JP3770797B2

JP3770797B2 - 移動通信システムのパケットデータ通信装置及び方法

Info

Publication number: JP3770797B2
Application number: JP2000568263A
Authority: JP
Inventors: ドン−ホ・チョ; セオン−スー・パク; スン−ミ・キム; ヒョン−ウー・リー
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2019-08-26
Also published as: JP2005020772A; KR100429540B1; CN1286839A; AU5530499A; JP2002524938A; WO2000013426A3; EP1055296B1; EP1055296A2; BR9906771A; US6636496B1; DE69938423T2; KR20000015422A; WO2000013426A2; CA2307341A1; CA2307341C; AU732697B2; DE69938423D1; CN1111323C; RU2216103C2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信システムの通信方法に関して、特に基地局と移動局との間のパケットデータを通信時チャンネルアクセス確率を最小化し、伝送速度を動的に変換させることができる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動通信システムでは、ランダムアクセス時の遅延を減少するためにオフセット周期のチャンネルアクセスと一つのラジオフレームに収容可能なチャンネル割り当てメッセージを使用する。割り当てられた信号チャンネルアクセスを通じてマルチメディアサービスを提供するのに必要なサービス品質情報を交換し、これを収容できる専用トラヒックチャンネルを割り当てる。
【０００３】
図１は、従来の移動通信システムにおいて基地局がアクセスを要求する移動局のためにシステム情報を知らせる放送チャンネル(broadcasting channel：以下、ＢＣＣＨ）の構造を示すものである。
同図のような構造を有するＢＣＣＨは長さ１０msの二つのラジオフレームが一対をなすが、ＢＩはこのラジオフレームを区分するもので、ＴｘＰＯＷＥＲは送信電力レベルを示すものである。ＳＦＮはスーパーフレーム番号(superframe number)で、７２個のラジオフレームを一つのスーパーフレームとして逆方向ロングコード(long code)の位相計算に必要である。ＵＰＩＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥは逆方向干渉量を、Ｗは物理層のフレーム単位別に上位フレームの始め、継続、終了を示す。ＣＲＣは媒体接近制御サブ層フレーム単位ごとに誤りを検出するためのもので、ＴＡは符号化のためのテールビット(tail bit)を示す。
【０００４】
図２は、従来のランダムアクセスチャンネルのフレーム構造を示すものである。同図は逆方向ランダムアクセスチャンネルのフレーム構造で、移動局は通話チャンネルの割り当てを要求し、あるいは少量のパケットデータを伝送するとき、このチャンネルを使用する。
図２において、Ｄはダミービットで、ＵＣは通話チャンネル割り当てを要求する信号がトラヒックであるか、または簡単なパケットデータを伝送するかを示す。ＴＮはターミネーションノード(termination node)を示すもので、このデータが基地局で処理されるかあるいは基地局制御端で処理されるかを示す。Ｓはシーケンス番号(sequence number) で、受信されたデータが重複受信されたかを確認するのに使用される。ＰＩＤは移動局を区分する識別子(Paging Identification)である。
【０００５】
図３は、従来の移動通信システムで移動局のアクセス要求に対して基地局が応答情報を伝送するための順方向アクセスチャンネルのフレーム構造である。同図において、ＰＩＤは基地局が移動局からのアクセスを受信した移動局を示す識別子である。
図４は、上記図１〜図３に示したチャンネルを用いる移動局のアクセス手続きを示す従来のアクセス手続きを示すものである。
【０００６】
同図を参照すると、移動局は基地局に同期した後、自分がアクセスするランダムアクセスチャンネル(Randam Access Channel：ＲＡＣＨ）のオフセットを獲得し、ランダムアクセスを通じてチャンネルアクセスのためのデータの伝送を試す。このとき、基地局はランダムアクセスチャンネルを通じて伝送されたデータが衝突することなく受信される場合、これを次の順方向アクセスチャンネルを通じて応答を伝送する。そして、この応答を受信した移動局は更にランダム遅延以後にチャンネルアクセスを試す。ここで、移動局は１６番スロットにデータを伝送する例を示している。
【０００７】
次の世代の無線移動通信システムは移動局のランダムアクセスに対して効率的の性能が保障可能でなければならない。前記アクセスの性能を保障するために、移動無線通信システムはアクセス要求に対する応答待機時間を最小化するのが必要である。このため、タイムスロットやラジオフレームのような基本的なアクセス単位時間を最小化するのが必要であり、アクセス時に伝送される情報量を最小化すべきである。また、多くの端末機のアクセスにより発生する端末のアクセス情報間衝突を最小化できるように最大限多くのランダムアクセスチャンネルの支援が必要である。無線マルチメディアサービスを支援するためのＤＳＡ＋＋(Dynamic Slot Assignment)のような媒体接近制御プロトコル(Medium Access Control protocol：以下、ＭＡＣプロトコル)ではチャンネルの要求は正常なスロットより小さいミニスロットの単位からなる。このようなミニスロット単位でアクセス要求を遂行する場合に伝送されうる情報の量は減少するようになり、これに対して適応するためにチャンネルアクセス時に伝送される情報はチャンネルの割り当てに必要な基本情報に制限した。
【０００８】
マルチメディアトラヒックで要求される多様なサービス品質(Quality of Service：以下、ＱｏＳ)を効率的に支援するためには無線チャンネルの動的管理が可能でなければならない。すなわち、ＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)ネットワークでの固定ビット率（Constant Bit Rate：ＣＢＲ）、実時間可変ビット率(Real Time-Variable Bit Rate：ＲＴ−ＶＢＲ）、可変ビット率(Variable Bit Rate：ＶＢＲ）、有効ビット率(Available Bit Rate：ＡＢＲ）のような多様な種類のトラヒックを支援しなければならない。このためには、ＶＢＲのような動的に変化する属性を有するトラヒックを実時間で支援できるべきなので、ＭＡＣサブ層で無線資源の管理が可能でなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
無線マルチメディアサービスのためのＭＡＣプロトコルでのチャンネルアクセスメカニズムは競争方式(contention-based)の伝送と予約方式による伝送が同時に支援されなければならない。従来の移動通信システムで提案したチャンネルアクセスメカニズムはスロットＡＬＯＨＡメカニズムにより動作する。移動端末はランダムアクセスチャンネルを通じて競争方式で信号チャンネルの割り当てを要求し、アクセスが収容されると基地局は信号チャンネルを割り当てるようになる。この場合、無線マルチメディアサービスを支援するためのアクセスの性能はランダムアクセスチャンネルの数と伝送される信号メッセージ量により検定されるが、従来の移動通信システムにおいてはランダムアクセス時の遅延を低減するためにオフセット周期のチャンネルアクセスと一つのラジオフレームに収容可能なチャンネル割り当てメッセージを使用する。割り当てられた信号チャンネルを通じてマルチメディアサービスを提供するのに必要なＱｏＳ情報を交換し、これを収容できる専用トラヒックチャンネルを割り当てる。しかし、このような従来の移動通信システムで提供されるサービスは専用トラヒックチャンネルを通じる回線モードサービスにチャンネルの追加的な割り当てのためには別途の信号メッセージの交換を要求するようになる。このようなチャンネル割り当て及び解除手続きは無線資源制御(Radio Bearer Control：ＲＢＣ）のような３層エンティティ(layer-3 entity)により処理されるので、実時間処理が難しいという問題点があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、パケットデータサービスを提供する移動通信システムで必要な多様な種類のマルチメディアサービスを支援するために、ＱｏＳを考慮したチャンネル割り当てとアクセス衝突確率を最小化することができるチャンネルアクセス方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、移動通信システムでデータ通信中に伝送されるデータ量により伝送速度を動的に制御することができる方法を提供することにある。
また本発明の目的は、移動通信システムで基地局が特定チャンネルを通じてランダムアクセスに必要な状態情報を伝送することができる方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、移動通信システムで移動局がチャンネルアクセス時衝突を最小化することができる装置及び方法を提供することにある。
さらに本発明は、移動通信システムでデータ通信中に伝送されるデータ量により伝送速度を動的に制御することができる装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
上記の目的を達成するために本発明は、移動通信システムにおける移動局と基地局との間のチャンネルアクセス制御方法であって、実時間に変更されるチャンネルコードの使用有無を表示する状態情報を含む放送チャンネルフレームを生成する過程と、前記基地局が一定時間周期で前記放送チャンネルフレームを伝送する過程と、前記移動局が前記一定時間周期で前記放送チャンネルフレームを受信する過程と、前記移動局が前記受信された放送チャンネルフレーム情報から使用可能なチャンネルコードを選択する過程と、前記移動局がアクセス確率Ｐを計算し、Ｐ＜ RANDOM(0,1) なる関係が成立するか否かを決定する過程と、前記関係が成立すると、前記移動局がチャンネル割り当て要求メッセージを生成する過程と、前記移動局が前記チャンネル割り当て要求メッセージをランダムアクセスチャンネルを通じて伝送する過程と、前記ランダムアクセスチャンネルを通じてチャンネル割り当て要求メッセージが受信されるとき、前記基地局が前記移動局によって選択されたチャンネルコードを設定して順方向アクセスチャンネルを通じて伝送する過程とからなることを特徴とする移動通信システムのチャンネルアクセス制御方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施例において、符号分割多重接続(Code Division Multiple Access：以下、ＣＤＭＡ)方式の移動通信システムでパケットデータサービスを行うとき、チャンネルの状態情報の伝送、移動局のアクセス確率の制御、動的なチャンネル管理などを通じてより効率的のマルチメディアサービスを提供する。すなわち、本発明の実施例では移動通信システムのＭＡＣサブ層上でパケットデータサービスをするとき、基地局がＢＣＣＨを通じてチャンネル情報を知らせ、アクセス確率を制御する方法により多様なマルチメディアサービスを効率的に提供する。
【００１４】
本発明の実施例の説明に先立って、移動通信システムの基地局及び移動局の構成は一般的構成を使用するものとする。すなわち、基地局及び移動局のハードウェア的構成は、公知の移動通信システムの基地局及び移動局のハードウェア構成と同一で、これに対する説明は省略する。
【００１５】
ＢＣＣＨを通じてシステム情報、ランダムアクセスが可能なコードの番号、そして移動局のページングＩＤ(Paging ID：ＰＩＤ）などが伝送される。図５は本発明の実施例によるＢＣＣＨのフレーム構造を示す図で、ＢＣＣＨフレームに記載された各フィールドの意味は次のようである。
ＣＩ(Channel Indicator)は１０msのＢＣＣＨラジオフレーム内に広帯域ＣＤＭＡシステムにおけるＢＣＣＨ１、ＢＣＣＨ２、及びＰＣＨ(Paging Channel)情報が含まれていることを知らせる識別子である。このＢＣＣＨのフレーム内に移動局のページングのためのＰＩＤが含まれないと、このＣＩは００や０１の値を有するようになる。ここで、ＣＩが００であればＢＣＣＨ１で、０１であればＢＣＣＨ２で、１ＸであればＰＣＨであると仮定する。
【００１６】
ＴｘＰＯＷＥＲは伝送端の送信電力レベルを知らせる。
ＳＦＮ（Super Frame Number)は、逆方向ロングコードの位相計算及びスーパフレーム同期に使用するシステムフレーム番号を示す。
ＵＩＰ(Uplink Interference Power)は、セクタ別最新逆方向リンクの干渉量測定値を示す。
Ｗは分解及び組立を表示するビットで、１層のフレーム単位別に逆方向フレームの始め、継続、終了を示す。
ＢＣＣＨ＿ＤＡＴＡはシステムのパラメータ情報を含む。
ＰＵ(Paged User)は、基地局により該当フレームで呼び出される端末の数を示す。
ＰＩＤは、伝送情報と関連した呼または移動局を識別するための識別子の値を示す。
【００１７】
ＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯは該当基地局で使用可能なトラヒックチャンネル（０−２５５）の使用可否を知らせる状態情報である。
ＰＡＤはＭＡＣフレームの長さを固定長さに維持するために使用する。
ＣＲＣはＭＡＣサブ層フレーム単位ごとに誤り検出符号を付加して誤り検出を遂行し、その結果を基にして上位階層の再伝送プロトコルで再伝送可否を判断するようになる。
ＴＡは、畳み込みコード(convolutional code)のためのテールビットを示す。
【００１８】
前記移動局は基地局から図５に示したようにＢＣＣＨフレームを受信して使用可能チャンネルに対する情報を確認し、使用可能ランダムアクセスチャンネルを通じて基地局にトラヒック伝送のための専用チャンネルの割り当てを要求するようになる。また、移動局はランダムアクセス手続きを通じて使用者データを伝送することにより非連結形データサービスを支援することもできる。図６は、本発明の実施例によるランダムアクセス手続きと非連結形サービスの支援のためのランダムアクセスチャンネルのフレーム構造を示す。
【００１９】
図６を参照すると、移動局がランダムアクセスを試す場合、伝送データが使用者情報であるか制御情報であるかをＵ／Ｃ(User Traffic/ Control Traffic)フィールドに記録する。また、基地局側のターミネーション識別情報とＭＡＣＳＤＵの継続可否を示す情報、そしてフレームの重複受信を防止するためのフレーム番号を記録する。そして、チャンネルの割り当て要求のような制御情報を伝送する場合、ＮＲ(Necessary Rate)フィールドとＡＲ(Additional Rate)フィールドを追加的に指定しなければならない。このＮＲフィールドには移動局が基地局にデータ伝送のために必ず割り当てられるべきチャンネル伝送速度を１６Kbps単位で指定する。また、ＡＲフィールドには可変帯域割り当てのために追加的に割り当てられるチャンネル伝送速度を指定する。もし、移動局がＮＲとＡＲフィールドの値を０に設定すれば、１６Kbpsのチャンネルのみを要求する場合なので追加的割り当ては考慮しない。
【００２０】
そして、非連結形データ伝送の場合にはＵ／Ｃフィールドを使用者データに設定し、ＮＲとＡＲフィールドは使用しない。順方向は制御情報で使用されるＣ／Ｒ(Command/ Responce)フィールドは現在基地局から移動局に伝送される制御情報が移動局の要求に対する応答であるか、あるいは新たな命令であるかを識別する識別子として使用される。制御情報が応答情報の場合にはＮＲフィールドの値が移動局が要求した値と同一になり、ＡＲフィールドの値は基地局が実質的に割り当てられる値に設定される。
【００２１】
基地局からチャンネル割り当てに対する応答を受信すれば、移動局は該当チャンネルにデータの伝送を遂行するようになる。マルチメディアサービスのためには、可変ビットの伝送を支援しなければならないし、このために本発明の実施例によるＭＡＣプロトコルではＡ／Ｄ(Add/Drop)フィールドとＡＲフィールドを用いて、追加的チャンネルの割り当て及び解除が動的に行われるようにした。図７は、本発明の実施例によりデータ伝送のためのフレーム構造を示すものである。
【００２２】
同図において、現在割り当てられたチャンネル帯域に対して伝送速度の変更を遂行する場合、ＡＲフィールドにより指示されるチャンネル帯域だけをＡ／Ｄフィールドの値により追加割り当て、または解除するようになる。この場合、基地局と移動局との間のチャンネル追加及び解除に対する確認のためにＣ／ＲフィールドとＳＮ(Sequence Number)フィールドを使用するようになる。
図５のようなＢＣＣＨフレーム構造、図６のようなアクセスチャンネルフレーム構造、及び図８のようなデータ伝送フレーム構造を用いて移動通信システムの移動局と基地局との間の通信動作を説明する。
【００２３】
図８は、本発明の実施例による移動局のチャンネルアクセス決定手続きを示す流れ図である。
同図を参照すれば、移動局は上記図５のような構造を有するＢＣＣＨフレームデータを受信すれば、ステップ１１１でＢＣＣＨのＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯを検査して使用可能なアクセスチャンネルのコード数Ｎをカウントする。以後、移動局はステップ１１３でカウントされたＮ個の使用可能コードのうちアクセスするコードを選択した後、ステップ１１５でアクセス確率Ｐを求める。このとき、アクセス確率はＰ＝１−Ｎ／全体チャンネルの数により求められる。この移動局はアクセス確率Ｐを得た後、ステップ１１７でチャンネルアクセスを試し、チャンネルアクセスが行われるとステップ１１９で指定されたコードを通じてチャンネルアクセス要求を伝送する。
【００２４】
まず、移動局は活性化状態で基地局から放送情報を連続的に受信することによりシステムの状況に適応するようになる。このとき、この基地局がＢＣＣＨを通じて伝送する情報にはシステムパラメータ、ページング端末の識別子ＰＩＤ、そして該当基地局内のチャンネルに対する使用可能可否を表示するＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯなどが含まれる。すると、移動局はこのＢＣＣＨの情報を受信してシステムパラメータをシステム運用に適用する。このとき、ＢＣＣＨのフレームデータに自分のＰＩＤがページングフィールドに含まれていると、ネットワークからページングが発生することなので、該当する移動局はチャンネルアクセスを試し始めるようになる。そして、このページングに対して移動局がチャンネル割り当てを要求するときにはトラヒックを処理するための帯域がわからないので、移動局は必須割り当て帯域と付加的割り当て帯域を示すＮＲフィールドとＡＲフィールドを０に設定するようになる。
【００２５】
したがって、この移動局は基地局から伝送されるＢＣＣＨのＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯに基づいて使用可能コードの数とコード値を獲得し、使用可能なコードの中で自分が使用するコードをランダムに選択する。そして、移動局が発呼によるチャンネルアクセスが要求される場合には端末のアクセス確率値の計算を通じて実際アクセス可否を決定する。もし、アクセス確率値によりアクセスが拒否されると、前記移動局は再びＢＣＣＨを通じてチャンネルコード選択過程を繰り返すようになる。
【００２６】
図９は、本発明の実施例による移動局のチャンネルアクセス動作を示す図である。
同図を参照すると、ステップ２００のチャンネルアクセス待機状態でＢＣＣＨのフレームデータが受信されると、移動局はステップ２１１で前記受信されたＢＣＣＨのフレームデータから使用可能コードの位置と個数をカウントした後、ステップ２１３で該当端末のページングデータが存在し、あるいは伝送データが存在するかどうかを検査する。このとき、ページングデータが存在する場合（すなわち、図５のようにＢＣＣＨフレームでＰＩＤに自分のＩＤが指定されている場合）、この移動局はステップ２１５で図６のようなアクセスチャンネルフレームのＮＲ及びＡＲフィールドを０に設定し、ステップ２１７で図６に示したようなアクセスチャンネルフレームを構成して伝送し、基地局から応答メッセージの受信時間を検査するための応答待機タイマーを駆動する。以後、ステップ２１９及びステップ２２１を遂行して応答待機タイマー駆動周期内に基地局から応答メッセージが受信されたかを検査し、該当周期内に応答メッセージが受信されないと、前記ステップ２２１に戻って更に実行する。しかし、ステップ２２１で応答メッセージが前記応答待機タイマーに設定された時間内に受信されると、ステップ２３５に進行してチャンネルの伝送速度(transmission rate)を決定した後、ステップ２５０のデータ伝送状態に遷移する。
【００２７】
そして、ステップ２１３で伝送するデータが存在すると、ステップ２２３でトラヒック別チャンネル要求量を計算し、図６のようなアクセスチャンネルフレームのＮＲとＡＲフィールドの値を決定する。そして、移動局はステップ２２５で移動局のアクセス確率を計算した後、ステップ２２７でアクセス許容有無を検査する。このとき、前記ステップ２２７でアクセスが許容されると、ステップ２２９で図６のような構造を有するアクセスチャンネルフレームを構成して伝送し、応答タイマーを駆動する。以後、ステップ２３１及びステップ２３３を遂行して応答待機タイマー駆動周期内に応答メッセージが受信されるかを検査し、該当周期内に応答メッセージが受信されないと、ステップ２１１に戻る。しかし、ステップ２３３で応答メッセージが前記応答待機タイマーに設定された時間内に受信されると、ステップ２３５に進行してチャンネルの伝送速度を決定した後、ステップ２５０のデータ伝送状態に遷移する。
【００２８】
上記したように移動局がチャンネルアクセス手続きを遂行するとき、チャンネル割り当て要求を伝送した後、応答待機タイマーを駆動し、応答メッセージの受信を待機するようになる。このとき、応答待機タイマーが超過するまでチャンネルアクセスに対する応答メッセージを受信しないと、チャンネル割り当て要求手続きを再遂行するようになる。そして、応答タイマー周期内に応答メッセージを受信すると、移動局は該当コードを通じる伝送速度を決定し、データ伝送を遂行するようになる。
【００２９】
図１０は、本発明の実施例による移動局でのデータ伝送手続きを示す流れ図である。
同図を参照すると、ステップ３００のデータ伝送状態で移動局はステップ３１１でデータ受信有無を検査し、データが受信されるとステップ３１３で伝送速度の変更要求があったかどうかを検査する。このとき、伝送速度の変更要求があれば、移動局はステップ３１５で伝送速度を指定された値に設定する。しかし、ステップ３１１でデータフレームが受信されず、またはステップ３１３で伝送速度の変更要求がなく、あるいはステップ３１５を遂行した後、移動局はステップ３１７でトラヒックキュー(traffic queue)の状態を検査する。以後、移動局はステップ３１９で前記トラヒックキューの状態にしたがって追加的のチャンネル割り当てまたは解除が必要であるかどうかを検査する。このとき、追加的チャンネルの割り当てや解除が必要な場合には前記移動局はステップ３２１で図７のようなデータ伝送フレームのＡ／ＤとＡＲフィールドの値を設定し、Ｃ／Ｒフィールドを命令に設定し、そうでない場合にはステップ３２３で図７のようなデータ伝送フレームのＡ／ＤとＡＲフィールドを０に設定する。このステップ３２１またはステップ３２３を遂行した後、移動局はステップ３２５で図７のようなデータ伝送フレームを構成した後に伝送し、ステップ３２７でデータの送受信が完了すると、移動局はステップ３５０でチャンネルアクセス待機状態に遷移する。
【００３０】
上記のように、移動局は基地局から信号及びデータを受信すると、チャンネル速度の変更が必要であるかどうかを検査し、チャンネル速度の変更が必要な場合には指定された値にチャンネル速度を変更するようになる。移動局が自分のトラヒックキューの状態を点検してチャンネルの追加割り当て及び解除が必要であるかどうかを検査するようになる。伝送のためのキュー制御はＣＢＲ、ＲＴ−ＶＢＲ、ＶＢＲ及びＡＢＲのような多様なトラヒック特性を支援できるようにトラヒックの属性に合うようにキュー制御を遂行し、トラヒックキューの大きさはチャンネルの伝送速度により調整される。ＶＢＲとＡＢＲトラヒックのバッファキューが一定の大きさ以上に増加するようになると、チャンネルの追加割り当てを要求し、空き(empty)状態で一定時間維持されると、チャンネルの段階的の解除を要求する。このチャンネルの追加割り当てが必要であれば、Ａ／Ｄ、ＡＲ、及びＣ／Ｒフィールド値を設定し、データフレームを伝送するようになる。もし、追加割り当てが必要でない場合にはＡ／ＤフィールドとＡＲフィールドを０に設定することにより速度が変更されない。
【００３１】
図１１は、本発明の実施例により基地局が移動局の要求にしたがってページング、チャンネル割り当て、及び伝送動作を遂行する過程を示す流れ図である。
図１１を参照すると、ステップ４００の基地局活性化状態で基地局はステップ４１１で無線資源管理テーブル及びチャンネルＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯを初期化した後、ステップ４１３で移動局に伝送するメッセージの発生を待機し、あるいは移動局からの信号及びデータ到着を待機し、１０ms単位でＢＣＣＨを通じて上記図５のような構造を有するシステム及びチャンネルＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯの伝送を遂行する。このＢＣＣＨフレームを伝送した後、基地局はステップ４１５で要求された命令を検査する。このとき、基地局はステップ４１５で命令を分析した結果、ページング要求であれば、ステップ４１７で図５のようなＢＣＣＨフレームのＰＩＤフィールドで移動局に対応するＩＤを記録して該当端末のページングを表示し、ＰＵフィールドの値を増加させた後、上記ステップ４１３に戻る。
【００３２】
そして、ステップ４１５で要求された命令を分析した結果、チャンネル割り当て要求命令であれば、基地局はステップ４１９でチャンネル割り当て要求命令がページングされた移動局で要求した命令であるかを検査する。このとき、チャンネル割り当て要求命令が移動局で要求された場合であれば、基地局はステップ４２１でネットワークで要求された無線資源を割り当てる。しかし、ステップ４１９で基地局でのチャンネル割り当て要求であり、あるいはステップ４２１を遂行した後、基地局はステップ４２３で要求されたチャンネルが使用可能であるかを検査する。このとき、要求されたチャンネルが使用可能状態でないと、基地局はステップ４２５で使用可能資源を基準として要求された無線資源を設定した後、ステップ４２７で設定された無線資源の収容が可能であるかどうかを検査する。このとき、ステップ４２３で要求チャンネルが使用可能状態であり、あるいはステップ４２７で収容可能な状態であれば、基地局はステップ４２９でＮＡフィールドとＡＲフィールドの値を設定し、無線資源テーブル情報を更新した後、ステップ４３１でチャンネル割り当て応答メッセージを伝送し、ステップ４１３に進行してチャンネル割り当て要求動作を終了する。
【００３３】
また、ステップ４１５で要求された命令が伝送要求命令であれば、基地局はステップ４３３で伝送速度の変更が必要であるかどうかを検査する。このとき、伝送速度の変更が必要でない場合、基地局はステップ４３３にデータをラジオフレームを通じて伝送し、ステップ４１３に進行する。しかし、ステップ４３３で速度変更が必要な場合に基地局はステップ４３５でデータキューを検査して伝送速度の変更必要の可否を検査し、ステップ４３７で使用可能資源に基づいて伝送速度を検査し、ステップ４３９で無線資源管理テーブルを更新した後、ステップ４４１でデータをラジオフレームを通じて伝送し、ステップ４１３に戻る。
【００３４】
図１１に示したように、基地局は移動局のチャンネル割り当て要求やネットワークからの移動局ページング要求に対して無線資源テーブルに基づいて無線チャンネル割り当て及び解除を遂行するようになる。このとき、このＢＣＣＨに含まれるチャンネルのＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯは無線資源テーブルの情報を基にする。この無線チャンネルの高速伝送支援は基本伝送速度を支援する多数のコードを統合して一つの伝送を支援するように割り当てる。この場合、伝送で実際使用するコードは移動局がチャンネルアクセスで使用するコード値と同一であり、追加割り当て帯域に対しては割り当てられた容量だけ無線資源テーブルの使用可能コード状態を変更することにより、伝送容量を調整するようになる。この基地局はＢＣＣＨを通じて１０ms単位で図５のようなシステムパラメータとページング情報、チャンネルのＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯを移動局に放送するようになる。そして、移動局のページングのためにはＢＣＣＨに該当端末のＰＩＤを表示して伝送した後、応答待機タイマーを駆動し、ページングされた移動局からのチャンネル割り当て要求を待つ。応答待機タイマーが超過すると、基地局は移動局に対するページングを再び遂行するようになる。
【００３５】
基地局がチャンネル割り当て要求を受信すると、チャンネル割り当てを要求する移動局がページングされた移動局であるかを確認する。このとき、チャンネル割り当て要求命令がページングメッセージに対する応答で受信されたと、この基地局はネットワークから要求されたＱｏＳを満足可能なように無線資源を割り当てるようになる。しかし、ページングに対する応答でない場合にはこの基地局は移動局のチャンネル要求から無線資源の要求量に対する無線資源の割り当て可能の可否を判断する。この無線資源の要求が十分に収容されない場合、基地局は移動局から要求された無線資源の量を調整してチャンネルを割り当て、これを移動局に伝送する。もし、移動局の無線資源要求を収容できない場合、基地局は移動局のチャンネル割り当て要求を無視し、何らの動作を行わない。
【００３６】
そして、データ伝送状態で基地局はトラヒックキューに対する検査と移動局からの速度変更要求により伝送チャンネルの速度を再調整できる。この伝送チャンネルの速度調整は無線資源テーブルの情報を基にしてチャンネル帯域割り当てを調整することで可能になる。
【００３７】
図１２は、本発明の実施例により基地局と移動局との間にランダムアクセス及びデータ伝送動作の手続きを示す図である。
同図を参照すると、基地局は各実時間に更新されるチャンネルコードに対するＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯをＢＣＣＨを通じて連続的に伝送する。すると、移動局は基地局から伝送されるＢＣＣＨを受信してページング端末情報、チャンネルＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯなどに基づいてアクセスを試す。ＢＣＣＨの情報にはシステムの運営に関する主なパラメータが含まれ、移動局のページングのためにＰＩＤ値を通じて自分のページング可否を確認する。また、ＢＣＣＨの情報のうち、各チャンネルのＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯは２５６個のチャンネルに対して使用可能可否を判断するようになる。移動局が使用可能コードを識別すれば、ランダム遅延後使用可能コードのうちいずれか一つを選択してチャンネル割り当て要求メッセージを伝送することにより、ランダムアクセスを始めるようになる。
【００３８】
基地局は移動局からランダムアクセスチャンネルを通じてチャンネルアクセス要求メッセージを受信すれば、デコーディング過程を経てデータ情報を取り出す。このとき、この基地局はシステムの使用可能チャンネルが十分なので、移動局のチャンネル要求を収容可能な場合、次のスロット周期で移動局に順方向リンクの制御情報を伝送するが、この順方向リンクの制御情報はチャンネル割り当てに関係する情報を含む。なお、基地局はＢＣＣＨフレームに含まれるチャンネルのＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯに前記割り当てられたコードが使用中であることを示す。もし、移動局のチャンネル割り当て要求を基地局が収容することができない場合、この基地局は移動局のチャンネル割り当て要求を無視し、要求されたチャンネルに対応するＢＣＣＨフレームのチャンネルＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯを使用可能状態に維持する。
【００３９】
移動局は基地局からチャンネル割り当てに対する応答を受信すると、応答メッセージに含まれるチャンネル伝送速度に合うように該当チャンネルの速度を決定するようになる。もし、移動局が一定時間の間、応答メッセージを受信しない場合には衝突が発生すると見なし、ランダム遅延後チャンネルアクセスを再び試す。このとき、チャンネルアクセスを再び試すとき、移動局はランダムアクセス時に使用するコードと同一のコード値を使用してデータフレームの伝送を遂行するようになる。そして、データフレームの伝送過程で移動局と基地局は必要にしたがって伝送チャンネルの追加的割り当て及びチャンネル解除が可能なので、動的なチャンネル管理が可能である。
【００４０】
上記のように、移動通信システムのＭＡＣサブ層上でマルチメディアをサービスする動作に対して説明する。
第１に、各端末はマルチメディアサービスで使用される多様なトラヒッククラスの特性及び要求事項が満たされなければならないし、マルチメディアトラヒックはＣＢＲ、ＲＴ−ＶＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲなどに区分されうる。ＣＢＲ及びＲＴ−ＶＢＲトラヒックは一定水準以下のセル損失及び誤りを許すが、遅延には敏感な特性を有する。したがって、帯域幅割り当てにおいてＣＢＲはサービス中には固定されたデータ伝送ビット率を持つので、最高値(peak rate)を満足させなければならない。また、ＲＴ−ＶＢＲは実時間性を有し、サービス中に変化する可変データ伝送ビット率を有するので、平均値(mean rate)を保障するべきである。ＡＢＲはトラヒック遅延に対する制約はないが、トラヒックの損失や誤りを許さない。
【００４１】
このような各トラヒックの特性に合うように音声の場合には８KbpsのＰＣＭコーディングを仮定し、ＡＢＲトラヒックは平均伝送速度が２．４KbpsのＶＢＲのパケットデータ伝送を仮定する。ＲＴ−ＶＢＲやＶＢＲトラヒックには高速区間の伝送速度が低速区間の４倍で、平均伝送速度が８Kbpsの動映像トラヒックを考慮する。各移動局のチャンネル割り当て要求は１０msの単一ラジオフレームに伝送され、メッセージの生成、エンコーディング及びデコーディング、無線資源管理などのメッセージ処理にかかる時間は２．５ms以内に仮定する。
【００４２】
また、音声とデータが混在するチャンネル環境における本発明の実施例による方法の伝送性能を分析するために、音声トラヒックはＣＢＲトラヒックにマッピング、データはＡＢＲトラヒックにマッピングする。このとき、移動局は音声またはデータサービスのうちいずれか一つのみを支援し、データサービス端末と音声サービス端末の数は同じであると仮定する。
【００４３】
データ伝送はトラヒックチャンネルを通じる伝送とパケットチャンネルを通じる伝送を考慮できる。制限されたチャンネルをデータ移動局と音声移動局が互いに共有しながら伝送を遂行する場合、データサービスのためのチャンネルの使用効率が回線方式よりはパケット方式が優れる。データ移動局がパケットチャンネルを通じるデータ伝送を遂行する場合にはＣＢＲトラヒックに対して相対的に多くの使用可能チャンネルが割り当てられるので、移動局の数が増加するほど音声トラヒックのブロッキング率の側面で優秀な性能を示す。本発明の実施例による方法ではこのようなパケット伝送の長所を収容し、ここにパケット伝送のためのチャンネルアクセス過程における衝突確率を減少するために移動局のアクセス確率の適用と逆方向チャンネルに対するＳＴＡＴＵＳＩＮＦＯ放送などのメカニズムを加えた。これにより、本発明の実施例による方法では移動局の増加による音声トラヒックに対するブロッキング率が相対的に低く現れるようになる。
【００４４】
第２に、同一の環境におけるデータフレームに対する遅延特性を調べると、回線方式のデータ伝送はパケット方式の伝送よりは相対的に低いチャンネル効率を有する。したがって、移動局の数が増加すると、データトラヒックに対する平均遅延は急な増加を示す。移動局の増加によりチャンネル上のトラヒック密度が１に近接するほど、本発明の実施例は優秀な性能を示す。これは、データ伝送のためのチャンネルアクセス過程においての平均遅延時間の側面で本発明の実施例はＮＴＴでの方案より衝突による再び試し回数が相対的に減少して優れた性能を奏するからである。
【００４５】
第３に、動映像のように可変帯域を有する実時間トラヒックはＮＴＴＤｏＣｏＭｏのＷ−ＣＤＭＡより提案が可変トラヒックに対してよく適応する。ＶＢＲトラヒックの伝送においてはピーク伝送速度が支援可能なようにチャンネルを割り当てなければならない。このため、ピーク伝送速度を基にしてチャンネル帯域を割り当てることができるが、この方法は一部のバースト区間のために残りの区間での帯域浪費をもたらすようになる。したがって、大部分はＶＢＲ電送で平均電送率に基づいて帯域を割り当て、バースト電送に対しては追加帯域を割り当てる方法を使用するようになる。Ｗ−ＣＤＭＡでは追加帯域割り当てのために現在使用中のチャンネルに対する追加帯域割り当て要求を信号チャンネルを通じて伝送するようになり、本発明の実施例ではトラヒック伝送時に該当フィールドを設定することにより、追加的の帯域割り当てが可能である。
【００４６】
第４に、本発明の実施例はＷ−ＣＤＭＡよりＣＢＲのブロッキング率、ＲＴ−ＶＢＲの処理率及びＡＢＲの遅延などの側面で優れる性能を示す。このような性能の差は主に端末のチャンネルアクセスによる呼のブロッキングに因る。本発明の実施例では使用可能チャンネルをすべてアクセスチャンネルで使用できるようにすることにより、チャンネルアクセス時の衝突確率を最小化し、使用可能チャンネルの数が減少する場合には端末のアクセス確率を通じて衝突を最小化する。これにより、ＣＢＲトラヒックのブロッキング確率が相対的に低くなる。また、提案された方法は優先順位スケジュールを通じてＲＴ−ＶＢＲトラヒックの性能保障のためにＡＢＲトラヒックの伝送量を調整することで、実時間伝送を保障できるようにする。このようなチャンネルの専用はバースト区間におけるＲＴ−ＶＢＲトラヒックに対する実時間要求を満たさせ得るので、優秀な性能を保障するようになる。なお、ＲＴ−ＶＢＲのノンバースト(non-burst)区間では待機中のＡＢＲトラヒックを伝送することにより、ＡＢＲトラヒックの遅延が急速に増加することを防止することができる。
【００４７】
上述したように本発明は、パケットデータサービスを提供する移動通信システムにおいて、移動局がアクセス時に必要とする情報を基地局がＢＣＣＨを通じて予め知らせて移動局の衝突確率を最小にし、サービス中にデータ伝送ビット率を変化させうるメカニズムを提供して多様なトラヒック特性を有するマルチメディアサービスのサービス品質を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局でセル内にあるすべての移動局にシステム情報を知らせる放送チャンネルのフレーム構造を示す図である。
【図２】移動局が基地局にアクセスするためのランダムアクセスチャンネルのフレーム構造を示す図である。
【図３】基地局がセル内の移動局を呼び出し、または移動局のアクセスに対する応答を伝送するための順方向アクセスチャンネルのフレーム構造を示す図である。
【図４】移動局が基地局にアクセスを要求する手続きを示す図である。
【図５】本発明の実施例により基地局がセル内にあるすべての移動局にシステム情報以外にチャンネルコード情報を知らせるための放送チャンネルのフレーム構造を示す図である。
【図６】本発明の実施例により移動局がアクセスを試し、または非連結形サービスのデータを伝送するためのランダムアクセスチャンネルのフレーム構造を示す図である。
【図７】本発明の実施例によりサービス中にチャンネルを追加し、または解除する機能を支援するためのデータ伝送チャンネルのフレーム構造を示す図である。
【図８】本発明の実施例により放送チャンネルのチャンネル状態情報とアクセス確率に基づいてアクセス試しの可否を決める移動局のアクセスチャンネル決定手続きを示す図である。
【図９】本発明の実施例により移動局のチャンネルアクセス手続きを示す図である。
【図１０】本発明の実施例によりアクセスが成功した後の移動局でデータを伝送する手続きを示す図である。
【図１１】本発明の実施例により放送チャンネルを通じてシステム情報と使用可能なチャンネルの情報を知らせ、順方向アクセスチャンネルに呼出情報と移動局のアクセスが成功したことを知らせており、データ伝送チャンネルを通じてチャンネルを追加するか、あるいは解除するかを決める基地局の動作手続きを示す図である。
【図１２】本発明の実施例により放送チャンネルを通じて使用可能なチャンネルコード情報を知らせるときのランダムアクセス手続きを示す図である。

Claims

移動通信システムにおける移動局と基地局との間のチャンネルアクセス制御方法であって、
前記基地局が実時間に変更されるチャンネルコードの使用有無を表示する状態情報を含む放送チャンネルフレームを一定時間周期で伝送する過程と、
前記移動局が前記一定時間周期で前記放送チャンネルフレームを受信する過程と、
前記移動局が前記受信された放送チャンネルフレームの状態情報を検査して使用可能なチャンネルコードがあるとき、使用可能なチャンネルコードのうちいずれか一つを選択する過程と、
前記移動局が前記使用可能なチャンネルコードの数に基づきアクセス確率Ｐを計算してランダム数RANDOM(0,1)と比較して前記選択されたチャンネルコードを用いた信号伝送をするか否かを判断する過程と、
信号伝送を許容することに判断されると、前記移動局がチャンネル割り当て要求メッセージを前記移動局が選択したチャンネルコードのアクセスチャネルを通じて前記基地局に伝送する過程と、
前記移動局が選択したチャンネルコードのランダムアクセスチャンネルを通じてチャンネル割り当て要求メッセージが受信されると、前記基地局が前記移動局チャンネル割り当て要求メッセージを伝送する過程とからなることを特徴とする移動通信システムのチャンネルアクセス制御方法。
前記基地局から伝送される放送チャンネルフレームの情報が、放送チャンネルの識別子、該当フレームでページングされる移動局の数、ページングされた移動局の識別子、使用可能なトラヒックチャンネルのチャンネルコードの使用状態を表示する情報を含む請求項１記載の移動通信システムのチャンネルアクセス制御方法。
全体チャンネルコードの使用状態を表示する状態情報を含んでおり、一定周期で放送される放送チャンネルフレーム情報を前記放送チャンネルを通じて受信する放送チャンネル受信機と、
前記受信される放送チャンネルフレーム情報を分析してチャンネルアクセスが必要であるか否かを判断し、チャンネルアクセスの必要時、前記受信される放送チャンネルフレーム情報を検査して使用可能なチャンネルコードがあるとき、使用可能なチャンネルコードのうちいずれか一つを選択してチャンネル割り当て要求メッセージを生成し、前記使用可能なチャンネルコードの数に基づきアクセス確率Ｐを計算してランダム数RANDOM(0,1)と比較して信号を伝送するか否かを判断し、前記信号伝送が許容されることに判断されると、前記選択されたチャンネルコードを用いて前記チャンネル割り当て要求メッセージを送信するランダムアクセスチャンネル送信機と、
前記チャンネル割り当て要求メッセージを伝送した順方向アクセスチャンネルを通じて受信されるチャンネル割り当て及び伝送速度に対する情報を受信する順方向アクセスチャンネル受信機とから構成されることを特徴とする符号分割多重接続通信システムの移動局のチャンネルアクセス制御装置。
基地局がチャンネルコードの使用状態を表示する状態情報を含む放送チャンネルフレームを生成して放送チャンネルを通じて伝送する符号分割多重接続通信システムの移動局のチャンネルアクセス制御方法において、
一定時間周期で前記放送チャンネルフレームを受信する過程と、
前記基地局から受信される前記放送チャンネルフレームの状態情報を検査して使用可能なチャンネルコードがあるとき、使用可能なチャンネルコードの個数をカウントする過程と、
伝送するデータが存在するとき、前記使用可能なチャンネルコードのうちいずれか一つを選択する過程と、
前記選択されたチャンネルコードを含むチャンネル割り当て要求メッセージを生成する過程と、
前記カウントされた使用可能なチャンネルコードの個数に基づきアクセス確率Ｐを計算し、Ｐ＜ランダム数RANDOM(0,1)なる関係が成立するか否かを判断する過程と、
前記関係が成立することに判断されると、前記選択されたチャンネルコードのアクセスチャンネルを通じて前記チャンネル割り当て要求メッセージを前記基地局に伝送する過程とからなることを特徴とする符号分割多重接続通信システムの移動局のチャンネルアクセス制御方法。
伝送されるデータ量を分析して現在サービスを遂行する移動局によりチャンネルの追加や解除要求に関する情報を含むデータフレームを前記基地局に伝送する過程を更に含み、
これによって前記基地局が前記移動局から受信されたデータフレームを分析してチャンネル付加や解除要求情報をフレームが含むときにチャンネルを追加しまたは解除し、応答を含むデータフレームを前記移動局に伝送することを特徴とする請求項４記載の符号分割多重接続通信システムの移動局のチャンネルアクセス制御方法。