、ランダムアクセス(RA)によって開始されたデータ領域衝突と呼ばれる。すなわち、データ領域衝突が、レンジングチャネルアクセス衝突の不検出でRAによって開始されたデータ領域割当て時に発生する。いくつかの基地局(BS)支援方式を使用し、特定の、RAによって開始されたアップリンク(UL)データ割当てについて否定応答(NACK)を送ることによって、またはUL同期ハイブリッド自動再送要求(HARQ)が使用される場合、同期HARQ再送信についてUL割当てを打ち切ることによって、RAによって開始されたデータ領域衝突に含まれるWTRUに適時に通知してもよい。
(b)の場合には、基地局が送信された符号を正しく復号することができないので、(あるレベルの信頼度で)解読することができないどの符号にも応答しない。予め定義された時間期間内に応答を受信しないWTRUは、失敗であると仮定し、以下の手順:新しい符号を選択し、電力を増大し、レンジングプロセスを再度試みる前にランダムバックオフ時間待つ、という手順に従う。
このプロセスに伴う問題は、多数の衝突が予想されていなかったネットワークのために設計されたことである。レンジング試行の失敗に関する最も可能性の高い理由は、デバイスが基地局の範囲外にあり、その結果、各試行について電力を増大することが道理にかなっていることである。
しかし、M2Mネットワークではより多くの衝突が予想されるので、多数のWTRUがレンジング失敗を仮定し、次いで新しいレンジング符号およびレンジングスロットを選択し、電力の(しばしば不必要な)増大と共に再度送信することになる。そのため、大部分のWTRUは、電力を無駄にし、レンジングプロセスの間じゅうずっと衝突により干渉を引き起こしてしまう。
上記で明らかにされた問題を解決するために、一実施形態では、新しいブロードキャストメッセージが導入され、この新しいブロードキャストメッセージは、衝突が検出されたときいつでも基地局から送られ、基地局が、指定されたレンジングチャネル/スロット上で信号を受信したが、復号することが可能でなかったことをレンジングWTRUに通知する。その結果、それらのWTRUは、次のレンジング符号を送る前に電力を増大しないことを選択し、その代わりに、ランダムバックオフおよび新しい符号を選択する。
他の実施形態では、移動状況特有の電力設定範囲がネットワーク再進入のために導入される(たとえば、固定されたデバイスおよび移動デバイスなどのための異なる電力設定)。
以下、衝突検出通知の実施形態を開示する。図2は、一実施形態による衝突検出および通知のための手順の流れ図を示す。
図2においてステップ201に示されているように、基地局は、レンジングチャネル上の活動またはエネルギーを検出することが可能である。周波数領域検出が、干渉スパイクによって引き起こされる誤検出を解消する助けとなる。エネルギーが検出された後で、基地局は、そのエネルギーの1または複数の発生源について判断する。送信に使用された1または複数の符号が誤りなしに検出され、その結果、ネットワーク進入が、通常の手順に規定されているように続行する。
レンジングエネルギーが検出され、しかしレンジング符号を復号することができない場合には、基地局は、この場合を示す信号をブロードキャストし、その結果、WTRUは、電力増大が必要でないことを知る。この場合には、検出されたエネルギーは、WTRUからの不十分な送信電力を示すことになるレベルより高い。換言すれば、少なくとも2つの閾値、すなわち、それより低いとレンジングが試みられなかったと基地局が仮定する第1の閾値と、それより低いとレンジングが試みられたが送信電力が不十分であったと基地局が仮定する第2の閾値とが考慮される(203)。依然として復号可能でない、第2の閾値より高い検出されたエネルギー(205)は、衝突として処理される。
いくつかのレンジング符号が正しく復号され、しかしいくつかが衝突した場合には、基地局は、検出された符号の電力をレンジングチャネル上で測定された総電力から減算することによって衝突を検出する。この電力レベルが検出閾値を超える場合、衝突が検出される(205)。この場合、検出された符号のそれぞれについて通常のレンジング手順が続行し、基地局は、そのレンジングチャネルについて衝突通知をブロードキャストする。
WTRUは、そのレンジング符号の送信に対する応答を受信したとき、正常にネットワーク進入を続ける。WTRUは、基地局から直接の応答を受信しない場合(207)、衝突ブロードキャストメッセージを受信するか、または何も受信しない。衝突ブロードキャストメッセージがない場合、WTRUは、通常の再進入手順を実施する(すなわち、新しい符号をランダムに選択し、新しいレンジング機会をランダムに選択し、電力をその最大許容レベル内で増大し、(再試行の所定の数まで)再度試行する)(209)。
電力が閾値より高い場合には(205)、3つの代替がある。第1に、レンジング符号が曖昧さなしに復号される(211)。これにより、高度化ノードBがすべてに対して応答することになる(213)。手順が続行し(215)、重複検出を開始する(217)。
第2の代替は、復号されたレンジング符号もあるが、復号されないものもあることである(219)。このシナリオでは、復号された信号は復号され、一方、他のものはRNG−NAK応答を受信する(これについては後述する)(221)。復号された信号は続行し、一方、他のものは(電力増大なしに)再試行する(223)。この場合も、重複検出を開始してもよい(225)。
第3の代替は、すべての信号が復号不可能なものであり(227)、高度化ノードBは、応答してRNG−NAK信号を送る(229)。最後に、すべてのマシンが、電力増大なしに再試行する(231)。
以下、このより詳細について概説する。
WTRUが基地局からレンジング応答を受信せず、WTRUが最後に使用したものと同じレンジングスロットで衝突が発生したことを示す基地局からの衝突ブロードキャストメッセージを検出した場合、WTRUは、その符号が1または複数の他のWTRUからの符号と衝突したと仮定する。この場合には、WTRUは、新しい符号および新しいレンジング機会をランダムに選択し、しかし送信電力を増大しない。
レンジングチャネル衝突通知のためのブロードキャストメッセージは識別を含み、この識別はレンジング領域がフレーム内に1つしか割り当てられていなかった場合、単純にフレーム識別である。また、ブロードキャストメッセージは、複数のレンジング領域を有するフレーム内でレンジング領域割当てを一意に識別するために、いくつかの追加の記述子を含む(たとえば、論理リソースユニット(LRU)インデックス、サブチャネルインデックス、シンボルインデックスなど)。ブロードキャストメッセージは、衝突が検出されたレンジングスロットのリストを含み、レンジングスロットは、ある予め定義された番号付けもしくは順序付け方式、または他の記述子に基づいてレンジングスロットが番号付けまたは順序付けされている場合、そのインデックス値によって識別される。
レンジングチャネル衝突検出通知は、MAC制御もしくは管理メッセージ、MAC制御もしくはシグナリングヘッダ、サブヘッダ、拡張ヘッダ、および/またはダウンリンク(DL)制御信号の他の形態でシグナリングされる。たとえば、802.16mでは、レンジングチャネル衝突検出通知は、新しいMAC制御メッセージ(AAI−RNG−NAKと呼ばれる)を導入することによって実装される。あるいは、レンジング領域内の正しく復号されたレンジング要求すべてに対する応答を提供する既存のMAC制御メッセージ、AAI−RNG−ACKに1または複数の新しい情報フィールドを追加することによって符号化される。
別の例は、レンジングチャネル衝突検出通知を802.16eに導入することである。レンジングチャネル衝突通知(RNG−NAKと呼ばれる)を提供するために、新しいMAC制御または管理メッセージが定義される。あるいは、あるレンジング領域について正しく復号されたレンジング要求すべてに対する応答およびレンジングチャネル衝突通知を提供する新しいMAC制御または管理メッセージが定義される(RNG−ACKと呼ばれる)。
複数のレンジング領域についてのレンジングACK応答およびレンジングチャネル衝突通知は、ACK応答に対するレンジング要求(スロット+符号)および衝突通知のためのレンジングスロットを適正に識別することができる限り、1つの制御信号(たとえば、MAC制御/管理メッセージ)内に符号化される。
WTRUは、その以前のレンジング要求試行が失敗したことを確信した後で、レンジングチャネル衝突通知内で与えられた情報を使用し、レンジングチャネル再送信電力を調整する。これは、レンジングスロット内の符号のいくつかが成功裏に復号され、一方、同じスロット内で他の電力をも検出した場合に使用される。
LTEの場合、WTRUがプリアンブルを送信して、ランダムアクセスが始まる。この手順の第2のステップについては、高度化ノードBが、検出されたランダムアクセスプリアンブルのインデックスをタイミング補正、スケジューリンググラント、および一時的識別子(ID)と共に含むメッセージをダウンリンク共有チャネル(DL−SCH)上で送信する。検出された衝突の場合、高度化ノードBは、(物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)上で示された)DL−SCH上で、衝突が検出されたことを示す。応答のタイミングは固定ではなく、その結果、WTRUは、衝突指示と高度化ノードBから応答がないことの組合せを使用し、それが衝突の一部であったと決定する。
いくつかのWTRUがRAプリアンブルを送信し、衝突が発生したが1または複数のプリアンブルが成功裏に復号されたと仮定してみる。この場合には、高度化ノードBは、成功裏に復号された符号に対する通常の応答を送信し、衝突指示をも送信する。WTRUは、それが衝突の一部であったと結論を下す前に所定の時間期間待って、電力ランピングなしに再試行を続ける。
あるいは、検出された衝突の場合には、高度化ノードBは、正しく復号されたプリアンブルすべてについて応答を送信し、次いで、最後に衝突指示を送信する。このようにして、WTRUが衝突指示を受信し、そのプリアンブルが成功裏に復号されたという指示を受信しなかった場合、WTRUは、それ以上待つことなしにそれが衝突の一部であったと結論を下す。
以下、移動状況特有のネットワーク再進入レンジング電力設定のための実施形態について開示する。
固定されたM2Mデバイス(すなわち、WTRU)の場合、初期化の後で、固定された位置の属性が基地局およびM2Mデバイスで共にフラグされる。節電モード(たとえば、アイドルモード)からのネットワーク再進入時には、固定された位置の属性を使用し、初期電力レベルの選択の助けとし、またレンジング信号を送信するための電力設定範囲を決定する。
たとえば、初期電力レベルは、不揮発性ストレージからの使用可能な以前の電力レベルおよび/または受信されたDL信号の測定値に基づいて決定される。
WTRUの全電力設定範囲(すなわち、WTRUの能力および規制仕様に基づく最小送信電力から最大送信電力まで)に比べて、固定された位置の加入者のためのレンジング信号電力設定は、はるかに小さな範囲(すなわち、選択された初期電力レベル周りのいくつかの小さな分散)のものであると予想される。そのような小さな分散は、基地局に接続されるとき以前に使用された電力設定、および/または受信されたDL信号の現在の測定値によって決定される。
WTRUがレンジング再試行時に送信電力レベルを調整する必要があるとき、WTRUは、レンジング信号が最適な電力レベルで送信され、引き起こされる干渉が事実上最小限に抑えられるように、所定の小さな電力設定範囲内で電力レベルを選択する。
実施形態
1.マシンツーマシン(M2M)通信用のレンジング電力制御のための方法であって、
無線送信/受信ユニット(WTRU)が、第1のレンジング符号および第1のレンジング機会をランダムに選択するステップと、
前記WTRUが、前記第1のレンジング符号を前記第1のレンジング機会内で送るステップと、
前記WTRUが、前記第1のレンジング符号の起こり得る衝突を示すブロードキャストRNG−NAKメッセージを受信するステップと、
RNG−NAKメッセージに応答して、前記WTRUが、第2のレンジング符号および第2のレンジング機会を選択するステップと、
前記WTRUが、送信電力を増大することなしに前記第2のレンジング符号を前記第2のレンジング機会内で送るステップと
を具えたことを特徴とする方法。
を具えたことを特徴とする方法。
2.前記レンジング符号および前記レンジング機会がランダムに選択されることを特徴とする実施形態1記載の方法。
3.前記ブロードキャストメッセージは、前記衝突が発生したレンジング領域識別を含むことを特徴とする実施形態1又は2に記載の方法。
4.前記レンジング領域識別は、前記衝突が発生したフレーム識別であることを特徴とする実施形態1ないし3のいずれかに記載の方法。
5.前記ブロードキャストメッセージは、フレーム内でレンジング領域割当てを一意に識別する記述子を含むことを特徴とする実施形態1ないし4のいずれかに記載の方法。
6.前記ブロードキャストメッセージは、前記衝突が発生したレンジングスロットのリストを含むことを特徴とする実施形態1ないし5のいずれかに記載の方法。
7.前記レンジングスロットは、インデックス値によって識別されることを特徴とする実施形態1ないし6のいずれかに記載の方法。
8.レンジングチャネル衝突通知が、媒体アクセス制御(MAC)制御もしくは管理メッセージ、MAC制御もしくはシグナリングヘッダ、サブヘッダ、または拡張ヘッダでシグナリングされることを特徴とする実施形態1ないし7のいずれかに記載の方法。
9.複数のレンジング領域についてのレンジング確認応答およびレンジングチャネル衝突通知が1つの制御信号内に符号化されることを特徴とする実施形態1ないし8のいずれかに記載の方法。
10.前記WTRUは固定されたM2Mデバイスであることを特徴とする実施形態1ないし9のいずれかに記載の方法。
11.前記レンジング符号のための送信電力レベルは、予め決定されることを特徴とする実施形態1ないし10のいずれかに記載の方法。
12.前記レンジング符号のための前記送信電力レベルは、以前の電力レベルに基づいて決定されることを特徴とする実施形態1ないし11のいずれかに記載の方法。
13.前記レンジング符号のための前記送信電力レベルは、所定の電力設定範囲内で調整されることを特徴とする実施形態1ないし12のいずれかに記載の方法。
14.マシンツーマシン(M2M)通信用のレンジング電力制御のための方法であって、
レンジング機会内のレンジングチャネルを復号するステップと、
衝突が検出されたという条件で、前記レンジングチャネルの衝突が発生したことを示すブロードキャストメッセージを送るステップであって、前記衝突は、前記レンジングチャネル上でレンジングエネルギーを検出することによって検出される、ステップと
を具えたことを特徴とする方法。
を具えたことを特徴とする方法。
15.基地局は、それより低いとレンジングが試みられなかったと前記基地局が仮定する第1の閾値と、それより低いとレンジングが試みられたが送信電力が不十分であったと前記基地局が仮定する第2の閾値とを使用することを特徴とする実施形態14記載の方法。
16.復号可能でない、前記第2の閾値より高い前記検出されたレンジングエネルギーは、衝突として処理されることを特徴とする実施形態14又は15に記載の方法。
17.前記基地局は、検出されたレンジング符号の電力を前記レンジングチャネル上で測定された総電力から減算することによって得られる電力に基づいて前記衝突を検出することを特徴とする実施形態14ないし16のいずれかに記載の方法。
18.前記ブロードキャストメッセージは、前記衝突が発生したレンジング領域識別を含むことを特徴とする実施形態14ないし17のいずれかに記載の方法。
19.前記レンジング領域識別は、前記衝突が発生したフレーム識別であることを特徴とする実施形態14ないし18のいずれかに記載の方法。
20.前記ブロードキャストメッセージは、フレーム内でレンジング領域割当てを一意に識別する記述子を含むことを特徴とする実施形態14ないし19のいずれかに記載の方法。
21.マシンツーマシン(M2M)通信用のレンジング電力制御を有する無線送信/受信ユニット(WTRU)であって、
第1のレンジング符号および第1のレンジング機会をランダムに選択するプロセッサと、
前記第1のレンジング符号を前記第1のレンジング機会内で送る送信機と、
前記第1のレンジング符号の起こり得る衝突を示すブロードキャストRNG−NAKメッセージを受信する受信機と
を具え、
を具え、
前記RNG−NAKメッセージに応答して、前記プロセッサは、第2のレンジング符号および第2のレンジング機会を選択し、前記送信機は、送信電力を増大することなしに前記第2のレンジング符号を前記第2のレンジング機会内で送ることを特徴とするWTRU。
上記では特徴および要素が特定の組合せで述べられているが、当業者なら、各特徴または要素を、単独で、または他の特徴および要素との任意の組合せで使用することができることを理解するであろう。さらに、本明細書に記載の方法は、コンピュータまたはプロセッサによって実行するためのコンピュータ可読媒体内に組み込まれるコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施されてもよい。コンピュータ可読媒体の例は、(有線接続または無線接続を介して伝送される)電子信号、およびコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、読取り専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスクや取外し式ディスクなど磁気媒体、光磁気媒体、ならびにCD−ROMディスクおよびデジタル多目的ディスク(DVD)など光媒体を含む。ソフトウェアに関連付けられたプロセッサを使用し、WTRU、UE、端末、基地局、RNC、または任意のホストコンピュータ内で使用するための無線周波数トランシーバを実装してもよい。
Claims (3)
- マシンツーマシン(M2M)通信に対するレンジング電力制御のための方法であって、
無線送信/受信ユニット(WTRU)が、第1のレンジング符号をランダムに選択し、および第1のレンジング機会をランダムに選択するステップと、
前記WTRUが、前記第1のレンジング符号を前記第1のレンジング機会で送るステップと、
前記WTRUが、前記第1のレンジング符号の起こり得る衝突を示すブロードキャストレンジング否定応答(RNG−NAK)メッセージを受信するステップと、
前記RNG−NAKメッセージに応答して、前記WTRUが、第2のレンジング符号をランダムに選択し、および第2のレンジング機会をランダムに選択するステップと、
前記WTRUが、送信電力を増大することなしに、前記第2のレンジング符号を前記第2のレンジング機会で送るステップと
を備えたことを特徴とする方法。 - 前記第1のレンジング符号および前記第2のレンジング符号は、別個であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ブロードキャストメッセージは、前記衝突がどこで発生したか識別するレンジング領域識別を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
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