JP4746089B2 - 無線セルラー通信におけるアップリンク確立のための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は無線通信に関し、より詳細には、無線パケットデータ通信に関係する。特に、本発明はアップリンク通信チャネルを設定する場合の遅延の削減に関係するものである。

共通リソースに複数のユーザを多重化することは、従来技術において良く知られている。周波数分割多重（ＦＤＭ: Frequency Division Multiplex）、時分割多重（ＴＤＭ: Time Division Multiplex）および符号分割多重（ＣＤＭ: Code Division Multiplex）は、多重化原理の良く知られた例である。

また、幾つかの待ち行列方式が、多重化されたリソースにおけるトラフィックのスケジューリングに関して知られている。

ケンス・フレッドホルム（Kenth Fredholm）、クリスチャン・ニルソン（Kristian Nilsson）の「通信のためのアプリケーションの実装およびＵＭＴＳネットワークを経る品質測定（“Implementing an application for communication and quality measurements over UMTS networks”）」、ＬｉＴＨ−ＩＳＹ−ＥＸ−３３６９−２００３、リンケピン、２００３年、では、汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ: Universal Mobile Telecommunications System）におけるボイスオーバ・インターネットプロトコル（ＩＰ: Internet Protocol）に関するシミュレーションを記述している。主題論文には、サービス品質（ＱｏＳ: Quality of Service）、適応マルチレート（ＡＭＲ: Adaptive Multi Rate）、実時間伝送プロトコル（ＲＴＰ: Real-time Transport Protocol）、実時間伝送制御プロトコル（ＲＴＣＰ: Real-time Transport Control Protocol）およびセッション開始プロトコル（ＳＩＰ: Session Initiation Protocol）などの概念を含む。

ＡＭＲは、例えば１２．２ｋｂｉｔ／ｓおよび４．７５ｋｂｉｔ／ｓを含む種々のビット速度で動作することができる。背景の雑音は、１．８ｋｂｉｔ／ｓで生じる。ＡＭＲフレームは、ＡＭＲヘッダ、ＡＭＲ補助情報およびＡＭＲコアフレームを含む。

ＡＭＲヘッダは、
＊ フレームタイプ、および
＊ フレーム品質表示、を含む。

ＡＭＲ補助情報は、
＊ モード表示、
＊ モード要求、および
＊ ＣＲＣパリティビット、を含む。

ＡＭＲコアフレームは、コンフォート(comfort)雑音データまたは次の３クラスのデータビットに分割される通話データを含む、すなわち、
＊ クラスＡ、
＊ クラスＢ、および
＊ クラスＣ、である。

コンフォート雑音は、クラスＡのビットフィールドで伝送される。クラスＡのビットに分類される通話データは最も重要と考えられるビットであり、クラスＣのビットは得られる（復号された）通話品質にとって重要性が最も低い。ＵＭＴＳにおいて、ソース制御速度（ＳＣＲ: Source Controlled Rate）での動作がＡＭＲで必須であり、伝送データ速度を制御する。

ＲＴＰは、種々の低位レベルのプロトコルをサポートするが、典型的には図１に示すようにユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ: User Datagram Protocol）の上で動作する。ＲＴＰおよびＵＤＰの双方は、図１に示すように、一般にプロトコルスタックにおけるトランスポート・レイヤのプロトコルと呼ばれる。アプリケーション・レイヤにおけるマルチメディア・アプリケーションの有するＡＭＲフレームは、ＲＴＰパケットで送信する。主題論文における図３．２は、ＵＭＴＳネットワークを介するＡＭＲが動作可能な２台の電話機間における、エンド・ツー・エンドの通信セッションの開始に関する概要を図示している。

ホッサム・ファタ（Hossam Fattah）、サイライル・レン（Cyril Leung）の「無線マルチメディアネットワークにおけるスケジューリングアルゴリズムの概要（“An Overview of Scheduling Algorithms in Wireless Multimedia Networks”）」、ＩＥＥＥ無線通信、７６−８３ページ、２００２年６月、では、複数のスケジューリング・アルゴリズム、なかでもＣＤＭＡネットワークにおけるスケジューリングを記述している。１つのアルゴリズムであるスケジュール化ＣＤＭＡ（Scheduled CDMA）は、１つまたはそれ以上のパケットを含むカプセルと呼ぶ固定サイズのユニットにおける、ＢＳとＭＳとの間のデータ交換を表す。

アップリンク・スケジューリングの場合、移動局に送信すべき新しいパケットがある場合は何時でも、ＭＳはカプセル送信要求を基地局に送信する。スケジューラは、各タイムスロットに対して、優先度または遅延に対する感度により順序付けした共通待ち行列から、カプセル送信要求を選択する。基地局は、選択した移動局に送信許可カプセルを送信し、選択された移動局にそれらカプセルの送信時間および電力レベルを通知する。

米国特許出願第２００４／０１８４４６１号では、音声ストリーミングサービス（ＶＳＳ: Voice Streaming Service）を支援するサーバであるＶＳＳサーバを含み、ＶＳＳを提供するＧＰＲＳネットワークなどのストリーミング・モード・サービスを提供するパケット交換データネットワークを明らかにしている。ＶＳＳサーバは、ネットワークの種々の部分におけるパケット交換ネットワークの機能および通信状態に関する情報を収集する。ネットワークに接続する端末Ａが第２の端末Ｂとの音声接続を確立することを望む場合、端末Ａは接続設定中に基地局と端末Ａとの間のリンクに関する情報をその基地局から受信する。その情報は、適する動作モード、即ちストア−アンド−プレイ・モードまたはストリーミングモードを選択するのに使用される。

第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ: 3rd Generation Partnership Project）：技術仕様化グループコアネットワーク、移動無線インタフェースレイヤ３仕様書（１９９８年公開）、３ＧＰＰ＿ＴＳ＿０４．０８＿ｖ７．２１．０、フランス、２００３年１２月、では、無線リンク制御（ＲＬＣ: Radio Link Control)の手順を仕様化し、呼制御（ＣＣ: Call Control)、移動管理（ＭＭ: Mobility Management)、無線リソース（ＲＲ: Radio Resource)管理、およびセッション管理のための、無線インタフェースにおいて使用する手順を仕様化している。節３.５.２.１.２では、パケットアクセス手順の開始およびチャネル要求を記述している。移動局は、ＲＡＣＨでチャネル要求（CHANNEL REQUEST）メッセージの送信をスケジュールして、パケット空きモードを離れることにより、パケットアクセス手順を開始する。移動局のＲＲエンティティは、ＲＡＣＨによるチャネル要求メッセージをスケジュールする。

第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）：技術仕様化グループＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ: General Packet Radio Service）、移動局（ＭＳ）‐基地局システム（ＢＳＳ）インタフェース、無線リンク制御／メディアアクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）プロトコル、（１９９９年公開）、３ＧＰＰ＿ＴＳ＿０４．６０＿ｖ８．２５．０、フランス、２００４年９月、では、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、メディアアクセス制御／無線リンク制御（ＭＡＣ／ＲＬＣ）レイヤのための無線インタフェース（参照点Ｕｍ）において使用する手順を仕様化している。本文献では、ＧＰＲＳおよび拡張汎用パケット無線サービス（ＥＧＰＲＳ: Enhanced General Packet Radio Service）無線インタフェースＵｍのＲＬＣ／ＭＡＣレイヤ機能に対する概要記述を行っている。別途明確に述べない限り、このＴＳ内において、用語ＧＰＲＳはＧＰＲＳおよびＥＧＰＲＳを意味する。節７.１.２.１.１は、ＰＲＡＣＨにおけるアクセス持続制御に関係する。ＰＲＡＣＨ制御パラメータＩＥはアクセス持続制御パラメータを含み、パケット放送制御チャネル（ＰＢＣＣＨ: Packet Broadcast Control Channel）およびパケット共通制御チャネル（ＰＣＣＣＨ: Packet Common Control Channel）において一斉通報するであろう。

ＰＲＡＣＨ制御パラメータＩＥに含むパラメータは以下の通りである：
・各無線優先度ｉ（ｉ＝１，２，３，４）に対する、ＭＡＸ＿ＲＥＴＲＡＮＳ；
・各無線優先度ｉ（ｉ＝１，２，３，４）に対するＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬ Ｐ(ｉ）、ここでＰ（ｉ）∈｛０、１、．．．、１４、１６｝、を含むＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬ。ＰＲＡＣＨ制御パラメータＩＥがＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータを含まなければ、これを全ての無線優先度に対してＰ（ｉ）＝０であるかのように解釈する；
・次のＴＤＭＡフレームを決定するために使用されるＳ；および
・次のＴＤＭＡフレームを決定するために使用されるＴＸ＿ＩＮＴ、値Ｔ。

移動局は、Ｍが個々の優先度に対するパラメータＭＡＸ＿ＲＥＴＲＡＮＳの受信値である場合に、最大Ｍ＋１回のパケットチャネル要求（PACKET CHANNEL REQUEST）メッセージまたはＥＧＰＲＳパケットチャネル要求（EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST）メッセージを送信する試みを行なうであろう。各パケットチャネル要求（またはＥＧＰＲＳパケットチャネル要求）メッセージの送信後、移動局は（そのＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰに対応する）全ＰＣＣＣＨを聴取するであろう。

移動局は、パケットアクセス手順の開始時にタイマＴ３１８６をスタートさせる。タイマＴ３１８６の満了時には、パケットアクセス手順を打ち切り、パケットアクセス障害が上位レイヤに通知され、移動局はパケット空きモードに戻る。パケットチャネル要求（またはＥＧＰＲＳパケットチャネル要求）メッセージを送信する最初の試みは、移動局に対してＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰが定義するＰＤＣＨの最初に利用可能なＰＲＡＣＨブロックにおいて開始することができる。移動局は、一様な確率分布を有するランダムに選択したＰＲＡＣＨブロック内の４つのＴＤＭＡフレームの１つを選択する。

各試みに対して、移動局は、集合｛0,1,…,15｝において一様な確率分布を持つランダム値Ｒを抜き出す。ｉがＴＢＦを確立する無線優先度であるＰ（ｉ）がＲ以下であれば、移動局にパケットチャネル要求メッセージを送信することを認める。各試みの後、ＳおよびＴパラメータを使用し、連続して試行を行うことを認めることができる次のＴＤＭＡフレームを決定する。自身が潜在的にメッセージを含むＴＤＭＡフレームを除く、パケットチャネル要求（またはＥＧＰＲＳパケットチャネル要求）メッセージを送信する２つの連続する試みの間で、移動局に対してＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰが定義するＰＤＣＨにおけるＰＲＡＣＨに属するＴＤＭＡフレームの数は、集合｛Ｓ，Ｓ＋１，…，Ｓ＋Ｔ−１｝において一様な確率分布を有する各送信に対して抜き出すランダムな値である。

節８.１.２.５では、ダウンリンクのＲＬＣデータブロックの伝送中におけるアップリンクのＴＢＦの確立を記述している。移動局は、パケットダウンリンクのＡＣＫ／ＮＡＣＫ（PACKET DOWNLINK ACK/NACK）メッセージにチャネル要求記述(Channel Request Description)の情報要素を含めることにより、ダウンリンクのＴＢＦの継続中にアップリンク伝送の確立を要求することができる。開始は、上位レイヤからのＬＬＣ＿ＰＤＵの伝送要求によりトリガされる。上位レイヤからの要求は、パケット伝送に関連すべき無線優先度を規定する。

このような要求に関して、
・ネットワークへの接続が認められれば、移動局はパケットアクセス手順を開始する。
・その他の場合、移動局におけるＲＲサブレイヤは要求を拒否する。

移動局は、ＰＡＣＣＨでのパケットダウンリンクのＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージにおいてチャネル要求記述の情報要素を送信することにより、パケットアクセス手順を開始し、タイマをスタートさせる。

３ＧＰＰ＿ＴＳ＿４４．０６０では、仕様書３ＧＰＰ＿ＴＳ＿０４．０８および３ＧＰＰ＿ＴＳ＿０４．６０の手順に代わるものを記述している。

第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）：技術仕様化グループＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、移動局（ＭＳ）‐基地局システム（ＢＳＳ）インタフェース、無線リンク制御／メディアアクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）プロトコル（リリース５）、３ＧＰＰ＿ＴＳ＿４４．０６０＿ｖ５．１３．０、フランス、２００４年９月、では、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク（ＧＥＲＡＮ）と移動局ＭＳとの間の無線インタフェースが持つ物理リンク制御機能を含む無線リンク制御ＲＬＣレイヤおよびメディアアクセス制御ＭＡＣレイヤに対する手順を仕様化している。アップリンク状態フラグ(ＵＳＧ: Uplink State Flag)をパケットデータチャネル(ＰＤＣＨ(s): Packet Data Channel（s））において使用し、種々の移動局からのアップリンク無線ブロックの多重化を認める。無線リソース(ＲＲ: Radio Resource）接続は、移動局とネットワークとの間に確立する物理的接続であり、情報の流れの交換を支援する。一時的ブロックの流れ(ＴＢ: Temporary Block Flow）は、Ａ／Ｇｂモードにおいて、２つのＲＲピアエンティティが使用する物理接続であり、パケットデータ物理チャネルにおける論理リンク制御(ＬＬＣ: Logical Link Control）ＰＤＵの一方向伝送を支援する。（Ａ／Ｇｂモードは、ＧＥＲＡＮおよびＡおよび／またはＧｂインタフェースを介してコアネットワーク(ＣＮ: Core Network）に接続する場合のＭＳの動作モードであり、Ａインタフェースは基地局サブシステム(ＢＳＳ: Base Station Subsystem）と２Ｇ移動交換センター(ＭＳＣ: Mobile Switching Center）との間のインタフェースであり、ＧｂインタフェースはＢＳＳと２Ｇサービス提供ＧＰＲＳ支援ノード(ＳＧＳＮ: Serving GPRS Support Node）との間のインタフェースである。）
Ｉｕモードでは、ＴＢＦは２つのＭＡＣエンティティが提供する論理接続であり、基本物理サブチャネルにおけるＲＬＣ ＰＤＵの一方向伝送を支援する。（Ｉｕモードは、ＧＥＲＡＮまたはＵＴＲＡＮおよびＩｕインタフェースを介してＣＮに接続する場合のＭＳの動作モードであり、ＩｕインタフェースはＢＳＳまたは無線ネットワークコントローラ(ＲＮＣ: Radio Network Controller）と３Ｇ＿ＭＳＣまたは３Ｇ＿ＳＧＳＮとの間のインタフェースである。）
拡張アップリンクＴＢＦモードでは、移動局に送信するＲＬＣ情報がない、一時的な不動作期間の間アップリンクＴＢＦを維持することができる。

移動局は、そのパケット共通制御チャネルグループ(ＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰ: Packet Common Control Channel Group）に対応するパケット・ランダム・アクセス・チャネル(ＰＲＡＣＨ: Packet Random Access Channel）におけるパケットチャネル要求メッセージの送信をスケジュールし、同時にパケット空きモードを離れることによりパケットアクセス手順を開始するであろう。パケットチャネル要求メッセージに対する応答を待つ間、移動局はそのＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰに対応する全パケット共通制御チャネル(ＰＣＣＣＨ）を監視するであろう。全ＰＣＣＣＨを監視する間、移動局はＰＣＣＣＨにおいて受信するメッセージに含まれる持続レベル（ＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬ）パラメータが発生すればそれを復号化するであろう。移動局がＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータを受信すると、ＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータの値を後に続く次のパケットチャネル要求の試行において考慮する。パラメータ“ＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬ”は、各無線優先度ｉ（ｉ＝１，２，３，４）に対する持続レベルＰ（ｉ）を含み、ここでＰ（ｉ）∈｛０、１、．．．、１４、１６｝である。パケットチャネル要求（またはＧＰＲＳパケットチャネル要求）メッセージを送信する最初の試みは、移動局に対してＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰが定義するＰＤＣＨ（パケットデータチャネル）の最初に利用可能なＰＲＡＣＨブロックにおいて開始することができる。移動局は、ランダムに選択する一様な確率分布を有するＰＲＡＣＨブロック内の４つのＴＤＭＡフレームの１つを選択するであろう。各試みに対して、移動局は、集合｛０、１、．．．、１５｝において一様な確率分布を持つランダム値Ｒを抜き出す。Ｐ（ｉ）がＲ以下であれば、移動局にパケットチャネル要求メッセージを送信することを認める。従って、Ｐ（ｉ）が小さいほど持続性は長い。

移動局は、一般にＲＬＣデータのＰＤＵが持つスライドする送信ウインドウにより動作する。技術仕様書３ＧＰＰ＿ＴＳ＿４４．０６０の拡張アップリンクＴＢＦモードでは、ウインドウ内に利用可能なＲＬＣデータブロックがなければ、移動局はＲＬＣデータブロックの送信を中止する。ＲＬＣデータブロックがウインドウにおいて利用可能になると、移動局はＲＬＣデータブロックの送信を継続する。
国際出願公開ＷＯ２００４１０２９９７号は、プッシュ−ツー−トークサービスのように、遅延に敏感なサービスにおけるユーザの経験する遅延を削減する方法を示している。すなわち、遅延に敏感なデータが送信されようとしているのを予測し、早期アップリンク無線接続をセットアップするために、予測に応じて端末から基地局システムに接続セットアップ信号を送り、該早期アップリンク無線接続を介して前記遅延に敏感なデータを送信することにより、ユーザ端末からのアップリンクのセットアップ遅延を削減する。

ＧＳＭ／ＧＰＲＳおよびＧＳＭ／ＥＧＰＲＳにおけるＴＢＦに関して、ＵＭＴＳにおいて対応するものは無線接続ベアラー(ＲＡＢ: Radio Access Bearers）である。

第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）：技術仕様化グループのＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線接続ネットワーク、無線経路における多重化および多元接続（レリース５）、３ＧＰＰ_ＴＳ_４５．００２_ｖ５．１２．０、フランス、２００４年４月、では、論理チャネルを支援するのに必要な無線サブシステムの物理チャネルを定義している。３ＧＰＰ＿ＴＳ＿４５．００２＿ｖ５．１２．０には、周波数ホッピングの論理チャネルおよび定義、時分割多元接続(ＴＤＭＡ: Time Division Multiple Access）のフレーム、タイムスロットおよびバーストに関する記述を含んでいる。パケット・ランダム・アクセス・チャネル(ＰＲＡＣＨ: Packet Packet Random Access Channel）またはコンパクト・パケット・ランダム・アクセス・チャネル(ＣＰＲＡＣＨ: Compact Packet Random Access Channel）において、アクセスバーストとして送信するパケット関連制御チャネル(ＰＡＣＣＨ: Packet Associated Control Channel）以外のチャネルに対するアップリンク部では、論理チャネルタイプをブロックヘッダ部に含むメッセージタイプにより指示する。アクセスバーストとして送信するＰＡＣＣＨに対する論理チャネルタイプを、ダウンリンクにおける対応するポーリングメッセージにより指示する。ＰＲＡＣＨまたはＣＰＲＡＣＨの場合に対する論理チャネルタイプを、ダウンリンクにおいてブロック・バイ・ブロック・ベースで設定するＵＳＦにより指示する。

ＭＡＣレイヤは、割り当て方式に従いデータおよび音声ユーザに共通の通信リソース（空中線インタフェース）の共有を担う。

例えば、ＧＳＭ／ＧＰＲＳでは、ＢＳＳ（基地局サブシステム）が持つＭＡＣは、利用可能なタイムスロットを経る種々のＴＢＦに属するＲＬＣブロックに関するアップリンクおよびダウンリンクのスケジューリング管理、例えば要求の衝突による競合の解決、利用可能なタイムスロットがあれば要求のある移動端末(ＭＴs: Mobile Terminals）へのアップリンクＴＢＦの割り当て、ＭＴが予め定義する時間の間動作しなければアップリンクＴＢＦ割り当て停止の通知、ＴＢＦの割り当て停止に必要であるタイムスロットと信号通知の組へそれぞれの音声呼を結合させ、タイムスロットの組を通話通信に利用可能とすることを担う。アップリンク方向では、ＭＴが持つＭＡＣはＴＢＦを未だ確立していないデータの伝送のためにアップリンクＴＢＦが持つ要求のＢＳＳへの送信の開始を担う。一度ＴＢＦの設定を確認すると、ＭＴが持つＭＡＣは１つまたはそれ以上のセグメント化ＬＬＣ＿ＰＤＵｓを有するＲＬＣ＿ＰＤＵｓを、ＢＳＳが割り当てるタイムスロットに転送する。送信するデータがなくなるか、またはＭＴが最大許容ＲＬＣブロック数を送信するまで、ＭＴは送信を続ける。次いで、ＴＢＦを開放する。両方向で独特である一時的なフロー特定情報ＴＦＩを、ネットワークが各ＴＢＦに割り当てる。

図２は、ＬＬＣ＿ＰＤＵｓおよびＲＬＣ＿ＰＤＵｓのセグメント化／再編集を概括的に示す。ＬＬＣ＿ＰＤＵｓは、フレームヘッダ＜ＦＨ＞、ＬＬＣデータまたは制御情報＜情報フィールド(Information Field)＞、およびフレーム・チェック・シーケンス＜ＦＣＳ＞を含む。無線ブロックは、１バイトのＭＡＣヘッダ＜ＢＨ＞に続くＲＬＣデータ＜情報フィールド(Info Field)＞、またはＲＬＣ／ＭＡＣ制御ブロック＜情報フィールド(Info Field)＞、最後に１６ビットのブロック・チェック・シーケンス＜ＢＣＳ＞をで構成される。無線ブロックは、４つのノーマルバーストにより物理チャネルにおいて搬送される。

以上に引用する文献はいずれも、移動局がＰＳ接続の設定を開始する場合に、チャネル要求を直ちに送信することを認めることを開示していない。

多元接続システムの一般的課題は、例えばＱｏＳに関してセッションが持つ種々の要求を満たすことである。別の課題は、トラフィックを通信リソースに割り当て、送信インスタンスをスケジュールする場合のこのような要求の組み込み方である。

多元ユーザ接続では、遅延または潜伏時間は極めて重要であることが多い。実時間アプリケーション、例えば通話を、パケット交換接続を経て提供する場合の短い遅延または少ない潜伏時間の要求は、瞬時であることである。１つのこのような例のアプリケーションは、セルラーにおけるプッシュ−ツー−トーク(ＰｏＣ: Push-to-talk over Cellular)である。

一般的には、これは、ユーザが例えばある遅延の後までボタンを押したことへの応答が得られないか、または相手が応答を待って話を停止したにもかかわらず、会話中に自分の音声メッセージを届けることができない場合の、特にアップリンク方向における課題である。典型的な既存システムにおいてそのことを思い出せば、ＴＢＦの確立を担うのはネットワーク側の無線接続である。

従って、アップリンク通信チャネルのスケジューリングを効率的に提供し、無線伝送に関して一時的に不動作状態にあるが、動作状態に入るユーザに対するパケットデータ伝送を確立する必要がある。

本発明の目的は、ユーザ装置またはユーザが動作状態に入る場合に、アップリンク通信チャネルの確立に要する時間を減らすことにある。

別の目的は、ＴＢＦ設定のための確定したチャネル要求時間を提供することにある。

また、種々の通信システムに関して、アップリンクＴＢＦまたは対応して発生する事柄を、効率的にスケジュールして確立するための方法およびシステムを提供することも目的である。

目的はさらに、ＰｏＣを有用にするアップリンク通信チャネルを確立する方法およびシステムを提供することにある。

最後に、遅延タイマとは独立にパケット交換アップリンク通信チャネルを確立する方法およびシステムを提供することが目的である。

これらの目的は、アップリンクのスケジューリングまたはアップリンク通信チャネルの確立、および関連する信号通知の方法およびシステムにより満たされる。

遅延に敏感なアプリケーションにとり、少ない潜伏時間は重要である。

多元ユーザ接続では、遅延または潜伏時間は極めて重要であることが多い。実時間アプリケーション、例えば通話を、パケット交換接続を経て提供する場合の短い遅延または少ない潜伏時間の要求は、瞬時であることである。１つのこのような例のアプリケーションはセルラーにおけるプッシュ−ツー−トーク(ＰｏＣ: Push-to-talk over Cellular)である。

例えばＰｏＣの有料品質(toll quality)は、遅延の削減を要求する。本発明はこのような遅延の削減を行う。本発明は、また例えばセルラーを経るウエブブラウジングを改善するであろう。

本発明は、ユーザ装置またはユーザが確立したＴＢＦを利用しなければ、ＴＢＦを当技術において知られる開放基準に従い開放し、新たに開始する必要があることを明らかにする。開始には１とまたはそれ以上のチャネル要求メッセージの送信を含む。遅延および潜伏時間は、チャネル要求に必要な時間を削減することができれば、短くすることができる。これに関して、従来技術の解決法はＴＢＦの確立に過度の遅延を含む。

本発明によりさらに遅延および潜伏時間を削減するために、伝送スケジューリングは好ましくは持続的である。その場合、定期的な伝送スケジューリングによるよりもＵＳＦフラグを頻繁に送信する。これにより、移動局においてスケジューリング情報を積極的に受信することへの要求が増し、本発明を好ましくない定期的で持続的でないスケジューリングに適用する場合に比較して、最適化するとしてもある程度電力消費を増大させる。達成する利点は、ユーザ装置のエンティティまたはユーザが、ユーザ装置の潜在的な他のエンティティを待つ必要なしに、一度により大きな数のブロックを送信することができることである。

一般的に、従来技術の遅延を伴うアップリンクＴＢＦの確立は、アップリンク方向では特に問題である。ダウンリンク方向では、基地局が複数のユーザにデータを送信し、リソースを（無線ユーザ端末への伝播時間遅延がなく）送信側において利用可能な情報に関して効率的に割り当て、スケジュールすることができる。

ユーザ装置またはユーザが動作しなくなる、即ちデータは送信しないが恐らくデータを受信する場合、数秒のオーダの時間フレームの間に新しいデータが到着しない限り、データ送信のために以前に確立したＴＢＦを開放する。この時間フレームの後に、ユーザ装置またはユーザが動作し、次いでデータが到着すればＴＢＦを新たに確立する必要がある。確立には時間を要する。本発明によるＴＢＦの確立およびスケジューリングによれば、平均遅延を約６０乃至１１３マイクロ秒だけ削減することができることが明らかになる。類似する接続を経る会話に２人の当事者が関係する場合、感じられる効果は倍加する。例えば、ＰｏＣにおける通話通信およびセルラーを経るウエブブラウジングの場合、これは特に当てはまる。

本発明は、パケット交換接続およびＴＢＦの確立を、ユーザ装置が送信するチャネル要求メッセージによるチャネル要求により開始する。チャネル要求は、また回線交換接続にも必要である。本発明によれば、セルラー無線通信システムを経て通信する場合、回線交換接続に対してはチャネル要求メッセージをランダム分布遅延時間が終了するまで送信せず、パケット交換接続に対してはチャネル要求メッセージをランダム分布時間遅延に対応する時間を待つことなく直ちに送信する。

本発明は、回線交換接続、例えば電話呼の場合、通常、全通信セッションに対して設定する１つの接続のみが存在することを当てにしている。呼設定の時間遅延は、典型的には０乃至２２６ミリ秒の範囲のランダム時間遅延により増加し、この時間遅延はユーザには殆ど気付かれないであろう。ランダム遅延を使用して、種々のユーザからの同時チャネル要求の競合を解決する。また、２つの最初のチャネル要求メッセージが時間的に同時に起こるなら、繰り返せばチャネル要求はほぼ確実に同時に起こることはなく、接続を確立することができよう。

一方パケット交換接続の場合、ユーザが認めるように、複数のチャネル要求メッセージが通信セッションに必要であることが多いことが認められる。例とする通信セッションには、ウエブブラウジングおよびプッシュ−ツー−トーク通信を含む。

ウエブブラウズする場合、ユーザが取得情報を読むことを中断されるか、または時間が無くなることがある。ユーザが読むのを終了するか、または何かの理由で再び動作を開始する場合、（前に取得した情報を要求して以来経過した時間によって）前に確立したＴＢＦを開放したか否かにより、ＴＢＦの確立を新たに必要とすることがある。大部分のシステムでは、ＴＢＦを数秒、例えば１．５秒の範囲の時間フレームの後に開放する。パケット交換接続の場合、ユーザまたはユーザのアプリケーションにとり、例えば要求を新たに送信することは、大部分のユーザにとって長い潜伏期間および長い応答時間よりわずらわしくないので、遅延の削減は衝突の危険の削減より好ましい。

似た理由付けは、例えばプッシュ−ツー−トーク通信セッションにも当てはまる。本発明を説明する例の状況では、情報を受信する１つ又はそれ以上のユーザにセルラー無線通信システムにおけるパケット交換接続を経てその情報を提示する最初のユーザに対して、最初のＴＢＦ／パケット交換接続が確立され、受信ユーザは次いで受信情報に応答する。最初のユーザが次いで追加情報を提供することを望めば、１つ又はそれ以上の応答の継続時間が最初のユーザのＴＢＦ解放に関して予め定義する時間を超過するかも知れず、最初のユーザが追加情報を提供することを望む場合にはＴＢＦを新たに確立しなければならない。従って、最初のユーザが情報を提供するためには、ＴＢＦを新たに確立しなければならない。たとえ起こりそうになくとも衝突がユーザまたはユーザのアプリケーションにとり非常に早く明確になるように、少なくとも潜伏期間が十分に短ければ、衝突の危険は小さく、一般的に衝突の不便は（たとえ起こりそうになくとも）長い遅延および潜伏期間より好ましいので、大部分のユーザにとって時間遅延の削減は衝突の危険の削減より好ましい、と結論づけられる。

本発明をＧＳＭシステムに適用する場合、本発明の好ましい実施形態は３ＧＰＰ規格のタイマＴ３１２０を制御し、ランダム遅延時間を回線交換接続に対して含み、パケット交換接続に対してゼロに予め規定する。別の実施形態によれば、タイマＴ３１２０はランダム遅延時間を常に備えるが、タイマは回線交換接続には適用するが、パケット交換接続には適用しない。それにより、ＴＢＦ確立の時間遅延を平均したユーザの回線交換接続に対するチャネル要求メッセージの遅延に比較して、典型的に６０乃至１１３ミリ秒だけ削減することができる。

図３は、本発明の第１の実施形態による装置＜Ａｐｐ１＞のブロック図を示す。

処理手段＜μ１＞は、１つ又はそれ以上のアップリンク＜ＵＬ＞のＴＢＦを開始し、それに応じて、送受信機(transceiver)手段＜Ｔ１＞はタイマ＜Ｃｌ１＞が満了したことを検証した＜Ｃｌ１μ＞後、必要である場合に、１つまたはそれ以上のチャネル要求メッセージを送信する。回線交換接続を開始する場合、タイマ＜Ｃｌ１＞は、またチャネル要求のためのタイミング情報＜Ｃｌ１μ＞を提供する。タイマ＜Ｃｌ１＞は、接続が回線交換接続かまたはパケット交換接続であるかに応じて、異なるように定める遅延を与える。好ましくは、タイマ＜Ｃｌ１＞が与える遅延＜Ｃｌ１μ＞は、パケット交換接続に対してゼロに等しい。回線交換接続に対して、タイマは好ましくは擬似ランダム遅延時間(pseudo-random delay time)を与える。好ましくは、擬似ランダム遅延時間は方形分布(rectangularly distributed)する、即ち方形確率密度関数(rectanglar probability density function)または量子化遅延値(quantized delay values)に対する方形確率分布(rectanglar probability distribution)を持つ。

図４は、本発明の第２の実施形態による装置＜Ａｐｐ２＞のブロック図を示す。

タイマ＜Ｃｌ２＞は、回線交換接続を開始する場合に必要であるチャネル要求のための処理手段＜μ＞に、タイミング情報＜Ｃｌ２μ＞を提供する。それに応じて、送受信機手段＜Ｔ２＞は１つまたはそれ以上のチャネル要求メッセージを送信する。タイマは、好ましくは擬似ランダム遅延時間を与える。好ましくは、擬似ランダム遅延時間は方形分布する。処理手段＜μ２＞は、１つまたはそれ以上のアップリンク＜ＵＬ＞のＴＢＦ、またはパケット交換接続を開始し、送受信機手段＜Ｔ２＞は、タイマ＜Ｃｌ２＞が満了したことを検証する＜Ｃｌ２μ＞ことなく、１つまたはそれ以上のチャネル要求メッセージを送信する。

本特許出願には、ＩＰ、ＵＤＰ、ＲＴＰ、ＳＩＰ、ＴＢＦ、ＲＡＢ、ＢＳＳ、ＭＴ、ＭＳ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＥＧＰＲＳ、ＵＭＴＳまたはＣＤＭＡ２０００などの略語を当てる。とはいえ、本発明はこれらの略語を持つエンティティによるシステムに限定されることはなく、類似して動作する全ての通信システムに当てはまる。

本発明は以上に詳細に記述した実施形態のみに限定されるとは考えられない。変更および修正は、本発明を逸脱することなく行うことができる。本発明は添付する特許請求の範囲内の全ての修正を包含する。

従来技術によるマルチメディアアプリケーションを支えるＲＴＰ、ＵＤＰおよびＩＰ伝送およびネットワークプロトコルレイヤを有するプロトコルスタックを原則として図示する。 従来技術によるＬＬＣ＿ＰＤＵｓおよびＲＬＣ＿ＰＤＵｓのセグメント化／再編集を概括的に示す図である。 本発明の第１の実施形態による装置のブロック図を示す。 本発明の第２の実施形態による装置のブロック図を示す。

Claims (18)

1. 無線セルラー通信におけるアップリンクを確立する方法であって、
   接続開始を接続タイプが回線交換接続であるか或はパケット交換接続であるかによって遅延させ、
   前記接続開始の遅延は、チャネル要求メッセージの送信の遅延を含み、
   前記チャネル要求メッセージは、前記回線交換接続に対してはランダム分布遅延時間遅延し、前記パケット交換接続に対しては遅延しないことを特徴とする方法。
2. 前記遅延は、前記回線交換接続の場合に擬似ランダム時間の遅延で実施し、前記パケット交換接続の場合に確定的時間の遅延で実施することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記確定的時間の遅延がゼロに等しいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記擬似ランダム時間の遅延が方形確率密度関数または方形確率分布を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記セルラー通信システムがＧＰＲＳまたはＥＧＰＲＳを有するＧＳＭであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記パケット交換接続の場合に、タイマＴ３１２０を無視することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記パケット交換接続の場合に、タイマＴ３１２０をゼロに等しく設定することを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 無線セルラー通信におけるアップリンクを確立する装置であって、
   接続タイプが回線交換接続であるか或はパケット交換接続であるかによる接続開始の遅延のために構成された、前記接続開始のための処理手段を有し、
   前記接続開始の遅延は、チャネル要求メッセージの送信の遅延を含み、
   前記チャネル要求メッセージは、前記回線交換接続に対してはランダム分布遅延時間遅延し、前記パケット交換接続に対しては遅延しないことを特徴とする装置。
9. 前記回線交換接続の場合に擬似ランダム時間の遅延を生成し、前記パケット交換接続の場合に確定的時間の遅延を生成するタイマを有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記確定的時間の遅延がゼロに等しいことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記擬似ランダム時間の遅延が方形確率密度関数または方形確率分布を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記回線交換接続の場合に擬似ランダム時間の遅延を生成し、前記パケット交換接続の場合に時間遅延を生成しないタイマを有すること特徴とする請求項８に記載の装置。
13. 前記セルラー通信システムがＧＰＲＳまたはＥＧＰＲＳを有するＧＳＭであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
14. タイマＴ３１２０を、前記パケット交換接続の場合に無視することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. タイマＴ３１２０を、前記パケット交換接続の場合にゼロに等しく設定することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
16. 当該装置が、ユーザ機器または移動局に含まれる、あるいは、ユーザ機器または移動局であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
17. 基地局と、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法を実施する処理手段を有する移動局とを備えることを特徴とする通信システム。
18. 基地局と、請求項８乃至１６のいずれか１項に記載の無線セルラー通信における複数の装置とを備えることを特徴とする通信システム。

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