JP2007300504A - 無線基地局および無線通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トラヒックの種別に応じて再送制御を切り換えることによって、周期的トラヒックでのオーバヘッドを低減するとともに、非周期トラヒックでの再送遅延を低減する。
【解決手段】無線基地局は、入力されたデータのトラヒック種別を判断するトラヒック識別部と、入力されたデータが周期的割り当てに適したトラヒックである場合に、前記入力データに対して無線リソースを一定周期かつ一定パターンで割り当て、それ以外のトラヒックである場合に、使用可能な無線リソースを順次割り当てるリソース管理・割当部と、再送要求があったときに、前記周期的割り当てに適したトラヒックに対しては、同期型の再送制御を適用し、それ以外のトラヒックに対しては、非同期型の再送制御を適用する再送制御切換部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信制御技術に関し、特に、トラフィックの種類に応じて再送制御（ＡＲＱ）モードを切り換えることのできる無線基地局と、無線通信制御方法に関する。

ハイブリッドＡＲＱとは、既存のＡＲＱ（Automatic Repeat Request：誤り検出・再送要求）機能に誤り訂正技術を加えた技術のことをいう。ハイブリッドＡＲＱでは、予め誤り訂正符号を送信することで誤り訂正を行い、パケット再送回数を減らすことができる。

ハイブリッドＡＲＱには、図１に示す２種類の方式が存在する。一方は同期型ＡＲＱ（Synchronous ARQ）と呼ばれ、他方は非同期型ＡＲＱ（Asynchronous ARQ）と呼ばれている。

図１（ａ）に示す同期型ＡＲＱは、予め決められた再送タイミングで再送を行う方式である。例えば、パケット往復時間（ＲＴＴ：Round Trip Time）を６ＴＴＩ（Transmission Time Interval）とすると、＃０（Ｓ００）のＴＴＩ区間の送信パケットが誤りとして検出されたときに、その再送は６ＴＴＩごとの＃０に対応するＳ１０、Ｓ２０でのみ行うことができる。すなわち、ＲＴＴの整数倍のフレームで再送を行う。

同期型ＡＲＱには、再送タイミングが予め決められているため、再送パケットの元々の送信パケットを示すプロセス番号を制御ビットとして送信する必要がなく、オーバヘッドが低減できるという利点がある。また、処理が簡単であるという利点もある。

しかし、再送タイミングに制約があるため、送信データをＴＴＩに割り当てるときのスケジューリングの柔軟性が小さいという欠点がある。更に、１ＲＴＴ後に送ることができなかった場合には、最低でも２ＲＴＴ後まで再送信を待つ必要があり、遅延が増大する可能性がある。

図１（ｂ）に示す非同期型ＡＲＱは、１ＲＴＴ以後であれば再送パケットをいつでも送信でき、再送タイミングが決められていない再送方式である。例えば＃０（Ａ００）の送信パケットが誤りとして検出されたときに、その再送は（Ａ１０）以降であれば、どのＴＴＩ（Ａ１０〜Ａ２５）で再送を行ってもよい。非同期型ＡＲＱはＨＳＤＰＡにおいて使用されている（たとえば、非特許文献１参照）。

非同期型ＡＲＱには、スケジューリングの柔軟性が大きいという利点がある。また、１ＲＴＴ後に送信できなかったときには、２ＲＴＴ後まで待つ必要はなく、例えば（１ＲＴＴ＋１）区間後に送信ができるため、遅延の増大が生じる可能性が小さい。一方、処理が複雑になるという欠点がある。また、プロセス番号を制御ビットとして送信する必要があり、オーバヘッドが増大するという欠点もある。

一方、初回送信での送信パケットへの無線リソースの割り当てに関し、図２に示すように一定周期で、決まったパターンで無線リソースを割り当てるパーシステント・スケジューリング（Persistent Scheduling）が知られている。パーシステント・スケジューリングは、一定速度、すなわち一定間隔でパケットが到着する場合で低レート通信を行い、オーバヘッドの低減が必要なアプリケーション、たとえば、リアルタイムの音声通信などへの適用が有効である。
3GPP TS 25.212, "Multiplexing and channel coding (FDD)"

ＶｏＩＰ（Voice over IP）のように、定期的にパケットが到着し、許容遅延の限られたトラヒックの送信には、図２のパーシステント・スケジューリングが適することは上述の通りである。そしてこのようなトラヒックの再送制御としては、図１（ａ）に示す同期型ＡＲＱが適すると考えられる。周期的な無線リソースの割り当てと、一定の再送タイミング（たとえばＲＴＴごと）で再送を行う同期型ＡＲＱとは、その対応関係を一義的に決めることができるからである。

しかし、それ以外の場合、たとえばパケットの生成間隔が一意的に決まっていない場合、または送信データ量や要求される伝送レート等が多種多様なデータ通信を行う場合は、制御ビットの相対的なオーバヘッドの低減よりも、むしろ、よりフレキシブルで迅速なスケジューリングの割当、再送制御の方が望まれる。

そこで本発明は、トラヒックの種類に応じて同期型ＡＲＱと非同期型ＡＲＱとを使い分けることにより、オーバヘッドの低減と迅速な再送処理を両立させ、システム全体としての通信効率の改善を図ることを課題とする。

また、トラヒックの種類に応じて適用するＡＲＱ（自動再送制御）の方法を動的に切り換える無線通信方法と、このような制御を行う無線通信装置の構成を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、周期的な割り当てに適したトラヒック、たとえば、一定速度の低レートトラヒックには、同期型ＡＲＱとパーシステント・スケジューリングとを組み合わせてオーバヘッドを有効に低減し、それ以外のトラヒック（たとえばデータ通信を行っているチャネル）の再送制御には非同期型ＡＲＱを適用して再送遅延を低減し衝突を回避する。

本発明の第１の側面では、トラヒックの種別に応じて再送制御モードを切り換える無線基地局を提供する。無線基地局は、
（ａ）入力されたデータのトラヒック種別を判断するトラヒック識別部と、
（ｂ）入力されたデータが周期的割り当てに適したトラヒックである場合に、前記入力データに対して無線リソースを一定周期かつ一定パターンで割り当て、それ以外のトラヒックである場合に、使用可能な無線リソースを順次割り当てるリソース管理・割当部と、
（ｃ）再送要求があったときに、前記周期的割り当てに適したトラヒックに対しては、同期型の再送制御を適用し、それ以外のトラヒックに対しては、非同期型の再送制御を適用する再送制御切換部と、
を備える。

たとえば、一定速度の低レート通信を行うトラヒックは、周期的割り当てに適したトラヒックであると判断される。

良好な実施形態では、無線リソース管理・割当部は、再送制御切換部によって同期型の再送制御が適用された場合に、再送パケットに対し、あらかじめ決定されている再送タイミングと無線リソース（周波数ブロック）で、前回の無線リソースとは異なる無線リソースを割り当てる。

一方、再送制御切換部によって非同期型の再送制御が適用された場合には、無線リソース管理・割当部は、初回のパケット送信から所定時間経過後の任意のタイミングで、再送パケットに利用可能な無線リソースを割り当てる。

上記の構成により、周期的割り当てに適したトラヒックにおいてオーバヘッドを低減するとともに、非周期的トラヒックにおいて再送遅延と衝突の可能性を低減することができる。

以下で、本発明の良好な実施携帯について、図面を参照して説明する。

図３は、本発明の基本的概念を示す図である。音声通話やテレビ電話（ＶｏＩＰ）などの、一定速度かつ低レートのトラヒックについては、一定の周期で無線リソースを割り当てるパーシステント・スケジューリングに基づいてパケットの送信を行い、受信側からパケットロスなどに起因するエラー検出により再送要求が送られてきたときは、同期型ＡＲＱを適用して、あらかじめ決められた再送タイミングで再送パケットを送信する。

このような周期的割り当てに適したトラヒック（以下、「周期的割り当てトラヒック」、または単に「周期的トラヒック」と称する）では、送信パケットサイズに対する制御ビットの割合が相対的に大きい。周期的トラヒックに同期型ＡＲＱを適用すると、再送タイミングがあらかじめわかっているので、どの送信パケットに対する再送なのかを示す情報ビットを付加する必要がなくなり、オーバヘッドの低減効果が大きい。

一方、上記以外のトラヒック、たとえばデータ通信用のトラヒック（以下、「非周期的割り当てトラヒック」、または単に「非周期的トラヒック」と称する）の再送制御には、非同期型ＡＲＱを適用し、使用可能な任意のＴＴＩを利用して迅速にパケットの再送を行う。データ通信を行うチャネルでは、オーバヘッドの影響は比較的小さいので、非同期型のＡＲＱを適用して、衝突回避の効果を増大させる。

このように、トラヒックの種類に応じて、自動再送制御（ＡＲＱ）のモードを、同期型ＡＲＱと非同期型ＡＲＱの間で切り換えることによって、トレードオフの関係にあるオーバヘッド低減と迅速な再送処理を両立させる。

図４は、図３のようなＡＲＱ切り換え制御を行う送信側無線通信装置の一例として、無線基地局の概略構成を示す。無線基地局１０は、各ユーザからのデータを受け付ける入力データ受付部１１と、トラヒックの種類を識別するトラヒック識別部１２と、識別されたトラヒックの種類に応じて無線リソースを割り当て、リソースの使用状況を管理するリソース管理・割当部１６を有する。
入力されたユーザデータが周期的トラヒックであると識別された場合、リソース管理割当部１６は、優先的に一定間隔で周波数リソースを割り当てていく。入力データが周期的トラヒックでない場合、つまり非周期的トラヒックである場合は、リソース管理・割当部１６は、空いているリソースブロックの中で、状態のよいものから順次割り当てていく。

無線基地局１０はまた、再送要求信号を受け付ける再送要求信号受付部１３と、再送が要求されているトラヒックの種類に応じて再送制御を切り換える再送制御切換部１７を有する。再送要求がなされている対象が周期的トラヒックの場合は、再送制御に同期型ＡＲＱを適用する。周期的トラヒックの場合、受信した再送要求はかならず一定時間前に送信したパケットに対するものだとわかっているので、リソース管理・割当部１６は、前回の送信から所定の間隔後のタイミングでリソースブロックを割り当てる。

一方、再送要求が、非周期的トラヒックに対する要求の場合は、リソース管理・割当部は、空いている使用可能なリソースブロックの中から、より良い状態のリソースをより早いタイミングで割り当てる。

リソース管理・割当部１６と再送制御切換部１７とで、スケジューリング部１５を構成する。

送信信号生成部１９は、トラヒックの種別に応じた再送制御を勘案して行われたスケジューリングに基づいて、送信信号を生成し、図示しないアンテナから送信する。なお、図示はしないが、入力されたユーザデータは、無線リソースが割り当てられる前に、チャネル符号化およびデータ変調がなされているものとする。

図５は、周期的トラヒックに対するパーシステント・スケジューリングと同期的ＡＲＱの一例を示す図である。たとえば、ＶｏＩＰ通信を行うユーザデータに対して、斜線で示すように、無線リソースブロックを一定周期、かつ、一定のパターンで割り当ててゆく。時間ｔ１のＴＴＩ（この例では、１ＴＴＩ＝１サブフレームとする）で周波数ブロックｆ１が送信データブロックに割り当てられ、一定周期後の時間ｔ２のＴＴＩで、周波数ブロックｆ３が割り当てられ、さらに一定周期後の時間ｔ３のＴＴＩで、周波数ブロックｆ５が割り当てられる。

時間ｔ２のＴＴＩで送信されたデータブロックが受信側でエラー検出されたとする。この場合、１ＲＴＴ後に再送要求が通知されることはわかっているので、このデータブロックのための第１回再送タイミングは、１ＲＴＴ後と決められている。そして、再送時に初回送信と異なる周波数ブロックｆ４を割り当てることによって、特性の改善を図る。同じ周波数リソースを用いた場合に、再度誤りが生じる可能性が高いからである。

仮に、第１回再送も失敗した場合は、さらに次のＲＴＴ降のタイミングで第２回の再送を行うことが決められているので、この場合も、別の周波数ブロックを割り当てるのが望ましい。

初回送信で用いる周波数ブロックと、１回目以降の再送で用いる周波数ブロックとの対応関係は、あらかじめ決めておいて、テーブル等に記載しておいてもよい。

非周期的トラヒックに対しては、パーシステント・スケジューリングされた後の空いているリソースブロックが割り当てられる（同じＴＴＩで１以上のリソースブロックを割り当てても良い）。この場合の再送要求は、再送されるべき送信パケットを示す情報ビットを含むので、この情報に基づいて、バッファ中の対応するパケットを再度読み出して、再送要求受信後のなるべく早いタイミングで、利用可能なリソースブロックの中から状態のよいものを割り当てることで、衝突を回避し、さらなる再送を防止する。

図６は、受信側無線通信装置の一例として、移動局２０の概略構成を示す。移動局２０は、トラヒックを分別するトラヒック分別部２１を有する。移動局２０は、分別されたトラヒックに応じて復調、誤り検出を行う。したがって、非周期的トラヒック復調部２２および対応する誤り検出部２４と、周期的トラヒック復調部２３および対応する誤り検出部２５を備える。それぞれの誤り検出結果に応じて、再生要求信号生成部２７で再生信号が生成される。

誤り検出部２４で、非周期的トラヒックの誤りが検出された場合は、再送要求信号生成部２７は、再送が要求されるパケットを示す情報ビットを付加して再送要求信号を生成する。

誤り検出部２５で、周期的トラヒックの誤りが検出された場合は、再送要求信号生成部２７は、再送が要求されるパケットを示す情報ビットを付加せずに、再送要求信号を生成する。

周期的トラヒックに対する誤り検出結果は、トラヒック分別部２１にフィードバックされる。このフィードバック情報に基づいて、トラヒック分別部２１は、所定時間後に再送パケットが送られてくることを知ることができる。

一方、受信信号の中から取り出された制御信号は、制御信号復調部２６へ入力されて復調され、復調された制御情報に基づいて、対応する非周期的トラヒックが復調される。

以上述べたように、本発明の実施形態では、トラヒックの種別に応じて、パーシステント・スケジューリング＋同期型ＡＲＱによる制御と、非同期型ＡＲＱによる制御とを使い分ける。その結果、一定速度の低レート通信でのオーバヘッドを低減するとともに、データ通信における再送遅延と衝突の可能性を低減することができる。

公知のハイブリッドＡＲＱの２つの方式を示す図である。 一般的なパーシステント・スケジューリングによるリソース割り当て例を示す図である。 本発明の基本概念を説明するための図である。 本発明が適用される送信側無線通信装置の一例として、無線基地局の構成を示す概略ブロック図である。 周期的トラヒックに対して行われるパーシステント・スケジューリングと同期型ＡＲＱとの組み合わせを説明するための図である。 本発明が適用される受信側無線通信装置の一例として、移動局の構成を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１０ 送信側無線通信装置（無線基地局）
１１ 入力データ受付部
１２ トラヒック識別部
１３ 再送要求信号受付部
１５ スケジューリング部
１６ リソース管理・割当部
１７ 再送制御切換部
１９ 送信信号生成部
２０ 受信側無線通信装置（移動局）
２１ トラヒック分別部
２２ 非周期的トラヒック復調部
２３ 周期的トラヒック復調部
２４、２５ 誤り検出部
２７ 再送要求信号生成部

Claims (10)

1. 入力されたデータのトラヒック種別を判断するトラヒック識別部と、
   入力されたデータが周期的割り当てに適したトラヒックである場合に、前記入力データに対して無線リソースを一定周期かつ一定パターンで割り当て、それ以外のトラヒックである場合に、使用可能な無線リソースを順次割り当てるリソース管理・割当部と、
   再送要求があったときに、前記周期的割り当てに適したトラヒックに対しては、同期型の再送制御を適用し、それ以外のトラヒックに対しては、非同期型の再送制御を適用する再送制御切換部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
2. 前記トラヒック識別部は、一定速度の低レート通信を行うトラヒックを、周期的割り当てに適したトラヒックであると判断することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記無線リソース管理・割当部は、前記再送制御切換部によって同期型の再送制御が適用された場合に、再送パケットに対し、あらかじめ決定されている再送タイミングで、前回の無線リソースとは異なる無線リソースを割り当てる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
4. 前記無線リソース管理・割当部は、前記再送制御切換部によって非同期型の再送制御が適用された場合に、初回のパケット送信から所定時間経過後の任意のタイミングで、再送パケットに利用可能な無線リソースを割り当てる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
5. 受信信号のトラヒックを分別するトラヒック分別部と、
   受信信号が非周期的トラヒックである場合に、非周期的トラヒックの誤りを検出する第１の誤り検出部と、
   受信信号が周期的トラヒックである場合に、周期的トラヒックの誤りを検出し、この誤り検出結果を、前記トラヒック分別部にフィードバックする第２の誤り検出部と、
   前記第１誤り検出部および第２誤り検出部の出力に基づいて、再送要求信号を生成する再送要求信号生成部と
   を備える移動端末。
6. 前記再送要求信号生成部は、前記非周期的トラヒックで誤りが検出された場合に、当該誤りが検出されたパケットを示す情報ビットを付加して再送要求信号を生成し、前記周期的トラヒックで誤りが検出された場合に、当該誤りが検出されたパケットを示す情報ビットを付加することなく、前記再送要求信号を生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載の移動端末。
7. 入力されたデータのトラヒック種別を判断するステップと、
   入力されたデータが周期的割り当てに適したトラヒックである場合に、前記入力データに対して無線リソースを一定周期かつ一定パターンで割り当て、それ以外のトラヒックである場合に、使用可能な無線リソースを順次割り当てるステップと、
   再送要求があったときに、前記周期的割り当てに適したトラヒックに対しては、同期型の自動再送制御を適用し、それ以外のトラヒックに対しては、非同期型の自動再送制御を適用するステップと、
   を含むことを特徴とする無線通信制御方法。
8. 前記トラヒック種別の判断ステップは、一定速度の低レート通信を行うトラヒックを、周期的割り当てに適したトラヒックであると判断するステップを含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信制御方法。
9. 前記同期型の再送制御が適用された場合に、再送パケットに対し、あらかじめ決定されている再送タイミングで、前回の無線リソースとは異なる無線リソースを割り当てるステップ
   をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の無線通信制御方法。
10. 前記非同期型の再送制御が適用された場合に、初回のパケット送信から所定時間経過後の任意のタイミングで、再送パケットに利用可能な無線リソースを割り当てるステップ
    をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の無線通信制御方法。

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