JP4637364B2 - 制御チャネルトラフィックを減少するシステム - Google Patents

Description

【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は、無線通信システムに係り、更に上記システムにおいて使用される主局と従局、及び上記システムを実施する方法に係る。本発明は、汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ）を特に参照したシステムを説明するが、説明される技術は他の可動式無線システムにも同様に使用されて適用可能である。
【０００２】
［従来技術］
無線通信システムにおける、基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）の間では２つの基本的な通信の種類が必要となる。第１は、スピーチやパケットデータのようなユーザトラフィックであり、第２は、ＢＳとＭＳが、必要なユーザトラフィックを交換することを可能にする送信チャネルの様々なパラメータを設定及びモニタするために必要な制御情報である。
【０００３】
ＵＭＴＳの実施例では、制御チャネルは、一度ＢＳとＭＳの間の接続が設定されると両方向に保たれる。これは、スピーチデータが送信されている際には比較的小さなオーバヘッドだけをもたらす。しかし、低いデューティサイクルを有するパケットデータ（即ち、利用可能なチャネルの容量の小さい部分のみを使用するパケットの間欠送信）の場合、双方向制御チャネルのメンテナンスはかなりのオーバヘッドを示す。
【０００４】
［本発明が解決しようとする課題］
本発明は、低いデューティサイクルを有するデータを接続送信する制御チャネルを維持することによってもたらされるオーバヘッドを減少させることを目的とする。
【０００５】
本発明の第１の面では、主局と複数の従局を有し、上記主局と上記従局の間に通信チャネルを有し、上記チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データパケットを送信するデータチャネルを有する無線通信システムが説明され、上記システムは、上記主局と従局が、アップリンク及びダウンリンク制御チャネル内のトラフィックを減少させるトラフィック減少手段と、上記トラフィック減少手段を動作させる制御手段を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の第２の面では、従局との間に通信チャネルを有し、上記チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データパケットを送信するデータチャネルが含まれる、無線通信システムで使用される主局が説明され、上記主局は、上記ダウンリンク制御チャネル内のトラフィックを減少させるトラフィック減少手段が設けられ、上記トラフィック減少手段を動作させる制御手段が設けられることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第３の面では、主局との間に通信チャネルを有し、上記チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データパケットを送信するデータチャネルが含まれる、無線通信システムで使用される従局が説明され、上記従局は、上記アップリンク制御チャネル内のトラフィックを減少させるトラフィック減少手段が設けられ、上記トラフィック減少手段を動作させる制御手段が設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第４の面では、主局と複数の従局を有し、上記主局と上記従局の間に通信チャネルを有し、上記チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データパケットを送信するデータチャネルを有する無線通信システムを動作させる方法が説明され、上記方法は、上記主局と従局が、アップリンク及びダウンリンク制御チャネル内のトラフィックを減少させることが可能であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の実施例は、添付図を参照して例によって下記に説明される。
【００１０】
図中、同じ符号が対応する特性を示すために使用される。
【００１１】
［発明の実施の形態］
図１に、周波数分割デュプレックスモードで動作可能な無線通信システムを示す。上記システムは主局（ＢＳ）１００と複数の従局（ＭＳ）１１０を含む。ＢＳ１００は、マイクロ制御装置（μＣ）１０２と、無線送信手段１０６に接続された受信器手段（Ｔｘ／Ｒｘ）１０４と、送信された出力レベルを変更する出力制御手段（ＰＣ）１０７と、ＰＳＴＮ又は他の好適なネットワークに接続するための接続手段１０８を含む。各ＭＳ１１０は、マイクロ制御装置（μＣ）１１２と、無線送信手段１１６に接続された受信器手段（Ｔｘ／Ｒｘ）１１４と、送信された出力レベルを変更する出力制御手段（ＰＣ）１１８を含む。ＢＳ１００からＭＳ１１０への通信は、ダウンリンク周波数チャネル１２２上で行なわれ、一方、ＭＳ１１０からＢＳ１００への通信は、アップリンク周波数チャネル１２４上で行なわれる。
【００１２】
本発明の実施例は、ＵＭＴＳの実施例において用いたように、スペクトラム拡散符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）の技術を用いて説明する。しかし、本発明はＣＤＭＡシステムにおける使用に制限されるものではない。
【００１３】
ＵＭＴＳの実施例における、周波数分割デュプレックスモードは、ＭＳ１００とＢＳ１００の間の通信リンクのために図２に示されるスキームを使用する。上記リンクは、ＭＳ１１０が上記アップリンクチャネル１２４上の資源に対して要求２０２（ＲＥＱ）を送信することによって始められる。それが要求を受信し、利用可能な資源を有する場合、ＢＳ１００は肯定応答２０４（ＡＣＫ）をダウンリンク１２２に送信し、通信を確立するために必要な情報を供給する。肯定応答２０４が送られた後、２つの制御チャネル（ＣＯＮ）、即ちアップリンク制御チャネル２０６とダウンリンク制御チャネル２０８が確立される。
【００１４】
上記制御チャネル２０６及び２０８は、パイロット情報、出力制御情報及び速度情報を含む。上記パイロット情報は、（即ち、制御チャネル内の他の情報と、存在する場合はデータパケットである）受信したデータの検出を最適化するように、受信器がチャネルインパルス応答を推定することができるように主に供給される。ＢＳ１００が異なるＭＳ１１０からの信号を略同じ出力レベルで受信し、一方で各ＭＳ１１０が必要とする送信出力を最小化させるように、アップリンクチャネル１２４の出力制御は必要となる。ＭＳ１１０がＢＳ１００からの信号を低い誤り率で受信し、一方で、他のセルと無線システムとの干渉を減少させるために送信出力を最小化させるよう、ダウンリンクチャネル１２２の出力制御は必要となる。速度情報は、データの速度と送信フォーマットの詳細を供給し、受信器１０４及び１１４が適切に構成されることを可能にする。
【００１５】
図２に示されるスキームでは、ＭＳ１１０がデータパケット２１０（ＤＡＴ）をそれらの間に長い時間を置いて送信する。その時間の間、制御チャネル２０６及び２０８を維持するだけのためにアップリンクチャネル１２４及びダウンリンクチャネル１２２の両方においてかなりの資源が使用される。従って、システム全体のユーザトラフィックの送信のための容量は減少される。ＵＭＴＳシステムにおけるデータパケット２１０（ＤＡＴ）の典型的な持続時間は、１フレーム分（１０ｍｓ）である。
【００１６】
図３に、本発明による、低いデューティサイクルトラフィックのための改善されたスキームが示される。リンクの開始は、図２を参照して上述された同じ方法によって進められる。更にアップリンク制御チャネル２０６及びダウンリンク制御チャネル２０８は、データパケット２１０の送信の間で休止状態３０２及び３０４（ＤＯＲ）に入る。例えばタイムアウト時間の後、又は送信局が送信のための現在利用可能な更なるデータパケットがないことを決められる場合、データパケットが送信された直ぐ後に、休止状態に入る。
【００１７】
この休止状態のときには、速度情報は送信されず（或いは減少された量の速度情報が送信される）、出力制御速度が減少する。例えば、出力制御情報はＮ個のスロットのうち１つだけで送信される。これによって、出力制御において連続的な送信においてよりも、より大きな誤りをもたらす。出力制御ステップのサイズを増加することは部分的に上記問題をもたらし、本特許の出願人によって共に出願された英国特許出願申請第９９００９１０．２号（出願人側参照番号ＰＨＢ３４３１４）に説明される方法が上記問題を改善する。パイロット情報は、出力制御ビットが送信されるときにだけ送信されればよい。上記方法によって、制御チャネル２０６及び２０８を保守する際のオーバヘッドは著しく減少され、システム全体の容量が相対して増加される。パケットのデューティサイクルが１０％の場合、オーバヘッドはＮ＝２の場合に約２倍減少される。
【００１８】
ＭＳ１１０がもう１つの送るためのデータパケット２１０を有する場合、ＭＳ１１０は休止チャネルの一部として再動作要求３０６を送信、（又は専用高速信号チャネルのような代替信号手段を使用）する。ＢＳ１００が、再動作要求３０６に対する肯定応答３０８を送信すると、通常の制御チャネル２０６及び２０８が再動作し、データパケット２１０が送信される。
【００１９】
データを連続的に送信するために、上記説明されたスキームと類似するスキームを使用することが可能である。一般的に高いデータ速度送信に使用されるチャネルを例として考える。このチャネルが低いデータ速度のデータを送信するために使用される場合、出力制御情報を送信するための最適速度も減少する。一方でデータは低い速度で続けられるが、制御情報の量も上記と同じ方法で減少される。
【００２０】
送信される出力制御情報の量を減少すると、通常、サービスを同じ品質に保つためにデータチャネルが高い出力で送信されなければならないことが要求される。しかし、低いデータ速度送信では、データ送信のために必要な増加された出力は、制御情報の送信における減少によるオフセットよりも大きい。
【００２１】
図４に、制御チャネルが例えば好適なタイムアウト時間の後に完全に中断される、更なるスキームを示す。このスキームでは、データパケット２１０の送信の間における制御チャネル２０６及び２０８のオーバヘッドを完全に取り除く。しかし、制御チャネル２０６及び２０８の再動作は特定の信号によって行なわれる。これは図に、ＭＳ１１０からの再動作要求４０２として示され、例えば専用高速信号チャネル上で送信され、ＢＳから肯定応答４０４を受け取り、その後制御チャネル２０６及び２０８が再度確立されてデータパケット２１０が送信される。
【００２２】
実際には、制御チャネル２０６及び２０８を再動作させるために、明らかな肯定応答４０４は必要ない場合がある。例えば、ダウンリンク制御チャネル２０８が同じ拡散符号を、中断する前のように中断した後も使用すると、ＢＳ１００は送信を再び開始することによって、単純に再動作する。その送信はＭＳ１１０によって検出されてアップリンク制御チャネル２０６の送信も開始する。同様に、ＭＳ１１０も、アップリンク制御チャネル２０６の送信を開始することによって再動作するように要求できる。同様の方法が休止状態から再動作する場合にも使用できる。
【００２３】
上記通信システムはＣＤＭＡ技術を用いる場合、制御チャネル２０６及び２０８は異なる拡散係数でデータ送信２１０に送信される。この場合、出力制御において使用されるのに十分な品質の推定値は、制御チャネル２０６及び２０８からだけでは正確に得られず、上記チャネルを完全に中断することは出力制御に付加的な影響を与えない。
【００２４】
休止された制御チャネルと中断された制御チャネルを組合わせて使用することも可能である。データパケットを送信するために休止制御チャネルと中断制御チャネルを使用する方法をフローチャートとして図５に示す。上記方法は、５０２で始まり、そこでＭＳ１１０とＢＳ１００の間で通信リンクを確立する。次に、ＭＳ１００は５０４で、送信するデータパケット２１０があるかどうかを決める。データパケットがある場合は、それは５０６に送信される。ＭＳ１１０によって送信されるデータパケット２１０が残っていない場合は、ＭＳ１１０は５８０で、最後にデータパケット２１０が送信されてから第１のタイムアウト時間に達したかどうかを決める。上記タイムアウト時間に達している場合は、制御チャネル２０６及び２０８は、５１０にてそれらの休止状態に入る。
【００２５】
ＭＳ１１０は５１２で、データパケット２１０が送信されるために待機していないかどうかを確認する。待機している場合は、制御チャネル２０６及び２０８は５１６で再度確立され、データパケット２１０は５０６に送信される。データパケット２１０が待機していない場合は、ＭＳ１１０は５１４で、最後にデータパケットが送信されてから第２のタイムアウト時間に達したかどうかを決める。達している場合は、休止制御チャネル３０２及び３０４の送信は中断される。次にＭＳ１１０は、制御チャネルを５１６で再度確立し、データパケットを５０６で送信するときに、一つ以上のデータパケット２１０が送信されるために待機するまで、５２０で待機する。
タイムアウト時間は、資源を保存するために十分に短くなるよう選択されることが好適であるが、通常状態、休止状態及び中断状態の間で周波数の移行が必要となるほど短くてはならない。第１のタイムアウト５０８に対しては５乃至１０フレームの間であり、第２のタイムアウト５１４に対しても同様の時間であることが好適である。
【００２６】
上記説明は、アップリンクチャネル１２４におけるデータ送信について考察されたが、上記技術はダウンリンクチャネル１２２におけるデータ送信又は双方向送信においても同様に適用可能である。後者の場合、アップリンク又はダウンリンクデータチャネルのどちらかにパケット送信のタイムアウト時間をリセットすることが好適なソリューションである。原則的には、制御チャネルの状態（即ち、通常状態、休止状態又は中断状態）はアップリンクチャネル１２４とダウンリンクチャネル１２２において異なる場合があるが、これを許容することによって得られる利点はないと思われる。
【００２７】
更に、本発明は周波数分割デュプレックスシステムにおいて使用されることに制限されない。要求するものは、アップリンク及びダウンリンクの通信路が利用可能であることである。本発明は、例えば時分割デュプレックスシステムにおいても使用可能であるが、そのようなシステムにおいて、出力制御速度は通常は一回の送信バーストにつき一回に制限されるであろう。
【００２８】
本発明の開示を読むと、他の変形が当業者には明らかになるであろう。そのような変形は無線通信システムにおいて公知である特性及び構成素子を含む場合があり、本発明に説明された特性の代替として、又は追加して使用されるであろう。
【００２９】
本発明の説明及び請求項において単数形で示された構成素子は、その構成素子が複数存在することを排除するわけではない。更に「含む」という単語は、他の構成素子又はリストされたステップの存在を排除するわけではない。
【００３０】
本発明は、例えばＵＭＴＳのような無線通信システムの範囲において適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】 パケットデータを送信する従来技術のスキームを示す図である。
【図３】 休止状態を有し、トラフィックが減少された制御チャネルでパケットデータを送信する、本発明によるスキームを示す図である。
【図４】 中断可能な制御チャネルでパケットデータを送信する、本発明によるスキームを示す図である。
【図５】 休止状態と中断状態を有する制御チャネルを使用する本発明の方法を示すフローチャートである。

Claims (15)

1. 主局及び従局と、
   上記主局と上記従局の間にある通信チャネルとを有し、
   上記通信チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するデータチャネルとを含む無線通信システムであって、
   上記データチャネルにおける第１のデータ送信の後、上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルは、上記データチャネルにおける第２のデータ送信がなく第１の期間が経過した後休止状態に入り、
   第１の制御情報は、上記第１のデータ送信の際上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信され、上記休止状態のときには、上記第１の制御情報の量を減少した第２の制御情報が、上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信されることを特徴とする無線通信システム。
2. 上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルが休止状態に入った後、上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルは、上記第２のデータ送信がなく第２の期間が経過した後中断状態に入ることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記第２の制御情報は、Ｎ個毎の利用可能なスロットのうちの１つで上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信され、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
4. 前記データチャネルは、アップリンクデータチャネルであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の無線通信システム。
5. 主局及び従局と、
   上記主局と上記従局の間にある通信チャネルとを有し、
   上記通信チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するデータチャネルとを含む無線通信システムにおいて使用するための主局であって、
   上記主局と上記従局の間でデータを送信するため上記データチャネルを用いる手段と、
   上記主局と上記従局の間で制御情報を送信するため上記ダウンリンク制御チャネルを用いる手段と、
   上記データチャネルにおける第１のデータ送信の後、上記ダウンリンク制御チャネルを、上記データチャネルにおける第２のデータ送信がなく第１の期間が経過した後休止状態に入れる手段とを有し、
   第１の制御情報は、上記第１のデータ送信の際上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信され、上記休止状態のときには、上記第１の制御情報の量を減少した第２の制御情報が、上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信されることを特徴とする主局。
6. 上記ダウンリンク制御チャネルが休止状態に入った後、上記ダウンリンク制御チャネルは、上記第２のデータ送信がなく第２の期間が経過した後中断状態に入ることを特徴とする請求項５記載の主局。
7. 前記第２の制御情報は、Ｎ個毎の利用可能なスロットのうちの１つで上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信され、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項５又は６記載の主局。
8. 前記データチャネルは、アップリンクデータチャネルであることを特徴とする請求項５、６又は７記載の主局。
9. 主局及び従局と、
   上記主局と上記従局の間にある通信チャネルとを有し、
   上記通信チャネルは制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するデータチャネルとを含む無線通信システムにおいて使用するための従局であって、
   上記従局と上記主局の間でデータを送信するため上記データチャネルを用いる手段と、
   上記従局と上記主局の間で制御情報を送信するため上記アップリンク制御チャネルを用いる手段と、
   上記データチャネルにおける第１のデータ送信の後、上記アップリンク制御チャネルを、上記データチャネルにおける第２のデータ送信がなく第１の期間が経過した後休止状態に入れる手段とを有し、
   第１の制御情報は、上記第１のデータ送信の際上記アップリンク制御チャネルにおいて送信され、上記休止状態のときには、上記第１の制御情報の量を減少した第２の制御情報が、上記アップリンク制御チャネルにおいて送信されることを特徴とする従局。
10. 上記アップリンク制御チャネルが休止状態に入った後、上記アップリンク制御チャネルは、上記第２のデータ送信がなく第２の期間が経過した後中断状態に入ることを特徴とする請求項９記載の従局。
11. 前記第２の制御情報は、Ｎ個毎の利用可能なスロットのうちの１つで上記アップリンク制御チャネルにおいて送信され、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項９又は１０記載の従局。
12. 前記データチャネルは、アップリンクデータチャネルであることを特徴とする請求項９、１０又は１１記載の従局。
13. 主局及び従局を有する無線通信システムを動作させる方法であって、
    上記主局と上記従局の間にデータを送信するデータチャネルを確立するステップと、
    上記主局と上記従局の間に制御情報を送信するアップリンク及びダウンリンク制御チャネルを確立するステップと、
    上記データチャネルにおける第１のデータ送信の後、上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルを、上記データチャネルにおける第２のデータ送信がなく第１の期間が経過した後休止状態に入れるステップとを有し、
    第１の制御情報は、上記第１のデータ送信の際上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信され、上記休止状態のときには、上記第１の制御情報の量を減少した第２の制御情報が、上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信されることを特徴とする方法。
14. 上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルが休止状態に入った後、上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルを、上記第２のデータ送信がなく第２の期間が経過した後中断状態に入れるステップを有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記第２の制御情報を、Ｎ個毎の利用可能なスロットのうちの１つで上記アップリンク制御チャネル及び上記ダウンリンク制御チャネルにおいて送信するステップを有し、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項１３又は１４記載の方法。

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