JP2011055363A - 無線通信方法、移動端末、及び無線ネットワーク制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ユーザのスループットが低下しHSDPAベアラの接続維持が難しい環境下でも制御情報を送信し易くし、ハードハンドオーバ時であってもHSDPAベアラのサービスが接続維持できることを目的とする。
【解決手段】本開示の一態様による、移動端末と無線アクセスネットワークとの符号分割多重接続による無線通信方法は、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する段階と、確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える段階とを含む。
【選択図】図7
【解決手段】本開示の一態様による、移動端末と無線アクセスネットワークとの符号分割多重接続による無線通信方法は、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する段階と、確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える段階とを含む。
【選択図】図7
Description
本発明は、無線通信方法、移動端末、及び無線ネットワーク制御装置に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)において、符号分割多重接続方式(CDMA)を拡張したW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)のさらなる高速化、低コスト化、低遅延化のため、HSDPA(HighSpeed Downlink Packet Access)の標準化が進められている。
HSDPAは、パケット転送の高速化のため、適応符号化変調方式(AMC:Adaptive Modulation and Coding)やHARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)を採用している。AMCは、無線基地局と移動端末との間の無線環境に応じて、変調方式を適応的に切り替えるものであり、具体的にQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)と16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)が利用されている。また、HARQでは、移動端末は、無線基地局からの受信データに誤りを検出した場合、無線基地局に対して再送要求を行い、既に受信済みのデータと再送された受信データとを両方とも用いて誤り訂正復号を行うものである。
HSDPAのリリース5(release 5)では、呼設定時の制御信号のやり取りのために個別チャネルを利用し、モビリティ制御のためにシェアドチャネルに付随する個別チャネルを利用している。すなわち、伝送路遅延の改善はユーザデータについてのみ実現されているだけであり、レイヤ3の制御情報には個別チャネルを利用していた。また、HARQのACK/NACK信号の誤検出によるデータスループットの低下なども問題となっていた。
そこで、リリース6(release 6)では、HSDPAを適用するデータを制御データ(DCCH)にまで拡張するとともに、H−ARQのACK/NACK信号の前後にPreamble及びPostambleを付加することなどの修正がされた。
以下、HSDPAのチャネル構成をさらに説明する。リリース5では、下りリンクのユーザデータを伝送するDTCHは、UE個別のトランスポートチャネルであるHS−DSCH(HighSpeed-Downlink Shared CHannel)にマッピングされて、複数のHS−DSCH間で共有される物理チャネルのHS−PDSCHにマッピングされる。また、下りリンクの制御信号は、ユーザ固有の物理チャネルであり、データ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルであるDPCH(A−DPCH;Associated-Dedicated Physical Channelと呼ばれる)にて伝送される。このように、ユーザデータと制御情報とがそれぞれ別の物理チャネルで伝送され、基地局はトラフィックデータの伝送にHS−PDSCH、電力制御等の制御情報を含んだデータの伝送にA−DPCHを使用している。
図1は、下りA−DPCHのフレーム構成を示す図である。図1に示したように、A−DPCHにもトラフィックデータを伝送するための無線リソース(Data1及びData2)は含まれているが、トラフィックデータはHS−PDSCHで既に伝送されている。そのため、トラフィックデータは実際にはA−DPCHにはマッピングされない。
しかし、送信電力制御等のためにTPCビット(TPC)やパイロット信号(Pilot)を伝送する必要があるため、A−DPCHがHS−PDSCHと並行して使用されるのである。この事からトラフィックデータ伝送の必要が無いにも関わらず、A−DPCHのリソース(1コード)が必ず必要である。そのため、複数ユーザが存在する環境ではリソースが不足するおそれがある。
リリース6では、複数ユーザが存在する環境においてリソース不足を解消する目的で、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルであるF−DPCH(Fractional-Dedicated Physical CHannel)が導入された。図2は、下りF−DPCHのフレーム構成を示す図である。F−DPCHはTPCビット情報のみを伝送し、1スロット中の1シンボルのみを使用する。したがって、A−DPCHの10倍の許容量があり、複数ユーザの存在する環境でも使用するリソースの量を減らす事が出来る。
F−DPCHではTFCI情報やパイロット信号の通知は行わない。A−DPCHの場合にはSIR測定や同期ワード(SW)検出をパイロット(Pilot)フィールドを用いて実行していた。しかし、F−DPCHの場合にはSIR測定をTPCフィールドで実行し、SW検出の代わりにTPCエラーレートの測定を行う。またHSDPAの場合は、TFCI情報ではなく、HS−SCCHのTFRIを使用する。
図3は、リリース5(A−DPCH利用時)における個別制御チャネルDCCHの送信を示す図である。また、図4は、リリース6(F−DPCH利用時)における個別制御チャネルDCCHの送信を示す図である。図3に示したように、A−DPCH利用時には個別制御チャネルDCCH(点線で示す)はA−DPCHを介して送信される。しかし、図4に示したように、F−DPCH利用時には個別制御チャネルDCCHは複数のユーザが共有する共有物理チャネルHS−PDSCHを介して送信されている。
このように、HSDPAにおいては、リリース5まではA−DPCHを使用していたが、リリース6からF−DPCHを使用することとなった。ただし実際のネットワークの運用に際しては、無線性能や機能などを考慮して、リリース6に完全に切り替わるのではなく、リリース5とリリース6とが混在して使用されることになると予想される。
なお、HSDPAの接続が切れた後のリカバリー処理方法が提案されている。
3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical layer procedures (FDD) (Release 6) (3GPP TS 25.214 V6.7.1 (2005-12))
しかし、HSDPAのリリース6適用時に個別物理チャネルDCCHが送信されるHS−PDSCHはソフトハンドオーバを使用しないため、接続の信頼性はソフトハンドオーバを使用するA−DPCHより低くなる。特に、無線端末が高速で移動している場合には、HS−PDSCHのチャネル状態の変化は激しく、接続が切れる場合がある。
本発明は、HS−PDSCHのチャネル品質が低下しても、より確実に制御情報を送信することを目的とする。
本開示の一態様による、移動端末と無線アクセスネットワークとの符号分割多重接続による無線通信方法は、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する段階と、確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える段階とを含む。
本開示の他の一態様による、無線アクセスネットワークと符号分割多重接続により無線通信し、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する移動端末は、確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える制御部を有する。
本開示のさらに他の態様による、移動端末と符号分割多重接続により無線通信し、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する、無線アクセスネットワークにおける無線ネットワーク制御装置は、確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える制御部を有する。
HS−PDSCHのチャネル品質が低下しても、制御情報をより確実に送信することができ、HSDPA接続を維持できるため、ユーザスループットを改善できる。
以下、図面を参照して本開示の実施形態及び実施例を説明する。
図5は、HSDPA接続中の無線通信システム100を示すブロック図である。システム100は、コアネットワーク(CN:Core Network)10と、無線ネットワーク制御装置(RNC:Radio Network Controller)20と、無線基地局装置(BTS:Base Transceiver Station)30と、マルチメディア信号処理装置(MPE:Multimedia signal Processing Equipment)40と、無線端末(UE:User Equipment、移動端末とも呼ぶ)50とを含む。コアネットワーク10と無線ネットワーク制御装置20と無線基地局装置30とマルチメディア信号処理装置40とは、無線端末50がアクセスする無線アクセスネットワークを構成している。
無線ネットワーク制御装置20は、制御信号処理機能、保守運用機能、共通チャネル多重分離機能、ATMスイッチング機能、及びダイバーシチハンドオーバ機能などを有し、コアネットワーク10と接続され、無線回線の回線接続制御、ハンドオーバ制御などを行う。
無線基地局装置30は、無線ネットワーク制御装置20から受け取った送信信号を符号化、変調し電力増幅して無線端末50に送信する。一方、無線端末50から受け取った受信信号を電力増幅し、復調、復号して無線ネットワーク制御装置20に送る。
マルチメディア信号処理装置40は、無線ネットワーク制御装置20に接続され、パケット交換データにおけるプロトコル変換機能などのパケット信号処理機能や音声データにおける適応マルチレートからμ-lawパルス符号変調への変換及びその逆の変換を行う音声信号処理機能などを有する。
無線ネットワーク制御装置20は、ネットワーク制御部21を有する。ネットワーク制御部21は、F−DPCHを用いてHSDPA接続した無線端末50に対し、TPCエラーレートなどの信号品質に基づき、物理レイヤの制御をF−DPCHからA−DPCHに切り替えてハンドオーバ等を行う。
図6は、移動端末50の構成を示すブロック図である。移動端末50は、RF部51と、アナログフロントエンド52と、ベースバンド部53と、ベースバンド用CPU55と、アプリケーション部56と、外部インターフェース部57と、スピーカ・マイク部58と、LCD部59とを有する。
RF部51は、アナログフロントエンド52からの送信信号を増幅してアンテナ60から送信する。また、RF部51は、アンテナ60が受信した受信信号を増幅してアナログフロントエンド52に送る。アナログフロントエンド52は、RF部51とベースバンド部53との間で、ベースバンド信号を符号化、変調して送信信号に変換し、受信信号を復調、復号してベースバンド信号に変換する。
ベースバンド部53は、ベースバンドでの信号処理を受け持つハードウェアであり、判定部54を有する。判定部54は、例えば、同期判定用閾値Qinまたは同期判定外閾値Qoutに対するSIR測定結果からTPCエラーレートを算出し、バスを介して接続されたベースバンド用CPU55に供給する。ベースバンド用CPU55は、判定部54が求めたTCPエラーレートを周期的に無線アクセスネットワークに報告する。ベースバンド用CPUには外部インターフェース部57が接続されており、外部メモリ等とのインターフェースの役割を担う。
アプリケーション部56は、バスを介してベースバンド部53及びベースバンド用CPU55と結合しており、移動端末50のアプリケーションを実行する。アプリケーション部56には、ユーザとの間で音声をやりとりするスピーカ・マイク部58と、ユーザに対して様々な情報を表示するLCD部59が接続されている。
図7は、一実施形態による無線通信方法200を示すフローチャートである。無線通信方法200において、移動端末と無線アクセスネットワーク(例えば、無線基地局を介して無線ネットワーク制御装置)との間でF−DPCHを用いてHSDPA接続を確立する(ステップS10)。移動端末または無線アクセスネットワークは、確立した無線通信の通信品質をチェックし(ステップS12)、通信品質に応じて、物理チャネルDPCHをF−DPCHからA−DPCHに切り替える(ステップS14)。そして、移動端末をハンドオーバする(ステップS16)。
物理チャネルの切り替えの判断に用いる通信品質は、移動端末が測定して周期的に無線アクセスネットワークに報告してもよいし、移動端末が測定して物理チャネルの切り替えが必要なときにのみ無線アクセスネットワークに報告してもよい。
また、通信品質は、移動端末における同期判定用閾値Qinまたは同期判定外閾値Qoutに対するSIR測定結果から算出したTPCエラーレートであってもよいし、無線アクセスネットワークが測定した共通パイロットチャネルCPICH(CQI)とスループットに基づくエラー率、流量であってもよい。
以下、無線通信方法200の実施例を説明する。
図8は、実施例1による無線通信方法300を示すシーケンス図である。無線通信方法300において、無線基地局30は、HSDPAリリース6対応の移動端末50と、F−DPCHでHSDPA接続を確立する(ステップ302)。
HSDPA接続状態において,無線基地局30は、移動端末50にmeasurementControlを送信して、同期判定用閾値Qinまたは同期判定外閾値Qoutに対するSIR測定結果から算出したTPCエラーレートを周期的に報告するよう要求する(ステップ304)。この要求を受けて、移動端末50はmeasurementReportにより周期報告を実行する(ステップ306〜312)。
移動端末50からの報告値(TPCエラーレート)が判定用閾値より高くなると、無線基地局30は、物理チャネルの切り替えを決定して(ステップ314)、移動端末50にphysicalChannelReconfigurationを送信して、物理チャネルDPCHをF−DPCHからA−DPCHに変更するよう指示する(ステップ316)。移動端末50は、physicalChannelReconfigurationCompleteにより物理チャネルのF−DPCHからA−DPCHへの変更が完了したことを報告する(ステップ318)。物理チャネルをA−DPCHに変更した移動端末50は、物理チャネルがF−DPCHの状態よりもDCCHの受信率が向上するため、HSDPA状態を維持しながらハードハンドオーバをすることができる。
また、無線基地局30は、移動端末50にmeasurementControlを送信して、A−DPCHからF−DPCHへ戻るかどうか判断するために、TPCエラーレートを周期的に報告するよう要求する(ステップ320)。この要求を受けて、移動端末50はmeasurementReportにより周期報告を実行する(ステップ322〜324)。
ハンドオーバが可能になると(ステップ326)、無線基地局30は移動端末50にphysicalChannelReconfigurationを送信し、ハードハンドオーバを要求する。移動端末50は、要求されたハードハンドオーバが完了すると、無線基地局30にphysicalChannelReconfigurationCompleteを送信して報告する(ステップ330)。移動端末50はmeasurementReportによりTPCエラーレートの周期報告を実行する(ステップ332)。
無線基地局30は、移動端末50から報告されたTPCエラーレートが判定閾値以下になり、移動端末50が十分な受信レベルにあると判定すると(ステップ334)、再度physicalChannelReconfigurationを送信して、物理チャネルをA−DPCHからF−DPCHに変更するよう指示する(ステップ336)。移動端末50は、physicalChannelReconfigurationCompleteにより物理チャネルのA−DPCHからF−DPCHへの変更が完了したことを報告する(ステップ338)。
実施例1では、移動端末50が無線基地局30にTPCエラーレートを報告し、無線基地局30が閾値と比較していた。実施例2では、移動端末50がTPCエラーレートを閾値と比較し、TPCエラーレートが閾値より高くなったときにその旨を無線基地局30に報告する。
図9は、実施例2による無線通信方法400を示すシーケンス図である。無線通信方法400において、無線基地局30は、HSDPAリリース6対応の移動端末50と、F−DPCHでHSDPA接続を確立する(ステップ402)。
HSDPA接続状態において,無線基地局30は、移動端末50にmeasurementControlを送信して、同期判定用閾値Qinまたは同期判定外閾値Qoutに対するSIR測定結果から算出したTPCエラーレートが所定の判定用閾値より高くなったときに報告するよう要求する(ステップ404)。この要求を受けて、移動端末50はTPCエラーレートが判定用閾値より高くなったと判断する(ステップ406)と、measurementReportにより比較結果(TPCエラーレートが判定用閾値より高くなったこと)を報告する(ステップ408)。
移動端末50からTPCエラーレートが判定用閾値より高くなったとの比較結果を受信すると、無線基地局30は、物理チャネルの切り替えを決定して(ステップ410)、移動端末50にphysicalChannelReconfigurationを送信して、物理チャネルをF−DPCHからA−DPCHに変更するよう指示する(ステップ412)。移動端末50は、physicalChannelReconfigurationCompleteにより物理チャネルのF−DPCHからA−DPCHへの変更が完了したことを報告する(ステップ414)。物理チャネルをA−DPCHに変更した移動端末50は、物理チャネルがF−DPCHの状態よりもDCCHの受信率が向上するため、HSDPA状態を維持しながらハードハンドオーバをすることができる。
ハンドオーバが可能になると(ステップ416)、無線基地局30は移動端末50にphysicalChannelReconfigurationを送信し、ハードハンドオーバを要求する(ステップ418)。移動端末50は、要求されたハードハンドオーバが完了すると、無線基地局30にphysicalChannelReconfigurationCompleteを送信して報告する(ステップ420)。
無線基地局30は、A−DPCHの状態で共通パイロットチャネルCPICH(CQI)とスループットのエラー率、流量を監視し、移動端末50の受信レベルが十分高いと判定したときは、再度physicalChannelReconfigurationを送信して、物理チャネルをA−DPCHからF−DPCHに変更するよう指示する(ステップ424)。移動端末50は、physicalChannelReconfigurationCompleteにより物理チャネルのA−DPCHからF−DPCHへの変更が完了したことを報告する(ステップ426)。
実施例1及び2では、TPCエラーレートに基づき物理チャネルDPCHの切り替えを判断していた。実施例3では、CQI、スループット等その他の特性に基づき物理チャネルDPCHの切り替えを判断する。
図10は、実施例3による無線通信方法500を示すシーケンス図である。無線通信方法500において、無線基地局30は、HSDPAリリース6対応の移動端末50と、F−DPCHでHSDPA接続を確立する(ステップ502)。
HSDPA接続状態において,無線基地局30は、共通パイロットチャネルCPICHのCQIとスループットに基づきエラー率や流量を監視し、判定用閾値を越えたかどうかの判断を行う(ステップ504)。そして、閾値を越えたとき、無線基地局30は、物理チャネルの切り替えを決定して、移動端末50にphysicalChannelReconfigurationを送信して、物理チャネルをF−DPCHからA−DPCHに変更するよう指示する(ステップ506)。移動端末50は、physicalChannelReconfigurationCompleteにより物理チャネルのF−DPCHからA−DPCHへの変更が完了したことを報告する(ステップ508)。物理チャネルをA−DPCHに変更した移動端末50は、物理チャネルがF−DPCHの状態よりもDCCHの受信率が向上するため、HSDPA状態を維持しながらハードハンドオーバをすることができる。
ハンドオーバが可能になると(ステップ510)、無線基地局30は移動端末50にphysicalChannelReconfigurationを送信し、ハードハンドオーバを要求する(ステップ512)。移動端末50は、要求されたハードハンドオーバが完了すると、無線基地局30にphysicalChannelReconfigurationCompleteを送信して報告する(ステップ514)。
無線基地局30は、A−DPCHの状態で共通パイロットチャネルCPICHのCQIやスループットに基づきエラー率や流量を監視し、移動端末50の受信レベルが十分高いと判定したときは、再度physicalChannelReconfigurationを送信して、物理チャネルをA−DPCHからF−DPCHに変更するよう指示する(ステップ518)。移動端末50は、physicalChannelReconfigurationCompleteにより物理チャネルのA−DPCHからF−DPCHへの変更が完了したことを報告する(ステップ520)。
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特有の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
10 コアネットワーク
20 無線ネットワーク制御装置(RNC)
21 ネットワーク制御部
30 無線基地局
40 マルチメディア信号処理装置(MPE)
50 移動端末
20 無線ネットワーク制御装置(RNC)
21 ネットワーク制御部
30 無線基地局
40 マルチメディア信号処理装置(MPE)
50 移動端末
Claims (7)
- 移動端末と無線アクセスネットワークとの符号分割多重接続による無線通信方法であって、
複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する段階と、
確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える段階とを含む無線通信方法。 - 前記移動端末を前記無線アクセスネットワークの無線基地局間でハードハンドオーバする段階をさらに含む、請求項1に記載の無線通信方法。
- 前記無線接続の品質に基づき、前記データ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルから前記部分的個別物理チャネルに切り替える段階をさらに含む、請求項1または2に記載の無線通信方法。
- 前記無線接続の品質は、前記データ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルにおける同期判定用閾値または同期判定外閾値に対する信号対干渉比から求めた送信電力制御エラーレートである、請求項1ないし3いずれか一項に記載の無線通信方法。
- 前記無線接続の品質は、データ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルにおける共通パイロットチャネルのCQIまたはスループットに基づくエラー率または流量である、請求項1ないし3いずれか一項に記載の無線通信方法。
- 無線アクセスネットワークと符号分割多重接続により無線通信し、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する移動端末であって、
確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える制御部を有する移動端末。 - 移動端末と符号分割多重接続により無線通信し、複数のユーザの個別チャネルの送信電力制御情報を同じスロット内に時分割多重化して送信する部分的個別物理チャネルを用いて無線接続を確立する、無線アクセスネットワークにおける無線ネットワーク制御装置であって、
確立した前記無線接続の品質に基づき、前記部分的個別物理チャネルを、前記無線アクセスネットワークから前記移動端末へのデータ用物理チャネルに付随する制御情報用物理チャネルに切り替える制御部を有する無線ネットワーク制御装置。
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