JP2015509338A - アップリンクＶｏＩＰの範囲増強のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

無線装置のアップリンクボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）伝送の範囲を改善する装置および方法を開示する。無線装置は、第１のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを、無線装置の第１のＶｏＩＰパケットに割り当てる。次に、無線装置は、第２のＨＡＲＱプロセスを、無線装置の第２のＶｏＩＰパケットに割り当てる。次に、無線装置は、第１および第２のＶｏＩＰパケットを無線装置から基地局へ伝送する。【選択図】図１

Description

本発明は、アップリンクパケットボイスアプリケーション−ボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）の範囲を増大するための方法およびシステムに関する。特に、本発明は、複数のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを一人のＶｏＩＰユーザーのために同時に割り当てることに関する。

アドバンスドマルチアンテナ、キャリアアグリゲーション、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）のような新たな技術とともに、セルラーネットワークのシステム容量が顕著に増大してきている。ボイスアプリケーションは、専用の物理チャネルを使用する、伝統的に引き継がれた回路交換ネットワークであった。専用回線が一度ユーザーに割り当てられると、その専用回線は電話が終わるまでそのユーザーに占有され続ける。増大し続けるデータ通信量の需要に合わせるために、無線ネットワークは音声回線交換機からパケット交換機に移行している。新たな４Ｇセルラーネットワークは、音声を含む総合的なＩＰサービスを受け得る。ＩＰネットワークを介するボイスアプリケーションはＶｏＩＰと呼ばれる。音声回線交換機と比較して、ＶｏＩＰは、音声活動に合わせるために動的にリソースの分配を行うことができ、複数の音声ユーザーは電話中に同じリソースで競合することができる。スピードコーディングの研究によれば、ユーザーが電話で会話する際、時間の約半分は音声活動がなく、その間、ユーザーは、休止し、または聞くために無言でいるかのいずれかであることが示されている。ユーザーが会話を活発化させたときに、物理リソースがＶｏＩＰのトラフィックに分配されることにより、リソースの利用性が顕著に向上する。ＨＡＲＱのような先端技術をＶｏＩＰに適用することができるため、伝送がチャネルの高速なフェーディングに適合することができ、その結果、無線リソースを節約することができる。上述した特徴により、ＶｏＩＰは一般的に、システムの音声容量を、音声回線交換機と比較して増大させることができる。

ＶｏＩＰはより大きな音声容量を伝送することができるが、その範囲は一般的に、音声回線交換機に劣る。その主な理由は、ＶｏＩＰパケットが不連続に伝送されることにある。不連続な伝送は、３Ｇおよび４Ｇセルラーネットワークにおけるデータ伝送の基本的な特徴である。データパケットを、例えば１ミリ秒程度の短い伝送時間間隔（ＴＴＩ）以内に制限することにより、動的なスケジューリングが効果的に実行できる。短いＴＴＩはまた、８〜１０ミリ秒程度のラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）で、高速なフェーディングへのリンク適応に有用な、高速のＨＡＲＱ再伝送を可能にする。３Ｇおよび４Ｇ無線の基準は、標準値が５〜２０ＭＨｚのワイドバンドであるため、短いＴＴＩは、少なくとも時間領域内においてリソースを分配するためのより微細な粒度を提供する。これにより、より小さいパケットもまた効果的にスケジューリングされることができる。それは、データトラフィックのバーストの性質にもまた適合する。しかしながら、短いＴＴＩおよびバースト伝送は、トラフィックをアップリンクするためのターミナルの伝送パワーの最大値により範囲がしばしば制限される場所であるセルの端におけるユーザーにとって好ましくない。

アップリンクＶｏＩＰの範囲の問題は、リリース ８ ＬＴＥにより研究され、解決策はＴＴＩバンドリングを通じてなされる。基本的に、ＴＴＩ（１ミリ秒）を１つのみ使用する代わりに、ＶｏＩＰパケットは４ ＴＴＩで伝送される。形容詞「バンドリング」は、これらの４つのＴＴＩが連続しており、パケットが４ ＴＴＬで同じ物理リソースに張り付く事実を強調している。４ ＴＴＬに拡張することにより、１つのＴＴＬだけを使用する場合と比較して、より低い変調次数および符号化率を使用することができる。このため、アップリンクＶｏＩＰの範囲を改善することができる。

４ ＴＴＩバンドリングを利用しても、ＶｏＩＰの範囲は音声回線交換機の範囲に匹敵できない。例えば、３Ｇ ＵＭＴＳにおいては、音声回線交換機のＴＴＩは２０ミリ秒である。ＬＴＥにおいては、ＴＴＩバンドリングを使用したＶｏＩＰのＴＴＩは４ミリ秒である。会話が活発化している間、上位レイヤーからの音声パケットが２０ミリ秒ごとに物理層に達するとすると、蓄積や送信待ち行列における遅延を回避するために無線の伝送を２０ミリ秒で終了しなければならない。４ ＴＴＩバンドリングの場合におけるラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）は、ＴＴＩバンドリングを使用しない場合よりやや長く、１２〜１６ミリ秒程度である。このことは、２つのＨＡＲＱ伝送を使用して伝送を終了しなければならないことを意味する。それゆえ、事実上、ＶｏＩＰパケット伝送において、ＵＭＴＳ音声回線交換機の２０ミリ秒ＴＴＬより著しく短い８ミリ秒が費やされる。換言すれば、ＴＴＩバンドリングによって不連続の伝送の問題は完全に解決することはできず、音声回線交換機とＶｏＩＰとの間の範囲のギャップが残ることとなる。

一側面において、本願発明は、会話が活性化している間にＶｏＩＰユーザーのために、複数のＨＡＲＱプロセスを同時に割り当てることでＶｏＩＰのアップリンク範囲を拡張する方法を含む。各ＶｏＩＰパケットは、ＨＡＲＱプロセスに割り当てられる。

本願発明によれば、ＶｏＩＰユーザーの異なるＨＡＲＱプロセスのために異なる物理リソースが割り当てられることができる。

本願発明によれば、セミパーシステントスケジューリングがＶｏＩＰユーザーのためにＨＡＲＱプロセスのいずれか一つに適用されることができる。

本願発明によれば、ＶｏＩＰユーザーのために、ＨＡＲＱプロセスのいずれか一つにＴＴＩバンドリングが適用されることができる。

他の面において、本願発明は、ＶｏＩＰユーザーのために複数のＨＡＲＱプロセスを割り当てることによりＶｏＩＰアップリンクの範囲を拡張可能なシステムを含む。システムは、ＨＡＲＱプロセスのいずれか一つにおいて、可能なセミパーシステントスケジューリングおよびＴＴＩバンドリングを使用することで、ＶｏＩＰユーザーの異なるＨＡＲＱプロセスに割り当てられた異なる物理リソースを有する。

図１は、ＶｏＩＰユーザーのために複数のＨＡＲＱプロセスを割り当てる例を示している。

本発明は、会話が活性化している間に１人のＶｏＩＰユーザーのために複数のＨＡＲＱプロセスを同時に割り当てることでＶｏＩＰ伝送の連続性を向上させることを考慮する。従来のＶｏＩＰにおいては、ＭＡＣレイヤーおよび物理レイヤーの処理を単純にするために、１つのＨＡＲＱプロセスが各ＶｏＩＰに割り当てられる。ＨＡＲＱのラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）が少なくとも８ミリ秒であるため、４ ＴＴＩバンドリングが使用された場合であっても、１つのＨＡＲＱプロセスのみを使用するとＨＡＲＱ（再）伝送間で伝送ギャップが生じる結果となる。

図１に、本発明の例が示されている。２つのＨＡＲＱプロセスが、会話が活性化しているこの特定のＶｏＩＰユーザーのために割り当てられている。２つのＶｏＩＰパケットが上位レイヤーから到着すると、各ＶｏＩＰパケットはＨＡＲＱプロセスが割り当てられることとなる。すなわち、明るいグレーのＶｏＩＰパケット１はＨＡＲＱ ｐｒｏｃ＿ｉｄ＝０が割り当てられる。暗いグレーのＶｏＩＰパケット２はＨＡＲＱ ｐｒｏｃ＿ｉｄ＝１が割り当てられる。パケット１が伝送された４ミリ秒後にパケット２が伝送される。１つのＴＴＩまたは１つのサブフレーム（ＳＦ）は１ミリ秒に等しい。４−ＴＴＩバンドリング（４つの連続するサブフレームによる）が各ＨＡＲＱプロセスに適用される。図１に示すように、異なるＨＡＲＱプロセスは異なる物理リソースを使用することができる。各ＨＡＲＱプロセスのための物理リソースが最初の伝送（第１のＨＡＲＱ）と再伝送（第２のＨＡＲＱ）とで同じままである場合は、セミパーシステントスケジューリングが仮定される。ラウンドトリップタイムは８ミリ秒である。２つのＨＡＲＱプロセスを同時に割り当てることにより、伝送が全く無いときに４ミリ秒のギャップがあるのみであり、１つのＨＡＲＱプロセスだけに１度に割り当てるより顕著に小さい。

図１は、１つの例に過ぎない。実際、８−ＴＴＩバンドリングが許されれば、ＶｏＩＰユーザーのために２つのＨＡＲＱプロセスを同時に割り当てることによりギャップは完全に除外されることができることが判る。

本願発明の方法および装置は、単一または複雑なコンピュータを含む機械および装置を使用して実施されることができると理解される。さらに、上述のアーキテクチャーおよび方法は、機械により読み取り可能な媒体の形式で一部または全部が保存されることができる。例えば、本願発明の操作は、ディスクドライブ（またはコンピュータにより読み取り可能な媒体のドライブ）を通じてアクセス可能な磁気ディスクまたは光ディスクのような機械により読み取り可能な媒体に保存されることができる。あるいは、上述した操作を実施するための論理は、大規模集積回路（ＬＳＩ）、特定顧客用集積回路（ＡＳＩＣ）のようなディスクリートハードウェア部品、電気的に消去可能なプロブラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）のようなファームウェア等のようなコンピュータおよび／または機械により読み取り可能な媒体に実装されることができる。実施形態における実装には、さらに、ウェブインプリメントを含む、機械に実装されたコンピュータソフトウェアの形態をとることができる。

ここに記載された新規の方法およびシステムの多くの変更および変形が、請求項によってのみ限定された発明の精神および範囲を逸脱することなく当業者により採用されることができる。

Claims (20)

1. 無線装置のアップリンクボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）伝送の範囲を改善する方法であって、
   第１のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを、無線装置の第１のＶｏＩＰパケットに割り当てること、
   第２のＨＡＲＱプロセスを、無線装置の第２のＶｏＩＰパケットに割り当てること、および、
   第１および第２のＶｏＩＰパケットを無線装置から基地局へ伝送することを含む、方法。
   
2. さらに、第１および第２のＨＡＲＱプロセスを、４つの伝送時間間隔でバンドリングすることを含む、請求項１の方法。
3. 第１のＨＡＲＱプロセスおよび第２のＨＡＲＱプロセスは異なる物理リソースに割り当てられる、請求項３の方法。
4. 第１および第２のＨＡＲＱパケットはセミパーシステントスケジューリングを使用して伝送される、請求項２の方法。
5. アップリンクボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）伝送の範囲を改善するための、無線装置を有する装置であって、
   無線装置は、
   第１のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを、無線装置の第１のＶｏＩＰパケットに割り当て、
   第２のＨＡＲＱプロセスを、無線装置の第２のＶｏＩＰパケットに割り当て、
   第１および第２のＶｏＩＰパケットを無線装置から基地局へ伝送する、装置。
6. 無線装置は、さらに、第１および第２のＨＡＲＱプロセスを、４つの伝送時間間隔でバンドリングする、請求項５の装置。
7. 第１のＨＡＲＱプロセスおよび第２のＨＡＲＱプロセスは異なる物理リソースに割り当てられる、請求項６の装置。
8. 無線装置は、第１および第２のＨＡＲＱパケットをセミパーシステントスケジューリングを使用して伝送する、請求項６の装置。
9. 無線装置のアップリンクボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）伝送の範囲を改善するための装置であって、
   第１のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを、無線装置の第１のＶｏＩＰパケットに割り当てる手段と、
   第２のＨＡＲＱプロセスを、無線装置の第２のＶｏＩＰパケットに割り当てる手段と、
   第１および第２のＶｏＩＰパケットを無線装置から基地局へ伝送する手段と、を有する装置。
10. 無線装置は、さらに、第１および第２のＨＡＲＱプロセスを、４つの伝送時間間隔でバンドリングする、請求項９の装置。
11. 第１のＨＡＲＱプロセスおよび第２のＨＡＲＱプロセスは異なる物理リソースに割り当てられる、請求項１０の装置。
12. 第１および第２のＨＡＲＱパケットはセミパーシステントスケジューリングを使用して伝送される、請求項１０の装置。
13. アップリンクボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）伝送の範囲を改善するためのシステムであって、
    装置は、
    第１のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを、無線装置の第１のＶｏＩＰパケットに割り当て、
    第２のＨＡＲＱプロセスを、無線装置の第２のＶｏＩＰパケットに割り当て、および
    第１および第２のＶｏＩＰパケットを無線装置から基地局へ伝送する無線装置を有するシステム。
14. 無線装置は、さらに、第１および第２のＨＡＲＱプロセスを、４つの伝送時間間隔でバンドリングする、請求項１３のシステム。
15. 第１のＨＡＲＱプロセスおよび第２のＨＡＲＱプロセスは異なる物理リソースに割り当てられる、請求項１４のシステム。
16. 無線装置は、第１および第２のＨＡＲＱパケットをセミパーシステントスケジューリングを使用して伝送する、請求項１４のシステム。
17. 無線装置のアップリンクボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）伝送の範囲を改善するための装置であって、
    方法は、
    第１のハイブリッド自動リピート要求（ＨＡＲＱ）プロセスを、無線装置の第１のＶｏＩＰパケットに割り当てる手段と、
    第２のＨＡＲＱプロセスを、無線装置の第２のＶｏＩＰパケットに割り当てる手段と、および
    第１および第２のＶｏＩＰパケットを無線装置から基地局へ伝送する手段と、を有する装置。
18. 第１および第２のＨＡＲＱプロセスを、４つの伝送時間間隔でバンドリングする手段をさらに有する、請求項１７のシステム。
19. 第１のＨＡＲＱプロセスおよび第２のＨＡＲＱプロセスは異なる物理リソースに割り当てられる、請求項１８のシステム。
20. 第１および第２のＨＡＲＱパケットはセミパーシステントスケジューリングを使用して伝送される、請求項１８のシステム。