JP5426574B2 - Hspaを介した回線交換データの送信 - Google Patents

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Description

本発明は、回線交換(CS:Circuit Switched)データを送信するための方法および装置に関する。
セルラー回線交換(CS)電話方式は、第1世代のモバイルネットワークに導入された最初のサービスであった。それ以来、CS電話方式は、世界で最も大きなサービスとなった。
今日、設置された基盤の観点から世界を支配しているのは、第2世代(2G)のGSM(Global System for Mobile Communication network)である。第3世代(3G)ネットワークは、その量がゆっくりと増加しているものの、3Gネットワークは、導入後数年で2Gネットワークに取って代わり、販売において支配的なものになり始めるという初期の予測は、間違っていたことが証明された。
これには、多くの理由が存在し、その大部分は、異なるシステムおよび端末のコストに関連する。しかしながら、別の理由は、初期の3Gネットワークは、ウェブサーフィンおよびピアツーピアIPトラフィックのようなIPサービスのためにエンドユーザが必要とする性能を彼らに提供することができなかったことである。また、別の理由は、2G電話と比較した3G電話のきわめて悪い電池寿命であるかもしれない。3Gユーザの中には、電池を節約するために、2Gアクセスを支持して、3Gアクセスを実際に切り替える者もいる。
最近の3Gネットワークのリリースは、高速パケットアクセス(HSPA:High Speed Packet Access)を含み、HSPAにより、ディジタル加入者回線(DSL)のような固定式のブロードバンド転送ネットワークによって提供されるビットレートと比較し得るビットレートをエンドユーザが有することが可能となる。HSPAを導入して以来、データトラフィックの急速な増加が、3Gネットワークにおいて発生した。このトラフィック増加は、その大部分が、3G電話がモデムの役割をなすときのラップトップ使用によって促進されたものである。この場合、ラップトップが電話に電力を供給するため、電池消費量は、それほど関心のあるものではない。
HSPAが導入された後、電池消費量は、標準化における焦点領域となった。これは、連続的パケット接続性(CPC:Continuous Packet Connectivity)と呼ばれる第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP:3rd Generation Partnership Project)におけるワーキングアイテムの開始につながった。このワーキングアイテムは、電話は動作状態にあるが、まだ適度に低い電池消費を有するような動作モードの導入を目的とするものであった。そのような状態は、例えば、ウェブページにおけるリンクをクリックするときに短い応答時間をエンドユーザに提供するが、それでも、待ち時間が長い。
CPCのワーキングアイテムにおいて開発された特徴は、3GPPリリース7仕様書内に成功裏に含められた。しかしながら、CPCの利得は、HSPAを実行しているときにしか利用できなかった。これは、CSテレフォニーサービスを使用するユーザには電池寿命の増加が達成されないことを意味する。
CS電話方式の通話時間を増加させることができるように、HSPAによるCS電話方式を作ることを目的とするワーキングアイテムが、開始された。
高いレベルの観点から見ると、HSPAによるCSのソリューションは、図1のように示すことができる。発信する移動局は、HSPAを介して、基地局ノードBに接続する。この基地局は、ジッタバッファを備えた無線ネットワークコントローラ(RNC:Radio Network Controller)に接続される。RNCは、移動通信交換局(MSC:Mobile Switching Center)/メディアゲートウェイ(MGW:Media Gateway)を介して、着信する移動局のRNCに接続される。着信する移動局は、ローカル基地局(ノードB)を介して、その着信移動局のRNCに接続される。着信側における移動局は、同様に、ジッタバッファを備える。
図1に示されたシナリオでは、無線インタフェースは、広帯域符号分割多元接続(WCDMA:Wideband Code Division Multiple Access)HSPAを使用しており、これは、以下のことをもたらす。
−アップリンクは、2msの送信時間間隔(TTI:Transmission Time Interval)を実行し、および専用物理制御チャンネル(DPCCH:Dedicated Physical Control Channel)ゲーティングを備える高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA:High Speed Uplink Packet Access)であり、
−ダウンリンクは、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA:High Speed Downlink Packet Access)であり、フラクショナル専用物理制御チャネル(F−DPCH:Fractional Dedicated Physical Channel)ゲーティングおよび動作の少ないHS−DSCHのための共有制御チャネル(HS−SCCH:Shared Control Channel for HS−DSCH)を使用することができ、ここで、略語HS−DSCHは、高速ダウンリンク共有チャンネル(High Speed Downlink Shared Channel)を表す。
−アップリンクおよびダウンリンクの両方は、損傷した音声パケットを迅速に再送信することを可能にするハイブリッド自動再送要求(H−ARQ:Hybrid Automatic Repeat Request)使用する。
ロバスト性のための迅速な再送信およびHSDPAスケジューリングを使用するには、H−ARQ再送信によって発生することのある遅延変動およびスケジューリング遅延変動をキャンセルするためのジッタバッファが必要である。2つのジッタバッファが必要とされ、1つは発信RNCにおけるジッタバッファであり、もう1つは着信端末におけるジッタバッファである。ジッタバッファは、パケットをデジッタするために、発信端末または着信RNCによって生成されるタイムスタンプを使用する。
タイムスタンプは、特別なPDCPパケットタイプのパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)ヘッダ内に含められる。PDCPヘッダは、図2に示されている。
ジッタバッファは、さらに、並べ替えをハンドリングするために、典型的にはシーケンス番号情報を必要とする。使用されるシーケンス番号は、上位レイヤへ伝えられるRLCシーケンス番号である。
3GPP R7およびR8において標準化されているHSPAによるCSのソリューションは、UEの電池寿命を節約することを目的とするものである。これは、HSPAアクセスを実行しているときに使用することができるCPC特徴であるDPCCHゲーティングおよびF−DPCHゲーティングのDTX/DRX機能によって達成される。電池節約は、送信がどれだけの送信時間間隔をゲーティングされてもよいかと相関関係にあるものである。一方、音声データの送信の場合にはなおさらに、電池寿命を増加させることが望まれる。
したがって、HSPAのようなパケットデータ接続によって音声のような回線交換データを送信するときに電池寿命を増加させ、および電力消費量を減少させることが必要である。
本発明の目的は、HSPAのようなパケットデータ接続によるCSのための送信方式を提供することであり、この送信方式は、移動局における電力消費量を減少させ、それによって、電池寿命を増加させるものである。
この目的およびその他の目的は、添付の特許請求の範囲に記載されるような方法および装置によって実現される。このように、パケットデータ接続により送信される複数の音声データフレームをバンドルドフレームにバンドリングし、およびその後当該バンドルドフレームを送信することによって、送信機が送信するときに必要な時間を減らすことができ、これは、ひいては、音声データを送信するために必要とされるエネルギーを減少させる。これによって、電池寿命を増加させることができる。本発明によるバンドリングは、高速パケットアクセス(HSPA)接続を介して音声データを送信するときに有利に使用することができる。
一実施形態によれば、バンドルドフレームにバンドリングされる音声データフレームの数は、デフォルト値に設定される。これによって、無線ネットワークにおいて追加のシグナリングを必要としない。デフォルト値は、例えば2つの音声フレームに設定されることが可能であり、または特定の送信に有用であると思われるその他のどのような数のフレームに設定されてもよい。
一実施形態によれば、バンドルドフレームにバンドリングされる音声データフレームの数を、動的に設定することができる。これにより、特定の接続のために最適化されるように、またはさらに進行中の接続についての当該数を変更することによって、進行中の接続の中の異なる送信条件を考慮に入れるように、バンドリングを制御することが可能である。バンドルドフレームにバンドリングされる音声データフレームの数は、例えば無線リソース制御(RRC:Radio Resource Control)メッセージを用いて動的に設定されてもよい。
本発明は、上記に従って音声データを送信することができる移動局にも及ぶ。
上記に従った音声データの送信により、無線システム内に存在する移動局が、不連続送信/不連続受信(DTX:Discontinuous transmission/DRX:Discontinuous reception)時間をより長く有することが可能となり、これにより、最終的に移動局の電池寿命をより長くできる。
ここで、限定ではない例により、および添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
パケット化された音声通信に使用されるシステムの概略図である。 パケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)ヘッダの図である。 バンドリングされた音声データフレームを送信するタイミングを表す図である。 バンドリングされた音声データを送信するためのシステムの図である。 バンドリングされた音声データを送信するときに移動局において実行されるステップを表すフローチャートである。
本発明によれば、音声フレームは、バンドリングされる。バンドリングは、エンコードされた音声フレーム群はそれらのフレームが生成された後に1つずつではなくバーストで送信されることを意味する。音声フレームのバンドリングが、図3に表されている。
図3において、音声フレームは、2つで一組にバンドリングされ、それにより、2つの音声フレーム(Pn)が生成されたとき、それらのフレームは、バンドリングされ、1つのフレームとして送信される。
セルラー無線システムでは、バースト伝送方式を適用すると、音声フレームをバンドリングし、無線送信機が送信している時間間隔で音声データフレームを送信することによって、電池消費量を減少させることができる。例えば、DPCCH/F−DPCHゲーティングでは、移動局についてより長い電池寿命を実現することができる。
音声フレームをバンドリングすることにより、音声フレームの送信間隔時間がより長くなり、したがって、送信が存在しない時間、すなわちゲーティング間隔をより長くすることができる。電池消費量は、無線が送信されている時間に比べて、同時に送信されるデータの量にはあまり依存しないので、送信が存在しない時間間隔を増加させることによって、電池を節約することができる。
ゲーティングにより、無線の不連続送信/不連続受信(DTX/DRX)が可能となり、
DTXは、音声フレーム間において送信するものがないことによる。DRXは、予め定められた間隔の後にのみ送信が開始できることにより、可能となる。したがって、音声フレームのバンドリングにより、送信が存在しないゲーティング間隔がより長くなる。これは、ひいては、DTX/DRXの時間が長くなり、それにより最終的に電池を節約すると言い換えることができる。
HSPAコネクションによる回線交換データの送信では、データは、図2に示されるように、PDCPパケットデータユニット(PDU:Packet Data Unit)のパケットタイプおよびAMRカウンタフィールドとともに送信される。AMRカウンタフィールドを使用して、バンドリングの使用をシグナリングすることができる。また、無線リソース制御(RRC:Radio Resource Control)メッセージを用いて、バンドリングをシグナリングすることもできる。
一実施形態によれば、特定のPDCP PDUタイプでは、同じ送信信号の中で、2つの音声フレームを送信することができる。例えば、バンドルドデータを使用していることを示すPDCP PDUタイプを定義することができる。この標識は、特定の送信信号では受信されるべきフレームが2つ存在することをジッタバッファに通知するために使用される。
一例としての実施形態によれば、PDCP PDUタイプは、バンドリングをシグナリングするために使用される。以下のように、一例としての実施形態では、PDUタイプ011が、バンドリングを示すために使用される。
Figure 0005426574
2つのAMRフレームを搬送するPDCP PDUは、送信信号#Xについて以下のように見える。
Figure 0005426574
AMRカウンタは、AMR音声フレームの生成速度と同期されたタイミング情報を表す。AMRカウンタは、通常、20msごとに1だけインクリメントされる。バンドルドデータを搬送するPDCP PDUについて、AMRカウンタの値は、最初の音声フレームが生成されたタイミング、すなわち、上記のPnパケットが生成されたタイミングに対応していなければならない。AMRカウンタは、次の送信に向けて、バンドルドデータが含むパケットの数だけインクリメントされる。したがって、送信信号X+1は、この例では次のように見える。
Figure 0005426574
一方、音声データのストリームは、DTX状態に入ることができる。DTX状態に入った場合、エンコーダがDTX状態を出るまで、音声コーデックフレームは、生成されない。音声データのストリームがDTXに入ると、最初のSID FIRSTフレームを生成することができ、その後、通常のSIDフレームを160msの間隔で生成することができる。これらのフレーム群は、バンドリングされてもよく、またはバンドリングされなくてもよい。一実施形態によれば、SID FIRSTフレームまたは通常のSIDフレームは、バンドリングされない。なぜならば、SID FIRSTの80ms後に生成され、その後SIDフレーム間の間隔である160ms後に生成される最初のSIDフレームには、待ち時間が存在するからである。
一実施形態によれば、SID FIRSTフレームおよび通常のSIDフレームを、以下に示されるように送信することができる。送信信号Yは、時刻Xに送信されるPnとしてパケット化されたSID FIRSTである。この送信信号は、通常のPDCP AMRデータPDU(タイプ010)を使用している。その後、この例では80ms後に、SIDフレームが送信信号Y+1で送信される。SIDフレームはpn+1としてパケット化され、またその時刻はX+4であり、この例においては80ms後である。この場合も、PDCP PDUタイプは、010である。そして、音声は時刻X+7に再び開始し、この例では音声は常にバンドリングされた状態で送信され、従って、PDCP PDUはタイプ011を有する。
Figure 0005426574
Figure 0005426574
Figure 0005426574
2つの音声フレームは、すでに定義されたPDCP PDUタイプ010で、同じ送信信号において送信される。この場合、2つのAMRフレームを搬送するPDCP PDUは、送信信号#Xでは以下の例のように見える。
Figure 0005426574
AMRカウンタは、AMR音声フレームの生成速度と同期されたタイミング情報を表す。通常の送信信号においては、AMRカウンタは、20msごとに1だけインクリメントされる。バンドルドデータを搬送するPDCP PDUについて、AMRカウンタ値は、最初の音声データフレームが生成されたタイミング、すなわち、この場合には、Pnパケットが生成されたタイミングに対応するように設定することができる。AMRカウンタは、次の送信信号に向けて、バンドルドデータ内に存在するパケットの数だけインクリメントされる。送信信号X+1は、以下のようになる。
Figure 0005426574
一方、音声データのストリームはDTX状態に入ることができ、これは、エンコーダがDTX状態を出るまで、音声コーデックフレームは生成されないことを意味する。データパケットのストリームがDTX状態に入ると、SID FIRSTフレームが生成され、その後、通常のSIDフレームが、160msの間隔で生成される。これらのフレームは、バンドリングされてもよく、またはバンドリングされなくてもよい。一実施形態によれば、SID FIRSTおよびSIDは、バンドリングされない。なぜなら、SID FIRSTの80ms後に生成され、その後SIDフレーム間の間隔である160ms後に生成される最初のSIDフレームには、待ち時間が存在するからである。
SID FIRSTおよびSID群は、以下に示される方法で送信されてもよい。送信信号Yは、時刻Xにおいて送信されるPnとしてパケット化されたSID FIRSTである。その後、この例では80ms後に、SIDフレームが送信信号Y+1で送信される。SIDフレームは、pn+1としてパケット化され、またその時刻はX+4であり、この例では80ms後である。音声は時刻X+7で再び開始し、この一例としての実施形態では、音声は常にバンドルドフレームとして送信される。
Figure 0005426574
Figure 0005426574
Figure 0005426574
今しがた説明された一例としての実施形態では、同じPDUタイプが、バンドリングされたPDCP PDUおよびバンドリングされないPDCP PDUの両方に使用されることがわかる。そのような場合、このパケットが2つの音声フレームを含むか、または1つのSIDフレームを含むかを識別するために、受信機はPDCP PDUの長さを使用することができる。
一実施形態によれば、バンドリングの使用およびいくつのフレームがバンドリングされるべきかは、無線リソース制御(RRC)メッセージを使用することによってシグナリングすることができる。一実施形態によれば、バンドリングは、例えば常に2つのAMRフレームとなるように制限することができる。バンドリングが予め定められた数のフレームに制限される場合、さらなるRRCシグナリングは必要とされない。RRCシグナリングが存在しない場合、バンドリングをシグナリングするために、上記のような特定のPDCP PDUタイプを常に使用することができる。RRCシグナリングが使用されないときの別の可能性は、PDCP PDUの長さを常にチェックすることである。
さらに、バンドリングは2つのフレームに限定されないことは、理解されるべきである。どのような数の音声フレームでも、バンドリングすることができる。バンドリングされるフレームの数が、予め定められるデフォルトのフレーム数でなければ、RRCシグナリングを使用して、バンドリングされる音声フレームの数を通知することができる。
一実施形態によれば、RRCシグナリングメッセージ内のデータは、第1行目はフレームバンドリングのサポートをシグナリングするために使用され、第2行目はいくつのフレームがバンドリングされたかに関する情報であるようにフォーマット化され得る。
当該メッセージは、以下のように見え得る。
Figure 0005426574
Figure 0005426574
別の実施形態によれば、CPCに使用されるUE DTXサイクルの情報が、フレームバンドリング情報を得るために使用される。例えば、UE DTXサイクル情報が、16TTIに設定されていれば、2つのフレームまたは予め定められたその他デフォルトのフレーム数でAMRをバンドリングしていることが、自動的に推測される。なぜならば、UEは、32ms(16×2ms)ごとに送信するのみであり、AMRフレームは、20msごとに生成されるからである。そのようなシナリオにおいては、HSPA無線ベアラによるCSについての以下の設定は、音声フレームバンドリングを示す。一実施形態によれば、UE_DTXサイクル1または2を使用することができ、有効範囲が、1、4、8、16、32、64、128である中で、当該値が16またはそれ以上に設定されれば、AMRバンドリングが有効化される。
Figure 0005426574
図4において、セルラー無線システム400の概略図が示されている。システム400は、基地局(ノードB)401を備える。基地局401は、基地局401によってカバーされるエリア内に存在する、通常、ユーザ機器(UE)403と呼ばれる多数のモバイル端末にサービスを提供する。基地局401およびそれにいくつかの隣接基地局(図示しない)は、さらに無線ネットワークコントローラノード(RNC)405に接続される。移動局401は、セルラー無線システムに接続することができる。システム400は、例えばHSPAによるCSを用いて、移動局から対象とする受信機へ回線交換データを送信するように適合される。移動局403は、音声データフレームをバンドリングするための装置408を備える。また、移動局は、バンドリングされた音声データフレームを送信するように適合された送信機409を備える。装置408は、どのような数のフレームも、バンドリングされた音声データフレームへとバンドリングするように適合される。上記のとおり、当該装置は、デフォルトのフレーム数に、または無線システムによってシグナリングされるどのような数にでもバンドリングするように設定され得る。
図5において、フローチャートは、移動局にて実行されるステップを表している。最初にステップ501において、回線交換音声データ接続が確立され、音声データフレームが生成される。次に、ステップ503において、音声データフレームが、例えば上記のようにバンドリングされる。フレームは、フレームのデフォルト値に基づいて、またはすでに確立された接続にてセットアップ中にまたはその後にセルラー無線システムがシグナリングすることができるバンドリングされるフレーム数に基づいて、バンドリングすることができる。また、バンドリングされるフレーム数は、接続が確立されている間はいつでも変更され得る。バンドルドフレームは、ステップ505において送信される。
音声データを送信するときに本明細書において説明されるような方法および移動局を使用することにより、無線システム内に存在する移動局がより長い不連続的送信/不連続的受信(DTX/DRX)期間を有することが可能になり、これにより最終的に移動局の電池寿命を長くすることができる。

Claims (14)

  1. 音声データフレームを生成する音声データ接続を開始するステップ(501)を含む高速パケットアクセス(HSPA:High Speed Packet Access)接続による回線交換方式の音声データの送信方法であって、
    複数の音声データフレームをバンドルドフレームにバンドリングするステップ(503)と、
    前記バンドルドフレームを送信するステップ(505)と
    前記バンドルドフレームは、前記複数の音声データフレームのうちの最初のフレームが生成されたタイミングに対応するカウンタを含むことと、
    を特徴とする送信方法。
  2. バンドルドフレームにバンドリングされる音声データフレームの数は、デフォルト値に設定されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記デフォルト値は、音声フレーム2つに設定されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. バンドルドフレームにバンドリングされる音声データフレームの数は、動的に設定されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  5. バンドルドフレームにバンドリングされる音声データフレームの数は、無線リソース制御メッセージを用いて動的に設定されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  6. 特定のパケットデータコンバージェンスプロトコルのパケットデータユニット(PDCP PDU)のタイプは、音声フレームのバンドリングをシグナリングするために使用されることを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれかに記載の方法。
  7. PDCP PDUメッセージの長さは、バンドリングされた音声フレームを識別するためにチェックされることを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれかに記載の方法。
  8. 音声データフレームを生成する音声データ接続を介して高速パケットアクセス(HSPA:High Speed Packet Access)接続により回線交換方式の音声データを送信するように適合された移動局(403)であって、
    複数の音声データフレームをバンドルドフレームにバンドリングするための手段(408)と、
    前記バンドルドフレームを送信するための手段(409)と
    前記バンドルドフレームは、前記複数の音声データフレームのうちの最初のフレームが生成されたタイミングに対応するカウンタを含むことと、
    を特徴とする移動局。
  9. バンドルドフレームにバンドリングされるデフォルト数の音声データフレームをバンドリングするための手段を特徴とする、請求項8に記載の移動局。
  10. 前記デフォルトは、音声フレーム2つであることを特徴とする、請求項9に記載の移動局。
  11. 動的に設定された数の音声フレームをバンドルドフレームにバンドリングするための手段を特徴とする、請求項8に記載の移動局。
  12. バンドルドフレームにバンドリングされるべき音声データフレームの数を、無線リソース制御メッセージを介して受信するための手段を特徴とする、請求項11に記載の移動局。
  13. 特定のパケットデータコンバージェンスプロトコルのパケットデータユニット(PDCP PDU)のタイプを用いて、バンドリングされた音声フレームの使用を決定するための手段を特徴とする、請求項8から請求項12のいずれかに記載の移動局。
  14. PDCP PDUメッセージの長さをチェックすることによって、バンドリングされた音声フレームを識別するための手段を特徴とする、請求項8から請求項12のいずれかに記載の移動局。
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