JP2000511753A - パケット無線ネットワークでの制御チャネルの割り当て - Google Patents

パケット無線ネットワークでの制御チャネルの割り当て

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Abstract

(57)【要約】 パケット無線システム、特に、GPRSシステムにおける移動局(MS)への制御チャネル(PACCH)の割り当てのための方法。移動局(MS)はリソース割り当て要求を伝送し(3−1)、移動局(MS)にTFI識別子及びUSF識別子を割り当てることによって、ネットワーク(BSS)はその要求に応答する(3−2)。そして、ネットワークはブロックでデータパケットを伝送する(3−5)。ブロックの少なくともいくつかはポーリングフィールド(S/P)を含み、ポーリング状態(「P」)は、移動局が制御チャネル(PACCH)上で受信されたデータパケットの受け取り応答を返すべきであることを示す。ダウンリンクで受信する移動局が、ネットワークが1つのアップリンクの移動局を前記チャネルに割り当てるのを妨げないことを確実にするために、本発明によると、制御チャネル(PACCH)の割り当ては可能なUSF識別子から独立している。移動局は、所定時間(T)後に、前記ポーリングフィールドがポーリング状態(「P」)であるダウンリンクのブロックから受信されたデータの受け取り応答を返す(3−6)。所定時間(T)は固定であっても、追加の拡張フィールド(EF2)で示されても良い。

Description

【発明の詳細な説明】 パケット無線ネットワークでの制御チャネルの割り当て 従来の技術 本発明は一般にパケット無線システムに関し、特に、GPRSといったような 移動局パケット無線ネットワークであるのが好ましいパケット無線ネットワーク においてアップリンクとダウンリンクとの間に独立性を提供する方法及び装置に 関する。 GPRS(汎用パケット無線サービス(General Packet Radio Service))は GSMシステムの新しいサービスであり、ETSI(ヨーロッパ電気通信標準化 機構(European Telecommunication Standard Institute))のGSMフェーズ 2+の標準化の対象である。GPRSの動作環境は、GPRSバックボーンネッ トワークによって相互に連結された1もしくは1よりも多数のサブネットワーク サービスエリアを備える。サブネットワークは複数のパケットデータサービスノ ードを備え、ここでは、それらをGPRSサポートノード(もしくはエージェン ト)と称する。それらの各々は、複数の基地局を介して、パケットデータサービ スを移動体データ端末機器に提供できるようにするために、GSM移動体ネット ワークに接続される。すなわち、セルである。中間の移動体ネットワークは、サ ポートノードと移動体データ端末機器との間に回線交換もしくはパケット交換デ ータ伝送を提供する。個々のサブネットワークは、順に、例えばPSPDN(公 衆交換パケットデータ網(Public Switched Packet Data Network))といった 外部データネットワークに接続される。これによって、GPRSサービスは、イ ンターフェースネットワークとしてのGSMネットワーク機能で、移動体データ 端末機器と外部データネットワークとの間にパケットデータ伝送を提供するのを 可能にする。 図1に関して、GPRSネットワークの一般的な装置を説明する。GPRSシ ステムのアーキテクチャーはGSMシステムのアーキテクチャーほどは完成して いないことは理解されるべきである。従って、全てのGPRS用語は、記述的で あって限定的でないことを理解されるべきである。移動体データ端末としての一 般的な移動局の機能は、移動体ネットワークの移動局MS、及び、データインタ ーフェースを介して前記MSに接続された携帯パーソナルコンピュータPCを含 む。移動局は、例えば、ノキア移動電話(Nokia Mobile Phones)/フィンラン ドによって製造されたノキア2110である。PCMCIA−タイプのノキアセ ルラー方式データカードによって、PCMCIAカードスロットを備える全ての 携帯パーソナルコンピュータPCに移動局を接続することができる。このように 、PCMCIAカードは、CCITTX.25もしくはインターネットプロトコ ルIPといったようなPC上で使用される電気通信アプリケーションプロトコル をサポートするインターフェースポイントをPCに提供する。移動局は、PCア プリケーションによって使用されるプロトコルをサポートするダイレクトインタ ーフェースポイントを任意に提供することができる。更なる可能性は、移動局M S及びコンピュータPCが単一の構成要素に統合され、その中で、アプリケーシ ョンソフトウェアは、それが使用するプロトコルをサポートするインターフェー スポイントを提供されることである。統合されたコンピュータを含むこのような 移動局の一例はノキアコミュニケータ9000であり、これもやはりノキア移動 電話/フィンランドによって製造されている。 ネットワーク要素BSC及びMSCは一般的なGSMネットワークで既知であ る。図1に示される装置は、GPRSサービスの別個のサービングGPRSサポ ートノード(SGSN)を備える。サポートノードは、ネットワークにおいて、 あるパケット無線サービス動作を実施する。このような動作には、システム内及 びシステム外の移動局MSの登録、移動局MSのルーティングエリアの更新、正 しい目的地へのデータパケットのルーティングが含まれる。本出願の中では、「 データ」という用語は広い意味で理解されるべきであり、デジタル電気通信シス テムにおいて伝送される全ての情報をいう。このような情報には、デジタル形式 にエンコードされた音声、コンピュータ相互間のデータトラフィック、テレファ ックスデータ、ショートプログラムコードシーケンス等が含まれる。SGSNノ ードを基地局BTS)基地局コントローラBSC、もしくは移動交換センタM SCに配置することができる。もしくは、SGSNノードを全てのこれらの要素 とは独立して配置することができる。SGSNノードと基地局コントローラBS Cとの間のインターフェースはGbインターフェースと称される。1つの基地局 コントローラBSCによって制御されるエリアは、基地局サブシステム(BSS )と称される。アップリンクは移動局MSからネットワークへの方向をいい、ダ ウンリンクは反対の方向をいう。 本出願において、「スタンダードプロポーザル」という用語は、ETSI G PRSスタンダード、特に3.64、及び、それに向けられた補足のプロポーザ ル、特にTdoc SMG2 GPRS 174/97を併せていう。GPRS システムの原則の1つは、アップリンク及びダウンリンクの容量配備は互いに独 立しているべきであるということである。図2を参照して、本発明の理解に重要 な、スタンダードプロポーザルに従う無線リソース装置のエリアを説明する。エ アーインターフェースUm上のトラフィックは、OSIモデルの物理層によって つくられるブロックで中継される。各々の物理ブロックは4GSMバースト長( 全部で456ビット)を有し、それらは1つの物理チャネル上で連続して伝送さ れる。物理的なブロックによって伝送されるデータの量は使用されるべきチャネ ルコーディングに依存し、それについて4つの異なるコーディング方法、すなわ ちCS−1、…、CS−4が規定されている。しかしながら、異なるコーディン グ方法は本発明の理解に重要でない。 図3を参照して、無線リソースの割り当てを移動体終端接続に関して説明する 。スタンダードプロポーザルの項目6.6.4.5.は従来技術を表すと考えら れている。図4を参照して、TFI及びUSFといったようなメッセージフィー ルドを後で説明する。図3では、時間は上から下に進む。図は、右側に、メッセ ージの隣に、メッセージを伝送することができる前記諭理チャネルを示す。しか しながら、使用されるチャネルは本発明の理解にとって重要ではない。 ステップ3−0では、ネットワークはページングチャネル上で移動局を探す。 すなわち、ネットワークはページングチャネルPPCHもしくはPCH上でパケ ットページング要求メッセージを伝送する。ステップ3−1では、移動局は、ラ ンダムアクセスチャネルPRACHもしくはRACH上でチャネル割り当て要求 であるパケットチャネル要求を伝送する。チャネル割り当て要求では、移動局は 、ネットワークに、1もしくは2タイムスロットを移動局に割り当てるように要 求することができる。ステップ3−2では、ネットワークはパケットアクセス許 可チャネル上でアクセスを許可することができる(イミディエイト割り当て(Imm ediate Assigmnent))。ステップ3−3では、移動局はLLCフレームを伝送 する。LLCフレームはSGSNに中継されて、移動局が「レディ」状態に移っ たことをSGSNに伝える。 無線リソースの割り当て(例えば、ステップ3−2において)には、例えば、 ネットワークが移動局に識別子TFI及びUSFを割り当てることが含まれる。 移動局は、データを伝送するために、移動局に割り当てられた1もしくは2タイ ムスロットを使用することができる。もしくは、移動局は、より多くのリソース を要求するために、移動局に割り当てられた無線リソースを使用することができ る。イミディエイト割り当てメッセージによって移動局に割り当てられたリソー スは十分でなく、ステップ3−4において、ネットワークはパケットリソース割 り当てメッセージを伝送すると仮定しよう。 パケットリソース割り当てメッセージは、例えば、接続に割り当てられたTF I識別子、ネットワークがパケットを伝送するために使用するパケットデータチ ャネルPDCHのリスト(ビットチャート形式である)、移動局が受信されたR LCブロックの受け取り応答を返す(acknowledge)ために使用できるパケット 関連制御チャネルPACCH(そのチャネルは、移動局に割り当てられたUSF によって指示される。)を含む。加えて、メッセージは、例えばタイミングアド バンス(timing advance)及びパワー制御に関する情報を含むことができる。 無線リソースが割り当てられた後、ステップ3−5において、ネットワークは ポーリングフィールド、すなわちサプリメンタリー/ポーリングビットS/Pを 含むヘッダーを与えられたデータパケットを移動局に伝送する。もし、S/Pフ ィールドがポーリング状態「P」(すなわち、S/Pビットは1)にあるならば 、ステップ3−6で、移動局は、肯定もしくは否定応答パケットAck/Nac kで、受信されたデータパケットの受け取り応答を返す。図3の「N回」の表示 は、ネットワークが伝送するべきパケットを有する限り、断続線よりも下のステ ップ 3−5及び3−6が繰り返されることを意味する。 図4を参照して、無線ブロック及びそれらのブロックで使用されるフィールド をより詳細に説明する。各々の無線ブロックは3つの部分、すなわち、MACへ ッダー、RLCブロック、ブロックチェックシーケンスBCSを含む。MACへ ッダー(オクテット1)は、例えば、アップリンク状態フラグUSF、タイプフ ィールドT、パワー制御フィールドPCを含む。タイプフィールドTの値0はR LCデータブロックを示し、値1はRLC/MAC制御ブロックを示す。 RLCデータブロック(この場合、T=0)はRLCヘッダー及びRLC情報 フィールドを含む。RLCヘッダー(オクテット2から3)は、例えば、シーケ ンス中の他のブロックに関してのブロックの位置を示す(BSN=ブロックシー ケンスナンバー(Block Sequence Number))。加えて、RLCヘツダーは割り 当て及びLLCフレームデータを含む。拡張ビットフィールドEは、任意の拡張 オクテット4が使用中であるかどうかを示す。スタンダードプロポーザルによる と、データブロックに関してのS/Pフィールドの故意の使用は、前記ビットが ポーリング状態「P」にある場合、移動局は受信されたパケットの受け取り応答 (Ack/Nack)を伝送すべきであるということである。テンポラリーフロ ー識別フィールドTFIはダウンリンク方向で使用されて、受信する移動局を示 す。TFIフィールドに割り当てられた7ビットを、127の移動局を示すため に(27=128)使用することができる。何故ならば、1つの値は、全ての移 動局によって受信される全体の伝送のために確保されるからである。 ダウンリンクのブロックでは、USFフィールドを使用して、対応するアップ リンクのブロックを伝送するための移動局特定の許可を与える。従って、ダウン リンクのブロックでは、USFフィールドはアップリンクのカウンターブロック の識別子を与える。USFフィールドは3ビットを含む。すなわち、USFフィ ールドは8つの異なる値を得ることができる。1つのUSFフィールドの値が、 パケットを受信する移動局に割り当てられ、移動局が受信された無線ブロックの 受け取り応答を返すために使用できるアップリンクのブロックを示す。同時に、 移動局は、別個のアップリンクのデータチャネルの使用の要望を送ることができ る。 上記の装置に関する問題は、ダウンリンクのリソースの割り当てに関して割り 当てられるUSF識別子から生じる。USF識別子はまた受信する移動局にも割 り当てられるので、同一のUSF識別子の値をアップリンクの伝送に割り当てる ことはできない。USF識別子は限られた数(すなわち、8つの異なる値)の可 能な値しか取得できないので、ダウンリンクで受信する移動局の各々は、ネット ワークが特定のアップリンクの移動局を当チャネルに割り当てるのを妨げる。も し、特定の瞬間に、8つの別個の移動局による受信のために、1つの同じチャネ ルが使用されるならば、たとえ多数のエアーインターフェース容量が使用可能で あっても、対応するアップリンクのチャネルは別個の伝送を有することができな い。 可能な解決策は、USFフィールドを増やして、3ビットよりも多いビットを 含むことである。こうすれば、たとえアップリンク及びダウンリンクが互いに独 立していなくても、この問題は殆ど重要でなくなる。別の代わりの解決策は、U SF識別子が使用中か否かを示す別個の情報フィールド(=1ビット)である。 これらの解決策に関する少なくとも1つの問題は、USFフィールドはチャネル コーディングで強力に保護され、従って、USFフィールドは正味の情報量に関 して4倍にまで達するより多くの帯域幅を使用する(CS−1コーディングで) ことである。このような更なる負荷は、ペイロードトラフィックにとって使用可 能な容量を減少する。 発明の概要 第一に、本発明は、スタンダードプロポーザルに隠れている間違った論考であ る問題の発見に基づく。問題の発見に加えて、本発明の目的は、上記問題を解決 できる方法を提供することである。本発明の目的は、独立請求項に記述されてい る事柄によって特徴付けられる方法で実現される。従属請求項は本発明の好まし い実施例に関する。 本発明では、制御チャネルPACCHの割り当ては可能なUSF識別子に従属 しない。代わりに、移動局は、所定時間後に、前記ポーリングフィールドがポー リング状態になっているダウンリンクのブロックから受信されたデータパケット の受け取り応答を返す。制御チャネルPACCHの割り当てが移動局に割り当て られるUSF識別子から独立している場合、本発明はGPRSシステムの原則を 実施する。その原則によると、アップリンク及びダウンリンクの容量配備は互い に独立しているべきである。本発明によると、移動局が受け取り応答を伝送する 場合、対応するダウンリンクのブロックのUSF識別子は、移動局によって送ら れる伝送での衝突を避けるために、どの移動局にも割り当てられていないもので なければならない。 図面の簡単な説明 添付図を参照して、好ましい実施例に関して、本発明を以下により詳細に説明 する。 図1は、本発明に関するパケット無線システムの要素を例示するブロック図で ある。 図2は、本発明が関係するプロトコル層を例示する 図3は、無線リソースの割り当てを例示する。 図4は、無線系路上で伝送するブロックの構造を例示する。 発明の詳細な説明 本発明では、PACCHは、スタンダードプロポーザルのようにUSF識別子 を使用して割り当てられない。代わりに、移動局は、所定時間後に、ダウンリン クのPのビットが設定されているブロックの受け取り応答を返す。本発明の第1 の(主要な)実施例によると、所定の時間は単に固定の時間である。図3では、 その時間は参照符号Tで示されおり、それは、P=1のブロックから、移動局が 受け取り応答を伝送するステップ3−6のブロックまでの時間を示す。アクティ ブなPのビットの後で、移動局が受け取り応答を伝送する前に、移動局は個定数 のブロックを待つといったような方法で、これを容易に実施することができる。 本発明のこの実施は、スタンダードプロポーザルの識別子部分への変更を要求さ えしない。最も重要な変更は、第1に、ポーリングフィールドS/Pが更なる意 味を得ることである。すなわち、Pに設定された1ビットを使用して(スタンダ ードプロポーザルで与えられる意味に加えて)、所定時間T後に、Pのビットは 1であるダウンリンクのデータブロックに続くアップリンクのブロックの割り当 てを暗黙に示す。 ネットワークがデータ伝送の成功もしくは失敗に関する情報を可能な限り迅速 に受信できるようにするために、所定時間Tは可能な限り短く設定されるのが最 も有利である。しかしながら、時間Tは、最大のタイミングアドバンスでも、た った1セットの無線部分を提供された移動局が受信から伝送に変わることができ るように十分に長くなければならない。 本発明の第2の実施例によると、図4に示される本発明の拡張フィールド2( EF2)は、移動局が受け取り応答を伝送できるブロックを示すといったように 、ポーリングを示すPのビットは解釈される。これを実施するための最も容易な 方法は、ダウンリンクのRLCブロックの識別子部分の追加の拡張フィールドE F2を有して、相対的な時間シフト、すなわち、Pのビットが設定されたブロッ クから、移動局が受信されたデータブロックの受け取り応答を返すことができる ブロックまでのブロック数を示すことである。この実施例の変更の1つは、本発 明の目的のためにS/Pフィールドを使用できるというのと同様に、既存のフィ ールドのどれかを上記のようなスタンダードプロポーザルに従う用途に加えて新 しい方法で使用することである。 図4に破断曲線で示される矢印は、どのようにフィールドE及びS/Pが追加 の拡張フィールドの存在を示すかを例示する。Eを設定されたビットは、スタン ダードプロポーザルの拡張フィールドEF1の存在を示す。対応してPに設定さ れたビット(状態「P」のS/Pフィールド)は、本発明の拡張フィールドEF 2の存在を示す。追加の拡張フィールドEF2は別個のオクテットとして図示さ れているが、必ずしも1オクテット全部である必要はない。 もし、例えば領域内の障害物のために、ネットワークが移動局によって伝送さ れた受け取り応答を受信できないならば、ネットワークは、前記移動局に割り当 てられた新しいダウンリンクの無線ブロックで新しいリソースを提供することが できる。そのブロックは何ら新しいユーザーデータを伝送せず、新しい受け取り 応答の伝送のためのリソースの割り当てのみを伝送する(状態「P」のS/Pビ ット)。移動局は、最後の受け取り応答を伝送した後、数ブロックの間、リスニ ングを続けなければならない。 スタンダードプロポーザルによると、無線リソースが割り当てられた移動局の 各々はランダムアクセスバースト、すなわちPRACHバーストをネットワーク へ定期的に伝送しなければならない(PRACH=Packet Random Access Chann el(パケットランダムアクセスチャネル))。USFフィールドに関連づけられ たアイドルバーストを使用して、ランダムアクセスバーストを伝送する。図3で は、この機能はステップ3−7に例示されている。この方法はスタンダードプロ ポーザルの30ページに説明されている。各々のスーパーフレームは4マルチフ レームを備え、それらは全部で16のアイドルバーストを含む。スタンダードプ ロポーザルによると、全ての偶数番目のアイドルバーストは、USFフィールド を使用して当チャネル上で移動局に割り当てられる。この場合、本発明によると 、チャネルはUSFフィールドに基づいて割り当てられないので、どのように移 動局が、必要なPRACHバーストを伝送するべき時、もしくは、それを伝送で きるかどうかを知るかは直接には全く明らかでない。 この下位の問題に対して少なくとも2つの選択可能な解決策があり、それらは 両方とも同一の思想に基づいている。すなわち、リソースのダウンリンクの割り 当て(ステップ3−2及び/もしくは3−4)に関して、USF識別子の代わり に、本出願ではRSF(Random access burst Status Flag(ランダムアクセス バーストステータスフラグ))と称される同様のサイズのランダムアクセスバー スト識別子が、移動局に割り当てられる。RSF識別子のサイズはUSFのサイ ズと同一であるのが有利である。すなわち、それは0から7までの値を与えられ る。 別の実施例によると、奇数番目のアイドルバーストがUSFに対応するのと同 様に、偶数番目のアイドルバーストは各々のRSFに対応する。 別の実施例によると、スーパーフレーミングは4マルチフレームから8マルチ フレームに増大される。その場合には、アイドルバーストの数は32となり、そ の内の8アイドルバーストはUSFに割り当てられ、また、その内の8アイドル バーストはRSFに割り当てられる。(残りの16バーストは使用されずに残さ れるか、もしくは、他の目的のために確保される。)移動局に関して、これは、 PRACHバーストの伝送間隔が1秒から2秒まで増大することを意味する。こ れは実際上の問題を引き起こさない。何故ならば、タイミングアドバンスの1つ の変更は、距離で500メーターの変更に相当するからである。例えば、高速の 電車は1秒間に約80メーターしか進まない。 技術の進歩に伴って、本発明の基本思想を様々な異なる方法で実施することが できることは当業者にとって明白である。従って、本発明及びその実施例は上記 の例に限定されず、請求の範囲内で変更可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,V N,YU,ZW 【要約の続き】 6)。所定時間(T)は固定であっても、追加の拡張フ ィールド(EF2)で示されても良い。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. ダウンリンクの伝送について、パケット無線システム、特に、GPRS システムにおいて制御チャネル(PACCH)を移動局(MS)に割り当てる ための方法であり、 移動局(MS)はリソース割り当て要求(3−1)を伝送し、移動局 (MS)に制御チャネル(PACCH)及びおそらく移動局の識別子(TF I)及びアップリンクのカウンターブロックの識別子(USF)を割り当てる ことによって、ネットワーク(BSS)はその割り当て要求に応答し、 ネットワーク(BSS)はブロックでデータパケットを伝送し(3− 5)、ブロックの少なくともいくつかはポーリングフィールド(S/P)を含 み、そのフィールドは、ポーリング状態(「P」)の場合、移動局(MS)が 、移動局に割り当てられた制御チャネル(PACCH)上で受信されたデータ パケットの受け取り応答を返すことができることを示す方法において、 ポーリングフィールド(S/P)がポーリング状態(「P」)にあるダ ウンリンクのブロックに、ネットワーク(BSS)は、移動局に割り当てられ たアップリンクのカウンターブロックの識別子(USF)を割り当てず、 移動局(MS)に割り当てられた制御チャネルは、可能なアップリンクのカ ウンターブロックの識別子(USF)から独立し、 移動局は、所定時間(T)後に、前記ポーリングフィールドがポーリング状 態(「P」)にあるダウンリンクブロックから受信されたデータパケットの受 け取り応答を返すことを特徴とする方法。 2. 所定時間(T)は固定である請求項1に記載の方法。 3. 所定時間(T)は固定数のブロックに対応する請求項1に記載の方法。 4. 前記ポーリングフィールドがポーリング状態(「P」)であるダウンリン クのデータブロックは、移動局が受信されたデータパケットの受け取り応答を 返すことができるアップリンクのブロックを示す追加の拡張フィールド(EF 2)を含むといったように、所定の時間(T)は規定される請求項1に記載の 方法。 5. 前記追加の拡張フィールド(EF2)は、前記ポーリングフィールドがポ ーリング状態(「P」)にあるダウンリンクのデータブロックから、移動局が 受信されたデータパケットの受け取り応答を返すことができるアップリンクの ブロックまでのブロック数を示す請求項4に記載の方法。 6. タイミングアドバンスを知らせるために、リソースのダウンリンクの割り 当てに関して、ランダムアクセスバースト(PRACH)識別子(RSF)が 移動局に割り当てられる請求項1から請求項5のいずれかに記載の方法。 7. アイドルバーストが数ブロックの間隔で繰り返され、アイドルバーストの 少なくともいくつかは、好ましくは1アイドルバーストおきに、ランダムアク セスバースト識別子(RSF)に割り当てられるように繰り返されるシーケン スとして、ブロックは伝送される請求項6に記載の方法。
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