JP4259761B2 - アクセス方法およびパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、データ・サービスを提供するＴＤＭＡ通信システムに関し、さらに詳しくはパケット・データ・サービスにアクセスする方法に関する。
【従来の技術】
デジタル・セルラのような現在の大多数の通信ネットワークは、回路交換技術に基づいてデータおよび音声サービスを提供する。しかし、回路交換における送信資源の利用は副次的な選択であり、その理由は情報が送信されているかどうかに関係なくその送信接続が行われている間ずっと維持されるからである。送信資源は複数の利用者によって共有され、それは単一利用者がデータ・サービスにおいて共有できる送信資源を不必要に結び付ける回路交換接続を予約することを意味する。その送信資源はパケット・データを用いることによって共有できるが、データは非定期的な間隔のパケット中にあり、このように特定の受信機のためのデータが送信されない不活性な間隔があることになる。この結果、その資源を共有することは１つの接続において、これらの不活性な間隔を利用できることを意味し、他の接続にサービスを提供できることになる。
しかし、サービスのピーク期間中、パケット・データに用いられ、また多くの利用者によって共有される単一の論理チャネルは各利用者にとって受け入れ難いほどの遅い接続を提供する結果になる。先行技術は、複数の隣接する論理チャネルをパケットのデータ・サービスに利用するシステムを説明することによりこの問題を述べてきた。隣接するチャネルを加えることは明かにより多くの帯域幅を提供する一方、特定のサービス・セル中に起こされる回路交換呼の数を減少させるという欠点をもつ。さらに、隣接するチャネルを用いることは、また不必要なほどに柔軟性を欠き、隣接チャネルが他のサービスに利用されることがあるかもしれないという事実を考慮に入れず、その結果パケット・データを送信する使用には適さないことになる。
さらに、今日の無線データ・サービスは、加入者ユニットがデータ・チャネルを継続的に監視（モニタ）することになるように運用される。データがデータ・チャネル上に存在する場合、モニタは必要であるが、データ源からのデータのために待機することがしばしばあり、そしていかなるデータも加入者に送信していないこともあり、その結果モニタは移動局が不必要に貴重な電力を消費する結果となる。この問題を解決するには、クライスラーに与えられた米国特許番号5,598,417号に記述されているように、動的(dynamic)なデータ・チャネルの使用が検討される。クライスラーは動的にデータ・チャネルを構成する方法を教示する。しかしながら、クライスラーは移動局がどのようにしてデータ・チャネルをアクセスするかに関する問題について述べていない。したがって、動的なデータ・チャネルを有する無線通信システムにおいて、動的なデータ・チャネルをアクセスする方法に対する必要性が存在する。
【好適な実施例の詳細な説明】
詳細な説明は新規と考えられる発明の特徴を定義するクレームで締めくくられるが、本発明は図面とその図面中の参照番号とともに以下の説明からよりよく理解されるであろう。以下の議論のために、検討されるシステムは時分割のもので、たとえば、先行技術として知られているように、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）である。
本願発明は先行技術の欠点を述べ、動的なパケット・チャネルをアクセスするためのパケット・データ・シード・チャネル機構(packet data seed channel mechanism)を提供する。パケット・データ・シード・チャネルは動的チャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ：dynamic channel allocation protocol）を有するが、それは次に発生するパケット・データ・フレームのどの時間スロットがパケット・チャネルを構成するかに関する情報を含む。すなわち、どの時間スロットがパケット・チャネルに割り当てられたのか、そしてそれ故どの時間スロットがパケット・データを伝送するかである。パケット・チャネルにアクセスするために、移動局はまず利用中の基地局からのパケット・データ・シード・チャネル情報を要求する。シード・チャネル情報は制御メッセージ中に移動局へ送信され、その結果データ・チャネルを獲得するために移動局が全ての時間スロットをモニタする必要性を排除する。パケット・チャネルは、時間スロットが有効で、回路データまたは音声トラフィックのような回路交換サービスによって使用中でない限り、与えられたパケット・データのフレーム内にどのような数も時間スロットの組み合わせも構成できる。どの時間スロットがパケット・チャネルを構成するかを報知する間は、データを受信する移動局は各時間スロットを監視する必要はなく、ただＤＣＡＰスロット中に報知された時間スロットのみでよい。 ＤＣＡＰスロットは、また次にどの時間スロットが次期パケット・データのフレームの開始を表わすかを報知できる。
さて図１を参照して、本発明を使用するための時分割多重接続（ＴＤＭＡ）無線通信システム１００が示される。このシステムは、基地送受信サイトまたは基地局１０２のような少なくとも１つの送信機、および移動局１０４のような少なくとも１つの受信機からなる。基地局は近隣地区をサービスするセルを確立するための無線装置を含み、周知技術として知られているように、通信センターに動作可能に接続される。様々な回路交換通信サービスが基地局によって提供され、たとえば電話内部接続(telephone interconnect)および発送無線(dispatch radio)である。基地局は、また回路交換サービスに加えてパケット・データ・サービスを提供する。基地局は第１無線周波数１０６上の空中インターフェイスに従って移動局へ情報を送信する。第２無線周波数１０８は、移動局のために使用され、基地局へ情報を送信する。空中インターフェイスに従い、従来技術と同様に、第１無線周波数は出発時間スロット(outbound time slot)１１０に時間分割され、第２無線周波数は到着時間スロット(inbound time slot)１１２に時間分割される。時間スロットはフレームに構成され、各時間スロットは番号が付される。
さて図２を参照して、本発明に従う様々なインターリーブでチャネルを有するＴＤＭＡ信号２００を示す。論理チャネルは、特定の無線周波帯域で送信されるＴＤＭＡ信号内のオフセットおよびインターリーブによって定義される。インターリーブは、論理チャネルに割り当てられる時間スロットがフレーム内で何回発生するかを決める。インターリーブ−nチャネルはn回毎の連続した時間スロットおよびn回の連続した時間スロットの同じ場所に１回発生する時間スロットを使用する。例えば、Ｘ1と明示されたインターリーブ−３チャネル２０２は、３連続毎の時間スロットに一度発生する時間スロットを使用する。換言すれば、チャネルの最初に発生した時間スロットから３番目の時間スロット毎である。連続するＸ1時間スロット間の２つの時間スロットは他のチャネルに割り当てられ、それはＹ1と明示された第１インターリーブ−６チャネル２０４およびＹ2と明示された第２インターリーブ−６チャネル２０６のような異なるインターリーブを有するチャネルを含む。残余の時間スロット（斜線部）は、別のインターリーブ−３チャネル、２つのインターリーブ−６チャネル、または４つのインターリーブ−１２チャネル、あるいはパケット・チャネルに割り当てられてもよい。
オフセットは、連続したｎ個の時間スロットのどれがチャネルに割り当てられ、フレーム中の最初に発生した時間スロットに関連する特定の時間スロットであるかを示す。例えば、ｎ＝６のインターリーブでオフセットが３の論理チャネルは、そのチャネルがフレームの全期間中に割り当てられると仮定して、３番目，９番目，１５番目および２１番目の時間スロットを使用する。実行にあたっては、移動局は従来の方法で現在の時間スロット番号を決め、その後現在の時間スロット番号をインターリーブで除算を行って整数除算動作を実行し、残余を得る。残余は特定のインターリーブに対する現在の時間スロットのオフセットである。一般に、フレーム（フレーム・サイズ）中の時間スロットの数は、様々なインターリーブ・レベルの全てに除算可能な時間スロットの最小数である。例えば、インターリーブ−３，６，１２，および２４のチャネルを有する実施例では、フレーム・サイズは、２４が３，６，１２，および２４の最小公倍数であるので、２４個の時間スロットである。さらに、２４のフレーム・サイズは、もし望むなら、インターリーブ−２、インターリーブ−４、およびインターリーブ−８もまたサポートできる。
受信機が特定の論理チャネルをアクセスするためには、受信機はつぎのフレームにわたって適切なインターリーブおよびオフセットで全時間スロットを読み取る。回路交換サービスのために、移動局は論理チャネルに割り当てられ、通信セッション中に割り当てられたインターリーブおよびオフセットで発生する各時間スロット中の情報を送信および／または受信する。通常の間隔で、制御チャネル１１４は発生し、制御情報が送信される。好適な実施例での制御チャネルは共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）と送信制御チャネル（ＢＣＣＨ）との間で変化する。多くの無線通信システムは、例えば、移動通信のための包括仕様(GSM: Global Specification for Mobile communication)に従うシステムのように、この方法を使用する。
さて図３を参照して、本発明に従ってパケット・チャネルを提供する時分割多重接続信号３００の構成図を示す。ＴＤＭＡ信号は時間スロット３０２のような一連の時間スロットから構成され、それはフレームを形成する。上述したように、論理チャネルは、チャネルのための時間スロットがＴＤＭＡのシーケンス中に何回発生するかを示すインターリーブによって定義される。本発明の好適な実施例を使用するシステムでは、インターリーブ−３、インターリーブ−６、およびインターリーブ−１２チャネルの集合があり、とりわけ、様々なサービスを提供するための使用に有効である。本発明に従ってパケット・データ・サービスを提供するに際し、パケット・データ・フレーム３０８を介して他のサービスを提供するために現在使用中でないこれらの時間スロットからパケット・チャネルを生成する。パケット・チャネルを確立するに際し、システムはまずパケット・データ・フレーム中のどの時間スロットが他のサービスのために使用されるのかを決め、その後残余の時間スロットをこのパケット・チャネルに割り当てる。例えば、２４個の時間スロットのパケット・データ・フレーム３０８において、時間スロット３１０のようなハッチングされた時間スロットはパケット・チャネルに割り当てられる時間スロットを示す。他の全ての時間スロットは他のサービスのためのチャネルに割り当てられる。送信装置はこれらの時間スロット中にパケット・データを置き、受信装置はこれらの時間スロットからパケット・データを読み取ってパケット・ストリーム３１２を形成する。図３に示されているものは基地局から移動局へ送信されるパケット・データあるいはその逆のいずれであってもよく、なぜならある出発時間スロットは、制御およびシステム・データを伝送するという例外があるにせよ、出発および到着時間スロットの割り当ての間に通信文があるからである。これらの出発時間スロットに対応する到着時間スロットは、システム技術者によって適切と考えられるあらゆる手法で移動局によって利用される。
移動局が基地局からの出発時間スロットにアクセスする場合、パケット・チャネルの時間スロットを見つけるために、移動局は共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）のような制御チャネル中の情報を読み、そしてパケット・データ・シード・チャネル３０４を定義するインターリーブおよびオフセットの双方を入手しなければならない。すなわち、移動局は制御チャネルからパケット・データ・シード・チャネル情報を獲得し、その後、制御チャネルを介して基地局からのパケット・データ・シード・チャネル情報メッセージ中に受け取られたインターリーブおよびオフセットでの各時間スロットを読み取ることにより、パケット・データ・シード・チャネルを監視し始める。基地局は、その後、動的チャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロット３０６がパケット・データ・シード・チャネル中に発生するまで、パケット・データ・シード・チャネル情報中に指定されたインターリーブおよびオフセットによって定義されるパケット・データ・シード・チャネルを監視する。
パケット・シード・チャネル３０４は、システム中で有効などのようなインターリーブでも有することができ、システム・オペレータによって構築される。しかしながら、インターリーブの選択はパケット・チャネルの最小データ速度を設定するために使用できる。例えば、２４スロットのパケット・データ・フレームを有するシステムでは、インターリーブ−３のシード・チャネルは、その２４個の内の８個の時間スロットを占有する。これら８個の時間スロットの内の１つは、パケット・データを送信するためにパケット・チャネルへ事前配置された少なくとも７個の時間スロットを残して、ＤＣＡＰスロット３０６として使用できる。パケット・データ・フレームの他の時間スロットは、他のサービスのために使用でき、あるいはシステム呼量に依存して、そのパケット・チャネルに割り当てられてもよい。パケット・シード・チャネルの最大インターリーブ数は、パケット・データ・フレームのサイズの半分であり、それによりパケット・データ・フレームの少なくとも２個の時間スロットはそのパケット・チャネルのために事前配置され、１つはパケット・データを伝送し、他はＤＣＡＰ情報を運ぶ。
ＤＣＡＰスロット３０６は、次のパケット・データ・フレームのどの時間スロットがパケット・チャネルを構成するかを移動局に知らせるために用いられる。ＤＣＡＰ時間スロット中に伝送される情報は、ＤＣＡＰスロットをそれとして識別するであろう。ＤＣＡＰ時間スロット期間に送信されるその情報は、次のパケット・データ・フレームの全ての時間スロットのビットマップからなり、これらの時間スロットのどれがパケット・チャネルに割り当てられているかを示す。ＤＣＡＰスロットは、次に来るどの時間スロットが次のパケット・データ・フレームを開始するかを指定することにより次のパケット・データ・フレームの開始を定義し、次のパケット・データ・フレームの開始直前に発生して、基地局に時間スロット割り当てを入手する時間を与える。好適な実施例では、ＤＣＡＰスロットは２４番目の時間スロット毎に発生する。このように、好適な実施例における割り当て段階は、次のパケット・データ・フレームの２４個の時間スロットのそれぞれの割り当てを決め、それから他のサービスのためにそのパケット・チャネルに使用されないスロットを割り当てる段階からなる。ＤＣＡＰスロット中に送信される時間スロットの割り当て情報は次のＤＣＡＰスロットまでのみ有効である。
さて図４を参照して、本発明に従うＤＣＡＰスロット中に送信される情報のためのスロット・フレーム４００の例を示す。ＤＣＡＰ情報は現在フレーム番号４０２および受信移動局用の同期を与えるために含められる時間スロット番号４０４からなる。チャネル定義フィールド４０６は、次に発生するパケット・データ・フレームのためのパケット・チャネルの配置プロファイルを与え、次のパケット・データ・フレームのどの時間スロットがパケット・データを含むかに関して、受信移動局に知らせるために含められる。好適な実施例では、チャネル定義フィールドは、可能な限り多くのビットを有するビットマップ定義であり、そこに時間スロットがパケット・データ・フレーム中に存在する。各ビットは時間スロットに対応し、特定の時間スロットがパケット・チャネルに割り当てられている場合、２進数の１に設定され、また時間スロットがパケット・チャネルに割り当てられていない場合、２進数の０に設定される。配置プロファイル長４０８は、配置された時間スロットの繰り返しパターン長を示すために含められ、典型的には１パケット・データ・フレームである。配置プロファイル長の前には、３ビット幅のスロット番号オフセット・フィールド４１０があり、それは、例えば、次に発生するパケット・データ・フレームの開始を定義する。スロット番号オフセット・フィールドの値は、移動局においてスロット番号４０４に加えられ、その結果は次に発生するパケット・データ・フレームの最初の時間スロットのスロット番号である。更新間隔フィールド４１２は、次のＤＣＡＰスロットが発生するまで、全てのあるいはデータのみの時間スロットとして、時間の単位を示すために含められる。最後に、ＤＣＡＰスロットは、必要な限り制御フィールド４１４，４１６を含み、ＤＣＡＰスロット情報を適切に復号する。
本発明を実施するに際し、パケット・データ・サービスに対して、優先的な選択が回路交換サービスに与えられる。このように、パケット・チャネルを構成するために用いられる時間スロットは 回路交換接続が確立されそして遮断されるに従って変化する。出発信号中の全ての時間スロットが回路交換呼に割り当てられる場合、その時、好適な実施例では、パケット・チャネルは閉路される。しかしながら、与えられたパケット・データ・フレーム中の時間スロットの少なくとも１つが回路交換接続から解放されると直ちに、パケット・チャネルは、そのパケット・チャネルに自由時間スロットを割り当てることにより開放される。従って、パケット・チャネルの帯域幅は、基地局によってサービスされるセル中の音声および回路交換接続の呼量に依存することになる。しかしながら、予測できるように、最小数の論理チャネルをリザーブしておいてもよく、その場合最小の帯域幅のパケット・チャネルがいつも利用可能であり、また論理チャネルが回路交換接続から開放されまたは割り当てられることにより、付加的な帯域幅が加えられまたは減じられる。このように、各パケット・データ・フレームに関して、基地局は複数の論理チャネルの回路交換サービスへの割り当ての変化に応じてパケット・チャネルの定義を更新する作業を実行し、それによりパケット・チャネルを非常にダイナミックにする。この点に関して、パケット・チャネルは、回路交換サービスに割り当てられた他のチャネルの周辺で動作する。
出発パケット・チャネルが基地局によってアクセスされる方法が、図５に示されるように、数ステップで構成される。さて、図５を参照して、本発明に従う信号図５００が示される。基地局が移動局向けのパケット・データを有し、そのパケット・データを送信する準備ができている場合、その基地局はまずパケット・データ呼出要求メッセージPD_PAGING_REQUEST５０２、例えば共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を送出することにより移動局を呼び出す。PD_PAGING_REQUESTメッセージの送出が実行されると、基地局は移動局がデータの受信が可能でありであることを確認する。移動局はPCH_INFO_REQUEST５０４、例えばランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を送出することによりその呼出に応答する。PCH_INFO_REQUESTメッセージは基地局に移動局が準備できていることを知らせる。PCH_INFO_REQUESTメッセージは、また移動局によってパケット・データ・セッションを、PD_PAGING_REQUESTメッセージに応答しないで、開始するために用いてもよい。基地局は、その呼出に応答する移動局に応答しまたはパケット・データ・セッションを開始する移動局に応答して、パケット・データ・シード・チャネル情報とそのオフセットおよびインターリーブを含むCHANNEL INFORMATIONメッセージ５０６を移動局に送信することによりPCH_INFO_REQUESTメッセージに応答する。移動局は、制御チャネルを介してパケット・データ・シード・チャネル情報を読むことによりそのパケット・データ・シード・チャネルのオフセットおよびインターリーブを獲得する。その後移動局は、パケット・データ・シード・チャネル情報中に受信されたオフセットおよびインターリーブによって定義される論理チャネルを監視し始め、パケット・データ・シード・チャネルに発生する動的チャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロットを見つける。ＤＣＡＰスロットは、次に発生するパケット・データ・フレームの開始を定義し、パケット・データを伝送するための次に発生するパケット・データ・フレーム中の少なくとも１つの付加的な時間スロットを指定するビットマップ定義を与え、それにより次に発生するパケット・データ・フレーム用のパケット・チャネルの定義を提供する。移動局は、ＤＣＡＰスロット中に送信された次のパケット・データ・フレーム中のパケット・チャネルを定義するビットマップ定義を読み、その後パケット・チャネルに割り当てられた各時間スロット中のデータを受信し読み、ビットマップ定義中の指定に従って、パケット・データを受信する。移動局はまた、PCH_GRANTメッセージ５０８中のパケット・データ・シード・チャネルのオフセットおよびインターリーブを得、それはまたＣＣＣＨを介しても送られる。PCH_GRANTメッセージは、例えば全ての時間スロットが音声または回路交換サービスに使用され、そして時間スロットの少なくとも１つが有効になったためにパケット・チャネルが閉路された場合に発生する。
本発明に従ってパケット・チャネルを提供し、それにアクセスする手段にはいくつかの利点がある。その１つとして、システム資源をパケット・データに固定的に配置しなくてもよく、代わりに、それらが利用可能になったときにその資源を利用すればよい。パケット・データ・シード・チャネルを使用することにより動的データ・チャネルの使用を促進し、前述した方法を介して移動局に対しデータ・チャネルを探索する作業をより簡単にする。別の利点として、移動局が一時的に基地局からの信号を見失った場合、パケット・データ・シード・チャネルによって移動局は素早くパケット・チャネルに復帰することができる。
パケット・チャネルの動的な構成により、回路交換サービスのためのシステム資源の利用性に妥協することなく、その帯域幅を最大限に維持できる。パケット・データ・シード・チャネルおよびそのシード・チャネル中にＤＣＡＰスロットを提供することによって、移動局は容易くアクセスでき、そしてフレーム単位でパケット・データ・シード・チャネルの構成を追跡することができる。パケット・データ・シード・チャネルの使用によって移動局は、各出発時間スロットを不必要に監視することなく素早くデータ・チャネルを見つけ、続いてそのパケット・チャネルに割り当てられた論理チャネル中の情報のみを受信し読み取ることができ、それはバッテリ電流流出を低減する方法につながる。移動局は、パケット・データ・シード・チャネル情報を獲得し、そのパケット・シード・チャネル中のＤＣＡＰスロットを読み、その後現在のパケット・データ・フレーム中のパケット・チャネルに割り当てられたこれら時間スロットが発生している間だけその受信機を起動させることにより、このバッテリの節約を達成する。
本発明の好適な実施例が図示され説明されたが、本発明がこれに限定されるものではないことは明らかである。多くの修正、変更、多様化、代用および均等物が、添付の請求項によって定義されるように、本発明の精神および範囲を逸脱することなく当業者に想到されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線ＴＤＭＡ通信システムのためのシステム図を示す。
【図２】様々なインターリーブでのチャネルを有する本願発明のＴＤＭＡ信号を示す。
【図３】パケット・チャネルを提供するための本願発明に係るＴＤＭＡ信号図を示す。
【図４】ＤＣＡＰスロット中に送信される情報のための本願発明に係るフォーマット例を示す。
【図５】本願発明に係る信号関係図を示す。
本発明は、一般に、データ・サービスを提供するＴＤＭＡ通信システムに関し、さらに詳しくはパケット・データ・サービスにアクセスする方法に関する。
【従来の技術】
デジタル・セルラのような現在の大多数の通信ネットワークは、回路交換技術に基づいてデータおよび音声サービスを提供する。しかし、回路交換における送信資源の利用は副次的な選択であり、その理由は情報が送信されているかどうかに関係なくその送信接続が行われている間ずっと維持されるからである。送信資源は複数の利用者によって共有され、それは単一利用者がデータ・サービスにおいて共有できる送信資源を不必要に結び付ける回路交換接続を予約することを意味する。その送信資源はパケット・データを用いることによって共有できるが、データは非定期的な間隔のパケット中にあり、このように特定の受信機のためのデータが送信されない不活性な間隔があることになる。この結果、その資源を共有することは１つの接続において、これらの不活性な間隔を利用できることを意味し、他の接続にサービスを提供できることになる。
しかし、サービスのピーク期間中、パケット・データに用いられ、また多くの利用者によって共有される単一の論理チャネルは各利用者にとって受け入れ難いほどの遅い接続を提供する結果になる。先行技術は、複数の隣接する論理チャネルをパケットのデータ・サービスに利用するシステムを説明することによりこの問題を述べてきた。隣接するチャネルを加えることは明かにより多くの帯域幅を提供する一方、特定のサービス・セル中に起こされる回路交換呼の数を減少させるという欠点をもつ。さらに、隣接するチャネルを用いることは、また不必要なほどに柔軟性を欠き、隣接チャネルが他のサービスに利用されることがあるかもしれないという事実を考慮に入れず、その結果パケット・データを送信する使用には適さないことになる。
さらに、今日の無線データ・サービスは、加入者ユニットがデータ・チャネルを継続的に監視（モニタ）することになるように運用される。データがデータ・チャネル上に存在する場合、モニタは必要であるが、データ源からのデータのために待機することがしばしばあり、そしていかなるデータも加入者に送信していないこともあり、その結果モニタは移動局が不必要に貴重な電力を消費する結果となる。この問題を解決するには、クライスラーに与えられた米国特許番号5,598,417号に記述されているように、動的(dynamic)なデータ・チャネルの使用が検討される。クライスラーは動的にデータ・チャネルを構成する方法を教示する。しかしながら、クライスラーは移動局がどのようにしてデータ・チャネルをアクセスするかに関する問題について述べていない。したがって、動的なデータ・チャネルを有する無線通信システムにおいて、動的なデータ・チャネルをアクセスする方法に対する必要性が存在する。
【好適な実施例の詳細な説明】
詳細な説明は新規と考えられる発明の特徴を定義するクレームで締めくくられるが、本発明は図面とその図面中の参照番号とともに以下の説明からよりよく理解されるであろう。以下の議論のために、検討されるシステムは時分割のもので、たとえば、先行技術として知られているように、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）である。
本願発明は先行技術の欠点を述べ、動的なパケット・チャネルをアクセスするためのパケット・データ・シード・チャネル機構(packet data seed channel mechanism)を提供する。パケット・データ・シード・チャネルは動的チャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ：dynamic channel allocation protocol）を有するが、それは次に発生するパケット・データ・フレームのどの時間スロットがパケット・チャネルを構成するかに関する情報を含む。すなわち、どの時間スロットがパケット・チャネルに割り当てられたのか、そしてそれ故どの時間スロットがパケット・データを伝送するかである。パケット・チャネルにアクセスするために、移動局はまず利用中の基地局からのパケット・データ・シード・チャネル情報を要求する。シード・チャネル情報は制御メッセージ中に移動局へ送信され、その結果データ・チャネルを獲得するために移動局が全ての時間スロットをモニタする必要性を排除する。パケット・チャネルは、時間スロットが有効で、回路データまたは音声トラフィックのような回路交換サービスによって使用中でない限り、与えられたパケット・データのフレーム内にどのような数も時間スロットの組み合わせも構成できる。どの時間スロットがパケット・チャネルを構成するかを報知する間は、データを受信する移動局は各時間スロットを監視する必要はなく、ただＤＣＡＰスロット中に報知された時間スロットのみでよい。 ＤＣＡＰスロットは、また次にどの時間スロットが次期パケット・データのフレームの開始を表わすかを報知できる。
さて図１を参照して、本発明を使用するための時分割多重接続（ＴＤＭＡ）無線通信システム１００が示される。このシステムは、基地送受信サイトまたは基地局１０２のような少なくとも１つの送信機、および移動局１０４のような少なくとも１つの受信機からなる。基地局は近隣地区をサービスするセルを確立するための無線装置を含み、周知技術として知られているように、通信センターに動作可能に接続される。様々な回路交換通信サービスが基地局によって提供され、たとえば電話内部接続(telephone interconnect)および発送無線(dispatch radio)である。基地局は、また回路交換サービスに加えてパケット・データ・サービスを提供する。基地局は第１無線周波数１０６上の空中インターフェイスに従って移動局へ情報を送信する。第２無線周波数１０８は、移動局のために使用され、基地局へ情報を送信する。空中インターフェイスに従い、従来技術と同様に、第１無線周波数は出発時間スロット(outbound time slot)１１０に時間分割され、第２無線周波数は到着時間スロット(inbound time slot)１１２に時間分割される。時間スロットはフレームに構成され、各時間スロットは番号が付される。
さて図２を参照して、本発明に従う様々なインターリーブでチャネルを有するＴＤＭＡ信号２００を示す。論理チャネルは、特定の無線周波帯域で送信されるＴＤＭＡ信号内のオフセットおよびインターリーブによって定義される。インターリーブは、論理チャネルに割り当てられる時間スロットがフレーム内で何回発生するかを決める。インターリーブ−nチャネルはn回毎の連続した時間スロットおよびn回の連続した時間スロットの同じ場所に１回発生する時間スロットを使用する。例えば、Ｘ1と明示されたインターリーブ−３チャネル２０２は、３連続毎の時間スロットに一度発生する時間スロットを使用する。換言すれば、チャネルの最初に発生した時間スロットから３番目の時間スロット毎である。連続するＸ1時間スロット間の２つの時間スロットは他のチャネルに割り当てられ、それはＹ1と明示された第１インターリーブ−６チャネル２０４およびＹ2と明示された第２インターリーブ−６チャネル２０６のような異なるインターリーブを有するチャネルを含む。残余の時間スロット（斜線部）は、別のインターリーブ−３チャネル、２つのインターリーブ−６チャネル、または４つのインターリーブ−１２チャネル、あるいはパケット・チャネルに割り当てられてもよい。
オフセットは、連続したｎ個の時間スロットのどれがチャネルに割り当てられ、フレーム中の最初に発生した時間スロットに関連する特定の時間スロットであるかを示す。例えば、ｎ＝６のインターリーブでオフセットが３の論理チャネルは、そのチャネルがフレームの全期間中に割り当てられると仮定して、３番目，９番目，１５番目および２１番目の時間スロットを使用する。実行にあたっては、移動局は従来の方法で現在の時間スロット番号を決め、その後現在の時間スロット番号をインターリーブで除算を行って整数除算動作を実行し、残余を得る。残余は特定のインターリーブに対する現在の時間スロットのオフセットである。一般に、フレーム（フレーム・サイズ）中の時間スロットの数は、様々なインターリーブ・レベルの全てに除算可能な時間スロットの最小数である。例えば、インターリーブ−３，６，１２，および２４のチャネルを有する実施例では、フレーム・サイズは、２４が３，６，１２，および２４の最小公倍数であるので、２４個の時間スロットである。さらに、２４のフレーム・サイズは、もし望むなら、インターリーブ−２、インターリーブ−４、およびインターリーブ−８もまたサポートできる。
受信機が特定の論理チャネルをアクセスするためには、受信機はつぎのフレームにわたって適切なインターリーブおよびオフセットで全時間スロットを読み取る。回路交換サービスのために、移動局は論理チャネルに割り当てられ、通信セッション中に割り当てられたインターリーブおよびオフセットで発生する各時間スロット中の情報を送信および／または受信する。通常の間隔で、制御チャネル１１４は発生し、制御情報が送信される。好適な実施例での制御チャネルは共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）と送信制御チャネル（ＢＣＣＨ）との間で変化する。多くの無線通信システムは、例えば、移動通信のための包括仕様(GSM: Global Specification for Mobile communication)に従うシステムのように、この方法を使用する。
さて図３を参照して、本発明に従ってパケット・チャネルを提供する時分割多重接続信号３００の構成図を示す。ＴＤＭＡ信号は時間スロット３０２のような一連の時間スロットから構成され、それはフレームを形成する。上述したように、論理チャネルは、チャネルのための時間スロットがＴＤＭＡのシーケンス中に何回発生するかを示すインターリーブによって定義される。本発明の好適な実施例を使用するシステムでは、インターリーブ−３、インターリーブ−６、およびインターリーブ−１２チャネルの集合があり、とりわけ、様々なサービスを提供するための使用に有効である。本発明に従ってパケット・データ・サービスを提供するに際し、パケット・データ・フレーム３０８を介して他のサービスを提供するために現在使用中でないこれらの時間スロットからパケット・チャネルを生成する。パケット・チャネルを確立するに際し、システムはまずパケット・データ・フレーム中のどの時間スロットが他のサービスのために使用されるのかを決め、その後残余の時間スロットをこのパケット・チャネルに割り当てる。例えば、２４個の時間スロットのパケット・データ・フレーム３０８において、時間スロット３１０のようなハッチングされた時間スロットはパケット・チャネルに割り当てられる時間スロットを示す。他の全ての時間スロットは他のサービスのためのチャネルに割り当てられる。送信装置はこれらの時間スロット中にパケット・データを置き、受信装置はこれらの時間スロットからパケット・データを読み取ってパケット・ストリーム３１２を形成する。図３に示されているものは基地局から移動局へ送信されるパケット・データあるいはその逆のいずれであってもよく、なぜならある出発時間スロットは、制御およびシステム・データを伝送するという例外があるにせよ、出発および到着時間スロットの割り当ての間に通信文があるからである。これらの出発時間スロットに対応する到着時間スロットは、システム技術者によって適切と考えられるあらゆる手法で移動局によって利用される。
移動局が基地局からの出発時間スロットにアクセスする場合、パケット・チャネルの時間スロットを見つけるために、移動局は共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）のような制御チャネル中の情報を読み、そしてパケット・データ・シード・チャネル３０４を定義するインターリーブおよびオフセットの双方を入手しなければならない。すなわち、移動局は制御チャネルからパケット・データ・シード・チャネル情報を獲得し、その後、制御チャネルを介して基地局からのパケット・データ・シード・チャネル情報メッセージ中に受け取られたインターリーブおよびオフセットでの各時間スロットを読み取ることにより、パケット・データ・シード・チャネルを監視し始める。基地局は、その後、動的チャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロット３０６がパケット・データ・シード・チャネル中に発生するまで、パケット・データ・シード・チャネル情報中に指定されたインターリーブおよびオフセットによって定義されるパケット・データ・シード・チャネルを監視する。
パケット・シード・チャネル３０４は、システム中で有効などのようなインターリーブでも有することができ、システム・オペレータによって構築される。しかしながら、インターリーブの選択はパケット・チャネルの最小データ速度を設定するために使用できる。例えば、２４スロットのパケット・データ・フレームを有するシステムでは、インターリーブ−３のシード・チャネルは、その２４個の内の８個の時間スロットを占有する。これら８個の時間スロットの内の１つは、パケット・データを送信するためにパケット・チャネルへ事前配置された少なくとも７個の時間スロットを残して、ＤＣＡＰスロット３０６として使用できる。パケット・データ・フレームの他の時間スロットは、他のサービスのために使用でき、あるいはシステム呼量に依存して、そのパケット・チャネルに割り当てられてもよい。パケット・シード・チャネルの最大インターリーブ数は、パケット・データ・フレームのサイズの半分であり、それによりパケット・データ・フレームの少なくとも２個の時間スロットはそのパケット・チャネルのために事前配置され、１つはパケット・データを伝送し、他はＤＣＡＰ情報を運ぶ。
ＤＣＡＰスロット３０６は、次のパケット・データ・フレームのどの時間スロットがパケット・チャネルを構成するかを移動局に知らせるために用いられる。ＤＣＡＰ時間スロット中に伝送される情報は、ＤＣＡＰスロットをそれとして識別するであろう。ＤＣＡＰ時間スロット期間に送信されるその情報は、次のパケット・データ・フレームの全ての時間スロットのビットマップからなり、これらの時間スロットのどれがパケット・チャネルに割り当てられているかを示す。ＤＣＡＰスロットは、次に来るどの時間スロットが次のパケット・データ・フレームを開始するかを指定することにより次のパケット・データ・フレームの開始を定義し、次のパケット・データ・フレームの開始直前に発生して、基地局に時間スロット割り当てを入手する時間を与える。好適な実施例では、ＤＣＡＰスロットは２４番目の時間スロット毎に発生する。このように、好適な実施例における割り当て段階は、次のパケット・データ・フレームの２４個の時間スロットのそれぞれの割り当てを決め、それから他のサービスのためにそのパケット・チャネルに使用されないスロットを割り当てる段階からなる。ＤＣＡＰスロット中に送信される時間スロットの割り当て情報は次のＤＣＡＰスロットまでのみ有効である。
さて図４を参照して、本発明に従うＤＣＡＰスロット中に送信される情報のためのスロット・フレーム４００の例を示す。ＤＣＡＰ情報は現在フレーム番号４０２および受信移動局用の同期を与えるために含められる時間スロット番号４０４からなる。チャネル定義フィールド４０６は、次に発生するパケット・データ・フレームのためのパケット・チャネルの配置プロファイルを与え、次のパケット・データ・フレームのどの時間スロットがパケット・データを含むかに関して、受信移動局に知らせるために含められる。好適な実施例では、チャネル定義フィールドは、可能な限り多くのビットを有するビットマップ定義であり、そこに時間スロットがパケット・データ・フレーム中に存在する。各ビットは時間スロットに対応し、特定の時間スロットがパケット・チャネルに割り当てられている場合、２進数の１に設定され、また時間スロットがパケット・チャネルに割り当てられていない場合、２進数の０に設定される。配置プロファイル長４０８は、配置された時間スロットの繰り返しパターン長を示すために含められ、典型的には１パケット・データ・フレームである。配置プロファイル長の前には、３ビット幅のスロット番号オフセット・フィールド４１０があり、それは、例えば、次に発生するパケット・データ・フレームの開始を定義する。スロット番号オフセット・フィールドの値は、移動局においてスロット番号４０４に加えられ、その結果は次に発生するパケット・データ・フレームの最初の時間スロットのスロット番号である。更新間隔フィールド４１２は、次のＤＣＡＰスロットが発生するまで、全てのあるいはデータのみの時間スロットとして、時間の単位を示すために含められる。最後に、ＤＣＡＰスロットは、必要な限り制御フィールド４１４，４１６を含み、ＤＣＡＰスロット情報を適切に復号する。
本発明を実施するに際し、パケット・データ・サービスに対して、優先的な選択が回路交換サービスに与えられる。このように、パケット・チャネルを構成するために用いられる時間スロットは 回路交換接続が確立されそして遮断されるに従って変化する。出発信号中の全ての時間スロットが回路交換呼に割り当てられる場合、その時、好適な実施例では、パケット・チャネルは閉路される。しかしながら、与えられたパケット・データ・フレーム中の時間スロットの少なくとも１つが回路交換接続から解放されると直ちに、パケット・チャネルは、そのパケット・チャネルに自由時間スロットを割り当てることにより開放される。従って、パケット・チャネルの帯域幅は、基地局によってサービスされるセル中の音声および回路交換接続の呼量に依存することになる。しかしながら、予測できるように、最小数の論理チャネルをリザーブしておいてもよく、その場合最小の帯域幅のパケット・チャネルがいつも利用可能であり、また論理チャネルが回路交換接続から開放されまたは割り当てられることにより、付加的な帯域幅が加えられまたは減じられる。このように、各パケット・データ・フレームに関して、基地局は複数の論理チャネルの回路交換サービスへの割り当ての変化に応じてパケット・チャネルの定義を更新する作業を実行し、それによりパケット・チャネルを非常にダイナミックにする。この点に関して、パケット・チャネルは、回路交換サービスに割り当てられた他のチャネルの周辺で動作する。
出発パケット・チャネルが基地局によってアクセスされる方法が、図５に示されるように、数ステップで構成される。さて、図５を参照して、本発明に従う信号図５００が示される。基地局が移動局向けのパケット・データを有し、そのパケット・データを送信する準備ができている場合、その基地局はまずパケット・データ呼出要求メッセージPD_PAGING_REQUEST５０２、例えば共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を送出することにより移動局を呼び出す。PD_PAGING_REQUESTメッセージの送出が実行されると、基地局は移動局がデータの受信が可能でありであることを確認する。移動局はPCH_INFO_REQUEST５０４、例えばランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を送出することによりその呼出に応答する。PCH_INFO_REQUESTメッセージは基地局に移動局が準備できていることを知らせる。PCH_INFO_REQUESTメッセージは、また移動局によってパケット・データ・セッションを、PD_PAGING_REQUESTメッセージに応答しないで、開始するために用いてもよい。基地局は、その呼出に応答する移動局に応答しまたはパケット・データ・セッションを開始する移動局に応答して、パケット・データ・シード・チャネル情報とそのオフセットおよびインターリーブを含むCHANNEL INFORMATIONメッセージ５０６を移動局に送信することによりPCH_INFO_REQUESTメッセージに応答する。移動局は、制御チャネルを介してパケット・データ・シード・チャネル情報を読むことによりそのパケット・データ・シード・チャネルのオフセットおよびインターリーブを獲得する。その後移動局は、パケット・データ・シード・チャネル情報中に受信されたオフセットおよびインターリーブによって定義される論理チャネルを監視し始め、パケット・データ・シード・チャネルに発生する動的チャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロットを見つける。ＤＣＡＰスロットは、次に発生するパケット・データ・フレームの開始を定義し、パケット・データを伝送するための次に発生するパケット・データ・フレーム中の少なくとも１つの付加的な時間スロットを指定するビットマップ定義を与え、それにより次に発生するパケット・データ・フレーム用のパケット・チャネルの定義を提供する。移動局は、ＤＣＡＰスロット中に送信された次のパケット・データ・フレーム中のパケット・チャネルを定義するビットマップ定義を読み、その後パケット・チャネルに割り当てられた各時間スロット中のデータを受信し読み、ビットマップ定義中の指定に従って、パケット・データを受信する。移動局はまた、PCH_GRANTメッセージ５０８中のパケット・データ・シード・チャネルのオフセットおよびインターリーブを得、それはまたＣＣＣＨを介しても送られる。PCH_GRANTメッセージは、例えば全ての時間スロットが音声または回路交換サービスに使用され、そして時間スロットの少なくとも１つが有効になったためにパケット・チャネルが閉路された場合に発生する。
本発明に従ってパケット・チャネルを提供し、それにアクセスする手段にはいくつかの利点がある。その１つとして、システム資源をパケット・データに固定的に配置しなくてもよく、代わりに、それらが利用可能になったときにその資源を利用すればよい。パケット・データ・シード・チャネルを使用することにより動的データ・チャネルの使用を促進し、前述した方法を介して移動局に対しデータ・チャネルを探索する作業をより簡単にする。別の利点として、移動局が一時的に基地局からの信号を見失った場合、パケット・データ・シード・チャネルによって移動局は素早くパケット・チャネルに復帰することができる。
パケット・チャネルの動的な構成により、回路交換サービスのためのシステム資源の利用性に妥協することなく、その帯域幅を最大限に維持できる。パケット・データ・シード・チャネルおよびそのシード・チャネル中にＤＣＡＰスロットを提供することによって、移動局は容易くアクセスでき、そしてフレーム単位でパケット・データ・シード・チャネルの構成を追跡することができる。パケット・データ・シード・チャネルの使用によって移動局は、各出発時間スロットを不必要に監視することなく素早くデータ・チャネルを見つけ、続いてそのパケット・チャネルに割り当てられた論理チャネル中の情報のみを受信し読み取ることができ、それはバッテリ電流流出を低減する方法につながる。移動局は、パケット・データ・シード・チャネル情報を獲得し、そのパケット・シード・チャネル中のＤＣＡＰスロットを読み、その後現在のパケット・データ・フレーム中のパケット・チャネルに割り当てられたこれら時間スロットが発生している間だけその受信機を起動させることにより、このバッテリの節約を達成する。
本発明の好適な実施例が図示され説明されたが、本発明がこれに限定されるものではないことは明らかである。多くの修正、変更、多様化、代用および均等物が、添付の請求項によって定義されるように、本発明の精神および範囲を逸脱することなく当業者に想到されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線ＴＤＭＡ通信システムのためのシステム図を示す。
【図２】様々なインターリーブでのチャネルを有する本願発明のＴＤＭＡ信号を示す。
【図３】パケット・チャネルを提供するための本願発明に係るＴＤＭＡ信号図を示す。
【図４】ＤＣＡＰスロット中に送信される情報のための本願発明に係るフォーマット例を示す。
【図５】本願発明に係る信号関係図を示す。
Claims (10)
- 送信機と受信機との間のＴＤＭＡ信号中のパケット・チャネルを受信機によってアクセスする方法において、
制御チャネルから前記ＴＤＭＡ信号中のパケット・データ・シード・チャネルを指定するパケット・データ・シード・チャネル情報を読む段階と、
前記パケット・データ・シード・チャネル情報を読む段階に行った後に実行され、動的なチャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロットが前記パケット・データ・シード・チャネルに発生するまで前記パケット・データ・シード・チャネルを監視する段階であって、前記ＤＣＡＰスロットは次に発生するパケット・データ・フレームの開始および前記次に発生するパケット・データ・フレーム中の前記パケット・チャネルのビットマップ定義を与える、前記パケット・データ・シード・チャネルを監視する段階と、
前記監視する段階に行った後に実行され、前記ＤＣＡＰスロットから前記パケット・チャネルの前記ビットマップ定義を読む段階と、
前記パケット・チャネルの前記ビットマップ定義を読む段階後に実行され、前記パケット・チャネルを読む段階と、
から構成されることを特徴とするＴＤＭＡ信号中のパケット・チャネルをアクセスする方法。 - 前記パケット・データ・シード・チャネル情報を読む段階は、前記パケット・データ・シード・チャネルのインターリーブを読む段階からなることを特徴とする請求項１記載のＴＤＭＡ信号中のパケット・チャネルをアクセスする方法。
- 前記パケット・データ・シード・チャネル情報を読む段階は、前記パケット・データ・シード・チャネルのオフセットを読む段階からなることを特徴とする請求項１記載のＴＤＭＡ信号中のパケット・チャネルをアクセスする方法。
- 基地局と移動局との間で、無線通信システムのパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法において、
前記移動局によって実行され、パケット・データ・シード・チャネル情報を要求する段階と、
前記要求に応答して前記基地局から前記移動局へ前記パケット・データ・シード・チャネル情報を送信する段階であって、前記パケット・データ・シード・チャネル情報はパケット・データ・シード・チャネルのインターリーブを含む、段階と、
前記移動局で前記パケット・データ・シード・チャネル情報を受信する段階と、
前記移動局によって実行され、前記パケット・データ・シード・チャネルを監視する段階と、
前記基地局によって実行され、前記パケット・データ・シード・チャネル中の動的なチャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロットを送信する段階であって、前記ＤＣＡＰスロットは次に発生するパケット・データ・フレームの開始および前記次に発生するパケット・データ・フレームのための前記パケット・チャネルの定義を与え、前記パケット・チャネルの定義は前記次に発生するパケット・データ・フレームのどの時間スロットが前記パケット・チャネルに割り当てられているかを指定する、段階と、
前記移動局によって実行され、前記パケット・データ・シード・チャネル中の前記ＤＣＡＰスロットを読み、前記パケット・チャネルの定義を獲得する段階と、
から構成されることを特徴とするパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法。 - 前記ＤＣＡＰスロットを送信する段階は、通常の間隔でＤＣＡＰスロットを送信する段階を含むことを特徴とする請求項４記載のパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法。
- 前記ＤＣＡＰスロットを送信する段階は、前記パケット・チャネルの定義中の変化に応答してＤＣＡＰスロットを送信する段階を含むことを特徴とする請求項４記載のパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法。
- 前記パケット・チャネルの定義は、前記パケット・チャネルのビットマップ定義であることを特徴とする請求項４記載のパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法。
- 基地局と移動局との間で、無線通信システムのパケット・チャネルにアクセスを提供する方法において、
前記基地局によって実行され、制御チャネルを介して前記移動局を呼び出す段階と、
前記呼び出しに応答して前記移動局によって実行され、ランダム・アクセス・チャネルを介して前記呼び出しに応答し、かつパケット・データ・シード・チャネル情報を要求する段階と、
前記呼び出しに応答して、前記制御チャネルを介して前記移動局へ前記パケット・データ・シード・チャネル情報を送信する段階と、
前記移動局によって実行され、前記パケット・データ・シード・チャネル情報を受信して後、動的なチャネル配置プロトコル（ＤＣＡＰ）スロットが発生するまで、前記パケット・データ・シード・チャネルを監視する段階であって、前記ＤＣＡＰスロットは次に発生するパケット・データ・フレーム用の前記パケット・チャネルの定義を含む、段階と、
から構成されることを特徴とする方法。 - 前記パケット・データ・シード・チャネル情報を送信する段階は、前記パケット・データ・シード・チャネルのオフセットを送信する段階を含むことを特徴とする請求項８記載のパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法。
- 前記パケット・データ・シード・チャネル情報を送信する段階は、前記パケット・データ・シード・チャネルのインターリーブを送信する段階を含むことを特徴とする請求項８記載のパケット・チャネルへのアクセスを提供する方法。
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