JP2007318759A

JP2007318759A - 無線通信システムにおいてパケットデータを処理する方法及び装置

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Publication number: JP2007318759A
Application number: JP2007139475A
Authority: JP
Inventors: Shiaw-Shiang Jiang; 孝祥江
Original assignee: Asustek Computer Inc
Current assignee: Asustek Computer Inc
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2007-12-06
Also published as: US20070274264A1; TW200744334A; EP1860813A1; KR20070114056A; CN101079814A

Abstract

【課題】無線通信システムのユーザー端においてパケットデータを処理する方法及び装置を提供する。
【解決手段】方法は、ＨＡＲＱプロセスを起動し、第一パケットを受信してそのデータをバッファに保存し、第一パケットに続く第二パケットを受信し、第二パケットが第一パケットの再送であるかどうかを特定プロセスで判断するステップからなる。該特定プロセスは制御チャネルのＮＤＩ（新データ指示子）を使用しない。
【選択図】図４

Description

本発明は無線通信システムにおいてパケットデータを処理する方法及び装置に関し、特に所要の信号伝送を減らし、無線資源の使用効率を向上させる方法及び装置に関する。

第三世代移動通信技術はＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続）方式で高いスペクトル利用効率、カバー率、通話品質及び高速伝送を実現させるとともに、ＱｏＳ（サービス品質）の確保、柔軟性のある双方向通信の実現、通話中断率の低減を可能にする。第三世代移動通信システムを利用し、ユーザーはＵＥ（ユーザー装置、例えば携帯電話）で映像通話、電話会議、ゲーム、オンライン音楽再生、及び電子メールを楽しむことができる。高速で実時間の情報伝送に大きく依存する上記機能を実現させるため、ＨＳＰＤＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）とＨＳＵＰＡ（高速アップリンクパケットアクセス）規格が定められている。両規格は、帯域の使用率とパケットの処理効率を高め、上りと下りの伝送速度を向上させる効果がある。

ＨＳＤＰＡとＨＳＵＰＡはＨＡＲＱ（ハイブリッド自動リピート要求）方式で再送の速度を速め、送信遅延を改善する。ＨＡＲＱとは、ＦＥＣ（フィードフォワード誤り訂正）とＡＲＱ（自動リピート要求）を結合した方式であり、受信端から返送される応答信号（ACK/NACK）に基づいて再送の要否を決め、送信が失敗したデータから復号化に資する情報を取り出して保存する。ＨＡＲＱ方式は再送に際して初回送信と同じ送信ブロックセットを利用するため、初回送信とデータビット数が同じである。もっとも、再送は初回送信と異なる変調方法、チャンネルコードセット（チャンネルコードセットのサイズを含む）、発信電力で行うことができる。再送要求の回数を最低限に抑えるため、従来のＨＡＲＱ方式は、ＣＣ（チェイス合成）法またはＩＲ（増加的冗長性）法などのソフト合成法を利用してメッセージ復号の正確性を確保する。ＣＣ法は誤りが検出されたパケットと同じものを再送し、復号を実行する前にデコーダーで受信されたパケットをすべて結合することを内容とし、ＩＲ法は冗長ビットを少しずつ送信して元のデータと結合させ、データ量を増やして誤りの回復を容易にすることを内容とする。

ＨＳＤＰＡシステムにおいて、ネットワーク端からＰＤＵ（パケットデータエンティティー）を受信すると、ユーザー端は前回の送信情報に基づいてＰＤＵの廃棄かソフトバッファへの保存を決め、後続の復号またはスケジューリングに備える。受信したＰＤＵに新データの有無の判断を迅速にするため、ＭＡＣプロトコル3GPP TS 25.321 V7.0.0はＨＡＲＱプロセスにおいて再送か初回送信を判断する基準として、１か０のＮＤＩ（新データ指示子）を規定している。上記規格によれば、ネットワーク端は初回送信が判断された場合に前回送信のＮＤＩに１を足し、再送が判断された場合に前回送信のＮＤＩを元のままにする。したがって、前後の送信のＮＤＩが異なっていれば（すなわち１、０または０、１）、後者が初回送信であって新データがあるとされ、ユーザー端はソフトバッファ内の保存データを新データに取り替えて復号する。それに反して、前後の送信のＮＤＩが同じであれば（すなわち０、０または１、１）、後者を前者の再送とする。この場合、前回送信が正常に復号されていなければ、復号の成功率を向上させるため、ユーザー端は再送データをソフトバッファ内のデータと合成してから復号する。それに反して、前回送信が正常に復号されたとすれば、ユーザー端は再送データを廃棄し、ソフトバッファ内のデータをスケジューリングエンティティーに送信してスケジューリングをしてから、肯定応答を返送する。

したがって、ＨＡＲＱプロセスにおいて前後の送信に対応するＮＤＩが同じであり、かつ前回送信が正常に復号されれば、ユーザー端は再送データを廃棄し、ソフトバッファ内のデータをスケジューリングエンティティーに送ってスケジューリングを実行し、更に肯定応答を返送する。しかし、ＤＴＸをＡＣＫと誤判断する場合（DTX to ACKエラー）、ＨＡＲＱプロセスは有用なＰＤＵを失って上位層データブロックの完全性を損なうおそれがある。詳しくは以下に説明する。

図１を参照する。図１は従来のＨＳＤＰＡシステムにおけるＰＤＵ伝送を表す説明図である。以下は、ネットワーク端ＵＴＲＡＮがＴＳＮ＝８、１２、１８、２４のＰＤＵをユーザー端ＵＥに送信し、送信するたびにＮＤＩを更新することを例にする。まず、ネットワーク端ＵＴＲＡＮはＮＤＩ＝０、ＴＳＮ＝８のＰＤＵをユーザー端ＵＥに送信し、ユーザー端ＵＥは同ＰＤＵを受信して復号し、復号データをソフトバッファに保存してから肯定応答ＡＣＫをネットワーク端ＵＴＲＡＮに返送する。次にネットワーク端ＵＴＲＡＮがＮＤＩ＝１、ＴＳＮ＝１２のＰＤＵをユーザー端ＵＥに送信し、そのとき仮にＤＴＸをＡＣＫに誤判断するエラーが発生すれば、すなわちユーザー端ＵＥにＴＳＮ＝１２のＰＤＵが届いていないにもかかわらず、ネットワーク端ＵＴＲＡＮが無線妨害などにより肯定応答ＡＣＫを受信しているとすれば、ネットワーク端ＵＴＲＡＮはＴＳＮ＝１２のＰＤＵがユーザー端ＵＥに届いたと認定するうえ、ＮＤＩ＝０、ＴＳＮ＝１８のＰＤＵを送信する。ＴＳＮ＝１８のＰＤＵとＴＳＮ＝８のＰＤＵは同じＮＤＩを有するため、前者は後者の再送とされる。この場合、上記ＭＡＣプロトコルによれば、ＴＳＮ＝８のＰＤＵが既に正常に復号されているため、ユーザー端ＵＥはソフトバッファ内のデータ（ＴＳＮ＝８のＰＤＵ）を上位層に送信し、再送と判断されるＰＤＵ（すなわちＮＤＩ＝０、ＴＳＮ＝１８のＰＤＵ）を廃棄して、肯定応答ＡＣＫをネットワーク端ＵＴＲＡＮに返送する。ネットワーク端ＵＴＲＮＡはＴＳＮ＝１８のＰＤＵがユーザー端ＵＥに届いたと誤って判断し、ＴＳＮ＝２４のＰＤＵを送信する。ＴＳＮ＝１８のＰＤＵが誤って廃棄される結果、上位層はＰＤＵデータを組み立てられなくなる。

また、制御チャネルを通してパケットとともにユーザー端に送信するＮＤＩは少なくとも１ビットを占める。したがって、パケットごとにＮＤＩを添付することは制御チャネルの資源浪費を招く。

本発明は前述の問題を改善するため、無線通信システムのユーザー端においてパケットを処理する方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明は無線通信システムのユーザー端においてパケットデータを処理する方法を提供する。該方法は、ＨＡＲＱプロセスを起動し、第一パケットを受信してそのデータをバッファに保存し、第一パケットに続く第二パケットを受信し、第二パケットが第一パケットの再送であるかどうかを特定プロセスで判断するステップからなる。該特定プロセスは制御チャネルのＮＤＩを使用しない。

本発明は更に、パケットデータを適切に処理する、無線通信システムに用いられる通信装置を提供する。該通信装置は、通信装置の機能を実現させる制御回路と、制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して制御回路を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、制御回路の中でＣＰＵと結合されるように設けられ、プログラムコードを保存するための保存装置とを含む。該プログラムコードは、ＨＡＲＱプロセスを起動し、第一パケットを受信してそのデータをバッファに保存し、第一パケットに続く第二パケットを受信し、第二パケットが第一パケットの再送であるかどうかを特定プロセスで判断するステップを含む。該特定プロセスは制御チャネルのＮＤＩを使用しない。

本発明は従来のＮＤＩでなくビット相関値でパケットの異同を判断し、ＤＴＸをＡＣＫに誤判断するエラーが起こっても有用なＰＤＵは紛失せず、ネットワーク端での再送は適時に起動できる。パケットにＮＤＩを添付しないため、制御チャネルの信号伝送が減少し、無線資源の使用効率が向上することとなる。

かかる方法及び装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に説明する。

本発明は制御チャネルにおいてパケットごとにＮＤＩを添付することを不要とする方法を提供する。換言すれば、隣接パケット間のビット相関値で両パケットの異同を判断することを内容とする。

当業者に周知されているように、相違するパケットは内容（ビット構成）が異なり、それを暗号化すれば両者のビット分布は更にかけ離れていて何の相関性を呈しない。相違するパケットにおいて、個々のビットが互いに同じである確率は約１／２であり、言い換えれば相違するパケットのビット相関値は５０％に近い。一方、同一パケットの場合、無線接続のブロック誤り率を１０^−１以下に抑え、パケットごとに１００ビットが含まれるとすれば、最悪の状況（無線接続を維持する最低限の状況）においてもビット誤り率は約１０^−３であり（(1-x)¹⁰⁰=(1-10^-1)。Xはビット誤り率）、すなわち２回送信される同一のパケットのビット相関値は０．９９９以上である。したがって無線接続を確立した後はビット相関値でパケットの異同を判断できる。以上はパケットのＮＤＩ添付を省く方法の一実施例であって、同様の効果を有する他の方法も考えられる。

図２を参照する。図２は無線通信システムの無線通信装置２００のブロック図である。説明を簡素化するため、図２は無線通信装置２００の入力装置２０２、出力装置２０４、制御回路２０６、ＣＰＵ（中央処理装置）２０８、保存装置２１０、プログラムコード２１２及びトランシーバー２１４のみ描くとする。無線通信装置２００では、制御回路２０６はＣＰＵ２０８で保存装置２１０に保存されるプログラムコード２１２を実行し、無線通信装置２００の動作を制御する。制御回路２０６は入力装置２０２（例えばキーボード）でユーザーが入力した信号を受信し、出力装置２０４（スクリーン、スピーカーなど）で映像、音声などの信号を出力する。無線信号を受発信するトランシーバー２１４は受信した信号を制御回路２０６に送信し、または制御回路２０６からの信号を無線で出力する。言い換えれば、通信プロトコルに当てはめれば、トランシーバー２１４は第一層の一部とみなしてよく、制御回路２０６は第二層と第三層の機能を実現させる装置である。

図３を参照する。図３は図２に示すプログラムコード３１２を表す説明図である。アプリケーション層３００と、第三層インターフェイス３０２と、第二層インターフェイス３０６からなるプログラムコード３１２は、第一層インターフェイス３１８と接続されている。第二層インターフェイス３０６はＲＬＣ（無線リンク制御）エンティティー３２４とＭＡＣ（媒体アクセス制御）エンティティー３２６を含む。ＭＡＣエンティティー３２６は第三層インターフェイス（ＲＲＣ層＝無線資源制御層）３０２の無線資源配分指令に従い、ＲＬＣエンティティー３２４における個々の論理チャンネル内のパケットをそれぞれ一般、共通または専用チャンネルに対応させ、チャンネルマッピング、マルチプレクシング、伝送形式選択、ランダムアクセス制御などのプロセスを実行する。

無線通信装置２００は望ましくは第三世代移動通信技術のＨＳＤＰＡ規格に準拠し、プログラムコード２１２でＨＡＲＱプロセスを実行する。それに鑑みて、本発明はパケットデータを適切に処理し、無線資源を合理的に配分するためのパケットデータ処理プログラムコード３２０を提供する。図４を参照する。図４は本発明による方法のフローチャート４０である。下記方法はユーザー端のパケットデータ処理に用いられ、パケットデータ処理プログラムコード３２０としてコンパイルすることができる。

ステップ４００：開始。
ステップ４０２：ＨＡＲＱプロセスを実行する。
ステップ４０４：第一パケットを受信してそのデータをバッファに保存する。
ステップ４０６：第一パケットに続く第二パケットを受信する。
ステップ４０８：第一パケットデータと第二パケットデータ間のビット相関値Ａを計算する。
ステップ４１０：ビット相関値Ａが閾値SAME_DATA_THRESHOLDより小さいかを判断する。「はい」であればステップ４１２に進み、「いいえ」であればステップ４１４に進む。
ステップ４１２：第二パケットを第一パケットと異なるものとみなす。
ステップ４１４：第二パケットを第一パケットの再送とみなす。

以上のとおり、本発明はＨＡＲＱプロセスにおいて隣接したパケット（第一パケットと第二パケット）のビット相関値を求め、これで両パケットの異同（両パケットが同一であるとは、第二パケットが第一パケットの再送であることをいう）を判断する。両パケットが相違するものと判断された場合（ステップ４１２）は第二パケットのデータをバッファに保存して第一パケットのデータを上書きする。両パケットが同一であると判断されれば（ステップ４１４）、第一パケットが正常に復号されていない場合は第二パケットのデータをバッファ内のデータと合成し、第一パケットが正常に復号された場合は第二パケットを削除し、バッファ内のデータを上位層に送信してから肯定応答（ＡＣＫ）を返送する。閾値SAME_DATA_THRESHOLDは望ましくはネットワーク端で設定され、その値は一定値（例えば０．９、０．９５）とされ、パケット長や、ネットワーク端とユーザー端の接続時に測定されたビット誤り率に基づいて設定される。

以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

本発明はＮＤＩの代わりにビット相関値でパケット間の異同を判断する。かかる方法は実施可能である。

従来のＨＳＤＰＡシステムにおけるＰＤＵ伝送を表す説明図である。無線通信システムの無線通信装置のブロック図である。図１に示すプログラムコードを表す説明図である。本発明による方法のフローチャートである。

符号の説明

２００無線通信装置
２０２入力装置
２０４出力装置
２０６制御回路
２０８ＣＰＵ
２１０保存装置
２１２プログラムコード
２１４トランシーバー
３００アプリケーション層
３０２第三層インターフェイス
３０６第二層インターフェイス
３１８第一層インターフェイス
３２４ＲＬＣエンティティー
３２６ＭＡＣエンティティー

Claims

無線通信システムのユーザー端においてパケットデータを処理する方法であって、
ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動リピート要求）プロセスを起動し、
第一パケットを受信してそのデータをバッファに保存し、
第一パケットに続く第二パケットを受信し、
第二パケットが第一パケットの再送であるかどうかを特定プロセスで判断するステップからなり、そのうち特定プロセスは制御チャネルのＮＤＩ（新データ指示子）を使用しないことを特徴とするパケットデータの処理方法。
前記特定プロセスは、
第一パケットデータと第二パケットデータのビット相関値を計算し、
ビット相関値が閾値より小さいときに第二パケットを第一パケットと異なるものとみなし、
ビット相関値が閾値より大きいときに第二パケットを第一パケットの再送と定めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のパケットデータの処理方法。
前記方法は更に、無線通信システムのネットワーク端で閾値を設定するステップを含むことを特徴とする請求項２記載のパケットデータの処理方法。
前記方法は更に、第一パケットと第二パケットのパケット長に基づいて閾値を設定することを特徴とする請求項２記載のパケットデータの処理方法。
前記方法は更に、ユーザー端と無線通信システムのネットワーク端との間のビット誤り率に基づいて閾値を設定することを特徴とする請求項２記載のパケットデータの処理方法。
前記無線通信システムは第三世代無線通信システムのＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）システムであることを特徴とする請求項２記載のパケットデータの処理方法。
パケットデータを適切に処理する、無線通信システムに用いられる通信装置であって、
通信装置の機能を実現させる制御回路と、
制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して制御回路を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、
制御回路の中でＣＰＵと結合されるように設けられ、プログラムコードを保存するための保存装置とを含み、そのうちプログラムコードは、
ＨＡＲＱプロセスを起動し、
第一パケットを受信してそのデータをバッファに保存し、
第一パケットに続く第二パケットを受信し、
第二パケットが第一パケットの再送であるかどうかを特定プロセスで判断するステップを含み、そのうち特定プロセスは制御チャネルのＮＤＩを使用しないことを特徴とする通信装置。
前記プログラムコードに含まれる特定プロセスは、
第一パケットデータと第二パケットデータのビット相関値を計算し、
ビット相関値が閾値より小さいときに第二パケットを第一パケットと異なるものとみなし、
ビット相関値が閾値より大きいときに第二パケットを第一パケットの再送と定めるステップを含むことを特徴とする請求項７記載の通信装置。
前記プログラムコードは更に、無線通信システムのネットワーク端で閾値を設定するステップを含むことを特徴とする請求項８記載の通信装置。
前記プログラムコードは更に、第一パケットと第二パケットのパケット長に基づいて閾値を設定することを特徴とする請求項８記載の通信装置。
前記プログラムコードは更に、無線通信装置と無線通信システムのネットワーク端との間のビット誤り率に基づいて閾値を設定することを特徴とする請求項８記載の通信装置。
前記無線通信システムは第三世代無線通信システムのＨＳＤＰＡシステムであることを特徴とする請求項８記載の通信装置。