JP2005530425A - アップリンク・スケジューリングを可能にする2しきい値アップリンク・レート制御 - Google Patents

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Abstract

無線通信ネットワークは、複数の端末と、無線ダウンリンク上で前記複数の端末の各々にデータを送信し、無線アップリンク上で前記複数の端末の各々からデータを受信する少なくとも1つの基地局とを有する。前記端末の1つは前記基地局にレート要求を送信する。前記レート要求は前記端末の無線アップリンク上のデータ・レートを変更するよう要求する。前記基地局は、前記レート要求に応答して、前記端末にレート許可を送信する。前記レート許可は前記端末が無線アップリンク上のデータ・レートを変更できるか否かを示す。

Description

本発明は、概して、無線通信の分野に係り、より詳細には、本発明は、無線通信ネットワークの端末と基地局との間のエア・インタフェース内のアップリンク拡張に関する。
無線通信ネットワークの端末と基地局との間のエア・インタフェースは、ネットワークの達成可能なレベルの性能に直接関連する。物理層はエア・インタフェースの基本的な容量限界を定義するので、物理層内の種々の符号化およびダイバーシティ・ソリューションを備えた十分なリンク性能のための低い信号対干渉雑音比(SIR)要件を有することが必須である。
第3世代パートナーシッププロジェクトの合同標準化プロジェクト(www.3gpp.org)のリリース’99またはそれ以降のリリースによって規定されるような第3世代無線通信システムでは、物理層は音声などの単一のサービスに関して設計されていない。マルチメディア・サービスの動的スケジューリングを可能にするには、さらに柔軟性が必要である。リリース’99では、3GPP TS 25.211−25.215は物理層について記載し、3GPP TS 25.331は無線リソース制御プロトコルについて記載し、3GPP TS 25.133は無線リソース管理の要件について記載している。その内容は、参照により全体を本明細書に組み込むものとする。
図1は、リリース’99の全ての無線に関する機能を扱う無線アクセス・ネットワークのアーキテクチャを示す。ユーザ装置(UE)11は、無線インタフェースを介してそれぞれの第1のノードB21−1に接続されている。第1のノードB21−1は、lubと無線インタフェースとの間のデータ・フローを変換し、またある程度まで無線リソース管理に参加する。第1のノードB21−1および第2のノードB21−2は、lubインタフェースを介して共に同じ無線ネットワーク制御装置(RNC)31−1に接続され、同じ無線ソース管理を共有する。RNC31−1はそのドメイン内、すなわち、第1のノードB21−1および第2のノードB21−2内の無線リソースの制御を行う。図1にはノードBは2つしか示していないが、1つのRNCには普通3つ以上のノードBが接続されている。ノードBの各グループおよび1つのRNCは無線ネットワーク・サブシステム(RNS)を構成し、図1では2つしか示していないが、無線アクセス・ネットワーク内には、普通、多数のRNSが存在する。集合として見ると、RNCは、無線アクセス・ネットワークがluインタフェースを介してコア・ネットワーク(図示せず)に提供する全てのサービス(例えば、UE11への接続管理などを含む)のサービス・アクセス・ポイントである。図1に示す要素は論理レベルで定義されているが、類似の物理構成を有することができる。
リリース’99では、UE11からノードB21へのアップリンク上の送信のスケジューリングにはほとんど柔軟性がない。物理層レート・シグナリングはノードB21で終了する。RRCは種々のシグナリング・フォーマットを用いてTFCSを制限し、UE11は許可されたTFCSしか使用することができない。この結果、種々の測定値とUE RRCレポートが、全てミリ秒単位で測定されるフレーム構造上でSRNCに送信され、処理され、UE11に送信されるという不利益が生じる。
リリース’99では、指定起動時間を備えた無線リソース制御(RRC)の否定応答シグナリング・モードを用いてアップリンク内でスケジューリングを変更することができる。あるいは、RRCは種々のシグナリング・フォーマットを用いてトランスポート・フォーマット組み合わせ制御を管理し制限する能力を含む。トランスポート・フォーマット組み合わせ制御は、各TTI内の専用のトランスポート・チャネル上でトランスペアレント・モードで送信できる。トランスポート・フォーマット組み合わせは、許可/不許可組み合わせのリスト、または完全にオープンな一組の組み合わせでインデックスできる。新しい組み合わせが前提とされる前のUE内の処理によってシグナリング・メッセージが受信された後で経過しなければならない最大時間を含む仕様の例については、3GPP TS 25.331 v3.8.0、第13.5節を参照されたい。
TFCSを制限するRRCの能力を使用するこの方法は、ネットワーク要素間で送信するデータ量などのネットワーク内の変化になかなか適応できない場合がある。また、この方法はRNCによって制御されるRRCに依存するので、処理のボトルネックおよびRNCの性能に影響するその他の要因に左右される。
本発明の好ましい実施形態の第1の態様では、無線通信ネットワークは、複数の端末と、無線ダウンリンク上で前記複数の端末の各々にデータを送信し、無線アップリンク上で前記複数の端末の各々からデータを受信する少なくとも1つの基地局とを備える。前記複数の端末の少なくとも1つは、無線アップリンク上のデータ・レートを変更することを要求するレート要求を前記基地局に送信する。前記基地局は、前記複数の端末の前記少なくとも1つからの前記レート要求に応答して、前記複数の端末の前記少なくとも1つにレート許可を送信し、前記レート許可は前記複数の端末の前記少なくとも1つが無線アップリンク上のデータ・レートを変更できるか否かを示す。
好ましい実施形態の第2の態様では、本発明は、信頼できるデータ・レート制御方法と、無線ダウンリンクで基地局から端末へのデータを送信し、無線アップリンクで端末から基地局へのデータを受信する無線アクセス・ネットワークを含む無線通信ネットワークとを提供する。本発明の好ましい実施形態のこの態様では、端末は、前記無線アップリンク上のデータ・レートの限度を規定する2つのしきい値であって、前記2つのしきい値のうちの第1のしきい値が前記端末から要求できる前記データ・レートの制限を規定し、前記2つのしきい値のうちの第2のしきい値が前記基地局から要求できる前記データ・レートの制限を規定するしきい値を受信する。端末は、無線アップリンク上で端末から基地局にレート要求を送信し、前記レート要求は前記2つのしきい値の前記第1のしきい値の限度内で前記無線アップリンク上のデータ・レートを増加または減少させることを要求する。端末は、前記基地局から受信するレート許可であって、前記無線アップリンク上の前記データ・レートを前記レート要求で要求されるように増加または減少させるか否かを示すレート許可に応答して、前記レート許可に従って前記無線アップリンク上のデータ・レートを増加または減少させる。
本発明の好ましい実施形態の別の態様では、無線ダウンリンク上で端末にデータを送信し、無線アップリンク上で端末からデータを受信する基地局を含む無線通信ネットワークはある方法を実行する。この方法は、無線アップリンク上のデータ・レートを増加または減少させることを要求するレート要求を前記端末から前記基地局に送信するステップと、前記端末からの前記レート要求に応答して、前記端末が無線アップリンク上のデータ・レートを増加または減少させることができるか否かを示すレート許可を前記端末に送信するステップとを含む。
添付の図面を参照しながら好ましい実施形態について以下に説明する。
各図面を通して、類似の参照番号は類似の部品を識別する。
本明細書に記載する具体的な実施形態は例であって、本発明の好ましい実施形態を例示するものに過ぎない。当業者であれば、以下の図を参照する説明から、本発明の他の種々の実施形態を実施する方法を理解することができるだろう。
さらに、各要素はブロック図の形に示しているが、これは本発明を分かりにくくしないためであり、またそのようなブロック図の構成の実施に関する具体例が本発明の実施形態が実施されるネットワーク環境に大幅に依存するという観点に基づく。すなわち、当業者であれば、具体例を十分に理解することができるだろう。本発明の好ましい実施形態は、図1の3GPPリリース’99の例示のシステム・ブロック図に関連して記述しているが、本発明の実施形態は、これに限定されないが、以降の3GPP仕様のリリースを含む他の無線通信ネットワークでも実施することができる。
本発明の実施形態を説明するために具体例(例えば、インタフェース)について記載しているが、本発明はこれらの具体例なしでも実施することができることを当業者なら理解することができるだろう。最後に、ハードウェアおよびソフトウェア・プログラミングの任意の組み合わせを用いて本発明の実施形態を実施でき、またその実施形態はハードウェアおよびソフトウェア・プログラミングのいかなる特定の組み合わせにも限定されないことは明らかであろう。
当業者であれば周知のように、データは従来、lubインタフェース経由でRNCから送信される無線リソースの構成および予約を含む無線リソース制御シグナリングに従ってエア・インタフェース上で送信されていた。ノードB21は、チャネル符号化およびインタリービング、レート適応、スプレディングなどのL1エア・インタフェース処理を実行する。「レート適応」という用語は送信するデータビット数がフレーム上で使用可能なビット数に適合されるレート一致を指し、本発明を指すものではない。例えば、レート一致の詳細については、2001年にJohn Wiley & Sonsより刊行された、Harri HolmaおよびAntti Toakalaの、「WCDMA for UMTS(改訂版)」という名称の書籍の第6.4.2節を参照されたい。また、ノードB21は、内部ループ電源制御などのいくつかの基本無線リソース管理機能を実行する。RNC31はUE11でRRCシグナリング・プロトコルを終了させる。RNC31は無線インタフェースとの間で送受信するデータのL2エア・インタフェース処理を実行する。無線アクセス・ベアラ(RAB)パラメータのエア・インタフェース・トランスポート・チャネル・パラメータへのマッピング、ハンドオーバ、および外部ループ電源制御などの無線リソース管理機能は、RNC31内で実行される。
以下に詳述するように、本発明の好ましい実施形態は、SRNC31よりもエア・インタフェースに近いノードB21が制限されてはいるがより高速のアップリンク・スケジューリング動作を実行できる2つのしきい値レート制御を有する。2つのそれぞれのネットワーク要素の2つのしきい値によって、アップリンク上のデータの高速の分散スケジューリングが可能になる。本発明の好ましい実施形態は、エア・インタフェース上でスケジューリングを実行するいかなる特定のシグナリング方法にも限定されない。アップリンク・シグナリング方法の一例が、「Method and Apparatus for Distributed Signaling for Uplink Rate Control」と題する、本出願の譲受人であるノキア・コーポレーション(Nokia Corporation)に一般譲渡された、2002年5月24日出願の米国特許出願第10/156,751号に記載されている。上記出願の内容は、参照により全体を本明細書に組み込むものとする。
本発明の好ましい実施形態として、2つのしきい値はトランスポート・フォーマット組み合わせ制御(TFCC)で使用される組み合わせのセットに関して設定される。3GPPリリース’99では、トランスポート・フォーマット組み合わせ制御は、3GPP TS 25.331 v3.8.0(2001−09)、8.2.5節に規定され、データ・レートは種々のトランスポート・フォーマット組み合わせのセットに対応する。特に、好ましい実施形態では、RNC31は2つのトランスポート・フォーマット組み合わせセット(TFCS)しきい値を規定する。UEしきい値100に加えて、ノードBしきい値200も規定される。ノードB21とUE11の両方はこれらのしきい値を通知される。UE11は、普通UEしきい値100に制限されるが、ノードB21の指示でノードBしきい値200を使用することができる。UEしきい値100とノードBしきい値200の値はそれ自体制限されない。実際、ノードBしきい値200または両方のしきい値は全TFCS範囲を含むことができる。
図2はTFCSしきい値を示すグラフである。ノードB21とUE11との間の別々のRRCシグナリングがTFCSの選択とUEしきい値100の上の空間とノードBしきい値200の下の空間の使用を制御する。UE11はUEしきい値100より下のセット内の任意の組み合わせから自由にそのトランスポート・フォーマット組み合わせ(TFC)を選択することができる。UEしきい値100とノードBしきい値200との間で、ノードB21はUE11に課された制限を制御できる。したがって、ノードB21はUE11のアップリンク・データ・レートを選択的にスケジューリングできる。
UE11は、例えば、16kbps乃至2Mbpsの無線アップリンクの可能なデータ・レート(TFCS)の全範囲を認識している。UEしきい値100は、使用できる(RNCからの適当なシグナリングによって)最大データ・レート、例えば、384kbpsを指定する。ノードBしきい値200は、例えば、2Mbpsに設定でき、UE11に対して384kbpsを超えるデータ・レートの変化についてノードB21にレート要求を送信するように要求できる。この要求はそのような全てのデータ・レートの変化(増加または減少)またはデータ・レートの増加について実行できる。ノードB21およびUE11はUEしきい値100のみ、またはUEしきい値100とノードBしきい値200の両方を受信できる。特に、ノードB21は両方のしきい値を受信できるが、UE11はUEしきい値100しか受信できない。
図3は、本発明の好ましい実施形態で使用されるデータ・レート制御の概念を示す。図3の下部は、UE11が送信するレート要求の値と、TFCI値が示すトランスポート・フォーマット組み合わせの値と、無線アップリンク上のデータとを示す。図3の上部は、レート要求に応じてノードBが送信するレート許可信号の値を示す。
好ましい方法のイベント・シーケンスは以下の通りである。最初に、UE11はレート要求(増加または減少)と共にそのデータを送信する。ノードB21はUE11からデータおよびレート要求(RR)を受信する。次に、ノードB21は、UE11に、UE11が、受信したインタフェース状態、またはノードB21で導出/測定される、および/またはRRCからノードB21に送信されるその他の適当なトラフィック・メトリクスに応じて、現在のデータ・レートを増加させるか、減少させるか、変更しないかを示す表示を含むレート許可を送信する。一実施形態では、UEしきい値100によって規定されるデータ・レート(上記例では384kbps)を下回るデータ・レートを使用している場合、UE11は許容データ・レートの範囲に戻ったと考えてよい。そのような場合、無線アップリンク上のデータ・レートを減少させるレート要求は不要である。
必ずしも必要ではないが、好ましくは、増加/減少レート要求はTTI期間ごとに含まれる。必ずしも必要ではないが、好ましくは、増加/減少/維持レート許可はTTI期間ごとに提供される。あるいは、レート要求は、例えば、UE11の送信バッファが一定の限度を超えた時など、ある種のイベントがUE11内で発生した時に送信できる。
図4は、2つのしきい値の概念を使用する複数のUEがノードB21によって制御されるシナリオを示す。この例では、ノードB21は、周期的な間隔で第1のUEのデータ・レート(増加している)および第2のUEのデータ・レート(減少している)を制御する。特に、ノードB21は、RNC31の制御下で一次的にそれに接続されていた各UE間にリソースをゆっくりと再分散する。変化はRRMが許容する程度に緩慢である。一次的な接続は、ネットワーク内の1つのノードBのみが1つのUEを制御できるように確立される。
本発明のこれらの好ましい実施形態は、従来の無線アクセス・ネットワーク・アーキテクチャよりもエア・インタフェースに近い終端装置を提供する。またこれらの実施形態は、ノードB21とUE11との間のL1/L2のより高速の処理という利点を提供する。これは、時間間隔は任意の特定のネットワーク構成によって左右されるが、UE11とノードB21との間の通信フレームの時間間隔は、通常、10ミリ秒単位で測定されるためである。したがって、アップリンク上のデータ・スケジューリングが、UEしきい値100とノードBしきい値200との間のスペース内で調整される速度は、調整がRNC31からのシグナリングに依存する時に達成できる速度よりも桁違いに大きい。
UE11への2つのしきい値のシグナリングは、RRCプロトコルへの些細な追加であり、その詳細は本発明に必須ではない。1つの実施形態は、オプションの追加のパラメータまたは情報要素としてのノードBしきい値200を、RRCシグナリングでトランスポート・フォーマット組み合わせ制御(TFCC)メッセージに追加することである。
同様に、UEしきい値100とノードBしきい値200のノードB21へのシグナリングは、詳細が必須ではないノードBアプリケーション・プロトコル(NBAP)の拡張機能である。もちろん、2つのしきい値のノードB21への通知は任意の数の異なる方法で実行できる。
本発明について好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明を種々様々に修正することができることを理解されたい。そのような修正は全て添付の特許請求の範囲内に含まれる。
3GPPリリース’99の無線アクセス・ネットワーク内のユーザ装置のアップリンク接続を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態のトランスポート・フォーマットの組み合わせのセットに適用される2つのRRC制御しきい値の一例を示すグラフである。 本発明の好ましい実施形態で使用されるデータ・レート制御の概念を示すグラフである。 本発明の好ましい実施形態の複数のユーザ装置のレート制御の一例を示すグラフである。

Claims (32)

  1. 無線ダウンリンクで基地局から端末へデータを送信し、無線アップリンクで前記端末から前記基地局へデータを送信する無線アクセス・ネットワークを含む無線通信システムにおいて、
    前記端末が前記基地局からの別のレート許可なしに使用できる前記無線アップリンク上のデータ・レートの上限を指定する第1のしきい値を受信し、
    無線アップリンク上で、前記無線アップリンク上のデータ・レートを第2のしきい値の限度内で変更することを要求するレート要求を前記端末から前記基地局に送信し、
    前記基地局から受信したレート許可であって、前記無線アップリンク上の前記データ・レートが前記レート要求で要求されるように変更できるか否かを示す前記レート許可に応答して、前記レート許可に従って前記無線アップリンク上のデータ・レートを変更するように適合されたことを特徴とする端末。
  2. 前記端末が無線アップリンクでデータと共に前記レート要求を送信することを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  3. 前記端末が前記無線ダウンリンクで前記基地局から前記レート許可を受信することを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  4. 前記端末が周期的に前記レート要求を送信することを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  5. 前記端末がTTIごとに前記レート要求を送信することを特徴とする、請求項4に記載の端末。
  6. 前記端末が、前記端末内にイベント発生があると前記レート要求を送信することを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  7. 前記端末の送信バッファが指定の限度を超えると前記端末が前記レート要求を送信することを特徴とする、請求項6に記載の端末。
  8. 前記レート要求が、前記無線アップリンク上のデータ・レートを増加させるよう要求し、前記基地局から受信したレート許可であって、前記無線アップリンク上の前記データ・レートが前記レート要求で要求されるように増加できることを示すレート許可に応答して、前記レート許可に従って前記無線アップリンク上の前記データ・レートを増加させることを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  9. 前記端末が、前記基地局からの別のレート許可なしに、前記第1のしきい値によって規定される前記無線アップリンク上のデータ・レートの前記上限より大きいデータ・レートから、前記無線アップリンク上のデータ・レートを減少させることができることを特徴とする、請求項8に記載の端末。
  10. 前記端末が前記基地局からRRCシグナリングでパラメータまたは他の情報を受信し、前記パラメータまたは他の情報が前記第1のしきい値を示すことを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  11. 前記端末と前記基地局との間の前記エア・インタフェースが広帯域符号分割多元接続(WCDMA)であることを特徴とする、請求項1に記載の端末。
  12. 無線通信ネットワークであって、
    複数の端末と、
    無線ダウンリンク上で前記複数の端末の各々にデータを送信し、無線アップリンク上で前記複数の端末の各々からデータを受信する少なくとも1つの基地局とを備え、
    前記複数の端末の少なくとも1つが前記基地局にレート要求を送信し、前記レート要求は無線アップリンク上のデータ・レートを変更することを要求し、
    前記基地局が、前記複数の端末の前記少なくとも1つからの前記レート要求に応答して、前記複数の端末の前記少なくとも1つにレート許可を送信し、前記レート許可が、前記複数の端末の前記少なくとも1つが無線アップリンク上のデータ・レートを変更できるか否かを示すことを特徴とする無線通信ネットワーク。
  13. 前記複数の端末の前記少なくとも1つが前記無線アップリンクでデータと共にレート要求を送信することを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  14. 前記基地局が前記無線ダウンリンクで前記レート許可を送信することを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  15. 前記基地局によって送信される前記レート許可が前記基地局で受信する干渉状態に依存することを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  16. 前記基地局によって送信される前記レート許可が、基地局で導出および/または測定されるトラフィック・メトリクスに依存することを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  17. 前記ネットワークが基地局制御装置をさらに備え、前記基地局によって送信される前記レート許可が、前記基地局制御装置から前記基地局に送信されるトラフィック・メトリクスに依存することを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  18. 前記レート要求が前記無線アップリンク上のデータ・レートを増加させるよう要求し、前記基地局から受信するレート許可に応答して、前記無線アップリンク上の前記データ・レートが前記レート要求で要求されるように増加できることを示す前記レート許可が、前記レート許可に従って前記無線アップリンク上の前記データ・レートを増加させることを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  19. 前記基地局からの別のレート許可なしに、前記端末が前記無線アップリンク上のデータ・レートを減少させることを特徴とする、請求項18に記載の無線通信ネットワーク。
  20. 前記端末と前記基地局との間の前記エア・インタフェースが広帯域符号分割多元接続(WCDMA)であることを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  21. 前記複数の端末の前記少なくとも1つが、アップリンク上のデータ・レートを制限する2つのしきい値を備え、前記端末によって送信されるレート要求が前記2つのしきい値のうちの1つに制限されることを特徴とする、請求項12に記載の無線通信ネットワーク。
  22. 前記複数の端末の各々がアップリンク上のデータ・レートを制限する前記2つのしきい値を備え、前記基地局が、前記複数の端末のいずれか1つからのレート要求に応答して前記複数の端末の各々からアップリンク上のデータ・レートを制御することを特徴とする、請求項21に記載の無線通信ネットワーク。
  23. 無線ダウンリンク上で端末にデータを送信し、無線アップリンク上で端末からデータを受信する基地局を含む無線通信ネットワークにおいて、
    無線アップリンク上のデータ・レートを変更するよう要求するレート要求を前記端末から前記基地局に送信するステップと、
    前記端末からの前記レート要求に応答して、前記端末が無線アップリンク上のデータ・レートを変更できるか否かを示すレート許可を前記端末に送信するステップと、を含むことを特徴とする方法。
  24. 前記端末が無線アップリンクでデータと共に前記レート要求を送信することを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  25. 前記基地局が前記無線ダウンリンクで前記レート許可を送信することを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  26. 前記基地局によって送信される前記レート許可が前記基地局で受信する干渉状態に依存することを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  27. 前記基地局によって送信される前記レート許可が、前記基地局で導出および/または測定されるトラフィック・メトリクスに依存することを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  28. 前記基地局によって送信される前記レート許可が、基地局制御装置から前記基地局に送信されるトラフィック・メトリクスに依存することを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  29. 前記端末と前記基地局との間のエア・インタフェースが広帯域符号分割多元接続(WCDMA)であることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  30. 前記端末が無線アップリンク上のデータ・レートを制限する2つのしきい値を備え、前記端末によって送信されるレート要求が2つのしきい値のうちの1つに制限されることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  31. 前記レート要求が前記無線アップリンク上のデータ・レートを増加させるよう要求し、前記基地局から受信するレート許可であって、前記無線アップリンク上の前記データ・レートが前記レート要求で要求されるように増加できることを示すレート許可に応答して、前記レート許可に従って前記無線アップリンク上の前記データ・レートを増加させることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
  32. 前記端末が前記基地局からの別のレート許可なしに前記無線アップリンク上のデータ・レートを減少させることができることを特徴とする、請求項31に記載の方法。
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