JPH06502973A - 通信システムにおけるページング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 通信システムにおけるベージング方法および装置発明の分野 本発明は、一般に無！を話システムに関し、さらに詳しくは、通信リンクを確立 するため加入皆にベージングを行なう無線電話システムに関する。

発明の背景 多くのセルラ分野では、携帯装置や移動装置などの加入者装置のバッテリ寿命は 主な課題である。Ｇ　Ｓ　Ｍ（ＧｒｏｕｐＳｐｅｃｉａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ）デジ タル・セルラ・システムなどのセルラ・システムでは、「不連続受信（ｄｉｓｃ ｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｅｃｅｉｖｅ）Ｊ　（Ｄ　ＲＸ　）機能に対応しているも のもあるが、この機能により、ページ、すなわち加入者装置に対する呼は個別の グループに均等に分割され、一定の間隔で空中に放送される。この方式により、 ページが放送されていない場合には、現在使用中でない移動装置を「スリーブ（ ｓｌｅｅｐ）Ｊ状態にすることができる。ページを分割するグループの数が多け れば多いほど、移動装置に宛てられたページを調べるためにウェイタ（ａｗａｋ ｅ）する必要があるまで移動装置がスリーブできる期間も長くなる。しかし、こ の方式は、ベージング・グループの最大数（最大バッテリ節電に相当する）によ り、−システムのページング応答時間に発生する遅延時間が最大になるという点 で、限定される。同様に、最小システム応答遅延が発生する構成も、待機時（ｓ ｔａｎｄｂｙ）のバッテリ消費レベルが最大となる。

従って、バッテリ消費とシステム応答遅延という相対する制約の間で妥協する無 線電話装置が必要とされている。

発明の概要 通信システムにおける固定基地局は、通信リンクを確立するため複数の加入者に 対して周期的かつ個別にベージングを行なう。この固定基地局は、少なくとも第 １および第２時間スロットを含む複数の反復的な時間スロットを与え、少なくと も一つのベージング信号と、それに関連するページング信号統計とを発生し、前 記一つのベージング信号を前記第１および第２時間スロットの一つに割り当てる 。固定基地局はこの割当に応答して、この一つのベージング信号を少なくとも一 つの加入者に送信し、この送信と発生とに基づいて、該割当を変更する。

図面の簡単な説明 １１図は、本発明を利用できるＴＤＭＡ無線電話システムを示す。

第２図は、固定基地局のブロフク図を示す。

第３図は、ＧＳＭ　ＴＤＭＡフレームを示す。

第４図は、マルチフレームからなるＧＳＭ　ＴＤＭＡフレーム群を示す。

第５図は、本発明によるベージング・グループとＤＲＸ指数（ＤＲＸ　ｆａｃｔ ｏｒｓ）との関係を示す。

第６図は、本発明によるさまざまなりＲＸ指数群に対する負荷と負荷誘導待ち遅 延（ｌｏａｄ　１ｎｄｕｃｅｄ　ｑｕｅｕｉｎｇｄｅｌａｙ）との関係を示す。

第７図は、本発明によるさまざまなりＲＸ指数の間の一般的なヒステリシスを示 す。

第８図は、本発明によるヒステリシスを実行するため固定基地局が行なう段階の フロー図を示す。

好適な実施例の詳細な説明 第１図は、本発明によるＴＤＭＡ無線電話システムを示す。好適な実施例では、 このシステムはＧＳＭ汎欧州デジタル・セルラ・システム（Ｇｒｏｕｐｅ　５ｐ ｅｃｉａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　ＰａｎＥｕｒｏｐｅａｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅ１ ｌｕｌａｒ　Ｓｙｓｔｅｍ）であるが、本発明は不連続送信／受信に対応する任 意のシステムに適用できる。ＧＳＭシステムは複数のセル１０５がらなり、これ らのセルはまとまってページング区域１００を形成する。

ベージング区域１００における各セル１０５は、その境界内に配置された基地局 １１５を有し、この基地局は移動装置１２０と通信するために用いられる。各基 地局１１５はスイッチ１１０を介して別の基地局に結合され、このスイッチ１１ ０は好適な実施例ではモトローラ社製ＥＭＸ２５００Ｅである。一般にこのスイ ッチは、公衆電話回線網（ＰＳＴＮ）１２５に接続される。一般に、本システム の動作は次の通りである。移動装置１２０はベージング区域１００に入り、この 区域はセル１０５に分割されている。

移動装置１２０は、特定の基地局１１５を介してスイッチ１１０に登録し、移動 装置はこの基地局のセル１０５内にある。このとき移動装置１２０は、基地局１ １５が位置している特定のベージング区域１００に登録されることになる。陸上 ／移動装置間呼出の場合、ページング区域１００内の各セル１０５はページを移 動装置１２０に送信する。

移動装置１２０がまだベージング区域１００内にいる場合、この装置が位置して いるセル１０５の基地局１１５に応答を返送する。対応する基地局１１５は、移 動装置１２０が応答したスイッチに返送し、陸上／移動装置間呼出が確立される 。

第２図は、基地局１０５の内部構造を示す。一般的なインタフェース２００は、 好適な実施例ではモトローラ社製ＭＣ６８０３０であるプロセッサに結合される 。一般的なメモリ２１０はプロセッサ２０５に結合され、ルックアップ・テーブ ル、アルゴリズムなどを保存するために利用される。プロセッサ２０５は、ＲＦ 環境に対してインタフェースを提供する送信機／受信機２２０に結合される。一 般に、ページ要求はこのインタフェース２００によって受信され、プロセッサに 送られて、処理される。処理後、この要求は送信機／受信機２２０に送られ、空 中で移動装置１２０に送信される。

第３図は、ＧＳＭ勧告５．０２．バージョン３．４．１゜１９９０年１月におい て定義されているＧＳＭ　ＴＤＭＡフレーム３００を示す。反復的なＴＤＭＡフ レーム３００はトラヒックおよび制御データを含み、異なる周波数の搬送波上で 基地局１１５から移動装置に対して送出される。

好適な実施例では、各ＴＤＭＡフレーム３００は４．６２ミリ秒であり、８つの 時間スロット３０５からなる。各時間スロット３０５は約５７７マイクロ秒であ り、トラヒックまたは制御データを含む。少なくとも一つの搬送波の各ＴＤＭＡ フレーム３００の時間スロット０は、制御データ用に確保されているのが一般的 である。第４図は、ＧＳＭ勧告５．０２．バージョン３．４．１．１９９０年１ 月に定義されているマルチフレーム４００を示している。マルチフレーム４００ は約２３５．３８ミリ秒であり、５１個のＴＤＭＡフレーム３００からなり、制 御データを含む。

好適な実施例では、本発明によるベージング情報を含んでいるのはこのマルチフ レームである。

第５図は一連のマルチフレーム５００を示し、これらのマルチフレーム５００は 好適な実施例では本発明により３一つのベージング・グループ５２０を含んでい る。各ベージング、グループ５２０は、４人までの個別加入者１２０に対するペ ージを含んでおり、そのため各マルチフレーム４００で１２人までの個別加入者 にベージングすることができる。マルチフレーム列５００は、各マルチフレーム 毎に送出される３つのベージング・グループを示している。移動装置１２０は不 連続受信に対応しており、この不連続受信ニツイテはＧＳＭ勧告４．０８．／＜ −ジョン３，９．０゜１９９０年７月およびＧＳＭ勧告５．０２．バージョン３ ゜４．１．１９９０年１月によって定義されている。不連続受信中に、ベージン グ・グループが受信されないと、移動装置１２０は「スリーブ（ｓｌｅｅｐ）Ｊ 状態になる。移動装置１２０が特定のベージング区域に入ると、全システムが行 なう登録処理の一部では、基地局１１５は「ウェイクアップ（ｗａｋｅ　ｕｐ） Ｊ　Ｌ、ページを処理する回数を移動装置１２０に通知する。ｒＤＲＸ指数（Ｄ ＲＸ　ｆａｃｔｏｒ）Ｊという用語は、ベージング・グループ５２０の反復を説 明するために採用されている。例えば、マルチフレーム列５００がＤＲＸ指数＝ ０を表し、そのため、基地局１１５が移動装置１２０にベージングを行なうと、 移動装置１２０はマルチフレーム毎にウェイクアップし、３つのベージング・グ ループ５２０のすべてに現われるページを処理する。つまり、移動装置はマルチ フレーム４００毎に処理を行ない、バッテリ・エネルギを消費していることにな る。マルチフレーム列５０５は、ＤＲＸ指数指数全２し、言い換えると、移動装 置１２０は１マルチフレームおきにウェイクアップして、３つのページング・グ ループ５２０の一つに現われるページを処理する。同様に、マルチフレーム列５ １０はＤＲＸ指数＝４を表し、移動装置１２０は４マルチフレームおきにウェイ クアップして、３つのページング・グループ５２０の一つに現われるページを処 理する。ＤＲＸ指数が高いと移動装置のスリーブは長くなり、ＤＲＸ指数が低い とスリーブは短くなることが明らかである。つまり、ＤＲＸ指数が高ければ高い ほど、移動装置がページング・グループ３２０を処理するために必要な処理は少 なくなり、従って、バッテリ節電も大きくなる。好適な実施例では、システムは 、最大９までのＤＲＸ指数を有する。

システムは移動装置１２０において不連続受信に対応しており、かつ、第５図で 説明したＤＲＸ指数を有しているが、負荷誘導待ち遅延（ｌｏａｄ　１ｎｄｕｃ ｅｄ　ｑｕｅｕｉｎｇ　ｄｅ！ａｙ）を備えていない。例えば、マルチフレーム 列５００はＤＲＸ指数＝Ｏを表し、そのため移動装置はフレーム４００毎にペー ジを処理する。好適な実施例では、あるページング区域１００内で約ｇｏ、ｏｏ ｏないし１００，０００人の加入者に対応するためには、３つのマルチフレーム （このすべてにおいて３６までのページ）が必要である。利用時間が高いと、シ ステムが行なわなければならないページの数は高くなる。２または３などＤＲＸ 指数が低い場合、高いページング負荷に対応するためページング・グループ５２ ０は十分に送出され、そのため負荷誘導待ち遅延を所望の制限内に抑えることが できる。しかし、高いＤＲＸ指数は頻繁に送出されず、従って、最繁時負荷状態 では過度の遅延を発生する。

第６図は、さまざまなりＲＸ指数群に対する遅延とベージング負荷との関係を示 す。この図かられかるように、ＤＲＸ指数が低いと、ページング・グループ５２ ０はより頻繁に送出され、ベージング要求待ち行列内のページを最小限に抑え、 送信遅延を最小限にしている。ＤＲＸ指数が高くなると、移動装置はそれほど頻 繁に処理しなくなり、ベージング要求待ち行列が蓄積し、その結果、送信遅延が 大きくなる。異なるＤＲＸ指数について示す曲線は、適切な遅延時間内で最大約 ２０ベージ／秒を処理できるが、ベージング負荷が増加するにつれて、ＤＲＸ指 数が高いとベージング要求待ち時間が増加して、送信遅延も増加する。

ＤＲＸ指数は、日付、ページング負荷およびページング負荷遅延（これらはそれ ぞれページング信号統計とみなされる）に基づいて変更することができる。第７ 図は、移動装置１２０においてページング負荷と、ページング負荷待ち行列遅延 と、バッテリ節電との間でどのように妥協するかを示す。基地局１１５は、ある 遅延は許されるとみなす。

この例では、許容遅延は２．５秒である。ＤＲＸ指数＝８はバッテリ節電を最大 にするが、−最大約１６ベージ／秒の遅延制限内にある（この例では点「Ａ」） 。これ以上では、システム遅延を制限内に抑えるためＤＲＸ指数はシステムによ って（例えば）ＤＲＸ指数＝４まで低減される。ベージング負荷が約２４ページ ／秒まで増加する（この例では点「Ｂ」）すると、ＤＲＸ指数はシステムによっ てさらに例えば２まで低減される。ベージング負荷がさらに増加すると（例えば 、点ｒＣＪ　）　、マルチフレーム４００毎のページング・グループ５２０の数 を増加するためシステム構成の変更を行なわなければならなくなる。ページング 負荷が低下する（点「Ｄ」）と、システムはＤＲＸ指数を４まで増加して、必要 なページ総数はこのＤＲＸ指数で許容できるようになる。ベージ７秒の数がさら に低下する（点「Ｅ」）と、システムはＤＲＸ指数を４から８に増加することが でき、しかも規定の遅延制限内に留まることができる。この「ヒステリシス」は 、ベージング負荷が増加し始めると繰り返される。

ページング遅延はいくつかの方法で判定することができるが、最も直接的な方法 は、ページが基地局１１５に着信するたびにこれらのページにタイムスタンプを つける方法である。ページが送出されると、タイムスタンプを現在時刻と比較し て、遅延を判定することができる。別の方法は、送出すべき各ページング・グル ープのページング待ち行列の容量（ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｐａｇｉｎｇ　ｑｕｅｕ ｅ）を測定する方法である。

待ち行列の容量をページの遅延推定として用いることもできる。いずれにせよ、 待ち行列容量または遅延時間を過剰遅延の条件として用いる場合、時間期間Ｔ１ において蓄積された全ページと比較して、上限閾値以上（所定の時間差値Ｔｕ以 上の遅延または所定の待ち行列長値Ｑ［、以上の待ち行列容量）のページの割合 は許容パーセント以上に低下すると、所望に制限内に遅延を抑えるなめにＤＲＸ 指数を低下する必要がある。同様に、時間間隔Ｔ２において蓄積された全ページ に比較して、下限閾値（ＴＬおよびＱＬ）以下のページの割合が許容パーセント 以下に低下すると、バッテリ消費を節約するためにＤＲＸ指数を増加できるよう に、下限閾値を設定できる。時間期間Ｔ１はＴ２よりも短くなければならない。

これは、ページング負荷の増加によりＤＲＸ指数を低減するために要する時間は 比較的短く、ページング負荷の低下時にＤＲＸ指数を増加するために要する時間 は比較的長いためである。

第８図は、本発明によるヒステリシスを実行するためにシステムが行なう段階の フロー図である。この処理は８００から開始し、８０３において時間期間Ｔ、お よびＴ２をＯに設定する。次に８０６において、基地局１１５は時間期　−間Ｔ １において閾値ＴＵおよび０６以上の遅延または待ち行列長を有するページの割 合を測定する。また８０９において、基地局１１５は時間期間Ｔ２において閾値 ＴＬおよびＱ、以下の遅延または待ち行列長を有するページの割合を測定する。

次に８１２において、時間期間Ｔ１が終了したがどう　＝か調べられる。時間期 間Ｔ、が終了している場合、８１５において、上限（ＴＵおよびＱ、）以上の被 測定パーセントが低いＤＲＸ指数を必要としているかどうか調べられる。必要と している場合、８２４において、ＤＲＸ指数が現在の構成で最小かどうか調べら れる。最小である場合、Ｔ　はゼロに設定され、基地局１１５はフレーム毎によ り多くのページ・グループを送信するように再構成され、８２７においてＤＲＸ 指数は最大に設定され、処理はブロック８０６から再び開始する。ＤＲＸ指数が 最小でない場合、Ｔ２はゼロに設定され、８３０において基地局１１５はより低 いＤＲＸ指数に進み、再び処理はブロック８０６から開始する。

ブロック８１２，８１５に戻って、時間期間Ｔ１は終了するか、被測定パーセン トがより低いＤＲＸ指数の必要を示していない場合、８１８において基地局１１ ５は時間期間Ｔ２が終了したかどうか調べる。終了している場合、８２１におい て下限閾値（ＴＬおよびＱＬ）以下の被測定パーセントがより高いＤＲＸ指数の 必要を示しているかどうか調べられる。その必要を示していない場合、あるいは 時間期間Ｔ　が終了していない場合、処理はブロック８０６から再び開始する。

下限閾値以下の被測定パーセントがより高いＤＲＸ指数の必要を示している場合 、８３３において基地局１１５はＤＲＸ指数が現在の構成に対して最小であるか どうか調べる。最小でない場合、Ｔ１はゼロに設定され、８３９において基地局 １１５はより高いＤＲＸ指数に進み、処理はブロック８０６において再び開始す る。ＤＲＸ指数が現在の構成に対して最大の場合、８３６においてより最小の構 成（マルチフレーム毎の送信ページ・グループが少ない構成）が存在するかどう か調べられる。存在しない場合、処理はブロック８０６から再び開始する。より 最小の構成が存在する場合、Ｔ１はゼロに設定され、基地局１１５は構成を変更 し、８４２において新たな構成のＤＲＸ指数は最小に設定され、処理は８０６で 再び開始する。

ヒステリシスを行なう際に、基地局１１５は送信遅延。

待ち行列容量およびベージング負荷を絶えず監視し、移動装置１２０はＤＲＸ指 数、またはページを処理するレートをダイナミックに変更する。このように、基 地局１１５は移動装置１２０の効率的なベージングを維持し、しかもこれらの移 動装置のバッテリ寿命を延長する。

第１図 第４図 ５ｍ　マルチフレーム 第５図 時間（秒） 時間（秒） 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．通信システムにおける基地局であって、通信リンクを確立するため複数の加 入者に周期的かつ個別にページングを行なう基地局は： 少なくとも第１および第２時間スロットを含む、複数の反復的な時間スロットを 与える手段； 複数のページング信号およびページング信号統計を発生する手段； 第１ページング信号を前記第１および第２時間スロットの一つに割り当てる手段 ； 前記割り当てる手段に応答して、前記一つのページング信号を加入者に送信する 手段；および 前記送信する手段と前記発生する手段とに結合され、前記ページング信号統計に 基づいて、前記割り当てる手段の前記割当を変更する手段； によって構成されることを特徴とする基地局。
2. ２．外部インタフェースに結合される固定基地局を含む無線電話システムであっ て、前記外部インタフェースはページング要求を固定基地局に周期的に送出して 、前記固定基地局に対して複数の加入者の一つに通信リンクを確立するように要 求する無線電話システムは： 前記固定基地局において、少なくとも第１および第２時間スロットを含む複数の 反復的な時間スロットを与える手段； 前記基地局において、所定の時間差値と所定の閾値とを与える手段； 前記外部インタフェースにおいて、ページング要求を送出する手段； 前記固定基地局において、前記外部インタフェースから前記ページング要求を受 信する手段； 前記固定基地局において、ページング要求を受信する前記手段に応答してページ ング信号を発生する手段；前記固定基地局において、前記発生されたページング 信号を前記第１時間スロットに割り当てる手段；前記固定基地局において、前記 割り当てる手段に応答して、前記ページング信号を前記一つの加入者に送信する 手段； 前記一つの加入者装置において、前記ページング信号の前記送信を肯定応答する 手段； 前記固定基地局において、前記受信する手段がページング要求を受信する時間と 、前記送信する手段が前記一つのページング信号を送信する時間との間の時間差 を判定する手段； 前記判定する手段に応答して、前記受信する手段が受信するページに数に対して 、前記判定された時間差が前記所定の時間差値よりも大きいベージの数を測定す る手段；および 前記固定基地局において、前記測定する手段に応答して、前記測定されたベージ の数が前記所定の閾値よりも大きい場合に、前記発生されたページング信号を前 記第２時間スロットにさらに割り当てる手段； によって構成されることを特徴とする無線電話システム。
3. ３．前記割り当てる手段は、前記ページング信号を前記反復的時間スロットのそ れぞれに割り当てる手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２記 載の無線電話システム。
4. ４．所定の時間差値を与える前記手段は、所定の待ち行列長値を与える手段をさ らに含んで構成されることを特徴とする請求項２記載の無線電話システム。
5. ５．前記受信する手段は、前記少なくとも一つのページング要求に対する待ち行 列を発生する手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項４記載の無 線電話システム。
6. ６．待ち行列を発生する前記手段は、前記待ち行列の長さを判定する手段をさら に含んで構成されることを特徴とする請求項５記載の無線電話システム。
7. ７．前記判定する手段は、前記受信する手段が受信するページ数に対して、前記 の判定された待ち行列長が前記所定の待ち行列長値よりも大きいベージの数を測 定する手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載の無線電話 システム。
8. ８．前記発生されたページング信号を前記第２時間スロットにさらに割り当てる 前記手段は、前記所定の待ち行列長値よりも大きい前記判定された待ち行列長を 有する前記の測定されたページ数が前記所定の閾値より大きい場合に、前記発生 されたページング信号を前記第２時間スロットにさらに割り当てる手段をさらに 含んで構成されることを特徴とする請求項７記載の無線電話システム。
9. ９．通信システムにおいて基地局を含めてページングを行なう方法であって、前 記基地局は通信リンクを確立するため複数の加入者に周期的かつ個別にページン グを行なう方法は： 少なくとも第１および第２時間スロットを含む複数の周期的な時間スロットを与 える段階； 複数のページング信号およびページング信号統計を発生する段階； 第１ページング信号を前記第１および第２時間スロットの一つの割り当てる段階 ； 前記割り当てる段階に応答して、前記一つのページング信号を加入者に送信する 段階；および 前記ページング信号統計に基づいて、前記割り当てる段階の前記割当を変更する 段階； によって構成されることを特徴とするページング方法。
10. １０．無線電話システムにおいて外部インタフェースに結合された固定基地局を 含めてページングを行なう方法であって、前記外部インタフェースはページング 要求を周期的に送出して、複数の加入者に個別にページングを行なうように前記 固定基地局に要求する方法は：少なくとも第１および第２時間スロットを含む複 数の反復的な時間スロットを与える段階； 所定の時間差値および所定の閾値を与える段階；前記外部インタフェースからペ ージング要求を受信する段階； ページング要求を受信する前記段階に応答して、ページング信号を発生する段階 ； 前記発生されたページング信号を前記第１時間スロットに割り当てる段階； 前記割り当てる段階に応答して、前記ページング信号を少なくとも一人の加入者 に送信する段階；前記受信する段階が前記一つのページング要求を受信する時間 と、前記送信する段階が前記一つのページング信号を送信する時間との間の時間 差を判定する段階；前記判定する段階に応答して、前記受信する段階が受信する ページ数に対して、前記判定された時間差が前記所定の差値よりも大きいページ の数を測定する段階；および前記測定する段階に応答して、前記測定されたペー ジ数が前記所定の閾値よりも大きい場合に、前記発生されたページング信号を前 記第２時間スロットにさらに割り当てる段階； によって構成されることを特徴とするページング方法。