JP4945564B2

JP4945564B2 - 移動通信システム及び無線通信方法

Info

Publication number: JP4945564B2
Application number: JP2008522435A
Authority: JP
Inventors: アニールウメシュ; 武宏中村
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: EP2034762A1; US8275565B2; CN101507317B; WO2007148629A1; EP2034762A4; US20100309840A1; JPWO2007148629A1; CN101507317A; KR20090027725A; TW200812284A

Description

本発明は移動通信の技術分野に関し、特に移動通信システムで使用される無線通信装置及び無線通信方法に関連する。

この種の技術分野では、無線アクセス方式、再送制御、ハンドオーバ等を含む次世代移動通信システムに関する研究開発が急ピッチで進められている。

図１は再送制御手順の一例を示す。図中右側は送信側の媒体アクセス制御(MAC:Medium Access Control)サブレイヤのエンティティ（TxMAC）及び無線リンク制御(RLC:Radio Link Control)サブレイヤのエンティティ（TxRLC）の動作を示す。図中左側は受信側のMACサブレイヤのエンティティ（RxMAC）及びRLCサブレイヤのエンティティ（RxRLC）の動作を示す。下りリンクでは送信機は基地局であり受信機はユーザ装置である。上りリンクでは送信機はユーザ装置であり受信機は基地局である。

ステップＳ２１，Ｓ２２では送信するパケットが用意される。MACサブレイヤからRLCサブレイヤに対して、送信すべきパケットが要求される(new data request)。この要求に応じてMACサブレイヤで送信パケットが用意される。図示の例ではこのパケット即ちパケットデータユニット(PDU)に「０」のシーケンス番号が付与される（SN=0）。

ステップＳ１１に示されるように、送信側で用意されたパケットは受信側に伝送される。この場合において、シーケンス番号（SN）で特定されるユーザデータを含むパケットデータユニットはデータチャネルで伝送され、ユーザ識別情報(UE−ID)、プロセス番号(Proc)、新規データインジケータ(NDI:New Data Indicator)その他の制御情報は制御チャネルで伝送され、セル内で絶対的な伝送タイミングを示すシステムフレーム番号（SFN）は報知チャネルで報知されているものが使用される。

報知チャネルと共に制御チャネル及びデータチャネルを受信した受信機は、受信したパケットに対して例えば巡回冗長検査法(CRC: Cyclic Redundancy Check)で誤り検出を実行する。誤り検出結果は、否定的であること（NACK）又は肯定的であること（ACK）を示す。前者は許容範囲を超えた誤りが検出されたことを示し、後者はその逆を示す。図示の例では、誤りが検出されている（CRC:NG）。

ステップＳ１２に示されるように、誤り検出結果は送信側に報告される。送信側は否定的な誤り検出結果に応じて、否定応答に関連するパケットを特定し、それを再送する。送信側から送信されるパケットは、無線送信後もバッファ（再送バッファ）に格納され、肯定的な誤り検出結果(ACK)が得られると、破棄される。従って否定的な誤り検出結果が報告されると、それに応じて以前に送信したパケットが特定され、それが再送される。

図示の例では、ステップＳ１２で否定応答(NACK)が伝送されているので、送信側でもその旨が確認され、適切な再送がなされるべきである。しかしながら無線リンクの状況に起因して、送信側（TxMAC）で、肯定的な誤り検出結果が報告されたように誤認定されることもある。図示の例では、受信側は否定応答を返しているにもかかわらず、送信側は肯定応答が報告されたものとして処理が進められている。

その結果、ステップＳ２３及びＳ２４では後続の別のパケットが用意され、ステップＳ１３に示されるように、それが送信機から受信機に伝送される。図示の例では、SN=4のパケットが、Proc=0及びNDI=1の制御情報と共に、SFN=8のタイミングで無線伝送されている。

受信機は、プロセス番号（Proc）及び新規データインジケータ（NDI）等を参照し、過去に否定応答を返したにもかかわらず、再送パケットでない新規パケットが伝送されていることを確認する。その結果、否定応答が誤って肯定応答として処理が進んでいることを検出することができる。

ステップＳ１４に示されるように、このエラー検出結果に応じて、再送対象のパケットのシステムフレーム番号(SFN=3)を含むインジケータが作成され、送信側に報告される。再送対象が何であるかは、誤り検出結果が否定応答であったパケットであり、それはステップＳ１１の後に行われた誤り検出結果及びＳＦＮから判明する。このインジケータは、フォールスアックインジケータ(FAI: False Ack Indicator)と言及されてよい。

送信機は、報告されたインジケータに含まれているシステムフレーム番号(SFN=3)を抽出する。そのシステムフレーム番号(SFN=3)のタイミングで送信したパケットのシーケンス番号は０である。このことは送信側で記憶されている。このように報告されたシステムフレーム番号から、再送されるべきパケットのシーケンス番号が特定される。

ステップＳ２５に示されるように、特定されたシーケンス番号（SN=0）は送信パケットを管理しているTxRLCサブレイヤに報告され、以後そのパケットが受信側に再送される。図示の簡明化のため、ステップＳ２６以降のステップは描かれていない。

このようにして誤り検出結果(ACK/NACK)の誤認定が送信機側で起こったとしても、受信側は再送されるべきパケットを特定でき、適切な再送制御がなされる。このような手法については、例えば非特許文献１に記載されている。
R2-050907, "MAC functions: ARQ", Samsung.

無線リンクの状況に依存してACK/NACKの誤認定が送信側でなされてしまうことに加えて、受信側で制御チャネルが適切に受信できないこともあり得る。上述したように制御チャネルにはユーザ識別情報、プロセス番号、新規データインジケータ、データチャネルを復調するための伝送フォーマット情報等のような制御情報が含まれている。従って、受信側で制御チャネルの受信に失敗すると、その制御チャネルと共に伝送されたデータチャネルも復調できない。受信側は制御チャネル中のユーザ識別情報（UE-ID）を確認することによって、自装置の情報を判別するので、制御チャネルが適切に受信されていなければ、受信側では信号が伝送されたことさえ不明だからである。従って受信機は有意義な誤り検出結果を受信側から送信側に報告することができない。このような場合であっても、肯定的な誤り検出結果が得られなかったことが送信側で確認できたならば、適切な再送手順が実行される。

しかしながら受信側で制御チャネルの受信に失敗し、更に送信側で誤り検出結果の誤認定がなされることもある。実用上はこのような事態が生じる可能性は多いかもしれない。このような場合に後続の正常に受信されたパケットに付随する情報（SFN,Proc,NDI等）が確認できたとしても、受信側は、再送されるべき制御チャネルのシステムフレーム番号（SFN）を特定することは困難であり、従って再送されるべきパケットを突き止めることは困難である。このため、適切な再送制御を行うことが困難になってしまう。

本発明の課題は、受信側で制御チャネルの受信に失敗し、更に送信側で誤り検出結果の誤認定がなされた場合であっても、再送されるべきパケットを確実に突き止め、再送制御機能を強化することである。

一実施例による移動通信システムは、
送信機及び受信機を有する移動通信システムであって、
ユーザ識別情報、プロセス番号(Proc)、システムフレーム番号、新規パケット識別情報(NDI)、及びデータチャネルを復調するための伝送フォーマット情報を含む制御チャネルと、該データチャネルとを含む第１パケットを、前記送信機が前記受信機へ送信し、前記受信機が該制御チャネルの受信に失敗し、かつ該第１パケットについて肯定応答を受信できたと前記送信機が誤認定し、前記第１パケットに続く第２パケットを前記送信機が前記受信機に送信した場合に、
前記受信機は、エラーなしに受信できた前記第２パケットのProc及びNDIから、過去に制御チャネルを適切に受信できていないことを検出し、前記第２パケットが示すシステムフレーム番号を含むインジケータを送信機に通知し、
前記送信機は、パケットを送信する毎に該パケットのシーケンス番号、システムフレーム番号及びプロセス番号を対応付けて再送バッファに格納し、該再送バッファを用いて、前記インジケータが示すシステムフレーム番号に先行して前記受信機に送信された先行システムフレーム番号を特定し、該先行システムフレーム番号から、前記受信機で適切に受信できていない制御チャネルの伝送タイミングを特定し、再送を行う、移動通信システムである。

本発明によれば、受信側で制御チャネルの受信に失敗し、更に送信側で誤り検出結果の誤認定がなされた場合であっても、再送されるべきパケットを確実に突き止め、再送制御機能を強化することができる。

従来のACK/NACK誤認定に対処するための動作手順を示すフローチャートである。本発明の一実施例による動作手順を示すフローチャートである。本発明の一実施例で使用されるエンティティに対する機能ブロック図を示す。

符号の説明

１１受信部
１２ ACK/NAC判定部
１３エラー検出部
１４ FAI作成部
２１新規データ要求部
２２送信パケット作成部
２３送信部
２４ FAI分析部
３１送信バッファ管理部

図２は本発明の一実施例による動作手順を示すフローチャートである。図示の動作は上りリンクに使用されてもよいし、下りリンクに使用されてもよい。下りリンクでは送信機は基地局であり受信機はユーザ装置である。上りリンクでは送信機はユーザ装置であり受信機は基地局である。説明の便宜上、送信機が基地局であり、受信機がユーザ装置であるとする。ステップＳ２１，Ｓ２２では送信するパケットが用意される。MACサブレイヤからRLCサブレイヤに対して、送信すべきパケットが要求される。この要求に応じてMACサブレイヤで送信パケットが用意される。図示の例ではこのパケット即ちパケットデータユニット(PDU)に「０」のシーケンス番号が付与される（SN=0）。

ステップＳ１１に示されるように、送信側で用意されたパケットは受信側に伝送される。この場合において、シーケンス番号（SN）で特定されるユーザデータを含むパケットデータユニットはデータチャネルで伝送され、ユーザ識別情報(UE−ID)、プロセス番号(Proc)、新規データインジケータ(NDI)、データチャネルの復元に使用される伝送フォーマット情報その他の制御情報は制御チャネルで伝送され、セル内で絶対的な伝送タイミングを示すシステムフレーム番号（SFN）は報知チャネルで報知されているものが使用される。

報知チャネルと共に制御チャネル及びデータチャネルを受信した受信機は、受信したパケットに対して例えばCRC法で誤り検出を実行する。誤り検出結果は、否定的であること（NACK）又は肯定的であること（ACK）を示す。前者は許容範囲を超えた誤りが検出されたことを示し、後者はその逆を示す。図示の例では、誤りは検出されていない又は検出されたとしてもそれは許容範囲である（CRC:OK）。

ステップＳ１２に示されるように、誤り検出結果は送信側に報告される。送信側は肯定的な誤り検出結果（ACK）が得られたことに応じて、次に送信するパケットを特定し、それを送信する。図示の例では、シーケンス番号SN=4のパケットが送信される。

ステップＳ１３に示されるように、このパケットは、SN=4, Proc=0,NDI=1,SFN=8及びUE-IDのようなパラメータ又は値と共に受信側に無線送信される。パケットの具体的内容はデータチャネルで、プロセス番号、新規データインジケータ等の制御情報は制御チャネルで伝送され、システムフレーム番号は報知チャネルで伝送されているものが使用される。

この場合において、無線リンクの状況等に起因して、受信側で制御チャネルの受信が失敗したとする。受信側は制御チャネル中のユーザ識別情報（UE-ID）を確認することによって、自装置の情報を判別するので、制御チャネルが適切に受信されていなければ、受信側では信号が伝送されたことさえ不明である。このため誤り検出結果は報告されない。この様子はステップＳ１４として破線で表現されている。このような場合であっても、肯定的な誤り検出結果が得られなかったことが送信側で確認できたならば、適切な再送手順が実行される。

図示の例では、受信機が制御チャネルの受信に失敗し、且つ肯定応答(ACK)が報告されているように送信機が誤認定している。その結果、ステップＳ２５及びＳ２６では後続の別のパケットが用意され、ステップＳ１５に示されるように、それが送信機から受信機に伝送される。図示の例では、SN=８のパケットが、Proc=0及びNDI=２の制御情報と共に、SFN=１３のタイミングで無線伝送されている。

受信機は、プロセス番号（Proc）及び新規データインジケータ（NDI）等を参照し、番号抜け等を確認することで、過去に制御チャネルの受信に失敗していることに気付く。新規データインジケータ（NDI）は所定数個の数値をサイクリックに使用することで、パケットが再送パケットであるか新規パケットであるかを判別する。同じプロセス番号で新規データインジケータが同じ値なら再送パケットであることを示し、そうでなければ新規パケットであることを示す。具体的には、同じプロセス番号において前回受信した新規データインジケータの番号に比べて、新規データインジケータの値が二つ以上進んでいた場合、それはエラーとして検出される。しかしながら受信機で参照できるパラメータだけでは、SFN=8の制御チャネルのパケットが再送されるべきことを突き止めることはできない。

本実施例では、このようなエラー検出に続いて、エラー検出で参照した最新のシステムフレーム番号（SFN=13）を含むインジケータが作成される。言い換えれば、適切に受信できた最新の制御チャネルのSFNを含むインジケータが作成される。このインジケータは、ステップS16に示されるように、送信側に報告される。このインジケータも、フォールスアックインジケータ(FAI: False Ack Indicator)と言及されてよい。図１のステップＳ１４でもＦＡＩと呼ばれる信号が伝送されている。しかしながら本実施例で使用されているＦＡＩは、最新の制御チャネルのSFNを含むが、図１で説明されたＦＡＩは最新のSFNではなく、再送されるべきパケットのSFN（再送対象と共に伝送された制御チャネルに付随するSFNと言ってもよい）であり、FAIの意義が大きく異なっている点に特に留意を要する。

送信機は、報告されたインジケータに含まれているシステムフレーム番号(SFN=13)を抽出する。そのシステムフレーム番号(SFN=13)に先行するシステムフレーム番号の中で、目下のユーザ識別情報宛の同一のプロセス番号のシステムフレーム番号（便宜上、先行システムフレーム番号と呼ぶ）は８である。このことは送信側で記憶されている。

RLCサブレイヤでは再送バッファが管理され、送信済みのパケットは、それに付随する属性情報と共に、肯定応答が報告されるまで保持される。付随する属性情報には、例えばユーザ識別情報（UE-ID）、パケットのシーケンス番号（SN）、送信タイミングを指定するシステムフレーム番号（SFN）、プロセス番号を指定するプロセス番号（Proc）等が含まれてよい。図２に示される例では、この受信機宛のパケットに関し、次のような情報項目が再送バッファに格納されてよい：
SN=0：SFN=3,Proc=0
SN=4：SFN=8,Proc=0
SN=8：SFN=13,Proc=0
・・・
従って送信機は、報告されたシステムフレーム番号（SFN=13）から、再送されるべきパケットのシーケンス番号（SN=4）を特定することができる。

ステップＳ２７に示されるように、特定されたシーケンス番号（SN=4）は送信パケットを管理しているTxRLCサブレイヤに報告され、以後そのパケットが受信側に再送される。図示の簡明化のため、ステップＳ２８以降のステップは描かれていない。

なお、システムフレーム番号(SFN)は、無線パケットの伝送単位(例えば、1.0ms)のような最少の時間単位を表現してもよいし、それより大きな時間単位に対応してもよい。後者の場合、最少の時間単位で信号処理を行う場合、システムフレーム番号(SFN)より短い期間に対応する何らかの情報が必要になる。何らかの情報としては、例えば、サブフレーム番号が使用されてもよい。例えば、SFNが10ms単位であった場合、その中に1.0msのサブフレームは10個含まれる。この場合、サブフレーム番号０〜９を用いて、SFNより短い時間単位で処理を行うことができる。サブフレームは、送信時間間隔(TTI: Transmission Time Interval)と呼ばれてもよく、典型的には1.0msであるが、0.5msのような他の値が使用されてもよい。

図３は本発明の一実施例で使用されるエンティティに対する機能ブロック図を示す。図示のエンティティの機能部により、図２に示されるような動作が実現される。受信側のRxMACには受信部１１、ACK/NACK判定部１２、エラー検出部１３及びFAI作成部１４が備わっている。送信側のTxMACには、新規データ要求部２１、送信パケット作成部２２、送信部２３及びFAI分析部２４が備わっている。送信側のTxRLCには送信バッファ管理部３１が備わっている。

受信側のRxMACの受信部１１は無線信号を受信し、自装置宛の信号を抽出し、後段の処理要素に転送する。また、RxMACの受信部１１は受信した自装置宛ての制御チャネルに付随するプロセス番号（Proc）、新規データインジケータ（NDI）の値及びシステムフレーム番号（SFN）をエラー検出部１３に通知する。

ACK/NACK判定部１２は、受信した信号に対して誤り検出を行う。誤り検出は例えばCRC法で行われてもよい。誤り検出結果はエラー検出部１３に報告されるだけでなく、送信側にも報告される。

エラー検出部１３は、過去に制御チャネルの受信に失敗しているか否かを判定する。失敗していたことが判明すると、FAIを作成するようFAI作成部１４に指示がなされる。

FAI作成部１４は、最近受信したパケットのシステムフレーム番号（SFN）を含むインジケータを作成する。インジケータは無線送信される。

送信機のTxMACの新規データ要求部２１は、受信機から誤り検出結果（ACK/NACK）の報告を受ける。報告内容に応じて、次の送信タイミングで送信するデータを送信バッファ管理部３１に要求する。

送信パケット作成部２２は、次の送信タイミングで送信するデータを無線送信するための送信パケットを作成する。送信パケットは、制御チャネルやデータチャネルを構成する。

送信部２３は作成された送信パケットを送信する。

FAI分析部２４は、受信側で作成されたインジケータを受信し、インジケータに含まれるシステムフレーム番号（SFN）を抽出する。抽出されたSFNは送信バッファ管理部３１に与えられる。

送信側のTxRLCの送信バッファ管理部３１は、無線送信されるパケットデータをバッファに蓄積し、必要に応じてパケットデータを取り出し、送信パケット作成部２２に送る。バッファは初回送信用のパケットデータだけでなく、再送用のパケットデータも格納する。再送用のパケットデータはそれに付随する属性情報と共に格納される。

上述したように本発明は上りリンクに使用されてもよいし、下りリンクに使用されてもよい。下りリンクでは送信機は基地局であり受信機はユーザ装置である。この場合、システムフレーム番号(SFN)は報知情報として、プロセス番号(Proc)、新規データインジケータ(NDI)及びユーザID(UE-ID)は制御情報として伝送される。上りリンクでは送信機はユーザ装置であり受信機は基地局である。この場合、SFNは基地局の受信時点のSFNで特定される。Procは特定されたSFNから特定できる（一例として、SFNに対して所定のモジュロ演算を行うことで特定される。）。NDI及びUE-IDについては、基地局は上りリンクのスケジューリングの結果からそれらを特定することができる。スケジューリングでは、どのユーザがどの上りパケットをどのリソースで送信してよいかが決定され、基地局はその決定内容を記憶することで受信パケットのNDI,UE-ID等を特定できる。

以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

本国際出願は西暦２００６年６月２０日に出願した日本国特許出願第２００６−１７０７０２号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims

送信機及び受信機を有する移動通信システムであって、
ユーザ識別情報、プロセス番号、システムフレーム番号、新規パケット識別情報、及びデータチャネルを復調するための伝送フォーマット情報を含む制御チャネルと、該データチャネルとを含む第１パケットを、前記送信機が前記受信機へ送信し、前記受信機が該制御チャネルの受信に失敗し、かつ該第１パケットについて肯定応答を受信できたと前記送信機が誤認定し、前記第１パケットに続く第２パケットを前記送信機が前記受信機に送信した場合に、
前記受信機は、エラーなしに受信できた前記第２パケットのプロセス番号及び新規パケット識別情報から、過去に制御チャネルを適切に受信できていないことを検出し、前記第２パケットが示すシステムフレーム番号を含むインジケータを送信機に通知し、
前記送信機は、パケットを送信する毎に該パケットのシーケンス番号、システムフレーム番号及びプロセス番号を対応付けて再送バッファに格納し、該再送バッファを用いて、前記インジケータが示すシステムフレーム番号に先行して前記受信機に送信された先行システムフレーム番号を特定し、該先行システムフレーム番号から、前記受信機で適切に受信できていない制御チャネルの伝送タイミングを特定し、再送を行う、移動通信システム。
送信機及び受信機を有する移動通信システムで使用される無線通信方法あって、
ユーザ識別情報、プロセス番号、システムフレーム番号、新規パケット識別情報、及びデータチャネルを復調するための伝送フォーマット情報を含む制御チャネルと、該データチャネルとを含む第１パケットを、前記送信機が前記受信機へ送信し、前記受信機が該制御チャネルの受信に失敗し、かつ該第１パケットについて肯定応答を受信できたと前記送信機が誤認定し、前記第１パケットに続く第２パケットを前記送信機が前記受信機に送信した場合に、
前記受信機が、エラーなしに受信できた前記第２パケットのプロセス番号及び新規パケット識別情報から、過去に制御チャネルを適切に受信できていないことを検出し、前記第２パケットが示すシステムフレーム番号を含むインジケータを送信機に通知し、
前記送信機が、パケットを送信する毎に該パケットのシーケンス番号、システムフレーム番号及びプロセス番号を対応付けて再送バッファに格納し、該再送バッファを用いて、前記インジケータが示すシステムフレーム番号に先行して前記受信機に送信された先行システムフレーム番号を特定し、該先行システムフレーム番号から、前記受信機で適切に受信できていない制御チャネルの伝送タイミングを特定し、再送を行う、無線通信方法。