JP2010537594A

JP2010537594A - リソース、ネットワーク・エレメントおよびユーザ機器をスケジューリングする方法

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Publication number: JP2010537594A
Application number: JP2010522157A
Authority: JP
Inventors: ジャオ，ヤン; ヤン，タオ; リュウ，ジン
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: CN101796879B; AU2007358152A1; EP2191664A4; CN101796879A; WO2009026739A1; JP5314022B2; KR20100065282A; KR101340302B1; EP2191664A1; US20110110312A1; BRPI0721956A2; MX2010002087A; AU2007358152B2

Abstract

本発明は、パケット・ネットワークにおいてリソースをスケジューリングする方法、およびユーザ機器とシグナリングを交換するためのネットワーク・エレメントを提案しており、ユーザ機器は、ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用してユーザ機器間で通信し、前記通信が、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、リソースをスケジューリングする前記方法は、前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に通信のためのリソースを割り振るステップと、前記ユーザ機器および前記ネットワーク・エレメントの両方が前記無音記述子パケットの存在を検出し、前記ネットワーク・エレメントが、前記ユーザ機器の符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、前記データ・パケットを伝送するためのインターバル中に前記ユーザ機器に割り振るべきリソース・ユニットの最適化された数を決定するステップと、無音記述子パケットが検出された場合、ネットワーク・エレメントが時間測定を開始し、ユーザ機器が、割り振られているリソースの使用を停止するステップと、時間測定が終了したか、または前記時間測定の終了前にユーザ機器からリソース割り振りの要求が受信された時、前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に、決定された最適化された数のリソース・ユニットを割り振り、前記ユーザ機器が、前記決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を開始するステップと、前記ネットワーク・エレメントが、無音記述子パケットを検出することにより、前記データ・パケットを伝送するためのインターバルの終了を決定するステップと、前記ユーザ機器および前記ネットワーク・エレメントの両方が無音記述子パケットを検出した時、前記ユーザ機器が前記決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を停止し、前記ネットワーク・エレメントが前記決定された最適化された数のリソース・ユニットを解放するステップとを含む。

Description

本発明は通信分野に関し、より詳細には、パケット・ネットワークにおけるリソースのスケジューリングに関する。

近年、特にデータ・レートが速くなったこと、および移動性をサポートすることが原因で、ブロードバンド・ワイヤレス・アクセス技術、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅが大きな注目を集めており、既存の移動体通信システムと競争している。したがって、３ＧＰＰは、ＵＭＴＳシステムを今後１０年間またはそれ以上に長く優位なシステムとして存続させる目的を達成するために、２００５年、進化型アクセス技術（Ｅ−ＵＴＲＡ、進化型（Ｅｖｏｌｖｅｄ）ＵＴＲＡ）および進化型アクセス・ネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）を用いて事業者およびユーザの増大し続ける要求に対してより良いサポートを提供するための３Ｇ長期進化型（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）のプロジェクトを立ち上げた。

図１は、バージョンＲ７のＬＴＥネットワークのアーキテクチャを示している。そのようなネットワークでは、ｅＮｏｄｅＢ（ＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋＮｏｄｅＢ：進化型ユニバーサル地上無線アクセス・ネットワークＮｏｄｅＢ）間の下位層でＩＰ伝送が採用されており、ｅＮｏｄｅＢは、Ｘ２インターフェースを介して論理的に相互接続され、したがって、メッシュ・ネットワークが形成される。そのようなネットワーク・アーキテクチャ計画は、主としてネットワーク全体内でのユーザ機器（ＵＥ）の移動性をサポートするため、およびユーザのシームレスなハンドオーバを保証するために使用される。各ｅＮｏｄｅＢは、何らかの形のメッシュ接続または部分メッシュ接続によってアクセス・ゲートウェイ（ａＧＷ）（複数可）に接続される。ｅＮｏｄｅＢは複数のａＧＷに接続することもできるし、その逆も可能である。ＬＴＥネットワークは、物理層でＯＦＤＭ、ＭＩＭＯ、ＨＡＲＱ、ＡＭＣなどの技術を採用する。

そのようなＬＴＥシステムでは、パケット・ドメインのみが存在し、音声トラフィックはＶｏＩＰを介して搬送される。現在の移動体通信システムでは音声トラフィックが主のトラフィックであり、ＩＰを介して搬送される傾向になりつつある。ＶｏＩＰトラフィックは、パケットが小さめ（一般的に数十バイト）、本質的に固定のパケット・サイズおよび固定のパケット到着インターバルなど、特定の特性を有する。例えば、トーク・スパート期間中は音声パケットが２０ｍｓごとに定期的に生成され、無音期間中はＳＩＤ（無音記述子）が１６０ｍｓごとに定期的に生成される。

ダウンリンクでは、ＯＦＤＭは、１００Ｍビット／秒のデータ・レートおよびスペクトル効率の要件を満たすことができ、１．２５から２０ＭＨｚの柔軟な帯域幅構成を実施することができる。ＬＴＥは、ＨＳＤＰＡ／ＨＳＵＰＡの概念に従う。すなわち、リンク適応および迅速な再送によってのみゲインを得る。ＬＴＥのダウンリンク変調スキームには、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどがある。

アップリンクでは、ＳＣ−ＦＤＭＡが採用される。すなわち、基地局は、ユーザのデータを送信するためにＴＴＩ（伝送時間インターバル）単位でＵＥに１つの周波数を割り振り、異なるユーザのデータは、セル内アップリンク搬送波間の直交性を保証し、周波数間の干渉を回避するために周波数および時間が分けられる。

現在、ＬＴＥネットワーク用に、動的スケジューリング（ＤＳ）、パーシステント・スケジューリング（ＰＳ）、グループ・スケジューリング（ＧＳ）など、いくつかのリソース・スケジューリング方法がある。

動的スケジューリングは、チャネル条件に基づいてリソースを動的にスケジューリングすることを意味する。ダウンリンクでは、ｅＮｏｄｅＢは、バッファ内のデータ量、チャネル条件などに基づいてリソースを割り振る。アップリンクでは、ＵＥがアップリンク・データを送信したい時、最初にアップリンク・リソース要求メッセージが送信される。ｅＮｏｄｅＢは、受信された要求メッセージに基づいて、アップリンク・リソース割り振りメッセージを介してリソースを割り振る。このようなスキームでは、リソース利用率が良くなり、ＭＣＳ（変調符号化スキーム）の一部のパラメータをチャネル条件に基づいて適応的に調整することができる。しかし、これには、スケジューリング要求用および適応的な調整を行うためのリソース割り振り情報用に追加ビットが必要であり、その結果、シグナリング・オーバーヘッドが大きくなる。

ＶｏＩＰトラフィックのこれらの小さめのパケット用に動的スケジューリング、すなわち、ＴＴＩごとの要求および認可シグナリングが採用されると、シグナリングの負荷が甚だしく大きくなる。ＬＴＥシステムでは、ある程度のＶｏＩＰユーザ量を達成するためにオーバーヘッドは減らす必要がある。そのため、２つの最適化されたスキームが提案された。すなわち、パーシステント・スケジューリングおよびグループ・スケジューリングである。

完全パーシステント・スケジューリングは、ＶｏＩＰの場合の回線交換割り振りに類似している。すなわち、音声トラフィック用に、全体に対して１回、比較的固定のリソースをスケジューリングする。このパーシステント・スケジューリングは、Ｌ１／Ｌ２制御シグナリングが減少する、または回避されるため、および単純であるために有利である。しかし、これは、すべてのスケジューリング方法の中で最低のリソース使用率を有する。特に、無音期間中はリソースがＵＥによって使用されない、およびＨＡＲＰ（ハイブリッド自動再送要求）再送リソースは使用されない。さらに、呼がセットアップされたときに構成された全パーシステント期間中、時間／周波数割り振りが固定であり、ＭＣＳおよびリソース選択が固定であるため、そのようなスケジューリング方法は柔軟性を欠く。

グループ・スケジューリングとは、リソース・ブロックのセットの中からリソースをＵＥのグループに割り振ることである。リソース・ブロックの数は、ＵＥの数と平均活動係数の積に等しい。そのようなスケジューリング方法の利点は、動的スケジューリングに比べてリソース使用率が改善され、シグナリング・オーバーヘッドが小さいことである。しかし、この方法は、以下の欠点がある。
ｉ）特に平均活動係数の予測が難しいので、無線リソースを効率良く管理することが困難であり、そのため、余分な音声パケット遅延（リソースがない場合）またはリソースの無駄（リソースが過剰にある場合）が発生する可能性がある。
ｉｉ）柔軟性の不足。グループ内でマルチレート・コーデックが効率良くサポートされない。グループ間のＵＥ切り替え、またはグループ再構成が大量のＲＲＣ（無線リソース制御）シグナリングのためにやや複雑である。グループが満杯の時にのみ最適な性能が得られる。そのため、初期のヒートアップ期間中、グループ・スケジューリングの性能は低い。
ｉｉｉ）通常のＬ１／Ｌ２制御チャネルとは異なる制御チャネル構造、例えば、ＴＴＩごとのビットマップ・シグナリングが必要である。

現在、ＬＴＥネットワークでは、上位層の音声パケットが２０ｍｓごとに伝送される。基地局は、パーシステント・スケジューリング方法に基づいてＵＥに２０ｍｓ内で４つの伝送を割り当てる。一般的なスキームでは、４つの伝送のうち、最初の伝送は初期伝送（２０ｍｓ全体の音声パケットの伝送）であり、残りの３つの伝送は、最初の伝送の伝送エラーのために再送要件を保証するために使用される。したがって、再送用に予約されていた、使用されない伝送リソースは無駄になる。より低いレートの音声トラフィックの場合、平均的な再送は１回より少なく、したがって、無駄になる予約されたリソースは、２０ｍｓごとに少なくとも２回である。

トーク・スパート期間中にＨＡＲＱ再送リソースを効率よく利用するためには、リソース使用率の改善とシグナリング過負荷の減少との間で妥協点を見いだす必要がある。

従来技術における上記の問題を解決するために、本発明の一態様によると、パケット・ネットワークにおいてリソースをスケジューリングする方法であって、ユーザ機器が、ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用してユーザ機器間で通信し、前記通信が、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に通信のためのリソースを割り振るステップと、前記ユーザ機器および前記ネットワーク・エレメントの両方が前記無音記述子パケットの存在を検出し、前記ネットワーク・エレメントが、前記ユーザ機器の符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、前記データ・パケットを伝送するためのインターバル中に前記ユーザ機器に割り振るべきリソース・ユニットの最適化された数を決定するステップと、無音記述子パケットが検出された場合、ネットワーク・エレメントが時間測定を開始し、ユーザ機器が、割り振られているリソースの使用を停止するステップと、時間測定が終了したか、または前記時間測定の終了前にユーザ機器からリソース割り振りの要求が受信された時、前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に、決定された最適化された数のリソース・ユニットを割り振り、前記ユーザ機器が、前記決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を開始するステップと、前記ネットワーク・エレメントが、無音記述子パケットを検出することにより、前記データ・パケットを伝送するためのインターバルの終了を決定するステップと、前記ユーザ機器および前記ネットワーク・エレメントの両方が無音記述子パケットを検出した時、前記ユーザ機器が、前記決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を停止し、前記ネットワーク・エレメントが前記決定された最適化された数のリソース・ユニットを解放するステップとを含む方法が提案されている。

本発明の別の態様によると、ユーザ機器との間でシグナリングを交換するためのネットワーク・エレメントであって、前記ユーザ機器が、前記ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用してユーザ機器間で通信し、前記通信がパケット交換に基づき、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、前記ユーザ機器がユーザ機器間で通信している時、前記データ・パケットまたは前記無音記述子パケットの存在を検出する検出手段と、前記ユーザ機器の符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、前記データ・パケットを伝送するためのインターバル中に前記ユーザ機器に割り振るべきリソース・ユニットの最適化された数を決定するリソース・ユニット決定手段と、前記無音記述子パケットを伝送するためのインターバル用タイマが満了した時、または前記タイマの満了前にユーザ機器からリソース割り振りの要求を受信した時、決定された最適化された数のリソース・ユニットを前記ユーザ機器に割り振るリソース・ユニット割り振り手段と、前記無音記述子パケットが検出された時、前記無音記述子パケットを伝送するための前記インターバルの終了を決定するために時間測定を開始するようになされたタイマと、前記ネットワーク・エレメントが前記無音記述子パケットを検出した時、前記ネットワーク・エレメントをトーク・スパート状態から無音状態へ変更する、または前記ネットワーク・エレメントが前記データ・パケットを検出した時、前記ネットワーク・エレメントを無音状態からトーク・スパート状態へ変更する状態遷移制御手段とを有するネットワーク・エレメントが提案されている。

本発明のさらに別の態様によると、ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用して他のユーザ機器と通信するユーザ機器であって、前記通信がパケット交換に基づき、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、前記ユーザ機器が通信している時、前記無音記述子パケットまたは前記データ・パケットの存在を検出する検出手段と、前記ユーザ機器が前記無音記述子パケットを検出した時、前記ユーザ機器をトーク・スパート状態から無音状態へ変更する、または前記ユーザ機器が前記データ・パケットを検出した時、前記ユーザ機器を無音状態からトーク・スパート状態へ変更する状態遷移制御手段とを有するユーザ機器が提案されている。

本発明のこれら、および多くの他の特徴および利点は、図面を参照しながら本発明の実施形態の以下の説明を読めば明らかになろう。

ＬＴＥネットワークのアーキテクチャを示した図である。本発明の一実施形態による、リソースをスケジューリングする方法のフローチャートである。本発明の当該実施形態による、リソースをスケジューリングする方法をさらに示した図である。ＵＥは、状態がｅＮｏｄｅＢとどのように同期するかを示した図である。本発明の一実施形態によるネットワーク・エレメントのブロック図である。本発明の一実施形態によるＵＥのブロック図である。

本発明は、パケット・ネットワークにおけるトーク・スパート期間中に、再送統計を用いてデータ・パケット用に半永続的にリソースをスケジューリングする方法を提案する。図２を参照すると、本発明の一実施形態による、リソースをスケジューリングする方法が説明されている。この方法は、図１に示されたシステムに適用することができる。上記のシステムの説明は、ここでは繰り返さない。

図２に示されているように、第１に、ステップ２０１で、ネットワーク・エレメントがＵＥに通信のためのリソースを割り振る。ここで、ネットワーク・エレメントは、例えば、図１に示されたｅＮｏｄｅＢであってよい。この実施形態では、リソースを割り振るために既存または将来のソリューションが採用できる。例えば、限定ではないが、ｅＮｏｄｅＢは、上述のパーシステント・スケジューリング方法によりＵＥにリソースを割り振る。

ステップ２０２において、ユーザ機器およびｅＮｏｄｅＢの両方が、ＳＩＤパケットが存在するかを検出し、ｅＮｏｄｅＢが、ＵＥの符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、データ・パケットを伝送するためのインターバル中にＵＥに割り振るべきＲＵの最適化された数を決定する。前記データ・パケットの検出は、例えば、ｅＮｏｄｅＢに取り付けられた検出手段によって行うことができる。ＳＩＤパケット、およびＶｏＩＰパケットなどのデータ・パケットはＲＴＰ（リアルタイム転送プロトコル）によってカプセル化されるので、ＲＴＰは、ＲＴＰのヘッダ内の該当する標識で、ＳＩＤパケットとデータ・パケットを区別するための識別を行うことに留意されたい。さらに、ＳＩＤパケットは比較的小さく（数十ビット）、データ・パケットは少なくとも１００ビット（１２．２ｋｂｐｓの場合は２５６ビット）を超えるので、両者はパケットのサイズから区別することも可能である。したがって、ＳＩＤパケットとデータ・パケットは、ＰＤＣＰパケット・データ収束副層で識別することも可能である。

本発明の好ましい実施形態によると、ＵＥに割り振るべきＲＵの最適化された数の決定は次のように実施できる。第１に、ｅＮｏｄｅＢの電力制御モジュールがＵＥの伝送電力を制御する。次に、ｅＮｏｄｅＢが、ＵＥの伝送電力に基づいて、有効なＳＩＮＲ（信号対干渉および雑音比）を事前予測し、次いでＭＣＳ（変調符号化スキーム）、例えば、ＱＰＳＫ１／２、ＱＰＳＫ１／３、ＱＰＳＫ２／３またはＱＰＳＫ３／４などを選択する。最後に、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥのＶｏＩＰ符号化レート（例えば、１２．２ｋｂｐｓ）、ＵＥから受信された信号に基づいて計算される信号対干渉および雑音比を用いてｅＮｏｄｅＢによって選択される変調符号化スキーム、および統計を用いてｅＮｏｄｅＢによって導き出されるＵＥの履歴ＢＬＥＲ（ブロック・エラー率）の関数として計算される有効な伝送回数に基づいて、ＵＥに割り振るべきＲＵの数を決定し、したがって最適化された数のＲＵを取得する。例えば、ＵＥのＶｏＩＰ符号化レートが１２．２ｋｂｐｓであるとすると、物理層でＶｏＩＰ音声パケットを伝送するには４０バイト（または３２０ビット）が必要である。選択された変調符号化スキームが、１４４ビットに対応するＱＰＳＫ１／２であるとすると、従来の事例では、これは、一度にＶｏＩＰ音声パケットの全３２０ビットを伝送するためには３個のＲＵ（上限（３２０／１４４））を必要とする。５個のＨＡＲＱプロセスがあり、ＴＴＩが１ｍｓであるとすると、１つのＨＡＲＱプロセスは２０ｍｓ内で４回の伝送（２０ｍｓ／１ｍｓ／５）を有する。上述のように３個のＲＵが必要であり、２回の伝送が成功する場合、すなわち、有効な伝送の回数が２の場合、合計では１２個のＲＵ（３×４）が必要であり、次に続く２回の伝送、すなわち、６個のＲＵ（３×２）が無駄になる。しかし、そのような無駄は、本発明による方法を使用して回避することが可能である。ＲＵの最適化された数は、次のように表すことができる。

Ｎ＝ＲＵの最適化された数＝上限（上限（ｘ／ｙ）／ｚ）

ここで、ｘは、ＶｏＩＰ符号化レートに対応する物理層のビットの数、本明細書では３２０ビットであり、ｙは、変調符号化スキームに対応する、１つのＲＵによって搬送されるビットの数、本明細書では１４４ビットであり、ｚは、２０ｍｓ内の平均の有効伝送回数である。ｚは、ブロック・エラー率の関数でもあり、ｚ＝ｆ（ＢＬＥＲ）と表すことができる。したがって、上記の公式は、Ｎ＝上限（上限（３２０／１４４）／２）＝（３／２）＝２と書くことができる。したがって、転送のために２つのＲＵが使用され、１つのＲＵが節約され、同じ有効な伝送回数２で４回の伝送用に８個のＲＵが使用され、そのうち２個のＲＵが無駄になることが分かる。有効な伝送の平均回数が１より大きいので、ＲＵの最適化された数は確実に減少する。このように、これらの従来の方法との比較で、本方法はリソースの使用率を改善し、したがって、節約されたリソース（１２−８＝４）を他のユーザに割り振ることができる。さらに、ＵＥ上でデータ遅延（バッファ域）が増えるか、またはユーザによって使用されるチャネルの品質が低下する場合、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに追加ＲＵ、一般的に１個または２個のＲＵを割り振るために動的スケジューリングを一時的に採用することもできるが、実施の状況に応じて追加すべきＲＵの数を決定することもできる。

次いで、ステップ２０３において、ＳＩＤパケットが検出されると、ｅＮｏｄｅＢが時間測定を開始し、ユーザ機器が、割り振られているリソースの使用を停止する。前記時間測定は、例えば、ｅＮｏｄｅＢに取り付けられたタイマによって行うことができる。例えば、タイマに１６０ｍｓの時間測定インターバルを設定できるが、これは、物理層で関係のある処理時間のために、さらに長くしてもよい。したがって、ＳＩＤパケットの伝送のためのインターバルの終了は、時間測定が終了したときに決定される。

次に、ステップ２０４において、ステップ２０２における時間測定が終了したか、または前記時間測定の終了前にＵＥからリソース要求が受信された時、ｅＮｏｄｅＢがそのＵＥに、決定された最適化された数のＲＵを割り振り、そのＵＥが、割り振られているリソースの使用を停止し、決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を開始する。次いで、ステップ２０５において、ｅＮｏｄｅＢが、ＳＩＤパケットを検出することにより、データ・パケットを伝送するためのインターバルの終了を決定する。最後に、ステップ２０６において、ｅＮｏｄｅＢおよびＵＥがＳＩＤパケットを検出すると、ＵＥは、決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を停止し、ｅＮｏｄｅＢは、決定された最適化された数のＲＵを解放する。

図３は、本発明の当該実施形態による、リソースをスケジューリングする方法をさらに示している。図３から、従来の事例では４個のＲＵのうちの２個未満が使用されるが、本発明の最適化方法によると、実質的には、数が減少したＲＵが利用され、ＵＥによって必要とされる伝送電力が節約されることが分かる。

ＬＴＥネットワークでは、ｅＮｏｄｅＢがＵＥにリソースを割り振る最小割り振り単位は１ＲＵ（リソース・ユニット）であり、ＵＥの伝送電力の割り振り単位はＲＵである（Ｔ×ＰＳＤとして知られる）ことに留意されたい。同じ単位の伝送電力の場合には、ＲＵの数が少ないほど、ＵＥによって必要とされる伝送電力は小さい。そのため、ＵＥの伝送電力が限られている場合、ユーザに割り振られるＲＵの数が少ないほど、ＵＥの単位伝送電力は大きくなり得て、したがって、ユーザは、より遠方にある基地局と通信することができる。

ＵＥは割り振られたリソースを、本実施形態の方法を使用することにより、実質的には、最適化された変調符号化スキームおよびＲＵの選択を通して利用できることを理解されたい。ＵＥに割り振られるＲＵの数が減少すると、ＵＥの伝送電力が節約され、電力が限られたシステムの場合、セルの境界にあるＵＥのＱｏＳは改善され、そのため、セルのカバレージが大きくなる。さらに、トーク・スパート期間中にパーシステント・スケジューリング方法を採用することにより、シグナリング認可コストを増やす必要がない。ｅＮｏｄｅＢ側でデータ・パケットを自動的に検出することにより、新しいＬ１／Ｌ２シグナリングを追加する必要もない。柔軟性（例えば、適応的ＨＡＲＱのサポート）を改善するために、ｅＮｏｄｅＢは、トーク・スパート期間中のパーシステント・スケジューリングをオーバーライドするために、今もまだ、動的スケジューリング認可を使用することができる。

シグナリング・コストを節約するために、本実施形態の方法は、様々なＵＥ間のリソース割り振りの競合を回避するために、同期化状態認可を使用してＵＥとｅＮｏｄｅＢを暗黙に同期させる。この同期化スキームは、ｅＮｏｄｅＢが、最後のパーシステント認可を停止するためにシグナリングを送信する必要がないようにする。図４に、ＵＥの状態がｅＮｏｄｅＢとどのように同期するかが示されている。

図４から、各ＵＥは２つの状態を有することが分かる。１つは、ＵＥがトーク・スパート期間にあるトーク・スパート状態であり、他方は、ＵＥが無音期間にあるＳＩＤ状態である。状態遷移とは、トリガ・イベントを受信する前の状態から、アクションを実行した後の状態への遷移を意味する。状態遷移のフォーマット記載は、例えば、「トリガ・イベント／トリガ後のアクション１、アクション２など」などがあり、例として「ＳＩＤパケット／パーシステント・スケジューリングを停止する」を挙げることができるが、これは、ＳＩＤパケット受信後に最後のパーシステント・スケジューリング許可を停止する、という意味である。「ＳＩＤパケット／パーシステント・スケジューリングを停止する、次のＰＳ認可用にタイマを始動する」は、ｅＮｏｄｅＢが、ＳＩＤパケットを受信した後、最後のパーシステント・スケジューリング認可を停止し、１６０ｍｓの終了までに新しいパーシステント・スケジューリング認可を生成するためにｅＮｏｄｅＢのスケジューラをトリガするためにタイマを始動することを意味する。「データ・パケット／データ要求」は、データ・パケットを受信した後、リソース要求をｅＮｏｄｅＢに送信して、その状態を遷移させるためにＵＥのスケジューラをトリガするためのデータ要求を生成することを意味する。この図から、ＳＩＤ状態のＵＥがデータ・パケットを検出すると、ＵＥはｅＮｏｄｅＢにリソース割り振り要求を送信し、ｅＮｏｄｅＢは、前記要求を受信するとすぐにＵＥに新しいリソースを割り振ることが分かる。さらに、ＵＥ上でデータ遅延（バッファ域）が増えるか、またはユーザによって使用されるチャネルの品質が低下する場合、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに追加ＲＵ、一般的に１個または２個のＲＵを割り振るために動的スケジューリング（トーク状態でのＤＳ認可）を一時的に採用することもできるが、実施の状況に応じて追加すべきＲＵの数を決定することもできる。

その結果、様々なＵＥ間のリソース割り振りの競合を回避するためにＵＥをｅＮｏｄｅＢと同期させることにより、シグナリング・オーバーヘッドが大幅に軽減される。同じ発明の概念に基づいて、本発明の別の態様により、ＵＥとシグナリングを交換するためのネットワーク・エレメントが提案されている。以下で、図５を参照しながら、このネットワーク・エレメントについて説明する。

図５は、本発明の実施形態によるネットワーク・エレメント５００、例えば、ｅＮｏｄｅＢのブロック図である。ネットワーク・エレメント５００は、検出手段５０１、リソース・ユニット決定手段５０２、リソース・ユニット割り振り手段５０３、タイマ５０４および状態遷移制御手段５０５も備えている。ＵＥが相互に通信し合っている時、検出手段５０１がデータ・パケットまたはＳＩＤパケットの存在を検出する。一方、前記リソース・ユニット決定手段５０２が、前記ＵＥの符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、前記データ・パケットを伝送するためのインターバル中にＵＥに割り振るべきリソース・ユニットの最適化された数を決定する。ＵＥトーク要求を受信した時、またはＳＩＤインターバル用タイマが満了した時、リソース・ユニット割り振り手段５０３が前記ＵＥに、決定された最適化された数のリソース・ユニットを割り振る。一方、ＳＩＤパケットを検出した時、タイマ５０４が、ＳＩＤパケットを伝送するためのインターバルの終了を決定するために時間測定を開始する。本実施形態では、タイマ５０４の時間測定期間は１６０ｍｓに設定できる。タイマ５０４が時間測定を開始すると、ネットワーク・エレメント５００が割り振られているリソース・ユニットを解放し、タイマ５０４が時間測定を終了すると、ネットワーク・エレメント５００がそのＵＥに、例えば、パーシステント・スケジューリング方法によって、新しい最適化されたリソースを再割り振りする。再び図４を参照すると、ネットワーク・エレメントをトーク・スパート状態からＳＩＤ状態へ、またはその逆へ遷移させるために状態遷移制御手段５０５が使用される。状態遷移は、図４に示されたトリガ・イベントによってトリガされる。検出手段５０１によってＳＩＤパケットが検出されると、ＵＥ用のリソース・スケジューリング認可が停止され、タイマ５０４が時間測定を開始する。タイマ５０４がその時間測定を終了した時、または時間測定が終了する前にＵＥがネットワーク・エレメント５００にそのＵＥにリソースを割り振るように要求した時、ネットワーク・エレメント５００がそのＵＥに新しい最適化されたリソースを割り振る。

実装については、この実施形態のネットワーク・エレメント５００は、検出手段５０１、リソース・ユニット決定手段５０２、リソース・ユニット割り振り手段５０３、タイマ５０４および状態遷移制御手段５０５と同様に、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせとして実装できる。例えば、当業者は、これらの構成要素を実装するために使用できる様々なデバイス、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤおよび／またはＦＰＧＡなどを熟知している。本実施形態の検出手段５０１、リソース・ユニット決定手段５０２、リソース・ユニット割り振り手段５０３、タイマ５０４および状態遷移制御手段５０５は、ネットワーク・エレメント５００の中に内蔵される形で実装することもできるし、独立した形で実装することもでき、それらが物理的に独立した形で実装されても、動作可能なように相互接続することができる。

オペレーションについては、図５に関連して示された実施形態のＵＥとシグナリングを交換するためのネットワーク・エレメントは、最適化された変調符号化スキームおよびＲＵの選択により、ＵＥのリソース使用率を改善することができる。ＵＥに割り振られるＲＵの数が減少すると、ＵＥの伝送電力が節約され、電力が限られたシステムの場合、セルの境界にあるＵＥのＱｏＳは改善され、そのため、セルのカバレージが大きくなる。さらに、トーク・スパート期間中にパーシステント・スケジューリング方法を採用することにより、シグナリング認可コストを増やす必要がない。ｅＮｏｄｅＢ側でデータ・パケットを自動的に検出することにより、新しいＬ１／Ｌ２シグナリングを追加する必要もない。

同じ発明の概念に基づいて、本発明のさらに別の態様により、ユーザ機器が提案されている。以下で、図６を参照しながら、このユーザ機器について説明する。

図６は、本発明の実施形態によるＵＥ６００のブロック図である。ＵＥ６００は、検出手段６０１および状態遷移制御手段６０２を備える。検出手段６０１は、ＵＥが通信している時にＳＩＤパケットまたはデータ・パケットの存在を検出するために使用される。状態遷移制御手段６０２は、ＵＥをトーク・スパート状態からＳＩＤ状態へ、またはその逆へ遷移させるために使用される。状態遷移は、図４に示されたトリガ・イベントによってトリガされる。検出手段６０１がＳＩＤパケットを検出すると、ＵＥは、ネットワーク・エレメントによって割り振られた最適化されたリソースの使用を停止する。ＵＥが無音状態である時に検出手段６０１がデータ・パケットを検出すると、ＵＥは、リソース割り振りの要求をネットワーク・エレメントに送信する。

実装については、この実施形態のＵＥ６００は、それが備えている検出手段６０１および状態遷移制御手段６０２と同様に、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせとして実装できる。例えば、当業者は、これらの構成要素を実装するために使用できる様々なデバイス、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤおよび／またはＦＰＧＡなどを熟知している。

オペレーションについては、図６に関連して示された実施形態の前記ＵＥは、ＵＥとｅＮｏｄｅＢの両方でＳＩＤパケットまたはデータ・パケットの存在を自動的に検出することにより、およびパーシステント・スケジューリングを採用し、ＵＥとｅＮｏｄｅＢの状態を同期させることにより、およびＵＥの節約されたリソースをトーク・スパート期間中に他のＵＥに再割り振りすることにより、シグナリング・コストを増やすことなくリソース使用率を改善することができる。

本発明のＵＥとシグナリングを交換するリソースおよびネットワーク・エレメントをスケジューリングする方法の例示の実施形態が上記で詳しく説明されているが、上記の実施形態がすべてではなく、当業者は、本発明の精神および範囲内で多くの変更および修正を行うことができる。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。

Claims

パケット・ネットワークにおいてリソースをスケジューリングする方法であって、ユーザ機器が、ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用してユーザ機器間で通信し、前記通信が、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、前記方法が、
−前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に通信のためのリソースを割り振り、
−前記ユーザ機器および前記ネットワーク・エレメントの両方が前記無音記述子パケットの存在を検出し、そして、前記ネットワーク・エレメントが、前記ユーザ機器の符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、前記データ・パケットを伝送するためのインターバル中に前記ユーザ機器に割り振るべきリソース・ユニットの最適化された数を決定し、
−前記無音記述子パケットが検出されると、前記ネットワーク・エレメントが時間測定を開始し、前記ユーザ機器が前記割り振られているリソースの使用を停止し、
−前記時間測定が終了するかまたは前記時間測定の終了前に前記ユーザ機器からリソース割り振りの要求が受信されたときには、前記ネットワーク・エレメントが、前記ユーザ機器に、前記決定された最適化された数のリソース・ユニットを割り振り、前記ユーザ機器が、前記決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を開始し、
−前記ネットワーク・エレメントが、前記無音記述子パケットを検出することにより、前記データ・パケットを伝送するための前記インターバルの終了を決定し、
−前記ユーザ機器および前記ネットワーク・エレメントの両方が前記無音記述子パケットを検出したときには、前記ユーザ機器が、前記決定された最適化された数のリソース・ユニットの使用を停止し、前記ネットワーク・エレメントが前記決定された最適化された数のリソース・ユニットを解放する、方法。
前記無音期間中に前記無音記述子パケットが１６０ｍｓに１回伝送され、前記トーク・スパート期間中に前記データ・パケットが２０ｍｓに１回伝送される、請求項１に記載の方法。
遅延がない場合、前記時間測定の期間が１６０ｍｓに設定される、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の方法。
前記変調符号化スキームが、前記ユーザ機器から受信された信号に基づいて計算される信号対干渉および雑音比を用いて前記ネットワーク・エレメントによって選択される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
前記変調符号化スキームがＱＰＳＫ１／２、ＱＰＳＫ１／３、ＱＰＳＫ２／３およびＱＰＳＫ３／４を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
前記有効な伝送回数が、統計を用いて前記ネットワーク・エレメントによって導き出される前記ユーザ機器の履歴ブロック・エラー率の関数として計算される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
遅延の場合に前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に追加リソースを割り振る、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
ユーザ機器との間でシグナリングを交換するネットワーク・エレメントであって、前記ユーザ機器が、ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用して前記ユーザ機器間で通信し、前記通信がパケット交換に基づき、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、前記エレメントが、
−前記ユーザ機器が前記ユーザ機器間で通信しているときには、前記データ・パケットまたは前記無音記述子パケットの存在を検出する検出手段と、
−前記ユーザ機器の符号化レート、選択された変調符号化スキーム、および有効な伝送回数に基づいて、前記データ・パケットを伝送するためのインターバル中に前記ユーザ機器に割り振るべきリソース・ユニットの最適化された数を決定するリソース・ユニット決定手段と、
−前記無音記述子パケットを伝送するためのインターバル用タイマが満了したときまたは前記タイマの満了前に前記ユーザ機器からリソース割り振りの要求を受信したときには、前記ユーザ機器に前記決定された最適化された数のリソース・ユニットを割り振るリソース・ユニット割り振り手段と、
−前記無音記述子パケットが検出されたときには、前記無音記述子パケットを伝送するための前記インターバルの終了を決定するために時間測定を開始するようになされたタイマと、
−ネットワーク・エレメントが前記無音記述子パケットを検出したときには、ネットワーク・エレメントをトーク・スパート状態から無音状態へ変更する、またはネットワーク・エレメントが前記データ・パケットを検出したときには、ネットワーク・エレメントを前記無音状態から前記トーク・スパート状態へ変更する状態遷移制御手段と、
を有するネットワーク・エレメント。
前記無音期間中に前記無音記述子パケットが１６０ｍｓに１回伝送され、前記トーク・スパート期間中に前記データ・パケットが２０ｍｓに１回伝送される、請求項８に記載のネットワーク・エレメント。
前記ネットワーク・エレメントが前記トーク・スパート状態から前記無音状態へ変化したときには、前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器用のリソース・スケジューリング認可を停止して、前記タイマが時間測定を開始し、そして、前記ネットワーク・エレメントが前記無音状態から前記トーク・スパート状態へ変化したときには、前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に新しい最適化された数のリソース・ユニットを割り振る、請求項８乃至９のいずれか１項に記載のネットワーク・エレメント。
遅延がない場合、前記時間測定の期間が１６０ｍｓである、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のネットワーク・エレメント。
前記変調符号化スキームが、前記ユーザ機器から受信された信号に基づいて計算される信号対干渉および雑音比を用いて前記ネットワーク・エレメントによって選択される、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のネットワーク・エレメント。
前記変調符号化スキームがＱＰＳＫ１／２、ＱＰＳＫ１／３、ＱＰＳＫ２／３およびＱＰＳＫ３／４を含む、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のネットワーク・エレメント。
前記有効な伝送回数が、統計を用いて前記ネットワーク・エレメントによって導き出される前記ユーザ機器の履歴ブロック・エラー率の関数として計算される、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のネットワーク・エレメント。
遅延の場合に前記ネットワーク・エレメントが前記ユーザ機器に追加リソースを割り振る、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載のネットワーク・エレメント。
ネットワーク・エレメントによって割り振られたリソースを使用して他のユーザ機器と通信するユーザ機器であって、前記通信がパケット交換に基づき、データ・パケットが伝送されるトーク・スパート期間、および無音記述子パケットが伝送される無音期間を含み、前記ユーザ機器が、
−ユーザ機器が通信しているときには、前記無音記述子パケットまたは前記データ・パケットの存在を検出する検出手段と、
−ユーザ機器が前記無音記述子パケットを検出したときにはユーザ機器をトーク・スパート状態から無音状態へ変更する、またはユーザ機器が前記データ・パケットを検出したときにはユーザ機器を前記無音状態から前記トーク・スパート状態へ変更する状態遷移制御手段と、を有するユーザ機器。
前記無音期間中に前記無音記述子パケットが１６０ｍｓに１回伝送され、前記トーク・スパート期間中に前記データ・パケットが２０ｍｓに１回伝送される、請求項１６に記載のユーザ機器。
前記ユーザ機器が前記トーク・スパート状態から前記無音状態へ変化したときには、前記ユーザ機器が前記ネットワーク・エレメントによって割り振られた最適化された数のリソース・ユニットの使用を停止し、そして、前記ユーザ機器が前記無音状態から前記トーク・スパート状態へ変化したときには、前記ユーザ機器が前記ネットワーク・エレメントにリソース割り振りの要求を送信する、請求項１６乃至１７のいずれか１項に記載のユーザ機器。