JP2006109463A - 無線システムにおいてソフト・ハンドオフ中にデータ・パケットを再整列すること - Google Patents
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Abstract
【課題】HARQを使用する無線システムにおいてソフト・ハンドオフ(SHO)動作モード中に移動体装置と1対の基地局の間の通信を制御する方法を提供すること。
【解決手段】SHO中に基地局で受信された順序の乱れたデータ・パケットを収容するためにシーケンス番号が形成され、RNC(Radio Network Controller)に送信される。そのRNCは、基地局から受信したデータ・パケットを合成し、次いで、その合成されたデータ・パケットをシーケンス番号を用いて再整列するように構成される。
【選択図】図1
【解決手段】SHO中に基地局で受信された順序の乱れたデータ・パケットを収容するためにシーケンス番号が形成され、RNC(Radio Network Controller)に送信される。そのRNCは、基地局から受信したデータ・パケットを合成し、次いで、その合成されたデータ・パケットをシーケンス番号を用いて再整列するように構成される。
【選択図】図1
Description
本発明は、一般に、電気通信に関し、より詳細には、無線通信に関する。
セルラ電話などの無線通信の分野では、システムは、通常、そのシステムによってサービスされる地域内に分散された複数の基地局を含む。したがって、その地域内の固定または移動体の様々なユーザは、1つまたは複数の基地局を介してシステムにアクセスし、さらに他の相互接続された電気通信システムにアクセスすることができる。通常、移動体装置がある地域を通過するとき、ユーザが進むにつれてある基地局と通信し、次いで他の基地局と通信することにより、その移動体装置はシステムとの通信を維持する。移動体装置は、最も近い基地局、最も強力な信号を有する基地局、あるいは通信を受け入れるのに十分な容量を有する基地局などと通信することができる。
普通は、移動体装置が1つの基地局から他の基地局へ移行するとき、移動体装置が複数の基地局と通信する時間期間がある。移動体装置を1つの基地局から他の基地局に移行させるプロセスを、普通、ソフト・ハンドオフ(SHO)と呼ぶ。SHO中、両方の基地局が、移動体装置から通信を受信することができる。
いくつかの電気通信システムでは、移動体装置と基地局の間の通信は、性能を改善するために、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)チャネル符号化技法を使用して行われる。一般に、HARQを使用するアップリンクの通信システムでは、移動体装置などの送信側は、基地局などの受信側に情報を送る。基地局が正しくその情報を受信した場合、ACK(確認応答)が移動体装置に送り返されてそのプロセスは終了する。一方、基地局が、受信した情報中にエラーを検出した場合は、NACK(否定応答)を移動体装置に送信する。移動体装置は、NACKに応答して、符号化情報の変更された組を再送信する。そのプロセスは、移動体装置が基地局からACKを受信するまで、または事前選択のトライ回数(例えば、3回)が行われるまで繰り返される。
移動体装置が、古い情報の再送信が散在する情報のパケットをブロードキャストし続けた場合、その情報のパケットは順序の乱れた状態で受信されるおそれがある。通常、その順序の乱れた受信は、シーケンス番号を含むヘッダを情報の中に挿入することによって対処される。アップリンクでは、基地局は、シーケンス番号を使用して情報のパケットを再整列することができる。しかし、SHOにおける基地局は多数あり、RNCは正しく受信されたパケットを1つだけ受け入れるようにするので、各基地局で再整列を実施することは効率が悪くなる。
しかし、HARQ技法を用いるとSHO中に問題となる可能性がある。移動体装置は、SHO中に複数の基地局(例えば、2つの基地局AとB)と通信しているので、基地局Aが情報を正しく受信しACKを返し、基地局Bが正しく受信せず、代わりにNACKを返すことになる可能性は非常に大きい。基地局Bにパケットを再送信することは、そのパケットが基地局B中で順序が乱れることになる可能性があるが、一方、基地局Aは正しい順序でパケットを受信するはずである。したがって、基地局、すなわち、この実施例では基地局Bで受信されたパケットを再整列することは、パケットが基地局Aでは正しい順序で受信され正しくRNCに転送されるはずなので、資源の浪費になる可能性がある。
本発明は、前述した1つまたは複数の問題の影響を克服し、または少なくとも低減することを対象とする。
本発明の一態様によると、ソフト・ハンドオフ中に、RNC(radio network controller:無線基地局制御装置)で受信されるデータのパケットを再整列するための方法が提供される。本方法は、シーケンス番号を情報のパケットと関連付けること、RNCで情報のパケットを受信すること、および情報のパケットと関連付けられたシーケンス番号に基づいて、RNCに記憶された複数の情報のパケット中の位置を識別することを含む。
本発明は、添付の図面と共に以下の説明を参照することによって理解することができる。図面中、同じ参照番号は、同じエレメントを識別する。
本発明は、様々な変更形態および代替形態を容易に行うことができるが、例として、その特有の諸実施形態を図面中で示し、本明細書で詳細に説明する。しかし、特有の諸実施形態に関する本明細書の説明は、本発明を、開示された特定の形態に限定するものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲に含まれる変更形態、等価な形態、および代替形態をすべてカバーすることを意図するものであると理解されたい。
本発明の例示的な諸実施形態を以下で説明する。分かりやすくするために、実際の実装形態のすべての機能を本明細書中で述べてはいない。このような実際の実施形態の開発では、開発者の特有の目標を達成するために、個々の実装形態によって変化し得るシステムおよびビジネスに関連する制約に従うなど、数多くの実装特有の決定を行う必要のあることが当然理解されよう。さらに、このような開発努力は複雑で時間のかかることかもしれないが、本開示の利益を受ける当業者が行う定型業務であり得ることも理解されよう。
次に図面を、特に図1を参照すると、無線通信システム100の一実施形態が概念的に示されている。例示の実施形態では、複数のセル110、111、112が地理的な区域全体に分散されている。各セルは、基地局115、116、117によってサービスが行われ、複数の基地局115、116、117は、共通のRNC(Radio Network Controller)120によってサービスされている。移動体装置125、126、127は、無線通信リンク130を介して基地局115、116、117と通信しながら、地理的な区域を自由に動き回る。各セル110、111、112中に単一の移動体装置125、126、127だけが示されているが、当業者であれば、各基地局115、116、117は、多数の移動体装置125、126、127をサポート可能であることが理解されよう。代替の諸実施形態では、追加の移動体ユニットおよび/または基地局、ならびに他の所望の装置を、無線通信システム100に含むこともできる。例えば、無線通信システム100は、移動体交換局、ならびに様々なルータ、スイッチ、ハブなどを含むことができる。
無線通信リンク130は、移動体ユニット125、126、127と基地局115、116、117の間でメッセージを送信するのに使用できる1つまたは複数のチャネルをサポートする。そのチャネルは、所望の任意の方式で定義することができる。例えば、チャネルは、UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)、CDMA(Code Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、PCS(Personal Communication System)、GSM(Global System for Mobile telecommunications)などのプロトコルに従って決定される。無線通信リンク130はまた、1つまたは複数のパケット再送信および/またはエラー回復プロトコルをサポートする。例えば、無線通信リンク130は、ARQ(Automatic Repeat Request)プロトコル、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)プロトコルなどをサポートすることができる。
一般に、RNC120は、それが接続されている基地局115、116、117を制御し調整するように動作する。図1のRNC120は、一般に、レプリケーション、通信、ランタイム、およびシステムの管理サービスを行い、また、より詳細に以下で検討するように、それは、基地局115、116、117間におけるSHO中に、移動体装置125、126、127から受信した情報パケットの再整列を担当することができる。
一般に、移動体装置125、126、127は、それぞれが動作できる第1および第2の状況を有する。第1の状況では、移動体装置125、126、127が複数の基地局115、116、117と連絡を取るもので、それは、ソフト・ハンドオフ(「SHO」)と呼ばれ、またはレート制御動作モードと呼ばれることもある。第2の状況、すなわち、「タイム・スケジュール(time scheduled)」動作モードでは、移動体装置125、126、127が、基地局115、116、117のうちの1つだけと連絡を取るもので、それは、サービング基地局(serving base station)と呼ばれる。本明細書に記載の方法は、移動体装置125、126、127がSHO動作モードにあるときに有益である。以下の説明および図面は、SHO動作モードにある移動体装置125、126、127に関して提示されている。「タイム・スケジュール」動作モードの詳細な議論については、本発明を不必要にあいまいにすることを避けるため本明細書に提示しない。
特に他に説明のない限り、またはその議論から明白ではない限り、「処理する(processing)」または「コンピューティング(computing)」または「計算する(calculating)」または「決定する(determining)」または「表示する(displaying)」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的、電子的な量として表されるデータを処理し、かつそのデータを、コンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、または他のかかる情報ストレージ、送信装置もしくは表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに変換するコンピュータ・システムまたは類似の電子コンピューティング装置のアクションおよびプロセスを指す。
図2Aは、SHO動作モード中に移動体ユニット125と基地局115の間でパケットを送信するのに用いることができるアップリンク・チャネル200およびダウンリンク・チャネル205の第1の実施形態を概念的に示す。アップリンク・チャネルは、UMTSリリース6で定義されているように、E−DCH(enhanced dedicated channel)とすることができる。図2Aの例示的な実施形態では、第1のパケット210がアップリンク・チャネル200で送信されたが、基地局115は、その第1のパケット210を検出および/または復号することができず、したがって、ダウンリンク・チャネル205でNAK(negative acknowledgement)215が送信される。しかし、第2の情報パケット212は、そのNAK215が受信される前に送信されることもあり得る。NAK215を受信すると、第1のパケット210がアップリンク205で再送信される。第2のパケット212の検出および復号に成功し、したがって、ACK(acknowledgement)220がダウンリンク・チャネル205で送信される。同様に、再送信されたパケット210の検出および復号に成功した場合、ACK(acknowledgement)225がダウンリンク・チャネル205で送信される。したがって、パケット210、212は、逆の順序で基地局で受信され、再整列をする必要があり得る。
図2Bは、SHO動作モード中に移動体ユニット125と基地局116の間で情報のパケットを送信するのに使用することができるアップリンク・チャネル200およびダウンリンク・チャネル205の動作を概念的に示す。アップリンク・チャネル200は、UMTSリリース6で定義されているようなE−DCH(enhanced dedicated channel)とすることができる。図2Bの例示的な実施形態では、第1のパケット210は、アップリンク・チャネル200で送信され、基地局116が、第1のパケット210を検出しかつ/または復号することに成功し、したがって、ACK(acknowledgement)230がダウンリンク・チャネル205で送信される。次いで、第2の情報パケット212が、アップリンク・チャネル200を介して送信される。第2のパケット212の検出および復号にも成功し、したがって、ACK235が、ダウンリンク・チャネル205で送信される。したがって、パケット210、212は基地局116によって正しい順序で受信され、再整列する必要はない。
本発明の一実施形態では、再整列機能はRNC120中に位置する。基地局115、116、117からの選択合成(selection combining)ゲインを利用するために、復号に成功したEDCH(enhanced data channel)上のアップリンク・パケットのトランスポート・チャネル・ビットがIUBインターフェースを介してRNC120に送信される。RNC120が再整列機能を実施するために、各受信されたパケットは、シーケンス番号で識別され、今後、それをTSN(Transmission Sequence Number)と呼ぶ。
RNC120で、優先順位キューごとに再整列を実施することができる。例えば、異なるQoS(サービス品質)で送信する必要のあるトラフィックまたはデータに対して、異なる優先順位キューを使用することができる。RNC120に対する順序通り(in-sequence)のパケット送達において、以下のことが正しいはずである。すなわち、RNC120は、基地局116からパケット#1を受信し、基地局117からパケット#2を、基地局115からパケット#3を、以下同様に受信する。その場合、パケットは、異なる基地局から正しい順序で受信されている。しかし、RNC120への順序の乱れた送達が次のことから生じる可能性がある。すなわち、
1.完全な同期HARQ動作が行われたとしても、複数のHARQプロセスがサポートすることによって、順序の乱れた送達が生ずる可能性がある。それは、そのプロセス中で、各HARQプロセスがパケット送信に成功するために必要な再送信数が異なることによって生ずる。その結果、RNC120は、基地局116からパケット#3を受信し、基地局116からパケット#1を、基地局115からパケット#2を、以下同様に受信することになる。ここでは、基地局116から送信されたパケットが正しくない順序で送信されている。
2.NodeBが正しく復号されたパケットを異なる順序で受信するのに加えて、NodeBタイミングが不完全に時間調整されていることにより、またIubトランスポート遅延の変動により、パケットは、時間がずれてRNCに到達することもあり得る。そのような場合、SRNCは、NodeB2からパケット#3を受信し、NodeB3からパケット#1を、NodeB1からパケット#2を、以下同様に受信することになる。
RNCで再整列するのをサポートするために、TSN(Transmission Sequence Number)または等価な物をIUBを介して使用する。そのTSNは、MAC−eu PDUまたはMAC−es PDUベースで基地局115、116、117により挿入される。MAC−eu PDUごとにTSNを設定することにより、PDU中で送信できるデータを単一の優先順位だけに制限することができる。それによる利点は、単一のTSNだけが必要とされることである。MAC−eu PDU中に複数の優先順位データが含まれている場合は、各優先順位をサポートするために複数のTSNフィールドが必要となる。
TSNをIUBレベルで挿入することにより、RNC120はIUBデータ・フレームからTSNを読むことが可能となり、そのトランスポート・ビットを単なるペイロードとして処理することになる。移動体装置により挿入されたペイロードをRNCの再整列に使用する場合のように、TSNを見るためにRNC120がペイロードを「のぞく(peek)」必要がなくなる。図3の流れ図に示された本発明の一実施形態では、300で、基地局115は、移動体装置125から情報のパケットを受信する。305で、基地局115は、移動体装置125から受信した情報のパケットからパケット・ヘッダを取り出す。パケット・ヘッダは、移動体装置125によって挿入されたTSNを含む。次いで、310で、基地局115は、パケット・ヘッダ中に含まれているTSNを使用して、情報のパケットを再整列するためにRNC120によって使用できる等価なまたは関係するTSNを形成する。次いで、315で、新しく作成されたTSNは、IUBデータ・フレーム中に挿入され、その後RNC120に送信される。
基地局115、116、117によってRNC120のために挿入されたTSNは、移動体装置125、126、127によって挿入されたTSNへの直接マッピングとすることができる。TSNは、トランポート・チャネル・ビットの一部として、またはIUBデータ・フレーム中の別個のフィールドとして構成することができる。両方の選択肢において、オーバーヘッドは同じである。TSNのサイズは、再送信の合計数、およびHARQプロセスの合計数の関数であり得る。その点で、FFSであることが提案される。
再整列バッファ中の機能停止に対する保護のために、バッファをクリアせずに、基地局が再整列バッファを能動的にフラッシュする、または事前選択の時間期間が経過した場合にバッファを自動的にフラッシュするようにすることは有益であり得る。移動体装置は、最大の再送信回数、電力の限界に達したこと、および/またはより高い優先順位のパケットによる優先使用(pre-emption)などの理由によりパケットを打ち切ることができる。これらのシナリオのいずれかが生じたとき、RNC120は、再整列バッファでパケットを待つことになるが、それが到着することはないはずである。RNC120は、続く順序通りのパケットを次のレイヤに渡すために、タイマ機構を用いてその再整列バッファを自動的に消去することができる。事前選択の時間期間が失われると、タイマ機構がRNC120に知らせて残っているパケットを次のレイヤに転送する。
代替的に、このような機能停止条件を阻止するために、他の2つの機構を使用することができる。例えば、第1の代替として、単一ビットのフラッシュ・インディケータを使用することができる。その実施形態では、基地局が単一ビットのフラッシュ・インディケータ・フィールドを設定し、それにより、RNC120が受信したとき、RNC120にその再整列バッファ中の残りのギャップをすべてフラッシュさせるようにする。第2の代替としては、特有のTSN番号を有するゼロ・パケットのIUBデータ・フレームを基地局からRNC120に送達することができる。RNC120が、ゼロ・パケットのIUBデータ・フレームを受信すると、パケットが正しく受信されたものと見なし、したがって、すべてのパケットがバッファにより受信されたので、次のレイヤにパケットを転送することになる。
次に図4を参照すると、RNC120で受信された情報のパケットを合成し(combining)かつ再整列するプロセスを示す。400で、RNCは、SHOに参加している各基地局115、116、117から同様な情報のパケットを受信する。405で、従来の技法を用いて、基地局115、116、117から受信した関連する情報のパケットは、それが正確であることを高い信頼度で保障するように合成される。次いで、410で、合成れたパケットは、必要に応じて、基地局115、116、117によって作成されたTSNに基づいて再整列される。
SHOの動作モードが2つの基地局、すなわち基地局Aおよび基地局Bに関して前述されているが、当業者であれば、SHOの動作モードは、3以上の基地局(例えば、基地局A、基地局B、基地局C、・・・)を含むことも可能であることが理解されよう。3以上の基地局が含まれる場合、基地局がUE120のアクティブ・リストから除かれる順序とは関係なく、そのほかの基地局A、B、・・・のすべてと通信するために、最初の基地局Aに関連付けられたタイミングが保持される。例えば、UE120は、初めはAと通信していたが続いてBと、次いで、CとSHO動作モードに入り、したがって、3つの基地局すべてがUE120のアクティブ・セット中にある場合を仮定する。BとCをアクティブ・セット中に残したまま、Aをアクティブ・セットから除去した場合、それにもかかわらず、UE120は、Aと関連付けられたタイミング情報を用いてBおよびCと通信を継続する。UE120は、SHO動作モードにある限り、そのアクティブ・セット中に基地局が1つだけになるまで、Aに関連付けられたタイミング情報を使用し続けることになる。基地局が1つになった時点で、UE120は、その1つだけの基地局に関連付けられたタイミング情報と再度同期化される。
当業者であれば、本明細書の様々な実施形態で示された様々なシステム・レイヤ、ルーチン、またはモジュールを、実行可能な制御ユニットとすることができることを理解されよう。コントローラは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、DSP(digital signal processor)、プロセッサ・カード(1つまたは複数のマイクロプロセッサまたはコントローラを含む)、または他の制御装置もしくはコンピューティング装置を含むことができる。この議論で述べた記憶装置は、データおよび命令を記憶するための1つまたは複数のマシン可読記憶媒体を含むことができる。記憶媒体は、DRAMもしくはSRAM(dynamic or static random access memory)、EPROM(erasable and programmable read-only memory)、EEPROM(electrically erasable and programmable read-only memory)およびフラッシュ・メモリなどの半導体メモリ・デバイス、固定やフロッピー(登録商標)の取外し可能ディスクなどの磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、およびCD(コンパクト・ディスク)やDVD(digital video disk)などの光媒体を含む様々な形式のメモリを含むことができる。様々なシステムにおける様々なソフトウェア・レイヤ、ルーチン、またはモジュールを構成する命令は、各記憶装置に記憶することができる。命令は、コントローラによって実行されたとき、それに対応するシステムにプログラムされた動作を実施させるようにする。
上記で開示の特定の諸実施形態は、例示のものに過ぎず、異なる方法であるが本明細書の教示の利益を受ける当業者に明らかな等価な方法で、本発明を変更および実施することができる。さらに、以下の特許請求の範囲に記載のものを除き、本明細書に示した構造または設計の詳細に対して、何らの限定を意図するものではない。したがって、本発明の方法、システム、およびその一部、ならびに前述の方法およびシステムは、無線ユニット、基地局、基地局コントローラ、および/または移動体交換局などの様々な場所で実施することができる。さらに、本開示の利益を受ける当業者によって理解されるように、前述のシステムを実装し使用するために必要な処理回路は、ASIC(application specific integrated circuit:特定用途向けIC)、ソフトウェア駆動の処理回路、ファームウェア、PLD(programmable logic device:プログラム可能論理デバイス)、ハードウェア、ディスクリートのコンポーネント、または上記コンポーネントの構成で実施することができる。したがって、上記で開示の特定の諸実施形態を改変または変更することが可能であり、このような変更形態がすべて本発明の範囲および趣旨に含まれるものと見なされることは明らかである。したがって、本明細書で求められる保護は、以下の特許請求の範囲中に記載される。
Claims (4)
- ソフト・ハンドオフ中にRNC(radio network controller:無線基地局制御装置)で受信されたデータのパケットを再整列する方法であって、
シーケンス番号を情報のパケットと関連付ける工程と、
前記RNCで前記情報のパケットを受信する工程と、
前記情報のパケットと関連付けられた前記シーケンス番号に基づいて、前記RNCに記憶された複数の情報のパケット中の位置を識別する工程と
を含む方法。 - シーケンス番号を情報のパケットと関連付ける前記工程がさらに、
移動体装置によって割り当てられたシーケンス番号を有する情報のパケットを前記移動体装置から受信する工程と、
前記移動体装置によって割り当てられた前記シーケンス番号を用いて新しいシーケンス番号を形成する工程と
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記RNCで前記情報のパケットを受信する前記工程がさらに、IUBインターフェースを介して前記RNCで前記情報のパケットを受信する工程を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記IUBインターフェースを介して前記RNCで前記情報のパケットを受信する前記工程がさらに、前記RNCでIUBデータ・フレームを含む前記新しいシーケンス番号を有する前記情報のパケットを受信する工程を含む、請求項3に記載の方法。
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