JP2006304294A

JP2006304294A - 移動通信システムにおけるデータ伝送方法

Info

Publication number: JP2006304294A
Application number: JP2006108359A
Authority: JP
Inventors: Andreas Wilde; ヴィルデアンドレアス
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2006-11-02
Also published as: CN1859603A; DE102005018455A1; DE102005018455B4; US20060240766A1

Abstract

【課題】好ましくはＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）技術による移動通信システム内でのブロードキャストデータおよび／またはマルチキャストデータの伝送方法を提供する。
【解決手段】通信システム（２）は複数の移動端末（ＵＥ）を有する。通信システム（２）の無線セル（１）内の所定の端末（ＵＥ）を端末（ＵＥ）のグループとしてまとめ、データ伝送の宛先アドレスとなる共通グループ識別子を端末（ＵＥ）のグループに割り当てる。これにより、データ伝送効率が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、好ましくはＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access: 高速ダウンリンクパケットアクセス）技術による移動通信システム内でのブロードキャストデータおよび／またはマルチキャストデータの伝送方法に関する。ここで、通信システムは複数の移動端末を有する。

ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)の発達により、移動通信システムは近年さまざまな領域で急速に普及している。これに関連して、特に、第３世代ネットワーク（いわゆる３Ｇネットワーク）に言及しなければならない（非特許文献１〜４参照）。

さまざまな方向での進展があるが、今日、最新の移動通信システムにおけるブロードキャストおよびマルチキャスト伝送には非常に限られたサポートしかない。この点、通信システムの能力が限られている主な理由は、無線セル内の全ユーザが受信可能な共通チャネルが、限られたデータスループットだけのために設計されているのに対して、１ユーザのみが受信可能な特定専用チャネル上では通常、より高いデータレートで伝送が行われるからである。図３に、ＵＭＴＳ標準ＵＴＲＡ−ＦＤＤ（ＵＭＴＳ地上無線アクセス周波数分割二重）による３Ｇネットワークで規定される各チャネルを示す。上記のチャネル、すなわち共通チャネルおよび専用チャネルは、ネットワーク側基地局（ノードＢ）から受信機ノードへのデータ伝送のためのダウンリンクチャネルとして、および逆方向のアップリンクチャネルとして形成される。受信機ノードは、一般的には移動端末であり、例えば携帯電話やラップトップコンピュータであるが、以下では一般的に端末あるいはＵＥ（ユーザ機器）と称する。

上記のチャネルに加えて、高速データ伝送の効率を向上させるために共有チャネルが規定されている。３ＧＰＰにおけるこのような技術として、例えばＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）がある。共有チャネルは常に、ある一定数のユーザにまとめて割り当てられる。しかし問題なのは、共有チャネルを通じてのあらゆるデータ伝送は、たとえこのチャネルがさまざまなユーザによって共用される場合でも、個別に１ユーザだけを宛先としていることである。

図４に、ＨＳＤＰＡによる伝送に用いられるメッセージフローを示す。制御チャネル（ＨＳ−ＳＣＣＨ、高速共有制御チャネル）上で、受信機ノードは、今後に予定されたデータ伝送について通知される。実際のデータ伝送は、共有チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ、高速物理ダウンリンク共有チャネル）経由で実行される。これを行うために、ＨＳ−ＤＳＣＨ（高速ダウンリンク共有チャネル）トランスポートチャネルがＨＳ−ＰＤＳＣＨにマッピングされる。データ伝送後に受信機ノードがノードＢへ送信するそれぞれのフィードバック信号（ＡＣＫ、ＮＡＣＫまたはＣＱＩ）は、専用アップリンクチャネル（ＨＳ−ＤＰＣＣＨ、高速専用物理制御チャネル）経由で転送される。

図４から明らかとなるように、ＨＳＤＰＡによる伝送は、最初の伝送が失敗した場合にはデータの再送を伴う。これに関連して不利な点として、従来の移動通信システムでは、同一データを共有チャネル経由で同一無線セル内の２以上のユーザへ伝送すべき場合、その同一データの物理伝送が複数必要である。

他方、例えばＤＶＢ（ディジタルビデオ放送）のような特別のブロードキャストシステムがある（たとえば非特許文献５）。このシステムでは、全加入ユーザが受信可能なブロードキャストチャネル経由で同一データを１回だけ送信するという意味で、最適化がなされている。通常、このようなシステムはフィードバックチャネルを備えず、しかも一般に、特定のユーザへの専用接続はできない。上記のブロードキャストサービスを他の例えば双方向サービスと組み合わせることは非常に困難で複雑となり、通常は、ＵＭＴＳ等の他のシステムとの協働を必要とする。

3GPP TS25.211 V5.6.0 (2004-09) 技術仕様(4.1.2.7, 5.3.3.12, 5.3.3.13を参照） 3GPP TS25.212 V5.9.0 (2004-06) 技術仕様(4.5を参照） 3GPP TS25.214 V5.10.0 (2004-12) 技術仕様(6Aを参照） 3GPP TS25.331 V5.12.1 (2005-03) 技術仕様(8.5.25を参照） ETSI EN 302 304 V1.1.1 (2004-11)

そこで、本発明は、上記のような方法において、簡便な手段でデータ伝送の効率を高くするという課題を解決しようとするものである。

本発明によれば、上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えた方法によって解決される。請求項１に記載の方法によれば、冒頭に述べたような移動通信システムにおけるブロードキャストデータおよびマルチキャストデータの伝送方法が次のようにして実現される。すなわち、通信システムの無線セル内の所定の端末を端末グループとしてまとめ、データ伝送の宛先アドレスとなる共通グループ識別子を端末グループに割り当てる。

本発明により初めて認識されたこととして、通信システムの無線セル内で同一データが全端末へ個別に送信されないようにすれば、データ伝送効率を大幅に向上させることができる。本発明によれば、通信システムの無線セル内の所定の端末がグルーピングされる。さらに、本発明の一態様において、この端末グループに共通グループ識別子を割り当てる。このグループ識別子は、各端末の個別の識別子に取って代わり、データ伝送のための宛先アドレスの役割を果たす。本発明の方法によれば、必要な送信回数が大幅に削減され、そうすることにより、他のアプリケーションのために利用可能なシステムの空き容量／帯域幅が大幅に増大する。

上述したように、本発明によれば、通信システムの無線セル内の所定の端末を端末グループとしてまとめ、データ伝送の宛先アドレスとなる共通グループ識別子を端末グループに割り当てる。

ＨＳＤＰＡの場合、各端末に割り当てられ一般に長さ１６ビットである識別子は、Ｈ−ＲＮＴＩ（ＨＳ−ＤＳＣＨ−無線ネットワーク一時識別子）と呼ばれる。無線セル内で、端末はこの識別子により一意的に識別できる。すなわち、データパケットを正しい端末に配送できる。ある無線セルから別の無線セルに変わると、端末には新たなＨ−ＲＮＴＩが割り当てられる。この用語法に従い、以下、端末グループに割り当てられるグループ識別子をＨＧ−ＲＮＴＩ（ＨＳ−ＤＳＣＨグループ−ＲＮＴＩ）と呼ぶことにする。ＨＧ−ＲＮＴＩは、対応するＵＥのグループにデータパケットを配送するために用いられるので、共通のＨＧ−ＲＮＴＩが割り当てられた１グループのすべてのＵＥが、対応するグループを宛先とするすべてのデータパケットを受信する。

特に高い効率に関して、同一のデータはグループごとに１回だけ送信されるようにすることができる。ＨＧ−ＲＮＴＩの利用により、データがグループの全端末によって受信されることが保証される。

特に簡単な実施に関して、グループの端末のうちの１つの個別識別子Ｈ−ＲＮＴＩが、端末グループに割り当てられるグループ識別子として用いられる。

好ましくは、ネットワークからのデータ伝送は、各データ伝送が各端末の特性、特にそれらのＵＥ機能（例えばＨＳＤＰＡカテゴリ）および電波状態を考慮することによって、１グループ内の全端末で受信可能となるように調整される。送信パワーが不必要に高くなることを避けるため、好ましくは、グループで電波状態が最も悪い端末に合わせてデータ送信パワーを調整する。グループで電波状態が最も悪い端末は一般に、無線セル境界の近くに位置する端末である。

フィードバックチャネル、すなわちＨＳ−ＤＰＣＣＨ（高速専用物理制御チャネル）上のアップリンク制御トラフィックは、通常のＨＳＤＰＡモードで動作可能である。すなわち、あらゆる端末に個別のＨ−ＲＮＴＩが割り当てられる。ただし、これは、共通のＨＧ−ＲＮＴＩが割り当てられる端末グループが、あまり大きく選択されるべきでないことを意味する。というのは、端末グループが大きすぎると、フィードバック送信（これはユーザ数に比例する）によりアップリンクチャネル上のデータトラフィックが大幅に増大するからである。

データ伝送が失敗すると、端末はそれを一般にＮＡＣＫフィードバックによりノードＢに知らせる。その場合、好ましくは、端末グループの共通のＨＧ−ＲＮＴＩが再び新たなデータ伝送のための宛先アドレスの役割を果たす。

アップリンクトラフィックの低減に関して、電波状態が良好なＵＥがＨＧ−ＲＮＴＩ伝送を受信するのみの場合には、そのＵＥのＣＱＩ（チャネル品質インジケータ）メッセージは、より長い間隔で送信されるようにすることができる。アップリンクトラフィックのさらなる低減に関して、別法として、または追加的に、ＮＡＣＫ（否定応答）パケットの伝送は、制限、または完全に省略できる。ネットワークは、ＡＣＫメッセージを受信しない場合にＮＡＣＫメッセージを自動的に仮定するように設定できる。また、共有チャネルと同様にして、ＨＳ−ＤＰＣＣＨとは別に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージのグルーピングを可能にするアップリンクチャネルを設定することによって、フィードバックデータトラフィックをさらに低減することができる。

具体的実施形態として、端末グループをサブグループに分割することができる。サブグループは、基本的に、最初の送信先のＵＥのうち送信が不成功であったＵＥを、データの再送先のサブグループにまとめるように選択できる。このようなグルーピングは、例えば、動的に各端末の電波状態に応じて実行できる。このようなサブグループへのグルーピングの利点は、最初のメッセージの受信に成功したＵＥが、データ伝送の繰り返しという意味で、フィードバックトラフィックを生成する必要がないことから生じる。これは、アップリンクチャネル上のフィードバックトラフィックを低減し、さらに、関連する端末の省電力につながる。

別の具体的実施形態として、ｐｔｍ（ポイントツーマルチポイント）データ伝送からｐｔｐ（ポイントツーポイント）データ伝送へのインテリジェントな切替メカニズムが実現される。ここで、ｐｔｍ伝送はＨＧ−ＲＮＴＩを使用し、ｐｔｐ伝送はＨ−ＲＮＴＩを使用する。ｐｔｐ伝送およびｐｔｍ伝送は同一のＨＳ−ＰＤＳＣＨを使用するため、これら２つの伝送間の切替は非常に迅速に行うことができる。このような切替メカニズムにより、特定のＵＥ、例えば電波状態の悪いＵＥをｐｔｐモードに切り替えることが可能となる。また、類似の電波状態にある端末を用いて、いくつかの比較的小さいＨＧ−ＲＮＴＩグループを形成することも考えられる。一部のＵＥが無線セルの境界にある場合、ソフトハンドオーバー利得のある専用チャネルを用いてｐｔｐモードで伝送すると、データ伝送効率をさらに向上させることができる。状況によっては、共通チャネル上でｐｔｍモードとの間で切替を行うとデータ伝送を改善することができる。

好ましくは、ＵＥグループ全体への最初の伝送は、電波状態が最も悪いＵＥに合わせて送信パワーを調整することなく行われる。そうすることにより、一部のＵＥは最初の伝送の受信に失敗する場合がある。これらのＵＥへの再送のため、サブグループを形成するか、または、これらのＵＥへの伝送をｐｔｐモードで実行する。ここで、再送のデータ量を低く抑えるため、最初の伝送の情報の各部分でＨＡＲＱ（ハイブリッド自動反復要求）法を利用する。この目的のため、ｐｔｍモードからｐｔｐモードへの切替時にＨＡＲＱプロセスが維持される。本発明の考え方の利点は、すべてのＵＥが一度に誤りなしでメッセージを受信できるくらい高い送信パワーで最初の伝送を実行するよりも、最初の伝送を低い送信パワーで実行した後で再送をｐｔｐモードで行うほうが、当該グループに属するすべてのＵＥに対する全送信パワーが低く抑えられることである。この方法は、ｐｔｐモードで再送を行う前にまずｐｔｍモードで再送を行うことによっても適用可能である。

好ましくは、修正されたＨＳ−ＰＤＳＣＨ（高速専用物理同期チャネル）を用いることができる。これは特にＭＢＭＳ（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）伝送に好適である。このような修正は、例えば、ＴＴＩ（伝送時間間隔）を長くすること、符号化および／または変調方式を強力にすることによって実現可能である。

最後に、上記の原理をアップリンクデータ伝送にも適用すること、特に、アップリンクデータトラフィックに対し共通グループ識別子を用いて宛先アドレスのグルーピングを行うことが考えられる。このような手段は、端末が同一コンテンツを異なる基地局へ、あるいはピアツーピアモードでは直接に他の端末へ、送信する場合に特に有益となる。

ここで、本発明の教示の好ましい実施形態および改良形態には複数の可能性がある。そのために、一方では請求項１に従属する請求項を参照し、他方では本発明による方法の好ましい実施例に関する以下の説明を図面とともに参照すべきである。本発明の好ましい実施例および図面の説明に関しては、本発明の一般的に好ましい実施形態および改良形態も説明される。

図１は、移動通信システム２の無線セル１の概略図である。移動通信システム２は、ネットワークノード３すなわちノードＢ(NodeＢ)と、多数の移動機４、５、６を含む。明瞭にするため、移動機は３個だけ図示してある。移動機４、５、６は、例えば携帯電話、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ等とすることができる。これらの端末４、５、６にはそれぞれ個別の識別子（Ｈ−ＲＮＴＩ）が割り当てられ、これにより端末４、５、６は無線セル１内で一意的に識別されることが可能である。

本発明によれば、端末４、５、６を１つのグループにまとめ、これに共通グループ識別子（ＨＧ−ＲＮＴＩ）を割り当てる。本発明によれば、ノードＢ３から端末４、５、６へのブロードキャスト伝送および／またはマルチキャスト伝送の場合、各端末４、５、６の個別の識別子Ｈ−ＲＮＴＩを使用するのではなく、共通グループ識別子ＨＧ−ＲＮＴＩを使用する。

端末６は、無線セル境界１に位置するため、一般に電波状態が最も悪い。したがって、ネットワークノード３が共有チャネルでデータを送信する送信パワーは端末６に合わせて調整される。ネットワークノード３は、ＨＳ−ＤＰＣＣＨ経由で伝送されるＣＱＩメッセージによって、各端末４、５、６の電波状態に関する関連情報を取得する。

図２は、共有ダウンリンクチャネル上で２つの端末、すなわちＵＥ１およびＵＥ２にデータを伝送する場合の時間ダイヤグラムの概略図である。ダイヤグラムの上部は、ｐｔｐモードでの伝送の状況を示している。ＵＥ１へデータを伝送する場合、ダウンリンクチャネルが時刻ｔ１からｔ２まで使用される。その後、ＵＥ２への伝送のために、時刻ｔ３までダウンリンクチャネルが必要である。ｐｔｍモードで伝送を実行する場合、図２の下部に示すように、ダウンリンクチャネルが使用されるのは時刻ｔ１とｔ２の間だけである。ｔ２とｔ３の間はチャネルは空いており、他のデータの伝送に使用可能である。データの送信先の受信機として作用する端末が多くなるほど、ダウンリンクチャネルはより効率的に使用される。

繰り返しを避けるため、本発明による教示のその他の有利な実施形態に関しては、本明細書の実施形態概説部分および添付の特許請求の範囲を参照されたい。

最後に、特に指摘しておくべきことであるが、上記の本発明による教示の実施例は単に本発明による教示を説明するためのものに過ぎず、決して本発明を上記の実施例に限定するものではない。

本発明による方法が実施される通信システムの無線セルの概略図である。共有ダウンリンクチャネルによる端末へのデータ伝送の時間ダイヤグラムを示す概略図である。移動通信システムにおける従来のチャネル構成の概略図である。共有チャネルによる伝送に対する従来のメッセージフローの概略図である。

符号の説明

１無線セル
２移動通信システム
３ネットワークノード（ノードＢ）
４，５，６移動機（端末）

Claims

好ましくはＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access: 高速ダウンリンクパケットアクセス）技術による移動通信システム内でのブロードキャストデータおよび／またはマルチキャストデータの伝送方法において、該通信システムは複数の移動端末を有し、
前記通信システムの無線セル内の所定の端末を端末のグループとしてまとめ、データ伝送の宛先アドレスとなる共通グループ識別子を前記端末のグループに割り当てることを特徴とするデータ伝送方法。
前記データ伝送がグループごとに１回だけ実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記グループの端末のうちの１つの個別の識別子が、端末のグループに割り当てられるグループ識別子として使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
データを伝送する時に前記グループの各端末の特性が考慮されることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の方法。
前記データ伝送の送信パワーが、前記グループで電波状態が最も悪い端末に合わせて調整されることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の方法。
ＨＳ−ＤＰＣＣＨ（High Speed-Dedicated Physical Control Channel: 高速専用物理制御チャネル)上のアップリンク制御データは通常のＨＳＤＰＡ動作として送信されることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の方法。
データ伝送の失敗によるデータの再送が前記グループ識別子を使用することによって実行されることを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の方法。
前記グループで電波状態が良好な端末のＣＱＩ（Channel Quality Indicator: チャネル品質インジケータ）メッセージが、より長い時間間隔で送信されることを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の方法。
ＮＡＣＫ（否定応答）パケットの伝送が制限されるか、または完全に省略されることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項に記載の方法。
前記端末のグループがサブグループに分割されることを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の方法。
前記グルーピングが各端末の電波状態に応じて動的に行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
ｐｔｍ（point-to-multipoint: ポイントツーマルチポイント）データ伝送からｐｔｐ（point-to-point: ポイントツーポイント）データ伝送へのインテリジェントな切替メカニズムを含むことを特徴とする請求項１−１１のいずれか１項に記載の方法。
前記グループで電波状態が悪い端末がｐｔｐモードに切り替えられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
ｐｔｍモードからｐｔｐモード間の切替の際にＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat Request)法を利用することにより、ｐｔｍモードでの伝送の送信パワーが、電波状態が最も悪い端末による受信成功に必要であるよりも小さく選択されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
修正されたＨＳ−ＰＤＳＣＨ（高速物理ダウンリンク共有チャネル）が使用されることを特徴とする請求項１−１４のいずれか１項に記載の方法。
前記修正が、より長いＴＴＩ（Transmission Time Interval）値、より強力な符号化、および／またはより高度な変調方式に基づくことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
共通グループ識別子による宛先アドレスのグルーピングがアップリンクデータ伝送にも使用されることを特徴とする請求項１−１６のいずれか１項に記載の方法。