JP5146465B2 - アップリンクタイミング回復 - Google Patents

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Description

本発明は、移動無線通信ネットワークの中で動作する移動無線通信デバイス内のアップリンクタイミング回復を制御する方法に関し、また、関連する移動無線通信デバイスに関する。
移動無線通信ネットワーク内で動作する場合、移動無線通信デバイスのユーザ装置(User Equipment:UE)は、ネットワークから届くシグナリングに関して同期した動作を必要とし、またこのことが、提案されているLong Term Evolution(LTE)システム内におけるような一部の実施形態においては、現在のTiming Advance(TA)シグナリングに加え、アップリンク(Uplink:UL)シグナリングが依然として有効であることを必要とする可能性がある。
前述のULタイミング、又は実際に現在のTAが無効(invalid)となった場合、あるいは、ULタイミング及びTAの値が無効になったと疑われるようになったとすると、UEとネットワーク間のいかなる後続にも先立って正しいTA値を確立するために、ULタイミング回復動作が必要である。
より詳細には、特にLTEの例を参照すると、LTE_ACTIVE状態にある時に、UEとeNodeB(eNB)との間で何もデータが転送されなかった長い時間間隔の後で、UEがULタイミングを失う可能性があり、またそのため現在のTAがUEの移動性のために無効(invalid)になってしまう可能性がある。また、インアクティブ期間後又はスリープ期間後のように、UEがeNBに対して送る更なるデータを有している場合には、現在のTAが今でも有効かどうかを判断する必要がある。もし有効性が疑われる場合は、新たな送信に先立ってUEは正しいTAを回復するために、ULタイミング回復動作を実行しなければならない。同様に、インアクティブ期間後にeNBがUEに送るデータを有している場合には、eNBは、UEが依然としてULタイミング値を保持しているかどうかを判断する必要がある。もし値が保持されていなければ、eNBは、UEが正しいTAを回復するためにULタイミング回復動作を起動しなければならない。
最近の3GPPのRAN1及びRAN2会議で提起された一部の提案では、データ転送回復の待ち時間を最小化するために、ULタイミングの定期的な更新を行ってUL同期をLTE_ACTIVE状態の間、維持することを提案している。このような提案は、ULタイミングの定期的な更新が、リアルタイムサービスすなわち遅れに敏感なサービスに対してふさわしいと述べている。このULタイミングの定期的な更新には、eNBがUL−SCHリソースをUEに定期的に割り当てることが必要である。更新レートは、許容された最大TA誤りを伴った、LTE内でサポートされる最速のUE速度に基づいて、計算されるべきである。
しかしながら、VoIPなどのリアルタイムサービスは、一定かつ定期的なデータ転送により、自動的に同期化されたULを維持することができ、従って、このようなシナリオにおいては、ULタイミングの定期的な更新は貴重な無線資源を不必要に失うことになる可能性がある。
更なる既知の提言では、無線リソースの使用を最小化するために、特に非リアルタイムサービスに対して、UEがULタイミングを失うことを許し、転送が回復する時にULタイミングを回復させることが提案されている。これらの提言では、タイマがUE及びeNBの中でセットされる、タイマベースのULタイミング回復が提案されている。タイマが切れると、UEとeNBの両方が、UEのULタイミングが失われたと判断し、現在のTAが無効となる。
当然ながら、ULタイミング回復にはUEとeNBとの間で制御シグナリングが必要であり、これがひいてはシグナリングオーバーヘッド及び転送回復の待ち時間につながるということが理解されるべきである。通常、ULタイミング回復動作は、DL転送回復のための以下の3つのステップを含む。第1に、eNBはL1/L2制御チャネルを介して「UL同期要求」の送信要求を送信する。第2に、UEはUL同期要求を非同期かつ非競合(contention-free)のRACHを通して送信する。第3に、eNBはTA値を返す。
UL転送回復のための動作には次が含まれる。第1に、UEが非同期の競合ベースのRACHを通してUL同期要求を送信する。第2に、eNBが、TAを伴うUL−SCH許可を割り当てする。UEがバッファ状態報告付の自身のC−RNTIを伝える。
実際、タイマベースのULタイミング回復手順は、著しく不都合であるということが理解できる。タイマのためにタイムアウト値を決定する必要があるが、これはUEがLTEがサポートする最高速度で移動するという最悪シナリオを考慮して設定される。例えば、もし0.5μsのTA精度が許される場合、500km/hのUE速度においてはタイムアウト値は0.54sほどに短いこともありうる。現実には、セル内の中のほとんどのUEは実際は500km/hよりもはるかに遅く移動する。このようなタイマベースの回復メカニズムは従って、ULタイミングがまだ有効な間にも多くの回復動作を不必要に実行し、これらの不必要な回復動作が不都合にもシグナリングオーバーヘッドを引き起こし、転送回復の待ち時間を増大させ、無線リソースを消費する。
本発明は、移動無線通信デバイス内のアップリンクタイミング回復を制御する方法であって、このような移動無線通信デバイスに対し、既知のそのような方法とデバイスを超える利点を有する方法を提供する。
本発明の第1の態様に従って、移動無線通信ネットワークの中で動作する移動無線通信デバイス内のアップリンクタイミング回復を制御する方法が提供され、本方法は、アップリンクタイミング回復要求を、移動無線通信デバイスの移動速度に応答するやり方で決定するステップを備える。
このことにより、ULタイミングが失われたかどうかの判定が本質的に速度依存である限りにおいて、本発明は、ULタイミング動作が現在のTiming Advanceが無効であるということに高度の確実性がある時のみに行われ、さらに不必要な回復動作を避けるように且つシグナリングオーバーヘッドを最小化するように実行されることを確実にすることができる。
より好ましくは、携帯端末の速度の測定は、ダウンリンクシグナリング内のタイミングオフセットを測定する方法で実現される。
特定の実施形態においては、移動無線通信デバイスは、前記のタイミングオフセットを特定するために、ダウンリンク基準信号を測定するように整えられている。
いずれ理解されるように、本発明の方法の中では、タイミングオフセットは、タイミングアドバンスの変化を示すものとして取り計らわれる。
本方法は、オフセットの大きさがTiming Advance値の変化の大きさの50%を表わすものとみなされるように整えられ得る。本方法は、上記のタイミングオフセットを閾値と比較するステップをさらに含んでいる。
とりわけ、この閾値の値は、ネットワークからBCH内の移動無線通信デバイスにブロードキャストすることができる。
あるいは、上記の閾値の値は、移動無線通信デバイスにRadio Resource Control(RRC)確立の期間中に配信することができる。
更には、本方法は、移動無線通信デバイスにおけるULタイミング喪失を示す表示(indication)を生成するステップを含むことができる。
ULタイミング喪失を示す表示は、ネットワークに送信することができる。また、ULタイミング喪失を示す表示は、シグナリングフラグを備えてもよい。
一態様においては、本方法は、移動無線通信デバイスがcontinuous reception(RX)モード内にいる間中提供され得る。
同様に、本方法は、移動無線通信デバイスがdiscontinuous reception(DRX)モード内で動作している間中提供され得る。
また、本発明の他の態様に従って、アップリンクタイミング回復を制御するように整えられた手段を含む、移動無線通信ネットワーク内で動作する移動無線通信デバイスが提供され、上記手段は、デバイスの移動速度に応答してアップリンクタイミング回復要求を決定するように整えられている。
この場合にも、ULタイミングが失われたかどうかの判定が本質的に速度依存である限りにおいて、本発明は、不必要な回復動作を避け且つシグナリングオーバーヘッドを最小化するように実行されることを確実にすることができる。
好ましくは、デバイスは、このデバイスの速度の測定が、ダウンリンクシグナリング内のタイミングオフセットを測定する方法で実現され得るように用意される。
移動無線通信デバイスは、前記のタイミングオフセットを特定するために、ダウンリンク基準信号を測定するように整えられ得る。
上述の本発明の方法と同様に、タイミングオフセットは、timing advanceの変化を表す表示として働く。
デバイスは、さらに上記のタイミングオフセットを閾値と比較するように整えられている。
とりわけ、移動無線通信デバイスは、BCHの中で閾値の値を受信するように整えられうる。
代替策としては、デバイスは、Radio Resource Control(RRC)確立の間に閾値の値を受信するように準備される。
デバイスはさらに、ULタイミング喪失の表示を提供するように整えられることができ、この表示は、ネットワークに送信されるシグナリングフラグを備えても良い。
従って、本発明は、UEがインアクティブ期間又はスリープ期間後のULタイミングの有効性を判断する新たな技術を提供することができる。上記の判断は、UEが連続的なRXモード中に定期的に又はDRXモード中に目覚めしだい検出するDL RS1(downlink reference signal 1)のタイミングオフセットを測定することに基づいている。ある時間間隔にわたって、DL RS1のタイミングオフセットはUEの移動によってほとんど起こり、その大きさはUEの速度に依存する。UEの移動により起こったDL RS1のタイミングオフセットは、大きさでは、TA値の変化の半分と考えられる。UEの移動により起こったDL RS1のタイミングオフセットが、大きさでは、TA値の変化の半分と考えられる場合。タイミングオフセットDL RS1が十分に大きいと判断された場合、すなわち、閾値を超えた場合、UEはULタイミングが失われたと判断する。
ULタイミングの上述の喪失を表示するために、その後フラグがセットされ、eNBに送信される。言及したように、本発明は、UE速度の応答してULタイミング喪失の判断を間接的に提供することに有利に関連している。ULタイミング回復は、そのときだけに、いかなる新規のデータ送信にも先立って実行される必要がある。ULタイミング喪失の判断は、測定されたDL RS1のタイミングオフセットに基づいて行われうる。何故なら、このタイミングオフセットは、本質的にUEの速度に依存するからである。このことが、現在のTAが無効になった場合にのみにULタイミング回復動作が実行されることを確実なものとする。
本発明は、この後でさらに、添付の図面を参照して、単に例として説明される。
図1は、本発明の一実施形態に従って用いられるダウンリンク基準信号の送受信を示す相対的タイミング図である。
図2は、現行技術におけるULタイミング回復と本発明の一実施形態におけるULタイミング回復の比較のタイミング図である。
図3は、不連続な受信モードの中で動作する移動無線通信デバイス内で実行される場合の、本発明の一実施形態を示すシグナリング図である。
図4は、図3と同様のシグナリング図であるが、連続的な受信モードの中で動作する移動無線通信デバイス内で実行される場合の、本発明の一実施形態を示す。
まず図1を見ると、タイムインスタンス(time instance)T1及びT2を備えるタイミング図が示されており、これらの時点においてダウンリンク基準信号10がLTEネットワークのeNodeBからUEデバイスに送信され、UEデバイスでダウンリンク基準信号12として受信される。時点T1は、UEがネットワークからTAを受信する時である。
図示したように、送信されるダウンリンク基準信号10の中には、矢印Aで示されるサイズのサブフレーム(sub-frame)により分離された一連の基準信号ブロック14、16、18が存在する。
同じ基準信号ブロックとサブフレームが、受信されたシグナリング12内の基準信号ブロック14'、18'により示されるようにUEにて受信される。
しかしながら、UEで基準信号ブロック18'の受信のタイミングの時点T2において、矢印tにより示されるタイミングオフセット値が図1で示すように持ち込まれる。
LTEにおいては、UEは定期的にDL RS(downlink reference signals)を、連続RXモード内のDLチャネル推定(DL channel estimation)及びChannel Quality Indication(CQI)報告等のために測定する。UEの活動レベルが低下すると、eNBは、電力消費性能の改善のためにUEをDRXモードにする。LTE_ACTIVE DRXモードにおいては、UEは各DRX期間の最後に目を覚まし、DLタイミング更新、チャネル推定、CQI報告のためにDL RSを測定する。
DL RS1の簡単な測定の結果として、UEは、図1に示すようにDLタイミングオフセットを検出する。ある時間の長さにわたって、DL RS1のタイミングオフセットはUEの移動によって一般に起こり、その大きさはUEの速度に依存する。UEの速度が大きいければ大きいほど、RS1のタイミングオフセットは大きい。UEの移動により生じるRS1のタイミングオフセットは、もし、異なる周波数帯域により生ずるULとDLとの間の軽微な遅延分散の差が無視できると考えられる場合は、大きさは実際のTAの変化の半分である。RS1のタイミングオフセットが閾値を超えるほどに大きいと判断される場合は、UEは、自身がULタイミングを失っており、eNBから最後に受信したTAは無効になったと判定する。そして、ULタイミング喪失を示すフラグが設定され、eNBに送信される。その後、いかなるデータ転送にも先立って、ULタイミング回復が実行される必要がある。
特定の例では、もしUEの移動によってのみ起こされた正しいタイミングオフセットが検出可能な場合は、上述の閾値として、許容されるTA精度の半分を用いることができる。もちろん、もし、タイミングオフセットの測定が不可避的にある誤差を含む場合には、許容されるTA精度の半分未満の値が用いられることもありうる。より詳細には、もし例としてTA精度を0.5μsと仮定し、且つ対応する一方向伝播距離変化(one-way propagation distance variation)が75mだと仮定すると、異なる速度で移動している別々のUEがこの距離限界を超えて移動するには、異なる長さの時間がかかることになる。例えば、UEは、500km/hの速度では0.5s、120km/hの速度では2.3s、50km/hの速度では5.4sかかる。オフセット及びこのTAの妥当性の判断は、速度依存となる。
従って、いずれ理解されるように、本発明は、UEが機能するためにいかなる特定の追加の測定を行うことを必要としない。何故なら、本発明は、RS1のタイミングオフセットを得るために単純に既存の測定を用いることができるからである。従って、本発明は、追加の運用費用なしで、不必要な回復動作の全てを取り除き、シグナリングオーバーヘッドを最小化する利益を提供することができる。
さらに、提案される方法は、RS1タイミングオフセットの測定の不正確さ(これは、遅延分散プロファイルの突然の変化により起こるかもしれない)と、RS1タイミングオフセットとTAの50%変化との間の差分(これは、ULチャネル及びDLチャネルが、異なる周波数帯域においてわずかに異なる遅延分散プロファイルとなる可能性があることから発生するかもしれない)を大幅に許容することができる。例えば、もし測定されたRSIタイミングオフセットが、実際のTAの変化を反映する役目を果たしつつ例えば+/−20%の誤差をもっていたとすると、本発明を適切に用いるためには閾値を許容TA精度の半分のT/2からTp/2×(1+0.2)へと低減することが単に必要になるだけである。
ここで図2を参照すると、ネットワーク内のeNBの中にバッファリングされたデータブロックがULタイミング回復に関連して処理されるやり方についての、比較のタイミング図が提供されており、現在の技術の例と本発明の例との両方に関して比較されている。
図2の中には、複数のバッファリングされたデータブロック20〜28と、一連の不連続受信期間DRXが示されており、各DRXは長さ1sである。
現在知られているタイマベースのULタイマ回復処理を用いるUL回復パターン30をまず見てみると5つの個別のULタイマ回復インスタンス32〜40が示されているが、一方で、本発明を具現する処理42の中では、そのようなインスタンスはたった2つ(インスタンス44、46)しか必要とされないということがいずれ理解されるであろう。さらに以下で説明するように、このことは、データブロック22、24、26が、現在生じているTA値が有効を維持していることから、ULタイミング回復を必要とせずに転送を完了することによって起こる。
図2の中では、LTE_ACTIVE DRXモードにあるUEを用いたウエブサイト閲覧サービス(web-browsing service)は、この例示に対する根拠を備えている。ウエブサイト閲覧サービスにおいて設定されるDRX期間に対しては、1〜数秒の間の値が用いられそうである(通常もっと長い沈黙期間が存在するものの)。もし、0.5μsのTA精度が許容され、DRX期間が1sに設定されるとすると、DRX期間の終わりに生起するそれぞれの新規の送信は、タイマベースの方法30においては、どんなにUEがゆっくりと移動しているとしてもULタイミング回復動作を必要とする。図示した本発明の実施形態42では、もしUEが幹線道路や高速道路で経験される速度(例えば、120km/h)で移動しているとしても、2つのDRXの終わりでの新規送信のみが回復動作を必要とする。
ここで図3を参照すると、LTE_ACTIVE非連続受信モードで動作する場合の、eNB48と、関連するUE50との間のシグナリングに関して、本発明の実装を説明する役目をするシグナリング図が提供される。
加えて、現在のTA値はeNB48からUE50へL1/2シグナリング52を手段として提供される。UE50の中では、これがステップ54において、ステップ56でULタイミング喪失を表示するいかなる先行するフラグをもリセットすることに役立つ。
UE50は次に、ある不連続受信期間DRXに対して、自身の不連続受信モードの中で、ULタイミング喪失が発生したかどうかの判断(ステップ58)を続ける。
図3から分かるように、後続の判断ステップ58'、58"が同様に示されており、更なる不連続受信期間DRXにより分離されている。
判断ブロック58のみが詳細に表示されており、そこでは、第1のステップ60が、ダウンリンク基準信号DL RS1の測定及びその信号の中に何らかのドリフトが起こっているかどうかについての関連する判断に由来するということが理解されるであろう。
ステップ62では、ULタイミング喪失フラグがすでにセットされているかどうかが判断される。ステップ62での判断が、フラグがリセットされていることを示していると仮定すると、手順は、ステップ64へと続き、オフセット値tが、このオフセット値tと前述のDL RS1信号内のドリフトとの組み合わせに相当するかどうかが判断される。
その後ステップ66で、オフセット値tが既定の閾値よりも大きいかどうかが判断される。
もしステップ66で、オフセット値tが閾値よりも大きいということが分かった場合には、UE50は、ステップ68でULタイミング喪失を示すフラグをセットするように整えられており、このフラグは続いて非同期RACHシグナリング70を介してeNodeB48に通知され得る。
判断ブロック58の残りについては、もしステップ62においてULタイミングフラグが既にセットされていると判断される場合、及びステップ66でオフセット値が閾値未満であると判断される場合は、手順は、経路72を通りその後次の不連続受信DRX期間へと続く。
ステップ74で送信が再開される時、ULタイミング回復が、シグナリング70の中のフラグによりあらかじめ要求されているように実行される。
最後に図4を参照すると、eNodeB48とUE50との間の更なるシグナリングが説明されており、これがここでも現在のtiming advance値をeNodeB48からUE50へのレイヤ1/2シグナリング76を通して提供することで開始となる。図4は、連続受信モードにおけるUE50の動作を示している。
図3の例示と同様に、本インプリメンテーションにおいては、ステップ78でオフセット値tをリセットする最初のステップ続き、次にULタイミング喪失フラグをステップ80でリセットする。
次に、定期的な判断(ステップ82でその1つが示される)が実行され、この中で、測定された信号オフセットがUE50の移動の特定の速度らしいものを表す役目を果たしているかどうかが判断される。この測定は、DL RS1信号の一般の測定と同じ時間に定期的に実行することができる。
判断ブロック82内では、任意の信号ドリフトの測定と併せてDL RS1信号がステップ84で測定され、またステップ86にて、ULタイミング喪失フラグが既にセットされたかどうかが判断される。
ステップ86でフラグが現在リセットされていると判断したと仮定すると、手順は、オフセット値tが、このオフセット値tと前述のDL RS1信号内のドリフトとの組み合わせに相当するかどうかを特定するためにステップ88へと続く。
手順は次に、ステップ90へと続き、ここで、オフセット値tが既定の閾値よりも大きいかどうかが判断され、もしそうなら、ステップ92において、タイミング喪失を示すフラグがセットされ、非同期RACHシグナリング94を介してeNodeB48に送信される。
従ってこの場合も、もしステップ86においてULタイミング喪失フラグが既にセットされていると判断される場合、あるいはステップ90でオフセット値tが閾値未満であると判断される場合は、手順は、経路96を通り次のDL RS1測定の実行へと続く。
ステップ98に示すように、送信がまもなく再開となった場合には、且つ、ブロック82内で示す処理がULタイミングが失われことを示す場合には、要求に応じてULタイミング回復を実行し、続いて所要の送信を実行することができる。
前と同様に、DLタイミングオフセットは、現在のTAの有効性を判定するために、従って、UEが不活性期間の後にULタイミングを失ったかどうかを判定するために用いられる。DLタイミングオフセットは、UEの移動により生じるUEの伝播距離の変化に対応し、従って、前述のように、ULタイミングの提案されている判定は、本質的にUE速度依存である。

Claims (17)

  1. 移動無線通信ネットワークの中で動作する移動無線通信デバイス内のアップリンクタイミング回復を制御する方法であって、アップリンクタイミング回復要求を行うか否かを、移動無線通信デバイスの移動の速度が閾値を超える場合に決定するステップを含む、方法。
  2. 前記移動無線通信デバイスの前記速度の前記決定は、ダウンリンクシグナリング内のタイミングオフセットの測定を通して実現される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記タイミングオフセットを特定するために、ダウンリンク基準信号を測定するステップを含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記タイミングオフセットは、timing advanceの変化を表す表示として働く、請求項3に記載の方法。
  5. 前記タイミングオフセットは、timing advanceの変化の大きさの50%に相当すると見なされる、請求項4に記載の方法。
  6. 前記タイミングオフセットを閾値と比較するステップを更に含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記閾値は、前記移動無線通信ネットワークからBCH内の前記移動無線通信デバイスにブロードキャストされる、請求項6に記載の方法。
  8. 前記閾値は、前記移動無線通信デバイスにRadio Resource Control確立の間に配信される、請求項6に記載の方法。
  9. 前記移動無線通信デバイスにおいて、ULタイミング喪失の表示を生成するステップを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記表示はシグナリングフラグを含む、請求項9に記載の方法。
  11. 前記移動無線通信デバイスが連続受信モードの中にある間に提供される、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記移動無線通信デバイスが不連続受信モードの中にある間に提供される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  13. 移動無線通信ネットワーク内で動作する移動無線通信デバイスであって、アップリンクタイミング回復を制御する様に整えられた手段を含み、前記手段は、前記デバイスの移動速度が閾値を超える場合に、アップリンクタイミング回復要求を行うか否かを決定するように整えられている、デバイス。
  14. ダウンリンクシグナリング内のタイミングオフセットの測定を通して前記移動無線通信デバイスの前記速度を決定するように整えられた、請求項13に記載の移動無線通信デバイス。
  15. 前記タイミングオフセットを特定するために、ダウンリンク基準信号を測定するように整えられた、請求項14に記載の移動無線通信デバイス。
  16. 前記タイミングオフセットを閾値と比較するように整えられた、請求項14もしくは15に記載の移動無線通信デバイス。
  17. 前記移動無線通信デバイスにおいて、ULタイミグ喪失の表示を生成するように整えられた、請求項13〜16のいずれか1つに記載の移動無線通信デバイス。
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