JP2008219924A - ハイブリッド自動反復要求を用いたトランスポートブロックセット送信 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ−ＡＲＱ送信障害を最小限にして最大のデータ転送速度を提供するため、増加的冗長性をサポートし変調・符号化セットの適応を可能にする。
【解決手段】トランスポートブロックセットは、第１の指定された変調・符号化システムで送信される。各トランスポートブロックセットが受信され、トランスポートブロックセットが指定された品質を満たすかどうかが判定される。指定された品質が満たされない場合、反復要求が送信される。指定された変調・符号化システムは、送信時間間隔内のＴＢＳの数を減らすことをサポートし得る第２の指定された変調・符号化システムに変更される。反復要求に応答して、トランスポートブロックセットの少なくとも１つが再送される。再送されたトランスポートブロックセットが受信される。再送されたトランスポートブロックセットは、前に受信された対応するトランスポートブロックセットと結合され得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、包括的にはワイヤレス通信システムに関する。特に、本発明は、適応変調・符号化（ＡＭＣ）およびハイブリッド自動反復要求（Ｈ−ＡＲＱ）技法が適用されるこのようなシステムにおけるデータの送信に関する。

符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）または直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムを用いた第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）の時分割二重（ＴＤＤ）または周波数分割二重（ＦＤＤ）通信システムのようなワイヤレス通信システムでは、無線リソースの利用を最適化するためにＡＭＣが用いられる。

データを送信するために用いられる変調および符号化のシステム（セット）は、ワイヤレスチャネル条件に基づいてさまざまである。例えば、誤り符号化の種類（例えばターボ符号化に対して畳込み符号化）、符号化レート、ＣＤＭＡシステムの場合の拡散係数、変調タイプ（例えば直交位相シフトキーイングに対してＭ相（M-ary）直交振幅変調）、および／またはＯＦＤＭシステムの場合の加算／減算サブキャリア（副搬送波）は変わり得る。チャネル特性が向上すれば、データを転送するために、より低いデータ冗長性および／または「低ロバスト性(less robust)」の変調・符号化セット（modulation and coding set、ＭＣＳ）が用いられる。その結果、無線リソースの所与の割当てに対して、より多くのユーザデータが転送され、有効データ転送速度が高くなる。逆に、チャネル特性が劣化すれば、より高いデータ冗長性や「高ロバスト性(more robust)」の変調・符号化セットが用いられ、転送されるユーザデータは少なくなる。ＡＭＣを用いると、無線リソース利用率とサービス品質（ＱＯＳ）の間の最適化を、より良好に維持することができる。

このようなシステムにおけるデータは、無線インタフェース（air interface）を通じての転送のために、送信時間間隔（ＴＴＩ）に分けて受信される。特定のユーザ機器へ転送される１つのＴＴＩ内のデータをトランスポートブロックセット（ＴＢＳ）と呼ぶ。無線リソースの特定の割当てに対して、低ロバスト性の変調・符号化セットでは、ＴＢＳサイズをより大きくすることができるが、高ロバスト性の変調・符号化セットでは、より小さいＴＢＳサイズだけが可能である。このため、所与の無線リソース割当てに対する変調・符号化セットによって、所与のＴＴＩでサポート可能なＴＢＳの最大サイズが決まる。

このようなシステムでは、ハイブリッド自動反復要求（Ｈ−ＡＲＱ）メカニズムを用いて、ＱＯＳを維持し、無線リソース効率を改善することができる。図１に、Ｈ−ＡＲＱを用いたシステムを示す。送信機２０が、特定の変調・符号化セットを用いて無線インタフェースを通じてＴＢＳを送信する。ＴＢＳは受信機２６により受信される。Ｈ−ＡＲＱ復号器３０が、受信されたＴＢＳを復号する。受信データの品質が許容できない場合、ＡＲＱ送信機２８がＴＢＳの再送を要求する。受信ＴＢＳの品質をチェックするための１つの手法として、巡回冗長検査（ＣＲＣ）がある。ＡＲＱ受信機２２がその要求を受信し、ＴＢＳの再送が送信機２０により行われる。再送は、配送が成功する可能性を向上させるために、高ロバスト性の変調・符号化セットを適用してもよい。Ｈ−ＡＲＱ復号器３０は、受信されたＴＢＳの複数のバージョンを結合する。結合のための必要条件は、結合されるＴＢＳが同一なことである。結果として得られる品質が依然として不十分である場合、もう一度再送が要求される。その結果の品質が十分である場合（例えば結合したＴＢＳがＣＲＣチェックに合格した場合）、受信ＴＢＳはさらなる処理のために送出される。Ｈ−Ａ
ＲＱメカニズムによれば、許容できない品質で受信されたデータを再送させることにより
、所望のＱＯＳが維持される。

Ｈ−ＡＲＱおよびＡＭＣの両方を用いたシステムでは、要求されたＴＢＳ再送の配送を成功させるために、変調・符号化セットの変更が必要と判断されることがある。この状況では、ＴＴＩ内に許容される物理データビットの最大量が変調・符号化セットとともに変わる。

ＴＴＩ当たりただ１つのＴＢＳだけが存在するので、有効ユーザデータ転送速度は、各ＴＴＩに適用されるＴＢＳサイズに対応する。最大データ転送速度を達成するため、最大のＴＢＳサイズが、ＴＴＩ内の最低ロバスト性(least robust)の変調・符号化セットに適用される。送信を成功させるためにワイヤレスチャネル条件が高ロバスト性の変調・符号化セットを要求する場合、ＴＢＳサイズをＴＴＩ内でサポートすることができないようなことがある。したがって、最大データ転送速度で動作している時、高ロバスト性の変調・符号化要求が実現されるごとに、確認応答が成功していないＨ−ＡＲＱプロセス中のすべての未決送信を破棄しなければならない。

Incremental Redundancy（増加的冗長性、ＩＲ）が適用される場合、ＴＢＳデータは、正しい結合のために、再送において一定にとどまらなければならない。したがって、ＴＢＳ再送が、最初の送信よりも高いロバスト性の変調・符号化セットでサポート可能なことを保証するため、使用されるＴＢＳサイズは、最高ロバスト性(most robust)のＭＣＳに対応しなければならない。しかし、最高ロバスト性の変調・符号化セットで許容されるＴＢＳサイズが適用されると、移動体への最大データ転送速度が低下する。また、低ロバスト性の変調・符号化セットが適用されると、物理リソースが十分に利用されない。

ＴＢＳサイズが高ロバスト性の変調・符号化セットによってサポートされていない場合、前の変調・符号化セットを用いてそのＴＢＳを再送することができる。しかし、チャネル条件から高ロバスト性の変調・符号化セットを使用しなければならない場合、または最初の送信が複数箇所で破損している場合、再送されたＴＢＳを結合しても全く合格せず、送信に失敗することがある。

現在の実装では、ＡＭＣおよびＨ−ＡＲＱメカニズムによってＴＢＳをうまく送信する
ことができない場合、回復は（レイヤ２における）無線リンク制御（ＲＬＣ）プロトコルによって処理される。失敗した送信のＨ−ＡＲＱ回復とは異なり、ノードＢにキューイングされているＴＢＳのＲＬＣ誤り検出、データ回復およびバッファリングは、ブロック誤り率およびデータレイテンシを増大させ、ＱＯＳ要件を満たすことができない可能性がある。

したがって、Ｈ−ＡＲＱ送信障害を最小限にして最大のデータ転送速度を提供するため、増加的冗長性をサポートし、このようなシステムにおける変調・符号化セットの適応を可能にすることが望ましい。

ワイヤレス通信システムにおいてデータは送信時間間隔内に送信されるものである。ワイヤレス通信システムは、適応変調・符号化（adaptive modulation and coding）を使用し、自動反復要求メカニズムを有する。送信時間間隔は、複数のトランスポートブロックセット（ＴＢＳ）を有する。トランスポートブロックセットは、第１の指定された変調・符号化システムで送信される。各トランスポートブロックセットが受信され、トランスポートブロックセットが指定された品質を満たすかどうかが判定される。指定された品質が満たされない場合には、反復要求が送信される。指定された変調・符号化システムは、送信時間間隔内のＴＢＳの数を減らすことをサポートし得る第２の指定された変調・符号化システムに変更される。反復要求に応答して、トランスポートブロックセットの少なくとも１つが再送される。再送されたトランスポートブロックセットが受信される。再送されたトランスポートブロックセットは、前に受信された対応するトランスポートブロックセットと結合され得る。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄは、複数のＴＢＳ、すなわちＴＢＳ₁〜ＴＢＳ_Nを有するＴＴＩを示している。図２Ａは、ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムで用いられる場合のように、１つのＴＴＩを時間で分割した複数のＴＢＳを示している。図２Ｂは、ＦＤＤ／ＣＤＭＡまたはＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムで用いられる場合のように、符号で分割した複数のＴＢＳを示している。図２Ｃは、ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムで用いられる場合のように、時間および符号で分割した複数のＴＢＳを示している。図２Ｄは、ＯＦＤＭシステムで用いられる場合のように、サブキャリア（副搬送波）で分割した複数のＴＢＳを示している。各ＴＢＳは、割り当てられたリソースに対して、最高ロバスト性の変調符号化セットで送信が可能となるようにサイズが決められる。例えば、最高ロバスト性のＭＣＳでは、ＴＴＩ内に最大２，０００ビットのＴＢＳをサポートする容量しかないかもしれない。最高ロバスト性の変調符号化セットに言及しているが、実際には、最高ロバスト性の変調符号化セットが必要とされる可能性が少ない場合には、最高ロバスト性のセットは、高ロバスト性のセットであってもよい。最低ロバスト性の変調・符号化セットでは、ＴＴＩ内に最大２０，０００ビットのＴＢＳをサポートする容量があるかもしれない。最低ロバスト性の変調符号化セットに言及しているが、実際には、最低ロバスト性の変調符号化セットが必要とされる可能性が少ない場合には、最低ロバスト性のセットは、低ロバスト性のセットであってもよい。

ＴＢＳは、好ましくは、ＴＴＩ内で最高ロバスト性の変調・符号化セットで送信が可能となるようにサイズが決められる。すると、最低ロバスト性の変調・符号化セットを適用すれば、このサイズの複数のＴＢＳがＴＴＩ内で適用されることにより最大のデータ転送速度が達成される。また、配送を成功させるために送信の信頼性を高める必要がある時には、最高ロバスト性の変調・符号化セットを適用することができる。

図３Ａは、１つまたは複数のＴＢＳを有するＴＴＩを送信するための送信機４４および受信機４６の概略図である。送信機４４は、ユーザ機器または基地局／ノードＢのいずれに配置されてもよい。受信機４６は、基地局／ノードＢまたはユーザ機器のいずれに配置されてもよい。現在のシステム実装では、ＡＭＣは通常、ダウンリンクのみで用いられる。したがって、送信の好ましい実装は、ダウンリンクでＡＭＣをサポートする際に用いられる。アップリンクでＡＭＣを用いる他のシステムでは、トランスポートブロックセット送信をアップリンクに適用することができる。

送信機３０₁〜３０_N（３０）が、無線インタフェース３６を通じてそれぞれのＴＢＳ、すなわちＴＢＳ₁〜ＴＢＳ_Nを送信する。ＴＴＩ内のＴＢＳの数は、送信に用いられるＴＢＳサイズおよび変調・符号化セットに依存する。配送を確実に成功させるために最高ロバスト性の変調・符号化セットが用いられる場合、ＴＴＩは１個のＴＢＳのみをサポートしてもよい。より高い有効データ転送速度を達成するために、より低いロバスト性の変調・符号化セットが用いられる場合、複数のＴＢＳがＴＴＩ内で送信される。別法として、図３Ｂに示すように、一部のＴＢＳが、異なる受信機４６₁〜４６_K（４６）を宛先としてもよい。また、図３Ｃに示すように、各ＴＢＳが、異なる受信機４６₁〜４６_K（４６）へ送られてもよい。このフレキシビリティにより、無線リソースの利用率および効率を高めることができる。

受信機３８₁〜３８_N（３８）が、それぞれの送信されたＴＢＳを受信する。Ｈ−ＡＲＱ復号器４２₁〜４２_N（４２）が、それぞれの受信されたＴＢＳを復号する。図３には各ＴＢＳごとに１つの送信機３０、受信機３８およびＨ−ＡＲＱ復号器４２が示されているが、１つの送信機３０、受信機３８およびＨ−ＡＲＱ復号器４２がすべてのＴＢＳを処理してもよい。品質テストに合格しない各ＴＢＳについて、ＡＲＱ送信機４０が再送を要求する。ＡＲＱ受信機３２が、その要求を受信し、適切なＴＢＳ（複数可）を再送するように指示する。再送されたＴＢＳ（複数可）は、Ｈ−ＡＲＱ復号器４２によって結合され、再び品質テストが実行される。ＴＢＳ（複数可）は、品質テストに合格した場合、さらなる処理のために送出される。１つのＴＴＩが複数のＴＢＳを含み得るので、好ましくは、１つのＴＢＳにおける不合格は、必ずしもＴＴＩ全体の再送を必要としない。これにより、無線リソースがより効率的に利用される。

図３Ａ、図３Ｂおよび図３ＣにはＡＭＣコントローラ３４も示されている。チャネル条件が変化した場合、ＡＭＣコントローラは、データを転送するために用いられる変調・符号セットの変更を開始することがある。図４は、再送と再送の間にＡＭＣで起こるこのような変化を例示する流れ図である。複数のＴＢＳを有するＴＴＩが送信された後、変調・符号化セットの変更が行われる（ステップ５０）。図５を用いて説明すると、１つのＴＴＩが、最大データ転送速度を達成するために最低ロバスト性の変調・符号化セットで適用された３個のＴＢＳ、すなわちＴＢＳ₁、ＴＢＳ₂およびＴＢＳ₃を有する。図５の変調・符号化セットは、後でただ１つのＴＢＳだけを送信することができるように変化する。図４に戻って、ＴＢＳの少なくとも１つが許容できない品質で受信され、再送が要求される（ステップ５２）。図５の例示では、大きい「Ｘ」印で示すように、ＴＢＳ₂が再送を要求する。再送を要求するＴＢＳは、新たな変調・符号化セットで送信され、前のＴＢＳ送信と結合される（ステップ５４）。図５に示すように、ＴＢＳ₂のみが再送され、前のＴＢＳ₂送信と結合される。この例は、高ロバスト性の変調・符号化セットでただ１つのＴＢＳを送信することを示しているが、ＴＴＩ内において高ロバスト性の変調・符号化セットで２個のＴＢＳを送信することも可能である。

図６は、再送を要求する複数のＴＢＳを示している。３個のＴＢＳ、すなわちＴＢＳ₁、ＴＢＳ₂およびＴＢＳ₃が１つのＴＴＩ内で送信される。一度にただ１つのＴＢＳを送信することができるように、変調・符号化セットが変更される。３個のすべてのＴＢＳが、許容できない品質で受信される。３個のすべてのＴＢＳについて、再送要求が送信される。その後、再送１、再送２および再送３で示すように、各ＴＢＳが別々のＴＴＩにおいて再送される。再送されたＴＢＳは前の送信と結合される。２個のＴＢＳがＴＴＩ内において高ロバスト性の変調・符号化セットで送信される場合にも同様の手続きが用いられる。

図示のように、複数のＴＢＳにより、最大データ転送速度および増加的冗長性が可能となる。最大データ転送速度を達成する最低ロバスト性の変調・符号化セットでＴＴＩを送信することができ、その後、高ロバスト性の変調・符号化セットでＨ−ＡＲＱ再送を行うことによって、より高い確率で確実に送信を成功させることができる。増加的冗長性を可能にすることにより、無線リソースをより積極的に用いることができる。より積極的な（低ロバスト性の）変調・符号化セットを用いることにより、より高いデータ転送速度および無線リソース効率を達成することができる。というのは、チャネル条件が劣化した場合には、ＱＯＳを維持するために、より保守的な（高ロバスト性の）セットを用いて送信を行うことができるからである。

３ＧＰＰシステムの場合のようなＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、ＴＴＩ内に複数のＴＢＳを実装する２つの好ましい手法では、重複または非重複のいずれかのタイムスロット(時間割、時間帯）を用いる。重複タイムスロットでは、ＴＢＳは時間的に重複し得る。図７に例示するように、ＴＴＩ内の第１のＴＢＳは、「Ａ」というリソースユニットを使用する。リソースユニットとは、１つのタイムスロット内の１つ符号の使用のことである。第２のＴＢＳは「Ｂ」リソースユニットを有する。図７に示すように、第２のタイムスロットでは、第１および第２の両方のＴＢＳが送信される。したがって、それらの２つのＴＢＳの送信は時間的に重複する。

非重複ＴＢＳでは、各タイムスロットはＴＴＩの１つのＴＢＳのみを含む。図８に例示するように、第１のＴＢＳ（「Ａ」）は、スロット１および２における唯一のＴＢＳである。第２のＴＢＳ（「Ｂ」）は、スロット３および４における唯一のＴＢＳである。

第３世代パートナーシッププロジェクトで提案されているシステムの場合のようなＦＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、送信は同時に起こる。ＦＤＤ／ＣＤＭＡシステムでは、好ましくは、各ＴＢＳに、送信のための異なる符号／周波数のペアが割り当てられる。ＯＦＤＭシステムでは、好ましくは、各ＴＢＳに、送信のための異なるサブキャリアが割り当てられる。

ワイヤレスＨ−ＡＲＱ通信システムの一実施形態を示す図である。 複数のＴＢＳを有するＴＴＩの説明図である。 複数のＴＢＳを有するＴＴＩの説明図である。 複数のＴＢＳを有するＴＴＩの説明図である。 複数のＴＢＳを有するＴＴＩの説明図である。 複数のＴＢＳを有することが可能なＴＴＩによるＡＭＣを用いたワイヤレスＨ−ＡＲＱ通信システムの実施形態を示す図である。 複数のＴＢＳを有することが可能なＴＴＩによるＡＭＣを用いたワイヤレスＨ−ＡＲＱ通信システムの実施形態を示す図である。 複数のＴＢＳを有することが可能なＴＴＩによるＡＭＣを用いたワイヤレスＨ−ＡＲＱ通信システムの実施形態を示す図である。 Ｈ−ＡＲＱ再送の前に変調・符号化セットを変更する場合のフローチャートである。 単一ＴＢＳの再送の前に変調・符号化セットを変更する場合の説明図である。 ３個すべてのＴＢＳの再送の前に変調・符号化セットを変更する場合の説明図である。 ＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムにおける重複ＴＢＳの図である。 ＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムにおける非重複ＴＢＳの図である。

符号の説明

２０ 送信機
２２ ＡＲＱ受信機
２４ 無線インタフェース
２６ 受信機
２８ ＡＲＱ送信機
３０ ＡＨ−ＡＲＱ復号器
３２ ＡＲＱ送信機
３４ ＡＭＣコントローラ
３６ 無線インタフェース
３８ 受信機
４０ ＡＲＱ送信機
４２ Ｈ−ＡＲＱ復号器

Claims (3)

1. 適応変調・符号化を用いた、物理層ハイブリッド自動反復要求メカニズムを有するワイヤレス通信システムで送信時間間隔のデータを送信する方法において、
   単一の送信時間間隔内に無線インタフェースを通じて転送するための複数のトランスポートブロックセットのデータを提供し、
   第１の指定された変調・符号化方式で前記トランスポートブロックセットを送信し、
   各トランスポートブロックセットを受信して、その受信された特定のトランスポートブロックセットが指定された品質を満たすかどうかを各特定のトランスポートブロックセット毎に別々に判定し、
   少なくとも一つの特定のトランスポートブロックセットの前記指定された品質が満たされない場合、少なくとも一つの特定のトランスポートブロックセットについての反復要求を送信し、
   前記指定された変調・符号化方式を送信時間間隔内のトランスポートブロックセットの数を減らすことをサポートし得る第２の指定された変調・符号化方式に変更し、
   前記反復要求に応答して、前記指定された品質が満たされない前記少なくとも一つの特定のトランスポートブロックセットを前記第２の指定された変調・符号化方式で再送し、
   再送された少なくとも一つの特定のトランスポートブロックセットを受信し、
   前記再送された少なくとも一つの特定のトランスポートブロックセットをこれと対応する以前に受信した特定のトランスポートブロックセットと結合する
   ことを特徴とする送信時間間隔のデータを送信する方法。
2. 前記指定された品質が、巡回冗長テストを用いて判定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 時分割二重／符号分割多元接続通信システムで用いられ、送信されたトランスポートブロックセットが時間によって分割されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。

Images