JP2007221795A - 広帯域無線接続通信システムにおける自動再伝送要求運用装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーを効率的に運用するための装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明は、無線通信システムにおけるＭＡＣ(Media Access Control)階層の送信方法であって、パケットを伝送した後に、物理階層からＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)終了信号が発生するか否かを判定する段階と、ＨＡＲＱ終了信号が感知されるときに、パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階とを有することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は広帯域無線接続通信システムにおけるＡＲＱ(Automatic Repeat reQuest)運用装置及び方法に関して、特にＭＡＣ(Media Access Control)階層のＡＲＱ再伝送タイマーを効率的に運用するための装置及び方法に関するものである。
次世代通信システムである第４世代(4th Generation)通信システムで、約１００Mbpsの伝送速度を有する多様なサービス品質(Quality of Service：ＱｏＳ）のサービスを提供するために活発な研究が進行されている。特に、現在無線近距離通信ネットワーク(Local Area Network：ＬＡＮ)システム及び無線都市地域ネットワーク(Metropolitan Area Network：ＭＡＮ)システムのような広帯域無線接続(Broadband Wireless Access： ＢＷＡ)通信システムに移動性(mobility）とＱｏＳを保証する形態に発展している。その代表的な通信システムが、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２.１６通信システムである。
ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムのような広帯域無線接続通信システムは、物理チャンネル(physical channel)のために直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：以下、“ＯＦＤＭ”とする)/直交周波数分割多重接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access：以下、“ＯＦＤＭＡ”とする)方式を使用している。
無線データ通信(Wireless Data Communication）は、無線リソース(Radio Resource)区間のチャンネル状態によって特定データに誤り(Error)が発生する可能性がある。このような誤りに対する制御及び復旧技術は、自動再伝送要求(Automatic Repeat reQuest：以下、“ＡＲＱ”とする)とＦＥＣ(Forward Error Check)に大別される。ＡＲＱは受信部で損失されたデータに対して再伝送(Retransmission）を要求する技術で、ＦＥＣは受信部で損失されたデータに対する誤りを訂正する技術である。
特に、ＡＲＱ技術は、受信部から受信されたパケットに対する誤り検査(例えば、ＣＲＣ)結果が送信部にフィードバックされなければならない。まず、送信部でパケットを初期伝送すれば、受信部では受信されたパケットをデコーディングする。このとき、誤りが発生しない場合にＡＣＫ信号を送信部に伝送し、誤りが発生する場合にＮＡＣＫ信号を送信部に伝送する。送信部は、受信部からのＡＣＫ/ＮＡＣＫ信号によって以前パケットを再伝送し、或いは新たなパケットを伝送する。
広帯域無線接続通信システムは、安定したデータ伝送のために２つの再伝送技術を使用している。一つは、ＭＡＣ(Media Access Control)階層で運用される“ＭＡＣ ＡＲＱ”で、他の一つは物理(Physical：ＰＨＹ)階層で運用される“ＨＡＲＱ(Hybrid ARQ)”である。一般的に、ＭＡＣ ＡＲＱは１回の再伝送に５０ms〜８０msを必要とする反面、ＨＡＲＱは１０〜３０ms内で速く再伝送を遂行することができる。すなわち、ＨＡＲＱは、送信部で応答を待機する時間を最小化することによって、短時間で数回の再伝送を遂行して伝送率を高めることができる。
しかしながら、ＨＡＲＱの応答(ＡＣＫ/ＮＡＣＫ)信号は、ＭＡＣ ＡＲＱの応答信号より信頼性が劣ってデータ伝送の信頼性が低下するという短所を有する。また、再伝送ウィンドウを使用しないため、伝送されたデータの順序を保証することができない。それに対して、ＭＡＣ ＡＲＱは、信頼性よく伝送を保証し、伝送データの順序を保証する。したがって、ＨＡＲＱとＭＡＣ ＡＲＱを共に運用することが一般的である。
図１は、通常の広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＰＤＵ(Packet Data Unit)フォーマットを示す。
図１に示すように、無線区間を通じて伝送されるＭＡＣ階層のパケットデータユニット(ＰＤＵ）は、ペイロード(payload)１０３の前に汎用ＭＡＣヘッダー(Generic MAC Header)１０１が付加され、その後にＣＲＣ(Cyclic Redundancy Checking)１０５が付加される形態を有する。したがって、ＡＲＱモードを遂行する場合に、ＰＤＵ単位で再伝送がなされる。
図２は、従来技術による広帯域無線接続通信システムにおけるＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移(state machine)を示す。
図２に示すように、ＡＲＱ状態は、非伝送状態(Not sent)２００と、待機状態(outstanding)２０２と、再伝送状態(waiting for retransmission)２０４と、廃棄状態(Discard)２０６と、完了状態(Done)２０８とを含む。
図２を参照すると、まず、非伝送状態２００でパケット(ＭＡＣ ＰＤＵ)伝送がなされると、ＭＡＣ階層は、待機状態２０２に遷移してＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。待機状態２０２で受信部からＮＡＣＫメッセージが受信され、或いは予め定められた再伝送タイマーが終了すると、ＭＡＣ階層は再伝送状態２０４に遷移する。再伝送状態２０４に遷移したＭＡＣ階層は、パケットを再伝送し、待機状態２０２に再び遷移する。
一方、再伝送状態２０４で受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は完了状態２０８に遷移し、継続的な再伝送が失敗して予め定められた生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、廃棄状態２０６に遷移する。待機状態２０２で受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は完了状態２０８に遷移する。また、待機状態２０２で生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、ＭＡＣ階層は廃棄状態２０６に遷移して該当パケットを廃棄する。また、廃棄状態２０６で受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は完了状態２０８に遷移する。
このように、送信部のＭＡＣ階層は、ＡＲＱブロックを送信した後に、受信部からフィードバックされるＡＣＫメッセージを待機する。この状態で、ＡＣＫメッセージが正常に受信されると、該当ＡＲＱブロックに対する再伝送制御を完了し、或いはＡＣＫメッセージが受信される前に再伝送タイマーが満了すると、該当ＡＲＱブロックを再伝送する。また、継続的な再伝送が失敗してＡＲＱブロックの生存時間が終了すると、該当ＡＲＱブロックを廃棄する。
一般的に、送信部のＭＡＣ階層がデータを伝送した後に、応答を受信するまで待機する時間を“ＡＲＱ再伝送タイマー”と称する。ＡＲＱ再伝送タイマーは、伝送誤り発生時再伝送を遂行する時点を決定するため、ＡＲＱ再伝送性能に大きい影響を与える。再伝送タイマーは、受信部でＡＲＱ応答を送信できる十分な時間を保証する限度内で最小値に設定しなければならない。具体的に、再伝送タイマーは、送信部から受信部までのデータ伝送遅延時間、受信部がデータを受信してＡＲＱ応答を準備する時間、受信部から送信部までのＡＲＱ応答伝送遅延時間を考慮して決定される。ＭＡＣ階層のＡＲＱのみが運用されると、伝送遅延時間が非常に短いため、再伝送タイマーは受信部の応答準備時間によって決定され、この場合に、再伝送タイマーは数十msec程度となる。しかしながら、ＨＡＲＱと同時に運ばれる場合に、ＨＡＲＱ再伝送によって追加的な伝送遅延が発生するため、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーはＨＡＲＱの最大再伝送遅延時間を考慮して決定されなければならない。例えば、ＨＡＲＱ再伝送回数を最大３回に定める場合に、ＨＡＲＱ再伝送による伝送遅延時間は１００msec以上になり、これによってＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーも１００msec以上に設定されなければならない。
このように、ＭＡＣ ＡＲＱとＨＡＲＱを同時に運用する場合に、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーは下位物理階層のＨＡＲＱ再伝送遅延を考慮して設定するべきであるが、ＨＡＲＱ再伝送を考慮してＡＲＱ再伝送タイマーをあまり長く設定すれば、再伝送遅延が非常に長くなるという問題点があった。反対に、ＡＲＱ再伝送タイマーを短く設定すると、ＭＡＣ階層で不必要な再伝送を遂行することができる。具体的に説明すれば、次のようである。
図３は、従来技術において、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーによって再伝送が遅延される場合を示す。
図３に示すように、送信部のＭＡＣ階層で発生したＭＡＣ ＰＤＵは物理(ＰＨＹ)階層を経て受信部に伝送される。受信部の物理階層は、受信されたデータ(HARQ Burst)に対して誤り有無を検査し、誤りが発生したと判定されると、ネガティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＮＡＣＫを送信部に伝送する。しかしながら、応答信号に誤りが発生してポジティブ応答ＨＡＲＱ-ＡＣＫに送信部に受信されると、送信部の物理階層はＨＡＲＱ伝送が正常に遂行されたと判定して再伝送を遂行しない。この場合に、受信部のＭＡＣ階層はデータが受信されないため、応答を送信することができない。したがって、送信部のＭＡＣ階層はＡＲＱ再伝送タイマーが終了するまで待機した後、再伝送を遂行する。その結果、ＨＡＲＱ再伝送を考慮して長く設定された再伝送タイマーによってＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送が相当に遅くなる。この場合に、平均伝送率が低下するという問題点があった。
図４は、従来技術においてＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーによって不必要な再伝送が発生した場合を示す。
図４に示すように、送信部のＭＡＣ階層で発生したＭＡＣ ＰＤＵはＰＨＹ階層を経て受信部に伝送する。受信部の物理階層は受信されたデータ(ＨＡＲＱバースト)に対して誤り有無を検査し、誤りが発生したと判定されると、ネガティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＮＡＣＫを送信部に伝送する。ネガティブ応答信号を受信した送信部の物理階層は、ＨＡＲＱバーストを再び受信部に伝送する。このような再伝送を数回遂行して受信部でデータを正常に受信すると、受信部の物理階層はポジティブ応答ＨＡＲＱ-ＡＣＫを送信部に伝送し、受信されたデータＭＡＣ ＰＤＵを上位ＭＡＣ階層に伝送する。すると、受信部のＭＡＣ階層は、受信されたＭＡＣ ＰＤＵの誤り可否を検査し、正常的に受信されたと判定されると、ポジティブ応答(ＡＲＱ-ＡＣＫ)を送信部のＭＡＣ階層に伝送する。
このように、物理階層での継続的な再伝送によってＭＡＣ ＰＤＵ伝送に遅延が発生する場合に、ＭＡＣ階層でのＡＲＱ応答も共に遅延される。このとき、送信部のＡＲＱ再伝送タイマーが十分に大きくないと、受信部のＡＲＱ応答が受信される前にＡＲＱ再伝送タイマーが終了するため、送信部のＭＡＣ階層はＭＡＣ ＰＤＵを不必要に再伝送する。すなわち、短いＡＲＱ再伝送タイマーによってＭＡＣ ＰＤＵが正しく伝送されたことにもかかわらず、送信部が伝送誤りであると判定してＭＡＣ ＰＤＵを不必要に再伝送するという問題点が発生する。
したがって、上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーを効率的に運用するための装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、広帯域無線接続通信システムで下位物理階層の状態に対する報告を受けてＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーを運用するための装置及び方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ ＡＲＱとＨＡＲＱを同時に運用する場合に伝送率を高めるための装置及び方法を提供することにある。
本発明の目的は、広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ ＡＲＱとＨＡＲＱを同時に運用する場合に、ＭＡＣ階層の不必要な再伝送を防止するための装置及び方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明は、無線通信システムにおけるＭＡＣ階層の送信方法であって、パケットを伝送した後に、物理階層からＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)終了信号が発生するか否かを判定する段階と、前記ＨＡＲＱ終了信号が感知されるときに、前記パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階とを有することを特徴とする。
また、本発明は、無線通信システムの送信方法であって、ＭＡＣ階層がパケットを生成して物理階層に伝送する段階と、前記物理階層が前記ＭＡＣ階層からのパケットでＨＡＲＱバーストを生成して送信する段階と、前記パケットに対するＨＡＲＱ伝送が終了する場合に、前記物理階層がＨＡＲＱ終了信号を前記ＭＡＣ階層に発生する段階と、前記ＭＡＣ階層が前記ＨＡＲＱ終了信号に応答して前記パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階とを有することを特徴とする。
さらに、本発明は、無線通信システムにおけるＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移方法であって、パケット伝送の際に、非伝送(Not sent)状態からＨＡＲＱ終了感知(Wait for HARQ end)状態に遷移する段階と、前記ＨＡＲＱ終了感知状態で前記パケットに対するＨＡＲＱ終了信号が発生したか否かを判定する段階と、前記ＨＡＲＱ終了信号の感知時、前記ＨＡＲＱ終了感知状態から待機(Outstanding)状態に遷移して予め定められたＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階とを有することを特徴とする。
本発明は、無線通信システムの送信装置であって、任意のパケットに対するＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)伝送が終了する場合に、ＨＡＲＱ終了信号を発生する物理階層部と、前記ＨＡＲＱ終了信号の感知時、前記パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動するＭＡＣ階層部とを含むことを特徴とする。
本発明は、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーがＨＡＲＱ伝送を完了した時点で駆動されるため、ＨＡＲＱ動作中にＡＲＱ再伝送タイマーが終了されてＭＡＣ階層で不必要に再伝送を遂行することを防止することができる。また、本発明は、ＡＲＱ再伝送タイマーをＨＡＲＱ再伝送の回数に関係なく短く設定可能なため、物理階層でのＨＡＲＱ動作中に誤りが発生してもＭＡＣ階層で迅速に再伝送を遂行することができる利点がある。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明に関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合は、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義されたもので、これは、ユーザー、運用者の意図又は慣例などによって変更されうる。したがって、その定義は、本明細書の全般にかけた内容に基づくべきである。
本発明は、広帯域無線接続通信システムで基地局とユーザー端末がＭＡＣ階層のＡＲＱと物理階層のＨＡＲＱを使用して通信する場合に、ＭＡＣ階層での不必要な再伝送を防止して高速再伝送を遂行するための方案について説明する。
以下、本発明は、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:ＯＦＤＭ)方式又は直交周波数分割多重接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:ＯＦＤＭＡ)方式を使用する広帯域無線接続通信システムを例に挙げて説明するが、これに限定されず、他の形態の通信システム(例えば、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)基盤の通信システム）にも適用されることができる。
図５は、本発明の一実施形態による広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移(state machine)を示す。
図５に示すように、ＭＡＣ階層のＡＲＱ状態は、非伝送状態(Not sent)５００と、ＨＡＲＱ終了感知状態(Wait for HARQ end)５０１と、待機状態(outstanding)５０２と、再伝送状態(waiting for retransmission)５０４と、廃棄状態(Discarded)５０６と、完了状態(Done)５０８とを含む。
図５を参照すると、まず、非伝送状態５００でパケット(ＭＡＣ ＰＤＵ)伝送がなされると、ＭＡＣ階層は、ＨＡＲＱ終了感知状態５０１に遷移する。ＭＡＣ階層は、ＨＡＲＱ終了感知状態５０１において物理階層で発生されるＨＡＲＱ終了信号の受信を待機する。ここで、ＨＡＲＱ終了信号は、受信部からＨＡＲＱ ＡＣＫ信号を受信し、或いはＨＡＲＱ再伝送の回数が予め定められた回数に到達したとき、物理階層からＭＡＣ階層に伝送される信号である。
ＨＡＲＱ終了感知状態５０１で予め定められた生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、ＭＡＣ階層は、廃棄状態５０６に遷移して該当パケットを廃棄する。一方、物理階層からＨＡＲＱ終了信号が受信されると、ＭＡＣ階層は、ＨＡＲＱ終了感知状態５０１から待機状態５０２に遷移して予め定められたＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。
そして、待機状態５０２で受信部からＮＡＣＫメッセージが受信され、或いはＡＲＱ再伝送タイマーが終了すると、ＭＡＣ階層は再伝送状態５０４に遷移する。再伝送状態５０４に遷移したＭＡＣ階層は、該当パケットＭＡＣ ＰＤＵを再伝送し、待機状態５０２に再び遷移する。
一方、再伝送状態５０４で受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は該当パケットに対して伝送を終了する完了状態５０８に遷移し、継続的な再伝送が失敗して生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、廃棄状態５０６に遷移して該当パケットを廃棄する。
待機状態５０２で、受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は完了状態５０８に遷移する。また、待機状態５０２で生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、ＭＡＣ階層は廃棄状態５０６に遷移して該当パケットを廃棄する。また、廃棄状態５０６で受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は完了状態５０８に遷移する。
このように、本発明は、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーをＨＡＲＱが終了した時点から駆動することによって、ＨＡＲＱ再伝送中にＡＲＱ再伝送タイマーが満了されてＭＡＣ ＰＤＵが不必要に再伝送されることを防止する。また、本発明は、ＡＲＱ再伝送タイマーの設定にＨＡＲＱ伝送遅延時間を反映しなくてもよい。したがって、ＡＲＱ再伝送タイマーを非常に短く設定することが可能である。
図６は、本発明の実施形態による広帯域無線接続通信システムで送信部と受信部の構造を示す。以下に、送信部及び受信部は相対的な概念で、端末機や基地局すべてがデータの送受信可否によって送信部又は受信部となることができる。
図６に示すように、送信部及び受信部は、大きく３個のプロトコル階層を含んで構成される。プロトコルスタックは、大きく上位階層(Upper layer)、ＭＡＣ(Media Access Control)階層、物理(Physical:ＰＨＹ)階層に区分される。ここで、ＭＡＣ階層は、再伝送機能を処理するためのＭＡＣ ＡＲＱ処理部６０２，６０８を含み、物理階層は再伝送機能を処理するためのＨＡＲＱ処理部６０４，６０６を含む。
まず、送信部を説明すると、ＭＡＣ階層は上位階層から受信した使用者データをＭＡＣ ＰＤＵで構成して物理階層に伝送する。すると、物理階層は、ＭＡＣ階層から受信したＭＡＣ ＰＤＵを収集してＨＡＲＱバーストを生成し、ＨＡＲＱバーストを実際伝送可能な形態に変調して受信部に伝送する。ここで、ＨＡＲＱバーストは、チャンネル符号化(channel coding）と再伝送(ＡＲＱ）技術を結合した機能によって生成された物理階層パケットといえる。
このような送信動作の遂行中に、ＨＡＲＱ処理部６０４は、受信部からフィードバックされるＨＡＲＱ応答信号によってパケット再伝送を制御する。受信部の物理階層からネガティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＮＡＣＫが受信されると、ＨＡＲＱ処理部６０４は、該当パケット(ＨＡＲＱバースト）を再伝送する。受信部(物理階層)からポジティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＡＣＫが受信され、或いはＨＡＲＱ再伝送の回数が予め定められた回数に到達すると、ＨＡＲＱ処理部６０４は、ＨＡＲＱ終了信号をＭＡＣ ＡＲＱ処理部６０２に伝送する。
すると、ＭＡＣ ＡＲＱ処理部６０２は、ＨＡＲＱ終了信号に応答してＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。ＡＲＱ再伝送タイマーの駆動中に、受信部のＭＡＣ階層からポジティブ応答信号ＡＲＱ-ＡＣＫが受信されると、該当パケットＭＡＣ ＰＤＵに対する再伝送制御を終了し、ＡＲＱ再伝送タイマーの駆動中に受信部からネガティブ応答信号ＡＲＱ-ＮＡＣＫが受信され、或いはＡＲＱ再伝送タイマーが満了すると、該当パケットを再伝送する。
次に、受信部を説明すると、物理階層は、無線を通じて受信された信号を復調してＨＡＲＱバーストに変換し、ＨＡＲＱバースト内に含まれたＭＡＣ ＰＤＵを上位ＭＡＣ階層に伝送する。すると、ＭＡＣ階層は、物理階層から受信したＭＡＣ ＰＤＵから使用者データを抽出して上位階層に伝送する。
このような受信動作の遂行中に、ＨＡＲＱ処理部６０６は、受信されるＨＡＲＱバーストに対して誤り有無を検査する。ここで、誤り有無検査は、ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)を通じて遂行される。このとき、誤りが発生したと判定されると、送信部の物理階層にネガティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＮＡＣＫを伝送する。誤りが発生しないと判定されると、ポジティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＡＣＫを伝送し、受信されたＭＡＣ ＰＤＵをＭＡＣ階層に伝送する。
また、ＭＡＣ ＡＲＱ処理部６０８は、物理階層から伝送されるＭＡＣ ＰＤＵに対して誤り有無を検査する。このとき、誤りが発生したと判定されると、送信部のＭＡＣ階層にネガティブ応答信号ＡＲＱ-ＮＡＣＫを伝送し、誤りが発生しないと判定されると、送信部のＭＡＣ階層にポジティブ応答信号ＡＲＱ-ＡＣＫを伝送する。
図７は、本発明の一実施形態による広帯域無線接続通信システムにおける送信部ＭＡＣ階層の動作手順を示す。
図７を参照すると、まず、送信部ＭＡＣ階層は、ステップ７０１で、上位階層からの使用者データをＭＡＣ ＰＤＵで構成して下位物理階層に伝送する。以後、ＭＡＣ階層は、ステップ７０３で、物理階層からＨＡＲＱ終了信号が受信されるか否かを検査する。ここで、ＨＡＲＱ終了信号は、受信部からＨＡＲＱ ＡＣＫ信号を受信し、或いはＨＡＲＱ再伝送回数が予め定められた回数に到達したときに、物理階層からＭＡＣ階層に伝送される信号である。
このとき、物理階層からＨＡＲＱ終了信号が受信されると、ＭＡＣ階層は、ステップ７０５に進行して予め定められたＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。ＡＲＱ再伝送タイマーを駆動した後に、ＭＡＣ階層は、ステップ７０７に進行して受信部のＭＡＣ階層からＡＲＱ応答信号が受信されるか否かを判定する。
ＡＲＱ応答信号が受信されると、ＭＡＣ階層は、ステップ７１３に進行して応答信号がポジティブ応答信号ＡＲＱ-ＡＣＫであるか、或いはネガティブ応答信号ＡＲＱ-ＮＡＣＫであるかを判定する。ポジティブ応答信号が受信されたと判定されると、ＭＡＣ階層は、該当パケットＭＡＣ ＰＤＵに対する再伝送制御を終了する。ネガティブ応答信号が受信されたと判定されると、ＭＡＣ階層は、ステップ７１１に進行して該当パケットを再び伝送した後にステップ７０５に戻る。
ステップ７０７で、ＡＲＱ応答信号が感知されないと、ＭＡＣ階層は、ステップ７０９でＡＲＱ再伝送タイマーが満了(expiration)するか否かを検査する。ＡＲＱ再伝送タイマーの満了が感知されないと、ＭＡＣ階層は、再びＡＲＱ応答の受信を感知するためにステップ７０７に戻る。ＡＲＱ再伝送タイマーの満了が感知されると、ＭＡＣ階層は、ステップ７１１に進行して該当パケットを更に伝送した後、ステップ７０５に戻る。このような再伝送が継続して失敗して予め定められた生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、該当パケットは廃棄される。
図８は、本発明の実施形態による広帯域無線接続通信システムで送信部と受信部との間の信号切り替え手順を示す。
まず、伝送(transmission）１を説明すると、送信部ＭＡＣ階層は、段階８０１でＭＡＣ ＰＤＵを生成してＰＨＹ階層に伝送する。すると、ＰＨＹ階層は、段階８０３で、ＭＡＣ階層からのＭＡＣ ＰＤＵでＨＡＲＱバーストを生成して受信部に伝送する。
すると、受信部ＰＨＹ階層は、段階８０５で、受信されるＨＡＲＱバーストに対して誤り有無を検査し、誤りが発生しないと判定された場合にポジティブ応答信号ＨＡＲＱ ＡＣＫを送信部に伝送する。一方、ポジティブ応答信号を受信する送信部ＰＨＹ階層は、段階８０７で、パケットが正常に伝送されたと判定してＨＡＲＱ終了信号を送信部ＭＡＣ階層に発生する。ＨＡＲＱ終了信号を受信する送信部ＭＡＣ階層は、段階８１１でＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。
受信されたＨＡＲＱバーストが正常であると判定された場合に、受信部ＰＨＹ階層は、段階８１３で、受信されたＨＡＲＱバースト内のＭＡＣ ＰＤＵを受信部ＭＡＣ階層に伝送する。すると、受信部ＭＡＣ階層は、段階８１５で、このＰＨＹ階層から受信されるＭＡＣ ＰＤＵに対して誤り有無を検査し、誤りが発生しないと判定される場合に、ポジティブ応答信号ＡＲＱ-ＡＣＫを送信部ＭＡＣ階層に伝送する。
図示のように、ＡＲＱ再伝送タイマーが満了する前に受信部からポジティブ応答信号ＡＲＱ-ＡＣＫが受信される場合に、送信部ＭＡＣ階層は、該当ＭＡＣ ＰＤＵに対する再伝送制御を終了する。
次に、伝送(transmission)２を説明すると、送信部ＭＡＣ階層は、段階８１７で、ＭＡＣ ＰＤＵを生成してＰＨＹ階層に伝送する。すると、ＰＨＹ階層は、段階８１９で、ＭＡＣ階層からのＭＡＣ ＰＤＵでＨＡＲＱバーストを生成して受信部に伝送する。
すると、受信部ＰＨＹ階層は、段階８２１で、受信されるＨＡＲＱバーストに対して誤り有無を検査し、誤りが発生したと判定される場合にネガティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＮＡＣＫを送信部に伝送する。一方、ネガティブ応答信号を受信する送信部ＰＨＹ階層は、段階８２３で、ＨＡＲＱバーストを再伝送する。その後、受信部ＰＨＹ階層は、段階８２５で、再伝送されたＨＡＲＱバーストに対して誤り有無を検査し、誤りが発生したと判定される場合にネガティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＮＡＣＫを送信部に伝送する。
ＨＡＲＱバーストの再伝送回数が予め定められた回数に到達した場合に、送信部ＰＨＹ階層は、段階８２７で、該当ＨＡＲＱバーストを再伝送を終了してＨＡＲＱ終了信号を送信部ＭＡＣ階層に発生する。ＨＡＲＱ終了信号を受信する場合に、送信部ＭＡＣ階層は、段階８２９でＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。
ＡＲＱ再伝送タイマーが満了するまで受信部のＭＡＣ階層からＡＲＱ応答が受信されないと、送信部のＭＡＣ階層は段階８３１で該当パケットＭＡＣ ＰＤＵを再び物理階層に伝送する。すると、送信部ＰＨＹ階層は、段階８３３でＭＡＣ階層からのＭＡＣ ＰＤＵでＨＡＲＱバーストを生成して受信部に伝送する。
その後、受信部ＰＨＹ階層は、段階８３５で受信されるＨＡＲＱバーストに対して誤り有無を検査し、誤りが発生しないと判定された場合にポジティブ応答信号ＨＡＲＱ-ＡＣＫを送信部に伝送する。そして、受信部ＰＨＹ階層は、段階８３７で受信されたＨＡＲＱバースト内のＭＡＣ ＰＤＵを受信部ＭＡＣ階層に伝送する。
このように、本発明は、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーがＨＡＲＱ伝送を完了した時点で駆動されるため、ＡＲＱ再伝送タイマーを短く設定することができる。すなわち、ＭＡＣ階層での再伝送を高速で遂行することができる。
図９は、本発明によるＡＲＱ運用方式と既存のＡＲＱ運用方式とを比較する図である
図９に示すように、本発明は、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーをＰＨＹ階層でのＨＡＲＱ伝送を完了した後に駆動する。ＡＲＱ再伝送タイマーが満了するまで受信部からＡＲＱ応答がないと、該当パケットＭＡＣ ＰＤＵを更に伝送する。ここで、ＡＲＱ再伝送タイマーは、ＨＡＲＱの伝送遅延時間を考慮しなくてもよいため、短く設定することが可能である。すなわち、本発明は、参照番号９００に示すように、ＨＡＲＱ伝送に誤りが発生してもＭＡＣ階層で該当パケットに対して迅速に再伝送を遂行することができる利点がある。
これに対して、既存方式は、ＭＡＣ ＰＤＵの伝送と同時にＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。ここで、ＡＲＱ再伝送タイマーは、ＨＡＲＱの伝送遅延時間を考慮して設定されるため、非常に長く設定される。したがって、ＨＡＲＱ伝送に誤りが発生する場合に、既存方式は参照番号９０２に示すように、ＡＲＱ再伝送タイマーが満了するまで待機してから再伝送を試みるため、ＭＡＣ階層での再伝送が大変に遅延されるという問題点があった。
図１０は、本発明の他の実施形態による広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移を示す。
図１０に示すように、ＭＡＣ階層のＡＲＱ状態は、非伝送状態１０００と、ＨＡＲＱ終了感知状態１００１と、待機状態１００２と、再伝送状態１００４と、廃棄状態１００６と、完了状態１００８とを含む。
図１０を参照すると、非伝送状態１０００でパケットＭＡＣ ＰＤＵ伝送がなされると、ＭＡＣ階層は、ＨＡＲＱ終了感知状態１００１に遷移する。ＨＡＲＱ終了感知状態１００１でＭＡＣ階層は、物理階層で発生されるＨＡＲＱ終了信号を受信待機する。ここで、ＨＡＲＱ終了信号は、受信部からＨＡＲＱ ＡＣＫ信号を受信し、或いはＨＡＲＱ再伝送の回数が予め定められた回数に到達したときに、物理階層からＭＡＣ階層に伝送される信号である。
ＨＡＲＱ終了感知状態１００１で、予め定められた生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、ＭＡＣ階層は、廃棄状態１００６に遷移して該当パケットを廃棄する。一方、物理階層からＨＡＲＱ終了信号が受信されると、ＭＡＣ階層はＨＡＲＱ終了感知状態１００１から待機状態１００２に遷移して予め定められたＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。
そして、待機状態１００２で受信部からＮＡＣＫメッセージが受信され、或いはＡＲＱ再伝送タイマーが終了すると、ＭＡＣ階層は、再伝送状態１００４に遷移する。再伝送状態１００４に遷移したＭＡＣ階層は、該当パケットＭＡＣ ＰＤＵを再伝送し、ＨＡＲＱ終了感知状態１００１に再び遷移して物理階層からのＨＡＲＱ終了信号を受信待機する。
再伝送状態１００４で、受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は、該当パケットに対して伝送を終了する完了状態１００８に遷移し、継続的な再伝送が失敗して生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、廃棄状態１００６に遷移して該当パケットを廃棄する。
一方、待機状態１００２で、受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は、完了状態１００８に遷移する。また、待機状態１００２で生存時間ＡＲＱ_ＢＬＯＣＫ_ＬＩＦＥＴＩＭＥが終了すると、ＭＡＣ階層は、廃棄状態１００６に遷移して該当パケットを廃棄する。また、廃棄状態１００６で受信部からＡＣＫメッセージが受信されると、ＭＡＣ階層は完了状態１００８に遷移する。
本発明の他の実施形態によると、再伝送状態１００４で、パケットを再伝送した後に再びＨＡＲＱ終了感知状態１００１に遷移するため、初期伝送だけでなく再伝送に対してもＨＡＲＱ再伝送途中でＭＡＣ ＰＤＵが不必要に再伝送されることを防止することができる。
図１１は、本発明の他の実施形態による広帯域通信システムで送信部ＭＡＣ階層の動作手順を示す。
図１１を参照すると、送信部ＭＡＣ階層は、ステップ１１０１で、上位階層からの使用者データをＭＡＣ ＰＤＵで構成して下位物理階層に伝送する。以後、ＭＡＣ階層は、ステップ１１０３で、物理階層からＨＡＲＱ終了信号が受信されるか否かを判定する。ここで、ＨＡＲＱ終了信号は、受信部からＨＡＲＱ ＡＣＫ信号を受信し、或いはＨＡＲＱ再伝送回数が予め定められた回数に到達したときに、物理階層からＭＡＣ階層に伝送される信号である。
このとき、物理階層からＨＡＲＱ終了信号が受信されると、ＭＡＣ階層は、ステップ１１０５に進行し、予め定められたＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する。ＡＲＱ再伝送タイマーを駆動した後、ＭＡＣ階層は、ステップ１１０７に進行し、受信部のＭＡＣ階層からＡＲＱ応答信号が受信されるか否かを判定する。
ＡＲＱ応答信号が受信されないと、ＭＡＣ階層は、ステップ１１１３に進行し、ＡＲＱ再伝送タイマーが満了するか否かを判定する。その結果、ＡＲＱ再伝送タイマーの満了が感知されないと、ＭＡＣ階層は、ＡＲＱ応答受信を感知するためにステップ１１０７に戻る。一方、ＡＲＱ再伝送タイマーの満了が感知されると、ＭＡＣ階層は、ステップ１１１１に進行して該当パケットを再伝送し、ステップ１１０３に戻り、物理階層から再伝送パケットに対するＨＡＲＱ終了信号が受信されるか否かを判定する。
ステップ１１０７でＡＲＱ応答信号が受信されると、ＭＡＣ階層は、ステップ１１０９に進行し、応答信号がポジティブ応答信号ＡＲＱ-ＡＣＫであるか、或いはネガティブ応答信号ＡＲＱ-ＮＡＣＫであるかを判定する。ポジティブ応答信号が受信されたと判定されると、ＭＡＣ階層は、該当パケットＭＡＣ ＰＤＵに対する再伝送制御を終了する。ネガティブ応答信号が受信されたと判定されると、ＭＡＣ階層は、ステップ１１１１に進行し、該当パケットを再び伝送した後に、ステップ１１０３に戻って以下のステップを再遂行する。
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、形式や細部についての様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
通常的な広帯域無線接続通信システムにおけるＭＡＣ階層のＰＤＵフォーマットを示す図である。 従来技術による広帯域無線接続通信システムにおけるＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移を示す図である。 従来技術において、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーによって再伝送が遅延される場合を示す図である。 従来技術において、ＭＡＣ階層のＡＲＱ再伝送タイマーによって不必要な再伝送が発生した場合を示す図である。 本発明の実施形態による広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移を示す図である。 本発明の実施形態による広帯域無線接続通信システムで送信部と受信部の構造を示す図である。 本発明の実施形態による広帯域無線接続通信システムで送信部ＭＡＣ階層の動作手順を示す図である。 本発明の実施形態による広帯域無線接続通信システムで送信部と受信部との間の信号切り替え手順を示す図である。 本発明によるＡＲＱ運用方式と既存のＡＲＱ運用方式を比較する図である。 本発明の他の実施形態による広帯域無線接続通信システムでＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移を示す図である。 本発明の他の実施形態による広帯域通信システムで送信部ＭＡＣ階層の動作手順を示す図である。
符号の説明
５００ 非伝送状態
５０１ ＨＡＲＱ終了感知状態
５０２ 待機状態
５０４ 再伝送状態
５０６ 廃棄状態
５０８ 完了状態

Claims (23)

  1. 無線通信システムにおけるＭＡＣ(Media Access Control)階層の送信方法であって、
    パケットを伝送した後に、物理階層からＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)終了信号が発生するか否かを判定する段階と、
    前記ＨＡＲＱ終了信号が感知されるときに、前記パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記ＨＡＲＱ終了信号は、前記パケットを乗せたＨＡＲＱバーストに対するポジティブ応答信号が受信され、或いはＨＡＲＱ再伝送の回数が予め定められた回数に到達された場合に発生することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 前記ＡＲＱ再伝送タイマーが終了するまで前記パケットに対する応答信号が受信されない場合に、前記パケットを再伝送する段階をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 前記ＡＲＱ再伝送タイマーが駆動される間に前記パケットに対するネガティブ応答信号が受信される場合に、前記パケットを再伝送する段階をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 前記パケットに対する生存時間が終了するまで前記パケットに対するポジティブ応答信号が受信されない場合に、前記パケットを廃棄する段階をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
  6. 前記パケットは初期伝送パケット又は再伝送パケットであることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 無線通信システムの送信方法であって、
    ＭＡＣ階層がパケットを生成して物理階層に伝送する段階と、
    前記物理階層が前記ＭＡＣ階層からのパケットでＨＡＲＱバーストを生成して送信する段階と、
    前記パケットに対するＨＡＲＱ伝送が終了する場合に、前記物理階層がＨＡＲＱ終了信号を前記ＭＡＣ階層に発生する段階と、
    前記ＭＡＣ階層が前記ＨＡＲＱ終了信号に応答して前記パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
  8. 前記ＨＡＲＱ終了信号は、前記パケットを乗せたＨＡＲＱバーストに対するポジティブ応答信号が受信され、或いはＨＡＲＱ再伝送の回数が予め定められた回数に到達された場合に発生することを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. 前記ＡＲＱ再伝送タイマーが満了するまで前記パケットに対する応答信号が受信されない場合に、前記ＭＡＣ階層が前記パケットを再伝送する段階をさらに有することを特徴とする請求項７記載の方法。
  10. 前記ＡＲＱ再伝送タイマーが駆動される間に前記パケットに対するネガティブ応答信号が受信される場合に、前記ＭＡＣ階層が前記パケットを再伝送する段階をさらに有することを特徴とする請求項７記載の方法。
  11. 前記パケットに対する生存時間が終了するまで前記パケットに対するポジティブ応答信号が受信されない場合に、前記ＭＡＣ階層が前記パケットを廃棄する段階をさらに有することを特徴とする請求項７記載の方法。
  12. 前記パケットは初期伝送パケット又は再伝送パケットであることを特徴とする請求項７記載の方法。
  13. 無線通信システムにおけるＭＡＣ階層のＡＲＱ状態遷移方法であって、
    パケット伝送の際に、非伝送(Not sent)状態からＨＡＲＱ終了感知(Wait for HARQ end)状態に遷移する段階と、
    前記ＨＡＲＱ終了感知状態で前記パケットに対するＨＡＲＱ終了信号が発生したか否かを判定する段階と、
    前記ＨＡＲＱ終了信号の感知時、前記ＨＡＲＱ終了感知状態から待機(Outstanding)状態に遷移して予め定められたＡＲＱ再伝送タイマーを駆動する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
  14. 前記ＡＲＱ再伝送タイマーが終了されるまで前記パケットに対する応答信号が受信されず、或いは前記パケットに対するネガティブ応答信号が受信される場合に再伝送(Wait for retransmission)状態に遷移し、前記パケットを再伝送した後に前記待機状態に再び遷移する段階をさらに有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
  15. 前記再伝送状態で前記パケットに対するポジティブ応答信号が受信されると、前記パケットに対する伝送を終了する完了(Done)状態に遷移し、前記パケットに対する生存時間が終了されると、前記パケットを廃棄する廃棄(Discard)状態に遷移する段階をさらに有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
  16. 前記ＡＲＱ再伝送タイマーが満了するまで前記パケットに対する応答信号が受信されず、或いは前記パケットに対するネガティブ応答信号が受信される場合に、再伝送状態に遷移して前記パケットを再伝送した後に前記ＨＡＲＱ終了感知状態に再び遷移する段階をさらに有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
  17. 前記再伝送状態で前記パケットに対するポジティブ応答信号が受信されると、前記パケットに対する伝送を終了する完了状態に遷移し、前記パケットに対する生存時間が終了すると、前記パケットを廃棄する廃棄状態に遷移する段階をさらに有することを特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. 前記待機状態で前記パケットに対するポジティブ応答信号が受信されると、前記パケットに対する伝送を終了する完了状態に遷移し、前記パケットに対する生存時間が終了すると、前記パケットを廃棄する廃棄状態に遷移する段階をさらに有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
  19. 無線通信システムの送信装置であって、
    任意のパケットに対するＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)伝送が終了する場合に、ＨＡＲＱ終了信号を発生する物理階層部と、
    前記ＨＡＲＱ終了信号の感知時、前記パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動するＭＡＣ階層部と、
    を含むことを特徴とする装置。
  20. 前記物理階層部は、前記パケットを乗せたＨＡＲＱバーストに対してポジティブ応答信号が受信され、或いはＨＡＲＱ再伝送の回数が予め定められた回数に到達された場合に前記ＨＡＲＱ終了信号を発生することを特徴とする請求項１９記載の装置。
  21. 前記ＭＡＣ階層部は、前記ＡＲＱ再伝送タイマーが完了するまで前記パケットに対する応答信号が受信されず、或いは前記パケットに対するネガティブ応答信号が受信される場合に前記パケットを再伝送することを特徴とする請求項１９記載の装置。
  22. 前記ＭＡＣ階層部は、前記パケットを再伝送した後に、前記再伝送パケットに対するＨＡＲＱ終了信号が発生されるか否かを判定し、前記ＨＡＲＱ終了信号の感知時に前記再伝送パケットに対するＡＲＱ再伝送タイマーを駆動することを特徴とする請求項２１記載の装置。
  23. 前記ＭＡＣ階層部は、前記パケットに対する生存時間が終了するまで前記パケットに対するポジティブ応答信号が受信されない場合に、前記パケットを廃棄することを特徴とする請求項１９記載の装置。
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