JP5185933B2 - Ｅ−ｕｔｒａｎにおける呼出の方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は通信システムの方法及び装置に関し、特に、可変バンド幅シナリオにおける呼出送信の方法及び装置に関する。

例えば、ＵＭＴＳ地上無線アクセス網（ＵＴＲＡＮ）などの現在のシステムでは、ユーザ機器（ＵＥ）の受信バンド幅は、セル送信バンド幅と同じである。しかし、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（発展型ＵＴＲＡＮ）では、システムは可変バンド幅を用いることができる。また、ユーザ機器が利用する最小バンド幅は、ネットワークバンド幅より狭くてもよい。例えば、将来リリースされるＥ−ＵＴＲＡＮの典型的な事例は、３０ＭＨｚまたは４０ＭＨｚのセル送信バンド幅を備えるシステムで動作する２０ＭＨｚのユーザ機器であろう。Ｅ−ＵＴＲＡＮのさらにもう１つの重要な側面は、セル当たり非常に多数のアクティブモード及びアイドルモードのユーザを収容する潜在性があることである。これは、部分的には適用可能な広いバンド幅（１０ＭＨｚ及び２０ＭＨｚの場合）により、また部分的にはパケット指向の設計によるためである。従って、セル当たり呼出メッセージ数は、例えば、ＵＴＲＡＮシステムやＧＥＲＡＮシステムなどの以前の無線アクセスネットワークと比べてはるかに大きいことがと想像され、その結果、Ｅ−ＵＴＲＡＮにおける呼出は、他のシステムより多くの資源を消費するかもしれない。

アイドルモードにおけるＵＥ手順及び接続モードにおけるセル再選択手順（UE procedures in idle mode and procedures for cell reselection in connnected mode）、３ＧＰＰ ＴＳ２５．３０４、第３世代パートナシッププロジェクト 無線資源制御プロトコル技術仕様書（Radio Resource Control Protocol Specifications）、３ＧＰＰ ＴＳ２５．３３１、第３世代パートナシッププロジェクト

Ｅ−ＵＴＲＡＮでは、アイドルモード状態のユーザ機器には無線資源を割り当てないので、ＲＲＣ接続は維持されない（例えば、非特許文献１と非特許文献２とを参照）。それ故、ユーザ機器は、呼出通知の助けを借りて着信呼について通信を受ける。着信呼の場合には、ネットワークはユーザ機器を呼出すことができ、これにより、明確に定義された時期だけ、即ち、ＤＲＸサイクルにつき１度だけ、その情報が呼に関係する。このことは、ユーザ機器がＤＲＸサイクル当たり１度の呼出通知を監視する必要があることを示唆している。Ｅ−ＵＴＲＡＮがパケット交換技術を全面的に採用しているので、パケットの到着（即ち、着信呼）がバースト的なので、Ｅ−ＵＴＲＡＮでは効率的な呼出メカニズムを必要とする。

現在の解決策によれば、その呼出は、送信バンド幅の中央で送信される。この解決策は、セル送信バンド幅と同じバンド幅を有するユーザ機器ではうまく機能する。しかしながら、あるＥ−ＵＴＲＡＮシナリオでは、ユーザ機器のバンド幅がネットワークバンド幅より狭い。このようなシナリオに対しては、ユーザ機器は、呼出を聴取する必要があるたびに、その受信器を再同調させなければならない。また、現在の解決策は、ネットワークの観点からは資源割り当てに関して柔軟性に劣る結果にもなる。

従って、ユーザ機器のバンド幅がネットワークのバンド幅より狭く、ユーザ機器が周波数領域の限られた位置だけを使えるシナリオでも適用可能な呼出に関する資源の動的割り当てを実現することが課題である。

それ故、本発明の基本的な思想は、セル送信バンド幅より狭いバンド幅で動作するユーザ機器における方法と構成とを実現することであり、その方法は、周波数領域におけるその呼出位置をネットワークに通知する工程と、ユーザ機器の受信バンド幅内でネットワークから呼出情報または適切なメッセージを受信する工程と、そのネットワークから指示されたなら、セル送信バンド幅内でその呼出位置を変更する工程とを有する。その方法は、セルに関して周波数領域におけるユーザ機器の均等な分配を確実にするために、ネットワークから同報されるセル送信バンド幅内で可能な異なる呼出位置の選択確率を受信し適用する工程もさらに有してもよい。

本発明を第２の側面から見れば、ネットワークユニットに対する方法も提供される。この方法は、ユーザ機器がアイドルモードかまたはアクティビティが低い他の状態のとき、呼出を受信するために周波数領域の特定の位置にユーザ機器を位置付けする工程を有する。

本発明を第３の側面と第４の側面とから見れば、上記の第１の側面と第２の側面からの方法をそれぞれ実行するために、ユーザ機器とネットワークユニットが提供される。

本発明は、セル送信バンド幅内の周波数領域におけるユーザ機器の呼出位置の均等な分配を確実にするという利点がある。

本発明のさらなる利点は、呼出通知と呼出メッセージの複数のコピーを送信する必要を防止することにより、資源の効率的な使用を確実にすることである。

本発明のより良い理解のため、そして、本発明がどのように実行されて効果を達成するかをよりはっきりと示すために、例として、以下の添付図面が参照される。

セルラ無線通信ネットワークを示す図である。 ４０ＭＨｚのセル送信バンド幅内の２０ＭＨｚのＵＥの周波数領域におけるロケーションの例を示す図である。 ４０ＭＨｚのセル送信バンド幅における２０ＭＨｚのＵＥの呼出の例を示す図である。 セルバンド幅内のＵＥ位置の通知とネゴシエーションのためのシグナリングを示す図である。

図１は、セルラ無線通信ネットワーク１０を示す。ネットワーク１０は、複数のネットワークユニット２０を有し、各ネットワークユニット２０は、ネットワーク１０内の別々のセルに送信する。ネットワークユニット２０は、以下の説明では基地局として言及される。各セル内では、ユーザ機器（ＵＥ）３０が、各ネットワークユニット２０からの送信を受信する。各ネットワークユニット２０は、ネットワーク１０の動作を制御するコアネットワーク（ＣＮ）４０から情報を受信する。

本発明は、セル送信バンド幅より狭いバンド幅を有するユーザ機器への呼出通知と呼出メッセージのスケジューリングに関する。ユーザ機器は、周波数領域の限られた位置の中の１つの位置に位置付けされるものとする。以下の説明で使用する非限定的な例では、Ｅ−ＵＴＲＡＮにおけるＵＥの最小バンド幅容量は２０ＭＨｚであり、将来の最大セルバンド幅は２０ＭＨｚを超えるだろう。従って、一例として、Ｅ−ＵＴＲＡＮにおける４０ＭＨｚのセルバンド幅内の２０ＭＨｚのユーザ機器は、限られた数の位置（例えば、２〜３個の位置）に置かれるものとする。このために、ユーザ機器は、セル内の周波数領域の特定の位置にその受信器を同調させる。図２は、周波数領域の２つの異なる位置である下部（左）２０ＭＨｚと上部（右）２０ＭＨｚのどちらかに同調している２０ＭＨｚのＵＥの一例を示す。

呼出送信に関しては、呼出表示も呼出メッセージも、複製されることなくＵＥ受信バンド幅内で送信される（その呼出は、ＵＥ受信バンド幅内であれば、周波数領域のどの位置で送信されてもよい）。ユーザ機器はその受信バンド幅内で呼出されるので、ユーザ機器がその受信器を再同調させる必要は防止される。図３は、２つのＵＥ位置がある場合の呼出送信を示す。

代替案として、その呼出が複製されるか、または２つを超えるＵＥ位置で複数の呼出が送信されるなら、ユーザ機器は、その位置にかかわらずその受信器の再同調の必要なしに、呼出の受信が可能になるであろう。上記の解決策が有効に作用するのを可能にするためには、ネットワークは、ＵＥバンド幅より広いセル送信バンド幅内でユーザ機器の現在の呼出位置を知っている必要がある。最初の段階で、ユーザ機器は、ある呼出位置に位置している必要がある。

次に、非限定的な実施例を用いて、ユーザ機器の位置を設定する幾つかの実施例を開示する。

周波数領域でユーザ機器の位置を設定する一実施例によれば、例えば、確率的規則やハッシュベースの規則などの特定の位置付け規則が適用される。

１）例えば、確率的規則が適用されるとき、ユーザ機器は、各位置に関係するある確率を使用して可能な位置の数Ｎの中からその呼出位置を選択する。このようにして、位置付けインデックスｋ∈［０，１，…，Ｎ−１］で示される位置は、確率Ｐ_kでユーザ機器によって選択される。特別な場合では、全位置の確率が同じ、即ち、Ｐ₀＝Ｐ₁＝……Ｐ_N-1＝１／Ｎである。２つのＵＥ位置がある場合には、上記の特別な場合は、統計的にユーザ機器の半分がスペクトラムの下半分にその位置が設定され、ユーザ機器の半分がスペクトラムの上半分にその位置が設定されることを示唆するであろう。

２）考えられる別の位置付け規則は、適切なハッシュ関数に基づいたハッシュ規則である。この規則では、ユーザ機器は、自装置のアイデンティティ（ＩＤ）に従って周波数領域で位置決めがなされる。この場合、ＵＥ識別子のハッシングにより、ＵＥアイデンティティを利用可能な位置の１つにマッピングする。ハッシュ関数の簡単な一例は、モジュロ演算であり、それによって、ユーザ機器はＵＥ固有の識別子（ＵＥ＿ＩＤ）に従って周波数領域で位置が設定される。例えば、ユーザ機器は、可能なＮ個の位置の数から、ｋ＝（ＵＥ＿ＩＤ）ｍｏｄ Ｎという演算を用いることにより、その位置付けインデックｋを導出することができる。ＵＥ固有の識別子は、例えば、ＩＭＳＩであるが、明確に定義された別のＵＥ固有のアイデンティティのいずれかも使用できる。

別のハッシュベースの規則では、ＵＥアイデンティティのグループが呼出位置にマッピングされる。ＵＥアイデンティティが呼出グループに（例えば、３２ビットＵＥ＿ＩＤから１２ビット呼出グループＩＤに）ハッシュされてもよく、次いで、その呼出グループは、利用可能な呼出位置にわたって確定的に分配される。

周波数領域でユーザ機器の位置を設定する別の実施例によれば、ＵＥの位置決めは、ＵＥベースの選択、即ち、ユーザ機器自体が独自に特定の位置に定めるか、または、ネットワークベースの選択かのどちらかで実行されてもよい。呼出は一定量の資源を消費するので、アイドルモードのユーザ機器、即ち、呼出を聴取しているユーザ機器を、周波数領域の様々な位置内で均一に分配させることには益がある。ネットワークは無線資源の状況を十分に認識しており、それ故に、ユーザ機器自体が同調させることになっている好適な呼出位置を（同報チャネルで送信される）システム情報において通知できる。システム情報の中で送信される情報の種類に応じて、このメカニズムを実現することが可能な様々な手法があり、その中から２つの非限定的な実施例を次に開示する。

１）明確に定義された位置：同報情報が、ＵＥアイデンティティの範囲またはＵＥアイデンティティのグループと呼出位置との関係を有していてもよい。異なる呼出位置に割り当てられるＵＥグループが、そのグループのアイデンティティ、サブスクリプション、意図されたサービス、または他のいずれかの適切な判断基準を用いて決定される。

２）同報選択確率：システム情報は、異なる呼出位置に対する選択確率を有していてもよい。その確率は、異なる場所の無線資源の使用状況によって動的に変更することができる。この方法は柔軟性を増し加える。例えば、必要とあれば、アクセス確率を変えることによって、不均一なＵＥの分布も実現できる。この意味することは、ユーザ機器が、資源使用の視点から最適な呼出位置に自動的に設定されることである。このようにして、この方法により、呼出の時点での資源のボトルネックを予防することが可能になる。

周波数帯でのユーザ機器に対する呼出位置を取り出した後、呼出位置をレポートする必要がある。（アイドルモードの）ユーザ機器は、例えば、上記の方法のいずれかを使用して、適切な呼出位置を選択する。続いて、使用した位置選択方法にもよるが（ハッシュベースの規則は除いて）、ユーザ機器はその呼出位置をネットワークにレポートする。これが必要なのは、ネットワークが呼出を送信可能となる前に、ユーザ機器が現在滞留している周波数位置を知る必要があるからである。ユーザ機器は、例えば、位置管理メッセージ（例えば、トラッキングエリア更新、セル更新等）で、その呼出位置を通知することができる。そのメッセージは、例えば、２^M個の位置をレポートするためにＭビットのメッセージを用いるなどにより、呼出位置のアイデンティティから成り立っているだけでよい。しかしながら、ユーザ機器がカバレッジ領域内で移動することができ、それ故、新しいセルに留まってもよいことに気付く必要がある。ユーザ機器は、少なくとも同じトラッキングエリアの中では同じ呼出位置を維持するのが好ましい。しかしながら、セルバンド幅内でユーザ機器の呼出位置が以前のセルと比較して新しいセルで異なる場合は、ユーザ機器は、その新しい位置をネットワークに再び通知するものとする。それに応えて、ネットワークは、ユーザ機器が同調される周波数領域の新しい呼出位置に、呼出メッセージに加えて呼出表示も送信するものとする。これは、特定の呼出位置にあるユーザ機器は、グループアイデンティティが呼出関連情報をアドレスするために使用される場合、同じグループアイデンティティを割り当てられてもよいことを意味する。そのネットワークはまた、その呼出位置を変更するようにユーザ機器に自由に指示することもできる。このことは、例えば、トラッキングエリア更新確認、セル更新確認等の位置管理メッセージの中でユーザ機器に要求を送信することにより行うことができる。プロトコル動作の全体を図４に示す。この図では、アイドルモードまたはアクティビティの低い何らかの状態にあるユーザ機器は、ノードＢからＵＥ位置関連情報を有する同報メッセージ３１を受信する。ユーザ機器は、セル送信バンド幅内でその呼出位置を選択し３２、例えば、位置管理メッセージ３３の中で呼出位置ＩＤをレポートする。ネットワークは呼出グループＩＤを割り当て３４、位置管理メッセージ３５の中で、ユーザ機器にその呼出位置を再同調させるように要求してもよい。

事前に定義された規則の主な利点は、コアネットワーク、例えば、Ｅ−ＵＴＲＡＮのアクセスゲートウェイなどが、ユーザ機器をどこで呼出すのかを基地局に知らせる必要がない点である。基地局にユーザ機器のアイデンティティを知らせれば既に十分である。もし基地局に特定の“規則”が与えられているなら、基地局は、ユーザ機器が周波数領域のどの呼出位置に居るかを自局で計算することができる。この場合、基地局は、その特定のユーザ機器に対して特定の呼出位置で呼出を送信するだろう。

適用される“規則”は、ユーザ機器にハードコードされないで、ユーザ機器がネットワークにアタッチするときに提供されるほうが好ましいはずである。これにより、例えば、悪い特性を有することがわかったハッシュ関数の更新を簡単にするなどの、ネットワーク制御による規則の使用の利点を活かすことが可能になる。第２に、前述のように、これはまた、無線資源のより柔軟で効率的な取り扱いも提供する。

上記の実施例は主に４０ＭＨｚのセル送信バンド幅と２０ＭＨｚのＵＥバンド幅に注目したものであるが、そのＵＥバンド幅がセル送信バンド幅より狭い限り、どんな範囲のバンド幅や周波数にも本発明が等しく適用可能であることは、当業者には認識されるであろう。一例は、３０ＭＨｚのバンド幅を有するセルで動作する２０ＭＨｚバンド幅のＵＥの例である。

なお、上記の実施例は本発明を限定するものではなくむしろ例示的に説明しており、当業者であれば添付の請求の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施例を設計することが可能であろう。用語“有する（comprising）”は請求項に挙げられている要素や工程以外の要素や工程の存在を排除するものではなく、“１つ（a或はan）”は複数を排除するものでなく、単一のプロセッサまたは他のユニットは請求項で述べられた幾つかのユニットの機能を実行してもよい。請求項の中の参照符号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されないものとする。

Claims (36)

1. セルラ無線通信ネットワークにおいて、ネットワークバンド幅よりも狭いバンド幅で動作するユーザ機器において使用する方法であって、
   前記ユーザ機器がアイドルモード或はアクティビティが低い他の状態にあるとき、
   周波数領域における前記ユーザ機器の呼出位置を選択する工程と、
   前記ネットワークから、前記ユーザ機器の受信バンド幅内で呼出情報またはメッセージを受信する工程と、
   前記ネットワークから指示されたなら、前記ネットワークバンド幅内で前記ユーザ機器の前記呼出位置を変更する工程とを有し、
   前記呼出位置は、前記ネットワークがページングインジケータを送信すべき位置を表示することを特徴とする方法。
2. 前記ユーザ機器は、１つ以上の予め定義された規則の助けにより、前記ネットワークバンド幅内で、前記周波数領域における呼出位置を選択することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ユーザ機器は、各位置に関する予め定義された確率に従って前記呼出位置を選択することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ユーザ機器は、適当なハッシュ関数に従って前記呼出位置を選択することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記ユーザ機器のアイデンティティは前記周波数領域における利用可能な呼出位置の１つへとハッシュされることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ユーザ機器のアイデンティティは呼出グループへとハッシュされ、次いで、異なる呼出位置に割当てられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記ユーザ機器は、受信した同報情報に従って、前記ネットワークバンド幅内で前記周波数領域における前記呼出位置を選択することを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記同報情報は、前記ユーザ機器がランダムに前記呼出位置を選択することができるアクセス確率を有していることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記ユーザ機器は、明確に定義された位置に従って前記呼出位置を選択することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記ユーザ機器は初期セル選択の後のロケーション管理の間に、前記ネットワークに対して前記呼出位置をレポートすることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記ユーザ機器はセルの再選択の後のロケーション管理の間に、前記ネットワークに対して前記呼出位置をレポートすることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
12. 前記ユーザ機器は、前記ネットワークにより、前記呼出位置を周期的に変更するように要求される、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記ユーザ機器は、ロケーション管理の間に、前記ネットワークにより、前記呼出位置を周期的に変更するように要求される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. ネットワークユニットにおいて、ネットワークバンド幅よりも狭いバンド幅で動作する１つ以上のユーザ機器を含むセルラ無線通信ネットワークのユーザ機器ごとに異なる周波数領域における呼出位置を割り当てる方法であって、
    アイドルモード或はアクティビティが低い他の状態において呼出を受信するための周波数領域における特定の位置にユーザ機器を位置付けする工程を有し、
    前記呼出位置は、前記ネットワークがページングインジケータを送信すべき位置を表示することを特徴とする方法。
15. 前記ネットワークバンド幅内で複数のユーザ機器をランダムに可能性のある異なる呼出位置に分配するために選択確率を同報する工程をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記ユーザ機器の均等な分配が、前記周波数領域における異なる呼出位置において達成されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 無線資源が全ての呼出位置において最適に利用され、
    前記ネットワークバンド幅内でのユーザ機器の呼出位置の前記周波数領域における均等な分配により、十分な無線資源が全ての呼出位置において利用可能にされることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記ネットワークユニットは、前記ネットワークバンド幅内で前記ユーザ機器の位置を周期的に再割当てすることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
19. 前記ネットワークユニットは、ロケーション管理の間に、前記ネットワークバンド幅内で前記ユーザ機器の位置を周期的に再割当てすることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. セルラ無線通信ネットワークにおいて使用され、ネットワークバンド幅よりも狭いバンド幅で動作するユーザ機器であって、
    前記ユーザ機器は、
    周波数領域における前記ユーザ機器の呼出位置を選択し、
    前記ネットワークから、前記ユーザ機器の受信バンド幅内で呼出情報またはメッセージを受信し、
    前記ネットワークから指示されたなら、前記ネットワークバンド幅内で前記ユーザ機器の前記呼出位置を変更するように適合され、
    前記呼出位置は、前記ネットワークがページングインジケータを送信すべき位置を表示することを特徴とするユーザ機器。
21. １つ以上の予め定義された規則の助けにより、前記ネットワークバンド幅内で、前記周波数領域における呼出位置を選択するように適合されることを特徴とする請求項２０に記載のユーザ機器。
22. 各位置に関する予め定義された確率に従って前記呼出位置を選択するように適合されることを特徴とする請求項２１に記載のユーザ機器。
23. 適当なハッシュ関数に従って前記呼出位置を選択するように適合されることを特徴とする請求項２１に記載のユーザ機器。
24. 前記ユーザ機器のアイデンティティは前記周波数領域における利用可能な呼出位置の１つへとハッシュされることを特徴とする請求項２３に記載のユーザ機器。
25. 前記ユーザ機器のアイデンティティは呼出グループへとハッシュされ、次いで、異なる呼出位置に割当てられることを特徴とする請求項２３に記載のユーザ機器。
26. 受信した同報情報に従って、前記ネットワークバンド幅内で前記周波数領域における前記呼出位置を選択するように適合されることを特徴とする請求項２０に記載のユーザ機器。
27. 前記同報情報は、前記ユーザ機器がランダムに前記呼出位置を選択することができるアクセス確率を有していることを特徴とする請求項２６に記載のユーザ機器。
28. 明確に定義された位置に従って前記呼出位置を選択するように適合されることを特徴とする請求項２０に記載のユーザ機器。
29. 初期セル選択の後のロケーション管理の間に、前記ネットワークに対して前記呼出位置をレポートするように適合されることを特徴とする請求項２７又は２８に記載のユーザ機器。
30. セルの再選択の後のロケーション管理の間に、前記ネットワークに対して前記呼出位置をレポートするように適合されることを特徴とする請求項２７又は２８に記載のユーザ機器。
31. ネットワークバンド幅よりも狭いバンド幅で動作する１つ以上のユーザ機器を含むセルラ無線通信ネットワークにおいて使用するネットワークユニットであって、
    前記ネットワークユニットは、アイドルモード或はアクティビティが低い他の状態において呼出を受信するための周波数領域におけるいくつかの異なる呼出位置のうち、特定の位置にユーザ機器を位置付けするように適合され、
    前記呼出位置は、前記ネットワークがページングインジケータを送信すべき位置を表示することを特徴とするネットワークユニット。
32. 前記ネットワークバンド幅内で複数のユーザ機器をランダムに可能性のある異なる呼出位置に分配するために選択確率を同報するようにさらに適合されることを特徴とする請求項３１に記載のネットワークユニット。
33. 前記ユーザ機器の均等な分配が、前記周波数領域における異なる呼出位置において達成されることを特徴とする請求項３２に記載のネットワークユニット。
34. 無線資源が全ての呼出位置において最適に利用され、
    前記ネットワークバンド幅内でのユーザ機器の呼出位置の前記周波数領域における均等な分配により、十分な無線資源が全ての呼出位置において利用可能にされることを特徴とする請求項３２に記載のネットワークユニット。
35. 前記ネットワークバンド幅内で前記ユーザ機器の位置を周期的に再割当てするように適合されることを特徴とする請求項３１に記載のネットワークユニット。
36. ロケーション管理の間に、前記ネットワークバンド幅内で前記ユーザ機器の位置を周期的に再割当てすることを特徴とする請求項３５に記載のネットワークユニット。

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