JP4572052B2 - ランダムアクセスチャネルにおいて情報を符号化するための時間オフセットの使用 - Google Patents
ランダムアクセスチャネルにおいて情報を符号化するための時間オフセットの使用 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次局から一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムに関し、更に、斯様なシステムにおいて用いる一次局及び二次局、並びに斯様なシステムを動作させる方法に関する。本明細書は、とりわけ先端のユニバーサル移動電話システム(UMTS)に関するシステムについて記載しているが、記載されている技術は、他の移動式無線システムにおける使用に等しく適用可能であることを理解されたい。この明細書において、ランダムアクセスパケットチャネルという用語は、ランダムアクセスパケット伝送が行われる論理チャネルを指し、前記ランダムアクセスパケットチャネルは、典型的には多数の異なる物理チャネル(physical channel)から成る。
【0002】
【従来の技術】
ランダムアクセスチャネルは、無線通信システムの通常の構成要素であり、移動局(MS)が基地局(BS)にショートメッセージを送ることを可能にする。用途には、MSがオン状態にされる場合のBSへの信号の送信(signalling)、MSが通話でふさがっていない場合のBSへのデータのパケットの送信、及びBSへのMSが使用する資源の割振りの要求が含まれる。
【0003】
移動局が、実際に通話でふさがっていない場合にBSにデータのパケットを送るための要求をたびたびするシステムにおいて、MSからBSへの小さいパケット及び中程度の大きさのパケットの伝送用の標準的なランダムアクセスチャネルと類似した特性をランダムアクセスパケットチャネルに与えることは有利である。
【0004】
UMTSのために開発された斯様な方式の実施例には、MSが利用可能な多数のランダムアクセスパケットチャネルがある。MSによって送られるパケットチャネル資源へのアクセスの要求は、16個の利用可能な署名(16 available signatures)のうちの1つで符号化される。各署名は、MSにより要求される特定の資源、例えば特定のビットレートを持つチャネルの要求に対応する。適切な資源が使用可能である場合には、BSが要求しているMSに前記資源を割り振る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
斯様な方式に伴う問題は、利用可能なチャネル及び署名の数が限られていることから、アクセスプロシージャの間に伝達され得る情報の量が限られることにある。この問題は、システムにおける資源割振りの効率を低下させる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、資源割振りを改善したランダムアクセスパケットチャネルを提供することにある。
【0007】
本発明の第1の特徴により、二次局から一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムであり、前記二次局が、複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおけるアクセスプリアンブルの伝送によってランダムアクセスチャネル資源の割振りを要求する手段を持ち、前記一次局が、前記アクセスプリアンブルを受信し、前記アクセスプリアンブルの時間オフセットを決定し、要求されている前記資源が利用可能であるか否かを示すアクセス肯定応答を伝送する手段を持つ無線通信システムであって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する無線通信システムを提供する。
【0008】
本発明の第2の特徴により、二次局から当該一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムにおいて使用する一次局であり、前記二次局によって伝送されたアクセスプリアンブルを受信し、複数の利用可能な時間オフセットのうちのどれで前記アクセスプリアンブルが伝送されたのかを決定し、前記アクセスプリアンブルからどのランダムアクセスチャネル資源が割り振られることを前記二次局が要求しているのかを決定し、要求されている前記資源が利用可能であるか否かを示すアクセス肯定応答を伝送する手段が設けられる一次局であって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する一次局を提供する。
【0009】
本発明の第3の特徴により、一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムにおいて使用する二次局であり、複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおけるアクセスプリアンブルの伝送によってランダムアクセスチャネル資源の割振りを要求する手段が設けられる二次局であって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する二次局を提供する。
【0010】
本発明の第4の特徴により、二次局から一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムを動作させる方法であり、複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおけるアクセスプリアンブルの伝送によってランダムアクセスチャネル資源の割振りを要求する前記二次局、及び前記アクセスプリアンブルを受信し、前記アクセスプリアンブルの時間オフセットを決定し、要求されている前記資源が利用可能であるか否かを示すアクセス肯定応答を伝送する一次局を有する方法であって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する方法を提供する。
【0011】
添付図面を参照して、一例として、本発明の実施例を以下に記載する。
【0012】
【発明の実施の形態】
添付図面において、同一参照符号は、対応する特徴を示すために用いられている。
【0013】
図1を参照すると、無線通信システムは、一次局(BS)100及び複数の二次局(MS)110を有する。BS100は、マイクロコントローラ(μC)102と、アンテナ手段106に接続される送受信機手段(Tx/Rx)104と、伝送出力レベル(transmitted power level)を変える出力制御手段(PC)107と、PSTN又は他の適切なネットワークに対する接続のための接続手段108とを有する。各MS110は、マイクロコントローラ(μC)112と、アンテナ手段116に接続される送受信機手段(Tx/Rx)114と、伝送出力レベルを変える出力制御手段(PC)118とを有する。BS100からMS110への通信はダウンリンクチャネル122において行われる一方で、MS110からBS100への通信はアップリンクチャネル124において行われる。
【0014】
周波数分割二重通信システム(frequency division duplex system)において動作するランダムアクセスパケットチャネルの基本的な方式は、アップリンクチャネル124がダウンリンクチャネル122の上に描かれている図2に示されている。アクセスフェーズにおいては、まず、MS110が、特定のアクセススロット中に低出力レベルにおいて16個の署名の候補(possible signature)のうちの1つで符号化されたプリアンブル(P)を伝送する。署名は、特定ビットシーケンス(specific bit sequence)により変調される該署名のスクランブルコード(scrambling code)及びチャネルコード(channelisation code)によって特徴づけられる信号である。相互に直交する署名のセットは、相互に直交する変調のためのビットシーケンスのセットを規定することにより得られる。それ故、別の署名のセットは、スクランブルコード若しくはチャネルコード(即ち、物理チャネル)を変えることにより、又は別の相互に直交するビットシーケンスのセットを用いることにより得られる。他の例においては、厳密な直交性の代わりに低い相互相関を持つように、より大きな署名のセットが規定され得る。本明細書は16個の署名のセットを引用するが、別の実施は異なる数の署名を持つセットを使用し得る。
【0015】
利用可能な署名の各々は、パケットチャネルのための単一のビットレートに対して写像(map)される。署名とビットレートとの間の写像、及び利用可能な署名のセットは、予め決定されていても良く、又はBS100により定期的にブロードキャストされても良い。MS110は、該MS110の要求ビットレートに対応するプリアンブル202を符号化する署名を選択する。要求ビットレートに対応する利用可能な署名が2つ以上ある場合には、MS110が無作為に1つを選択する。BS100がプリアンブルを正しく受信し、復号する場合に、BS100はプリアンブル肯定応答(A)206を伝送する。図2に示されている例において、最初のプリアンブル202が伝送された後の肯定応答は、該肯定応答のために割り振られている(例えば長さが1msである)スロット204においては返されない。それ故、MS110は、より高い出力レベルで別のプリアンブル202を伝送する。この別のプリアンブル202はBS100により受信され、復号され、BS100は肯定応答206を伝送し、それによりアクセスフェーズを終了する。
【0016】
肯定応答206は、MS110のプリアンブル202が受信されていることをMS110に知らせるばかりでなく、要求資源が利用可能である信号に対しては肯定的であっても良く、又は要求資源が使用中であり、MS110に対してアクセスが拒否される信号に対しては否定的であっても良い。否定応答(NACK)は、BS100により(幾つかの基準信号又はパイロット信号に対して)署名の位相(phase)を逆にして示され得る。他の例においては、BS100により肯定応答のために用いられる署名の幾つかがNACKとしても用いられ得る。
【0017】
どんなに多くのプリアンブル202が伝送されようと、BS100は、各アクセススロットの間に1つの肯定応答しか伝送しないであろう。この選択の1つの基準は、最も高い出力で受信されたプリアンブル202を肯定応答することであり得る。MS110がプリアンブル202を伝送する最初の出力レベルは、典型的には、MS110により開ループ出力制御を用いて決定され、故に、MS110は、よりBS100に近い別のMS110と比べて不利ではない。2つ以上のプリアンブル202が伝送されたが、各プリアンブルが異なる署名で符号化された場合に、各MS110は、該MS110のプリアンブル202が正しく受信されたか否かを知るであろう。しかしながら、2つ以上のMS110が、同一の署名を選択し、それ故、該MS110のプリアンブル202が受信されていると信じるということがあり得る。これらの移動局110の各々が該移動局110のデータを伝送し始める場合には、結果として衝突し、恐らくどのデータも正しく受信されないであろう。
【0018】
これが起こる機会を減らすために、競合解決フェーズ(contention resolution phase)が、要求資源が利用可能であることを示した肯定応答206の伝送に後続しても良い。BS100によって肯定応答されたプリアンブル202と対応する署名で符号化されたプリアンブル202を伝送した各MS110が、ここでは、他の競合解決プリアンブル(CP)208を伝送する。このプリアンブル208は、別の16個の署名の候補のセットから無作為に選択された署名で符号化される。このセットは、(変調ビットシーケンスのセット、スクランブルコード又はチャネルコードのいずれかを変えることにより)アクセスプリアンブル202のために用いられるセットと異なっても良く、又は他の例において、署名のセットは、アクセスフェーズと競合解決フェーズとの間で共用されても良い。その場合に、BS100は、選択プリアンブル208、例えば最も高い出力で受信したプリアンブルに対応する競合解決肯定応答(CA)210を送出し、前記肯定応答210は、MS110が該MS110のデータを伝送することを可能にする。それ故、2つ以上のMS110が同一アクセスプリアンブル202を選択した場合に、同一競合解決プリアンブル208がまた選択されるおそれは小さい。チャネル割当てメッセージ(channel assignment message)は、同一出願人により出願されている国際特許出願番号第PCT/EP00/06988号(出願人整理番号:PHGB000003)において開示されているように、任意に、競合解決肯定応答210と実質的に同時に、又はそれどころか該肯定応答210の一部として伝送され得る。
【0019】
この競合解決フェーズの後に、BS100は、MS110に必要に応じて該MS110の伝送出力を調整するよう命令する出力制御情報を含む物理的制御チャネル(Physical Control CHannel)(PCCH)212の伝送を開始し、MS110は、通常、プリアンブル伝送のために用いられる物理チャネルと異なる物理チャネル上にある割り振られたパケットチャネルにおいて1つ以上のデータパケット(PKT)214を伝送する。PCCH212は、データ214の伝送と同時に開始しても良く、又は前記データの伝送の前に閉ループ出力制御が確立されるように該データの伝送に十分に先行しても良い。上記の基本方式に伴う特定の問題は、資源割振りの効率が、アクセスプリアンブル202のために利用可能な選択肢の数により制限されることにある。例えば、UMTSのための方式の実施例においては、合計196自由度(degree of freedom)を与える利用可能な12個のランダムアクセスサブチャネル及び16個の署名がある。
【0020】
図3は、本発明に従って作られたシステムにおいてこの問題がどのように解決されるのかを図示している。アクセスプリアンブル202の伝送の時間は、アクセススロットの境界302に対してToffだけオフセットされても良い(前記境界自体は、BS100によって伝送されるタイミング信号に相関して規定される)。アクセスプリアンブル202及び競合解決プリアンブル208の両方が4096チップ(chips)を有する一方で、アクセススロットの長さは5120チップである。256チップの倍数のタイミングオフセットToffを与えることにより、どのスロットがプリアンブル202又は208を収容したのかについてを不明確にすることなくToffの19個までの異なる非零値が可能である。Toff = 0である場合に、このシステムの動作は、タイミングオフセットの可能性のないシステムの動作と同一であり、それにより、古いMS110との下位互換を可能にする。
【0021】
プリアンブル202又は208の伝送における如何なる遅延も、BS100が適当なタイムスロットにおいてアクセス肯定応答206を伝送すべく時間内に該プリアンブルを検出することが出来なくなることを意味し得ることから、タイミングオフセットToffは、好ましくはプリアンブル202及び208の伝送時間を早める。
【0022】
好ましくは、BS100が、2つのプリアンブル202及び208が同じMS110から来ていると容易に識別することが出来るように、競合解決プリアンブル208に対するタイミングオフセットは、アクセスプリアンブル202に対するタイミングオフセットと同じである。
【0023】
アクセスプリアンブル202の肯定応答206が、用いられるタイミングオフセットに関係なく同じであるように、ダウンリンクチャネル122におけるタイミングオフセットはないのが好ましい。このことは、オフセット伝送とオフセットのない(non-offset)伝送との間の衝突が競合解決フェーズの間に解決されることを可能にする。タイミングオフセットの使用は、競合解決フェーズの間の使用のために利用可能な異なる信号の数を増大させるという他の利点を持ち、それにより、未解決衝突の確率(probability)を減少させる。
【0024】
よりずっと多くの自由度(本明細書に記載されている実施例においては19倍)の利用可能性は、著しくより効率的な資源割振りを可能にする。例えば、チャネル割当ての場合に、前記利用可能性は、署名の数より多くの利用可能なビットレートがあることを可能にする。前記利用可能性はまた衝突確率も減少させ、さもなければ、同一ビットレートが典型的に多数のMS110により要求された場合に衝突確率は受け入れ難くなり得たであろう。
【0025】
本発明に従って作られるシステムは、多くの方法においてよりずっと多くの自由度を利用することが出来る。署名、チャネル及び(非零)タイミングオフセットの各組合せのためのあり得る割当ては、(単独又は組合せのいずれかにおいて)
・ 特定ビットレートの要求としての割当て、
・ (関連優先順位(associated priority)を持つ)特定アクセスクラスの要求としての割当て、
・ 付加的資源(例えばダウンリンク共用チャネル)の要求としての割当て、
・ メッセージの優先順位を示すための割当て、
・ 送られるべきパケットの長さ(又は最小の若しくは最大の長さ)を示すための割当て、
・ 特定のMS110による使用のための割当て、及び
・ 共通の上位レイヤ(higher layer)のメッセージのセットのうちの1つを用いるMS110による使用のための割当てを含む。
【0026】
これらの割当ての幾つかは、データパケット214に含まれることを必要とされる上位レイヤの情報の量を減少させ得る。例えば、特定のMS110が、あり得るアップリンク信号のサブセットの排他的な使用を割り当てられる場合に、前記MS110の同一性は、BS100により自動的に知られ、データパケット214に含まれる必要がない。パケット伝送におけるオーバーヘッドの斯様な削減は、データレートの低いアプリケーションにとってとりわけ有用であり得る。同じ原則が、上位レイヤの情報の他の一般に使われる項目(item)に適用され得る。他の割当ては、システムの応答性(responsiveness)を改善し得る。例えば、送られるべきパケットの最小長の指示は、BS100が少なくとも指示最小長を受信しない場合に、BS100がMS110にARQ(自動再送要求(Automatic Repeat reQuest))を送ることを可能にする。パケットの最大長の指示は、BS100が該BS100の資源割振り計画を改善することを可能にし得る。
【0027】
上記方式における変形例として、プリアンブルの署名が、単にアクセスの試みに対する識別子として作用し得る一方で、資源割振り要求に関する情報は、MS110によって選択されるサブチャネル及びタイミングオフセットにより搬送され得る。
【0028】
本発明に従う、MS110がパケットチャネル資源にアクセスすることを試みるための方法を要約したフローチャートが図4に示されている。この方法は、ステップ402において、MS110がランダムアクセスパケットチャネルにおける伝送のためのデータを持つ場合に開始する。MS110は最初に、ステップ404において、要求資源、例えば要求ビットレートに対応する署名を選択する。次に、MS110は、ステップ406において、例えば伝送のためのデータの緊急度又は該MS110の同一性を示すために、適当なタイミングオフセットToffを決定する。これらのパラメータを選択した場合に、MS110は、ステップ408において、上記のように1つ以上のアクセスプリアンブル202及び競合解決プリアンブル208を伝送することによりパケットチャネルにアクセスすることを試みる。
【0029】
他の実施例においては、図3に示されている全ての特徴が必要とされるとは限らない。例えば、内側ループのアップリンク出力制御は必須でなくても良く、故にPCCH212はなくても良い。衝突解決部は必須でなくても良く、この場合に、競合解決プリアンブル208及び肯定応答210のメッセージはなくても良い。これらの変更の結果として、実施はより簡単になるであろうが、Eb/Noのパフォーマンスの悪化及びメッセージ部の衝突確率の増大という犠牲を払うであろう。場合によっては、必要とされる信号情報(signalling information)の全てが、アクセスサブチャネル、署名及び時間オフセットの選択によって伝達されても良く、この場合に、メッセージ部は必要とされず、省かれ得る。プリアンブルの署名を参照することによりビットレートを選択する代わりとして、該ビットレートは、MS110により決定され、メッセージ部214中の信号により示されても良い。
【0030】
上記のFDDシステムにおける本発明の適用と同様に、本発明は、他のタイプの通信システムにおいても適用され得る。例えば、本発明は、アップリンク伝送がダウンリンク伝送と異なるタイムスロットにおいて行われるという条件で時分割多元接続(Time Division Multiple Access)(TDMA)システムにおいて用いられ得る。
【0031】
上記の実施例はパケット伝送に関する。しかしながら、同じ原則が、回路がデータ伝送のためにセットアップされているシステムに等しく良く適用され得る。
【0032】
本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の変形例が明らかとなるであろう。斯かる変形例は、無線通信システム及び該無線通信システムの構成部品の設計、製造並びに使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して使用することが出来るような他の特徴を含むことが出来る。本出願においては請求項は特定の特徴の組み合わせに対して記載されているが、本出願の開示の範囲は、何れかの請求項において現在記載されている発明と同一の発明に関するものであるか否かに拘わらず、且つ、本発明が解決するものと同一の課題の何れか又は全てを解決するか否かに拘わらず、本明細書で明示的に又は暗示的に開示された如何なる新規な特徴若しくはこれら特徴の如何なる新規な組み合わせ又はそれらの如何なる一般化をも含むものと理解されるべきである。出願人は、斯かる特徴及び/又は特徴の組み合わせに関しても、本出願又は本出願から派生する全ての他の出願の審査の間に、新しい請求項を記載することがあることを注記する。
【0033】
本明細書及び特許請求の範囲における要素の単数形表記は、斯様な要素の複数の存在を除外しない。更に、「有する」という用語は、記載されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。
【0034】
【産業上の適用可能性】
本発明は、広範囲の無線通信システム、例えばUMTSに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線通信システムのブロック概略図である。
【図2】基本的なランダムアクセスパケットチャネル方式を図示する。
【図3】プリアンブル及び競合解決プリアンブルの伝送時間がオフセットされ得る拡張ランダムアクセスパケットチャネル方式を図示する。
【図4】本発明に従うタイミングオフセットを用いてランダムアクセスパケットチャネルにアクセスすることを試みるための方法を例示するフローチャートである。
Claims (12)
- 二次局から一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムであり、前記二次局が、複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおけるアクセスプリアンブルの伝送によってランダムアクセスチャネル資源の割振りを要求する手段を持ち、前記一次局が、前記アクセスプリアンブルを受信し、前記アクセスプリアンブルの時間オフセットを決定し、要求されている前記資源が利用可能であるか否かを示すアクセス肯定応答を伝送する手段を持つ無線通信システムであって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する無線通信システム。
- 前記二次局が、前記アクセス肯定応答の受信に応じて、前記複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおいて競合解決プリアンブルを伝送する手段を持ち、前記一次局が、前記競合解決プリアンブルを受信し、前記競合解決プリアンブルの時間オフセットを決定し、前記二次局が前記要求資源へのアクセスを認可されているか否かを示す競合解決肯定応答を伝送する手段を持つことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 二次局から一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムにおいて使用する一次局であり、前記二次局によって伝送されたアクセスプリアンブルを受信し、複数の利用可能な時間オフセットのうちのどれで前記アクセスプリアンブルが伝送されたのかを決定し、前記アクセスプリアンブルからどのランダムアクセスチャネル資源が割り振られることを前記二次局が要求しているのかを決定し、要求されている前記資源が利用可能であるか否かを示すアクセス肯定応答を伝送する手段が設けられる一次局であって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する一次局。
- 前記アクセス肯定応答の受信に応じて前記二次局によって伝送された競合解決プリアンブルを受信し、前記複数の利用可能な時間オフセットのうちのどれにおいて前記競合解決プリアンブルが伝送されたのかを決定し、前記二次局が前記要求資源へのアクセスを認可されているか否かを示す競合解決肯定応答を伝送する手段が設けられることを特徴とする請求項3に記載の一次局。
- 一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムにおいて使用する二次局であり、複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおけるアクセスプリアンブルの伝送によってランダムアクセスチャネル資源の割振りを要求する手段が設けられる二次局であって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する二次局。
- 前記一次局から前記アクセスプリアンブルの受信成功を示すアクセス肯定応答を受信し、応答において、前記複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つで競合解決プリアンブルを伝送する手段が設けられることを特徴とする請求項5に記載の二次局。
- 前記複数の利用可能な時間オフセットのうちのいずれか1つの使用が、前記プリアンブルが該オフセットなしに伝送されるであろう時間より早い該プリアンブルの伝送をもたらすことを特徴とする請求項5又は6に記載の二次局。
- 前記アクセスプリアンブル及び前記競合解決プリアンブルの伝送のために用いられる時間オフセットが同じであることを特徴とする請求項6又は7に記載の二次局。
- 二次局から一次局への伝送のためのランダムアクセスチャネルを持つ無線通信システムを動作させる方法であり、複数の利用可能な時間オフセットのうちの1つにおけるアクセスプリアンブルの伝送によってランダムアクセスチャネル資源の割振りを要求する前記二次局、及び前記アクセスプリアンブルを受信し、前記アクセスプリアンブルの時間オフセットを決定し、要求されている前記資源が利用可能であるか否かを示すアクセス肯定応答を伝送する一次局を有する方法であって、前記アクセスプリアンブルの伝送の時間オフセットが、前記資源の割振り要求に関する更なる情報を供給する方法。
- 前記伝送の時間オフセットが前記二次局の同一性を示すことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記伝送の時間オフセットが前記二次局により要求されるビットレートを示すことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記伝送の時間オフセットが前記二次局の資源要求の優先順位を示すことを特徴とする請求項9に記載の方法。
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