JP2017163600A - バッテリー寿命を延長するための、データ送信を同期させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電話もサポートしているシステムにおいて無線送受信ユニットＷＴＲＵへのデータ発呼を効率的にサポートするシステムおよび方法を提供する。【解決手段】ＷＴＲＵ２２は、ダウンリンク制御チャネルで第１の信号を受信する。第１の信号は、スケジュール情報と関連づけられ、スケジュール情報に基づく、繰り返し発生する割り当てられた時間間隔において、ダウンリンク共有チャネル上でユーザデータを受信する。ＷＴＲＵは第２の信号を受信する。第２の信号に応答して、繰り返し発生する割り当てではない時間間隔でユーザデータを受信する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信分野に関し、より具体的には、無線通信システム内の無線装置の電源の最適化に関する。

無線送受信機（ＷＴＲＵ）などのバッテリー駆動の装置が、送信されてくる可能なデータをより頻繁に探すと、その装置は、より多くの電力を消費する。電話のみならずデータ送信をサポートするネットワークおよび装置において、装置がネットワークからのメッセージを探す方法は、装置が受信待ちの（ｉｎｃｏｍｉｎｇ）電話の発呼を探すのか、もしくは受信待ちのデータメッセージを探すのかで変わる。

電話に関して言うと、ユーザーは、特定の電話番号をダイヤルすると殆ど直ちに呼び出し音が聞こえる地上ネットワークに慣れている。無線環境でこの期待に答えるには、ＷＴＲＵは、ひっきりなしにネットワークを走査して、通話を申し込む人が気付く、接続確立時の遅延を最小化しなければならない。即ち、ＷＴＲＵは、ネットワークが発呼信号もしくはメッセージを送信するときと受信側のＷＴＲＵが実際に発呼信号を照合するときとの間の時間を最短化するために、受信待ちの通話についてひっきりなしにネットワークを走査しなければならない。

この構成は、電話に対しては非常に適切ではあるが、データ送信に対しては非効率的である。データ送信に関しては、呼に対するほぼ瞬時の応答を確保するのに必要な厳しい要求は、必要でない。例えば、ポケベル（ｐａｇｅｒ）および類似の装置などのＷＴＲＵにデータを送信するときは、一般的により長い遅延が許容される。しかし、かかる装置は受信待ちのデータ送信があることを示すメッセージに「リアルタイム」で応答することが一般的に期待されている。したがって、データ送信を扱うときでも場合によっては、ネットワークをかなり頻繁に走査しなければならないが、そのような場合ですら、ネットワークを走査すべき頻度は、電話を扱う場合よりも低い。

許容できる遅延量は、送信されるデータの種類およびユーザーの好みにより変わる。例えば、交通もしくは天気データなどの情報が余り頻繁に更新されない場合は、より長い遅延が許容される。ポケベルの場合は、呼び出しメッセージにユーザーが応答するまでの予期される時間遅延の観点から、妥当な応答時間を見積もることが可能である。多重ネットワーク送信（即ち、株式相場、スポーツのスコアなど）の場合は、ユーザーによっては時折更新される情報を望むので、ＷＴＲＵは、より長いバッテリー寿命を持つかもしれない。他のユーザーはバッテリー寿命に余り関心を払わないで、迅速に更新されるデータを単純に望む。頻繁な更新を望むユーザーの例としては、即時の情報更新を望む人々やＷＴＲＵを外部電源に接続している人々が挙げられる。例えば、株式相場の場合は、気ままな観察者がいて、即時の変更通知を望む。

したがって、ユーザーがメッセージに迅速に応答したいと思う場合には、応答時間は理想的には相当短くなければならないが、しかしそれでもＷＴＲＵが受信待ちの電話通話に気付くのに必要な応答時間よりもはるかに長い。

そこで、本発明の目的は、データ送信ならびに電話を効率的にサポートするための方法およびシステムを提供することを目的とする。

無線ネットワークは、ＷＴＲＵが同期スケジュールによる静止動作モードで動作することを可能にする。同期情報はＷＴＲＵにもたらされ、ＷＴＲＵがいつ静止モードになり、またいつ覚醒（ｗａｋｅ ｕｐ）してデータを検索する必要があるのかを知らせる。
具体的には、以下のようになる。
無線通信ネットワークとその中で動作するＷＴＲＵ群との間で、データの送信を同期させる方法において、いろいろなタイプのデータは、時間フレーム（５４）中の所定のタイムスロット（５６）に正確に同期した既知のスケジュールで送信される。ＷＴＲＵ群（１０１、１０２、１０３）は、データが実際に該ＷＴＲＵに送信されるとき、それぞれに割り当てられた時間幅の期間中、それらＷＴＲＵの覚醒期間を同期させ、データを検索する。これにより、無視されたフレーム数に相当する、静止状態での消費電力の減少がもたらされる。その結果、電話もサポートしているシステムにおいて、ＷＴＲＵ（１０１、１０２、１０３）へのデータ発呼を効率的にサポートして、バッテリー寿命を延長することができる。

無線通信ネットワークを示す図である。 本発明の実施の形態で使用されるフレーム構造を示すデータ図である。

本発明にしたがって、同期情報は無線送信／受信機（ＷＴＲＵ）にもたらされ、ＷＴＲＵがいつ静止モード（即ち、いつＷＴＲＵが睡眠中であるのか）になり、またいつ覚醒（ｗａｋｅ ｕｐ）してデータを検索する必要があるのかを知らせる。本発明を説明するためには、ＷＴＲＵは送信能力のみでも、受信能力のみでも、もしくは送受信能力を有するものでもよい。即ち、ＷＴＲＵは、無線環境でデータを受信および／もしくは送信できる、いかなるタイプの装置でもよい。

さて図１を参照して、１つまたは複数の基地局２１がＷＴＲＵ２２などの複数のＷＴＲＵと通信するネットワークを例示する。本発明の説明をするときには、複数のＷＴＲＵをＷＴＲＵ２２と言及する。ＷＴＲＵ２２は、説明したように、ネットワークに支持されたいくらかの装置のどれでも良い。例としては、ユーザー機器（ＵＥ）、携帯電話、ポケベル、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（商標）装置、モデム接続されたコンピュータ、あるいは無線環境で動作可能なあらゆるほかの装置が挙げられる。基地局２１は、いろいろなネットワーク監視および通信機能を果たす無線ネットワーク制御器（ＲＮＣ）２５により制御される。基地局２１は、信号処理回路３１および送信機能を有するＲＦ段３２を含む。基地局２１からの信号は、アンテナ３３および３４で例示するように、セル内もしくは送信領域内のＷＴＲＵ群に送信される。ＷＴＲＵ２２は、ＲＦ段３７および信号処理段３８を有する。基地局２１から送信された信号を受信するために、受信機能がＷＴＲＵ群のＲＦ段３７により提供される。双方向装置の場合は、ＲＦ段３２および３７は共に送信機能も受信機能も持っており、ＷＴＲＵ２２がアップリンクでデータを送信しダウンリンクで受信することを可能にする。送信は、受信よりも著しく大きな電力を必要とする一方で、静止動作の問題は、もともとダウンリンクに影響を及ぼすので、ＷＴＲＵ２２の受信機能は重要である。

本発明に従って、ＷＴＲＵ２２は、ＲＦ段３７が基地局２１からの信号を受信しているとき、制御するために信号処理回路３８を使用する。これにより、ＷＴＲＵ２２の受信機能を、主に信号が特定のＷＴＲＵ２２を対象としたデータを含んでいると予期される時間中に動作させることができる。信号がその特定のＷＴＲＵ２２を対象としたものでないときの時間の少なくともしばらくの間、ＷＴＲＵは静止し、ＷＴＲＵ２２による殆どの受信および信号処理は停止される。

ネットワークからどのような方法でデータが送信されようとも、バッテリー寿命を最大化しユーザーの要望を満足するために、ＷＴＲＵは覚醒したり睡眠に入ったりするよう同期されることが好ましい。ＷＴＲＵに供給された同期情報は、データがネットワークから配信される方法に従って供給される。即ち、ネットワークからどのような方法でデータが送信されようとも、ＷＴＲＵがいつ覚醒したり、いつ睡眠に入ったりする必要があるのかに気付くように同期情報がＷＴＲＵに供給される。

当業者には知られているように、要望に応じて、データはネットワークからいろいろな方法でＷＴＲＵに供給される。１つの実施の形態では、データはスケジュールされた送信形態で送信される。この場合、ネットワークは、いろいろなタイプの放送もしくは多重データを送信ＷＴＲＵと受信ＷＴＲＵの両方が知っている時間フレームに正確に同期した既知のスケジュールで送信する。次に、ＷＴＲＵは自らの覚醒を同期して、データが送信される事象を検索することができる。この実施の形態を第三世代携帯電話ネットワークにおいて実現するために、スケジュール情報を放送共通制御チャネル信号シグナリング（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＢＣＣＨ）ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）または専用共通制御チャネル（ＤＣＣＨ）シグナリング（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＤＣＣＨ）ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）などの共通制御チャネルにより供給することができる。ＢＣＣＨシグナリングを使用した場合、スケジュール（即ち、同期）情報は、全放送および全多重サービスに対して発信される。ＤＣＣＨシグナリングを使用した場合、受信ＷＴＲＵに特定のサービスのスケジュール情報のみが発信される。

別の実施の形態では、データは多重ネットワーク送信の形態で送信される。即ち、上記のように、あるユーザーは、バッテリーのより長い寿命のために、ただ時折更新される情報を望み、他のユーザーはバッテリーの寿命に無頓着に迅速に更新されるデータを望む。したがって、この実施の形態では、データは、バッテリー寿命対更新頻度に対するユーザーの要望に一致する速度で（データの更新がないときでも）送信される。データを高速ではあるが同期されたペースで（即ち、ユーザーにより望まれた可能な限り最高の速度で）送信し、データの変更がないときでも送信を繰り返すことにより、各々の受信ＷＴＲＵは覚醒し、ユーザーの要望に応じた異なる時間間隔でデータ検索することができる。このことは、調整可能な設定度合いを提供することにより両集団のユーザー（ならびにその中間のユーザー）の要求を満たす。

許容できる遅延量はユーザーの特定の用途によって変わるので、遅延と電力消費との間のトレードオフは、ユーザーにより異なった条件が最適となる可能性がある。したがって、短い待ち時間と低消費電力とは両立しないので、待ち時間（即ち、遅延時間）は、使用法に基づいて最適化される。このことは、ＷＴＲＵが積極的に使用されていない期間で特に重要になる。

この実施の形態を第三世代携帯電話ネットワークにおいて実現するために、一旦受信ＷＴＲＵがスケジュールされた放送またはマルチキャスト（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）送信に気付いたなら、受信ＷＴＲＵは次にフォーワードアクセスチャネル（Ｆｏｒｗａｒｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＦＡＣＨ））または、ダウンリンクシェアードチャネル（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＤＳＣＨ））上で必要に応じて送信されるサービス（即ち、スケジュールされた放送または多重送信）を受けることができる。ネットワークは、放送またはマルチキャストデータ（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｄａｔａ）を無線リンク制御トランスパレント（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）モードもしくは未確認モード（Ｕｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ Ｍｏｄｅ）で送信し、それにより、受信ＷＴＲＵは受信の必要があるかを、対話（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）することなく、またはネットワーク中で知覚されるような誤りを引き起こすことなく、自発的に判定することができる。

多重ネットワーク送信が設けられている場合の実施の形態に対する変更は、ネットワーク範囲内にある特定のＷＴＲＵが受信を確認するまでの間のみ送信することである。この変更は、送信がもはや不要になったときに停止するという長所を持っているとともに、適正に使用可能な装置に対して情報を送信するために何がしかの堅牢性を与える。この変更は、ＷＴＲＵからのアップリンク送信を必要とするという点で短所を持っており、多数のＷＴＲＵには不適切であろう。第三世代携帯電話ネットワークにおける実現に関して、代案のネットワーク確認法がいくつかある。例えば、単一の受信ＷＴＲＵがある場合、無線リンク制御確認モード（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ ｍｏｄｅ）は、確実な配信のための自動繰り返し要求機構を提供する。多重の受信ＷＴＲＵがある場合、層３の確認は、アクセス階層（Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）内の無線資源制御シグナリング（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）もしくは非アクセス階層シグナリング（Ｎｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）のトランスパレントデータ転送（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｆｅｒ）により行われる。

別の実施の形態では、ネットワークは、配信待ちのメッセージがあることを単純に送信する。すなわち、常時メッセージを送信するのではなくて、ある場合には、ＷＴＲＵにメッセージがあるということを単に通知する方がより効率的である。第三世代携帯電話ネットワークにおいては、メッセージの入手可能性は、ＢＣＣＨなどの共通制御チャネルにより認識される。メッセージを望むＷＴＲＵは次に、ネットワークからのメッセージの送信を要求する。メッセージの要求は、特定のメッセージに対するものでもよいし、このサービスに関連した１つ又は複数のメッセージを受信するためにマルチキャストサービスに登録するためのものであってもよい。この方法は、多数のＷＴＲＵが実際にそのようにできることを望むけれども、少数のＷＴＲＵのみが実際のメッセージを要求すると予想されるときには適切である。例えば、この状況は、最初の送信においてＷＴＲＵにメッセージがあることを通知する、限られた情報のみがある場合に起こる。第三世代携帯電話ネットワークにおいては、受信ＷＴＲＵは、サービスに対する要求をレイヤーアクセス階層（ｌａｙｅｒ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）もしくは非アクセス階層シグナリング（Ｎｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）により発生する。ネットワークは次に、放送スケジュール情報を発信するか、もしくはサービスの送信のために専用無線ベアラを確立する。すなわち、メッセージもしくは多重メッセージのサービスを要求するＷＴＲＵの数を知っているネットワークは、最も効率のよい送信法を決定する。もし、多数の受信者がいれば、情報のスケジュールは共通制御チャネル上で発信される。この情報は、ＦＡＣＨまたはＤＳＣＨなどの共通チャネル、およびサービスを受信するための送信時刻を認識する。もし、少数のＷＴＲＵがメッセージもしくはサービスを要求するのであれば、要求している各々のＷＴＲＵ、または、このメッセージやサービスに関連して登録された各々のＷＴＲＵに対して、専用チャネルが確立される。

次に図２を参照して、多重ＷＴＲＵへ基地局より送信される、送信手順を含む信号フレーム図を示す。上記のように、特定のＷＴＲＵ、またはメッセージやサービスに関連した一群のＷＴＲＵを対象にしたメッセージが、該特定のＷＴＲＵ、またはメッセージやサービスに関連した該一群のＷＴＲＵが覚醒してデータを検索するときに配信されるように送信内容の配信が同期される。これを達成するのに、１つの実施の形態においては、メッセージは、フレーム５４に分割され、図２に示すように７２個のフレーム５４がスーパーフレームを構成している。本発明を説明するに当たって簡便さのために、スーパーフレーム５１、５２の部分を示す。スーパーフレーム５１、５２は、繰り返す一連のスーパーフレームの一部であり、それぞれ７２個のフレームを有することに注意されたい。７２個のフレームを有するスーパーフレームは、単に一例として提示されているのであって、他の多重フレームの列であっても良いことにも留意されたい。

フレーム５４は、フレーム７１の拡張図７１Ｅに示すように、タイムスロット５６に分割される。フレーム７１などの各フレーム内のタイムスロット５６は、例えば、０〜１４と示された送信パケットを含む。各タイムスロット５６は、１つまたは複数の装置を対象にしたデータを含む。一例として、スロット６は、ＷＴＲＵ１０１のデータを、またスロット１２は、ＷＴＲＵ１０２および１０３のデータを含む。

ＷＴＲＵ１０１〜１０３は、それぞれに割り当てられた時間中にデータを受信することができるように受信を同期することが好ましい。データ受信のために固定時間幅を使用することは、一旦ＷＴＲＵに同期情報（即ち、該ＷＴＲＵを対象にした信号の特定の時間順序に関する情報）が与えられると、該ＷＴＲＵはその時間順序に同期し、そしてスーパーフレームの一部期間睡眠（即ち、静止）し続けることを意味している。静止状態中のＷＴＲＵは、殆どのまたは全てのＲＦ受信回路を停止させるので、これにより消費電力が減少する。ＷＴＲＵは、その殆どの信号処理回路も停止させることが好ましい。本実施の形態においては、消費電力の減少は、無視されたフレームの数にほぼ相当する。

一旦同期されると、ＷＴＲＵ１０１〜１０３は、それぞれのスロット期間、無線フレーム期間、もしくは送信時間間隔（ＴＴＩ）として知られている特定のインターリーブ期間に関連した多重フレームの期間のみ覚醒する。ネットワークの観点に立つと、各スーパーフレームに対して、ネットワークは、ＷＴＲＵ１０１にデータを送信する前に、フレーム７１のスロット６を待つ。

ＷＴＲＵは、必要なら、他の時刻（即ち、指定されたスロット以外）に覚醒することに注意されたい。例えば、特定の共通信号に対して覚醒する必要もある。また、ネットワークおよびＷＴＲＵは、ＷＴＲＵが覚醒して、指定されたスロット外でデータを受信することが必要な場合は、ネットワークより特定のＷＴＲＵもしくは一群のＷＴＲＵに向けて特別の「覚醒命令」信号が送信されるようになっている。

メッセージのスーパーフレーム、フレーム、およびスロットへの分割は、要望に応じて変えても良いことに注意されたい。例えば、上記の説明のように、ＷＴＲＵは少なくともスーパーフレームごとに覚醒し、少なくとも１フレームの少なくとも１スロット中にデータを検索することも考えられる。しかし、上記のように、使用者へのデータの送信は、バッテリーの寿命およびデータ更新の頻度に対する使用者の好みを満足させるよう、要望どおり実施される。したがって、特定の同期計画の時間調整は、同様に変わり得る。
一例として、同期スケジュールをネットワークのデータ配信とＷＴＲＵの該データの受信との間に送出することが可能であり、その場合、２つ以上のスーパーフレームが、ＷＴＲＵが覚醒して割り当てられたフレームおよびスロットにおいてメッセージを検索する、ＷＴＲＵの覚醒期間と次の覚醒期間との間に通過する。

本発明は好ましい実施の形態に関して詳細に説明されたが、以下の請求項の中で概説される本発明の範疇内での他の変更は、当業者にとって自明のことである。

Claims (3)

1. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において用いる方法であって、
   ダウンリンク制御チャネルで第１の信号を受信することであって、前記第１の信号は、スケジュール情報と関連づけられていることと、
   前記スケジュール情報に基づく、繰り返し発生する割り当てられた時間間隔において、ダウンリンク共有チャネル上でユーザデータを受信すること、
   第２の信号を受信すること、および
   前記第２の信号に応答して、繰り返し発生する割り当てではない時間間隔でユーザデータを受信すること
   を備えることを特徴とする方法。
2. 繰り返し発生する割り当てではない時間間隔の少なくとも一部分の間に電力消費を低減することをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記電力消費の低減は、低減電力モードでの前記ＷＴＲＵの無線周波数（ＲＦ）受信回路の動作を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。

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