JP4101656B2 - 無線通信システムにおいてクイックページングを行う方法および装置 - Google Patents

無線通信システムにおいてクイックページングを行う方法および装置 Download PDF

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Description

本発明は、通信システムに関する。とくに、本発明は、無線通信システムにおいてクイックページングを行う方法に関する。
背景の技術
無線通信システムにおいて、基地局は移動局にページし、呼が保留中であることを示す。ページング信号は、ページングチャンネルと呼ばれる別のチャンネル上を送信される。符号分割多元アクセス、すなわちCDMAタイプのシステムのようなスペクトラム拡散システムでは、ページングチャンネルは別の搬送波周波数で構成されることができるが、特有のコードがページングメッセージに与えられ、それによってページングチャンネルを提供する。
基地局は、基地局制御装置(BSC)から受取られた命令に応答してページを生成する。1実施形態において、BSCはまたクイックページQP信号を送るように基地局に命令する。このQP信号は、別のクイックページチャンネルQPCH上を送信される。クイックページメッセージは1ビットであってもよいし、あるいは多ビットから成るメッセージであってもよい。
移動局がソフトハンドオフを行っているときに、QPメッセージを生成することには問題がある。ソフトハンドオフ中、BSCは、移動局の周囲の隣接している基地局にQPメッセージを送信するように命令する。QPメッセージを送信した後、各基地局は移動局にページするように命令される。各基地局に対して、移動局はページングスロットを割当てられている。近隣の基地局のローディングにより、割当てられたページングスロットの期間中に基地局の1つまたは全てが対応したページを送信することが妨げられる。したがって、移動局がソフトハンドオフしている最中にクイックページを提供する方法が必要とされている。
1つの特徴によると、基地局制御装置および複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて、方法は、ページング繰返し数を指定するページング命令を複数の基地局のある基地局において基地局制御装置から受取り、そのページング繰返し数だけクイックページングメッセージをそのページング命令のターゲットの受信装置に送信するステップを含んでいる。
別の特徴によると、基地局制御装置および複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて、基地局は、ページング繰返し数を指定するページング命令を複数の基地局のある基地局において基地局制御装置から受取る手段と、そのページング繰返し数だけクイックページングメッセージをそのページング命令のターゲットの受信装置に送信する手段とを具備している。さらに別の特徴においては、基地局制御装置および複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて、移動局は、複数のクイックページングメッセージを複数の基地局から受取る手段と、第1のページングメッセージを複数の基地局の第1のものから受取る手段と、第2のページングメッセージを複数の基地局の第2のものから受取る手段と、第1および第2のページングメッセージの少なくとも1つに応答する手段とを具備している。
“例示的な”という用語はこの明細書においてもっぱら“一例または例証として役に立つ”ことを意味するものとして使用される。この明細書に “例示的な”実施形態として記載されているものは、別の実施形態より常に好ましいまたは有効なものと解釈されるわけではない。
符号分割多元アクセス、すなわちCDMA通信システムのようなスペクトラム拡散システムにおいて、信号は擬似ランダム雑音、すなわちPN、拡散シーケンスのようなコードを使用することにより広い帯域幅にわたって拡散される。この明細書において以降“IS−95規格”と呼ばれる“二重モード広帯域スペクトラム拡散セルラーシステムに対するTIA/EIA/IS−95移動局―基地局適合規格”および以降“cdma2000規格”と呼ばれる“cdma2000スペクトラム拡散システムに対するTIA/EIA/IS−2000規格”には、スペクトラム拡散CDMAシステムが詳細に示されている。さらに、CDMAシステムの動作は、本出願にその権利が譲渡され、ここにおいてとくに参考文献とされている米国特許第 4,901,307号明細書(“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”)に記載されている。
cdma2000規格に一致する通信システムのような1実施形態において、クイックページングチャンネルQPCHは、順方向共通制御チャンネルF−CCCHまたはページングチャンネルPCH上を送信されたページング情報を受取るように移動局に警告するために使用される。
図1は、多くのユーザをサポートし、本発明の少なくともいくつかの特徴および実施形態を実施することのできる通信システム100の概略図である。システム100は多くのセル102A乃至102G内での通信を可能にし、これらの各セルは、対応した各基地局104A乃至104Gによってそれぞれサービスされている。例示的な実施形態において、基地局104のあるものは多くの受信アンテナを備えており、他のものは1個の受信アンテナしか備えていない。同様に、基地局104のあるものは多くの送信アンテナを備えており、他のものは単一の送信アンテナを備えている。送信アンテナと受信アンテナの組合せに制限はない。したがって、基地局104は、多くの送信アンテナおよび単一の受信アンテナ、または多数の受信アンテナおよび単一の送信アンテナ、もしくは共に単一のまたは共に多数の送信アンテナおよび受信アンテナを備えることができる。
カバレージエリア内の端末106は、固定されて(すなわち、静止して)いてもよいし、あるいは可動であってもよい。図1に示されているように、種々の端末106がシステム中にわたって分散されている。各端末106は、たとえば、ソフトハンドオフが使用されているか否かに応じて、あるいはその端末が多数の基地局から多数の送信を(同時にあるいは逐次)受信するように設計され、動作されているかどうか等に応じて、任意の所定の瞬間にダウンリンクおよびアップリンクにより少なくとも1つおよびおそらく2以上の基地局104と通信する。CDMA通信システムにおけるソフトハンドオフは技術的によく知られており、本出願にその権利が譲渡され、この明細書おいて参考文献とされている米国特許第 5,101,501号明細書(“METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”)に詳細に記載されている。
ダウンリンクとは基地局から端末への送信のことであり、アップリンクとは端末から基地局への送信のことである。例示的な実施形態において、端末106のあるものは多くの受信アンテナを備えており、別のものは1個の受信アンテナだけを備えている。同様に、端末106のあるものは多くの送信アンテナを備えており、別のものは1個の送信アンテナだけを備えている。送信アンテナと受信アンテナの組合せに制限はない。したがって、端末106は、多くの送信アンテナおよび単一の受信アンテナ、または多数の受信アンテナおよび単一の送信アンテナ、もしくは共に単一のまたは共に多数の送信アンテナおよび受信アンテナを備えることができる。図1において、基地局104Aはダウンリンクで端末106Aおよび106Jにデータを送信し、基地局104Bは端末106Bおよび106Jにデータを送信し、基地局104Cは端末106Cデータを送信し、他も同様に行われる。
図2は、移動局106Aの付近の、セル102A,102B,102C,102Dおよび102Eを含む近隣130を示している。移動局106AはここではMS1と呼ばれる。近隣は、移動局106Aと通信する範囲内に位置する基地局を含んでいると考えることができる。近隣の決定は、基地局制御装置BSC120によって行われる。BSC120は、システム100内の基地局の動作を制御すると共に、公衆交換電話網PSTN、別の無線システム、インターネットのようなデータリンクと、または種々の他のアクセスネットワークの任意のものとインターフェースする。
図3は、無線システム100におけるクイックページングQPメッセージの生成を示している。MS1に対する保留通信リクエストにより、BSC120は、MS1にページすると共にとくにMS1にQPメッセージを提供せよという命令を発生する。これらの命令は、近隣130内の多くの基地局に提供される。例としてBTS102AおよびBTS102Dが示されているが、しかしながら、BSC120は多くの基地局の任意のものに命令を送信してもよい。BSC120は、時間インターバルt1乃至t2の期間中に命令を送信する。この命令に応答して、BTS102Aおよび102Dは時間インターバルt3乃至t4の期間中にQPメッセージを生成する。1実施形態において、QPメッセージは1ビットメッセージである。QPメッセージはQPチャンネルQPCHで送信される。近隣130内の各基地局は、このインターバル期間中にQPメッセージを送信する。QPメッセージに続いて、各基地局はMS1にページを送信するように命令される。上述したように、これは、近隣130内の基地局の任意の1つがロードされ、MS1にページするには不十分なリソースしかない可能性があるという問題を発生させる。この場合、このような基地局はページに優先順位をつけるか、あるいはBSC120からの命令を無視することが必要になる可能性がある。
MS1はQPメッセージを近隣130内の基地局から受取る。MS1はQPメッセージを結合し、それによって情報の信頼性を高める。QPメッセージをMS1に送信することのできない、あるいはQPメッセージをMS1に送信しないことを選択した各基地局は、情報の信頼性を低下させる。
1実施形態において、この問題は、BSC120から命令を受取った近隣130内の各基地局が、基地局のローディングに関係なくページメッセージにより後続されるQPメッセージを送信するように要求される委任(mandadory)方式を実施することによって解決される。
別の実施形態においては、QPメッセージの反復が行われ、それによって基地局がページを送信する多くの機会を与えられる。図4Aを参照とすると、再びBSC120は命令をBTS102Aおよび102Dに送信している。それに応答して、両基地局は、時間t5乃至t6のインターバル中にQPメッセージを送信する。この命令には、Nとして識別されるいくつかの再試行が含まれており、N=1ならば、委任方式が実施される。各基地局のページングインターバルは時間t7に始まり、時間t10まで続く。ページングインターバル内には、時間スロットがMS1に対して割当てられており、別の時間スロットは別の移動局に対して割当てられている。MS1に割当てられた時間スロットは、時間t8から時間t9までである。図4Aに示されているように、BTS102DはMS1のページングスロット中に斜線を付けられた部分を有しており、それはこのスロット中のページングメッセージの送信を示している。BTS102Dのローディングは送信を可能にした。反対に、BTS102Aは、MS1に割当てられた時間スロット期間中、すなわち、時間t8から時間t9までページングメッセージの送信を阻止するようにロードされた。MS1に割当てられた後続する時間t14乃至t15中もまた、BTS102Dはページングメッセージを送信しないが、しかしながらBTS102Aはこの時点でページングメッセージの送信を可能にする。このようにして、BTS102Dは第1の時間にページングメッセージを送信し、一方BTS102Aは第2の時間にページングメッセージを送信した。1実施形態によると、メッセージをページするための2つのスロット(第2のスロットは示されていない)が時間t7乃至t10の期間中に指定される。同様に、メッセージをページするための2つのスロット(第2のスロットは示されていない)が時間t13乃至t16の期間中に指定される。
別の実施形態においては、BSCから受取られたページメッセージに応答して、各BTSは送信に対して利用可能な帯域幅を計算する。BTSが次のページングスロットでページングメッセージを送信するための帯域幅を有している場合、BTSはBSCにページング確認メッセージを送信する。ページング確認メッセージは送信機を、ページングメッセージを次のスロット中にMSに送信するために利用可能なBTSとして識別する。図4Bに示されているように、BTS102Dは、BSC120からページングメッセージを受取り、ページングメッセージをターゲットのMSに送信するために十分な帯域幅が利用可能であることを決定する。BSC120はまた、クイックページングメッセージをN回送信するようにBTSに命令することに注意すべきである。BTS102Dはページング確認メッセージをBSC120に時間ttarget1に送信する。その後、BTS102Dは時間インターバルt5乃至t6の期間中にクイックページングメッセージを送信し、時間インターバルt8乃至t9の期間中にページングメッセージを送信する。BTS102AもまたBSC120からページングメッセージを受取るが、ページングメッセージをターゲットのMSに送信するために利用可能な十分な帯域幅がないことを決定する。BTS102Aは時間インターバルt5乃至t6の期間中にクイックページングメッセージを送信する。BTS102Aの送信帯域幅は、BTS102Aが次のスロットでページングメッセージを送信するのに十分な帯域幅を有するように時間t5に後続して変化する。BTS102Aは、BSC120にページング確認メッセージを時間tpage2に送信する。クイックページングメッセージは、時間インターバルt11乃至t12の期間中にBTS102Aから送られる。その後、BTS102Aは、次のスロット、すなわち時間インターバルt14乃至t15の期間中にページングメッセージを送信する。この実施形態は、各BTSが多数の時間インターバルの1つの期間中にページングメッセージを送信することを可能にする。BTSは、ページングメッセージがターゲットのMSに送信される各時間インターバルを識別する。このようにして、各BTSに対して、BSC120はページングメッセージの送信を追跡してもよい。
BSCは、BSC、BTSおよびMSにおいて維持されているクイックページングソフトハンドオフリストを修正するためにこの情報を使用してもよい。1実施形態によると、BSCは、ページングメッセージを送信するのに不十分な帯域幅しかないBTSを無視し、MSはあまり頻繁にリストを更新する必要がないので、それによってMSにおける電力消費を節約する。
図5には、上述したクイックページングを行う1実施形態が示されている。この方法400は基地局または別の制御ターミナルにおいて行われ、ステップ402において基地局は所定の移動局MS1に対するクイックページング命令を受取る。この命令はまた、Nとして識別されるページング繰返し数を指示している。ステップ404において、基地局はスロットインデックスiを値Nに初期化する。決定ダイヤモンド406において、基地局は、ページング繰返し数が1に等しいか否かを決定する。N=1の場合について、基地局はクイックページング信号を送信し、その後にMS1に割当てられた第1のスロットでページメッセージを送信する。図5に示されているように、ステップ408において基地局はクイックページングメッセージをMS1に対して送信し、その後ページングメッセージをスロットiで送信する。N=1の場合について、このページングは全ての基地局間で同期され、このとき各基地局は、ターゲットの移動局に割当てられた同じスロット期間中にページングメッセージを送信する。
反対に、ページング繰返し数が1に等しくない場合、処理手順はステップ404に進み、クイックページングメッセージをMS1に送信する。N>1の場合は、擬似同期されたページングシナリオと呼ばれる。ステップ410において、基地局は、保留トランザクションに対するローディング状態を決定する。基地局から利用可能なページングスロットが混雑している場合、ステップ414において基地局はスロットインデックスをインクリメントする。基地局ローディングによりMS1に対するページの送信が可能になった場合、ステップ412においてそのページはスロットiで送信される。その後、処理手順はステップ414に進み、スロットインデックスをインクリメントする。決定ダイヤモンド416において、インデックスiはページング繰返し数Nと比較され、ページング繰返し数が満足されている場合、処理手順は終了する。そうでない場合、処理手順はステップ404に戻り、クイックページメッセージをMS1に送信する。1実施形態においては、基地局がターゲットの移動局に対する終了のプロセスであるページングメッセージを送信すると、クイックページメッセージはそれ以上送信されないことに注意されたい。
図6は、図5におけるような擬似同期されたページング方法を行うように構成された無線通信システム内において動作する基地局を示している。基地局500は、基地局制御装置(示されていない)から受取られた信号を処理する受信回路502を含んでいる。受信回路502はページング繰返し数Nをページング繰返しカウンタ504に提供する。カウンタ504はページング装置506およびクイックページング装置508に結合されている。カウンタ504は、ターゲットの移動局と関連付けられたページング命令に対して残っている繰返しの状態を示す。クイックページング装置508はこの情報を使用して、クイックページメッセージを送信する回数を決定する。ページング装置506は、ローディングおよびスケジューリング情報をローディング決定装置512から受取る。ローディング決定装置512はまた送信回路510に結合されており、ローディングによりターゲットの受信回路に対するページが可能になるか否かを決定する。クイックページング装置508およびページング装置506は、ページング情報を送信回路510に提供する。クイックページング装置508は、基地局制御装置(示されていない)によって命令されたとおりに、ページング繰返し数だけクイックページメッセージを送信することを開始する。
1実施形態において、無線通信システム内で動作している移動局は、ソフトハンドオフ期間中に少なくとも2つの基地局からクイックページングメッセージを受取って、これを処理する。その後、移動局は第1の基地局から第1のページングメッセージを受取って、これを処理し、この場合、第1のページングメッセージは第1の基地局の送信サイクル中に受取られる。後続するサイクル中に、移動局は第2の基地局から第2のページングメッセージを受取る。その後、移動局はページング情報を処理し、第1および第2の基地局に関する応答を決定する。受信および処理は、移動局に位置しているメモリ中に記憶されたコンピュータ読出し可能な命令によって行われてもよい。また、受信および処理は、専用のハードウェア、ファームウェアまたはその組合せによって行われてもよい。
上述したように、無線システムにおいてページングメッセージを処理する方法は、移動局と通信している基地局の個々のローディング状態を考慮に入れる。ページング繰返し数を指定することにより、基地局はローディングによりページングメッセージの送信を阻止されるのではなく、むしろローディングが許されたときにページを送信することができる。
以上、無線システムにおいてページングを行う種々の方法を説明してきた。各方法は所定のシステムの設計およびリソース要求にしたがった適用を見出している。CDMA型のスペクトラム拡散通信システムを参照として種々の実施形態が記載されているが、この概念は、別のスペクトラム拡散タイプのシステムおよび別のタイプの通信システムにも適応可能である。上述された方法およびアルゴリズムはハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはその組合せで実施されてもよい。たとえば、時間ゲートされないパイロットへのMMSEアプローチを使用することにより、コンバイナー加重を解くための式は、その計算を行うためにソフトウェアにおいて、あるいはデジタル信号プロセッサDSPを使用して行われてもよい。同様にして、適応アルゴリズムはコンピュータ読出し可能な媒体上に記憶されたコンピュータ読出し可能な命令の形態でソフトウェアにおいて実施されてもよい。DSPコアのような中央処理装置は、命令を実行し、それに応答して信号評価を提供するように動作する。別の実施形態は、実行可能な場合には、特定用途向け集積回路ASICのようなハードウェアを構成してもよい。
当業者は、情報および信号が種々の異なったテクノロジーおよび技術の任意のものを使用して表されることができることを認識するであろう。たとえば、上記の説明の中で参照とされることのできるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボルおよびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または粒子、光学フィールドまたは粒子、あるいはその任意の組合せによって表されてもよい。
当業者は、この明細書に開示されている実施形態と関連して示されている種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたはその両者の組合せとして構成されてもよいことをさらに認識するであろう。このハードウェアとソフトウェアの交換可能性を明瞭に説明するために、上記においては種々の例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路およびステップがそれらの機能に関して一般的に記載されている。このような機能がハードウェアとして構成されるか、あるいはソフトウェアとして構成されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられる設計制約に依存する。当業者は、記載されている機能を特定の適用のそれぞれに対して種々の方法で実施することができるが、このような実施決定は本発明の技術的範囲を逸脱するものとして解釈されてはならない。
ここに開示されている実施形態との関連で説明された種々の例示的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、ここに記載されている機能を行うように設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラム可能なゲートアレイ(FPGA)または別のプログラム可能な論理装置、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理装置、ディスクリートなハードウェアコンポーネント、またはその組合せにより実施され、あるいは行われることができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、別の実施形態においてはプロセッサは任意の通常のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置または状態マシンであってもよい。プロセッサはまた、たとえば、DSPとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと共同する1以上のマイクロプロセッサの組合せ等の計算装置の組合せ、または任意の他のこのような構成として構成されてもよい。
ここに開示されている実施形態との関連で説明されている方法またはアルゴリズムのステップはハードウェア中に直接組入れられてもよいし、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュール中に組入れられてもよいし、あるいは両者の組合せの中に組入れられてもよい。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、取出し可能なディスク、CD−ROM、あるいは技術的に知られている任意の別の形態の記憶媒体中に配置されることができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサがその記憶媒体から情報を読出し、また、これに情報を書込むことができるようにそのプロセッサに結合されている。別の実施形態において、記憶媒体はプロセッサと一体であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ASIC内に位置していてもよい。ASICはユーザ端末内に配置されることができる。別の実施形態では、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内のディスクリートなコンポーネントとして配置されることができる。
開示された実施形態の上記の説明は、当業者が本発明を構成し、あるいは使用できるようにするために示されたものである。これらの実施形態に対して種々の変更を行うことが可能であることは当業者に容易に明らかとなり、また、この明細書に規定されている一般原理は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく別の実施形態に適応されることができる。したがって、本発明はここに示されている実施形態に制限されるものではなく、ここに開示されている原理および新しい特徴に一致する広い技術的範囲を与えられている。
無線通信システムの一部を示す概略図。 無線通信システムの一部を示す概略図。 クイックページングプロトコルのタイミング図。 ソフトハンドオフ中のクイックページングプロトコルのタイミング図。 ソフトハンドオフ中のクイックページングプロトコルのタイミング図。 ソフトハンドオフ中のクイックページング制御のフロー図。 クイックページングプロトコルをサポ−トする基地局のブロック図。

Claims (4)

  1. 基地局制御装置および複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて、
    ページング繰返し数を指定するページング命令を複数の基地局において基地局制御装置から受取り、
    命令を受取った複数の基地局からそのページング繰返し数だけクイックページングメッセージをそのページング命令のターゲットの受信装置に送信し
    前記複数の基地局のローディング状態を決定し、
    前記ローディング状態により、前記複数の基地局のいずれか1つからページング繰返し数の回数の範囲内でターゲットの受信装置にページングメッセージを送信するステップを含んでいる方法。
  2. ターゲットの受信装置はソフトハンドオフ中である請求項1記載の方法。
  3. 基地局制御装置および複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて、
    ページング繰返し数を指定するページング命令を複数の基地局において基地局制御装置から受取る手段と、
    命令を受取った複数の基地局からそのページング繰返し数だけクイックページングメッセージをそのページング命令のターゲットの受信装置に送信する手段と、
    前記複数の基地局のローディング状態を決定する手段と、
    前記ローディング状態により、前記複数の基地局のいずれか1つからページング繰返し数の回数の範囲内でターゲットの受信装置にページングメッセージを送信する手段とを具備している基地局。
  4. 移動局に対するページングメッセージを複数の基地局の少なくとも2つに送信するように動作する基地局制御装置と、複数の基地局とを備えている無線通信システムにおいて、
    基地局制御装置からページング繰返し数を複数の基地局の少なくとも2つに送信し、
    その複数の基地局の少なくとも2つが前記ページング繰返し数だけ時間間隔をおいてクイックページングメッセージを移動局に送信し、
    その複数の基地局の少なくとも2つがローディング状態を決定し、
    前記ローディング状態により、その複数の基地局の少なくとも2つの第1のものが 1 回目のクイックページングメッセージより後の第1の時間期間中にページングメッセージを移動局に送信し、
    前記ローディング状態により、その複数の基地局の少なくとも2つの第2のものが、2回目のクイックページングメッセージより後の第2の時間期間中にページングメッセージを移動局に送信するステップを含んでいる方法。
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