JP4275667B2

JP4275667B2 - 通信方法、通信システムおよび端末

Info

Publication number: JP4275667B2
Application number: JP2005510459A
Authority: JP
Inventors: 範行福井; 道明高野; 昭宏渋谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: US8233430B2; EP1684455A1; US20070121569A1; EP1684455A4; WO2005046115A1; JPWO2005046115A1; EP1684455B1; CN1860711A

Description

この発明は、少なくとも１つの基地局と複数（１つを含む）の端末とから構成される無線通信システムにおいて実現可能な通信方法に関するものであり、詳細には、誤り訂正技術として再送制御を実行する場合の通信方法に関するものである。

以下、従来技術として、たとえば、少なくとも１つの基地局と、その基地局がカバーするサービスエリアに存在する複数（１つを含む）の端末と、を備える通信システムにて実施されている一般的な通信処理について説明する。

たとえば、基地局は、データ送信要求を送信する複数の端末の中から送信許可を与える端末を選択する機能、いわゆるスケジューリング機能を持ち、端末は、基本的にそのスケジューリングに従ってデータ送信を行う。

ここで、上記基地局および端末の動作を具体的に説明する（非特許文献１参照）。まず、送信すべきデータが発生した端末は、基地局に対してデータの送信要求を行う。このとき、送信要求として端末が基地局に対して通知する情報としては、たとえば、バッファに溜まっているデータ量，端末の出力可能な送信パワー、等が考えられる。一方、基地局では、送信要求として送られてきた情報、さらに各端末がデータを送信した場合の予測チャネル品質および自局における受信時の許容干渉レベル等、に基づいて、送信許可を与える端末を選択し、送信要求に対する応答として割当信号を返信する。このとき、基地局は、端末が選択可能な最大の送信ビット数、すなわち、伝送速度（Rate）と、送信許可時間（Time）を端末に通知する。

そして、割当信号によって選択された端末は、受け取った情報に基づいてデータ送信を行う。このとき、端末は、送信許可時間内でデータを送信する。

また、３ＧＰＰでは、物理レイヤでの再送制御（ＡＲＱ：Automatic Repeat reQuest）が検討されており（非特許文献２参照）、端末からデータを受け取った基地局が、受信成功の場合にはＡＣＫ信号を、受信失敗の場合にはＮＡＫ信号を、返信する。そして、端末では、ＮＡＫ信号を受信した場合、再送を行う前に再度送信要求を送信し、基地局から割当信号を受信後、同一データを再度基地局に対して再送する。

3GPP TR25.896 V1.0.0 , 7.1.2.2 , 7.1.2.3 3GPP TR25.896 V1.0.0 , 7.2

しかしながら、前述した文献に記載された通信方法においては、端末に送信すべきデータがある場合、そのデータが再送データであっても必ず基地局に対して送信要求を行い、その応答として割当信号を受け取る必要がある。そのため、再送データの送信が遅れ、他のデータがすでに基地局で正しく受信されているにもかかわらず、上位レイヤにデータ群を送ることができない、という問題があった。

また、ＮＡＫ信号を返送した基地局では、受信失敗となったデータを廃棄することはせず、再送されたデータとの合成に使用するために受信失敗時のデータをバッファリングする。そのため、データの再送に遅延が生じると、バッファを使用する時間が長くなり、バッファ使用効率が悪化する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、再送データの送信が遅れを改善することによって、基地局におけるバッファ使用効率を向上可能な通信方法、また、当該通信方法を実行する端末および基地局を提供することを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる通信方法は、基地局と、一のデータを新規データとして前記基地局に送信し当該新規データの送信に対して前記基地局から送信失敗を示すＮＡＫ信号を受信した場合は前記一のデータを再送データとして前記基地局に送信する端末と、を備えた通信システムにおける通信方法であって、前記端末が、前記基地局にリソース割り当て要求を送信し、時間とともに減少しうるデータ送信用リソースの初期値を獲得するリソース獲得ステップと、前記初期値を獲得するリソース獲得ステップの後に、前記端末が、データ送信用リソースが残存しない場合には前記基地局へ新規データを送信せず、データ送信用リソースが残存している場合には前記基地局へ新規データを送信する送信ステップと、前記端末が、前記送信ステップにおいて、新規データを前記基地局に送信した後、当該送信した新規データに対して前記基地局からＮＡＫ信号を受信した場合、前記基地局への再送データ送信時にデータ送信用リソースが残存するか否かにかかわりなく送信を行う再送ステップと、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、基地局からＮＡＫ信号が返信され、かつ端末に割り当てられた送信許可時間が終了している場合であっても、自律的に再送データを送信することとした。これにより、再送時に送信要求の送信および割当信号の受信に関する処理を実行する従来技術と比較して、再送データの送信時に発生する遅延時間を大幅に低減できる。また、この遅延時間を低減できることにより、受信に失敗したデータを蓄積するためのバッファを使用する時間も短くなるので、バッファ使用効率が大幅に向上する。

以下に、本発明にかかる通信方法、端末および基地局の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

第１図は、実施の形態１の通信方法を示す図であり、ここでは、再送データを端末が自律的に送信する場合を示している。なお、本実施の形態では、たとえば、少なくとも１つの基地局と、その基地局がカバーするサービスエリアに存在する複数（１つを含む）の端末と、を備える通信システムを想定する。また、本実施の形態では、説明の便宜上、端末が５つの送信データを送信する場合について説明する。

まず、送信すべきデータ（図示の５つの送信データ）が発生した端末では、基地局に対して送信要求信号を送信する（ステップＳ１）。このとき、送信要求信号として端末が基地局に対して通知する情報としては、たとえば、バッファに溜まっているデータ量，端末の出力可能な送信パワー、等が考えられる。

一方、基地局では、上記送信要求信号として送られてきた情報、各端末がデータを送信した場合の予測チャネル品質、および自局における受信時の許容干渉レベル等に基づいて、送信許可を与える端末を選択し、送信要求信号に対する応答として割当信号を返信する（ステップＳ２）。このとき、基地局は、端末が選択可能な最大の送信ビット数、すなわち、伝送速度（Rate）と、データを送信できる期間を表す送信許可時間（Time）と、を端末に通知する。

その後、端末では、上記送信許可時間内で、たとえば、４つのデータを送信し（ステップＳ３〜Ｓ６）、端末から４つのデータを受け取った基地局では、受信成功の場合にはＡＣＫ信号を、受信失敗の場合にはＮＡＫ信号を、返信する。第１図では、１つ目のデータ、２つ目のデータおよび４つ目のデータが受信に成功し、３つ目のデータが受信に失敗した例を示している。したがって、基地局では、ＡＣＫ信号，ＡＣＫ信号，ＮＡＫ信号，ＡＣＫ信号の順に応答信号を返送する（ステップＳ７〜Ｓ１０）。

つぎに、端末は、３つ目のデータに対する応答信号としてＮＡＫ信号を受信したので、再送制御により３つ目のデータを再送するが、本実施の形態の再送制御では、従来のように再び送信要求信号を送信することなく、自律的に上記３つ目のデータを再送する（ステップＳ１１）。第１図では、４つ目のデータに対応するＡＣＫ信号を受信した直後に３つ目のデータを再送し、その応答としてＡＣＫ信号を受信している（ステップＳ１３）。

また、３つ目のデータを再送後、端末は、５つ目のデータが未送信のまま残っているので、基地局に対して送信要求信号を送信し（ステップＳ１２）、その応答として割当信号を受信後（ステップＳ１４）、５つ目のデータを送信し（ステップＳ１５）、その応答としてＡＣＫ信号を受信している（ステップＳ１６）。

第２図は、上記通信方法を実現可能な、本実施の形態の端末および基地局の構成を示す図であり、端末１は、バッファ１１と送信要求判断部１２と送信部１３と受信部１４と割当受信部１５と送信時間判断部１６と送信データ判断＆自律送信部１７と送信データ生成部１８とＡＣＫ／ＮＡＫ受信部１９とを備え、基地局２は、受信部２１と要求受信＆スケジューリング部２２と送信部２３と受信処理部２４とバッファ２５とを備える。

ここで、上記のように構成される端末と基地局の動作を詳細に説明する。

まず、端末１では、上位レイヤから到着したデータをバッファ１１で蓄積し、送信要求判断部１２が、ここに蓄積されたデータ量から送信要求の有無を判断する。なお、送信要求判断部１２は、常に、送信許可時間内であるかどうかを示す情報を送信時間判断部１６から取得し、これを送信要求の有無の判断に用いる。そして、送信要求を行う場合には、送信要求信号を送信部１３経由で基地局２に対して送信する。

つぎに、割当受信部１５では、受信部１４経由で割当信号を受信する。ここでは、受信した割当情報を解読し、その解読結果を送信時間判断部１６に通知する。送信時間判断部１６では、割り当てられた送信許可時間を判断し、その判断結果を送信要求判断部１２および送信データ判断＆自律送信部１７に通知する。

つぎに、送信データ判断＆自律送信部１７では、送信許可時間内にバッファ１１からデータを取得し、取得したデータを送信データ生成部１８に転送する。送信データ生成部１８では、誤り訂正用の符号化などの送信処理を行った上で、生成した送信データを送信部１３経由で基地局２に対して送信する。

つぎに、送信データに対する応答としてＡＣＫ／ＮＡＫ信号を受信した場合、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信部１９では、受信したＡＣＫ／ＮＡＫ信号を解析し、その解析結果を送信データ判断＆自律送信部１７に通知する。

つぎに、送信データ判断＆自律送信部１７では、上記解析結果に基づいて新規データを送信するのか（ＡＣＫ信号を受信した場合）、再送データを送信するのか（ＮＡＫ信号を受信した場合）、を判断する。そして、新規データを送信すると判断した場合には、送信許可時間内であれば、バッファ１１からデータを取得し、取得したデータを送信データ生成部１８に転送し、送信許可時間外であれば、再び送信要求を行うように指示する。一方、再送データを送信すると判断した場合には、送信許可時間外であっても、送信要求を行うことなく、再送データを自律的に送信する。また、送信データ判断＆自律送信部１７では、再送データを自律的に送信する場合、その旨を送信要求判断部１２に通知し、送信要求信号の送信を防ぐ。これにより、送信要求を行わずに、すぐに再送データを送信できる。

一方、基地局２では、受信部２１経由で送信要求信号を受け取り、要求受信＆スケジューリング部２２がその送信要求信号を評価し、その結果として割当信号を送信部２３経由で端末１に通知する。また、データを受信した場合には、受信処理部２４が、所定の受信処理を行い、受信結果（成功／失敗）をＡＣＫ／ＮＡＫ信号で返送する。このとき、受信に成功したデータについては、直ちに上位レイヤに転送し、一方、受信に失敗したデータについては、同一データが再送されてきた場合に合成を行うため、バッファ２５に蓄積する。

このように、本実施の形態においては、基地局からＮＡＫ信号が返信され、かつ端末に割り当てられた送信許可時間が終了している場合であっても、送信要求信号の送信および割当信号の受信に関する処理を行うことなく、自律的に再送データを送信することとした。これにより、再送時に送信要求の送信および割当信号の受信に関する処理を実行する従来技術と比較して、再送データの送信時に発生する遅延時間を大幅に低減できる。また、この遅延時間を低減できることにより、受信に失敗したデータを蓄積するためのバッファを使用する時間も短くなるので、バッファ使用効率が大幅に向上する。

つぎに、実施の形態２の通信方法について説明する。第３図は、実施の形態２の通信方法を示す図である。以下、本実施の形態においては、先に説明した実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

本実施の形態では、ステップＳ９の処理でＮＡＫ信号を受信した端末が、ＮＡＫ信号の受信時から、予め基地局との間で規定しておいた一定時間が経過した後に、再送データを送信する（ステップＳ２１）。この再送制御は、実施の形態１において記載した処理と同様に、基地局との間で送信要求信号や割当信号のやり取りを行うことなく、自律的に再送データを送信する。

第４図は、上記通信方法を実現可能な、本実施の形態の端末および基地局の構成を示す図であり、端末１ａは、制御部３１と送信データ判断＆自律送信部１７ａとを含む構成とし、基地局２ａは、制御部３２と受信処理部２４ａとを含む構成とする。なお、本実施の形態では、先に説明した実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
端末１ａおよび基地局２ａの制御部３１，３２は、送信データの送受信よりも前に制御情報のやり取りを行い、予め自律送信用のタイミングを規定する。端末１ａの制御部３１では、規定された一定時間を送信データ判断＆自律送信部１７に通知する。そして、送信データ判断＆自律送信部１７ａでは、再送データを送信すると判断した場合、送信許可時間外であっても、送信要求を行うことなく、ＮＡＫ信号の受信時から上記一定時間が経過した後に再送データを自律的に送信する。

一方、基地局２ａの制御部３２では、受信処理部２４ａにおける受信動作を、ＮＡＫ信号を送信してから上記一定時間経過後に開始するように制御する。
このように、本実施の形態では、再送データを自律的に送信するタイミングを、ＮＡＫ信号の受信時から特定の一定時間が経過した時点とすることとした。これにより、基地局はＮＡＫ信号の送信から一定時間後に再送データの受信動作を行えばよく、受信機としての機能を効率的に使用できるので、電力消費量を大幅に低減できる。

なお、上記一定時間は、基地局および端末でともに同じ値が認識されているのであればどのように規定してもよく、基地局−端末間で事前に通信することとしてもよいし、また、具体的な値を通信せず、予め記憶された時間を使用することとしてもよい。

つぎに、実施の形態３の通信方法について説明する。第５図は、実施の形態３の通信方法を示す図である。以下、本実施の形態においては、先に説明した実施の形態２と異なる処理についてのみ説明する。なお、本実施の形態の端末および基地局の構成については、先に説明した実施の形態２の図４と同様である。

本実施の形態では、端末１ａに対してＮＡＫ信号を送信した基地局が端末１ａからの自律送信を予測し、その予測時間帯を避けて別途送信要求信号を送信してきた他の端末に対して送信許可を与える。

たとえば、端末１ａに対してＮＡＫ信号を送信してから再送データを受信するまでの間に、他の端末から送信要求信号を受信し（ステップＳ３１）、かつ端末１ａの送信許可時間が終了している場合、基地局２ａでは、ＮＡＫ信号の送信から一定時間経過後に再送データが送られてくることを予測できる。

また、端末１ａに対してＮＡＫ信号を送信してから再送データを受信するまでの間に、仮に上記他の端末に対して送信許可時間を割り当ててしまうと、端末１ａからの送信と上記他の端末からの送信が相互に干渉し、受信失敗となる可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、基地局２ａの要求受信＆スケジューリング部２２が、上記予測に基づいて、上記他の端末へ割り当てる送信許可時間を、再送データの送信時間帯と重ならないように遅らせる。具体的には、割当信号を用いて、通常の伝送速度と送信許可時間長に加えて、さらに送信開始時間を通知する（ステップＳ３２）。なお、この送信開始時間は、割当信号の受信からの相対的な時間でもよいし、基地局２ａと上記他の端末が共有できる絶対的な時間でもよい。

そして、送信許可時間の割り当てを受けた上記他の端末では、指定の送信開始時間まではデータ送信を行わず、指定時間になってから送信許可時間長のデータを送信する（ステップＳ３３〜Ｓ３６）。具体的には、上記他の端末の割当受信部１５が、送信開始時間を解析し、さらに、送信時間判断部１６が、当該解析結果を考慮して送信データ判断＆自律送信部１７ａおよび送信要求判断部１２を制御する。

このように、本実施の形態においては、基地局が、ＮＡＫ信号の送信から一定時間経過後に、データ送信元の端末から再送データが送信されてくることを予測し、その予測される時間帯には他の端末への送信許可時間の割り当てを制限することとした。これにより、再送データと他端末からの送信データとの間の干渉を避けることができるので、受信失敗の確率を低減することができる。

つぎに、実施の形態４の通信方法について説明する。第６図は、実施の形態４の通信方法を示す図である。以下、本実施の形態においては、先に説明した実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

本実施の形態では、端末は、前述同様３つ目のデータの再送を自律送信で実行するが、このとき、符号化率を変更する。第６図では、一例として、初期送信時の符号化率を１／２と規定し、再送時の符号化率を１／４と規定する。したがって、前述の実施の形態では、１つのタイムスロットで３つ目のデータを送信していたが、本実施の形態では、２つのタイムスロットを用いて３つ目のデータを送信する（ステップＳ４１，Ｓ４２）。

第７図は、上記通信方法を実現可能な、本実施の形態の端末および基地局の構成を示す図であり、端末１ｂは、送信データ判断＆自律送信部１７ｂと送信データ生成部１８ｂとを含む構成とし、基地局２ｂは、受信処理部２４ｂを含む構成とする。なお、本実施の形態では、先に説明した実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。

端末１ｂの送信データ判断＆自律送信部１７ｂは、送信データ生成部１８ｂに符号化率の情報を通知する。送信データ生成部１８ｂは、通知された符号化率に基づいて送信データに対して誤り訂正符号化処理を行う。なお、符号化率の情報は新規データ／再送に関係なく常に通知することとしてもよいし、再送時のみ通知することとしてもよい。一方、基地局２ｂの受信処理部２４ｂは、規定された符号化率に基づいて受信信号に対して誤り訂正復号化を行う。

このように、本実施の形態においては、再送時における誤り訂正用の符号化率を、初期送信時の符号化率よりも低くすることとした。符号化率を低くしたことにより、３つ目のデータの受信および復調時の耐雑音性能，耐干渉性能が高めることができる。また、この効果を利用することによって、再送時と初期送信時で同一の目標誤り率を設定した場合に、再送時の送信電力を初期送信時の送信電力よりも低く設定することができる。したがって、他の端末のデータ送信に与える干渉量を低減することができる。

以上のように、本発明にかかる通信方法は、少なくとも１つの基地局と複数（１つを含む）の端末とから構成される無線通信システムに有用であり、特に、当該無線通信システムの誤り訂正技術として再送制御を採用する場合に適している。

第１図は、実施の形態１の通信方法を示す図である。第２図は、実施の形態１の端末および基地局の構成を示す図である。第３図は、実施の形態２の通信方法を示す図である。第４図は、実施の形態２の端末および基地局の構成を示す図である。第５図は、実施の形態３の通信方法を示す図である。第６図は、実施の形態４の通信方法を示す図である。第７図は、実施の形態４の端末および基地局の構成を示す図である。

Claims

基地局と、一のデータを新規データとして前記基地局に送信し当該新規データの送信に対して前記基地局から送信失敗を示すＮＡＫ信号を受信した場合は前記一のデータを再送データとして前記基地局に送信する端末と、を備えた通信システムにおける通信方法であって、
前記端末が、前記基地局から当該基地局との通信に用いるデータ送信用リソースの値に関する通知を受取るリソース獲得ステップと、
前記データ送信用リソースの値に基づいて、前記端末が、前記基地局へ新規データを送信する送信ステップと、
前記端末が、前記送信ステップにおいて、新規データを前記基地局に送信した後、当該送信した新規データに対して前記基地局からＮＡＫ信号を受信した場合、前記基地局への再送データ送信時に前記データ送信用リソースの値にかかわりなく送信を行う再送ステップと、
を備えたことを特徴とする通信システムの通信方法。
基地局と、一のデータを新規データとして前記基地局に送信し当該新規データの送信に対して前記基地局から送信失敗を示すＮＡＫ信号を受信した場合は前記一のデータを再送データとして前記基地局に送信する端末と、を備えた通信システムであって、
前記端末が、
前記基地局から当該基地局との通信に用いるデータ送信用リソースの値に関する通知を受取るリソース獲得手段と、
前記データ送信用リソースの値に基づいて前記基地局へ新規データを送信する送信手段と、
前記送信手段によって新規データを前記基地局に送信した後、当該送信した新規データに対して前記基地局からＮＡＫ信号を受信した場合、前記基地局への再送データ送信時に前記データ送信用リソースの値にかかわりなく送信を行う再送手段と、
を備えたことを特徴とする通信システム。
基地局と、一のデータを新規データとして前記基地局に送信し当該新規データの送信に対して前記基地局から送信失敗を示すＮＡＫ信号を受信した場合は前記一のデータを再送データとして前記基地局に送信する端末と、を備えた通信システムにおける前記端末が採用する通信方法であって、
前記基地局から当該基地局との通信に用いるデータ送信用リソースの値に関する通知を受取るリソース獲得ステップと、
前記データ送信用リソースの値に基づいて前記基地局へ新規データを送信する送信ステップと、
前記送信ステップにおいて、新規データを前記基地局に送信した後、当該送信した新規データに対して前記基地局からＮＡＫ信号を受信した場合、前記基地局への再送データ送信時に前記データ送信用リソースの値にかかわりなく送信を行う再送ステップと、
を備えたことを特徴とする端末の通信方法。
基地局と、一のデータを新規データとして前記基地局に送信し当該新規データの送信に対して前記基地局から送信失敗を示すＮＡＫ信号を受信した場合は前記一のデータを再送データとして前記基地局に送信する端末と、を備えた通信システムにおける前記端末であって、
前記基地局から当該基地局との通信に用いるデータ送信用リソースの値に関する通知を受取るリソース獲得手段と、
前記データ送信用リソースの値に基づいて前記基地局へ新規データを送信する送信手段と、
前記送信手段によって新規データを前記基地局に送信した後、当該送信した新規データに対して前記基地局からＮＡＫ信号を受信した場合、前記基地局への再送データ送信時に前記データ送信用リソースの値にかかわりなく送信を行う再送手段と、
を備えたことを特徴とする端末。