JP5225512B2 - 無線通信システム内における逆方向リンクデータ伝送のセットアップ - Google Patents

無線通信システム内における逆方向リンクデータ伝送のセットアップ Download PDF

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Description

本特許出願は、2009年4月13日に出願され、「SETTING UP A REVERSE LINK DATA TRANSMISSION WITHIN A WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM」と題し、本明細書の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に完全に明示的に組み込まれる仮出願第61/168,857号の優先権を主張する。
本発明の実施形態は、無線通信システム内において逆方向リンクデータ伝送をセットアップすることに関する。
無線通信システムは、第1世代のアナログ無線電話サービス(1G)、第2世代(2G)のデジタル無線電話サービス(中間の2.5Gおよび2.75Gネットワークを含む)および第3世代(3G)の高速データ/インターネット対応無線サービスを含む様々な世代を通じて発達してきた。現在、携帯およびパーソナル通信サービス(PCS)を含む多くの異なる種類の無線通信システムが使用されている。既知のセルラシステムの例は、携帯アナログ最新モバイル電話システム(AMPS)、ならびに符号分割多元アクセス(CDMA)、周波数分割多元アクセス(FDMA)、時分割多元アクセス(TDMA)、TDMAのグローバル移動体システムアクセス(GSM（登録商標）)変形版、およびTDMAとCDMAとの両方の技術を使用する新たな混成デジタル通信システムに基づくデジタルセルラシステムを含む。
CDMAモバイル通信を行う方法は、米国で電気通信工業協会/電子工業協会(Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Association)により、ここでIS-95と呼ばれる「Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System」と題するTIA/EIA/IS-95-Aで標準化された。AMPS&CDMA統合システムは、TIA/EIA規格IS-98に記載されている。他の通信システムは、広帯域CDMA(WCDMA)、CDMA2000(例えば、CDMA2000 1xEV-DO規格など)またはTD-SCDMAと呼ばれるものをカバーするIMT-2000/UM、または国際移動体通信システム2000/ユニバーサル移動体通信システム規格に記載されている。
無線通信システムでは、移動局、受話器またはアクセス端末(AT)は、基地局に隣接するか、基地局の周りの特定の地理的領域内で通信リンクまたはサービスをサポートする固定位置の基地局(セルサイトまたはセルとも呼ばれる)から信号を受信する。基地局は、アクセスネットワーク(AN)/無線アクセスネットワーク(RAN)へ入力点を提供し、かかるネットワークは一般に、サービス品質(QoS)要求に基づいてトラフィックを差別化する方法をサポートする標準インターネット技術タスクフォース(IETF)準拠プロトコルを用いるパケットデータネットワークである。したがって、基地局は一般にエアインタフェースを通じてATと対話し、またインターネットプロトコル(IP)ネットワークデータパケットを通じてANと対話する。
無線電気通信システムでは、プッシュツートーク(PTT)機能がサービス部門および消費者の間で普及しつつある。PTTは、CDMA、FDMA、TDMA、GSM（登録商標）などの標準的な商用無線インフラストラクチャ上で動作する「急送」音声サービスをサポートする。急送モデルでは、端点(AT)間の通信は仮想グループで発生し、そこでは1人の「話し手」の音声が1人または複数の「聞き手」に伝送される。この種の通信の1つのケースは、一般に急送コール、または単にPTTコールと呼ばれる。PTTコールは、コールの特徴を定めるグループの一例である。グループは本質的に、メンバーリストおよび関連情報、例えばグループ名またはグループ識別によって定められる。
従来、無線通信ネットワーク内のデータパケットは単一の宛先またはアクセス端末に送られるように構成されてきた。単一の宛先へのデータ伝送は、「ユニキャスト」と呼ばれる。モバイル通信が増加するにつれて、所与のデータを複数のアクセス端末に同時伝送する能力はますます重要になってきている。したがって、複数の宛先または目標アクセス端末に対する同じパケットまたはメッセージの同時データ伝送をサポートするためにプロトコルが採用されてきた。「ブロードキャスト」は、(例えば、所与のサービスプロバイダによってサービスを提供される所与のセル内の)すべての宛先またはアクセス端末に対するデータパケットの伝送を指し、「マルチキャスト」は、所与のグループの宛先またはアクセス端末に対するデータパケットの伝送を指す。一例では、所与のグループの宛先または「マルチキャストグループ」は、(例えば、所与のサービスプロバイダによってサービスを提供される所与のグループ内の)可能な宛先またはアクセス端末のうち、すべてではないが複数を含むことができる。しかし、マルチキャストグループがユニキャストと同様にたった1つのアクセス端末を含むこと、あるいはマルチキャストグループがブロードキャストと同様に(例えば所与のセル内の)すべてのアクセス端末を含むことが、一定の状況においては少なくともありうる。
無線通信システム内に逆方向リンクデータ伝送をセットアップする方法および装置を含む態様が開示される。アクセス端末はアクセスネットワークに対し、データ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける初期データパケットを送信し、第1種類の識別子は、無線通信システムのセクターのサブセットの複数において所与のアクセス端末を固有に識別するように構成される。アクセスネットワークは、(i)所与のアクセス端末に専用チャネルを割り当てること、または(ii)無線通信システムの単一セクターにおいて所与のアクセス端末を固有に識別する第2種類の識別子を割り当てることを目的として、アクセス端末にメッセージを送信する。アクセスネットワークはその後、割り当てに従ってアクセス端末から追加パケットを受信する。
本発明の実施形態およびその付随する利点の多くについては、本発明の限定ではなく例示のためにのみ提示される以下の添付の図面に関連して考察するときに、以下の詳細な説明を参照することによって理解が深まるため、より完全な認識が容易に得られるだろう。
本発明の少なくとも1つの実施形態によるアクセス端末およびアクセスネットワークをサポートする無線ネットワークアーキテクチャの図である。 本発明の実施形態によるキャリアネットワークを示す図である。 本発明の少なくとも1つの実施形態によるアクセス端末を示す図である。 逆方向リンクデータ伝送をセットアップする従来型のプロセスを示す図である。 逆方向リンクデータ伝送をセットアップする従来型のプロセスを示す図である。 3GPPリリース8により実行される逆方向リンクデータ伝送をセットアップする従来型のプロセスを示す図である。 本発明の実施形態による逆方向リンクデータ伝送をセットアップするプロセスを示す図である。 本発明の実施形態による媒体アクセス制御(MAC)パケットを示す図である。
以下の説明および本発明の特定の実施形態に対する関係図で、本発明の態様が開示される。本発明の範囲から離れることなく、代替的な実施形態を考案できる。また、本発明の周知の要素については、本発明の関連細目を曖昧にしないために詳述しないか、省略する。
「例示的」および/または「例」という用語は、「1つの例、ケースまたは具体例としての役割を果たすこと」を意味するように本明細書において使用される。「例示的」および/または「例」として本明細書で説明される任意の実施形態は、他の実施形態よりも好ましい、または有利であると解釈されるとは限らない。同様に、用語「本発明の実施形態」は、本発明のすべての実施形態が、論じられる特徴、利点または動作形態を含むことを必要としない。
さらに、多くの実施形態は、例えばコンピューティングデバイスの要素によって実行される一連の動作に関して説明される。本明細書で説明される様々な動作は、特定の回路(例えば、特定用途向け集積回路(ASIC))によって、1つもしくは複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって、または両者の組合せによって実行できることが認識されよう。また、本明細書で説明されるこうした一連の動作は、実行に際して関連プロセッサに本明細書で説明される機能を実行させる対応する1組のコンピュータ命令を格納している任意の形式のコンピュータ可読記憶媒体内に完全に具現化されていると考えられる。このように、本発明の様々な態様は、複数の異なる形で具現化でき、それらのすべては特許請求の対象の範囲内にあると考えられている。加えて、本明細書で説明される実施形態の各々につき、任意のかかる実施形態の対応する形は、例えば、説明される動作を実行「するように構成された論理（logic）」として本明細書で説明されうる。
本明細書でアクセス端末(AT)と呼ばれるユニバーサル移動体通信システム(UMTS)移動局は、移動または静止しており、本明細書でノードBと呼ばれる1つまたは複数のUMTS基地局と通信することができる。アクセス端末は、1つまたは複数のノードBを介して、無線ネットワーク制御装置(RNC)と呼ばれるUMTS基地局制御装置との間でデータパケットを送受信する。ノードBおよびRNCは、アクセスネットワークと呼ばれるネットワークの一部である。アクセスネットワークは複数のアクセス端末の間でデータパケットを移送する。
アクセスネットワークは、企業イントラネットまたはインターネットといったアクセスネットワークの外部の追加ネットワークにさらに接続でき、各アクセス端末とかかる外部ネットワークとの間でデータパケットを移送することができる。1つまたは複数のモデムプールトランシーバとのアクティブトラフィックチャネル接続を確立しているアクセス端末はアクティブアクセス端末と呼ばれ、トラフィック状態にあると言われる。1つまたは複数のモデムプールトランシーバとのアクティブトラフィックチャネル接続を確立する過程にあるアクセス端末は、接続セットアップ状態にあると言われる。アクセス端末は、無線チャネルを経由して、または有線チャネルを経由して、例えば光ファイバーまたは同軸ケーブルを使用して通信する任意のデータデバイスであってよい。アクセス端末はさらに、PCカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、外部もしくは内部モデム、または無線もしくは有線電話を含むが、これらに限定されない、複数の種類のデバイスのいずれかであってよい。アクセス端末が信号をモデムプールトランシーバに送信する通信リンクは、逆方向リンクまたはトラフィックチャネルと呼ばれる。モデムプールトランシーバが信号をアクセス端末に送信する通信リンクは、順方向リンクまたはトラフィックチャネルと呼ばれる。本明細書で使用される用語「トラフィックチャネル」は、順方向または逆方向のトラフィックチャネルを指す。
図1は、本発明の少なくとも1つの実施形態による無線システム100の1つの例示的な実施形態のブロック図を示している。システム100は、アクセスネットワークまたは無線アクセスネットワーク(RAN)120とエアインタフェース104を介して通信する携帯電話102のようなアクセス端末を含むことができ、RAN120は、パケット交換データネットワーク(例えば、イントラネット、インターネットおよび/またはキャリアネットワーク126)とアクセス端末102、108、110、112との間のデータ接続を提供するネットワーク装置にアクセス端末102を接続することができる。本明細書で図示されているように、アクセス端末は、携帯電話102、携帯情報端末108、ポケベル110(本明細書の図では双方向テキストポケベルとして示されている)、または無線通信ポータルを有する別個のコンピュータプラットフォーム112でもよい。本発明の実施形態はこのように、無線モデム、PCMCIAカード、パーソナルコンピュータ、電話、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むが、これらに限定されない、無線通信ポータルを含むか無線通信機能を有する任意の形のアクセス端末で実現できる。さらに、本明細書で使用される用語「アクセス端末」、「無線デバイス」、「クライアントデバイス」、「モバイル端末」およびこれらの変形は互換的に使用されうる。
図1に戻って参照すると、無線ネットワーク100の構成要素および本発明の例示的な実施形態の要素の相互関係は、示された構成に限定されない。システム100は、単なる例示的なものであり、無線クライアントコンピューティングデバイス102、108、110、112といった遠隔アクセス端末が相互の間で、かつ/またはキャリアネットワーク126、インターネットおよび/もしくは他の遠隔サーバを含むがこれらに限定されない、エアインタフェース104およびRAN120を介して接続された構成要素との間で無線通信することを可能にする任意のシステムを含むことができる。
RAN120は無線ネットワーク制御装置(RNC)122に送信される(典型的にはデータパケットとして送信される)メッセージを制御する。RNC122は、サービング汎用パケット無線サービス(GPRS)サポートノード(SGSN)160とアクセス端末102/108/110/112との間のベアラチャネル(すなわち、データチャネル)の信号通信、確立および分裂に関与する。リンク層暗号化が可能な場合、RNC122はまた、それをエアインタフェース104を介して転送する前にその内容を暗号化する。RNC122の機能については、当技術分野では周知であり、説明を簡潔にするためにこれ以上論じない。キャリアネットワーク126は、ネットワーク、インターネットおよび/または公衆交換電話網(PSTN)によってRNC122と通信することができる。あるいは、RNC122は、インターネットまたは外部ネットワークに直接接続することができる。典型的には、キャリアネットワーク126とRNC122との間のネットワークまたはインターネット接続はデータを転送し、PSTNは音声情報を転送する。RNC122は複数の基地局(ノードB)124に接続できる。キャリアネットワークと類似の方法で、RNC122は典型的には、データ転送および/または音声情報のためにネットワーク、インターネットおよび/またはPSTNによってノードB124に接続される。ノードB124は携帯電話102などのアクセス端末に対し、無線でデータメッセージをブロードキャストすることができる。当技術分野では周知のとおり、ノードB124、RNC122および他の構成要素がRAN120を形成する。しかし、代替的な構成を使用してもよく、本発明は示された構成に限定されない。例えば、別の実施形態では、RNC122およびノードB124の1つまたは複数の機能は、RNC122およびノードB124の両方の機能を有する単一の「混成」モジュールにまとめ得る。
図2は、本発明の実施形態によるキャリアネットワーク126を示している。特に、キャリアネットワーク126は汎用パケット無線サービス(GPRS)中核ネットワークの構成要素を示している。図2の実施形態では、キャリアネットワーク126は、サービングGPRSサポートノード(SGSN)160、ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)165およびインターネット175を含む。しかし、代替的な実施形態では、インターネット175および/または他の構成要素の一部はキャリアネットワークの外部に位置しうることが分かる。
一般的に、GPRSはインターネットプロトコル(IP)パケットを送信するグローバル移動体通信システム(GSM（登録商標）)電話によって使用されるプロトコルである。GPRS中核ネットワーク(例えば、GGSN165および1つまたは複数のSGSN160)はGPRSシステムの集中的部分であり、またW-CDMAベースの3Gネットワークにサポートを提供する。GPRS中核ネットワークはGSM（登録商標）中核ネットワークの統合化された部分であり、GSM（登録商標）およびW-CDMAネットワークにおけるIPパケットサービスの移動性管理、セッション管理および移送を提供する。
GPRSトンネリングプロトコル(GTP)は、GPRS中核ネットワークのIPプロトコルのことである。GTPは、GSM（登録商標）またはW-CDMAネットワークのエンドユーザ(例えば、アクセス端末)が、あたかもGGSN165における1つの場所からであるように、インターネットへの接続を継続しつつ、ある場所から別の場所に移動することを可能にするプロトコルである。これは加入者のデータを、加入者の現在のSGSN160から加入者のセッションを取り扱うGGSN165へ転送することによって達成される。
GPRS中核ネットワークによって3つの形態のGTP、すなわち(i)GTP-U、(ii)GTP-Cおよび(iii)GTP’(GTP Prime)が使用される。GTP-Uは、各パケットデータプロトコル(PDP)コンテキストにおいて別個のトンネルでユーザデータを転送するために使用される。GTP-Cは制御信号通信(例えば、加入者があるSGSNから別のSGSNに移動した場合などの、PDPコンテキストのセットアップおよび削除、GSN到達可能性の検証、更新または変更)のために使用される。GTP’は課金データをGSNから課金機能に転送するために使用される。
図2を参照すると、GGSN165はGPRS基幹ネットワーク(不図示)と外部パケットデータネットワーク175との間のインタフェースとして機能する。GGSN165は、SGSN160から来るGPRSパケットから、関連するパケットデータプロトコル(PDP)フォーマット(例えば、IPまたはPPP)を有するパケットデータを抽出し、パケットを対応するパケットデータネットワークで送信する。他方向では、入ってくるデータパケットはGGSN165によって、RAN120によってサービスを提供される宛先ATの無線アクセスベアラ(RAB)を管理および制御するSGSN160に向けられる。それにより、GGSN165は、目標ATの現在のSGSNアドレスおよびそのプロファイルを自分のロケーションレジスタに(例えば、PDPコンテキスト内に)格納する。GGSNは、IPアドレス割り当てに関与し、接続されたATのデフォルトルータである。GGSNはまた、認証および課金機能を実行する。
一例において、SGSN160はキャリアネットワーク126内にある多くのSGSNの1つを表している。各SGSNは、関連する地理的サービスエリア内における移動局またはATとの間のデータパケット配信に関与する。SGSN160のタスクは、パケットの経路指定および転送、移動性管理(例えば、接続/切り離しおよび位置管理)、論理リンク管理、ならびに認証および課金の機能を含む。SGSNのロケーションレジスタは、例えば各ユーザまたはATにつき1つまたは複数のPDPコンテキスト内に、SGSN160に登録されているすべてのGPRSユーザの位置情報(例えば、現在のセル、現在のVLR)およびユーザプロファイル(例えば、パケットデータネットワークで使用されるIMSI、PDPアドレス)を格納する。よって、SGSNは(i)GGSN165からダウンリンクGTPパケットを逆トネリングすること、(ii)GGSN165にIPパケットをアップリンクでトネリングする(uplink tunnel)こと、(iii)SGSNサービスエリア間でATが移動する際に移動性管理を実行すること、および(iv)モバイル加入者への料金の請求に関与する。当業者には明らかなように、(i)〜(iv)とは別に、GSM（登録商標）/EDGEネットワーク向けに構成されたSGSNは、W-CDMAネットワーク向けに構成されたSGSNと比べて、若干異なる機能を有する。
RAN120(例えば、またはユニバーサル移動体通信システム(UMTS)システムアーキテクチャにおけるUTRAN)はフレームリレーまたはIPのような伝送プロトコルによるIuインタフェースを介してSGSN160と通信する。SGSN160は、SGSN160および他のSGSN(不図示)と内部GGSNとの間のIPベースのインタフェースであるGnインタフェースを介してGGSN165と通信し、上で定義されたGTPプロトコル(例えば、GTP-U、GTP-C、GTP’など)を使用する。図2には示されていないが、Gnインタフェースはまた、ドメインネームシステム(DNS)によって使用される。GGSN165は公衆データネットワーク(PDN)(不図示)に、さらには直接的に、または無線アプリケーションプロトコル(WAP)ゲートウェイを通じてIPプロトコルによるGiインタフェースを介してインターネット175に接続される。
PDPコンテキストは、ATがアクティブGPRSセッションを有するときに特定のATの通信セッション情報を含む、SGSN160およびGGSN165の両方に存在するデータ構造である。ATがGPRS通信セッションの開始を望んでいるとき、ATは、まずSGSN160に接続し、次いでGGSN165と共にPDPコンテキストを起動しなければならない。これは、加入者が現在訪れているSGSN160およびATのアクセスポイントにサービスを提供しているGGSN165にPDPコンテキストデータ構造を割り当てる。
図3を参照すると、携帯電話のようなアクセス端末200(ここでは無線デバイス)はプラットフォーム202を有し、プラットフォーム202は、究極的にはキャリアネットワーク126、インターネットならびに/または他の遠隔サーバおよびネットワークから来ることのある、RAN120から伝送されたソフトウェアアプリケーション、データおよび/または命令を受け取り、実行することができる。プラットフォーム202は、特定用途向け集積回路(「ASIC」208)または他のプロセッサ、マイクロプロセッサ、論理回路、または他のデータ処理デバイスに動作可能に連結されたトランシーバ206を含むことができる。ASICまたは他のプロセッサは、無線デバイスのメモリ212内の常駐プログラムとインタフェースをとるアプリケーションプログラミングインタフェース(「API」)210層を実行する。メモリ212は、読み取り専用メモリまたはランダムアクセスメモリ(RAMおよびROM)、EEPROM、フラッシュカード、またはコンピュータプラットフォームに共通の任意のメモリから成ることができる。プラットフォーム202はまた、メモリ212において積極的には使用されないアプリケーションを保持できる局所データベース214を含むことができる。局所データベース214は、典型的にはフラッシュメモリセルであるが、磁気媒体、EEPROM、光媒体、テープ、ソフトまたはハードディスクなどといった当技術分野で既知の任意の二次記憶デバイスでもよい。内部プラットフォーム202の構成要素はさらに、当技術分野で知られているように、他の構成要素の中でもアンテナ222、ディスプレイ224、プッシュツートークボタン228およびキーパッド226といった外部デバイスと動作可能に連結されうる。
したがって、本発明の実施形態は、本明細書で説明された機能を実行する能力を含むアクセス端末を含むことができる。当業者には明らかなように、様々な論理要素が、本明細書で開示された機能を達成するために個別要素、プロセッサで実行されるソフトウェアモジュールまたはソフトウェアとハードウェアとの任意の組合せで具現化できる。例えば、ASIC208、メモリ212、API210および局所データベース214は、本明細書で開示された様々な機能をロード、格納および実行するためにすべて協同して使用でき、そしてこれらの機能を実行するための論理は様々な要素上で配分されうる。あるいは、その機能を1つの個別の構成要素に組み込むことができる。したがって、図3のアクセス端末の特徴は単に例を示しているだけと考えるべきであり、本発明は示された特徴または配置に限定されない。
アクセス端末102とRAN120との間の無線通信は、符号分割多元アクセス(CDMA)、WCDMA、時分割多元アクセス(TDMA)、周波数分割多元アクセス(FDMA)、直交周波数分割多重方式(OFDM)、グローバル移動体通信システム(GSM（登録商標）)、または無線通信ネットワークもしくはデータ通信ネットワークで使用できるその他のプロトコルなどの様々な技術に基づくことができる。データ通信は典型的には、クライアントデバイス102、ノードB124およびRNC122の間で行われる。RNC122はキャリアネットワーク126、PSTN、インターネット、仮想私設ネットワークなどといった複数のデータネットワークに接続でき、それにより、アクセス端末102はより広い範囲の通信ネットワークへのアクセスが可能となる。上で論じ、また当技術分野で知られているように、音声伝送および/またはデータは、様々なネットワークおよび構成を使用してRANからアクセス端末に送信されうる。したがって、本明細書で示される例は、本発明の実施形態を限定することを意図しておらず、本発明の実施形態の態様の説明を助けるためのものに過ぎない。
ユニバーサル移動体通信サービス(UMTS)地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)(例えばRAN120)におけるアクセス端末またはユーザ機器(UE)は、アイドルモードまたは接続モードのいずれかであってよい。以下では、RAN120およびATに言及するが、UMTSに適用される場合、この用語はそれぞれUTRANおよびUEを指すために使用されうることが明らかである。
無線リソース制御(RRC)接続モードにある間、ATの移動性および活動に基づき、RAN120はATに対し、複数のRRCサブ状態、すなわち、以下のとおり特徴付けられるCELL_PCH、URA_PCH、CELL_FACHおよびCELL_DCHの状態の間で移行するよう指示できる。
CELL_DCH状態では、アップリンクおよびダウンリンクで専用物理チャネルがAEに割り当てられ、ATは現在のアクティブセットによりセルレベルで認識されており、ATは専用トランスポートチャネル、ダウンリンクおよびアップリンク時分割二重通信(「TDD」)共有トランスポートチャネルを割り当てられており、ATはこれらのトランスポートチャネルの組合せを使用できる。
CELL_FACH状態では、ATに専用物理チャネルは割り当てられず、ATは順方向アクセスチャネル(FACH)を継続的に監視し、ATは、アップリンクでデフォルトの共通または共有トランスポートチャネル(例えば、チャネルの獲得および伝送電力の調整のための電力ランプアップ手順を有する競合ベースのチャネルであるランダムアクセスチャネル(RACH))を割り当てられ、ATは当該トランスポートチャネルのアクセス手順に従い、当該チャネルで送信することができ、ATの位置は、ATが前回のセル更新を最後に行ったセルによりセルレベルでRAN120によって認識され、TDDモードでは、1つまたは複数のUSCHまたはDSCHトランスポートチャネルが確立されていることがある。
CELL_PCH状態では、ATに専用物理チャネルは割り当てられず、ATは特定のアルゴリズムを持つPCHを選択し、関連するPICHを介して選択済みPCHを監視するためにDRXを使用し、アップリンク活動は不可能であり、ATの位置は、ATがCELL_FACH状態でセル更新を最後に行ったセルによりセルレベルでRAN120によって認識される。
URA_PCH状態では、ATに専用物理チャネルは割り当てられず、ATは特定のアルゴリズムを持つPCHを選択し、関連するPICHを介して選択済みPCHを監視するためにDRXを使用し、アップリンク活動は不可能であり、ATの位置は、CELL_FACH状態で最後のUTRAN登録エリア(URA)更新中にATに割り当てられたURAにより登録エリアレベルでRAN120によって認識される。
したがって、URA_PCH状態(またはCELL_PCH状態)は休眠状態に対応しており、休眠状態においてATは、定期的に立ち上がってダウンリンク呼び出しチャネル(PCH)をチェックし、セル更新メッセージを送信するためにCELL_FACH状態に入る。CELL_FACH状態では、ATはRACHでメッセージを送信することができ、FACHを監視することができる。FACHはRAN120からダウンリンク通信を伝送し、二次共通制御物理チャネル(S-CCPCH)にマップされる。ATはCELL_FACH状態から、CELL_FACH状態でメッセージ送信に基づきトラフィックチャネル(TCH)が得られた後にCELL_DCH状態に入ることができる。無線リソース制御(RRC)接続モードにおける従来型の専用トラフィックチャネル(DTCH)とトランスポートチャネルとのマッピングを示す表が、以下のTable 1(表1)である。
Figure 0005225512
ここでは、表記(リリース8)および(リリース7)は、示されているチャネルが監視またはアクセスの目的で導入された関連する3GPPリリースを表している。
図4Aは、専用チャネル(例えばDCHまたはE-DCH)での逆方向リンクデータ伝送をセットアップする従来型プロセスを示している。図4Aを参照すると、所与のAT(「AT1」)はURA_PCH状態にある(400)。したがって、AT1は休眠しており、定期的に立ち上がってダウンリンク呼び出し表示チャネル(PICH)および/または呼び出しチャネル(PCH)をチェックし、AT1が呼び出されているか否か、またはAT1が新たなURAに入っているか否かを判断する。405では、AT1は、アップリンクデータを送信するためにCELL_FACH状態に移行すべきか否かを判断する。例えば、AT1は、立ち上がってPICHおよび/またはPCHをチェックしたときに、AT1が呼び出されておらず、AT1が他の理由により逆方向リンクデータを送信する必要がないと判断した場合、AT1はCELL_FACH状態に移行する必要はなく、プロセスは400に戻り、AT1は引き続き、定期的に立ち上がってPICHおよび/もしくはPCHをチェックし、かつ/またはURAの変更がないか監視する。一方、AT1が(例えば、AT1が呼び出されているため、AT1のURAが変わったため、またはその他の理由で)アップリンクデータをRAN120に送信することを決定した場合、AT1はCELL_FACH状態に移行する(410)。AT1が最初にCELL_PCH状態またはURA_PCH状態を離れてCELL_FACH状態に入るとき、AT1はU-RNTIを使用して逆方向リンク共通制御チャネル(CCCH)で制御メッセージを送信できるが、逆方向リンク専用トラフィックチャネル(DTCH)を使用してユーザデータを送信することはできない。
CELL_FACH状態では、(上記の)Table 1(表1)に示されているように、AT1はアップリンク伝送についてRACH(すなわち、逆方向リンク共有チャネル)にアクセスすることができ、RAN120からのダウンリンク伝送についてFACH(すなわち、順方向リンク共有チャネル)を監視する(例えば、リリース7以上では、AT1はさらに高速ダウンリンク共有チャネル(HS-DSCH)を監視することができ、リリース8以上では、AT1は逆方向リンク共通拡張専用チャネル(E-DCH)を伝送することができる)。したがって、415では、AT1はRAN120内の所与のノードBまたは基地局に対し、(例えば、スクランブルコードおよびシグネチャコードを使用して生成される)物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)プリアンブルを送信する。RACHはPRACHにマップされ、PRACHプリアンブルは、RACHへアクセスする許可を要求するために使用される短メッセージ(例えば、4ビットのアクセス情報)である。明らかなように、PRACHは物理チャネルであり、RACHでアップリンクデータを送信するために、AT1はまず415においてPRACH上で連続的な電力引き上げ(すなわち、電力ランピング)を行ってプリアンブルを送信する。RAN120(例えば、ノードBまたはAT1にサービスを提供している基地局)が検出できる水準にプリアンブル電力が達した場合、ノードBまたは基地局は、アクイジションインジケータ(AI)を同じく物理チャネルであるAICHで送信することによってAT1に通知する。したがって、415のPRACHプリアンブルは、RACHへアクセスする許可を要求するため、また、AT1のセクターにおいてRAN120への逆方向リンク伝送の受け入れ可能な電力水準を把握するために送信される。したがって420では、RAN120はACK/AICHメッセージを出すことによって、PRACHプリアンブルに応答する。当技術分野で知られているように、ステップ415および420は一般に、プリアンブル電力ランピングに対応する。
次にAT1は、AT1のUTRAN無線ネットワーク仮識別子(RNTI)(U-RNTI)を含むセル更新メッセージをRACHで送信する(425)。U-RNTIについては、以下でさらに詳しく論じるが、U-RNTIは、単一のRNCによって制御されている特定のサブネットまたはセクターのセット内のATを固有に識別する、(例えば、パワーアップ中、または新たなRNCサービス提供エリアへの移行時に)ATに割り当てられる識別子であることが認められる。
435では、RAN120はDPCHに対応する専用物理チャネルを割り当てるセル更新確認メッセージを構成して送信し、また、逆リンクデータ伝送でAT1によってE-DCHが使用される場合に、E-DCH無線ネットワーク仮識別子(E-RNTI)を伴うE-DCHに対応する専用物理チャネルを割り当てることもできる。例えば、3GPPのリリース8では、逆方向リンク共通E-DCHにおいてAT伝送間の区別をするためにE-RNTIを使用できる。
次に、AT1はCELL_DCH状態に移行し(440)セル更新確認応答メッセージ(例えば、無線ベアラ、トランスポートチャネルまたは物理チャネルのうちいずれが、425のセル更新メッセージで再構成される相対的に高い層であるかに基づき、無線ベアラ再構成完了メッセージ、トランスポートチャネル再構成完了メッセージおよび/または物理チャネル再構成完了メッセージ)(445)を逆方向リンクDCHまたは逆方向リンクE-DCH(445)で送信し、DCHまたはE-DCHでRAN120に逆方向リンクでデータの送信を開始する(450)。
図4Bは、共有チャネル(例えば、RACHまたはFACH)でのRAN120と所与のAT(「AT1」)との間のデータ伝送をセットアップする従来型プロセスを示している。図4Bを参照すると、400B〜425Bは、それぞれ図4Aの400〜425に概ね対応しているため、説明を簡潔にするために詳述しない。
次に430Bでは、RAN120は、セル-RNTI(C-RNTI)をAT1に割り当てるセル更新確認メッセージを構成して送信する。C-RNTIは一般にU-RNTIより小さく(例えば、U-RNTIが32ビットであるのに対し、C-RNTIは16ビット)、その理由は、C-RNTIはより小さなエリアで(例えば、U-RNTIにおけるサブネットの代わりにC-RNTIにおいてはセル内で)AT間を区別するために使用されることにある。そのため図4では、U-RNTIはC-RNTIを要求するセル更新メッセージで使用されるだけであり、次いでC-RNTIは、より効率的に特定のセクター内において共有チャネル(例えば、RACHまたはFACH)でRAN120とAT1との間でデータを送信するために使用できる。
共用トランスポートチャネルであるRACHまたはFACHでAT間を区別するためにC-RNTIが従来から使用されていることが明らかである。E-DCHなどの専用チャネル(DCH)での伝送は、(例えば、専用チャネルを割り当てられたATのみが当該専用チャネルを使用すると想定されるなどの理由で)UEまたはATに固有の識別子を必要とせず、代わりにE-DCHではE-RNTIなどを使用する。3GPP規格は、有効なC-RNTIを伴わないRACHでのアップリンクDTCH伝送を禁止しているが、3GPP規格は、有効なC-RNTIまたはU-RNTIを使用したFACHでの伝送を許容している。そのため、URA_PCHおよび/またはCELL_PCHで唯一有効なUEまたはATのIDは、これらの状態のいずれにおいてもC-RNTIが割り当てられていないため、U-RNTIであることが理解されよう。よって通常は、図4BにおいてURA_PCHおよび/またはCELL_PCH状態ではDTCH/RACHにアクセスすることができず、その理由は、これらの状態を抜け出す(例えば、図410BのようにCELL_FACHに移行する)まで割り当てることができない有効なC-RNTIをAT1が必要とすることにある。
AT1は、430Bでセル更新確認メッセージによってC-RNTIを割り当てた後、セル更新確認応答メッセージ(例えば、無線ベアラ、トランスポートチャネルまたは物理チャネルのいずれが、430Bのセル更新確認メッセージで再構成される相対的に高い層であるかに基づき、無線ベアラ再構成完了メッセージ、トランスポートチャネル再構成完了メッセージおよび/または物理チャネル再構成完了メッセージ)をRACHで送信する(435B)。この点で、AT1がCELL_FACH状態にとどまっており、図4Aの440のようにCELL_DCH状態に移行することはない。その理由は、AT1が逆方向リンク専用チャネル(例えば、E-DCH、DCHなど)ではなく逆方向リンク共有チャネル(すなわち、RACH)でユーザデータを送信するためにC-RNTIを使用できることにあることが理解されよう。
したがって、440Bでは、AT1はRACHによるRAN120へのデータ送信および/またはFACHによるRAN120からのデータ受信が可能であり、いずれの方向のデータ伝送も、430Bにより割り当てられた有効なC-RNTIを含む。
図5は、3GPPリリース8に従い実行される逆方向リンクデータ伝送をセットアップする従来型プロセスを示している。上のTable 1(表1)で示したように、3GPPリリース8では、ATはCELL_FACH状態において、逆方向リンク共通E-DCHで送信することができる。図5の500では、AT1はCELL_PCH状態にあると想定し、さらに、AT1は現在のサービス提供セルで以前にE-RNTIを割り当てられていると想定している。図4とは異なり図5のAT1は、AICHでACKを受信したらすぐに共通E-DCHで送信を開始でき、データ送信の迅速化(すなわち、セットアップ時間の短縮)が可能になるが、AT1が頻繁にセルの境界を越えて移動し、セル更新メッセージを送信する必要がある(URAは通常、複数のセルをカバーするため)場合、URA_PCH状態と比較して、通常はAT1で多くの電力を消費し、ノードBへのアップリンク干渉が大きい。図5では、AT1がCELL_PCH状態の代わりにURA_PCH状態にあった場合、AT1はE-RNTIを保持しておらず、AT1がE-DCHにアクセスできるようになる前にE-RNTIを用意する必要があることが理解されよう。
505では、AT1は逆方向リンク共通E-DCHでデータを送信すべきか否かを判断する。AT1が逆方向リンク共通E-DCHでデータを送信しないことを決定した場合、プロセスは500に戻る。一方、AT1がRAN120へ逆方向リンク共通E-DCHでデータを送信すると決定した場合、AT1はCELL_FACH状態に移行し(510)、それぞれ図4の415および420に関して上述したように、AT1はRAN120内の所与のノードBまたは基地局に対し(例えば、スクランブルコードおよびシグネチャコードを使用して生成される)PRACHプリアンブルを送信し(515)、RAN120はACK/AICHメッセージを出すことによってPRACHプリアンブルに応答する(520)。当技術分野で知られているように、ステップ515および520はプリアンブル電力ランピングに概ね対応する。
525では、AT1は、以前に割り当てられたE-RNTIを含むデータを逆方向リンク共通E-DCHでRAN120に送信する。図5には示されていないが、RAN120は、525におけるAT1の送信での衝突に備えて、同時に送信を試みた複数のAT間での衝突を解決するメッセージを送信することができる。
図4Bを再び参照すると、上で示したように、C-RNTIは16ビットを有し、セクターベースまたはセルベースで固有のものであるが、「全体的に」固有のもの(例えば、所与のRNCによって制御されたサブネットまたは領域にわたって固有のもの)ではない。そのため、ATは新たなセルに入ると、RAN120への逆方向リンクによるデータ送信を開始する前に、新たなセクターにおいてRACHまたはFACHで自身を区別するために新たなC-RNTIを割り当てられるのが普通で、これによりデータ伝送が遅延する。図5を参照すると、CELL_PCH状態でATにE-RNTI(例えば、別のセル固有の識別子)が割り当てられた場合、ATは図5において図4よりも迅速にデータを送信することができる。しかし、CELL_PCH状態の電力需要は、(例えば、URAが単一セルに対応していない場合)URA_PCH状態と比べて、ATにおいて多くの電力を使用し、ノードBに対し大きなアップリンク干渉を引き起こす。
本発明の実施形態は、所与のATからの初期アップリンクメッセージにおいては少なくとも、UTRAN RNTI(U-RNTI)を使用してコールセットアップを容易にすることを目指している。以下でより詳しく説明するように、これによりATは、図5のようにデータ送信が可能になる前の遅延を減らしつつ、図4のように電力およびアップリンク干渉を減らすURA_PCH状態で休眠することができ、その結果、時間/遅延および電力消費の両方でシステムの効率性を高めることができる。
上記のとおり、U-RNTIはUTRAN登録エリア(URA)における固有の値であり、同じRNCにおいて異なるセルにユーザ機器が移動した場合でも変わらないのが普通である。しかし、サービス提供RNCの変更によりサービス提供RNC識別子が変更された場合、新たなU-RNTI値を割り当てることができる。より具体的には、同じサービス提供RNCによってサービスを提供される領域内にATがとどまる限り、ATに割り当てられるU-RNTIは有効であり、この点は、セルまたはセクターの有効範囲(すなわち、識別子が衝突なしにATを固有に識別することを保証される範囲)を有するC-RNTIおよびE-RNTIとは対照的である。一方、U-RNTIはC-RNTIおよび/またはE-RNTIより大きい。例えば、U-RNTIが32ビットを含みうるのに対し、C-RNTIおよび/またはE-RNTIは16ビットを含みうる。U-RNTIは、RAN120におけるサービス提供RNCによって、無線リソース制御(RRC)接続の確立中に(例えば、またはサービス提供RNC IDが変更されるときに)ATに割り当てられ、十分に述べたように、サービス提供RNCによってサービスを提供される領域内にATがとどまる限りは少なくとも、同じ状態にとどまることができる。
図6は、本発明の実施形態による逆方向リンクデータ伝送をセットアップするプロセスを示している。特に図6は、RAN120にデータを送る初期アップリンクメッセージ内では少なくとも、ATのU-RNTIが使用される従来型の図4Aの修正である。図6を参照すると、所与のAT(「AT1」)はURA_PCH状態にある(600)。したがって、AT1は休眠しており、定期的に立ち上がってダウンリンク呼び出し表示チャネル(PICH)(例えば、1×のクイックPCHに似たものであり、その後にAT1は呼び出しチャネル(PCH)を読み取って呼び出しをチェックし、呼び出しメッセージを受信する)および/またはPCHをチェックし、AT1が呼び出されているかを判断する。600ではさらに、AT1は、ダウンリンクブロードキャストチャネル(BCH)でシステム情報ブロックを監視することによってAT1が新たなURAに入っているか否かを判断する。605では、AT1は、AT1がRAN120に逆方向リンクまたはアップリンクで送信するデータを持っているか否かに基づき、CELL_FACH状態に移行すべきか否かを判断する(ただし、他の実施形態では、AT1の呼び出しがCELL_FACH状態に入るもう1つの引き金となる場合などがある)。例えば、AT1は送信する逆方向リンクデータを持っておらず、CELL_FACH状態に移行する必要はないとAT1が判断した場合、プロセスは600に戻り、AT1は引き続き定期的に立ち上がってPICHをチェックし、かつ/またはBCHでURAの変更がないか監視する。一方、(例えば、RAN120によるAT1の呼び出しに応じて、AT1が自発的に、URAが変わったとAT1が判断した場合に新たなU-RNTIを要求するために、など)AT1がRAN120に逆方向リンクで送信するデータを持っている場合、プロセスは610に進む。
610では、AT1はCELL_FACH状態に直接進む代わりに、RAN120への予定されたデータ伝送は遅延に敏感であるか否かを判断する。ここで使用する「遅延に敏感な」データ伝送は、少なくとも初期データ伝送でU-RNTIを使用することを正当化できるだけの十分な重要性があるとAT1が判断する任意のデータ伝送であり、これにより、以下で詳述するとおりAT1はまだC-RNTIを持っていないためデータをより迅速に送信できる。例えば、プッシュツートーク(PTT)における重要な尺度は、PTTコールをどのくらいのスピードでセットアップできるかであり、これは初期PTT待ち時間に基づく。よって、一例では、AT1がPTT呼び出しを開始する場合、そのPTTセッション開始要求は、遅延に敏感であると判断されうる。代替的な例では、割り当てられたC-RNTIまたはE-RNTIをAT1がまだ持っていない場合、メッセージは遅延に敏感だと想定されうる。別の代替的な例では、AT1はダウンリンクメッセージ(例えば、PTTコールのANNOUNCEメッセージ)のL2(MAC層)パラメータ/識別子をチェックして、ダウンリンクメッセージに応じて送信されるメッセージについて、遅延に敏感であるかを判断することができる。例えば、ダウンリンクメッセージのMACヘッダが、低遅延サービスのQoSプロファイルを有する以前確立された無線ベアラにマップされるC/Tフィールド(例えば、論理チャネル識別子)を含む場合、RAN120は、遅延に敏感なものとしてパケットを扱うように構成されうる。AT1がその伝送は遅延に敏感なものではないと判断した場合、プロセスは図4の410に進み、AT1のコールをセットアップするために従来型のコールセットアップ方法が使用される。遅延に敏感なものであると判断した場合、プロセスは615に進み、AT1は「CELL_FACH-」という状態に入る。当業者には明らかなように、以下ではCELL_FACH-状態は従来型のCELL_FACH状態とは異なる別個の状態として説明するが、この状態の別の解釈では、CELL_FACH-を従来のCELL_FACH状態の強化または修正バージョンと説明できることが分かるだろう。つまり、CELL_FACH-状態は別途実施されるCELL_FACH状態と合わせて実施する必要はなく、CELL_FACH状態の強化バージョンとして実施できる。
状態CELL_FACH-は状態CELL_FACHに似ているが、異なる点として、状態CELL_FACH-は、C-RNTIまたはE-RNTIの代わりに(例えば、所与のサブネットまたはRNCサービス提供エリアのパワーアップ中に確立された)U-RNTIを、RAN120への少なくとも初期アップリンクデータ伝送に付けるように構成される。無線リソース制御(RRC)接続モードにおける専用トラフィックチャネル(DTCH)とトランスポートチャネルとのマッピングを示す新たな表が、以下のTable 2(表2)である。
Figure 0005225512
したがって、AT1はPRACHプリアンブルを送信し(620)、RAN120はACK/AICHメッセージを出すことによってPRACHプリアンブルに応答し(625)、これは当技術分野で知られているようにプリアンブル電力ランピングに対応する。次に、AT1は、AT1のU-RNTIを含むデータを逆方向リンクRACHで送信する(630)。例えば、図7に関して後述するとおり、U-RNTIは逆方向リンクRACHデータパケットのMACヘッダのUE-IDフィールドまたは一部に含まれうる。つまり、AT1はデータを送信する前に(例えば、DCHに対応する専用物理チャネルを確立するために、また構成される場合には、E-RNTIを伴うE-DCHに対応する専用物理チャネルを確立するために)セル更新メッセージを送信する必要はなく、U-RNTIを含めることによってデータを迅速に送信することができる。明らかなように、C-RNTIの代わりにU-RNTIを伝送することは、伝送待ち時間と帯域幅消費とのトレードオフを表す。つまり、図6の630のU-RNTIベースのメッセージは、RACHにおいて、425のC-RNTIベースのメッセージより多くの帯域幅を消費するが(例えば、U-RNTI=32ビット、C-RNTI=16ビットの場合、16ビット超)、U-RNTIベースのメッセージによりAT1は、DCHに対応する専用物理チャネルを確立するために、また構成される場合には、E-RNTIを伴うE-DCHに対応する専用物理チャネルを確立するのを待つ場合よりも迅速にデータを送信することができる。そのため、一例では、U-RNTIベースのデータメッセージはRACH上の干渉を減らすために、遅延に敏感なメッセージに限定することができるが、それでも、すべてのパケットでU-RNTIを使用することは、少なくとも理論的にはありうる。
RAN120は、逆方向リンクRACHでU-RNTIベースのデータメッセージを受信すると、後の逆方向リンク伝送においてAT1の現在のセクターで使用するAT1向けの専用物理チャネルを確立するため、FACHで再構成メッセージ(無線ベアラ/トランスポートチャネル/物理チャネル再構成メッセージ)を送信する(635)。よってRAN120は、図4のようなセル更新メッセージに対するRAN120の応答と同様に、専用チャネル確立要求としてAT1のU-RNTIベースのデータ伝送を扱う。AT1は、RAN120からのセル更新確認メッセージを受信すると、CELL_DCH状態に移行し(640)、再構成完了メッセージ(例えば、無線ベアラ、トランスポートチャネルまたは物理チャネルのいずれが、再構成される相対的に高い層であるかに基づき、無線ベアラ再構成完了メッセージ、トランスポートチャネル再構成完了メッセージおよび/または物理チャネル再構成完了メッセージ)(645)を逆方向リンクDCHまたは共通E-DCHで送信することで、セル更新確認メッセージの受領を通知する(645)。あるいは、645では、AT1はUTRAN移動性情報確認メッセージを逆方向リンクRACHで送信することで、セル更新確認メッセージの受領を通知する。650では、AT1は、再構成メッセージを介して635で割り当てられたような逆方向リンクDCHまたは共通E-DCHでRAN120へのデータ送信を続ける。よって、図6では、630のデータ伝送は、一連のデータパケットにおける第1または初期データパケットと考えられ、645および650の伝送は、一連のデータパケットにおける1つまたは複数の後続または追加のパケットと考えられる。
一連のパケットにおける初期パケットでU-RNTIを使用することについて図6の説明をしてきたが、同様の方法は図5について説明したE-RNTIの枠組み内に適用でき、それによりU-RNTIの実施はRACHでのデータ伝送に限定されるとは限らないことが理解されよう。さらに、すべてのデータ伝送がU-RNTIを含むことは、少なくとも可能である。よって、一例では、635でRAN120がDCHまたはE-DCHに対応する専用物理チャネルの割り当てにおいて何らかの理由で遅延した場合、ATのU-RNTIを含む初期データパケットの後、ATはU-RNTIの付いたデータの送信を、少なくともDCHまたはE-DCHが割り当てられるまで続けることができる。
さらに図6では、AT1のU-RNTIを含む初期データパケット伝送の後、RAN120は、図4Aのように1つまたは複数の追加データパケットをAT1が送信できるDCHおよび/またはE-DCHをAT1に割り当てる再構成メッセージを送信する。しかし、他の実施形態では、RAN120は代替的に、図4BのようにRACHで送信するためC-RNTIをAT1に割り当てることができる。RAN120は、AT1が専用チャネル(例えばDCHまたはE-DCH)または共有チャネル(例えばRACH)で送信するのを許可すべきか否かを判断することができ、この情報に基づいて必要なリソースを割り当てることができることが理解されよう。よって、図6には明示されていないが、635の再構成メッセージは代替的に、AT1が(例えばDCHまたはE-DCHの代わりに)650においてRACHで送信するために使用できるC-RNTIをAT1に割り当てることができる。
図7は、本発明の実施形態による媒体アクセス制御(MAC)パケットを示している。図7を参照すると、MACパケットはMACヘッダ部分およびMACサービスデータユニット(SDU)部分を含む。MACヘッダ部分は、目標チャネルタイプフィールド(TCTF)部分、UE IDタイプ部分、UE IDまたはマルチメディアブロードキャストマルチキャストサービス(MBMS)ID部分、およびC/T部分を含む。図7では、MACヘッダ部分は、HS-DSCHまたはE-DCHに対してマップされていないDTCHおよびDCCH向けである。したがって、E-DCHはDCH、RACHまたはFACHとは異なるため、図7に示されているMACヘッダがE-DCHに適用できるとは限らない。しかし、リリース8で紹介されているように、MAC-iでE-DCHに同様の種類のヘッダ加工(すなわち、U-RNTIを含むようにヘッダを修正すること)を適用できることが理解されよう。
TCTFフィールドは、FACHおよびRACHトランスポートチャネルにおいて論理チャネルクラスを識別する(すなわち、SDU部分がCCCH、CTCH、共有チャネル制御情報の専用チャネル情報のうちどれを運ぶかを示す)2ビットのフラグである。
複数の論理チャネルが同じトランスポートチャネルで運ばれるときに、C/Tフィールドは論理チャネルのインスタンスを識別する。C/Tフィールドはさらに、ユーザデータ伝送に使用されるとき、専用トランスポートチャネルならびにFACHおよびRACHにおける論理チャネルタイプの識別に使用される。C/Tフィールドのサイズは可変であってよい(例:4ビット)。
UE-IDフィールドは、UEの識別子を提供する。通常、UE IDは、E-RNTIまたはC-RNTI(例:16ビット)のようなセクターまたはセル固有のRNTIに対応する。だが、本発明の実施形態では、UE-IDフィールドはU-RNTI(例:32ビット)を含むことができ、UE-IDフィールドがU-RNTIに対応することを示すためにUE-IDタイプは所与のビット設定(例:「00」)に設定されうる。したがって、一例では、本発明の少なくとも1つの実施形態においてMACヘッダ部分は以下のように構成できる。
目標チャネルタイプフィールド(TCTF)=01(DTCHまたはDCCH)
UE-IDタイプ=00(U-RNTI)
UD-ID=U-RNTI(32ビット)
C/T=論理チャネル番号(4ビット)
当業者には明らかなように、RACHまたはE-DCHのような共有チャネルを介して逆方向リンクでデータが送信される場合、UTRANまたはRAN120は、送信元ATが自らを識別できる手段となる、それぞれC-RNTIまたはE-RNTIなどの何らかの種類の識別子を割り当てる。本発明の実施形態では、送信元ATが自身のためのセクター固有の識別子を持っていない場合、送信元ATは、U-RNTIなどのより固有の識別子に基づき送信元ATを識別するためRACHまたはE-DCHメッセージを構成する選択肢を有する。セルまたはセクター全体の固有の識別子よりも固有の識別子(例えば、U-RNTIのような、グローバル一意識別子または少なくともRNC全体の固有の識別子)を含むように共有チャネルで逆方向リンクパケットを構成することによって、ATは、当該セクターにおいて他のATとの間で識別子(例えばU-RNTI)が衝突するリスクを減らすとともに、セル固有のAT識別子を最初に取得することなく、逆方向リンクデータパケットを送信することができる。したがって、他の識別子より広い領域で固有である識別子はより多くのビットを含みうるが、ATはより迅速に(例えば、PTTコールセットアップに関係して)データ送信を始める可能性があり、それにより遅延に敏感なアプリケーションに関連するパフォーマンスメトリクスを改善することができる。
さらに、本発明の上述の実施形態は、専用物理チャネルおよび/またはE-RNTIやC-RNTIのようなセル固有のAT IDの暗黙の割り当て要求としてU-RNTIを伴う第1アップリンクデータパケットを送信すること、ならびにDCH、E-DCH(E-RNTI割り当て)またはRACH(C-RNTI割り当て)で後続アップリンクパケットを送信することを開示しているが、1つまたは複数の追加のパケットがU-RNTIを含みうることが理解されよう。ATがいずれの段階でも専用物理チャネルまたはE-RNTIまたはC-RNTIを取得することなくRAN120と通信できること、また自らを識別するために逆方向リンク通信でU-RNTIを使用するだけでよいこともありうるが、U-RNTIはE-RNTIまたはC-RNTI(例:16ビット)よりも多くの数のビット(例:32ビット)を有するため、この方法でU-RNTIが過剰に使用された場合、パフォーマンスが悪化しかねないことが分かる。
さらに、いくつかの点でCELL_PCH状態はURA_PCH状態に似ていることが分かる(例えば、上記Table 1(表1)およびTable 2(表2)を参照)。よって、上の説明および図でURA_PCHに言及している場合、同様の方法がCELL_PCH状態に適用できる(例えば、AT1は図6の600ではURA_PCH状態の代わりにCELL_PCH状態で開始できる)ことが理解されよう。
さらに、RACHを介した伝送でU-RNTIが使用される本発明の実施形態は、任意の3GPPまたは周波数分割二重通信(FDD)無線通信プロトコル(例えば、3GPPリリースR99〜リリース8のいずれか1つ)に適用でき、U-RNTIが3GPPリリース8(またはそれ以上)において共通E-DCHで使用できることが理解されよう。
当業者は、様々な技術および技法のいずれを用いても情報および信号を表すことができることを理解しよう。例えば、上記説明で言及されることのあるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号およびチップを、電圧、電流、電磁波、磁界、磁性粒子、光電場、光学粒子、またはこれらの任意の組合せによって表すことができる。
さらに、当業者は、本明細書で開示した実施形態との関係で説明した様々な具体例としての論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムのステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組合せとして実施できることを理解しよう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明示するため、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路およびステップについて、これらの機能面から全般的に上述してきた。こうした機能がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるか否かは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられる設計上の制約に左右される。当業者は、各々の特定のアプリケーションについて様々な方法で前述の機能を実施することができるが、かかる実施の決定を、本発明の範囲から逸脱するものと解釈すべきではない。
本明細書で開示した実施形態との関係で説明した様々な具体例としての論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、書き換え可能ゲートアレー(FPGA)または他のプログラム可能論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を行うように設計されたこれらの任意の組合せで実現または実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってよいが、別の方法では、プロセッサは従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、例えばDSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連動した1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、またはその他のかかる構成として実装することができる。
本明細書で開示する実施形態との関係で説明する方法、順序および/またはアルゴリズムは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、またはこの2つの組合せで直接的に具現化できる。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、CD-ROMまたは当技術分野で知られているその他の形式の記憶媒体に存在しうる。例示的な記憶媒体はプロセッサに結合し、それによりプロセッサは記憶媒体から情報を読み取ること、および記憶媒体に情報を書き込むことができる。別の方法では、記憶媒体はプロセッサに不可欠なこともある。プロセッサおよび記憶媒体はASICに存在しうる。ASICはユーザ端末(例えばアクセス端末)に存在することもある。別の方法では、プロセッサおよび記憶媒体はユーザ端末の個別コンポーネントに存在しうる。
1つまたは複数の例示的な実施形態では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの任意の組合せで実施できる。ソフトウェアで実施する場合、機能をコンピュータ可読媒体に格納すること、または1つもしくは複数の命令もしくはコードを介してコンピュータ可読媒体に送信することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体の両方を含み、1つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にするあらゆる媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であってよい。限定することなく例を挙げると、かかるコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを伝送もしくは格納するために使用でき、コンピュータによってアクセスできるその他の媒体を備えることができる。また、あらゆる接続がコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから同軸ケーブル、光ファイバケーブル、より対線、デジタル加入者回線(DSL)、または赤外線、ラジオおよびマイクロ波などの無線技術を使用して送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、より対線、DSL、または赤外線、ラジオおよびマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザーディスク (disc)（登録商標）、光ディスク(disc)、デジタル多目的ディスク(disc)(DVD)、フレキシブルディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、diskは通常、データを磁気的に再生し、discはレーザで光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。
上述の開示は、本発明の実施形態の例を示しているが、添付の請求項で定める本発明の範囲から離れることなく、本明細書では様々な変更および修正が可能であることに留意すべきである。本明細書で説明される本発明の実施形態による方法クレームの機能、ステップおよび/または動作は、特定の順番で実施する必要はない。さらに、本発明の要素は単数形で示されていることがあるが、単数に限定されることが明示されている場合を除き、複数も企図されている。
100 無線システム、無線ネットワーク
102 アクセス端末、携帯電話、無線クライアントコンピューティングデバイス
104 エアインタフェース
108 アクセス端末、携帯情報端末、無線クライアントコンピューティングデバイス
110 アクセス端末、ポケベル、無線クライアントコンピューティングデバイス
112 アクセス端末、コンピュータプラットフォーム、無線クライアントコンピューティングデバイス
120 RAN
122 無線ネットワーク制御装置(RNC)
124 基地局、ノードB
126 キャリアネットワーク
160 サービング汎用パケット無線サービス(GPRS)サポートノード(SGSN)
165 ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)
175 パケットデータネットワーク、インターネット
200 アクセス端末
202 プラットフォーム
206 トランシーバ
208 特定用途向け集積回路(ASIC)
210 アプリケーションプログラミングインタフェース(API)
212 メモリ
214 局所データベース
222 アンテナ
224 ディスプレイ
226 キーパッド
228 プッシュツートークボタン

Claims (36)

  1. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを送信する方法であって、
    所与のアクセス端末で、所与の量のデータを含むデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを構成する段階であって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において前記所与のアクセス端末を固有に識別するように構成される、段階と、
    アクセスネットワークに共有チャネルの逆方向リンクで前記初期データパケットを送信する段階と
    を含む方法。
  2. 前記第1種類の前記識別子は、所与の無線アクセス制御装置(RNC)のサービス提供領域内において前記所与のアクセス端末を固有に識別するユニバーサル移動体通信サービス(UMTS)地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)無線ネットワーク仮識別子(RNTI)(U-RNTI)である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記構成および送信する段階は、前記所与のアクセス端末の第1状態で発生する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記共有チャネルの前記逆方向リンクは逆方向リンクランダムアクセスチャネル(RACH)に対応する、請求項3に記載の方法。
  5. 前記初期データパケットの前記送信に応じて、(i)前記共有チャネルの前記逆方向リンクで送信するために前記無線通信システムの前記所与のアクセス端末の現在のセクター内において前記所与のアクセス端末を固有に識別するために使用される第2種類の識別子を、前記所与のアクセス端末に割り当てるセル更新確認メッセージ、または(ii)前記所与のアクセス端末に専用チャネルを割り当てる再構成メッセージを受信する段階をさらに含む、請求項3に記載の方法。
  6. 前記受信する段階の後、前記第1状態から第2状態に移行する段階をさらに含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記第2状態において、前記所与のアクセス端末が前記第2種類の前記識別子を割り当てる前記セル更新確認メッセージを受信した場合、前記所与のアクセス端末は、前記第2種類の前記識別子を含むヘッダ部分を有する前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットを送信する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記第1状態はURA_PCHまたはCELL_PCHであり、前記第2状態はCELL_FACH状態である、請求項7に記載の方法。
  9. 前記第2状態において、前記所与のアクセス端末が、前記専用チャネルを割り当てる前記再構成メッセージを受信した場合、前記所与のアクセス端末は、前記割り当てられた専用チャネルで前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットを送信する、請求項6に記載の方法。
  10. 前記第2状態はCELL_DCH状態であり、前記第1状態はURA_PCHまたはCELL_PCHであり、前記専用チャネルは共通拡張専用チャネル(E-DCH)または専用チャネル(DCH)に対応する、請求項9に記載の方法。
  11. 前記1つまたは複数の追加パケットは再構成完了メッセージを含む、請求項9に記載の方法。
  12. 前記再構成完了メッセージは、トランスポートチャネル再構成完了メッセージ、無線ベアラ再構成完了メッセージおよび/または物理チャネル再構成完了メッセージである、請求項11に記載の方法。
  13. 前記第2種類の前記識別子は、所与の無線アクセス制御装置(RNC)の領域内において前記所与のアクセス端末を固有に識別するセル無線ネットワーク仮識別子(RNTI)(C-RNTI)に対応する、請求項5に記載の方法。
  14. 前記所与の無線通信プロトコルは、データパケットの前記ヘッダ部分内に前記第1種類の識別子を含めることを指定していない、請求項1に記載の方法。
  15. 前記共有チャネルは逆方向リンクアクセスチャネル(RACH)に対応し、前記所与の無線通信プロトコルは3GPPリリース99からリリース8までの1つであり、
    または、前記共有チャネルは拡張専用チャネル(E-DCH)に対応し、前記所与の無線通信プロトコルは3GPPリリース8以上である、
    請求項14に記載の方法。
  16. セクターの前記サブセットはサブネットに対応する、請求項1に記載の方法。
  17. 前記構成する段階は、前記初期データパケットが遅延に敏感なデータを運んでいる場合のみ実行され、
    前記初期データパケットが遅延に敏感なデータを運んでいない場合、前記初期データパケットは、(i)専用チャネルが前記所与のアクセス端末に割り当てられた後、または(ii)単一セクターにおいて前記所与のアクセス端末を固有に識別するように構成された第2種類の識別子が前記所与のアクセス端末に割り当てられた後、のいずれかにおいて送信される、
    請求項1に記載の方法。
  18. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを受信する方法であって、
    所与のアクセスネットワークで、所与の量のデータを有するデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを受信する段階であって、前記第1種類の前記識別子は、無線通信システムのセクターのサブセットの複数において所与のアクセス端末を固有に識別するように構成される、段階と、
    前記一連のデータパケットにおける後続データパケットを、共有チャネルまたは専用チャネルにおいて前記所与のアクセス端末から受信するか否かを判断する段階と、
    前記判断する段階に基づいて、(i)前記所与のアクセス端末に前記専用チャネルを割り当てること、または(ii)前記無線通信システムの単一セクターにおいて前記所与のアクセス端末を固有に識別する第2種類の識別子を割り当てることを目的としたメッセージを構成する段階と、
    前記所与のアクセス端末に前記構成されたメッセージを送信する段階と、
    前記構成されたメッセージの前記割り当てに従って前記所与のアクセス端末から前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットを受信する段階と
    を含む方法。
  19. 前記第1種類の前記識別子は、所与の無線アクセス制御装置(RNC)のサービス提供領域内において前記所与のアクセス端末を固有に識別するユニバーサル移動体通信サービス(UMTS)地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)無線ネットワーク仮識別子(RNTI)(U-RNTI)である、請求項18に記載の方法。
  20. 前記初期データパケットは逆方向リンクランダムアクセスチャネル(RACH)で受信される、請求項18に記載の方法。
  21. 前記構成されたメッセージは、前記専用チャネルを割り当てるように構成され、
    前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットは前記専用チャネルで受信される、
    請求項18に記載の方法。
  22. 前記構成されたメッセージは再構成メッセージに対応する、請求項21に記載の方法。
  23. 前記再構成メッセージは、トランスポートチャネル再構成完了メッセージ、無線ベアラ再構成完了メッセージおよび/または物理チャネル再構成完了メッセージである、請求項22に記載の方法。
  24. 前記1つまたは複数の追加パケットは再構成完了メッセージを含む、請求項21に記載の方法。
  25. 前記再構成メッセージは、前記第2種類の前記識別子を割り当てるように構成され、
    前記一連のデータパケットにおける前記1つまたは複数の追加パケットは、前記第2種類の前記識別子を含むヘッダ部分を有する、
    請求項18に記載の方法。
  26. 前記構成されたメッセージはセル更新確認メッセージに対応する、請求項25に記載の方法。
  27. 前記第2種類の前記識別子はセル無線ネットワーク仮識別子(RNTI)(C-RNTI)に対応する、請求項18に記載の方法。
  28. 前記所与の無線通信プロトコルは、データパケットの前記ヘッダ部分内に前記第1種類の識別子を含めることを指定していない、請求項18に記載の方法。
  29. 前記所与の無線通信プロトコルはリリース99からリリース8までである、請求項28に記載の方法。
  30. セクターの前記サブセットはサブネットに対応する、請求項18に記載の方法。
  31. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを送信するように構成されたアクセス端末であって、
    所与の量のデータを含むデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを構成するための手段であって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において前記アクセス端末を固有に識別するように構成される、手段と、
    アクセスネットワークに共有チャネルの逆方向リンクで前記初期データパケットを送信するための手段と
    を含むアクセス端末。
  32. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを受信するように構成されたアクセスネットワークであって、
    所与の量のデータを有するデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを受信するための手段であって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において所与のアクセス端末を固有に識別するように構成される、手段と、
    前記一連のデータパケットにおける後続データパケットを、共有チャネルまたは専用チャネルにおいて前記所与のアクセス端末から受信するか否かを判断するための手段と、
    前記判断に基づいて、(i)前記所与のアクセス端末に前記専用チャネルを割り当てること、または(ii)前記無線通信システムの単一セクターにおいて前記所与のアクセス端末を固有に識別する第2種類の識別子を割り当てることを目的としたメッセージを構成するための手段と、
    前記所与のアクセス端末に前記構成されたメッセージを送信するための手段と、
    前記構成されたメッセージの前記割り当てに従って前記所与のアクセス端末から前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットを受信するための手段と
    を含むアクセスネットワーク。
  33. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを送信するように構成されたアクセス端末であって、
    所与の量のデータを含むデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを構成するように構成された機能であって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において前記アクセス端末を固有に識別するように構成される、機能と、
    アクセスネットワークに共有チャネルの逆方向リンクで前記初期データパケットを送信するように構成された機能と
    を含むアクセス端末。
  34. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを受信するように構成されたアクセスネットワークであって、
    所与の量のデータを有するデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを受信するように構成された機能であって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において所与のアクセス端末を固有に識別するように構成される、機能と、
    前記一連のデータパケットにおける後続データパケットを、共有チャネルまたは専用チャネルにおいて前記所与のアクセス端末から受信するか否かを判断するように構成された機能と、
    前記判断に基づいて、(i)前記所与のアクセス端末に前記専用チャネルを割り当てること、または(ii)前記無線通信システムの単一セクターにおいて前記所与のアクセス端末を固有に識別する第2種類の識別子を割り当てることを目的としたメッセージを構成するように構成された機能と、
    前記所与のアクセス端末に前記構成されたメッセージを送信するように構成された機能と、
    前記構成されたメッセージの前記割り当てに従って前記所与のアクセス端末から前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットを受信するように構成された機能と
    を含むアクセスネットワーク。
  35. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを送信するように構成されたアクセス端末によって実行されるときに、前記アクセス端末に動作を実行させる命令を格納しているコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、
    所与の量のデータを含むデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを構成するプログラムコードであって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において前記アクセス端末を固有に識別するように構成される、プログラムコードと、
    アクセスネットワークに共有チャネルの逆方向リンクで前記初期データパケットを送信するプログラムコードと
    を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
  36. 所与の無線通信プロトコルにより動作する無線通信システム内においてデータを受信するように構成されたアクセスネットワークによって実行されるときに、前記アクセスネットワークに動作を実行させる命令を格納しているコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、
    所与の量のデータを有するデータ部分および第1種類の識別子を含むヘッダ部分を含む一連のデータパケットにおける少なくとも初期データパケットを受信するプログラムコードであって、前記第1種類の前記識別子は、前記無線通信システムのセクターのサブセットの複数において所与のアクセス端末を固有に識別するように構成される、プログラムコードと、
    前記一連のデータパケットにおける後続データパケットを、共有チャネルまたは専用チャネルにおいて前記所与のアクセス端末から受信するか否かを判断するプログラムコードと、
    前記判断に基づいて、(i)前記所与のアクセス端末に前記専用チャネルを割り当てること、または(ii)前記無線通信システムの単一セクターにおいて前記所与のアクセス端末を固有に識別する第2種類の識別子を割り当てることを目的としたメッセージを構成するプログラムコードと、
    前記所与のアクセス端末に前記構成されたメッセージを送信するプログラムコードと、
    前記構成されたメッセージの前記割り当てに従って前記所与のアクセス端末から前記一連のデータパケットにおける1つまたは複数の追加パケットを受信するプログラムコードと
    を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
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