JP2011061829A - Data retransmission control method, system and data retransmission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線システム(特に移動体無線データ通信システム)におけるシステムスループットを改善するためのデータ再送制御方法の技術分野に係り、更には前記再送制御方法を用いたシステムと再送制御を行う装置、システムを構成する基地局と移動局(移動端末)の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a data retransmission control method for improving system throughput in a wireless system (particularly, a mobile wireless data communication system), and further, a system using the retransmission control method and an apparatus for performing retransmission control, The present invention relates to the technical field of base stations and mobile stations (mobile terminals) constituting the system.
詳しくは送信側(主に基地局)から受信側(主に移動局)へのデータ再送をするスロットタイミング(再送間隔または再送時間)を動的に制御して、スロットの効率的利用を図るものであって、特にTDMA(時分割多重アクセス)方式において、システムスループットを向上する効果を奏する。
また、CDMA(符号分割多重アクセス)方式においても再送時間間隔を制御することにより、無線回線の品質を向上させ、システムスループットを向上するものである。
一般に、無線システムはセクタ毎にトラヒックが管理されている為、セクタスループット向上はシステムスループット向上と同義的となる。
Specifically, the slot timing (retransmission interval or retransmission time) for data retransmission from the transmitting side (mainly base station) to the receiving side (mainly mobile station) is dynamically controlled to efficiently use the slots. In particular, in the TDMA (Time Division Multiple Access) system, there is an effect of improving the system throughput.
Also in the CDMA (Code Division Multiple Access) system, by controlling the retransmission time interval, the quality of the radio channel is improved and the system throughput is improved.
In general, in a wireless system, traffic is managed for each sector, so improving the sector throughput is synonymous with improving the system throughput.
現在の無線システムにあっては、送信データの誤りデータ再送方式は、移動局側で誤りが検出された場合、または誤りが検出されたが誤り訂正できなかった場合に、直ちにNAK信号(再送を促す制御応答信号)を送信側にデータ再送要求する方式で対応している。 In the current wireless system, the error data retransmission method of transmission data is a method for immediately transmitting a NAK signal (retransmission) when an error is detected on the mobile station side or when an error is detected but the error cannot be corrected. The control response signal is urged to be transmitted to the transmission side.
実際にはNAK信号が基地局に到達し、すなわち基地局が移動局の受信データに誤りがあることを検出した後に、固定の時間間隔後にデータ再送を行っている。 Actually, the NAK signal arrives at the base station, that is, after the base station detects that there is an error in the received data of the mobile station, data retransmission is performed after a fixed time interval.
CDMA2000 1xEV−DOシステムの例では4スロット間隔後にデータ再送を行っている。
以下、CDMA2000 1xEV−DO(Evolution Data Onlyを以降EV−DOと略す。)を例にして、送信側(基地局)から受信側(移動局)へのデータ再送に関して説明する。
EV−DOの変調方式の諸元は以下の通りである。下り無線回線(基地局から移動局へ)はQPSK,8PSK,16QAM、上り無線回線(移動局から基地局へ)はBPSK,QPSK,8PSKを採用している。変調方式とデータ転送レートは対応しており、冗長度との組み合わせにより、エラー耐性の強弱が決まる。接続方式は下りがTDM(時分割多重)、上りがCDMA(符号分割多重アクセス)である。
In the example of the CDMA2000 1xEV-DO system, data retransmission is performed after an interval of 4 slots.
Hereinafter, data retransmission from the transmission side (base station) to the reception side (mobile station) will be described by taking CDMA2000 1xEV-DO (Evolution Data Only) as an example.
The specifications of the EV-DO modulation method are as follows. QPSK, 8PSK, 16QAM is used for the downlink radio channel (from the base station to the mobile station), and BPSK, QPSK, 8PSK is used for the uplink radio channel (from the mobile station to the base station). The modulation method and the data transfer rate correspond to each other, and the strength of error tolerance is determined by the combination with the redundancy. The connection method is TDM (time division multiplexing) for downlink and CDMA (code division multiple access) for uplink.
EV−DOの各レイヤでは、無線回線の品質を向上させる為に各レイヤで様々な処理をしている。レイヤ1(物理層)ではハイブリッドARQ、確認応答(ACK)、否定応答(NAK)、エラーレート処理(チャネル品質情報処理)を、レイヤ2(データリンク層)では再送制御、無線リンク制御を行っており、レイヤ3(ネットワーク層)はデータの信頼性に関わる制御及び無線リソース制御(無線チャネル制御)を行っている。 In each layer of EV-DO, various processes are performed in each layer in order to improve the quality of the radio channel. Layer 1 (physical layer) performs hybrid ARQ, acknowledgment (ACK), negative acknowledgment (NAK), error rate processing (channel quality information processing), and layer 2 (data link layer) performs retransmission control and radio link control. Layer 3 (network layer) performs control related to data reliability and radio resource control (radio channel control).
EV−DOシステムでは無線サービスエリアは一般に複数のセクタに別れており、各セクタにおける最大転送レートは約2.4Mbps(メガビット毎秒)である。移動局が1台の場合でかつ、良好な電波環境の場合、最大転送レートを達成することができる。しかし、移動局の数が増加するに従って、1台あたりの転送レートは下がっていく。また、電波環境が劣化するに従っても転送レートが下がることはいうまでもない。電波環境の劣化に関しては後述する。 In the EV-DO system, the radio service area is generally divided into a plurality of sectors, and the maximum transfer rate in each sector is about 2.4 Mbps (megabits per second). When there is one mobile station and the radio wave environment is good, the maximum transfer rate can be achieved. However, the transfer rate per unit decreases as the number of mobile stations increases. It goes without saying that the transfer rate decreases as the radio wave environment deteriorates. The deterioration of the radio wave environment will be described later.
現行のEV−DOでは下り無線回線の伝送方式にTDM(時分割多重)を採用しているため、あるセクタにおいて、ある瞬間の無線リソースは1台の移動局(受信側)へ集中する。このため、送信データの誤りを受信側(移動局)で検出して、受信側(移動局)から送信側(基地局)へ再送を要求するARQ(自動再送要求)方式では、再送要求回数が多くなると、即ちデータ誤りが頻発し、NAK信号を送信している移動局が無線リソースを占有する頻度が高くなると他のユーザ(他の移動局)の高速通信(受信)を妨げることになる。一般に、ARQ(Automatic Repeat Request)技術は、レイヤ1で誤り訂正によって回復することができなかったデータを再度自動的に送り直す再送処理の事を言う。
In the current EV-DO, TDM (Time Division Multiplexing) is adopted as the transmission method of the downlink radio channel, and therefore, in a certain sector, radio resources at a certain moment are concentrated on one mobile station (receiving side). For this reason, in the ARQ (automatic retransmission request) system in which an error in transmission data is detected at the reception side (mobile station) and retransmission is requested from the reception side (mobile station) to the transmission side (base station), the number of retransmission requests is If it increases, that is, if data errors occur frequently and the frequency at which the mobile station transmitting the NAK signal occupies the radio resource increases, the high-speed communication (reception) of other users (other mobile stations) will be hindered. In general, ARQ (Automatic Repeat Request) technology refers to a retransmission process in which data that could not be recovered by error correction in
EV−DOではARQの効率を更に改善するために、ハイブリッド-ARQ(複合自動再送要求方式)が採用されている。また、EV−DOでは誤り訂正符号の繰り返し復号の過程(ターボ符号)を基地局と移動局との間にARQを組み入れた方式を採用している。 In EV-DO, in order to further improve the efficiency of ARQ, hybrid-ARQ (combined automatic repeat request method) is adopted. EV-DO employs a method in which ARQ is incorporated between the base station and the mobile station in the process of iterative decoding of the error correction code (turbo code).
ハイブリッドARQはレイヤ1(物理層)での伝送機能であり、全てのスロットで受信に失敗したときは、レイヤ2(データリンク層)で再送制御を行っている。ちなみに、ターボ符号は送信データに強力な誤り訂正能力をもち、畳み込み符号より優れている。 Hybrid ARQ is a transmission function in layer 1 (physical layer). When reception fails in all slots, retransmission control is performed in layer 2 (data link layer). Incidentally, the turbo code has a strong error correction capability for transmission data and is superior to the convolutional code.
更に、データの高速化のためにNチャネルSAW(Stop and Wait)方式が採用されている。SAWは送信側からのデータが受信側で正しく受信できた時は、受信側から送信側へACK信号を返し、データ誤り発生時には、NAK信号を返すデータARQの一種である。SAWに関する特許文献2では、NAK信号が送信側で受信された場合、受信側で特定フレームに対してACK信号が送信側で受信されるまでは、他の受信局を優先するという方法が開示されている。
Further, an N-channel SAW (Stop and Wait) system is employed for speeding up data. SAW is a type of data ARQ that returns an ACK signal from the receiving side to the transmitting side when data from the transmitting side is correctly received at the receiving side, and returns a NAK signal when a data error occurs.
しかし、この方式はN個のプロセスを並行・独立に処理しており、このためプロセス間のデータの順序は保証されていない。基地局から移動局へはヘッダに一連番号を付したデータが送出され、移動局は一連番号に従いデータの順序を整えて単位時間の送量を増やす方法である。前述の方法を採用しても、移動局から基地局へデータ送信レートを要求するDRC(データレート制御)を採用すると受信環境の良い所では高いスループットを実現することができるが、逆に受信環境が悪い所では著しくスループットが低下することとなる。 However, this method processes N processes in parallel and independently, and therefore the order of data between processes is not guaranteed. This is a method in which the base station transmits data with a serial number attached to the header, and the mobile station arranges the order of the data according to the serial number and increases the amount of transmission per unit time. Even if the above-described method is adopted, if DRC (data rate control) that requires a data transmission rate from the mobile station to the base station is adopted, a high throughput can be realized in a place where the reception environment is good. However, in a bad place, the throughput is significantly reduced.
以上の様に、ハイブリッドARQやNチャネルSAW方式を使用しても、依然として無線リソースは1台の移動局(受信側)に集中することは避けられない。受信環境の悪い移動局に対して、繰り返し無線リソースを割当てることは、セクタスループットを下げることになる。また、データ再送間隔を適切に制御しないと、他の移動局の待ち時間が長くなり、更にセクタスループットを下げることになっていた。 As described above, even if the hybrid ARQ or the N-channel SAW method is used, it is inevitable that radio resources are still concentrated on one mobile station (receiving side). Repeatedly allocating radio resources to mobile stations with poor reception environment reduces sector throughput. Further, if the data retransmission interval is not properly controlled, the waiting time of other mobile stations becomes long, and the sector throughput is further reduced.
以下では、特許文献1に記載の図に基づいて従来技術を説明する。図27はデータ受信側、図28はデータ送信側のブロック図を示す。図27において、データ受信側ではSIR測定結果またはパケット到達率のいずれかを出力する回線監視部116と、測定結果を比較するためのデータを記憶するデータ記憶部117(図29の対応表を記憶)と、データ記憶部117から読み出されたデータと測定結果とを入力として、これらの2入力を比較し、制御状態を出力とする比較部115と、制御状態を記憶する制御状態記憶部113と、制御状態記憶部113の出力を入力とする制御データ生成部114を具備している。
Below, a prior art is demonstrated based on the figure of
図28のデータ送信側では制御状態を記憶する制御状態記憶部125と、制御データとデータ記憶部126(図30の対応表を記憶)から読み出されたデータを入力として、これら2入力を比較し、再送制御周期のデータを出力する比較部123と再送制御のウインドウサイズを制御する再送制御周期制御124を具備している。
On the data transmission side in FIG. 28, the control
図25にデータ受信側、図26にはデータ受信側のチャートを示す。図25の受信側でパケット受信数が閾値k以上S65の場合はパケット到達率を測定S66する。前記測定値とパケット到達率対パケット再送制御周期表を比較S67する。前記再送制御周期表は図29に示す。 FIG. 25 shows a chart on the data receiving side, and FIG. 26 shows a chart on the data receiving side. When the number of received packets is greater than or equal to the threshold k and S65 on the receiving side in FIG. 25, the packet arrival rate is measured S66. The measured value is compared S67 with the packet arrival rate vs. packet retransmission control periodic table. The retransmission control periodic table is shown in FIG.
ステップ65でパケット受信数が閾値k以上で無い場合は、SIRを測定S68して、測定値とSIR対パケット再送制御周期表を比較S69する。ステップS67またはステップS69の処理を経た後に、制御状態を更新S70する。次に再送制御周期の制御データを送信S71する。
If the number of received packets is not greater than or equal to the threshold value k in
図26で前記再送制御用周期制御データを受信S72し、制御状態を更新S73する。制御データと再送周期対制御状態表を比較S75し、再送制御周期を更新S75する。 In FIG. 26, the period control data for retransmission control is received S72, and the control state is updated S73. The control data and the retransmission cycle pair control state table are compared S75, and the retransmission control cycle is updated S75.
前記再送制御周期表は図30に示す。上記の様にパケット到達率やSIRを測定し、更に予め作成した再送制御周期の対応表を用いて再送間隔を変更する方法では、他の移動局の存在や時事刻々と変化するトラヒックを考慮することができず、セクタスループットを向上させることは困難であった。 The retransmission control periodic table is shown in FIG. In the method of measuring the packet arrival rate and SIR as described above, and further changing the retransmission interval using the correspondence table of retransmission control periods created in advance, the presence of other mobile stations and the traffic that changes with time are taken into account. It was difficult to improve the sector throughput.
従来技術では何れもエラーレートと再送間隔とを動的に変更する方法は提案されていない。 None of the prior art has proposed a method for dynamically changing the error rate and the retransmission interval.
本発明は無線システム(特に移動体無線システム)のセクタ内の複数のユーザの合計スループットを向上させるために、ユーザ(移動局)の電波環境が悪い為に発生するデータ誤り時の再送制御を効率的に実施することにある。EV−DOでは、下り無線回線にTDM(時分割多重)方式を採用しているため、あるセクタにおいて、ある時間の無線リソースは1台の移動局(受信側)へ集中している。このため、送信データの誤りが移動局(受信側)で頻繁に検出され、移動局(受信側)から基地局(送信側)へのデータ再送を要求する回数が多くなり、他の移動局(他のユーザ)の高速通信(受信)を妨げることが問題になっていた。また、制御用の通知チャネル(周波数チャネル)を常時使用することは、無線リソースを有効利用することに反しておりセクタ内の電波環境を劣化させ(ノイズレベルが上昇し)、スループットを低下させる要因となっていた。 In order to improve the total throughput of a plurality of users in a sector of a radio system (especially a mobile radio system), the present invention efficiently performs retransmission control when a data error occurs due to the poor radio wave environment of the user (mobile station). It is to be implemented. In EV-DO, a TDM (Time Division Multiplexing) method is adopted for the downlink radio channel, and therefore radio resources for a certain period of time are concentrated on one mobile station (receiving side) in a certain sector. For this reason, errors in transmission data are frequently detected at the mobile station (reception side), the number of requests for data retransmission from the mobile station (reception side) to the base station (transmission side) increases, and other mobile stations ( Interfering with high-speed communication (reception) of other users) has been a problem. In addition, the constant use of the control notification channel (frequency channel) is contrary to the effective use of radio resources, which degrades the radio wave environment in the sector (increases the noise level) and decreases the throughput. It was.
技術背景で述べた、特許文献1に記載の対応表を(図29、図30に示す。)を用いる方法では移動局(受信側)の電波環境が悪い場合(SIRが低い)、下りデータの再送時間間隔が短くなり、再送回数が増え、多数の移動局が待たされる確率が高くなっていた。SIRとは希望波受信電力対干渉電力比を表す。また、特許文献1の対応表を用いた場合はフェージング等で電界強度の変動が大きく電波環境が悪い場合、再送時間間隔の変更通知を、通知チャネルを使用してする頻繁に実施する必要があり無線リソースの利用効率を損なっていた。以上のように、従来の技術を用いた場合はセクタスループットを向上させることは困難であった。
In the method using the correspondence table (shown in FIG. 29 and FIG. 30) described in
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、各種制御されるべきパラメータや移動局の情報や状況を基地局で把握し、データ再送制御を効率的に行い、スループットを向上させるものである。上記課題を達成するための本発明は、無線システムにおいてデータ誤りが発生した場合に、予め、基地局から移動局へデータ再送信の時間間隔を通知しておくことを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is intended to grasp parameters to be controlled and information and status of mobile stations at a base station, efficiently perform data retransmission control, and improve throughput. . In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that when a data error occurs in a wireless system, a time interval of data retransmission is notified in advance from the base station to the mobile station.
時間間隔とは、たとえばスロット間隔、パケット間隔、フレーム間隔、ブロック間隔等を動的に変化させるものである。サブスロット間隔、サブパケット間隔、サブフレーム間隔、サブブロック間隔等、更に時間間隔を細かく動的に変化させるものも含まれる。また、上述の間隔以外の細かい時間間隔でも良い。なぜならば、前記各種時間間隔は無線システムよって自由に規定されるものであって、無線システムに応じて選択すれば良いからである。 The time interval dynamically changes, for example, a slot interval, a packet interval, a frame interval, a block interval, and the like. Also included are sub-slot intervals, sub-packet intervals, sub-frame intervals, sub-block intervals, and the like that further dynamically change the time interval in detail. Further, a fine time interval other than the above-described interval may be used. This is because the various time intervals are freely defined by the wireless system and may be selected according to the wireless system.
続いて、予め再送間隔を通知するには基地局側でトラヒックを管理する必要がある。トラヒックはデータだけでなく、ARQなどの誤り再送制御によるパケットデータも含んだ、当該セクタにおける1秒当りのデータ量で定義される。単位はbps(ビット毎秒)である。例としてはセクタ内に既存のA移動局、B移動局、C移動局がそれぞれがデータの誤り無く、1.2Mbps、0.6Mbps、0.3Mbpsのデータ通信をしているとき、総和の2.1Mbpsがトラヒックとなる。トラヒックを変数として、計算式を用いて演算することで、動的に再送間隔を決定することができる。 Subsequently, in order to notify the retransmission interval in advance, it is necessary to manage traffic on the base station side. The traffic is defined by the data amount per second in the sector including not only data but also packet data by error retransmission control such as ARQ. The unit is bps (bits per second). As an example, when the existing A mobile station, B mobile station, and C mobile station are performing data communication of 1.2 Mbps, 0.6 Mbps, and 0.3 Mbps without any data error in the sector, the sum of 2 .1Mbps is traffic. By using the traffic as a variable and calculating using a calculation formula, the retransmission interval can be dynamically determined.
以上の他にも予め再送間隔を決めるには、予め決められた条件(スタンダードまたは通信開始時のネゴシエーション)に応じて、基地局から移動局へ再送間隔を通知する方法もある。 In addition to the above, in order to determine the retransmission interval in advance, there is also a method of notifying the retransmission interval from the base station to the mobile station according to a predetermined condition (standard or negotiation at the start of communication).
具体的なデータ再送制御方法は、送信データの誤りを受信側で検出して、受信側から送信側へ再送を要求するARQ(自動再送要求)方式において、再送制御用の通知チャネルを用いて、セクタ内のトラヒックを基に算出した再送間隔を新たにセクタ内に流入した移動局に対して送信側から再送間隔(スロット間隔または時間間隔)を受信側へ通知し、受信側で誤りが発生した場合には送信側は受信側からのNAK信号(再送を促す制御応答信号)受信に応じて、送信側が受信側へ予め通知した前記再送間隔後に前記送信データと同一のデータを再送するものである。 A specific data retransmission control method uses a notification channel for retransmission control in an ARQ (automatic retransmission request) method in which an error in transmission data is detected on the reception side and retransmission is requested from the reception side to the transmission side. Retransmission interval (slot interval or time interval) is notified from the transmission side to the mobile station that newly entered the sector with the retransmission interval calculated based on the traffic in the sector, and an error occurred on the reception side In this case, in response to receiving a NAK signal (control response signal for prompting retransmission) from the reception side, the transmission side retransmits the same data as the transmission data after the retransmission interval previously notified to the reception side by the transmission side. .
図1において送信側と受信側とは基地局と移動局のどちらもなりえるが、移動体データ通信システムにおいては基地局が送信側、移動局が受信側になる頻度が高いので、これに沿って説明する。EV−DO基地局は3つのセクタをサービスエリアとし1つ当りのセクタで2.4Mbpsの最高転送レートをもっている。また、EV−DOでは移動局(受信側)におけるエラーレートはPER(パケットエラーレート、以下エラーレートと記す。)を用いている。 In FIG. 1, the transmission side and the reception side can be either a base station or a mobile station. However, in a mobile data communication system, the base station is frequently used as a transmission side and the mobile station is a reception side. I will explain. The EV-DO base station has a maximum transfer rate of 2.4 Mbps per sector with three sectors as service areas. In EV-DO, PER (packet error rate, hereinafter referred to as error rate) is used as the error rate at the mobile station (reception side).
エラーレートは各種無線通信システムにより、BER(ビットエラーレート)、BLER(ブロックエラーレート)、FER(フレームエラーレート)等がエラーレートの指標として用いられる。エラーレートが所定レベル以下の場合は送信側から受信側へ再送間隔を再送制御用の通知チャネルを用いて通知せずに、前記通知チャネルを開放する。これにより、無線リソースを有効に使うことができる。 As the error rate, BER (bit error rate), BLER (block error rate), FER (frame error rate), and the like are used as an index of error rate by various wireless communication systems. When the error rate is below a predetermined level, the notification channel is released without notifying the retransmission interval from the transmission side to the reception side using the notification channel for retransmission control. Thereby, radio resources can be used effectively.
また、エラーレートが所定レベル以上に達した場合には前回よりも送信レートを下げて送信する。次にエラーレートが所定レベル以上に達した場合は、周波数チャネルを前回とは変えるものである。周波数チャネルを変えることは、基地局と移動局との距離を変えることに相当しマルチパスによるフェージングを改善でき、エラーレートの改善に効果がある。最後に電力制御をするものであるが、送信電力を増やすことは所望の移動局にとってはエラーレートの改善がされスループットが改善される。ただし、隣接セクタや隣接サービスエリアへの漏れ電波波エネルギーを増すことにもなるので最小限度の増電力にする必要がある。 When the error rate reaches a predetermined level or higher, transmission is performed at a lower transmission rate than the previous time. Next, when the error rate reaches a predetermined level or higher, the frequency channel is changed from the previous one. Changing the frequency channel corresponds to changing the distance between the base station and the mobile station, can improve fading due to multipath, and is effective in improving the error rate. Finally, power control is performed. Increasing transmission power improves the error rate and improves the throughput for a desired mobile station. However, since leakage radio wave energy to adjacent sectors and adjacent service areas is increased, it is necessary to increase power to a minimum.
更にセクタ内の電波環境を改善するにはエラーレートが所定以下の場合には、送信側から受信側へ再送間隔を通知せずに、通知チャネルを開放する。またエラーレートが所定レベル以上に達した場合には、前記通知チャネルを用いて再送間隔を通知するものである。 Further, in order to improve the radio wave environment in the sector, when the error rate is below a predetermined value, the notification channel is released without notifying the retransmission interval from the transmission side to the reception side. When the error rate reaches a predetermined level or more, the retransmission interval is notified using the notification channel.
次に、受信側から送信側に要求するデータレートに応じて、予め異なる再送間隔を計算式を用いて定義しておきデータ誤りの発生の際には、その時のDRC(データレート制御)信号に応じた前記再送間隔後に再送データを送信するものである。 Next, depending on the data rate requested from the receiving side to the transmitting side, different retransmission intervals are defined in advance using a calculation formula, and when a data error occurs, the DRC (data rate control) signal at that time is defined. The retransmission data is transmitted after the corresponding retransmission interval.
次に、移動局(受信側)がBUSY(ビジー:例えば、インターネットのブラウジングやゲーム等を使用している時)の場合にはデータ送信側においては、前記BUSY状態が終了してから、移動局から基地局へNACK信号を送信するものである。 Next, when the mobile station (reception side) is BUSY (busy: for example, when using Internet browsing, games, etc.), the data transmission side, after the BUSY state ends, the mobile station NACK signal is transmitted from the base station to the base station.
最後に、データ受信側で誤りが検出され、送信側からデータ再送する際に、データレートを前回の送信時よりも下げて再送したり、前回と比較して誤り耐性強い変調方式にて再送したり、前回とは異なる周波数チャネルにて再送したり、前回より高い電力で送信することを特徴とするものである。EV−DOにおいては、データレートはほぼ変調方式に対応しており、効率の高い方から順に16QAM、8PSK、QPSKとなっている。 Finally, when an error is detected on the data receiving side and the data is retransmitted from the transmitting side, it is retransmitted at a lower data rate than the previous transmission, or retransmitted with a modulation scheme that is stronger in error tolerance than the previous transmission. Or is retransmitted on a frequency channel different from the previous time, or transmitted with higher power than the previous time. In EV-DO, the data rate substantially corresponds to the modulation method, and is 16QAM, 8PSK, and QPSK in order from the highest efficiency.
以上のように構成された本発明のデータ再送制御方法によれば、以下に記載のような効果を得ることができる。 According to the data retransmission control method of the present invention configured as described above, the following effects can be obtained.
まず、基地局から移動局へ予め再送間隔(再送タイミング、再送周期)を通知しておくことで、再送制御時のステップ数を削減することができる。 First, the number of steps during retransmission control can be reduced by notifying the mobile station of the retransmission interval (retransmission timing, retransmission cycle) in advance.
すなわち、再送要求が基地局に通知された時には、速やかにデータを再送することができる。規定の再送間隔タイミングまでの待ち時間を削減でき、トラヒックが低い時はまたは他のユーザ(移動局)の存在しない場合の待ち時間の無駄を無くすことができる。更に、再送されてくるタイミングが分かっているので、データ通信以外の処理を移動局側ですることができる。 That is, when a retransmission request is notified to the base station, data can be retransmitted promptly. It is possible to reduce the waiting time until the specified retransmission interval timing, and it is possible to eliminate the waiting time when the traffic is low or when there is no other user (mobile station). Furthermore, since the retransmission timing is known, processing other than data communication can be performed on the mobile station side.
また、エラーレートが低い時には通知チャネルを開放したり、再送間隔の通知を省略することにより、無線リソースを有効利用することができる。また、再送間隔は基地局が管理しているので、他のユーザ(移動局)のデータ再送要求と重なる確立が下がり、電波環境を良好に保つことができ、ひいてはスループットの更なる向上につながる。 Further, when the error rate is low, the radio resource can be used effectively by releasing the notification channel or omitting the notification of the retransmission interval. Further, since the retransmission interval is managed by the base station, the probability of overlapping with the data retransmission request of other users (mobile stations) can be reduced, the radio wave environment can be kept good, and the throughput can be further improved.
通知チャネルを開放することにより電波環境を改善できる理由は以下の通りである。通知チャネルは周波数チャネルに属しており、前記周波数チャネルは帯域をもっている。通信チャネルも同様に帯域をもっている。基地局から移動局に対して、通知チャネルや通信チャネルは任意に割り当てられる。前記チャネルを使用した場合、チャネル両端の電磁波エネルギーは隣接する周波数チャネルへ漏れ広がっている。 The reason why the radio wave environment can be improved by opening the notification channel is as follows. The notification channel belongs to a frequency channel, and the frequency channel has a band. Similarly, the communication channel has a bandwidth. A notification channel and a communication channel are arbitrarily assigned from the base station to the mobile station. When the channel is used, electromagnetic wave energy at both ends of the channel leaks to adjacent frequency channels.
通知チャネルを開放することは、一時的ではあるが空きチャネル増やすことになり、通信チャネルへ漏れ電波を減らすことができ、電波環境を改善することになる。 Opening the notification channel temporarily increases the number of vacant channels, can reduce radio waves leaking to the communication channel, and improve the radio wave environment.
まず、全実施形態に共通する、チャネル構成について説明する。 First, a channel configuration common to all the embodiments will be described.
最良の形態と各実施例の共通項目として図15から図17を用いて、再送制御用の通知チャネルの構成を説明する。 The configuration of the notification channel for retransmission control will be described with reference to FIGS. 15 to 17 as common items in the best mode and each embodiment.
図15において、周波数チャネル80は共通チャネル81と個別チャネル82に別れている。周波数チャネル80はTDMA方式では1つひとつの周波数に対応し、CDMAではスペクトラム拡散した周波数に対応する。共通チャネル81はセクタ内の全ての移動局に共通に使用するチャネルである。
In FIG. 15, the frequency channel 80 is divided into a
個別チャネル82は呼設定を移動局が確立した後に制御または通信に使用するチャネルであって、一般には呼が終了するまで継続使用するチャネルである。
The
共通チャネル81は更に、共通制御チャネル83と共通通信チャネル84に別れている。共通制御チャネル83はセクタ内の移動局を一斉に制御情報を通知することができる。
The
共通通信チャネルはセクタ内の全ての移動局と基地局とが情報の伝達に使用することができるチャネルである。 The common communication channel is a channel that can be used for information transmission by all mobile stations and base stations in the sector.
個別チャネル82は更に、個別制御チャネル85と個別通信チャネル86に別れており個別制御チャネル85はセクタ内の1台の移動局のみを制御する。個別通信チャネル86はセクタ内の移動局との通信を行う時に使用する。個別チャネル82は時分割処理や符号化処理により、同一の周波数チャネル80でも多重化して効率よく使用することができる。
The
図16における通知チャネル87は共通制御チャネル83と個別制御チャネルとの総称であって、移動局へ再送間隔やデータレート、変調方式、送信電力等を通知するチャネルである。通信中に開放する通知チャネル87は主に個別制御チャネル85であって、チャネルをエラーレートに応じて開放することにより、無線リソースの有効利用をはかることが可能となる。
The
個別通信チャネル86を使用中に、エラーレート所定のレベル以上に達した場合は共通制御チャネル86または個別制御チャネルを設定し、再送間隔を制御する。データチャネル90は通信チャネルの総称であって、共通通信チャネル84と個別通信チャネル86より構成されている。それぞれの用途は周波数チャネル80で説明したものと同様である。以上がチャネルの説明である。
If the error rate reaches a predetermined level or more while using the
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1の基地局には、データ送信装置5と再送制御装置6とデータ受信装置7を具備し、データ送信装置5では可変データレート、可変変調方式、可変送信電力でデータを送信する。データ受信装置7では、移動局2からのデータを受信し復調・復号を行う。再送制御装置6ではデータ受信装置7からのデータを分類処理して、トラヒックの演算、再送方式の決定、再送間隔の演算等を行う。詳細は図3の再送制御装置6として後述する。
1 includes a
図1の移動局にはデータ受信装置8と再送制御装置9とデータ送信装置10を具備し、データ受信部8では基地局からのデータを受信し復調・復号を行い、データの誤りを検出し、誤りの訂正を行う。再送制御装置9ではエラーレートの算出をし、その結果を基地局1に通知する。また再送方式を決定し、基地局1に対してデータレートの要求等を行う。データ送信部10では最終的に基地局1で決定された可変データレート・変調方式・可変電力でデータが送信される。
The mobile station in FIG. 1 includes a
ここからは図3に基づいて、再送制御装置6についての説明をする。再送制御装置6は移動局管理部143とエラーレート管理部146とデータレート管理部147と送信バッファ142とトラヒック管理部144と再送間隔管理部145により構成されている。移動局管理部143では、セクタ内に位置登録された移動局とセクタへ流入、セクタから流出する移動局数をカウントし、常に現在の移動局数を把握している。更に、移動局がBUSYか否か等を把握管理している。エラーレート管理部146では、移動局毎のエラーレートを移動局からの通知に基づき逐次最新のエラーレートを保持している。データレート管理部147では、移動局からの要求または基地局の判断により決定された、移動局毎のデータレートと送信すべきデータ量を管理している。送信バッファ14ではデータレート管理部147からの指示により、各移動局宛に送信すべきデータを保持している。
From here, the
エラーレートは先に述べたように、各種無線通信システムにより様々なエラーレートがあるが、EV−DOではパケット単位でデータ通信をしているので、図23のパケットエラーレートと再送間隔との関係を例にとって説明する。トラヒック管理部147管理されるトラヒックにはデータだけではなく、ハイブリッドAQRなどのデータ再送制御によるパケットなども含んでいる。
As described above, there are various error rates depending on various wireless communication systems, but since EV-DO performs data communication in units of packets, the relationship between the packet error rate and the retransmission interval in FIG. Will be described as an example. The traffic managed by the
本発明では従来技術の図29の対応表や図30の対応表を参照し、制御状態を変更する等のステップを実施せず、計算式を用いて再送間隔を動的に決定する。計算式は基本的には再送間隔が0ならないようにすれば良い。 In the present invention, with reference to the correspondence table of FIG. 29 of the prior art and the correspondence table of FIG. 30, steps such as changing the control state are not performed, and the retransmission interval is dynamically determined using a calculation formula. Basically, the calculation formula may be such that the retransmission interval does not become zero.
なぜならば、移動局がNAKを送信してから、その信号が基地局へ到達し、再送データが移動局に到達するまでに有限の時間がかかるからである。図22のトラヒックと再送間隔では、計算式y=[7/x]−1を例示した。[ ]はガウス記号であり、最大の整数を表す。前記計算式中の定数である7や1は計算結果が0より大きな値になる様に、適宜変更をすることが可能である。図6では再送間隔の決定方法のチャートを示す。
This is because it takes a finite time from when the mobile station transmits the NAK until the signal reaches the base station and the retransmission data reaches the mobile station. In the traffic and retransmission interval of FIG. 22, the calculation formula y = [7 / x] -1 is exemplified. [] Is a Gaussian symbol and represents the largest integer. The
まず、セクタ内のトラヒックを計算S29し、次に前記トラヒックに応じた再送間隔を計算する。計算された再送間隔を移動局へ通知する。通知する移動局は、新たにセクタ内に流入した移動局とセクタ内に留まり、データ通信をしていない移動局へ通知チャネル87を用いて通知される。
First, the intra-sector traffic is calculated S29, and then the retransmission interval corresponding to the traffic is calculated. The mobile station is notified of the calculated retransmission interval. The notified mobile station stays in the sector with the mobile station that newly entered the sector, and is notified to the mobile station that is not performing data communication using the
図23はパケットエラーレートと再送間隔の計算式y=[2.5x]+1を示す。前記計算式も、図22の計算式と同様に計算結果が0より大きな値になる様に、適宜変更することが可能である。 FIG. 23 shows a calculation formula y = [2.5x] +1 of the packet error rate and the retransmission interval. The calculation formula can also be appropriately changed so that the calculation result becomes a value larger than 0, similarly to the calculation formula of FIG.
図23ではパケットエラーレートとしたが、適宜他のエラーレートとしても良い。上記の2つの式は何れも、再送間隔が1〜数10程度になるよう定数を選択したものである。 Although the packet error rate is shown in FIG. 23, other error rates may be used as appropriate. In each of the above two expressions, a constant is selected so that the retransmission interval is about 1 to several tens.
図22、図23、図24の再送間隔は単位をスロットとしてあるが、EV−DOの1スロットは1.666ms(ミリ秒)なので、時間に換算するにはスロットの数に1.666msを乗ずれば良い。 The retransmission intervals in FIGS. 22, 23, and 24 are in units of slots. However, since one EV-DO slot is 1.666 ms (milliseconds), the number of slots is multiplied by 1.666 ms to be converted into time. It ’s fine.
図2は通知チャネルを用いて再送間隔を基地局1から移動局A3と移動局B4へ通知するチャートである。簡単のために、流入移動局と流出移動局を考えず、基地局から送出すべきデータ量が変化した(トラヒックが変化した)と仮定する。基地局1は移動局A3と移動局B4に対して、再送間隔Tを通知する。
FIG. 2 is a chart for notifying the retransmission interval from the
図2は横軸を時間軸として、通知チャネル87としては共通制御チャネル83を用いている。(太い矢印)パケットデータ(細い矢印)を基地局1から各移動局へ送出するタイミングを示したものである。NAK信号とそれに応じたパケットデータは点線で示している。
In FIG. 2, the horizontal axis is the time axis, and the
データ(1)、(3)、(5)、(6)、(8)は基地局1から移動局A3へ送信されたパケットデータであって、そのうちのデータ(5)はデータ受信に失敗して、再送間隔Sで再度受信している。データ(2)、(4)、(7)は基地局1から基地局B4へ送信されたパケットデータであって、データ(2)はデータ受信に失敗して再送間隔Tで再度受信している。
Data (1), (3), (5), (6), and (8) are packet data transmitted from the
図2の例では通知チャネル87としては共通制御チャネル83を用いて、2つの移動局に対して同じタイミングで同じ再送間隔を通知しているが、個別制御チャネル85が解放されていない場合は前記個別制御チャネルを用いて、別々の再送間隔を通知しても良い。再送間隔は基地局1から予め移動局A3と移動局B4へ、異なる再送間隔を通知しても良い。
In the example of FIG. 2, using the
次に図4と図5は移動局1と基地局2との詳細の動作を表す。まず、基地局1が移動局2へ予め再送間隔通知を送信S19し、移動局2が再送間隔通知を受信S12する。移動局2は基地局1へデータ要求を送信S13し、基地局はデータ要求を受信S20する。基地局1は移動局2に対してデータを送信S21する。前記データが伝播障害でエラーを発生し、移動局は誤りデータを受信S14する。そこで移動局は基地局へNAK信号を送信S15する。NAK信号を受信S22した基地局は要求データを予め通知した再送間隔で送信S23する。この時、移動局は再送間隔を待つS16ことになる。正しく要求データを受信S17した移動局は基地局へACK信号を送信S18する。基地局はACK信号を受信S24し、一連のデータ再送は終了する。以上、図1から図6と図22、図23を用いて、本発明を実施するための最良の形態を説明した。
Next, FIGS. 4 and 5 show detailed operations of the
実施例1として各種パラメータの変更方法について説明する。図7から図11は、何れもスループットを向上させる方法として有効である。 As a first embodiment, a method for changing various parameters will be described. 7 to 11 are all effective methods for improving the throughput.
図7は通知チャネルの開放方法、図8は送信レートの変更方法、図9は変調方式の変更方法、図10は周波数チャネルの変更方法および、図11は電力制御方法である。 7 is a notification channel releasing method, FIG. 8 is a transmission rate changing method, FIG. 9 is a modulation method changing method, FIG. 10 is a frequency channel changing method, and FIG. 11 is a power control method.
まず、図7に基づき、通知チャネル87の開放方法を説明する。最初にエラーレートを移動局で測定S32し、基地局1へ通知する。前記エラーレートが所定レベル以下S33で無い時は基地局1から再送間隔を通知チャネルで移動局へ通知S35する。前記エラーレートが所定レベル以下S33の時は再送間隔を通知せずに、通知チャネルを開放S34する。これにより、無線チャネルが開放されセクタ内の電波環境が改善される。
First, a method for releasing the
次に図8に基づき、送信レートの変更方法を説明する。エラーレートを移動局から基地局へ通知S40し、前記エラーレートが所定レベル以下S41で無い時は前回より送信レートを下げて送信S42し、前記エラーレートが所定レベル以下S41の時は前回と同じ送信レートで送信S43する。 Next, a method for changing the transmission rate will be described with reference to FIG. An error rate is notified from the mobile station to the base station S40. When the error rate is not lower than the predetermined level S41, the transmission rate is lowered from the previous time, and the transmission S42 is performed. When the error rate is lower than the predetermined level S41, the same as the previous time. Transmission S43 is performed at the transmission rate.
次に図9に基づき変調方式変更方法を説明する。エラーレートを移動局から基地局へ通知S44し、エラーレートが所定レベル以下S45で無い時は、前回よりも誤り耐性の強い変調方式で送信S46する。前記エラーレートが所定レベル以下の時は前回と同じ変調方式で送信S47する。 Next, a modulation method changing method will be described with reference to FIG. The error rate is notified from the mobile station to the base station S44, and when the error rate is not lower than the predetermined level S45, transmission S46 is performed with a modulation method having a stronger error resistance than the previous time. When the error rate is below a predetermined level, transmission S47 is performed using the same modulation method as the previous time.
次に図10に基づき周波数チャネル変更方法を説明する。エラーレートを移動局から基地局へ通知S48し、前記エラーレートが所定以下S49で無い時は前回とは異なる周波数チャネルで送信する。前記エラーレートが所定レベル以下の時は前回と同じ周波数で送信S51する。 Next, a frequency channel changing method will be described with reference to FIG. An error rate is notified from the mobile station to the base station S48, and when the error rate is not less than a predetermined value S49, the error rate is transmitted on a frequency channel different from the previous one. When the error rate is below a predetermined level, transmission S51 is performed at the same frequency as the previous time.
最後に図11に基づき電力制御方法を説明する。エラーレートを移動局から基地局へ通知S52し、前記エラーレートが所定レベル以下S53で無い時は前回より高い送信電力で送信S54し、前記エラーレートが所定レベル以下S53の時は前回と同じ電力で送信S55する。 Finally, a power control method will be described with reference to FIG. An error rate is notified from the mobile station to the base station S52. When the error rate is not lower than a predetermined level S53, transmission is performed at a transmission power higher than the previous time S54, and when the error rate is lower than a predetermined level S53, the same power as the previous time is transmitted. Then, transmission S55 is performed.
以上、各種パラメータをエラーレートの閾値により制御することにより電波環境を良好にするとともに、スループットを向上させることが可能となる。 As described above, it is possible to improve the radio wave environment and improve the throughput by controlling various parameters with the threshold of the error rate.
実施例2として図12に基づいてデータ要求レートに応じた再送間隔での再送方法および、NAK信号のタイミングでの再送方法を説明する。 As a second embodiment, a retransmission method at a retransmission interval corresponding to a data request rate and a retransmission method at the timing of a NAK signal will be described based on FIG.
まず、図12において、基地局で移動局からのデータ要求レートを受信S56し、基地局から移動局へデータを送信S57する。基地局でNAK信号を受信S58した場合、予め定義した再送間隔で移動局へデータを再送S59する。基地局から移動局への再送間隔通知は省略される。図24はデータレートと再送間隔を示した計算式である。計算式y=[2.4/x]前記式は分母がデータレートなので0にはならない。 First, in FIG. 12, the base station receives the data request rate from the mobile station S56, and transmits data S57 from the base station to the mobile station. When the base station receives the NAK signal S58, it retransmits data S59 to the mobile station at a predefined retransmission interval. The retransmission interval notification from the base station to the mobile station is omitted. FIG. 24 is a calculation formula showing the data rate and the retransmission interval. Formula y = [2.4 / x] The above formula does not become 0 because the denominator is the data rate.
基地局が移動局からのデータ要求レートに応じるか否かは、移動局のエラーレートと要求データ量を勘案する。エラーレートが低い場合は、移動局からの要求に応じるが、エラーレートが著しく高い場合は、要求を拒否する。 Whether or not the base station responds to the data request rate from the mobile station considers the error rate of the mobile station and the requested data amount. If the error rate is low, the request from the mobile station is accepted, but if the error rate is extremely high, the request is rejected.
次に、図13に基づいてNAK信号送信タイミング変更について説明する。基地局から移動局へデータを送信したが移動局で誤りが発生S60した場合、移動局がBUSYで無い時は移動局は直ちにNAK信号を送信S62する。移動局がBUSYS61の時は、移動局はNAK信号を保留S63する。そして、移動局はBUSY状態が終了したら、NAK信号を送信S64する。これにより、基地局は無駄にデータ送信することなく、移動局は受信準備が整った状態でデータを受信することができる。従って、無線リソースの無駄を防いで、電波環境を良好に保つことができる。
Next, the NAK signal transmission timing change will be described with reference to FIG. When data is transmitted from the base station to the mobile station but an error occurs in the mobile station S60, if the mobile station is not BUSY, the mobile station immediately transmits a NAK signal S62. When the mobile station is
実施例3として、図14を用いて各種パラメータを総合的に使用した場合について説明する。EV−DOでは、データレートは変調方式とはほぼ対応するので、データレートを用いて説明する。変調方式で考える場合は、データレートと変調方式を対応させる。 As Example 3, a case where various parameters are comprehensively used will be described with reference to FIG. In EV-DO, the data rate substantially corresponds to the modulation method, and therefore, description will be made using the data rate. When considering the modulation method, the data rate is associated with the modulation method.
ステップS105の前回より低いデータレートで送信を前回よりエラー耐性の強い変調方式で送信するとなる。まず、エラーレートを移動局から基地局へ通知S100し、エラーレートが所定レベル以下S101で無い時は前回と異なる周波数チャネルで送信S102する。前記エラーレート以下S101の時は前回と同じ周波数チャネルで送信S103する。ステップS102で周波数チャネルを変えてもエラーレートが所定S104以下にならないならば、前回より低い送信レートS105で送信する。前記エラーレートが所定以下S104の時は前回と同じ送信レートS106で送信する。ステップS105で送信レートを低くしてもエラーレートが所定以下S107にならない時は前回よりも高い電力で送信S108し、前記エラーレートが所定レベル以下S107になったならば前回と同じ電力で送信する。本実施例はパラメータを詳細厳密に管理した例である。 In step S105, transmission is performed at a data rate lower than the previous time with a modulation method having a stronger error resistance than the previous time. First, an error rate is notified from the mobile station to the base station S100, and when the error rate is not equal to or lower than a predetermined level, S101 is transmitted on a frequency channel different from the previous one. When the error rate is equal to or lower than S101, transmission S103 is performed using the same frequency channel as the previous time. If the error rate does not become equal to or lower than the predetermined S104 even if the frequency channel is changed in step S102, transmission is performed at a transmission rate S105 lower than the previous time. When the error rate is less than or equal to a predetermined value S104, transmission is performed at the same transmission rate S106 as the previous time. If the error rate does not become equal to or lower than S107 even when the transmission rate is lowered in step S105, transmission S108 is performed with higher power than the previous time. . This embodiment is an example in which parameters are managed strictly in detail.
図18から図21は本発明における、無線システムを説明する図である。 18 to 21 are diagrams for explaining a wireless system according to the present invention.
図18はサービスエリア内の第1のセクタ133に第2の移動局136が位置登録またはハンドオーバーで流入してきた状態を示す。セクタ内の移動局が増加したので、基地局131に具備した再送制御装置ではトラヒックを算出し、再送間隔を第2の移動局と元々第1のセクタ内に居た移動局132へ通知する。
FIG. 18 shows a state where the second
図19では第1のセクタ133内のデータ通信中の移動局132が移動し、障害物137の影に入り、エラーレートが増加した状態を示す図である。この場合、先の実施例1、実施例3で説明した方法で移動局のデータレートを管理すればよい。
FIG. 19 is a diagram showing a state in which the
図20はブラウジング中の移動局を示し、BUSY状態が終了次第、基地局131へNAK信号を送信し、所望のデータをすぐに受信する状態を示す図である。
FIG. 20 shows a mobile station that is being browsed, and shows a state in which a NAK signal is transmitted to the
図21は移動局132がエラーレートを基地局131に通知し、移動局132がエラーレートに応じたデータを受信する図である。
FIG. 21 is a diagram in which the
本発明は、主に移動体無線通信システムにおけるシステムスループットの向上を目的としているが衛星移動体無線通信システム、移動体光通信システム等にも応用が可能である。 The present invention is mainly aimed at improving the system throughput in a mobile radio communication system, but can also be applied to a satellite mobile radio communication system, a mobile optical communication system, and the like.
1:基地局(送信側)2:移動局(受信側)3:移動局A4:移動局B5:基地局のデータ送信装置6:基地局の再送制御装置7:基地局のデータ受信装置8:移動局のデータ受信装置9:移動局のデータ再送制御装置10:移動局のデータ送信装置87:通知チャネル131:基地局132:移動局136:第2の移動局133:第1のセクタ134:第2のセクタ135:第3のセクタ136:第2の移動局137:障害物142:送信バッファ143:移動局管理部144:トラヒック管理部145:再送間隔管理部146:エラーレート管理部147:データレート管理部 1: base station (transmitting side) 2: mobile station (receiving side) 3: mobile station A4: mobile station B5: base station data transmitter 6: base station retransmission controller 7: base station data receiver 8: Mobile station data receiver 9: Mobile station data retransmission controller 10: Mobile station data transmitter 87: Notification channel 131: Base station 132: Mobile station 136: Second mobile station 133: First sector 134: Second sector 135: Third sector 136: Second mobile station 137: Obstacle 142: Transmission buffer 143: Mobile station manager 144: Traffic manager 145: Retransmission interval manager 146: Error rate manager 147: Data rate management department
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110704 |