JP5260714B2 - 移動通信システムにおけるアップリンク制御シグナリングのオーバヘッド削減 - Google Patents

移動通信システムにおけるアップリンク制御シグナリングのオーバヘッド削減 Download PDF

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Description

本発明は、移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法及び移動端末に関係する。さらに、本発明はアップリンクのリソースを移動端末に割り当てるネットワーク・エンティティに関係する。
信頼性が低いチャネル上でパケットを送信するシステムにおけるエラー検出及び訂正のための一般的な技術は、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）と呼ばれる。ハイブリッドＡＲＱは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）とＡＲＱを組み合わせたものである。
ＦＥＣ符号化されたパケットが送信され、受信機がこのパケットを正しく復号できない場合、受信機は当該パケットの再送信を要求する。エラーは通常、循環冗長検査ビット（ＣＲＣ）によってチェックされる。一般に、本文書全体を通じて、追加の情報の送信は「（パケットの）再送信」と呼ばれる。ただし、この再送信は、同じ符号化情報の送信を必ずしも意味するのではなく、パケットに属する何らかの情報（例えば、追加の冗長情報）の送信を意味することもあり得る。
送信を構成する情報（一般に、符号ビット／シンボル）により、及び受信機がこの情報をどのように処理するかにより、以下のハイブリッドＡＲＱスキームが定義される。
タイプＩ： 受信機がパケットを正しく復号できない場合、符号化パケットの情報は廃棄されて、再送信が要求される。これは、すべての送信が別々に復号されることを意味する。一般に、再送信は初期送信と同一の情報（符号ビット／シンボル）を含む。
タイプＩＩ： 受信機がパケットを正しく復号できない場合、再送信が要求されるが、ここでは受信機は（受信エラーとなった）符号化パケットの情報をソフト情報（ソフト・ビット／シンボル）として記憶する。これは、受信機上にソフト・バッファが必要であることを意味する。再送信は、前の送信と同じパケットによる情報（符号ビット／シンボル）と同一の情報、部分的に同一の情報、または同一ではない情報から構成され得る。再送信を受信時、受信機はソフト・バッファから取り出した記憶した情報と今回受信した情報とを合成し、合成した情報に基づいてパケットの復号を試みる。受信機は各送信を個別に復号を試みることも可能であるが、各送信を合成した場合のほうが一般に性能は高まる。各送信の合成は、複数の受信符号ビット／シンボルは尤度合成され、単独に受信した符号ビット／シンボルは符号合成される、いわゆるソフト合成を意味する。ソフト合成のための一般的な方法は、受信変調シンボルの最大比合成（ＭＲＣ）と対数尤度比（ＬＬＲ）合成があり、ＬＬＲ合成は符号ビットにのみ機能する。
パケットを正しく受信する確率は再送信を受信するたびに増加することから、タイプ ＩＩの方式はタイプＩの方式よりも洗練されている。この増加は、受信機上にハイブリッドＡＲＱソフト・バッファが必要であるという犠牲を払って生まれる。このスキームは、再送信すべき情報の量を制御することにより、動的リンク適応を行なうために利用され得る。例えば、受信機が復号が「ほとんど」成功したことを検出する場合、受信機は次の送信には情報の小さな一部分だけを、すなわち、前回の送信よりも数の少ない符号ビット／シンボルを送信するように要求することができる。この場合、この再送信を単独のものとしてみなしてしまうことによって、理論的にはパケットを復号できないことが起こり得る（自己復号不可能な再送信）。
タイプＩＩＩ： これは、各送信は自己復号可能でなければならないという制約を付けた、タイプＩＩのサブセットである。
特にパケット・データ・サービスに対して遅延を減少させ、アップリンク容量とアップリンク・カバレッジを増加させることにより、アップリンク・データ送信を改良する目的で、いわゆるＦＤＤ拡張アップリンク個別チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）―高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）とも呼ばれる―という新機能が、３ＧＰＰリリース６（第三世代パートナーシップ・プロジェクト、http://www.3gpp.orgで得られる）で導入された。
ＩＰベースのアプリケーションの急激な増加に伴い、高速無線データ・パケット通信システムの設計が必要とされている。Ｅ−ＤＣＨは、個別アップリンク（ＵＬ）トランスポート・チャネルの性能の向上をめざしている。Ｅ−ＤＣＨの要件を満たすために、例えば、非特許文献１に記載さているような、いくつかの新しい技術が導入された。すなわち、
・ ノードＢ制御によるスケジューリング
・ 高速なＨＡＲＱプロトコル
・ 送信時間間隔（ＴＴＩ）の短縮化
ノードＢ制御によるスケジューリングは、セル内のユーザ間の迅速なリソース割当てを可能にし、その結果、アップリンク干渉のよりよい制御をもたらす。これは、ひいてはアップリンク・カバレッジとセル・スループットを向上させる。ＨＡＲＱプロトコルの導入は、受信エラーとなったデータ・パケットの迅速な再送信を可能にし、より上位の層での再送信による遅延を減少させる。送信時間間隔（ＴＴＩ）の短縮化の導入は、全体の遅延のさらに大幅な減少を可能にするので、エンド・ユーザが実感するサービスの品質を高める。このことは、非特許文献２に記載されている。
ノードＢ制御によるスケジューリングは、アプリケーションにおいてより高いセル・スループットを提供し、カバレッジを増加するためにアップリンク・リソースのより効率的な使用を可能にすると見込まれる、Ｅ−ＤＣＨ 向けの技術的機能の一つである。「ノードＢ制御によるスケジューリング」という表現は、ノードＢが、ＲＮＣにより設定された制限内で、Ｅ−ＤＣＨ上でのアップリンク送信にユーザ装置（ＵＥ）が使用できるアップリンク・リソースであるＥ−ＤＰＤＣＨ／ＤＰＣＣＨ電力比率を制御する可能性を意味する。ノードＢ制御によるスケジューリングは、アップリンク及びダウンリンク制御シグナリング並びにこのシグナリングに対してＵＥがどのように挙動するかについての一組の規則のセットに基づく。
ダウンリンクにおいて、いわゆるスケジューリング・グラントというリソース指示が、ＵＥが使用できる最大量のアップリンク・リソースをＵＥに指示するために必要である。スケジューリング・グラントを発行する際、ノードＢは、サービング無線ネットワーク・コントローラ（ＳＲＮＣ）によって提供された及びスケジューリング要求においてＵＥから提供されたサービスの品質（ＱｏＳ）に関係した情報を使用できる。
スケジューリング・グラントは、アップリンク送信にユーザが使用できる最大のリソースを指示するためにダウンリンクでシグナリングされる。グラントは、Ｅ−ＤＣＨ上の送信に適するトランスポート・フォーマットの選択（Ｅ−ＴＦＣの選択）に影響力をもつが、従来のＤＣＨチャネル向けのＴＦＣの選択には影響を及ぼさない。
ノードＢ制御によるスケジューリングに使用されるスケジューリング・グラントには、絶対的グラントと相対的グラントの二つのタイプがある。
絶対的グラントは、アップリンク送信にＵＥが使用できる最大量のＵＬリソースの絶対的な限度を与える。絶対的グラントは、割当てＵＬリソースを迅速に変更するために使用される。相対的グラントは、ＴＴＩごとに送信される。相対的グラントは、絶対的グラントによって指示された割当てアップリンク・リソースを微調整によって適応するために使用される。相対的グラントは、前に許容された最大ＵＬリソースを一段階増加または減少させるようにＵＥに指示する。
絶対的グラントは、Ｅ−ＤＣＨサービング・セルからのみシグナリングされる。相対的グラントは、サービング・セルからも非サービング・セルからもシグナリングできる。Ｅ−ＤＣＨサービング・セルとは、このサービング・セルにより制御される各ＵＥにＵＬリソースを能動的に割り当てるエンティティを意味する。一方、非サービング・セルは、サービング・セルによって設定された割当てアップリンク・リソースを制限することだけしかできない。各ＵＥは、一つだけサービング・セルをもつ。
絶対的グラントは、グラント（付与）の対象のＵＥ（または複数ＵＥからなるグループ）の識別（Ｅ−ＲＮＴＩ）、ＵＥが使用を許された最大電力比率、及び絶対的グラントが一つだけのＨＡＲＱプロセスで有効であるか、 すべてのＨＡＲＱプロセスで有効であるかを示すフラグを含む。すでに言及したように、絶対的グラントは単一のＵＥに対してまたは複数ＵＥからなるグループ（のすべてのＵＥ）に対して有効であり得るが、単一のＵＥに対して有効な絶対的グラントは以下では個別グラントと呼び、グループ（のすべてのＵＥ）に対して有効な絶対的グラントは以下では共通グラントと呼ぶ。一次と二次の二つの識別（Ｅ−ＲＮＴＩ）までを一時にあるＵＥに割り当てることができる。
相対的グラントは、すでに前に言及したように、サービング・セルからも非サービング・セルから送信できる。
サービング・セルからシグナリングされた相対的グラントは、"UP"、"HOLD"及び"DOWN"の三つの値のうちの一つを示し得る。"UP"と"DOWN"は、これまで使用していた最大アップリンク・リソース（最大電力比率）の１段階の増加／減少を指示する。非サービング・セルからの相対的グラントは、“HOLD”または“DOWN”コマンドのどちらかをＵＥにシグナリングできる。前に言及したように、非サービング・セルからの相対的グラントは、サービング・セルによって設定されたＵＥの許容されたＵＬリソースを制限することはできる（過負荷インジケータ）が、増加することはできない。
Ｅ−ＤＣＨ上にマッピングされたサービスのＱｏＳ要件も考慮した、効率的なスケジューリングをノードＢが行なえるようにするために、ＵＥはレート要求シグナリングによってノードＢに情報を提供する。
アップリンクでのレート要求シグナリングには、Ｅ−ＤＰＣＣＨ上のレート要求に関係したフラグである、いわゆる「ハッピー・ビット」とＥ−ＤＣＨ上の帯域内で送信されるスケジューリング情報（ＳＩ）の二つの種類がある。
システムの観点から見れば、例えば、相対的グラントの使用によってリソース割当てに若干の調整を加えるには、１ビットのレート要求がサービング・セルによって使用されると見込まれる。絶対的グラントの送信に反映されるより長期のスケジューリング決定をするには、むしろ、スケジューリング情報が使用されると見込まれる。二つのレート要求シグナリング方法についての詳細を以下に述べる。
前に言及したように、効率的なスケジューリングを可能にするために、スケジューリング情報はノードＢにＵＥの状態に関する情報を提供する。ＳＩは、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵのヘッダーに含まれる。この情報は、ＵＥの状態の追跡を可能にするために、ノードＢへ定期的に送信される。スケジューリング情報は下記の情報フィールドを有する。
・ スケジューリング情報中の最も優先度の高いデータの論理チャネルＩＤ
・ ＵＥのバッファ占有量（バイト単位）
バッファ中の最も優先度の高い論理チャネルのデータに使用されたバッファ状態と全体のバッファ状態に関する情報を与える
・ 電力状態の情報
電力状態は、最大ＵＥ送信電力と対応するＤＰＣＣＨ符号の電力の比率を示す。
最も優先度の高いデータがそこから発生する論理チャネルをその論理チャネルＩＤにより指定することは、この特定の論理チャネルのＱｏＳ要件、例えば、対応するＭＡＣ−ｄフローの電力補正値、論理チャネル優先度またはＧＢＲ属性をノードＢが決定できるようにする。これはさらに、ＵＥのバッファ中のデータを送信するために必要グラントをノードＢが決定できるようにし、しかもより緻密なグラント割当てを可能にする。最も優先度の高いデータのバッファ状態に加えて、全体のバッファ状態に関する情報を得ることはノードＢにとって有益である。これは、より長期のリソース割当ての決定に役立つ。
サービング・ノードＢがアップリンク・リソースを効果的に割り当てることができるためには、ノードＢは各ＵＥがサポートできる電力の上限値を知る必要がある。この情報は、ＵＥがＤＰＣＣＨに使用される電力の上にどれだけの量の電力を残しているか示す、「電力ヘッドルーム」測定の形で伝達可能である。電力状態リポートは、ＴＴＩを2msと10ms間で切り換えるＴＴＩの再設定のトリガにも使用可能である。すでに前に言及したように、ノードＢがサービング・グラントを送信できるように、スケジューリング情報がＵＥから送信される。利用可能なサービング・グラントを得ていないＵＥが論理チャネル上で送信すべきデータをスケジューリングした場合、ＵＥはサービング・グラントを要求するためにスケジューリング情報をノードＢへ送信するものとする。ＵＥがすでにサービング・グラントを得ている場合、そのデータ／電力の状態の最新の情報をノードＢが得ているようにするために、ケジューリング情報をノードＢへ定期的に送信するものとする。これは、ノードＢが適宜にサービング・グラントを更新することを可能にする。
すでに先に説明したように、ハッピー・ビットは、Ｅ−ＤＰＣＣＨ上で送信される１ビットのレート要求に関係したフラグである。「ハッピー・ビット」は、現在のサービング・グラント（ＳＧ）にＵＥが満足であるか、不満であるかを示す。
下記の判定基準のすべてが該当する場合、ＵＥは「不満である」であることを知らせるものとする。
・ ＵＥは現在のサービング・グラントによって許容された量に達するスケジュールされたデータを送信している。
・ ＵＥはより高いデータ・レート（Ｅ−ＴＦＣ）で送信するために使用可能な電力を有している。
・ 全体のバッファ状態は、現在のグラントによるＸのＴＴＩ数（Ｘは変更可能）よりも多いＴＴＩ数を必要とする。
これらに該当しない場合には、ＵＥは「満足である」ことを知らせるものとする。
拡張アップリンクでのデータ送信は、スケジュール化送信と非スケジュール化送信の二つの種類がある。スケジュール化送信の場合、ＵＥはＥ−ＤＣＨ上でデータを送信する前に有効なスケジューリング・グラントを必要とする。通常の手順は、ＵＥがスケジューリング情報またはハッピー・ビットのどちらかを用いてレート要求をサービング・ノードＢへ送信し、レート要求の受信時に、サービング・ノードＢは、スケジューリング・グラント、すなわち絶対的グラントと相対的グラントを用いて、アップリンク・リソースをＵＥに割り当てることを含む。非スケジュール化データ送信の場合は、ノードＢからスケジューリング・コマンドを受信せずに、ＵＥは設定されたビット数までＥ−ＤＣＨデータをいつでも送信することが許される。したがって、シグナリング・オーバヘッドとスケジューリングの遅れは最小になる。非スケジュール化送信のためのリソースは、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵ中に含めることができ最大ビット数としてＳＲＮＣによって与えられ、非スケジュール化グラントと呼ばれる。非スケジュール化グラントは、ＭＡＣ−ｄフロー毎に定義される。ある非スケジュール化ＭＡＣ−ｄフローにマッピングされた論理チャネルは、そのＭＡＣ−ｄフローに設定された非スケジュール化グラントに達するまでは送信可能である。ノードＢは、ノードＢアプリケーション・パート（ＮＢＡＰ）シグナリングを介して、非スケジュール化グラントを通知され、無線リソース制御（ＲＲＣ）シグナリングを介してＵＥを通知される。非スケジュール化及びスケジュール化データ・フローの処理を定義する一組の規則のセットがある。これについて、以下に詳細に説明する。
ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ）は、2msのＴＴＩの場合には限られた数のＨＡＲＱプロセスだけを使用するように非スケジュール化ＭＡＣ−ｄフローを制限できる。非スケジュール化グラントのために、ノードＢは、設定されたリソース、すなわち最大ビット数を常に予約しておかなければならない。2msのＴＴＩの場合に非常に重大になり得る、ノードＢが恒久的に予約しなければならないリソースの量を制限するために、ＵＴＲＡＮ（ＳＲＮＣ）は、ある数のＨＡＲＱプロセスを非スケジュール化ＭＡＣ−ｄフローに対して禁止するようにできる。非スケジュール化ＭＡＣ−ｄフローに対するＨＡＲＱプロセスの割当ては、ＲＲＣシグナリングを介して設定される。対応するシグナリングを下表１に示す（非特許文献３から）。
Figure 0005260714
さらに、ＵＴＲＡＮは、2msのＴＴＩの場合、非スケジュール化送信用にいくつかのＨＡＲＱプロセスを予約できる（すなわち、スケジュール化データはこれらのプロセスを使用して送信できず、禁止されるとみなされる）。
さらに、複数の非スケジュール化ＭＡＣ−ｄフローが、ＳＲＮＣによって並列に設定され得る。この場合には、複数の非スケジュール化送信が同じＴＴＩ内に多重化されたならば、ＵＥは、非スケジュール化グラントの合計値に達するまでを非スケジュール化送信を送信可能である。
スケジュール化グラントは、非スケジュール化送信に上乗せされると考えられる。
最後に、非スケジュール化ＭＡＣ−ｄフローにマッピングされた論理チャネルは、スケジューリング・グラントを使用してデータを送信できない。
先に定義した規則からわかるように、ＵＴＲＡＮ側からのリソース割当ては、スケジュール化グラントと非スケジュール化グラントに分配される。ＵＥ内でも、リソースの論理チャネルへの割当ては、スケジュール化グラントと非スケジュール化グラントに従って行なわれる。非スケジュール化グラントとスケジュール化グラントがなくなるまで、または最大送信電力に達するまで、論理チャネルは優先順位に従って使用される。
Ｅ−ＤＣＨトランスポート・チャネル（データ・ビット）を運ぶために使用される拡張個別物理データ・チャネル（Ｅ−ＤＰＤＣＨ）と並列に、拡張個別物理制御チャネル（Ｅ−ＤＰＣＣＨ）が常に同時に送信される。Ｅ−ＤＰＣＣＨは、Ｅ−ＤＣＨに関連した制御情報を送信するために使用される物理チャネルである。
Ｅ−ＤＰＣＣＨ上には次の情報フィールドがある。
・ 再送信シーケンス番号（ＲＳＮ）［２ビット］
・ 「ハッピー・ビット」［１ビット］
・ 拡張トランスポート・フォーマット組合せ識別子（Ｅ−ＴＦＣＩ）［７ビット］
ＲＳＮフィールドは、リダンダンシー・バージョンや新規データ・インジケータのようなＨＡＲＱに関係した情報を提供する。ハッピー・ビットは、すでに先に言及したとおり、１ビットのレート要求フラグである。Ｅ−ＴＦＣＩフィールドは、Ｅ−ＤＰＤＣＨ上の現在の送信に適用されるデータ・レート（符号化フォーマット）を示す。
ＷＣＤＭＡ無線アクセス技術に基づいた第三世代移動通信システム（３Ｇ）は、世界中で広範な規模で展開されつつある。この技術を拡張または進展させる最初の段階は、高い競争力をもつ無線アクセス技術を与える、高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）―高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）とも言う―の導入を伴っている。
しかし、ユーザ及び事業者の要望と期待は進展し続けることを知り、３Ｇの長期の競争力を確実にするために、３ＧＰＰは３Ｇ標準の次の主要な段階または進展を検討し始めた。３ＧＰＰは、最近、「進化ＵＴＲＡ及びＵＴＲＡＮ」という研究項目に着手した。この研究は、サービス提供を向上させ、ユーザと事業者のコストを減少させるために、性能の大きな飛躍を達成する手段を探ろうとするものである。インターネット・プロトコル（ＩＰ）の使用への集中が強まり、すべての将来のサービスはＩＰ上で実行されるようになると一般に仮定される。したがって、進展の焦点は、パケット交換（ＰＳ）分野の強化にある。
進展の主な目的は、すでに言及したとおり、サービス提供をさらに向上させ、ユーザと事業者のコストを減少させることである。より詳しくは、長期進展のための重要な性能と機能の目標は、次のとおりである。
・ ＨＳＤＰＡ及びＨＳＵＰＡと比較して大幅に高速化したデータ・レート。想定された目標最高データ・レートは、ダウンリンク上で100Mbps、アップリンク上で50Mbpsである。
・ カバレッジの向上、広域のカバレッジでの高いデータ・レート。
・ より上位層のプロトコル（例えば、ＴＣＰ）の性能を向上させるためのユーザ・プレーンにおけるレイテンシーの大幅な減少、並びに制御プレーンの手順（例えば、セッション設定）に関連した遅延を減少させること。
・ システム容量の拡大、現在の標準に比べて３倍の容量。
さらに、長期進展の別の重要な要件は、これらの技術へのスムーズな移行を可能にすることである。
長期進展によるアップリンク（ＵＬ）アクセス方式を以下に説明する。アップリンク送信については、カバレッジを最大限にするために電力効率のよいユーザ端末送信が不可欠である。動的帯域幅割当てを伴うＦＤＭＡと組み合わせた単一キャリア送信が、進化ＵＴＲＡアップリンク送信方式として選ばれた。単一キャリア送信という選択の主要な理由は、多キャリア信号（ＯＦＤＭＡ）に比べてピーク対平均電力比（ＰＡＲＲ）がより低いことであり、それに伴い電力増幅器の効率が向上し、カバレッジの向上が見込まれる（一定の端末ピーク電力でのより高いデータ・レート）。各時間間隔中に、ノードＢは各ユーザにユーザ・データ送信用の固有の時間／周波数リソースを割り当て、それによりセル内直交性を確保する。アップリンクでの直交するアクセスは、セル内干渉を排除することにより、スペクトル効率の増加を保証する。マルチパス伝搬による干渉は、送信された信号中のサイクリック・プレフィックス挿入の助けを受けて、基地局（ノードＢ）で対処される。
データ送信に使用される基本的な物理的リソースは、例えば、 符号化した情報がマッピングされる0.5 msのサブフレーム等の一つの時間間隔中のＢＷgrant相当サイズの周波数リソースからなる。送信時間間隔（ＴＴＩ）とも呼ばれるサブフレームは、ユーザデータ送信用の最小の時間間隔であることに留意すべきである。しかし、サブフレームの連結によって、もっと長い時間期間にわたる周波数リソースＢＷgrantをユーザに割り当てることが可能である。
周波数リソースは、図３及び図４に示すように、局所化したスペクトルまたは分散したスペクトルのどちらかの形態をとり得る。
図３から見てとれるように、局所化した単一キャリアは、利用可能なスペクトル全体の一部を占める連続したスペクトルをもつ送信信号によって特徴づけられる。送信信号のシンボル・レートが異なる（データ・レートが異なることに相当する）ということは、局所化単一キャリア信号の帯域幅が異なることを意味する。
他方、図４から見てとれるように、分散した単一キャリアは、システム帯域幅にわたり分散している非連続の（くし形の）スペクトルをもつ送信信号によって特徴づけられる。分散単一キャリア信号はステム帯域幅にわたり分散しているが、占有スペクトルの総量は、本質的に、局所化単一キャリアと同じであることに留意されたい。さらに、シンボル・レートをより高く／低くするには、「くしの歯」の数が増加／減少されるが、各「くしの歯」の「帯域幅」は同じままである。
一見すると、図４のスペクトルは、各くしの歯が「サブキャリア」に相当するマルチキャリア信号の印象を与える。しかし、分散単一キャリア信号の時間ドメインの信号生成から、生成される信号が対応する低いピーク対平均電力比を有するまさに単一キャリア信号であることが明らかになろう。分散単一キャリア信号と、例えば、ＯＦＤＭ等のマルチキャリア信号の大きな違いは、前者の場合、各「サブキャリア」または「くしの歯」が単一の変調シンボルを運ばないことである。その代わり、各「サブキャリア」または「くしの歯」は、すべての変調シンボルに関する情報を運ぶ。これは、異なるくしの歯間の依存性を生じさせ、低いＰＡＰＲ特性をもたらす。同じこの「くしの歯」間の依存性ゆえに、チャネルが全送信帯域幅にわたり周波数非選択的である場合を除き、等化が必要になる。これとは対照的に、ＯＦＤＭでは、チャネルがサブキャリア帯域幅にわたり周波数非選択的である限り、等化は必要とされない。
分散送信は、局所化送信よりも大きな周波数ダイバーシチ利得をもたらすことができる一方、局所化送信はチャネル依存スケジューリングをより容易に可能にする。多くの場合、スケジューリング決定は、高いデータ・レートを達成するために、単一のＵＥに全帯域幅を与える決定をし得ることに留意されたい。
アップリンクの方式は、スケジュール化（ノードＢ制御による）アクセスとコンテンション・ベースのアクセスの両方を可能にすることになる。スケジュール化アクセスの場合、ＵＥは、アップリンク送信用にある時間の間のある周波数リソース（すなわち、時間／周波数リソース）を動的に割り当てられる。
しかし、いくつかの時間／周波数リソースをコンテンション・ベースのアクセス用に割り当てることができる。これらの時間／周波数リソース内で、ＵＥは初期スケジューリングされずに送信可能である。
スケジュール化アクセスの場合、ノードＢスケジューラは、アップリンク・データ送信用に固有の時間／周波数リソースをユーザに割り当てる。より詳しくは、スケジューラは、送信を許されるＵＥ、使用できる物理チャネル・リソース（周波数）、リソースを使用可能な時間の長さ（サブフレーム数）、移動端末によって送信に使用されるべきトランスポート・フォーマット（変調符号化方式（ＭＣＳ）＋トランスポート・ブロック・サイズ）を決定する。
割当て情報は、ダウンリンク制御チャネル上で送信されるスケジューリング・グラントを介してＵＥへシグナリングされる。便宜上、このチャネルを以下ではＬＴＥ＿ＨＳ＿ＳＣＣＨと呼ぶ。スケジューリング・グラント・メッセージは、ＵＥが使用を許される周波数の部分、局所化または分散化スペクトルのどちらが使用されるか、グラントの有効期間、及び最大データ・レートに関する情報を少なくとも含む。最短の有効期間は、１サブフレームである。選択された方式に応じて、追加の情報もグラント・メッセージに含むことができる。
アップリンク・データ送信は、スケジューリング・グラントを通じてＵＥに割り当てられた時間／周波数リソースを使用することだけが許される。もしＵＥが有効なグラントを得ていない場合、アップリンク・データを送信することは許されない。各ＵＥが個別チャネルを常に割り当てられるＨＳＵＰＡとは異なり、データ送信のために複数のユーザによって共有される一つのアップリンク・データ・チャネル（ＵＬ ＳＣＨ）だけが存在する。さらに、ＬＴＥではアップリンク・データ・アクセス用の唯一の動作モードとして上述したスケジュール化アクセスだけがある、すなわち、スケジュール化送信と自律的送信の両方が可能なＨＳＵＰＡとは異なる。
リソースを要求するために、ＵＥはリソース要求メッセージをノードＢへ送信する。このリソース要求メッセージは、例えば、送信すべきデータの量の情報、ＵＥの電力状態及びサービスの品質（ＱｏＳ）に関係する情報を含み得る。スケジューリング情報と呼ぶことにするこの情報は、ノードＢが適切なリソース割当てを行なえるようにする。
リソース要求は、上記のスケジュール化アクセスと対比して、コンテンション・ベースのアクセスを使用して送信される。しかし、ＵＥが有効なグラントをすでに得ている場合、例えば、データ送信が進行中である場合、付与されたリソースを使用して、例えば、ＭＡＣヘッダーまたはＭＡＣ制御ＰＤＵの一部として、リソース要求更新を送信可能である。コンテンション・ベースのアクセスは、ノードＢが物理的リソースを一人のユーザに割り当てる、通常のスケジュール化アクセスの特別なケースとして見ることができる。コンテンション・ベースのアクセスの場合、物理的リソース（サブキャリア）が、アップリンク送信用に複数のＵＥに割り当てられる／共有される 。ランダム・アクセス・チャネルとも呼ばれる、コンテンション・ベースのチャネルの割当ては、セル内のすべてのＵＥが当該領域へのアクセスを得るように、例えば、ブロードキャスト・チャネル上でシグナリングされる。
図５は、コンテンション・ベースのアクセス用の割当ての一例を示す。ランダム・アクセス・チャネルの帯域幅は、同時にアクセスするユーザ数とチャネル上で送信されるメッセージのサイズに依存する。この図では、ランダム・アクセス・チャネルがＴＤＭ方式で割り当てられ、Ｘ個のサブフレーム中の一つが全周波数帯域にわたりコンテンション・ベースのアクセス用に予約される。しかし、周波数ダイバーシチからさらに利を得るために、分散したスペクトルの形態で全帯域幅の一部のみをランダム・アクセス用に割り当てることも可能である。
アクセスはスケジュールされないため、複数のＵＥがランダム・アクセス・チャネルに同時にアクセスし、衝突が発生する可能性がある。多様な送信を分離するために、ＵＥ個別スクランブル処理の利得を利用できる。コンテンション・ベースのアクセスは、ＵＥが有効なグラントを得ていない場合、または初期アクセス（アイドルから接続モードへ移行する）時に、リソースを要求するためにのみ使用されることになる。
チャネル依存スケジューリングもまた、ＬＴＥにおけるアップリンク・スケジューリング方式によってサポートされることになる。しかし、スケジュールされていないＵＥからのアップリンク送信はないので、同スケジューリングは単純明快ではない。
ノードＢは、チャネル依存スケジューリング・アルゴリズムを用いてリソースを割り当てる前に、各ユーザのアップリンク・チャネル状態を知っておく必要がある。それゆえ、チャネル依存スケジューリングをサポートするために、ＵＥはデータ送信前に受信機側で知られているパイロット・ビットを送信することが考えられた。ノードＢは、リソース割当てのためにパイロット・ビットの測定されたＣ／Ｉを考慮できる。
ノードＢ制御によるスケジュール化アクセスは、アップリンク及びダウンリンク制御シグナリング並びに制御シグナリングに対する指定されたＵＥの挙動に基づく。
ダウンリンクにおいて、当該ユーザに割り当てられた物理的リソース（時間／周波数リソース）を指示するリソース割当てメッセージがノードＢからＵＥへ送信される。すでに先に言及したように、スケジューリング・グラントとも言うこの割当てメッセージは、リソース割当て先のユーザの識別、予約された物理的リソース（時間／周波数リソース）の情報、最大データ・レートと変調符号化方式の情報を含み、さらにＨＡＲＱに関係した情報（リダンダンシー・バージョン）もおそらく含む。
アップリンクでは、アップリンク送信すべきデータがバッファにあるとき、ＵＥはノードＢへスケジューリング要求を送信する。スケジューリング要求メッセージは、ＵＥの状態、例えば、バッファ状態の情報、ＱｏＳに関係した情報、電力ヘッドルーム情報を含む。これは、ひいては、送信されるべきデータのＱｏＳ要件も考慮したリソースの適切な割当てをノードＢが行なえるようにする。
実際のアップリンク・データ送信と並列して、ＵＥは、リリース６（ＨＳＵＰＡ）におけるＥ−ＤＰＣＣＨシグナリングと同様の、現在のデータ送信に関する情報を提供する、データに関係した制御シグナリングを送る。この制御シグナリングは、ノードＢ側で送信データの復号に使用される、選択したトランスポート・フォーマット（ＴＦＣＩ）の情報、及びＨＡＲＱに関係した情報、例えば、リダンダンシー・バージョン、ＨＡＲＱプロセスＩＤ及びＮＤＩを含む。厳密な情報は、採用されたＨＡＲＱプロトコルに当然依存する。例えば、同期的ＨＡＲＱプロトコルでは、ＨＡＲＱプロセスＩＤを明確にシグナリングする必要はない。
アップリンクの厳密なスケジューリング手順、例えば、シグナリング・メッセージの順序や対応するスケジューリングに関係した制御メッセージの詳細なフォーマットは、まだ決定されていないことに留意すべきである。
アップリンク中の直交性を確保するために、すべてのＵＥからの送信は、ノードＢ側でサイクリック・プレフィックス内に時間アライメントされる。これは、ノードＢによってタイミング精度に基づいて受信信号を測定し、タイミング調整コマンドをＵＥへ送信することによって行なわれる。タイミング調整コマンドは、ダウンリンクＳＣＣＨを使用して制御情報として送信される。初期ランダム・アクセス時には考慮する必要がある、実際に送信していないＵＥは同期していない可能性があることに留意されたい。このタイミング制御情報は、ＵＥに各送信タイミングを進めるかまたは遅らせるように指令する。タイミング制御コマンドの二つの選択肢が現在考えられている。
・ 送信タイミングを一定の刻み幅ｘ μｓ［ｘは決定される］だけ進める／遅らせることを示唆し、一定の周期ｙ μｓ［ｙは決定される］で送信されるバイナリー・タイミング制御コマンド。
・ 必要なときその都度ダウンリンク上で送信されるマルチステップ・タイミング制御コマンド。
ＵＥがアップリンク・データ送信を実行中は、受信信号が、アップリンク受信タイミングを推定するためにノードＢによって使用可能であり、ひいてはタイミング制御コマンドの源として使用可能である。アップリンクで送信すべきデータがないときは、アップリンク受信タイミング推定を可能にし続けるために、ひいてはアップリンク時間アライメントを維持するために、ＵＥは一定の周期で定期的なアップリンク送信（アップリンク同期信号）を実行できる。このようにして、タイミング再アライメント・フェーズを必要とせずに、ＵＥはアップリンク直交データ送信をすぐに再開できる。
長い期間にわたりＵＥが送信すべきアップリンク・データをもたない場合には、アップリンク送信は全く実行されなくなる。その場合は、アップリンク時間アライメントは失われる可能性があり、データ送信を再開する前にアップリンク時間アライメントを回復するために明確なタイミング再アライメント・フェーズを実行しなければならない。
しかし、上述したスケジューリング及び制御方式は、以下に概説するいくかの問題と欠点を含む。上述したように、Ｅ−ＤＣＨに関係した制御シグナリングを運ぶＥ−ＤＰＣＣＨは、常にＥ−ＤＰＤＣＨと同時に送信される。制御シグナリングは、７ビットで表現される、現在の送信のトランスポート・フォーマット（Ｅ−ＴＦＣＩ）の情報を含む。データ・チャネル（Ｅ−ＤＰＤＣＨ）の復号は、関係した制御チャネル（Ｅ−ＤＰＣＣＨ）上で送信された情報を必要とするので、制御情報は正確に受信される必要がある。したがって、確実な送信を保証するために、制御チャネルは十分な電力で送信される必要がある。たいていの場合、ＵＥはアップリンクでの電力が不足することから、制御シグナリングの量を削減することが一般に追求されている。
ＨＳＵＰＡの場合、スケジューリング・グラントは、ＵＥがスケジュールされたデータの送信に使用することが許される最大電力比率を指示する。常に最高の優先度であるスケジュールされていないＤＣＨトラヒックともＥ−ＤＣＨは競合しなければならないため、実際の適用されるトランスポート・フォーマット、例えば、データ・レートは、しかし、スケジュールされた最大値から大きく異なる可能性がある。さらに、すでに上述したとおり、ＨＳＵＰＡにはスケジュールされていないデータも存在する。したがって、Ｅ−ＴＦＣ選択時に選択されたＥ−ＤＣＨ送信用のトランスポート・フォーマットは、スケジューリング・グラント、他のＵＬトラヒック（ＤＣＨ，ＨＳ−ＤＰＣＣＨ）、最終的にＵＥの電力状態に左右される。
これは、ひいては、７ビットで表現される、現在のデータ送信の適用トランスポート・フォーマット（Ｅ−ＴＦＣＩ）の絶対値をＵＥがシグナリングしなければならないことを不可避にする。
すでに前述したとおり、ＬＴＥにおけるアップリンク方式でも、ノードＢにおいてデータ・パケットの正確な復号を可能にするために、ＵＥはアップリンク・データ送信の適用トランスポート・フォーマットをシグナリングすることが求められる。
Technical Specification 3GPP TSG RAN WG2 TS25.309, FDD Enhanced Uplink; Overall Description; Stage 2 (Release 6) V.6.3.0 Janne Peisa, Hannes Ekstrom, Hans Hannu, Stefan Parkvall, End-to-End Performance of WCDMA Enhanced Uplink, VTC Spring 2005, Stockholm, Sweden Technical Specification 3GPP TS 25.331 V6.8.0 (2005-12)
本発明の目的は、アップリンク制御シグナリングのオーバヘッドを削減するスケジューリング方式を提案することである。別の目的は、上記の問題の少なくとも一つの克服を可能にするスケジューリング方式を提案することである。
この目的は、独立請求項の主題によって解決される。本発明の有利な実施形態が、従属請求項の主題である。
本発明の一つの実施形態によれば、移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法が提供され、この方法では、移動端末はネットワーク・エンティティから、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示する。移動端末は、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットと付与されたアップリンク・リソースでデータを送信するのに適用されるべき送信トランスポート・フォーマットとの差分を決定し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでの前記データ送信に適用された送信トランスポート・フォーマットとの前記差分を示す相対的トランスポート・フォーマット・インジケータと共に前記データを前記ネットワーク・エンティティへ送信することができる。
別の実施形態によれば、移動端末は、アップリンクでのデータ送信に適用されるべきトランスポート・フォーマットを選択するためにトランスポート・フォーマット組合せ選択ステップを実行する。
この場合、前記相対的トランスポート・フォーマット・インジケータは、トランスポート・フォーマット組合せインジケータとして送信され得る。
本発明の有利な実施形態では、付与されたアップリンク・リソースでデータを送信するのに適用されるべき前記送信トランスポート・フォーマットは、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットに比べて低下されていて、相対的トランスポート・フォーマット・インジケータは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットと同じであることかまたはトランスポート・フォーマットの縮小を示す値に制限される。
本発明の有利な実施形態によれば、前記移動通信システムは、スケジュールされた共有チャネル上の送信とコンテンション・ベースのチャネル上の送信を含むアップリンク方式を採用し、スケジュールされた共有チャネルを介してデータを送信するためのリソースを付与する前記リソース割当てメッセージを受信する前に、前記移動端末は、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティへコンテンション・ベースのチャネルを介してリソース要求を送信できる。
さらに別の実施形態では、アップリンク上でデータを送信するために単一キャリアＦＤＭＡ方式が採用される。
さらに、データ送信用のリソースは、送信時間間隔単位で付与され得る。
本発明のさらに別の実施形態によれば、リソース要求は、ユーザ・データを送信するために移動端末によって要求されたアップリンク・リソースを示すリソース情報を含む。
本発明の別の実施形態は、移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法に関係し、この方法では、移動端末は、ネットワーク・エンティティから、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、リソース割当てメッセージに応答して、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを送信トランスポート・フォーマットとして適用し、前記送信トランスポート・フォーマットを示す制御データを前記ネットワーク・エンティティへ送信せずに、前記データを前記ネットワーク・エンティティへ送信する。
この実施形態の変形では、移動端末がスケジュールされたトランスポート・フォーマットに必要とされるほど十分な送信電力をもたない場合は、前記移動端末は、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを適用したアップリンク上のデータ送信に用いる送信電力を適応する。
具体的には、前記移動端末は、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットに必要とされる送信電力に比べて低下した送信電力でデータを送信し得る。
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記移動通信システムは、スケジュールされた共有チャネル上の送信とコンテンション・ベースのチャネル上の送信を含むアップリンク方式を採用し、移動端末は、スケジュールされた共有チャネルを介してデータを送信するためのリソースを付与する前記リソース割当てメッセージを受信する前に、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティへコンテンション・ベースのチャネルを介してリソース要求を送信する。
さらに別の実施形態では、アップリンク上でデータを送信するために単一キャリアＦＤＭＡ方式が採用され得る。
本発明のさらに別の実施形態によれば、データ送信用のリソースは、送信時間間隔単位で付与される。
この実施形態の別の変形では、リソース要求は、ユーザ・データを送信するために移動端末によって要求されたアップリンク・リソースを示すリソース情報を含む。
本発明はさらに、移動通信システム内のアップリンク上でデータを受信する方法に関係する。移動通信システムのリソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティが、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを移動端末へ送信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクで前記データを送信するために適用された送信トランスポート・フォーマットとの差分を示す相対的トランスポート・フォーマット・インジケータを、前記送信データと共に、受信する。
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記ネットワーク・エンティティは、前記移動端末から受信したスケジューリング情報に基づいて、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを割り当てる。
この実施形態のさらに別の変形では、前記相対的トランスポート・フォーマット・インジケータは、トランスポート・フォーマット組合せインジケータとして受信される。
本発明のさらに別の実施形態によれば、付与されたアップリンク・リソースでデータを送信するのに適用されるべき前記送信トランスポート・フォーマットは、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットに比べて低下されていて、相対的トランスポート・フォーマット・インジケータは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットと同じであることかまたはトランスポート・フォーマットの縮小を示す値に制限される。
本発明の別の実施形態では、前記移動通信システムは、スケジュールされた共有チャネル上の送信とコンテンション・ベースのチャネル上の送信を含むアップリンク方式を採用し、前記移動端末は、スケジュールされた共有チャネルを介してデータを送信するためのリソースを付与する前記リソース割当てメッセージを受信する前に、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティへコンテンション・ベースのチャネルを介してリソース要求を送信する。
本発明のさらに別の実施形態によれば、アップリンク上でデータを送信するために単一キャリアＦＤＭＡ方式が採用される。
選択的に、データ送信用のリソースは、送信時間間隔単位で付与され得る。
本発明のさらに別の実施形態では、リソース要求は、ユーザ・データを送信するために移動端末によって要求されたアップリンク・リソースを示すリソース情報を含む。
本発明はまた、移動通信システム内のアップリンク上でデータを受信する方法に関係し、この方法では、移動通信システムのリソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティが、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを移動端末へ送信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記送信トランスポート・フォーマットを示す制御データを受信せずに、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを適用して前記移動端末から送信されたデータを受信し、前記データを復号する。
この実施形態の変形によれば、前記ネットワーク・エンティティは、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットに必要とされる送信電力に比べて低下した送信電力で前記データを受信する。
さらに別の実施形態では、移動端末がスケジュールされたトランスポート・フォーマットに必要とされるほど十分な送信電力をもたない場合は、再送信プロトコル、すなわちＨＡＲＱが送信電力低下を補償するように適合される。
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記移動通信システムは、スケジュールされた共有チャネル上の送信とコンテンション・ベースのチャネル上の送信を含むアップリンク方式を採用し、スケジュールされた共有チャネルを介してデータを送信するためのリソースを付与する前記リソース割当てメッセージを送信する前に、コンテンション・ベースのチャネルを介して前記移動端末からリソース要求を受信する。
本発明のさらに別の実施形態では、アップリンク上でデータを送信するために単一キャリアＦＤＭＡ方式が採用される。
さらに、データ送信用のリソースは、送信時間間隔単位で付与され得る。
本発明のさらに別の実施形態によれば、受信されたリソース要求は、ユーザ・データを送信するために移動端末によって要求されたアップリンク・リソースを示すリソース情報を含む。
本発明の別の実施形態は、移動通信システム中で使用される移動端末に関係し、当該移動端末は、ネットワーク・エンティティから、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信する受信器を備え、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでのデータ送信に適用されるべき送信トランスポート・フォーマットとの差分を決定する決定手段と、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでの前記データの送信に適用された送信トランスポート・フォーマットとの前記差分を示す相対的トランスポート・フォーマット・インジケータと共に前記データを前記ネットワーク・エンティティへ送信する送信器を具備する。
本発明のさらに別の実施形態によれば、当該移動端末は、ここに概説した様々な実施形態の一つによる移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法の各ステップを実行するように構成された手段を具備できる。
本発明の別の実施形態は、移動通信システム中で使用される移動端末に関係し、当該移動端末は、ネットワーク・エンティティから、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信する受信器を備え、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、リソース割当てメッセージに応答して、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを送信トランスポート・フォーマットとして適用し、前記送信トランスポート・フォーマットを示す制御データを前記ネットワーク・エンティティへ送信せずに、前記データを前記ネットワーク・エンティティへ送信する送信器を具備する。
この変形のさらに別の実施形態によれば、当該移動端末は、ここに概説した様々な実施形態の一つによる移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法の各ステップを実行するように構成された手段を具備できる。
本発明はまた、移動通信システム中で使用され、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティに関係する。リソース割当ての役目を担う当該ネットワーク・エンティティは、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを移動端末へ送信する送信器を備え、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでの前記データの送信に適用された送信トランスポート・フォーマットとの差分を示す相対的トランスポート・フォーマット・インジケータを、前記送信データと共に、受信する受信器を具備する。
さらに別の実施形態では、当該ネットワーク・エンティティは、ここに説明した様々な実施形態の一つによる移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信するためのリソースを移動端末へ割り当てるための方法の各ステップを実行するように構成された手段を具備できる。
本発明はさらに、移動通信システム中で使用され、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティの別の実施形態に関係する。リソース割当ての役目を担う当該ネットワーク・エンティティは、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを移動端末へ送信する送信器を備え、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記送信トランスポート・フォーマットを示す制御データを受信せずに、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを適用して前記移動端末から送信されたデータを受信し、前記データを復号する受信器を具備する。
この変形のさらに別の実施形態では、当該ネットワーク・エンティティは、ここに説明した様々な実施形態の一つによる移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信するためのリソースを移動端末へ割り当てるための方法の各ステップを実行するように構成された手段を具備できる。
本発明の別の実施形態によれば、移動端末のプロセッサにより実行時に、移動端末が、ネットワーク・エンティティから、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでのデータ送信に適用されるべき送信トランスポート・フォーマットとの差分を決定し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでの前記データの送信に適用された送信トランスポート・フォーマットとの前記差分を示す相対的トランスポート・フォーマット・インジケータと共に前記データを前記ネットワーク・エンティティへ送信するようにさせる命令を記憶するコンピュータにより読取り可能な媒体が提供される。
さらに別の実施形態では、このコンピュータにより読取り可能な媒体は、移動端末のプロセッサにより実行時に、移動端末が、ここに概説した様々な実施形態の一つによる移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法を実行するようにさせる命令をさらに記憶する。
別の実施形態によれば、移動端末のプロセッサにより実行時に、移動端末が、ネットワーク・エンティティから、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、リソース割当てメッセージに応答して、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを送信トランスポート・フォーマットとして適用し、前記送信トランスポート・フォーマットを示す制御データを前記ネットワーク・エンティティへ送信せずに、前記データを前記ネットワーク・エンティティへ送信するようにさせる命令を記憶するコンピュータにより読取り可能な媒体が提供される。
この変形のさらに別の実施形態では、このコンピュータにより読取り可能な媒体は、移動端末のプロセッサにより実行時に、移動端末が、ここに概説した様々な実施形態の一つによる移動通信システム内のアップリンク上でデータを送信する方法を実行するようにさせる命令をさらに記憶する。
本発明はまた、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティのプロセッサにより実行時に、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティが、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを移動端末へ送信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットとアップリンクでの前記データの送信に適用された送信トランスポート・フォーマットとの差分を示す相対的トランスポート・フォーマット・インジケータを、前記送信データと共に、受信するようにさせる命令を記憶するコンピュータにより読取り可能な媒体を提供することに関係する。
さらに別の実施形態では、このコンピュータにより読取り可能な媒体は、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティのプロセッサにより実行時に、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティが、ここに概説した様々な実施形態の一つによる方法の各ステップを実行するようにさせる命令をさらに記憶する。
別の実施形態によれば、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティのプロセッサにより実行時に、リソース割当ての役目を担う前記ネットワーク・エンティティが、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを移動端末へ送信し、前記リソース割当てメッセージはスケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、前記送信トランスポート・フォーマットを示す制御データを受信せずに、前記スケジュールされたトランスポート・フォーマットを適用して前記移動端末から送信されたデータを受信し、前記データを復号するようにさせる命令を記憶するコンピュータにより読取り可能な媒体が提供される。
この変形のさらに別の実施形態では、このコンピュータにより読取り可能な媒体は、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティのプロセッサにより実行時に、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティが、ここに概説した様々な実施形態の一つによる方法の各ステップを実行するようにさせる命令をさらに記憶する。
本発明が適用可能な、例示的なネットワーク・アーキテクチャを示す。 本発明が適用可能な、別の例示的なネットワーク・アーキテクチャを示す。 単一キャリアＦＤＭＡ方式におけるアップリンク帯域幅の局所化割当ての例を示す。 単一キャリアＦＤＭＡ方式におけるアップリンク帯域幅の分散化割当ての例を示す。 コンテンション・ベースのアクセス用のリソース割当ての概略図である。 本発明の第一の実施形態による、リソース割当て及びアップリンク・データ送信手順の例示的実施形態を示す。 本発明の別の実施形態による、リソース割当て及びアップリンク・データ送信手順の例示的実施形態を示す。
以下に、添付の図及び図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。図中の類似のまたは同等の細部は、同一の参照番号を付けてある。
発明は、ＬＴＥ ＵＬに使用される直交無線アクセス方式の特性を考慮し、トランスポート・フォーマット情報の差分シグナリングを使用することにより、アップリンク（ＵＬ）制御シグナリング・オーバヘッドの大幅な削減を実現する方法を提案する。本発明の主要概念は、例えば、リリース６で行なわれるような、絶対的トランスポート・フォーマットをシグナリングするのではなく、進化ＵＴＲＡアップリンク送信方式向けのスケジュール化トランスポート・フォーマットに対する、トランスポート・フォーマット・インジケータの差分シグナリングを使用することである。
すでに言及したとおり、アップリンク送信のための制御シグナリングのオーバヘッドを最小にすることが一般に追求されている。このための動機付けは、確実な送信を保証するために制御シグナリング用の送信電力が著しく消費することにある。さらに、ＵＬ制御シグナリングは、それがなければデータの送信に使用できたはずのリソースを奪う。最後に、制御シグナリング量の削減は、進化ＵＴＲＡ向けに考えられている短いサブフレーム／ＴＴＩ期間（0.5ms）では特に、カバレッジの利得をもたらす。
動的帯域幅割当てを伴うＦＤＭＡと組み合わせた単一キャリア送信―ＳＣ−ＦＤＭＡとも言う―が、進化ＵＴＲＡアップリンク送信方式として選ばれた。直交アップリンク無線アクセスにおける効率的なスケジューリングは、送信すべきデータを有する各ＵＥ間にリソース、例えば、周波数／時間リソースを迅速に割り当ることにより、該当するデータのＱｏＳ要件を満たすことをノードＢに要求する。
リリース６のＨＳＵＰＡと対比すると、ノードＢは各ＵＬデータ送信をスケジュールし、進化ＵＴＲＡアップリンク送信方式については予想されるＥ−ＤＣＨチャネルのような、予想外のスケジュールされていないデータ・トラヒックはない。各データ・フローは、ノードＢによって制御されたアップリンク共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）上で送信される。ＵＥは、その状態、例えば、バッファ状態、ＱｏＳ情報及び電力状態に関する情報をノードＢに提供する。適切なリソース割当てとトランスポート・フォーマット選択をノードＢが行なえるようにするためには、このスケジューリング情報は非常に詳しくなければならない。１８ビットのみが使用される、リリース６のＨＳＵＰＡと比較して、ノードＢへ提供されるスケジューリング情報のサイズは、それよりもかなり大きくなると予想される。
さらに、進化ＵＴＲＡアップリンク方式によるチャネル依存スケジューリングのサポートは、グラントを得たＵＥの状態をノードＢにおいて的確に把握する、別の特長である。この観測から、ＴＦＣ選択時に選択されたアップリンク・データ送信に適用されたトランスポート・フォーマットは、スケジューリング・グラントにおいて指示されたトランスポート・フォーマットとそれほど大きく異ならないという結果になる。例えば、チャネル品質低下により引き起こされる電力の問題により、ＵＥはスケジュールされたトランスポート・フォーマットのとおりに常に送信することができなくなる可能性がある。スケジューリング情報をリポートする時点とスケジューリング情報に基づいて決定されたスケジューリング・グラントに従ってＵＥが実際にデータを送信する時点の間には遅延があることを考慮に入れておくべきである。しかし、一般に、電力の制限によりスケジュールされたトランスポート・フォーマットのとおりにＵＥが送信できないケースは、ごくまれにしか発生しないであろう。
本発明は、トランスポート・フォーマット・インジケータの差分シグナリングを導入することにより、上記のように行われる観測の利点を生かす。付与されたトランスポート・フォーマットとの相違を示すために、相対的トランスポート・フォーマット組合せインジケータ（ＴＦＣＩ）が使用される。提案された制御シグナリングの一例を下の表２に示す。ＴＦＣＩを表現するビット数は、この例で使用された２ビット以外にも可能であることに留意するべきである。
Figure 0005260714
表２において、ＴＦＣＩは、ＵＬデータ送信と同時に送信される、例えば、ＵＬ制御シグナリングのトランスポート・フォーマット情報である。ＴＦＣgrantは、付与されたトランスポート・フォーマットを表わす。この例では、２ビットがＴＦＣＩを表現する。ＵＥは、スケジューリング・グラントで指示されたトランスポート・フォーマットより高いトランスポート・フォーマットで送信することは許されないことに留意することは重要である。
提案された方法の導入により、制御シグナリング・オーバヘッドは、ここにあげた例では、例えばリリース６に比べて７０％と大幅に削減可能である。節約されたリソースは、データ送信に使えるので、スループットを増加させる。
差分ＴＦＣＩシグナリングを使用する提案された方法の代替として、スケジューリング・グラントで指示されたとおりのトランスポート・フォーマットをＵＥが厳密に使用するように義務付けることもできる。この実施形態は、適用トランスポート・フォーマットの情報のシグナリングを不必要にすることができ、ノードＢが来るべき送信のトランスポート・フォーマットを完全に把握していることを保証できる。
さらに、ＵＥにおけるトランスポート・フォーマットの選択―ＴＦＣ選択とも言う―は、この手法を用いれば非常に単純化される。基本的に、ＵＥは、指示されたトランスポート・フォーマットを単純に使用するだけでよく、それを送信待ちのデータに適用する。ＵＥのバッファ内のデータの量が、スケジュールされたトランスポート・フォーマットにより割り当てられたアップリンク・リソースを満たすのに十分ではない場合には、付与されたリソースを埋めるためにパディングを使用すればよい。リリース６では、ＴＦＣ選択はＵＥが実行しなければならない最も複雑な手順の一つである。
しかし、電力の問題により、ＵＥが要求されたランスポート・フォーマットを送信できない場合もやはりある。一般に、各トランスポート・フォーマットは、ブロック誤り率の要件を満たすために、ある送信電力が割り当てられる。ＵＥがトランスポート・フォーマットの送信に必要な十分な電力をもたない状況におけるＵＥの挙動を定義しなければならない。
ＵＥは、スケジューリング・グラントで指示されたトランスポート・フォーマットをアップリンク送信に常に使用するものとする。ＵＥがスケジュールされたトランスポート・フォーマットに必要な十分な送信電力をもたない場合、データ送信は電力を減少させて行なわれるものとする。ＨＡＲＱプロトコルは、このような場合の電力減少による信頼性の低下を補償する。
一つの実施形態では、本発明は、単一キャリアＦＤＭＡがアップリンク送信用の無線インタフェース上で使用される移動通信システムにおいて適用される。この例示的な実施形態では、データ送信に使用される基本の物理的リソースは、（選択的に符号化された）ユーザ・データ・ビットがそこにマッピングされる、一つの送信時間間隔、例えばサブフレーム期間のＢＷgrant相当サイズの周波数リソースからなる。送信時間間隔（ＴＴＩ）とも呼ばれるサブフレームは、ユーザ・データ送信のための最小の時間間隔であることに留意すべきである。しかし、サブフレームの連結によって、一つのＴＴＩよりも長い時間期間にわたる周波数リソースＢＷgrantをユーザに割り当てることができる。この点について、図３と図４は、単一キャリアＦＤＭＡシステム内の移動端末へのアップリンク・リソースの典型的な割当てを示す。
本発明によりスケジュールされる共有チャネルは、例えば、複数のユーザによって共有される共有トランスポート・チャネル、または共有トランスポート・チャネルがそこへマッピングされる対応する物理チャネルのいずれかである。
進化ＵＴＲＡアップリンクに関係した例示的な実施形態では、共有アップリンク・トランスポート・チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）とランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）だけが存在する。この実施形態におけるスケジュールされた共有チャネル上の送信は、ユーザがアップリンク・データ送信用に特定の周波数／時間リソースを割り当てられることを意味する。割当ては、スケジュール化アクセスに利用可能な帯域幅をその制御下のユーザ間にスケジュールし、割り当てるスケジューラによって行なわれる。この実施形態によるコンテンション・ベースのチャネルは、トランスポート・チャネルであるランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）、または対応する物理チャネルのいずれかを示す。コンテンション・ベースのチャネル上の送信は、ユーザがスケジュールされずに、コンテンション・ベースのリソースでデータを送信できることを意味する。
本発明の様々な実施形態を詳細に説明する前に、本発明が適用され得る典型的なネットワーク・アーキテクチャを以下に簡潔に説明する。二つのネットワーク・アーキテクチャは、本発明を適用できるネットワークの例を示すためだけのものであり、本発明をこれらのネットワークにおける適用に限定するものではないことに留意すべきである。
本発明を様々な実施形態で実現可能な一つの例示的な移動通信ネットワークを図１に示す。ネットワークは、コア・ネットワーク（ＣＮ）１０１、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）１０２及びユーザ装置（ＵＥ）１０３または移動端末に機能的に分類される様々なネットワーク・エンティティからなる。ＲＡＮ １０２は、とりわけ無線リソースのスケジューリングを含む、すべての無線に関係した機能を担う。ＣＮ １０１は、呼のルーティングと外部ネットワークへのデータ接続を担うことができる。ネットワーク要素間の接続は、例示目的でＩｕとＵｕで示されるオープン・インタフェースによって定義される。移動通信システムは、一般に、モジュール型であり、したがって、同一タイプのいくつものネットワーク・エンティティを有することができる。
図１に示したこの例示的なネットワークにおいて、無線アクセス・ネットワークは、リソース割当ての役目を担う一つ以上のネットワーク・エンティティを含み得る。図１が３Ｇネットワークのハイレベル・アーキテクチャを示すと仮定すると、リソース割当ての役目を担うネットワーク・エンティティは、ＲＮＣへ接続した複数のノードＢの各セル内の無線インタフェース・リソースをスケジュールする無線アクセス・コントローラ（ＲＮＣ）と通常呼ばれる。代替的に、他の実現は、無線インタフェース・リソースをスケジュールし、割り当てるために、基地局（ノードＢ）等の他のＲＡＮエンティティを利用することを見込むこともある。
別の典型的なネットワーク・アーキテクチャを図２に示す。図２に示した例示的実施形態による移動通信システムは、アクセス及びコア・ゲートウェイ（ＡＣＧＷ）とノードＢからなる「２ノード構成」である。図１に示したネットワーク・アーキテクチャと比較して、ＡＣＧＷが、ＣＮ機能、すなわち、呼のルーティングと外部ネットワークへの接続を処理し、さらにＲＡＮ機能を実行する。したがって、ＡＣＧＷは、今日の３ＧネットワークにおけるＧＧＳＮ及びＳＧＳＮによって実行される機能と、例えば、無線アクセス制御（ＲＲＣ）、ヘッダー圧縮、暗号化／インテグリティ保護、アウターＡＲＱといったＲＡＮ機能を併せもつと考えることができる。ノードＢは、例えば、分割／連結、リソースのスケジューリングと割当て、多重化及び物理層機能というような機能を処理できる。
今日の３Ｇネットワークから知られる制御プレーン（ＣＰ）とユーザ・プレーン（ＵＰ）は、ＡＣＧＷで終端され得る。これは、ノードＢ間のインタフェースを必要としないシームレスなネットワーク制御によるモビリティのサポートを可能にする。３ＧＰＰと非３ＧＰＰの両方の統合が、外部パケット・データ・ネットワーク（例えば、インターネット）へのＡＣＧＷのインタフェースを介して処理され得る。
すでに上述したように、図２の例示的なネットワーク・アーキテクチャでは、セル・リソースの所有は各ノードＢにおいて処理されると仮定される。セル・リソースの所有をＡＣＧＷの外側にしたことは、ＡＣＧＷのプーリング（ＣＰ／ＵＰの両方のフローの）をサポートすることを可能にし、一つのノードＢを異なる端末用の複数のＳＣＧＷに接続できるようにする（その結果、単一ポイントの障害を回避する）。
図１には直接示されないが、ＡＣＧＷを異なるプールに属するようにした場合には、ＡＣＧＷ間のインタフェースをサポートすることも可能である。
次に、本発明の様々な実施形態をさらに詳しく説明することにする。図６と図７では、例示目的で、基地局（ノードＢ）が、リソース割当ての役目を担う、移動通信システム中のネットワーク・エンティティであると仮定されることに留意されたい。移動端末に対してリソースを計画して割り当てるためのリソース割当ての役目を担う、移動通信システム中のネットワーク・エンティティ内の機能は、スケジューラとも呼ばれる。
図６は、本発明の一つの例示的な実施形態による、リソース割当て及びアップリンク・データ送信手順を示す。
最初のステップにおいて、データの送信用のアップリンク・リソースの割当てを要求するために、移動端末（ＵＥ）はリソース要求を基地局（ノードＢ）へ送信する（６０１）。例えば、ユーザ・データが移動端末にある送信バッファに到着すると、移動端末は、通常、このメッセージを送信する。図６において、移動端末はまだリソースが割り当てられていなかったと仮定され、したがって、スケジュールされたリソースは移動局へ割り当てられていない。リソース要求メッセージは、コンテンション・ベースのチャネル上で送信される。例えば、リソース要求は、これに限定されないが、第１層または第２層メッセージである。
基地局でリソース要求を受信すると、基地局は移動端末へリソース割当てメッセージを発行し（６０２）、送信する（６０３）。本発明によれば、リソース割当てメッセージは、付与された、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示する。
この情報に応じて、ＵＥは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットと付与されたアップリンク・リソース上でデータを送信するために使用しようとするトランスポート・フォーマットとの差分を決定する（６０４）。ＵＥがアップリンク・データ送信に使用しようとするトランスポート・フォーマットは、トランスポート・フォーマット組合せ選択（ＴＦＣ）手順の結果により決定される。普通は、初期送信の都度、ＵＥはＴＦＣ選択を実行しなければならない。送信されたデータ（６０６）と共に、本発明によれば、スケジュールされたトランスポート・フォーマットとデータ送信（６０６）に使用された実際のトランスポート・フォーマットの差分を示す相対的トランスポート・フォーマット ・インジケータをＵＥはノードＢへ送信する（６０５）。
上記の図６に関して説明した例示的なリソース割当て手順は、いくつかの利点をもち得る。具体的には、提案された方法は、進化ＵＴＲＡアップリンク方式に採用された直交無線アクセス方式の特性を考慮し、トランスポート・フォーマット情報の差分シグナリングを使用することにより、ＵＬ制御シグナリング・オーバヘッドの大幅な削減を達成する。本発明は直交単一キャリア無線アクセス方式でのアップリンク送信に特に適するが、本発明はこの特定の実施形態に限定されない。
次に、リソース割当て手順の別の例示的な実施形態を図７を参照して説明する。移動端末は、最初にリソース要求を基地局へ送信する（７０１）。図６を参照してすでに説明したように、基地局でリソース要求を受信すると、基地局は移動端末へリソース割当てメッセージを発行し（７０２）、送信する（７０３）。本発明によれば、リソース割当てメッセージは、付与された、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示する。
図６に示した実施形態と対比して、ＵＥはスケジュールされたトランスポート・フォーマットをそのままノードＢへのデータ送信に適用する（７０５）。スケジューリング・グラントで指示されたとおりのトランスポート・フォーマットを適用することによって、適用トランスポート・フォーマットについての情報をシグナリングする必要はもはやない。
本発明の別の実施形態は、ハードウェア及びソフトウェアを使用した、上述した様々な実施形態の実現に関係する。本発明の多様な実施形態は、コンピューティング・デバイス（プロセッサ）を使用して実現または実施され得ることが認識される。コンピューティング・デバイスまたはプロセッサは、例えば、汎用プロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラム可能な論理デバイス等であり得る。本発明の多様な実施形態は、上記のデバイスの組合せによっても実施または実現され得る。
さらに、本発明の多様な実施形態は、プロセッサで実行されるかまたは直接ハードウェアに組み込むソフトウェア・モジュールを用いても実現可能である。また、ソフトウェア・モジュールとハードウェア実装の組合せも可能である。ソフトウェア・モジュールは、コンピュータで読取り可能などんな種類の記憶媒体3/4例えば、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ、レジスタ、ハード・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等3/4に記憶されてもよい。

Claims (4)

  1. 基地局と移動端末とを有する移動通信システム内で、アップリンク上で前記移動端末からデータを送信する方法であって、
    前記基地局から、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信するステップを有し、
    前記リソース割当てメッセージは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、
    前記リソース割当てメッセージに応答して、スケジュールされた前記トランスポート・フォーマットを適用して、前記トランスポート・フォーマットに関する制御情報を前記基地局へ送信せずにデータを前記基地局へ送信するステップを有する、方法。
  2. 基地局と移動端末とを有し、アップリンク上のデータ送信に適応変調を用いる移動通信システム内において、アップリンク上で前記移動端末からデータを送信する方法であって、
    前記基地局から、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信するステップを有し、
    前記リソース割当てメッセージは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、
    前記リソース割当てメッセージに応答して、スケジュールされた前記トランスポート・フォーマットを適用して、前記トランスポート・フォーマットに関する制御情報を前記基地局へ送信せずにデータを前記基地局へ送信するステップを有する、方法。
  3. 移動通信システム内で使用される移動端末であって、
    基地局から、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信する受信器を具備し、
    前記リソース割当てメッセージは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、
    前記リソース割当てメッセージに応答して、スケジュールされた前記トランスポート・フォーマットを適用し、前記トランスポート・フォーマットに関する制御情報を前記基地局へ送信せずにデータを前記基地局へ送信する送信器を具備する、移動端末。
  4. 基地局と移動端末とを有し、アップリンク上のデータ送信に適応変調を用いる移動通信システム内において使用される移動端末であって、
    前記基地局から、データ送信用のリソースを付与するリソース割当てメッセージを受信する受信器を具備し、
    前記リソース割当てメッセージは、スケジュールされたトランスポート・フォーマットを指示し、
    前記リソース割当てメッセージに応答して、スケジュールされた前記トランスポート・フォーマットを適用し、前記トランスポート・フォーマットに関する制御情報を前記基地局へ送信せずにデータを前記基地局へ送信する送信器を具備する、移動端末。
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