JP4465491B2 - セルの再選択のための隣接セル測定 - Google Patents
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Description
本発明はパケット交換無線電話サービスに関し、特に、一般パケット無線サービス(GPRS)に適用可能であるが、必ずしもこれにかぎるものではない。さらに、本発明はGPRSにおけるアイドル・モードのセル再選択測定に関する。
【0002】
GSM(汎欧州デジタル移動電話方式)のような現在のデジタル・セルラー電話システムは音声通信に重点を置いて設計されたものである。データは通常、1つの周波数帯域で一連の規則的に間隔を置いて配置されたタイム・スロットが通話時間中予約されるいわゆる「回線交換」伝送モードを用いて、エアインターフェースを介して移動局(MS)と基地局サブシステム(BSS)との間で伝送される。伝送対象の情報の流れが比較的連続している音声通信については回線交換伝送モードが効率的であるのは当然である。しかし、インターネットへのアクセスやファクシミリ送信のようなデータ呼の間は、データの流れが「バースト的(bursty)」になるので、回線交換モードでのタイムスロットの長時間予約はエアインターフェースの不経済な使用を表すものとなる。
【0003】
デジタル・セルラー電話システムを利用するデータサービスに対する要望が急速に増加していることを考慮して、一般パケット無線サービス(GPRS)として周知の新しいGSMベースのサービスが欧州電気通信標準化機構(ESTI)によって標準化され、このサービスについて勧告GSM03.60で用語全体の定義が行われている。GPRSはデータ伝送用の伝送容量の動的割り当てを行うものである。すなわち、伝送対象のデータが存在するときにのみ、1つの周波数帯域(あるいは複数の帯域)のタイムスロットが特定のMSとBSSリンクとに割り当てられる。伝送対象のデータが存在しないときにはタイムスロットの不必要な予約は回避される。
【0004】
GPRSは、データ通信と音声通信双方のエアインターフェースを効率良く利用する従来型のGSM回線交換伝送と関連して動作することを意図するものである。したがってGPRSではGSM用として規定された構成と類似の基本チャネル構成が用いられる。GPRSでは、所定の周波数帯域が時間領域で分割されてマルチフレームになり、各マルチフレームは順に52個のTDMA(時分割多元接続)フレームから成る。TDMAフレームの長さは4.615msであり、各TDMAフレームは順に分割されて等しい継続時間からなる8つの連続スロットになる。このフレーム構成は図1に示されており、この構成はBSSにおける送受信時間に関連する。
【0005】
従来の回線交換伝送モードでは呼が開始されると、2つの仲介スロットで分離された2つのそれぞれのタイム・スロット(1〜8)を一連の各TDMAフレームに予約することにより、BSSでのその呼用として2つの物理チャネルが規定される。これら2つの物理チャネルのうちの一方によって、BSSからMSへユーザー・データを搬送するための下り回線チャネルが設けられ、これに対して、もう一方のチャネルによって、MSからBSSへユーザー・データを搬送するための上り回線チャネルが設けられる。
【0006】
GPRSの導入に伴い(GSM/GPRSネットワーク全体を示すアーキテクチャが図2に例示されている)、上り回線チャネル用および下り回線チャネル用として割り当てられたタイム・スロット間での固定的関係はもはや適用されない。タイム・スロットは、要求と、容量と、MSマルチスロット・クラスに従って、所定のMSの上り回線チャネルと下り回線チャネルに対して動的に割り当てることができる。したがって、例えば、上り回線チャネルに対して2つのスロットを割り当てた状態で、所定のいずれのTDMAフレームにおいても、下り回線チャネルに対して1つのタイム・スロットを割り当てることができる。また、上り回線および下り回線の割り当てられたスロット間には固定した時間的関係は存在しない。スロットの割り当てはチャネル設定中MSに通知される。
【0007】
図3にセルラー移動電話網のセル1が示されている。セル1の範囲内に配置されている移動局(すなわち電話機)2はセルの基地局(BS)3と交信する。既に上述したように、呼またはデータ接続が移動局2(MSとも呼ばれる)からBS3へ行われる場合、あるいはその逆の場合、下り回線「チャネル」と上り回線「チャネル」とが予約され、それによって双方向通信が可能になる。MS2には、送受信機能を行うための受信部RXと送信部TXとを備えた無線周波数部RFが設けられる。送受信はMCU(マスタ制御ユニット)によって制御され、このユニットによってMSの様々な公知の動作を行うタイミングなどが制御される。またMSは、サービスを提供するセルおよび隣接セルの無線状態のモニターを行う。
【0008】
MSがまずGPRSセルラーネットワークと接続すると、BSSによって、待ち受けている(listen)すべてのMSへ送信される同期チャネル(SCH)によって搬送される情報を用いてMSはBSSと同期する。また、MSがGPRSセルラーネットワークとまず接続すると、受信信号の強さの降順にセルをチェックすることによりMSはセルとして好適なセルを探す。好適なセルが発見された場合、MSはそのセルにキャンプ・オン(camp on)し必要な登録を行う。セルは2つのレベルの優先順位を持ち得る。すなわち、通常の優先順位の好適なセルが他に存在しない場合には、低い優先順位の好適なセルだけがキャンプ・オンされる。これは「セル選択」と呼ばれる。あるセルにキャンプ・オンしたとき、MSはセルの再選択基準という点から見てより良好なセルが存在するかどうかを調べるために定期的にチェックを行い、良好なセルが存在する場合にはより良好なセルが選択される。またその他の基準の中の1つが変化した場合(例えば、現在のサービスを提供するセルが禁止された場合)、あるいは、下り回線のシグナリング障害が生じた場合には新しいセルが選択される。これは「セルの再選択」と呼ばれる。
【0009】
セルの再選択手順はGSM仕様05.08に指定されている。MSがアイドル・モードのとき、すなわちスイッチがオンになってはいるが特定のチャネルが割り当てられていなくて電話をかけたり受けたりなどが行われないときに、あるいは、グループ受信モードすなわちグループ呼または放送呼が受信されるが特定の接続が行われていないときにセル再選択測定が行われる。基本的には、MSが転送モードのときを除いてアイドル・モードは他の任意の期間として定義することができる。パケット・アイドル・モードでは、無線の上り回線と下り回線の双方でMSが信頼性良く交信可能であるセルへのキャンプ・オンを保証するために、MSはセルの再選択のための測定(信号強度測定、電力測定)を行わなければならない。
【0010】
GPRSアイドル・モードのセル再選択測定を行うために移動局がBAリスト(MSが待ち受けているBCCHチャネルを指定するBCCH割り当て)の各キャリアでの1つの測定サンプルと、各ページング・ブロック受信について自分自身のBCCHキャリアでの1つのサンプルとを選択することが現在指定されている。毎秒当りの測定の最大回数は200である。
【0011】
動作の性質上GPRSの必要条件は回線交換動作の必要条件より高くなければならないという認識がある。しかし、現在のセル再選択測定必要条件ではMSが持ち得る異なるDRX期間は考慮に入れられていない。したがって平均電力消費量に関する毎秒当たりの測定という点から見て最適性能は達成されない。MSは、MSが待ち受けている対象BSからページング・ブロック(PB)を受信して、BSからMSへ着信する転送が存在するかどうかを見つけ出す。2つの連続するPB間の期間はDRX期間(不連続受信)と呼ばれる。このDRX期間中、MSはネットワークからのページング・メッセージを待ちうけていないので電力を落とすことができる。セル選択アルゴリズムが行われる間を除いたアイドル・モードの他のすべての時間でDRXモードは許される。DRX期間の長さは時々変更してもよい。また、MSはBSからパラメータを受け取り、このパラメータに基づいてMSはPBの着信予定時刻を計算することができる。さらに、MSはBSと同期するのでPBの着信予定時刻を正確に知っている。
【0012】
パケット・アイドル・モードでは、マルチフレームの期間中MSがいくつかのページング・ブロック(PB)を受信し、マルチフレーム当たりの測定必要条件をモニター対象キャリア数の数倍とすることが可能である。実際には、このことは、現在のGPRSによる解決法の上限、すなわち200測定回数/秒が容易に達成されることを意味する。DRX期間が非常に短いとき、「多すぎる」アイドル・モードのセル再選択測定のために電力消費量は不必要に増加する。
【0013】
本発明の目的は、セル再選択測定、好適には、GPRSにおけるアイドル・モードのセル再選択測定に関する動作の改善方法を開示することである。
【0014】
GSM回線交換動作では、測定回数はモニターされるキャリア(BCCH)の数に依存する。実際にはこのことはDRX期間の長さに関して測定回数が常に実質的に一定、すなわち7回の測定であることを意味する。またGPRSに対する現在の提案では、測定回数がDRX期間に関して一定であるため、短いDRX期間を用いることにより測定回数は不必要に多くなって電流消費量が増え、また、非常に長いDRX期間に関しては、測定回数が少なすぎるために正確な測定結果が十分に受信されないことが多い。本発明によれば、セル再選択測定を行うための従来の解決方法ではDRX期間の長さが考慮されていないという認識がある。したがって本発明では、セルの再選択の測定回数をDRX期間の長さ、すなわちPBがMSへ送信される頻度に依存させるという提案が行われる。この測定回数は線形関係を有する等式に基づくか、非線形関係を有する等式に基づくかのいずれかに基づいて変更することができる。あるいはこれとは別様に、短いDRX期間に対しては測定回数を少なくし、長いDRX期間に対しては測定回数を多くするようにして一定回数の測定を指定することができる。この比例関係によって、DRX期間の長さの実質的変更時に測定回数の実質的変更が行われることを意味する。これは、異なるDRX期間の長さに対して測定回数が実質的に一定である従来技術とは明らかに異なるものである。
【0015】
本発明の第1の態様によれば、1つの基地局が1つのセルを規定する複数の基地局と、少なくとも1つの基地局と交信する移動局とを有する移動通信システムにおいて、移動局のセル・アイドル・モードの再選択測定の制御を行う方法が提供され、この方法は移動局がアイドル・モードにあるとき、
着信の可能性がある送信について移動局に通知する基地局からの着信ページング・メッセージが移動局によってモニターされ、このページング・メッセージがある一定間隔で着信し、この着信間隔によって不連続受信期間(DRX期間)が規定され、
移動局がある一定のチャネルでセル再選択測定を行う方法であって、
セル再選択測定の回数がDRX期間の長さに比例し、それによって短いDRX期間中より長いDRX期間中に多数のセル再選択測定が実行されることを特徴とする方法である。
【0016】
本発明の第2の態様によれば、基地局によってセルが規定される、基地局を有する移動通信システム用移動局が提供され、この移動局は、
少なくとも1つの基地局と交信する通信手段と、
移動局の通信を制御する制御手段と、
移動局がアイドル・モードにあるとき、着信する可能性のある転送について移動局に通知する基地局からのページング・メッセージを受信するための通信手段の一部としての受信手段であって、そのページング・メッセージが、制御手段に既知のある一定間隔で着信するように構成され、その間隔が不連続受信期間(DRX期間)を規定するようになっている受信手段と、
移動局がアイドル・モードにあるとき、制御手段の制御の下である一定のチャネルでセル再選択測定を行うための測定手段とを有する移動局であって、
制御手段が、DRX期間の長さに比例してセル再選択測定回数を制御するようになっていて、それによって制御手段がより多くのセル再選択測定を制御して、短いDRX期間中より長いDRX期間中に測定を実行するようになっていることを特徴とする移動局である。
【0017】
ページング・メッセージ(ページング・ブロック、PB)をモニターすることは、定義により、PBの受信または少なくともPBを受信しようという試みが意味される。したがってDRX期間は特定のMSに対して意図される2つの連続するPBによって規定されるものであって、各々のこのようなPBの実際の受信が成功したか否かに依存するものではない。
【0018】
本発明をよく理解するために、また、同発明の実施方法を示すために、例を挙げて、添付図面の参照を行うこととする。
【0019】
本発明による移動局は図3に示すように実現することができる。基本的にはセル再選択測定は受信部RXによって行われるが、この受信部は実際にはDSP(デジタル信号プロセッサ)によって実現される。セル再選択測定の実行は周知であるので、これについて説明を行う必要はない。本発明は、測定の実行の制御すなわち測定が行われる頻度に関係する。これはMSのマスタ制御ユニット(MCU)によって行われる。したがって、MCUが受信部RXを制御してセル再選択測定を行い、セル再選択測定の回数がDRX期間の長さに比例するようにMCUは本発明の方法を実行する。これによって、短いDRX期間より長いDRX期間により多くのセル再選択測定が行われる。この測定は、ページング・ブロック(PB)の受信と同時に実行することができる。この測定は、DRX期間中などの他の期間中にも行うことができるが、好適には、DRX期間中に電力低下時間を最大化できるようにPBの受信時にこの測定を行うことが望ましい。
【0020】
比較の目的で、図4には、GPRS仕様で現在提案されているような従来技術による解決方法でDRX期間の長さを反映するパラメータ(以下に説明する)と関連して平均期間の長さが示されている。図4から、低いパラメータ値(長いDRX期間を意味する)については平均期間は非常に長く、80秒にまでになるということがわかる。これは非常に長い(長すぎる)間隔であるため有効なセル再選択測定結果を得ることはできない。これはMSに対する信頼性の高い通信を危険にさらすかもしれない。
【0021】
以下、DRX期間に依存するセル再選択測定回数の制御を示す1つの実施例について説明する。この実施例では、マルチフレーム当たりのページング・ブロック(PB)の数を反映し、それに応じて各ページングについて必要な数の測定サンプルをMSのDRX期間の長さに関連づけるパラメータSPLIT_PG_CYCLEが使用される。それによってパラメータSPLIT_PG_CYCLEの低い値は長いDRX期間を意味し、パラメータSPLIT_PG_CYCLEの高い値は短いDRX期間を意味する。
【0022】
この実施例では1つのページング・ブロック受信に対して(すなわち1つのDRX期間に対して)必要な測定回数は次式から導き出される。
Max [48/ SPLIT_PG_CYCLE, 9 * Max [1-SPLLT_PG_CYCLE/256, 0.45]]
【0023】
この式によってわかるように、測定回数は(少なくとも部分的には)DRX期間の長さに直接比例する(いくつかの値についてはこの回数は一定のままであるが)。この式によれば、5つの最長DRX期間(1=<SPLIT_PG_CYCLE<=5)に対する必要な測定サンプル数はそれぞれ48、24、16、12、10である(最も近い整数に丸められる)。これは長いDRX期間が用いられるときに生じる前述の問題に役立つ。しかし、これは1つのページング・ブロック受信に対して1キャリアあたり2つ以上のサンプルをとり得ることも意味することに留意されたい。したがってMSが互いからできるだけ同じキャリアに属するサンプルをとるようにするのが賢明であろう。
【0024】
6=<SPLIT_PG_CYCLE<=350のとき、電力消費量を減らし、同時に、回線交換動作でより測定能力を著しく良好に保つために必要な測定回数は9と4との間で変動する。
【0025】
図5と6にはDRX期間の長さに関して測定回数が示されている。これによって提案曲線は本発明に準拠する数値を示し、現在のGPRS曲線は以前にGPRS用として提案された解決方法の形状を示す。図5は2秒以上のDRX期間に対する測定回数を示し、図6は2秒未満のDRX期間に対する測定回数を示す。また図6は、使用中の回線交換GSMでの解決方法による従来技術による解決方法を利用して達成される数値を比較のために示すものである。これは曲線GSM CSによって示されているが、従来技術による解決方法におけるDRX期間に対する測定回数がやはり実質的に一定であることがこの曲線GSM CSによって示されている。これは、本発明で提案されている問題解決のための問題点がこの解決方法では考慮されていないからである。モニター対象のキャリアの数は10である。グラフを見てわかるように、現在のGPRS曲線によって示される従来技術による解決方法ではDRX期間の長さが考慮に入れられていないために、DRX期間の長さに対する測定回数は一定である。本発明によれば(実施例では上記式によって規定される)、セル再選択測定回数は図5と図6の提案曲線からわかるようにDRX期間の長さに依存する。
【0026】
上記式中の定数パラメータは例としての値であり、これらの定数パラメータの変更により必要条件の変更を行うことができる。図7と図8は、現在のGPRS仕様とGSM回線交換システムとに比較して上記式を用いて達成される測定性能を示す。性能基準に用いられるものとして、毎秒当りの測定回数と平均期間すなわち有効な測定結果(5サンプル)に必要な期間とがある。図7はSPLIT_PG_CYCLE<35でかつモニター対象キャリア数が8である場合の平均期間を比較するものである。GSM CSシステム曲線によって示される回線交換型GSMでの解決方法による値は7=<SPLIT_PG_CYCLE<=32の場合についてしか計算されていないことに留意されたい。図8は同じパラメータを用いる毎秒当りの測定回数を示す。
【0027】
図9と図10は、20=<SPLIT_PG_CYCLE<=350である場合同じ基準を示す。これらの測定結果からわかることは、現在のGPRSの性能は短いDRX期間については良好ではあるものの平均期間の長さに有意な相違は存在しないということである。本発明による方法(提案)を用いる場合、短いDRX期間を持つ毎秒当りの測定回数は最大で100に近く、この回数は回線交換動作(GSM CS)と比較すると著しい改善となる。
【0028】
図11〜14は、モニター対象キャリアの数が12であるとき同じ結果を示す。現在のGPRSの性能は短いDRX期間の間は良好であるが、0.5秒以下の平均期間がアイドル・モードの動作で必要であるかどうかを考慮に入れることが望ましい。なぜならこれは電力消費量の増加も意味するからである。一方長いDRX期間については最も有意な相違を見ることができる。図7〜14のすべてで、実線は提案すなわち本発明を示し、破線は現在のGPRS、すなわち従来のGPRSによる解決方法を示し、ドットを含む点線はGSM CSすなわち既存の回線交換GSMネットワークで使用中の解決方法を示す。
【0029】
示された式に加えて、Max [64/ (SPLIT_PG_CYCLE + 1 ), 8 * Max[1 - SPLIT_PG_CYCLE/256, 0.5)]などの他の式を用いることもできる。測定回数とDRX期間の長さとの間の関係は比例関係になる。すなわちDRX期間が長くなればなるほど測定回数は多くなる。これは線形関係(図5に示すように)または非線形関係になり得るし、ステップで変化することができる(図6に示すように)。また式または等式(MCUのメモリに保存されている)を持つ代わりに、異なるDRX期間の長さについて一定の測定回数を持つリストまたはルックアップ・テーブルを保存してもよい。提示された式と他の実施例をプログラムしてMCUに(すなわちそれのメモリの中へ)入れてもよい。したがって本発明は本発明の範囲内のいくつかの方法で実現が可能である。
【0030】
以上説明したように、また、図からもわかるように、本発明によって、アイドル・モード・セル再選択測定に関して従来の公知の解決方法と比較してMSの性能が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は1つのGPRSマルチフレームの52個のTDMAフレームへの分割および1つのTDMAフレームの8つのタイムスロットへの分割を示す。
【図2】 図2はGSM/GPRSデジタル・セルラー電話ネットワークのアーキテクチャを概略的に示す。
【図3】 図3はGSM移動電話ネットワークおよびこのネットワークと交信する移動局を概略的に示す。
【図4】 図4は現在のGPRS仕様による従来技術の解決方法を用いた測定性能を示す。
【図5】 図5は2秒以上のDRX期間の長さからなるDRX期間の長さに対する測定回数を示す。
【図6】 図6は2秒未満のDRX期間の長さについてDRX期間の長さに対する測定回数を示す。
【図7】 図7はDRX期間を反映するパラメータに対する平均期間を表す図として、現在のGPRS仕様およびGSM回線交換システムと比較して本発明の実施例で達成される測定性能を示す。
【図8】 図8はDRX期間を反映するパラメータに対する毎秒当りの測定を表す図として、現在のGPRS仕様およびGSM回線交換システムと比較した前述の式で達成される測定性能を示す。
【図9】 図9は異なるパラメータの値を持つ図7と類似の等式を示す。
【図10】 図10は図9のものと同じパラメータを持つ図8と類似の等式を示す。
【図11】 図11は、異なる数のモニター対象キャリアに関して、図7におけるものと類似の等式を示す。
【図12】 図12は、異なる数のモニタ対象キャリアに関して、図8におけるものと類似の等式を示す。
【図13】 図13は、異なる数のモニタ対象キャリアに関して、図9におけるものと類似の等式を示す。
【図14】 図14は、異なる数のモニタ対象キャリアに関して、図10におけるものと類似の等式を示す。
Claims (11)
- 1つの基地局(BS)が1つのセルを規定する複数の基地局と、少なくとも1つの基地局と交信する移動局(MS)とを有する移動通信システムの前記移動局でセル・アイドル・モードの再選択測定の制御を行う方法において、前記移動局がアイドル・モードにあるとき、
着信の可能性がある送信について前記移動局に通知する基地局(BS)からの着信ページング・メッセージ(PB)が前記移動局(MS)によってモニターされ、該ページング・メッセージ(PB)が変更可能な間隔で着信し、該着信間隔によってDRX期間、即ち不連続受信期間、が規定され、
前記移動局(MS)がある一定のチャネルでセルの再選択測定を行う方法であって、
セルの再選択測定回数が前記DRX期間の長さに比例し、それによって短いDRX期間中より長いDRX期間中に多数のセル再選択測定が実行されることを特徴とするセル・アイドル・モードの再選択測定の制御を行う方法。 - 前記セル再選択測定回数が、前記DRX期間の長さに直接比例する等式によって決定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記等式が非線形であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記測定回数がMax [48/ SPLIT_PG_CYCLE, 9 * Max [1 - SPLIT_PG_CYCLE/256, 0.45]]であって、SPLIT_PG_CYCLEは前記DRX期間の長さに逆比例することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記等式が線形であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記セル再選択測定回数が前記DRX期間の長さに関して固定的に予め定められていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記セル再選択測定回数が前記移動局内に保存されたルックアップ・テーブルで決定されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記移動局(MS)が前記基地局(BS)からのページング・メッセージ(PB)を受信しているのと同じ時に前記セル再選択測定が実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記セル再選択測定が前記DRX期間中に実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 一般パケット無線サービス(GPRS)で動作する移動局(MS)で実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- セルが基地局によって規定される、基地局を有する移動通信システム用移動局(MS)であって、
少なくとも1つの基地局(BS)と交信する通信手段(RF、TX、RX)と、
前記移動局の通信を制御する制御手段(MCU)と、
前記移動局(MS)がアイドル・モードにあるとき、着信の可能性がある送信について前記移動局に通知する前記基地局(BS)からページング・メッセージ(PB)を受信する前記通信手段の一部としての受信手段(RX)であって、前記ページング・メッセージ(PB)が前記制御手段(MCU)に既知の、変更可能な間隔で着信するように設けられ、前記間隔がDRX期間、即ち不連続受信期間、を規定するようになっている前記受信手段と、
前記移動局(MS)がアイドル・モードにあるとき、ある一定チャネルでの前記制御手段(MCU)の制御の下でセル再選択測定を実行する測定手段(RX)とを有する移動局において、
前記制御手段(MCU)が、前記DRX期間の長さに比例するようにセル再選択測定回数を制御するようになっていて、それによって短いDRX期間中より長いDRX期間中に多数のセル再選択測定が実行されるようになっていることを特徴とする移動局。
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