JP5642155B2 - ネットワークにおいて通信するための方法 - Google Patents

Description

本発明は通信ネットワークにおいて通信するための方法に関する。より具体的には、第１局及び第２局から通信するための方法に関する。さらに、そのような方法を実施することが可能な無線局にも関する。

本発明は、例えば、全ての無線通信ネットワークのために、及び、以下の詳細な説明の例においては、UMTS又はUMTS LTEのようなモバイル通信ネットワークのために重要である。

セルラネットワークにおいて、各セルは、モバイル局又はユーザ機器（User Equipment）のような複数の二次局と通信する基地局若しくはNode B又はeNBのようなプライマリ無線局を有する。いくつかのアップリンク・チャネル上でプライマリ局にデータを送信することが可能であるために、セカンダリ局は、一般的に、割り当てられたリソース（例えば時間スロット、周波数副搬送波及び/又は符号）を持つ必要がある。

多くの通信システムは、送信リソースをそれぞれのノードに割り当てることに責任がある集中型スケジューラを用いて動作する。典型的な例は、UMTS LTE（Long Term Evolution）のアップリンクであり、それぞれのセカンダリ局からのアップリンク送信は、プライマリ局によって時間及び周波数がスケジューリングされる。プライマリ局は、セカンダリ局に「スケジューリング付与」メッセージを送信し、セカンダリ局の送信のための特定の時間-周波数リソース（一般的に付与メッセージの送信後約3ms）を示す。付与メッセージは、さらに一般的に、セカンダリ局の送信のために用いられるべきデータ速度及び/又はパワーとして送信パラメータを特定する。

プライマリ局は、適切な付与を発行するために、各々のセカンダリ局のバッファの中で送信を待つデータの量及びタイプに関する十分な情報を持つ必要がある。

LTEにおいて、いくつかのタイプのバッファ・ステータス・レポート（BSR）メッセージが定められ、特定のトリガが発生するときに、セカンダリ局からプライマリ局へ送信されることができる。3GPP TS36.321の現在のバージョンは、参照として組み込まれる。

バッファ・ステータス報告手順は、セカンダリ局のアップリンク・バッファ中のデータの量に関する情報をサービス提供中のプライマリ局に提供するために用いられる。２種類のバッファ・ステータス・レポートがイベントに応じて用いられる。ショート・バッファ・ステータス・レポート（BSR）は、送信を待っているセカンダリ局のバッファ中に現在存在している論理チャネルのそのグループに対応するデータの量の6ビットのインジケータと共に、論理チャネルの１つのグループの識別を有する。ロングBSRは、論理チャネルのそれぞれのグループに各々が対応する４つの連結されたショートBSRを有する。

上で定められるBSR手順に関する問題は、セカンダリ局が、送信するための付与されたリソースを持つ場合にのみ、BSRを送信することが許可されることである。新たなデータがセカンダリ局のバッファに到着し、セカンダリ局が、そのデータを送信するため、又は、送信を待っているデータがあることを示すBSRを送信するための、いかなる付与されたリソースも持たない場合、セカンダリ局は、付与が受信されるまで待つか、又は、特定の付与されたリソースなしで用いられることができるいくつかの特別に指定されたリソースを用いて送信されることができるBSRのより単純なバージョンを送信する必要がある。BSRのこのより単純なバージョンは、「スケジューリング・リクエスト」（SR）として知られ、一般的に、データがバッファ中にあることを示すための１ビットだけを有する。SRが、より大きい機能を与えるわずかな複数のビットを有することも知られている。SRの受信に応じて、プライマリ局は、セカンダリ局がBSRを送信するための適切な量の送信リソースを割り当てる付与を送信するか、又は、セカンダリ局がBSRに加えていくつかのデータを送信することを可能にするより大きい量の送信リソースを割り当てる付与を送信することができる。しかしながら、後者の場合、SRが１ビットより多くない限り、一般的に、行われる割り当ての適切なサイズをプライマリ局が決定する手段がない。

その結果として、セカンダリ局のバッファのステータスをプライマリ局に通知するための既知の実装では、適切な量の情報を得ることができない。実際、セカンダリ局の活動が少ない場合には、定期的に送信されるBSRは十分過ぎるものであり、リソースの使用が効率的でない。反対に、セカンダリ局の活動が多い場合、BSRは、セカンダリ局のバッファの現実の状態の十分な情報を与えることができない。

上記した問題を軽減するネットワークにおいて通信するための改善された方法を提案することが本発明の目的である。

効率的にモバイル局のバッファのステータスを通信し、リソースを効率的に使用するための方法を提案することが本発明の他の目的である。

本発明の別の目的は、セカンダリ局の状況に適応する態様でバッファ・メモリのステータスを通知するための方法を提案することである。

本発明の第１の態様によれば、ネットワークにおいて第１局から第２局へと通信するための方法が提案され、第１局は、送信されるべきデータ・パケットを記憶するための少なくとも１つのバッファ・メモリを有し、当該方法は、
(a) 第１局が少なくとも１つのバッファ・メモリのステータスを推定するステップ、
(b) 第１局がバッファ・メモリ・ステータスを表わす少なくとも１つのバッファ・ステータス・パケットを送信するステップを有し、当該方法はさらに、
(c) データ・トラフィック特性に基づいてバッファ・ステータス・パケットの第１パラメータの値を適応させるステップを有する。

例示的な実施の形態において、第１局は、セカンダリ局（又はユーザ機器或いはモバイル局）であり、第２局はプライマリ局（又はeNodeB、基地局）である。

本発明の他の態様によれば、無線局が提案され、当該無線局は、少なくとも更なる局とネットワークにおいて通信するための手段であって、第１局が送信されるべきデータ・パケットを記憶するための少なくとも１つのバッファ・メモリをさらに有する手段、少なくとも１つのバッファ・メモリのステータスを推定するためのバッファ制御手段、バッファ・メモリ・ステータスを表わす少なくとも１つのバッファ・ステータス・パケットを送信するための送信手段を有し、バッファ制御手段は、データ・トラフィック特性に基づいてバッファ・ステータス・パケットの第１パラメータの値を調整するように配置される。

これらの特徴のために、セカンダリ局のような無線局は、セカンダリ局の状況又はネットワークの全体的な占有の状況に依存して、プライマリ局のような第２局に送信される情報の量を適応させることができる。したがって、これは、バッファ・メモリのステータスを通知するためにセカンダリ局に付与されるリソースを効率的に使用することを可能にする。

さらに、セカンダリ局が複数の論理チャネル上で通信する本発明の変形例において、それらのバッファ・メモリは、複数の論理チャネル・バッファを有することができ、それらのステータスは互いに独立に通知されることができ、そして、ステップ(c)の適応は、１つ以上の論理チャネル・ステータス・レポートについて行われることができることに留意すべきである。したがって、活動性が高い論理チャネル専用の論理チャネル・ステータス・レポートが、より頻繁に又はより高い精度で（例えば多くのビットに符号化されて）通知されることができるように、活動性が低い論理チャネル専用の論理チャネル・ステータス・レポートは、より少ない頻繁で又は低い精度で通知されることができる。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施の形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

本発明は添付の図面を参照してさらに詳細に一例として説明される。

本発明が実施されるネットワークのブロック図。 第１実施の形態によるシグナリングの適応を示す時間グラフ。 第１実施の形態によるシグナリングの適応を示す時間グラフ。 第１実施の形態の変形例を示す時間グラフ。 第１実施の形態の変形例を示す時間グラフ。 第１実施の形態の変形例を示す時間グラフ。

本発明は、プライマリ局及びプライマリ局と通信する複数のセカンダリ局を持つ通信ネットワークに関する。そのようなネットワークが図1に示される。

図1を参照して、本発明による無線通信システムは、プライマリ無線局（BS）100及び複数のセカンダリ無線局（MS）110を有する。プライマリ局100は、マイクロコントローラ（μC）102、アンテナ手段106に接続されるトランシーバ手段（Tx/Rx）104、送信されるパワーレベルを変更するためのパワー制御手段（PC）107及びPSTN又は他の適切なネットワークへの接続のための接続手段108を有する。各々のセカンダリ局110は、マイクロコントローラ（μC）112、アンテナ手段116に接続されるトランシーバ手段（Tx/Rx）114及び送信されるパワーレベルを変更するためのパワー制御手段（PC）118を有する。プライマリ局100からモバイル局110への通信はダウンリンク・チャネル上で行われ、一方、セカンダリ局110からプライマリ局100への通信はアップリンク・チャネル上で行われる。

図1のネットワークのような集中型制御による無線パケット・データ・ネットワークにおいて、異なるセカンダリ局110（UMTS LTEではユーザ機器すなわちUE）間のアップリンク送信リソースの割り当てをプライマリ局100（又はUMTS LTE用語ではeNB）が効果的に優先順位付けすることを可能にするメカニズムが必要とされる。各々のセカンダリ局は一般的に、送信することができるまでバッファの待ち行列に入れられるデータを持つ。各々が異なるサービス品質（QoS）要求を持つ複数の異なるストリーム又は論理チャネル（LC）のためのバッファが存在することができる。プライマリ局は、どのセカンダリ局がどの速度での送信を許可されるべきかを決定することを可能にするための情報を必要とする。この処理を支援してオーバーヘッドを低減するために、LCをLCグループ（LCG）にグループ化して、それぞれのLCGに対してバッファリングされたデータの指標（すなわちバッファ・ステータス・レポートBSR）を送信することが可能である。

上で説明されるように、そのようなUMTS LTEのようなシステムにおいて、BSRに割り当てられるビットの数は、通常予め定められており、全てのLCGに対して等しい。さらに、プライマリ局100における完全なバッファ・ステータス情報がしばしば想定され、言い換えると、プライマリ局は、セカンダリ局のバッファ中のバイトの数の情報を非常に微細に量子化している。いくつかのシミュレーションは、特にリアルタイム機能のためには、さらに離れて間隔をおいたより詳細なレポートよりも、より頻繁に粗いバッファ・ステータス最新情報を送信することがより有利である場合があることを示す。結果として、正確なバッファ・ステータス情報を与えるように設計された固定のバッファ・ステータス・レポート（BSR）長さは、以下の短所を持つ。

1. それは、重大なオーバーヘッドを生じ、それは、いくつかの場合において、同じ又は同様の性能がより少ないBSRに割り当てられるビットにより達成されることができるという事実に照らして、正当化されることができない。

2. それは、必要とされるビットの総数の一部のみが利用可能である場合に、複数のLCGのためのBSRがプライマリ局へフィードバックされることを妨げる。そのような場合、現在のシステムは、最も高い優先度のLCGに完全なBSRを提供するだけである。（そのような場合の例は、送信されることができるデータの量が付与された送信リソースより少ないときに生じ、結果として、付与されたリソースを満たすためにいくつかのパディングが必要である。そのような場合、いくつか又は全部のパディング・ビットはBSR信号によって置き換えられることができるが、置き換えられるために利用可能なそのようなパディング・ビットの数は全てのLCGのために送信されるべき完全なBSRには不十分である場合がある。）。

本発明は、BSRが、ネットワーク全体のデータ・トラフィックの、特定のセカンダリ局の、及び/又は、BSRに対応する論理チャネルのグループの状況に適応する必要があるという認識に基づく。本発明の第１の実施の形態によれば、提案されるソリューションは、BSRの設定可能な粗さ及び/又は頻度を可能にすることである。その結果として、本発明の第１の実施の形態によれば、それは、セカンダリ局自体又はプライマリ局における、特定のシナリオに適したBSR粗さのレベルを推定し、そして推定に従ってBSR信号の粗さを適応させるための、セカンダリ局バッファ中の待ち行列データ・ユニットから成る。この実施の形態の例が図2Aに示される。この例によれば、動作の第１フェーズ200のセカンダリ局は、定期的に少なくとも１つの論理チャネル専用の１つのBSR201を送信する。この論理チャネルに対するより厳しいQoS要求又はより高い活動のように、データ・トラフィック特性の推定によってセカンダリ局が第２フェーズ300に入った後、セカンダリ局は、より高精度な（例えば、より多くのビットを有する）BSR301を送信する。その結果として、所与の時間において、この論理チャネル専用に送信されるデータの量は、第１フェーズ200中よりも第２フェーズ300において多い。このように、BSRは時間にわたって適応される。

図2Bに示される第１の実施の形態の変形例によれば、第２フェーズ300におけるBSR302は、第１フェーズ200のBSR202より頻繁に送信される。BSRのサイズは変化しない。その結果として、図2Bの最初の例にあるように、時間を通じて、この論理チャネル専用で送信されるデータの量は、第１フェーズ200中よりも第２フェーズ300において多い。このように、BSRは時間にわたって適応される。

これらの２つの例は組み合わせられることができることに留意する必要があり、例えば、BSRがより頻繁に、そして例えばより低い精度で送信される。

第１の実施の形態によれば、第２フェーズへのエントリーは、トラフィック・プロファイルの特定の特性の推定の後に引き起こされる。考えられる候補は、以下を含む。
a. トラフィック強度（システムへの新たな到着の平均数によって定められることができる）。
b. 全体的なシステムQoS要求（例えば満足したユーザの総数）。
c. トラフィックのタイプ（例えばVoIP又はビデオ若しくはファイル転送）。
d. １つ以上のトラフィック・フローのためのバッファリングされたデータの量。

この推定は、プライマリ局100によって行われることができ、そして論理チャネル・グループごとに行われることができる。そして、プライマリ局は推定された特性値を送信することができ、セカンダリ局は、その値から、（BSRの頻度又は精度を適応させることによって）適切なBSR粗さ又は各々のLCGのために明示的に通知されるBSR粗さを導き出す。この値は、それぞれのLCGに対して異なる場合がある。

個別に各々のLCGに対するBSR粗さを明示的に通知する前に、（例えば満足な性能にとって十分なBSRレベル間の類似性に基づいて）LCのLCGへのグループ化がネットワークによって実行されることができる。本発明の変形例において、BSR粗さは、利用可能なパディング・ビットの数に基づいて、又は、用いられる実際のスケジューリング・アルゴリズムに関する検討によって、推定される。

本発明の第２の実施の形態において、所与のQoS及びトラフィック負荷の異なる範囲のためのBSR粗さの満足なレベルの表が、VoIPトラフィックのために生成されることができる。プライマリ局に知られる、システムにおける実際のトラフィック・ボリュームに応じて、セカンダリ局は、プライマリ局からのトラフィック負荷情報に基づいてBSR粗さを能動的に適応させることができる。

他の例は、UMTS Rel-8 (LTE)においてBSRをパディングする場合である。バッファリングされたデータを有する複数のLCGがあり、そしてロングBSRを送信するのに十分なビットがない場合、LCGのうちのどれがBSRを送信させ、単に最高の優先度を持つだけではないかを決定する本発明によるメカニズムが案出される。この決定は、以下に基づくことができる。
1.優先度：最高の優先度を持ち、単に最高の優先度を持つだけのLCGではない２、３又は４つのLCGが選択される。
2. バッファ・レベル充填：優先度に加えて、超過した場合に懸案のLCGがそのBSRを送信させる資格を得ることを示す、又はBSRの粒度を適応させる、閾値が導入されることができる。
3. 行頭遅延（すなわち、最も古いパケットがバッファ中に存在する時間の長さ）。

加えて、２、３及び４つの粗いBSRがオクテットに組み合わせられることを可能にするフォーマットが以下で提案される。送信されるBSRフォーマットは、LTEの最初のバージョンにあるように、LCID値によって示されることができる。新たなLCID値は、図3A〜3Cに関するこれらの３つのフォーマットのために予約されることを必要とする。

図3Aは、４つのLCGが１つのBSRにおいてプライマリ局に通知される場合である。この場合、ロングLCGと同様に、４つのLCGのみがLTEにおいて定められるので（一般的な場合、このフォーマットは、全ての構成されたLCGのためのBSR情報の送信に当てはまる）、対応するBSRが正しい順序で与えられる場合には、LCGのIDを示す必要は無い。8ビットが利用可能である実施の形態において、図3Aに示されるように、これは、４つのLCGの各々に対して２ビットを持つことを意味する。

図3Bは、３つのLCGが１つのBSRにおいてプライマリ局に通知される場合である。３つの２ビットIDを送信する場合、LTEにおいて、３つのBSRのために8-6=2ビットだけが残される。BSRが報告されていないLCG（この場合にはLCG #2）のIDを報告してその後に正しい順序で３つの２ビットのBSRが続く変形例が、以下で提案される。

図3Cにおいて、２つのLCGのみが１つのBSRにおいて通知され、２つの論理チャネル・グループのIDが、このLCGのバッファ・ステータスの値と共に通知される。８ビットBSRに対して、２ビットはIDのために用いられ、２ビットはこのLCGのバッファ・ステータスの値のために用いられる。

他の実施例において、BSR長は、トラフィック・クラスに従って設定される。例えば、セカンダリ局は、マルチレベル満足基準を有する少なくとも１つのデータ・フローを含んでいるLCGのためにロングBSRを送信することができ（例えば、ユーザ満足度が一般的に転送遅延の低減によって増加するFTPダウンロード）、一方、セカンダリ局は、２状態満足基準を有するデータ・フローだけを含んでいるLCGのためにより短いBSRを送信することができる（例えば、ユーザが一般的に、一定の時間内に正常に届けられるパケットの特定の比率に応じて、満足するか又は満足しないかのいずれかであるVoIPサービス）。

他の実施の形態は、BSRが送信される頻度が予め設定される場合である。その場合、セカンダリ局は、予め設定された頻度に依存した態様で必要なQoSを達成するためにBSRの長さを調整することができる。

適切なBSR長の推定が基地局で実行される場合、基地局は、UEに推定の結果を通知する。したがって、典型的な実施の形態において、UEは、各々のための対応する関連するBSR長さと共に、論理チャネル、論理チャネル・グループ又は優先度のリストを受信することができる。

本発明の変形例において、プライマリ局はユーザ機器のような移動端末であり、プライマリ局はeNodeBのような基地局である。

本発明は、UMTS LTE及びUMTS LTE-Advancedのようなモバイル遠距離通信システムに適用可能であるが、幾つかの変形例では、動的に又は少なくとも半永続的にリソースの割り当てが行われる任意の通信システムにも適用可能である。

本願明細書及び請求の範囲において、単数で表現された要素は、そのような要素が複数存在することを除外しない。さらに、「有する」「含む」などの用語は、挙げられたもの以外の他の要素又はステップの存在を除外しない。

請求の範囲の括弧に参照符号が含まれることは、理解を助けることを意図したものであり、制限することを意図したものではない。

本開示を読むことから、当業者にとって他の変形例が明らかである。そのような変形例は、無線通信の分野において既知の他の特徴を含むことができる。

Claims (16)

1. 第１局から第２局へとネットワークにおいて通信するための方法であって、
   前記第１局は送信されるべきデータ・パケットを記憶するための少なくとも１つのバッファ・メモリを有し、当該方法は、
   （ａ）前記第１局が前記少なくとも１つのバッファ・メモリのステータスを推定するステップ、
   （ｂ）前記第１局が前記バッファ・メモリ・ステータスを表す少なくとも１つのバッファ・ステータス・パケットを送信するステップ、
   を有し、当該方法はさらに、
   （ｃ）データ・トラフィック特性に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの第１パラメータの値を適応させるステップ、
   を有し、
   前記データ・トラフィック特性が前記第２局によって推定され、当該方法はさらに、前記第２局が、前記第１局に前記データ・トラフィック特性を通知し、ステップ（ｃ）において、前記第１局が、通知されたデータ・トラフィック特性に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの前記第１パラメータの値を適応させる、
   方法。
2. 前記第１パラメータが、所与の時間内に前記バッファ・ステータス・パケットによって送信される情報の量を含む、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｃ）の前記第１パラメータが、前記バッファ・ステータス・パケットのサイズを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. ステップ（ｃ）の前記第１パラメータが、前記バッファ・ステータス・パケットに含まれる情報の粒度を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. ステップ（ｃ）の前記第１パラメータが、前記バッファ・ステータス・パケットの送信の頻度を含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. ステップ（ｃ）において前記第１局によって用いられるべき前記バッファ・ステータス・パケットの第２パラメータの値を前記第２局が前記第１局に通知する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップ（ｃ）において、前記第１局が前記第２パラメータの値を受信し、前記第１局が、前記第２パラメータの受信された値に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの前記第１パラメータをさらに適応させる、請求項６に記載の方法。
8. 前記バッファ・ステータス・パケットの前記第１パラメータが、前記第２パラメータと同じである、請求項７に記載の方法。
9. 前記バッファ・メモリが、複数の論理チャネル・バッファを有し、各々の論理チャネル・バッファは、それぞれの論理チャネル又は論理チャネルのグループに専用のデータ・パケットを記憶し、前記バッファ・ステータス・パケットは、それぞれの論理チャネル・バッファのステータスに関する情報に専用の少なくとも１つの部分を有し、ステップ（ｃ）において、各々の部分に対して、考慮される部分が関連する論理チャネル又は論理チャネルのグループに依存して前記第１パラメータが適応される、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 実質的に同じである第１バッファ・ステータス・パケット・パラメータ値を持つことに依存して、前記論理チャネルを論理チャネルのグループにグループ化するステップをさらに有する、請求項９に記載の方法。
11. ステップ（ｃ）がさらに、論理チャネル・バッファのサブセットを選択し、選択された論理チャネル・バッファのステータスを示すバッファ・ステータス・パケットを送信することを含む、請求項９又は請求項１０に記載の方法。
12. 前記サブセットのサイズが前記第２局によって通知される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記論理チャネル・バッファが、前記論理チャネルの優先度、行頭遅延、論理チャネル・バッファ充填レベル、データ・パケットにおいて利用可能なパディング・ビットの数のうちの少なくとも１つに基づいて選択される、請求項１１に記載の方法。
14. 前記データ・トラフィック特性が以下の特性、すなわち、トラフィック強度、QoS要求、満足したユーザの総数、トラフィックの種類、複数のトラフィック・フロー又は論理チャネルのためにバッファされたデータの量、前記バッファ・メモリのステータス、データ・パケットにおいて利用可能なパディング・ビットの数のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 少なくとも１つの更なる局とネットワークにおいて通信するための手段を有する無線局であって、送信されるべきデータ・パケットを記憶するための少なくとも１つのバッファ・メモリ、前記少なくとも１つのバッファ・メモリのステータスを推定するためのバッファ制御手段、前記バッファ・メモリのステータスを表す少なくとも１つのバッファ・ステータス・パケットを送信するための送信手段を有し、前記バッファ制御手段は、データ・トラフィック特性に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの第１パラメータの値を調整し、
    前記データ・トラフィック特性が前記少なくとも１つの更なる局によって推定され、前記少なくとも１つの更なる局から、推定された前記データ・トラフィック特性を受信し、受信したデータ・トラフィック特性に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの前記第１パラメータの値を適応させる、無線局。
16. 少なくとも１つの更なる局とネットワークにおいて通信するための手段を有する無線局であって、前記少なくとも１つの更なる局は、送信されるべきデータ・パケットを記憶するための少なくとも１つのバッファ・メモリ、前記少なくとも１つのバッファ・メモリのステータスを推定するためのバッファ制御手段、前記バッファ・メモリのステータスを表す少なくとも１つのバッファ・ステータス・パケットを送信するための送信手段を有し、前記バッファ制御手段は、データ・トラフィック特性に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの第１パラメータの値を調整し、
    前記無線局は、
    前記データ・トラフィック特性を推定して、前記少なくとも１つの更なる局が推定された前記データ・トラフィック特性に基づいて前記バッファ・ステータス・パケットの前記第１パラメータの値を適応させるために、前記データ・トラフィック特性を前記少なくとも１つの更なる局に通知する、無線局。

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