JP3947657B2 - マルチ・ステーション・ネットワークにおけるルーティング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはセルラ・ネットワークにおける移動局間における、臨時の即ち適用的メッセージ・ルーティングを利用した、マルチ・ステーション・ネットワーク内部のルーティング伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述のようなセルラ・システムは、２つの主要な系統、即ち、時分割二重化（ＴＤＤ）システムおよび周波数分割二重化（ＦＤＤ）システム、またはこれら２つの二重化方法の混成から成る。ＴＤＤシステムでは、基地局および移動局は、順次のタイム・スロットにおける送信および受信によって二重化即ち双方向通信を達成し、一方ＦＤＤ二重化では、異なる周波数帯域で送信および受信を行なうことによってこれを達成する。
【０００３】
理想的な電気通信システムでは、所与の経路をカバーするために用いる送信電力を最少に抑える。多数の加入者に応対する無線電気通信システムでは、適用的送信方法を利用することができる。この場合、情報は発信局から宛先局まで多数の局即ちノード間で中継される。かかる方法の一例が、国際特許出願第ＷＯ９６／１９８８７号に記載されており、その内容はこの言及により本願にも含まれるものとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の種類のシステムでは、最も効率的な通信方法は、単一の比較的電力の大きなホップを用いるよりはむしろ、より長い経路を多数のより小さいホップに分解する方がよいことが示されている。しかしながら、かかるシステムにおいて、大きな処理オーバーヘッドを生ずることなく、効率的なデータ・ルーティングを行なうのは、並大抵のことではない。
【０００５】
本発明の目的は、この問題に対処することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の移動局および複数の基地局から成るセルラ無線通信システムにおいて移動局間でデータを中継する方法を提供する。この方法は、各基地局から、当該基地局の通信範囲内において同期送信を行なうステップであって、該同期送信が通信範囲内における基地局から移動局への同報データの送信のための同報制御チャネルを規定するステップと、通信範囲内にある移動局において同期送信を受信し、同報制御チャネル、および移動局が互いにプローブ・データを送信可能な少なくとも１つの発呼チャネルを規定するデータを抽出するステップであって、移動局がプローブ・データを用いて、他の移動局の使用可能性に関する接続性情報を得るステップとから成る。
【０００７】
基地局から移動局に送信される同報データは、基地局を識別する情報、および基地局において利用可能な容量に関する情報を含むことができる。
移動局は、発呼チャネルを利用してプローブ信号を他の移動局に同報することができ、各移動局からのプローブ信号は、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、および他の局に対する経路損失に関する情報を含む。
【０００８】
好ましくは、発呼チャネル上で他の移動局からプローブ信号を受信した移動局は、その中の情報を利用して、他の移動局に関する接続性データを発生する。
同期送信は、好ましくは、移動局がそれらの間でメッセージ・データを中継するために使用可能な少なくとも１つのトラフィック・チャネルを規定する。
【０００９】
好ましくは、基地局からの同期送信は、比較的高い電力および比較的低いデータ・レートで行われ、トラフィック・チャネル上で移動局間で送信されるメッセージ・データは比較的低い電力および比較的高いデータ・レートで送信される。
【００１０】
本発明の方法では、高電力、低データ・レート送信が、広い面積の通信範囲を有する基地局によって行われ、これらの送信は、同期およびその他の情報を直接セル（基地局の通信範囲）内の移動局に同報するために用いられる。移動局は比較的低い電力で動作するので、セル内部で発信元移動局から基地局への高速データ・サービスの返送を支援するために移動局間でメッセージ・データを中継し合う必要がある。また、移動局を介するメッセージ・データ中継は、基地局からセル内の移動局に高速データ・サービスを提供し、これらのサービスをセル周辺まで効果的に拡大するためにも用いられる。
【００１１】
移動局が同期送信および同報データを受信すると、この情報を利用して、移動局が互いに双方向処理を行なうために使用可能な特定のタイム・スロットおよび周波数、即ち、「発呼チャネル」（ランダム・アクセス・チャネルまたはＯＲＡＣＨとも呼ぶ）を突き止める。
【００１２】
移動局は、発呼チャネル上において、いわゆる同報プローブ・メッセージを送信する。このメッセージは、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、および経路損失データというような数個のパラメータを含む。この情報によって、近隣移動局から同報プローブ・メッセージを受信した移動局は、当該近隣局に対するローカル接続性指標を得ることができる。各移動局は、各近隣局毎に、ローカル接続性指標のリストを維持している。この近隣局リストは、各移動局が送出する同報プローブ・メッセージの中に含まれるので、近隣局リストを含む同報プローブ・メッセージを受信すると、移動局は、２ホップ先までの他の移動局に対するローカル接続性情報を得ることができる。
【００１３】
また、移動局は、それらのプローブ・メッセージに傾斜情報も含ませる。傾斜情報は、特定の宛先局に多数のリレー・リンクを介してデータを送信する場合の累積コストを表す。コスト関数を用いて、個々の宛先に対する傾斜を計算する。この関数は、指定の宛先局に到達するまでに必要な累積電力、リレー・リンク上での資源利用、必要なリレー数等のような、多数のパラメータに依存する。各移動局は、宛先局のアイデンティティ（ＩＤ）・データを含む近隣局からのプローブを受信する毎に、個々の宛先局に関連する傾斜を更新する。各移動局毎に他のあらゆる移動局に対する傾斜情報を処理し維持することは実用的ではないので、移動局は基地局からの同期および同報送信を用いて、それらが位置する通信範囲の基地局を識別し、これらの基地局に対する傾斜を生成する。これによって、傾斜を生成する宛先数が大幅に減少する。何故なら、通常所与の移動局は１つまたは少数の基地局によってカバーされるに過ぎないからである。
【００１４】
基地局から受信した同期および同報情報は、移動局がリレー・モードにおいて相互間でメッセージ・データを転送するために使用可能なタイム・スロットおよび周波数を規定するために用いられる。これらのタイム・スロットおよび周波数のことを、専用トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）と呼ぶ。
【００１５】
チャネルの同期および資源は、基地局へのリレー・リンクを一層効率的に設定するために、本発明の方法にしたがって移動局によって用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、主に、いわゆるＯＤＭＡ（機会分割多元接続）技法をセルラ・ワイヤレス通信システムにおいて利用し、かかるシステムの性能向上を図ることを目的とする。したがって、このシステムは、セル内において移動局が直接基地局と通信する従来のセルラ・システム、およびいずれの基地局および移動局もそれらの間でメッセージを中継することによって互いに通信する必要がない完全なＯＤＭＡシステムとの間の混成である。
【００１７】
本発明の基本的な通話プロセスは、以下のように纏めることができる。
移動局ＭＳAが基地局に対して発呼したい場合。
１．発呼側の移動局ＭＳAは、最初に発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で通知をその近隣局に送り、それに戻る傾斜（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を発生し始めることをこれらに知らせる。すると、ＭＳAと同じ基地局の通信範囲（基地局からの同期および同報送信をモニタすることによって確立される）内にある全ての局は、基地局がＭＳAへの経路を見つけるために用いる、ＭＳAへのルーティング傾斜を発生し始める。
２．発呼側移動局ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照し、それをカバーする基地局への最良のルートを決定した後、発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で呼設定プローブ・メッセージをその近隣局ＭＳBの１つに送る。呼設定プローブは、要求ベアラ信号品質（ＱｏＳ）（インターネットのようなサービス種、およびメッセージ遅延要件）の詳細、および当該呼に対する移動局によるスループットを含む。これは、近隣局がその呼にどれだけの資源を予約するかを決定する。
３．近隣局ＭＳBは、発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で、ＭＳBおよびＭＳA間の接続に機会駆動トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）のどのチャネルを用いることができるかについての詳細を含む、承認プローブ・メッセージによって応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、以降の呼維持通信全てにＯＤＴＣＨを用いる。
４．同じ手順が、ＭＳBおよびそれが選択した近隣局ＭＳCの１つとの間で実行され、次いでＭＳCからその最良の近隣局に対して実行される。傾斜は、基地局に到達するまで、局間を辿られて行き、呼設定情報は基地局に渡される。
５．呼設定情報（要求情報）は、基地局によってＲＲＣ（無線資源制御部）に渡され、コア・ネットワークと交渉する。コア・ネットワークは、セキュリティおよび請求書発行の目的のため、およびネットワーク資源の設定のために、移動局ＭＳAの認証を与える。ネットワークによって呼が許可された場合、移動局からネットワークまでの中継リンクが事実上確立されたことになる。
６．次に、基地局は、移動局ＭＳAに戻る中継リンクを確立しなければならない。移動局ＭＳAは最初に発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で通知をその近隣局に送り、それに戻る傾斜を発生し始めることをこれらに知らせるので、基地局は、これらの傾斜が到達するのをタイムアウトＴroutewaitの間待つ。タイムアウトＴroutewaitの後、基地局ノードＢの傾斜テーブルを調べ、ＯＤＭＡ移動局ＭＳAに対する適当な接続を求める。基地局ノードＢが、移動局ＭＳCが移動局ＭＳAとの通信に最良の近隣局であると認めた場合、ＭＳCと順方向中継リンク・ベアラ確立手順を開始する。
７．同じ手順は、ＭＳC−ＭＳB間、およびＭＳBからＭＳAにおいて繰り返される。
８．一旦基地局からＭＳAへの順方向中継リンクが割り当てられたなら、ＯＤＭＡルートが確立され、データおよびその他のネットワーク・システム情報を交換することが許される。
９．一旦呼が終了すると、ＭＳAはそのプローブから、他の移動局に対するそれへの傾斜を発生する要求を除去する。
【００１８】
ネットワークが移動局ＭＳAに発呼したい場合。
１．移動局は基地局の同期および同報の送信をモニタする。ある移動局が、一方の基地局の通信範囲から他方に移動したことを検出した場合、基地局に位置更新を送る。これは、基地局への直接送信として、または中継を介して送られる短いメッセージとして行なうことができる。位置情報は、それを受信した基地局によって、移動局をカバーする基地局を追跡するためにネットワークが用いる中央移動局位置データベースに送られる。
２．ネットワークが移動局に発呼したい場合、ネットワークは中央移動局位置データベースを参照し、どの基地局が当該移動局をカバーしているのか判断する。次に、ネットワーク・コントローラはこれらの基地局に移動局を呼び出すように命令する。
３．移動局は、基地局からの同報情報をモニタする。ある移動局が呼出し信号を聴取した場合、受信したプローブの発信元である基地局に発呼することによって応答する。次に、移動局はその近隣局に、それに戻る傾斜を発生し始めることを知らせ、前述のように、移動局発呼手順で基地局との呼を開始する。
４．呼出しを送り、オプションとして応答メッセージを直接または中継によって受信した後、基地局は、タイムアウトＴwaitrouteの間待ち、呼び出された移動局からそれら自体への経路を集めるのに十分な時間を確保する。
５．残りの手順は、移動局が発呼する際に用いるものと同一である。
【００１９】
尚、前述の手順は、呼設定手順を呼び出す際にネットワークからの呼出しメッセージを用いることを除いて、移動局が発信する場合と殆ど同じであることを注記しておく。
【００２０】
本明細書では、以下の略語および用語を用いることとする。
ＡＲＱ 自動反復要求
ＢＣＣＨ 同報制御チャネル
ＢＣＨ 同報チャネル
Ｃ 制御−
ＣＣ 呼制御
ＣＣＣＨ 共通制御チャネル
ＣＣＨ 制御チャネル
ＣＣＴｒＣＨ 符号化複合トランスポート・チャネル
ＣＮ コア・ネットワーク
ＣＲＣ 巡回冗長検査
ＤＣ 専用制御（ＳＡＰ）
ＤＣＡ 動的チャネル割り当て
ＤＣＣＨ 専用制御チャネル
ＤＣＨ 専用チャネル
ＤＬ ダウンリンク
ＤＲＮＣ ドリフト無線ネットワーク・コントローラ
ＤＳＣＨ ダウンリンク共有チャネル
ＤＴＣＨ 専用トラフィック・チャネル
ＦＡＣＨ 順方向リンク・アクセス・チャネル
ＦＡＵＳＣＨ 高速アップリング・シグナリング・チャネル
ＦＣＳ フレーム・チェック・シーケンス
ＦＤＤ 周波数分割二重化
ＧＣ 全体制御（ＳＡＰ）
ＨＯ ハンドオーバー
ＩＴＵ 国際電気通信連合
ｋｂｐｓ 毎秒キロ・ビット
Ｌ１ レイヤ１（物理レイヤ）
Ｌ２ レイヤ２（データ・リンク・レイヤ）
Ｌ３ レイヤ３（ネットワーク・レイヤ）
ＬＡＣ リンク・アクセス制御
ＬＡＩ 位置区域識別
ＭＡＣ 中間アクセス制御
ＭＭ 移動性管理
Ｎｔ 通知（ＳＡＰ）
ＯＣＣＣＨ ＯＤＭＡ共通制御チャネル
ＯＤＣＣＨ ＯＤＭＡ専用制御チャネル
ＯＤＣＨ ＯＤＭＡ専用チャネル
ＯＤＭＡ 機会駆動多元接続
ＯＲＡＣＨ ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル
ＯＤＴＣＨ ＯＤＭＡ専用トラフィック・チャネル
ＰＣＣＨ 呼出し制御チャネル
ＰＣＨ 呼出しチャネル
ＰＤＵ プロトコル・データ・ユニット
ＰＨＹ 物理レイヤ
ＰｈｙＣＨ 物理チャネル
ＲＡＣＨ ランダム・アクセス・チャネル
ＲＬＣ 無線リンク制御
ＲＮＣ 無線ネットワーク・コントローラ
ＲＮＳ 無線ネットワーク・サブシステム
ＲＮＴＩ 無線ネットワーク一時的識別
ＲＲＣ 無線資源制御
ＳＡＰ サービス・アクセス・ポイント
ＳＣＣＨ 同期制御チャネル
ＳＣＨ 同期チャネル
ＳＤＵ サービス・データ・ユニット
ＳＲＮＣ サービス提供無線ネットワーク・コントローラ
ＳＲＮＳ サービス提供ネットワーク・サブシステム
ＴＣＨ トラフィック・チャネル
ＴＤＤ 時分割二重化
ＴＦＣＩ トランスポート・フォーマット結合指標
ＴＦＩ トランスポート・フォーマット指標
ＴＭＳＩ 一時的移動局加入者識別
ＴＰＣ 送信電力制御
Ｕ− ユーザ−
ＵＥ ユーザ機器
ＵＥＲ ＯＤＭＡ中継動作が可能化されているユーザ機器
ＵＬ アップリンク
ＵＭＴＳ ユニバーサル移動局電気通信システム
ＵＲＡ ＵＴＲＡＮ登録区域
ＵＴＲＡ ＵＭＴＳ地上無線アクセス
ＵＴＲＡＮ ＵＴＭＳ地上無線アクセス・ネットワーク
トランスポート・チャネル
トランスポート・チャネルは大きく次の２グループに分類される。
【００２１】
・共通チャネル（特定のＵＥにアドレスする際に、ＵＥのインバンド識別が必要となる）
・専用チャネル（物理チャネル、即ち、ＦＤＤではコードおよび周波数、ＴＤＤではコード、タイム・スロットおよび周波数によってＵＥを識別する）
共通トランスポート・チャネル・タイプには次のものがある。
ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）
例えば、初期アクセスまたはリアルタイムではない専用制御またはトラフィック・データのような、比較的少量のデータ送信に用いられる、競合に基づくアップリンク・チャネル。
ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル（ＯＲＡＣＨ）
リレーリンクにおいて用いられる競合に基づくチャネル。
順方向アクセス・チャネル（ＦＡＣＨ）
比較的少量のデータ送信に用いられる閉ループ電力制御のない共通ダウンリンク・チャネル。
ダウンリンク共有チャネル（ＤＳＣＨ）
専用制御またはトラフィック・データを搬送する数個のＵＥによって共有されるダウンリンク・チャネル。
同報チャネル（ＢＣＨ）
システム情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チャネル。
同期チャネル（ＳＣＨ）
ＴＤＤモードにおいて同期情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チャネル。
【００２２】
尚、ＳＣＨトランスポート・チャネルはＴＤＤモードにのみ定義されていることを注記しておく。ＦＤＤモードでは、同期チャネルは物理チャネルとして定義される。しかしながら、このチャネルは、先に定義したＳＣＨトランスポート・チャネルと混同しないようにしなければならない。
呼出しチャネル（ＰＣＨ）
効率的なＵＥスリープ・モード手順を可能にする、制御情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チャネル。現在識別されている情報タイプは、呼出しおよび通知である。他の使用として、ＢＣＣＨ情報の変更のＵＴＲＡＮ通知をあげることができる。
専用トランスポート・チャネル・タイプには次のものがある。
専用チャネル（ＤＣＨ）
アップリンクまたはダウンリンクにおいて用いられる１つのＵＥに専用のチャネル。
高速アップリンク・シグナリング・チャネル（ＦＡＵＳＣＨ）
ＦＡＣＨと共に専用チャネルを割り当てるために用いられるアップリンク・チャネル。
ＯＤＭＡ専用チャネル（ＯＤＣＨ）
リレーリンクにおいて用いられる１つのＵＥに専用のチャネル。
論理チャネル
ＭＡＣレイヤは、論理チャネル上でデータ転送サービスを提供する。ＭＡＣが提供する異なる種類のデータ転送サービスに対して、１組の論理チャネル・タイプが定義される。各論理チャネル・タイプは、どのタイプの情報が転送されるかによって定義される。
【００２３】
論理チャネルは大きく次の２つのグループに分類される。
・制御チャネル（制御面情報の転送のため）
・トラフィック・チャネル（ユーザ面情報の転送のため）
論理チャネル・タイプの構成を図１に示す。
制御チャネル
制御チャネルは、制御面情報の転送にのみ用いられる。
同期制御チャネル（ＳＣＣＨ）
ＴＤＤ動作の場合に同期情報（セルＩＤ、オプションの情報）を同報するためのダウンリンク・チャネル。
同報制御チャネル（ＢＣＣＨ）
システム制御情報を同報するためのダウンリンク・チャネル
呼出し制御チャネル（ＰＣＣＨ）
呼出し情報を転送するダウンリンク・チャネル。このチャネルが用いられるのは、ネットワークが、ＵＥの位置セルを知らないとき、またはＵＥが（ＵＥスリープ・モード手順を利用する）セル接続状態にあるときである。
共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）
ネットワークおよびＵＥ間で制御情報を送信する双方向チャネル。このチャネルは、ネットワークとのＲＲＣ接続を有さないＵＥによって共通に用いられる。専用制御チャネル（ＤＣＣＨ）
ＵＥおよびネットワーク間で専用制御情報を送信する二点間双方向チャネル。このチャネルは、ＲＲＣ接続設定手順によって確立される。
ＯＤＭＡ共通制御チャネル（ＯＣＣＣＨ）
ＵＥ間で制御情報を送信する双方向チャネル。
ＯＤＭＡ専用制御チャネル（ＯＤＣＣＨ）
ＵＥ間で専用制御情報を送信する二点間双方向チャネル。このチャネルは、ＲＲＣ接続設定手順によって確立される。
トラフィック・チャネル
トラフィック・チャネルは、ユーザ面情報の転送にのみ用いられる。
専用トラフィック・チャネル（ＤＴＣＨ）
専用トラフィック・チャネル（ＤＴＣＨ）は、ユーザ情報の転送のための、１つのＵＥに専用の二点間チャネルである。ＤＴＣＨはアップリンクおよびダウンリンク双方に存在することができる。
ＯＤＭＡ専用トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）
ＯＤＭＡ専用トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）は、ＵＥ間でのユーザ情報の転送のための、１つのＵＥに専用の二点間チャネルである。ＯＤＴＣＨはリレーリンク内に存在する。
１．ランダム・アクセス・チャネル（群）（ＲＡＣＨ）は次の特徴を有する。
【００２４】
・アップリンクのみに存在する。
・データ・フィールドが制限されている。正確な許容ビット数はＦＦＳである。
【００２５】
・衝突の危険性。
・オープン・ループ電力制御。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
２．ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル（群）（ＯＲＡＣＨ）は次の特徴を有する。
【００２６】
・ＴＤＤモードでのみ用いられる（ＦＤＤはＦＦＳ用である）。
・リレーリンク内に存在する。
・衝突の危険性。
【００２７】
・オープン・ループ電力制御。
・タイミング先取り制御を行なわない。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
３．順方向アクセス・チャネル（群）（ＦＡＣＨ）は次の特徴を有する。
【００２８】
・ダウンリンクのみに存在する。
・ビーム形成を用いることが可能。
・低速電力制御を用いることが可能。
【００２９】
・レートを迅速に変更可能（各１０ｍｓ）。
・高速電力制御ができない。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
４．同報チャネル（ＢＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３０】
・ダウンリンクのみに存在する。
・低い固定ビット・レート。
・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。
５．呼出しチャネル（ＰＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３１】
・ダウンリンクのみに存在する。
・スリープ・モード手順が可能。
・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。
６．同期チャネル（ＳＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３２】
・ＴＤＤおよびダウンリンクのみに存在する。
・低い固定ビット・レート。
・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。
７．ダウンリンク共有チャネル（チャネル群）（ＤＳＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３３】
・ダウンリンクのみに存在する。
・ビーム形成を用いることができる。
・低速電力制御を用いることができる。
【００３４】
・専用チャネル（群）を伴う場合、高速電力制御を用いることができる。
・セル全体に同報することができる。
・他のチャネル（ＤＣＨまたはＤＳＣＨ制御チャネル）上でのシグナリングに基づいて、宛先ＵＥの暗示的な識別を行なうことができる。
８．ＤＳＣＨ制御チャネルは次の特徴を有する。
【００３５】
・ダウンリンクのみに存在する。
・ビーム形成を用いることができる。
・低速電力制御を用いることができる。
【００３６】
・高速電力制御ができない。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
ゲートウェイ ＵＥR／シード
ＴＤＤまたはＦＤＤモードのいずれかを用いてＵＴＲＡＮとも通信するＯＤＭＡリレー・ノード。
ＯＤＭＡリレー・ノード
ＯＤＭＡプロトコルを用いて中継することができる、ＵＥRまたはシードのような、リレー・デバイス。
リレー
別のユーザに対して情報の受信および送信が可能なデバイス。
中継
ＵＥRによって実行されるような、別のユーザに対して情報を受信および送信するプロセス。
リレーリンク
リレーリンクは、２つのＯＤＭＡリレー・ノード間の通信ラインである。
ルート・リレー
通信の発信元または宛先のいずれかとなるＯＤＭＡリレー・ノード。
シード
ネットワーク・オペレータによって配置され、一般に固定され、常に電力を投入され、ディスプレイ／キーパッドを有さない、ＯＤＭＡリレー・ノード。
ユーザ機器リレー（ＵＥR）
リレー動作が可能であり、情報を発信または受信することができるＵＥ。
【００３７】
【実施例】
本発明の目的は、標準的な時分割二重化（ＴＤＤ）システムおよびＴＤＤ／ＦＤＤ（周波数分割二重化）システム双方において、移動局発信（ＭＯ）および移動局終端（ＭＴ）ルーティングを行なう方法およびシステムを提供することである。
【００３８】
したがって、本発明によれば、ＴＤＤおよびＦＤＤを用いる移動局ならびに基地局間における中継技術を統合化する方法を提供する。本発明は、南アフリカ特許第９５／１０７８９号に記載されているような、適用的臨時ルーティング技術（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ａｄ ｈｏｃ ｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を利用し、南アフリカ特許第９８／６８８２号に記載されている電力適応化の概念、および南アフリカ特許第９８／４８９１号に記載されているようなルーティング技術を用いる。これらの特許の内容は、この言及により本願にも含まれるものとする。
【００３９】
実際には、本発明は、前述の特許に開示されているシステムの混成化により、南アフリカ特許第９８／１８３５号に記載されている方法論の改善または実現を図るものである。南アフリカ特許第９８／１８３５号の内容は、この言及により本願にも含まれるものとする。この特許文書はセルラ構造に関し、複数の基地局がそれらの間に利用可能な資源が少ない領域を有する場合に、移動局による中継を用いてこれらの領域に資源を供給することによって容量を増大させ、性能の向上を図る。
【００４０】
ネットワーク内の移動局（移動無線局）が基地局との間で情報またはデータを中継するルートまたは方法を得るために、それらの電力および送信を探査し適合化させ、ある数の近隣局を集合化する。この探査は適応的に行われ、南アフリカ特許第９８／４８９１号に記載されているように、他の局からのフィードバックに基づいて、電力レベル、探査率、および探査間隔を設定する。
【００４１】
この特許では、傾斜を発生する方法も記載されており、近隣局間で、ネットワーク内の種々の宛先への電力量または経路品質に関する情報を処理することから成る。
【００４２】
この特許では、ノード「Ｂ」と呼ばれる基地局が傾斜を発見しなければならない主要ルートである、セルラ構造に技術を拡大する。これは、ルーティングを非常に簡略化する。何故なら、提供側移動局がその情報の大部分を基地局との間でルーティングするので、移動局がしなければならないのは、基地局即ちノード「Ｂ」に対する傾斜を発生することだけであるからである。これは、特許第９８／４８９１号に記載されている方法を簡略化したものである。その出願では、マルチ・ホップを基本としてあらゆるノード間に完全なメッシュ・ルーティングがある。したがって、セルラ環境においては、移動局はその通常のアイドル環境において基地局に対する傾斜を探査し収集するだけでよい。このアイドル探査プロセスの間、十分な近隣局が収集され、少なくとも１つの基地局への傾斜を発見することができ、更に好ましくは冗長なルーティングを可能にすることもできる。
【００４３】
本発明は、特に、機会駆動多元接続（ＯＤＭＡ）システムに適用するものである。かかるシステムでは、「近隣局の収集」を用いてネットワーク内部におけるルーティング・プロセスを実行する。近隣局の収集とは、ＯＤＭＡリレー・ノードのローカル接続性を、背景プローブ・メッセージの使用によって評価するプロセスである。この近隣局情報は、近隣局テーブルに格納される。また、近隣局メッセージから傾斜テーブルも得られるが、これらは端末間接続性を評価する際に用いられる。傾斜は、実際には、伝搬条件、ホップ数、およびその他のシステム・パラメータに関する、個々の経路上でのルーティング・メッセージのコスト関数である。実際には、各移動局は少なくとも１つの傾斜をノードＢに対して有し、あらゆる呼設定手順を実行可能であり、経路の獲得が可能でなければならない。
【００４４】
従来のセル電話通信基盤内に機会駆動多元接続を実現する最も簡単な方法は、基地局に移動局と同じ機能を実行させることによって、近隣局を探査し収集し、移動局と同じ機構に従うことによって、単純なルーティング方法の使用を可能にすることである。この場合、基地局ノードはネットワーク内の他のいずれのノードとも同一のように見えるが、それに対してルートされるか、あるいはセルの領域内にある他のあらゆるノードからそれに傾斜が収集されるという１つの規定がある。これを可能にするために、基地局は時分割二重化で動作し、探査を実行し、移動局が行なうのと同じ方法で同じチャネルのモニタリングを行なえるようにしなければならない。この発呼チャネルを用いる方法は、南アフリカ特許第９８／４８９１号に更に詳しく記載されている。
【００４５】
南アフリカ特許第９８／１８３５号に記載されているように、基地局が時分割二重化モードで動作する場合、呼出し機能によって、基地局はあらゆる特定の移動局にも送信および発呼し、トラフィックの送信を開始することができる。加えて、基地局は、種々の遠隔局と同期を取り、これらにタイム・スロットおよび送信間隔を定義させることによって、それらのローカル・クロックの一層効果的な同期および資源使用の効率化を図った送信を可能にすることができる。基地局はこの時間同期情報を、例えば、発呼チャネルまたは専用同報チャネル上で同報し、これはネットワーク内または特定の基地局の領域内の全ての遠隔局によってモニタされる。これによって、移動局または遠隔局は、どの基地局がこれらをカバーしているのか特定することができ、更にそれら自体を基地局に対して同期化すると共に互いに同期化することができる。図１に示すように、基地局同報の通信範囲、および低データ・レート通信範囲はセル全体をカバーし、一方より高速の資源の領域は、南アフリカ特許第９８／１８３５号に記載されている方法論を用いて、セルの一部のみをカバーする。
【００４６】
ＯＤＭＡの一実施態様は、ＯＤＭＡ探査機構およびＴＤＤ通信基盤内に構築された手順の全てを有するＴＤＤシステムを用いることであろう。この実施態様により、同期や呼出しメッセージのようなシステム情報が、標準的なＴＤＤシステムから容易に得られるようになる。移動局発信・終端ＯＤＭＡ呼設定手順、ならびに位置更新手順について以下に説明する。
【００４７】
ＯＤＭＡの目的の１つは、データ通信範囲の範囲を拡大し、例えば、音声通信範囲のためにＴＤＤおよびＦＤＤによって提供されるそれを一致させることである。この概念の簡略図を図２に示す。
【００４８】
図２に示す例は、３Ｇ ＴＤＤにおけるＯＤＭＡおよび一体化ＴＤＤ／ＯＤＭＡ通信基盤を用いて、いかにしてデータ・サービス通信範囲を提供することができるかという概念を示す。この図は、背景システムが直接ＯＤＭＡの使用によって、拡大データ通信範囲を提供することができるという状況を示す。
【００４９】
以下に、移動局の発呼について説明する。これは、典型的な加入者が、例えば、番号をダイアルするかあるいは固定ネットワークにおける特定のアドレスを指定することによって、発呼しようとしている状況から成る。これは、基地局、および基地局を通じて固定通信基盤によって特定の宛先まで、接続を設定する必要がある。これは、本質的に２段階手順から成る。まず、図３に示すように、ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）呼要求が基地局に対して出される。その後、基地局における容量に関して資源が一旦割り当てられると、ＶＡＦＡＣＨまたはアクセス許可チャネルを用いて応答が返送される。
【００５０】
これを移動局から基地局に中継し、更にネットワークに中継するプロセスを図４に示す。図４において、ＩＤ３は発信側であり、ＩＤ２で識別される基地局への最良の傾斜を発見するためにその経路テーブルを参照し、ＯＲＡＣＨメッセージ即ち送信をＩＤ２に送る。ＩＤ２は、しかるべく応答して受信を承認し、それをＩＤ１に転送する。ＩＤ１は、そこから基地局まで最良の傾斜を有する。同様に、ＩＤ１は、メッセージを基地局に送る。この段階で、基地局はメッセージをＲＮＣ、即ち、無線ネットワーク・コントローラに送る。すると、無線ネットワーク・コントローラはこの特定の要求のためにチャネルを基地局に割り当て、こうして固定通信基盤において効果的に資源を予約する。次に、基地局は多リレー・ホップによって、要求を出した移動局に情報を返送し、順方向および逆方向リンク割り当てを与える。このプロセスにおいて、ＩＤ２およびＩＤ１は中継資源を確保しておくことができ、基地局およびネットワーク・コントローラが行なうように、それら自身でＩＤ３のために一時的に中継資源を予約する。あるいは、リレーは機会に応じて用いられるので、ＩＤ１およびＩＤ２以外のＩＤを用いてデータをＩＤ３から基地局に中継することも可能である。
【００５１】
移動局が３Ｇにおいて開始した呼設定手順は、多数の手順から成り、かかる手順の１つが無線資源制御である。
この説明では、呼設定手順を簡略化し、基本的なＯＤＭＡ呼手順の説明を簡単にする（図３参照）。
【００５２】
呼設定手順は、３つの基本動作から成ることが示されている。最初の動作は、呼設定要求であり、ＲＡＣＨ（ランダム・アクセス・チャネル）上で行われ、その結果直接割当メッセージが得られ、ＦＡＣＨ（順方向アクセス制御チャネル）上で受信される。直接割当メッセージは、ＴＣＨ（トラフィック・チャネル）およびＳＡＣＣＨ（低速関連制御チャネル）を無線リンクに用いる際の詳細を含む。しかしながら、ＯＤＭＡリレー・システムでは、呼設定は、ルートを決定するために用いられる各移動局と交渉しなければならない。
【００５３】
いずれの呼設定手順が実行される前にも、全てのＯＤＭＡ移動局は探査機構を実行し近隣局を収集し終えている。一旦十分な探査を実行したなら、メッセージをノードＢに送信することができる。このような典型的な呼設定手順を図４に示す。尚、純粋なＴＤＤシステムでは、呼出しメッセージおよび同期メッセージはコアＴＤＤ通信基盤から容易に得られることを注記しておく。
【００５４】
図４に示すコア設定手順について、以下に簡潔に説明する。
１０．ＭＳAは、ネットワーク内のどこかにある別の移動局に通話することを決定し、そのためにＭＯ呼設定要求を行なう。
１１．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢへの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラ品質（ＱｏＳ）およびスループットの詳細を含む。
１２．ＭＳBは、接続に使用可能な「機会駆動トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）」チャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
１３．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳC、およびＭＳC−ノードＢ間で実行される。
１４．呼設定プリミティブがＲＲＣ（無線資源コントローラ）上で渡され、認証等を行なうコア・ネットワークと交渉する。呼が許可されると、順方向リレーリンクを確立する必要がある。
１５．タイムアウトＴroutewaitの後、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な接続を求める。ノードＢは、移動局ＭＳCがＯＤＭＡノードＭＳAとの通信に最良の近隣局であることを発見し、順方向リレーリンク・ベアラ確立手順をＭＳCと開始する。
１６．同じ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
１７．一旦ＭＳAへの順方向リレーリンクが割り当てられると、ＯＤＭＡ経路が確立され、データおよびそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
【００５５】
上述の手順は、移動局開始呼設定手順について説明したものである。以下に、固定通信基盤におけるユーザが移動局ユーザに連絡を取る、即ち、発呼しようとする際の、移動局終端呼設定手順について説明する。
【００５６】
移動局終端呼設定の場合、図５に示す簡略化した例のようなプロセスを行なう。
殆どの電気通信システムでは、いずれの移動局の呼出しでも、３重の拡大位置区域にわたって呼出しメッセージをまとめることによって管理される。これらの位置区域とは、最後に知ったセル、最後の位置区域、そして最終的には広域呼出しを有するネットワーク全体である。ＯＤＭＡでは、全てのユーザに対する傾斜は、常に処理されるとは限らず、そのまま保持されるため、その結果、あらゆるＯＤＭＡノードがネットワーク内の他のあらゆる移動局に対する傾斜の広域経路テーブルを維持することになり、実用的でない。したがって、移動局終端呼設定手順におけるこのルーティングの問題を克服するために、移動局を最初に呼び出し、宛先の移動局までの順方向リレーリンク経路を計算させる。タイムアウトＴwaitrouteを用いてソース・ノードＢまでの経路を収集するのに十分な時間を与える。この機構を用いると、呼設定手順は、図６を参照して以下に説明する手順に従う。
【００５７】
尚、呼の手順は、ネットワークからの呼出しメッセージを用いてこの呼設定手順を呼び出すことを除いて、移動局開始の場合と殆ど同一であることを注記しておく。
１．ＩＤ００３を呼び出し、ＭＯ呼設定要求を用いてノードＢとの呼を設定するように要求する。
２．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢまでの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラＱｏＳおよびスループットの詳細を含む。
３．ＭＳBは、接続に使用可能なＯＤＴＣＨチャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
４．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳC、およびＭＳC−ノードＢ間で実行される。
５．呼設定プリミティブがＲＲＣ（無線資源コントローラ）上で渡され、認証等を行なうコア・ネットワークと交渉する。呼が許可されると、順方向リレーリンクを確立する必要がある。
６．タイムアウトＴroutewaitの後、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な接続を求める。ノードＢは、移動局ＭＳCがＯＤＭＡノードＭＳAとの通信に最良の近隣局であることを発見し、順方向リレーリンク・ベアラ確立手順をＭＳCと開始する。
７．同じ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
【００５８】
一旦ＭＳAへの順方向リレーリンクが割り当てられると、ＯＤＭＡ経路が確立され、データおよびそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
【００５９】
ＯＤＭＡリレー・ノードへの順方向リレーリンク送信の効率を高めるためには、ＯＤＭＡ位置更新手順が必要となる。位置情報は、ＯＤＭＡ経路テーブル内に格納されており、ＲＮＣ内のＲＲＣによって制御されている。位置更新手順は、本質的に標準的なＭＯ呼設定手順の半分であり、図７に示す。
【００６０】
本発明の目的の１つは、データ通信範囲の限度を拡大し、音声通信範囲のためにＴＤＤおよびＦＤＤによって提供されるそれと一致させることである。この概念の簡略図を図８に示す。
【００６１】
ＦＤＤ通信基盤は広大であるが限られたＴＤＤ通信基盤しか利用できないシステムでは、最終ホップ・ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードを配備しなければならない。最終ホップ・ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードは、ＯＤＭＡ機能性を、ＲＮＣに対するわずかな変更のみを必要とする標準的なＦＤＤ通信基盤と相互作用させることによって、３Ｇシステム内において高データ・レート通信を拡大する機能を備えている。尚、この手法は、ノードＢがＯＤＭＡ能力を有さない場合に、ＴＤＤに同様に適用可能であることを注記しておく。最終ホップを用いた移動局開始呼設定手順および移動局終端呼設定手順について、以下の段落で説明する。
【００６２】
ＴＤＤ ＯＤＭＡ最終ホップ・システムでは、バックボーンＴＤＤシステムから同期情報を得ることができる。しかしながら、バックボーンＦＤＤシステムを用いる場合、多数の方法を用いて同期を導出しなければならない。１つの方法は、大電力で広い区域にわたってＴＤＤ同期情報を同報することである。（同期情報の範囲は、関連のあるリレー間の差であるので、同期送信側と中継移動局との間のいずれの往復遅延にも限定されない。）第２の方法は、ＯＤＭＡリレー・ノード間で実行する自己同期プロセスによって同期が得られると仮定することができる。別の代替案は、ＯＤＭＡシステムがその同期を標準的なＦＤＤ同期チャネルから得ることである。各同期方法の相対的なメリットはＦＦＳである。
【００６３】
ＯＤＭＡリレー・ノードを介した通信は、実際には、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードの導入によって簡略化される。ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードが（配備された、一定電力の）シードでもあると仮定すると、シードが適当な位置に配置され、ノードＢに対して良好な通信範囲をもたらすと仮定することができる。ＵＴＲＡＮにおいてＯＤＭＡの適用性を拡張することにより、探査機構を用いて、ゲートウェイ・ノードおよびノードＢ（複数のノードＢ）の性能を評価することも可能となる。
【００６４】
同期情報がビーコンＴＤＤ送信機から受信されると仮定すると、最終ホップを用いる移動局開始呼設定手順は、図９を参照して以下に説明する手順に従うことになる。
１．ＭＳAは、ＯＤＭＡベアラを用いてネットワーク内のどこかにある他の移動局に通話することを決定し、ＭＯ呼設定要求を行なう。［注：同期はビーコン送信から得られる。］
２．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢへの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラ仕様の詳細を含む。
３．ＭＳBは、接続に使用可能なＯＤＴＣＨチャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
４．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳCで実行される。
５．ＭＳCはＯＤＭＡゲートウェイ・リレー・ノードであり、透過性ＦＤＤパケット・ベアラを用いてＯＤＭＡ呼設定情報をノードＢに送り、応答を待つ。
６．一旦タイムアウトＴroutewaitが終了したなら、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な傾斜を求める。ノードＢは、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードＭＳCを介して最良の傾斜が得られることを発見する。
７．標準的なＯＤＭＡベアラ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
８．一旦順方向リレーリンク・チャネルが割り当てられると、データおよびそれ以外のシグナリングをＯＤＴＣＨ上で搬送することが可能となる。
【００６５】
最終ホップを用いた移動局終端呼設定の場合、手順は呼出しメッセージを復元できなければならない。呼出しメッセージは、ＴＤＤ ＳＣＨを用いて送信した追加情報から得ることができる。しかしながら、これは単にビーコン同期送信機であるものを複雑化する可能性がある。代替方法の１つとして、標準的なＦＤＤモードを用いて呼出しメッセージを聴取するが、ＴＤＤ ＯＤＭＡベアラを用いてあらゆる追加の通信を行なうことがあげられる。更に別の呼出し実装（実際に用いられている）として、他のＯＤＭＡリレー・ノードからの代理呼出しを用いることもあげられる。
【００６６】
呼出し情報を現ＦＤＤセル送信から収集するという状況を一例として、以下に図１０を参照しながら、最終ホップを用いたＭＴ呼設定手順について説明する。
１．［前述の機構の１つを用いて］ＩＤ００３を呼び出し、ＭＯ呼設定要求を用いてＭＳAに対してノードＢとの呼を設定するように要求する。
２．ＭＳAは、ＯＤＭＡベアラを用いてネットワーク内のどこかにある他の移動局に通話することを決定し、ＭＯ呼設定要求を行なう。［注：同期はビーコン送信から得られる。］
３．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢへの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラ仕様の詳細を含む。
４．ＭＳBは、接続に使用可能なＯＤＴＣＨチャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
５．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳCで実行される。
６．ＭＳCはＯＤＭＡゲートウェイ・リレー・ノードであり、透過性ＦＤＤパケット・ベアラを用いてＯＤＭＡ呼設定情報をノードＢに送り、応答を待つ。
７．一旦タイムアウトＴroutewaitが終了したなら、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な傾斜を求める。ノードＢは、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードＭＳCを介して最良の傾斜が得られることを発見する。
８．標準的なＯＤＭＡベアラ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
【００６７】
一旦ＭＳAへの順方向リレーリンクが割り当てられたなら、ＯＤＭＡ経路は確立され、データおよびそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
【００６８】
ＯＤＭＡリレー・ノードへの順方向リレーリンク送信の効率を高めるためには、ＯＤＭＡ位置更新手順が必要となる。位置情報は、経路テーブル内に格納されており、ＲＮＣ内のＲＲＣによって制御されている。ゲートウェイ最終ホップの場合、経路テーブルは、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードへの最初のホップを考慮に入れる必要がある。かかる位置更新手順の１つを図１１に示す。
【００６９】
以下に明記するのは、ＯＤＭＡリレー・ノードにおける制御情報のルーティングに関する説明である。
ＯＤＭＡの主要な特徴は、呼の間リレーとして用いることができる適当な近隣を検出するためにＵＥＲＳによって用いられる探査機構である。この探査機構は、各ノードが、ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル（ＯＲＡＣＨ）と称する共通制御チャネル上でプローブ・メッセージを送信および受信することから成り、その結果各ノードにおいて接続性テーブルが構築される。このテーブルは、後に、重大なオーバーヘッドを生ずることなく、動的にネットワークを介してデータを送出するために用いられる。
【００７０】
ＯＤＭＡプローブ機構は、各ノードにおいて２レベルの接続性、即ち、ローカル接続性および端間接続性を確立する。
ローカル接続性は、ノードが、単一のリレーまたはホップ以内で多数のローカル（近隣）ノードを選択し、同報プローブを交換することを可能にする。
【００７１】
ＯＲＡＣＨ上を送信される同報プローブ・メッセージは、ＴＸ電力、ローカル背景ノイズ・レベルおよび経路損失というような、いくつかの物理レイヤ特性から成る。添付資料Ａは、同報プローブ・メッセージの内容を詳細に示す。これらのフィールドにより、近隣ノードから同報プローブ・メッセージを受信するノードが、当該近隣ノードに対するローカル接続性指標を得ることができる。ノードは、各近隣ノードについて、ローカル接続性指標のリストを維持している。この近隣リストは、同報プローブ内に含まれ（添付資料Ａ参照）、したがって、近隣リストを有する同報プローブを受信すれば、ノードは２ホップ先までのローカル接続性情報を得ることができる。
【００７２】
データ受信側として作用するノード（即ち、データの最終宛先ＩＤ）は、同報プローブ（添付資料Ａ参照）内で送信される近隣リストにも含まれる。このように、ノードは、個々の宛先ＩＤについて端間接続性情報を得て、この情報をそれらの経路テーブルに含ませることができる。
【００７３】
前述のように、ＯＤＭＡノードは、効率的にデータを中継するためには、ローカルおよび端間接続性情報双方を維持する必要がある。概念的にこの情報を、表１（ａ）および（ｂ）に示すような２つのリンク・テーブルに格納されたものと見なすことができる。
【００７４】
最初の表は、傾斜の形態で端間接続性情報の詳細を示す。傾斜とは、個々の宛先までに複数のリレー・リンクを介してデータを送信する際の累積コストである。コスト関数を用いて、個々の宛先に対する傾斜を計算する。この関数は、宛先ＩＤに到達するまでに必要な累積電力、リレー・リンク上での資源利用、リレー数等のような、多数のパラメータに依存する。各ノードは、宛先ＩＤを含む近隣局からのプローブを受信する毎に、個々の宛先ＩＤに関連する傾斜を更新する。表１（ａ）が示すように、宛先ＩＤに対して傾斜を報告する各近隣局毎に、１つの傾斜を格納し更新する。
【００７５】
各傾斜は、当該傾斜が再計算される毎に、関連するタイムスタンプが更新され、その信頼性を示すために用いられる。したがって、傾斜が更新されないと、時とともに劣化していく。尚、傾斜を更新する能力は、近隣局間の探査速度に直接関係することを注記しておく。
【００７６】
ローカル接続性情報は、第２のリンク・テーブル（表１（ｂ））に維持される。このリンク・テーブルは、ノードの近隣局に関するデータを含む。このデータは、近隣局に到達するために必要な電力、当該近隣局から受信した最後のプローブ・メッセージのタイムスタンプ、およびオプションとしてその近隣の第２層（ｓｅｃｏｎｄ ｔｉｅｒ）を含む。
【００７７】
【表１】
【００７８】
これら経路テーブルの寸法（即ちｎとＮ）は、必要な性能特性、環境およびリレーの分散または密度等のような数個の要因に依存する。また、これらの寸法はオペレータの動作要件またはいずれかの実施制約に合わせるように特別に作成することも期待される。以下の２つの例は、リンク・リスト構造を用いた、可能な経路テーブルの実施態様を示す。
【００７９】
【表２】
【００８０】
ＵＥにおける経路テーブルの実装
以下の図は、ＲＮＣにおいてリンク・リストを用いた経路テーブルの実装を示す。
【００８１】
ＲＮＣでは、ノードＢ、セクタを介して、そして潜在的にゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードを介して、ＯＤＭＡ経路を得るために、テーブルが必要である。
【００８２】
【表３】
【００８３】
添付資料Ａ
同報およびアドレス・プローブ・メッセージの内容
ＯＤＭＡには、アドレス・プローブおよび同報プローブという２種類のプローブ・メッセージが定義されている。同報メッセージは、ローカル・ノードの集合に送信される。これらのメッセージの送信電力は、当該メッセージを首尾よく受信するのに必要な最低の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が少なくとも全てのノードにおいて得られるように選択される。アドレス・プローブは、特定のノードにアドレスされるので、これらのメッセージの送信電力は、意図した受信側受信機において受信成功に必要な最低ＳＮＲが得られるように選択される。
【００８４】
アドレス・プローブおよび同報プローブに必要な送信電力は、受信側受信機の背景ノイズ・レベルおよびこれらのメッセージの送信電力を示すノードからの以前の同報プローブの受信から（以下に示すように）得られる。
【００８５】
アドレス・プローブおよび同報プローブ・メッセージのフォーマットは同じである。以下の表は、プローブ・メッセージの内容を示し、前述の２種類間のあらゆる相違を示す。
【００８６】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 論理チャネル・タイプの構成を示す図。
【図２】 ３Ｇ ＴＤＤにおけるＯＤＭＡおよび一体化ＴＤＤ／ＯＤＭＡ通信基盤を用いた、本発明の概念を示す図。
【図３】 図２のシステムにおける移動局開始呼設定の手順を示す図。
【図４】 図２のシステムにおける移動局開始呼設定の手順を示す図。
【図５】 図２のシステムにおける移動局終端呼設定の手順を示す図。
【図６】 図２のシステムにおける移動局終端呼設定の手順を示す図。
【図７】 図２のシステムにおける位置更新手順を示す図。
【図８】 ＦＤＤ通信基盤を用いた、本発明の概念を示す図。
【図９】 図８のシステムにおける移動局開始呼設定の手順を示す図。
【図１０】 図８のシステムにおけるＭＴ呼設定の手順を示す図。
【図１１】 図８のシステムにおける位置更新手順を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはセルラ・ネットワークにおける移動局間における、臨時の即ち適用的メッセージ・ルーティングを利用した、マルチ・ステーション・ネットワーク内部のルーティング伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述のようなセルラ・システムは、２つの主要な系統、即ち、時分割二重化（ＴＤＤ）システムおよび周波数分割二重化（ＦＤＤ）システム、またはこれら２つの二重化方法の混成から成る。ＴＤＤシステムでは、基地局および移動局は、順次のタイム・スロットにおける送信および受信によって二重化即ち双方向通信を達成し、一方ＦＤＤ二重化では、異なる周波数帯域で送信および受信を行なうことによってこれを達成する。
【０００３】
理想的な電気通信システムでは、所与の経路をカバーするために用いる送信電力を最少に抑える。多数の加入者に応対する無線電気通信システムでは、適用的送信方法を利用することができる。この場合、情報は発信局から宛先局まで多数の局即ちノード間で中継される。かかる方法の一例が、国際特許出願第ＷＯ９６／１９８８７号に記載されており、その内容はこの言及により本願にも含まれるものとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の種類のシステムでは、最も効率的な通信方法は、単一の比較的電力の大きなホップを用いるよりはむしろ、より長い経路を多数のより小さいホップに分解する方がよいことが示されている。しかしながら、かかるシステムにおいて、大きな処理オーバーヘッドを生ずることなく、効率的なデータ・ルーティングを行なうのは、並大抵のことではない。
【０００５】
本発明の目的は、この問題に対処することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の移動局および複数の基地局から成るセルラ無線通信システムにおいて移動局間でデータを中継する方法を提供する。この方法は、各基地局から、当該基地局の通信範囲内において同期送信を行なうステップであって、該同期送信が通信範囲内における基地局から移動局への同報データの送信のための同報制御チャネルを規定するステップと、通信範囲内にある移動局において同期送信を受信し、同報制御チャネル、および移動局が互いにプローブ・データを送信可能な少なくとも１つの発呼チャネルを規定するデータを抽出するステップであって、移動局がプローブ・データを用いて、他の移動局の使用可能性に関する接続性情報を得るステップとから成る。
【０００７】
基地局から移動局に送信される同報データは、基地局を識別する情報、および基地局において利用可能な容量に関する情報を含むことができる。
移動局は、発呼チャネルを利用してプローブ信号を他の移動局に同報することができ、各移動局からのプローブ信号は、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、および他の局に対する経路損失に関する情報を含む。
【０００８】
好ましくは、発呼チャネル上で他の移動局からプローブ信号を受信した移動局は、その中の情報を利用して、他の移動局に関する接続性データを発生する。
同期送信は、好ましくは、移動局がそれらの間でメッセージ・データを中継するために使用可能な少なくとも１つのトラフィック・チャネルを規定する。
【０００９】
好ましくは、基地局からの同期送信は、比較的高い電力および比較的低いデータ・レートで行われ、トラフィック・チャネル上で移動局間で送信されるメッセージ・データは比較的低い電力および比較的高いデータ・レートで送信される。
【００１０】
本発明の方法では、高電力、低データ・レート送信が、広い面積の通信範囲を有する基地局によって行われ、これらの送信は、同期およびその他の情報を直接セル（基地局の通信範囲）内の移動局に同報するために用いられる。移動局は比較的低い電力で動作するので、セル内部で発信元移動局から基地局への高速データ・サービスの返送を支援するために移動局間でメッセージ・データを中継し合う必要がある。また、移動局を介するメッセージ・データ中継は、基地局からセル内の移動局に高速データ・サービスを提供し、これらのサービスをセル周辺まで効果的に拡大するためにも用いられる。
【００１１】
移動局が同期送信および同報データを受信すると、この情報を利用して、移動局が互いに双方向処理を行なうために使用可能な特定のタイム・スロットおよび周波数、即ち、「発呼チャネル」（ランダム・アクセス・チャネルまたはＯＲＡＣＨとも呼ぶ）を突き止める。
【００１２】
移動局は、発呼チャネル上において、いわゆる同報プローブ・メッセージを送信する。このメッセージは、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、および経路損失データというような数個のパラメータを含む。この情報によって、近隣移動局から同報プローブ・メッセージを受信した移動局は、当該近隣局に対するローカル接続性指標を得ることができる。各移動局は、各近隣局毎に、ローカル接続性指標のリストを維持している。この近隣局リストは、各移動局が送出する同報プローブ・メッセージの中に含まれるので、近隣局リストを含む同報プローブ・メッセージを受信すると、移動局は、２ホップ先までの他の移動局に対するローカル接続性情報を得ることができる。
【００１３】
また、移動局は、それらのプローブ・メッセージに傾斜情報も含ませる。傾斜情報は、特定の宛先局に多数のリレー・リンクを介してデータを送信する場合の累積コストを表す。コスト関数を用いて、個々の宛先に対する傾斜を計算する。この関数は、指定の宛先局に到達するまでに必要な累積電力、リレー・リンク上での資源利用、必要なリレー数等のような、多数のパラメータに依存する。各移動局は、宛先局のアイデンティティ（ＩＤ）・データを含む近隣局からのプローブを受信する毎に、個々の宛先局に関連する傾斜を更新する。各移動局毎に他のあらゆる移動局に対する傾斜情報を処理し維持することは実用的ではないので、移動局は基地局からの同期および同報送信を用いて、それらが位置する通信範囲の基地局を識別し、これらの基地局に対する傾斜を生成する。これによって、傾斜を生成する宛先数が大幅に減少する。何故なら、通常所与の移動局は１つまたは少数の基地局によってカバーされるに過ぎないからである。
【００１４】
基地局から受信した同期および同報情報は、移動局がリレー・モードにおいて相互間でメッセージ・データを転送するために使用可能なタイム・スロットおよび周波数を規定するために用いられる。これらのタイム・スロットおよび周波数のことを、専用トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）と呼ぶ。
【００１５】
チャネルの同期および資源は、基地局へのリレー・リンクを一層効率的に設定するために、本発明の方法にしたがって移動局によって用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、主に、いわゆるＯＤＭＡ（機会分割多元接続）技法をセルラ・ワイヤレス通信システムにおいて利用し、かかるシステムの性能向上を図ることを目的とする。したがって、このシステムは、セル内において移動局が直接基地局と通信する従来のセルラ・システム、およびいずれの基地局および移動局もそれらの間でメッセージを中継することによって互いに通信する必要がない完全なＯＤＭＡシステムとの間の混成である。
【００１７】
本発明の基本的な通話プロセスは、以下のように纏めることができる。
移動局ＭＳAが基地局に対して発呼したい場合。
１．発呼側の移動局ＭＳAは、最初に発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で通知をその近隣局に送り、それに戻る傾斜（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を発生し始めることをこれらに知らせる。すると、ＭＳAと同じ基地局の通信範囲（基地局からの同期および同報送信をモニタすることによって確立される）内にある全ての局は、基地局がＭＳAへの経路を見つけるために用いる、ＭＳAへのルーティング傾斜を発生し始める。
２．発呼側移動局ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照し、それをカバーする基地局への最良のルートを決定した後、発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で呼設定プローブ・メッセージをその近隣局ＭＳBの１つに送る。呼設定プローブは、要求ベアラ信号品質（ＱｏＳ）（インターネットのようなサービス種、およびメッセージ遅延要件）の詳細、および当該呼に対する移動局によるスループットを含む。これは、近隣局がその呼にどれだけの資源を予約するかを決定する。
３．近隣局ＭＳBは、発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で、ＭＳBおよびＭＳA間の接続に機会駆動トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）のどのチャネルを用いることができるかについての詳細を含む、承認プローブ・メッセージによって応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、以降の呼維持通信全てにＯＤＴＣＨを用いる。
４．同じ手順が、ＭＳBおよびそれが選択した近隣局ＭＳCの１つとの間で実行され、次いでＭＳCからその最良の近隣局に対して実行される。傾斜は、基地局に到達するまで、局間を辿られて行き、呼設定情報は基地局に渡される。
５．呼設定情報（要求情報）は、基地局によってＲＲＣ（無線資源制御部）に渡され、コア・ネットワークと交渉する。コア・ネットワークは、セキュリティおよび請求書発行の目的のため、およびネットワーク資源の設定のために、移動局ＭＳAの認証を与える。ネットワークによって呼が許可された場合、移動局からネットワークまでの中継リンクが事実上確立されたことになる。
６．次に、基地局は、移動局ＭＳAに戻る中継リンクを確立しなければならない。移動局ＭＳAは最初に発呼チャネル（ＯＲＡＣＨ）上で通知をその近隣局に送り、それに戻る傾斜を発生し始めることをこれらに知らせるので、基地局は、これらの傾斜が到達するのをタイムアウトＴroutewaitの間待つ。タイムアウトＴroutewaitの後、基地局ノードＢの傾斜テーブルを調べ、ＯＤＭＡ移動局ＭＳAに対する適当な接続を求める。基地局ノードＢが、移動局ＭＳCが移動局ＭＳAとの通信に最良の近隣局であると認めた場合、ＭＳCと順方向中継リンク・ベアラ確立手順を開始する。
７．同じ手順は、ＭＳC−ＭＳB間、およびＭＳBからＭＳAにおいて繰り返される。
８．一旦基地局からＭＳAへの順方向中継リンクが割り当てられたなら、ＯＤＭＡルートが確立され、データおよびその他のネットワーク・システム情報を交換することが許される。
９．一旦呼が終了すると、ＭＳAはそのプローブから、他の移動局に対するそれへの傾斜を発生する要求を除去する。
【００１８】
ネットワークが移動局ＭＳAに発呼したい場合。
１．移動局は基地局の同期および同報の送信をモニタする。ある移動局が、一方の基地局の通信範囲から他方に移動したことを検出した場合、基地局に位置更新を送る。これは、基地局への直接送信として、または中継を介して送られる短いメッセージとして行なうことができる。位置情報は、それを受信した基地局によって、移動局をカバーする基地局を追跡するためにネットワークが用いる中央移動局位置データベースに送られる。
２．ネットワークが移動局に発呼したい場合、ネットワークは中央移動局位置データベースを参照し、どの基地局が当該移動局をカバーしているのか判断する。次に、ネットワーク・コントローラはこれらの基地局に移動局を呼び出すように命令する。
３．移動局は、基地局からの同報情報をモニタする。ある移動局が呼出し信号を聴取した場合、受信したプローブの発信元である基地局に発呼することによって応答する。次に、移動局はその近隣局に、それに戻る傾斜を発生し始めることを知らせ、前述のように、移動局発呼手順で基地局との呼を開始する。
４．呼出しを送り、オプションとして応答メッセージを直接または中継によって受信した後、基地局は、タイムアウトＴwaitrouteの間待ち、呼び出された移動局からそれら自体への経路を集めるのに十分な時間を確保する。
５．残りの手順は、移動局が発呼する際に用いるものと同一である。
【００１９】
尚、前述の手順は、呼設定手順を呼び出す際にネットワークからの呼出しメッセージを用いることを除いて、移動局が発信する場合と殆ど同じであることを注記しておく。
【００２０】
本明細書では、以下の略語および用語を用いることとする。
ＡＲＱ 自動反復要求
ＢＣＣＨ 同報制御チャネル
ＢＣＨ 同報チャネル
Ｃ 制御−
ＣＣ 呼制御
ＣＣＣＨ 共通制御チャネル
ＣＣＨ 制御チャネル
ＣＣＴｒＣＨ 符号化複合トランスポート・チャネル
ＣＮ コア・ネットワーク
ＣＲＣ 巡回冗長検査
ＤＣ 専用制御（ＳＡＰ）
ＤＣＡ 動的チャネル割り当て
ＤＣＣＨ 専用制御チャネル
ＤＣＨ 専用チャネル
ＤＬ ダウンリンク
ＤＲＮＣ ドリフト無線ネットワーク・コントローラ
ＤＳＣＨ ダウンリンク共有チャネル
ＤＴＣＨ 専用トラフィック・チャネル
ＦＡＣＨ 順方向リンク・アクセス・チャネル
ＦＡＵＳＣＨ 高速アップリング・シグナリング・チャネル
ＦＣＳ フレーム・チェック・シーケンス
ＦＤＤ 周波数分割二重化
ＧＣ 全体制御（ＳＡＰ）
ＨＯ ハンドオーバー
ＩＴＵ 国際電気通信連合
ｋｂｐｓ 毎秒キロ・ビット
Ｌ１ レイヤ１（物理レイヤ）
Ｌ２ レイヤ２（データ・リンク・レイヤ）
Ｌ３ レイヤ３（ネットワーク・レイヤ）
ＬＡＣ リンク・アクセス制御
ＬＡＩ 位置区域識別
ＭＡＣ 中間アクセス制御
ＭＭ 移動性管理
Ｎｔ 通知（ＳＡＰ）
ＯＣＣＣＨ ＯＤＭＡ共通制御チャネル
ＯＤＣＣＨ ＯＤＭＡ専用制御チャネル
ＯＤＣＨ ＯＤＭＡ専用チャネル
ＯＤＭＡ 機会駆動多元接続
ＯＲＡＣＨ ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル
ＯＤＴＣＨ ＯＤＭＡ専用トラフィック・チャネル
ＰＣＣＨ 呼出し制御チャネル
ＰＣＨ 呼出しチャネル
ＰＤＵ プロトコル・データ・ユニット
ＰＨＹ 物理レイヤ
ＰｈｙＣＨ 物理チャネル
ＲＡＣＨ ランダム・アクセス・チャネル
ＲＬＣ 無線リンク制御
ＲＮＣ 無線ネットワーク・コントローラ
ＲＮＳ 無線ネットワーク・サブシステム
ＲＮＴＩ 無線ネットワーク一時的識別
ＲＲＣ 無線資源制御
ＳＡＰ サービス・アクセス・ポイント
ＳＣＣＨ 同期制御チャネル
ＳＣＨ 同期チャネル
ＳＤＵ サービス・データ・ユニット
ＳＲＮＣ サービス提供無線ネットワーク・コントローラ
ＳＲＮＳ サービス提供ネットワーク・サブシステム
ＴＣＨ トラフィック・チャネル
ＴＤＤ 時分割二重化
ＴＦＣＩ トランスポート・フォーマット結合指標
ＴＦＩ トランスポート・フォーマット指標
ＴＭＳＩ 一時的移動局加入者識別
ＴＰＣ 送信電力制御
Ｕ− ユーザ−
ＵＥ ユーザ機器
ＵＥＲ ＯＤＭＡ中継動作が可能化されているユーザ機器
ＵＬ アップリンク
ＵＭＴＳ ユニバーサル移動局電気通信システム
ＵＲＡ ＵＴＲＡＮ登録区域
ＵＴＲＡ ＵＭＴＳ地上無線アクセス
ＵＴＲＡＮ ＵＴＭＳ地上無線アクセス・ネットワーク
トランスポート・チャネル
トランスポート・チャネルは大きく次の２グループに分類される。
【００２１】
・共通チャネル（特定のＵＥにアドレスする際に、ＵＥのインバンド識別が必要となる）
・専用チャネル（物理チャネル、即ち、ＦＤＤではコードおよび周波数、ＴＤＤではコード、タイム・スロットおよび周波数によってＵＥを識別する）
共通トランスポート・チャネル・タイプには次のものがある。
ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）
例えば、初期アクセスまたはリアルタイムではない専用制御またはトラフィック・データのような、比較的少量のデータ送信に用いられる、競合に基づくアップリンク・チャネル。
ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル（ＯＲＡＣＨ）
リレーリンクにおいて用いられる競合に基づくチャネル。
順方向アクセス・チャネル（ＦＡＣＨ）
比較的少量のデータ送信に用いられる閉ループ電力制御のない共通ダウンリンク・チャネル。
ダウンリンク共有チャネル（ＤＳＣＨ）
専用制御またはトラフィック・データを搬送する数個のＵＥによって共有されるダウンリンク・チャネル。
同報チャネル（ＢＣＨ）
システム情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チャネル。
同期チャネル（ＳＣＨ）
ＴＤＤモードにおいて同期情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チャネル。
【００２２】
尚、ＳＣＨトランスポート・チャネルはＴＤＤモードにのみ定義されていることを注記しておく。ＦＤＤモードでは、同期チャネルは物理チャネルとして定義される。しかしながら、このチャネルは、先に定義したＳＣＨトランスポート・チャネルと混同しないようにしなければならない。
呼出しチャネル（ＰＣＨ）
効率的なＵＥスリープ・モード手順を可能にする、制御情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チャネル。現在識別されている情報タイプは、呼出しおよび通知である。他の使用として、ＢＣＣＨ情報の変更のＵＴＲＡＮ通知をあげることができる。
専用トランスポート・チャネル・タイプには次のものがある。
専用チャネル（ＤＣＨ）
アップリンクまたはダウンリンクにおいて用いられる１つのＵＥに専用のチャネル。
高速アップリンク・シグナリング・チャネル（ＦＡＵＳＣＨ）
ＦＡＣＨと共に専用チャネルを割り当てるために用いられるアップリンク・チャネル。
ＯＤＭＡ専用チャネル（ＯＤＣＨ）
リレーリンクにおいて用いられる１つのＵＥに専用のチャネル。
論理チャネル
ＭＡＣレイヤは、論理チャネル上でデータ転送サービスを提供する。ＭＡＣが提供する異なる種類のデータ転送サービスに対して、１組の論理チャネル・タイプが定義される。各論理チャネル・タイプは、どのタイプの情報が転送されるかによって定義される。
【００２３】
論理チャネルは大きく次の２つのグループに分類される。
・制御チャネル（制御面情報の転送のため）
・トラフィック・チャネル（ユーザ面情報の転送のため）
論理チャネル・タイプの構成を図１に示す。
制御チャネル
制御チャネルは、制御面情報の転送にのみ用いられる。
同期制御チャネル（ＳＣＣＨ）
ＴＤＤ動作の場合に同期情報（セルＩＤ、オプションの情報）を同報するためのダウンリンク・チャネル。
同報制御チャネル（ＢＣＣＨ）
システム制御情報を同報するためのダウンリンク・チャネル
呼出し制御チャネル（ＰＣＣＨ）
呼出し情報を転送するダウンリンク・チャネル。このチャネルが用いられるのは、ネットワークが、ＵＥの位置セルを知らないとき、またはＵＥが（ＵＥスリープ・モード手順を利用する）セル接続状態にあるときである。
共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）
ネットワークおよびＵＥ間で制御情報を送信する双方向チャネル。このチャネルは、ネットワークとのＲＲＣ接続を有さないＵＥによって共通に用いられる。専用制御チャネル（ＤＣＣＨ）
ＵＥおよびネットワーク間で専用制御情報を送信する二点間双方向チャネル。このチャネルは、ＲＲＣ接続設定手順によって確立される。
ＯＤＭＡ共通制御チャネル（ＯＣＣＣＨ）
ＵＥ間で制御情報を送信する双方向チャネル。
ＯＤＭＡ専用制御チャネル（ＯＤＣＣＨ）
ＵＥ間で専用制御情報を送信する二点間双方向チャネル。このチャネルは、ＲＲＣ接続設定手順によって確立される。
トラフィック・チャネル
トラフィック・チャネルは、ユーザ面情報の転送にのみ用いられる。
専用トラフィック・チャネル（ＤＴＣＨ）
専用トラフィック・チャネル（ＤＴＣＨ）は、ユーザ情報の転送のための、１つのＵＥに専用の二点間チャネルである。ＤＴＣＨはアップリンクおよびダウンリンク双方に存在することができる。
ＯＤＭＡ専用トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）
ＯＤＭＡ専用トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）は、ＵＥ間でのユーザ情報の転送のための、１つのＵＥに専用の二点間チャネルである。ＯＤＴＣＨはリレーリンク内に存在する。
１．ランダム・アクセス・チャネル（群）（ＲＡＣＨ）は次の特徴を有する。
【００２４】
・アップリンクのみに存在する。
・データ・フィールドが制限されている。正確な許容ビット数はＦＦＳである。
【００２５】
・衝突の危険性。
・オープン・ループ電力制御。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
２．ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル（群）（ＯＲＡＣＨ）は次の特徴を有する。
【００２６】
・ＴＤＤモードでのみ用いられる（ＦＤＤはＦＦＳ用である）。
・リレーリンク内に存在する。
・衝突の危険性。
【００２７】
・オープン・ループ電力制御。
・タイミング先取り制御を行なわない。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
３．順方向アクセス・チャネル（群）（ＦＡＣＨ）は次の特徴を有する。
【００２８】
・ダウンリンクのみに存在する。
・ビーム形成を用いることが可能。
・低速電力制御を用いることが可能。
【００２９】
・レートを迅速に変更可能（各１０ｍｓ）。
・高速電力制御ができない。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
４．同報チャネル（ＢＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３０】
・ダウンリンクのみに存在する。
・低い固定ビット・レート。
・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。
５．呼出しチャネル（ＰＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３１】
・ダウンリンクのみに存在する。
・スリープ・モード手順が可能。
・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。
６．同期チャネル（ＳＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３２】
・ＴＤＤおよびダウンリンクのみに存在する。
・低い固定ビット・レート。
・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。
７．ダウンリンク共有チャネル（チャネル群）（ＤＳＣＨ）は次の特徴を有する。
【００３３】
・ダウンリンクのみに存在する。
・ビーム形成を用いることができる。
・低速電力制御を用いることができる。
【００３４】
・専用チャネル（群）を伴う場合、高速電力制御を用いることができる。
・セル全体に同報することができる。
・他のチャネル（ＤＣＨまたはＤＳＣＨ制御チャネル）上でのシグナリングに基づいて、宛先ＵＥの暗示的な識別を行なうことができる。
８．ＤＳＣＨ制御チャネルは次の特徴を有する。
【００３５】
・ダウンリンクのみに存在する。
・ビーム形成を用いることができる。
・低速電力制御を用いることができる。
【００３６】
・高速電力制御ができない。
・ＵＥのインバンド識別を必要とする。
ゲートウェイ ＵＥR／シード
ＴＤＤまたはＦＤＤモードのいずれかを用いてＵＴＲＡＮとも通信するＯＤＭＡリレー・ノード。
ＯＤＭＡリレー・ノード
ＯＤＭＡプロトコルを用いて中継することができる、ＵＥRまたはシードのような、リレー・デバイス。
リレー
別のユーザに対して情報の受信および送信が可能なデバイス。
中継
ＵＥRによって実行されるような、別のユーザに対して情報を受信および送信するプロセス。
リレーリンク
リレーリンクは、２つのＯＤＭＡリレー・ノード間の通信ラインである。
ルート・リレー
通信の発信元または宛先のいずれかとなるＯＤＭＡリレー・ノード。
シード
ネットワーク・オペレータによって配置され、一般に固定され、常に電力を投入され、ディスプレイ／キーパッドを有さない、ＯＤＭＡリレー・ノード。
ユーザ機器リレー（ＵＥR）
リレー動作が可能であり、情報を発信または受信することができるＵＥ。
【００３７】
【実施例】
本発明の目的は、標準的な時分割二重化（ＴＤＤ）システムおよびＴＤＤ／ＦＤＤ（周波数分割二重化）システム双方において、移動局発信（ＭＯ）および移動局終端（ＭＴ）ルーティングを行なう方法およびシステムを提供することである。
【００３８】
したがって、本発明によれば、ＴＤＤおよびＦＤＤを用いる移動局ならびに基地局間における中継技術を統合化する方法を提供する。本発明は、南アフリカ特許第９５／１０７８９号に記載されているような、適用的臨時ルーティング技術（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ａｄ ｈｏｃ ｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を利用し、南アフリカ特許第９８／６８８２号に記載されている電力適応化の概念、および南アフリカ特許第９８／４８９１号に記載されているようなルーティング技術を用いる。これらの特許の内容は、この言及により本願にも含まれるものとする。
【００３９】
実際には、本発明は、前述の特許に開示されているシステムの混成化により、南アフリカ特許第９８／１８３５号に記載されている方法論の改善または実現を図るものである。南アフリカ特許第９８／１８３５号の内容は、この言及により本願にも含まれるものとする。この特許文書はセルラ構造に関し、複数の基地局がそれらの間に利用可能な資源が少ない領域を有する場合に、移動局による中継を用いてこれらの領域に資源を供給することによって容量を増大させ、性能の向上を図る。
【００４０】
ネットワーク内の移動局（移動無線局）が基地局との間で情報またはデータを中継するルートまたは方法を得るために、それらの電力および送信を探査し適合化させ、ある数の近隣局を集合化する。この探査は適応的に行われ、南アフリカ特許第９８／４８９１号に記載されているように、他の局からのフィードバックに基づいて、電力レベル、探査率、および探査間隔を設定する。
【００４１】
この特許では、傾斜を発生する方法も記載されており、近隣局間で、ネットワーク内の種々の宛先への電力量または経路品質に関する情報を処理することから成る。
【００４２】
この特許では、ノード「Ｂ」と呼ばれる基地局が傾斜を発見しなければならない主要ルートである、セルラ構造に技術を拡大する。これは、ルーティングを非常に簡略化する。何故なら、提供側移動局がその情報の大部分を基地局との間でルーティングするので、移動局がしなければならないのは、基地局即ちノード「Ｂ」に対する傾斜を発生することだけであるからである。これは、特許第９８／４８９１号に記載されている方法を簡略化したものである。その出願では、マルチ・ホップを基本としてあらゆるノード間に完全なメッシュ・ルーティングがある。したがって、セルラ環境においては、移動局はその通常のアイドル環境において基地局に対する傾斜を探査し収集するだけでよい。このアイドル探査プロセスの間、十分な近隣局が収集され、少なくとも１つの基地局への傾斜を発見することができ、更に好ましくは冗長なルーティングを可能にすることもできる。
【００４３】
本発明は、特に、機会駆動多元接続（ＯＤＭＡ）システムに適用するものである。かかるシステムでは、「近隣局の収集」を用いてネットワーク内部におけるルーティング・プロセスを実行する。近隣局の収集とは、ＯＤＭＡリレー・ノードのローカル接続性を、背景プローブ・メッセージの使用によって評価するプロセスである。この近隣局情報は、近隣局テーブルに格納される。また、近隣局メッセージから傾斜テーブルも得られるが、これらは端末間接続性を評価する際に用いられる。傾斜は、実際には、伝搬条件、ホップ数、およびその他のシステム・パラメータに関する、個々の経路上でのルーティング・メッセージのコスト関数である。実際には、各移動局は少なくとも１つの傾斜をノードＢに対して有し、あらゆる呼設定手順を実行可能であり、経路の獲得が可能でなければならない。
【００４４】
従来のセル電話通信基盤内に機会駆動多元接続を実現する最も簡単な方法は、基地局に移動局と同じ機能を実行させることによって、近隣局を探査し収集し、移動局と同じ機構に従うことによって、単純なルーティング方法の使用を可能にすることである。この場合、基地局ノードはネットワーク内の他のいずれのノードとも同一のように見えるが、それに対してルートされるか、あるいはセルの領域内にある他のあらゆるノードからそれに傾斜が収集されるという１つの規定がある。これを可能にするために、基地局は時分割二重化で動作し、探査を実行し、移動局が行なうのと同じ方法で同じチャネルのモニタリングを行なえるようにしなければならない。この発呼チャネルを用いる方法は、南アフリカ特許第９８／４８９１号に更に詳しく記載されている。
【００４５】
南アフリカ特許第９８／１８３５号に記載されているように、基地局が時分割二重化モードで動作する場合、呼出し機能によって、基地局はあらゆる特定の移動局にも送信および発呼し、トラフィックの送信を開始することができる。加えて、基地局は、種々の遠隔局と同期を取り、これらにタイム・スロットおよび送信間隔を定義させることによって、それらのローカル・クロックの一層効果的な同期および資源使用の効率化を図った送信を可能にすることができる。基地局はこの時間同期情報を、例えば、発呼チャネルまたは専用同報チャネル上で同報し、これはネットワーク内または特定の基地局の領域内の全ての遠隔局によってモニタされる。これによって、移動局または遠隔局は、どの基地局がこれらをカバーしているのか特定することができ、更にそれら自体を基地局に対して同期化すると共に互いに同期化することができる。図１に示すように、基地局同報の通信範囲、および低データ・レート通信範囲はセル全体をカバーし、一方より高速の資源の領域は、南アフリカ特許第９８／１８３５号に記載されている方法論を用いて、セルの一部のみをカバーする。
【００４６】
ＯＤＭＡの一実施態様は、ＯＤＭＡ探査機構およびＴＤＤ通信基盤内に構築された手順の全てを有するＴＤＤシステムを用いることであろう。この実施態様により、同期や呼出しメッセージのようなシステム情報が、標準的なＴＤＤシステムから容易に得られるようになる。移動局発信・終端ＯＤＭＡ呼設定手順、ならびに位置更新手順について以下に説明する。
【００４７】
ＯＤＭＡの目的の１つは、データ通信範囲の範囲を拡大し、例えば、音声通信範囲のためにＴＤＤおよびＦＤＤによって提供されるそれを一致させることである。この概念の簡略図を図２に示す。
【００４８】
図２に示す例は、３Ｇ ＴＤＤにおけるＯＤＭＡおよび一体化ＴＤＤ／ＯＤＭＡ通信基盤を用いて、いかにしてデータ・サービス通信範囲を提供することができるかという概念を示す。この図は、背景システムが直接ＯＤＭＡの使用によって、拡大データ通信範囲を提供することができるという状況を示す。
【００４９】
以下に、移動局の発呼について説明する。これは、典型的な加入者が、例えば、番号をダイアルするかあるいは固定ネットワークにおける特定のアドレスを指定することによって、発呼しようとしている状況から成る。これは、基地局、および基地局を通じて固定通信基盤によって特定の宛先まで、接続を設定する必要がある。これは、本質的に２段階手順から成る。まず、図３に示すように、ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）呼要求が基地局に対して出される。その後、基地局における容量に関して資源が一旦割り当てられると、ＶＡＦＡＣＨまたはアクセス許可チャネルを用いて応答が返送される。
【００５０】
これを移動局から基地局に中継し、更にネットワークに中継するプロセスを図４に示す。図４において、ＩＤ３は発信側であり、ＩＤ２で識別される基地局への最良の傾斜を発見するためにその経路テーブルを参照し、ＯＲＡＣＨメッセージ即ち送信をＩＤ２に送る。ＩＤ２は、しかるべく応答して受信を承認し、それをＩＤ１に転送する。ＩＤ１は、そこから基地局まで最良の傾斜を有する。同様に、ＩＤ１は、メッセージを基地局に送る。この段階で、基地局はメッセージをＲＮＣ、即ち、無線ネットワーク・コントローラに送る。すると、無線ネットワーク・コントローラはこの特定の要求のためにチャネルを基地局に割り当て、こうして固定通信基盤において効果的に資源を予約する。次に、基地局は多リレー・ホップによって、要求を出した移動局に情報を返送し、順方向および逆方向リンク割り当てを与える。このプロセスにおいて、ＩＤ２およびＩＤ１は中継資源を確保しておくことができ、基地局およびネットワーク・コントローラが行なうように、それら自身でＩＤ３のために一時的に中継資源を予約する。あるいは、リレーは機会に応じて用いられるので、ＩＤ１およびＩＤ２以外のＩＤを用いてデータをＩＤ３から基地局に中継することも可能である。
【００５１】
移動局が３Ｇにおいて開始した呼設定手順は、多数の手順から成り、かかる手順の１つが無線資源制御である。
この説明では、呼設定手順を簡略化し、基本的なＯＤＭＡ呼手順の説明を簡単にする（図３参照）。
【００５２】
呼設定手順は、３つの基本動作から成ることが示されている。最初の動作は、呼設定要求であり、ＲＡＣＨ（ランダム・アクセス・チャネル）上で行われ、その結果直接割当メッセージが得られ、ＦＡＣＨ（順方向アクセス制御チャネル）上で受信される。直接割当メッセージは、ＴＣＨ（トラフィック・チャネル）およびＳＡＣＣＨ（低速関連制御チャネル）を無線リンクに用いる際の詳細を含む。しかしながら、ＯＤＭＡリレー・システムでは、呼設定は、ルートを決定するために用いられる各移動局と交渉しなければならない。
【００５３】
いずれの呼設定手順が実行される前にも、全てのＯＤＭＡ移動局は探査機構を実行し近隣局を収集し終えている。一旦十分な探査を実行したなら、メッセージをノードＢに送信することができる。このような典型的な呼設定手順を図４に示す。尚、純粋なＴＤＤシステムでは、呼出しメッセージおよび同期メッセージはコアＴＤＤ通信基盤から容易に得られることを注記しておく。
【００５４】
図４に示すコア設定手順について、以下に簡潔に説明する。
１０．ＭＳAは、ネットワーク内のどこかにある別の移動局に通話することを決定し、そのためにＭＯ呼設定要求を行なう。
１１．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢへの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラ品質（ＱｏＳ）およびスループットの詳細を含む。
１２．ＭＳBは、接続に使用可能な「機会駆動トラフィック・チャネル（ＯＤＴＣＨ）」チャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
１３．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳC、およびＭＳC−ノードＢ間で実行される。
１４．呼設定プリミティブがＲＲＣ（無線資源コントローラ）上で渡され、認証等を行なうコア・ネットワークと交渉する。呼が許可されると、順方向リレーリンクを確立する必要がある。
１５．タイムアウトＴroutewaitの後、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な接続を求める。ノードＢは、移動局ＭＳCがＯＤＭＡノードＭＳAとの通信に最良の近隣局であることを発見し、順方向リレーリンク・ベアラ確立手順をＭＳCと開始する。
１６．同じ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
１７．一旦ＭＳAへの順方向リレーリンクが割り当てられると、ＯＤＭＡ経路が確立され、データおよびそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
【００５５】
上述の手順は、移動局開始呼設定手順について説明したものである。以下に、固定通信基盤におけるユーザが移動局ユーザに連絡を取る、即ち、発呼しようとする際の、移動局終端呼設定手順について説明する。
【００５６】
移動局終端呼設定の場合、図５に示す簡略化した例のようなプロセスを行なう。
殆どの電気通信システムでは、いずれの移動局の呼出しでも、３重の拡大位置区域にわたって呼出しメッセージをまとめることによって管理される。これらの位置区域とは、最後に知ったセル、最後の位置区域、そして最終的には広域呼出しを有するネットワーク全体である。ＯＤＭＡでは、全てのユーザに対する傾斜は、常に処理されるとは限らず、そのまま保持されるため、その結果、あらゆるＯＤＭＡノードがネットワーク内の他のあらゆる移動局に対する傾斜の広域経路テーブルを維持することになり、実用的でない。したがって、移動局終端呼設定手順におけるこのルーティングの問題を克服するために、移動局を最初に呼び出し、宛先の移動局までの順方向リレーリンク経路を計算させる。タイムアウトＴwaitrouteを用いてソース・ノードＢまでの経路を収集するのに十分な時間を与える。この機構を用いると、呼設定手順は、図６を参照して以下に説明する手順に従う。
【００５７】
尚、呼の手順は、ネットワークからの呼出しメッセージを用いてこの呼設定手順を呼び出すことを除いて、移動局開始の場合と殆ど同一であることを注記しておく。
１．ＩＤ００３を呼び出し、ＭＯ呼設定要求を用いてノードＢとの呼を設定するように要求する。
２．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢまでの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラＱｏＳおよびスループットの詳細を含む。
３．ＭＳBは、接続に使用可能なＯＤＴＣＨチャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
４．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳC、およびＭＳC−ノードＢ間で実行される。
５．呼設定プリミティブがＲＲＣ（無線資源コントローラ）上で渡され、認証等を行なうコア・ネットワークと交渉する。呼が許可されると、順方向リレーリンクを確立する必要がある。
６．タイムアウトＴroutewaitの後、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な接続を求める。ノードＢは、移動局ＭＳCがＯＤＭＡノードＭＳAとの通信に最良の近隣局であることを発見し、順方向リレーリンク・ベアラ確立手順をＭＳCと開始する。
７．同じ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
【００５８】
一旦ＭＳAへの順方向リレーリンクが割り当てられると、ＯＤＭＡ経路が確立され、データおよびそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
【００５９】
ＯＤＭＡリレー・ノードへの順方向リレーリンク送信の効率を高めるためには、ＯＤＭＡ位置更新手順が必要となる。位置情報は、ＯＤＭＡ経路テーブル内に格納されており、ＲＮＣ内のＲＲＣによって制御されている。位置更新手順は、本質的に標準的なＭＯ呼設定手順の半分であり、図７に示す。
【００６０】
本発明の目的の１つは、データ通信範囲の限度を拡大し、音声通信範囲のためにＴＤＤおよびＦＤＤによって提供されるそれと一致させることである。この概念の簡略図を図８に示す。
【００６１】
ＦＤＤ通信基盤は広大であるが限られたＴＤＤ通信基盤しか利用できないシステムでは、最終ホップ・ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードを配備しなければならない。最終ホップ・ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードは、ＯＤＭＡ機能性を、ＲＮＣに対するわずかな変更のみを必要とする標準的なＦＤＤ通信基盤と相互作用させることによって、３Ｇシステム内において高データ・レート通信を拡大する機能を備えている。尚、この手法は、ノードＢがＯＤＭＡ能力を有さない場合に、ＴＤＤに同様に適用可能であることを注記しておく。最終ホップを用いた移動局開始呼設定手順および移動局終端呼設定手順について、以下の段落で説明する。
【００６２】
ＴＤＤ ＯＤＭＡ最終ホップ・システムでは、バックボーンＴＤＤシステムから同期情報を得ることができる。しかしながら、バックボーンＦＤＤシステムを用いる場合、多数の方法を用いて同期を導出しなければならない。１つの方法は、大電力で広い区域にわたってＴＤＤ同期情報を同報することである。（同期情報の範囲は、関連のあるリレー間の差であるので、同期送信側と中継移動局との間のいずれの往復遅延にも限定されない。）第２の方法は、ＯＤＭＡリレー・ノード間で実行する自己同期プロセスによって同期が得られると仮定することができる。別の代替案は、ＯＤＭＡシステムがその同期を標準的なＦＤＤ同期チャネルから得ることである。各同期方法の相対的なメリットはＦＦＳである。
【００６３】
ＯＤＭＡリレー・ノードを介した通信は、実際には、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードの導入によって簡略化される。ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードが（配備された、一定電力の）シードでもあると仮定すると、シードが適当な位置に配置され、ノードＢに対して良好な通信範囲をもたらすと仮定することができる。ＵＴＲＡＮにおいてＯＤＭＡの適用性を拡張することにより、探査機構を用いて、ゲートウェイ・ノードおよびノードＢ（複数のノードＢ）の性能を評価することも可能となる。
【００６４】
同期情報がビーコンＴＤＤ送信機から受信されると仮定すると、最終ホップを用いる移動局開始呼設定手順は、図９を参照して以下に説明する手順に従うことになる。
１．ＭＳAは、ＯＤＭＡベアラを用いてネットワーク内のどこかにある他の移動局に通話することを決定し、ＭＯ呼設定要求を行なう。［注：同期はビーコン送信から得られる。］
２．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢへの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラ仕様の詳細を含む。
３．ＭＳBは、接続に使用可能なＯＤＴＣＨチャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
４．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳCで実行される。
５．ＭＳCはＯＤＭＡゲートウェイ・リレー・ノードであり、透過性ＦＤＤパケット・ベアラを用いてＯＤＭＡ呼設定情報をノードＢに送り、応答を待つ。
６．一旦タイムアウトＴroutewaitが終了したなら、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な傾斜を求める。ノードＢは、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードＭＳCを介して最良の傾斜が得られることを発見する。
７．標準的なＯＤＭＡベアラ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
８．一旦順方向リレーリンク・チャネルが割り当てられると、データおよびそれ以外のシグナリングをＯＤＴＣＨ上で搬送することが可能となる。
【００６５】
最終ホップを用いた移動局終端呼設定の場合、手順は呼出しメッセージを復元できなければならない。呼出しメッセージは、ＴＤＤ ＳＣＨを用いて送信した追加情報から得ることができる。しかしながら、これは単にビーコン同期送信機であるものを複雑化する可能性がある。代替方法の１つとして、標準的なＦＤＤモードを用いて呼出しメッセージを聴取するが、ＴＤＤ ＯＤＭＡベアラを用いてあらゆる追加の通信を行なうことがあげられる。更に別の呼出し実装（実際に用いられている）として、他のＯＤＭＡリレー・ノードからの代理呼出しを用いることもあげられる。
【００６６】
呼出し情報を現ＦＤＤセル送信から収集するという状況を一例として、以下に図１０を参照しながら、最終ホップを用いたＭＴ呼設定手順について説明する。
１．［前述の機構の１つを用いて］ＩＤ００３を呼び出し、ＭＯ呼設定要求を用いてＭＳAに対してノードＢとの呼を設定するように要求する。
２．ＭＳAは、ＯＤＭＡベアラを用いてネットワーク内のどこかにある他の移動局に通話することを決定し、ＭＯ呼設定要求を行なう。［注：同期はビーコン送信から得られる。］
３．ＭＳAは、その傾斜テーブルを参照してノードＢへの最良の経路を決定した後、ＭＳBに呼設定プローブを送る。呼設定プローブは、要求ベアラ仕様の詳細を含む。
４．ＭＳBは、接続に使用可能なＯＤＴＣＨチャネルの詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ＯＤＴＣＨが利用可能な場合、このＯＤＴＣＨを以降の呼維持通信の全てに使用する。
５．同じ手順が、ＭＳB−ＭＳCで実行される。
６．ＭＳCはＯＤＭＡゲートウェイ・リレー・ノードであり、透過性ＦＤＤパケット・ベアラを用いてＯＤＭＡ呼設定情報をノードＢに送り、応答を待つ。
７．一旦タイムアウトＴroutewaitが終了したなら、ノードＢの傾斜テーブルを検査し、ＯＤＭＡノードＭＳAへの適当な傾斜を求める。ノードＢは、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードＭＳCを介して最良の傾斜が得られることを発見する。
８．標準的なＯＤＭＡベアラ手順が、ＭＳC−ＭＳBおよびＭＳB−ＭＳA間で順方向に行われる。
【００６７】
一旦ＭＳAへの順方向リレーリンクが割り当てられたなら、ＯＤＭＡ経路は確立され、データおよびそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
【００６８】
ＯＤＭＡリレー・ノードへの順方向リレーリンク送信の効率を高めるためには、ＯＤＭＡ位置更新手順が必要となる。位置情報は、経路テーブル内に格納されており、ＲＮＣ内のＲＲＣによって制御されている。ゲートウェイ最終ホップの場合、経路テーブルは、ゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードへの最初のホップを考慮に入れる必要がある。かかる位置更新手順の１つを図１１に示す。
【００６９】
以下に明記するのは、ＯＤＭＡリレー・ノードにおける制御情報のルーティングに関する説明である。
ＯＤＭＡの主要な特徴は、呼の間リレーとして用いることができる適当な近隣を検出するためにＵＥＲＳによって用いられる探査機構である。この探査機構は、各ノードが、ＯＤＭＡランダム・アクセス・チャネル（ＯＲＡＣＨ）と称する共通制御チャネル上でプローブ・メッセージを送信および受信することから成り、その結果各ノードにおいて接続性テーブルが構築される。このテーブルは、後に、重大なオーバーヘッドを生ずることなく、動的にネットワークを介してデータを送出するために用いられる。
【００７０】
ＯＤＭＡプローブ機構は、各ノードにおいて２レベルの接続性、即ち、ローカル接続性および端間接続性を確立する。
ローカル接続性は、ノードが、単一のリレーまたはホップ以内で多数のローカル（近隣）ノードを選択し、同報プローブを交換することを可能にする。
【００７１】
ＯＲＡＣＨ上を送信される同報プローブ・メッセージは、ＴＸ電力、ローカル背景ノイズ・レベルおよび経路損失というような、いくつかの物理レイヤ特性から成る。添付資料Ａは、同報プローブ・メッセージの内容を詳細に示す。これらのフィールドにより、近隣ノードから同報プローブ・メッセージを受信するノードが、当該近隣ノードに対するローカル接続性指標を得ることができる。ノードは、各近隣ノードについて、ローカル接続性指標のリストを維持している。この近隣リストは、同報プローブ内に含まれ（添付資料Ａ参照）、したがって、近隣リストを有する同報プローブを受信すれば、ノードは２ホップ先までのローカル接続性情報を得ることができる。
【００７２】
データ受信側として作用するノード（即ち、データの最終宛先ＩＤ）は、同報プローブ（添付資料Ａ参照）内で送信される近隣リストにも含まれる。このように、ノードは、個々の宛先ＩＤについて端間接続性情報を得て、この情報をそれらの経路テーブルに含ませることができる。
【００７３】
前述のように、ＯＤＭＡノードは、効率的にデータを中継するためには、ローカルおよび端間接続性情報双方を維持する必要がある。概念的にこの情報を、表１（ａ）および（ｂ）に示すような２つのリンク・テーブルに格納されたものと見なすことができる。
【００７４】
最初の表は、傾斜の形態で端間接続性情報の詳細を示す。傾斜とは、個々の宛先までに複数のリレー・リンクを介してデータを送信する際の累積コストである。コスト関数を用いて、個々の宛先に対する傾斜を計算する。この関数は、宛先ＩＤに到達するまでに必要な累積電力、リレー・リンク上での資源利用、リレー数等のような、多数のパラメータに依存する。各ノードは、宛先ＩＤを含む近隣局からのプローブを受信する毎に、個々の宛先ＩＤに関連する傾斜を更新する。表１（ａ）が示すように、宛先ＩＤに対して傾斜を報告する各近隣局毎に、１つの傾斜を格納し更新する。
【００７５】
各傾斜は、当該傾斜が再計算される毎に、関連するタイムスタンプが更新され、その信頼性を示すために用いられる。したがって、傾斜が更新されないと、時とともに劣化していく。尚、傾斜を更新する能力は、近隣局間の探査速度に直接関係することを注記しておく。
【００７６】
ローカル接続性情報は、第２のリンク・テーブル（表１（ｂ））に維持される。このリンク・テーブルは、ノードの近隣局に関するデータを含む。このデータは、近隣局に到達するために必要な電力、当該近隣局から受信した最後のプローブ・メッセージのタイムスタンプ、およびオプションとしてその近隣の第２層（ｓｅｃｏｎｄ ｔｉｅｒ）を含む。
【００７７】
【表１】
これら経路テーブルの寸法（即ちｎとＮ）は、必要な性能特性、環境およびリレーの分散または密度等のような数個の要因に依存する。また、これらの寸法はオペレータの動作要件またはいずれかの実施制約に合わせるように特別に作成することも期待される。以下の２つの例は、リンク・リスト構造を用いた、可能な経路テーブルの実施態様を示す。
【００７９】
【表２】
ＵＥにおける経路テーブルの実装
以下の図は、ＲＮＣにおいてリンク・リストを用いた経路テーブルの実装を示す。
【００８１】
ＲＮＣでは、ノードＢ、セクタを介して、そして潜在的にゲートウェイＯＤＭＡリレー・ノードを介して、ＯＤＭＡ経路を得るために、テーブルが必要である。
【００８２】
【表３】
添付資料Ａ
同報およびアドレス・プローブ・メッセージの内容
ＯＤＭＡには、アドレス・プローブおよび同報プローブという２種類のプローブ・メッセージが定義されている。同報メッセージは、ローカル・ノードの集合に送信される。これらのメッセージの送信電力は、当該メッセージを首尾よく受信するのに必要な最低の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が少なくとも全てのノードにおいて得られるように選択される。アドレス・プローブは、特定のノードにアドレスされるので、これらのメッセージの送信電力は、意図した受信側受信機において受信成功に必要な最低ＳＮＲが得られるように選択される。
【００８４】
アドレス・プローブおよび同報プローブに必要な送信電力は、受信側受信機の背景ノイズ・レベルおよびこれらのメッセージの送信電力を示すノードからの以前の同報プローブの受信から（以下に示すように）得られる。
【００８５】
アドレス・プローブおよび同報プローブ・メッセージのフォーマットは同じである。以下の表は、プローブ・メッセージの内容を示し、前述の２種類間のあらゆる相違を示す。
【００８６】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 論理チャネル・タイプの構成を示す図。
【図２】 ３Ｇ ＴＤＤにおけるＯＤＭＡおよび一体化ＴＤＤ／ＯＤＭＡ通信基盤を用いた、本発明の概念を示す図。
【図３】 図２のシステムにおける移動局開始呼設定の手順を示す図。
【図４】 図２のシステムにおける移動局開始呼設定の手順を示す図。
【図５】 図２のシステムにおける移動局終端呼設定の手順を示す図。
【図６】 図２のシステムにおける移動局終端呼設定の手順を示す図。
【図７】 図２のシステムにおける位置更新手順を示す図。
【図８】 ＦＤＤ通信基盤を用いた、本発明の概念を示す図。
【図９】 図８のシステムにおける移動局開始呼設定の手順を示す図。
【図１０】 図８のシステムにおけるＭＴ呼設定の手順を示す図。
【図１１】 図８のシステムにおける位置更新手順を示す図。
Claims (6)
- 複数の移動局および複数の基地局から成るセルラ無線通信システムにおいて移動局間でデータを中継する方法であって、
各基地局から、当該基地局の通信範囲内において同期送信を行なうステップであって、該同期送信が前記通信範囲内における前記基地局から移動局への同報データの送信のための同報制御チャネルを規定する、ステップと、
前記通信範囲内にある移動局において前記同期送信を受信し、前記同報制御チャネル、および移動局が互いにプローブ・データを送信可能な少なくとも１つの発呼チャネルを規定するデータを抽出するステップであって、移動局が前記プローブ・データを用いて、他の移動局の使用可能性に関する接続性情報を得る、ステップと、
から成ることを特徴とする方法。 - 前記基地局から前記移動局に送信される前記同報データは、前記基地局を識別する情報、および前記基地局において利用可能な容量に関する情報を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記移動局は、前記発呼チャネルを利用してプローブ信号を他の移動局に同報し、各移動局からの前記プローブ信号が、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、および他の局に対する経路損失に関する情報を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
- 前記発呼チャネル上で他の移動局からプローブ信号を受信した移動局は、その中の情報を利用して、前記他の移動局に関する接続性データを発生することを特徴とする請求項３記載の方法。
- 前記同期送信は、移動局がそれらの間でメッセージを中継するために使用可能な少なくとも１つのトラフィック・チャネルを規定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。
- 前記基地局からの同期送信は、比較的高い電力および比較的低いデータ・レートで行われ、前記トラフィック・チャネル上で移動局間で送信されるメッセージ・データは比較的低い電力および比較的高いデータ・レートで送信されることを特徴とする請求項５記載の方法。
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