(57)【要約】      （修正有）【課題】  直交周波数分割多重方式を用いる移動通信システムにおいて媒体接続制御階層の動作状態制御方法を提供する。【解決手段】順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在しないアイドル状態において送信するデータが発生すると競争状態に状態遷移し、前記競争状態から競争基盤の接続を通じてアクティブ状態に状態遷移し、前記アクティブ状態において前記データを送信する間にあらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと前記データの優先順位にしたがって高速接続状態あるいは低速接続状態に状態遷移し、前記高速接続状態において送信するデータが発生すれば非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移し、前記低速接続状態において送信するデータが発生すると非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する。【選択図】  図７
2005006337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体接続制御階層を持ち、前記媒体接続制御階層が順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在しないアイドル状態と、前記順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在するアクティブ状態を支援する移動通信システムにおいて前記媒体接続制御階層の動作状態を制御する方法において、
(ａ)前記アイドル状態において送信するデータが発生すると競争状態に状態遷移し、前記競争状態から競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、
(ｂ)前記アクティブ状態において前記データを送信する間にあらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと、前記データの優先順位にしたがって高速接続状態あるいは低速接続状態に状態遷移する過程と、
(ｃ)前記高速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、
(ｄ)前記低速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記高速接続状態において非競争基盤の接続は、高速フィードバックチャネルを使って逆方向専用トラフィックチャネル割当を要請することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高速フィードバックチャネルの送信周期は、あらかじめ定められた周期あるいは前記優先順位に相応する周期に定められることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記高速フィードバックチャネルは、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報と、前記割当要請する逆方向専用トラフィックチャネルのチャネル品質情報と、フィードバック情報とを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記低速接続状態において非競争基盤の接続は、低速フィードバックチャネルを使って逆方向トラフィックチャネル割当を要請することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記低速フィードバックチャネルの送信周期は、あらかじめ定められた周期あるいは前記優先順位に相応する周期に定められることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記低速フィードバックチャネルは、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報と、前記割当要請する逆方向専用トラフィックチャネルのチャネル品質情報と、フィードバック情報と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記低速フィードバックチャネルは、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記(ｃ)過程は、
前記高速接続状態において送信するデータが発生したものを感知すれば、逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報を含めて高速フィードバックチャネルを送信する過程と、
前記逆方向専用トラフィックチャネル割当を要請した後共通制御チャネルをモニタリングして前記逆方向専用トラフィックチャネルが割り当てられた場合、前記アクティブ状態に遷移する過程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記高速接続状態において送信するデータが発生しない場合、フィードバック情報を含めて高速フィードバックチャネルを送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記(ｄ)過程は、
前記低速接続状態において送信するデータが発生したものを感知すれば、逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報を含めて低速フィードバックチャネルを送信する過程と、
前記逆方向専用トラフィックチャネル割当を要請した後共通制御チャネルをモニタリングして前記逆方向専用トラフィックチャネルが割り当てられた場合、前記アクティブ状態に遷移する過程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報は、逆方向専用トラフィックチャネル割当要請ビットであり、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請ビット値が第１値に設定されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記低速接続状態において送信するデータが発生しない場合、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請ビット値を第２値に設定して前記低速フィードバックチャネルを送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記優先順位は、前記データのサービス品質あるいはトラフィッククラスに相応するように決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
媒体接続制御階層を持ち、前記媒体接続制御階層が、順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在しないアイドル状態と、前記順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在するアクティブ状態を支援する移動通信システムにおいて前記媒体接続制御階層の動作状態を制御する方法において、
(ａ)前記アイドル状態において送信するデータが発生すると、競争状態に状態遷移し、前記競争状態から競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、
(ｂ)前記アクティブ状態において前記データを送信する中にあらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと、前記データの優先順位にしたがって高速接続状態あるいは低速接続状態に状態遷移する過程と、
(ｃ)前記高速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、
(ｄ)前記高速接続状態であらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと、前記低速接続状態に状態遷移する過程と、
（ｅ）前記低速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記高速接続状態において非競争基盤の接続は、高速フィードバックチャネルを使って逆方向専用トラフィックチャネル割当を要請することによって行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記高速フィードバックチャネルの送信周期は、あらかじめ定められた周期あるいは前記優先順位に相応する周期に定められることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記高速フィードバックチャネルは、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報と、前記割当要請する逆方向専用トラフィックチャネルのチャネル品質情報と、フィードバック情報と、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記低速接続状態において非競争基盤の接続は、低速フィードバックチャネルを使って逆方向トラフィックチャネル割当を要請することによって行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記低速フィードバックチャネルの送信周期は、あらかじめ定められた周期あるいは前記優先順位に相応する周期に定められることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記低速フィードバックチャネルは、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報と、前記割当要請する逆方向専用トラフィックチャネルのチャネル品質情報と、フィードバック情報と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記低速フィードバックチャネルは、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記(ｃ)過程は、
前記高速接続状態において送信するデータが発生したものを感知すれば、逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報を含めて高速フィードバックチャネルを送信する過程と、
前記逆方向専用トラフィックチャネル割当を要請した後共通制御チャネルをモニタリングして前記逆方向専用トラフィックチャネルが割り当てられた場合、前記アクティブ状態に遷移する過程と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記高速接続状態において送信するデータが発生しない場合、フィードバック情報を含めて高速フィードバックチャネルを送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記(ｅ)過程は、
前記低速接続状態において送信するデータが発生したものを感知すると、逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報を含めて低速フィードバックチャネルを送信する過程と、
前記逆方向専用トラフィックチャネル割当を要請した後共通制御チャネルをモニタリングして前記逆方向専用トラフィックチャネルが割り当てられた場合、前記アクティブ状態に遷移する過程と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請情報は、逆方向専用トラフィックチャネル割当要請ビットであり、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請ビット値が第１値に設定されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記低速接続状態において送信するデータが発生しない場合、前記逆方向専用トラフィックチャネル割当要請ビット値を第２値に設定して前記低速フィードバックチャネルを送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記優先順位は、前記データのサービス品質あるいはトラフィッククラスに相応するように決定されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ)方式を用いる移動通信システムに関し、特に、媒体接続制御階層の動作状態を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９７０年代末ごろに米国でセルラー(cellular)方式の無線移動通信システム(Mobile Telecommunication System)が開発されて以来、韓国ではアナログ方式の１世代(１Ｇ：1st Generation)移動通信システムともいえるＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone Service)方式で音声通信サービスを提供し始めた。その後、１９９０年代中ごろには２世代(２Ｇ：2nd Generation)移動通信システムとしてコード分割多重接続(Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ)方式のシステムを商用化し、音声及び低速データサービスを提供し始めた。
【０００３】
さらに、１９９０年代末ごろからは向上した無線マルチメディアサービス、汎世界的ローミング(roaming)サービス、高速データサービスなどを目指して開発された３世代(３Ｇ：3rd Generation)移動通信システムであるＩＭＴ−２０００(International Mobile Telecommunication−２000)が現在、一部が商用化してサービスされている。特に、前記３世代移動通信システムは、移動通信システムにおいてサービスするデータ量の急速な増加に伴って要求される、より高速のデータ転送のために開発された。
【０００４】
さらに、現在は３世代移動通信システムから４世代(４Ｇ：4th Generation)移動通信システムに発展していきつつある状況である。前記４世代移動通信システムは、前世代の移動通信システムのように単なる無線通信サービスに止まらず、有線通信ネットワークと無線通信ネットワークとの効率的連動及び統合サービスを目指して標準化しつつある。したがって、無線通信ネットワークにおいて有線通信ネットワークの容量(capacity)に近い大容量データを転送できる技術の開発が望まれてきている。
【０００５】
このように移動通信システムが発展していくにつれて音声サービス中心のサービスからデータサービス中心のサービスに発展しつつあり、よって、移動通信システムは回線切替(circuits witching)基盤のネットワークからパケット切替(packet switching)基盤のネットワークに発展していっている。前記パケット切替システムは送信するデータが存在する場合に限ってチャネルを割り当て、この結果、チャネル接続(access)及びチャネル解除(release)動作が頻繁に起こる。また、前記パケット切替システムでは前記チャネル接続及びチャネル解除動作を管理する媒体接続制御(Medium Access Control：ＭＡＣ)階層(layer)の動作方式によって全体システム効率が左右される。このＭＡＣ階層の動作について説明すると下記のようである。
前記ＭＡＣ階層の動作は、移動通信端末機(ＭＳ：Mobile Station)と移動通信システム間の連結状態によって決定され、各移動通信システムごとにＭＡＣ階層の動作が異なっている。まず、図１を参照して前記２世代移動通信システムのＭＡＣ階層の動作を説明する。
【０００６】
図１は、一般の２世代移動通信システムにおいてＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図である。
【０００７】
図１を参照すれば、まず、前記２世代移動通信システムではＭＡＣ階層がアクティブ状態(active state)１１１とドーマント状態(dormant state)１１３の２つの動作状態(operational states)を支援する。ここで、前記２世代移動通信システムは、例えばＴＩＡ／ＥＩＡ-９５-Ｂシステムになり得る。前記アクティブ状態１１１は、前記移動通信端末機に転送される音声データのようなトラフィック(traffic)が存在し、また、移動通信端末機に順方向(downlink)及び逆方向(uplink)専用制御チャネル(ＤＣＣＨ：Dedicated Control CHannel)及び専用トラフィックチャネル(ＤＴＣＨ：Dedicated Traffic CHannel)が割り当てられている状態を表す。ドーマント状態１１３は、前記順方向及び逆方向専用制御チャネルが存在せず、基地局(ＢＳ：Base Station)及び移動交換機(ＭＳＣ：Mobile Switching Center)資源(resource)が存在しない状態を表すものであって、ポイント対ポイントプロトコル(ＰＰＰ：Point-to-Point Protocol)状態は保持され、小容量のデータバスト(data burst)は存在する状態を表す。
【０００８】
前記２世代移動通信システムにおいて、ＭＡＣ階層はアクティブ状態１１１で送信及び受信するデータが存在しない場合にも専用チャネル、すなわち専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルを持続して割り当てているためバスト特性(burst property)を持つデータサービスには適していない。このように、実際に送信及び受信するデータが存在しないにもかかわらず移動通信端末機に専用チャネルのための無線資源が割り当てられるため、セル(cell)内で収容できるアクティブ状態の移動通信端末機の数は制限されざるを得ない。
【０００９】
図２は、一般の３世代移動通信システムにおいてＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図である。
【００１０】
図２を参照すれば、まず、前記３世代移動通信システムではＭＡＣ階層がアクティブ状態(active state)２１１と、制御保持状態(control hold state)２１３と、一時停止状態(suspended state)２１５と、ドーマント状態(dormant state)２１７の４つの動作状態を支援する。ここで、前記３世代移動通信システムは、例えばＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)２０００システムになり得る。
【００１１】
前記アクティブ状態２１１は、図１で説明したアクティブ状態１１１と同様に、前記移動通信端末機に転送されるトラフィックが存在し、また、移動通信端末機に順方向及び逆方向専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが割り当てられている状態を表す。前記制御保持状態２１３は、電力制御(ＰＣ：Power Control)を行い、順方向及び逆方向専用制御チャネルが割り当てられており、高速にトラフィックチャネル(traffic channel)再割当(reassignment)可能な状態を表す。前記一時停止状態２１５は、前記移動通信端末機と順方向及び逆方向専用制御チャネルが割り当てられておらず、無線リンクプロトコル(ＲＬＰ：Radio Link Protocol)及びポイント対ポイントプロトコル状態は保持され、仮想アクティブセット(virtual active set)が存在し、スロットサブモード(slotted submode)を持つ状態を表す。ドーマント状態２１７は、図１で説明したドーマント状態１１３と同様に、前記順方向及び逆方向専用制御チャネルが存在せず、基地局及び移動交換機資源が存在しない状態を表し、ポイント対ポイントプロトコル状態は保持され、小容量のデータバストは存在する状態を表す。
【００１２】
前記３世代移動通信システムにおいてＭＡＣ階層は音声サービス以外のデータサービスまで考慮した上で前述したような４つの動作状態を支援するため、送信及び受信するデータが存在する場合に限って無線資源を割り当て、システム全体性能を向上させる。しかし、前記３世代移動通信システムのＭＡＣ階層もまた、前記２世代移動通信システムのＭＡＣ階層と同様に、アクティブ状態２１１以外の状態、すなわち制御保持状態２１３と、一時停止状態２１５及びドーマント状態２１７から前記アクティブ状態２１１状態に状態遷移するためには必ず競争基盤のランダム接続手続きを行わねばならない。 このように競争基盤のランダム接続手続きを行う場合、他の状態から前記アクティブ状態２１１への状態遷移速度が遅いためシステム全体性能の劣化を招く。また、論理チャネル(logical channel)構造の特性に鑑みて、制御保持状態２１３及び一時停止状態２１５を持つ移動通信端末機の数は限定され、移動通信システムの主要サービス品質充足要件の一つである‘always on’に不適な構造を持つことになる。ここで、前記‘always on’とは、アクティブ状態でない他の状態に存在しても順方向及び逆方向専用チャネルをもって競争基盤のランダム接続でない非競争(contention free)基盤のランダム接続が可能な状態を表す。
【００１３】
図３は、現在論議されている４世代移動通信システムのＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図である。前記４世代移動通信システムとして活発に標準化が進行されている移動通信システムは、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムである。このＯＦＤＭ方式は、マルチキャリア(Multi-Carrier)を使ってデータを転送する方式であり、直列に入力されるシンボル(symbol)を並列変換してこれらの各々を相互直交性を持つ多数のサブキャリア(sub-carrier、sub-channel)に変調して転送するマルチキャリア変調(ＭＣＭ：Multi Carrier Modulation)方式の一種である。前記ＯＦＤＭ方式は、従来の周波数分割多重(ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing)方式に似ているが、多数の副搬送波間の直交性(Orthogonality)を保持して転送することによって高速データ転送の際最適の転送効率が得られることに最大の特徴があり、また、周波数使用効率が良く、多重経路フェーディング(multi-path fading)に強い特性があるため高速データ転送の際最適の転送効率が得られるという特徴を持つ。
【００１４】
現在提案されている前記４世代移動通信システムでは、ＭＡＣ階層がオン状態(on state)３１１と、保持状態(hold state)３１３と、スリープ状態(sleep state)３１５と、接続状態(access state)３１７と、ナル状態(null state)３１９といった５つの動作状態を支援する。
【００１５】
前記オン状態３１１は、トラフィックを送受信し(transmit and receive data traffic)、全ての制御情報が存在するアップリンク(uplink)制御チャネルが存在し(full fledged uplink control channel)、サービス品質(ＱｏＳ：Quality of Service)を十分に支援できる状態を表す(support rich QoS functionality)。前記保持状態３１３は、タイミングが制御され(timing controlled)、概略的電力制御を行い(coarse power control)、非競争基盤で前記オン状態３１１に高速状態遷移が可能であり(contention-free、rapid transition to on state)、基本制御情報だけが存在するアップリンク制御チャネルが存在し(thin uplink control channel)、トラフィックを受信することができ(user scan receive data traffic)、電力節約可能な状態を表す(power save mode)。前記スリープ状態３１５は、電力制御及びタイミング制御が存在せず(no power and timing control)、電力超節約が可能であり(ultra power save mode)、多数の移動通信端末機を支援できる状態を表す(large number of mobiles supported)。そして、前記接続状態３１７は、チャネル獲得のためのランダム接続状態であり、前記ナル状態３１９は、図２で説明したドーマント状態２１７と同一の動作状態である。
【００１６】
前記４世代移動通信システムのＭＡＣ階層は、前記ＯＦＤＭ方式の特性を活用した論理チャネルを定義しており、特定状態では非競争基盤のランダム接続が可能であり、前記３世代移動通信システムに比べて収容できる移動通信端末機の数が増加されるようにする動作状態を提案している。しかし、図３で説明した如く、前記４世代移動通信システムのＭＡＣ階層もまた、前記保持状態３１３を除く残りの状態では、前記オン状態３１１に遷移するためには競争基盤のランダム接続手続きが必ず要求され、また、前記オン状態３１１への競争基盤のランダム接続手続きが必要でない状態、すなわち保持状態３１３で収容可能な移動通信端末機の数は制約的である。
【００１７】
前記２世代、３世代及び現在提案されている４世代ＭＡＣ階層の動作状態は、下記のような問題点を持つ。
(１)‘always on’に適していない
(２)競争基盤のランダム接続による状態遷移時間の長期化
(３)順方向チャネル接続のための順方向共通制御チャネル(ＳＣＣＨ：Shared Control CHannel)の持続的なモニタリング動作の必要性
(４)ＭＡＣ階層の各状態で収容可能な移動通信端末機の数が制限される
(５)電力節約面においての非効率性を招く
【００１８】
このように現在まで提案されているＭＡＣ階層動作状態は諸問題点を抱えており、そこで、次世代移動通信システムである４世代移動通信システムのＭＡＣ階層に好適な動作状態が望まれている現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、本発明の目的は、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムのＭＡＣ階層の動作状態を制御する方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムのＭＡＣ階層においてサービス品質に基づいて動作状態を適応的に制御する方法を提供することにある。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムのＭＡＣ階層においてアクティブ状態への状態遷移時間を最小化するように動作状態を制御する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するべく本発明の第１方法は、 媒体接続制御階層を持ち、前記媒体接続制御階層が順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在しないアイドル状態と、前記順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在するアクティブ状態を支援する移動通信システムにおいて前記媒体接続制御階層の動作状態を制御する方法において、前記アイドル状態において送信するデータが発生すると競争状態に状態遷移し、前記競争状態から競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、前記アクティブ状態において前記データを送信する間にあらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと、前記データの優先順位にしたがって高速接続状態あるいは低速接続状態に状態遷移する過程と、前記高速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、前記低速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
上記の目的を達成するべく本発明の第２方法は、媒体接続制御階層を持ち、前記媒体接続制御階層が、順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在しないアイドル状態と、前記順方向及び逆方向の専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルが存在するアクティブ状態を支援する移動通信システムにおいて前記媒体接続制御階層の動作状態を制御する方法において、前記アイドル状態において送信するデータが発生すると、競争状態に状態遷移し、前記競争状態から競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、前記アクティブ状態において前記データを送信する中にあらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと、前記データの優先順位にしたがって高速接続状態あるいは低速接続状態に状態遷移する過程と、前記高速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、前記高速接続状態であらかじめ設定された時間の間送信するデータが存在しないと、前記低速接続状態に状態遷移する過程と、前記低速接続状態において送信するデータが発生すると、非競争基盤の接続を通じて前記アクティブ状態に状態遷移する過程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
上述した如く、本発明は、ＯＦＤＭ移動通信システムにおいてサービス品質あるいはトラフィッククラスなどに基づいてＭＡＣ階層の動作状態を適応的に制御することによってシステム全体性能を向上させるという利点を有する。そして、本発明は、サービス品質あるいはトラフィッククラスの高いデータに対しては非競争基盤の迅速な逆方向専用チャネル獲得を可能にしてシステム全体性能を向上させるという利点を有する。また、本発明は、アクティブ状態でない他の状態に存在しても非競争基盤の接続が可能な‘always on’を支援することが可能であり、前記非競争基盤の逆方向チャネル獲得が可能となるように支援できる移動通信端末機の数を増加させてサービス品質を向上させるという利点を有する。このように非競争基盤の逆方向チャネル獲得を可能にすることによって本発明はアクティブ状態に状態遷移するのにかかる時間を最小限に抑えられるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、下記の説明において、本発明に係る動作を理解する上で必要な部分だけが説明され、それ以外の部分に対する説明は、本発明の要旨を曖昧にするのを避けるために省略するものとする。
【００２６】
図４は、直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムの物理チャネル構造を概略的に示す図である。
前記直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式は、時間領域(time domain)と周波数領域(frequency domain)それぞれにおいて時間資源と周波数資源を分割・使用してシステム容量を極大化させる方式である。そして、前記ＯＦＤＭ方式を基盤として様々な変形方式が可能であり、その代表例に直交周波数コード分割多重(ＯＦＣＤＭ：Orthogonal Frequency Code Division Multiplexing)方式などがある。
【００２７】
図４を参照すれば、前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムでは、時間(time)と周波数(frequency)といった２つの軸を基準に物理チャネル(physical channel)が生成される。すなわち、前記ＯＦＤＭ方式の特性の上、一つのシンボル(symbol)を多数のサブキャリア(sub-carrier)に分割して、一つの物理チャネル信号を多数の論理チャネルに分割して使用することが可能になるのである。図４にはＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの代表的な物理チャネルである専用データ物理チャネル(ＤＤＰＣＨ：Dedicated Data Physical CHannel)と、専用制御物理チャネル(ＤＣＰＣＨ：Dedicated Control Physical CHannel)と、共通制御物理チャネル(ＣＣＰＣＨ：Common Control Physical CHannel)と、共通パイロットチャネル(ＣＰＩＣＨ：Common Pilot CHannel)が示されている。ここで、前記ＤＤＰＣＨとＤＣＰＣＨは連動するチャネル(association channel)であり、例えば、１番(♯１)からＭ番(♯Ｍ)までの移動通信端末機(ＭＳ：Mobile Station)が存在する場合、それぞれ１番(ＤＤＰＣＨ♯１、ＤＣＰＣＨ♯１)からＭ番(ＤＤＰＣＨ♯Ｍ、ＤＣＰＣＨ♯Ｍ)までのＤＤＰＣＨとＤＣＰＣＨが存在する。前記ＤＤＰＣＨは特定移動通信端末機に専用に割り当てられるデータチャネルであって使用者データ(user data)が送信され、ＤＣＰＣＨは特定移動通信端末機に専用に割り当てられる制御チャネルであって制御データ(control data)が送信される。前記ＣＣＰＣＨは、同一セル(cell)内に存在する全ての移動通信端末機に共通して割り当てられる制御チャネルであって、前記全ての移動通信端末機に共通して適用されなければならない制御データが送信される。前記ＣＰＩＣＨは同一セル内に存在する全ての移動通信端末機に送信され、特定パイロット(pilot)信号が送信され、前記移動通信端末機は前記ＣＰＩＣＨ信号を受信して同期獲得動作及び電力制御動作などを行う。
【００２８】
以上、図４ではＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの物理チャネル構造について説明したが、次に、図５を参照してＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの論理チャネル構造について説明する。
【００２９】
図５は、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの論理チャネル構造を概略的に示す図である。図５を参照すれば、図４で説明したように、前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムでは、時間と周波数といった２つの軸を基準に論理チャネル(logical channel)が生成される。図５には前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの代表的な論理チャネルである放送制御チャネル(ＢＣＣＨ：Broadcast Control CHannel)と、トラフィックチャネル(ＴＣＨ：Traffic CHannel)が示されている。
【００３０】
図５ではＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの論理チャネル構造を説明したが、次には、図６を参照してＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムのフレーム(frame)構造について説明する。
【００３１】
図６は、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムのフレーム構造を概略的に示す図である。図６を参照すれば、まずＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの１フレームは１６個のＯＦＤＭシンボル、すなわち第１シンボル(シンボル♯１)ないし第１６シンボル(シンボル♯１６)の１６個のＯＦＤＭシンボルで構成され、これらＯＦＤＭシンボルそれぞれは６２．５μ ｓｅｃ長さを持つ。したがって、前記１フレームは１ｍｓｅｃ長さを持つ。また、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの１スーパーフレーム(super frame)はＫ本のフレーム、すなわち第１フレーム(フレーム♯１)ないし第Ｋフレーム(フレーム♯Ｋ)のＫ本のフレームで構成される。したがって、前記１スーパーフレームはＫ ｍｓｅｃの長さを持つ。
【００３２】
一方、媒体接続制御(ＭＡＣ：Medium Access Control)階層(layer)の動作は、移動通信端末機と移動通信システム間の連結状態によって決定され、図７を参照して本発明で提案するＭＡＣ階層の動作について説明する。
【００３３】
図７は、本発明の実施例によるＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムにおいてＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図である。
図７を参照すれば、まず前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムではＭＡＣ階層が、アクティブ状態(active state)７１１、高速接続状態(fast access state)７１３、低速接続状態(slow access state)７１５、競争状態(contention state)７１７、及びアイドル状態(idle state)７１９といった５つの動作状態(operational states)を支援する。そして、前記ＭＡＣ階層の動作状態を説明するに先立ち、前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの順方向(downlink)論理チャネル及び逆方向(uplink)論理チャネルについて説明する。
【００３４】
まず、図８を参照して前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの順方向論理チャネルを説明する。
図８は、ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの順方向論理チャネルの種類及び役割を示すテーブルである。
【００３５】
図８を参照すれば、まず前記順方向論理チャネルは、大きく、制御チャネル(control channel)とトラフィックチャネル(traffic channel)とに分類される。前記制御チャネルにはＢＣＣＨと、ページング制御チャネル(ＰＣＣＨ：Paging Control CHannel)と、接続許可チャネル(ＡＧＣＨ：Access Grant CHannel)と、共通制御チャネル(ＳＣＣＨ：Shared Control CHannel)などがある。また、前記トラフィックチャネルには、専用トラフィックチャネル(ＤＴＣＨ：Dedicated Traffic CHannel)と共通トラフィックチャネル(ＴＣＣＨ：Shared Traffic CHannel)などがある。これらの チャネルそれぞれに対する役割について説明すると、下記のようである。
【００３６】
(１)ＢＣＣＨ
前記ＢＣＣＨは、順方向チャネルであって、システム情報(ＳＩ：System Information)とセル特性情報(cell specific Information)を伝達し、前記ＢＣＣＨ信号はセル全体に放送される。
(２)ＰＣＣＨ
前記ＰＣＣＨは、ページング(paging)情報を伝達し、これもまた、セル全体に放送される。
(３)ＡＧＣＨ
前記ＡＧＣＨは、接続制御チャネル(ＡＣＣＨ：Access Control CHannel)を介して伝達された逆方向チャネル要請情報に相応する応答情報、すなわち前記逆方向チャネル要請に対する応答を伝達する。
(４)ＤＣＣＨ
前記ＤＣＣＨは、特定移動通信端末機に対する制御情報を伝達するチャネルであって、前記特定移動通信端末機だけをターゲット(target)として伝えられる。
(５)ＳＣＣＨ
このＳＣＣＨは、順方向及び逆方向のスケジュール情報を伝達する。
(６)ＤＴＣＨ
前記ＤＴＣＨは、特定移動通信端末機に対するデータを伝達するチャネルであって、前記特定移動通信端末機だけをターゲットとして伝えられる。
(７)ＳＴＣＨ
前記ＳＴＣＨはデータを伝達するチャネルであって、多数の移動通信端末機が共有するチャネルである。
【００３７】
図９はＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの逆方向論理チャネルの種類及び役割を示すテーブルである。図９を参照すれば、まず前記逆方向論理チャネルもまた、大きく、制御チャネルとトラフィックチャネルとに分類される。前記制御チャネルにはＡＣＣＨ、ＤＣＣＨ、高速フィードバックチャネル(ＦＦＣＨ：Fast Feedback CHannel)、及び低速フィードバックチャネル(ＳＦＣＨ：Slow Feedback CHannel)などがある。前記トラフィックチャネルには、ＤＴＣＨ、共通パケットチャネル(ＣＰＣＨ：Common Packet CHannel)などがある。これらのチャネルそれぞれに対する役割を説明すると、下記のようである。
【００３８】
(１)ＡＣＣＨ
前記ＡＣＣＨは、逆方向チャネル要請情報を伝達する。
(２)ＤＣＣＨ
前記ＤＣＣＨは、特定移動通信端末機に対する制御情報を伝達する。
(３)ＦＦＣＨ
前記ＦＦＣＨは、比較的短い転送周期にチャネル要請情報及びチャネル品質情報(ＣＱＩ：Channel Quality Information)と正常受信(ＡＣＫ)/異常受信(ＮＡＣＫ)などのフィードバック情報(ＦＢＩ：FeedBack Information)を伝達する。ここで、前記ＦＦＣＨは、本発明で新しく提案するチャネルであって、比較的短い周期、例えばフレーム(frame)周期に送信される。
(４)ＳＦＣＨ
前記ＳＦＣＨは、比較的長い転送周期にチャネル要請情報及びチャネル品質情報と、ＡＣＫ/ＮＡＣＫ情報などのフィードバック情報を伝達する。ここで、前記ＳＦＣＨもまた、本発明で新しく提案するチャネルであって、比較的長い周期、例えばスーパーフレーム(super frame)周期に送信される。
(５)ＤＴＣＨ
前記ＤＴＣＨは、特定移動通信端末機のデータを伝達するチャネルである。
(６)ＣＰＣＨ
前記ＣＰＣＨは、前記ＡＣＣＨに似た形態を持つが、前記ＡＣＣＨが制御情報を伝達するのに対し、前記ＣＰＣＨは比較的小さい容量のデータを伝達する点において異なっている。
【００３９】
次に、図７を参照してＭＡＣ階層の動作状態それぞれについて説明する。
第一に、前記アクティブ状態７１１について説明する。前記アクティブ状態７１１は、前記移動通信端末機にトラフィック(traffic)が存在し、また移動通信端末機に順方向及びＤＣＣＨ及びＤＴＣＨが割り当てられている状態を表す。前記アクティブ状態７１１では前記競争状態７１７を除く残りの動作状態、すなわち前記高速接続状態７１３、前記低速接続状態７１５、前記アイドル状態７１９に状態遷移が可能である。まず、前記アクティブ状態７１１でセッション(session)が終了する場合、前記セッション終了によってこれ以上無線資源(radio resource)が要らなくなるため前記アクティブ状態７１１で保持していた専用チャネル、すなわちＤＣＣＨとＤＴＣＨを解除(release)し、前記アイドル状態７１９に状態遷移する。これとは違い、前記アクティブ状態７１１において実際セッションは終了されなかったがデータのバスト特性(burst property)のためあらかじめ設定された時間以上送信及び受信するデータが存在しない場合、該当移動通信端末機が保証を受けるサービス品質(ＱｏＳ：Quality of Service)によって、あるいは、該当移動通信端末機がサービスを受けているデータのトラフィッククラス(traffic class)によって前記高速接続状態７１３あるいは前記低速接続状態７１５に状態遷移する。前記アクティブ状態７１１から前記サービス品質あるいはトラフィッククラスによって前記高速接続状態７１３あるいは前記低速接続状態７１５から状態遷移をできるが、ここでは、前記トラフィッククラスによって前記アクティブ状態７１１から前記高速接続状態７１３あるいは低速接続状態７１５に状態遷移すると仮定する。
【００４０】
例えば、前記ＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムにおいて支援されるトラフィッククラス(traffic class)が、対話型クラス(Conversational class)と、ストリーミングクラス(Streaming Class)と、相互作用クラス(Interactive Class)及びバックグラウンドクラス(Background class)の４のクラスに分類されると仮定する。ここで、前記Conversational classは動映像のようなリアルタイム大容量高速データに割り当てられるクラスであり、Streaming ClassはＶＯＤ(Video on Demand)のようなデータに割り当てられるクラスであり、Interactive Classはウェブ(ＷＥＢ)サービスのようなデータに割り当てられるクラスであり、Background classは最下位クラスであって前記トラフィッククラスのうち最も優先順位が低い。この場合、前記移動通信端末機がアクティブ状態７１１で前記Streaming Classのサービスを受けている間にデータが中断されたら、すなわち送信及び受信するデータが存在しないなら、前記アクティブ状態７１１で前記高速接続状態７１３に状態遷移する。前記高速接続状態７１３は後述されるものの、前記アクティブ状態７１１への状態遷移が速いため、トラフィッククラス及びサービス品質に相応する動作を行うことができる。そして、前記移動通信端末機がアクティブ状態７１１でInteractive Classのサービスを受けている間にデータが中断されたら、すなわち送信及び受信するデータが存在しないなら、前記アクティブ状態７１１から前記低速接続状態７１５に状態遷移する。前記低速接続状態７１５は後述されるものの、前記高速接続状態７１３に比べては前記アクティブ状態７１１への状態遷移は遅いが比較的に前記アクティブ状態７１１への状態遷移は速いため、トラフィッククラス及びサービス品質に相応する動作を行うことができる。
【００４１】
一方、前記アクティブ状態７１１から他の動作状態に遷移されることによって前記アクティブ状態７１１で保持していた論理チャネル、すなわち前記ＤＣＣＨとＤＴＣＨと、これらＤＣＣＨとＤＴＣＨを除く他の論理チャネルもまた解除されるし、前記アクティブ状態７１１及びその他の動作状態におけるチャネル保持及び解除状態については詳細に後述するため、ここではその詳細な説明は省略するものとする。
【００４２】
第二に、前記高速接続状態７１３について説明する。
前記高速接続状態７１３に存在する移動通信端末機は逆方向制御チャネルであって、ＦＦＣＨが割り当てられる。該ＦＦＣＨは、上述したように比較的短い周期、すなわち毎フレームごとに割り当てられるチャネルであって、フィードバック情報の量によってその大きさが異なることがあるが、前記ＭＡＣ階層のオーバーヘッド(overhead)を最小化するために最小限の無線資源だけを使用することとする。前記高速接続状態７１３に存在する移動通信端末機は前記アクティブ状態７１１に状態遷移する必要が発生すると、すなわち送信する信号が発生すると、前記ＦＦＣＨを使用して速かに逆方向トラフィックチャネルを要求する。前記高速接続状態７１３における逆方向トラフィックチャネル要求は、非競争(contention free)を基盤とし、前記ＦＦＣＨの送信周期がフレーム単位であるがために高速に前記アクティブ状態７１１に状態遷移することが可能である。例えば、前記１フレームが１ｍｓｅｃである場合、前記ＦＦＣＨは、１ｍｓｅｃ周期に送信されるため逆方向データチャネルが割り当てられるのにかかる時間は、伝播遅延(propagation delay)及び処理時間(processing time)をも考慮するとしても数ｍｓｅｃ以内で決定される。前記ＦＦＣＨが割り当てられる時間は、下記の数式１で示される。
【００４３】
（数１）
FFCH周期＋ＴBS_Scheduling_Process＋順方向SCCH受信時間
【００４４】
また、前記高速接続状態７１３に存在する移動通信端末機は電力消耗を最小化するために全ての順方向ＳＣＣＨをモニタリング(monitoring)せずにセッションの特性に基づいて、あるいは、ＱｏＳに基づいて特定ＳＣＣＨだけをモニタリングするスロットモード(slotted mode)を支援する。
【００４５】
第三に、前記低速接続状態７１５について説明する。
前記低速接続状態７１５に存在する移動通信端末機は、逆方向制御チャネルとしてＳＦＣＨが割り当てられる。該ＳＦＣＨは、前記ＦＦＣＨに比べては比較的長い周期、すなわち毎スーパーフレームごとに割り当てられるチャネルであって、フィードバック情報の量にってその大きさが異なることがあるが、前記ＦＦＣＨと同様に、前記ＭＡＣ階層のオーバーヘッドを最小化するために最小限の無線資源だけを使用することとする。前記低速接続状態７１５に存在する移動通信端末機は、前記アクティブ状態７１１に状態遷移する必要が発生すると、すなわち逆方向データが発生すると前記ＳＦＣＨを用いて逆方向データチャネルを要求する。前記低速接続状態７１５での逆方向データチャネル要求もまた非競争を基盤とし、前記ＳＦＣＨの送信周期がスーパーフレーム単位であるために前記ＦＦＣＨを使用する場合に比べて比較的低速に前記アクティブ状態７１１に状態遷移することが可能である。例えば、前記１スーパーフレームが１０本のフレームから構成され、前記１フレームが１ｍｓｅｃである場合、前記ＳＦＣＨは１０ｍｓｅｃ周期に送信されるので逆方向データチャネルが割り当てられるのにかかる時間は２０ｍｓｅｃを越えない。前記ＳＦＣＨが割り当てられる時間は、下記の数式２で示される。
【００４６】
（数２）
SFCH周期＋ＴBS_Scheduling_Process＋順方向SCCH受信時間
【００４７】
また、前記低速接続状態７１５に存在する移動通信端末機もまた、電力消耗を最小化するために全ての順方向ＳＣＣＨをモニタリングせずにセッションの特性に基づいて、あるいは、ＱｏＳに基づいて特定ＳＣＣＨだけをモニタリングするスロットモードを支援する。
【００４８】
第四に、前記競争状態７１７について説明する。
前記競争状態７１７に存在する移動通信端末機は、ＭＡＣ階層においてＡＣＣＨを使ってランダム接続(random access)手続きを行うようになり、前記ランダム接続手続きに対する応答をＡＧＣＨを介して受け取る。前記競争状態７１７に存在する移動通信端末機は、競争(contention)基盤にランダム接続を行うため、基地局の無線資源状態及び他の移動通信端末機の接続状態などを考慮してアクティブ状態７１１に状態遷移するのが可能である。したがって、前記競争状態７１７からアクティブ状態７１１に遷移するのにかかる時間は状況によってランダムに変わる。
【００４９】
第五に、前記アイドル状態７１９について説明する。
前記アイドル状態７１９に存在する移動通信端末機は、順方向及び逆方向とも専用チャネル、すなわちＤＣＣＨとＤＴＣＨが割り当てられる。前記アイドル状態７１９に存在する移動通信端末機は転送するデータが発生する場合、前記競争状態７１７に状態遷移し、続いて前記競争状態７１７からランダム接続手続きにしたがって前記アクティブ状態７１１に状態遷移する。結果として、前記アイドル状態７１９から前記アクティブ状態７１１への状態遷移は競争基盤の状態遷移であるがために非競争基盤の状態遷移に比べて状態遷移にかかる時間が延びる。
【００５０】
図１０は、図７のＭＡＣ動作状態に応じて割当可能な論理チャネルを概略的に示すテーブルである。図１０には前記アクティブ状態７１１、高速接続状態７１３、低速接続状態７１５、競争状態７１７、及びアイドル状態７１９それぞれにおいて割当可能な論理チャネルが示されている。これらの各動作状態において割当可能な論理チャネルについて説明すると、下記のようである。
【００５１】
第一に、前記アクティブ状態７１１では順方向論理チャネルとしてＤＴＣＨ、ＳＴＣＨ、ＤＣＣＨ、ＳＣＣＨ、ＰＣＣＨ、ＢＣＣＨが割当可能であり、逆方向論理チャネルとしてＤＴＣＨ、ＤＣＣＨが割当可能である。第二に、前記高速接続状態７１３では順方向論理チャネルとしてＳＴＣＨ、ＳＣＣＨ、ＰＣＣＨ、ＢＣＣＨが割当可能であり、逆方向論理チャネルとしてＦＦＣＨとＣＰＣＨが割当可能である。第三に、前記低速接続状態７１５では順方向論理チャネルとしてＳＴＣＨ、ＳＣＣＨ、ＰＣＣＨ、ＢＣＣＨが割当可能であり、逆方向論理チャネルとしてＳＦＣＨとＣＰＣＨが割当可能である。第四に、競争状態７１７では順方向論理チャネルとしてＡＧＣＨとＢＣＣＨが割当可能であり、逆方向論理チャネルとしてＡＣＣＨが割当可能である。第五に、 アイドル状態７１９では順方向論理チャネルとしてＰＣＣＨとＢＣＣＨが割当可能であり、逆方向論理チャネルは割当不可能である。図１０に示すように、前記アクティブ状態７１１では順方向及び逆方向専用制御チャネルとトラフィックチャネルとも割り当てられている状態であり、前記高速接続状態７１３及び低速接続状態７１５では実際データが転送されない状態であるため、順方向及び逆方向専用制御チャネルのみ割り当てられているが、転送するデータが発生すると前述したＦＦＣＨ及びＳＦＣＨを用いて前記アクティブ状態７１１に状態遷移する。
【００５２】
一方、前述したように、前記高速接続状態７１３及び低速接続状態７１５から前記アクティブ状態７１１に状態遷移するためには非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程が必要となる。次に、この非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を図１１を参照して説明する。
【００５３】
図１１は、図７のＭＡＣ階層動作状態において非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を示す順序図である。図１１を参照すれば、まず、１１１１段階で前記ＭＡＣ階層はアイドル状態７１９に存在しており、１１１３段階において送信するデータが発生するとランダム接続を行い、１１１５段階に進む。この１１１５段階で前記ＭＡＣ階層は前記ランダム接続により前記アイドル状態７１９から競争状態７１７に状態遷移し、前記競争状態７１７でランダム接続を行ってアクティブ状態７１１に状態遷移し、１１１７段階に進む。この１１１７段階において、前記ＭＡＣ階層は前記アクティブ状態７１１に存在しており、あらかじめ設定された時間の間に送信するデータが存在しなければ該当移動通信端末機のＱｏＳ及びトラフィッククラスなどを考慮して高速接続状態７１３あるいは低速接続状態７１５に状態遷移し、１１１９段階に進む。この１１１９段階において前記ＭＡＣ階層は周期的にＳＣＣＨをモニタリングし、１１２１段階に進む。ここで、前記ＳＣＣＨをモニタリングする動作は、前述したように、移動通信端末機の電力消耗を最小化するために全ての順方向ＳＣＣＨをモニタリングするのではなく、セッションの特性あるいはＱｏＳに基づいて特定ＳＣＣＨだけをモニタリングするスロットモード(slotted mode)で動作する。
【００５４】
前記１１２１段階で前記ＭＡＣ階層はデータが発生するか否か検査する。この結果、前記データが発生しなかった場合は、前記ＭＡＣ階層は１１１９段階に戻る。仮に、前記検査の結果、前記データが発生した場合、前記ＭＡＣ階層は１１２３段階に進む。ここで、前記データが発生した場合を、例えば前記移動通信端末機の自分のキュー(queue)に貯蔵されているデータの量が、あらかじめ設定したデータ量以上になった場合と仮定する。すなわち、実際にデータが発生したとしても前記移動通信端末機のキューに貯蔵されている量が前記設定データ量未満だと、前記ＭＡＣ階層は周期的にＳＣＣＨをモニタリングする動作を行う間に前記移動通信端末機のキューに貯蔵されているデータの量が前記設定データ量以上になる場合に限って前記１１２３段階に進むのである。また、前記設定データ量はＱｏＳに基づいてあるいはトラフィッククラスに基づいて最小セッション設定時に決定され、アクティブ状態７１１ではシグナルリング(inband signalling)により可変的に調節可能であることは言うまでもない。前記１１２３段階で前記ＭＡＣ階層はフィードバックチャネルを介して、すなわち前記ＭＡＣ階層が前記高速接続状態７１３に存在する場合にはＦＦＣＨを介して、前記ＭＡＣ階層が前記低速接続状態７１５に存在する場合にはＳＦＣＨを介して逆方向チャネルを要請し、１１２５に進む。
【００５５】
この１１２５段階において、前記ＭＡＣ階層は、前記逆方向チャネル要請を行った後前記ＳＣＣＨをモニタリングし、１１２７段階に進む。この１１２７段階で前記ＭＡＣ階層は、前記ＳＣＣＨモニタリングの結果、前記逆方向チャネル要請に対する逆方向チャネルが割り当てられたか否か検査する。この検査の結果、前記逆方向チャネルが割り当てられなかった場合、前記ＭＡＣ階層は前記１１２５段階に戻り、前記逆方向チャネルが割り当てられた場合、前記ＭＡＣ階層は１１２９段階に進む。この１１２９段階において前記ＭＡＣ階層は、前記高速接続状態７１３あるいは低速接続状態７１５からアクティブ状態７１１に状態遷移し、１１３１段階に進む。前記１１３１段階において前記ＭＡＣ階層は前記アクティブ状態７１１に存在する間に送信するデータが設定時間以上存在しないと、再び専用チャネル、すなわちＤＣＣＨとＤＴＣＨなどを解除し、前記１１１７段階に戻る。
【００５６】
図１２は、図１１に示した高速接続状態７１３での非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を示す順序図である。図１２を参照すれば、まず、１２１１段階でＭＡＣ階層は高速接続状態７１３に存在しているので、１２１３段階から周期的にＦＦＣＨを送信し、１２１５段階に進む。前記ＦＦＣＨは、前述したように、比較的速い周期、すなわちフレーム周期で送信される。前記ＦＦＣＨが送信される周期をフレーム周期と仮定したが、前記ＦＦＣＨが送信される周期はシステムにおいてあらかじめ設定した設定値に設定してもよく、ＱｏＳに基づいてあるいはトラフィッククラスに基づいて可変的に設定しても良いことは勿論のことである。ここで、前記１２１３段階を具体的に説明すれば、次のようである。
【００５７】
まず、前記ＭＡＣ階層は前記高速接続状態７１３に存在しているため、１２１３−１段階においてデータが発生するか検査する。この検査の結果、前記データが発生した場合前記ＭＡＣ階層は１２１３−２段階に進む。ここで、前記データが発生した場合を、図１１で説明したように、例えば前記移動通信端末機の自分のキューに貯蔵されているデータの量があらかじめ設定したデータ量以上になった場合と仮定する。すなわち、実際にデータが発生したとしても前記移動通信端末機のキューに貯蔵されている量が前記設定データ量未満だとデータが発生しなかったと判断することとする。前記１２１３−２段階で前記ＭＡＣ階層は前記発生したデータの量とチャネル品質情報などを含めて基地局に逆方向チャネル要請を送信し、前記１２１５段階に進む。ここで、前記逆方向チャネル要請は、前記ＦＦＣＨを介して送信されるのである。一方、前記１２１３−１段階での検査の結果、前記データが発生しなかった場合前記ＭＡＣ階層は１２１３−３段階に進む。前記１２１３−３段階で前記ＭＡＣ階層はフィードバック情報、例えばＡＣＫ/ＮＡＣＫ情報などを含むフィードバック情報を送信し、前記１２１５段階に進む。ここで、前記フィードバック情報もまた、前記ＦＦＣＨを介して送信されるのである。
【００５８】
前記１２１５段階において前記ＭＡＣ階層は前記ＦＦＣＨを送信した後ＳＣＣＨをモニタリングし、１２１７段階に進む。前記１２１７段階において前記ＭＡＣ階層は、前記ＳＣＣＨモニタリングの結果、逆方向チャネルが割り当てられたか検査する。この検査の結果、前記逆方向チャネルが割り当てられなかった場合、前記ＭＡＣ階層は前記１２１５段階に戻り、前記逆方向チャネルが割り当てられた場合は前記ＭＡＣ階層は１２１９段階に進む。このとき、前記逆方向チャネル割当に対する基地局動作は後述する。前記１２１９段階において前記ＭＡＣ階層は前記高速接続状態７１３からアクティブ状態７１１に状態遷移し、１２２１段階に進む。前記１２２１段階において前記ＭＡＣ階層は前記アクティブ状態７１１に存在する間に送信するデータが設定時間以上存在しないと再び専用チャネル、すなわちＤＴＣＨとＤＣＣＨを解除し、前記１２１３段階に戻る。
【００５９】
図１３は、図１１の低速接続状態７１５での非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を示す順序図である。図１３を参照すれば、まず、１３１１段階においてＭＡＣ階層は低速接続状態７１５に存在しているので、１３１３段階で周期的にＳＣＣＨをモニタリングし、１３１５段階に進む。この１３１５段階において前記ＭＡＣ階層はＳＦＣＨを送信する。前記ＳＦＣＨは、前述したように、前記ＦＦＣＨに比べては比較的遅い周期、すなわちスーパーフレーム周期で送信される。前記ＳＦＣＨが送信される周期をスーパーフレーム周期と仮定したが、前記ＳＦＣＨが送信される周期はシステムにおいてあらかじめ設定した設定値に設定してもよく、ＱｏＳに基づいてあるいはトラフィッククラスに基づいて可変的に設定してもいいことは勿論のことである。この１３１５段階を具体的に説明すれば次のようである。
【００６０】
まず、前記ＭＡＣ階層は前記低速接続状態７１５に存在しているため、１３１５−１段階でデータが発生するか検査する。この検査の結果、前記データが発生した場合前記ＭＡＣ階層は１３１５−２段階に進む。ここで、前記データが発生した場合を、図１１で説明したように、例えば前記移動通信端末機の自分のキューに貯蔵されているデータの量があらかじめ設定したデータ量以上になった場合と仮定する。すなわち、実際にデータが発生したとしても前記移動通信端末機のキューに貯蔵されている量が前記設定データ量未満であればデータが発生しなかったと判断することとする。前記１３１５−２段階において前記ＭＡＣ階層は、基地局に逆方向チャネル要請を送信し、前記１３１７段階に進む。ここで、前記逆方向チャネル要請は、前記ＳＦＣＨを介して送信され、前記逆方向チャネル要請を表す１ビット(bit)のチャネル要請(ＣＲ：Channel Request)ビットを“１”に設定して送信する。ここで、前記ＣＲビットは、逆方向チャネル要請が存在するか否かを表すビットであり、前記ＣＲビットが“１”の値を持つと逆方向チャネル要請が存在するのを意味し、前記ＣＲビットが“０”の値を持つと逆方向チャネル要請が存在しないのを意味する。このように前記ＳＦＣＨにＣＲビットのみ挿入されるようにする理由は、前記ＳＦＣＨの送信によるＭＡＣ階層のオーバーヘッドを最小化するためである。一方、前記１３１５−１段階での検査の結果、前記データが発生しなかった場合前記ＭＡＣ階層は１３１５−３段階に進む。この１３１５−３段階で前記ＭＡＣ階層は前記ＣＲビットを“０”に設定しＳＦＣＨを送信し、１３１７段階に進む。
【００６１】
前記１３１７段階で前記ＭＡＣ階層は前記ＳＦＣＨを送信した後ＳＣＣＨをモニタリングし、１３１９段階に進む。この１３１９段階で前記ＭＡＣ階層は前記ＳＣＣＨモニタリングの結果、逆方向チャネルが割り当てられたか検査する。前記検査の結果、前記逆方向チャネルが割り当てられなかった場合、前記ＭＡＣ階層は前記１３１７段階に戻り、前記逆方向チャネルが割り当てられた場合前記ＭＡＣ階層は１３２１段階に進む。このとき前記逆方向チャネル割当に対する基地局動作は後述されるので、ここではその詳細な説明を省略するものとする。前記１３２１段階で前記ＭＡＣ階層は前記低速接続状態７１５からアクティブ状態７１１に状態遷移し、１３２３段階に進む。前記１３２３段階で前記ＭＡＣ階層は前記アクティブ状態７１１に存在する中に送信するデータが設定時間以上存在しないと、再び専用チャネル、すなわちＤＴＣＨとＤＣＣＨを解除し、前記１３１５段階に戻る。
【００６２】
図１４は、本発明の実施例による基地局のチャネル割当に基づくスケジューリング情報送信を概略的に示す図である。特に、図１４には前記基地局から逆方向チャネル割当に基づくスケジューリング(scheduling)情報を送信するＳＣＣＨフレーム構造が示されている。図１４に示すように、‘NUMBER OF DL-SCHEDULING ELEMENTS’は、前記基地局においてスケジューリングする順方向スケジューリングエレメントの個数を表し、‘ALLOCATIO START TIME’は順方向チャネルを割り当て始めた時間を表す。そして、‘CONNECTION IDENTIFIER’は、実際に前記順方向チャネルを割り当てる移動通信端末機の連結識別子を表し、‘CHANNEL TYPE’は、割り当てられる順方向チャネルのチャネルタイプを表し、‘USAGE’は、前記割り当てられる順方向チャネルの用途を表し、‘OFFSET’は、前記割り当てられる順方向チャネルのオフセット情報を表す。このように、CONNECTION IDENTIFIER、CHANNEL TYPE、USAGE、及びOFFSETが一つの順方向情報エレメントを構成し、このような方式にて割当可能なＮ個の順方向チャネルに対する順方向情報エレメントが構成される。
【００６３】
また、‘NUMBER OF UL-SCHEDULING ELEMENTS’は、前記基地局においてスケジューリングする逆方向スケジューリングエレメントの個数を表し、‘ALLOCATIO START TIME’は逆方向チャネルを割り当て始めた時間を表す。そして、‘CONNECTION IDENTIFIER’は、実際に逆方向チャネルを割り当てる移動通信端末機の連結識別子を表し、‘CHANNEL TYPE’は、割り当てられる逆方向チャネルのチャネルタイプを表し、‘USAGE’は前記割り当てられる逆方向チャネルの用途を表し、‘OFFSET’は前記割り当てられる逆方向チャネルのオフセット情報を表す。これらCONNECTION IDENTIFIER、CHANNEL TYPE、USAGE、及びOFFSETが一つの逆方向情報エレメントを構成し、このような方式にて割当可能なＮ個の逆方向チャネルに対する逆方向情報エレメントが構成される。
【００６４】
一方、前記ＳＣＣＨが転送される周期は、基地局においてスケジューリングする最小時間単位によって決定されるが、通常、フレーム単位で決定される。そして、図１４には示さなかったが、前記基地局は前記高速接続状態７１３に存在する移動通信端末機に対してはＦＦＣＨを割り当て、低速接続状態７１５に存在する移動通信端末機に対してはＳＦＣＨを割り当てる。前記ＦＦＣＨは前述の如くフレーム単位に転送されるチャネルであるため、基地局は毎フレーム単位に逆方向チャネルに対するスケジューリングのさい前記高速接続状態７１３に存在する移動通信端末機に公正スケジューリング(fair scheduling)方式によりＦＦＣＨを割り当てる。これとは違い、前記ＳＦＣＨは前述したようにスーパーフレーム単位で転送されるチャネルであるため、基地局は前記スーパーフレームを構成する多数のフレームのうち前記移動通信端末機グループ別に定められたフレームを選択して前記低速接続状態７１５に存在する移動通信端末機にＳＦＣＨを割り当てる。こういう方式で基地局が順方向ＳＣＣＨを介してスケジューリング情報を転送した後、移動通信端末機がＦＦＣＨ及びＳＦＣＨを介して逆方向チャネル要請を行う場合、前記基地局は前記逆方向チャネル要請を考慮して次のスケジューリング動作で逆方向チャネル割当をスケジューリングする。
【００６５】
以上、本発明の詳細な説明では具体的な実施例を上げて説明したが、本発明の範囲を外れない限度内で様々な変形が可能であることはもちろんである。したがって、本発明の範囲は説明された実施例によって定められず、特許請求の範囲及びその特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】一般の２世代移動通信システムにおいてＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図。
【図２】一般の３世代移動通信システムにおいてＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図。
【図３】現在論議中の４世代移動通信システムのＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図。
【図４】直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムの物理チャネル構造を概略的に示す図。
【図５】直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムの論理チャネル構造を概略的に示す図。
【図６】直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムのフレーム構造を概略的に示す図。
【図７】本発明の実施例による直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムにおいてＭＡＣ階層から支援する動作状態を概略的に示す図。
【図８】直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムの順方向論理チャネルの種類及び役割を示すテーブル。
【図９】直交周波数分割多重方式を使用する移動通信システムの逆方向論理チャネルの種類及び役割を示すテーブル。
【図１０】図７のＭＡＣ動作状態に相応して割当可能な論理チャネルを概略的に示すテーブル。
【図１１】図７のＭＡＣ階層動作状態において非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を示す順序図。
【図１２】図１１の高速接続状態７１３における非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を示す順序図。
【図１３】図１１の低速接続状態７１５における非競争基盤の逆方向チャネル獲得過程を示す順序図。
【図１４】本発明の実施例による基地局のチャネル割当に応じたスケジューリング情報送信を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００６７】
７１１・・・アクティブ状態、７１３・・・高速接続状態、７１５・・・低速接続状態、７１７・・・競争状態、７１９・・・アイドル状態。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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