JP5789015B2 - 相異なる無線アクセス技術にわたってダウンリンク−アップリンクを分割するマルチ無線アクセス技術レイヤのための方法および装置 - Google Patents

相異なる無線アクセス技術にわたってダウンリンク−アップリンクを分割するマルチ無線アクセス技術レイヤのための方法および装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信に関する。
無線通信は、一般に、データと制御情報の両方に単一の無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用する。これは、単一のＲＡＴを監視および制御することが必要であるにすぎないので、無線通信にとって好都合かつ管理の容易な技法である。
しかし、現代の無線デバイスは、しばしば複数のＲＡＴをサポートすることが可能である。これにより、少なくともいくつかのデータおよび制御伝送を特定のＲＡＴまたはチャネルに分離する、またはそれら専用にすることによって、効率を得ることができる。
マルチ無線アクセス技術レイヤ（ＭＲＬ）が開示される。ＭＲＬは、プロトコルレイヤと技術依存ＭＡＣレイヤの間に位置する収束レイヤ解決策である。ＭＲＬレイヤは技術非依存であり、下にある技術から受け取られた情報を使用し、それぞれのサービス要件に合致するように最も適切なアップリンクおよびダウンリンク技術を選択する。
より詳細な理解を、添付の図面と共に、例として与えられている以下の説明から得ることができる。
１つまたは複数の開示されている実施形態を実施することができる例示的な通信システムのシステム図である。 図１Ａに示されている通信システム内で使用することができる例示的な無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）のシステム図である。 ＭＲＬアーキテクチャがどのようにＯＳＩ参照モデルに入るかを示す図である。 マルチＲＡＴアーキテクチャ、およびそのそれぞれの構成要素の図である。 例示的なＭＲＬアーキテクチャの図である。 ８０２．１１アップリンクおよびロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ダウンリンクを使用するマルチＲＡＴアーキテクチャの図である。 マルチＲＡＴ通信シーケンスを示すメッセージシーケンス図である。 マルチＲＡＴ通信のための可視光と赤外の二重通信解決策の一例の図である。 ＭＲＬデータエンティティでのデータ分割によるダウンリンク内の例示的なスペクトルアグリゲーションの図である。 ＬＴＥ ＲＬＣレイヤでのデータ分割によるダウンリンク内の例示的なスペクトルアグリゲーションの図である。
図１Ａは、１つまたは複数の開示されている実施形態を実施することができる例示的な通信システム１００の図である。通信システム１００は、音声、データ、映像、メッセージング、ブロードキャストなど、コンテンツを複数の無線ユーザに送る多元接続システムとすることができる。通信システム１００は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共用によってそのようなコンテンツにアクセスすることを可能にすることができる。たとえば、通信システム１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）など、１つまたは複数のチャネルアクセス方法を使用することができる。
図１Ａに示されているように、通信システム１００は、無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０４、コアネットワーク１０６、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１０８、インターネット１１０、および他のネットワーク１１２を含むことができるが、開示されている実施形態は任意の数のＷＴＲＵ、基地局、ネットワーク、および／またはネットワーク要素を企図していることを理解されたい。ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのそれぞれは、無線環境で動作および／または通信するように構成された任意のタイプのデバイスとすることができる。たとえば、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、無線信号を送信および／または受信するように構成することができ、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定型もしくは移動型加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、家電などを含むことができる。
また、通信システム１００は、基地局１１４ａおよび基地局１１４ｂを含むことができる。基地局１１４ａ、１１４ｂのそれぞれは、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの少なくとも１つと無線でインターフェースし、コアネットワーク１０６、インターネット１１０、および／またはネットワーク１１２など、１つまたは複数の通信ネットワークへのアクセスを円滑にするように構成された任意のタイプのデバイスとすることができる。基地局１１４ａ、１１４ｂは、ベーストランシーバ基地局（ＢＴＳ）、ノードＢ、高度化ノードＢ、ホームノードＢ、ホーム高度化ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、無線ルータなどとすることができる。基地局１１４ａ、１１４ｂは、それぞれが単一の要素として示されているが、基地局１１４ａ、１１４ｂは、任意の数の相互接続された基地局および／またはネットワーク要素を含むことができる。
基地局１１４ａは、ＲＡＮ１０４の一部とすることができ、ＲＡＮ１０４もまた、基地局コントローラ（ＢＳＣ）、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、中継ノードなど、他の基地局および／またはネットワーク要素（図示せず）を含むことができる。基地局１１４ａおよび／または基地局１１４ｂは、セル（図示せず）と呼ばれることがある特定の地理的領域内で無線信号を送信および／または受信するように構成されてもよい。さらに、セルは、セルセクタに分割されてもよい。たとえば、基地局１１４ａに関連付けられたセルを３つのセクタに分割することができる。したがって、一実施形態では、基地局１１４ａは、３つ、すなわちセルの各セクタごとに１つ、トランシーバを含むことができる。他の実施形態では、基地局１１４ａは、多重入力・多重出力（ＭＩＭＯ）技術を使用することができ、したがって、セルの各セクタについて複数のトランシーバを使用することができる。
基地局１１４ａ、１１４ｂは、任意の好適な無線通信リンク（たとえば、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、赤外（ＩＲ）、紫外（ＵＶ）、可視光など）とすることができるエアインターフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの１つまたは複数と通信することができる。エアインターフェース１１６は、任意の好適な無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用して確立することができる。
より具体的には、上記で指摘したように、通信システム１００は、多元接続システムとすることができ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡなど、１つまたは複数のチャネルアクセス方式を使用することができる。たとえば、ＲＡＮ１０４内の基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）を使用してエアインターフェース１１６を確立することができるユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）地上波無線アクセス（ＵＴＲＡ）など無線技術を実装することができる。Ｗ−ＣＤＭＡは、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）および／または発展型ＨＳＰＡ（ＨＳＰＡ＋）など、通信プロトコルを含むことができる。ＨＳＰＡは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）および／または高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）を含むことができる。
他の実施形態では、基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）および／または拡張ＬＴＥ（ＬＴＥ−Ａ）を使用してエアインターフェース１１６を確立することができる拡張ＵＭＴＳ地上波無線アクセスネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）など無線技術を実装することができる。
他の実施形態では、基地局１１４ａ、およびＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＩＥＥＥ８０２．１６（すなわち、ＷｉＭＡＸ（worldwide interoperability for microwave access））、ＣＤＭＡ２０００、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ、ＣＤＭＡ２０００ＥＶ−ＤＯ、暫定標準２０００（ＩＳ−２０００）、暫定標準９５（ＩＳ−９５）、暫定標準８５６（ＩＳ−８５６）、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ（登録商標））、ＧＳＭエボリューション用の拡張データ転送速度（ＥＤＧＥ）、ＧＳＭ ＥＤＧＥ（ＧＥＲＡＮ）など、無線技術を実装することができる。
図１Ａにおける基地局１１４ｂは、たとえば、無線ルータ、ホームノードＢ、ホーム高度化ノードＢ、アクセスポイントとすることができ、事業所、自宅、乗物、キャンパスなど、局所的な領域での無線コネクティビティを円滑にするための任意の好適なＲＡＴを使用することができる。一実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を確立するために、ＩＥＥＥ８０２．１１など無線技術を実装することができる。他の実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）を確立するために、ＩＥＥＥ８０２．１５など無線技術を実装することができる。他の実施形態では、基地局１１４ｂ、およびＷＴＲＵ１０２ｃ、１０２ｄは、ピコセルまたはフェムトセルを確立するために、セルラベースのＲＡＴ（たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなど）を使用することができる。図１Ａに示されているように、基地局１１４ｂは、インターネット１１０に対する直接接続を有することができる。したがって、基地局１１４ｂは、コアネットワーク１０６を介してインターネット１１０にアクセスすることが必要でない可能性がある。
ＲＡＮ１０４は、コアネットワーク１０６と通信することができ、コアネットワーク１０６は、音声、データ、アプリケーション、および／またはボイスオーバーネットワーク（ＶｏＩＰ）サービスを、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの１つまたは複数に提供するように構成された任意のタイプのネットワークとすることができる。たとえば、コアネットワーク１０６は、呼制御、支払い請求サービス、移動体位置をベースとするサービス、プリペイド呼、インターネットコネクティビティ、映像配信などを提供することができ、かつ／またはユーザ認証などハイレベルセキュリティ機能を実施することができる。図１Ａには示されていないが、ＲＡＮ１０４および／またはコアネットワーク１０６は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを使用する他のＲＡＮと直接または間接的に通信することができることを理解されたい。たとえば、Ｅ−ＵＴＲＡ無線技術を使用している可能性があるＲＡＮ１０４に接続されることに加えて、コアネットワーク１０６はまた、ＧＳＭ無線技術を使用する別のＲＡＮ（図示せず）と通信することができる。
また、コアネットワーク１０６は、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄがＰＳＴＮ１０８、インターネット１１０、および／または他のネットワーク１１２にアクセスするためのゲートウェイとして働くことができる。ＰＳＴＮ１０８は、基本電話サービス（ＰＯＴＳ／plain old telephone service）を提供する回線交換電話網を含むことができる。インターネット１１０は、ＴＣＰ／ＩＰインターネットプロトコルスイートにおける伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、インターネットプロトコル（ＩＰ）など、一般的な通信プロトコルを使用する相互接続されたコンピュータネットワークおよびデバイスのグローバルシステムを含むことができる。ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または運営される有線もしくは無線通信ネットワークを含むことができる。たとえば、ネットワーク１１２は、ＲＡＮ１０４と同じＲＡＴまたは異なるＲＡＴを使用することができる１つまたは複数のＲＡＮに接続された別のコアネットワークを含むことができる。
通信システム１００におけるＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの一部または全部がマルチモード機能を含むことができる。すなわち、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、相異なる無線リンクを介して相異なる無線ネットワークと通信するために複数のトランシーバを含むことができる。たとえば、図１Ａに示されているＷＴＲＵ１０２ｃは、セルラベースの無線技術を使用することができる基地局１１４ａ、およびＩＥＥＥ８０２無線技術を使用することができる基地局１１４ｂと通信するように構成されてもよい。
図１Ｂは、例示的なＷＴＲＵ１０２のシステム図である。図１Ｂに示されているように、ＷＴＲＵ１０２は、プロセッサ１１８、トランシーバ１２０、送信／受信エレメント１２２、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、ディスプレイ／タッチパッド１２８、非取外し式メモリ１３０、取外し式メモリ１３２、電源１３４、全世界測位システム（ＧＰＳ）チップセット１３６、および他の周辺機器１３８を含むことができる。ＷＴＲＵ１０２は、一実施形態と一貫したまま前述の要素の任意のサブコンビネーションを含むことができる。
プロセッサ１１８は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連付けられた１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、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）回路、任意の他のタイプの集積回路（ＩＣ）、状態機械などとすることができる。プロセッサ１１８は、信号符号化、データ処理、電力制御、入力／出力処理、および／またはＷＴＲＵ１０２が無線環境で動作することを可能にする任意の他の機能を実施することができる。プロセッサ１１８は、トランシーバ１２０に結合され、トランシーバ１２０は、送信／受信エレメント１２２に結合され得る。図１Ｂは、プロセッサ１１８とトランシーバ１２０を別個の構成要素として示しているが、プロセッサ１１８とトランシーバ１２０は、電子パッケージまたはチップ内で共に集積されてもよいことを理解されたい。
送信／受信エレメント１２２は、エアインターフェース１１６を介して基地局（たとえば、基地局１１４ａ）に信号を送信する、または基地局から信号を受信するように構成することができる。たとえば、一実施形態では、送信／受信エレメント１２２は、ＲＦ信号を送信および／または受信するように構成されたアンテナとすることができる。他の実施形態では、送信／受信エレメント１２２は、たとえばＩＲ信号、ＵＶ信号、または可視光信号を送信および／または受信するように構成されたエミッタ／ディテクタとすることができる。他の実施形態では、送信／受信エレメント１２２は、ＲＦ信号と光信号を共に送信および受信するように構成されてもよい。送信／受信エレメント１２２は、任意の組合せの無線信号を送信および／または受信するように構成されてもよいことを理解されたい。
さらに、送信／受信エレメント１２２は、図１Ｂに単一のエレメントとして示されているが、ＷＴＲＵ１０２は、任意の数の送信／受信エレメント１２２を含むことができる。より具体的には、ＷＴＲＵ１０２は、ＭＩＭＯ技術を使用することができる。したがって、一実施形態では、ＷＴＲＵ１０２は、エアインターフェース１１６を介して無線信号を送信および受信するために２つ以上の送信／受信エレメント１２２（たとえば、複数のアンテナ）を含むことができる。
トランシーバ１２０は、送信／受信エレメント１２２によって送信しようとする信号を変調するように、また送信／受信エレメント１２２によって受信される信号を復調するように構成することができる。上記で指摘したように、ＷＴＲＵ１０２は、マルチモード機能を有することができる。したがって、トランシーバ１２０は、たとえばＵＴＲＡおよびＩＥＥＥ８０２．１１など複数のＲＡＴを介してＷＴＲＵ１０２が通信することを可能にするために複数のトランシーバを含むことができる。
ＷＴＲＵ１０２のプロセッサ１１８は、スピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８（たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ユニット、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット）に結合されてもよく、それらからユーザ入力データを受け取ることができる。また、プロセッサ１１８は、ユーザデータをスピーカ／マイクロフォン１２４、キーパッド１２６、および／またはディスプレイ／タッチパッド１２８に出力することができる。さらに、プロセッサ１１８は、非取外し式メモリ１３０および／または取外し式メモリ１３２など、任意のタイプの好適なメモリからの情報にアクセスし、それらにデータを記憶させることができる。非取外し式メモリ１３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、または任意の他のタイプのメモリ記憶装置を含むことができる。取外し式メモリ１３２は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリスティック、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリカードなどを含むことができる。他の実施形態では、プロセッサ１１８は、サーバ上または家庭用コンピュータ（図示せず）上など、物理的にＷＴＲＵ１０２上に位置しないメモリからの情報にアクセスし、それらにデータを記憶させることができる。
さらに、プロセッサ１１８は他の周辺機器１３８に結合されてもよく、それらの周辺機器１３８は、追加の特徴、機能、および／または有線もしくは無線コネクティビティを提供する１つまたは複数のソフトウェアおよび／またはハードウェアモジュールを含むことができる。たとえば、周辺機器１３８は、加速度計、電子コンパス（e-compass）、衛星トランシーバ、デジタルカメラ（写真またはビデオ用）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、振動デバイス、テレビトランシーバ、ハンドフリー用ヘッドセット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変換（ＦＭ）無線ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザなどを含むことができる。
ＲＡＮ１０４は、高度化ノードＢ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを含むことができるが、ＲＡＮ１０４は、一実施形態と一貫したまま任意の数の高度化ノードＢを含むことができることを理解されたい。高度化ノードＢ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、それぞれがエアインターフェース１１６を介してＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと通信するために１つまたは複数のトランシーバを含むことができる。一実施形態では、高度化ノードＢ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ＭＩＭＯ技術を実装することができる。したがって、たとえば高度化ノードＢ１４０ａは、複数のアンテナを使用し、ＷＴＲＵ１０２ａに無線信号を送信し、ＷＴＲＵ１０２ａから無線信号を受信することができる。
高度化ノードＢ１１４ａまたは高度化ノードＢ１４０ｂのそれぞれは、特定のセル（図示せず）に関連付けられてもよく、無線リソース管理判断、ハンドオーバ判断、アップリンクおよび／またはダウンリンクにおけるユーザのスケジューリングなどを処理するように構成することができる。図１Ａに示されているように、高度化ノードＢ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、Ｘ２インターフェースを介して互いに通信することができる。
コアネットワーク１０６は、他のネットワークとの通信を円滑にすることができる。たとえば、コアネットワーク１０６は、ＰＳＴＮ１０８など回線交換網に対するアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供し、ＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと従来の陸線通信デバイスとの間の通信を円滑にすることができる。たとえば、コアネットワーク１０６は、コアネットワーク１０６とＰＳＴＮ１０８の間のインターフェースとして働くＩＰゲートウェイ（たとえば、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）サーバ）を含むことができ、またはそのＩＰゲートウェイと通信することができる。さらに、コアネットワーク１０６は、ネットワーク１１２に対するアクセスをＷＴＲＵ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに提供することができ、ネットワーク１１２は、他のサービスプロバイダによって所有および／または運営される他の有線もしくは無線ネットワークを含むことができる。
本明細書では、マルチ無線アクセス技術レイヤ（ＭＲＬ）が開示される。ＭＲＬは、上部のプロトコルレイヤと技術依存ＭＡＣレイヤの間に位置する収束レイヤ解決策である。ＭＲＬレイヤは技術非依存であり、下にある技術から受け取られた情報を使用し、それぞれのサービス要件に合致するように最も適切なアップリンクおよびダウンリンク技術を選択する。
ある無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用してダウンリンク上で、かつまったく異なるＲＡＴを使用してアップリンク上で送信することができることは、いくつかの利点をもたらす可能性がある（たとえば、アップリンクにおいてあるＲＡＴ、ダウンリンクにおいて異なるＲＡＴを使用してレイヤ２フレームを送信すること）。また、そのような送信は、相異なるスペクトルで行われてもよい。１つのシナリオでは、ダウンリンクにおいてロングタームエボリューション（ＬＴＥ）スペクトルを８０２．１１通信に使用することは、ダウンリンク（ＤＬ）にとって実行可能な代替策となる可能性があり、一方、８０２．１１送信方法は、アップリンク（ＵＬ）にとって有利なものとなり得る。あるいは、ＬＴＥをＬＴＥスペクトルのＤＬで使用し、８０２．１１をＵＬで、ＬＴＥスペクトル、または従来８０２．１１が働く免許不要スペクトルにおいて使用することができる。
１次ＲＡＴを制御に使用し、１次ＲＡＴトランスポートチャネルと代替のＲＡＴ（たとえば、８０２．１１またはＶＬＣ）との間でデータを多重化することもまた、ａ）ネットワークリソースをオフロードする、ｂ）１つの方向での干渉を緩和するのに有用となり得る。たとえば、セルラ周波数分割復信（ＦＤＤ）システムでは、非セルラＲＡＴがアップリンクに使用される場合、ネットワークは、より多くのユーザ、またはより高い帯域幅をサポートするために、未使用のアップリンク周波数帯域を使用することができる。
さらに、フェムトセルは、干渉問題、またはマクロセルとの物理セルＩＤ（ＰＣＩ）の混同を緩和しようとして、非セルラＲＡＴを、ある状況でダウンリンクに使用することができる。様々な混成トポロジ構成で、１次ＲＡＴを追加の２次リンクで補うための実施形態もまた、本明細書に記載されている。
これらの機能を使用可能にするために、マルチＲＡＴレイヤ（ＭＲＬ）を、無線通信システムにおける従来のプロトコルアーキテクチャ、たとえばＭＡＣレイヤの新しい構成要素として定義することができる。さらに、ＭＲＬは、下記で述べるもののうちの少なくとも１つを含めて、下にある技術依存媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤからのサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を有することができる。ＳＡＰは、ある通信レイヤが別の通信レイヤ（たとえば、ＯＳＩ参照モデル内のレイヤ）のサービスを要求することができる概念上のロケーションである。
マルチＲＡＴスケジューラが、相異なるＲＡＴに対してデータをスケジューリングし（また、各ＲＡＴの機能に応答することができる）、単独のＲＡＴアンアウェア（unaware）のサービス（たとえば、インターネットプロトコル（ＩＰ）接続、論理リンク制御（ＬＬＣ）接続など）のそれぞれのサービス品質（ＱｏＳ）要求に備える。
単一の「有効な」二重通信ＲＡＴをより高いレイヤに提示するために、データレイヤが提供される。
ＭＡＣ制御フレームをカプセル化し、ダウンリンクからアップリンクに送信するために、制御経路が提供される。
アップリンク送信およびダウンリンク送信と制御フレームとの間のタイミング保証を維持するために、時間同期機能が提供され、リンク可用性、品質、および同期ステータスを識別するために、ステータス指示が提供される。
さらに、ダウンリンクＭＡＣから制御パケットおよびフィードバックパケットを受け取り、アップリンクＭＡＣ内のＳＡＰにそれらの制御パケットおよびフィードバックパケットをカプセル化させ、それらをアップリンクＭＡＣスケジューラに入力することが必要となり得る。これを達成するために、新しいカプセル化プロトコル識別子（ＩＤ）（ＭＲＬプロトコルＩＤ）を、すべてのフィードバックパケットをカプセル化するために定義することができる。ＬＴＥシステムなど典型的なセルラシステムは、確認型（Acknowledged）または非確認型（Unacknowledged）とすることができる論理チャネルをサポートすることができる。データを送信するために物理チャネル（典型的には、共用物理チャネル）を使用するトランスポートチャネルに、これらの論理チャネルをマッピングすることができる。トランスポートチャネルおよび物理チャネルは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを生成することができるハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）処理を使用することができる。ＲＡＴ間ＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信を実装する実施形態では、ＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫをカプセル化し、別のＲＡＴを介して送ることができる。
典型的なセルラシステムでは、これは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するために論理チャネルを定義し（または既存の共通のチャネルを使用し）、チャネルが非確認モードを使用中であるようにすることによって、または物理チャネル上で送信するためにＡＣＫ／ＮＡＣＫフィードバックを生成しないトランスポートチャネルに、論理チャネルをマッピングすることによって行うことができる。トランスポートチャネルへの論理チャネルのマッピングは、再送信カウント０でトランスポートチャネルを構成することによって、または再送信を生成しないタイプのトランスポートチャネル（すなわち、マルチメディアブロードキャストに使用されるものなどのマルチキャストチャネル）を使用することによって、またはＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を送信するために新しいタイプのトランスポートチャネルを定義することによって、行うことができる。
ＡＣＫ／ＮＡＣＫが共用物理チャネルを使用して送信されるとき、そのリンクを介して送信され得る他のデータによってＡＣＫ／ＮＡＣＫフィードバックが遅延を受けないように、高い優先順位でＡＣＫ／ＮＡＣＫをスケジューリングする必要がある。
一例では、８０２．１１をベースとするＷＬＡＮシステム（標準に対する８０２．１１ｅ修正版に定義されるサービス品質（ＱｏＳ）改善を含む）が、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）キューをサポートする。この例では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫの適時の送信をサポートするために、特にＡＣＫ／ＮＡＣＫ再送信用のキューを定義し、そこに高い優先順位を割り当てることができる。このキューから送信されるＭＡＣバーストは、それらを受信したことに応答してＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信する必要がないことを示すように構成されてもよい。そのようなキューは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信と干渉する衝突を最小限に抑えるために、送信要求（ready to send：ＲＴＳ）／送信許可（clear to send：ＣＴＳ）機構を使用することができてもよい。さらに、ブロックＡＣＫ／ＮＡＣＫ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ修正版に定義されているものなど）を使用し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信がネットワークにかける負荷を最小限に抑えることができる。
図２は、マルチＲＡＴ対応ＭＲＬデバイス（２００）（たとえば、ＷＴＲＵまたは基地局）のプロトコルアーキテクチャを示す。このプロトコルアーキテクチャは、ＵＬ送信とＤＬ送信の両方で使用することができる以下のレイヤ、すなわちアプリケーションレイヤ２１０、トランスポートレイヤ２２０、ネットワークレイヤ２３０、ＭＲＬ２４０、第１の技術依存ＭＡＣレイヤ（たとえば、ＬＴＥ）に結合された第１のＭＲＬアダプタ２５０、第２の技術依存ＭＡＣレイヤ（たとえば、ＷＬＡＮ）に結合された第２のＭＲＬアダプタ２６０を含む。この例では２つのＭＲＬアダプタについて述べられているが、ＭＲＬアダプタの数は、ＭＲＬデバイス（２００）によってサポートされるＲＡＴの数によって限定されるだけである。
アプリケーションレイヤ２１０は、ユーザがＭＲＬデバイスと対話するための主要インターフェースである。アプリケーションレイヤ実装のいくつかの例は、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、テルネット、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）、簡易メール転送プロトコル（ＳＭＴＰ）を含む。
トランスポートレイヤ２２０は、エンドユーザ間の透過的なデータ転送を実現し、上部のレイヤに対して確実なデータ転送サービスを提供する。トランスポートレイヤプロトコルの最も一般的な例は、トランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）、およびユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）である。
ネットワークレイヤ２３０は、ネットワークを介してデータパケットをルーティングする責任を担い、データのアドレッシングおよび送達を処理する。ネットワークレイヤ２３０は、輻輳制御、ネットワークに関するアカウント情報、ルーティング、アドレッシング、およびいくつかの他の機能を提供する。インターネットプロトコル（ＩＰ）は、ネットワークレイヤプロトコルの１つの一般的な例である。
ＭＲＬ２４０コンポーネントは、複数のダウンリンクチャネルおよびアップリンクチャネルへのフローの抽象化、サービス要件を監視しそれをＲＡＴにマッピングする意志決定、および個々のＲＡＴのフィードバックおよびタイミング要件が確実に満たされているようにするタイミング管理など、様々な機能を実施する。
ＭＲＬアダプタ（２５０、２６０）は、ＲＡＴ特有の抽象化を使用して、ＭＲＬへの、またはＭＲＬからの制御（コマンドおよびフィードバック）およびデータ（ユーザプレーントラフィック）を下にあるＲＡＴに転送することを可能にするＳＡＰ（２５１、２５４、２６１）を含む。ＭＲＬエンティティから送られるコマンドは、リソース割当て、接続確立、設定要求フィードバック情報、チャネル品質に対する照会などのためのコマンドを含めて、ＭＲＬ判断および動作を円滑にすることができるコマンドを含むことができる。ユーザプレーンデータ（すなわち、アプリケーションレイヤ２１０からのデータ）は、より高いレイヤから受け取られ、ＭＲＬエンティティ２４０を介して、ＭＲＬエンティティ２４０で必要とされる場合おそらくは再順序付け、多重化、およびセグメント化を含めて、最小限の処理で技術非依存ＲＡＴレイヤに送られる。
以下の説明は、ＳＡＰおよびデータフローインターフェースについて述べる。
ＭＲＬ ＰＨＹ制御ＳＡＰ（ＭＲＬからＰＨＹ）（２５２、２６２）：ＰＨＹの設定および制御。一方のＰＨＹから他方のＰＨＹへの電力制御信号の宛先再指定。ＭＲＬによって実施される同期のためのＰＨＹタイミング情報。
ＭＲＬ ＭＡＣ制御ＳＡＰ（ＭＲＬからＭＡＣ）（２９２、２９４）：ＭＡＣの設定および制御。これらのプリミティブは、他方のＲＡＴをわたってどの論理チャネルおよび／またはトランスポートチャネルが宛先再指定されるかについての情報を含む。また、ＨＡＲＱ（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）、チャネル品質情報、グラント、バッファステータスレポート、および測定シグナリング、または適切な標準（たとえば、３ＧＰＰ ＬＴＥ３６．３２１、ＩＥＥＥ８０２．１１など）に定義されている任意の他のＲＡＴ特有のＭＡＣレベル信号を含めて、宛先再指定されたＭＡＣレベルフィードバックのためにプリミティブが存在してもよい。これらの信号は、相異なるＲＡＴにわたってダウンリンクおよびアップリンクを分割することをサポートするために、ＭＲＬ下で宛先再指定されてもよい。
ＭＲＬ ＭＡＣデータＳＡＰ（ＭＲＬアダプタからＭＡＣ２７２、２８２）：これは、ＭＲＬの管理および制御によって維持されている設定下で個々のＲＡＴにマッピングされたトランスポートチャネルデータを含む。これは、カプセル化されたデータならびにカプセル化解除されたデータを含むことができる。
図３を参照すると、マルチＲＡＴレイヤ（ＭＲＬ）データレイヤ（３３０、３３２）が、各ＲＡＴにマッピングされるより高いレイヤに「単一の有効な接続」を提示するＭＲＬデータエンティティ（図示せず）を含む。このエンティティは、ＲＡＴ機能の固有の非対称性に対処する。図のデバイスＡ、Ｂ（３１０、３２０）は、基地局、アクセスポイント（ＡＰ）、または無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）を表すことができる。
ＭＲＬデータレイヤ（３３０、３３２）は、ＭＡＣまたは物理（ＰＨＹ）レイヤカプセル化パケットが存在するとき、パケットの直接変換を実施することができる。このレイヤ（３３０、３３２）の別の目的は、マルチＲＡＴ多重化（３３５、３４０、３３２、３３４）と呼ばれるスペクトルアグリゲーションおよび抽象化を提供し、ＲＡＴからのステータス情報および上のレイヤから設定された制御情報に基づいて、使用可能なＲＡＴの１つまたは複数にユーザプレーンデータが流されることを可能にすることである。ＲＡＴ優先順位が制御情報の一部である。ＵＬとＤＬは異なるように設定されてもよいが、本明細書に記載の機能の点からそれらは同等である。一例は、既存の８０２．１１サービスを補う可視光通信（ＶＬＣ）リンクとすることができる。この場合、ＶＬＣリンクを介してダウンリンクデータを優先し、ユーザにより高いスループットを提供し隣接ユーザに対する８０２．１１システム内の干渉を低減することができる。
ＭＲＬ制御レイヤ（３２５、３２７）は、ＭＲＬ制御フレームのための処理およびカプセル化レイヤである。ＭＲＬ制御レイヤは、１つまたは複数のＭＲＬ制御フレームをダウンリンクＭＡＣから受け取り、それらを処理し、処理のためにそれらをアップリンクＭＡＣに適切に送る。
図４は、（ＭＲＬエンティティを含めて）例示的なＭＲＬアーキテクチャを示す。図４に示されているアーキテクチャは、ＷＴＲＵまたは基地局など、どのＭＲＬデバイスにも見ることができる。図４を参照すると、ＭＲＬプロトコルＩＤは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージ（４２４）や、時間、帯域幅、電力制御、測定レポート指示（４２６）、アップリンクバッファステータスレポート（ＢＳＲ）、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）レポートなどのためのグラントを含めてアップリンク送信用に送られるグラント（４２２）を含む制御メッセージおよびフィードバックメッセージをカプセル化する際に使用されるプロトコル識別子である。ＵＬ ＭＡＣ（ＲＡＴ２ＭＡＣ（４８５））識別子は、少なくとも１つのＭＲＬプロトコルＩＤ（４５５）を識別するものであり、ＭＲＬプロトコルＩＤ（４５５）をＭＲＬ制御レイヤ（４４０）に入力するために少なくとも１つのＳＡＰを作成する。これらのＳＡＰは、上述の制御情報およびフィードバック情報を提供するインターフェースを含むことができる。なおも図４を参照すると、ＭＲＬタイミング（４５７）は、他方のＲＡＴの要件および前提が維持されるようにデータならびに制御およびフィードバックが確実にスケジューリングされるようにする。
たとえば、リソース割当てを遵守するために、フレームタイミングを知っていることが欠かせない。また、同期されたＨＡＲＱを必要とするＲＡＴは、各ＨＡＲＱキューについてフィードバックを区別するために、タイミングを知っていることを必要とする。場合によっては、ＭＲＬタイミング（４５７）は、制御情報およびフィードバック情報がＲＡＴ特有のタイミング制約の中で送信されることを確実化（調整）するために、タイマを維持することができる。
たとえば、ＲＡＴ１（４０５、４１０）は、送信パケットについてＡＣＫ／ＮＡＣＫを特定の期間内に受け取ることを期待する。ＲＡＴ２（４８５、４９５）は、このＡＣＫ／ＮＡＣＫを「通常の」ＭＡＣプロトコルデータ単位（ＰＤＵ）としてカプセル化し、正しい時刻に送信されるようにＰＤＵが確実にスケジューリングされるようにする。さらに、ＲＡＴ２（４８５、４９５）は、「非確認モード」を使用して（すなわち、それ自体はＡＣＫ／ＮＡＣＫを生成しない通信モードを使用して）送信をスケジューリングすることを必要とする可能性がある。同様に、ＲＡＴ１（４０５、４１０）は、特定の時刻に再送信を期待し、これは、（ＡＣＫ／ＮＡＣＫを受け取っている）データ送信側のＭＲＬエンティティを、ＲＡＴ１（４０５、４１０）のＡＣＫ／ＮＡＣＫ待ち時間制約が満たされるように（ＲＡＴ２（４８５、４９５）を使用する）送信を受け取り処理するように設定しなければならないことを意味する。
マルチプレクサおよびデマルチプレクサＭＲＬシム（Shim）レイヤ（４１５、４６５）は、スペクトルアグリゲーションをサポートするために必要な機能および抽象化を提供し、１つまたは複数の下にあるＲＡＴでデータが流されることを可能にする。また、ＭＲＬシムレイヤは、異なる優先順位を有する複数のトラフィッククラス、しかし最低でも高い（４７５）優先順位および通常の優先順位（４８０）のトラフィッククラスをサポートするようにＭＲＬエンティティがＱｏＳ優先順位付け（prioritization）を達成することを可能にする抽象化レイヤを作成する。たとえば、ＬＴＥは、保証ビットレート、ベストエフォート、会話音声などを含めて、いくつかのトラフィッククラスをサポートする。高い優先順位のトラフィッククラスは最小の待ち時間を提供するトラフィッククラスにマッピングすべきであり、ユーザプレーントラフィックは、通常の優先順位のトラフィッククラスとして分類されてもよい。あるいは、ＭＲＬエンティティは、より高いレイヤからの要求されたＱｏＳに基づいて、トラフィッククラスの、ＲＡＴ特有の設定をユーザプレーントラフィックに使用するように要求している可能性がある。ＭＲＬエンティティ（４００）は、任意選択で、ＭＲＬプロトコルＩＤ（４５５）を使用してカプセル化された制御情報およびフィードバック情報（ＭＡＣフィードバック（４２０）とも呼ばれる）を高い優先順位のトラフィックキュー（４６０）を介して送信し、ユーザプレーントラフィックを通常の優先順位のトラフィックキュー（４６２）を介して送信することができる。
ダウンリンク（ＤＬ）においてセルラＲＡＴ（たとえばＬＴＥ）（５３０、５３５）、およびアップリンク（ＵＬ）において８０２．１１ＲＡＴ（５２０、５２５）を含む無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）が図５に示されている。このＷＴＲＵは、ＭＲＬデータレイヤ（５１０）と、ＭＲＬタイミング（５１２）と、ＭＲＬ管理レイヤ（５１４）と、８０２．１１ＲＡＴとＬＴＥ ＲＡＴをＷＴＲＵ内で二重化するためのＭＲＬ制御（５１６）とを含むＭＲＬエンティティをさらに備える。
このシナリオで必要とされるＬＴＥをベースとするダウンリンク（５３０、５３５）をサポートするために、ＬＴＥ関連の制御情報およびフィードバック情報がアップリンクにおいて基地局に送信される。この情報を送信するために使用することができるアクティブアップリンク接続をＷＴＲＵにおいて開いておくことができる。これは、アップリンクに「通常の」トランスポートチャネルを割り当て、そのようなチャネルを介してユーザデータを送らないことにより行うことができる。しかし、この手法は、回避すべきいくつかの実装問題を有する可能性がある。たとえば、トランスポートチャネルの割当ては、（ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）およびＭＡＣ／無線リンク制御（ＲＬＣ）セグメント化／セグメント化解除に関連する記憶のための）メモリの予約、ならびに送信機および受信機の他のリソースに関連する。これらの非常に限られたリソースが浪費される可能性がある。下記で述べるように、このリソースの浪費を緩和することができるいくつかの手段がある。
１つのシナリオでは、対応するＭＡＣコンポーネントを有していないＬＴＥ−ＰＨＹ（５４０）として示されているヌルトランスポートチャネル（５４５）が定義される。ヌルトランスポートチャネルは、定義上、データを担持することができないチャネルである。ヌルトランスポートチャネルはデータを担持することができないので、データ送信に関連するリソース（たとえば、それだけには限らないがメモリ、データ構造など）をそのようなチャネルに関連付けることができない。しかし、そのようなチャネルをセットアップすることにより、必然的に物理レイヤシグナリングが使用可能になる。
別のシナリオでは、既存のリソース（たとえば、それだけには限らないがメモリ、データ構造など）が最小限の影響で使用される。既存の標準定義内で、最小限の送信能力を有するトランスポートチャネルを定義し、使用可能なリソースに対する負荷を最小限に抑えることができる。
図６は、２つのデバイス、すなわちデバイスＡ（６１０）とデバイスＢ（６２０）との間の通信のためのメッセージシーケンス図の一例を示し、本実施形態に関連するマルチＲＡＴ通信シーケンスを示しており、より高いレイヤ（６２５）、ＭＲＬ管理エンティティ（６１２）、ＭＲＬデータエンティティ（６１４）、ＭＲＬ制御エンティティ（６１６）ＬＴＥ ＲＲＣ／ＭＡＣ（６１７）、ＬＴＥ ＰＨＹ（６１９）、および８０２．１１ＭＡＣ（６２６）を含むデバイスＡ（６１０）と、８０２．１１ＭＡＣ（６２４）、ＬＴＥ ＰＨＹ（６２１）、ＬＴＥ ＲＲＣ／ＭＡＣ（６２３）、ＭＲＬ制御エンティティ（６１８）、ＭＲＬデータエンティティ（６７０）、ＭＲＬ管理エンティティ（６２２）、より高いレイヤ（６９９）を含むデバイスＢ（６２０）との間の例示的なシグナリングを含む。
デバイスＡ（６１０）は、クライアントノード（たとえばＷＴＲＵ）を表し、デバイスＢ（６２０）は、インフラストラクチャノード（たとえば、基地局またはアクセスポイント）を表す。ＷＴＲＵによって開始される接続の一例として、デバイスＡ（６１０）内のより高いレイヤ（たとえば、アプリケーションレイヤ／トランスポートレイヤ／ネットワークレイヤ）が、ＭＲＬエンティティを使用して、ＭＲＬ管理エンティティ（６１２）に設定要求（６２７）を送ることによって通信を開始する。この設定要求は、データ転送速度、最大および所望の待ち時間、ビットエラーレートなどを含めて所望のＱｏＳパラメータを含むことができる。システム初期化で開始して、ＭＲＬ管理エンティティ（６１２）は、各ＲＡＴ上でチャネル条件、負荷、利用率などに関する関連情報を維持し、設定要求内に指定された要件をサポートすることができる適切なＲＡＴ（ＲＡＴセレクション（６８０）として示されている）を選択するためにこの情報を使用する。ＭＲＬ管理エンティティ（６１２）は、引き続き、選択判断を用いてＭＲＬデータエンティティ（６１４）へのメッセージ（６２９）およびＭＲＬ制御エンティティ（６１６）へのメッセージ（６３１）を介して、またＲＡＴ特有のＳＡＰ（ＬＴＥ ＲＲＣ／ＭＡＣ（６１７）への設定メッセージ６３２および８０２．１１ＭＡＣ（６２６）へのメッセージ６３３として示されている）を使用して選択されたダウンリンクＲＡＴおよびアップリンクＲＡＴを介して設定する。アップリンクＲＡＴとして設定されたＲＡＴ、この場合には８０２．１１ＭＡＣ（６２６）は、そのピア、すなわち８０２．１１ＭＡＣ（６２４）との関連付けを開始し、ＭＲＬ管理エンティティ（６１２）が設定メッセージ（６３５）をアップリンクでデバイスＢ（６２０）上のそのピアＭＲＬ管理エンティティ（６２２）に送ることを可能にする。デバイスＢ（６２０）内のＭＲＬ管理エンティティ（６２２）は、ＬＴＥ ＲＲＣ／ＭＡＣ（６２３）へのメッセージ（６３６）を介して、また８０２．１１ＭＡＣ（６２４）へのメッセージ６３７を介してダウンリンクＲＡＴを設定し、接続確立（関連付け（６３８）として示されている）をトリガすることによって初期設定を完了する。
別のシナリオでは、アップリンクとダウンリンクの接続確立がユーザデバイスによって開始されてもよく、ＭＲＬ設定は、初期接続が確立された後で中継される。どちらの場合にも、接続確立メッセージは、各ＲＡＴから要求される必要な接続指示を示すために追加情報を担持する必要があり得る。
図６を参照すると、デバイスＡ（６１０）で開始されるユーザプレーンアップリンクフレーム（新しいパケット（６４０））が、ＭＲＬデータレイヤ（６１４）に送られ、ＭＲＬデータレイヤ（６１４）は、それをメッセージ（６４１）を介して、選択されたアップリンクＲＡＴ、すなわち８０２．１１ＭＡＣ（６２６）に送る。このフレーム（新しいパケット（６４０））は、８０２．１１物理レイヤプロトコルを使用して、電波（６４２）を介してデバイスＢ（６２０）内の８０２．１１ＭＡＣ（６２４）に送られる。このフレームは、８０２．１１ＭＡＣ（６２４）によって処理され、通常の動作手順を使用してより高いレイヤ（６９９）に転送され、ユーザデータ（６４４）として受け取られる。肯定応答フレーム（６４５）がＭＲＬ制御エンティティ（６１８）に送られ、ＭＲＬ制御エンティティ（６１８）は、その肯定応答をＭＲＬプロトコルＩＤ（６３０）でカプセル化し、それをＬＴＥ ＰＨＹ（６２１）へのメッセージ（６４６）を介してダウンリンクＲＡＴ（この例ではＬＴＥ）に関連するフローに送る。カプセル化されたフレームは、ＬＴＥ送信機構を使用して、電波（６４７）を介して送られ、アップリンクによってＬＴＥ ＰＨＹ（６１９）で受け取られ、ＬＴＥ ＰＨＹ（６１９）は、メッセージ（６４８）を介してそれをＬＴＥ ＲＲＣ／ＭＡＣ（６１７）に送る。ＬＴＥ ＲＲＣ／ＭＡＣ（６１７）は、ＭＲＬプロトコルＩＤ（６３０）を認識し、ＭＲＬプロトコルＩＤ（６３０）を、メッセージ（６４９）を介してＭＲＬ制御エンティティ（６１６）に転送する。ＭＲＬ制御エンティティ（６１６）は、カプセル化解除を含めて処理（６５０）し、肯定応答メッセージ（６５１）をデバイスＡ（６１０）内の８０２．１１ＭＡＣ（６２６）に転送し、そのフレーム送信を完了する。また、ＬＴＥは、ＬＴＥ物理レイヤの適正な機能を確保するために、ハイブリッドＡＲＱフィードバックおよび／またはＣＱＩ情報を含めて、物理レイヤフィードバックシグナリング（６５２）をＬＴＥ ＰＨＹ（６１９）からデバイスＢ（６２０）内の対応するＬＴＥ ＰＨＹ（６２１）に送ることができる。
可視光と赤外の二重通信を使用する別の実施形態が図７に示されている。図７を参照すると、赤外スタックは、赤外物理レイヤ仕様（ＩｒＰＨＹ）（７１０、７２０）、赤外リンクアクセスプロトコル（ＩｒＬＡＰ）（７１５、７２５）、および赤外リンク管理プロトコル（ＩｒＬＭＰ）（７３０、７３５）という注目の構成要素を有する。ＩｒＬＡＰ（７１５、７２５）は、確認応答およびフロー制御の責任を担い、したがってＩフレームおよびＳフレーム（７１１）のようなフィードバックフレームを送り、受け取るために、ＭＲＬ制御（７４０、７４５）にフックすることになる。
ＩｒＬＡＰ（７１５、７２５）は、開放形システム相互接続（ＯＳＩ）参照モデルのデータリンクレイヤ（ＤＬＬ）を表し、アクセス制御、発見、接続確立、およびＱｏＳパラメータのネゴシエーションを提供する。ＩｒＬＡＰ（７１５、７２５）は、データと制御フレームを区別し、制御フレームをＭＲＬプロトコル識別子（７５０、７５５）でカプセル化するように適切に構成されることを必要とする。さらに、（図７に示されていないＭＲＬタイミングコンポーネントに相談して）ＶＬＣフィードバックパケットタイミング制約が確実に満たされるようにすることを必要とする。図７に示されているように、この赤外およびＶＬＣ解決策は、赤外タイムスロットが赤外によって完全に利用されることを可能にする。ＩｒＬＭＰ（７３０、７３５）は、ＭＲＬ管理レイヤ（７６０、７６５）と共に、複数の論理チャネルのスケジューリングおよび多重化を管理する。
別の実施形態はスペクトルアグリゲーションでＶＬＣおよびＬＴＥを使用し、図８に示されている。ＭＲＬは、追加の帯域幅が必要とされるとき、代替の帯域を使用することによって、スペクトルの使用の増大および干渉の緩和を可能にする。
図８を参照すると、デバイス（たとえば、無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ））は、ＬＴＥを、制御およびデータ通信のための二重通信チャネルとして使用している。さらに、ＶＬＣチャネルを使用することによって、追加の帯域幅がダウンリンクにもたらされる。ＵＬ−ＬＴＥは、図８にリンクによって示されているように、引き続きＶＬＣチャネルのためのフィードバックトランスポートを提供する。この実施形態は、マルチＲＡＴデータエンティティの多重化／逆多重化機能を使用してスペクトルアグリゲーションおよびトラフィックオフロードがどのように可能になり得るかを示す。より高いレイヤのプロトコル（８０５）からのトラフィックが、負荷平衡、リソース可用性、チャネル条件などを含む考慮すべき点を考慮するＭＲＬ管理エンティティ（８２５）からの入力に基づいて、ＭＲＬデータエンティティ（８１０）によって、２つのＲＡＴ（ＬＴＥ ＰＤＣＰ／ＲＬＣ（８１５）およびＶＬＣ ＭＡＣ）（８２０）に多重化される。また、この例では、１次ＲＡＴ ＭＡＣ（この場合にはＬＴＥ）が両方向のアップリンクおよびダウンリンクにあり、したがって、１次ＲＡＴからのフィードバックメッセージが、他方の方向（８３０）におけるＬＴＥ ＭＡＣ（８３５）に直接送られている。
図９は、ホットスポットの別の使用事例を示しており、相異なるＲＡＴ用のデータがＬＴＥ ＲＬＣ／ＰＤＣＰ（９２０）で分割される。この実施形態は、２次ＲＡＴをそのアーキテクチャ内に組み込み、したがって、スケジューリング情報（チャネルアクセスの機会および期間）、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージ（たとえば、チャネル帯域幅、レート、および品質などトランスポートおよび物理チャネル制御情報）などを含めた１次（ＬＴＥ）制御メッセージによって２次ＲＡＴリソースブロックが提供されることを必要とするＬＴＥ ＲＡＴを示す。ヌルトランスポートチャネル（５４５）を１次ＬＴＥ ＲＡＴとして使用する、すなわちＬＴＥ ＲＡＴを制御シグナリングのためにだけ使用し、ユーザデータを送る／受け取るために２次ＲＡＴを使用することもまた可能である。より高いレイヤのプロトコル（９０５）は、トラフィックをＬＴＥ ＰＤＣＰ／ＲＬＣエンティティ（９２０）に送り、ＬＴＥ ＰＤＣＰ／ＲＬＣエンティティ（９２０）は、そのトラフィックをＬＴＥ ＭＡＣ（９２５）エンティティとＶＬＣ ＭＡＣ（９３０）エンティティに分割する。表されているデバイスが基地局である場合、組み合わされたＬＴＥ ＲＡＴとＶＬＣ ＲＡＴがダウンリンク方向で使用され、ＬＴＥ（９３５）がアップリンク方向で使用される。ＶＬＣ ＲＡＴのためのフィードバックメッセージは、ＭＲＬプロトコル識別子（８５０）を使用してカプセル化され、ＬＴＥチャネル上のアップリンクで送られる。基地局では、カプセル化されたフィードバックメッセージがＭＲＬ制御レイヤ（９５０）によって処理され、ＶＬＣ ＭＡＣ（９２５）に送られる。ＨＡＲＱフィードバックには通常動作が想定されており、プロトコルフィードバックメッセージは、ダウンリンクＬＴＥ−ＭＡＣ（９３０）からアップリンクＬＴＥ−ＭＡＣ（９４０）に直接送られる。
実施形態
１．マルチ無線アクセス技術（マルチＲＡＴ）通信の方法であって、
レイヤ２ダウンリンクフレームを第１の無線アクセス技術（ＲＡＴ）で送信するステップを含むことを特徴とする方法。
２．レイヤ２アップリンクフレームを第２のＲＡＴで受信するステップであって、前記第１および第２のＲＡＴが異なるＲＡＴである、ステップを含むことを特徴とする実施形態１に記載の方法。
３．前記第１のＲＡＴを介して送信することが意図された制御情報およびフィードバック情報をデータパケットとしてカプセル化するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし２のいずれか一項に記載の方法。
４．前記データパケットを前記第２のＲＡＴを介して送信するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
５．少なくとも１つのＭＲＬプロトコル識別子（ＩＤ）に基づいて制御メッセージを少なくとも１つのＭＲＬプロトコルフレームにカプセル化するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
６．前記少なくとも１つのＭＲＬプロトコルフレーム上で処理するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
７．前記カプセル化およびカプセル化解除するステップは、
前記少なくとも１つのＭＲＬ ＩＤを識別するステップと、
前記少なくとも１つのＭＲＬ ＩＤに基づいて、前記少なくとも１つのＭＲＬプロトコルフレームからＭＲＬ制御フレームを抽出するステップと、
少なくとも１つのサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介して前記ＭＲＬ制御フレームを、関連するダウンリンク／アップリンクＲＡＴに送るステップと
を含むことを特徴とする実施形態１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
８．媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤまたは物理（ＰＨＹ）レイヤによってカプセル化されたパケットが存在することを条件に、ＭＲＬによって、パケットの直接変換を実施するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
９．マルチＲＡＴ多重化を提供するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
１０．前記少なくとも１つのＳＡＰは、肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）、測定レポート指示、グラントのうちの少なくとも１つを送信または受信するためのインターフェースを含み、グラントは、時間、帯域幅、電力制御、アップリンクバッファステータスレポート（ＢＳＲ）、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）レポート、またはユーザデータメッセージのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする実施形態１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
１１．１つまたは複数のＲＡＴの要件および前提に基づいて、ユーザプレーンデータおよびフィードバックをスケジューリングするステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
１２．ＲＡＴ時間制約を調整するためにタイマを維持するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
１３．前記タイマに基づいて、ＵＬ ＲＡＴとＤＬ ＲＡＴの間で同期およびタイミング要件を維持するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
１４．サービス品質（ＱｏＳ）要件、チャネル条件、または負荷利用率のうちの少なくとも１つを含む要因に基づいて選択判断を行うステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
１５．前記マルチＲＡＴ通信は、
８０２．１１ＲＡＴとロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ＲＡＴを二重化するステップを含むことを特徴とする実施形態１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
１６．前記二重化するステップは、
アップリンク（ＵＬ）でアクティブＵＬ接続を介してＬＴＥ物理レイヤ情報を送信するステップを含むことを特徴とする実施形態１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
１７．前記マルチＲＡＴ通信は、
可視光通信（ＶＬＣ）ＲＡＴと赤外ＲＡＴを二重化するステップを含むことを特徴とする実施形態１ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
１８．前記マルチＲＡＴ通信は、
スペクトルアグリゲーションを含めて可視光通信（ＶＬＣ）ＲＡＴとロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ＲＡＴを二重化するステップを含むことを特徴とする実施形態１ないし１７のいずれか一項に記載の方法。
１９．前記マルチＲＡＴ通信は、
２次ＲＡＴを含むロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ＲＡＴを含むことを特徴とする実施形態１ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
２０．ヌルトランスポートチャネルをセットアップするステップをさらに含み、前記ヌルトランスポートチャネル上にデータが担持されず、前記ヌルトランスポートチャネルにリソースが関連付けられないことを特徴とする実施形態１ないし１９のいずれか一項に記載の方法。
２１．前記ヌルトランスポートチャネルは、物理レイヤ制御情報およびフィードバック情報だけを担持することを特徴とする実施形態１ないし２０のいずれか一項に記載の方法。
２２．電力制御シグナリング、肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）シグナリング、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）、またはチャネル状態情報（ＣＳＩ）シグナリングのうちの少なくとも１つを含むシグナリングを無線アクセス技術（ＲＡＴ）を介して送信するステップを含み、前記ＲＡＴを介してユーザデータが送信されず、前記ＲＡＴリンクはアップリンクまたはダウンリンクであることを特徴とする実施形態１ないし２１のいずれか一項に記載の方法。
２３．１次ＲＡＴが制御シグナリングにだけ使用されることを特徴とする実施形態１ないし２２のいずれか一項に記載の方法。
２４．アップリンク（ＵＬ）およびダウンリンク（ＤＬ）アプリケーションレイヤを備えることを特徴とする無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
２５．ＵＬおよびＤＬトランスポートレイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４に記載のＷＴＲＵ。
２６．ＵＬおよびＤＬネットワークレイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし２５のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
２７．ＭＲＬエンティティをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし２６のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
２８．前記ＭＲＬエンティティは、
複数のＵＬチャネルおよびＤＬチャネルへのフローの抽象化、サービスを監視しそれをＲＡＴにマッピングする意志決定、またはタイミング管理のうちの少なくとも１つを提供するように構成されたＵＬおよびＤＬマルチ無線アクセス技術（ＲＡＴ）レイヤ（ＭＲＬ）を含むことを特徴とする実施形態２４ないし２７のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
２９．前記ＭＲＬエンティティは、
コマンドおよびデータが少なくとも１つのＲＡＴに転送されることを可能にするように構成された第１のＭＲＬアダプタであって、第１の技術依存媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤに結合された第１のＭＲＬアダプタをさらに含むことを特徴とする実施形態２４ないし２８のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３０．前記ＭＲＬエンティティは、
コマンドおよびデータが少なくとも１つのＲＡＴに転送されることを可能にするように構成された第２のＭＲＬアダプタであって、第２の技術依存ＭＡＣレイヤに結合された第２のＭＲＬアダプタをさらに含むことを特徴とする実施形態２４ないし２９のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３１．前記ＭＲＬエンティティは、
マルチＲＡＴ多重化を提供するように構成されたＭＲＬデータレイヤであって、非対称アドレスＲＡＴ機能に対して構成されたＭＲＬデータエンティティを含むＭＲＬデータレイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし３０のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３２．前記ＭＲＬエンティティは、
少なくとも１つのＭＲＬプロトコル識別子（ＩＤ）に基づいてＭＲＬプロトコルフレームを処理するように構成されたＭＲＬ制御レイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし３１のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３３．前記ＭＲＬエンティティは、
ＵＬ ＲＡＴとＤＬ ＲＡＴの間で同期およびタイミング要件を維持するように構成されたタイミングレイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし３２のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３４．前記ＭＲＬエンティティは、
サービス品質（ＱｏＳ）要件、チャネル条件、または負荷利用率のうちの少なくとも１つを含む要因に基づいて選択判断を行うように構成された管理レイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし３３のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３５．前記ＭＲＬエンティティは、
１つまたは複数のＲＡＴでデータが流されることをＭＲＬエンティティが可能にするための抽象化レイヤを作成するように構成されたマルチプレクサおよびデマルチプレクサＭＲＬシムレイヤをさらに備えることを特徴とする実施形態２４ないし３４のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
３６．前記ＭＲＬ制御レイヤは、少なくとも１つのマルチＭＲＬ制御フレームを受け取り、前記少なくとも１つのマルチＭＲＬ制御フレームに対して処理およびカプセル化を実施するように構成されていることを特徴とする実施形態２４ないし３５のいずれか一項に記載のＷＴＲＵ。
上記では特徴および要素が特定の組合せで述べられているが、各特徴および要素は、単独で、または他の特徴および要素との任意の組合せで使用することができることを、当業者なら理解するであろう。さらに、本明細書に記載の方法は、コンピュータまたはプロセッサによって実行するためのコンピュータ可読媒体内に組み込まれるコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施することができる。コンピュータ可読媒体の例は、（有線接続または無線接続を介して伝送される）電子信号、およびコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、それだけには限らないが、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスクや取外し式ディスクなど磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）など光媒体を含む。ソフトウェアと関連付けられたプロセッサを使用し、ＷＴＲＵ、ＵＥ、端末、基地局、ＲＮＣ、または任意のホストコンピュータで使用するために、無線周波数トランシーバを実装することができる。

Claims (15)

  1. マルチ無線アクセス技術（マルチＲＡＴ）通信の方法であって、
    前記方法は、
    第１のＲＡＴと関連付けられたシグナリングを生成することであって、前記シグナリングは、電力制御シグナリング、肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）シグナリング、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）、またはチャネル状態情報（ＣＳＩ）シグナリングの少なくとも１つを含む、ことと、
    前記生成されたシグナリングを、第２のＲＡＴから受信されたステータス情報に基づいて選択された前記第２のＲＡＴを介して送信することと
    を備える方法。
  2. ユーザデータは前記第２のＲＡＴを介して送信されず、かつ前記第２のＲＡＴのリンクは、アップリンクまたはダウンリンクである、請求項１の方法。
  3. 前記第２のＲＡＴは、信号を制御するためにのみ使用される、請求項１の方法。
  4. 前記生成されたシグナリングを少なくとも一つのマルチＲＡＴレイヤ（ＭＲＬ）プロトコルフレームに、少なくとも一つのＭＲＬプロトコル識別子（ＩＤ）に基づいてカプセル化することと、
    前記少なくとも一つのＭＲＬプロトコルフレームを前記第２のＲＡＴに少なくとも一つのサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介して送ることと
    をさらに備え、
    前記送信することは、前記ＭＲＬプロトコルフレームを前記第２のＲＡＴを介して送信することを備える、請求項１の方法。
  5. 前記第２のＲＡＴを介して送信することが意図された前記生成されたシグナリングをデータパケットとしてカプセル化することをさらに備える、請求項１の方法。
  6. 前記第１のＲＡＴおよび前記第２のＲＡＴは、以下のグループ、８０２．１１ＲＡＴ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）ＲＡＴ、ＶＬＣ（visible light communication）ＲＡＴ、および赤外ＲＡＴのうちの異なるものである、請求項１の方法。
  7. 前記送信することは、前記生成されたシグナリングをレイヤ２アップリンクフレームを介して前記第２のＲＡＴ上で送信することを備える、請求項１の方法。
  8. レイヤ２ダウンリンクフレームを前記第２のＲＡＴ上で受信することをさらに備える、請求項１の方法。
  9. 前記第１のＲＡＴにて生成された信号は、第１のメディアアクセスレイヤによって生成される、請求項１の方法。
  10. マルチ無線アクセス技術（マルチＲＡＴ）無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
    シグナリングを生成するように構成された第１のＲＡＴであって、前記シグナリングは、電力制御シグナリング、肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）シグナリング、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）、またはチャネル状態情報（ＣＳＩ）シグナリングの少なくとも１つを含む、第１のＲＡＴと、
    第２のＲＡＴから受信されたステータス情報に基づいて選択され、かつ前記生成されたシグナリングを送信するように構成された前記第２のＲＡＴと
    を備えたマルチＲＡＴ ＷＴＲＵ。
  11. 前記生成されたシグナリングを少なくとも一つのＭＲＬプロトコルフレームに、少なくとも一つのＭＲＬプロトコル識別子（ＩＤ）に基づいてカプセル化し、
    前記少なくとも一つのＭＲＬプロトコルフレームを前記第２のＲＡＴに少なくとも一つのサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介して送る
    ように構成されたマルチＲＡＴレイヤをさらに備え、
    前記第２のＲＡＴは、前記ＭＲＬプロトコルフレームを前記第２のＲＡＴを介して送信するようにさらに構成されている、請求項１０のマルチＲＡＴ ＷＴＲＵ。
  12. 前記第２のＲＡＴを介して送信することが意図された前記生成されたシグナリングをデータパケットとしてカプセル化するように構成されたマルチＲＡＴレイヤをさらに備えた、請求項１０のマルチＲＡＴ ＷＴＲＵ。
  13. 前記第１のＲＡＴおよび前記第２のＲＡＴは、以下のグループ、８０２．１１ＲＡＴ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）ＲＡＴ、ＶＬＣ（visible light communication）ＲＡＴ、および赤外ＲＡＴのうちの異なるものである、請求項１０のマルチＲＡＴ ＷＴＲＵ。
  14. 前記送信することは、前記生成されたシグナリングをレイヤ２アップリンクフレームを介して前記第２のＲＡＴ上で送信することを備えた、請求項１０のマルチＲＡＴ ＷＴＲＵ。
  15. 前記第２のＲＡＴは、レイヤ２ダウンリンクフレームを受信するようにさらに構成されている、請求項１０のマルチＲＡＴ ＷＴＲＵ。
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