JP2008544657A - マルチキャリアcdmaシステム - Google Patents

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Abstract

マルチキャリア通信システムでは、データストリームは2つまたはそれ以上のサブストリームに分割され、各サブストリームは異なるキャリアに割り当てられる。RLPコンテキストが書くキャリアに対して作成され、サブストリームは指定されたキャリアを通して対応するRLPコンテキスト内で送信される。もしキャリアが失われるまたは切れると、キャリアと、異なるキャリアを通されて再送信されたパケットとの損失の後、対応するRLPコンテキストは存続し得る。
【選択図】図1

Description

本発明は広く移動通信システムに関し、特にマルチキャリア通信システムに関する。
従来のCDMA通信システムは、単一のキャリアでユーザにデータを送信する。ワイヤレス高速データサービスに対する要求に応えるために、マルチキャリアCDMAシステムが必要とされるであろう。マルチキャリアCDMAシステムは、その名のとおり、ネットワーク電波局と移動局とのデータを送信するために複数のキャリアを利用する。マルチキャリアCDMAシステムは、より高速のデータ送信速度と、短縮された待ち時間と、サービスの質(Quality of Service:QoS)に対する向上した支援とのような、従来の単一キャリアCDMAシステムを上回る利点を提供する。マルチキャリアCDMAシステムはまた、複数のキャリアにわたり、適応ロードバランシングを通して、周波数選択性フェージングを利用することによって、より高いスペクトル効率を提供するであろう。
マルチキャリアCDMAシステムに対する既存の提案は、全部の使用されたキャリアが同じ無線インターフェースを利用することを前提とする。しかし、通信システムが、異なるキャリアに対し異なる無線インターフェースを採用するという状況が存在し得る。従って、2つまたはそれ以上の異なる無線インターフェースに適応し得るマルチキャリアCDMAシステムの必要性がある。
本発明は、複数のキャリアで、送信システムから受信システムへデータを送信するマルチキャリア通信システムに関する。入力データストリームは、複数のサブストリームに分割され、異なるキャリアに割り当てられる。RLPコンテキストは、各キャリアにわたって信頼性のある移送機構を提供するために、各キャリアに対して確立される。各サブストリームは、割り当てられたキャリアを通して、対応するRLPコンテキスト内で送信される。
RLPコンテキストはキャリアに独立して取り決められ、管理され得る。キャリアが切れるとき、データの配信を保障するために、対応しているRLPコンテキストは短時間維持され得る。もし受信機でデータパケットが欠損していれば、別のキャリアが選択されて、送信システムに否定応答を送るために、もう1つのキャリアが選択され得る。欠損したパケットもまた、その選択されたキャリアで送信され得る。欠損したパケットが受信されると、切れたキャリアに対応するRLPコンテキストは閉鎖し得る。
ある実施形態では、異なる無線インターフェースが異なるキャリアに対して採用され得る。例えば、通信システムはcdma2000とEVDOキャリアとの混合を含み得る。WIMAXのような、他のアクセス技術もまた支援され得る。
ここで図を参照すると、図1は本発明の実施形態の1つに従って、マルチキャリア通信システム10を説明する。情報ストリームIは送信システム20に入力され、通信チャネル14を経由して、受信システム40へ送信される。送信システム20内の多重化回路(MUX)22は情報ストリームIを、N個のキャリアを通して受信システム40へ送信するために、N個のサブストリームに分割する。キャリアの数は、チャネルの条件と、データ送信速度と、サービスの質等の基準とに基づいて決定され得て、通信セッション中に動的に変化し得る。各サブストリームはN個のキャリアの内のそれぞれの1つに割り当てられ、そのことは本発明の文脈ではサブストリームの周波数割り当て(frequency assignment:FA)と呼ばれ得る。サブストリームのキャリアに対する1対1対応がある。別々のRLPコンテキストが各サブストリーム/キャリアに対して確立され、1つまたはそれ以上のRLP制御装置24によって管理される。送信回路26は各サブストリームを符号化し、変調し、割り当てられたキャリアを通して送信する。
受信システム40では、受信回路42が各サブストリームを受信し、変調し、復号する。1つまたはそれ以上のRLP制御装置44は、各サブストリームに対するRLPコンテキストを管理し、RLPパケットが欠損されたときに否定応答を送る。逆多重化回路(DEMUX)46は、受信されたサブストリームから元の情報ストリームIを再構築する。
図2は、多重化回路22をより詳細に説明する。多重化回路22は、フレーミング回路28とスケジューラ30とを含む。フレーミング回路28は、オクテットストリームまたはパケットストリームを含み得る入力情報ストリームを受信する。フレーミング回路28は情報ストリームをフレームに分割し、各フレームにヘッダー(HDR)を付与する。このフレームはここにマルチキャリアフレームと呼ばれる。各マルチキャリアフレームのヘッダーは、受信システム40でフレームを再構築するために、逆多重化回路46によって利用されるシーケンス(SEQ.)番号を含む。以下でより詳細に記述されるであろうように、フレーミング回路28によって出力されたマルチキャリアフレームはさらにセグメント化され得る。マルチキャリアフレーム、またはフレームセグメント、はスケジューラ30に通される。
スケジューラ30は各マルチキャリアフレームまたはフレームセグメントをN個のキャリアの内の1つに割り当てる。スケジューリングの最も単純な形式は、N個のキャリアの各々にラウンドロビン方式でマルチキャリアフレームを割り当てることであろう。しかし、この方法は資源の最も有効な利用を達成しないであろう。より良いアプローチは、データ送信速度、またはデータ処理速度、または待ち時間、または他の動作基準に基づいて、N個のキャリアにわたって負荷のバランスがとれるよう、フレームを割り振ることである。例えば、スケジューラ30は、各キャリアの実効処理速度に基づいて、N個の回線にわたってマルチキャリアフレームを比例的に割り得る。もう1つのアプローチは、全部のキャリアにわたってパケット待ち時間を大体同じに維持するように、マルチキャリアフレームを割り振ることであろう。当業者は、多数の他のスケジューリングアルゴリズムが採用され得ることと、本発明が特定のスケジューリングアルゴリズムに限定されないこととを認識するであろう。
図3は、受信システム40内の逆多重化回路46の一例を説明する。逆多重化回路46は、個々のサブストリームから情報ストリームを再構築するための再構築回路48を含む。再構築回路48は、各サブストリームを通して受信されたマルチキャリアフレームからヘッダーを削除して、受信されたデータから元の情報ストリームを再構築する。
図4は、マルチキャリア通信システムのためのプロトコルスタックの一例を説明する。プロトコルスタックは一般的にOSI参照モデルに準拠する。プロトコル層は、物理層(層1)と、リンク層(層2)と、複数の上部層(層3〜7)とを含む。物理層は無線インターフェースを定義し、基地局と移動局との通信で使用される通信チャネルを含む。物理層は送信用信号の符号化、変調、信号拡散と、受信信号の復号、復調、信号逆拡散とを実行する。本発明の利点の1つは、プロトコルスタックのより高い層で情報ストリームの分割が起こるため、物理層の変化が必要でないことである。リンク層は媒体アクセス制御(medium access control:MAC)層、ラジオリンクプロトコル(Radio Link Protocol:RLP)層、マルチキャリアフレーミング(multicarrier framing:MCF)層を含む。MAC層は論理データを多重化することと、物理チャネル上のチャネルに信号を送ることと、利用中の各サービスに対するサービスの質(QoS)の管理とを提供する。RLP層は、MAC層に組み込まれ得るが、ラジオリンクを通じたユーザーデータの信頼性のある送信を提供するために、自動反復要求(automatic repeat request:ARQ)のような再送信プロトコルを実行する。MCF層(MCF layer:MCFL)は、ここ以降に記述されるような、データのマルチキャリア送信を支援する新しいプロトコル層である。上部層(層3〜7)は信号伝達サービスと、音声サービスと、データサービスとのようなサービスを提供する。
図5は、オクテットストリームの送信のためのMCFLの実施を図式的に説明する。この例で、情報ストリームはオクテットストリームを含む。オクテットストリームはブロックに分割され、マルチキャリアフレームを作成するために、各ブロックにヘッダーが付与される。ヘッダーは、スタートビットと、14ビットシーケンス番号と、ストップビットとを含む。スタートビットとストップビットとは、マルチキャリアフレームを区切るのに利用される。シーケンス番号は、受信システム40でフレームを再配列するのに利用される。ラッピングまたは循環シーケンス番号空間が利用される。従って、最後のシーケンス番号が利用されると、シーケンス番号空間の最初からナンバリングが再開する。マルチキャリアスケジューラ30は、使用可能なキャリアにマルチキャリアフレームを割り振る。図5で示される例では、2つのキャリアまたは周波数の割り当てが示される。RLPコンテキストは、キャリアまたは周波数の各割り当てに対して確立される。各周波数割り当てに対し、図6で示されるように、RLP制御装置24はRLPヘッダーをマルチキャリアフレームに付与する。このように、RLPパケットは、RLPヘッダーとマルチキャリアフレーミングヘッダーとの両方を含む。ある実施では、複数のRLPパケットが単一の物理層内に含まれ得る。他の実施では、単一のRLPフレームが複数の物理層パケットの間で分割され得る。
当技術分野ではよく知られているように、RLP制御装置24は再送信プロトコルを実施する。RLPパケットがシーケンスから外れて受信されると、受信システム40内のRLP制御装置44が、送信システム20内のRLP制御装置24に否定応答(negative acknowledgment:NAK)を送る。NAK処理されたRLPパケットは再送信されるようスケジューリングされる。再送信されたパケットは同じマルチキャリアフレーミングヘッダーを運ぶ。
図7は、パケットストリーム送信のためのMCF層の実施を図式的に説明する。この例では、インターネットプロトコル(internet protocol:IP)パケットストリームが送信されている。各IPパケットは単一のマルチキャリアフレームに挿入される。各マルチキャリアフレームは単一のIPパケットを運ぶ。前の実施形態でのように、マルチキャリアフレームのヘッダーはマルチキャリアシーケンス番号を含む。マルチキャリアスケジューラ30は、使用可能なキャリアにマルチキャリアフレーム30を割り振る。この例では、2つのキャリアまたは周波数の割り当てが示されている。別々のRLPコンテキストが、各キャリアあるいは周波数に対して作成される。
図8は、マルチキャリアフレームが断片化されるMFC層の実施を説明する。遅延とジッタに影響を受けやすいトラフィックについては、マルチキャリアフレームを断片化する、またはセグメント化して、異なるキャリアまたは周波数の割り当てで送ることによって、追加の効率性が得られる。マルチキャリアフレームの断片化またはセグメント化はフレーミング回路28によって行われ得て、マルチキャリアフレームの再構築は再構築回路48によって行われ得る。マルチキャリアフレームが断片化されると、受信機でフレームを再構築できるようにするための断片化ヘッダー(FRAG. HDR)が、各フレームセグメントに付与される。
ある実施形態では、通信セッション中に周波数割り当てが変更され得る。周波数割り当てが失われる際、対応するRLPコンテキスト内で、まだ欠損したパケットが存在し得る。この場合、RLPコンテキストはキャリアが切れた後、存続または維持される。受信システム40のRLP制御装置44は、信号伝達(例えばNAK)を残っているキャリアの内の1つに通す。送信システム20のRLP制御装置24は、残っているキャリアの内の1つに、再送信されたRLPパケットを通し得る。このようにして、受信機は切れたキャリアで送信されたパケットのNAKを、残っている周波数の1つに送り得る。同様に、再送信されたパケットは、存在するキャリアを通されて、受信システム40へ送信される。
図9Aと図9Bとは、キャリアが切れるときの操作の一例を説明する。図9Aと図9Bとでは、2つのキャリアFAxとFAyとを通したデータの送信を説明する。マルチキャリアフレーム1と、2と、4と、5とはFAxを通して送信される。マルチキャリアフレーム3と6とはFAyを通して送信される。マルチキャリアフレーム2と、3と、6との一部が失われている。フレーム3と6との送信後、FAyに関連するキャリアが切れる。図9Bを参照すると、受信システム40はFAxを通してNAKを送るという従来の方法でフレーム2の欠損部分に対してNAK処理をする。FAyに関連するキャリアが切れているため、フレーム3と6とのNAKは、FAxに関連するキャリアを通して送信局に通される。同様に、再送信されたパケットはFAxに関連するキャリアに通され、受信システム40に送信される。FAyに対するRLPコンテキストは、このようにしてFAyに関連するキャリアが切れた後、欠損したパケットが受信システム40で受信されるまで、または受信システムがタイムアウトになり、欠損したパケットをもつRLPブロックが送られるまでは維持され得る。
図10は、異なる無線インターフェースを備える複数のキャリアで動作するように、マルチキャリアフレーミングレベルが構成されている実施を説明する。この例では、キャリアFAxはTIA−2000スタンダードに準拠した移動局との通信を支援する。FAyに関連するキャリアはTIA−856に準拠した移動局との通信を支援する。
図11と図12とは、マルチリンクポイント・ツー・ポイント(point−to−point:PPP)プロトコルを利用して、IPパケットストリームを複数のストリームに分割する実施を説明する。マルチリンクPPPはインターネット・エンジニアリング・タスク・フォース(Internet Engineering Task Force:IETF)によって公開されたRFC1717に基づいている。この実施形態は、各キャリアに対してPPP接続を維持するのに追加された複雑さをもつが、マルチキャリアフレーミング層によって導かれる追加的なオーバーヘッドを回避する。この実施形態では、PPP層が複数のPPPインスタンスを管理しており、各PPPインスタンスは特定のキャリアに関連している。IPパケットが大きい状況では、断片化層は図12のように、IP層とPPP層との間に入り、IPパケットを断片化する。
本発明は言うまでもなく、本発明の範囲と本質的な特徴を逸脱せずに、ここで説明する以外の具体的な方法で実施され得る。ここの実施形態は、したがって、説明のためであり、限定的なものではないとあらゆる点で理解されるであろうし、添付の請求項の意図の範囲内および同等の範囲内から来る全部の修正は、その範囲内に含まれると意図される。
マルチキャリア通信システムの一例を説明する。 マルチキャリア通信システム内の送信システムのための多重化回路の一例を説明する。 マルチキャリア通信システム内の受信システムのための逆多重化回路の一例を説明する。 マルチキャリア通信システムのためのプロトコルスタックの一例を説明する。 マルチキャリア通信システム内のオクテットストリームの送信を説明する。 マルチキャリア通信システムのためのRLPパケットの一例を説明する。 マルチキャリア通信システム内のパケットストリームの送信を説明する。 マルチキャリア通信システム内の断片化されているパケットストリームの送信を説明する。 マルチキャリア通信システム内のRLPパケットの再送信を説明する。 マルチキャリア通信システム内のRLPパケットの再送信を説明する。 2つまたはそれ以上の無線インターフェースを備えるマルチキャリア通信システムを説明する。 マルチリンクPPP層を備えるマルチキャリア通信システムを説明する。 IP断片化層とマルチリンクPPP層を備えるマルチキャリア通信システムを説明する。

Claims (28)

  1. マルチキャリアCDMAシステム内でデータを送信する方法であって、
    データストリームを異なるキャリアに割り当てられた2つまたはそれ以上のサブストリームに分割することと、
    各キャリアにRLPコンテキストを作成することと、
    指定されたキャリアを通して対応するRLPコンテキスト内で各サブストリームを送信することと、
    を含む方法。
  2. データストリームを2つまたはそれ以上のサブストリームに分割することが、前記データストリームをマルチキャリアフレームに分割することと、各マルチキャリアフレームを指定されたキャリアに割り当てることとを含む、請求項1の方法。
  3. 受信機で前記データストリームを再構築するために、マルチキャリアシーケンス番号を各マルチキャリアフレームに割り当てることをさらに含む、請求項2の方法。
  4. データストリームを2つまたはそれ以上のサブストリームに分割することが、各マルチキャリアフレームをフレームセグメントに分割することをさらに含み、その場合前記マルチキャリアフレームの各フレームセグメントが同じマルチキャリアシーケンス番号をもつ、請求項3の方法。
  5. スタートビットおよびストップビットを用いて各マルチキャリアフレームの範囲を定めることをさらに含む、請求項2の方法。
  6. 各マルチキャリアフレームを指定されたキャリアに割り当てることが、各キャリアのデータ処理速度に基づいて、複数のキャリアにわたって負荷のバランスをとることを含む、請求項3の方法。
  7. 対応するキャリアが切れた後、RLPコンテキストを存続させることと、前記存続するRLPコンテキストに対応する再送信されたRLPパケットを異なるキャリアに通すこととをさらに含む、請求項1の方法。
  8. NAKなしの最後のRLPパケットの送信から既定の時間が経過した後、前記存続するRLPコンテキストを閉鎖することをさらに含む、請求項8の方法。
  9. データストリームを2つまたはそれ以上のサブストリームに分割することが、各キャリアに対してPPP接続を確立することをさらに含む、請求項2の方法。
  10. データを送信するためのマルチキャリア通信システムであって、
    入力データを異なるキャリアに割り当てられた2つまたはそれ以上のサブストリームに分割するための多重化機と、
    RLPコンテキストを各キャリアに対して作成するためのRLP制御装置と、
    指定されたキャリアを通して、対応するRLPコンテキスト内で各サブストリームを送信するための送信機と、
    を含む前記マルチキャリア通信装置。
  11. 前記多重化機が、前記データストリームをマルチキャリアフレームに分割するためのフレーミング回路と、前記マルチキャリアフレームを指定されたキャリアに割り当てるためのスケジューラとを含む、請求項10のマルチキャリア通信システム。
  12. 前記フレーミング回路が、受信機で前記データストリームを再構築するために、マルチキャリアシーケンス番号を各マルチキャリアフレームに割り当てる、請求項11のマルチキャリア通信システム。
  13. 前記フレーミング回路が各マルチキャリアフレームをフレームセグメントに分割し、その場合に前記マルチキャリアフレームの各フレームセグメントが同じマルチキャリアシーケンス番号をもつ、請求項12のマルチキャリア通信システム。
  14. 前記フレーミング回路が、スタートビットおよびストップビットを用いて各マルチキャリアフレームの範囲を定める、請求項11のマルチキャリア通信システム。
  15. 前記スケジューラが、各キャリアのデータ処理速度に基づいて、複数のキャリアにわたって負荷のバランスをとる、請求項12のマルチキャリア通信システム。
  16. 前記RLP制御装置が、対応するキャリアが切れた後、RLPコンテキストを維持し、再送信されたRLPパケットを異なるキャリアに通す、請求項10のマルチキャリア通信システム。
  17. NAKなしの最後のRLPパケットの送信から既定の時間が経過した後、前記RLP制御装置がRLPコンテキストを終了する、請求項16のマルチキャリア通信システム。
  18. マルチキャリアCDMAシステム内で情報ストリームの2つまたはそれ以上のサブストリームを受信する方法であって、
    2つまたはそれ以上のキャリアに対してRLPコンテキストを作成することと、
    指定されたキャリアを通して対応するRLPコンテキスト内で各サブストリームを受信することと、
    を含む方法。
  19. 前記サブストリームを前記情報ストリームに再構築することをさらに含む、請求項18の方法。
  20. 各サブストリームが複数のマルチキャリアフレームを含み、複数のキャリアを通して受信された前記マルチキャリアフレームを再構築するための対応するフレームシーケンス番号によって、各マルチキャリアフレームが同定される、請求項19の方法。
  21. 欠損したRLPパケットが検出されたとき、否定応答を送ることをさらに含む、請求項18の方法。
  22. 切れたキャリアに対するRLPコンテキストを存続させることと、前記否定応答を残っているキャリアに通すこととをさらに含む、請求項21の方法。
  23. 前記残っているキャリアを通して再送信されたRLPパケットを受信することをさらに含む、請求項22の方法。
  24. 異なるキャリアを通して情報ストリームの2つまたはそれ以上のサブストリームを受信する受信機と、
    前記2つまたはそれ以上のキャリアの内の各1つに対するRLPコンテキストを維持するRLP制御装置と、
    前記2つまたはそれ以上のサブストリームから入力データストリームを再構築する逆多重化機と、
    を含むマルチキャリア通信システム。
  25. 各サブストリームが複数のマルチキャリアフレームを含み、複数のキャリアを通して受信された前記マルチキャリアフレームを再構築するための対応するフレームシーケンス番号によって、各マルチキャリアフレームが同定される、請求項24のマルチキャリア通信システム。
  26. 欠損したRLPパケットが検出されたとき、前記RLP制御装置が否定応答を送る、請求項24のマルチキャリア通信システム。
  27. 前記RLP制御装置が切れたキャリアに対するRLPコンテキストを存続させ、欠損したRLPパケットに対する前記否定応答を残っているキャリアに通す、請求項21のマルチキャリア通信システム。
  28. 前記残っているキャリアを通して再送信されたRLPパケットを前記RLP制御装置が受信する、請求項27のマルチキャリア通信システム。
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