JP5123193B2 - 無線通信システムにおいてトラフィック・モードの移行をシグナリングする方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信に関する。

無線通信ネットワークは、無線または有線接続によって結合され、かつ異なる種類の通信チャネルを介してアクセスされる、様々な通信ノードを典型的に含む。通信ノードのそれぞれは、通信チャネル上で送受信されるデータを処理するプロトコル・スタックを含む。通信システムの種類により、様々な通信ノードの動作および構成は異なることができ、しばしば異なる名称で呼ばれる。このような通信システムは、例えば、符号分割多元接続２０００（ＣＤＭＡ２０００）システムおよびユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）を含む。

第３世代無線通信プロトコル標準（例えば、３ＧＰＰ−ＵＭＴＳ、３ＧＰＰ２−ＣＤＭＡ２０００など）は、アップリンクにおいて専用トラフィック・チャネルを使用できる（例えば、移動局（ＭＳ）またはユーザ機器（ＵＥ）と、基地局（ＢＳ）またはノードＢとの間の通信の流れを使用できる。専用物理チャネルは、データ部分（例えば、ＵＭＴＳリリース４／５プロトコルによる専用物理データ・チャネル（ＤＰＤＣＨ）、ＣＤＭＡ２０００プロトコルによる基本チャネルまたは補助チャネルなど）と、制御部分（例えば、ＵＭＴＳリリース４／５プロトコルによる専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）、ＣＤＭＡ２０００プロトコルによるパイロット／電力制御サブチャネルなど）とを含むことができる。

こうした標準のより新しいバージョン、例えばＵＭＴＳのリリース６は、拡張された専用物理チャネル（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌｓ）と称される高いデータ転送速度のアップリンク・チャネルを規定する。こうした拡張された専用物理チャネルは、拡張されたデータ部分（例えば、ＵＭＴＳプロトコルによる拡張された専用物理データ・チャネル［Ｅ−ＤＰＤＣＨ］）と、拡張された制御部分（例えば、ＵＭＴＳプロトコルによる拡張された専用物理制御チャネル［Ｅ−ＤＰＣＣＨ］）とを含むことができる。また、リリース６は、ノードＢとＵＥの両方に（媒体アクセス制御が拡張された）ＭＡＣ−ｅと呼ばれるプロセッサを導入することにより、システムのインテリジェンスのより多くを移動させ、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）から離し、ノードＢおよびＵＥに近づけた。ノードＢのＭＡＣ−ｅプロセッサは、異なるＵＥがいつデータを伝送できるか、またＵＥがどれほどの最大データ転送速度で伝送できるかをスケジュールすることに関与する。ＵＥのＭＡＣ−ｅプロセッサは、異なるトラフィックの流れからのデータを優先度に基づいて多重化すること、ならびに伝送を待ち受けているＵＥバッファ中のデータの量、およびデータを伝送するのに利用可能な、ＵＥが有する電力の量などの項目について、ノードＢのＭＡＣ−ｅプロセッサに通知するためにスケジューリング情報を集めることに関与する。ＵＥのＭＡＣ−ｅプロセッサは、この情報をＭＡＣ−ｅ ＳＩ（スケジューリング情報）として知られるものにまとめる。

近年、ネットワークへの専用接続を維持できる非アクティブ・パケット・データ・ユーザの数を著しく増加させることが企図された「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｆｏｒ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｕｓｅｒｓ」と題する作業項目が３ＧＰＰ（第３世代パートナーシップ・プロジェクト）に導入された。この作業項目に基づき、アップリンクとダウンリンクの両方にトラフィックの非アクティブ状態があると、ＵＥが、いわゆる「アイドル・トラフィック・モード」に移動することが提案されてきた。このモードにおいて、ＵＥは、ＤＰＣＣＨ上での伝送の電力または周波数をいくらか低減することになり、ＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンク・パケット・アクセス）のダウンリンク・データ伝送をサポートするのに使用されるＨＳ−ＤＰＣＣＨ（高速専用物理制御チャネル）を停止することもある。また、ＤＰＣＣＨ上の電力を低減させるには、ＵＥがその電力制御のモードを変更して信頼性を維持することが必要になることがあり、１つのそのような選択肢は、電力制御ビットが繰り返される既存のＤＰＣ（ダウンリンク電力制御）モード１を使用することである。

アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードに移動するときにＵＥが取ることのできる対策は何かについては提案されてきたが、ＵＥがアイドル・トラフィック・モードに置かれるべきであることを、ＵＥとネットワークの両方がどのように通知されることになるかについては、ほとんど注目されてこなかった。

本発明の一実施形態によれば、ＵＥは、アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードに移行し、ネットワークに送信されるメッセージ中にその情報を示そうとすることを自律的に判断する。例えば、ＵＥは、所定量の時間にアップリンクとダウンリンクの両方にトラフィックの不足を検出すると、アイドル・トラフィック・モードに移行することを判断できる。

本発明の第１の実施形態によれば、ＵＥは、ＵＥによってそのアクティブ・セット内のノードＢに通常は連続的に伝送されるアップリンク専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）上でレイヤ１シグナリングを使用することにより、アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードへのＵＥの移行をネットワークに示す。例えば、フィードバック・インジケータ（ＦＢＩ）ビットは、特別なメッセージを構築するのに使用でき、このメッセージは、アイドル・トラフィック・モードへの移行を示し、メッセージを受信するノードＢによってその旨が認識されることになる。

本発明の第２の実施形態によれば、ＵＥは、ＵＥのアクティブ・セットのノードＢにアップリンクＥ−ＤＰＤＣＨ上で送達されるＭＡＣ（媒体アクセス制御）ＰＤＵ（パケット・データ・ユニット）を介してレイヤ２シグナリングを使用することにより、アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードへのＵＥの移行をネットワークに示す。例えば、ＭＡＣ−ｅ ＳＩ（スケジューリング情報）ＰＤＵは、特別なコードワードを受信するノードＢによって認識されるそのコードワードを使用して、アイドル・トラフィック・モードへの移行を示すメッセージを搬送するのに使用され得る。あるいは、例えば、アイドル・トラフィック・モードへの移行を伝達するメッセージは、移行を示すものとしてヘッダ内の特別なビット列が受信側のノードＢによって認識される、ＭＡＣ−ｅヘッダの一部を介して伝達され得る。有利には、レイヤ２シグナリングを使用することは、受信側のノードＢでの誤り検出、ならびに受信側のノードＢによるメッセージの正確な受信といったＵＥへの確認応答を提供する。
同様なレイヤ１またはレイヤ２シグナリングは、アイドル・トラフィック・モードからアクティブ・トラフィック・モードに戻る移行を示すのに使用され得る。

図１を参照すると、ＵＥのアクティブ・セットを含むノードＢ １０２およびノードＢ １０３の両方とソフト・ハンドオフ状況で拡張されたデータ・チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）１０４上でアクティブに通信するＵＥ １０１が示されている。図では別々に示されていないが、上述のようにＥ−ＤＣＨは、Ｅ−ＤＰＤＣＨと、Ｅ−ＤＰＣＣＨとを含む。Ｅ−ＤＣＨ １０４は、ＵＥ １０１によってノードＢ １０２および１０３に別々に伝送されるものとして示されるが、これはノードＢ １０２および１０３両方によって受信されるアップリンク上の１回の伝送である。ノードＢ １０２および１０３にＥ−ＤＣＨ上のＥ−ＤＰＤＣＨおよびＥ−ＤＰＣＣＨを介してアップリンク上で伝送されるフレームは、両方のノードＢによって独立に復号される。ノードＢ １０２およびノードＢ １０３の一方または両方によってＥ−ＤＰＤＣＨフレームが首尾よく復号される場合、こうしたノードＢの１つまたは両方は、ダウンリンク伝送によってＵＥ １０１に肯定確認応答（ＡＣＫ）を送信する。ノードＢ １０２からは、Ｅ−ＨＩＣＨ（拡張されたＨＡＲＱ［ハイブリッド自動再送要求］インジケータ・チャネル）１０５上にＡＣＫがダウンリンクで送信され、ノードＢ １０３からは、Ｅ−ＨＩＣＨ １０６上にＡＣＫがダウンリンクで送信される。ＵＥ １０１からノードＢ １０２およびノードＢ １０３へのＤＰＣＣＨ １０７上の連続的なアップリンク伝送は、各ノードＢにパイロット信号およびフィードバック情報を提供する。この情報は、フィードバック・インジケータ・ビット（ＦＢＩ）と、ノードＢ自体の送信電力をノードＢが増大または低減させるべきであることをノードＢに示すのに使用される送信電力制御ビット（ＴＰＣ）とを含む。常に、１つのみのノードＢ、例としてノードＢ １０２は、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（高速物理ダウンリンク共有チャネル）１０８上で高速データを伝送する。ＵＥ １０１は、この１つのノードＢ １０２に、ダウンリンク・チャネル品質情報（ＣＱＩ）ならびにＨＳ−ＤＰＣＣＨ（高速専用物理制御チャネル）１０９に対してＨＳ−ＰＤＳＣＨ上で受信されたデータの確認応答を伝送する。

拡張されたアップリンク・チャネル上で使用されるアプリケーションの多くは、長い期間非アクティブである。したがって、伝送のすべてがＵＥバッテリ寿命ならびにアップリンク容量の浪費である、連続的なアップリンクＤＰＣＣＨ上の伝送ならびにＨＳ−ＤＰＣＣＨ上のＣＱＩの伝送をいくらか低減させることが望ましい。所定の長さの非アクティブ状態がアップリンクおよびダウンリンク上で検出されると、ＵＥは、アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードに移動し、そこではアップリンクＤＰＣＣＨおよびＨＳ−ＤＰＣＣＨ上の伝送が低減または停止される。

本発明の一実施形態によれば、ＵＥは、アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードに移行することを自律的に判断し、情報が、ネットワークに（すなわち、ＵＥのアクティブ・セットのノードＢに）送信されるメッセージであることを示す。例えば、ＵＥは、ある所定の長さの時間の、ダウンリンクＨＳ−ＰＤＳＣＨチャネルおよびアップリンクＥ−ＤＰＤＣＨチャネル上の非アクティブ状態を検出することにより、アイドル・トラフィック・モードに移行しようとすることを判断できる。

ＵＥがアイドル・トラフィック・モードに移行しているという情報は、このモードにおいて、低減された電力レベルで、または異なるスロット・フォーマットで動作していることがあり、あるいはまったく送信されないこともあるアップリンクＤＰＤＣＨについての情報を適切に復号するために、ＵＥが通信しているすべてのノードＢに必要である。ＵＥは、このモードの間にアップリンクＤＰＤＣＨ上で使用される電力制御モードを変更することを選択できる。例えば、アイドル・トラフィック・モードの間に、ノードＢでの向上したＴＰＣ検出のためにＴＰＣコマンドが連続して３回繰り返される、標準が規定されたダウンリンク電力制御（ＤＰＣ）モード１が使用され得る。

ＵＥは、アイドル・トラフィック・モードに移行していることをいくつかの代替実施形態によってネットワーク（ＵＥのアクティブ・セットにあるノードＢ）に示すことができる。

第１の実施形態によれば、ＵＥは、アップリンク専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）上でレイヤ１シグナリングを使用することにより、アイドル・トラフィック・モードへのＵＥの移行をネットワークに示す。例えば、フィードバック（ＦＢＩ）インジケータ・ビットは、特別なメッセージまたはコードワードを構築するのに使用でき、このメッセージまたはコードワードは、アイドル・トラフィック・モードへの移行を示し、受信側のノードＢによってその旨が認識されることになる。レイヤ１メッセージングは、短遅延（ｓｈｏｒｔ ｌａｔｅｎｃｙ）といった利点を有するが、ＵＥのアクティブ・セットのノードＢのいくつかまたはすべてによる伝送メッセージの誤り検出機構および正確な受信の確認応答の両方がないといった不利点を有する。したがって、ＵＥがアイドル・トラフィック・モードにあることをアクティブ・セットのノードＢのすべてには認識させていないとき、受信の多様性といった利点のいくつかは失われる。また、アイドル・トラフィック・モードのＵＥによってＤＰＣモード１が使用されており、ＵＥがアイドル・トラフィック・モードに移行したことを特定のノードＢが認識していない場合、その認識していないノードＢは、アップリンクＤＰＣＣＨ上でノードＢに送信された、繰り返されたＴＰＣコマンドを誤って解釈し、ダウンリンク電力の大きな揺れ（ｓｗｉｎｇ）をもたらすことになる。

図２は、パイロット・ビット２０１と、トランスポート・フォーマット組合せインジケータ（ＴＦＣＩ）ビット２０２と、フィードバック・インジケータ・ビット（ＦＢＩ）２０３と、送信電力制御（ＴＰＣ）ビット２０４とからなるアップリンクＤＰＣＣＨのスロット構造２００を示す。一定のビット組合せは、アイドル・トラフィック・モードへのＵＥの移行を示すノードＢにアップリンクで送信されるメッセージを形成するために、複数のスロットにわたってＦＢＩビット上で使用され得る。

本発明の第２の実施形態によれば、ＵＥは、アップリンクＥ−ＤＰＤＣＨチャネル上のＵＥのアクティブ・セットのノードＢに送達されるＭＡＣ（媒体アクセス制御）ＰＤＵ（パケット・データ・ユニット）を介してレイヤ２シグナリングを使用することにより、アイドル・トラフィック・モードへのＵＥの移行をネットワークに示す。図３は、ＵＥのアクティブ・セットのノードＢ ３０２および３０３にレイヤ２メッセージングによってアイドル・トラフィック・モードへの移行を通信するＵＥ ３０１を示す。アイドル・モードへの移行のメッセージを搬送するＭＡＣ ＰＤＵは、ＵＥ ３０１のＭＡＣ−ｅプロセッサ３０４から送出され、Ｅ−ＤＰＤＣＨ ３０５を介してノードＢ ３０２および３０３のＭＡＣ−ｅプロセッサ３０６および３０７にそれぞれ送達される。例えば、ＭＡＣ−ｅ ＳＩ（スケジューリング情報）ＰＤＵは、ＭＡＣ−ｅプロセッサ３０６および３０７によって認識される特別なコードワードを使用して、アイドル・トラフィック・モードへのＵＥ ３０１の移行を示すメッセージを搬送するのに使用され得る。あるいは、例えば、アイドル・トラフィック・モードへの移行を伝達するメッセージは、移行を示すものとして受信側のＭＡＣ−ｅプロセッサ３０６および３０７によってヘッダ内の特別なビット列が認識される、ＭＡＣ−ｅヘッダの一部を介して伝達され得る。

有利には、レイヤ２シグナリングを使用することは、受信側のノードＢ ３０２および３０３での誤り検出、ならびに受信側のノードＢによるメッセージの正確な受信といったＵＥ ３０１への確認応答を提供する。ＵＥ ３０１は、ノードＢの確認応答の知識を使用し、アイドル・トラフィック・モードへの移行を示すレイヤ２メッセージを再送し、ＵＥのアクティブ・セットのすべてのノードＢがメッセージを正確に受信することを保証できる。レイヤ２メッセージを含むＭＡＣ ＰＤＵの信頼できる伝送のために、ＵＥ ３０１は、Ｅ−ＤＰＤＣＨ ３０５上でさらなる量の電力を使用し、低遅延（ｌｏｗ ｌａｔｅｎｃｙ）でのノードＢ ３０２および３０３による正確な受信を保証することもできる。

アクティブ・トラフィック・モードからアイドル・トラフィック・モードへの移行を示すためにレイヤ１またはレイヤ２シグナリングを使用する上述の技術は、アイドル・トラフィック・モードからアクティブ・トラフィック・モードへの移行を示すのにも使用され得る。

ＵＭＴＳ標準に合致する実施形態と関連して上述したが、本発明は、例えば、ＥＶＤＯ標準、ＷｉＭＡＸ標準、あるいは適合されてきた、または提案されてきた他の標準、あるいは未だ適合されていない、または提案されていない標準に合致した無線システムとして、移動端末と基地局または同様なデバイスとの間のアップリンクまたはダウンリンク上で高速データ・パケット・チャネルおよび付随する制御チャネルが伝送される他の無線標準に適用することもできる。

ＵＥとそのアクティブ・セットのノードＢとの間のデータ・チャネルおよび制御チャネルを示すＵＭＴＳ標準による無線通信システムのブロック図である。 第１の実施形態によるアイドル・トラフィック・モードに移行しているＵＥのアクティブ・セットのノードＢに示すためにＵＥが使用するアップリンクＤＰＣＣＨのスロット構造を示す図である。 アイドル・トラフィック・モードにＵＥが移行していることをＵＥのアクティブ・セットのノードＢに伝達するために、レイヤ２シグナリングがＵＥによって使用される第２の実施形態を示すブロック図である。

Claims (8)

1. アクティブ・トラフィック・モードとアイドル・トラフィック・モードとの間を移行することを自律的に決定するステップと、
   前記移行することの決定を示すメッセージをアップリンク専用物理制御チャネル上でレイヤ１シグナリングを使用して送信するステップと
   を含み、
   前記メッセージは、前記アップリンク専用物理制御チャネルの複数のスロットで送信されるフィードバック・インジケータＦＢＩビット上の一定の組合せを使用して送信される、
   無線通信システムにおける移動局での方法。
2. 前記アクティブ・トラフィック・モードと前記アイドル・トラフィック・モードとの間を移行する決定が、所定量の時間にわたるアップリンクおよびダウンリンク上のトラフィックのレベルに基づいて判断される、請求項１に記載の方法。
3. 前記専用物理制御チャネルが、ユニバーサル移動体通信システムＵＭＴＳにおけるＤＰＣＣＨである、請求項１に記載の方法。
4. アクティブ・モードとアイドル・モードとの間を移行することを自律的に決定するステップと、
   前記移行することの決定を示すメッセージをアップリンク専用物理データ・チャネル上のレイヤ２シグナリングを使用して送信するステップと
   を含む、無線通信システムにおける移動局での方法。
5. 前記メッセージを含む前記ＭＡＣ ＰＤＵが伝送される電力を増大させるステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 複数のＭＡＣ−ｅ ＳＩ ＰＤＵが、前記メッセージを搬送するのに使用される、請求項４に記載の方法。
7. 複数のＰＤＵにおけるＭＡＣ−ｅヘッダの一部が、前記メッセージを搬送するのに使用される、請求項４に記載の方法。
8. 前記アップリンク専用物理データ・チャネルが、ユニバーサル移動体通信システムＵＭＴＳにおける拡張された専用物理データ・チャネルＥ−ＤＰＤＣＨである、請求項４に記載の方法。

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