JP6257759B2 - マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

ロングタームエボリューション（「ＬＴＥ」）は、モバイルデバイス及びデータ端末のための高速データに使用される無線通信規格である。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、ＬＴＥ規格のメジャーなエンハンスである。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格内では、キャリアアグリゲーションを使用して帯域幅を増やし、それによってビットレートを高める。キャリアアグリゲーションは、レガシーＵＥとの後方互換性を保ちながら、単一のデバイス（例えば、ユーザ機器又は「ＵＥ」）に２０ＭＨｚよりも広い送信帯域幅を提供するために、第３世代パートナーシッププロジェクト（「３ＧＰＰ」）リリース１０（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格）で導入された。

現在の規格の下では、各々の集約されたキャリアはコンポーネントキャリアと呼ばれ、各コンポーネントキャリアは１．４、３、５、１０、１５又は２０ＭＨｚの帯域幅を有することができ、最大５つのコンポーネントキャリアを集約することができる。図１に示されるように、５つのコンポーネントキャリアは、組み合わせて１００ＭＨｚの総帯域幅となるように、２０ＭＨｚの帯域幅を各々有してもよい。キャリアアグリゲーション機能が有効にされた状態において、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格はピークダウンリンク（「ＤＬ（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）」）スループット要求、又は１Ｇｂｐｓを満たし得る。

１００ＭＨｚの総帯域幅のために２０ＭＨｚの帯域幅を有する５つのコンポーネントキャリアを含むキャリアアグリゲーションの一例を示す。 ＬＴＥ規格のためのプロトコルを、キャリアアグリゲーションに起因する主要な変更とともに示す。 無線デバイス上に実装されてもよいネットワークスタックの部分図、及び例示的なネットワークスタックを用いてキャリアアグリゲーションが実行される一例を示す。 マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるための例示的な方法を示す。 マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるための例示的なシステムを示す。 マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるための例示的なシステムを示す。 マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるための例示的なシステムを示す。 マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるための例示的なシステムを示す。 強化されたｅＮｏｄｅＢ及びＵＥを実装するための例示的なシステムを示す。

本明細書に記載されているのは、マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるためのシステム及び方法である。方法は、デバイス（例えば、無線デバイス又はユーザ機器（「ＵＥ」））によって、ユーザデータを伝送用パケットに含めて送信することであって、パケットは、高優先度又は低優先度などの、そのパケットの優先度レベルの指示を含む、送信することを含んでもよい。更に、高優先度パケットは、再伝送パケット、パケット受信の肯定応答（例えば、ＴＣＰ−ＡＣＫ）を含むユーザデータパケット、ロバストヘッダ圧縮（「ＲＯＨＣ」(robust header compression)）フィードバックを含むパケット、又はリアルタイムトランスポートプロトコル（「ＲＴＰ」）制御プロトコル（「ＲＴＣＰ」）フィードバックを含むパケットのうちの１つであってもよい。本方法はまた、デバイスのメディアアクセス制御（「ＭＡＣ（media access control）」）層によって、上位レベル層によって提供された優先度レベルの指示を含む伝送用パケットを受信することと、ＭＡＣ層によって、複数のコンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定することと、を含んでもよい。本方法は、ＭＡＣ層によって、パケットを伝送するべきコンポーネントキャリアのうちの１つを選択することであって、この選択することは、パケットの優先度レベル及びコンポーネントキャリアのうちの１つの信頼性に基づく、選択することを更に含んでもよい。

本明細書において更に説明されているのは、デバイスであって、非一時的メモリであって、その上に記憶されたプログラムを有する非一時的メモリと、プログラムを実行するプロセッサであって、プログラムの実行はプロセッサに、デバイスの上位レベル層によって、ユーザデータを伝送用パケットに含めて送信することであって、パケットはこのパケットの優先度レベルの指示を含む、送信することと、デバイスのＭＡＣ層によって、上位レベル層によって提供された優先度レベルの指示を含む伝送用パケットを受信することと、ＭＡＣ層によって、複数のコンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定することと、ＭＡＣ層によって、パケットをそれに載せて伝送するべきコンポーネントキャリアのうちの１つを選択することであって、この選択することは、パケットの優先度レベル及びコンポーネントキャリアのうちの１つの信頼性に基づく、選択することと、を含む動作を実行させる、プロセッサと、を備える、デバイスである。

本明細書において更に説明されているのは、実行可能なプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、プログラムは、プロセッサに対して、無線デバイスの上位レベル層によって、ユーザデータを伝送用パケットに含めて送信することであって、パケットはこのパケットの優先度レベルの指示を含む、送信することと、無線デバイスのメディアアクセス制御（「ＭＡＣ」）層によって、上位レベル層によって提供された優先度レベルの指示を含む伝送用パケットを受信することと、ＭＡＣ層によって、複数のコンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定することと、ＭＡＣ層によって、パケットを伝送するべきコンポーネントキャリアのうちの１つを選択することであって、この選択することは、パケットの優先度レベル及びコンポーネントキャリアのうちの１つの信頼性に基づく、選択することと、を含む動作を実行するように命令する、非一時的コンピュータ可読記憶媒体である。

各種例示的実施形態は、以降の説明及び関連する添付図面を参照することによって更に理解され得る。これらの図面において、同様の要素は同じ参照番号で言及されている。例示的な実施形態は、マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるためのシステム及び方法を示す。より具体的には、本明細書に記載されている例示的な実施形態は、無線トラフィックスタックの上位レベル層がキャリア選択に影響を与え、それゆえ、エンドツーエンドアプリケーション性能を最適化することを可能にすることができる。

例示的な実施形態は、いくつかの特徴を有するＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄキャリアアグリゲーション方式を参照して説明される。例えば、周波数分割二重化（「ＦＤＤ（frequency-division duplexing）」）では、特徴は、集約されたキャリアの数はＤＬ及びアップリンク（「ＵＬ（uplink）」）において異なってもよいことを含み、通例、ＵＬコンポーネントキャリアの数はＤＬコンポーネントキャリアの数以下である。加えて、個々のコンポーネントキャリアはまた、異なる帯域幅のものであってもよい。代替的に、時分割二重化（「ＴＤＤ（time division duplexing）」）が用いられる場合には、コンポーネントキャリアの数及び各コンポーネントキャリアの帯域幅はＤＬ及びＵＬについて同じである。しかし、当業者は、例示的な実施形態は、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ方式と異なる特徴を有するものを含む任意のキャリアアグリゲーション方式に適用され得ることを理解するであろう。

キャリアアグリゲーションの使用時には、コンポーネントキャリアのそれぞれに対していくつかのサービングセルが存在し得る。サービングセルのカバレッジは、コンポーネントキャリア周波数と電力プランニングとの両方によって変わり得て、そのことは異種ネットワークプランニング（heterogeneous network planning）に有用である。無線リソース制御（「ＲＲＣ（radio resource control）」）接続が、プライマリサービングセル（「Ｐセル（primary serving cell）」）という１セルによってハンドリングされ、アップリンク（「ＵＬ」）及びダウンリンク（「ＤＬ」）用のプライマリコンポーネントキャリア（「ＰＣＣ（primary component carrier）」）によってサービスを提供される。ＵＥが、セキュリティパラメータなどの、非アクセス層（「ＮＡＳ（non-access stratum）」）情報を受信するのもＤＬ ＰＣＣ上である。アイドルモードでは、ＵＥはＤＬ ＰＣＣ上のシステム情報をリッスンする。ＵＬ ＰＣＣは、物理アップリンク制御チャネル（「ＰＵＣＣＨ（physical uplink control channel）」）を送信するために用いられる。

他方のコンポーネントキャリアは、ＵＬ及びＤＬ用セカンダリコンポーネントキャリア（ＳＣＣ（secondary component carrier））と称され、セカンダリサービングセル（Ｓセル（secondary serving cell））にサービスを提供し得る。ＳＣＣが必要に応じて追加又は削除されるのに対し、ＰＣＣはハンドオーバー時に変更される。当業者であれば、Ｐセル及びＳセルが論理的な構成物であり、必要に応じてＳセルを追加できることが理解されよう。Ｐセルは、全てのＲＲＣシグナリング及び制御手続きに使用される主セルである。キャリアアグリゲーションでは、ＳセルはＰセルへの付加物と見なされ、Ｓセルのアクティブ化及び非アクティブ化はＭＡＣシグナリングによって迅速に達成される。従来のキャリアアグリゲーションの機能性はユーザプレーン内においてＭＡＣ層及びその下において実装される。したがって、パケットデータ収束プロトコル（「ＰＤＣＰ（packet data convergence protocol）」）層及び無線リンク制御（「ＲＬＣ（radio link control）」）層は、どのキャリア上で特定のＲＬＣ及びＰＤＣＰプロトコルデータ単位（「ＰＤＵ（protocol data unit）」）を送信するべきかに全く影響を与えない。パケット及びＰＤＵという用語は、本明細書における説明全体を通じて交換可能に用いられてもよいことに留意されたい。

図２は、ＬＴＥ規格のためのプロトコルを、キャリアアグリゲーションに起因する主要な変更とともに示す。具体的には、キャリアアグリゲーションの導入はＭＡＣ及び物理層プロトコルに主に影響を与える。しかし、いくつかの新しいＲＲＣメッセージも導入される。例えば、ＰＤＣＰ及びＲＬＣはキャリアアグリゲーション以前と同様に扱われてもよいが、今度は、新しいＲＲＣメッセージなどの情報が、ＳＣＣを処理するために必要となり、ＭＡＣ層は多数のコンポーネントキャリア上のスケジューリングを処理することができなければならない。物理層上の変更は、例えば、コンポーネントキャリア上のスケジューリングに関するシグナリング情報、並びにコンポーネントキャリアごとのハイブリッド自動再送要求（「ＨＡＲＱ（hybrid automatic repeat request）」）ＡＣＫ／ＮＡＣＫが搬送されなければならないことである。

スケジューラがアップリンク伝送及びダウンリンク伝送の両方におけるスケジューリング決定を行い、適切なキャリア及びトランスポートブロックサイズを選択する。具体的には、スケジューラは、チャネル品質測定、スケジューリング要求及びバッファステータス報告などの情報に基づいて、どのＵＥがアップリンクにおけるリソースを許可されるべきであるかを判定する。ダウンリンクでは、ＵＥはＰＤＣＣＨリソース割当を受けることになる。スケジューリング決定が行われると、スケジューラは、ＵＬスケジューリング決定についてＵＥ ＭＡＣに知らせるためにアップリンク許可を送信することによって、スケジューリング決定についてＭＡＣに知らせる。更に、スケジューラは、ＤＬスケジューリング決定についてエボルブドＮｏｄｅ Ｂ（「ｅＮｏｄｅＢ」(evolved Node B)）ＭＡＣに知らせるための実装固有の機構を用いる。

図３は、無線デバイス上に実装されてもよいネットワークスタック３００の部分図を示す。図示されている例示的な層は、物理層ＰＨＹ ３１０、ＭＡＣ層３２０、及びＲＬＣ層３３０を含む。当業者は、ネットワークスタックはＲＬＣ層３３０の上に、ＰＤＣＰ層、ＲＲＣ層、アプリケーション層など等の追加の層を含んでもよいことを理解するであろう。ＭＡＣ層３２０の上の全ての層は、単独で、又はまとめて、上位レベル層（単数又は複数）と呼ばれてもよい。異なる無線デバイスは異なる種類のネットワークスタックを実装してもよく、異なるネットワークスタックは、本明細書に記載されている層、又はここでは言及されていない追加の層の異なる組み合わせを有してもよい。

当業者はまた、ネットワークスタック３００はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして無線デバイス上に実装されてもよいことを理解するであろう。例えば、無線デバイスは、プロセッサ、非一時的記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、フラッシュドライブなど）、送受信機、アンテナなど等のハードウェア構成要素を含んでもよい。非一時的記憶媒体は、無線デバイスを動作させ、制御するためにプロセッサ（単数又は複数）によって実行される、オペレーティングシステム（「ＯＳ」）、アプリケーションなど等の、複数のソフトウェア構成要素を記憶してもよい。ソフトウェア構成要素のうちの１つ以上は、ネットワークスタック３００を実装するためにプロセッサによって実行されてもよい。無線デバイスは、例えば、ユーザ機器（「ＵＥ」）と一般的に呼ばれるデバイス（例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップなど）、並びにネットワークデバイス（例えば、基地局、ｅＮｏｄｅＢなど）を含む、無線信号を送信及び／又は受信するように構成されるあらゆるデバイスを含み得ることに留意されたい。

図３は、例示的なネットワークスタック３００を用いてキャリアアグリゲーションが実行される一例を更に示す。ＭＡＣ層３２０がスケジューリング許可について知るとすぐに、ＭＡＣ層３２０は、ＲＬＣ ＰＤＵを取得するためにＲＬＣ層３３０に問い合わせ、適切なＭＡＣヘッダを付加することによってＭＡＣ ＰＤＵをフォーマットする。次に、ＭＡＣ層３２０はユーザデータをＨＡＲＱ処理のために下位層へ送信し、伝送のためにＰＨＹ層３１０へ送信する。ＭＡＣ層３２０からの要求を受信すると同時にＲＬＣ層３３０はそのＰＤＵをＭＡＣ層３２０へ送信するが、従来のキャリアアグリゲーションでは、ＲＬＣ ＰＤＵの、その適切なキャリアへの対応付けは、ＲＬＣ／ＰＤＣＰ層によって影響を受けないことに留意されたい。キャリアアグリゲーションをサポートするために、ＭＡＣ層３２０において更なるダウンリンクスケジューラ（「ＤＬ−ＳＣＨ（downlink scheduler）」）が単に追加されるだけであり、ＲＲＣが、ＳＣＣの再構成をサポートするために変更される。ＭＡＣ層３２０の（例えば、ＵＥ多重化）機能が、どのキャリア上でユーザデータ（例えば、ＭＡＣ ＰＤＵ）をどのキャリアを通じて送信するべきかを決定する責任を負う。したがって、従来のキャリアアグリゲーションでは、高優先度ＲＬＣ ＰＤＵが、劣悪な無線リンク条件を有するキャリアを通じて送信されることがあり得る。

本明細書において説明されているシステム及び方法によれば、例示的な実施形態は、ＲＬＣ層３３０、又は他の上位レベル層のうちの任意のもの（例えば、ＰＤＣＰ層）が、エンドツーエンドアプリケーション性能を最適化するためにＭＡＣキャリア選択アルゴリズムに影響を与えることを可能にし得る。より具体的には、上位レベル層は、各論理チャネルに属するデータを、付与された優先度レベル（例えば、高優先度、低優先度など）に基づいて類別してもよい。例えば、ＲＬＣ／ＰＤＣＰは、所与の論理チャネルに属するような特定のトラフィックを高優先度として類別してもよい。このトラフィックは、限定するものではないが、再伝送ＲＬＣ ＰＤＵ、ＴＣＰ−ＡＣＫを包含するユーザデータ、ＲＯＨＣフィードバックを包含するＰＤＵ、ＲＴＣＰフィードバックを包含するＰＤＵ、任意の他の急を要するアプリケーション層シグナリング（例えば、ビデオｉ−フレームなど）などを含んでもよい。当業者は、トラフィックは、システム設計者によって決定された任意の因子に基づいて、高優先度、低優先度、又は任意の中間優先度レベル（単数又は複数）として類別されてもよいことを理解するであろう。

本明細書において説明されている例示的なシステム及び方法は、ＭＡＣキャリア選択アルゴリズムが高優先度ＲＬＣデータをより信頼性の高いキャリアを通じて伝送することを可能にする。例えば、ＭＡＣ層３２０は、キャリアを高優先度又は低優先度として類別するために、各々の個々のキャリアの品質レベルを保持してもよい。ＭＡＣ層３２０によって用いられてもよいメトリックの例としては、限定するものではないが、サウンディング参照信号（「ＳＲＳ（sounding reference signal）」）としてのＵＬ信号からのチャネル品質メトリック、チャネル状態情報（「ＣＳＩ（channel state information）」）としてのＵＥフィードバック、及び参照信号受信電力／参照信号受信品質（「ＲＳＲＰ（reference signal received power）／ＲＳＲＱ（reference signal received quality）」）を挙げることができる。追加のメトリックの例としては、ＵＬにおける肯定応答（「ＡＣＫ（acknowledgement）」）及び非肯定応答（「ＮＡＣＫ（non-acknowledgement）」）伝送からのブロック誤り率（「ＢＬＥＲ（block error ratio）」）推定、各々の個々のキャリアのＭＡＣ／ＲＬＣ層再伝送及びセグメンテーションパターンなどが挙げられる。これらの例から、キャリア信頼性を監視するためにいかなる信頼性メトリックが選択されてもよいことが明らかであろう。ＵＥはまた、ＤＬメトリックを測定することによってアップリンクキャリアの品質を評価してもよいことに留意されたい。したがって、ＵＥは、異なるキャリアを通じたアップリンク伝送に優先順位をつけるためにこの情報を利用してもよい。

上述のように、例示的な実施形態は２つの優先度レベル（例えば、高及び低）を実装してもよいが、当業者は、上位レベル層が、論理チャネルに属するデータを類別するために、任意の数の漸増的優先度レベルがこれらのシステム及び方法によって利用されてもよいことを理解するであろう。一例では、再伝送ＰＤＵは、再伝送ＰＤＵが、最も信頼性の高いキャリアを通じて伝送されるように、ＲＬＣ／ＰＤＣＰ層によって最高優先度レベルを付与されてもよい。それに対して、アプリケーション層シグナリングは、このデータが、最も信頼性の高いキャリア、又は最も信頼性の高いものの下のレベルであるキャリアを通じて伝送されてもよいように、次に高い優先度レベルを付与されてもよい。

それゆえ、上述の説明から分かるように、ＭＡＣ層３２０は各キャリアの信頼性の現行の尺度を保持してもよい。ＲＬＣ／ＰＤＣＰ層、又は任意の他の上位レベル層は、各ＰＤＵに優先度レベルを付与してもよい。ＭＡＣ層３２０が何らかのスケジューリング許可を知ると、ＭＡＣ層３２０は、ＲＬＣ ＰＤＵを要求するためにＲＬＣ層３３０に問い合わせてもよい。要求を受信すると、ＲＬＣ層３３０はＰＤＵを、伝送のために、又はより正確には、伝送のためにＭＡＣ層３２０によって更に準備されるために、ＭＡＣ層３２０へ送信してもよい。しかし、各ＲＬＣ ＰＤＵは、上位レベル層のうちの１つによって付与された優先度レベルを含んでもよい。ＭＡＣ層３２０は、ＰＤＵのための適切なキャリアを選択するために、付与された優先度レベルを用いてもよい。この選択は、付与された優先度レベル、及びＭＡＣ層３２０によって保持されている各キャリアの信頼性尺度に基づいてもよい。このように、上位レベル層（例えば、ＲＬＣ／ＰＤＣＰ層）は、個々のＰＤＵのために選択されるキャリアに影響を及ぼすことができる。

図４は、マルチキャリア環境内における無線リンク性能を向上させるための例示的な方法４００を示す。方法４００によって実行される動作は、以上において図３を参照して説明された、無線デバイスによって実装される例示的なネットワークスタック３００及びその構成要素に関して説明されることになる。

ステップ４１０では、無線デバイスの上位レベル層が伝送用パケットをフォーマットしてもよい。例えば、上位レベル層はＲＬＣ層３３０又はＰＤＣＰ層であってもよい。上位レベル層は、高優先度又は低優先度などの、パケットの優先度レベルの指示を含んでもよい。例えば、再伝送パケット、ＴＣＰ−ＡＣＫを含むユーザデータパケット、ＲＯＨＣフィードバックを含むパケット、又はＲＴＣＰフィードバックを含むパケットであるパケットは、高優先度パケットとして特定されてもよい。パケット内に優先度レベルを指示する一実施形態によれば、ユーザが、各パケットに関連付けられる実装固有のメタデータを保持してもよい。このメタデータは、各パケットの優先度などに関する情報を包含してもよい。優先度情報は無線で伝送されなくてもよいので、パケット（単数又は複数）を高優先度又は低優先度として分類するためにいずれのＰＤＣＰ／ＲＬＣ／ＭＡＣ層ＰＤＵのヘッダを変更する必要もないことに留意されたい。加えて、高優先度又は低優先度ＰＤＵのための別個のキューを保持することも可能である。

ステップ４２０では、ＭＡＣ層３２０はＲＬＣ層３３０からの伝送用パケットを要求してもよい。ＭＡＣ層３２０は、上位レベル層によって提供された優先度レベルの指示を含むパケットを受信してもよい。この場合、ＭＡＣ層３２０はまた、ＭＡＣ層３２０はＲＬＣ層３３０からのより優先度の高いＰＤＵを探していることをＲＬＣ層３３０に指示してもよい。それに応じて、ＲＬＣ層３３０は、任意のより優先度の低いＰＤＵを送信するよりも先に、まず、全ての高優先度ＰＤＵをＭＡＣ層３２０へ送信してもよい。

ステップ４３０では、ＭＡＣ層３２０は複数のコンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定してもよい。上述のように、ＭＡＣ層３２０は、コンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定するために任意の数のメトリックを利用してもよい。例えば、これらのメトリックは、サウンディング参照信号（「ＳＲＳ」）としてのＵＬ信号からのチャネル品質メトリック、チャネル状態情報（「ＣＳＩ」）としてのＵＥフィードバック、及び参照信号受信電力／参照信号受信品質（「ＲＳＲＰ／ＲＳＲＱ」）を含んでもよい。また、個々のキャリアの性能は時間とともに変化し得るため、キャリアの監視は継続的なプロセスであってもよいことにも留意されたい。個々のキャリアの信頼性は通例、他の利用可能なキャリアに対する相対的尺度であることに更に留意されたい。それゆえ、第１のＵＥの全てのキャリアは、第２のＵＥが利用可能なキャリアよりも絶対的に優れているため、第１のロケーション内のＵＥは、高優先度トラフィックに割り当てられた第２のロケーション内のＵＥのためのキャリアよりも優れた絶対的信頼性を有する低優先度トラフィックに割り当てられたキャリアを有する場合がある。また、ＵＥは、ダウンリンクキャリアのチャネル品質を測定することによってアップリンクキャリアの信頼性を特定し得ることも可能である。この場合には、ＵＥは、ｅＮｏｄｅＢのサポートを必要とすることなく、より優先度の高いパケットをより優れた品質のキャリアに対応付けることを決定し得る。

ステップ４４０では、ＭＡＣ層３２０は、パケットの優先度に対応する信頼性を有するコンポーネントキャリアのうちの１つを選択してもよい。例えば、パケットが高優先度パケットとして指示されている場合には、高信頼性キャリアが選択されてもよい。

ステップ４５０では、ＭＡＣ層３２０は、ＭＡＣ層ヘッダを付加し、パケットをＰＨＹ層３１０に渡すことによって、パケットを伝送のためにフォーマットしてもよく、ＰＨＹ層３１０は、図３におけるコンポーネントキャリアの例によって示されるように、選択されたコンポーネントキャリアを通じてパケットを伝送することになる。したがって、ステップ４４０において選択されたコンポーネントキャリアを通じたパケットの伝送は、高優先度ＲＬＣ ＰＤＵなどの、再伝送パケットの各々が、最も信頼性の高いキャリアを通じて伝送されることを確実にし、方法４００は、特定のパケット又はパケット群のためにどのキャリアが用いられるのかに関する決定権を上位レベル層に提供する。

上述された基本的な伝送機能性に加えて、キャリアアグリゲーション、及びキャリア選択に対する上位レベル層の影響の組み合わせは、改善されたパケット伝送の他の形態を含み得る。例えば、ＭＡＣ層３２０は、同じユーザデータを複数のキャリアを通じて同時に送信することを決定してもよい。それに応じて、次に、受信機ＨＡＲＱエンティティは、元の伝送データを復号するために冗長情報を含む複数のＨＡＲＱ ＰＤＵを結合してもよい。第１の実施形態によれば、同じＨＡＲＱ ＰＤＵが両方のキャリア上で送信されてもよい。伝送側ＵＥはパケットの反復の恩恵を受けることができる。本実施形態はＨＡＲＱチェース合成と同じ利得を生み出し得る。次に、２つのパケット（例えば、ＨＡＲＱ ＰＤＵ）は物理層において同じ方法で符号化されてもよい。それゆえ、パケットが同じビット情報を包含してもよいだけでなく、伝送パケットもまた同様であってもよい。

ＨＡＲＱ ＰＤＵ符号化の更なる実施形態によれば、同じ情報ビットから２つのＨＡＲＱ ＰＤＵが作成されてもよい。具体的には、第１のＨＡＲＱ ＰＤＵは（例えば、冗長性バージョン０を用いた）再伝送０に対応してもよく、第２のＨＡＲＱ ＰＤＵは（例えば、冗長性バージョン１を用いた）再伝送１に対応してもよい。第１のＨＡＲＱ ＰＤＵはよりシステマティックなビットを用いてもよいため、第１のＨＡＲＱ ＰＤＵは最良のキャリア（例えば、より高いチャネル品質を有するキャリア）に行ってもよい。逆に、再伝送１の第２のＨＡＲＱ ＰＤＵは、最低品質を有するキャリアに行ってもよい。次に、受信側ＵＥは、インクリメンタルリダンダンシーと同じ利得を生み出すために両方のＰＤＵを結合してもよい。上述された複数のＨＡＲＱ ＰＤＵを利用することによって、信頼性及びレイテンシが受信側ＵＥにおいて改善され得る。例えば、典型的なＨＡＲＱは、１０％の目標ＢＬＥＲを仮定して、復号の成功に必要な再伝送の数が１．１前後であるように設計される。複数のＨＡＲＱ ＰＤＵは、ＵＥが１サブフレーム（１ｍｓ）内にパケットをうまく復号することを可能にする。

基地局（例えば、エボルブドＮｏｄｅ Ｂ（「ｅＮＢ」））が同じ情報を両方のキャリア上で送信する場合には、ｅＮＢは、ＵＥは両方のＨＡＲＱ ＰＤＵを結合してもよいことを受信側ＵＥに知らせてもよい。ｅＮＢは、ＵＥは２つのキャリアにわたるＨＡＲＱ ＰＤＵを結合するべきであることをＵＥに指示するための情報のビット、又はフラグを含めることによって、ＰＤＣＣＨを介してこの情報を提供してもよい。次に、ＵＥは、同じＨＡＲＱプロセスが２つのキャリアにわたって用いられていることを理解してもよい。各キャリアのＰＤＣＣＨ内の冗長性バージョンは、例えば、インクリメンタルリダンダンシーによる方法、チェース合成による方法等などで、２つの物理層ブロックを最適に結合するためにＵＥによって用いられてもよい。

本明細書において説明されている例示的な実施形態は、ダウンリンク伝送（例えば、ユーザデータを「ダウンリンクすること」）を用いて動作するが、当業者は、例示的なシステム及び方法はアップリンク伝送（例えば、ユーザデータを「アップリンクすること」）時にも適用可能であることを理解するであろうということに留意されたい。したがって、ユーザデータを伝送用パケットに含めて送信するための例示的な無線デバイスは、例えば、ユーザデータを無線ネットワークへアップリンクするＵＥ、又はユーザデータをＵＥへダウンリンクする基地局（例えば、ｅＮＢ）であってもよい。

別の例示的な利用例では、本明細書において説明されているキャリアアグリゲーション方式はスモールセルとの関連で実装されてもよい。この場合には、スモールセルがあるキャリアを実装し、マクロセルが別のキャリアを実装する。図５Ａ〜図５Ｄは、４つの異なる可能なスモールセル構成５０１〜５０４を示す。スモールセル構成５０１〜５０４の各々は、サービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ（serving gateway））５４０、マクロエボルブドＮｏｄｅ Ｂ（「ＭｅＮＢ（macro evolved Node B）」）５２０、及びソースエボルブドＮｏｄｅ Ｂ（「ＳｅＮＢ（source evolved Node B）」）５３０を含む。例示的な構成５０１〜５０４では、マクロセル及びスモールセルはＰＤＵをＵＥ ５１０へ伝送している。

図５Ａ〜図５Ｄに示される構成５０１〜５０４の間の相違は、スモールセル５３０内に実装される層の数及び種類である。したがって、本明細書において説明されている例示的なシステム及び方法は、二重接続ソリューションを実装するために、図５Ａ〜図５Ｄに示されているアーキテクチャの各々に適用されてもよい。ノード、ＭｅＮＢ ５２０及びＳｅＮＢ ５３０の各々は、物理層（ＰＨＹ ５２１／５３１）、メディアアクセス制御層（ＭＡＣ ５２２／５３２）、無線リンク制御層（ＲＬＣ ５２３／５３３）、及びパケットデータ収束プロトコル層（ＰＤＣＰ(packet data convergence protocol layer) ５２４／５３４）などの、複数の層を含んでもよい。更に、ＭＡＣ／ＲＬＣエンティティが同じセル上に実装されていない場合には、ｅＮＢの各々は協調のためにＸ２リンクを用いてもよい。

図５Ａは、ＳｅＮＢ ５３０が物理層５３１のみを含む構成５０１を示す。この場合には、ＭｅＮＢ ５２０のＭＡＣ層５２２が、ＭｅＮＢ ５２０及びＳｅＮＢ ５３０のそれぞれ物理層５２１及び５３１への、及びそれらからのパケットのフローを制御することになる。すなわち、ＭｅＮＢ ５２０のＭＡＣ層５２２は、ＭｅＮＢ ５２０の上位レベル層（例えば、ＲＬＣ層５２３及びＰＤＣＰ ５２４）からのパケットを受信し、ＭｅＮＢ ５２０の物理層５２１又はＳｅＮＢ ５３０の物理層５３１のいずれかに対応するキャリアを選択し、ＰＤＵを適切な物理層５２１／５３１へ転送することになる。キャリアの選択は、以上において図３を参照して一般的に説明されたのと同じ方法で行われる。

図５Ｂは、ＳｅＮＢ ５３０が物理層５３１及びＭＡＣ層５３２の両方を含む場合の構成５０２を示す。この構成５０２では、ＭｅＮＢ ５２０のＰＤＣＰ層５２４及びＲＬＣ層５２３が伝送用ＰＤＵを生成してもよい。しかし、ＭｅＮＢ ５２０のＭＡＣ層５２２及びＳｅＮＢ ５３０のＭＡＣ層５３２の両方がＲＬＣ層５２３に伝送用ＰＤＵを問い合わせてもよい。両方の層５２２／５２３がＲＬＣ層５２３に問い合わせてもよいため、ＲＬＣ層５２３の問い合わせを協調させるためにＭｅＮＢ ５２０とＳｅＮＢ ５３０との間でＸ２インタフェースリンクが利用されてもよい。この場合も先と同様に、ＭＡＣ層５２２／５３２の各々は、ＲＬＣ層５２３から受信されたＰＤＵのために、図３において説明された例示的な方法３００に従って適切なキャリアを選択してもよい。

図５Ｃは、ＳｅＮＢ ５３０が物理層５３１、ＭＡＣ層５３２及びＲＬＣ層５３３を含む構成５０３を示す。この場合には、ＲＬＣ層５２３／５３３のうちのどちらかがＭｅＮＢ ５２０のＰＤＣＰ層５２４からのＰＤＵを受信してもよい。図５Ｂの構成５０２と同様に、ＭＡＣ層及びＲＬＣ層はＭｅＮＢ ５２０とＳｅＮＢ ５３０との間で分散しているため、ＰＤＣＰ層５２４のＰＤＵをどのように異なるＲＬＣ層５２３／５３３へ送信するのかを協調させるために、Ｘ２インタフェースリンクを用いる必要がある。

図５Ｄは、ＳｅＮＢ ５３０が物理層５３１、ＭＡＣ層５３２、ＲＬＣ層５３３及びＰＤＣＰ層５３４を含む構成５０４を示す。この場合には、ＰＤＣＰ層５２４／５３４のどちらかが上位レベル層からの伝送用ＰＤＵを受信してもよい。図５Ｃの構成５０３と同様に、ＭＡＣ層、ＲＬＣ層及びＰＤＣＰ層はＭｅＮＢ ５２０とＳｅＮＢ ５３０との間で分散しているため、上位レベル層のＰＤＵをどのように異なるＰＤＣＰ層５２４／５３４へ送信するのかを協調させるために、Ｘ２インタフェースリンクを用いる必要がある。

図６は、強化された基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ）及びデバイス（例えば、ＵＥ）のためのフローデータ内にいくつかのサブフローを作成することを提供するための例示的なシステム６００を示す。例示的なシステム６００はＵＥ及びｅＮｏｄｅＢの両方の内に実装されてもよいことに留意されたい。図６に示されるように、複数のサブフローは、優先度設定（例えば、高、中、低）、遅延割当量（(delay budget)例えば、ＱｏＳクラス識別子（「ＱＣＩ（QoS class identifier）」）テーブルから導かれる）、及び保留時間(holding time)などの情報を含んでもよく、初期保留時間は、フローに関連付けられる遅延割当量に等しく設定されてもよい。したがって、保留時間は、パケットがどのぐらいの間バッファ内に記憶されているのかに依存して、デクリメントされてもよい。

例示的なシステム６００は、フロー分類器６１０、タガー(tagger)／サブフロー分類器６２０、変更ＭＡＣ層６３０及び物理層６４０を含んでもよい。ＩＰパケットはフロー分類器６１０において受信され、３ＧＰＰ論理チャネルを横断してタガー／サブフロー分類器６２０へ至ってもよい。タガー／サブフロー分類器６２０において、ｅＮｏｄｅＢはＤＬパケットにタグ付けしてもよく、ＵＥはＵＬパケットにタグ付けしてもよい。タグ付けは、各パケットのためにデザインされた、類別された優先度レベルに基づいてもよい。例えば、ＵＥ及びｅＮｏｄｅＢは、ＤＬ／ＵＬパケットを様々な優先度グループに類別するための規則のセットを利用してもよい。高優先度分類は、再伝送ＲＬＣ ＰＤＵ、ＲＬＣステータス更新、ＲＯＨＣフィードバックなど等のパケットを含んでもよい。中優先度分類は、ＴＣＰ−ＡＣＫを包含するユーザデータ、ＲＴＣＰフィードバック、ビデオＩ−フレームなどのパケットを含んでもよい。低優先度分類は、新しいデータを包含するユーザデータなどのパケットを含んでもよい。

タグ付けの後、ＩＰパケットは、タグ付けされた論理チャネルを横断し、ＭＡＣ ＰＤＵを物理層６４０における個々のキャリアに対応付けるための変更ＭＡＣ層６３０へ到達してもよい。ＭＡＣ層６３０は、複数のパケットを１つのＭＡＣ ＰＤＵに集約するために、フローごとの遅延割当量を利用してもよい。加えて、パケットの保留時間が、スケジューリングのために利用可能な遅延割当量に近づくと、パケットを送信するための緊急度は増大してもよい。

パケットの保留時間が第１の所定の閾値（例えば、遅延割当量の２５％）に達した場合には、このとき、ＭＡＣ層６３０は、再伝送ＲＬＣ ＰＤＵを有するＭＡＣフレームを、より優れたチャネル品質を有するキャリア上で送信することを開始してもよい。パケットの保留時間が更なる閾値（例えば、遅延割当量の５０％）に達した場合には、このとき、ＭＡＣ層６３０は、ＭＡＣフレームを、より優れたチャネル品質を有するキャリアを通じて送信し、冗長フレームを他のキャリア上で送信することを開始してもよい。ｅＮｏｄｅＢ ＭＡＣは、ＵＥが、送信された情報を結合するために、２つのキャリアにわたって同じＰＤＵを送信してもよい。ＭＡＣ層６３０は、３ＧＰＰ仕様によって定義されたチャネル品質メトリックに基づいてキャリア品質を特定してもよい。更に、パケット遅延が遅延割当量を超えると、ＭＡＣ層６３０はパケットを放棄してもよい。待ち受けている受信機もまた、パケットがタイミング良く受信しない場合には、パケットを放棄してもよい。

本発明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、本発明において種々の修正が行われ得ることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物の範囲内であれば、本発明の修正及び変形を網羅することが意図される。

Claims (20)

1. 無線デバイスの上位レベル層によって、ユーザデータを含む前記上位レベル層のプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）に優先度レベルの指示を割り当てることと、
   前記無線デバイスのメディアアクセス制御（「ＭＡＣ」）層によって、前記上位レベル層によって提供された前記優先度レベルの前記指示を含む前記ＰＤＵを受信することと、
   前記ＭＡＣ層によって、複数のコンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定することと、
   前記ＭＡＣ層によって、パケットを伝送するべき前記コンポーネントキャリアを少なくとも１つ選択することであって、前記選択は、前記ＰＤＵの前記優先度レベル及び前記コンポーネントキャリアの前記信頼性に基づくことと、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記ＰＤＵが高優先度として指示される場合には、前記選択されたコンポーネントキャリアは、前記コンポーネントキャリアの大部分よりも高い信頼性を有するものとして特定されたコンポーネントキャリアであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記指示が割り当てられた前記ＰＤＵが、再伝送、伝送制御プロトコル肯定応答（「ＴＣＰ−ＡＣＫ」）を含むユーザデータ、ロバストヘッダ圧縮（「ＲＯＨＣ」）フィードバック、及びリアルタイムトランスポートプロトコル制御プロトコル（「ＲＴＣＰ」）フィードバックのうちの１つを含む場合には、前記指示が高優先度であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記信頼性を前記特定することが、サウンディング参照信号としてのアップリンク信号からのチャネル品質メトリック、チャネル状態情報としての無線デバイスフィードバック、及び参照信号受信電力／参照信号受信品質のうちの少なくとも１つを利用すること、又は肯定応答及び非肯定応答伝送からのブロック誤り率推定を分析すること、又は前記複数のコンポーネントキャリアの各々のＭＡＣ／ＲＬＣ層再伝送を分析すること、のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記無線デバイスが、前記ユーザデータを無線ネットワークへアップリンクするユーザ機器（「ＵＥ」）、及び前記ユーザデータを前記ＵＥへダウンリンクする基地局のうちの１つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記選択されたコンポーネントキャリアが複数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記ユーザデータを前記パケット及び更なるパケットの中に同様に符号化し、前記パケットを前記コンポーネントキャリアのうちの前記１つを介して、及び前記更なるパケットを前記コンポーネントキャリアのうちの別の１つを介して送信することによって、同じユーザデータが前記選択された複数のコンポーネントキャリアを通じて同時に送信されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記ユーザデータを前記パケットの中に第１の方法で符号化し、前記ユーザデータを更なるパケットの中に第２の方法で符号化し、前記パケットを前記コンポーネントキャリアのうちの１つを介して、及び前記更なるパケットを前記コンポーネントキャリアのうちの別の１つを介して送信することによって、同じユーザデータが前記選択された複数のコンポーネントキャリアを通じて同時に送信されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 前記無線デバイスの前記ＭＡＣ層によって、前記無線デバイスの前記上位レベル層へ、所定の優先度レベルを有するＰＤＵの要求を送信することを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
10. 前記パケットが前記無線デバイスによって伝送される際に、前記優先度レベルの前記指示が前記パケット内に含まれないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
11. デバイスであって、
    メモリであって、その上に記憶されたプログラムを有するメモリと、
    前記プログラムを実行するプロセッサであって、前記プログラムの前記実行は前記プロセッサに、
    前記デバイスの上位レベル層によって、ユーザデータを含む前記上位レベル層のプロコルデータユニット（ＰＤＵ）に優先度レベルの指示を割り当てることと、前記デバイスのメディアアクセス制御（「ＭＡＣ」）層によって、前記上位レベル層によって提供された前記優先度レベルの前記指示を含むＰＤＵを受信することと、前記ＭＡＣ層によって、複数のコンポーネントキャリアの各々の信頼性を特定することと、前記ＭＡＣ層によって、パケットを伝送するべき前記コンポーネントキャリアを少なくとも１つ選択することであって、前記選択は、前記ＰＤＵの前記優先度レベル及び前記コンポーネントキャリアの前記信頼性に基づくことと、を含む動作を実行させる、プロセッサと、
    を備えることを特徴とする、デバイス。
12. 前記ＰＤＵが高優先度として指示される場合には、前記選択されたコンポーネントキャリアは、前記コンポーネントキャリアの大部分よりも高い信頼性を有するものとして特定されたコンポーネントキャリアであることを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記指示が割り当てられた前記ＰＤＵが、再伝送、伝送制御プロトコル肯定応答（「ＴＣＰ−ＡＣＫ」）を含むユーザデータ、ロバストヘッダ圧縮（「ＲＯＨＣ」）フィードバック、及びリアルタイムトランスポートプロトコル（「ＲＴＰ」）制御プロトコル（「ＲＴＣＰ」）フィードバックのうちの１つを含む場合には、前記指示が高優先度であることを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記信頼性を前記特定することが、サウンディング参照信号としてのアップリンク信号からのチャネル品質メトリック、及びチャネル状態情報としてのデバイスフィードバック、及び参照信号受信電力／参照信号受信品質のうちの少なくとも１つを利用すること、又は肯定応答及び非肯定応答伝送からのブロック誤り率推定を分析すること、又は前記複数のコンポーネントキャリアの各々のＭＡＣ／ＲＬＣ層再伝送を分析すること、のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
15. 前記デバイスが、前記パケットを伝送するべき前記コンポーネントキャリアのうちの前記１つの前記選択の間にアップリンクスケジューリングにおいてダウンリンクチャネル品質メトリックを利用することを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
16. 前記選択されたコンポーネントキャリアが複数であることを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
17. 前記ユーザデータを前記パケット及び更なるパケットの中に同様に符号化し、前記パケットを前記コンポーネントキャリアのうちの前記１つを介して、及び前記更なるパケットを前記コンポーネントキャリアのうちの別の１つを介して送信することによって、同じユーザデータが前記選択された複数のコンポーネントキャリアを通じて同時に送信されることを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記ユーザデータを前記パケットの中に第１の方法で符号化し、前記ユーザデータを更なるパケットの中に第２の方法で符号化し、前記パケットを前記コンポーネントキャリアのうちの前記１つを介して、及び前記更なるパケットを前記コンポーネントキャリアのうちの別の１つを介して送信することによって、同じユーザデータが前記選択された複数のコンポーネントキャリアを通じて同時に送信されることを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
19. 前記プログラムが前記プロセッサに、前記デバイスの前記ＭＡＣ層によって、前記デバイスの前記上位レベル層へ、所定の優先度レベルを有するＰＤＵの要求を送信する動作を更に実行させることを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
20. 前記パケットが前記デバイスによって伝送される際に、前記優先度レベルの前記指示が前記パケット内に含まれないことを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。

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