JP4942765B2 - 回路スイッチングトラフィックのための結合ofdm及びmc−cdmaと速いセルスイッチング - Google Patents

回路スイッチングトラフィックのための結合ofdm及びmc−cdmaと速いセルスイッチング Download PDF

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Description

本発明は多様なQoS及び多様なチャンネル条件を支援する転送方法及び装置に関するものである。具体的に、本発明は、OFDM、OFDMA、単一搬送波FDMA及び/またはMC−CDMAまたは離散トーン(discrete tones)または正弦波を基本転送モードとして用いる任意のシステムの組合せに基づいた多重使用者支援セルラー通信システムの多重接続設計に関する。
セルラー及び情報通信業界で当業者は普通、1G、2G及び3Gという用語を使用する。これらの用語は、使われたセルラーと技術の世代を指す。1Gは1世代、2Gは2世代、3Gは3世代を指す。
1Gは、AMPS(Advanced Mobile Phone Service)電話システムと知られたアナログ電話システムを指す。2Gは、一般的に全世界で広く使われているデジタルセルラーシステムを指し、CDMAOne、GSM(Global System for Mobile communications)、及びTDMA(Time Division Multiple Access)を含む。2Gシステムは、密集地域で1Gシステムに比べてより多くの使用者を支援することができる。
3Gは、一般的に現在使用されているデジタルセルラーシステムを指す。3G通信システムは若干の重要差異点を除けば概念的に互いに似ている。
図1に、無線通信網構造1を示す。加入者(subscriber)は、ネットワークサービスに接続するために移動端末(MS)2を使用する。MS 2は、セルラーホンのように持ち歩ける携帯用通信端末、車両に設置された通信端末、または、固定された地域通信端末でありうる。
ノードBとも知られた基地局トランシーバーシステム(Base Transceiver System:BTS)3は、MS 2に電磁気波を転送する。BTS 3はアンテナ及び無線波を転送及び受信するための装置のような無線機器で構成されることができる。基地局(Base Station:BS)6及び制御器(Base Station Controller:BSC)4は、一つ以上のBTSから転送を受信する。BSC 4は、BTS及び移動交換センター(Mobile Switching Center:MSC)5または内部IPネットワークとメッセージを交換することによって、各BTS 3からの無線転送を制御して管理する。BTS 3及びBSC 4は、BS 6の一部である。
BS 6は、回線交換基幹網(Circuit Switched−Core Network:CSCN)7及びパケット交換基幹網(Packet Switched Core Network:PSCN)8とメッセージを交換しつつデータを転送する。CSCN 7は通常の音声通信を提供し、PSCN 8はインターネットアプリケーション及びマルチメディアサービスを提供する。
CSCN 7の一構成要素である移動交換センター(MSC)5は、通常の音声通信をMS 2に提供したり受信し、このような機能を支援するための情報を保存することができる。MSC 2は、他の公用ネットワーク(例えば、公用交換電話網(PSTN:Public Switched Telephone Network)(図示せず)または統合サービスデジタル網(Integrated Service Digital Network:ISDN))のような一つ以上のBS 6と連結されることができる。訪問者位置登録器(Visitor Location Register:VLR)9は、訪問加入者との音声通信を制御するための情報を取り込むのに用いられる。VLR 9は、MSC 5内に位置し、一つ以上のMSCを支援することができる。
使用者識別子は、加入者情報などを記録するためにCSCN 7のホーム位置登録器(Home Location Register:HLR)に割り当てられる。この時、加入者情報は、電子シリアル番号(Electronic Serial Number:ESN)、移動資料番号(MDN:Mobile Directory Number)、プロフィール情報、現在位置及び認証期間などを含む。認証センター(AC:Authentication Center)11は、MS 2に関連した認証情報を管理する。AC 11は、HLR 10内に位置し、一つ以上のHLRを支援することができる。MSC 5及びHLR 10/AC 11間のインターフェース(Interface)は、IS−41標準インターフェース18である。
PSCN 8の一部であるパケットデータサービングノード(PDSN:Packet Data Serving Node)12は、MS 2とのパケットデータトラフィックのための経路設定(routing)を行う。PDSN 12は、MS 2にリンク階層セッションを確立(establish)、維持及び終了し、一つ以上のBS 6及び一つ以上のPSCN 8とインターフェースを行うことができる。
AAAサーバー(Authentication Authorization andAccounting server)13は、パケットデータトラフィックと関連したインターネットプロトコルの確認、認証及び課金機能を提供する。ホームエージェント(HA:Home Agent)14は、MS 2のIP登録を確認し、PDSN 8の一構成である外部エージェント(FA:Foreign Agent)15とのパケットデータの経路を再指定(redirect)し、AAA 13から使用者に関する情報を受ける。また、HA 14は、PDSN 12に対する保安通信を確率、維持及び終了し、動的IPアドレスを割り当てる。PDSN 12は、内部IPネットワークを介してAAA 13、HA 14及びインターネット(internet)16と通信を行う。
多重接続方式には様々なものがある。例えば、周波数分割多重接続(FDMA:Frequency Division Multiple Access)方式、時間分割多重接続(TDMA:Time Division Multiple Access)方式及びコード分割多重接続(CDMA:Code Division Multiple Access)方式などがある。FDMA方式では、使用者通信は周波数、例えば、30KHzチャンネルを使用することによって区分される。TDMA方式で、使用者通信は、時間及び周波数、例えば6個のタイムスロットを持つ30KHzチャンネルを用いることによって区分される。CDMA方式で、使用者通信はデジタルコードによって区分される。
CDMA方式で、全ての使用者は1.25MHzの同じスペクトラムを有する。それぞれの使用者は、固有のデジタルコード識別子を有し、デジタルコード識別子は干渉を防ぐために使用者を区分する。
CDMA信号は、単一ビット情報を伝達するために多くのチップ(chips)を使用する。それぞれの使用者はコードチャンネルに必須な固有のチップパターン(chip pattern)を有する。ビットを復元するために、数多くのチップを使用者の知っているチップパターンによって総合する。他の使用者のコードパターンは無作為に現れ、自己削除方法(self−canceling)で総合されることによって、使用者の適切なコードパターンによるビット復号化決定が妨げられない。
入力データは、高速拡散シーケンスで結合され、拡散データストリームとして転送される。受信機は元来のデータを抽出するために同じ拡散シーケンスを用いる。図2Aは、拡散及び逆拡散プロセスを示す。図2Bは、固有(unique)で堅固(robust)なチャンネルを生成するために多重拡散シーケンスを結合する過程を示す。
ウォルシュコード(Walsh Code)は、拡散シーケンスの一種である。それぞれのウォルシュコードは64チップ長を有し、相異なるウォルシュコードはいずれも正確に直交する。ウォルシュコードは生成しやすく、ROM(Read Only Memory)に保存できる程度に小さい。
ショートPNコードは、他の種類の拡散シーケンスである。ショートPNコードは、二つのPNシーケンス(I及びQ)で構成され、それぞれのPNシーケンスは32、768チップ長であり、類似に生成されるが、15ビットシフトレジスタ(shift register)程度異なって入力される。二つのPNシーケンスはI及びQ位相チャンネル上の情報をスクランブルする。
ロングPNコードは、さらに他の種類の拡散シーケンスである。ロングPNコードは42ビットレジスタで生成され、40日以上の長さまたは略4×1013チップ長を持つ。ロングPNコードの長さから、ロングPNコードは端末でROMに保存されられないので、チップバイチップ(chip by chip)で生成される。
それぞれのMS 2は、ロングPNコード及び固有のオフセットまたは公用ロングコードマスクを用いて符号化し、システムにより設定された32ビット及び10ビットの三つのロングPNコードを用いて計算する。公用のロングコードマスクは固有遷移を生成する。個別のロングコードマスクはプライバシー(privacy)を向上させるために用いられる。64チップ期間程度の短い長さを合わせる場合、相異なるロングPNコードオフセットを使用するMS 2は実際に直交で現れる。
CDMA通信は、順方向チャンネル及び逆方向チャンネルを使用する。順方向チャンネルは、BTS 3からMS 2に信号を転送するために用いられ、逆方向チャンネルはMSからBTSに信号を転送するために用いられる。
順方向チャンネルは、一つの使用者が同時に多重チャンネルタイプを持つことができるように、順方向チャンネルに割り当てられた特定ウォルシュコード及びセクターに対する特定PNオフセットを使用する。順方向チャンネルは、CDMA RF搬送波周波数、セクターの固有ショートコードPNオフセット(unique short code PN offset)及び使用者の固有ウォルシュコードにより識別される。CDMA順方向チャンネルは、パイロットチャンネル、同期チャンネル、ページングチャンネル及びトラフィックチャンネルを含む。
パイロットチャンネルは、キャラクターストリーム(character stream)を含まない“構造的ビーコン(structural beacon)”であり、ハンドオフ(handoff)時に測定手段及びシステム獲得に用いられるタイミングシーケンスである。パイロットチャンネルは、ウォルシュコード0を使用する。
同期チャンネルは、システム獲得時にMS 2により用いられるパラメータ情報とシステム識別を持つデータストリームを転送する。同期チャンネルはウォルシュコード32を使用する。
性能要請によって1〜7個のページングチャンネルが存在することができる。ページングチャンネルは、ページ、システムパラメータ情報及び呼設定命令を伝達する。ページングチャンネルはウォルシュコード1〜7を使用する。
トラフィックチャンネルは、呼トラフィックを伝達するために個別使用者に割り当てられる。トラフィックチャンネルは、雑音で制限された全体容量に従って残ったウォルシュコードを使用する。
逆方向チャンネルは、MS 2からBTS 3に信号を伝達するために用いられ、一つの使用者が同時に多重タイプのチャンネルを転送できるようにウォルシュコード及びMSに特定されたロングPNシーケンスのオフセットを使用する。逆方向チャンネルは、CDMA RF搬送波周波数及び個別MS 2の固有ロングコードPNオフセットにより識別される。逆方向チャンネルはトラフィックチャンネル及び接続チャンネルを含む。
個別使用者はBTS 3にトラフィックを転送するために実際呼(call)時間の間にトラフィックチャンネルを使用する。逆方向トラフィックチャンネルは基本的に使用者特定公用または個人ロングコードマスクであり、CDMA端末だけの逆方向トラフィックチャンネルが存在する。
呼が設定されないMS 2は、登録要請、呼設定要請、ページ応答、命令応答及び他のシグナリング情報を転送するために接続チャンネルを使用する。接続チャンネルは基本的にBTS 3セクターに固有な公用ロングコードオフセットである。接続チャンネルは、ページングチャンネルと対になっており、各ページングチャンネルは32個以下の接続チャンネルを含む。
CDMA通信は多くの利点を提供する。その例には、多様なレートボコーディング(rate vocoding)及び多重化(multiplexing)、順方向電力制御、レイク(RAKE)受信機使用及びソフトハンドオフなどが挙げられる。
CDMAは、音声(speech)を圧縮するために可変レートボコーダを使用するようにし、ビット率(bit rate)を減少させ、容量を大きく増加させることができる。可変レートボコーディングは会話中に最大ビット率を提供し、会話を止める時には低いビット率を提供することによって、容量を増加させ、自然な声を提供する。多重化は、音声、信号及び使用者の副次的データをCDMAフレームに混合させることができる。
順方向電力制御を使用することによって、BTS 3は、持続して各使用者の順方向基底帯域チップストリームの強度を減らすことができる。例えば、特定MS 2が順方向リンク上で誤りを経験する場合、より多くの電力を要求し、電力が再び減少した後に速いエネルギー浮揚(boost)を提供する。
逆方向電力制御は、3つの方法をタンデム(tandem)に用いてBTS 3で全ての端末信号レベルを等化させる。逆方向開ループ電力制御では、受信したBTS 3信号(AGC)に基づいてMS 2が電力を高くまたは低く調節する。逆方向閉ループ電力制御は、BTS 3が秒当たり800回の速度で電力を1db高くまたは低く調節する。逆方向外部ループ電力制御は、BSC 4がMS 2を受信する間に順方向エラー訂正(FER)問題を持つ場合、BSCがBTS 3のセットポイントを調節する。図3に、上記の3つの逆方向電力制御方法を示す。
MS 2送信機(TXPO)の実際RF電力出力(受信機AGCの開ループ電力制御及びBTS 3による閉ループ電力制御の結合効果を含む)は、一般的に+23dbmであるMSの最大電力を超過することができない。逆方向電力制御は、数式“TXPO = −(RXdbm) - C + TXGA”によって行われ、ここで、“TXGA”は呼が開始された後にBTS 3由来の全ての閉ループ電力制御命令の和であり、“C”は、800MHZシステムで+73で、1900MHzシステムで+76である。
レイク受信機を使用してMS 2が毎フレームごとに上記3つのトラフィックコリレータ(correlator)の結果、または“レイクフィンガー(RAKE finger)”を結合することができる。各レイクフィンガーは、独立して特定PNオフセット及びウォルシュコードを復元できる。探針(searcher)が持続してパイロット信号を検査することによって、各レイクフィンガーは、異なるBTS 3の遅延された多重経路反射をターゲット(targeting)とすることができる。図4に、RAKE受信機の使用を示す。
MS 2は、ソフトハンドオフを行うことができる。MS 2は、持続して可能なパイロット信号を検査し、現在見える前記パイロット信号に対してBTS 3に報告する。BTS 3は最大6つのセクターまで割り当て、MS 2はそれによってMSのフィンガーを割り当てる。全てのメッセージはミューティング(muting)無しでディム・アンド・バースト(dim−and−burst)で転送される。各通信リンクの終端は使用者にハンドオフ透明性を提供し、フレームバイフレーム(frame by frame)基盤で最適の構成を選択する。
MS 2は、セット(set)、特に活性セット(Active set)、候補セット(Candidates set)、となりセット(Neighbors set)及び残余セット(Remaining set)内のパイロット信号を考慮する。前記活性セットは、実際使用中であるセクターのパイロット信号を含む。前記候補セットは、MS 2が要請したが、BTS 3による転送がセットアップされていないパイロット信号を含む。前記となりセットは、前記BTS 3によってチェックする隣接セクターと指示されたパイロット信号を含む。前記残余セットは、前記BTS 3によって使用されたが、他のセットによって使用されないいすれのパイロット信号も含む。
となりセットまたは残余セット内のパイロット信号が第1臨界値(T_ADD)を超過する時、活性セットパイロット信号が第2臨界値(T_DROP)未満となる時、または、候補パイロット信号が与えられた量だけ活性セットパイロット信号を超過する度に、MS 2はパイロット信号強度測定をBTS 3に転送する。BTS 3は、要請されたハンドオフを全てセットアップしたり、要請されたハンドオフを一部だけ認証するためのスクリーニングカテゴリを適用することができる。
CDMA2000システムは、第3世代(3G)広帯域システム、すなわち、インターネット及びイントラネット接続、マルチメディアアプリケーション(multimedia application)、高速事業処理及び遠隔測定(telemetry)のようなデータ能力を促進させるためのCDMA技術の改善されたサービス能力を使用する、向上した拡散スペクトラム無線インターフェースシステムである。CDMA2000の目的は、他の3世代システムと同様に、限定された量の無線スペクトラムの制限を克服するためにネットワーク経済及び無線転送デザインを設計することにある。
図5は、CDMA2000無線網のためのデータリンクプロトコル構造階層20を示す。データリンクプロトコル階層20の構造は、上位階層60、リンク階層30及び物理階層21を含む。
上位階層60は、データサービス副階層61、音声サービス副階層62及びシグナリングサービス副階層63の3つの副階層を含む。データサービス副階層61は、移動端末使用者の側面でいずれの形式のデータも提供し、IPサービスのようなパケットデータアプリケーション、同期ファックスのような回線データアプリケーション及びB−ISDNエミュレーション(emulation)サービス及びSMSを提供する。音声サービス62は、PSTN接続を含み、端末対端末の音声サービス及びインターネット電話を提供する。シグナリングサービス63は、端末動作の全ての側面を制御する。
シグナリングサービス副階層63は、MS 2とBS 6間の全てのメッセージ交換を処理する。これらのメッセージは、呼設定及び解除、ハンドオフ、場面活性(feature activation)、システム構成、登録及び認証のような機能を制御する。
MS 2で、シグナリングサービス副階層63はまた、呼処理状態、特にMS 2初期化状態、MS 2遊休状態、システム接続状態及びトラフィックチャンネルに対するMS 2制御状態の管理を容易にする。
リンク階層30は、リンク接続制御(LAC:Link Access Control)副階層32及び媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)副階層31に分けられる。リンク階層30は、プロトコル支援及びデータ転送サービス制御メカニズムを提供し、上位階層60から物理階層21へ特定性能及び特性を転送するのに必要なデータをマッピング(map)するのに必要な機能を行う。リンク階層30は、上位階層60及び物理階層21間のインターフェースといえる。
MAC 31及びLAC 32副階層の分離は、広範囲な上位階層60サービスに対する支援要求と広い遂行範囲、特に、1.2Kbpsから2Mbpsを超過する高効率及び低い潜在データサービスを提供しようとする要求によるものである。また、受容できるような遅延及び/またはデータBER(Bit Error Rate)による制限のように、高いQoS(Quality of Service)の回線及びパケットデータサービス提供の必要性及び異なるQoS要求を持つ向上したマルチメディアサービスに対する要求によるものである。
LAC副階層32は、点対点無線転送リンク42上で信頼性あり、かつ、インシーケンス(in−sequence)伝達転送制御機能を提供するということが要求される。LAC副階層32は、上位階層60エンティティ間に点対点(point to point)通信チャンネルを管理し、広い範囲の相異なる端対端(end to end)に信頼性あるリンク階層30プロトコルを支援するためのフレームワーク(framework)を提供する。
LAC副階層32は、正確なシグナリングメッセージの転送を提供する。LAC副階層が支援する機能には、受信肯定確認が要求される所で保証された伝達、受信肯定確認が要求されない所で保証されなかった伝達、重複メッセージ検出、個別MS 2へのメッセージ伝達のためのアドレス制御、物理媒体上における転送のためにメッセージを適切なサイズの断片に分割すること、グローバルチャレンジ認証(global challenge authentication)及び受信されたメッセージの有効化及び再集合などがある。
MAC副階層31は、それぞれの活性サービスに対してQoS管理性能を備えた3G無線システムの複合マルチメディア、マルチサービス性能を活性化させる。MAC副階層31は、パケットデータの接近制御過程を提供し、物理階層(21)に回線データサービスを提供する。また、MAC副階層31は、無線システムで競争中の使用者だけでなく単一使用者からの多重サービス間の衝突制御を含む。MAC副階層31は、論理チャンネルと物理チャンネルのマッピングを行い、多重ソース(source)からのデータを単一物理チャンネル上に多重化、及び信頼性の最善のレベルのために無線リンクプロトコル(RLP)33を使用する無線リンク階層上で合理的で信頼性ある転送を提供する。シグナリング無線バーストプロトコル(SRBP:Signaling Radio Burst Protocol)35は、シグナリングメッセージのための接続のないプロトコルを提供するエンティティである。多重化及びQoS制御34は、競争サービスからの競争される要請などの衝突仲裁による交渉されたQoSレベル、及び接続要請の適切な優先順位施行に関与する。
物理階層21は、無線で転送されるデータのコーディング及び変調を行う。物理階層21は、上位階層からのデジタルデータを調節し、移動無線チャンネル上に信頼性あるデータ転送を行う。
物理階層21は、MAC副階層31が多重転送チャンネルで伝達した使用者データ及びシグナリングを、物理チャンネルにマッピングさせ、無線インターフェース上で情報を転送する。転送方向で、物理階層21で行われる機能は、チャンネルコーディング、インタリービング、スクランブリング、拡散及び変調などを含む。受信方向で、受信機に伝達されたデータを復元するために前記機能が逆に行われる。
図6は、呼処理過程(call processing)の概要を示す。呼処理過程は、パイロット及び同期チャンネル処理過程、ページングチャンネル処理過程、接続チャンネル処理過程及びトラフィックチャンネル処理過程を含む。
パイロット及び同期チャンネル処理過程は、‘MS 2初期化状態’でパイロット及び同期チャンネルを獲得し、CDMAシステムと同期を合わせるMS 2処理過程を指す。ページングチャンネル処理過程は、MS 2が‘遊休状態’でBS 6からオーバーヘッド及び移動端末に向かうメッセージを受信すべく、順方向共通制御チャンネル(F−CCCH:Forward Common Control Channel)またはページングチャンネルをモニタリングすることを指す。接続チャンネル処理過程は、MS 2が‘システム接続状態’で接続チャンネルまたは向上した接続チャンネルを通じてBS 6にメッセージを転送することを指す。この時、BS 6は常にこのようなチャンネルを聴取し、ページングチャンネルまたはF−CCCHのうち一つを用いてMSに応答する。トラフィックチャンネル処理過程は、MS 2とBS 6が‘トラフィックチャンネル状態がMS 2制御’である専用順方向及び逆方向トラフィックチャンネルを用いて通信を行うことを指す。前記専用順方向及び逆方向トラフィックチャンネルは、音声、データのような使用者情報を伝達する。
図7は、MS 2の初期化状態を示す図である。初期化状態は、システム決定副状態、パイロットチャンネル処理状態、同期チャンネル獲得状態、タイミング変更副状態及び移動端末遊休状態を含む。
システム決定副状態は、MS 2がどのシステムからサービスを獲得するかを決定する過程である。システム決定副状態過程は、アナログ対デジタル、セルラー対PCS及びA搬送波対B搬送波のような決定を含む。一般的な選択過程は、システム決定副状態を制御することができる。処理過程を再修正するサービス提供者もまた、システム決定副状態を制御できる。MS 2は、システムを決定した後に、サービス検出のためにシステム内のチャンネルを決定しなければならない。一般的にMS 2は、前記チャンネルを選択するために優先化されたチャンネルリスト(prioritized channel list)を使用する。
パイロットチャンネル処理過程は、MS 2が使用可能なパイロット信号を検出することによってシステムタイミングに関連した情報を初めて得る過程である。パイロットチャンネルは情報を含んでいないが、MS 2はパイロットチャンネルを相互関連(correlating)させることによって、端末の持つタイミングと整列させることができる。このような相互関連が成立すると、MS 2は同期チャンネルと同期化され、そのタイミングをより細分化して同期チャンネルメッセージを読むことができる。MS 2は失敗を宣言し、他のチャンネルまたは他のシステムのうち一つを選択するためにシステム決定副状態に戻る前に、単一パイロットチャンネルに対して15秒まで検索できる。前記検索手続きでシステムを獲得する時間は具現によって異なり、一般化されていない。
CDMA2000で単一チャンネル上にOTDパイロット、STSパイロット及び付加的なパイロットのような多くのパイロットチャンネルが存在することができる。システム獲得の間にMS 2はこのようなパイロットチャンネルが異なるウォルシュコードを使用するので、このようなパイロットチャンネルを探すことができなく、MS 2は単にウォルシュコード(Walsh 0)に対するものしか検索できない。
同期チャンネルメッセージは持続して同期チャンネル上で転送され、MS 2にタイミングを細分化するための情報及びページングチャンネルを読むことのできる情報を提供する。移動端末は、BS 6からの前記同期チャンネルメッセージでBS 6と通信が行えるか否かを決定できる情報を受信する。
CDMA2000メッセージはIS−95 MS 2と逆互換可能である。例えば、前記同期チャンネルメッセージの最初の13フィールドは、IS−95に規定されたものと同一である。IS−95 MS 2が同期チャンネルを獲得した場合、前記端末は、最初の13フィールドのみを調べ、残りのフィールドを無視する。
新しいCDMA2000フィールドは前記IS−95互換フィールド以降に生成される。新しいCDMA2000フィールドは、TDとノン−TDモードに対する拡散率1放送制御チャンネル(BCCH)及び拡散率3BCCH及びパイロットチャンネルに対するパラメータを特定する。
図8は、CDMA2000システム接続状態を示す図である。システム接続処理過程の1番目の段階は、MS 2が初期電力レベル及び電力段階増加のような正しい接続チャンネルパラメータを使用するかを確認するためのオーバーヘッド情報を更新する。MS 2は、BS 6または他のMSと調整(coordination)無しで無作為に接続チャンネルを選択して転送を始める。このようなランダム接続過程は衝突を招く恐れがある。このような衝突可能性は、スロット化された構造の使用、多重接続チャンネルの使用、無作為的な開始時刻での転送及びオーバーノード部分における混雑制御(congestion control)の適用のような様々な方法を用いて減少されることができる。
MS 2は、接続チャンネル上に要請または応答メッセージのいずれかを転送することができる。要請メッセージは、開始メッセージ(Origination message)のように独自的に(autonomously)転送されるメッセージである。応答メッセージは、BS 6から受信したメッセージに対する応答として転送されるメッセージである。例えば、ページ応答メッセージは、一般的なページメッセージまたはユニバーサルメッセージに対する応答である。
図9は、移動トラフィックチャンネル状態を示す。この移動トラフィックチャンネル状態は、サービス交渉(Service Negotiation)、活性モード(Active Mode)及びコントロールホールドモード(Control Hold Mode)を含む。
サービス交渉は、MS 2とBS 6が、呼の間にどんなサービスオプションを使用し、該サービスを支援するために無線チャンネルをどのように構成するかを交渉する過程である。通常、サービス交渉は、呼の初期に発生するが、必要な場合には、呼の進行中にも任意に発生することができる。
トラフィックチャンネル副状態で動作する間に、MS 2は活性モードまたはコントロールホールドモードで動作可能である。活性モードで、逆方向パイロットチャンネルは活性であり、高速データを使用可能な場合、R−FCH、R−DCCH、R−SCHまたはR−PDCHも共に活性でありうる。コントロールホールドモードで、逆方向パイロットチャンネルのみが転送され、転送電力を減少させるために1/2または1/4のようなゲートモード(gated mode)で動作できる。
図10は、多重化及びQoS制御副階層34の転送機能を示す。データブロックは、同一サービスまたはシグナリングに属するデータブロックである。MuxPDUは、MuxSDU及びヘッダである。このヘッダは、前記シグナリングを主または副として特定する。前記MuxPDUタイプは、レートセットと前記MuxPDUをどのようにパーシング(parse)するかを決定する。前記Muxオプションは、SCH上でのMuxPDU最大数、シングルサイズまたはダブルサイズMuxPDUs及びMuxPDUタイプを決定する。LTUはCRCで保護された1、2、4または8MuxPDUを含む。
多重化及びQoS制御副階層34は、物理階層21と時間同期の下に動作する。もし、物理階層21が‘0’でないフレームオフセットで転送すると、多重化及びQoS制御副階層34は、システム時間から適切なフレームオフセットで物理階層が転送するように物理階層SDUを伝達する。
多重化及びQoS制御副階層34は、物理チャンネル特定サービスインターフェースプリミティブセットを用いて物理階層21に物理階層SDUを転送する。物理階層21は、物理チャンネル特定受信指示サービスインターフェース動作を用いて物理階層SDUを多重化及びQoS制御副階層34に伝達する。
SRBP副階層35は、同期チャンネル順方向共通制御チャンネル、放送制御チャンネル、ページングチャンネル及び接続チャンネル処理手順を含む。
LAC副階層32は、第3階層60にサービスを提供する。SDUは、第3階層60及びLAC副階層32間で伝達される。LAC副階層32は、SDUをLAC PDUに適切にカプセル化(encapsulation)し、これは分割及び再結合されてカプセル化したPDU断片としてMAC副階層31に伝達される。
LAC副階層32での処理過程は、処理エンティティがよく設定された順序によってお互い部分的に形成されたLAC PDUを伝達することによって順次に行われる。上位階層は物理チャンネルの無線特性に対して認識する必要がなく、SDU及びPDUは関数的経路に沿って処理されて転送される。しかし、上位階層は物理チャンネルの特性を認識でき、第2階層30が特定PDUの転送に特定物理チャンネルを使用するように指示することができる。
1xEV−DOシステムは、パケットデータサービスに対して最適化されたサービスであり、データ専用またはデータ最適化(Data Only or Data Optimized;DO)のための単一1.25MHz搬送波(“1x”)で特徴付けられる。なお、ピークデータ率は順方向リンクで4.91512Mbpsであり、逆方向リンクで1.8432Mbpsである。また、1xEV−DOシステムは、分割された周波数バンド及び1xシステム相互ネットワーキング(internetworking)を提供する。
CDMA2000は、現在音声及びデータが実際的に最大614.4kbps及び307.2kbpsのデータ率で共に転送されるサービスを提供する。MS 2は、音声呼(voice call)のためにMCS 5と、データ呼(data call)のためにPDSN 12と通信を行う。CDMA2000システムは、ウォルシュコードで区分された順方向転送チャンネルで可変的電力の固定されたレート(rate)で特徴付けられる。
1xEV−DOシステムにおいて最大データ率は2.4Mbpsまたは3.072Mbpsであり、回線交換基幹網7との通信はない。1xEV−DOシステムは、固定された電力及び時分割多重化された単一順方向チャンネルの可変率(variable rate)で特徴付けられる。
図12は、1xEV−DOシステム構造を示す。1xEV−DOシステムで1フレームは16個のスロット(600スロット/秒)で構成され、26.27msまたは32,768チップ(chips)の区間を持つ。単一スロットは1.6667ms長であり、2048チップで構成される。制御/トラフィックチャンネルは、1スロットに1600チップを有し、パイロットチャンネルは1スロットに192チップを有し、MACチャンネルは1スロットに256チップを有する。1xEV−DOシステムは、チャンネル推定及び時間同期化の単純化及び高速化を促した。
図13は、1xEV−DOシステムの物理階層チャンネルを示す。図14は、1xEV−DOシステムのデフォルトプロトコル構造を示す。図15は、1xEV−DOシステムのノン−デフォルトプロトコル構造を示す。
1xEV−DOシステムのセッションと関連した情報は、MS 2(または、接続端末(AT:Access Terminal))とBS 6(または、接続網(AN:Access Network))が無線リンクを通じて使用するプロトコル集合、ユニキャスト接続端末識別子(UATI:Unicast Access Terminal Identifier)、当該無線リンク上でAT及びANにより用いられるプロトコル構造及び現在AT位置推定を含む。
図16は、1xEV−DOセッションの確立を示す。図16に示すように、セッション確立(sessione stablishing)過程は、アドレス構成(address configuration)、連結確立(connection establishment)、セッション構成(session cofiguration)及びキー交換(key exchange)を含む。
アドレス構成は、UATI及びサブネットマスクを割り当てるアドレス管理プロトコルを指す。連結確立は、無線リンクを設定する連結階層プロトコルを指す。セッション構成は、全てのプロトコルを構成するセッション構成プロトコルを指す。キー交換は、認証キーを設定する保安階層でのキー交換プロトコルを指す。
“セッション(session)”は、数時間(基本として54時間)オープンされたAT 2とRNC間の論理的通信リンクを指す。なお、セッションは、PPPセッションが活性化されるまで維持される。セッション情報は、AN 6内のRNCにより制御されて維持される。
連結がオープンされた場合、AT 2に順方向トラフィックチャンネルが割り当てられることができ、逆方向トラフィックチャンネル及び逆方向電力制御チャンネルが割り当てられる。多重連結は、単一セッションの間に発生することができる。1xEV−DOシステムには2つの連結状態、すなわち、クローズド連結(closed connection)とオープン連結(open connenction)がある。
クローズド連結は、AT 2にいずれの専用無線−リンク資源も割り当てられず、ATとAN 6間の通信は接続チャンネル及び制御チャンネルを通じて行われる状態を指す。オープン連結は、AT 2に順方向トラフィックチャンネルが割り当てられることができ、逆方向トラフィックチャンネル及び逆方向電力制御チャンネルが割り当てられ、AT 2とAN 6間の通信は、前記割り当てられたチャンネルだけでなく、制御チャンネルを通じて行われる状態を指す。
連結階層は、ネットワークの初期獲得、オープン連結及びクローズド連結のセッティング及び通信を管理する。また、連結階層は、オープン連結及びクローズド連結で概略的なAT 2位置を維持し、オープン連結がある場合、AT 2とAN 6間の無線リンクを管理する。また、連結階層は、オープン連結及びクローズド連結を管理し、セッション階層で受信した転送されるべきデータを優先化(prioritize)及びカプセル化(encapsulate)し、優先化されたデータを保安階層に伝達し、保安階層から受信したデータに対してはデカプセル化(decapsulate)を行い、セッション階層に伝達する。
図17は、連結階層プロトコルを示す。図17に示すように、プロトコルは、初期化状態、遊休状態及び連結状態を含む。
初期化状態で、AT 2はAN 6を獲得し、初期化状態プロトコルを活性化させる。遊休状態で、クローズド連結が開始され、遊休状態プロトコルが活性化される。連結状態で、オープン連結が初期化され、連結状態プロトコルが活性化される。
初期化状態プロトコルは、AN 6獲得と関連した動作を行う。遊休状態プロトコルは、AN 6は獲得したが、ルートアップデートプロトコルを用いてAT位置を追跡するというようなオープン連結は有しないAT 2と関連した動作を行う。連結状態プロトコルは、AT及びAN 6の無線リンクを管理し、クローズド連結への過程を管理するというようなオープン連結を持つAT 2と関連した動作を行う。ルートアップデートプロトコルはAT 2の位置を追跡し、AT及びAN 6間の無線リンクを維持することと関連した動作を行う。オーバーヘッドメッセージプロトコルは、QuickConfig、SectorParameters及びAccessParametersメッセージのような必須パラメータを、制御チャンネルを通じて放送する。パケット合併プロトコル(Packet Consolidaton Protocol)は、割り当てられた優先順位及びターゲットチャンネルの関数として転送用パケットを合併及び優先化し、受信機に関するパケット逆多重化を提供する。
1xEV−DO順方向リンクは、支援される電力制御及びソフトハンドオフがないことで特徴付けられる。AN 6は、一定の電力でデータを転送し、AT 2は順方向リンクに可変レートを要請する。TDMで使用者は相異なる時間に転送するので、特定使用者のための相異なるBS 6からのダイバーシティ転送を具現し難い。
物理階層は1.2288Mcps拡散率(spreading rate)によって特徴付けられ、、1フレームは16スロット及び26.63msで構成され、1スロットは1.67ms及び2048チップで特定される。順方向リンクチャンネルは、パイロットチャンネル、順方向トラフィックチャンネルまたは制御チャンネル及びMACチャンネルを含む。
前記パイロットチャンネルは、全ての情報ビットが“0”であり、ウォルシュ−拡散コードが1スロットに192チップを持つW0であるという点で、CDMA2000パイロットチャンネルに似ている。
順方向トラフィックチャンネルは38.4kbps〜2.4576Mbps、または、4.8kbps〜3.072Mbpsの範囲で変わるデータ率(data rate)で特徴付けられる。物理階層パケットは、1ないし16スロット内に転送されることができ、前記転送スロットは、一つ以上のスロットが割り当てられた場合に4−スロット(4−slot)インターレーシング(interlacing)を使用する。割り当てられた全てのスロットが転送される前に、逆方向リンクACKチャンネルを通じてACKが受信されると、残ったスロットは転送されない。
制御チャンネルは、CDMA2000の同期チャンネル及びページングチャンネルに似ている。制御チャンネルは、256スロットまたは426.67ms周期、1024ビットまたは128,256,512及び1024ビットの物理階層パケット長、及び38.4kbpsまたは76.8kbpsまたは19.2kbpsまたは76.8kbpsのデータ率を特徴とする。
MACチャンネルは、RA(reverse Activity)チャンネル、逆方向電力制御チャンネル、DRCLockチャンネル、ARQチャンネル及びパイロットチャンネルを含む。
RA(reverse Activity)チャンネルは、AN 2がそのカバレッジ内にある全てのATにDPRP逆方向リンク上の現在活動(activity)について知らせ、MACインデックスが4のMACチャンネルである。RAチャンネルは、ビット率が(600/RABLength)bpsまたは600bpsであるRABLength連続スロット(サブタイプ0、1)を通じてRAB(reverse Activity Bits)を伝達する。
AN 6は、AT 2の逆方向リンク転送に使用する電力を制御するために逆方向電力制御(RPC)チャンネルを使用する。逆方向電力制御ビットがRPCチャンネルを通じて600(1−1/DRCLockPeriod)bpsまたは150bpsのデータ率で転送される。
DRCLockチャンネルは、セクターが特定ATを聞けない場合に、DRCがAT 2に順方向転送をスケジューリングできず、ATがDRCを通じて持続してサービスを要請する状況を防止する。AT 2に対してDRCLockビットがセッティングされると、前記ATはセクターへのDRC転送を中止する。DRCLockチャンネルデータ率は、600/(DRCLockLength×DRCLockPeriod)bpsまたは(150/DRCLockLength)bpsである。
ARQチャンネルは、逆方向リンクハイブリッド−ARQ(H−ARQ)を支援し、これによってAN 6が物理階層パケットを受信した場合に残りの副−パケットが転送されないようにする。H−ARQは、AN 6がスロットm−8、m−7、m−6及びm−5に転送されたパケットを成功的に受信したか否かを示す。
DRCチャンネルは、AT 2が、選択されたサービングセクター及び順方向トラフィックチャンネルに対する要請データ率をAN 6に指示するのに用いられる。前記要請データ率は、選択されたサービングセクターに相応するDRCチャンネル転送拡散のための8−アレイウォルシュ関数と一緒に4けた(4−digit)トDRC値にマッピングされる。順方向トラフィックチャンネルMACプロトコルからのDRCCoverは、カバーマッピングを定義する。DRC値は、600/DRCLength DRC値/秒当たりのデータ率で転送され、最大データ率は600/秒で、最小データ率は75/秒である。
BS 6のスケジューリングは、セクターで具現され、DRCに基づいてAT 2に帯域を割り当てることによってBSがどんな使用者データを次に転送するかを決定するのを促進する。可能なスケジューラはラウンドロビン(Round Robin)、最上速度(Best Rate)及び比例工程(Proportional Fairness)を含む。スケジューラ入力は、DRC、ACK/NAK、QoS及び加入者プロフィール、ヒストリー、トラフィックモデル及びAT容量(capability)を含む。
ラウンドロビンは、基本公正性(basic fairness)を強調する。最上速度は、スループットを強調する。比例工程は、公正性とスループットをバランスさせる。
選択された使用者に対するデータ転送は、BS 6が前記報告されたDRCを用いてFLデータ率、変調方式及びコーディング率を決定するのを促進する。ファットパイプスケジューリング(Fat Pipe Scheduling)で、セクター内の全てのAT 2は1.25MHz無線搬送波を共有し、パイプは1.667msスロットに分割され、パケットが一つ以上のスロットを要求する場合、パケット断片が4スロット間隔に転送される。
4−スロットインターレーシングで、物理階層パケットの転送スロットは3つのスロットにより分離され、他の物理階層パケットがこれらの転送スロット間のスロットに転送される。全ての割り当てられたスロットが転送される前にACKチャンネルを通じてACKを受信した場合、転送されずに残っているスロットは転送されない(ハイブリッドARQ)。
ACK/NAKは、AT 2が一部のデータを受信し、チェックサムを確認するのを促進する。図18は、順方向リンクでのACK/NAK動作を示す。
AT 2は、ACKチャンネルを用いてAN 6に順方向トラフィックチャンネルに転送された物理階層パケットが成功的に受信されたかを知らせる。特に、0にセッティングされたACKビットはCR OKを表し、1にセッティングされたACKビットはCRC Failを表す。図18は、逆方向リンクでのACKチャンネル使用を示す。
より広い帯域幅を持つ新しいセルラー通信システムが現在開発されつつある。例えば、現在3GPP、3GPP2及びIEEE802.20無線インターフェースは、20MHzまでのスペクトラム割当を目標としている。未来のシステムは100MHzまで収容可能になるはずである。これは、根本的に、より大きいエンドユーザー情報転送率及びQoS(Quality of service)に対する一般的な欲求から動機付けられた。
上記のようなシステムを設計する上での多くの課題のうちの一つは、データ率、レイテンシ、パケットエラー率及びジターのような様々なQoS要件を備えた多様なトラフィックアプリケーションを支援することである。例えば、低いレイテンシ及び低いレート(rate)を要求するVoIP使用者のQoS要件は、より寛大なレイテンシ及びより大きいレートを要求するウェブブラウジング使用者のQoS要件とバランスしなければならない。
また、All−IPネットワークに対する一般的な傾向を考慮すると、広範囲なトラフィックタイプを支援する必要がある。例えば、VoIP使用者は、低いレイテンシを引き起こす多重接続を要求するのに対し、ウェブブラウジング使用者は機会的スケジューリングを許容する多重接続方法を要求することができる(例、転送が“良い”フェード(fade)間にスケジューリングされ、“悪い”フェーズ間にスケジューリングされない)。
もう一つの課題は、各使用者が経験するチャンネル条件に適合する無線インターフェースを設計することである。例えば、高い受信SNRを持つ使用者にはOFDM/OFDMAが適合しているのに対し、帯域幅拡張因子のような処理利得が必要な低い受信SNRを持つ使用者にはMC−CDMAが適合している。
したがって、転送システムは、多様なトラフィックQoS要件及び多様なチャンネル条件を支援しなければならない。また、従来のサービングセル交換は、HPRDの64−スロットDSC構成におけると同様に、3G無線システムで遅い方であり、あるセルから他のセルへのデータ伝達は、セル交換遅延の主要原因となる。
本発明の特徴と利点は明細書に記載され、部分的には明細書の記載から明白になり、さらには本発明の実施から明らかになることができる。本発明の目的及び他の利点は、詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面によって具体的に指示された構造から具現されたり確認されることができる。
本発明は、OFDM、OFDMA、単一搬送波FDMA及び/またはMC−CDMAまたは転送基本方式として離散トーンまたは正弦波を用いる任意のシステムの組合せに基づく、多重使用者を支援するセルラー通信システムの多重接続設計に関する。
本発明の一様相で、ARQを使用する移動通信システムにおいてそれぞれ複数のサブパケットを含む第1データパケット及び第2データパケットを、それぞれ第1端末及び第2端末に提供する方法が提供される。前記方法は、前記第1データパケットを前記第1端末に転送する段階と、前記第2データパケットを前記第2端末に転送する段階と、を含み、前記第1データパケットの複数のサブパケットを全て送信する前にACKが受信された場合、前記第2データパケットの複数のサブパケットのうち少なくとも一つは転送される状態で残っているように、前記第2データパケットの1番目のサブパケットが前記第1データパケットの1番目のサブパケットよりも遅延される。
前記第1データパケットの複数のサブパケット及び前記第2データパケットの複数のサブパケットは、スロット転送方式によって少なくとも一つの未使用転送スロットが第1及び第2データパケットのそれぞれの複数のサブパケットにおいて各サブパケットの間に存在するように転送されることができる。また、前記第1データパケットの複数のサブパケットはそれぞれ、前記第2データパケットの複数のサブパケットのうち、対応するサブパケットと略同時に転送されることができる。好ましくは、前記移動通信システムはMC−CDMAを含む。
本発明の他の様相で、信号転送のために離散トーンを使用する多重接続移動通信システムでにおいて複数の使用者に複数の多重接続技法を提供する方法が提供される。前記方法は、前記複数の多重接続技法を定義(defining)する段階と、前記複数の使用者に対する通信要件を決定する段階と、前記複数の使用者のそれぞれに前記複数の定義された多重接続技法のうちの一つを割り当てる段階と、前記複数の使用者の数、前記複数の使用者のそれぞれの電力要件、前記複数の使用者のそれぞれに対する音声通話率要件及び前記移動通信システムのアンテナ数のうち少なくとも一つによって前記離散トーンを時間領域で前記複数の使用者にパーティショニング(partitioning)する段階と、を含む。
前記パーティショニングは、複数の基地局及びセルセクターのうち少なくとも一つで同期することができる。また、前記パーティショニングに関する指示情報を、周期的にまたは前記パーティショニングが変更された場合に、放送メッセージを介して前記複数の使用者に提供することをさらに含むことができる。
前記複数の技法は、MC−CDMAを含み、MC−CDMAに割り当てられた前記複数の使用者の数によって拡散コード長を異ならせることをさらに含むことができる。また、ARQが支援され、前記複数の使用者のうち少なくとも一つの使用者に対する第1データパケットの1番目のサブパケット転送を、前記複数の使用者のうち少なくとも一つの第2使用者に対するデータパケットの第2サブパケットの1番目のサブパケットに対して相対的に遅延させることによって、前記離散トーンを時間領域でパーティショニングすることをさらに含むことができる。
本発明の他の様相で、移動通信システムにおいて端末に制御情報を提供する方法が提供される。前記方法は、複数の連続(consecutive)フィールドを含む制御メッセージを前記端末に転送する段階を含み、前記複数の連続フィールドがそれぞれの連続フィールドを含むか否かは少なくとも一つの値及び複数の連続フィールドに少なくとも一つの先行する連続フィールドが含まれたか否かに依存することによって、前記複数の連続フィールドから第1連続フィールドを抽出することによって前記複数の連続フィールドから少なくとも一つの第2連続フィールドを抽出するようにし、前記メッセージの長さを減少させることができる。
前記メッセージはTCAメッセージでありうる。また、前記複数の連続フィールドは、NumUniqueTrafficMACIndexes、SchedulerTag、AuxDRCCoverIncluded及びAuxDRCCoverのうち少なくとも2つを含むことができる。好ましくは、前記TCAメッセージは、SectorInThisFrequencyIncluded、PilotCarriesPilotChannel、GroupID、NumUniqueTrafficMACIndexes、SchedulerTag、AuxDRCCoverIncluded及びAuxDRCCoverを含む。
本発明の他の様相で、移動端末が提供される。前記移動端末は、複数の連続フィールドを含む制御メッセージを受信する送/受信ユニットと、使用者インターフェース情報をディスプレイするディスプレイユニットと、使用者データを入力する入力ユニットと、前記複数の連続フィールドから第1連続フィールドが抽出されたと判断された場合、前記複数の連続フィールドで少なくとも一つの第2連続フィールドが処理されないように前記制御メッセージを処理するプロセシングユニットと、を含む
前記メッセージは、TCAメッセージでありうる。前記複数の連続フィールドは、NumUniqueTrafficMACIndexes、SchedulerTag、AuxDRCCoverIncluded及びAuxDRCCoverのうち少なくとも2つを含むことができる。好ましく、TCAメッセージは、SectorInThisFrequencyIncluded、PilotCarriesPilotChannel、GroupID、NumUniqueTrafficMACIndexes、SchedulerTag、AuxDRCCoverIncluded及びAuxDRCCoverを含む。
本発明の追加的な特徴と利点は明細書に記載され、部分的には明細書の記載から明白になり、さらには本発明の実施から理解されることができる。本発明に関する一般的な説明及び詳細な説明は例示的なもので、請求された発明をさらに説明するためのものである。
また、明細書に記載された実施例の他にも、添付の図面を参照して詳細に説明された実施例に基づく様々な改変例が可能であるということは、当業者にとっては明らかであり、したがって、本発明は、開示された特定実施例に限定されることはない。
以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明は、多様なトラフィックQoS要求及び多様なチャンネル条件を支援できる柔軟な離散トーン基盤無線インターフェースを生成することによって、多様なトラフィックQoS要件及び多様なチャンネル条件を支援する転送方法に関するものである。
本発明の一実施例で、時間−周波数資源は、複数のグループにパーティショニングされる。各グループは、時間−周波数領域で連結されたり連結されなかった離散トーンセットを含む。グループは、離散トーンに基盤する多重接続方法のうちの一つを用いることができる。
パーティショニングは、様々な方法で行うことができる。周波数−ワイズ(frequency−wise)パーティショニングは、隣接グループ、インターレーシングした非隣接グループ、隣接及び非隣接グループの組合せを用いて行うことができる。時間−ワイズ(time−wise)パーティショニングは、隣接グループ、インターレーシングした非隣接グループ、隣接及び非隣接グループの組合せを用いて行うことができる。一般化された時間−周波数パーティショニングは、周波数−ワイズパーティショニング及び時間−ワイズパーティショニングの任意の組合せを用いて行うことができる。
説明を簡略にするために、本発明による実施例は、OFDM及びMC−CDMAに関して説明する。ただし、OFDMをOFDMAに、MC−CDMAを単一搬送波FDMAに取って代わることができる。
例えば、システムは、二つのグループ、すなわち、OFDMを使用するグループとMC−CDMAを使用するグループを持つことができる。VoIP(Voice Over Internet Protocol)使用者は、MC−CDMAグループに割り当てられることができる反面、ウェブブラウジング使用者は、OFDMグループに割り当てられることができる。
また、使用者がシステムに出入するので、前記パーティショニングは、時間によって変わることができる。例えば、使用者がVoIPを優勢に使用するとしたら、より多くの帯域幅(時間及び/または周波数)がVoIPに割り当てられることができる。一方、使用者がOFDMを優勢に使用するとしたら、より多くの帯域幅(時間及び/または周波数)がOFDMに割り当てられることができる。
セルラー環境で、前記パーティショニングはまた、基地局及びセクター間で同期されたり独立して行われることができる。同期され、ユニバーサル周波数再使用を使用するとしたら、同一周波数ソフトハンドオフ(SHO)を用いて、多重セクター及び/または基地局が同一にまたは異なってコーディングされた同一情報を転送することができる。相異なる周波数SHOは、同一情報が異なる送信機から異なる周波数を通じて転送されるノン−ユニバーサル周波数再使用システムに用いられることができる。
トラフィック要求によってセクターの間で可変パーティショニングが行われることができる。前記パーティショニングは、周期的にまたはパーティショニングが変更された場合に、放送メッセージを通じて指示されることができる。前記放送メッセージは、インバンド(in−band)またはMACメッセージのための上位階層メッセージでありうる。
MC−CDMAコードの長さは、資源の量及びMC−CDMA使用者数が可変的であるため変動されることができる。例えば、MC−CDMAは、資源の量が多い場合にウォルシュハダマドコードのような長さ64コードを用いることができる。一方、資源の量が少ない場合には、長さ8シーケンスが用いられることができる。好ましくは、複数の離散トーンで1、2、4、8、16及び32のようにいろいろな長さを持つウォルシュハダマドコードが用いられる。
典型的に、MC−CDMAは、1時間スロットで16個のトーンを使用する16長ウォルシュコードと同様に、同一時間スロットに制限される。MC−CDMAコードはまた、4個のトーンを1時間スロットに使用し、他の4個のトーンを他の時間スロットに使用する16長ウォルシュコードと同様にに、時間領域に分散されることができる。
多重MC−CDMAグループが用いられることができる。しかし、音声活動に対して多重化利得を最大にするために、単一MC−CDMAグループが好ましく用いられる。
多重アンテナが存在する場合、多重転送アンテナが用いられることができる。パーティショニングが追加的に時間、周波数及びアンテナ(空間)領域にパーティショニングされることができるという点から、3次元パーティショニングが生成されることができる。パーティショニングは、アンテナに対して一定(consistent)したり異なることができる。
複数の多重化技法または多重接続技法が用いられることができる。例えば、OFDM使用者は、CQI(channel quality information)フィードバックを用いてレート制御(rate−control)、またはリンク順応(link adaptation)をすることができる。一方、MC−CDMA使用者は、使用者別電力レベルが、CQIまたは電力制御ビット命令のように、相対的に細密でないフィードバックを使用するIS−20001xRTTのような方式によって個別的に調節されるように電力制御を行うことができる。
電力制御は、各送信機またはセクターに一つの命令が存在するようにフィードバックリンク上の単一制御命令ビットまたは多重命令を用いて行われることができる。基地局の近くにいるMC−CDMA使用者は電力を少なく要求するのに対し、遠くにいる使用者はより多くの電力を要求する。
MC−CDMAは、音声フレームが1/8(または、ナル)、1/4、1/2またはフルレート音声フレームであるので、多様な音声活動を受容するように設計されることができる。例えば、長さ64コードを持つ現在のIS−2000が用いられることができる。また、現存のIS−2000は、トラフィック要求変更によってより短かいか長いコード長を持つように変更されることができる。
相異なるセクターが同一MC−CDMAグループまたは異なるグループに同一情報を転送することができる。OFDMと同様に、セクター交換によってマルチサイトダイバーシティが可能である。
MC−CDMA及びOFDMはいずれもARQを支援することができる。例えば、CDMA2000 Rev.C内の全てのMC−CDMA使用者は、1.666msecスロットが与えられた場合、二回、または4スロットごとに転送するようにしたインターレース内で設定された回数だけ再転送するようにセッティングされることができる。
再転送インスタント(instants)は、多重セクター送信機が使われた場合、ソフト結合(soft−combining)を許容するようにプリセットされる。例えば、20msecをカバーする1つのインターレース内の連続した3スロットは、最大2つのサブパケット再転送を許容する。
端末は、パケットを正常にデコーディングすると、ACKを転送する。ACKをデコーディングしたセクターは、以降転送を中断することができる。ACKデコーディングに失敗したセクターは再転送されることができる。
MC−CDMA使用者は、使用者同士間で1番目のサブパケットの転送時間が、時間領域で分散されるようにスタガー(stagger)されることができる。こういう方式で、資源が均等に割り当てられることができる。例えば、VoIP使用者はACKが速く受信されると速く終了されることができるので、より多くの資源が以降のMC−CDMAによるサブパケット再転送に用いられることができる。また、全ての初期MC−CDMAサブパケットを整列することも可能である。
本明細書では開示内容が主にセルラー通信システムの順方向リンクに適用されたが、本開示内容は逆方向リンクに適用されても良く、また、放送及びマルチキャストのような単一リンクシステムに適用されても良い。また、本開示内容は、TDDシステムに適用されても良い。
図19〜図23は、16個のトーン及び8個の時間スロット、または8シンボル/列を持つシステムでのパーティショニング例を示す。x軸は時間を表し、y軸は周波数を表す。各セルは、離散トーンシンボルを表す。
図19は、全てMC−CDMAトラフィックである例を示す。図20は、全てOFDMトラフィックである例を示す。図21は、周波数領域にのみ均等にパーティショニングされたVoIP及びウェブブラウジングトラフィックを示す。図22は、周波数領域にのみパーティショニングされた少ないVoIPトラフィック及びより多くのウェブブラウジングトラフィックを示す。図23は時間及び周波数領域の両方にパーティショニングされた少ない数のVoIP使用者を示す。
図24は、2人のVoIP使用者として‘S’及び‘R’を持つMC−CDMAにおけるARQ動作を示す。x軸は時間を表す。y軸は2人の使用者に対する電力割当を表す。シンボル‘Slk’は、使用者‘S’に対するパケットナンバー‘l’、サブパケット転送ナンバー‘k’を表す。使用者‘R’についても同様であり、使用者‘R’の初期サブパケットは4個の時間スロットだけオフセットされており、使用者‘R’の転送電力は、使用者‘S’の2倍である。
本発明の他の実施例で、速いセル交換のためのメカニズムが、時間的に空間ダイバーシティを活用するために、音声トラフィックまたは制御シグナリングのような回路交換タイプトラフィックに提供される。BSC 4は、同じパケットをあらかじめ定められた転送フォーマットでハンドオフに関与したBTS 3に伝達する。
パイロットカバー及び電力制御ビットを伝達する別個のDRCチャンネルがVoIP流れのために提供される。MC−CDMAスロットは、BTS 3間に同期され、AT 2からBTS 3に転送されたDRC coverはどのBTSがサービングBTSであるかを決定する。
DRC coverが指示するBTS 3パイロットがパケットをサービスする。DRC coverが指示しないBTS 3パイロットは前記パケットをドロップする。したがって、基本的にスマート選択的転送形態であり、無線信号の量がより少ないので、生成される干渉量が減少する。
DRC coverが変更される境界は、HARQが用いられる場合に緩く(slightly)セッティングされなければならない。DRC cover変更は、1番目のサブパケット転送以降から次の1番目のサブパケット転送時までの任意の時間に発生することができる。例えば、無線遅延で許容されるもので、NxEV−DOスロットタイミング、H−ARQタイミング構造及び20msecを用いる場合、DRC cover変更は3番目のサブパケット転送インスタントの間に発生することができる。
1番目のサブパケットインスタントは、回路交換HARQ転送の良好な分散のために使用者同士間に様々でありうる。例えば、ネットワークは、音声トラフィックを持つ1番目のサブパケットインスタントをオフセットするメカニズムを含むことができる。
ネットワークは、制御シグナリングまたは上位階層メッセージと一緒に前記情報を転送することができる。1番目のサブパケットをオフセットすることによって、同一ATに対するパケットのACKが受信された場合にも、サブパケットが常にあるAT 2に転送されていることが保障される。
図25は、移動局(MS)または接続端末(AT)2を示すブロック図である。AT 2は、プロセッサ(またはデジタル信号プロセッサ)110、RFモジュール135、電力管理モジュール105、アンテナ140、バッテリー155、ディスプレイ115、キーパッド120、メモリ130、SIMカード125(選択的に含む)、スピーカー145及びマイクロホン150を含む。
使用者は、例えば、キーパッド120のボタンを押したりマイクロホン150を用いた音声活性化により、電話番号のような指示情報を入力する。マイクロプロセッサ110は、指示情報を受信及び処理し、電話番号ダイヤリングのような適切な機能を行う。すなわち、動作データをSIM(Subscriber Identity Module)カード125またはメモリモジュール130から得、前記機能を行うことができる。また、前記プロセッサ110は、使用者の参照及び便宜のために指示及び動作情報をディスプレイ115に表示することができる。
前記プロセッサ110は、指示情報をRFモジュール135に伝達し、例えば音声通信データを含む無線信号を転送するなど、通信を開始することができる。RFモジュール135は、無線信号の受信及び送信のための受信機及び送信機を含む。アンテナ140は、無線信号の転送及び受信を容易にする。無線信号を受信すると、RFモジュール135は、プロセッサ110のために前記信号を伝達及び基底帯域に変換することができる。前記処理された信号は、例えばスピーカー145を通じて可聴または可読の情報に転換される。プロセッサ110はまた、CDMA2000または1xEV−DOシステムと関連して本明細書で説明した多様な過程を行うのに必要なプロトコル及び機能を含む。
本発明の技術的思想及び必須特徴の範囲内で様々な形態の具現例が可能であり、したがって、別に指示しない限り、本発明の範囲は、実施例に記載された内容に限定して解析されてはいけず、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で広く解析すべきである。したがって、本発明の技術的思想の範囲内にある変更、修正、均等物はいずれも特許請求の範囲に含まれる。
上記の実施例及び利点は例示的なもので、本発明を制限するためのものではない。本明細書に教示された技術的思想は、他のタイプの装置にも容易に適用されることができる。本発明についての詳細な説明は、単に本発明を説明するためのもので、特許請求の範囲を制限することはない。したがって、様々な代替、修正、及び変形ができるということは、当該技術分野に熟練した技術者にとっては自明である。特許請求の範囲で、手段−プラス−機能の各節は、本明細書に前記機能を行うものとして記載された構造の他に、その構造的均等物または均等な構造物にも範囲が及ぶ。
無線通信ネットワーク構造を示す図である。 CDMA拡散及び逆拡散過程を示す図である。 多重拡散シーケンスを使用した拡散及び逆拡散過程を示す図である。 CDMA逆方向電力制御方法を示す図である。 CDMAレイク受信機を示す図である。 CDMA2000無線ネットワークのデータリンクプロトコル構造階層を示す図である。 CDMA2000呼処理過程を示す図である。 CDMA2000初期化状態を示す図である。 CDMA2000システム接続状態を示す図である。 CDMA2000移動トラフィックチャンネル状態を示す図である。 CDMA2000多重化及びQoS副階層転送機能を示す図である。 CDMA2000の1x及び1xEV−DOを比較した図である。 1xEV−DO無線ネットワークのネットワーク構造階層を示す図である。 1xEV−DO物理階層チャンネルを示す図である。 1xEV−DOデフォルトプロトコル構造を示す図である。 1xEV−DOノン(non)−デフォルトプロトコル構造を示す図である。 1xEV−DOセッション確立を示す図である。 1xEV−DO連結階層プロトコルを示す図である。 1xEV−DOACK/NAK動作を示す図である。 MC−CDMAトラフィックのみによる構成(configuration)を示す図である。 OFDMトラフィックのみによる構成を示す図である。 均一に混合されたVoIP及びウェブブラウジングトラフィックの構成を示す図である。 少ない数のVoIPトラフィック及びより多くのウェブブラウジングトラフィックが周波数領域でのみパーティショニングされた構成を示す図である。 少ない数のVoIPトラフィック使用者が時間と周波数領域の両方でパーティショニングされた構成を示す図である。 MC−CDMAのARQ動作を示す図である。 移動局または接続端末を示すブロック図である。

Claims (10)

  1. 信号の転送のために離散トーンを使用する多重接続移動通信システムにおいて複数の使用者に複数の多重接続技法を提供する方法であって、
    前記方法は、
    ネットワークにおいて前記複数の使用者の通信要件を決定することと、
    前記ネットワークにより、前記複数の使用者のそれぞれを複数の定義された多重接続技法のうちの一つに割り当てることと、
    前記ネットワークにより、前記複数の定義された多重接続技法に従って前記離散トーンをグループ分けすることと、
    前記ネットワークにより、前記複数の使用者がそれぞれ割り当てられている前記接続技法に従って、前記複数の使用者の中で離散トーンのグループをパーティショニングすることと
    を含み、
    前記パーティショニングは、時間領域及び周波数領域において実行され、
    前記離散トーンのグループは、各タイムスロットにおいて、複数のパーティショニングされた周波数資源にパーティショニングされ、前記複数の定義された多重接続技法のそれぞれは、各タイムスロットにおいて、前記複数のパーティショニングされた周波数資源のそれぞれに対応し、
    前記パーティショニングは、前記複数の使用者の数、前記複数の使用者のそれぞれの電力要件、前記複数の使用者のそれぞれの音声通話率要件、及び前記移動通信システムのアンテナの数のうちの少なくとも一つに従って、前記ネットワークにより実行される、方法。
  2. 前記パーティショニングは、複数の基地局及びセルセクターのうち少なくとも一つの中で同期される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記パーティショニングの指示情報を、周期的に、または前記パーティショニングが変更された場合に、放送メッセージを通じて前記複数の使用者に提供することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記複数の技法は、MC−CDMAを含み、前記方法は、MC−CDMAに割り当てられた前記複数の使用者の数によって拡散コード長を異ならせることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  5. ARQ(Automatic Repeat Request)スキームが支援され、前記方法は、前記複数の使用者のうち少なくとも一つの使用者に対する第1データパケットの1番目のサブパケットの転送を、前記複数の使用者のうち少なくとも一つの第2使用者に対する第2データパケットの1番目のサブパケットの転送に対して相対的に遅延させることによって、前記複数の使用者の中で離散トーンのグループをパーティショニングすることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 信号の転送のために離散トーンを使用する多重接続移動通信システムであって、前記システムは、複数の使用者に複数の多重接続技法を提供し、
    前記システムは、ネットワークを含み、
    前記ネットワークは、
    前記複数の使用者の通信要件を決定することと、
    前記複数の使用者のそれぞれを複数の定義された多重接続技法のうちの一つに割り当てることと、
    前記複数の定義された多重接続技法に従って前記離散トーンをグループ分けすることと、
    前記複数の使用者がそれぞれ割り当てられている前記接続技法に従って、前記複数の使用者の中で離散トーンのグループをパーティショニングすることと
    を実行し、
    前記パーティショニングは、時間領域及び周波数領域において実行され、
    前記離散トーンのグループは、各タイムスロットにおいて、複数のパーティショニングされた周波数資源にパーティショニングされ、前記複数の定義された多重接続技法のそれぞれは、各タイムスロットにおいて、前記複数のパーティショニングされた周波数資源のそれぞれに対応し、
    前記ネットワークは、前記複数の使用者の数、前記複数の使用者のそれぞれの電力要件、前記複数の使用者のそれぞれの音声通話率要件、及び前記移動通信システムのアンテナの数のうちの少なくとも一つに従って、パーティショニングする、システム。
  7. 前記パーティショニングは、複数の基地局及びセルセクターのうち少なくとも一つの中で同期される、請求項6に記載のシステム。
  8. 前記ネットワークは、前記パーティショニングの指示情報を、周期的に、または前記パーティショニングが変更された場合に、放送メッセージを通じて前記複数の使用者に提供する、請求項6に記載のシステム。
  9. 前記複数の技法は、MC−CDMAを含み、前記ネットワークは、MC−CDMAに割り当てられた前記複数の使用者の数によって拡散コード長を異ならせる、請求項6に記載のシステム。
  10. 前記ネットワークは、ARQ(Automatic Repeat Request)スキームを支援し、前記複数の使用者のうち少なくとも一つの使用者に対する第1データパケットの1番目のサブパケットの転送を、前記複数の使用者のうち少なくとも一つの第2使用者に対する第2データパケットの1番目のサブパケットの転送に対して相対的に遅延させることによって、前記複数の使用者の中で離散トーンのグループをパーティショニングする、請求項6に記載のシステム。
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