JP2007517431A - データパケット送信方法、移動局および無線通信システム - Google Patents

データパケット送信方法、移動局および無線通信システム Download PDF

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Abstract

本発明は、データチャネルを介して送信エンティティから受信エンティティにデータパケットを送信するハイブリッド自動再送要求(HARQ)方法に関する。更に、本発明は、HARQ方法で実行する移動局、基地局、無線ネットワーク制御装置および通信システムに関する。非同期再送から結果として生ずる問題を克服するために、本発明は、同期再送を行うHARQ方法を提供する。同方法によると、送信エンティティにおいて受信エンティティからフィードバックメッセージが受信され、データパケットの受信が成功していないことをフィードバックメッセージが示す場合、上記フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に受信エンティティに再送データパケットが送信される。受信エンティティは、先に受信したデータパケットと再送データパケットを軟合成する。

Description

本発明は、送信エンティティから受信エンティティにデータチャネルを介してデータパケットを送信するハイブリッド自動再送要求(HARQ)方法に関する。本発明は、更に、HARQ方法で実行する移動局、基地局、無線ネットワーク制御装置および通信システムに関する。
W−CDMA(広帯域符号分割多元接続)とは、第3世代無線移動体通信システムとしての使用のために標準化されたIMT−2000(国際移動体通信)の無線インタフェースであり、柔軟且つ効率的な方法で音声サービスやマルチメディア移動体通信サービス等の各種サービスを提供する。日本、欧州、米国および他国における標準化機構は、W−CDMAの共通の無線インタフェース仕様を作成するために第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)と呼ばれるプロジェクトを合同で組織した。
IMT−2000の標準化欧州版は、一般的にUMTS(ユニバーサル移動体通信システム)と呼ばれる。UMTSの仕様の最初のリリースは、1999年に発行された(リリース99)。一方、リリース4およびリリース5において規格に対する幾つかの改良が3GPPによって標準化され、リリース6の範囲において更なる改良に関する議論が行われている。
ダウンリンクおよびアップリンクの個別チャネル(DCH)と、ダウンリンク共有チャネル(DSCH)は、リリース99およびリリース4において定められている。その年以降、開発者は、マルチメディアサービスあるいはデータサービス全般の提供のためには、高速で非対称のアクセスが実施されなくてはならないと認識した。リリース5では、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)が導入されている。この新しい高速ダウンリンク共有チャネル(HS−DSCH)は、UMTS仕様においてUMTS無線アクセスネットワーク(RAN)からユーザ機器と呼ばれる通信端末までのダウンリンク高速アクセスをユーザに提供する。
非リアルタイムサービスの誤り検出の最も一般的な技法は、前方誤り訂正(FEC)と組み合わされる自動再送要求(ARQ)方式、いわゆるハイブリッドARQに基づく。巡回冗長検査(CRC)が誤りを検出した場合、受信器は追加ビットまたは新規データパケットを送るよう送信器に要求する。別の既存の方式では、ストップアンドウェイト(SAW)および選択再送(SR)連続ARQが移動体通信で最も頻繁に使用されている。
データユニットは、送信前に符号化される。再送されるビットにより、三つの異なるタイプのARQが定められる。
HARQタイプIでは、受信した誤りのあるデータパケット(PDU(パケットデータユニット)とも呼ばれる)は放棄され、当該PDUの新しいコピーが再送され別々に復号化される。当該PDUの古い方のバージョンと新しい方のバージョンとが合成されることはない。HARQタイプIIを用いると、再送される必要のある誤りのあるPDUは放棄されないが、送信器によって与えられる幾らかの増加冗長(incremental redundancy)ビットと、後々の復号化のために合成される。再送されたPDUは、しばしば高い符号化率を有し、受信器で記憶された値と合成される。つまり、各再送において僅かな冗長だけが付加される。
最後に、HARQタイプIIIはタイプIIと略同じパケット再送方式であるが、全ての再送されたPDUが自己復号化可能である。つまり、PDUが先のPDUと合成されることなく復号化可能であることを意味する。再利用できる情報が殆どなくなるような損傷を幾つかのPDUが受けている場合、自己復号化可能なパケットが有利には使用される。
チェイス合成(chase combining)を用いる場合、再送パケットは同一のシンボルを有する。この場合、複数の受信パケットはシンボル毎にまたはビット毎に合成される(非特許文献1参照)。これら合成された値はそれぞれのHARQ処理のソフトバッファに記憶される。
パケットスケジューリング
パケットスケジューリングは、共有媒体への参入を許可されたユーザに対して送信機会および送信フォーマットを割り当てるのに使用される無線リソース管理アルゴリズムであり得る。スケジューリングは、例えば、好ましいチャネル条件でユーザに送信機会を割り当てることで、スループット/容量を最大化するために適応変調符号化と組み合わせてパケットベースの移動体無線ネットワークで使用することができる。UMTSにおけるパケットデータサービスは、ストリーミングサービスにも使用され得るが、双方向および背景のトラフィッククラスにも適用可能である。双方向および背景のクラスに属するトラフィックは、非リアルタイム(NRT)トラフィックとして扱われ、パケットスケジューラによって制御される。パケットスケジューリング方法は、下記により特徴付けられる:
・スケジューリング期間/頻度:時間的に予めユーザがスケジューリングされる期間
・サービス順番:例えばランダムな順番(ラウンドロビン)またはチャネル品質(C/Iまたはスループットに基づく)に従ってユーザがサービスを受ける順番
・割り当て方法:リソース割り当ての基準(例えば、割り当て間隔当たり、キューに入れられた全てのユーザに対して同じデータ量または同じ電力/符号/時間リソース)
アップリンクのパケットスケジューラは、3GPP UMTS R99/R4/R5において、無線ネットワーク制御装置(RNC)とユーザ機器との間で分配される。アップリンク上では、異なるユーザによって共有されるべきエアインタフェースリソースは、ノードB(Node B)での総受信電力であり、従って、スケジューラのタスクは電力をユーザ機器に割り当てることである。現在のUMTSR99/R4/R5仕様において、RNCは、異なるトランスポートフォーマット(変調方式、符号化率等)のセットを各ユーザ機器に割り当てることによって、ユーザ機器がアップリンク送信中に送信することができる最大のレート/電力を制御する。
このようなTFCS(トランスポートフォーマットコンビネーションセット)の確立および再設定(reconfiguration)は、RNCとユーザ機器との間の無線リソース制御(RRC)メッセージングを用いて実現することができる。ユーザ機器は、自身の状態、例えば、利用可能な電力およびバッファの状態に基づいて、割り当てられたトランスポートフォーマットコンビネーションの中から自発的に(autonomously)選択することができる。現在のUMTS R99/R4/R5仕様では、アップリンクでのユーザ機器の送信には、時間についての制御が課せられない。スケジューラは、例えば、送信時間間隔ベースで動作することができる。
UMTS構成
ユニバーサル移動体通信システム(UMTS)の高レベルR99/4/5構成は図1に示される(http://www.3gpp.orgから入手可能な非特許文献2参照)。そのネットワーク要素は、コアネットワーク(CN)101と、UMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)102と、ユーザ機器(UE)103とに機能的にグループ化される。UTRAN102は、全ての無線関連機能を扱う役割を担い、CN101は、外部ネットワークに呼およびデータの接続をルーティングする役割を担う。これらのネットワーク要素の相互接続は、オープンインタフェース(Iu、Uu)によって定められる。UTMSシステムがモジュール式であるため、同じタイプのネットワーク要素を数個有することが可能であることに留意すべきである。
図2は、UTRANの現在の構成を例示する。幾つかの無線ネットワーク制御装置(RNC)201、202がCN101に接続されている。各RNC201、202は、一つのあるいは幾つかの基地局(ノードB)203、204、205、206を制御し、これらはユーザ機器と通信する。幾つかの基地局を制御するRNCは、当該基地局のコントローリングRNC(C−RNC)と呼ばれる。C−RNCを伴う制御される基地局のセットは、無線ネットワークサブシステム(RNS)207、208と呼ばれる。ユーザ機器とUTRANとの間の各接続に対して、一つのRNSがサービングRNS(S−RNS)となる。S−RNSはコアネットワーク(CN)101とのいわゆるIu接続を維持する。図3に示すように、必要な場合には、ドリフトRNS302(D−RNS)302が、無線リソースを供給することでサービングRNS(S−RNS)301をサポートする。それぞれのRNSは、サービングRNC(S−RNC)およびドリフトRNC(D−RNC)と呼ばれる。C−RNCおよびD−RNCは同一でよく、しばしばそうであり、よってS−RNCまたはRNCの略記が使用される。
拡張アップリンク個別チャネル(E−DCH)
個別トランスポートチャネル(DTCH)のアップリンクエンハンスメントは、現在3GPP技術仕様グループRANによって研究されている(http://www.3gpp.orgから入手可能な非特許文献3参照)。IPベースのサービスの使用がより重要になるため、RANの受信可能範囲(coverage)およびスループットを改善し、アップリンク個別トランスポートチャネルの遅延を減少させる要求が高まってきている。ストリーミング、双方向および背景のサービスは、この拡張アップリンクから得られる。
一つの拡張は、ノードB制御スケジューリング(Node B controlled scheduling)と関連して適応変調符号化方式(AMC)を使用することであり、従って、Uuインタフェースの拡張である。既存のリリース99/4/5システムでは、アップリンクの最大データレート制御はRNCにある。ノードBにおけるスケジューラを再配置することにより、RNCとノードBとの間のインタフェース上でのシグナリングにより生ずる待ち時間が減少され、それにより、スケジューラはアップリンク負荷における時間的な変化により速く対応することができる。これにより、RANとのユーザ機器の通信における全体的な待ち時間が減少される。従って、ノードB制御スケジューリングは、アップリンク負荷が減少した際には迅速により高いデータレートを割り当て、アップリンク負荷が増加した際にはアップリンクデータレートを制限することで、アップリンク干渉をより良く制御し、雑音上昇の変動を平滑にすることができる。受信可能範囲およびセルスループットは、アップリンク干渉をより良く制御することで改善される。
アップリンク上の遅延を減少させるために考えられる別の技法は、他のトランスポートチャネルと比べて、より短いTTI(送信時間間隔)の長さをE−DCHに導入することである。現在、2msの送信時間間隔の長さがE−DCHでの使用に関して調べられている。一方、10msの送信時間間隔が他のチャネルで一般的に使用されている。HSDPAにおける重要な技術の一つであるハイブリッドARQも拡張アップリンク個別チャネルとして考えられている。ノードBとユーザ機器との間のハイブリッドARQプロトコルは、誤って受信したデータユニットを迅速に再送することを可能にし、従って、RLC(無線リンク制御)再送の数および関連する遅延を減少させる。これにより、エンドユーザが経験するサービス品質(quality of service)が改善され得る。
上述の拡張をサポートするために、以下ではMAC−euと呼ばれる新しいMACサブレイヤが導入される(非特許文献4参照)。以下でより詳細に説明する新しいサブレイヤのエンティティは、ユーザ機器およびノードBに配置されてもよい。ユーザ機器側では、MAC−euは上位レイヤデータ(例えば、MAC−d)を新しい拡張トランスポートチャネルに多重化しHARQプロトコル送信エンティティを動作する新しいタスクが実行される。
ユーザ機器におけるE−DCH MAC構成
図4は、ユーザ機器側での典型的なE−DCH MAC構成全体を示す。新しいMAC機能エンティティであるMAC−eu503が、リリース/99/4/5のMAC構成に追加される。MAC−eu503エンティティは図5により詳細に示される。
ユーザ機器からノードBに送信されるべきデータパケットを運ぶM個の異なるデータフロー(MAC−d)が存在する。これらのデータフローは、異なるQoS(サービス品質)、例えば、遅延およびエラーの要件を有してもよく、HARQインスタンスの異なる設定を必要とし得る。従って、データパケットは、異なる優先度キューに記憶され得る。ユーザ機器およびボードBにそれぞれ位置するHARQ送受信のエンティティのセットは、HARQ処理と称される。スケジューラは、異なる優先度キューにHARQ処理を割り当てる際にQoSパラメータを考慮する。MAC−euエンティティは、レイヤ1シグナリングを介してノードB(ネットワーク側)からスケジューリング情報を受信する。
UTRANにおけるE−DCH MAC構成
ソフトハンドオーバ動作では、UTRAN側のE−DCH MAC構成におけるMAC−euエンティティは、ノードB(MAC−eub)およびS−RNC(MAC−eur)にわたって分散される。ノードBにおけるスケジューラは、アクティブユーザを選び、命令レート、提案レート、または送信に許可されるTCFS(トランスポートフォーマットコンビネーションセット)のサブセットにアクティブユーザ(UE)を制限するTFC(トランスポートフォーマットコンビネーション)閾値を決定しシグナリングすることで、レート制御を実行する。
各MAC−euエンティティが一つのユーザ(UE)に対応する。図6では、ノードBのMAC−eu構成がより詳細に示される。各HARQ受信器エンティティには、未受信の(outstanding)再送のパケットのビットを合成するためにソフトバッファメモリの一定の量または領域が割り当てられることに留意すべきである。一旦パケットの受信が成功すると、並べ替えバッファに送られ、上位レイヤへの順番通りの配信(in-sequence delivery)を提供する。記載した実施物によると、ソフトハンドオーバ中、並べ替えバッファはS−RNCに存在する(http://www.3gpp.orgから入手可能な非特許文献5参照)。図7では、対応するユーザ(UE)の並べ替えバッファを備えるS−RNC MAC−eu構成が示される。並べ替えバッファの数は、ユーザ機器側の対応するMAC−euエンティティにおけるデータフローの数に等しい。データおよび制御情報は、ソフトハンドオーバ中、アクティブセット内の全てのノードBからS−RNCに送られる。
要求されるソフトバッファサイズが、使用されるHARQ方式に依存し、例えば、増加冗長(IR)を用いるHARQ方式がチェイス合成(CC)を用いるものよりもより多くのソフトバファを必要とすることに留意すべきである。
E−DCHシグナリング
特定方式の動作に必要なE−DCHに関連する制御シグナリングは、アップリンクおよびダウンリンクのシグナリングを含む。シグナリングは、考えられるアップリンクエンハンスメントに依存する。
ノードB制御スケジューリング(例えば、ノードB制御タイムアンドレートスケジューリング(Node B controlled time and rate scheduling))を可能にするために、ユーザ機器は、データをノードBに送信するための何らかの要求メッセージをアップリンクで送らなくてはならない。要求メッセージは、ユーザ機器の状態情報、例えば、バッファ状態、電力状態、チャネル品質推定値等を含む。要求メッセージは、以下ではスケジューリング情報(SI)と称される。当該情報に基づいて、ノードBは雑音上昇を推定し、UEをスケジューリングすることができる。ノードBからUEにダウンリンクで許可メッセージが送られると、ノードBはUEが送ることができる最大データレートおよび時間間隔のTFCSをUEに割り当てる。許可メッセージは、以下ではスケジューリング割り当て(SA)と称される。
アップリンクでは、ユーザ機器は、送信されたパケットを正しく復号化するために必要なレートインジケータメッセージ情報、例えば、トランスポートブロックサイズ(TBS)、変調符号化方式(MCS)レベル等をノードBにシグナリングしなくてはならない。更に、HARQが使用される場合、ユーザ機器は、HARQに関連する制御情報、例えば、ハイブリッドARQ処理番号、UMTSリリース5で新規データインジケータ(NDI)と称されるHARQシーケンス番号、冗長バージョン(RV)、レートマッチングパラメータ等をシグナリングしなくてはならない。
拡張アップリンク個別チャネル(E−DCH)で送信されたパケットの受信および復号化の後、ノードBは、ダウンリンクでそれぞれACK/NACKを送ることで送信が成功したか否かをユーザ機器に通知しなくてはならない。
E−DCH − ノードB制御スケジューリング
ノードB制御スケジューリングは、アップリンクにおいてより高いセルスループットを提供し、受信可能範囲を増大させるために、アップリンク電力リソースのより効率的な使用を可能にすることが見越される、E−DCHの技術的特徴の一つである。「ノードB制御スケジューリング」という用語は、UEが好適なTFCを選択することができるTFCのセットを、RNCによって設定される制限内でノードBが制御する可能性に言及する。UEがTFCを自発的に選択するTFCのセットは、以下では「ノードB制御TFCサブセット(Node B controlled TFC subset)」と呼ばれる。「ノードB制御TFCサブセット」は、図8に示されるように、RNCによって構成されるTFCSのサブセットである。UEは、リリース5のTFC選択アルゴリズムを用いる「ノードB制御TFCサブセット」から好適なTFCを選択する。十分な電力マージンおよび十分な利用可能なデータがあり、且つ、TFCがブロックされた状態でないことを前提として、「ノードB制御TFCサブセット」におけるどのTFCがUEによって選択されてもよい。E−DCHのUE送信をスケジューリングするために二つの基本的な技法がある。スケジューリング方式は全てUEにおけるTFC選択の管理として考えられ、ノードBがどのようにして当該処理および関連するシグナリング要件に影響を与えるかの点で主に異なる。
ノードB制御レートスケジューリング(Node B controlled rate scheduling)
このスケジューリング技法の原理は、高速TFCS制限制御によってユーザ機器のトランスポートフォーマットコンビネーション選択を制御し制限することをノードBに可能にさせることである。ノードBは、レイヤ1シグナリングによって、ユーザ機器が好適なトランスポートフォーマットコンビネーションを自発的に選択することができる「ノードB制御サブセット(Node B controlled subset)」を拡大/減少してもよい。ノードB制御レートスケジューリングでは、全てのアップリンク送信は並行に行われるが、ノードBにおける雑音上昇閾値を超えない十分に低いレートで行われる。それにより、異なるユーザ機器からの送信が時間的に重複する。レートスケジューリング(rate scheduling)では、ノードBはアップリンクTFCSだけを制限し、UEがE−DCH上でデータを送信する時間については制御しない。同時に送信しているUEの数をノードBが知らないことにより、セルにおけるアップリンク雑音上昇の正確な制御も可能にならない(http://www.3gpp.orgから入手可能な非特許文献3のversion 1.0.0を参照)。
ノードBとユーザ機器との間のレイヤ1シグナリングによるトランスポートフォーマットコンビネーション制御を可能にするために二つの新しいレイヤ1メッセージが導入される。レート要求(RR)は、ユーザ機器からノードBにアップリンクで送られる。RRにより、ユーザ機器は、1ステップだけ「ノード制御されるTFCサブセット」を拡大/減少するようノードBに要求することができる。更に、レート許可(RG)は、ノードBからユーザ機器にダウンリンクで送られる。RGにより、ノードBは例えば、アップ/ダウンコマンドを送ることで「ノードB制御TFCサブセット」を変更する。新しい「ノードB制御TFCサブセット」は、次に更新されるまで有効である。
ノードB制御タイムアンドレートスケジューリング
ノードB制御タイムアンドレートスケジューリングの基本原理は、ノードBにおける所望の総雑音上昇を超えないように、所与の時間にユーザ機器のサブセットが送信することを(理論的にのみ)可能にすることにある。1ステップだけ「ノードB制御TFCサブセット」を拡大/減少するためにアップ/ダウンコマンドを送る代わりに、ノードBは例えば、TFCSインジケータ(ポインタでもよい)を送ることで明示的なシグナリングを通じて、許可される値にトランスポートフォーマットコンビネーションサブセットを更新してもよい。
更に、ノードBは、ユーザ機器が送信することが許可された開始時間および有効期間を設定してもよい。異なるユーザ機器に対する「ノードB制御TFCサブセット」の更新は、多数のユーザ機器からの送信が時間的に重複することを可能な程度まで回避するために、スケジューラによって調整されてもよい。CDMAシステムのアップリンクにおいて、同時送信は常に互いと干渉し合う。従って、E−DCH上でデータを同時に送信するユーザ機器の数を制御することで、ノードBはセルにおけるアップリンク干渉レベルをより正確に制御することができる。ノードBのスケジューラは、例えば、ユーザ機器のバッファ状態、ユーザ機器の電力状態、および、ノードBにおける利用可能な全受信干渉電力(RoT)マージン(interference Rise over Thermal margin)に基づいて、送信時間間隔(TTI)当たりで送信することが許可されるユーザ機器、および、対応するTFCSインジケータを決定してもよい。
二つの新しいレイヤ1メッセージは、ノードB制御タイムアンドレートスケジューリングをサポートするために導入される。スケジューリング情報更新(SI)は、ユーザ機器からノードBにアップリンクにおいて送られてもよい。ユーザ機器が、ノードBにスケジューリング要求を送る必要性を見出すと(例えば、ユーザ機器のバッファで新しいデータが発生する)、ユーザ機器は、必要なスケジューリング情報を送信する。このスケジューリング情報を用いて、ユーザ機器は、その状態についての情報、例えば、そのバッファの占有率および利用可能な送信電力をノードBに提供する。
スケジューリング割り当て(SA)は、ノードBからユーザ機器にダウンリンクで送信される。スケジューリング要求を受信すると、ノードBは、スケジューリング情報(SI)およびノードBにおける利用可能なRoTマージン等のパラメータに基づいてユーザ機器をスケジューリングする。ノードBは、スケジューリング割り当て(SA)において、ユーザ機器によって使用されるべきTFCSインジケータ、後の送信の開始時間、および、有効期間をシグナリングする。
ノードB制御タイムアンドレートスケジューリングは、前述したようなレートだけ制御されるスケジューリングと比べてより正確なRoT制御を提供する。しかしながら、ノードBにおける干渉のより正確な制御は、レート制御スケジューリングと比べて、より多くのシグナリングオーバーヘッドおよびスケジューリング遅延(スケジューリング要求およびスケジューリング割り当てメッセージ)を費やすことにより得られる。
図9では、ノードB制御タイムアンドレートスケジューリングでの一般的なスケジューリング手順を示す。ユーザ機器は、E−DCH上でのデータの送信のためにスケジューリングされることを望むとき、まずスケジューリング要求をノードBに送る。ここでは、Tpropは、エアインタフェース上での伝搬時間を示す。スケジューリング要求の内容物は、例えば、ユーザ機器のバッファ状態および電力状態に関する情報(スケジューリング情報)である。スケジューリング要求を受信すると、ノードBは得られた情報を処理して、スケジューリング割り当てを決定する。スケジューリングは、処理時間Tscheduleを必要とする。
TFCSインジケータ並びに対応する送信開始時間および有効期間を含むスケジューリング割り当ては、ユーザ機器にダウンリンクにおいて送信される。スケジューリング割り当てを受信すると、ユーザ機器は、割り当てられた送信時間間隔においてE−DCH上で送信を開始する。
E−DCHは、ユーザ機器によるアップリンクでの他の送信の組み合わせと共存しなくてはならないため、レートスケジューリングまたはタイムアンドレートスケジューリングのいずれか一方の使用は、利用可能な電力によって制限される。異なるスケジューリングモードが共存することにより、異なるトラフィックタイプを提供する際に柔軟性を与える。例えば、TCPのACK/NACK等の少量のデータおよび/またはより高い優先度を有するトラフィックは、タイムアンドレート制御スケジューリング(time and rate control scheduling)を用いる場合と比べて、自発送信(autonomous transmissions)のレート制御モードだけを用いて送られ得る。自発送信では、より少ない待ち時間およびより少ないシグナリングオーバーヘッドを伴う。
E−DCH − ハイブリッドARQ
ノードB制御ハイブリッドARQ(Node B controlled hybrid ARQ)は、誤って受信したデータパケットの高速再送を可能にする。ユーザ機器とノードBとの間の高速再送は、上位レイヤの再送の数と関連する遅延とを減少させ、それにより、エンドユーザによって認識される品質が改善される。
HSPDAにおけるダウンリンクHS−DSCHに使用される方式と同様に、多数のストップアンドウェイト(SAW)ハイブリッドARQ処理を有するプロトコル設定がE−DCHに使用されるが、アップリンクとダウンリンクとの間の差により適切な変更が必要である(3GPP TR25.896参照)。
NチャネルSAW方式は、N個の並列HARQ処理よりなり、各処理は、ウィンドウサイズが1の選択再送ARQ(SR)に対応するストップアンドウェィト再送プロトコルとして機能する。ユーザ機器が各送信時間間隔で単一のHARQ処理上でデータを送信することができると仮定される。
図10では、N=3のHARQ処理を有する典型的なNチャネルSAWプロトコルが例示される。ユーザ機器は、ノードBにアップリンク上でE−DCHにおいてデータパケット1を送信している。送信は、第1のHARQ処理で行われる。エアインタフェースの伝搬遅延Tpropの後、ノードBはパケットを受信し、復調および復号化を開始する。復号化が成功したか否かによって、ACK/NACKがユーザ機器にダウンリンクで送られる。
本実施例では、ノードBはノードBにおいて受信したパケットを復号化し処理するに必要な時間を示すTNBprocess後にACKをユーザ機器に送る。ダウンリンク上のフィードバックに基づいて、ユーザ機器はデータパケットを再送するか、新規データパケットを送信するかを決定する。肯定応答(ACK)の受信と、同じHARQ処理における次の送信時間間隔の送信との間の、ユーザ機器に利用可能な処理時間はTUEprocessと称される。
本実施例では、ユーザ機器はACKを受信するとデータパケット4を送信する。ラウンドトリップタイム(RTT)は、アップリンクにおけるデータパケットの送信と、当該パケットに対するACK/NACKフィードバックを受信した際の当該パケットの再送または新規データパケットの送信との間の時間を示す。利用可能なHARQ処理の欠如によるアイドリング期間を回避するために、HARQ処理の数NがHARQラウンドトリップタイム(RTT)と一致することが必要である。
既知のおよび未知の送信タイミングを考慮して、同期および非同期のデータ送信が区別される。非同期データ送信を伴う再送プロトコルでは、データブロックまたはHARQ処理を識別するために明示的なシグナリングが用いられ、同期データ送信を伴うプロトコルでは、データブロックまたはHARQ処理はデータブロックが受信された時点に基づいて識別される。
UEは、例えば、再送の場合にデータパケットの正しい軟合成(soft combining)を確実にするために非同期送信のプロトコルにおいて明示的にHARQ処理数をシグナリングしなくてはならない。非同期データ送信のHARQ再送プロトコルの利点は、システムに与えられる柔軟性である。ノードBのスケジューラは、例えば、セルにおける干渉状況、更に、対応するE−DCHサービスの優先度またはQoSパラメータ等のパラメータに基づいて、E−DCH上でのデータ送信の期間およびHARQ処理をUEに割り当てる。
非同期HARQフィードバック情報を有する再送プロトコルは、シーケンス番号(SN)またはフィードバックメッセージの他の明示的な識別を用い、同期HARQフィードバック情報を有するプロトコルは、例えばHSPDAのように、受信される時間に基づいてフィードバックメッセージを識別する。フィードバックは、HS−DSCHを受信した一定時間後にHS−DPCCHで送られてもよい(http://www.3gpp.orgから入手可能な非特許文献6参照)。
無線ベアラ設定 − 無線ベアラ確立
どの送信を始める前にも、UMTSにおけるデータチャネル、例えば、無線ベアラが確立され、全てのレイヤがそれに応じて構成されなくてはならない。無線ベアラを確立する手順は、無線ベアラと個別トランスポートチャネルとの間の関係に応じて変わる。サービス品質(QoS)パラメータに依存して、無線ベアラ(RB)と関連付けられる恒久的に割り当てられた個別チャネルが存在してもしなくてもよい。
無線ベアラ設定 − 個別物理チャネルアクティブ化を伴う無線ベアラ確立
UMTSでは、図12に示す手順が、無線ベアラのために新しい物理チャネルが形成される必要がある場合に適用される。無線ベアラの確立は、RB確立要求プリミティブがRRCレイヤのネットワーク側で上位レイヤのサービスアクセスポイントから受信されると開始される。このプリミティブは、ベアラ基準(bearer reference)とQoSパラメータとを含む。QoSパラメータに基づいて、レイヤ1およびレイヤ2のパラメータがネットワーク側のRRCエンティティによって選択される。
ネットワーク側での物理レイヤ処理は、全ての適用可能なノードBに発せられるCPHY−RL−セットアップ要求プリミティブで開始される。意図するいずれの受信者もサービスを提供することができない場合、確認プリミティブでその旨が示される。ノードBにおける送信および受信の開始を含み、レイヤ1をセットアップした後、NW−RRCはそのピアエンティティ(ネットワーク(NW)により任意に応答されまたは応答されない送信)に無線ベアラセットアップメッセージを送る。このメッセージは、レイヤ1、MACおよびRLCのパラメータを備える。メッセージを受信した後、ユーザ機器−RRCがレイヤ1およびMACを構成する。
レイヤ1同期が表示されると、ユーザ機器はネットワークに応答モード(acknowledged-mode)で無線ベアラセットアップ完了メッセージを送信する。NW−RRCは、ネットワーク側でMACおよびRLCを構成する。
無線ベアラセットアップ完了の確認を受信すると、ユーザ機器−RRCは新しい無線ベアラと関連付けられる新しいRLCエンティティを作成する。RLC確立の適用可能な方法は、RLC転送モードに依存する。RLC接続は、暗示的に確立されてもよく、あるいは、明示的シグナリングが適用されてもよい。最後に、RB確立表示プリミティブがユーザ機器−RRCによって送られ、RB確立確認が送られる。
前述の通り、非同期データ送信の再送プロトコルはノードBに対してより多くのスケジューリング柔軟性を可能にさせる。スケジューリング割り当ては、例えば、ユーザ機器から送られるスケジューリング情報、および、セルにおける干渉状況に基づくことができる。
しかしながら、再送が非同期に行われる場合には不都合な点が生ずる。E−DCHでの送信がタイムアンドレート制御スケジューリングモード(time and rate controlled scheduling mode)で行われる場合、再送もスケジューリングされる。つまり、再送は、全ての他の送信、例えば、初回送信と同様に扱われなくてはならない。ユーザ機器はまずノードBにスケジューリング要求を送らなくてはならない。スケジューリング要求内に含まれるスケジューリング情報(SI)を受信すると、受信したノードBはユーザ機器に送信リソースを割り当てる。
スケジューリング割り当て(SA)メッセージを用いて、ノードBは、ユーザ機器によって再送に使用されるべきTFCSインジケータ並びに後続の送信開始時間および有効期間をシグナリングする。再送のスケジューリングは、初回送信について図9に既に示したスケジューリング遅延を伴う。
更に、再送のスケジューリング柔軟性も、パケットの初回送信と同様に、追加的なシグナリング(スケジューリング要求メッセージおよびスケジューリング割り当てメッセージ)を費やすことにより得られる。
再送がスケジューリングされた場合に生ずる別の問題は、再送が必ずしも優先されない点である。保留中の再送にリソースを割り当てる代わりに、ノードBのスケジューラは、他のユーザ機器にデータパケットの初回送信を送ることを許可してもよい。それにより、再送のために保留にされているデータの遅延が増大する。この問題は、増大した遅延によって影響を及ぼされるものが保留中の再送だけでない場合には、より深刻である。例えば、以下に示すように再送が遅延された場合にエンドユーザの性能は影響を及ぼされる。
データパケットが受信側で上位レイヤに順番通りに運ばれないとならないため(RLCレイヤへのパケットの運搬は順序通りでなくてはならない)、受信側で既に正しく復号化されているデータパケットは、より小さいシーケンス番号を有するデータパケットがHARQエンティティでまだ保留されている限り並べ替えバッファから解放されない。
他のユーザ機器が代わりに初回送信のためにスケジューリングされていることにより小さいシーケンス番号を有するデータパケットの再送が遅延されている場合、エンドユーザ性能は結果として増大した遅延により影響を及ぼされる。
D. Chase, "Code combining: A maximum-likelihood decoding approach for combining an arbitrary number of noisy packets", IEEE Transactions on Communicatios, Col. COM-33, pages 385 to 393, May 1985 3GPP TR25.401: "UTRAN Overall Description" 3GPP TR25.896: "Feasiblity Study for Enhanced Uplink for UTRA FDD Release 6)" 3GPP TSG RAN WG1, meeting #31, Tdoc R01-030284, "Scheduled and Autonomous Mode Operation for the Enhanced Uplink" 3GPP TSG RAN WG1, meeting #31, "HARQ Structure", Tdoc R1-030247 3GPP TR25.848: "Physical Layer Aspects of High Speed Downlink Packet Access", version 5.0.0
本発明は、上述の問題を少なくとも一つ克服する、データパケットの軟合成を用いる新しいHARQ方式を提供することを目的とする。
この目的は、独立請求項の主題によって解決される。本発明の好ましい実施の形態は従属請求項の主題である。
第1の実施の形態によると、本発明は、データチャネルを介して送信エンティティから受信エンティティにデータパケットを送信するハイブリッド自動再送要求(HARQ)方法を提供する。送信エンティティは、受信エンティティからフィードバックメッセージを受信することができる。フィードバックメッセージは、受信エンティティによるデータパケットの受信が成功したか否かを示すことができる。
フィードバックメッセージが、データパケットの受信が成功していないことを示す場合、フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に再送データパケットを受信エンティティに送信することができ、受信エンティティは先に受信したデータパケットとの再送データパケットの軟合成を実行することができる。提案されるHARQプロトコルが、ダウンリンク(基地局/ノードBから移動局/UE)にもアップリンク(移動局/UEから基地局/ノードB)にも用いられるよう適用可能であることに留意すべきである。
再送データパケットは、送信時間間隔の始めに送信されてもよく、即ち、所定タイムスパンの持続時間はその終わりが送信時間間隔の始まりと一致するよう選択される。
更に、所定タイムスパンは、フィードバックメッセージを処理するのに必要な処理時間以上となるよう選択されてもよい。従って、再送データを送る前にフィードバックメッセージの処理を実行できることが確実になる。
更なる実施の形態によると、データ送信のエアインタフェースリソースを制御するスケジューリングエンティティは、エアインタフェース上で所定タイムスパン後に再送データパケットを送信するためのリソースを確保することができる。
更に、本発明の別の実施の形態によると、送信エンティティは、送信エンティティに割り当てられたリソースが、送信時間間隔において所定タイムスパン後に再送データパケットを送信し同じ送信時間間隔において送信保留中の他のデータを送信するのに十分か否かを判定することができる。送信保留中データは、再送データパケットよりも高い送信優先度を有することができる。後者の場合でリソースが十分でないときは、送信保留中データを送信時間間隔で送信することができ、再送データパケットの送信を後の送信時間間隔に延期することができる。
送信エンティティに割り当てられるリソースは、例えば、送信エンティティに割り当てられるトランスポートフォーマットコンビネーション(TFC)、即ち、トランスポートフォーマットコンビネーションセット(TFCS)でよい。
別の実施の形態では、送信エンティティは、所定タイムスパン後の再送データパケットと、送信保留中データとを同時に送信するのに必要な送信電力が、送信エンティティに割り当てられた最大送信電力より低いか否かを判定することができる。本実施の形態では、送信保留中データは、再送データパケットよりも高い送信優先度を有することができる。
送信保留中データ、および所定タイムスパン後の再送データパケットは、必要な送信電力が割り当てられた最大送信電力よりも大きい場合、割り当てられた最大送信電力を用いて送信することができる。
更なる実施の形態では、再送データパケットを、そのトランスポートフォーマット(TF)に必要なレベルよりも低い電力レベルで送信することができる。
更なる実施の形態によると、所定タイムスパン後の再送データパケットと、送信保留中データとを同時に送信するのに必要な送信電力が割り当てられた最大送信電力よりも大きい場合、送信保留中データを送信することができ、所定タイムスパン後の再送データパケットの送信を中止することができる。
別の実施の形態によると、データ送信はタイムアンドレート制御スケジューリングモードで実行される。本実施の形態では、送信が中止された再送データパケットを送信するリソースを要求するために、スケジューリング要求メッセージを送信エンティティからスケジューリングエンティティに送信することができる。
更なる実施の形態では、データ送信はタイムアンドレート制御スケジューリングモードで実行される。本実施の形態では、所定タイムスパン後の再送データパケットが受信されない場合、受信エンティティは送信エンティティからのスケジューリング要求メッセージを予期することができ、送信エンティティにフィードバックメッセージが送信されるデータパケットを一時的に記憶するバッファの内容物を保持することができる。
データ送信がレート制御スケジューリングモード(rate controlled scheduling mode)で実行されかつ所定タイムスパン後の再送データパケットを送信できなかった本発明の別の実施の形態によると、再送データパケットを、所定タイムスパンの経過後の時点に送信することができる。
この場合、所定タイムスパン後の再送データパケットが受信されない場合、受信エンティティは、送信エンティティからの再送データパケットを予期することができ、送信エンティティにフィードバックメッセージが送信されるデータパケットを一時的に記憶するバッファの内容物を保持することができる。従って、受信エンティティのソフトバッファは消去されず、その中のデータは軟合成用に保持される。
更なる実施の形態では、データ送信は、拡張アップリンク個別トランスポートチャネルE−DCH上で行われる。
本発明の更なる実施の形態によると、移動局と基地局とを備える移動体無線通信システムにおいてデータパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルを用いて基地局にデータパケットを送信する移動局が提供される。移動局は、受信エンティティによってデータパケットの受信が成功したか否かを示す受信エンティティからのフィードバックメッセージを送信エンティティで受信する受信手段と、データパケットの受信が成功しなかったことをフィードバックメッセージが示す場合に、フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に再送データパケットを送信する送信手段とを備える。
更に、移動局は、上述のハイブリッド自動再生要求方法を実行するように特別に構成される。後者の場合、送信エンティティは移動局に相当し、受信エンティティは基地局に相当する。
本発明の別の実施の形態は、移動局と基地局とを備える移動体無線通信システムにおいてデータパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルを用いて基地局にデータパケットを送信する移動局を提供する。本実施の形態では、移動局は制御メッセージ内の再送モードインジケータを受信する受信手段を備えることができ、再送モードインジケータは、上述のHARQ方法に従ってパケット再送方法を実行するか否か、または、別のハイブリッド自動再生要求方法を実行するか否かを示す。更に、移動局は、再送モードインジケータによって示されるパケット再送モードに従ってパケット再送を実行する送信手段を備える。
本発明の実施の形態では、制御メッセージは、無線ベアラセットアップメッセージである。制御メッセージは、無線リソース(RRC)制御メッセージでもよい。
本発明の更なる実施の形態によると、受信手段は、確立されたデータチャネルの制御メッセージを受信するよう構成される。移動局は、再送モードインジケータに従って送信手段のパケット再送モードを切り換える切り換え手段を更に備えることができる。
本発明の好ましい実施の形態では、制御メッセージは、データチャネル、即ち、無線ベアラを構成する無線ベアラ再設定メッセージである。また、制御メッセージは、無線リソース(RRC)制御メッセージでもよい。
本発明の別の実施の形態によると、データパケットの再送が実行される、即ち、上述のHARQ方法またはその別のバージョンを用いるモードの明示的なシグナリングがない。本実施の形態では、送信手段は、データ送信に用いられるスケジューリングモードに応答して異なるハイブリッド自動再生要求方法の一つを実行するよう構成される。それにより、例えば、タイムアンドレート制御スケジューリングモードまたはレート制御スケジューリングモードにおいてスケジューリングを実行するスケジューリングモードは、適切なHARQ再送方法の使用を判定するために使用されてもよい。
本発明の別の実施の形態は、移動局と基地局とを備える移動体無線通信システムにおいてデータパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルを用いて移動局にデータパケットを送信する基地局を提供する。移動局は、受信エンティティによってデータパケットの受信が成功したか否かを示す受信エンティティからのフィードバックメッセージを送信エンティティで受信する受信手段と、データパケットの受信が成功しなかったことをフィードバックメッセージが示す場合に、フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に再送データパケットを送信する送信手段とを備える。
更に、基地局は、上述のハイブリッド自動再生要求方法を実行するように特別に構成される。後者の場合、送信エンティティは基地局に相当し、受信エンティティは移動局に相当する。
上述の移動局について、基地局における送信手段は、データ送信に使用されるスケジューリングモードに応答して異なるハイブリッド自動再生方法の一つを実行するよう構成されてよい。
更に、本発明は、移動局と無線ネットワーク制御装置とを備える移動体無線通信システムにおいて移動局によるデータ送信に使用されるHARQ再送プロトコルのパラメータを構成する無線ネットワーク制御装置を別の実施の形態で提供する。無線ネットワーク制御装置は、移動局に制御メッセージにおいて再送モードインジケータを送信する送信手段を備えることができ、再送モードインジケータは、上述の方法に従ってハイブリッド自動再生要求プロトコルを実行するか否か、または、別のハイブリッド自動再生要求方法を実行するか否かを示す。
更に、本発明の別の実施の形態は、本発明による移動局と基地局とを備える通信システムを提供する。通信システムは、上述の無線ネットワーク制御装置を更に備える。
以下では、本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。図中、同様のまたは対応する細部には同じ参照番号が付与される。
本発明の一態様は、パケット再送の同期送信タイミングの導入である。先に誤って受信したデータパケットの再送は、受信器から否定応答を受信してから所定タイムスパン後に送信することができる。
受信データパケットの復号化が成功しなかった場合、ノードBはダウンリンクにおいてユーザ機器に否定応答(NACK)を送信することができる。再送が所定の時点で送られるため、ノードBは、E−DCH上での送信がタイムアンドレート制御スケジューリングモードで行われる場合にも再送をスケジューリングする必要がない。それにより、ユーザ機器にスケジューリング割り当てメッセージを送信する必要がない。更に、ノードBはユーザ機器から再送が送られる時刻を認識しているため、再送データパケットの送信のためのリソースを確保することができる。再送タイミングの認識は、他のユーザ機器のスケジューリングのために考慮され、即ち、スケジューラは、例えば、多数の再送が予期される場合に他のユーザ機器のデータパケット初回送信の量を減少させるように判断することができる。
ユーザ機器で否定応答を受信すると、誤ったデータパケットに対する再送データパケットが、所定タイムスパン後、即ち、否定応答の受信時間に対する所定の時点で送信される。図11には、E−DCHを用いる同期再送を伴うタイムアンドレート制御スケジューリングモードでのデータ送信が示される。否定応答を受信してから所定タイムスパン後(図中でTsyncと称される)に再送を送ることができる。ユーザ機器は、再送のスケジューリング要求を送信する必要がなく、ノードBから送信されるスケジューリング割り当てメッセージのスケジューリング関連制御チャネル(scheduling related control channel)を監視する必要もない。
タイムアンドレート制御スケジューリングモードでE−DCH送信が行われる場合に同期再送によって得られる、シグナリングオーバーヘッド(スケジューリング要求、スケジューリング割り当て)および遅延の削減といった利点の他に、レート制御スケジューリングモードに対しても同期再送の利点を得ることができる。
このスケジューリングモードでは、送信タイミングは、ユーザ機器によって自発的に選択することができる。それにより、ノードBのスケジューラは、データがE−DCH上で送信される時間を認識しない場合がある。本発明の一実施の形態によると、再送データパケットは、ノードBのスケジューラが再送データパケットの送信タイミングを少なくとも認識するよう、否定応答を受信した後のTsyncに再送データパケットが送信される。従って、再送のリソースを確保することができ、それにより、セルにおけるアップリンク干渉に対してより正確な制御を得ることができる。
再送の他にユーザ機器において送信保留中の論理チャネルの他のデータが存在し、「ノードB制御TFCサブセット」(図8参照)における最大トランスポートフォーマットコンビネーションが再送および保留中のデータを同時に送るのに十分でない場合、送信保留中データおよび再送データパケットが論理チャネルの優先度に応じて送信される。保留中のデータパケットが、例えば、再送よりも高い論理チャネルの優先度を有する場合、ユーザ機器は保留中のデータパケットを送信し、再送を中止することができる。更に、ユーザ機器は、後の時点において再送データパケットを送ってもよい。
従って、本発明の本実施の形態では、送信保留中データおよび再送データパケットの同時送信は、ユーザ機器において利用可能な十分なリソースがない場合は可能ではない。例えば、同時送信を可能にするトランスポートフォーマットコンビネーションがユーザ機器のTFCSにおいて利用可能でない。
本発明の別の実施の形態は、アップリンクにおける電力制限により、所与の送信時間間隔内での再送データパケットの送信に使用され得る電力が、例えば、同時のより高い優先度のリアルタイムサービスにより十分でない状況に関連する。このような場合においても同期して再送を送るためには、ユーザ機器は、残留電力だけを再送に使用することができる。従って、再送の信頼性は、送信電力の低減により減少される。しかしながら、再送とそのデータパケットの先に記憶された送信との軟合成が復号化前に行われるため、復号化の成功がまだ可能である。
本発明の一つの典型的な実施の形態によると、E−DCH上でのデータ送信に対するTFC選択がユーザ機器のMAC−eエンティティであり、リリース99/5DCHチャネルに対するTFC選択がMAC−dエンティティであると仮定することができる。ユーザ機器でのTFC選択は、論理チャネルの優先度に応じて実行することができる。優先度の高いデータには、例えば、高い送信電力を必要とするトランスポートフォーマットを割り当てることができ、優先度の低いデータには低い送信電力レベルを必要とするトランスポートフォーマットが割り当てられる。優先度はRRCシグナリングを用いて示すことができる。
従って、電力リソースは、論理チャネルの優先度に従って、MAC−dにおけるTFC選択に対して、および、MAC−eにおけるTFC選択に対して割り当てることができる。所与のTFCに対する、物理レイヤによって実行されるユーザ機器の送信電力推定は、一つのスロットの測定期間にわたる送信電力、および、対応するTFCの利得係数を測定することで得ることができる。残留電力、即ち、ユーザ機器が送信に使用する最大電力と、再送データパケットと同じ送信時間間隔における送信保留中データの送信にTFCによって要求される電力との差が再送データパケットの必要なトランスポートフォーマットをサポートするのに十分でない場合でも再送を行うためには、E−DCH送信(E−DPDCH)に使用される物理チャネルに適用される利得係数を操作することができる。
再送データパケットのトランスポートフォーマットに対する操作された利得係数を用いて、送信保留中データおよび再送データパケットに対して所望のTFCをサポートするのに必要な総電力の計算の結果が、TFCの使用を可能にする値となる、即ち、ユーザ機器が使用できる最大送信電力よりも低くなることが実現される。この利得係数は、残留電力が再送トランスポートフォーマットのサポートに、従ってTFCの使用に十分となるまで逐次減少される。
測定および計算のために操作された利得係数を物理レイヤが使用することを可能にするために、利得係数の操作は、MACサブレイヤから物理レイヤにシグナリングされるプリミティブによって示すことができる。物理レイヤは、例えば、適切な利得係数を決定することができる。
代替的には、ユーザ機器は再送を中止して、後の時点でそれを送ることができる。後者の場合で、データ送信がタイムアンドレート制御スケジューリングモードで実行されるときは、ユーザ機器は再送を中止し、ユーザ機器の電力の状況が許すようになると直ぐに、データパケットの送信のスケジューリング要求を送ることができる。データパケットは、初回送信のように扱われるべきであり、ノードBからスケジューリングされるべきである。レート制御スケジューリングモードの場合、ユーザ機器は、否定応答を受信してから所定タイムスパン後の再送を中止することができ、ユーザ機器の電力の状況が許すようになると直ぐに自発的にデータパケットを送信することができる。ノードBは、一旦ユーザ機器に否定応答を送ると、所定の固定の遅延後の当該データパケットの再送を予期する。当該時点で再送が受信されない場合、ノードBはソフトバッファを消去(flush)することができず、タイムアンドレート制御スケジューリングモードでスケジューリングが実行される場合には当該データパケットのスケジューリング要求を、または、レート制御スケジューリングモードでスケジューリングが実行される場合には後の時点での当該パケットの再送を待つ。
否定応答と再送との間の相対的なタイミングは図13に示される。時間オフセットTsyncは、例えば、HS−DSCHとHS−DPCCHとの間の時間オフセット等のように固定の時間量である。しかしこの場合、異なるユーザのE−DCHでのフレーム同期はない。
代替的には、ユーザ機器での否定応答の処理を可能にするために、フィードバックメッセージ(NACK)のスロットの終わりと再送の始まりとの間の時間が少なくとも最小であることを条件として、ユーザ機器は、否定応答を受信した後の最初の送信時間間隔において再送を送ることができる。この場合、Tsyncは、再送がフレーム境界の始まりで送信されると仮定すると、一つの送信時間間隔の長さの範囲内で可変である。これにより、E−DCHのフレーム設定に合わせて再送が送られることを確実にすることができる。従って、これらのユーザ機器に対して、E−DCH送信を同期させることができる。ノードBは、データパケットの再送が送られるときの送信時間間隔を認識している。
どの送信を開始する前にも、無線ベアラが確立されなくてはならず、全てのレイヤがそれに応じて構成されなくてはならない。無線ベアラの確立手順を、一つ以上の新しい無線ベアラを確立するために使用することができる。この手順は、使用するHARQ再送プロトコルタイプを示す、例えば、本発明により提案されるHARQプロトコルを使用するか否か、または、別のHARQプロコルを使用するか否かを示す再送タイプインジケータがRNCとUEとの間のシグナリングに含まれるよう修正されてもよい。アプリケーション/サービスのQoSパラメータに基づいて、無線リソース制御は、アプリケーション/サービスのデータを運ぶのに最適な無線ベアラパラメータを決定することができる。
E−DCH上で送信されるサービスに依存して、同期して再送を送ることが幾分有利である。高データレートのE−DCH送信を必要とするサービスでは、例えば、同期して再送を送ることは有利となり得る。しかしながら、幾つかの他のサービスでは、同期せずに再送を送ることが更に有利となり得る。
E−DCH上で送信されるべきサービスに依存して、RRCは、再送が同期して行われるべきか同期せずに行われるべきかを定めることができる。再送モードは、無線ベアラの確立手順中に設定される無線ベアラパラメータでもよい。より一般的には、再送タイプインジケータが、移動局に送られる制御メッセージに含まれてもよい。再送タイプインジケータは、データ送信に用いるべき適切なHARQ方式を示してもよい。
アクティブ接続中に無線ベアラ特性を変更することも可能である。無線ベアラ再設定手順が無線ベアラのパラメータを再設定するために使用されてもよい。それにより、アクティブ接続の再送モードを必要に応じて変更することができる。無線ベアラ再設定手順、および無線ベアラセットアップ手順は、使用すべき適切なパケット再送方式を示すよう、例えば、同期または非同期再送のいずれかを提供するHARQプロトコルを用いることを示すよう構成されなくてはならない。
本発明の別の実施の形態によると、再送タイプインジケータを用いて再送モードを定める代わりに、E−DCH再送に使用されるスケジューリングモードに応じて再送モードを設定することができる。同期再送タイミングを有するHARQプロトコルは、タイムアンドレート制御スケジューリングモードでのE−DCH送信に対するスケジューリングされた再送を伴うHARQプロトコルと比べて、シグナリングオーバーヘッド(スケジューリング要求およびスケジューリング割り当てメッセージ)の減少および遅延の減少といった利点を有することができる。更に、再送が常に優先されてもよい。
本発明の別の実施の形態によると、タイムアンドレート制御スケジューリングモードの場合に再送を同期して送ることができる。レート制御スケジューリングモードでは送信において同期再送の利点がそれほど顕著でないことがあるため、レート制御スケジューリングモードではE−DCH送信において再送を同期せずに送ることができる。
E−DCHを用いるアップリンクデータ送信について主に説明したが、ここに記載した原理が個別ダウンリンクデータチャネル上でのデータ送信にも適用可能であることは理解されるであろう。
UMTSの高レベル構成を示す図 UMTS R99/4/5によるUTRANの構成を示す図 ドリフト無線サブシステムおよびサービング無線サブシステムを示す図 ユーザ機器におけるE−DCH MAC構成を示す図 ユーザ機器におけるMAC−euを示す図 ノードBにおけるMAC−eu構成を示す図 RNCにおけるMAC−euを示す図 ノードB制御スケジューリングのトランスポートフォーマットコンビネーションセットを示す図 タイムアンドレート制御スケジューリングモードの動作を示す図 3チャネルのストップアンドウェイトHARQプロトコルの動作を示す図 本発明の実施の形態による同期再送を伴うHARQ再送プロトコルの動作を示す図 個別物理チャネルアクティブ化を含む無線ベアラの確立を示す図 本発明の実施の形態による、否定応答と再送データパケット送信との間のタイミングの関係を示す図
本発明は、データパケット送信方法、移動局、無線ネットワーク制御装置、および無線通信システムに関する。
本発明の一実施の形態に係る方法は、移動局と基地局とを有する無線通信システムにおいてHARQ再送プロトコルを用いて前記基地局にデータパケットを送信する、前記移動局により実行される方法であって、前記基地局にデータパケットを送信するステップと、前記基地局が前記データパケットの復号化に成功したか否かを示すフィードバックメッセージを、前記基地局から受信するステップと、前記フィードバックメッセージが、前記データパケットの復号化の成功を示していない場合であって、前記フィードバックメッセージの受信から所定の期間後の再送データパケットと、前記再送データパケットのデータよりも高い論理チャネル優先度を有する他のデータとを送信するのに必要な送信電力が、前記移動局により使用可能な最大送信電力よりも大きい場合に、前記最大送信電力を用いて、同じ送信時間間隔内で、前記再送データパケットと前記他のデータとを送信するステップと、を有するようにした。
本発明の他の実施の形態に係る移動局は、移動局と基地局とを有する無線通信システムにおいてHARQ再送プロトコルを用いて前記基地局にデータパケットを送信する移動局であって、前記基地局にデータパケットを送信する送信器と、前記基地局が前記データパケットの復号化に成功したか否かを示すフィードバックメッセージを、前記基地局から受信する受信器と、を有し、前記送信器は、前記フィードバックメッセージが、前記データパケットの復号化の成功を示していない場合であって、前記フィードバックメッセージの受信から所定の期間後の再送データパケットと、前記再送データパケットのデータよりも高い論理チャネル優先度を有する他のデータとを送信するのに必要な送信電力が、前記移動局により使用可能な最大送信電力よりも大きい場合に、前記最大送信電力を用いて、同じ送信時間間隔内で、前記再送データパケットと前記他のデータとを送信する、構成を採る。
本発明の更に他の実施の形態に係る無線ネットワーク制御装置は、移動局と基地局とを有する無線通信システムにおいて前記移動局によりデータ送信に用いられるHARQ再送プロトコルのパラメータを設定する無線ネットワーク制御装置であって、上記の方法を実行するか否か、またはそれと異なる方法を実行するか否かを示す再送モードインジケータを制御メッセージにおいて前記移動局へ送信する送信器を有する、構成を採る。
本発明の更に他の実施の形態に係る無線通信システムは、上記の移動局を有し、アップリンク通信チャネルを介して前記移動局から基地局にデータパケットを送信するHARQ再送プロトコルを実行する、構成を採る。
本発明は、データパケット送信方法、移動局および無線通信システムに関する。
HARQタイプIでは、受信した誤りのあるデータパケット(PDU(パケットデータユニット)とも呼ばれる)は放棄され、当該PDUの新しいコピーが再送され別々に復号化される。HARQタイプIIを用いると、再送される必要のある誤りのあるPDUは放棄されないが、送信器によって与えられる幾らかの増加冗長(incremental redundancy)ビットと、後々の復号化のために合成される。再送されたPDUは、しばしば高い符号化率を有し、受信器で記憶された値と合成される。つまり、各再送において僅かな冗長だけが付加される。
ユーザ機器からノードBに送信されるべきデータパケットを運ぶM個の異なるデータフロー(MAC−d)が存在する。これらのデータフローは、異なるQoS(サービス品質)、例えば、遅延およびエラーの要件を有してもよく、HARQインスタンスの異なる設定を必要とし得る。従って、データパケットは、異なる優先度キューに記憶され得る。ユーザ機器およびードBにそれぞれ位置するHARQ送受信のエンティティのセットは、HARQ処理と称される。スケジューラは、異なる優先度キューにHARQ処理を割り当てる際にQoSパラメータを考慮する。MAC−euエンティティは、レイヤ1シグナリングを介してノードB(ネットワーク側)からスケジューリング情報を受信する。
非同期HARQフィードバック情報を有する再送プロトコルは、シーケンス番号(SN)またはフィードバックメッセージの他の明示的な識別を用い、同期HARQフィードバック情報を有するプロトコルは、例えばHSDPAのように、受信される時間に基づいてフィードバックメッセージを識別する。フィードバックは、HS−DSCHを受信した一定時間後にHS−DPCCHで送られてもよい(http://www.3gpp.orgから入手可能な非特許文献6参照)。
本発明の一実施の形態に係る方法は、移動局における、HARQ再送プロトコルを用いたデータパケット送信方法であって、前記移動局により自発的に選択されたタイミングで基地局にデータパケットを送信するステップと、前記基地局での前記データパケットの復号化成功または復号化失敗を示すフィードバックメッセージを前記基地局から受信するステップと、前記データパケットの復号化失敗を示すフィードバックメッセージの受信後、前記データパケットの再送を前記基地局に送信するステップと、を有し、前記データパケットの復号化失敗を示すフィードバックメッセージの受信タイミングから前記データパケットの再送の送信タイミングまでの期間は、前記基地局にとって既知である所定の期間であるようにした。
本発明の他の実施の形態に係る移動局は、HARQ再送プロトコルを用いたデータパケット送信を行う移動局であって、前記移動局により自発的に選択されたタイミングで基地局にデータパケットを送信する送信器と、前記基地局での前記データパケットの復号化成功または復号化失敗を示すフィードバックメッセージを前記基地局から受信する受信器と、を有し、前記送信器は、前記データパケットの復号化失敗を示すフィードバックメッセージの受信後、前記データパケットの再送を前記基地局に送信し、前記データパケットの復号化失敗を示すフィードバックメッセージの受信タイミングから前記データパケットの再送の送信タイミングまでの期間は、前記基地局にとって既知である所定の期間である、構成を採る。
本発明の更に他の実施の形態に係る無線通信システムは、上記の移動局を有する、構成を採る。
本発明の別の実施の形態は、アップリンクにおける電力制限により、所与の送信時間間隔内での再送データパケットの送信に使用され得る電力が、例えば、同時のより高い優先度のリアルタイムサービスにより十分でない状況に関連する。このような場合においても同期して再送を送るためには、ユーザ機器は、残余電力だけを再送に使用することができる。従って、再送の信頼性は、送信電力の低減により減少される。しかしながら、再送とそのデータパケットの先に記憶された送信との軟合成が復号化前に行われるため、復号化の成功がまだ可能である。
従って、電力リソースは、論理チャネルの優先度に従って、MAC−dにおけるTFC選択に対して、および、MAC−eにおけるTFC選択に対して割り当てることができる。所与のTFCに対する、物理レイヤによって実行されるユーザ機器の送信電力推定は、一つのスロットの測定期間にわたる送信電力、および、対応するTFCの利得係数を測定することで得ることができる。残余電力、即ち、ユーザ機器が送信に使用する最大電力と、再送データパケットと同じ送信時間間隔における送信保留中データの送信にTFCによって要求される電力との差が再送データパケットの必要なトランスポートフォーマットをサポートするのに十分でない場合でも再送を行うためには、E−DCH送信(E−DPDCH)に使用される物理チャネルに適用される利得係数を操作することができる。
再送データパケットのトランスポートフォーマットに対する操作された利得係数を用いて、送信保留中データおよび再送データパケットに対して所望のTFCをサポートするのに必要な総電力の計算の結果が、TFCの使用を可能にする値となる、即ち、ユーザ機器が使用できる最大送信電力よりも低くなることが実現される。この利得係数は、残余電力が再送トランスポートフォーマットのサポートに、従ってTFCの使用に十分となるまで逐次減少される。

Claims (27)

  1. データチャネルを介して送信エンティティから受信エンティティにデータパケットを送信するハイブリッド自動再送要求方法であって、
    前記受信エンティティによってデータパケットの受信が成功したか否かを示す受信エンティティからのフィードバックメッセージを前記送信エンティティで受信するステップと、
    前記データパケットの受信が成功しなかったことを前記フィードバックメッセージが示す場合に、前記フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に前記受信エンティティに再送データパケットを送信するステップと、
    前記受信エンティティにおいて先に受信したデータパケットと前記再送データパケットを軟合成するステップと、を有する方法。
  2. 前記再送データパケットが送信時間間隔の始めに送られる、請求項1記載の方法。
  3. 前記所定タイムスパンが前記フィードバックメッセージを処理するのに必要な処理時間以上である、請求項1または請求項2記載の方法。
  4. スケジューリングエンティティでデータ送信のエアインタフェースリソースを制御するステップと、
    前記所定タイムスパン後に前記再送データパケットを送信するためのリソースを前記エアインタフェース上で確保するステップと、を更に有する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記送信エンティティにおいて、前記送信エンティティに割り当てられたリソースが、同じ送信時間間隔内で、所定タイムスパン後の再送データパケットと、当該再送データパケットよりも高い送信優先度を有する送信保留中の他のデータとを送信するのに十分であるか否かを判定するステップと、
    十分でない場合、前記送信時間間隔で前記送信保留中データを送信し、前記再送データパケットの送信を後の送信時間間隔に延期するステップと、を更に備える請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の方法。
  6. 同じ送信時間間隔内で、前記所定タイムスパン後の前記再送データパケットと、当該再送データパケットよりも高い優先度を有する前記送信保留中データとを送信するのに必要な送信電力が前記送信エンティティに割り当てられる最大送信電力未満か否かを前記送信エンティティにおいて判定するステップを更に備える、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記必要な送信電力が前記割り当てられる最大送信電力より大きい場合、前記割り当てられる最大送信電力を用いて、前記送信保留中データと、前記所定タイムスパン後の前記再送データパケットとを送信するステップを更に備える、請求項6記載の方法。
  8. 前記再送データパケットが、そのトランスポートフォーマットに必要なレベルよりも低い電力レベルで送信される、請求項7記載の方法。
  9. 前記所定タイムスパン後の前記再送データパケットと、前記送信保留中データとを送信するのに必要な送信電力が前記割り当てられる最大送信電力より大きい場合、前記送信保留中データを送信し、前記所定タイムスパン後の前記再送データパケットの送信を中止するステップを更に備える、請求項6記載の方法。
  10. データ送信がタイムアンドレート制御スケジューリングモードで実行される場合に、前記再送データパケットを送信するためのリソースを要求するスケジューリング要求メッセージを、前記送信エンティティからスケジューリングエンティティに送信するステップを更に備える、請求項9記載の方法。
  11. 前記所定タイムスパン後の前記再送データパケットが受信されず、かつデータ送信がタイムアンドレート制御スケジューリングモードで実行される場合に、前記受信エンティティにおいて、前記送信エンティティからの前記スケジューリング要求メッセージを待ち、前記送信エンティティにフィードバックメッセージが送信されたデータパケットを一時的に記憶するバッファの内容物を保持するステップを更に備える、請求項10記載の方法。
  12. データ送信がレート制御スケジューリングモードで実行される場合、前記所定タイムスパンの経過後の時点で前記再送データパケットを送信するステップを更に備える、請求項10記載の方法。
  13. 前記所定タイムスパン後の前記再送データパケットが受信されない場合、前記受信エンティティにおいて、前記送信エンティティからの前記再送データパケットを待ち、前記送信エンティティにフィードバックメッセージが送信されたデータパケットを一時的に記憶するバッファの内容物を保持するステップを更に備える、請求項12記載の方法。
  14. データ送信が拡張アップリンク個別トランスポートチャネルで実行される、請求項1乃至請求項13のいずれかに記載の方法。
  15. 移動局と基地局とを有する移動体無線通信システムにおいてデータパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルを用いて基地局にデータパケットを送信する移動局であって、
    受信エンティティによってデータパケットの受信が成功したか否かを示す前記受信エンティティからのフィードバックメッセージを送信エンティティで受信する受信手段と、
    データパケットの受信が成功しなかったことをフィードバックメッセージが示す場合、前記フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に再送データパケットを送信する送信手段と、を備える移動局。
  16. 請求項1乃至請求項14のいずれかに記載のハイブリッド自動再送要求方法を実行するよう構成される、請求項15記載の移動局。
  17. 移動局と基地局とを有する移動体無線通信システムにおいてデータパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルを用いて基地局にデータパケットを送信する移動局であって、
    制御メッセージにおいて、請求項1乃至請求項14のいずれかに記載のパケット送信方法を実行するか否か、または、別のハイブリッド自動再送要求方法を実行するか否かを示す再送モードインジケータを受信する受信手段と、
    前記再送モードインジケータによって示されるパケット再送モードに従ってデータチャネル上で再送データパケットを送信する送信手段と、を備える移動局。
  18. 前記制御メッセージが無線ベアラセットアップメッセージである、請求項17記載の移動局。
  19. 前記受信手段が、確立されたデータチャネルの制御メッセージを受信するよう構成され、
    前記送信モードインジケータに従って前記送信手段のパケット再送モードを切り換える切り換え手段を更に備える、請求項17記載の移動局。
  20. 前記制御メッセージが無線ベアラ再設定メッセージである、請求項19記載の移動局。
  21. 前記送信手段が、データ送信に用いられるスケジューリングモードに応答して異なるハイブリッド自動再送要求方法の一つを実行するよう構成される、請求項15乃至請求項20のいずれかに記載の移動局。
  22. 移動局と基地局とを有する移動体無線通信システムにおいてデータパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルを用いて移動局にデータパケットを送信する基地局であって、
    受信エンティティによってデータパケットの受信が成功したか否かを示す前記受信エンティティからのフィードバックメッセージを送信エンティティで受信する受信手段と、
    データパケットの受信が成功しなかったことをフィードバックメッセージが示す場合に、前記フィードバックメッセージを受信してから所定タイムスパン後に再送データパケットを送信する送信手段と、を備える基地局。
  23. 請求項1乃至請求項14のいずれかに記載の方法を実行するよう構成される、請求項22記載の基地局。
  24. 前記送信手段が、データ送信に用いられるスケジューリングモードに応答して異なるハイブリッド自動再送要求方法の一つを実行するよう構成される、請求項22または請求項23記載の基地局。
  25. データパケットの軟合成を適用するHARQ再送プロトコルの少なくとも一つのパラメータを構成し、前記HARQ再送プロトコルが移動局と無線ネットワーク制御装置とを有する移動体無線通信システムにおいて移動局によるデータ送信に使用される、無線ネットワーク制御装置であって、
    前記移動局への制御メッセージにおいて、請求項1乃至請求項14のいずれかに記載のハイブリッド自動再送要求方法を実行するか否か、または、別のハイブリッド自動再送要求方法を実行するか否かを示す再送モードインジケータを送信する送信手段を備える、無線ネットワーク制御装置。
  26. 請求項14乃至請求項20のいずれかに記載の移動局と、請求項21乃至請求項23のいずれかに記載の基地局とを備え、
    通信チャネルを介して前記移動局から前記基地局にデータパケットを送信するためにHARQプロトコルを実行するよう構成される、無線通信システム。
  27. 請求項24記載の無線ネットワーク制御装置を更に備える無線通信ネットワーク。
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