JP4771093B2 - 端末とネットワークとの間での非同期通信における確認応答についての情報の交換を最適化する方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気通信の分野に位置し、より具体的には、モバイル機器が基地局にデータを送信し、各基地局が、モバイル機器によって送信されたデータをその基地局が正しく受信した場合には肯定的確認応答ＡＣＫをモバイル機器に返し、またはモバイル機器によって送信されたデータをその基地局が正しく受信しなかった場合には否定的確認応答ＮＡＣＫをモバイル機器に返すことができる、セルラー通信ネットワークの複数の基地局と非同期通信を行っているモバイル端末のようなモバイル機器間の確認応答信号の交換を最適化する方法に関する。

本発明は、セルラー通信ネットワークの複数の基地局にデータを送信でき、データが基地局によってすべて正しく受信された場合には肯定的確認応答ＡＣＫを、またはデータが基地局によって誤って受信された場合には否定的確認応答ＮＡＣＫを、基地局から受信できるモバイル機器にも関する。

モバイル端末が、セルラー通信ネットワークを介して高速通信を行うことを可能にするために、グループ３ＧＰＰ（第３世代パートナーシップ・プロジェクト：Third generation partnership project）の規格は、ＥＵＤＣＨ（拡張アップリンク個別チャネル：Enhanced Uplink Dedicated channel）アップリンク・チャネルを介して最高２Ｍｂｐｓ（メガビット／秒）のスループットを提供するためのサービスＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンク・パケット・アクセス：High Speed Uplink Packet Access）のアーキテクチャあるいはＵＭＴＳ（ユニバーサル移動体通信システム：Universal Mobile Telecommunications System）における将来のマルチメディア用途のためのＨＳＵＰＡ（高速アップリンク・パケット・アクセス：High Speed Uplink Packet Access）のアーキテクチャに類似したアーキテクチャを採用している。端末と基地局間の確認応答(acknowledgement)シグナリングを自動的に制御するために、グループ３ＧＰＰの規格は、追加のプロトコル・レイヤＨＡＲＱ（ハイブリッド自動要求：Hybrid Automatic Request）を無線インタフェース・プロトコルのレイヤ２のＭＡＣ（メディア・アクセス制御：Media Access Control）サブレイヤのレベルに付加することを規定している。

新しいプロトコル・レイヤＨＡＲＱは、ネットワークの基地局が、端末によって送信されたすべてのパケットが基地局によって正しく受信された場合には肯定的確認応答信号ＡＣＫを、また、端末によって送信されたすべてのパケットが基地局によって正しく受信されたわけではなかった場合には否定的確認応答信号ＮＡＣＫを、端末に送信することを可能にするために提供されている。伝送障害の場合には、パケットを再送信するために、端末はそれ自身をネットワークに対して整合させなければならない。

さらに、３ＧＰＰのグループのこれらの規格は、伝送が正確な場合には端末との通信に含まれるすべてのセルが肯定的確認応答ＡＣＫを明示的に送ることを規定していて、そしてこのことは端末レベルでの干渉を増加させている。さらに、ＮＡＣＫの数が約１０％から２０％でＡＣＫの数が９０％を示している限り、データが受信されたことが暗黙に推定できる場合に端末へのＡＣＫの送信を削除することを基地局に可能にさせる機構を備えることは、有利であろう。

端末及びネットワークが予め定められた時間ＴＴＩ(Transmission Time Interval)中にデータを受信することを予期している同期通信の場合には、確認応答の交換は、同一出願人によって同じ日に出願された「procede d'optimisation des echanges d'information d'accuse de reception dans une communication synchrone entre un terminal et un reseau（端末とネットワークとの間の同期通信における確認応答についての情報の交換を最適化する方法）」と題する仏国特許出願第０５５０９１０号に記載された方法によって最適化される。

非同期通信の場合には、ネットワークの基地局は、予め定められた時間中にデータを受信することを予期しておらず、したがって、もし端末とネットワーク間の無線リンクの問題が発生した場合に、データが受信されなかったことを示す確認応答を端末に送信することができないだろう。そのとき、端末はデータを無益に送信し続けるが、それらのデータはネットワークによって正しく受信されない。

本発明の第１の目的は、非同期通信における伝送誤りを基地局が検出することを可能にすることである。

本発明の第２の目的は、ネットワークの基地局によりモバイル端末のようなモバイル機器に送信される確認応答の信号の数を低減することである。

本発明の他の目的は、モバイル端末のようなモバイル機器が、その適切な無線条件の分析から、そのモバイル機器が必要とする確認応答の形態を決定することを可能にすることである。

これらの目的は、セルラー通信ネットワークの複数の基地局と非同期通信を行っているモバイル機器との間の確認応答信号の交換を最適化する方法であり、モバイル機器が基地局にデータを送信し、各基地局が、モバイル機器によって送信されたデータをその基地局が正しく受信した場合には肯定的確認応答ＡＣＫをモバイル機器に返そうとし、またモバイル機器によって送信されたデータをその基地局が正しく受信しなかった場合には否定的確認応答ＮＡＣＫをモバイル機器に返そうとする、確認応答信号の交換を最適化する方法により達成される。

本発明による方法は、以下の
モバイル機器をネットワークに同期させるステップと、
少なくとも１つの基地局がモバイル機器に確認応答を返した場合に一方ではデータは継続的に送信されつつそのモバイル機器は基地局からの否定的確認応答ＮＡＣＫを要求するのみであり、かつ、すべての基地局がモバイル機器に否定的確認応答ＮＡＣＫを返した場合にはそのモバイル機器は現在通信中の基地局からの肯定的確認応答ＡＣＫを要求するのみであるように、少なくとも１つの標準化されたチャネル上で各基地局とモバイル機器との間のダウンリンク通信品質を評価するステップと、
を有している。

本発明によれば、少なくとも１つの基地局が端末（すなわちモバイル機器）に肯定的確認応答ＡＣＫを返した場合には、端末は、現在の通信中の基地局からの否定的確認応答ＮＡＣＫのみを必要とし、すべての基地局が端末に否定的確認応答ＮＡＣＫを返した場合には、端末は、基地局からの肯定的確認応答ＡＣＫのみを必要とするが、一方、データは継続的に送信されている。

本発明による方法の実施態様の第１の変形例において、モバイル機器は、すべてのチャネルの評価品質が予め定められた値未満である場合にのみデータを再送信する。

第２の変形例において、モバイル機器は、少なくとも１つのチャネルの評価品質が予め定められた値未満であって、かつ他のすべての基地局がそのモバイル機器に否定的確認応答ＮＡＣＫを送信した場合にのみ、データを再送信する。

本発明は、セルラー通信ネットワークの複数の基地局にデータを送信でき、かつデータが基地局により正しく受信された場合には肯定的確認応答ＡＣＫを、またデータが基地局により誤って受信された場合には否定的確認応答ＮＡＣＫを基地局から受信できる、例えばＧＳＭ（グローバル移動体通信システム；Global System for Mobile Communications）またはＵＭＴＳ電話のようなモバイル機器により実施される。

このモバイル機器は、
少なくとも１つの標準化されたチャネル上でネットワークの各基地局のダウンリンク通信の品質を評価する手段と、
評価された通信チャネルの品質に応じて、基地局からの否定的確認応答ＮＡＣＫのみ、または肯定的確認応答ＡＣＫのみのいずれかを要求する決定手段と、
を含んでいる。

本発明は、モバイル機器と基地局との間での確認応答信号ＡＣＫ及びＮＡＣＫの交換を最適化することを可能にするので、モバイル機器レベルでの干渉を低減させる。

以下の説明は、ＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続；wideband code division multiple access）技術に基づいたネットワークにおける本発明の実施態様に関する。より正確には、本発明は、ＵＭＴＳネットワークにおいて説明される。

ＵＭＴＳにおいて、無線インタフェースは次の３つのメイン・レイヤを含んでいる：
・物理層（レイヤ１）、
・データ・リンク層 （レイヤ２）、
・無線リソース制御（ＲＲＣ）層。

レイヤ２は、次の４つのサブレイヤからなる：
・ＭＡＣ（メディア・アクセス制御；Media Acsess Control）サブレイヤ、
・ＲＬＣ（無線リンク；Radio Link）サブレイヤ、
・ＰＤＣＰ（パケット・データ・コンバージェンス・プロトコル；Packet Data Convergence Protocol）サブレイヤ、
・ＢＭＣ（ブロードキャスト／マルチキャスト・プロトコル；Broadcast/Multicast Protocol）サブレイヤ。

基地局と端末との間の確認応答シグナリングを制御するように意図された新しいプロトコル・レイヤＨＡＲＱが、ＭＡＣサブレイヤ・レベルで提供される。

ＵＭＴＳにおいて、ネットワークは、伝搬チャネルのパルス応答を評価するためのＣＰＩＣＨ（共通パイロットチャネル；Common Pilot Channel）と呼ばれるビーコン・チャネルだけでなく、プライマリ・チャネルＰＳＣＨ（プライマリ同期チャネル；Primary Synchronization Channel）及びセカンダリ・チャネルＳＳＣＨ（セカンダリ同期チャネル；Secondary Synchronization channel）をそれぞれ介して、隣接するＵＭＴＳセルを識別する同期のプライマリ・コード及びセカンダリ・コードを現在のセル中の端末に永続的に送信する。ＣＰＩＣＨチャネルは、セルを通して永続的に送信されるビット／シンボル（いわゆるパイロット）の予め定められたシーケンスからなる。これらのビット／シンボルのスループットは一定であって、１５ｋｓｐｓ（キロシンボル／秒）である３０ｋｂｐｓ（キロビット／秒）に等しい。ＣＰＩＣＨチャネルは、トランスポーテーション・チャネルには関連づけられていない。基地局と端末とがＴＴＩ時間(Transmission Time Interval)中にトランスポーテーション・ブロックが交換されるであろうことを知っている同期通信とは対照的に、非同期通信では、ネットワークの基地局は、端末がデータを送信し始めるタイミングを知らない。また、この方法の第１段階は、端末とネットワークとを同期させることにある。

図１は、ネットワークのモバイル端末ＭＳ及び基地局ＢＳの同期段階を概略的に示している。

ステップ１０において、端末ＭＳは、予め定められた時間Ｄの終わりに基地局が端末に対して肯定的確認応答ＡＣＫを返すことを求めるリクエストが添付されたデータ・パケットを基地局ＢＳに送信する。端末がネットワークからＡＣＫ信号を受信しなかった場合（ステップ１２）、端末はデータ及びリクエストを返し（ステップ１４）、ＣＰＩＣＨチャネルで測定された伝搬チャネルのパルス応答からリンクの品質を評価する。少なくとも１つの基地局から肯定的確認応答ＡＣＫを受信すると（ステップ１６）、端末は、リンクの評価品質が予め定められた品質より高い限り否定的確認応答ＮＡＣＫを単に送信することをその端末が基地局に対して求めるリクエストが添付されたデータを返す（ステップ１８）。

図２は、ネットワークの３つの基地局２２，２４，２６と非同期通信を行っているモバイル端末２０を概略的に示している。図２に示した通信において、すべての基地局は、端末２０により送信されたデータを正しく受信した。

図２のＡを参照すると、同期段階ののち、端末２０は、基地局２２，２４，２６へデータ・パケットを送信し（矢印３０）、同時にＣＰＩＣＨチャネルを介して各基地局からパイロット・ビット／シンボルを受信する（矢印３２）。

図２のＢにおいて、確認応答信号の待ち時間Ｄの間、端末２０は、ＣＰＩＣＨチャネルを介して送信されたビット／シンボルの分析から、各基地局２２，２４，２６から受信した信号の電力を測定し、測定した電力を予め定められたしきい値電力と比較する。各基地局についての測定した電力がしきい値より高い場合、端末は、送信されたパケットが基地局２２，２４，２６により正しく受信されたものと推定し、ＡＣＫ信号を待たずに、次のパケットを送信する（図２のＣでの矢印３４）。この機構によって、端末２０は、ＣＰＩＣＨチャネル上でなされた測定値から、暗黙のＡＣＫ信号を推定する。したがって基地局２２，２４，２６は、端末に対してＡＣＫ信号を明示的に送信することから免除されている。これは、他の機能に割り当てることができるダウンリンクの省電力化を可能にしている。

図３は、端末により送信されたデータをいくつかの基地局が正しく受信しなかった第２の状況を概略的に示している。

図３のＡを参照すると、端末２０は、基地局２２，２４，２６へデータ・パケットを送信し（矢印３０）、同時にＣＰＩＣＨチャネルを介して各基地局からパイロット・ビット／シンボルを受信する（矢印３２）。この場合、基地局２２は、端末２０に対してＮＡＣＫ信号（図３のＢでの矢印４０）を送信する。確認応答信号の待ち時間の間、端末２０は、ＣＰＩＣＨチャネルを介して送信されたビット／シンボルの分析から、各基地局２２，２４，２６から受信した信号の電力を測定し、測定した電力を予め定められたしきい値電力と比較する。各基地局についての測定した電力がしきい値より高い場合、端末２０に含まれている決定モジュールは、端末２０によって送信されたパケットが少なくとも基地局２４，２６により正しく受信されたものと推定し、ＡＣＫ信号を待たずに、かつ基地局２２によって発せられたＮＡＣＫ信号（矢印４０）を考慮に入れることなく、次のパケットを送信する（図３のＣでの矢印４２）。基地局２２，２４，２６は、ＣＰＩＣＨチャネルを介して端末へビット／シンボルを送信し続ける（矢印３２）。

本発明による方法は、基地局２２によって発せられた信号での伝送の物理的状況に起因する減衰をこの場合に考慮に入れることを可能にし、端末によって発せられたパケットを他の基地局が正しく受信している限り、パケットの再送信を回避することを可能にする。

図４は、どの基地局も端末により送信されたデータを正しく受信しなかった第３の状況を概略的に示している。

図４のＡを参照すると、端末２０は、基地局２２，２４，２６へデータ・パケットを送信し（矢印３０）、同時にＣＰＩＣＨチャネルを介して各基地局からパイロット・ビット／シンボルを受信する（矢印３２）。この場合、２つの基地局２２，２４が、端末２０に対してＮＡＣＫ信号を送信する（図４のＢでの矢印５０，５２）。確認応答信号の待ち時間の間、端末２０は、ＣＰＩＣＨチャネルを介して送信されたビット／シンボルの分析から、各基地局２２，２４，２６から受信した信号の電力を測定し、測定した電力を予め定められたしきい値電力と比較する。この場合、基地局２６から受信した信号（矢印５４）についての測定した電力がしきい値より低い場合、端末は、基地局２２，２４，２６のどれもが端末２０により送信されたパケットを正しく受信しなかったものと推定する。端末２０は、基地局に同じパケット（矢印６０）を返し（図４のＣ）、ＣＰＩＣＨチャネルを介して基地局によって送信された信号（矢印３２）についての測定を再び実行する。基地局２２，２４，２６の少なくとも１つが、端末２０によって発せられたパケットを正しく受信するまで、この動作が繰り返されることになる。

端末２０の構成の一例が図５に示されている。端末２０は、無線で基地局と通信するアンテナ７０と、アンテナ７０に接続された送信機回路７２と、アンテナ７０に接続された受信機回路７４と、評価モジュール７６と、決定モジュール７８と、制御モジュール８０とを備えている。評価モジュール７６は、受信機回路７４に接続され、ＣＰＩＣＨチャネル上での各基地局からのダウンリンク通信の品質を評価するように構成されている。具体的には、評価モジュール７６は、ＣＰＩＣＨチャネルを介して送信されてきたパイロット・ビット／シンボルを受信機回路７４から受け取り、パイロット・ビット／シンボルを分析し、分析の結果からの受信信号の電力を測定する。決定モジュール７８は、評価モジュール７６から、測定された電力を受信し、測定された電力に応じて、端末２０が基地局からの否定的確認応答ＮＡＣＫのみを要求するかまたは肯定的確認応答ＡＣＫのみを要求するかという決定を下す。制御モジュール８０は、端末２０のネットワークへの同期プロセスを管理し、決定モジュール７８での決定の結果にしたがって上述したように端末２０と基地局との間でのデータ・パケット及び確認応答信号の交換を制御するために備えられている。

本発明は、端末とネットワークとの間での信号ＡＣＫ及びＮＡＣＫの交換を最適化することを可能にするので、端末レベルでの干渉を低減させる。

図１は、端末のネットワークへの同期段階を示す概略図である。 図２は、本発明による方法が実施されるネットワークにおける第１の状況を示す概略図である。 図３は、本発明による方法が実施されるネットワークにおける第２の状況を示す概略図である。 図４は、本発明による方法が実施されるネットワークにおける第３の状況を示す概略図である。 図５は、本発明によるモバイル端末の一例を示すブロックダイアグラムである。

Claims (7)

1. セルラー通信ネットワークの複数の基地局と非同期通信を行っているモバイル機器との間の確認応答信号の交換を最適化する方法であり、モバイル機器が基地局にデータを送信し、各基地局が、モバイル機器によって送信されたデータを当該基地局が正しく受信した場合には肯定的確認応答ＡＣＫをモバイル機器に返そうとし、またモバイル機器によって送信されたデータを当該基地局が正しく受信しなかった場合には否定的確認応答ＮＡＣＫをモバイル機器に返そうとする、確認応答信号の交換を最適化する方法であって、
   前記モバイル機器をネットワークに同期させるステップと、
   少なくとも１つの基地局がモバイル機器に確認応答を返した場合に一方ではデータは継続的に送信されつつ当該モバイル機器は前記基地局からの否定的確認応答ＮＡＣＫを要求するのみであり、かつ、すべての基地局がモバイル機器に否定的確認応答ＮＡＣＫを返した場合には当該モバイル機器は現在通信中の基地局からの肯定的確認応答ＡＣＫを要求するのみであるように、少なくとも１つの標準化されたチャネル上で各基地局とモバイル機器との間のダウンリンク通信品質を評価するステップと、
   を有する方法。
2. 前記モバイル機器は、すべてのチャネルの評価品質が予め設定された値未満である場合にのみデータを再送信する、請求項１に記載の方法。
3. 前記モバイル機器は、少なくとも１つのチャネルの評価品質が予め設定された値未満であって、かつ他のすべての基地局が当該モバイル機器に否定的確認応答ＮＡＣＫを送信した場合にのみ、データを再送信する、請求項１に記載の方法。
4. 前記ネットワークはＷＣＤＭＡ技術に基づいたネットワークである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ネットワークはＵＭＴＳネットワークである、請求項４に記載の方法。
6. 前記標準化されたチャネルはＣＰＩＣＨチャネルである、請求項５に記載の方法。
7. セルラー通信ネットワークの複数の基地局にデータを送信でき、データが前記基地局によって正しく受信された場合には当該基地局から肯定的確認応答ＡＣＫを、またデータが前記基地局によって誤って受信された場合には否定的確認応答ＮＡＣＫを受信できるモバイル機器であって、
   少なくとも１つの標準化されたチャネル上でネットワークの各基地局のダウンリンク通信の品質を評価する手段と、
   前記評価された通信チャネルの品質に応じて、前記基地局からの否定的確認応答ＮＡＣＫのみ、または肯定的確認応答ＡＣＫのみのいずれかを要求する決定手段と、
   を有するモバイル機器。

Images