JP5215413B2 - 再送プロトコルのためのステータス報告 - Google Patents

Description

本発明は概して無線通信システムにおける無線リンク制御(RLC)のための再送プロトコルに関し、特には、RLC再送プロトコルのためのステータス報告に関する。

第３世代パートナシッププロジェクト(3GPP)は、進歩した無線通信システムの仕様を作成するために「ロングタームレボリューション」又はLTEとして知られるプロジェクトを立ち上げている。LTE規格は、無線リンク制御(RLC)プロトコルに再送の仕組みを実装することを求めている。規定された再送プロトコルは、”RLC確認モード”で用いられる選択的繰り返しプロトコルである。欠落プロトコルデータユニット(PDU)が検出された場合、１つ以上の欠落PDUのNACKを含んだステータス報告が受信端末から送信端末へ送信される。ステータス報告に応答して、送信端末は欠落PDUを再送するか、必要に応じて他の動作を行うことができる。LTEにおいて、ステータス報告はさらにポーリング要求に応答して送信されてもよい。送信端末は受信端末にRLCステータス情報をポーリングしてもよい。ポーリングに応答して、受信端末は現在のRLCステータスを示すステータス報告を送信する。現在、ステータスPDUを再送するための仕組みは存在しない。

本発明は概して移動通信ネットワークにおける無線リンク制御(RLC)レイヤのための再送プロトコルに関する。本発明はロングタームレボリューション(LTE)規格に基づく通信システムにおいて有用であるが、他の規格に基づく通信システムにおいて実施することもできる。LTEシステムにおいてPLCステータスPDUは、欠落データPDUが検出された際に、RLCステータスを知らせるために受信端末から送信端末へ送信される。ステータス報告はさらに、送信端末からのポーリング信号に応答して送信されてもよい。RLCステータスPDUはMACレイヤへ受け渡され、１つ以上のメディアアクセス制御(MAC)PDUで送信される。MACプロトコルはハイブリッドARQ(HARQ)の仕組みを含んでいる。RLCステータスPDUを搬送するMAC PDUが送信端末で正しく受信できない場合、MACプロトコルは本明細書で「ローカルNACK」と呼ぶ失敗通知をRLCプロトコルに供給する。ローカルNACKはRLCプロトコルレイヤに、以前送信されたステータス報告が送信端末におけるピアRLCレイヤに正しく配信されなかったことを知らせる。従って、MACプロトコルレイヤからのローカルNACKに応答して、RLCプロトコルレイヤは更新されたRLCステータスPDUを送信することができる。

より一般的には、本発明は再送プロトコルに関するステータス報告の再送のための仕組みを提供する。ステータス報告は上位レイヤプロトコルに従って生成され、リモート端末へ送信される。ステータス報告は下位レイヤプロトコルの１つ以上のPDUで送信される。この下位レイヤPDUの１つの送信が失敗した場合、下位レイヤプロトコルは失敗通知を上位レイヤプロトコルに提供する。失敗通知に応答して、上位レイヤプロトコルは更新されたステータス報告を生成並びに送信する。例示的な実施形態の１つにおいて、上位レイヤプロトコルは無線リンク制御プロトコルを含み、下位レイヤプロトコルはメディアアクセス制御プロトコルを含む。

送信端末及び受信端末を含んだ、簡略化された通信システムを示す図である。 送信端末と受信端末との間の通信のための例示的なプロトコルスタックを示す図である。 通信端末によって実施される無線リンクプロトコルのための例示的なステータス報告方法を示す図である。 例示的な通信端末を示す図である。 図３に示したステータス報告方法を実施するための通信端末のための例示的なプロセッサを示す図である。

以下、本発明を、第３世代パートナシッププロジェクト(3GPP)で作成中のロングタームレボリューション(LTE)規格に基づく例示的な移動通信システム１０に関して、図面を参照しながら説明する。しかし、本技術分野に属する当業者は、本発明が既知及び今後開発される他の規格に基づく移動通信システム１０においても使用可能であることを理解するであろう。従って、以下の説明は限定的なものではなく例示的なものと見るべきである。

図１に示す通信システム１０は、送信端末２０及び受信端末３０を有している。送信端末２０は通信チャネル４０上でデータを受信端末３０に送信する。送信端末２０は、LTEネットワークにおける基地局（発展型ノードＢ(eNodeB)とも呼ばれる）を有してもよく、受信端末３０はユーザ端末（例えばセルラ電話機、PDA、ラップトップコンピュータ、等）を有してもよい。あるいは、送信端末２０はユーザ端末を有してよく、受信端末３０は基地局を有してよい。送信端末２０及び受信端末３０の各々が、双方向通信のための送受信器を備える通信端末１００（図４）を有してもよいこともまた理解されよう。従って、本明細書において「送信」及び「受信」という用語は、２つの通信端末間の通信方向を示すために用いられる。

図２は、送信端末２０と受信端末３０との間の通信のためのLTEプロトコルアーキテクチャ２００の概要を提供する。LTEプロトコルスタック２００は、階層化プロトコルスタックである。プロトコルスタック２００の各レイヤは、通信チャネル４０上で通信するために必要なプロトコル又は機能の一群を表している。TLEにおけるプロトコルスタック２００は、物理(PHY)レイヤ２４０、メディアアクセス制御(MAC)レイヤ２３０、無線リンク制御(RLC)レイヤ２２０、及びパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)レイヤ２１０を含んでいる。プロトコルスタック２００は通常、その目的のためにプログラミングされたプロセッサによって実現される。

送信すべきIPパケット形式のユーザプレーンデータは、PDCPレイヤ２１０に入る。エアインタフェース上で送信されるビット数を削減するため、PDCPレイヤ２１０においてIPヘッダが圧縮されてもよい。PDCPレイヤ２１０はまた、セキュリティ目的でIPパケットの暗号化並びに暗号復号を実行する。RLCレイヤ２２０は圧縮されたIPパケットを、ほぼ誤りなしに、順番通りに受信端末３０のPDCPレイヤ２１０へ配信することを保証する。これは所定のタイプの通信において必要である。送信端末２０においてRLCレイヤ２２０は、RLCプロトコルデータユニット(PDU)を生成するために、PDCPレイヤ２１０から無線ベアラ上で受信した圧縮IPパケットを分割及び／又は連結する。受信端末３０において、受信されたRLC PDUは圧縮IPパケットに再組立され、PDCPレイヤ２１０に配信される。RLCレイヤ２２０は、欠落もしくは誤って受信されたRLC PDUの再送を処理するために、以下でより詳細に説明する再送プロトコルを実行する。MACレイヤ２３０は、論理チャネルの形式でRLCレイヤ２２０にサービスを提供する。MACレイヤ２３０は、RLCレイヤ２２０から様々な論理チャネル上で受信したRLC PDUを、対応するトランスポートチャネルにマッピングする。MACレイヤ２３０はまた、アップリンク及びダウンリンクスケジュール作成を受け持つ。MAC PDUはMACレイヤ２３０によってPHYレイヤ２４０に与えられる。PHYレイヤ２４０は、１つ以上のPHYレイヤPDUの送信に先立つ、符号化／復号、変調／復調、インタリーブ、及び拡散を受け持つ。

LTE規格を実施する通信システム１０において、再送プロトコルはMACレイヤ２３０とRLCレイヤ２２０の両方に実装される。誤り率をおよそ１％まで削減するため、ハイブリッドARQ(HARQ)プロトコルがMACレイヤに実装される。残留誤差を訂正するとともに誤り率を約１０-6のオーダまで削減するため、２つめの再送プロトコルはRLCレイヤ２２０に実装される。従来、MACレイヤ２３０で実施されるHARQプロトコルと、RLCレイヤ２２０で実施される再送プロトコルとは互いに独立していた。

LTEにおいて、RLC再送プロトコルは確認モード(AM)で送信されたRLCデータPDUに対して実施される。各RLCデータPDUは、データPDUの順序番号を格納する順序番号フィールドを含む。順序番号は受信端末３０におけるRLCレイヤ２２０により、欠落PDUを検出したり、PDCPレイヤ２１０へ配信する前にデータPDUを並び替えたりするのに用いられる。受信端末３０において、受信したRLCデータPDUの順序番号に隔たりが検出された場合、受信端末３０におけるRLCレイヤ２２０はステータス報告を生成して送信端末２０へ送信する。通常、ステータス報告はRLCステータスPDUに格納される。

RLCステータスPDUは、受信端末３０によって受信されてもなければ、欠落したと検出もされていないPLCステータスPDUのうち最も小さい順序を示す確認順序番号(ACK_SN)フィールドを含んでいる。RLCステータスPDUはまた、欠落が受信端末３０によって検出されたRLCデータPDUを特定する否定確認順序番号(NACK_SN)フィールドを含んでいる。従って、RLCステータスPDUを受信すると、送信端末２０は、１つ以上のNACK_SNフィールドで特定されたRLCデータPDUを除く、ACK_SNに対応するPDUまで（それ自身は含まない）の全てのRLCデータPDUが受信されたものと判断する。

RLCステータスPDUはさらに、ポーリング要求に応答して送信されてもよい。LTEにおいて、送信端末２０におけるRLCレイヤ２２０は、データPDUにポーリング要求を挿入することによって受信端末３０にRLCステータスPDUを要求することができる。RLCデータPDUは、１ビットのポーリング表示を格納するポーリングフィールドを含むことができる。通常、ポーリング表示は、受信端末３０にステータス報告を要求する際には”１”にセットされる。ポーリングビットＰが”１”にセットされたRLCデータPDUに応答して、受信端末３０におけるRLCレイヤ２２０はRLCステータスPDUを生成することができる。

従前、RLCステータスPDUは非確認モードで送信される。そのため、受信端末３０はRLCステータスPDUが送信端末２０で正しく受信されたかどうかを確認する術を持たない。つまり、RLC再送プロトコルにおいて、RLCステータスPDUの再送のための仕組みが存在しない。RLCステータスPDUが失われた場合、送信端末２０から受信端末３０への欠落したRLCデータPDUの送信は、新たなRLCステータスPDUが受信端末３０から送信されるまで遅れることになる。

本発明の例示的な実施形態によれば、MACレイヤ２３０で生成されるHARQ失敗通知を、RLCレイヤ２２０による、更新されたRLCステータスPDUの送信をトリガするのに利用することができる。MACレイヤ２３０は、RLC PDUによって搬送されるペイロードにかかわらずHARQ失敗通知を生成するであろう。これらの失敗通知は、RLCレイヤ２２０（図２）に提供されるローカルNACKを生成するために用いられてもよい。従って、受信端末３０におけるRLCレイヤ２２０が、RLCステータスPDUの送信後にMACレイヤ２３０からローカルNACKを受信すると、RLCレイヤ２２０は新たなRLCステータスPDUを生成し、送信することができる。元のRLCステータスPDUが送信されてからステータス情報が変化しているかもしれないので、古いRLCステータスPDUは破棄されてもよい。例えば、元のRLCステータスPDUが送信されてから、新たなPDUが受信されているかもしれない。

図３は、１つの例示的な実施形態によるRLC再送プロトコルのための例示的なステータス報告方法を示す図である。図３において、端末Ａ（受信端末３０）が、RLCデータPDUを端末Ｂ（送信端末２０）から受信中であるとする。図３において、端末Ａは、受信したRLCデータPDUの順序番号に基づいて欠落RLCデータPDUを検出し、欠落したデータPDUが検出された場合にはRLCステータスPDUを生成する（ステップａ）。端末ＡについてはPLCレイヤ２２０及びMACレイヤ２３０の両方を図示しているが、端末ＢについてはMACレイヤ２３０のみ図示している。RLCステータスPDUは端末ＡにおいてRLCレイヤ２２０からMACレイヤ２３０に渡される（ステップｂ）。端末ＡにおけるMACレイヤ２３０は、RLCステータスPDUから１つ以上のMAC PDUを生成し、RLCステータスPDUを格納したMAC PDUを端末Ｂに送信する（ステップｃ）。本技術分野に属する当業者は、MAC PDUの各々が１つのRLCステータスPDUを搬送しうることを理解するであろう。あるいは、MACレイヤ２３０はMAC PDUを生成するために、RLCステータスPDUを分割してもよいし、複数のRLCステータスPDUを連結してもよい。

図示の例においては、RLCステータスPDUの全て又は一部を搬送するMAC PDUを端末ＢにおけるMACレイヤ２３０が受信せず、MAC PDUの再送を要求するために端末ＡにおけるMACレイヤ２３０にNACKを送信する（ステップｄ）ものとする。端末ＡにおけるMACレイヤ２３０は、欠落したMAC PDUを所定回数再送するであろう（ステップｅ）。MAC PDUの最後の再送のNACKは、HARQの失敗を表す（ステップｆ）。HARQの失敗に応答して、端末ＡにおけるMACレイヤ２３０はローカルNACKを生成し、端末ＡにおけるRLCレイヤ２２０に送信する（ステップｇ）。RLCレイヤ２２０はこのローカルNACKを、端末ＢへのSTATUS PDUの送信が失敗したことの通知であると解釈する。

ローカルNACKに応答して、端末ＡにおけるRLCレイヤ２２０は古いRLCステータス報告を破棄し、最新の情報を用いて新たなRLCステータス報告を生成する（ステップｈ）。そして、不正確な情報を格納しているかもしれない古いRLCステータス報告を再送する代わりに、この新たなRLCステータス報告が送信される。１つ以上のMAC PDUに格納されたRLCステータス報告は、端末ＡにおけるRLCレイヤ２２０からMACレイヤ２３０に渡される（ステップｉ）。端末ＡにおけるMACレイヤ２３０は、RLCステータスPDUから１つ以上のMAC PDUを生成し、そのMAC PDUを端末Ｂに送信する（ステップｊ）。

LTEにおいて、送信端末２０は受信端末３０にRLCステータス情報をポーリングしてもよい。例えば、ポーリングは通常、送信端末２０が送信バッファ内の最後のRLCデータPDUを送信した後で受信端末３０に送信される。送信端末２０は、ポーリング要求を送信するとポーリングタイマを開始させる。受信端末３０はポーリング要求を受信すると、RLCステータスを示すRLCステータスPDUを直ちに送信端末２０に送信するとともに、ステータス禁止タイマを開始させる。これは、ステータス禁止タイマが満了するまで、２回目のステータス報告の送信を禁止するためである。そのため、状況によっては、欠落RLCデータPDUの検出に応答したRLCステータスPDUがステータス禁止タイマによって禁止されることがありうる。

例示的な一実施形態において、端末ＡにおけるRLCレイヤ２２０は、元のRLCステータスPDUをトリガしたイベントを識別してもよい。元のRLCステータスPDUがポーリング要求によってトリガされていた場合、端末Ｂにおけるポーリングタイマは新たなポーリング要求をトリガするためにタイムアウトするであろう。この場合、ポーリングタイマによって新たなポーリング要求がトリガされるので、ローカルNACKに基づく新たなステータス報告を送信する必要はない。欠落RLCデータPDUが元のRLCステータスPDUをトリガしていた場合、もう一方の端末はRLCステータスPDUに気付いておらず、ポーリングタイマも動作していないので、ローカルNACKに応じて新たなRLCステータスPDUを生成並びに送信する必要がある。元のRLCステータスPDUがポーリング要求によってトリガされた場合、ローカルNACKを受信するとステータス禁止タイマは停止させられてよい。ステータス禁止タイマの停止することで、ステータス禁止タイマの満了を待つことなく、欠落RLCデータPDUの検出時に直ちに次のRLCステータスPDUが送信されるようにできる。

図４は、上述した再送プロトコルとステータス報告方法を実施する例示的な通信端末１００を示す図である。通信端末１００は、送信端末２０、受信端末３０またはその両方として機能してよい。通信端末１００はアンテナ１１２に接続された送受信機１１０と、プロセッサ１２０と、メモリ１３０とを有する。送受信機１１０は、通信端末１００がリモート端末との間で信号を送受信することを可能にする。通信端末１００は例えば、LTE規格、WCDMA規格、又は既知あるいは今後開発される他の通信規格に従って動作する標準的なセルラ送受信機を有してよい。プロセッサ１２０は、送受信機１１０によって送信及び受信される信号を処理し、通信端末１００の動作を制御する。図５に示すプロセッサ１２０は、それぞれPDCP、RLC、及びMACプロトコルを実行するためのPDCPモジュール１２２、RLCモジュール１２４、及びMACモジュール１２６を含んでいる。メモリ１３０は、動作に必要なプログラム及びデータを保存する。

Claims (12)

1. 受信端末(30)から送信端末(20)へステータス報告を送信するための方法であって、
   前記受信端末(30)により、上位レイヤプロトコルに従ってステータス報告を生成するステップと、
   前記ステータス報告データユニットを、下位レイヤプロトコルの１つ以上のデータユニットで前記受信端末(30)から前記送信端末(20)へ送信するステップと、
   前記下位レイヤデータユニットの１つ以上の送信が失敗したことを示す失敗通知を前記上位レイヤプロトコルに提供するステップと、
   前記失敗通知に応答して、前記受信端末(30)において更新されたステータス報告を生成し、前記更新されたステータス報告を前記受信端末(30)から前記送信端末(20)に送信するステップと、を有することを特徴とする方法。
2. 元のステータス報告がポーリング要求に応答して送信された場合には、前記更新されたステータス報告が生成されないか送信されないことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記失敗通知に応答してステータス禁止タイマを停止させるステップをさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の方法。
4. 前記上位レイヤプロトコルは無線リンク制御プロトコルを含み、前記下位レイヤプロトコルはメディアアクセス制御プロトコルを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 基地局と通信中のユーザ端末によって実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. ユーザ端末と通信中の基地局によって実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
7. 通信端末(100)であって、
   送受信機(110)と、
   プロセッサ(120)とを有し、
   前記プロセッサ(120)が、
   上位レイヤプロトコルに従ってステータス報告データユニットを生成し、
   前記ステータス報告データユニットを、下位レイヤプロトコルに従ってフォーマットされた１つ以上のデータユニットで受信端末(30)から送信端末(20)へ送信し、
   前記下位レイヤデータユニット１つ以上の送信が失敗したことを示す失敗通知を前記上位レイヤプロトコルに提供し、
   前記失敗通知に応答して、更新されたステータス報告を生成し、前記更新されたステータス報告を前記受信端末(30)から前記送信端末(20)に送信する、ように構成されることを特徴とする通信端末(100)。
8. 前記元のステータス報告がポーリング要求に応答して送信された場合、前記プロセッサが、前記更新されたステータス報告を生成しないか送信しないことを特徴とする請求項７記載の通信端末(100)。
9. 前記プロセッサが、前記通知に応答して禁止ステータスタイマを停止するように構成されることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の通信端末(100)。
10. 前記上位レイヤプロトコルは無線リンク制御プロトコルを含み、前記下位レイヤプロトコルはメディアアクセス制御プロトコルを含むことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の通信端末(100)。
11. ユーザ端末を有することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の通信端末(100)。
12. 基地局を有することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の通信端末(100)。

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