JP5390771B2 - 移動通信システムに使用される通信方法、移動局、及び基地局 - Google Patents
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Description
共通パイロットチャネルCPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、主に下りチャネルの伝搬路状況推定(チャネル推定、Channel Estmidation)、移動局のセル選択(セルサーチ、Cell Search)、同一セルの他の下り物理チャネルのタイミング基準などとして使用されている。
また同期チャネルSCHは、下りリンクの共通チャネルであり、各セルに1つ存在し、移動局セルサーチ初期段階に使われている。
HSDPA方式の高速物理下り共用チャネルHS−PDSCHは、下りリンクの共用チャネルで、複数の移動局が共用し、各移動局にトランスポートチャネルの高速下り共用チャネルHS−DSCH(High Speed Downlink Shared Channel)が含まれる。このHS―PDSHは、上位レイヤから各移動局宛てのパケットデータの送信に使用される。
従来のGSM(Global System for Mobile Communications)やW−CDMAなどの移動通信システムでは、加入者識別子IMSI(Interanational Mobile Subscriber Identity)を用いた移動管理が行われている。W−CDMA方式のコアネットワークは、GSMのコアネットワークをベースに構成されている。図38を参照して、W−CDMA方式の移動管理方法を説明する。
またNodeB(10)は、無線送受信を行なう論理的なノードを意味し、具体的には、無線基地局装置である。NodeB(10)は、移動局装置20と無線インタフェースを介して接続される。
SGSN(Serving GPRS Support Node)(30)は、コアネットワークのパケット交換サービスの制御ノードであり、在圏する移動加入者の加入者情報を管理するVLR(Visitor Location Register)(31)を備えている。
また位置登録は、移動局が位置登録エリア40を移動した場合に行なわれ、手順中に図示しないHLR(Home Location Register)から在圏VLR(31)への加入者情報のダウンロードが行なわれる。
移動局20は、アイドルモード(待ち受け状態)の場合には、呼び出し用のチャネルを常に監視しているため、自局に対するページングを認識することが可能である。移動局20は、ページング要求に含まれる位置登録エリア、TMSI(IMSI)と自分の記憶する位置登録エリア、TMSI(IMSI)が一致した場合にネットワークに応答を返す。
ページングインジケーターチャネルPICHは、下りリンクの共通チャネルであり、ページング信号がマッピングされる第二共通制御物理チャネルS−CCPCHに対応したトランスポートチャネルのページングチャネルPCH(Paging Channel)と対で存在している。このPICHは、移動局の集まりである各着信群に対する音声呼(CS:Circuit Switch)またはパケット呼(PS:Packet Switch)着信情報の有無を送信する。
一般的に、下り・上りリンク制御チャネルを通じて基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行い、特定の移動局に対してアイドルモード及びアクティブモード時の使用周波数帯域位置を指定する制御情報を送信することが考えられる。このとき使用周波数帯域位置のシフトをする以前に制御情報のやり取りをする場合には、基地局の固有周波数帯域幅の中心周波数帯域、例えば20MHz周波数帯域幅の中心の5MHz周波数帯域における通信が非常に混雑してしまう。また、基地局と移動局との間で制御情報のやり取りを行うため、無線リソースが使用され、システム全体の周波数利用効率の低下に繋がる。さらに特定の移動局に対して使用周波数帯域位置の管理、記憶、一部周波数帯域での通信混雑の回避など煩雑な基地局制御が必要である。
特に異なる周波数帯域幅(例えば、1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHz)に適応した移動局の使用周波数帯域位置の指定を行なう移動局のグルーピング、特にEUTRA/EUTRANが要求されているAIPN(ALL Internet Protocol Network)に対応するパケット呼の有無を示すパケットインジケーターPI(Packet Indicator)情報のグルーピング処理に関わる有効な手段が提供される。
EUTRAの下りリンクにおいて、下りリンクパイロットチャネルDPCHは、下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH(Downlink Common Pilot Channel)と下りリンク個別パイロットチャネルDDPCH(Downlink Dedicated Pilot Channel)が含まれている。
下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、W−CDMA方式の第一共通制御物理チャネルP−CCPCH、及びページングインジケーターチャネルPICHに相当する報知情報(報知チャネルBCH相当)、パケット呼の有無を指すパケットインジケーターPI情報(ページングインジケーターチャネルPICH相当)などの共通制御情報が含まれている。
まず、図3により3GPPの提案をベースに想定されている移動局の状態遷移を示す。移動局では、電源投入後(10)、公衆移動通信PLMN(Public Land Mobile Network)の選択/再選択、セル選択が行われる(11)。そして移動局ではさらに位置登録更新及び報知情報が受信され(12)、待受け状態であるアイドルモード(Idle Mode)(13)に遷移する。アイドルモードでは、セル選択/再選択が行われる。
そしてユーザからパケット発信(14)がある場合、下りアクセス情報(下りアクセスチャネルFACH相当)の受信、及び上りアクセス情報(ランダムアクセスチャネルRACH相当)の送信、パケット通信処理手順を経て、パケット通信中(15)に遷移する。
図5は、移動局がアイドルモードのときの間欠受信動作を概念的に示す図である。ここでは、上記図4の3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの構成と同じ図を図5(A)に示し、図5(A)に合わせた間欠受信動作のイメージを図5(B)に示している。
間欠動作1は、フレーム先頭のTTI1期間を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。また間欠動作2は、フレーム先頭のTTI1の下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH、下りリンク共用シグナリングチャネルDSCSCH、下りリンク同期チャネルDSNCHの期間(数OFDMシンボルTs)を受信部オンし、他の期間を受信オフする間欠受信方法である。図5では、フレーム先頭毎にTTI1期間を受信部オンする一例を示したが,複数フレーム間隔毎に受信部オンすることもよい。
また前記各下りリンクチャネルは、1つのOFDMシンボル長(Ts)を示しているが、情報量により複数のOFDMシンボル長(Ts)を使用してもよい。
基地局100では、まず、基地局100が上位ネットワークノード(例えば、W−CDMA方式のSGSN(Serving GPRS Support Node)やRNC(Radio Network Control)、図示せず)から移動局200宛てのパケットデータ(加入者識別情報、例えばIMSI(International Mobile Subscriber Identity)、IMEI(International Mobile Equipment Idenity)、TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)、TMEI(Temporary Mobile Equipment Idenity)やIPアドレスなど含む)を受信した場合、そのパケットデータを基地局送信データバッファ(図示せず)に保存する。送信データバッファからの下りリンク送信データはチャネルコーディング部107に入力され、チャネルコーディング部107はスケジューリング部110の出力信号である下りリンクAMCモードと下りリンク移動局割り当て情報(下りリンクスケジューリング情報)など下りリンクAMC情報が入力され、下りリンクAMC情報により定義されたAMCモード(例えば、ターボ符号、符号化率2/3)を用いて、下りリンク送信データの符号化処理を行い、その出力が制御データ挿入部108に入力される。
一方、スケジューリング部110により決定した下りリンクAMC情報(AMCモード、下りリンクスケジューリング情報など)が制御データ挿入部108に入力され、下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHの制御データマッピングが行われる。
そしてスケジューリング部110は、入力されたこれらの情報を総合し、指定または算出された中心周波数において、選択されたスケジューリングアルゴリズムに従って上り/下りリンクAMC情報を生成し、図7に示した各部に出力し、パケットデータの送信スケジューリングを実現する。
例えば、図9に示す番号010100010は、5MHz移動局クラスの移動局が、01番の使用周波数帯域位置、0101番のIMグループ、00010番のPIグループに属していることを示している。
また、周波数領域でのグルーピングと時間領域でのグルーピングを組み合わせて(FDM・TDM)、さらにそれを細分化することにより、アイドルモードの移動局の受信周波数・時間位置を分散させることが可能である。これにより、アイドルモードの移動局は、周波数・時間ともに狭い範囲の信号を受信することになり、消費電力を大幅に低減することが可能となる。これは、例えば、IMグループをさらに分割して、TTIごとにパケットインジケーターPIを配置することで実現できる。具体的には、図10に示すようIMグループ番号にフレーム内のTTIの位置を示すビットを追加すればよい。
ここでは、加入者識別情報IMSI=101010010100010(2進数表記)、移動局の固有周波数帯域幅Bn=5MHz、基地局の固有周波数帯域幅MBnb=20MHz、IMグループが受信する帯域幅Bim=1.25MHzであるものとする。ここで使用周波数帯域位置を特定する使用周波数帯域位置番号Ps、IMグループを特定するIMグループ番号Pim、PIグループを特定するPIグループ番号Ppiを算出する。IMグループが受信する帯域幅Bim内に含まれるPIグループ数Npiは32とする。また20MHz帯域幅に含まれるPIグループの総数は512である。
上記の処理を一般化した算出式を以下に示す。
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=Bn(MHz)/Bim(MHz)(式2)
PIグループ番号(Ppi)=IMSI mod Npi (式3)
IMグループ番号(Pim)=IMSI/Npi mod Nim (式4)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=MBnb/Bn (式5)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=IMSI/(Npi×Nim_s)mod Ns
(式6)
時間方向IMグループ番号(Pim_t)=IMSI/Npi/Nim mod Ntti、
FDM・TDM IMグループ番号(Pim_ft)=Pim×Pim_t、
となる。
IMグループ数(Nim)=15/1.25=12 (式7)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=5/1.25=4 (式8)
PIグループ番号(Ppi)=21666 mod 32=00010 (式9)
IMグループ番号(Pim)=21666/32 mod 12=0101(式10)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=15/5=3 (式11)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=21666/(32×4) mod 3=01
(式12)
使用周波数帯域位置内IMグループ数(Nim_s)=15/1.25=12
(式14)
PIグループ番号(Ppi)=21540 mod 32=00100 (式15)
IMグループ番号(Pim)=21540/32 mod 16=0001(式16)
使用周波数帯域位置の候補数(Ns)=20/15=1 (式17)
使用周波数帯域位置番号(Ps)=21540/(32×4) mod 1=0
(式18)
DL_NBfmin=NBfc―MBnb/2 (式19)
次に,移動局の下りリンクの使用周波数帯域の中心周波数DL_Fs、及びIMグループ中心周波数DL_Fimを計算する。
DL_Fs=NBfmin+Bn・(2Ps+1)/2 (MHz) (式20)
DL_Fim=NBfmin+Bim・(2Pim+1)/2 (MHz)(式21)
DL_NBfmin=NBfc―MBnb/2=2144.9−20/2
=2134.9 MHz (式26)
となる。
DL_Fs=NBfmin+Bn・(2Ps+1)/2
=2134.9+5×(2+1)/2
=2142.4 (MHz) (式22)
DL_Fim=NBfmin+1.25・(2Pim+1)/2=2134.9+1.25×(2×5+1)/2=2142.05(MHz) (式23)
である。
UL_Fs=DL_Fs−190=1952.4 (MHz) (式24)
UL_Fim=DL_Fim―190=1952.05 (MHz) (式25)
図17において、B1,B2,B3,B4,B5はそれぞれ1.25MHz,2.5MHz,5MHz,10MHz,20MHzの周波数帯域幅を示す。ここでは、一例として、B3移動局クラスの移動局の制御フローについて説明する。
アイドルモードに移行した移動局は、基地局から送信される下りリンク共通パイロットチャネルDPCH、下りリンク同期チャネルDSNCH及び下りリンク共通制御チャネルDCCCHを受信して、定期的にセル選択、報知情報の更新を行なう(ステップS31,ステップS32,ステップS41)。
そして位置登録処理が終了すると、位置登録タイマーをセットして(ステップS36)、パケットインジケーターPIの受信手続きに入る。ここでは、位置登録のみのタイマーについて説明したが、セルサーチのタイマー、PIのタイマーを用意してもよい。
基地局は、アイドルモードに移行した移動局に対するパケットを送信する場合、パケットの宛先のIMSIからIMグループPim、PIグループPpiを算出し、パケットインジケーターPIをセットする(ステップS61)。アイドルモードに移行した移動局は、間欠受信により、前述の算出式で得られたIMグループPim、PIグループPpiで示される位置のパケットインジケーターPIを受信する(ステップS51)。
移動局は、送信すべきパケットがある場合(ステップS71)、上りリンクコンテンションベースチャネルUCBCHを使用して、上りパケットアクセスの要求信号を送信する(ステップS72)。基地局は、上りパケットアクセスの要求信号を受信すると(ステップS81)、デフォルトのスケジューリング設定情報と基地局で移動局を特定するための番号であるRNTI(Radio Network Temporary ID)などを含めて、上りパケットアクセスの許可信号として送信する。これにより無線ベアラが確立される(ステップS73,S82)。
上記で説明した方法により、基地局側と移動局側で通信を最小限に抑えて、移動局が使用する各チャネルの使用周波数帯域を特定することができる。
また図示していないが、下りリンク共通制御チャネルDCCCHは、無線フレームの先頭のTTIで特定のB1帯域幅に配置し、パケットインジケーターPIは、下りリンク共用制御シグナリングチャネルにマッピングすることも考えられる。
また図5で示したように下りリンク共通パイロットチャネルDCPCH、下りリンク共通制御チャネルDCCCH及び下りリンク共用制御シグナリングチャネルDSCSCHをサブキャリア交互に配置してもよい。
図31により、3GPPの提案をベースに想定されている基地局100、移動局200、及び位置管理装置300の動作原理を簡単に説明する。
制御部213は、報知情報などからアタッチと位置登録処理の必要性の有無を検出し、必要な場合、位置登録手順を制御する。また、パケットインジケーターPI情報を取得し、パケット着信処理を制御する。
そして基地局の固有周波数帯域幅が20MHzである場合、異なる周波数帯域幅を持つそれぞれの移動局(この場合、1.25MHzと20MHzの周波数帯域幅能力を持つ移動局)200が、それぞれ使用する下りリンクの周波数帯域でページング信号を受信する。
移動局200は、電源投入時、位置登録エリア更新時、及び位置登録周期をオーバーしている場合等に、アタッチ・位置登録処理を行なう。移動局200は、基地局100を介して位置管理装置300に対して位置登録要求を送出する。このとき、位置登録要求には、加入者識別情報(IMSIまたはIPアドレス)、及び移動局200の能力周波数帯域幅または移動局200の使用周波数帯域位置を示す情報が含められる。移動局200の能力周波数帯域幅を登録する場合には、ページング時に、基地局100で加入者識別情報と移動局の能力周波数帯域幅を元に、移動局200の使用周波数帯域位置を特定するアルゴリズムが必要となる。
図34(A)は、基地局の固有周波数帯域幅を20MHzとした時に、異なる能力周波数帯域幅を持つ各移動局が使用する周波数帯域位置の候補を示している。20MHz帯域幅または15MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、図34(A)に示すように選択肢が1つなので必然的に決まる。また10MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、2個の候補(0番と1番)、5MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、4個の候補(0〜3番)、2.5MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、8個の候補(0〜7番)、1.25MHz帯域幅能力の移動局の使用帯域は、16個の候補(0〜15番)がある。
図34(A)の候補番号と図34(B)のIDとを、位置登録要求、ページング要求に含めることにより、移動局の使用周波数帯域位置が特定される。
シフト先周波数位置番号(Ps)=IMSI/Npi mod Ns (式28)
移動局200は、電源投入時、位置登録エリア更新時、及び位置登録周期をオーバーしている場合等に、アタッチ・位置登録処理を行なう。
まず、接続制御手順により基地局100と移動局200との間で無線ベアラの設定を行なう(S101)。接続制御手段終了後、移動局200は、基地局100を介して、位置管理装置300へ位置登録要求を送出する(S102,S103)。この位置登録要求には、加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅が含まれている。
位置管理装置300は、移動局200に対するパケットの着信を受けると(S111)、パケットの宛先の移動局200の加入者識別情報及び移動局200の能力周波数帯域幅及び位置登録エリアを位置管理データベースから取得し、ページング要求に加入者識別情報(IMSI)及び移動局の能力周波数帯域幅を含めて位置登録エリアの基地局へ送出する(S112)。
移動局200は、自局の使用周波数帯域位置でページング要求を受信すると、位置管理装置300に対して応答を送出する(S115、S116)。
また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
Claims (9)
- 一つのスロット内に共用制御シグナリングチャネルおよび共用制御シグナリングチャネルで指定するパケットを配置する共用データチャネルを構成する移動通信システムに使用される通信方法であって、
基地局は、前記移動局へのページング情報が前記共用データチャネルに含まれることを示す信号を、前記移動局の識別情報から特定されるスロットの先頭部分に配置された前記共用制御シグナリングチャネルで送信し、
アイドルモードの移動局は、間欠的に前記移動局へのページング情報が前記共用データチャネルに含まれることを示す信号を受信する、ことを特徴とする通信方法。 - 前記スロットは、(該移動局の識別情報/ページンググループ数)をページングスロット数で割った余りで指定されることを特徴とする請求項1記載の通信方法。
- 前記移動局の識別情報は、IMSIであることを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
- 一つのスロット内に共用制御シグナリングチャネルおよび共用制御シグナリングチャネルで指定するパケットを配置する共用データチャネルを構成する移動通信システムに使用される移動局であって、
該移動局は、基地局からの、前記移動局へのページング情報が前記共用データチャネルに含まれることを示す信号を、前記移動局の識別情報から特定されるスロットの先頭部分に配置された前記共用制御シグナリングチャネルで受信し、
アイドルモード時には、間欠的に前記移動局へのページング情報が前記共用データチャネルに含まれることを示す信号を受信する、ことを特徴とする移動局。 - 前記スロットは、(該移動局の識別情報/ページンググループ数)をページングスロット数で割った余りで指定されることを特徴とする請求項4記載の移動局。
- 前記移動局の識別情報は、IMSIであることを特徴とする請求項4に記載の移動局。
- 一つのスロット内に共用制御シグナリングチャネルおよび共用制御シグナリングチャネルで指定するパケットを配置する共用データチャネルを構成する移動通信システムに使用される基地局であって、
該基地局は、移動局へのページング情報が前記共用データチャネルに含まれることを示す信号を、前記移動局の識別情報から特定されるスロットの先頭部分に配置された前記共用制御シグナリングチャネルを含んだ信号を送信する、ことを特徴とする基地局。 - 前記スロットは、(該移動局の識別情報/ページンググループ数)をページングスロット数で割った余りで指定されることを特徴とする請求項7記載の基地局。
- 前記移動局の識別情報は、IMSIであることを特徴とする請求項7に記載の基地局。
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