JP4595588B2 - 移動通信システム及びその通信制御方法並びにそれに用いる移動通信端末及び基地局 - Google Patents

移動通信システム及びその通信制御方法並びにそれに用いる移動通信端末及び基地局 Download PDF

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Description

本発明は移動通信システム及びその方法並びにそれに用いる移動通信端末及び基地局に関し、特にソフトハンドオーバ時における移動通信端末と基地局との間の通信制御方式に関するものである。
現在、移動通信システムでは、伝送容量を増大させる技術が数多く考案されている。第3世代移動通信の標準化団体の1つである3GPP(3rd Generation Partnership Project) においても、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access )やEUDCH(Enhanced Uplink Dedicated Channel )といった無線区間の伝送容量を向上させるための技術が提案されており、それらが実用化されるとネットワークを通過するトラヒックが急激に増加すると予想される。
しかしながら、一方では、基地局と無線制御装置との間のインタフェースである有線通信回線(Iub)については、それほど大幅な変更が行われていないために、相対的にこの区間の帯域が不足しがちである。特に、データセグメントの送信間隔(TTI:Transmission Time Interval)を短縮化した場合には、個々のデータセグメントに含まれるユーザデータの量が少なくなるのに対して、プロトコルヘッダなどの大きさは変わらないために、オーバヘッドが大きくなる。従って、有線区間の使用効率を向上させることが重要な課題となっている。
このIubと称される有線回線の使用効率を低下させる原因の1つとして、ソフトハンドオーバ時の冗長トラヒックがある。移動通信システムでは、通信品質を向上させるため、セル端ではソフトハンドオーバと呼ばれる、複数の基地局と同時に通信を行う方式がある。例えば、図1に示すように、移動通信端末からデータセグメント101を送信する場合(以下、アップリンクという)、基地局(Node−B)21及び22で受信されたデータセグメントは、それぞれ有線回線41および有線回線42を使用して無線制御装置(RNC:Radio Network Controller)3に送られる。
この無線制御装置3では、両基地局21,22から受信したデータを比較して選択を行い、選択されたデータを上位のレイヤに渡す。このとき、有線回線41または42で送信されたデータセグメントのうち、選択されなかったデータセグメントは冗長トラヒックとなる。また、無線制御装置3でデータセグメントの比較を行うためには、両方のデータが到着するまで待ち合わせなければならないことになる。
ここで、特許文献1を参照すると、基地局と無線制御装置との間のトラヒックの軽減を図るための技術が開示されている。この技術においては、ある移動通信端末からの送信データを複数の基地局において受信した場合、各基地局において、受信データの受信品質を測定して、この測定受信品質が所定閾値より低く悪い場合には当該基地局において受信データを廃棄し、受信品質が良好な基地局が受信データを無線制御装置へ送信するようにして、Iubと称される有線区間の冗長トラヒックをできるだけ少なくするというものである。
特開2001−352572号公報
上述した特許文献1の技術では、ある移動通信端末からのデータを受信した複数の基地局において、受信品質が悪いものを廃棄し、良いものは全て無線制御装置へ送信されるので、複数の基地局で受信品質が良い場合には、冗長トラヒックの減少にはならないという欠点がある。
本発明の目的は、基地局と無線制御装置との間の有線区間における冗長トラフィックの削減を可能とした移動体通信システム及びその通信制御方法並びにそれに用いる移動通信端末及び基地局を提供することである。
本発明による移動通信システムは、
移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムであって、
前記移動通信端末において前記ACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定し、
この選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信するようにしたことを特徴とする。
本発明による通信制御方法は、
移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける通信制御方法であって、
前記ACK/NACK情報を基に、前記移動通信端末において一つの選択基地局を決定する第一のステップと、
この選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信する第二のステップと、
を含むことを特徴とする。
本発明による基地局は、
移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける基地局であって、
前記ACK/NACK情報を基に決定された選択基地局である旨の通知情報を、前記移動通信端末から受信して、自局が前記選択基地局の場合には前記受信データを無線制御装置へ送信し、非選択基地局の場合には前記受信データを廃棄する手段と、
を含むことを特徴とする。
本発明による移動通信端末は、
移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける移動通信端末であって、
前記複数の基地局から送信されてきた前記ACK/NACK情報を受信して、これらACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定して前記複数の基地局へ通知する手段を含み、
前記選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信できるようにしたことを特徴とする。
本発明によるプログラムは、
移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記ACK/NACK情報を基に決定された選択基地局である旨の通知情報を、前記移動通信端末から受信して、自局が前記選択基地局の場合には前記受信データを無線制御装置へ送信し、非選択基地局の場合には前記受信データを廃棄する処理を含むことを特徴とする。
本発明による他のプログラムは、
移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能なで、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける移動通信端末の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記複数の基地局から送信されてきた前記ACK/NACK情報を受信して、これらACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定して前記複数の基地局へ通知する処理を含み、
前記選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信できるようにしたことを特徴とする。
本発明の作用を述べる。移動通信端末から送信されたデータセグメントを受信した複数の基地局は、データセグメントを復元して保存し、復元結果情報を移動通信端末に返信する。移動通信端末は復元結果情報を基に基地局を選択し、その選択結果を各基地局に報告する。選択結果で示された基地局では、保存していたデータセグメントを無線制御装置に送信し、選択されなかった基地局はデータセグメントを廃棄する。これにより、複数の基地局で受信されたデータセグメントは移動通信端末が選択した基地局からのみ無線制御装置へ送信され、その他の基地局からは送信されないため、冗長トラヒックを削減できる。また無線制御装置にて、選択されなかった基地局からのデータを待ち合わせる必要もなくなる。
本発明によれば、移動通信端末がソフトハンドオーバ状態で複数の基地局と接続されていても、各々のデータセグメントは移動通信端末が選択しなかった基地局からは無線制御装置へ送られないために、Iubと称されるインタフェースでの冗長トラヒックを削減できるという効果がある。また、無線制御装置において、複数の基地局からの同一セグメントを待ち合わせる必要がなくなり、さらに、データセグメントの復元に失敗した基地局でも、復元に成功した基地局が他に存在することが確認できるという効果もある。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。既に説明した図1のシステム構成は、本発明の実施の形態においても適用されるシステムであり、この図1に示した移動通信システムについて以下に説明する。
図1は3GPP仕様の移動通信システムであり、UE(移動通信端末)1はソフトハンドオーバ状態でアップリンクのデータを送信しており、無線回線を介して、Node−B(基地局)21及び22と通信している。無線回線には、自動再送要求(ARQ:Automatic Repeat request )が適用されているシステムを仮定する。Node−B21及び22はATM回線、IP網など有線通信網または無線アクセス網によって上位装置であるRNC(無線制御装置)3と接続されている。
なお、Node−BとRNC3との間の回線をIub、またNode−BとRNCを合わせてUTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)と呼ぶ。
以上のシステム構成における本発明の特徴を簡単に述べると、いま、ソフトハンドオーバ状態にあるUE1がこのUTRANに向けてデータセグメント101を送信したとする。データセグメント101は無線回線を介してNode−B21及び22で受信される。Node−B21及び22はデータセグメントの復元を行い、正常に復元できたと判断した場合には、確認応答(ACK)をUE1に返信する。また、正常に復元できなかった場合は、否定応答(NACK)を返信しデータセグメント101を廃棄するのである。
以下に、本発明の実施の形態の動作を、先ず、Node−B21及び22共にデータセグメントAを正常に受信した場合について、図2のシーケンス図を参照しつつ説明する。UE1はデータセグメントAを無線回線を通してNode−Bに送信する(ステップS1)。Node−B21及び22では、データセグメントAを正常に受信できたと判断した場合に、バッファに保存する(ステップS2,S3)と共に、UE1に対してACKを送信する(ステップS4,S5)。ここで、ACKには、受信品質を示す情報などを付加しても良い。
データセグメントAに対するACKを受信したUE1では、データセグメントAをRNCに送信するNode−Bを選択する(ステップS6)。このときの選択の基準としては、予め優先的に送信するNode−Bを決めておく方法、あるいはACKに受信品質が示されていれば、それを基準にする方法などが考えられる。ここでは、Node−B21を選択するものとする。
選択を行ったUEは、Node−B21を選択したことを、両Node−Bに対して示すことになる(ステップS7)。この場合の選択結果の示し方は、UEからNode−Bに対して専用のメッセージを送信する方法、あるいは既存のメッセージや新たに送ろうとしているデータセグメントなどに付加する方法などがある。
この選択結果情報を受け取ったNode−B21では、保存してあったデータセグメントAをRNC3に送信する(ステップS8)。また、選択されなったNode−B22では、データセグメントAを廃棄する(ステップS9)。
次に、Node−B21ではデータセグメントBが正常に復元できたが、Node−B22ではデータセグメントBを正常に復元できなかった場合について、図3のフローチャートを用いて説明する。このとき、Node−B21の動作は図2の場合と同一である。すなわち、UE1がデータセグメントBを無線回線を通してNode−Bに送信する(ステップS11)と、Node−B21では、データセグメントBを正常に受信して復元できたので、これをバッファに保存する(ステップS12)と共に、UE1に対してACKを送信する(ステップS14)。
これに対して、Node−B22はデータセグメントBを正常に受信できなかったために、これを廃棄する(ステップS13)と共に、NACKを返信する(ステップS15)。UE1では、Node−B21からACKを、Node−B22からNACKを、それぞれ受信するが、Node−B21が正常に復元できたと判断できるために、Node−B21を選択し(ステップS16)、両Node−Bにその旨を通知する(ステップS17)。
Node−B21では、データセグメントBをRNC3に送信する(ステップS18)。Node−B22では、選択結果情報よりNode−B21がRNC3にデータセグメントBを送信したと判断できるために、データセグメントBに対する処理動作を終了することになる(ステップS19)。
但し、Node−Bにおいて、あるデータセグメントに対する選択結果情報をUEから受信しなかった場合には、そのデータセグメントをRNCに送信するようにする。これは、選択結果情報が途中で失われた場合などに、どのNode−BからもRNCに対してデータセグメントが送られないという状態を避けるためである。
例えば、図4示すように、両方のNode−B共にあるデータセグメントCを正常に復元でき(ステップS21〜S25)、UE1がNode−B21を選択したが(ステップ26)、通信経路中で失われる等の理由により、Node−B21では、データセグメントCに対する選択結果情報を受信できなかったと仮定する(ステップS27の“×”で示す)。
このとき、選択結果情報を受信できなかったNode−B21は、RNC3に対してデータセグメントCを送信するようにする(ステップS28)。Node−Bが選択結果情報を受信できなかったと判断する方法は、図4のステップS30に示すように、一定時間待っても選択結果情報を受信しない場合に、択結果情報を受信できなかったと判断する方法が考えられる。また、他の方法として、別のセグメントに対する選択結果情報を受信した場合などが考えられる。
このようにした場合、RNC3において、Node−B21及び22の両方から同一のデータセグメントを受信する可能性がある。その場合は、RNCにおいてどちらかを選択すればよい。Node−Bにおいて、正常に復元可能と判断されたデータセグメントのみがRNCに送られてくるため、例えば、先に到着したデータセグメントを選択して、後者は廃棄するなどの方法でも問題はないと考えられる。
以上のような方法によって、UEがソフトハンドオーバ状態で複数のNode−Bと接続されていても、各々のデータセグメントはUEが選択したNode−BからのみRNCへ送られるようになる。そのために、冗長トラヒックを削減できる。また、RNCにおいて、複数のNode−Bからの同一セグメントを待ち合わせる必要がなくなる。更に、データセグメントの復元に失敗したNode−Bでも、復元に成功したNode−Bが他に存在することが確認できる。
本発明では、送信すべきデータの種類(音声呼であるかパケット呼であるか)や特性(通信速度、許容遅延量、許容遅延揺らぎなど)に応じて適用するかどうかを使い分けたほうが良い。例えば、UEがソフトハンドオーバ状態に設定されるときに、通信中のデータ種類・特性に応じてRNCが本発明の使用可否を判断し、使用すると決定した場合にはUEおよびNode−Bに対して通知するという方法がある。
以上述べた図2〜4のフローチャートに示す動作は、予めUEやNode−Bにおける動作として、プログラム手順を作成して、これをROMなどの記録媒体に格納しておき、コンピュータ(CPU)によりこれを読み取らせて実行させるように構成できることは明白である。
本発明の実施の形態が適用される移動通信システムの概略構成図である。 本発明の一実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1 UE(移動通信端末)
21,22 Node−B(基地局)
3 RNC(無線制御装置)

Claims (15)

  1. 移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムであって、
    前記移動通信端末において前記ACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定し、
    この選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信するようにしたことを特徴とする移動通信システム。
  2. 前記移動通信端末において、
    前記ACK/NACK情報を基に前記選択基地局を決定してこの選択結果を前記複数の基地局へ通知する基地局選択手段と、
    前記基地局の各々において、
    自局が前記選択基地局の場合には前記受信データを無線制御装置へ送信する手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。
  3. 前記基地局の各々において、
    自局が非選択基地局の場合には前記受信データを廃棄する手段を、更に含むことを特徴とする請求項2記載の移動通信システム。
  4. 前記基地局選択手段は、前記基地局のうち複数のACK/NACK情報がACKを示す場合に、これら複数の基地局うち予め定められた基地局を前記選択基地局とするよう構成されていることを特徴とする請求項2または3記載の移動通信システム。
  5. 前記基地局選択手段は、前記基地局のうち複数のACK/NACK情報がACKを示す場合に、受信品質に応じて前記選択基地局を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項2または3記載の移動通信システム。
  6. 移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記ACK/NACK情報を基に、前記移動通信端末において一つの選択基地局を決定する第一のステップと、
    この選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信する第二のステップと、
    を含むことを特徴とする通信制御方法。
  7. 前記第一のステップは、前記移動通信端末において、前記ACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定してこの選択結果を前記複数の基地局へ通知する基地局選択ステップを有し、
    前記第二のステップは、前記基地局の各々において、自局が前記選択基地局の場合には前記受信データを無線制御装置へ送信し、非選択基地局の場合には前記受信データを廃棄するステップを有することを特徴とする請求項6記載の通信制御方法。
  8. 前記基地局選択ステップは、前記基地局のうち複数のACK/NACK情報がACKを示す場合に、これら複数の基地局うち予め定められた基地局を前記選択基地局とすることを特徴とする請求項7記載の通信制御方法。
  9. 前記基地局選択ステップは、前記基地局のうち複数のACK/NACK情報がACKを示す場合に、受信品質に応じて前記選択基地局を決定することを特徴とする請求項7記載の通信制御方法。
  10. 移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける基地局であって、
    前記ACK/NACK情報を基に決定された選択基地局である旨の通知情報を、前記移動通信端末から受信して、自局が前記選択基地局の場合には前記受信データを無線制御装置へ送信し、非選択基地局の場合には前記受信データを廃棄する手段と、
    を含むことを特徴とする基地局。
  11. 移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける移動通信端末であって、
    前記複数の基地局から送信されてきた前記ACK/NACK情報を受信して、これらACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定して前記複数の基地局へ通知する手段を含み、
    前記選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信できるようにしたことを特徴とする移動通信端末。
  12. 前記手段は、前記基地局のうち複数のACK/NACK情報がACKを示す場合に、これら複数の基地局うち予め定められた基地局を前記選択基地局とするよう構成されていることを特徴とする請求項11記載の移動通信端末。
  13. 前記手段は、前記基地局のうち複数のACK/NACK情報がACKを示す場合に、受信品質に応じて前記選択基地局を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項11記載の移動通信端末。
  14. 移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能で、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記ACK/NACK情報を基に決定された選択基地局である旨の通知情報を、前記移動通信端末から受信して、自局が前記選択基地局の場合には前記受信データを無線制御装置へ送信し、非選択基地局の場合には前記受信データを廃棄する処理を含むことを特徴とするプログラム。
  15. 移動通信端末が複数の基地局に対してデータ送信をなすことが可能なで、かつ前記複数の基地局の各々において、前記移動通信端末からの受信データの復元が正常の場合には正常を示すACK情報を、また、正常でない場合には正常でないことを示すNACK情報を、それぞれ生成して前記移動通信端末へ返信するようにした自動再送要求(ARQ)方式の移動通信システムにおける移動通信端末の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記複数の基地局から送信されてきた前記ACK/NACK情報を受信して、これらACK/NACK情報を基に一つの選択基地局を決定して前記複数の基地局へ通知する処理を含み、
    前記選択基地局のみが前記受信データを上位装置へ送信できるようにしたことを特徴とするプログラム。
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