JP4450855B2 - マルチメディア放送及びマルチキャストサービス(mbms)を提供する無線通信体系 - Google Patents

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Description

本発明は、欧州式IMT−2000システムのUMTSのような無線(または移動)通信システムで、無線(または移動)データサービス、例えば、マルチメディア放送及びマルチキャストサービス(MBMS:Multimedia Broadcast/Multicast Services)を提供する技術に関するものである。新しい運搬チャネル(例えば、点対多DSCH)を設立して既存の各無線通信プロトコル(例えば、UMTSプロトコル)を変更(追加)し、また、新しい物理ダウンリンク共用チャネル(例えば、C−PDSCH及びD−PDSCH)を構成してMBMSを複数の使用者に提供することができる。
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)は、欧州式標準であるGSM(Global System for
Mobile Communications)から進化した第3世代移動通信システムであって、GSM核心網(Core Network)とWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)無線接続技術に基づいて、より向上した移動通信サービスの提供を目標にする。
UMTSの標準化作業のために、1998年12月に欧州のETSI、日本のARIB/TTC、米国のT1及び韓国のTTAは、第3世代共同プロジェクト(3GPP:Third Generation Partnership Project)というプロジェクトを構成し、現在までUMTSの細部的な標準明細書(Specification)を作成している。
3GPPでは、UMTSの迅速で且つ効率的な技術開発のために、各網構成要素とそれらの動作に対する独立性を考慮してUMTSの標準化作業を5個の技術規格グループ(TSG:Technical Specification Groups)に分けて進行している。各TSGは、関連した領域内で標準規格の開発、承認及びその管理を担当するが、これら中、無線接続網(RAN:Radio Access Network)グループ(TSG RAN)は、UMTSでのWCDMA接続技術を支援するために、新しい無線接続網であるUMTS無線網(UTRAN:UMTS Terrestrial Radio Access Network)の機能、要求事項及びインターフェースに対する規格を開発する。
I.UTRANの構造
UTRANの構成要素は、無線網制御器(RNC:radio network controller)、基地局(Base station or Node−B)、及び端末機のような使用者機器(UE:user equipment、以下‘端末’と略称する)がある。RNCは、UTRANの自主的な無線資源管理(RRM:radio resource management)を可能にする。Node−Bは、GSMの基地局(BS:base station)と同じ原理に基づいて、各セル(cell)と送受信する物理的要素である。UMTSのUEは、GSMの端末(MS:mobile station)と同じ原理に基づいている。
図1は一般のUMTS網の構成を示したもので、図示したように、UMTSシステムは、他の多様な要素中、大きくは端末(UE)、UTRAN100及び核心網(CN)200により構成されている。UMTSは、GPRSと同じ核心網を使用するが、全く異なる
無線接続体系を使用する。
前記UTRAN100は、一つ以上の無線網副システム(RNS:Radio Network Sub−systems)110、120により構成され、それらは、再び無線網制御器(RNC:Radio Network Controller)111、121と、それら無線網制御器によって管理される一つ以上のNode−B112、113、122、123とから構成される。
前記RNC111、121は、無線資源の割当及び管理を担当し、核心網200とのアクセスポイントの役割を担当する。
前記Node−B112、113、122、123は、RNC111、121により管理され、アップリンク(UL(uplink)端末から網に)には、端末10(例えば、移動端末機、使用者機器及び/または加入者機器)の物理階層から送る情報を受信し、ダウンリンク(DL(downlink)網から端末に)には、端末にデータを送信して端末に対するUTRAN100のアクセスポイント(access point)の役割を担当する。
前記核心網200は、回線交換サービスを支援するためのMSC(MSC:Mobile Switching Center)210と、回線交換網を支援するためのGMSC(Gateway Mobile Switching Center)220と、パケット交換サービスを支援するためのSGSN(Serving GPRS Support Node)230と、パケット交換網を支援するためのGGSN(Gateway
GPRS Support Node)240と、から構成される。
前記UTRAN100の主な機能は、端末10と核心網200間の通話のために無線接続ベアラー(RAB:Radio Access Bearer)を構成して維持することである。また、前記核心網200は、終端間(end−to−end)のサービス品質(QoS:Quality of Service)要求事項をRABに適用し、そのRABは、核心網200が設定したQoS要求事項を支援する。従って、UTRAN100は、RABを構成して維持することで、終端間のQoS要求事項を充足させることができる。
前記RABサービスは、再び下位概念のIuベアラーサービス(Iu Bearer Service)と無線ベアラーサービス(Radio Bearer Service)とに分けられる。ここで、Iuベアラーサービスは、UTRAN100と核心網200の境界ノード間で使用者データの信頼性ある伝送を担当し、無線ベアラーサービスは、端末10とUTRAN100間で使用者データの信頼性ある伝送を担当する。
特定の端末10に提供されるサービスは、大きく回線交換サービスとパケット交換サービスとに区分される。例えば、一般の音声電話サービスは回線交換サービスに属し、インターネット接続を通したウェブブラウジング(web−browsing)サービスはパケット交換サービスに分類される。
回線交換サービスを支援する場合、RNC111、121は、核心網200のMSC210と連結され、このMSC210は、他の網からの接続を管理するGMSC220と連結される。
パケット交換サービスに対しては、核心網200のSGSN230及びGGSN240によってサービスが提供される。例えば、前記SGSN230は、RNC111に向かう
パケット通信を支援し、前記GGSN240は、インターネット網などの他のパケット交換網への連結を管理する。
II.UTRANの多様なインターフェース
多様な各網構成要素間には、相互間の通信のために情報を取り交わせるインターフェース(Interface)が存在するが、RNC111、121と核心網200とのインターフェースをIuインターフェースと定義する。Iuインターフェースがパケット交換領域と連結された場合は‘Iu−PS’と定義し、回線交換領域と連結された場合は‘Iu−CS’と定義する。
各端末10と網(UTRAN100及び核心網200)間の正しい接続を維持するためには、多様な種類の識別子が必要である。以下、無線網臨時識別子(RNTI:Radio Network Temporary Identifier)に対して説明する。RNTIは、端末10とUTRAN100間の接続が維持される間、端末の識別情報として使用され、このために、S−RNTI、D−RNTI、C−RNTI、U−RNTIの四つのRNTIが定義されて使用される。
S−RNTI(Serving RNC RNTI)は、端末とUTRAN間の接続が設定される時にSRNC(Serving RNC)により割り当てられ、SRNCで該当の端末を識別する情報となる。D−RNTI(Drift RNC RNTI)は、端末の移動によるRNC間のハンドオーバーが発生すると、DRNC(Drift RNC)により割り当てられる。C−RNTI(C−RNTI:Cell RNTI)は、CRNC(Controlling RNC)内で端末を識別する情報になり、端末10が新しいセルに入ると、CRNCから新しいC−RNTI値が割り当てられる。最後に、U−RNTI(UTRAN RNTI)は、SRNC Identity及びS−RNTIにより構成されるが、端末を管理しているSRNCと該当のSRNC内での端末の識別情報を知ることができるため、端末10の絶対的な識別情報を提供するといえる。
共有伝送チャネルを使用してデータを伝送するとき、MAC−c/sh階層からMAC
PDUのヘッダーにC−RNTIまたはU−RNTIを含んで伝送する。このとき、MAC PDUのヘッダーには、含まれたRNTIの種類を知らせる端末識別子種類指示子(UE ID Type Indicator)も共に含まれる。
UTRA(UMTS Terrestrial Radio Access)では、通常、二種類の物理階層信号方式、即ち、FDD(Frequency−Division
Duplex)とTDD(Time−Division Duplex)とがある。UTRA FDDの無線インターフェースは、各伝送チャネル(transport channels)にマッピング(mapping)され、再び各物理チャネル(physical channels)にマッピングされる各論理チャネル(logical channels)がある。論理チャネルから運搬チャネルに変化することは、データリンク層(datalink layer:Layer2)の下位副階層(sub−layer)であるMAC(medium access control)層で行われる。
ダウンリンク(Downlink)には、パケットデータ運搬のための3種類の伝送チャネル、即ち、DCH(Dedicated Channel)、DSCH(Downlink Shared Channel)及びFACH(Forward Access
Channel)がある。
DCHは、設定及び解除過程を経て単一の使用者に指定され、閉路電力制御(closed−loop power control)が実行されて、音声のような回線サービスに利用されると、ビットエラー率(bit error rate)を安定させてCD
MA作動を最大化させる。
DSCHは共通(共用)チャネルであって、複数の使用者により時間多重化(time−multiplexed)される。設定及び解除過程が必要なく、DSCHがマッピングされる物理チャネルには電力制御信号を運搬しない。然し、閉路電力制御(closed−loop power control)が必要であるため、DSCHサービスを接続できる使用者は、活性化(active)状態にある関連したDCHも有するべきである。DCHは、他の伝送サービスにより活性化状態でないと、DSCHに接続可能にさせて、物理階層信号を運搬するために活性化すべきである。
FACHは、短いバースト(burst)のデータを伝送するために複数の使用者が共用し、DSCHとは異なって、接続するための閉路電力制御及び関連したDCHの活性化が必要でない。
前記各チャネルに対し、多様な拡散因子(SF:spreading factor)及びコード率(code rate)を組み合わせて、多様なデータサービスと通信環境に要求される帯域幅(bandwidth)及び保護を提供することができる。
III.UTRANのプロトコル構造
図2は3GPP無線接続網規格に基づく、一つの端末10とUTRAN100間の無線接続インターフェース(Radio Access Interface)プロトコルの構造を示したものである。ここで、無線接続インターフェースプロトコルには、物理階層、データリンク階層及びネットワーク階層からなる水平階層があり、垂直に配置されたデータ情報伝送のための使用者平面(User Plane)と制御信号伝達のための制御平面(Control Plane)ある。
使用者平面は、音声やインターネットプロトコル(IP:Internet Protocol)パケットの伝送などのように、使用者のトラフィック情報が伝達される領域である。制御平面は、網のインターフェースや呼の維持及び管理などの制御情報が伝達される領域である。
図2の各プロトコル階層は、通信システムで広く知られた開放型システム間の相互接続(OSI:Open System Interconnection)基準モデルの下位3個の階層に基づいて、L1(階層1)、L2(階層2)及びL3(階層3)に区分される。以下、図2の各階層を説明する。
前記L1階層は、多様な無線伝送技術を利用して上位階層に情報伝送サービス(Information Transfer Service)を提供する。上位の媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)階層とは伝送チャネル(Transport Channel)を通して連結され、この伝送チャネルを通して媒体接続制御階層と物理階層間のデータが移動する。
伝送チャネルを通して伝送されるデータは、伝送時間間隔(TTI:Transmission Time Interval)に合せて伝達される。一方、物理チャネルは、フレーム(Frame)と呼ばれる一定の時間単位に分れてデータを伝達する。UE(端末)10とUTRAN100間の伝送チャネルの同期を合せるために、連結フレーム番号(CFN:Connection Frame Number)が使用される。ページングチャネル(PCH)を除いた残りの伝送チャネルの場合、CFN値の範囲は0から255までである。即ち、CFNは、256フレームを周期に反復的に循環される。
CFNの他にも、システムフレーム番号(SFN:System Frame Num
ber)が物理チャネルの同期を合せるために使用される。SFN値の範囲は0から4095までで、4096フレームを周期に反復される。
MAC階層は、無線資源の割当及び再割当のためのMACパラメータの再割当サービスを提供する。上位階層である無線リンク制御(RLC:Radio Link Control)階層とは論理チャネル(Logical Channel)で連結され、伝送される情報の種類によって多様な論理チャネルが提供される。一般に、制御平面の情報を伝送する場合は、制御チャネル(Control Channel)を利用し、使用者平面の情報を伝送する場合は、トラフィックチャネル(Traffic Channel)を利用する。
MAC階層は、管理する伝送チャネルの種類によってMAC−b副階層(Sublayer)、MAC−d副階層、MAC−c/sh副階層に区分される。MAC−b副階層は、システム情報(System Information)の放送を担当する伝送チャネルであるBCH(Broadcast Channel)の管理を担当する。
MAC−c/sh副階層は、他の端末と共有されるFACH(Forward Access Channel)やDSCH(Downlink Shared Channel)などの共有伝送チャネルを管理する。UTRAN100でのMAC−c/sh副階層はCRNC(controlling RNC)に位置し、セル内の全ての端末10が共有する各チャネルを管理するため、各セルに対して一つずつ存在する。そして、各端末10にもMAC−c/sh副階層が一つずつ存在する。
MAC−d副階層は、特定の端末10に対する専用伝送チャネルであるDCH(Dedicated Channel)の管理を担当する。従って、UTRAN100のMAC−d副階層は、該当の端末の管理を担当するSRNC(serving RNC)に位置し、各端末10ごとにMAC−d副階層が一つずつ存在する。
無線リンク制御(RLC:Radio Link Control)階層は、信頼性あるデータの伝送を支援し、上位階層からのRLCサービスデータ単位(SDU:Service Data Unit)の分割及び連結(Segmentation and Concatenation)機能を行うことができる。上位から伝達されたRLC SDUは、RLC階層で処理容量に合わせて大きさが調節された後、ヘッダー(Header)情報が加えられて、プロトコルデータ単位(PDU:Protocol Data Unit)の形態でMAC階層に伝達される。RLC階層には、上位からのRLC SDUまたはRLC PDUを保存するためのRLCバッファーが存在する。
参考に、RLC階層は、上位に連結された階層によって、使用者平面または制御平面に属する。制御平面に属する場合は、無線資源制御(RRC:Radio Resource Control)階層(以下説明)からデータを受けるケースに該当し、その他の場合は、使用者平面に該当する。
パケットデータ収斂プロトコル(PDCP:Packet Data Convergence Protocol)階層はRLC階層の上位に位置し、IPv4やIPv6のようなネットワークプロトコルを通して伝送されるデータを、相対的に帯域幅(bandwidth)の小さい無線インターフェース上で効率的に伝送させる。このため、PDCP階層は、有線網で使用される不必要な制御情報を減らす機能を行うが、この機能をヘッダー圧縮(Header Compression)という。
多様な種類のヘッダー圧縮技術、例えば、IETF(Internet Engine
ering Task Force)というインターネット標準化グループで定義するヘッダー圧縮技法であるRFC2507とRFC3095(Robust Header Compression:ROHC)等を使用することができる。これらの方法は、データのヘッダー(Header)部分で必ず必要な情報のみを伝送するため、より少ない制御情報を伝送することで、伝送されるデータ量を減らすことができる。
また、図2から分かるように、RLC階層とPDCP階層の場合は、一つの階層内に複数の個体(Entity)が存在する。これは、一つの端末が複数の無線ベアラーを有し、一般に、一つの無線ベアラーに対しては、ただ一つのRLC個体及びPDCP個体が使用されるためである。
放送/マルチキャスト制御(BMC:Broadcast/Multicast Control)階層は、核心網から伝達されたセル放送メッセージ(Cell Broadcast Message;以下、CBメッセージと略称する)をスケジューリングし、特定の各セルに位置した各UEに放送する機能を行う。UTRAN100の上位から伝達されたCBメッセージは、メッセージID、シリアルナンバー(Serial Number)、コーディングスキーム(coding scheme)などの情報が加えられて、BMCメッセージの形態でRLC階層に伝達され、論理チャネルCTCH(Common Traffic Channel)を通してMAC階層に伝達される。論理チャネルCTCHは、伝送チャネルFACH(Forward Access Channel)と物理チャネル(即ち、S−CCPCH:Secondary Common Control Physical Channel)にマッピングされる。
L3の最も下部に位置した無線資源制御(RRC:Radio Resource Control)階層は制御平面のみで定義され、各無線ベアラー(RB:Radio Bearer)の設定、再設定及び解除と関連して伝送チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。このとき、RBは、端末10とUTRAN100間のデータ伝達のために第2階層により提供されるサービスを意味し、一般に、RBが設定されることは、特定のサービスを提供するために必要なプロトコル階層及びチャネルの特性を規定し、それぞれの具体的なパラメータ及び動作方法を設定する過程を意味する。
RBのうち、特別に端末とUTRAN間のRRCメッセージやNAS(Non−Access Stratum)メッセージを交換するために使用されるRBをSRB(Signalling Radio Bearer)という。もし特定の端末とUTRAN間にSRBが設定される場合、端末とUTRAN間にRRC連結(RRC connection)が存在する。RRC連結のある端末はRRC連結状態(RRC Connected Mode)にあり、RRC連結のない端末は休止状態(Idle Mode)にある。RRC連結状態にある端末は、受信するチャネルに従って、Cell_PCHまたはURA_PCH、Cell_FACH、Cell_DCH状態に区分される。
Cell_DCH状態にある端末は、専用論理チャネルと伝送チャネルDCHが設定されてDCHを常に受信する。DSCHが設定される場合、DCHと共にDSCHを受信することもできる。Cell_FACH状態にある端末は、専用論理チャネルと伝送チャネルFACHが設定されてFACHデータを常に受信する。Cell_FACH状態では、DCHとDSCHを受信することができない。Cell_PCHとURA_PCH状態では、専用論理チャネルが設定されていない。ただし、この状態では、PCHを通したページングメッセージとFACHを通したセル放送サービス(CBS:Cell Broadcast Service)メッセージが受信可能である。
ここで、URA(UTRAN Registration Area)は、一つ以上の
セルで構成される領域に端末の移動性を支援するための効率的な方法を提供する。端末がURA_PCH状態にある場合、UTRANは、該当の端末が何れのセルに位置するかは知らないが、何れのURA領域に位置するかは把握することができる。従って、ページングする場合、特定のURA領域に属する全てのセルにページングメッセージを伝送するようになる。その反面、端末がCell_PCH状態にある場合、UTRANは、端末の位置をセル単位で把握できるため、ページングメッセージは、端末が存在する特定のセルのみで伝送される。
以下、前記DSCHチャネルに対して説明する。DSCHは、専用コントロール(dedicated control)またはトラフィックデータ(traffic data)などを伝送する複数の使用者により共有されるチャネルである。複数の使用者は、コードマルチプレキシング(code multiplexing)を行うことで、一つのチャネルを共有する。そのため、DSCHは、一連のコードセット(set)に定義することができる。
アップリンクと異なって、ダウンリンクではコード不足問題が発生する。これは、一つの基地局(Node−B)における一つのセルのコード数が制限されており、これが拡散因子(SF:Spreading Factor)と関係があるため、伝送率が高い場合は、物理チャネルの数が少なくなる。また、このようなデータサービスの場合、バースト(burst)になるという特性を持つ。従って、継続的に一つのチャネルを割り当てる場合、コードを効率的に使用することが難しくなる。DCHチャネルは、バースト(burst)になるという特性を有するデータ伝送の場合、コード不足(code shortage)が問題になる。
これを解決するために、複数のスクランブリングコード(scrambling code)を使用することができる。然し、これは、コード使用効率を増加できないため、受信機の複雑度も増加するようになる。
このような問題を解決するために、一つのチャネルを共有して使用する方式を利用し、一つのチャネルを共有するためにコードマルチプレキシング(code multiplexing)を使用する。物理チャネルでは、基本伝送単位を無線フレーム(radio
frame)という。そして、コードの割当を無線フレームごとに行う。即ち、DSCHの物理チャネルのためのチャネルコードを無線フレームごとに可変する。
物理チャネルであるPDSCH(Physical Downlink Shared
Channel)は、伝送チャネルDSCHを伝送するのに使用される。すなわち、PDSCHは、DSCHを運搬するのに使用され、PDSCHはDSCHにマッピングされる。一つのPDSCHチャネルは、一つのチャネル化コードに該当する。一つのPDSCH無線フレームは、特定の一つのUE(端末)のみに割り当てられる。無線網は、無線フレームごとに互いに異なるPDSCHチャネルを互いに異なるUEに割り当てる。特定の無線フレームに同じSFを有する一つ以上のPDSCHチャネルが特定の一つのUEに割り当てられる。無線フレームごとに各PDSCHチャネルは、一つのダウンリンクDPCH(Dedicated Physical Channel)チャネルと関連して動作する。このように関連したDPCHを対応DPCH(Associated DPCH)という。
PDSCHと前記対応DPCHが必ず同じSFを持つ必要はない。PDSCHは、Pilot(パイロット制御)、TFCI(Transport−Format Combination Indicator)、TPC(Transmitter Power Control)などの物理階層制御情報を伝送できないため、DSCHと関連した全て
の物理階層制御情報は、対応DPCHを構成する制御チャネルであるDPCCH(Downlink Physical Control Channel)を通して伝送される。UEは、対応DPCHに伝送されるTFCIフィールド2(以下TFCI2)情報を使用してDSCHをデコーディングすることができる。DSCHにはマクロダイバーシティ(Macro diversity)が適用されなく、一つの特定のセルのみで伝送される。ここで、‘マクロダイバーシティ’は、一つ以上の無線リンクを通して端末(UE)が固定網と通信することを意味する。即ち、端末は、複数の無線ポート(radio port)または各基地局(Node−B)と情報を取り交わすことができる。
UMTSは、使用するチャネルによって多様な種類の時間スロット(time slot)構造を持つ。3GPPでの無理チャネルの基本伝送単位は無線フレーム(radio
frame)である。無線フレームの長さは10msで、15個のフィールド(field)で構成される。各時間スロットには、多様な種類のデータビットを伝送できるTFCIのようなフィールドがある。例えば、DPSCHのダウンリンク及びアップリンク時間スロット割当において、各スロットは、TCP(Transmit Power Control)、閉路伝送変化(closed−loop transmission diversity)のためのFBI(Feedback Information)、データ伝送率に関連した情報を含むTFCI、及びチャネル同期(synchronization)に使用され、常に同じパイロットビットを有することができる。
対応DPCHに伝送されるTFCIのチャネルコーディング方式は、図3のようである。一般に、10ビット情報であるTFCIは、チャネルコーディングを通して30ビット情報にエンコーディングされ、無線フレームごとにTFCIフィールドを通して伝送される。しかし、DSCHに対応されるDPCHでは、図3のように、TFCI分割モードチャネルコーディング方式が使用される。ここで、入力端にある5ビットTFCI情報は、第1TFCIフィールドと第2TFCIフィールド情報をそれぞれ意味する。第1TFCIフィールドは、DPCHにマッピングされる伝送チャネルDCHの伝送フォーマット組合せ情報を知らせる。その反面、第2TFCIフィールドは、前記対応されるDSCHの伝送フォーマット組合せ情報及びチャネルコード情報を知らせる。それぞれの5ビットTFCIフィールド情報は、ここに示したように、互いに異なる二つの倍直交符号(bi−orthogonal code)エンコーダにより二つの16ビットTFCIコードワード(code word)にエンコーディングされる。チャネルコーディングを通して二つの16ビットTFCIコードワードにエンコーディングされた各情報は、無線フレームを構成する一つのTFCIフィールドと共に混合して配置される。
図4は、従来のSRNCとCRNC間の結合手段(境界)であるIurインターフェースがある場合、DSCHのためのプロトコルモデルを示したものである。ダウンリンクのDSCHにマッピングされる論理チャネルには、特定の端末のためのデータを伝送するDTCHと、特定の端末のためのシグナルリング(Signalling)情報(例えば、RRCメッセージ)を伝送するDCCHとがある。実際の使用において、ほとんどの場合、DSCHはDTCHデータを伝送する。DSCHチャネルのためのRLCモードは、応答または無応答モードである。DSCHは、常に一つ以上のDL DCHチャネルと共に動作する。DSCHデータ伝送スケジューリングは、CRNC320のMAC−c/shにより行われる。DSCHフレームプロトコル(Frame Protocol;以下FPと略称する)は、MAC−c/sh PDUにヘッダーを付加してDSCH FP PDUを設け、これを基地局330に伝達する。
DSCHは、関連したDPCCHのTFCIコードワード(code word)を利用して、MAC−c/shで行うPDSCH OVSF(orthogonal variable spreading factor)コード割当のための情報を該当の端末
340に伝達させる。特に、最高のデータレート(peak data rate)は高いが、アクティビティサイクル(activity cycle)が相対的に低いパケットデータの場合、無線資源を効率的に使用できるため有利である。CRNC320のMAC−c/shは、パケットデータ伝送が要求される時ごとに、PDSCHのOVSFコードをフレームごとに臨時に使用者に割り当てる。
図5はNode−BとCRNC間の結合手段(境界)であるIubインターフェースのDSCH FPで使用されるDSCHデータ伝送過程(Data Transfer procedure)を示したものである。これは、CRNC410から基地局420にDSCHデータフレームを伝送する過程である。Iub DSCHデータストリーム(data stream)は、一つの端末に属する一つのDSCH伝送チャネルに伝送されるデータに該当する。一つの端末に対して一つ以上のIub DSCHデータストリームが存在する。一つのIub使用者階層伝送ベアラー(user plane transport bearer)は、一つのDSCHデータストリームのみを伝送する。このとき、伝送ベアラー(Transport Bearer)は、RNCと基地局またはRNCとRNC間にデータ伝送サービスを提供する、UTRAN内に存在する有線網のベアラーをいう。
IV.MBMSを使用者に提供
マルチメディア放送/マルチキャストサービス(MBMS:Multimedia Broadcast/Multicast Service)は、単方向点対多ベアラーサービス(Point−to−Multipoint Bearer Service)を利用してオーディオ、絵、映像等のマルチメディアデータを複数の端末に伝達するサービスである。前述した3GPPの無線接続網標準の短所を補うために、MBMSという新しいサービスが提案された。特に、従来は、使用者にマルチメディアサービスを提供するとき、要求される多様な種類のチャネルを設定してプロトコルを行うのに限界及び短所があった。
例えば、前記CBSメッセージには、次のような限界がある。第一に、CBSメッセージの最大の長さが1230octetに制限されている。従って、マルチメディアデータを放送またはマルチキャストする用途には適していない。第二に、CBSメッセージは、特定のセルにある全ての端末に放送されるため、特定の端末グループのみにサービスを提供するマルチキャストが無線上では可能でない。
一般に、‘マルチキャスト”は、地域網(LAN)やインターネットに接続された特定の使用者グループにデータを伝送(伝播)することを意味し、一人の使用者が何人かの使用者に情報を伝送し、それら使用者は、複数の使用者にbucket伝達方式を利用して伝送する。データを一人に特定の使用者に伝送する‘ユニキャスト’と、データを不特定の使用者に伝送する‘ブロードキャスト’とは異なって、マルチキャストは、特定の複数の使用者にデータを伝送する。
UMTSにおける使用者に提供されるマルチメディアサービスは、パケット転換及びインターネット接続に基づいている。MBMSは、ストリーミング(streaming)データサービス(例えば、マルチメディア、申請ビデオ(video on demand)、ウェブキャスト(web cast)等)、またはバックグラウンド(background)データサービス(例えば、電子メール(e−mail)、文字メッセージ(SMS:short message service)、ダウンロード(download)等)を共用(専用)ダウンリンクチャネルを利用して複数の端末にダウンリンクに伝送するサービスを意味する。
MBMSは、放送モードとマルチキャストモードとに分類される。まず、MBMS放送
モードは、放送地域(Broadcast Area)にある全ての使用者にマルチメディアデータを伝送するサービスである。このとき、放送地域は、放送サービスが可能な領域を意味する。車両で移動するか、歩いている地球上の加入者(terrestrial
subscribers)たちが利用する目的で構成された無線通信システムの一種類であるPLMN(Public Land Mobile Network)内には、一つ以上の放送地域が存在し、一つの放送地域で一つ以上の放送サービスが提供される。また、一つの放送サービスが複数の放送地域に提供される。使用者が任意の放送サービスを受信するための手順は、次のようである。
1.使用者は、ネットワークで提供するサービス案内(service announcement)を受信する。ここで、サービス案内は、今後提供されるサービスの目録と関連情報を端末に知らせる行為をいう。
2.ネットワークでは、該当の放送サービスのためのベアラー(Bearer)を設定する。
3.使用者は、ネットワークで提供するサービス通知(Service Notification)を受信する。ここで、サービス通知は、伝送される放送データに対する情報を端末に知らせる行為をいう。
4.使用者は、ネットワークが伝送する放送データを受信する。
5.ネットワークは、該当の放送サービスのためのベアラーを解除する。
MBMSマルチキャストモードは、マルチキャスト地域(Multicast Area)にある特定の使用者グループのみにマルチメディアデータを伝送するサービスである。このとき、マルチキャスト地域は、マルチキャストサービスが可能な領域をいう。一つのPLMN内には一つ以上の放送地域が存在し、一つの放送地域で一つ以上の放送サービスが提供される。また、一つの放送サービスが複数の放送地域に提供される。使用者が任意のマルチキャストサービスを受信するための手順は、次のようである。
1.使用者は、マルチキャスト加入グループ(Multicast Subscription Group)に加入(Subscription)すべきである。このとき、加入は、サービス提供者(Service Provider)と使用者間の関係を設定する行為をいう。マルチキャスト加入グループは、加入手順を経た使用者の集団をいう。
2.マルチキャスト加入グループに加入した使用者は、ネットワークで提供するサービス案内(service announcement)を受信する。ここで、サービス案内は、今後提供される各サービスの目録と関連情報を端末に知らせる行為をいう。
3.マルチキャスト加入グループに加入した使用者は、特定のマルチキャストサービスを受信するためにマルチキャストグループ(Multicast Group)に参加(Joining)する。このとき、マルチキャストグループは、特定のマルチキャストサービスを受信する使用者集団をいう。参加は、特定のマルチキャストサービスを受信するために集まったマルチキャストグループに合流する行為をいう。参加する行為は、MBMSマルチキャスト活性化(MBMS Multicast Activation)ともいう。MBMSマルチキャスト活性化または参加過程を通して、使用者は特定のマルチキャストデータを受信する。
4.ネットワークは、該当のマルチキャストサービスのためのベアラーを設定する。
5.マルチキャストグループに参加した使用者は、ネットワークで提供するサービス通知(Service Notification)を受信する。ここで、サービス通知は、伝送されるマルチキャストデータに対する情報を端末に知らせる行為をいう。
6.使用者は、ネットワークが伝送するマルチキャストデータを受信する。
7.ネットワークは、該当のマルチキャストサービスのためのベアラーを解除する。
MBMS使用者データは、UTRANプロトコルの使用者平面のサービスを利用してRNC111、121から基地局(Node−B)を通して端末10に伝送される。即ち、MBMS使用者データは、UTRANプロトコルの使用者平面に位置するPDCP、RL
C、MAC階層及び物理階層のサービスを利用して、RNCから基地局を経て端末に伝送される。特に、CNから伝達されたMBMS使用者データは、PDCP階層でヘッダー圧縮を行った後、RLC UM SAPを通してRLC UM個体に伝達され、RLC UM個体は、再び論理チャネルである共通トラフィックチャネルを通してMAC階層に伝達される。MAC階層は、伝達を受けたデータにMACヘッダーを付けた後、共通伝送チャネルを通して基地局の物理階層に伝達し、物理階層でコーディングと変調などの過程を経た後、共通物理チャネルを通して端末に伝送される。
MBMSのためのRBであるMBMS RBは、核心網200からUTRAN100に伝達された一つの特定のMBMSサービスの使用者データを特定の端末グループに伝送する役割を行う。MBMS RBは、大きく点対多(Point−to−Multipoint)と点対点(Point−to−Point)とに分けられる。
UTRAN100は、MBMSサービスを提供するために、これら2種類のMBMS RB中いずれか一つを選択して使用する。MBMS RBを選択するために、UTRAN100は、一つのセル内に存在する特定のMBMSサービスの使用者数を先に把握する。UTRAN100は、内部的に閾値を設定するが、該当のセルに存在する使用者数が閾値より少ない場合、点対点MBMS RBを設定し、該当のセルに存在する使用者数が閾値より多い場合、点対多MBMS RBを設定する。
本発明の一つの特徴は、従来技術の短所、問題点及び不利な点を認識することにある。即ち、本発明の発明者たちは、従来のDSCHを通して複数の特定の端末に同じデータを提供するMBMSサービス伝送をする時に発生する問題点と短所を認識した。
従来は、DSCHの使用者データ伝送のためのRLC及びMAC−d階層が全てSRNCに存在した。また、MAC−dのダウンリンクデータはCRNCのMAC−c/shに伝達され、DSCHは複数の使用者が共有するチャネルであるため、一つのDSCHには複数の端末のデータが伝達される。各端末のデータは、各端末ごとに要求されて(階層2に)存在するSRNCから共通のCRNCに伝達され、このとき、各SRNCのデータは、互いに異なるサービスであるため、互いに異なる該当の端末のみに伝達される。そして、MBMSでは、一つの端末グループのための複数のSRNCが同じデータをCRNCに伝達する。
然し、従来のDSCHを通して複数の端末に同じデータを伝送するマルチキャストサービス(MBMS)の場合、一つの端末グループのための複数のSRNCは同じデータをCRNCに伝達し、同じサービスデータ伝送のために各SRNCごとに複数のRLC、MAC−d階層が存在するため、RNC CPUやメモリ容量を浪費することになり、Iurインターフェース上で同じデータが一回以上伝送されて、無線資源が浪費されるという問題点がある。
従来のDSCHを通してデータを伝送する時に発生する問題を克服するために、本発明は、マルチキャストデータを点対多DSCH(以下説明)を通して伝送するために、CRNCにRLC階層を備える。前記点対多DSCHを通して伝送されるデータは、SRNCのMAC−d階層を通過せずに、直ぐに前記RLCからMAC−c/sh階層に伝達されるように構成することを特徴とする。このような方式で、複数の端末に同じサービスデータをDSCHを通して伝送する場合、該当のサービスのためのRLC階層は、多様なSRNCに重複せずに、CRNCのみに存在してUTRAN資源を効率的に使用することができる。
また、本発明は、前記目的を達成するために、DSCHは点対多無線ベアラーサービスを提供し、CTCHのような共通トラフィックチャネルのデータを特定の端末グループに伝送するように構成することを特徴とする。即ち、本発明の無線通信システムは、ダウンリンク共有チャネルを設定して複数のサービスをマルチキャストし、特定のマルチキャストサービスは、DSCHの特定の無線フレームの間、特定の端末グループのみに提供されるように構成する。このとき、DSCHにマルチキャストサービスを受信しようとする特定の端末グループのために、無線通信システムは、各端末ごとに専用チャネルDCHを設定し、共有チャネルの特定の無線フレームをその端末が受信するかの可否、PDSCHに使用されるチャネルコード、特定の無線フレームに伝送されるデータの大きさ及びデコーディング情報を含むDSCH制御情報を、設定された専用チャネルDCHを通して各端末にそれぞれ伝送させる。本発明では、従来のDSCHと区分するために、点対点無線ベアラーサービスを提供するDSCHを点対多(point−to−multipoint)DSCHという。
また、このように共有伝送チャネルを利用してMBMSサービスを提供する従来の技術において、一つのセルで多様なMBMSサービスを提供する時の最も大きな問題点は、一つのMBMSサービスに要求される送信電力が基地局で使用する電力量の大部分を占めることである。
従って、MBMSサービスをUTRANで提供する時に優先的に考慮すべき事項は、MBMSサービスに要求される送信電力を最小化して基地局で提供するサービスの数を最大化することである。従来の点対多MBMS RBを提供する場合、FACHとDSCHのような共有伝送チャネルが使用される。しかし、このような共有伝送チャネルは、送信電力面でMBMSサービスを効果的に提供できないという次のような問題点がある。
まず、FACHを通してMBMSサービスを提供する場合、発生する問題点に対して説明する。従来のFACHチャネルは、一度決定されたダウンリンクチャネルコードを随時変換することができない。即ち、拡散因子を可変できないので、データの量が随時変わる場合は、特定の時間の間データを伝送しない不連続伝送(Discontinuous Transmission;DTX)を行った。このような不連続伝送は、データの量が随時変わる時に容易に適用されるが、データを伝送する時に要求される電力量が多くなるという短所がある。
次に、DSCHを通してMBMSサービスを提供する場合、発生する問題点に対して説明する。従来のDSCHチャネルは、電力制御と制御情報伝送のために対応DPCHが必ず設定されるべきである。もし複数の端末にDSCHチャネルを伝送すると、一つのデータサービス(例えば、MBMS)を提供するために複数の対応DPCHを設定すべきであるという問題が発生する。複数の対応DPCHを伝送するために要求される電力量を考えると、DSCHのような方式でMBMSを提供することは非効率的である。
従って、本発明の一実施形態の目的は、不連続伝送方式を使用する代わりに、可変拡散方式、即ち、パイロットビットや電力制御ビットのような物理階層制御情報なしにデータを伝送するダウンリンク共有データ物理チャネル(D−PDSCH:Physical Downlink Shared Channel for Data)を提供する。D−PDSCHは、直交可変拡散因子コードとリンク適用技術を使用して、変調及びコーディングをチャネル環境及び無線資源によって適用可能に制御する。また、ダウンリンク共有データ物理チャネルの制御情報を伝送するチャネルとして、ダウンリンク専用物理チャネルでないダウンリンク共有制御物理チャネル(C−PDSCH:Physical Downlink Shared Channel for Control)を使用する
ことで、MBMSデータ伝送の効率を向上する無線通信システムのチャネルコード制御情報通信方法を提供することにある。
本発明による無線通信システムは、少なくとも一つのマルチキャストサービスを複数の使用者に支援するD−PDSCHと、マルチキャストサービスを複数の使用者にマルチキャストするのに必要な制御情報と、D−PDSCHと異なるチャネルコードを使用するC−PDSCHと、を含むチャネル構造を有する。
C−PDSCHは、互いに異なる時間区間の間、互いに異なる放送またはマルチキャストサービスを放送またはマルチキャストすることを許容する。また、C−PDSCHは、特定の端末または端末グループがD−PDSCHの特定の時間区間の間、データを受信するかの可否を知らせるのに利用される。
制御情報は、端末にD−PDSCHを受けさせる情報、即ち、D−PDSCHのチャネルコード番号や拡散因子のチャネル番号のような情報である。また、C−PDSCHの特定の時間期間の間伝送される制御情報は、D−PDSCHの特定の時間期間の間使用される制御情報を意味する。ここで、前記二つの時間期間は、一定の時間差(delay)がある。一般に、C−PDSCHとD−PDSCHの時間期間は、一つの無線フレームである。
本発明の他の長所、目的及び特徴は、以下に詳細に説明される。当業者が以下の内容を検討したり本発明を実施することで、その内容は明白になるはずである。本発明の目的と長所は、添付された特許請求の範囲に明示されたように実現される。
本発明に対する前記一般の説明と以下の詳細な説明は、実施形態を提示して説明するためのものであって、請求された発明を追加的に説明するために記載されたものである。
以下、添付された図面に示された本発明の多様な実施形態野に対して詳細に説明する。同一な要素に対しては可能なかぎり同じ図面番号を利用する。
本発明は、3GPPで開発したUMTSのような無線(移動)通信システムに適用される。しかし、これに制限されず、本発明を応用または変更することで、他の標準により作動される他の無線(移動)通信システムも受け入れることができる。
I.点対多(point−to−multipoint)DSCHを利用してMBMSを提供
図6は本発明の実施形態でIub区間を含む点対多DSCHのためのデータ伝送過程を示した信号フローチャートである。図示されたように、点対多DSCHを通してデータを伝送するとき、RLC511を備えて前記RLC511からMAC−c/sh512にデータを伝達し、その伝達されたデータをDsch FP、TNLを経由して基地局520に伝送することで、そのデータを端末530に伝送するようにCRNC510を構成する。
本発明の点対多DSCHは、従来のDSCHと異なって、SRNCには関連無線プロトコル個体を備えることなく、点対多DSCHのためのMAC、RLC個体はCRNC510のみに存在する。このとき、RLCは、透明または無応答モードで動作されるが、無応答モードが最も好ましい。
マルチキャストサービスに伝送するデータがCRNC510に発生すると、前記CRNC510は、RLC階層511から受信したPDCP PDUに対して無応答モードヘッ
ダーを挿入してRLC PDUを構成した後、論理チャネルを通してMAC階層512に伝達する。前記CRNC510のMAC階層512は、MACヘッダーを挿入してMAC
PDUを構成する。前記MAC階層512は、前記MAC PDUの重要度によって伝送スケジューリングを行い、DSCH制御情報を構成した後、前記MAC PDUと前記DSCH制御情報をフレームプロトコル階層のサービスを利用して基地局520の物理階層に伝達する。基地局520の物理階層は、前記DSCH制御情報を、DCHを通して前記端末グループに属する全ての端末にそれぞれ伝送し、前記MAC PDUをエンコーディングした後、特定の無線フレームの間、DSCHを通して前記端末グループにマルチキャストする。
前記端末グループに属する端末530は、物理階層531が先にDCHを通して前記DSCH制御情報を受信した後、受信したDSCH制御情報の内容によって前記特定の無線フレームの間点対多DSCHを受信するかの可否を決定する。もし、DSCH制御情報が特定の無線フレームの間点対多DSCHを受信することを知らせる場合、前記端末530の物理階層531は、前記DSCH制御情報を利用して前記特定の無線フレームの間点対多DSCHを受信した後、前記MAC PDUをデコーディングして、伝送チャネルを通して端末のMAC階層532に伝達する。従って、端末530のMAC階層532は、受信したMAC PDUに挿入されたMACヘッダーを除去した後、RLC PDUを端末のRLC階層533に伝達する。前記端末530のRLC階層533は、受信したRLC
PDUのヘッダーを除去した後、端末のPDCP階層に伝達する。
また、Iub区間を含む点対多DSCHのためのデータ伝送過程を説明する。CRNC510のMAC512がDSCH伝送ブロックを構成してDSCH FP階層513に伝達する。前記DSCH FP513は、MAC PDUにDSCH制御情報を付けてDSCHデータフレームを構成した後、TNL(Transport Network Layer)514に伝達する。このとき、DSCHデータフレームに含まれるDSCH制御情報は、MAC512で決定したPDSCHチャネルコード情報と伝送フォーマット組合せ情報とを含む。前記TNL514は、伝送ベアラーを提供してDSCHデータフレームを基地局520に伝達する。このとき、Iubの伝送ベアラーは、特定のMBMSサービスのデータのみを伝送する。即ち、MBMSでのIubの伝送ベアラーは、特定のマルチキャストグループまたは特定のMBMSサービスのデータを伝送するのに使用される。
基地局520は、TNL521が受信したDSCHデータフレームをDSCH FP522に伝達する。前記DSCH FP522は、受信したDSCHデータフレームに含まれたDSCH伝送ブロックとDSCH制御情報とを物理階層523に伝達する。前記物理階層523は、DSCH制御情報に含まれたチャネルコードを使用した物理チャネルPDSCHを通してMBMSデータを端末に伝送する。また、DSCH制御情報に含まれたチャネルコード情報と伝送フォーマット組合せ情報を、関連したDPCCHのTFCIフィールドを通して該当の端末グループに伝達する。前記端末グループに属する端末530は、まず関連したDPCCHのTFCIフィールドがPDSCH無線フレームを受信することを知らせる場合、物理階層531が該当のPDSCH無線フレームを受信してデコーディングした後、伝送ブロックをMAC階層532に伝達する。前記MAC階層532は、該当のMAC PDUのMACヘッダーを除去した後、CTCHを通してRLC階層533に伝達する。即ち、本発明のIub区間を含む点対多DSCHのためのデータ伝送の流れは、図5に示された矢印と同一に行われる。本発明のCTCHは、MBMSトラフィックチャネル(MTCH)に代替することもできる。
図7は本発明の実施形態のFACHと点対多DSCHを通してMBMSサービスを提供する場合の状態転移図である。状態1は、FACHを通して点対多MBMS無線ベアラーサービスが提供される状態である。即ち、FACHを通して論理チャネルCTCHデータ
が伝送される。このとき、RRC連結のある端末は、Cell_DCH、Cell_FACH、Cell_PCH、URA_PCH状態でFACHを通してCTCHデータを受信することができる。
状態2は、点対多DSCHを通して点対多MBMS無線ベアラーサービスが提供される状態である。点対多DSCHが設定された端末には、DCHも共に設定されている。従って、Cell_DCHにある端末のみが点対多DSCHを受信することができる。しかし、このとき、DCHチャネルは、点対多MBMSデータを伝送するのに使用されない。
状態3は、DCHを通して点対点MBMS無線ベアラーサービスを提供する状態である。この状態は、従来のCell_DCH状態と同一である。MBMSサービスを受信する使用者が特定のセルで少ない場合、少数のDCHチャネルを通してMBMSサービスを提供する。このとき、点対多DSCHでない、従来の点対点DSCHがDCHと共に設定される。この場合、従来の点対点DSCHは、DCHのようなRLC個体のデータを伝送するため、同じMBMSサービスがDCHまたは点対点DSCHを通して伝送される。
状態転移が発生する理由は次のようである。転移Aで、特定のMBMSサービスを伝送する時に要求される電力が特定の臨界値より少ない場合、状態2にある端末は状態1に転移される。反対に、伝送に要求される電力が特定の臨界値より大きい場合は、状態1から状態2に転移されることが電力使用面で有利である。
転移Bでは、特定のMBMSサービスを受信しようとする端末の数が特定の臨界値より少ない場合、状態2から状態3に転移される。反対に、MBMSサービスを受信しようとする端末の数が特定臨界値より大きい場合、状態3から状態2に転移される。また、転移Bでは、特定のMBMSサービスを伝送する時に要求されるコードの数が特定の臨界値より少ない場合も、状態2から状態3に転移される。反対に、特定のMBMSサービスを伝送する時に要求されるコードの数が特定の臨界値より多い場合は、状態3から状態2に転移される。それは、DSCHを使用することが、使用するコードの個数面で有利なためである。
転移Cは、転移Bと類似した理由で行われる。即ち、特定のMBMSサービスを受信しようとする端末の数が特定臨界値より少ない場合、状態1から状態3に転移される。反対に、MBMSサービスを受信しようとする端末の数が特定の臨界値より大きい場合、状態3から状態1に転移される。また、転移Cでは、特定のMBMSサービスを伝送する時に要求されるコードの数が特定の臨界値より少ない場合も、状態1から状態3に転移される。反対に、特定のMBMSサービスを伝送する時に要求されるコードの数が特定の臨界値より多い場合は、状態3から状態1に転移される。
図8は本発明の実施形態の点対多DSCHを通したMBMSデータ伝送過程を示した例示図で、これを説明すれば次のようである。過程を説明するために、或るセルに特定のMBMSサービスを受信する端末731、732があり、MBMSとは別途に、二つの端末(Terminal#1及び#2)731、732の専用資源をそれぞれ管理するための二つのSRNC、SRNC#1及びSRNC#2(741、742)がUTRANに存在すると仮定する。
前記SRNC#1(741)は端末#1(731)のためなSRNCで、SRNC#2(742)は端末#2(732)のためのSRNCである。前記SNRC741、742は、基地局720と各端末731、732に、二つの端末が共有するCRNCを通してデータを伝送する。CRNC710は、点対多DSCHを通したMBMSデータ伝送を担当する。ここで、当業者が理解するように、所望の通信環境によって端末及びSRNCの数
は変わる。MBMSデータを点対多DSCHを通して伝送する過程は、次のようである。
1)点対多DSCHに伝送するMBMSデータが発生すると、CRNC710は、MBMSデータが取り込まれたMAC PDUとTFCI2情報を構成するのに必要なTFI2情報とを含むDSCHデータフレームを基地局720に伝送する。ここで、TFI2情報は、PDSCHコード情報とDSCHの伝送フォーマット情報とを含む。
2)DSCHを通したMBMSデータ伝送とは別途に、SRNC#1(741)は、該当の端末731の専用データ(Dedicated Data)とDCH伝送フォーマット情報(TFI1情報)とをそれぞれ基地局720に伝送する。
3)DSCHを通したMBMSデータ伝送とは別途に、SRNC#2(742)は、該当の端末732の専用データ(Dedicated Data)とDCH伝送フォーマット情報(TFI1情報)とを基地局720にそれぞれ伝送する。このとき、前記SRNC#1及びSRNC#2(741、742)は、互いに異なる専用データと互いに異なるTFI1情報を伝送する。
4)前記基地局720は、CRNC710が伝達したTFI2情報とSRNC741が伝達したTFI1情報とからTFCIを構成し、専用データと共にDPCH#1を通して端末731に伝達する。このとき、DPCHのTFCI情報は、前記TFI1情報に該当するTFCI1と前記TFI2情報に該当するTFCI2とから構成される。
5)同じ方式で、基地局720は、CRNC710が伝達したTFI2情報とSRNC742が伝達したTFI1情報とからTFCIを構成し、専用データと共にDPCH#2を通して端末732に伝達する。このとき、DPCHのTFCI情報も、前記TFI1情報に該当するTFCI1と前記TFI2情報に該当するTFCI2とから構成される。
6)前記端末731、732は、前記TFCI2情報のチャネルコード情報と伝送フォーマット情報とからPDSCHデータを受信する。PDSCHチャネルは、前記MBMSデータを伝送する。
前記基地局720は、或る端末あるいはDPCHチャネルが何れの点対多DSCHチャネルと関連しているかを知るべきである。それは、基地局720が関連したDPCHチャネルを通してDSCH制御情報を伝送するためである。従来は、関連したDPCHチャネルがセルで一つしか存在しなかったが、マルチキャストを支援するためには、関連したDPCHチャネルがMBMSサービスを受信する端末の数だけ存在するようになる。従って、CRNC710は、点対多DSCHに伝送するデータが発生した時点またはデータ伝送以前に、点対多DSCHチャネルと一つ以上の関連したDPCHチャネルとの関係を基地局720に知らせるべきである。
前述したように、本発明は、マルチキャストデータをDSCHを通して伝送するとき、データ伝送のためのRLC階層をCRNCに備えることで、UTRAN資源を効率的に使用することができるという効果がある。即ち、本発明は、複数の端末に同じサービスデータをDSCHを通して伝送する場合、該当のサービスのためのRLC階層を多様なSRNCにそれぞれ備えることなく、CRNCのみに存在するように備えることで、UTRAN資源を効率的に使用することができる。
II.二つの新しいダウンリンクチャネルを構成してMBMSを提供
本発明によると、複数の端末が受信するD−PDSCHを通して複数のサービスを放送及びマルチキャストする無線システムにおいて、無線システムは、D−PDSCHの制御情報を所定の時間周期ごとに可変してデータを伝送し、その可変される制御情報は、D−
PDSCHと異なるコードを使用するC−PDSCHを通して所定の時間周期で伝送する。
ここで、前記可変される制御情報は、前記D−PDSCHのチャネルコード情報、または特定の端末或いは端末グループに前記D−PDSCHの所定の時間周期を受信するかの可否を知らせる情報をいう。前記D−PDSCHのチャネルコード情報は、再びチャネルコードの番号、チャネルコードのSF及びマルチコード伝送(Multi−code Transmission)に使用されるチャネルコードの数を意味する。
本発明のD−PDSCHでは、特定のMBMSサービスデータを特定の無線フレームの間伝送する。また、互いに異なる無線フレームは、互いに異なるMBMSサービスを伝送する。すなわち、D−PDSCHの特定の無線フレームは、その無線フレームに伝送されるMBMSサービスを受信しようとする特定の端末グループが受信する時間区間である。D−PDSCHは、FACHやDSCHのようなダウンリンク共有データ伝送チャネルにマッピングされる。
本発明のC−PDSCHは、複数の端末が前記D−PDSCHに伝送されるデータを受信する時に必要な制御情報を伝送する機能を行う。即ち、特定の端末グループがD−PDSCHの特定の無線フレームの間伝送される特定のMBMSサービスのデータを受信するように、C−PDSCHの特定の無線フレームの間制御情報を伝送する。C−PDSCHは、互いに異なる無線フレームの間互いに異なるMBMSサービスのデータ受信に必要な制御情報を伝送する。従って、C−PDSCHは、一つ以上のMBMSサービスのデータ受信のための制御情報を伝送する。
UTRANは、特定のD−PDSCHとそれと対応関係を有する特定のC−PDSCHを共に運用する。特定のMBMSサービスのデータを受信する端末グループは、特定のD−PDSCHとそれと対応関係を有する特定のC−PDSCHを共に受信する。
以下、前記二つの物理チャネルの構造を詳細に説明する。図9は本発明のD−PDSCHの構造を示している。D−PDSCHは、ダウンリンクに一つ以上のMBMSサービスのデータを伝送する物理チャネルであって、一つ以上の端末が同時に受信されるように創案されたチャネルである。D−PDSCHは、所定の時間周期に分けて互いに異なるMBMSサービスのデータを伝送することができる。
ここで、所定の時間周期は、無線フレーム(Radio Frame)といい、一つの無線フレームは、図4のように、一つ以上のスロットで構成される。スロットの長さは常に一定であり、一つの無線フレームは、Nd個のスロットで構成される。一つのスロットは、データを伝送するための一つのフィールドで構成される。
D−PDSCHは、一つのチャネルコードを使用して伝送されるが、二つ以上のチャネルコードを同時に使用して伝送することもできる。このように、二つ以上のチャネルコードを同時に使用する伝送方式をマルチコード伝送方式という。マルチコード伝送は、複数のコードを使用して高速のデータを伝送する時に適用される伝送方式である。
図10は本発明のC−PDSCHの構造の例を示したものである。C−PDSCHは、ダウンリンクにD−PDSCHの制御情報を一つ以上の端末が同時に受信するように創案されたチャネルである。C−PDSCHは、所定の時間周期に分けて可変的な制御情報を伝送する。即ち、C−PDSCHは、所定の時間周期に分けて制御情報をアップデートしながら伝送することができる。ここで、所定の時間周期は、無線フレームという。従って、制御情報は、無線フレームごとに情報を変更して伝送される。
一つの無線フレームは、一つ以上のスロットで構成される。スロットの長さは常に一定であり、一つの無線フレームはNs個のスロットで構成される。前記C−PDSCHの一つのスロットは、一つ以上のフィールドで構成される。一つのスロットは、一つ以上の情報を伝送し、一つ以上のフィールドにその情報を含ませて伝送する。C−PDSCHの各スロットが伝送する情報とフィールドを詳細に説明すると、次のようである。
第一に、各スロットは、D−PDSCHの特定の無線フレームを端末が受信すべきかを知らせる受信指示子(reception indicator)情報を取り込むフィールドを含むことができる。
第二に、各スロットは、D−PDSCHの特定の無線フレームの間使用されるチャネルコード情報(チャネルコードの番号、チャネルコードのSF情報、マルチコード伝送に使用されるチャネルコードの数)を取り込むフィールドを含むことができる。
第三に、各スロットは、受信側で無線チャネル状況を推定するためのパイロット情報を取り込むフィールドを含むことができる。
第四に、各スロットは、D−PDSCHが伝送するサービスデータと異なるサービスを伝送するデータフィールドを含むことができる。C−PDSCHが伝送するデータは、従来の伝送チャネルFACHと伝送チャネルRACHが伝送するサービスデータである。また、C−PDSCHのデータフィールドに前記D−PDSCHの設定情報が伝送される。即ち、端末は、まず、C−PDSCHのデータフィールドが伝送するD−PDSCHの設定情報を受信した後、その設定情報を使用してD−PDSCHを受信するように設定する。
第五に、各スロットは、伝送フォーマット組合せ指示子(TFCI)フィールドを含むことができる。このフィールドは、C−PDSCHのデータフィールドに伝送されるデータ伝送ブロックの個数と大きさの情報を含む。
C−PDSCHの各スロットは、前記フィールドを全て含むか、前記各フィールド中一部のみを含む。また、前記フィールドの情報中一部は一つのフィールドに伝送される。スロットに伝送されるフィールドが二つ以上である場合、伝送される順序は無線網設計以前に予め定まれる。
図10の(a)−(e)に示した方式(A−E)は、可能ないくつかの構造の例を示したものである。方式Aでは、前述した5種類のフィールドを全て含み、一つのスロットで構成される。
その反面、方式Bのように、前記受信指示子フィールドとチャネルコードフィールドは、一つの制御情報フィールドを通して共に伝送される。即ち、各スロットは、D−PDSCHの制御情報を伝送する一つのフィールドを含む。
また、方式Cのように、制御情報は、TFCI情報のようなフィールドに伝送される。すなわち、受信指示子情報とチャネルコード情報は、TFCI情報と共に一つのフィールドに伝送される。従って、方式Cの構造は、従来のS−CCPCH物理チャネル構造と同じである。
また、方式Dと方式Eのように、受信指示子情報またはチャネルコード情報は、TFCI情報と共に一つのフィールドに伝送される。この場合、TFCI情報と共に伝送されな
いチャネルコード情報または受信指示子情報は、独立されたフィールドに伝送される。
図11はC−PDSCHとD−PDSCH間の時間関係を図式化したものである。C−PDSCHの特定の無線フレームは、D−PDSCHの特定の無線フレームのための制御情報を伝送する。即ち、C−PDSCHの特定の無線フレームは、D−PDSCHの特定の無線フレームに対応される。
送信側は、これらの対応関係にある無線フレームを所定の時間間隔を有して伝送する。すなわち、送信側は、C−PDSCHの特定の無線フレームの伝送開始点とD−PDSCHの特定の無線フレームの伝送開始点とが、Tsdだけの時間間隔を有するようにする。従って、送信側でのC−PDSCHの無線フレームは、対応されるD−PDSCHの無線フレームよりも常にTsdだけ先に伝送される。
受信側もC−PDSCHの無線フレームを先に受信した後、Tsd時間後に対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信する。Tsd値は、C−PDSCHとD−PDSCHが設定される時にRNCが決定する。RNCは、チャネル設定時に決定されたTsd値を基地局と端末に伝達する。端末の場合、RNCのRRC階層が端末のRRC階層にTsd値を先に伝達し、端末のRRC階層が受信したTsd値を端末の物理階層に伝達する。端末は、Tsd値によりC−PDSCHの無線フレームとD−PDSCHの無線フレームとの対応関係を判断することができる。即ち、端末は、Tsdだけの差を持つC−PDSCHの無線フレームとD−PDSCHの無線フレームとを互いに対応関係にあると判定する。
図5の方式C、D、Eのように、TFCIフィールドが2つ以上の情報を伝送する場合、従来のTFCI分割モードのチャネルコーディング方式が使用される。即ち、TFCIフィールドに含まれる二つの情報は、互いに異なる倍直交符号(bi−orthogonal code)エンコーダを使用する。すなわち、方式Cでは、TFCI情報と制御情報とが互いに異なる倍直交符号エンコーダによりチャネルコーディングされる。また、方式Dでは、TFCI情報と受信指示子情報とが互いに異なる倍直交符号エンコーダによりチャネルコーディングされる。また、方式Eでは、TFCI情報とチャネルコード情報とが互いに異なる倍直交符号エンコーダによりチャネルコーディングされる。
図12は本発明に係るC−PDSCHとD−PDSCHの送受信過程の例を説明したものである。ここで、C−PDSCHがD−PDSCHのチャネルコード情報と受信指示子情報とを二つのフィールドまたは一つのフィールドに全て伝送する場合を説明する。即ち、ここで、制御情報は、D−PDSCHのチャネルコード情報と受信指示子情報とを含む。また、端末グループは、前記D−PDSCHを通して特定のMBMSサービスデータを受信する一つ以上の端末を意味する。前記UTRANから端末グループへの伝送は、放送またはマルチキャストを意味する。
1.UTRANは、C−PDSCHの無線フレームを通してD−PDSCHの制御情報を伝送する。UTRANは、無線フレームごとにD−PDSCHの制御情報を伝送する。もし制御情報の受信指示子が対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信することを指示する場合、端末の物理階層は、次の過程を行う。もし制御情報の受信指示子が対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信することを指示しない場合、端末の物理階層は、次の過程を行わずに、次の無線フレームの制御情報を受信する。
2.前記制御情報の受信指示子が対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信することを指示する場合、端末の物理階層は、受信した制御情報のチャネルコード情報を利用して、前記C−PDSCHの無線フレームに対応されるD−PDSCHの無線フレームデータを受信する。
図13は本発明に係るC−PDSCHとD−PDSCHの送受信過程の他の例を説明する。ここで、C−PDSCHはデータフィールドを含み、そのデータフィールドは、D−PDSCHの設定情報を伝送する場合を説明する。ここで、端末グループは、前記D−PDSCHを通して特定のMBMSサービスデータを受信する一つ以上の端末を意味する。前記UTRANから端末グループへの伝送は、放送またはマルチキャストを意味する。
1.UTRANのRRC階層は、下位階層サービスによりD−PDSCH設定情報を端末RRC階層に伝送する。このとき、C−PDSCHのデータフィールドが前記D−PDSCH設定情報を伝送する。
2.端末のRRC階層は、受信したD−PDSCH設定情報を端末の下位階層に伝達し、D−PDSCHを受信するように設定する。
3.UTRANは、C−PDSCHの無線フレームを通してD−PDSCHの制御情報を伝送する。UTRANは、無線フレームごとにD−PDSCHの制御情報を伝送する。もし制御情報の受信指示子が対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信することを指示する場合、端末の物理階層は、次の過程を行う。もし制御情報の受信子が対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信することを指示しない場合、端末の物理階層は、次の過程を行わずに、次の無線フレームの制御情報を受信する。
4.前記制御情報の受信指示子が対応されるD−PDSCHの無線フレームを受信することを指示する場合、端末の物理階層は、受信した制御情報のチャネルコード情報を利用して、前記C−PDSCHの無線フレームに対応されるD−PDSCHの無線フレームデータを受信する。
以上説明したように、FACHとDSCHチャネルを通して一つのセルで多様なMBMSサービスを通常の方法で提供する場合、FACHが不連続伝送を使用し、DSCHが専用物理チャネルを通して制御情報を伝送するため、一つのMBMSサービスに要求される送信電力が基地局電力の大部分を占める。
従って、本発明は、不連続伝送方式を使用する代わりに、可変拡散方式を使用するD−PDSCHを提案し、D−PDSCHの制御情報を伝送するチャネルとしてダウンリンク専用物理チャネルでないC−PDSCHを使用することで、MBMSデータの伝送効率が向上するという効果がある。
本発明は、使用者にMBMSを提供する例を説明したが、これは単なる実施形態にすぎない。従って、本発明の教示及び/または提示内容により、複数の使用者に異なる種類の信号伝送やデータ伝達を提供する場合にも適用される。
本発明に対して多様な変更及び変形が可能であることは、当業者には明白である。従って、本発明は、添付された特許請求の範囲とそれらの同一項の範囲内にある多様な変更及び変形も含まれる。
図1は従来の技術と本発明に適用される一般のUMTS網の構成を示した図である。 図2は3GPP無線接続網規格に基づく、一つの端末とUTRAN間の無線接続インターフェースプロトコルを示した図である。 図3は対応されるDPCHに伝送されるTFCIのチャネルコーディング方式を示した図である。 図4は従来の技術でIurインターフェースがある場合、DSCHのためのデータ伝送過程を示した図である。 図5は従来のIubインターフェースのDSCH FPで使用されるDSCHデータ伝送過程を示した図である。 図6は本発明の実施形態でIub区間を含む点対多DSCHのためのデータ伝送過程を示した図である。 図7は本発明の実施形態でFACHとDSCHを通してMBMSサービスを提供する場合の状態転移図である。 図8は本発明の実施形態で点対多DSCHを通したMBMSデータ伝送過程を示した図である。 図9は本発明の実施形態に適用されるD−PDSCHのタイムスロットを示した図である。 図10Aは本発明の実施形態に適用されるC−PDSCHのタイムスロットを示した図である。 図10Bは本発明の実施形態に適用されるC−PDSCHのタイムスロットを示した図である。 図10Cは本発明の実施形態に適用されるC−PDSCHのタイムスロットを示した図である。 図10Dは本発明の実施形態に適用されるC−PDSCHのタイムスロットを示した図である。 図10Eは本発明の実施形態に適用されるC−PDSCHのタイムスロットを示した図である。 図11は本発明のC−PDSCHとそれに対応されるD−PDSCHの時間間隔を示した図である。 図12は本発明のC−PDSCHとD−PDSCHとの送受信関係を示した図である。 図13は本発明のC−PDSCHとD−PDSCHとの他の送受信関係を示した図である。

Claims (18)

  1. ネットワークによりブロードキャストまたはマルチキャストサービスを提供する方法であって、
    該方法は、
    少なくとも1つの端末が第1のダウンリンク共用物理チャネルを介して伝送されるブロードキャストまたはマルチキャストサービスのデータを受信することができるように、第2のダウンリンク共用物理チャネルを介して制御情報を伝送することと、
    該第1のダウンリンク共用物理チャネルを介して該ブロードキャストまたはマルチキャストサービスのデータを伝送することと
    を含み、
    該第2のダウンリンク共用物理チャネルは、TFCI(Transport Format Combination Indicator)フィールドおよびパイロットフィールドを含み、
    該第2のダウンリンク共用物理チャネルは、該ブロードキャストまたはマルチキャストサービスの伝送されるデータとは異なるサービスのデータをさらに含む、方法。
  2. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルは、ダウンリンク共用トランスポートチャネルにマッピングされる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルは、ダウンリンク共用データ物理チャネルである、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第2のダウンリンク共用物理チャネルは、ダウンリンク共用制御物理チャネルである、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルを介して伝送されたブロードキャストまたはマルチキャストサービスのデータは、複数のコードによって使用される、請求項1に記載の方法。
  6. 前記第2のダウンリンク共用物理チャネルの前記制御情報は、受信インジケータフィールドおよびチャネルコードフィールドのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記第2のダウンリンク共用物理チャネルは、受信インジケータフィールドおよびチャネルコードフィールドをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記ダウンリンク共用トランスポートチャネルは、FACH(Forward Access Channel)またはDSCH(Downlink Shared Channel)である、請求項2に記載の方法。
  9. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルおよび前記第2のダウンリンク共用物理チャネルは、それぞれ異なったコードを使用する、請求項1に記載の方法。
  10. 端末によりブロードキャストまたはマルチキャストサービスを受信する方法であって、
    該方法は、
    ネットワークから第1のダウンリンク共用物理チャネルを介して受信されるブロードキャストまたはマルチキャストサービスのデータを受信するために、第2のダウンリンク共用物理チャネルを介して制御情報を受信することと、
    該第1のダウンリンク共用物理チャネルを介して該ブロードキャストまたはマルチキャストサービスのデータを受信することと
    を含み、
    該第2のダウンリンク共用物理チャネルは、TFCI(Transport Format Combination Indicator)フィールドおよびパイロットフィールドを含み、
    該第2のダウンリンク共用物理チャネルは、該ブロードキャストまたはマルチキャストサービスの受信されるデータとは異なるサービスのデータをさらに含む、方法。
  11. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルは、ダウンリンク共用トランスポートチャネルにマッピングされる、請求項10に記載の方法。
  12. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルは、ダウンリンク共用データ物理チャネルである、請求項10に記載の方法。
  13. 前記第2のダウンリンク共用物理チャネルは、ダウンリンク共用制御物理チャネルである、請求項10に記載の方法。
  14. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルを介して受信されたブロードキャストまたはマルチキャストサービスのデータは、複数のコードによって使用される、請求項10に記載の方法。
  15. 前記第2のダウンリンク共用物理チャネルの前記制御情報は、受信インジケータフィールドおよびチャネルコードフィールドのうちの少なくとも1つを含む、請求項10に記載の方法。
  16. 前記第2のダウンリンク共用物理チャネルは、受信インジケータフィールドおよびチャネルコードフィールドをさらに含む、請求項10に記載の方法。
  17. 前記ダウンリンク共用トランスポートチャネルは、FACH(Forward Access Channel)またはDSCH(Downlink Shared Channel)である、請求項11に記載の方法。
  18. 前記第1のダウンリンク共用物理チャネルおよび前記第2のダウンリンク共用物理チャネルは、それぞれ異なったコードを使用する、請求項10に記載の方法。
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