JP4706755B2

JP4706755B2 - 基地局装置及びそのデータ再送方法

Info

Publication number: JP4706755B2
Application number: JP2008507486A
Authority: JP
Inventors: 健樹高木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: KR101024459B1; WO2007111295A1; JPWO2007111295A1; KR20080100829A; CN101411223B; EP2001257A1; US8406244B2; CN101411223A; EP2001257A4; US20090034488A1

Description

本発明は、基地局装置及びそのデータ再送方法に関し、特に、移動局に送信するデータをその移動局に対応するデータキューに一時蓄積すると共に、移動局から再送要求があったデータをその移動局に対応するデータキューから選択して再送するようにした基地局装置及びそのデータ再送方法に関する。

ＷＣＤＭＡ（ＷｉｄｅｂａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）通信システムで利用されるＨＳＤＰＡ（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｏｗｎｌｉｎｋＰａｃｋｅｔＡｃｃｅｓｓ）方式は、一つの物理チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ：ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＰｈｙｓｉｃａｌＤｏｗｎｌｉｎｋＳｈａｒｅｄＣｈａｎｎｅｌ）を複数の移動局端末で共有することにより、無線資源を有効活用する方式である。

ＨＳＤＰＡ方式では、無線区間の変調方式に、無線伝搬環境に応じて適応的に１６値ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）とＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方式を適用しており、最大で１５コードのマルチコード伝送を行うことで、高速な下りデータ伝送を実現している。また、ＨＳＤＰＡ方式では、ＨＡＲＱ（ＨｙｂｒｉｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔＲｅｑｕｅｓｔ）方式による基地局装置と移動局端末間での高速再送制御を採用している点が特徴である。

ＨＳＤＰＡ方式では、ＨＡＲＱ方式による基地局装置と移動局端末間での高速な再送制御が行われるため、従来のＷＣＤＭＡシステムのパケットデータ転送で行われていたような、上位レイヤであるＲＬＣ（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）やＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）による再送制御よりも高速な再送制御によりデータを正しく転送可能である。つまり、ＨＳＤＰＡ方式では、従来は上位レイヤで行われていた再送制御を減らし、ＨＡＲＱ方式の高速な再送制御を行うことで、再送によるスループットの低下（データ転送遅延）を防いでいる。

このような機能を実現するために、基地局装置では、上位装置（基地局制御装置）から受信され移動局端末に送信すべきデータを該移動局端末に対応するデータキューに一時蓄積するバッファ部を備え、移動局端末に対して再送データを送信している間は、上位装置から受信されたデータを一時的に該移動局端末に対応するデータキューに蓄えておく必要がある。

そのため、もし、無線伝搬環境の品質が悪く、基地局装置と移動局端末間での再送制御が頻繁に発生している状態となると、基地局装置が送信するデータとしては、再送データが多数を占めることとなる。結果、基地局装置が持つデータキュー内には、上位装置から受信されたデータが溜まっていくが、無線上には、その新規に受信されたデータを送信することができない状態（再送データのみを送信する状態）が発生する。

送信されずに基地局装置のデータキュー内に滞留したデータは、一定期間の間に無線上へ送信されなければ、データキュー内から破棄されてしまう。キューからデータが破棄されると、ＨＳＤＰＡ方式で導入しているＨＡＲＱ方式による基地局装置と移動局端末間での高速な再送制御ではこれを救うことができないため、上位レイヤ（ＲＬＣもしくはＴＣＰ）の再送制御に頼る必要があり、結果としてスループットが低下してしまう。

つまり、基地局装置と移動局端末間で高速な再送制御（ＨＡＲＱ）が頻繁に発生し続けることで、基地局装置のデータキューに滞留したデータ破棄が発生し、上位レイヤでの再送を誘発、結果として、スループットが低下する要因となる可能性がある。

また、無線伝搬環境が悪く、基地局装置がデータの再送を何度試みても移動局端末において再送データの受信に失敗してしまう場合、上記一定期間の間は基地局装置においてこの再送データをデータキュー内から廃棄することができない。よって、データキューからデータが溢れて上位レイヤでの再送を誘発し、結果として、スループットが低下してしまう可能性もある。

なお、特開２０００−１８８６０９号公報（文献１）には、パケットの再送信時に、通常の通信方式よりもより信頼性の高い変調方式およびまたは誤り訂正方式を用いて再送を行うことが記載されている。しかし、移動局端末ごとにそれぞれ対応するデータキューを監視して再送制御をなすことは記載されていない。

本発明の目的は、移動局端末における再送データの受信成功確率を高め、上位レイヤによる再送制御の発生を抑えることにある。

本発明による基地局装置は、移動局に送信するデータをその移動局に対応するデータキューに一時蓄積する記憶手段と、移動局に対してその移動局に対応するデータキューに蓄積されたデータを送信する制御を行うと共に、移動局から再送要求があったデータをその移動局に対応するデータキューから選択して再送する制御を行う制御手段とを備える。制御手段は、データキューのデータ蓄積量を監視する監視手段と、移動局へのデータの再送時、監視手段により移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上であることが検出された場合に、前回の移動局へのデータ送信時よりも無線伝搬上での誤り耐性を高める制御を行なう耐性調整手段とを備える。

本発明による基地局装置のデータ再送方法は、移動局に送信するデータをその移動局に対応するデータキューに一時蓄積するステップと、移動局に対してその移動局に対応するデータキューに蓄積されたデータを送信するステップと、移動局から再送要求があったデータをその移動局に対応するデータキューから選択して再送するステップとを備える。再送するステップは、移動局へのデータの再送時、データキューのデータ蓄積量を確認するステップと、確認の結果、移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合に、前回の移動局へのデータ送信時よりも無線伝搬上での誤り耐性を高める制御を行うステップとを備える。

本発明によれば、移動局端末における再送データの受信成功確率を高め、上位レイヤによる再送制御の発生を抑えることができるという効果が得られる。

図１は、本発明の一実施例に係る基地局装置が適用されるＷＣＤＭＡ移動通信システムの構成を示す図である。図２は、本発明の一実施例に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。図３は、図２に示した基地局装置によるデータ再送方法の一例を示すフローチャートである。図４は、図２に示した基地局装置によるデータ再送方法の他の例を示すフローチャートである。図５は、図２における制御部の機能部を示すブロック図である。図６は、図２に示した基地局装置の処理動作を実現するプログラムを格納した記録媒体を示すブロック図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１を参照して、本発明の一実施例による基地局装置１００が適用されるＷＣＤＭＡ移動通信システムについて説明する。図１に示すＷＣＤＭＡ移動通信システムは、基地局装置１００と、移動局端末２００と、基地局装置１００の上位装置である基地局制御装置（ＲＮＣ：ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３００とを有している。

基地局装置１００は、ＨＳＤＰＡ方式によりＨＳ−ＰＤＳＣＨを用いて移動局端末２００を含む複数の移動局端末とパケットデータ通信を行う。基地局装置１００は、移動局端末に送信するデータを一時的に保存するデータキュー１０−ｉを移動局端末毎に有し、基地局制御装置３００から受信されたデータをその宛先の移動局端末に対応するデータキュー１０−ｉに格納する。

無線伝搬品質が悪く、基地局装置１００から移動局端末２００にデータが到達できない場合には、基地局装置１００と移動局端末２００の間でＨＡＲＱ方式によるデータ再送制御が行われる。すなわち、移動局端末２００は、基地局装置１００からのデータに受信誤りが発生しデータの受信に失敗した場合、そのデータの再送要求を基地局装置１００に対して行い、基地局装置１００は、移動局端末２００から再送要求のあったデータをその移動局端末２００に対応するデータキュー１０−ｉから選択して再送する。この再送制御が行われている間は、データキュー１０−ｉに保存されたデータは一定期間廃棄されない。そして、移動局端末２００が再送データの受信に成功した場合には、基地局装置１００はデータキュー１０−ｉからそのデータを廃棄する。

次に、図２を参照して、基地局装置１００の構成について説明する。図２に示すように、基地局装置１００は、バッファ部（記憶手段）１０と、変調部２０と、送信部３０と、アンテナ４０と、制御部５０と、情報分離部６０と、受信部７０とを有している。

バッファ部１０は、移動局端末に送信するパケットデータを一時的に保存するデータキュー１０−１〜１０−Ｎを移動局端末毎に有する。変調部２０は、バッファ部１０から入力されたデータに対して変調処理を行い、送信部３０に出力する。ここで、変調部２０は、無線伝搬上での誤り耐性が異なる複数の変調方式を選択可能であり、後述する制御部５０によって指定された変調方式で変調処理を行なうことになる。送信部３０は、変調部２０からの送信データに対して所定の無線送信処理を施し、アンテナ４０を介して送信する。

制御部５０は、バッファ部１０のデータキュー１０−１〜１０−Ｎ内のデータに対し、送信の際の優先順位を決定するスケジューリングを行い、このスケジューリング結果にしたがって、バッファ部１０からデータを変調部２０に順次出力させる。また、制御部５０は、データキュー１０−１〜１０−Ｎのそれぞれのデータ蓄積量を監視する機能を有している。

制御部５０は、基地局装置１００と各移動局端末との間の無線伝搬環境に応じて最適な変調方式を選択する。例えば移動局端末２００にデータを送信する際には、制御部５０は基地局装置１００と移動局端末２００との間の無線伝搬環境に応じた変調方式を選択し、変調部２０に指定する。これにより、適切な変調方式で移動局端末２００へのデータ送信が行われる。

受信部７０は、アンテナ４０を介して受信された信号に対して所定の無線受信処理を施し、情報分離部６０に出力する。情報分離部６０は、受信部７０からの受信信号をユーザ情報（音声信号、画像信号等）と制御情報（再送要求等）とに分離し、ユーザ情報を基地局装置１００内の図示せぬ各部に出力し、制御情報を制御部５０に出力する。

無線伝搬品質が悪く、基地局装置１００から移動局端末２００にデータが到達できない場合には、上述したように、基地局装置１００と移動局端末２００の間でＨＡＲＱ方式によるデータ再送制御が行われる。すなわち、移動局端末２００は、基地局装置１００からのデータに受信誤りが発生しデータの受信に失敗した場合、そのデータの再送要求を基地局装置１００に対して行う。

この再送要求はアンテナ４０、受信部７０及び情報分離部６０を介して制御部５０に入力される。制御部５０は、再送要求のあったデータを移動局端末２００に再送する際、移動局端末２００に対応するデータキュー（ここではデータキュー１０−１とする）のデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合、前回の移動局端末２００へのデータ送信タイミングにて用いられた変調方式より誤り耐性の高い変調方式を用いて変調処理を行うよう変調部２０に指示する。

例えば、前回の移動局端末２００へのデータ送信タイミングにて用いられた変調方式が１６値ＱＡＭ方式であれば、変調方式をより誤り耐性の高いＱＰＳＫ方式に変更して移動局端末２００へのデータ再送が行われることになる。

次に、図３を参照して、基地局装置１００によるデータ再送方法について説明する。図３において、移動局端末２００からデータの再送要求があると（ステップＳ１）、制御部５０は、移動局端末２００に対応するデータキュー１０−１のデータ蓄積量を確認する。その結果、データキュー１０−１のデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、制御部５０は、再送要求のあったデータを移動局端末２００に再送する際、前回の移動局端末２００へのデータ送信に用いられた変調方式より誤り耐性の高い変調方式を用いて変調処理を行うよう変調部２０に指示する（ステップＳ３）。

一方、移動局端末２００に対応するデータキュー１０−１のデータ蓄積量が所定のしきい値に達していない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、制御部５０は通常どおり、再送要求のあったデータを移動局端末２００に再送する際、基地局装置１００と移動局端末２００との間の無線伝搬環境に応じた変調方式を用いて変調処理を行うよう変調部２０に指示する（ステップＳ４）。

なお、例えば前回の移動局端末２００へのデータ送信に用いられた変調方式がＱＰＳＫ方式であり、これより誤り耐性の高い変調方式が無い場合には、前回の移動局端末２００へのデータ送信に用いられた変調方式を用いればよいことは勿論である。

以上説明したように、本実施例では、データの再送要求をした移動局端末２００に対応するデータキュー１０−１のデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合に、より誤り耐性の高い変調方式を用いてデータの再送を行うようにしている。このため、移動局端末２００において再送データの受信に成功しやすくなり、再送回数を軽減することが可能になる。その結果、上位装置である基地局制御装置３００から新規に受信されるデータが移動局端末２００に送信されること無くデータキュー１０−１に長時間滞留し、一定期間後にデータキュー１０−１内のデータが廃棄され、上位レイヤによる再送制御が発生してしまうことを抑制することができる。

また、移動局端末２００においてデータの受信に失敗して何度も再送が発生し、データキュー１０−１からデータが溢れて上位レイヤによる再送制御が発生してしまうことを抑制することができる。

図３に示したデータ再送方法では、変調方式を変更することで無線伝搬上での誤り耐性を高めるようにしていた。しかし、変調方式を変更するのではなく、送信電力を制御して、無線伝搬上での誤り耐性を高めることもできる。ただし、この場合には、送信部３０が制御部５０の指示にしたがって移動局端末２００へのデータ送信時の送信電力を変更可能である必要がある。

図４において、移動局端末２００からデータの再送要求があると（ステップＳ１１）、制御部５０は、移動局端末２００に対応するデータキュー１０−１のデータ蓄積量を確認する。その結果、データキュー１０−１のデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、制御部５０は、再送要求のあったデータを移動局端末２００に再送する際、前回の移動局端末２００へのデータ送信時の送信電力より送信電力を所定値だけ上げて送信するよう送信部３０に指示する（ステップＳ１３）。

一方、移動局端末２００に対応するデータキュー１０−１のデータ蓄積量が所定のしきい値に達していない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、制御部５０は、ステップＳ１３の処理のように送信電力を優先的に与えるのではなく通常動作をなす（ステップＳ１４）。

なお、ステップＳ１３において、移動局端末２００から再送要求のあったデータの再送タイミングにおいて余剰電力がある必要があるが、余剰電力が無い場合には、前回の移動局端末２００へのデータ送信時の送信電力で再送を行うようにすればよいことは勿論である。

図４に示したデータ再送方法においても、再送データを送信する際の送信電力を増加させることにより、無線伝搬上での誤り耐性を高めることができるので、図３に示したデータ再送方法と同様の効果を得ることができる。

なお、図３では再送データを送信する際に変調方式を変更し、図４では再送データを送信する際の送信電力を増加させるようにしているが、これら両方を実施して、再送データを送信する際に図３のように変調方式を変更すると共に図４のように送信電力を増加させるようにしてもよいことは勿論である。

上述した制御部５０の機能部は、図５のように表すことができる。図５に示す制御部５０は、スケジューリング部５１と、監視部５２と、耐性調整部５３とを有している。ここで、スケジューリング部５１は、バッファ部１０のデータキュー１０−１〜１０−Ｎ内のデータに対し、送信の際の優先順位を決定するスケジューリングを行い、このスケジューリング結果にしたがって、バッファ部１０からデータを変調部２０に順次出力させる。

監視部５２は、データキュー１０−１〜１０−Ｎのそれぞれのデータ蓄積量を監視する。具体的には、図３のステップＳ２及び図４のステップＳ１２の処理を行う。

耐性調整部５３は、移動局端末２００へのデータの再送時、監視部５２により移動局端末２００に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上であることが検出された場合に、前回の移動局端末２００へのデータ送信時よりも無線伝搬上での誤り耐性を高める制御を行なう。図３に示したデータ再送方法では、誤り耐性を高める制御として、変調部２０に対し、前回の移動局端末２００へのデータ送信に用いた変調方式より誤り耐性の高い変調方式を指定している（ステップＳ３）。図４に示したデータ再送方法では、誤り耐性を高める制御として、送信部３０に対し、前回の移動局端末２００へのデータ送信時より送信電力を増加させる制御を行っている（ステップＳ１３）。

また、図３及び図４に示した各フローチャートにしたがった基地局装置１００の処理動作は、基地局装置１００において、図６に示すＲＯＭ等の記憶媒体８０に予め格納されたプログラム８１を、コンピュータのＣＰＵ（制御部）に読み取らせて実行させることにより、実現することもできる。

Claims

複数の移動局に送信するデータを前記複数の移動局のそれぞれに対応するデータキューに一時蓄積する記憶手段と、
前記移動局に対して前記移動局に対応するデータキューに蓄積されたデータを送信する制御を行うと共に、前記移動局から再送要求があったデータを前記移動局に対応するデータキューから選択して再送する制御を行う制御手段と、
受信した前記移動局から送信される信号を、音声または画像信号を含んだユーザ情報とデータの再送を要求する再送要求を含んだ制御情報とに分離して前記制御情報を前記制御手段に出力する情報分離手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記複数の移動局のそれぞれに対応するデータキューのそれぞれのデータ蓄積量を監視する監視手段と、
前記監視手段により前記移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上であることが検出された場合に、前回の当該移動局へのデータ送信時よりも無線伝搬上での誤り耐性を高める制御を行なう耐性調整手段と
を備え、
前記監視手段は、前記情報分離手段から前記移動局からの再送要求を含んだ制御信号を受信すると、前記制御信号に含まれる再送要求を出力した前記移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が、前記しきい値以上であるか否かを判定することを特徴とする基地局装置。
請求項１記載の基地局装置において、
前記移動局へのデータの送信時にデータに施す変調の方式として、誤り耐性が異なる複数の変調方式を選択可能な変調手段を更に備え、
前記耐性調整手段は、誤り耐性を高める制御として、前記変調手段に対し前回の前記移動局へのデータ送信に用いた変調方式より誤り耐性の高い変調方式を指定することを特徴とする基地局装置。
請求項１記載の基地局装置において、
前記移動局へのデータの送信時の送信電力を変更可能な送信手段を更に備え、
前記耐性調整手段は、誤り耐性を高める制御として、前記送信手段に対し前回の前記移動局へのデータ送信時より送信電力を増加させることを特徴とする基地局装置。
複数の移動局に送信するデータを前記複数の移動局のそれぞれに対応するデータキューに一時蓄積するステップと、
前記移動局に対して、前記移動局に対応するデータキューに蓄積されたデータを送信するステップと、
前記移動局から送信される信号を受信し、この受信した信号を音声または画像信号を含んだユーザ信号とデータの再送を要求する再送要求を含んだ制御信号とに分離するステップと、
前記制御信号に再送要求が含まれた前記信号に対応するデータを前記移動局に対応するデータキューから選択して再送するステップと
を備え、
再送するステップは、
前記移動局へのデータの再送時、当該移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上であるか否かを確認するステップと、
確認の結果、前記移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合に、前回の前記移動局へのデータ送信時よりも無線伝搬上での誤り耐性を高める制御を行うステップと
を備えることを特徴とする基地局装置のデータ再送方法。
請求項４記載の基地局装置のデータ再送方法において、
制御を行うステップは、前回の前記移動局へのデータ送信に用いた変調方式より誤り耐性の高い変調方式を用いるステップを備えることを特徴とする基地局装置のデータ再送方法。
請求項４記載の基地局装置のデータ再送方法において、
制御を行うステップは、前回の前記移動局へのデータ送信時より送信電力を増加させるステップを備えることを特徴とする基地局装置のデータ再送方法。
基地局装置を構成するコンピュータに、
複数の移動局に送信するデータを前記複数の移動局のそれぞれに対応するデータキューに一時蓄積するステップと、
前記移動局に対して、前記移動局に対応するデータキューに蓄積されたデータを送信するステップと、
前記移動局から送信される信号を受信し、この受信した信号を音声または画像信号を含んだユーザ信号とデータの再送を要求する再送要求を含んだ制御信号とに分離するステップと、
前記制御信号に再送要求が含まれた前記信号に対応するデータを前記移動局に対応するデータキューから選択して再送するステップと
を実行させ、
再送する制御を行うステップとして、
前記移動局へのデータの再送時、当該移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上であるか否かを確認するステップと、
確認の結果、前記移動局に対応するデータキューのデータ蓄積量が所定のしきい値以上である場合に、前回の前記移動局へのデータ送信時よりも無線伝搬上での誤り耐性を高める制御を行うステップと
を実行させることを特徴とするプログラム。
請求項７記載のプログラムにおいて、
誤り耐性を高める制御を行うステップとして、前回の前記移動局へのデータ送信に用いた変調方式より誤り耐性の高い変調方式を用いるステップを実行させることを特徴とするプログラム。
請求項７記載のプログラムにおいて、
誤り耐性を高める制御を行うステップとして、前回の前記移動局へのデータ送信時より送信電力を増加させるステップを実行させることを特徴とするプログラム。