JP4423292B2

JP4423292B2 - 無線ベアラ制御方法及び無線基地局

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Publication number: JP4423292B2
Application number: JP2006527661A
Authority: JP
Inventors: 豊小林; 誠内島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-07-12
Also published as: EP1768278A1; JPWO2006006227A1; US20070153756A1; WO2006006227A1; EP1768278A4

Description

本発明は、一般に移動通信の技術分野に関し、特に無線ベアラ制御方法及び無線基地局に関する。

図１は、無線通信システムの概略図を示す。代表的な無線通信システムとしては、例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ）方式のシステムが挙げられる。無線通信システムは、コアネットワーク（ＣＮ：ＣｏｒｅＮｅｔｗｏｒｋ）と、複数の無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、複数の無線基地局（ノードＢ）と、移動端末（ＵＥ：ｕｓｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）とを含む。各無線基地局は、サービスエリアの一部であるセルをそれぞれ形成する。簡単のため、少数の無線基地局（ノードＢ：ＮｏｄｅＢ）や無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）が図示されているが、それらの数は任意に設定できる。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）及び無線基地局（ノードＢ）は、無線アクセスネットワーク（ＲＮＡ：ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＡｃｃｅｓｓ）を形成する。

コアネットワーク（ＣＮ）は、移動管理、呼制御、交換機能その他のサービス制御を行なう。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、複数の無線基地局の制御、無線リソースの管理、無線アクセス制御等を行なう。無線基地局（ノードＢ）は、セル内の移動端末と無線リンクを通じて通信を行い、有線ネットワークを通じて無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）と通信を行う。

移動端末との間の通信では、音声やデータパケット等の様々な内容の情報が、伝送レートを含む様々な通信条件の下に送信及び受信される。そのような通信条件の制御は、無線ベアラ（ｒａｄｉｏｂｅａｒｅｒ）制御とも呼ばれ、通信環境に応じて通信条件は適宜変更される。例えば、移動端末は、個別物理チャネルの割り当てられた状態（ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ）や、待ち受け状態（例えば、ＣＥＬＬ＿ＰＣＨ）等で通信を行う。更に、ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態の中でも、通信されるトラフィックの多少等に依存して、移動端末及び無線基地局の状態が適宜変更されるように、無線ベアラ制御が行なわれる。例えば、多くのユーザデータが伝送される場合には上り及び下りで専用チャネル（ＤＣＨ）が使用される。一方、ユーザデータが比較的少ない場合に、下りではＦＡＣＨが使用され、上りではＲＡＣＨが複数の移動端末の間で競合して使用される。このようにチャネルを適宜変更することに加えて、伝送レート等の通信条件を適切に変更することで、リソースを効率的に使用することができる。一般に、移動端末及び無線基地局の通信条件をどのように設定するかは、無線ネットワーク制御部（ＲＮＣ）で決定される。

この種の無線通信システムについては、例えば、立川敬二、Ｗ−ＣＤＭＡ移動通信方式、丸善株式会社、２００２年３月１５日発行、ｐｐ９１−１８７に開示されている。

図２は、移動端末及び無線基地局間の無線ベアラ制御の一例を示すフローチャートである。先ず、ステップ２０２にて、無線基地局は、移動端末に状態遷移要求信号を送信する。状態遷移要求信号は、移動端末に現在設定されている通信条件を、指定される別の通信条件に変更すべきことを示す。具体的には、例えば、３８４ｋｂｐｓで音声信号が現在伝送されているところ、所定の変更期間（例えば、１００ｍｓ）以降は３２ｋｂｐｓの伝送レートで通信を行なうように、設定済みのパラメータを変更すべきことが示される。

ステップ２０４では、その状態遷移要求信号を良好に受信した移動端末から、肯定的な確認応答（ＡＣＫ：ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｂａｃｋ）信号が無線端末に伝送される。

ステップ２０６では、無線基地局は、予告どおり通信条件を変更する。これにより、例えば、以後の通信は３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。

ステップ２０８でも同様に、移動端末は、指示されたとおりに通信条件を変更する。これにより、例えば、以後の通信は３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。

ステップ２１０では、適切に状態遷移が行なわれたことを示す状態遷移完了信号が、移動端末から無線基地局に伝送される。

ステップ２１２では、その完了信号が無線基地局で良好に受信された場合に、確認応答信号（ＡＣＫ）が移動端末に伝送される。このようにして、移動端末及び無線基地局の通信条件が適切に変更される。

図３は、移動端末及び無線基地局の通信条件を変更する際の別のフローチャートを示す。上記の場合と同様に、ステップ２０２にて、無線基地局は、移動端末に状態遷移要求信号を送信する。

ステップ２０４にて、その要求信号を良好に受信した移動端末から肯定的な確認応答（ＡＣＫ：ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｂａｃｋ）信号が無線端末に伝送される。しかしながら、図示の例では、確認応答信号が無線基地局に適切に伝送されていない。このような状況は、例えば、無線リンクにおけるフェージングや、送信電力不足等により生じる虞がある。

ステップ２０３では、肯定的な確認応答信号が所定の再送期間内に無線基地局で受信されなかったことに応答して、ステップ２０２で送信した状態遷移要求信号が再度送信される。

ステップ２０５では、その要求信号を良好に受信した移動端末から肯定的な確認応答（ＡＣＫ）信号が無線端末に再度伝送される。しかしながら、図示の例では、確認応答信号が無線基地局に適切に伝送されていない。その結果、無線基地局は肯定的な確認応答（ＡＣＫ）信号を受信していない。再送期間経過後に状態遷移要求信号を再送する回数は、変更期間その他のシステムパラメータに基づいて適宜設定される。

ステップ２０６では、無線基地局は、予告どおり通信条件を変更する。これにより、例えば、以後の通信は、３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。

ステップ２０８でも同様に、移動端末は、指示されたとおりに通信条件を変更する。これにより、例えば、以後の通信は、３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。

ステップ２１２では、その完了信号が無線基地局で良好に受信された場合に、確認応答信号（ＡＣＫ）が移動端末に伝送される。

このように、無線基地局は、移動端末から確認応答（ＡＣＫ）信号を受信しなくても、所定の変更期間経過後に状態遷移を行なう。確認応答（ＡＣＫ）が得られても得られなくても無線基地局は状態遷移を行なう。仮に、確認応答（ＡＣＫ）が得られなかった場合には、無線基地局は状態遷移を行なわないものとする。この場合、図２に示される例の場合には状態遷移が良好に行なわれる。しかしながら、図３に示されるような、状態遷移要求は良好に伝送されるがその確認応答（ＡＣＫ）が良好に伝送されない場合には不都合が生じる。即ち、移動端末は状態遷移を行なう一方、無線基地局は状態遷移を行なわないことになり、状態の不一致が生じ、通信が切断されてしまうからである。所定期間経過後に強制的に状態遷移を行なうようにすることで（ステップ２０６）、図２に示されるような正常状態に加えて、図３に示されるような準正常状態でも移動端末及び無線基地局双方が適切に状態遷移を行ない、リソースを効率的に利用することが可能になる。

しかしながら、上記のような動作を行なったとしても、以下に示されるように、依然として不都合が生じる虞がある。図４に示される例では、ステップ２０２及びステップ２０３で状態遷移要求が所定の再送期間経過後に移動端末に向けて送信されるが、何れも移動端末で良好に受信されない。このため、無線基地局ではステップ２０６にて状態遷移が行なわれるが、移動端末ではステップ２０７に示されるように状態遷移は行なわれない。その結果、例えば移動端末は従前どおり３８４ｋｂｐｓで信号を伝送しようとするが、無線基地局は変更後の３２ｋｂｐｓで信号を伝送しようとする。従って、移動端末及び無線基地局は、信号を適切に受信することができなくなり、移動端末はステップ２１３にて送信を停止し、ステップ２１５にて無線リンクは切断される。一方、無線基地局の側でも、ステップ２０９で状態遷移完了信号を待ち受けるが、それが得られず、有意義な信号も受信されず、ステップ２１１にて無線リンクが切断されてしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、移動端末及び無線基地局間の無線ベアラの状態不一致により、無線リンクが切断されてしまうことを抑制する無線ベアラ制御方法及び無線基地局を提供することである。

（１）本発明では、無線ベアラ制御方法において、移動端末に設定されている通信条件が変更されるように、無線基地局が前記移動端末に変更要求信号を送信するステップと、前記無線基地局に設定されている通信条件を、前記無線基地局が変更するステップと、前記無線基地局が、前記移動端末から受信した信号の信号品質を測定するステップと、所定値より劣化した信号品質が所定期間より長く続いた場合に、前記無線基地局が、変更した通信条件を変更前の通信条件に戻すステップとを有する無線ベアラ制御方法を用いる。
（２）また、本発明では、（１）において、前記各ステップが、前記移動端末に個別物理チャネルが割り当てられている場合に行なわれることを特徴とする（１）記載の無線ベアラ制御方法を用いる。
（３）本発明においては、移動端末との間で無線通信を行う無線基地局が用いられ、当該無線基地局は、前記移動端末の通信条件が変更されるように、前記移動端末に変更要求信号を送信する手段と、当該無線基地局の通信条件を設定する設定手段と、前記移動端末から受信した信号の信号品質を測定する手段とを備える。前記設定手段を用いて、ある通信条件から別の通信条件に通信条件が変更された後に、所定値より劣化した信号品質が所定期間より長く続いたならば、変更した通信条件は変更前の通信条件に戻される。
（４）また、本発明においては、前記信号品質が、希望波信号と非希望波信号との電力比により評価されることを特徴とする（３）記載の無線基地局が用いられる。
（５）また、本発明においては、前記信号品質が、受信した信号に含まれるパイロット信号のエラーレートで評価されることを特徴とする（３）記載の無線基地局を用いる。
（６）また、本発明においては、前記変更要求信号に対する応答信号を当該無線基地局が待ち受ける期間に合わせて、前記所定期間が設定されることを特徴とする（３）記載の無線基地局を用いる。
（７）また、本発明においては、前記通信条件に、少なくとも通信の伝送レートが含まれることを特徴とする（３）記載の無線基地局を用いる。

本発明によれば、移動端末及び無線基地局間の無線ベアラの状態不一致により、無線リンクが切断されてしまうことが効果的に抑制される。

無線通信システムの概略図である。移動端末及び無線基地局の状態を変更する際のフローチャートを示す。移動端末及び無線基地局の状態を変更する際の別のフローチャートを示す。移動端末及び無線基地局の状態を変更する際の更に別のフローチャートを示す。本発明の一実施例による無線基地局の部分的な機能ブロック図を示す。本発明の一実施例による方法を示すフローチャートである。正常状態又は準正常状態における無線基地局の状態変化と信号対雑音電力比ＳＩＲの関係を示す図である。状態不一致に起因して無線リンクが切断される場合における、無線基地局の状態変化と信号対雑音電力比ＳＩＲの関係を示す図である。本発明の一実施例により状態遷移が再度行なわれる場合における、無線基地局の状態変化と信号対雑音電力比ＳＩＲの関係を示す図である。

符号の説明

ＣＮコアネットワーク，ＲＮＣ無線ネットワーク制御装置，ＮｏｄｅＢ無線基地局，ＲＡＮ無線アクセスネトワーク，ＵＥ移動端末，
５０２信号処理制御部，５０４無線インターフェース部，５０６有線インターフェース部，５０８信号品質測定部，５１０通信条件設定部

図５は、本発明の一実施例による無線基地局の機能要素の内、本発明に特に関連する部分の機能ブロック図を示す。無線基地局は、信号処理制御部５０２と、無線インターフェース部５０４と、有線インターフェース部５０６と、信号品質測定部５０８と、通信条件設定部５１０とを有する。

信号処理制御部５０２は、無線基地局内の各種の機能要素を制御し、ベースバンド信号処理等の信号処理を行なう。

無線インターフェース部５０４は、移動端末（ＵＥ）との間で無線リンクを介して通信を行うためのインターフェースであり、送受信する信号の変復調等も行なう。

有線インターフェース部５０６は、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）との間で有線通信を行うためのインターフェースである。

信号品質測定部５０８は、移動端末から受信した信号の信号品質を測定する。信号品質は、本実施例では、信号対雑音電力比（ＳＩＲ）として表現される。他の実施例では、信号品質は、受信信号に含まれるパイロット信号に対する誤り率として表現されてもよい。パイロット信号は、移動端末及び無線基地局の双方で既知の既知信号であり、参照信号やトレーニング信号と呼ばれることもある。

通信条件設定部５１０は、移動端末との間で行なう通信の伝送レートその他の通信条件を、信号処理制御部５０２からの指示に従って設定する。通信条件をどのように設定するかは、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）で決定される。

図６は、本発明の一実施例による方法を示すフローチャートである。先ず、ステップ６０２にて、無線基地局は、移動端末に状態遷移要求信号を送信する。状態遷移要求信号は、移動端末に現在設定されている通信条件を、指定される別の通信条件に変更すべきことを示す。具体的には、例えば、３８４ｋｂｐｓで音声信号が現在伝送されているところ、所定の変更期間（例えば、１００ｍｓ）以降は３２ｋｂｐｓの伝送レートで通信を行なうように、設定済みのパラメータを変更すべきことが示される。図示の例では、図４に示される例と同様に、状態遷移要求信号は、移動端末にて良好に受信されない。

ステップ６０３にて、無線基地局は、移動端末から所定期間内に肯定的な確認応答（ＡＣＫ）を受信しなかったことに応じて、状態遷移要求信号を再度送信する。

ステップ６０４では、無線基地局は、予告どおり変更期間経過後に通信条件を変更する。これにより、例えば、以後の通信は、３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。しかし、移動端末は、通信条件を変更せず、状態遷移は行なわれない（ステップ６０６）。

ステップ６０８にて、無線基地局は、移動端末から受信した信号の信号対干渉電力比ＳＩＲを測定する。移動端末及び無線基地局で送受信される信号の伝送レートが異なることに起因して、この時点での信号対雑音電力比ＳＩＲは顕著に劣化したものとなる。伝送レートが違えば、受信される信号内容は雑音となってしまうからである。

ステップ６０９に示されるように、この信号対雑音電力比ＳＩＲの値は、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に通知される。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、劣化した信号耐電力干渉比ＳＩＲが所定期間を超えて続いたことに応答して、ステップ６１９にて、無線基地局に状態遷移要求信号を送信する。この状態遷移要求信号は、無線基地局が、無線基地局の通信条件を変更前の通信条件に戻すべきことを示す。所定期間は、様々な値に設定されることが可能であるが、無線リンクが切断されてしまう前に状態遷移要求信号が送信される程度に短く設定される必要がある。例えば、所定期間は、移動端末が状態遷移を適切に完了したことを示す状態遷移完了応答信号（ステップ２１０，６２２等）を待ち受けるために設定された待受期間に合わせて設定されてもよい。

ステップ６１０にて、無線基地局は、ステップ６０４で変更した通信条件を変更前の通信条件に戻す。即ち、無線基地局は、３２ｋｂｐｓに変更した伝送レートを変更前の３８４ｋｂｐｓに戻す。以後、移動端末及び無線基地局は、３８４ｋｂｐｓで信号を送受信するので、ステップ６１２で測定される信号対雑音電力比ＳＩＲは、劣化する前の良好な値に戻ることが予想される。この信号対雑音電力比ＳＩＲも、ステップ６１３にて、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に通知される。しかし、信号対雑音電力比ＳＩＲの値は良好であるので、ステップ６１９の場合とは異なり、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は無線基地局に状態遷移要求信号を送信しない。

ステップ６１４では、再度状態遷移要求が送信される。図示の例では、この状態要求信号は、移動端末にて良好に受信され、肯定的な確認応答（ＡＣＫ）信号が、ステップ６１６にて無線基地局に伝送されるものとする。

ステップ６１８では、無線基地局は、所定期間経過後に通信条件を変更する。これにより、以後の通信は、３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。

ステップ６２０でも同様に、移動端末は、指示されたとおりに通信条件を変更する。これにより、以後の通信は、３２ｋｂｐｓの伝送レートで行なわれる。

ステップ６２２では、適切に状態遷移が行なわれたことを示す状態遷移完了信号が、移動端末から無線基地局に伝送される。

ステップ６２４では、その完了信号が無線基地局で良好に受信された場合に、確認応答信号（ＡＣＫ）が移動端末に伝送される。このようにして、移動端末及び無線基地局の通信条件が適切に変更される。

ステップ６１４における状態要求信号が、移動端末に適切に受信されなかった場合は、ステップ６０３と同様に再送される。そして、移動端末にて状態要求信号が適切に受信されなかった場合は、ステップ６０４以降と同様な処理が行なわれる。

本実施例では、無線基地局が信号対雑音電力比ＳＩＲを測定し、測定結果は無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に通知され、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）にて状態遷移を行なうか否かが判断されていた。しかし、この判断は、無線基地局で行なわれてもよい。即ち、無線基地局が、劣化した信号対干渉電力比ＳＩＲが所定期間を超えて続いたか否かを監視し、それが所定期間を超えて続いたことに応答して、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）にその旨を通知してもよい。但し、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、無線リソースの管理や無線アクセス制御等を行なう機能を有するので、状態遷移の内容（通信条件）をどのように設定すべきかは、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）で決定されるべきである。また、図６では、信号対雑音電力比ＳＩＲの測定は、ステップ６０８，６１２の時点で行なわれるように描かれているが、これらに加えて他の時点で測定されてもよい。

図７乃至９は、無線基地局の状態変化と信号対雑音電力比ＳＩＲの関係を模式的に示す図である。図７は、図２，３に示されるような正常状態又は準正常状態における、無線基地局の状態変化と信号対雑音電力比ＳＩＲの関係を示す。信号対雑音電力比ＳＩＲの値が多少上下しているのは、通信が正常に行われる場合であっても、通信環境や電力制御等に起因して信号品質が若干変動する様子を表す。図２，３に示されるような正常状態又は準正常状態では、無線基地局の状態遷移に合わせて移動端末も状態遷移を行なうので、信号対雑音電力比ＳＩＲは、状態遷移の前後で良好な値を維持している。

図８は、図４に示されるように、移動端末及び無線基地局の状態不一致に起因して、無線リンクが切断される場合の様子を示す。伝送レートが異なることに起因して、状態遷移後に信号対雑音電力比ＳＩＲが顕著に劣化していることが分かる。

図９は、図６に示されるように、状態遷移が再度行なわれ、無線リンクが維持される場合の様子を示す。ステップ６０４の状態遷移に起因して、信号対雑音電力比ＳＩＲが顕著に劣化している。ここまでは、図８の場合と同じである。しかしながら、ステップ６１０の再度の状態遷移に起因して、移動端末及び無線基地局の通信条件が合致し、信号対雑音電力比ＳＩＲは状態遷移前の良好な値に戻っている。その後のステップ６１８，６２０における状態遷移は、無線基地局及び移動端末で良好に行なわれるので、状態遷移の前後で信号対雑音電力比ＳＩＲは良好な値を維持できる。図７乃至９では、信号品質は、信号対雑音電力比ＳＩＲで評価されていたが、信号品質を評価する他の基準についても、状態遷移の前後で同様な傾向が観測されるであろう。信号品質を評価する他の基準としては、例えば、受信したパイロット信号中の同期パターンの誤り率を採用することができる。

このように、移動端末から受信する信号品質を監視することで、無線基地局における状態遷移の適否を簡易に判別することができる。それが不適切な場合には、無線基地局は状態遷移前の状態に速やかに復帰するので、無線リンクの切断を回避することができる。

以上本発明が特定の実施例に関して説明されてきたが、本発明の範囲内で様々な修正や変形が可能であることは当業者にとって明白であろう。

Claims

移動端末に設定されている通信条件が変更されるように、無線基地局が前記移動端末に変更要求信号を送信するとともに、前記無線基地局に設定されている通信条件を、前記無線基地局が変更するステップと、
前記無線基地局が、前記移動端末から受信した信号の信号品質を測定するステップと、
所定値より劣化した信号品質が所定期間より長く続いた場合に、前記無線基地局が、変更した通信条件を変更前の通信条件に戻すステップと
を有することを特徴とする無線ベアラ制御方法。
前記各ステップが、前記移動端末に個別物理チャネルが割り当てられている場合に行なわれる
ことを特徴とする請求項１記載の無線ベアラ制御方法。
移動端末との間で無線通信を行う無線基地局であって、
前記移動端末の通信条件が変更されるように、前記移動端末に変更要求信号を送信する手段と、
当該無線基地局の通信条件を設定する設定手段と、
前記移動端末から受信した信号の信号品質を測定する手段と
を備え、前記設定手段を用いて、ある通信条件から別の通信条件に通信条件が変更された後に、所定値より劣化した信号品質が所定期間より長く続いたならば、変更した通信条件を変更前の通信条件に戻す
ことを特徴とする無線基地局。
前記信号品質が、希望波信号と非希望波信号との電力比により評価される
ことを特徴とする請求項３記載の無線基地局。
前記信号品質が、受信した信号に含まれるパイロット信号のエラーレートで評価される
ことを特徴とする請求項３記載の無線基地局。
前記変更要求信号に対する応答信号を当該無線基地局が待ち受ける期間に合わせて、前記所定期間が設定される
ことを特徴とする請求項３記載の無線基地局。
前記通信条件に、少なくとも通信の伝送レートが含まれる
ことを特徴とする請求項３記載の無線基地局。