JP2008544657A

JP2008544657A - マルチキャリアｃｄｍａシステム

Info

Publication number: JP2008544657A
Application number: JP2008517180A
Authority: JP
Inventors: バラスブラ−マニアン，スリニヴァサン; ホセイン，パトリック，アハマッド; ヴァニサンビー，ラス
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: US7944992B2; BRPI0612129A2; JP5059754B2; CN101199186A; CA2612715A1; CA2612715C; ATE492110T1; DE602006018916D1; WO2006138648A3; EP1897329A2; US20070008934A1; WO2006138648A9; KR101234416B1; EP1897329B1; CN101199186B; KR20080022099A; WO2006138648A2

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（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ：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（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ：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（ｍｅｄｉｕｍａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）層、ラジオリンクプロトコル（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＬＰ）層、マルチキャリアフレーミング（ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒｆｒａｍｉｎｇ：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（ａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｐｅａｔｒｅｑｕｅｓｔ：ＡＲＱ）のような再送信プロトコルを実行する。ＭＣＦ層（ＭＣＦｌａｙｅｒ：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（ｎｅｇａｔｉｖｅａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ：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（ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ：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（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ：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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。