JP5775167B2 - 移動端末装置を優先順位付けする方法及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、基地局、特にＬＴＥ（英語表記：Long Term Evolution、独語表記：Langzeitentwicklung）基地局、並びに複数の移動端末装置によりＬＴＥ基地局に最初にアクセスする場合に衝突を低減する該基地局のための方法に関する。

ＬＴＥ基地局は、都市部及び人口の多い地域のみに設置されるのではなく、郊外地域でインターネットのような通信ネットワークへの広帯域アクセスを可能にすることも主に想定している。利用可能なスペクトル帯域幅に依存して、ダウンリンク（独語表記：Abw[aの変母音]rtspfad）で１００Ｍｂｉｔ／ｓより速い速度及びアップリンク（独語表記：Aufw[aの変母音]rtspfad）で５０Ｍｂｉｔ／ｓより速い速度が達成できる。このような高速は、これまで多くの地域で利用できなかったが、現在、将来のアプリケーションのために新しい可能性が開けている。特に機械対機械通信（Ｍ２Ｍ通信とも称される）が、将来急成長を遂げるだろう。自動券売機及び自動販売機に加え、電力量計及びガス計量器も、ほぼリアルタイムに充填レベル及び／又は消費値を送信するために、上位の制御システムに接続できる。したがって、ＬＴＥ基地局にアクセスするこのような移動端末装置の数は、ユーザにより動作される携帯電話機を除いてもはや平穏ではなく、自律システムに統合されるモデム及びデータカードも次第に包含している。ＬＴＥネットワーク内のモバイル加入局数の予想外の増加の観点から、これらの移動端末装置によるＬＴＥ基地局への最初のアクセスの場合に、衝突の可能性も増大するだろう。

基地局への最初のアクセスのときに、異なる移動端末装置間の衝突を識別する装置及び方法は、ＥＰ１９０１５７４Ａ１で知られている。

ＥＰ１９０１５７４Ａ１に伴う欠点は、異なる移動端末装置によるＬＴＥ基地局への最初のアクセスの場合の衝突が実際に検出されるが、これらの衝突を低減する信頼できる手段が提供されないことである。特に、Ｍ２Ｍ通信に用いられる多数の移動端末装置がＬＴＥ基地局へのアクセスを求める場合、結果として生じる異なるユーザに割り当てられた移動端末装置との衝突は、これらのユーザの通信アクセスが有意に制限されるか又は全く不可能になるという状況をもたらす。

したがって、本発明の目的は、複数の移動端末装置による初期アクセスの場合に衝突の発生を確実に低減する基地局及び基地局のための方法を提供することである。

この目的は、基地局の方法に関しては請求項１の特徴により、基地局に関しては請求項１１の特徴により達成される。従属請求項は、本発明による基地局のための方法及び本発明の基地局の更なる発展を特定する。

本発明による、複数の移動端末装置による基地局への初期アクセスの場合の衝突を低減する方法において、前記基地局は制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、少なくとも１つのランダムアクセスリソースを管理し、前記方法は以下のステップを有する。方法の第１のステップで、優先度が前記制御ユニットにより設定され、前記優先度は、どの移動端末装置が前記少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定する。方法の第２のステップで、前記優先度は、少なくとも１つの既知のチャネルでＬＴＥ基地局によりブロードキャストされる。

本発明による方法では、優先度が制御ユニットにより設定され、優先度はどの移動端末装置が少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定し、及びこの優先度は基地局により少なくとも１つの既知のチャネルでブロードキャストされる点が、特に有利である。優先度は少なくとも１つの既知のチャネルでブロードキャストされるので、複数の移動端末装置により受信される。受信した優先度に依存して、次に、移動端末装置は、少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続するか、又は次のイベントで少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続するために優先度が下げられるまで待つ。少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続したい移動端末装置の数は、相応して低減され、それにより、複数の移動端末装置による基地局への初期アクセスの場合の衝突数も低減する。

本発明による、複数の移動端末装置による基地局への初期アクセスの場合の衝突を低減する該基地局は、制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、少なくとも１つのランダムアクセスリソースを管理し、どの移動端末装置が前記少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定する優先度は、前記制御ユニットにより設定でき、前記優先度は、少なくとも１つの既知のチャネルで前記基地局によりブロードキャストできる。

ＬＴＥ基地局内の制御ユニットが優先度を設定でき、優先度はどの移動端末装置が少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定し、及びこの優先度はＬＴＥ基地局により少なくとも１つの既知のチャネルでブロードキャストできる点が、特に有利である。

本発明は、実際に主にＬＴＥ基地局に関するが、他の移動無線標準の基地局にも使用できる。したがって、ＬＴＥ基地局に関する以下の議論は、限定的ではなく一般的な考えである。

優先度はＬＴＥ基地局により少なくとも１つの既知のチャネルでブロードキャストされるので、全ての移動端末装置により受信され得る。受信した優先度に基づき、全ての移動端末装置は、それらが少なくとも１つのランダムアクセスリソースへのアクセスを許可されているか否か、又はそれらが優先度が相応して低下されるまで待機しなければならないか否かを調べることができる。このように、移動端末装置による同時初期アクセスの数が低減されるので、結果として衝突の可能性が低減される。

本発明による方法の更なる利点は、空いているランダムアクセスリソースに比べて多くの移動端末装置がＬＴＥ基地局にアクセスし及び／又は多くの衝突が生じるとき、優先度が引き上げられ、空いているランダムアクセスリソースに比べて少ない移動端末装置しかＬＴＥ基地局にアクセスしない及び／又は少ない衝突しか生じないとき、優先度が引き下げられる場合に達成される。この状況では、優先度は、個々の状況に応じて動的に調整できる点が有利である。その結果、空いているランダムアクセスリソースは最適に拡張でき、同時に、衝突の発生する可能性が低減される。

本発明による更なる利点は、優先度が既存の又は新たに生成されるシステム情報ブロックを介してブロードキャストされ、既存の又は新たに生成されるシステム情報ブロックが共通ダウンリンクチャネルで送信される場合に、達成される。各移動端末装置は、ＬＴＥ基地局への初期アクセスの前に、システム情報ブロックで送信された情報を受信するので、これは、優先度が許可するときのみ、移動端末装置がＬＴＥ基地局にアクセスすることを保証する。

さらに、制御ユニットがランダムアクセスリソースの数を増大又は減少させる場合、本発明による方法により利点が達成される。衝突の頻度が上昇すると直ぐに、制御ユニットは、優先度を増大し、同時にランダムアクセスリソースも拡大する。それにより、同時に、より多くの移動端末装置がＬＴＥ基地局にアクセスできるようになり、全体的な衝突の可能性は低減される。

最後に、制御ユニットが、経験的値に基づき及び／又は状態情報を評価することにより優先度を引き上げ又は引き下げ、状態情報はＬＴＥ基地局の電力障害又は再起動のような出来事に関する場合、本発明による方法により利点が達成される。特に、専用の基地局の電力障害又は再起動のような状態情報は、複数の移動端末装置にＬＴＥ基地局への初期アクセスを突然実行させる。このような状態情報が予め制御ユニットにより既に評価されている場合、優先度は、複数の移動端末装置が初期アクセスでＬＴＥ基地局に接続しようとする前であっても、引き上げることができる。

本発明によるＬＴＥ基地局の更なる利点は、優先度が、制御ユニットにより所与の時刻、特に夜間に低下できる場合、及び／又は優先度が、制御ユニットにより所与の時刻、特に日中に上昇できる場合に、達成される。これは、通常のユーザに割り当てられた少ない移動端末装置しかＬＴＥ基地局に接続していないときのみ、主にＭ２Ｍ通信に用いられる移動端末装置がＬＴＥ基地局にアクセスできることを保証する。したがって、例えば電力計器の自動読み取りは、ＬＴＥ基地局が少ない負荷しか有しない時間中に移動される。このように、ＬＴＥ基地局のリソースの使用は一日に亘って均一に分散される。これは、特にピーク負荷時間中に空いているランダムアクセスリソースの適切な数が利用可能であることを意味する。

さらに、本発明によるＬＴＥ基地局では、移動端末装置がＬＴＥ基地局に接続されると直ぐに、前記移動端末装置の優先度クラスはＬＴＥ基地局により変更できる場合に、利点が達成される。例えばスポーツイベントのような大きなイベントの場合に、非常に多数の移動端末装置が、多くの場合単一のＬＴＥ基地局によってのみ供される非常に狭い地理的領域内に配置される場合が多い。この場合には、移動端末装置は主として通常のユーザに割り当てられるが、多数の移動端末装置が存在するために衝突の可能性が増大し得る。したがって、移動端末装置がＬＴＥ基地局に接続されると直ぐに、前記移動端末装置の優先度クラスがＬＴＥ基地局により変更できる場合に、有利である。移動端末装置が、高優先度クラスのメンバであるために、ＬＴＥ基地局に接続可能である場合、ＬＴＥ基地局は、この移動端末装置を比較的低い優先度クラスに割り当てることができ、次の接続を試みる場合に、前の接続の試みで不利だった別の移動端末装置が優先されるようにできる。これは、平均して、通常のユーザに割り当てられた全ての移動端末装置が、同様の可能性レベルでＬＴＥ基地局にアクセスできることを保証する。

最後に、ユーザと直接相互作用する移動端末装置が、Ｍ２Ｍ通信のために使用される移動端末装置より高い優先度クラスに割り当てられる場合、本発明によるＬＴＥ基地局により利点が達成される。結果として、電力計器のような自律システムが概してそれらの情報を別の時間に送信できるので、ユーザはピーク負荷時間中に利益を享受する。

本発明の種々の例示的な実施形態は、単なる例として、図面を参照して記載される。同一の素材は同じ参照符号を設ける。詳細には、対応する図面は次の通りである。

移動端末装置によるＬＴＥ基地局への初期アクセスの簡易フロー図の例示的な実施形態を示す。 本発明による基地局の構造の例示的な実施形態を示す。 ＬＴＥ基地局の優先度を設定する、本発明による方法のフローチャートの例示的な実施形態を示す。 優先度の調整を詳細に説明する、本発明による方法のフローチャートの例示的な実施形態を示す。 優先度のブロードキャストを詳細に説明する、本発明による方法のフロー図の更なる例示的な実施形態を示す。

図１は、移動端末装置１による基地局２への初期アクセスを説明するフロー図の例示的な実施形態を示す。このようなＬＴＥ基地局２への移動端末装置１による初期アクセスは、例えば、移動端末装置１の電源が入れられた後に実施される。移動端末装置１は、ユーザ機器（ＵＥ）（独語表記：Nutzer Ger[aの変母音]t）とも称され、ＬＴＥ基地局２はｅＮｏｄｅＢとも称される。移動端末装置１は、電源が入れられると直ぐに、適切なＬＴＥ基地局２の捜索を実施する。移動端末装置１は、動作中もこの捜索を実施し、必要に応じてより好ましい基地局２に変更できるようにする。

移動端末装置１は、所与の周波数範囲内でＬＴＥ基地局２を発見すると直ぐに、ＬＴＥ基地局２と同期を取り始める。この目的のため、移動端末装置１は、ＬＴＥ基地局２のビット送信レイヤのアイデンティティを登録しなければならない。全体で５０４個の異なるアイデンティティが存在し、移動端末装置１は、ＬＴＥ基地局２から送信される第１及び第２の同期信号に基づきこれらのアイデンティティを区別できる。これに続き、ＬＴＥ基地局２のフレームタイミング（英語表記：frame timing）が決定される。これが完了すると直ぐに、ＬＴＥ基地局２のシステム情報（英語表記：system information）が読み出される。この情報は、移動端末装置１がＬＴＥ基地局２にアクセスし、ＬＴＥ基地局２内で正しく動作できるために必要である。したがって、この情報は、規則的間隔で、ブロードキャスト（独語表記：Rundsendung）を介して全ての端末装置１へ送信される。システム情報は、特に、ダウンリンク及びアップリンクの帯域幅の詳細、又はＴＤＤ（英語表記：time division duplex、独語表記：Zeitduplex）の場合にはダウンリンク及びアップリンクの帯域幅の構成を提供し、例えば多くの他の詳細事項と共に、どのようにランダムアクセスリソースが使用されるべきかに関する又は電力制御に関する多数のパラメータも含む。

システム情報は、異なるブロックに細分化され、移動端末装置へ送信される。現在、１個のＭＩＢ（英語表記：master information block、独語表記：Masterinformationsbereich）及びＳＩＢ１乃至ＳＩＢ１３の１３個のＳＩＢ（英語表記：system information block、独語表記：Systeminformationsbereich）が３GPP standard for LTE（英語表記：３rd Generation Partnership Project、独語表記：partnerschaftliches Projekt der dritten Generation）で定められている。ＭＩＢ及び１３個のＳＩＢは、論理チャネル（英語表記：logical channel）であるＢＢＣＨ（英語表記：broadcast control channel、独語表記：Rundsendungskontrollkanal）に関連する。ＭＩＢは、ＢＣＨ（英語表記：broadcast channel、独語表記：Rundsendungskanal）にコピーされる。一方で、１３個のＳＩＢは、ＤＬ−ＳＣＨ（英語表記：downlink shared channel、独語表記：gemeinsamer Downlinkkanal）にコピーされる。ＢＣＨ及びＤＬ−ＳＣＨは、トランスポートチャネル（英語表記：transport channel）である。ＢＣＨはＰＢＣＨ（英語表記：physical broadcast channel、独語表記：physikalischer Rundsendungskanal）にコピーされる。また、ＤＬ−ＳＣＨはＰＤＳＣＨ（英語表記：physical downlink shared channel、独語表記：gemeinsamer physikalischer Downlinkkanal）にコピーされる。

ＭＩＢは、移動端末装置２が更なるＳＩＢをデコードできるために十分な情報だけを有する。ＭＩＢは、７２個のサブキャリアを介して最初の４個のＯＦＤＭシンボル内の第１のサブフレーム（独語表記：Unterrahmen）の第２のスロット（独語表記：Schlitz）で送信される。ＭＩＢは、１０ｍｓ毎に送信され、４０ｍｓ毎に更新され得る。

移動端末装置２は、ＭＩＢをデコードすると直ぐに、ＳＩＢ１を受信するために必要な周波数及び時間を知る。ＳＩＢ１は、８０ｍｓ毎に更新されることが望ましく、更新と更新の間に３回繰り返される。ＳＩＢ１は、移動端末装置１が他のＳＩＢを受信できる周波数及び時間に関する更なる情報を有する。

ＳＩＢ２も、本発明によるＬＴＥ基地局１にとって中心的に重要である。アップリンク帯域幅に関する情報及びランダムアクセスリソースに関する情報は、ＳＩＢ２で送信される。この状況では、ＳＩＢ２は、１６０ｍｓ毎に更新されることが望ましい。この状況において全てのＳＩＢは、ＤＬ−ＳＣＨで送信されるトランスポートブロックに対応する所謂ＳＩ（英語表記：system information messages、独語表記：Systeminformationsnachrichten）にコピーされる。したがって、同じ周期性で送信される幾つかのＳＩＢは、１つのＳＩにコピーされ得る。例えば、ＳＩＢ３及びＳＩＢ４は、３２０ｍｓ毎に更新され、両方のＳＩＢがＳＩ−３にコピーできることが望ましい。

移動端末装置２は、全てのＳＩＢを評価した後、ランダムアクセス（英語表記：random access）を適用できる。このようなランダムアクセスは、例えば、送信経路における障害（英語表記：radiolink failure）の後にコネクションを復旧するために、又はアップリンク同期を新しいＬＴＥ基地局２へ転送する場合に、ＬＴＥ基地局２への初期アクセスのために必要である。この状況では、本発明によるＬＴＥ基地局２の主題は、以下に詳述するように、幾つかの移動端末装置２によるＬＴＥ基地局２への同時初期アクセスの場合に生じ得る衝突を低減することである。

移動端末装置１がＭＩＢ及び全てのＳＩＢをデコードする前に移動端末装置１により実施されるステップは、図１のフロー図に「Ｓｙｎｃ」により示される。

さらに、移動端末装置１からＬＴＥ基地局２へのアクセスプリアンブル（英語表記：random access preamble）の送信（ステップ１）が実行される。ランダムアクセスプリアンブルは、ＰＲＡＣＨ（physical random access channel、独語表記：physikalischer Direktzugriffskanal）で送信される。ＰＲＡＣＨの周波数及びランダムアクセスプリアンブルが所与の周波数で送信される時間は、ＳＩＢ２から移動端末装置１に知られており、ランダムアクセスリソース（英語表記：RACH resource）とも称される。全てが互いに直交する全部で６４個の異なるランダムアクセスプリアンブルが、各ＬＴＥ基地局２に利用可能である。移動端末装置１は、これらのうちの１つをランダムに選択し、それをランダムアクセスリソースの中でＬＴＥ基地局２へ送信する。ＰＲＡＣＨのランダムアクセスリソースは、１．０８ＭＨｚの帯域幅を提供し、６個のリソースブロックを提供することが望ましい。したがって、リソースブロックは、１２個のサブキャリアで送信されることが望ましい。

ＦＤＤ（英語表記：frequency division Duplex、独語表記：Frequenzduplex）の場合には、ランダムアクセスリソースは、最後の各ミリ秒まで２０ｍｓ毎に１サブフレーム（１ｍｓ）内で利用可能である。ＴＤＤの場合には、最大で６個のランダムアクセスリソースが、１個の１０ｍｓ無線フレーム（独語表記：Funkrahmen）内で可能である。シーケンス長０．８ｍｓを有することが望ましい実際のランダムアクセスプリアンブルと同時に、０．１ｍｓの期間を有する周期的プレフィックス（英語表記：cyclic prefix）も送信される。１５ｋｍのＬＴＥ基地局２の地理的カバレッジ範囲では保護間隔（英語表記：guard interval）も０．１ｍｓであり、ランダムアクセスプリアンブル全体が長さ１ｍｓのサブフレーム内で送信できるようにする。ランダムアクセスプリアンブルのシーケンス長に依存して、最大３ｍｓが必要なので、ランダムアクセスリソースのための領域が拡大されなければならない。

ランダムアクセスプリアンブルの直交性の観点から、ランダムアクセスプリアンブルの異なる選択により、異なる移動端末装置１が、それらを同時に同じランダムアクセスリソースで送信できる。これらのランダムアクセスプリアンブルが送信される送信電力は、ＬＴＥ基地局２により受信される基準信号に基づき決定される。

第２のステップでは、ＬＴＥ基地局２は、移動端末装置１がＬＴＥ基地局２に初期アクセスを行っていることを認識する。ＬＴＥ基地局２は、ＤＬ−ＳＣＨでメッセージを送信する。このメッセージは、ランダムアクセスプリアンブルのインデックス、所与のリソースブロックの使用許可、ＴＣ―ＲＮＴＩ（英語表記：temporary cell radio-network temporary identifier、独語表記：tempor[aの変母音]rer Bezeichner fuer termpor[aの変母音]re Funknetzwerkzelle）とも称される限られた時間の間有効なＩＤ、及び時刻補正を有する。これにより、移動端末装置１は、正しい時間に移動端末装置１に割り当てられたリソースブロックを完全に活用できる。これに続き、移動端末装置１は、時刻補正を実施する。これは、ＵＬタイミング（英語表記：uplink timing、独語表記：Uplink-Zeitkorrektur）とも称される。移動端末装置１が適切なメッセージを受信しない場合、移動端末装置１はステップ１を繰り返し、送信電力が任意的に増大される。

移動端末装置は、ペイロードデータをＬＴＥ基地局２へ送信する前に、明確なアイデンティティ、所謂Ｃ−ＲＮＴＩ（英語表記：cell radio-network temporary identifier、独語表記：tempor[aの変母音]rer Funknetzwerkzellenbezeichner）を要求する。これを得るために、第３のステップで、衝突を認識するために使用される、特に移動端末装置１のアイデンティティを含むメッセージが、ＬＴＥ基地局へ送信される。

第４のステップは、移動端末装置１によるＬＴＥ基地局２への初期アクセスの場合に衝突を検出するために設けられる。ＬＴＥ基地局２は、移動端末装置１へメッセージを送信する。該メッセージは、第３のステップで移動端末装置１からＬＴＥ基地局２へ送信されたアイデンティティを含む。移動端末装置１は、次に、受信したメッセージに含まれるアイデンティティをステップ３で送信したアイデンティティと比較する。一致する場合、移動端末装置は、ＴＣ―ＲＮＴＩをＣ−ＲＮＴＩとして用いる。受信したアイデンティティが送信したアイデンティティと一致しない場合、移動端末装置２は、衝突が起こったと認識し、ステップ１を繰り返す。

次に、有効なＣ−ＲＮＴＩを有する移動端末装置１は、ペイロードデータをＬＴＥ基地局２へ送信し、及びペイロードデータをＬＴＥ基地局２から受信できる。

衝突がＬＴＥ基地局２により認識できる方法の更なる可能性は、少なくとも２つの移動端末装置１が同じランダムアクセスプリアンブルを用いる場合、ステップ１により達成される。２つの移動端末装置１の送信電力がＬＴＥ基地局２で互いに加算されるので、ＬＴＥ基地局２は、もはや加算された信号から個々のランダムアクセスプリアンブルをデコードできない。ステップ３及び４は、ＲＲＣシグナリング（英語表記：radio resource control、独語表記：Funkressourcenkontrolle）とも称される。

図１を参照して説明したように、ランダムアクセスプリアンブルの数は限られているので、衝突が発生し易くなるほど、移動端末装置１は、一層、初期アクセスで移動体ＬＴＥ基地局２に接続しようとする。図２は、上述の衝突の発生を防ぐ、本発明によるＬＴＥ基地局２の例示的な実施形態を示す。本発明によるＬＴＥ基地局２は、制御ユニット３、送信及び受信ユニット４、少なくとも１つのアンテナ５、任意的にメモリユニット６を設ける。この状況では、少なくとも１つのアンテナ５は、送信及び受信ユニット４に接続される。

また、送信及び受信ユニット４は、制御ユニット３に接続される。送信及び受信ユニット４は、制御ユニット３からデータストリームを受信し、個々のサブキャリアに符号化し及び変調する。これに続き、データストリームは、増幅され、少なくとも１つのアンテナ５を介して移動端末装置１へ送信される。移動端末装置１は、ＬＴＥ基地局２の受信範囲内に配置されている。他方で、送信及び受信ユニット４は、少なくとも１つのアンテナ５を介して少なくとも１つの移動端末装置１から受信したデータを復調し、これらのデータを制御ユニット３へ伝達する。制御部３は、メモリユニット６に更に接続される。送信及び受信ユニット４、制御ユニット３及びメモリユニット６の間の接続は、データコネクションであり、適切な知られたインタフェースを介して実現できる。アンテナ５と送信及び受信ユニット４との間の接続は、同軸接続であることが望ましい。

制御ユニット３は、少なくとも１つのランダムアクセスリソースを管理する。用語「管理する」は、特に、制御ユニット３がランダムアクセスリソースの時間及び周波数に関する位置を決定し、ランダムアクセスリソースの数を決定することを意味すると理解される。複数の移動端末装置１によるＬＴＥ基地局２への初期アクセスの場合に生じる衝突の数を低減するために、制御ユニット３を介して優先度が調整され得る。制御ユニット３は、どの移動端末装置１が少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続できるかを指定する。優先度自体は、ＬＴＥ基地局２により少なくとも１つの知られているチャネルでブロードキャストできる。この目的のため、優先度クラスが、移動端末装置１に割り当てられることが望ましい。ＬＴＥ基地局２によりブロードキャストされた優先度が、移動端末装置１が属する優先度クラスよりも高い場合、移動端末装置１は、図１に記載したようなＬＴＥ基地局２への初期アクセスを実施しない。ＬＴＥ基地局２によりブロードキャストされた優先度が、移動端末装置１が属する優先度クラスよりも低い場合、移動端末装置１は、ＬＴＥ基地局２への初期アクセスを介して接続を許可される。

この目的のため、ＬＴＥ基地局２によりブロードキャストされる優先度は、移動端末装置１が図１の第１のステップに従いランダムアクセスプリアンブルを選択しそれをＬＴＥ基地局２へ送信する前に、移動端末装置１に既に知られていなければならない。本発明によるＬＴＥ基地局２は、移動端末装置１がＬＴＥ基地局２と同期している時間にブロードキャストとして優先度を送信することが望ましい。ＭＩＢが最も必要な情報だけを有するという事実を考慮すると、優先度は、ＳＩＢ２に統合されることが望ましい。例えば、この目的のために３ビットを予約でき、したがって、全体で８個の異なる優先度が設定できる。優先度を移動端末装置１に伝達する更なる可能性は、新たなＳＩＢを生成することである。優先度を有する１４番目のＳＩＢは、ＬＴＥ基地局２への初期アクセスが許可される移動端末装置１を指定し、前述の１３個の知られているＳＩＢに加えて生成され得る。新たなＳＩＢ１４のために周期性が選択でき、新たなＳＩＢ１４がＳＩに、例えばＳＩＢ５と一緒にコピーされ得るようにする。図１に関する記載で説明したように、ＳＩＢは、ＤＬ−ＳＣＨで送信される。

制御ユニット３は、未使用ランダムアクセスリソースを決定し、及び／又は移動端末装置１による少なくとも１つのランダムアクセスリソースへのアクセスの場合の衝突の数を決定することが望ましい。未使用ランダムアクセスリソースと一緒に、制御ユニット３は、未使用ランダムアクセスプリアンブルの数も決定できる。得られたデータから、次に、制御ユニット３は、複数の移動端末装置１による初期アクセスのためにランダムアクセスリソースの負荷を計算できる。制御ユニット３は、ランダムアクセスリソースの負荷に基づき優先度を調整する。

空いているランダムアクセスリソースに比べて多くの移動端末装置１がＬＴＥ基地局２にアクセスし及び／又は多くの衝突が生じるとき、優先度は、制御ユニット３により引き上げられる。対照的に、少ない移動端末装置１しか空いているランダムアクセスリソースにアクセスしない及び／又は比較的少ない衝突しか生じないとき、優先度は、制御ユニット３により引き下げられる。このように、衝突の発生は、異なる負荷状況でも確実に回避できる。

多くの移動端末装置１がＬＴＥ基地局２にアクセスしたい場合、制御ユニット３が所与の時間に、特に夜間に優先度を低下させること、及び／又は制御ユニット３が所与の時間、特に日中に優先度を増大させることは、有意義である。したがって、例えば、ユーザに割り当てられた移動端末装置１がＬＴＥ基地局２に無制限にアクセスできることが保証でき、一方で、自律システムと相互作用する移動端末装置１は、ＬＴＥ基地局２に夜間にアクセスすることが望ましい。これにより負荷が１日に亘って均一に分散できる。

制御ユニット３は、経験的値に基づき及び／又は状態情報を評価することにより、優先度を上昇又は低下することもできる。経験的値は、例えば、過去の所与の時間における移動端末装置１によるＬＴＥ基地局２への初期アクセスの数を有する。このような経験的値から、制御ユニット３は、例えば、期待値を計算し、該期待値に従って優先度を調整できる。週末に定期的に行われるスポーツイベントのような大規模イベントの経験的値は、該大規模イベントの開始時に訪問者の予想数に従って優先度を調整するために用いることができる。さらに、年の変わり目に、前年に記録された経験的値が用いられ、相応して優先度を上昇させ、それにより、移動端末装置の数が増大する場合に、衝突の可能性を低減できる。

状態情報は、例えばＬＴＥ基地局２自体の詳細を含む。ＬＴＥ基地局２が再起動した場合、及びＬＴＥ基地局２が所与の領域内で移動端末装置１に供する唯一の基地局である場合、ＬＴＥ基地局２の再起動後、ＬＴＥ基地局のカバレッジ範囲内に配置された全ての移動端末装置１が再びＬＴＥ基地局２にログオンしようとすることが予想できる。状態情報は、町の個々の区域内の電力障害も登録する。なぜなら、この場合、複数の移動端末装置１は、電力供給の復旧後、ＬＴＥ基地局２にログオンする必要が有るからである。このような状態情報を評価することにより、優先度が短期間で増大でき、それにより、衝突発生の可能性を低減できる。；
さらに、制御ユニット３は、移動端末装置１がＬＴＥ基地局２に接続されると直ぐに、移動端末装置１の優先度クラスをＬＴＥ基地局２により変更させるようにする。したがって、ユーザに割り当てられた移動端末装置１でも、異なる優先度クラスを調整することができる。ユーザの移動端末装置１が大規模イベント中にＬＴＥ基地局２にログオンした場合、移動端末装置１の優先度クラスは、ログオン手順に成功した後、変更され、望ましくは低下できる。これは、先行する大規模イベント中にＬＴＥ基地局２にログオン出来なかった別の移動端末装置１が次の大規模イベントのときにより迅速にＬＴＥ基地局２にログオンできる可能性を増大させる。これは、ユーザに割り当てられた全ての移動端末装置１による初期アクセスの成功の可能性がほぼ等しくなることを意味する。所与の時間期間の後、優先度クラスは再びリセットされる。

ユーザと直接相互作用する又はユーザに割り当てられた移動端末装置１は、Ｍ２Ｍ通信に使用される移動端末装置１よりも高い優先度クラスを割り当てられることが望ましい。したがって、移動端末装置１によるＬＴＥ基地局２への初期アクセスが成功する前の厄介な待ち時間が回避できる可能性がある。例えば自動券売機でＭ２Ｍ通信に使用される移動端末装置１は、概して、ユーザに割り当てられた移動端末装置１よりも時間に関してあまり重要ではないと考えられる。さらに、制御ユニット３は、ランダムアクセスリソースの数を増大及び／又は減少させる。ＦＤＤを使用する場合、ランダムアクセスリソースは、ミリ秒毎に、最大２０ｍｓ毎に１回見付けられる。複数の移動端末装置１がＬＴＥ基地局２への初期アクセスを突然実施する場合、複数の移動端末装置１による初期アクセスの数を増大すると同時に、衝突の数を低減するために、一方では優先度が、他方ではランダムアクセスリソースの数が増大され得る。少ない移動端末装置１しかＬＴＥ基地局２にアクセスしない場合、制御ユニット３は、ランダムアクセスリソースの数を減少できる。これは、より多くの帯域幅をデータ伝送に利用可能にする。

優先度がＳＩＢ２を介して１６０ｍｓの期間で送信される場合、優先度は毎秒約７回変更でき、これはあらゆる用途に対して十分である。

図３は、優先度を設定するＬＴＥ基地局２の本発明による方法のフロー図の例示的な実施形態を示す。方法の第１のステップＳ_１で、制御ユニット３により優先度が設定される。この状況では、優先度は、どの移動端末装置１が少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定する。原則的に、優先度は、任意の必要な精度で調整できる。しかしながら、経験から、８個の異なるステップが優先度のために利用可能ならば十分あり、したがって全部で３ビットが必要であることが分かっている。用途に依存して、より多くの又はより少ない優先度ステップが必要であり、したがって３より少ない又は多いビットが必要であっても良い。

方法の第２のステップＳ_２で、優先度は、ＬＴＥ基地局２により少なくとも１つの知られているチャネルでブロードキャストされる。「少なくとも１つの知られているチャネル」の表現は、移動端末装置１が、必要に応じてＬＴＥ基地局２への初期アクセスを行わずに動作するために、優先度を認識可能でなければならないことを意味すると理解されるべきである。この状況では、優先度は、ブロードキャストを介して送信されることが望ましい。

さらに、任意的な方法の第３のステップＳ_３で、ランダムアクセスリソースの数は、制御ユニット３により増大及び／又は減少できる。したがって、初期アクセスが成功するまでに必要な時間は、例えば優先度の増大に拘わらず、ユーザに割り当てられた複数の移動端末装置１がＬＴＥ基地局２への初期アクセスを実施する場合に、短縮できる。

任意的に、方法の第４のステップＳ_４で、移動端末装置１の優先度クラスは制御ユニット３により変更でき、移動端末装置１がＬＴＥ基地局２に接続できるようにする。したがって、例えば異なるユーザに割り当てられた移動端末装置１は、ＬＴＥ基地局２への初期アクセスの成功のために平均して同じ時間を必要とし得る。ユーザに割り当てられた移動端末装置１による初期アクセスの実施が成功した場合、該移動端末装置１に割り当てられた優先度クラスは低下でき、したがって、該移動端末装置１による別の初期アクセスのときに、前に不利だった別の移動端末装置１が優先される。この方法で、例えば緊急サービスに割り当てられた移動端末装置１を、他の移動端末装置１よりも非常に簡単に優先することもできる。任意の方法のステップＳ_４が完了した後に、方法のステップＳ_１は再び実行でき、制御ユニット３は変更された条件に対して新しい優先度を再設定する。

図４は、優先度の調整を詳細に説明する、ＬＴＥ基地局２のための本発明による方法のフローチャートの例示的な実施形態を示す。図４のフロー図は、方法のステップＳ_１を更に詳細に説明する。方法のステップＳ_１は方法のステップＳ_１１を有する。ステップＳ_１１で、未使用ランダムアクセスリソースの数及び／又は少なくとも１つのランダムアクセスリソースへのアクセスの場合には衝突の数が、制御ユニット３により決定される。未使用ランダムアクセスリソースの数は、未使用ランダムアクセスプリアンブルの数も含む。

更なる方法のステップＳ_１２で、空いているランダムアクセスリソースに比べて、多くの移動端末装置１がＬＴＥ基地局２にアクセスするとき及び／又は多くの衝突が生じるときは、優先度は、制御ユニット３により引き上げられる。これとは対照的に、空いているランダムアクセスリソースに比べて、少ない移動端末装置１しかＬＴＥ基地局２にアクセスしないとき及び／又は少ない衝突しか生じないときは、優先度は、制御ユニット３により引き下げられる。「多くの衝突」及び「少ない衝突」という表現は、衝突の数が自由に選択可能な閾値と比べられることを意味すると理解されるべきである。閾値は、例えば、ＬＴＥ基地局２によりカバーされる領域の大きさを有するが、アクティブな移動端末装置１の平均数を有しても良い。「多くの移動端末装置１」及び「少ない移動端末装置１」という表現は、例えば空いているランダムアクセスリソースの９０％が占有されている場合、優先度が自動的に引き上げられ、例えばランダムアクセスリソースの９０％未満が占有されている場合、優先度が引き下げられることを意味すると理解されるべきである。

更なる任意の方法のステップＳ_１３で、優先度は、制御ユニット３により所与の時刻、特に夜間に低下され、制御ユニット３により所与の時刻、特に日中に上昇される。したがって、低優先度クラスに属する移動端末装置１、例えばＭ２Ｍ通信のために使用される移動端末装置１による初期アクセスは、夜間に移動される。充填レベルを中央制御システムに伝達する自動販売機は、必ずしもピーク時にＬＴＥ基地局２にアクセスする必要はない。したがって、１日に渡ってＬＴＥ基地局２の均一な負荷分散が達成される。

任意的に、方法のステップＳ_１は、更なる方法のステップＳ_１４を有し得る。この方法のステップでは、優先度は、制御ユニット３により、経験的値に基づき及び／又は状態情報を評価することにより、上昇され及び／又は低下される。将来のイベントと類似点を有し得る先行するイベントが制御ユニット３により考慮され得るので、特に有利である。これらの経験的値は、メモリユニット６に格納される。例えば、コンサートのような大規模イベントが時間間隔を置いて異なる市で上演される場合、経験的値を他のＬＴＥ基地局２に由来させることも可能である。状態情報は、ＬＴＥ基地局２の電力障害及び／又は再起動に関する。特に、このような事件の後、複数の移動端末装置１が、初期アクセスを介してＬＴＥ基地局２との連絡を再確立しようとするだろう。

図５は、優先度のブロードキャストを詳細に説明する、ＬＴＥ基地局２の本発明による方法のフローチャートの更なる例示的な実施形態を示す。図５は、方法のステップＳ_２１を示し、方法のステップＳ_２を更に詳細に記載する。方法のステップＳ_２１で、優先度は、共通ダウンリンクチャネルで送信される既存の又は新しく生成されたＳＩＢを介してブロードキャストされる。できれば、ＳＩＢ２が拡張され、８個の異なる優先度を調整するために、例えば３個の追加ビットを含むようにされる。しかしながら、共通ダウンリンクチャネルで既に存在するＳＩＢに対応する定期的間隔で送信される新しいＳＩＢを生成することも可能である。例えば、ＳＩＢ１４は、この目的のために生成され得る。優先度は１秒以内に数回変化する必要はないと考えられるので、大切なリソースを節約するために、新たに生成するＳＩＢがブロードキャストされる期間は大きくても十分である。

本発明の枠組み内で、記載され及び／又は説明された全ての特徴は、必要に応じて結合することができる。ＬＴＥの３ＧＰＰに基づき構成された標準は、本開示の範囲内で完全に適応される。

Claims (18)

1. 複数の移動端末装置によるＬＴＥ基地局へのアクセスの場合の衝突を低減する方法であって、前記ＬＴＥ基地局は制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、少なくとも１つのランダムアクセスリソースを管理し、
   優先度クラスは、前記移動端末装置に割り当てられ、
   前記方法は、
   −前記制御ユニットが、どの移動端末装置が前記少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定する優先度を設定するステップ、
   −前記ＬＴＥ基地局が、少なくとも１つの既知のチャネルで前記優先度をブロードキャストするステップ、
   −移動端末装置が前記ＬＴＥ基地局に接続されると直ぐに、前記移動端末装置の優先度クラスを変更するステップ、
   を有し、
   前記移動端末装置は、前記ＬＴＥ基地局によりブロードキャストされた優先度が前記移動端末装置の優先度クラスよりも高いとき、前記ＬＴＥ基地局への初期アクセスを実施しない、方法。
2. −前記制御ユニットが、未使用ランダムアクセスリソースを決定し、及び／又は少なくとも１つのランダムアクセスリソースへのアクセスの場合の衝突の数を決定するステップ、
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. −空いているランダムアクセスリソースと比べて多くの移動端末装置が前記ＬＴＥ基地局にアクセスするとき、及び／又は多くの衝突が存在するとき、前記優先度を上げ、空いているランダムアクセスリソースと比べて少ない移動端末装置しか前記ＬＴＥ基地局にアクセスしないとき、及び／又は少ない衝突しか存在しないとき、前記優先度を下げるステップ、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. −共通ダウンリンクチャネルで送信される既存の又は新たに生成したシステム情報ブロックを介して、前記優先度をブロードキャストするステップ、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. −所与の時刻、特に夜間に前記優先度を下げ、及び／又は所与の時刻、特に日中に前記優先度を上げるステップ、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. −経験的値に基づき及び／又は状態情報を評価することにより、前記優先度を上げる及び／又は下げるステップ、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. −前記制御ユニットが、前記ランダムアクセスリソースを増加及び／又は減少させるステップ、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. ユーザと直接相互作用する移動端末装置は、機械対機械通信のために使用される移動端末装置より高い優先度クラスに割り当てられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記状態情報は、ＬＴＥ基地局の電力障害及び／又は再起動に関する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 複数の移動端末装置によるＬＴＥ基地局へのアクセスの場合の衝突を低減する該ＬＴＥ基地局であって、前記ＬＴＥ基地局は制御ユニットを有し、
    前記制御ユニットは、少なくとも１つのランダムアクセスリソースを管理し、
    前記ＬＴＥ基地局は、前記移動端末装置に優先度クラスを割り当てるようにされ、
    前記制御ユニットは、どの移動端末装置が前記少なくとも１つのランダムアクセスリソースに接続することを許可されるかを指定する優先度を調整でき、
    前記優先度は、少なくとも１つの既知のチャネルで前記ＬＴＥ基地局によりブロードキャストでき、
    移動端末装置が前記ＬＴＥ基地局に接続されると直ぐに、前記移動端末装置の優先度クラスは前記ＬＴＥ基地局により変更でき、
    前記ＬＴＥ基地局は、前記ＬＴＥ基地局によりブロードキャストされた優先度が前記移動端末装置の優先度クラスよりも高いとき、前記移動端末装置に前記ＬＴＥ基地局への初期アクセスを実施させないようにされる、ＬＴＥ基地局。
11. 前記制御ユニットは、未使用ランダムアクセスリソース及び／又は前記移動端末装置による少なくとも１つのランダムアクセスリソースへのアクセス中の衝突の数を決定できる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のＬＴＥ基地局。
12. 前記優先度は、空いているランダムアクセスリソースに比べて多くの移動端末装置が前記ＬＴＥ基地局にアクセスし及び／又は多くの衝突が生じるとき、前記制御ユニットにより引き上げられ、前記優先度は、空いているランダムアクセスリソースに比べて少ない移動端末装置しか前記ＬＴＥ基地局にアクセスしない及び／又は少ない衝突しか生じないとき、前記制御ユニットにより引き下げられる、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のＬＴＥ基地局。
13. 前記優先度は、共通ダウンリンクチャネルの既存の又は新たに生成されるシステム情報ブロックを介して、前記ＬＴＥ基地局により送信できる、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のＬＴＥ基地局。
14. 前記優先度は、前記制御ユニットにより所与の時刻、特に夜間に低下でき、及び／又は前記優先度は、前記制御ユニットにより所与の時刻、特に日中に上昇できる、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のＬＴＥ基地局。
15. 前記制御ユニットは、経験的値に基づき及び／又は状態情報を評価することにより、前記優先度を上げる及び／又は下げる、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のＬＴＥ基地局。
16. 前記ランダムアクセスリソースは、前記制御ユニットにより増大及び／又は減少できる、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載のＬＴＥ基地局。
17. ユーザと直接相互作用する移動端末装置は、機械対機械通信のために使用される移動端末装置より高い優先度クラスに割り当てられる、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載のＬＴＥ基地局。
18. 前記状態情報は、ＬＴＥ基地局の電力障害及び／又は再起動に関する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のＬＴＥ基地局。
    
    
    

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