JP4671777B2 - 共有データチャネル割り当て装置および共有データチャネル割り当て方法 - Google Patents

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Description

本発明は、共有データチャネル割り当て装置および共有データチャネル割り当て方法に関する。
下りリンクの無線リソースを有効利用するために、物理層において下り共有データチャネルを適用し、基地局のＭＡＣ層におけるスケジューラが適応的にその下り共有データチャネルを配下の移動局に対して割り当てる制御方法が、第３世代移動通信システムの国際標準化団体である３ＧＰＰにて既に仕様化されている。この機能は「ＨＳＤＰＡ」と総称される技術の一部である。以下、ＨＳＤＰＡの概要を説明する。
ＨＳＤＰＡでは、図１に示すように、基地局スケジユーラが２ｍｓ長のサブフレーム毎に、下りユーザデータを送信する移動局を選定し、共有データチャネル(HS-PDSCH: High Speed Physical Downlink Shared Channel)を割り当てる。この際、１サブフレームにてＨＳ−ＰＤＳＣＨを複数の移動局に割り当ててもよいが、１サブフレームでは１移動局のみにＨＳ−ＰＤＳＣＨを割り当てるのが通例である。
また、各サブフレームにおいてＨＳ−ＰＤＳＣＨを割り当てる移動局の選定アルゴリズムは３ＧＰＰにて規定されていないが、基本的には各移動局の、（１）瞬時における下り無線リンク品質、（２）サービス要求品質、（３）過去の割り当て状況などの情報を考慮するのが通例である。
基地局スケジユーラは、図２に示すように、共有制御チャネル(HS-SCCH: High Speed Shared Control Channel)にて移動局個別に事前に付与してあるＭＡＣ識別子(H-RNTI)を含めることにより、各サブフレームにおいてどの移動局にＨＳ−ＰＤＳＣＨが割り当てられているかを移動局に通知する。そのため、移動局は毎サブフレームＨＳ−ＳＣＣＨを受信し、自移動局に割り当てられたＨ−ＲＮＴＩを含んでいるか否かをチェックし、含まれていれば、そのサブフレームのＨＳ−ＰＤＳＣＨを受信し、含まれていなければそのサブフレームでは、ＨＳ−ＰＤＳＣＨを受信しない。尚、移動局はＨＳ−ＳＣＣＨを受信してからＨＳ−ＰＤＳＣＨを受信するかしないかを判断する必要があるため、ＨＳ−ＰＤＳＣＨのサブフレームより１．３３ｍｓ前に送信される。
ＨＳＤＰＡでは、ＨＳ−ＰＤＳＣＨにて送受信する下りユーザデータに対して適応変調(AMC: Adaptive Modulation and Coding)を適用する。ＡＭＣでは、図３に示すように、基地局スケジューラがＨＳ−ＰＤＳＣＨを割り当てた移動局に対して、そのサブフレームにて通信するユーザデータサイズを、移動局の下りリンク無線品質と空いている下り無線リソースを考慮して決める。移動局の下りリンク無線品質が良いほど、また空いている下り無線リソースが多いほど、そのサブフレームにて送信するユーザデータサイズを大きくし、即ち伝送レートが高くなる。ここで、ＨＳＤＰＡにおける下り無線リソースは、基地局送信電力と直交符号(channelization code)コードを指す。
ＨＳＤＰＡでは、下りのユーザデータをＨＳ−ＰＤＳＣＨにて送受信するが、それとは別に、下りリンクにおいて個別チャネル(DPCH: Dedicated Physical Channel)も設定される。ＤＰＣＨは上位レイヤの制御データの送受信に適用される。これは、上位レイヤの制御データにはハンドオーバ指示などの緊急性の高いデータがあるため、基地局スケジューラによる割り当てを待たなければならないＨＳ−ＰＤＳＣＨを適用するよりも、データが発生したらすぐに送受信できるＤＰＣＨを適用するほうが良いためである。
また、ＤＰＣＨは上りリンクに対する送信電力制御信号の総受信にも適用されている。これは、上り無線アクセス方式に符号分割多元接続(CDMA: Code Divisional Multiple Access)を適用するＨＳＤＰＡにおいては、上りリンクの遠近問題を回避するために送信電力制御を閉ループで高速に行うことが必須となるためである。よって、図４に示すように、ＨＳ−ＰＤＳＣＨにて下りユーザデータを受信する全移動局に対して、ＤＰＣＨを設定する必要がある。尚、図４には移動局１−３がＨＳ−ＰＤＳＣＨの割り当てを待っており、移動局１にＨＳ−ＰＤＳＣＨが割り当てられている様子を示す。
ＨＳＤＰＡにおいて、下りのユーザデータの受信をＨＳ−ＰＤＳＣＨにて待ちかまえていて、下りＤＰＣＨを設定されている移動局はＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態の移動局と称される。ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態の移動局に対しては常に下りＤＰＣＨを設定する必要があるため、ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態の移動局が多いほどＨＳ−ＰＤＳＣＨに割り当てられる下り無線リソースが減少し、下りユーザデータの伝送レートも低下する。このため、下りユーザデータが少ない移動局はＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態からＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態に状態遷移させるのが通例である。
ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態の移動局に対する下りユーザデータの送受信はセルにおいて固定的に下り無線リソースが割り当てられている共通チャネル(S-CCPCH: Secondary Common Control Physical Channel)を介して行うため、ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態のように個別に下り無線リソースを割り当てる必要がない。ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態からＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態へと状態遷移させるトリガーとしては移動局に対する下りユーザデータがある一定時間発生しなかった場合として運用するのが通例であり、この一定時間とは数秒から数十秒オーダーとなる。
ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態に遷移した移動局に対して再び下りユーザデータが発生した場合は、ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態に状態遷移させて、ＨＳ−ＰＤＳＣＨにて受信させる。
このＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態とＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態の状態遷移の様子を、図５に示す。
上記のように、ＨＳＤＰＡではＨＳ−ＤＰＳＣＨに割り当てられる下り無線リソースを最大限確保するために、無線ネットワークは下りユーザデータがない移動局を比較的早くＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態に状態遷移させてしまう。この手法だと、確かにＨＳ−ＰＤＳＣＨのために下り無線リソースを最大限確保できるものの、ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態の移動局に再びＨＳ−ＰＤＳＣＨにて下りユーザデータを送信するまでに、ＣＥＬＬ＿ＤＣＨへと状態遷移するため、図６に示すような制御手順を基地局の上位の無線制御装置と移動局との間で踏まなければならないため、時間がかかる。
その一方で、３ＧＰＰにおいては、さらなる無線伝送効率の向上を目指して、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ(LTE)と称して、物理層にてＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access)を採用した通信方式の規格化検討が進められている。
ＬＴＥでは、ＨＳＤＰＡ同様、ＡＭＣを適用する下り共有チャネルを採用することが検討されている。また、その共有データチャネルのサブフレーム長を０．６２５ｍｓと、ＨＳＤＰＡに比べて短くすることにより、伝送遅延を大幅に削減できることが期待されている。このため、ＨＳＤＰＡの時とは違い、緊急性の高い上位レイヤの制御データも共有データチャネルにて伝送可能となる。
また、ＬＴＥにおいては上りリンクの各移動局の送信は、周波数と持間が重ならないように制御することが検討されているため、ＣＤＭＡベースのシステム特有の遠近問題は発生しない。そのため、上りリンクの送信電力制御は開ループで良くなる。よって、ＬＴＥでは下りユーザデータを共有データチャネルにて待ち受けている移動局に対して、個別チャネルを設定する必要がなく、共有データチャネルに割り当てられる下り無線リソースはその共有データチャネルを待ち受けている移動局の数によって圧迫されることはない。このため、ＨＳＤＰＡのように下りユーザデータが発生していない移動局をＣＥＬＬ−ＦＡＣＨ状態に状態遷移させる必要はなく、移動局宛の下りユーザデータが発生したら即座に下り共有データチャネルにて送受信が行える。
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
上記のように、ＬＴＥでは下り共有データチャネルを待ち受けている移動局がＨＳＤＰＡの時より膨大に増えることが予想される。このため、下り共有データチャネルの割り当てを移動局に通知するために共有制御チャネルに含める移動局固有のＭＡＣ識別子が不足してしまう問題がある。
このＭＡＣ識別子不足の解決案として、単にＭＡＣ識別子のフィールド長を拡張することが考えられるが、ＭＡＣ識別子を拡張するとそれだけ共有制御チャネル上の信号量が多くなってしまい、共有データチャネルに割り当てられる下り無線リソースが圧迫されてしまう。
一方で、共有データチャネルにて下りユーザデータを待ち受けている場合、常に共有制御チャネルを受信する必要があり、これは移動局における電力消費につながる。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ＭＡＣ識別子の不足を防止しつつ、特定の移動局のみに共有データチャネルを受信させることができる共有データチャネル割り当て装置および割り当て方法を提供することを目的とする。
本共有データチャネル割り当て装置は、
間欠受信状態の移動局に対して、共通のＭＡＣ識別子を付与するＭＡＣ識別子付与手段と、
共通のＭＡＣ識別子が付与された複数の移動局に対して、各移動局の間欠受信タイミングが重ならないように制御する間欠受信タイミング制御手段と
を備え、
前記ＭＡＣ識別子付与手段は、セル毎に共通のＭＡＣ識別子を付与する。
このように構成することにより、間欠受信状態の移動局に対して共通のＭＡＣ識別子を割り当てることによりＭＡＣ識別子の不足を防止し、共通のＭＡＣ識別子を割り当てられた特定の移動局のみに対して共有データチャネルを受信させることができる。
本共有データチャネル割り当て方法は、
移動局により連続受信が要求されているか、間欠受信が要求されているかを判断する判断ステップと、
間欠受信状態の移動局に対して、共通のＭＡＣ識別子を付与するＭＡＣ識別子付与ステップと、
共通のＭＡＣ識別子が付与された複数の移動局に対して、各移動局の間欠受信タイミングが重ならないように制御する間欠受信タイミング制御ステップと
を有し、
前記ＭＡＣ識別子付与ステップは、セル毎に共通のＭＡＣ識別子を付与する。

このようにすることにより、間欠受信状態の移動局に対して共通のＭＡＣ識別子を割り当てることによりＭＡＣ識別子の不足を防止し、共通のＭＡＣ識別子を割り当てられた特定の移動局のみに対して共有データチャネルを受信させることができる。
本発明の実施例によれば、ＭＡＣ識別子の不足を防止しつつ、特定の移動局のみに共有データチャネルを受信させることができる共有データチャネル割り当て装置および割り当て方法を実現できる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
尚、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
本発明の実施例にかかる移動通信システムについて説明する。
本実施例にかかる移動通信システムは、移動局と共有データチャネル割り当て装置とを備える。
また、本実施例にかかる移動通信システムでは、下りのユーザデータがある一定時間発生しない移動局を、基地局との間で既知のタイミングにおいて、図７のように間欠受信状態に遷移させる。
この場合、移動局は受信するサブフレームのみ受信機を起動させ、その他の時間は受信機をオフにできるため、消費電力を削減できる。また、移動局は、下りデータを受信した場合にアクティブ状態に遷移する。
本実施例にかかる移動通信システムにおいて、下りリンクのユーザデータの送受信には、共有データチャネルが適用される。基地局は、図８に示すように、移動局に対する共有データチャネルの割り当てを、共有制御チャネルにＭＡＣ識別子を含ませることにより移動局に通知する。
例えば、基地局は、共有制御チャネルの各サブフレームにおいて、割り当てられる移動局のＭＡＣ識別子を格納する。図８においては、サブフレーム１に対して移動局１のＭＡＣ ＩＤが格納され、サブフレーム２に対して移動局２のＭＡＣ ＩＤが格納され、サブフレーム３に対して移動局２のＭＡＣ ＩＤが格納され、サブフレーム４に対して移動局３のＭＡＣ ＩＤが格納される。その結果、共有データチャネルにおいて、サブフレーム１は移動局１が受信可能となり、サブフレーム２は移動局２が受信可能となり、サブフレーム３は移動局２が受信可能となり、サブフレーム４は移動局３が受信可能となる。
次に、本実施例にかかる共有データチャネル割り当て装置１００について、図９を参照して説明する。
本実施例にかかる共有データチャネル割り当て装置１００は、例えば基地局または無線制御装置に備えられ、割り当て制御部１０２と、割り当て制御部１０２と接続された移動局状態管理部１０４、ＭＡＣ識別子付与手段としてのＭＡＣ識別子管理部１０６および間欠受信タイミング制御手段としての間欠受信タイミング管理部１０８とを備える。
移動局状態管理部１０４は、移動局が共有チャネルを連続受信しているか間欠受信しているかを監視する。例えば、移動局状態管理部１０４は、図９に示すように、移動局ＸＸＸは連続受信を行い、移動局ＹＹＹは間欠受信を行い、移動局ＺＺＺは間欠受信を行っていることを監視する。
ＭＡＣ識別子管理部１０６は、共有チャネルを連続受信する移動局には固有のＭＡＣ識別子を、間欠受信している移動局には共通のＭＡＣ識別子を割り当てる。例えば、図９に示すように、移動局ＸＸＸにはＭＡＣ識別子１が割り当てられ、移動局ＹＹＹおよび移動局ＺＺＺには、共通のＭＡＣ識別子３が割り当てられる。ＭＡＣ識別子２が割り当てられている移動局は無い。ＭＡＣ識別子管理部１０６は、移動局が在圏するセル毎に共通のＭＡＣ識別子を付与するようにしてもよい。
間欠受信タイミング管理部１０８は、共通のＭＡＣ識別子を付与されている間欠受信状態の複数移動局の間欠受信タイミングが固有のタイミングとなるように管理する。例えば、間欠受信タイミング管理部１０８は、共通のＭＡＣ識別子を付与されている間欠受信状態の複数移動局のみに対して、各移動局の間欠受信タイミングが重ならないように、異なるフレームオフセットを割り当てる。
例えば、図９に示すように、共通のＭＡＣ識別子３が付与されている移動局ＹＹＹと移動局ＺＺＺについて、フレームオフセットが異なるように設定する。本実施例においては、図９に示すように、間欠受信タイミングをフレーム番号のモジュロ４とすることにより共通のＭＡＣ識別子を有する移動局の数を４局とする場合について示す。また、間欠受信タイミング管理部１０８は、フレーム番号のモジュロの値を変更することにより、共通のＭＡＣ識別子を有する移動局の数を変更するようにしてもよい。
割り当て制御部１０２は、共有データチャネル割り当て装置１００の各部を制御する。
次に、本実施例にかかる共有データチャネル割り当て装置の動作フローについて、図１０を参照して説明する。ここでは、共有データチャネル割り当て装置１００が基地局に備えられている場合について説明する。
最初に、共有データチャネル割り当て装置１００は、自基地局のサービスエリアに移動局が入ってきたことを確認する（ステップＳ１００２）。
次に、移動局状態管理部１０４は、その移動局が連続受信を要求するのか、それとも間欠受信を要求しているのかを判断し、管理する。例えば、移動局状態管理部１０４は、その移動局が連続受信を要求するのか否かを判断する（ステップＳ１００４）。例えば、その移動局が発呼、若しくはその移動局宛に着信があれば連続受信を要求していると判断する。また、その移動局が隣接基地局のサービスエリアから移動してきた場合は、元の基地局での状態を保持するようにしてもよい。
移動局状態管理部１０４が、その移動局が連続受信を要求していると判断した場合（ステップＳ１００４：ＹＥＳ）、それをＭＡＣ識別子管理部１０６に通知する。ＭＡＣ識別子管理部１０６は、通知に応じてまだ割り振っていない固有のＭＡＣ識別子をその移動局に付与する(ステップＳ１００６)。
一方、移動局管理部１０４が、その移動局が間欠受信を要求していると判断した場合（ステップＳ１００４：ＮＯ）、それをＭＡＣ識別子管理部１０６に通知する。ＭＡＣ識別子管理部１０６は、通知に応じて間欠受信移動局用に持っている共通のＭＡＣ識別子を付与する（ステップＳ１００８）。共通ＭＡＣ識別子を付与する際、移動局に個別に通知してもよいし、または予め報知情報として流してもよい。
ＭＡＣ識別子管理部１０６は、共通ＭＡＣ識別子を新たな移動局に付与した場合、それを間欠受信タイミング管理部１０８に通知する。間欠受信タイミング管理部１０８では、新たに共通ＭＡＣ識別子を付与された移動局の間欠受信タイミングが、同じ共通ＭＡＣ識別子を既に付与されている移動局と重ならないような間欠受信タイミングを探し、移動局に通知する（ステップＳ１０１０）。
例えば、間欠受信タイミング管理部１０８では、間欠受信を行う移動局の間欠受信周期を、図１１に示すように統一し、共通のＭＡＣ識別子が付与された移動局固有の間欠受信フレームオフセットを通知する。
図１１に示すように、移動局ＹＹＹと移動局ＺＺＺは共通のＭＡＣ ＩＤを付与されているが、間欠受信タイミングが異なるため、基地局は移動局ＹＹＹと移動局ＺＺＺに個別に共有データチャネルを割り当てることが可能となる。また、一つの共通ＭＡＣ識別子を付与されている移動局の数が多すぎて、移動局固有の間欠受信タイミングが確保できなくなった場合は、複数の共通ＭＡＣ識別子を使用するようにしてもよい。
本発明にかかる共有データチャネル割り当て装置および共有データチャネル割り当て方法は、移動通信システムに適用できる。
基地局スケジューラによるＨＳ−ＰＤＳＣＨの割り当てを示す説明図である。 ＨＳ―ＳＣＣＨによるＨＳ−ＰＤＳＣＨの割り当て情報の通知を示す説明図である。 ＨＳ−ＰＤＳＣＨ上のＡＭＣを示す説明図である。 ＨＳ―ＰＤＳＣＨを待機している移動局に設定されるＤＰＣＨを示す説明図である。 ＣＥＬＬ＿ＤＣＨとＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ間の状態遷移を示す説明図である。 ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態からＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態へ移動局を遷移させるための制御手順を示すシーケンス図である。 間欠受信を示す説明図である。 下りユーザデータの送受信に用いられる共有チャネルを示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる共有データチャネル割り当て装置を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる共有チャネル割り当て装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる移動局個別の間欠受信タイミングを示す説明図である。
符号の説明
１００ 共有データチャネル割り当て装置

Claims (6)

  1. 間欠受信状態の移動局に対して、共通のＭＡＣ識別子を付与するＭＡＣ識別子付与手段と、
    共通のＭＡＣ識別子が付与された複数の移動局に対して、各移動局の間欠受信タイミングが重ならないように制御する間欠受信タイミング制御手段と
    を備え、
    前記ＭＡＣ識別子付与手段は、セル毎に共通のＭＡＣ識別子を付与することを特徴とする共有データチャネル割り当て装置。
  2. 請求項１に記載の共有データチャネル割り当て装置において、
    前記ＭＡＣ識別子付与手段は、移動局の数に応じて、共通のＭＡＣ識別子を付与する移動局の数を変更することを特徴とする共有データチャネル割り当て装置。
  3. 請求項１または２に記載の共有データチャネル割り当て装置において、
    前記間欠受信タイミング制御手段は、共通のＭＡＣ識別子が付与された複数の移動局に対して、異なるフレームオフセットを割り当てることにより、各移動局の間欠受信タイミングが重ならないように制御することを特徴とする共有データチャネル割り当て装置。
  4. 移動局により連続受信が要求されているか、間欠受信が要求されているかを判断する判断ステップと、
    間欠受信状態の移動局に対して、共通のＭＡＣ識別子を付与するＭＡＣ識別子付与ステップと、
    共通のＭＡＣ識別子が付与された複数の移動局に対して、各移動局の間欠受信タイミングが重ならないように制御する間欠受信タイミング制御ステップと
    を有し、
    前記ＭＡＣ識別子付与ステップは、セル毎に共通のＭＡＣ識別子を付与することを特徴とする共有データチャネル割り当て方法。
  5. 請求項４に記載の共有データチャネル割り当て方法において、
    前記ＭＡＣ識別子付与ステップは、
    移動局の数に応じて、共通のＭＡＣ識別子を付与する移動局の数を変更することを特徴とする共有データチャネル割り当て方法。
  6. 請求項４または５に記載の共有データチャネル割り当て方法において、
    前記間欠受信タイミング制御ステップは、
    共通のＭＡＣ識別子が付与された複数の移動局に対して、異なるフレームオフセットを割り当てることを特徴とする共有データチャネル割り当て方法。
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