JP6328196B2 - 移動通信システムにおける無線プロトコル処理方法及び移動通信送信機 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムの無線プロトコルに関し、特に、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）から進化したＥ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）においてＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層及びＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層の手順（プロトコル）を実行する装置及び方法に関する。

図１は、従来の移動通信システムであるＬＴＥシステムのネットワーク構造を示す図である。ＬＴＥシステムは、既存のＵＭＴＳシステムから進化したシステムであり、基礎的な標準化作業が３ＧＰＰにより行われている。

ＬＴＥネットワークは、大きくＥ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とＣＮ（Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とに区分される。Ｅ−ＵＴＲＡＮは、端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）と、基地局（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＮｏｄｅＢ；ｅＮＢ）と、ネットワークのエンドに位置して外部ネットワークに接続するアクセスゲートウェイ（Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ；ａＧＷ）とから構成される。ａＧＷは、ユーザトラフィック処理を担当する部分と制御トラフィック処理を担当する部分とに分けられる。この場合、新しいユーザトラフィック処理のためのａＧＷと制御トラフィック処理のためのａＧＷ間では、新しいインタフェースを使用して通信することもできる。１つのｅＮＢには１つ以上のセルが存在する。ｅＮＢ間ではユーザトラフィック又は制御トラフィックの送信のためのインタフェースを使用することもできる。ＣＮは、ａＧＷとその他のＵＥのユーザ登録などのためのノードなどとから構成することもできる。Ｅ−ＵＴＲＡＮとＣＮとを区分するためのインタフェースを使用することもできる。

図２は、３ＧＰＰ無線アクセスネットワーク規格に準拠したＵＥとＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インタフェースプロトコルの制御プレーン（Ｃ−ｐｌａｎｅ）の構造を示す図である。図３は、３ＧＰＰ無線アクセスネットワーク規格に準拠したＵＥとＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インタフェースプロトコルのユーザプレーン（Ｕ−ｐｌａｎｅ）の構造を示す図である。

以下、図２及び図３を参照して、ＵＥとＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インタフェースプロトコルの構造を説明する。

無線インタフェースプロトコルは、水平的には、物理層、データリンク層、及びネットワーク層からなり、垂直的には、データ情報の送信のためのユーザプレーン、及び制御信号の送信のための制御プレーンからなる。図２及び図３のプロトコル層は、通信システムでよく知られている開放型システム間相互接続（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ＯＳＩ）参照モデルの下位３層に基づいて、Ｌ１（第１層）、Ｌ２（第２層）、Ｌ３（第３層）に区分される。このような無線プロトコル層は、ＵＥとＥ−ＵＴＲＡＮに対で存在し、無線区間のデータ送信を担当する。

以下、図２の無線プロトコルの制御プレーン及び図３の無線プロトコルのユーザプレーンの各層を説明する。

第１層である物理（Ｐｈｙｓｉｃａｌ；ＰＨＹ）層は、物理チャネルを利用して上位層に情報送信サービス（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供する。ＰＨＹ層は、上位の媒体アクセス制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）層とトランスポートチャネルを介して接続されており、このトランスポートチャネルを介してＭＡＣ層とＰＨＹ層間のデータの移動が行われる。ここで、トランスポートチャネルは、チャネルが共有されるか否かによって、大きく専用トランスポートチャネルと共通トランスポートチャネルとに分けられる。また、異なるＰＨＹ層間、すなわち送信側ＰＨＹ層と受信側ＰＨＹ層間では、無線リソースを使用した物理チャネルを介してデータの移動が行われる。

第２層には様々な層が存在する。まず、ＭＡＣ層は、様々な論理チャネルを様々なトランスポートチャネルにマッピングする役割を果たし、様々な論理チャネルを１つのトランスポートチャネルにマッピングする論理チャネル多重化の役割も果たす。ＭＡＣ層は、上位層であるＲＬＣ層と論理チャネルを介して接続されており、この論理チャネルは、送信される情報の種類によって、大きく制御プレーンの情報を送信する制御チャネルとユーザプレーンの情報を送信するトラフィックチャネルとに分けられる。

第２層のＲＬＣ層は、上位層から受信したデータを分割（ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）及び連結（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）して、下位層における無線区間のデータ送信に適するようにデータサイズを調節する役割を果たす。また、各無線ベアラ（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ；ＲＢ）が要求する様々なＱｏＳを保証するために、透過モード（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ；ＴＭ）、非応答モード（Ｕｎ−ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ Ｍｏｄｅ；ＵＭ）、及び応答モード（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ Ｍｏｄｅ；ＡＭ）の３つの動作モードを提供する。特に、ＡＭモードで動作するＲＬＣ層（以下、ＡＭ ＲＬＣ層という）は、信頼性のあるデータ送信のために、自動再送要求（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ；ＡＲＱ）機能を利用した再送機能を実行する。

第２層のＰＤＣＰ層は、ＩＰｖ４やＩＰｖ６などのＩＰパケットを帯域幅の小さい無線区間で効率的に送信するために、相対的にサイズが大きくて不要な制御情報を含むＩＰパケットのヘッダのサイズを小さくするヘッダ圧縮機能を実行する。これは、データのヘッダ部分で必ず必要な情報のみを送信させることにより、無線区間の送信効率を向上させる役割を果たす。

第３層の最上位に位置するＲＲＣ層は、制御プレーンでのみ定義され、無線ベアラ（ＲＢ）の設定、再設定、及び解除に関連して論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルの制御を担当する。ここで、ＲＢとは、ＵＥとＵＴＲＡＮ間のデータ送信のために無線プロトコルの第１層及び第２層により提供される論理パスを意味し、一般に、ＲＢの設定とは、特定のサービスを提供するために必要な無線プロトコル層及びチャネルの特性を規定し、それぞれの具体的なパラメータ及び動作方法を設定する過程を意味する。

前述したＬＴＥの各無線プロトコル層は、基本的にＵＭＴＳの無線プロトコル層に基づいている。ＵＭＴＳの無線プロトコル層は、前述したＬＴＥの無線プロトコル層とほぼ同様の役割を果たす。ここでは、第２層のうち、本発明に関連するＡＭ ＲＬＣ層及びＰＤＣＰ層のデータ処理方法について詳細に説明する。

図４は、ＵＭＴＳのＡＭ ＲＬＣ層及びＰＤＣＰ層の送信側が上位層からデータを受信し、その受信したデータを加工し、その加工したデータを送信する、処理順序を示す図である。

以下、図４を参照して、ＵＭＴＳのＡＭ ＲＬＣ層及びＰＤＣＰ層の送信側が上位層から受信したデータを処理する順序を説明する。ＳＤＵ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）とは、上位層から受信したデータをいい、ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）とは、上位層から受信したデータを加工して下位層に送信するデータをいう。

ＰＤＣＰ層は、下位層に送信するデータ（ＰＤＣＰ ＳＤＵ）を上位層から受信する（Ｓ１）。ＰＤＣＰ層は、前記受信したデータ（ＰＤＣＰ ＳＤＵ）のヘッダを圧縮して下位のＲＬＣ層に送信する。ここで、ＰＤＣＰ層のヘッダ圧縮機（Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）は、ＰＤＣＰ ＳＤＵとは関係なく、ヘッダ圧縮されたフィードバックパケットを独自に生成する。前記ヘッダ圧縮されたＰＤＣＰ ＳＤＵ又はフィードバックパケットは、ＰＤＣＰ ＰＤＵを構成し、下位のＲＬＣ層に送信される（Ｓ２）。

ＡＭ ＲＬＣ層は、上位のＰＤＣＰ層からＲＬＣ ＳＤＵ、すなわちＰＤＣＰ ＰＤＵを受信すると、定められたサイズに分割又は連結する（Ｓ３）。ＡＭ ＲＬＣ層は、前記分割又は連結されたデータブロックに順次ＲＬＣ ＳＮ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を付加する（Ｓ４）。ここで、ＡＭ ＲＬＣ層は、ＲＬＣ ＳＤＵとは関係なく、ＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵを独自に生成する。ここで、ＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵにはＲＬＣ ＳＮが付加されない。図４のステップＳ４に示すように、ＲＬＣ ＰＤＵは、ＲＬＣ ＳＮの付加されたデータブロック又はＲＬＣ ＳＮのないＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵから構成される。このように構成されたＲＬＣ ＰＤＵは、ＲＬＣ ＰＤＵバッファに保存される（Ｓ５）。これは、今後必要となり得る再送のためである。

ＡＭ ＲＬＣ層は、ＲＬＣ ＰＤＵを送信又は再送する際、ＲＬＣ ＰＤＵ ＳＮを利用して暗号化を行う（Ｓ６）。この場合、前記暗号化がＲＬＣ ＰＤＵ ＳＮを利用するため、ＳＮのないＲＬＣ ＰＤＵ、すなわちＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵは暗号化されない。前記暗号化されたＲＬＣ ＰＤＵ又は前記暗号化されていないＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵは、下位のＭＡＣ層に順次送信される。

ＬＴＥにおいては、様々な面でＬ２プロトコルを向上させることにした。特に、ＰＤＣＰ層及びＡＭ ＲＬＣ層に対しては、次のような要件を満たすことが期待されていた。

第１に、ハンドオーバー時における未確認の（ｕｎｃｏｎｆｉｒｍｅｄ）ＰＤＣＰ ＳＤＵの送信又は再送において、送信側が受信側に受信されていないＳＤＵのみを送信又は再送する。これを選択的送信（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ）又は選択的再送（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）という。

第２に、ＲＬＣ ＰＤＵのサイズを送信する度に無線環境に応じて柔軟に構成する。

第３に、ＲＬＣ ＰＤＵを送信又は再送する度に暗号化することを防止する。

このような要件は従来のＵＭＴＳ Ｌ２プロトコルでは満たされないため、ＬＴＥにおいては新しいＬ２プロトコルの設計が必要である。

本発明は、従来のＵＭＴＳ Ｌ２プロトコルの技術的問題を解決するためになされたもので、ＬＴＥにおいて新しいＬ２プロトコルの設計を提供することを目的とする。

つまり、本発明は、ＵＭＴＳから進化したものであり、ハンドオーバー時における選択的再送をサポートし、ＲＬＣの可変のＰＤＵサイズをサポートし、ＲＬＣ ＰＤＵを送信する度に行われていた暗号化過程のオーバーヘッドを減らすなどの、新しいシステムの様々な要件に適した、新しい第２層構造設計方法を提供する。

一方、ハンドオーバー時における未確認のＰＤＣＰ ＳＤＵの送信又は再送において（すなわち、ＰＤＣＰ ＳＤＵが受信側に正常に受信されていない場合）、送信側が受信側に正常に受信されていないＳＤＵのみを送信又は再送するためには、従来技術において端末とネットワークが暗示的に（ｉｍｐｌｉｃｉｔｌｙ）ＰＤＣＰ ＳＮを管理していたのとは異なり、ＰＤＣＰ ＳＤＵ毎に明示的に（ｅｘｐｌｉｃｉｔｌｙ）ＰＤＣＰ ＳＮを付加して送信しなければならない。つまり、ＰＤＣＰ ＳＮはＲＬＣ ＳＮと同様に明示的に使用される。

このような明示的な（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）ＰＤＣＰ ＳＮの使用は、ＲＬＣではない上位のＰＤＣＰ層でも暗号化を行えるようにする。ＰＤＣＰ層による暗号化は、ＲＬＣ層がＰＤＵを送信又は再送する度に暗号化することを防止できるので、プロトコル動作面でより有利である。この場合、上位から受信したＰＤＣＰ ＳＤＵは、各ＳＤＵに対応するＰＤＣＰ ＳＮが存在するため、暗号化が可能である。それに対して、ＰＤＣＰ層が独自に生成したＲＯＨＣ（Ｒｏｂｕｓｔ Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）フィードバックパケットは、これに対応するＰＤＣＰ ＳＮが存在しないため、暗号化が不可能である。従って、ＰＤＣＰ ＰＤＵ毎にＰＤＵの有効データ（ペイロード）部分が暗号化されているか否かを確認する必要がある。これは、受信側では、ＰＤＣＰ ＰＤＵを受信した後、暗号化されたデータ（すなわち、ＰＤＵのペイロード部分）と、暗号化されていないデータ（すなわち、ＲＯＨＣフィードバックパケット）とを区別して、暗号化されたデータのみを復号化すべきであるからである。

そこで、本発明は、Ｅ−ＵＭＴＳにおいてＰＤＣＰ ＰＤＵの有効データ（ペイロード）部分が暗号化されているか否かを示すインジケータを提供する。さらに、前記インジケータは、暗号化されていないＲＯＨＣフィードバックパケット（すなわち、ＰＤＣＰ層が独自に生成したパケット）と、暗号化されたＰＤＣＰ ＰＤＵの有効データとを区別する機能を果たす。従って、受信側は暗号化されたＰＤＣＰ ＰＤＵの有効データのみを復号化するように指示することができる。

上記の目的を達成するために、本発明は、上位層からデータを受信して前記データに関する第１のＳＮを設定する第１のＳＮ設定モジュールと、前記受信したデータのヘッダを圧縮するヘッダ圧縮モジュールと、前記ヘッダ圧縮されたデータを暗号化する暗号化モジュールと、前記暗号化されたデータに第２のＳＮを付加して下位層に送信する第２のＳＮ設定モジュールとを含む移動通信送信機を提供する。

前記ヘッダ圧縮モジュールは、前記暗号化モジュールにより暗号化されたデータにインジケータを付加するか、又は前記第２のＳＮ設定モジュールにより前記第２のＳＮが付加されたデータにインジケータを付加することが好ましい。

前記移動通信送信機は、前記上位層から受信したデータを保存する第１のバッファをさらに含むことが好ましい。

前記ヘッダ圧縮モジュールは、前記上位層から受信したデータとは別に、データを独自に生成することが好ましい。

前記ヘッダ圧縮モジュールにより独自に生成されたデータは、前記暗号化モジュールにより暗号化されないことが好ましい。

前記ヘッダ圧縮モジュールにより独自に生成されたデータは、前記上位層から受信したデータと関連のないフィードバックデータであることが好ましい。

前記ヘッダ圧縮モジュールにより独自に生成されたデータは、ＲＯＨＣフィードバックパケットであることが好ましい。

前記移動通信送信機は、前記第２のＳＮが付加されたデータを受信して保存する第２のバッファと、前記第２のバッファに保存されたデータを分割及び／又は連結する分割及び連結モジュールと、前記分割及び／又は連結されたデータに第３のＳＮを付加する第３のＳＮ設定モジュールと、前記第３のＳＮ設定モジュールにより前記第３のＳＮが付加されたデータを保存する第３のバッファとをさらに含むことが好ましい。

前記第２のバッファはＲＬＣ ＳＤＵバッファであり、前記第３のバッファはＲＬＣ ＰＤＵバッファであることが好ましい。

前記第３のＳＮ設定モジュールにより付加される第３のＳＮは、ＲＬＣ ＳＮであることが好ましい。

前記第１のバッファはＰＤＣＰ ＳＤＵバッファであり、前記下位層はＲＬＣ層であることが好ましい。

本発明は、前述したＬＴＥシステムが要求する条件を満たすように、無線プロトコルの第２層の構造及びデータ処理方法を提供する。

さらに、本発明においては、ＬＴＥの必須機能の１つである暗号化過程を第２層で円滑に行うことができる。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
上位層からデータを受信して前記データに関する第１のＳＮ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を設定する第１のＳＮ設定モジュールと、
前記受信したデータのヘッダを圧縮するヘッダ圧縮モジュールと、
前記ヘッダ圧縮されたデータを暗号化する暗号化モジュールと、
前記暗号化されたデータに第２のＳＮを付加して下位層に送信する第２のＳＮ設定モジュールと
を含むことを特徴とする移動通信送信機。
（項目２）
前記ヘッダ圧縮モジュールは、前記暗号化モジュールにより暗号化されたデータにインジケータを付加するか、又は前記第２のＳＮ設定モジュールにより前記第２のＳＮが付加されたデータにインジケータを付加することを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目３）
前記インジケータは、前記暗号化されたデータが暗号化されているか否かを示すことを特徴とする項目２に記載の移動通信送信機。
（項目４）
前記インジケータは、前記第２のＳＮ設定モジュールにより前記第２のＳＮが付加された前記暗号化されたデータの構造において、ＳＮフィールドの前に付加されることを特徴とする項目２に記載の移動通信送信機。
（項目５）
前記ヘッダ圧縮モジュールは、前記上位層から受信したデータとは別に、データを独自に生成することを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目６）
前記ヘッダ圧縮モジュールにより独自に生成されたデータは、前記暗号化モジュールにより暗号化されないことを特徴とする項目５に記載の移動通信送信機。
（項目７）
前記ヘッダ圧縮モジュールにより独自に生成されたデータは、前記上位層から受信したデータと関連のないフィードバックデータであることを特徴とする項目６に記載の移動通信送信機。
（項目８）
前記ヘッダ圧縮モジュールにより独自に生成されたデータは、ＲＯＨＣ（Ｒｏｂｕｓｔ Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）フィードバックパケットであることを特徴とする項目７に記載の移動通信送信機。
（項目９）
前記第１のＳＮと前記第２のＳＮとは、同一のＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） ＳＮであることを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目１０）
前記第１のＳＮ設定モジュールにより前記上位層から受信されるデータはＰＤＣＰ ＳＤＵ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）であり、前記第２のＳＮ設定モジュールにより前記下位層に送信されるデータはＰＤＣＰ ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）であることを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目１１）
前記上位層から受信したデータを保存する第１のバッファをさらに含むことを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目１２）
前記第２のＳＮが付加されたデータを受信して保存する第２のバッファと、
前記第２のバッファに保存されたデータを分割及び／又は連結する分割及び連結モジュールと、
前記分割及び／又は連結されたデータに第３のＳＮを付加する第３のＳＮ設定モジュールと、
前記第３のＳＮ設定モジュールにより前記第３のＳＮが付加されたデータを保存する第３のバッファと
をさらに含むことを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目１３）
前記第２のバッファはＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ） ＳＤＵバッファであり、前記第３のバッファはＲＬＣ ＰＤＵバッファであることを特徴とする項目１２に記載の移動通信送信機。
（項目１４）
前記第３のＳＮ設定モジュールにより付加される第３のＳＮは、ＲＬＣ ＳＮであることを特徴とする項目１２に記載の移動通信送信機。
（項目１５）
前記第１のバッファはＰＤＣＰ ＳＤＵバッファであり、前記下位層はＲＬＣ層であることを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。
（項目１６）
前記下位層は、ＡＭ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ Ｍｏｄｅ）で動作するＲＬＣ層であることを特徴とする項目１に記載の移動通信送信機。

従来の移動通信システムであるＬＴＥシステムのネットワーク構造を示す図である。 ３ＧＰＰ無線アクセスネットワーク規格に準拠したＵＥとＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インタフェースプロトコルの制御プレーンの構造を示す図である。 ３ＧＰＰ無線アクセスネットワーク規格に準拠したＵＥとＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インタフェースプロトコルのユーザプレーンの構造を示す図である。 ＵＭＴＳのＡＭ ＲＬＣ層及びＰＤＣＰ層の送信側が上位層からデータを受信し、その受信したデータを加工し、その加工したデータを送信する、処理順序を示す図である。 本発明の第１の実施形態による、Ｌ２プロトコル構造及び送信側のデータ処理順序を示す図である。 本発明の第２の実施形態による、データが暗号化されているか否かを示すインジケータを含むデータ構造及びＰＤＣＰ送信側のデータ処理方法を示す図である。

本発明はＵＭＴＳから進化したＥ−ＵＭＴＳに適用される。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を適用できる全ての通信システム及び通信プロトコルに適用することができる。

本発明の基本概念は、前述した要件を満たす無線プロトコル及びデータ構造を設計及び定義するというものである。すなわち、本発明においては、第一に、ＰＤＣＰ層は、上位層から受信したデータ（すなわち、ＰＤＣＰ ＳＤＵ）を暗号化し、暗号化されたデータと暗号化されていないデータ（すなわち、ＰＤＣＰ層が直接生成したＲＯＨＣフィードバックパケット）とを区別するためのインジケータを生成し、前記暗号化されたデータを前記インジケータと共に下位層（すなわち、ＲＬＣ層）に送信する。第二に、ＰＤＣＰ層は、前記データを暗号化するためのアルゴリズムによってＰＤＣＰ ＳＮを定義して暗号化を行う。

以下、本発明の構成及び動作を添付の図面を参照して説明する。

図５は、本発明の第１の実施形態による、Ｌ２プロトコル構造及び送信側のデータ処理順序を示す図である。

図５は、ＬＴＥのＲＬＣ層及びＰＤＣＰ層の送信側が上位層から受信したデータを加工して送信する処理順序を示す。本発明で使用する用語のうち、ＳＤＵとは、上位層から受信したデータをいい、ＰＤＵとは、上位層から受信したデータを加工して下位層に送信するデータをいう。

以下、図５を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。

Ｓ１１：図５に示すように、ＰＤＣＰ層は、下位層に送信するデータ（ＰＤＣＰ ＳＤＵ）を上位層から受信する。ＰＤＣＰ層は、各ＰＤＣＰ ＳＤＵに仮想（ｖｉｒｔｕａｌ）のＳＮを設定する。このとき、ＰＤＣＰ ＳＤＵ ＳＮは各ＰＤＣＰ ＳＤＵの区別のために順次設定される。ステップＳ１１は第１のＳＮ設定モジュールにより行われる。ステップＳ１１においては、ＰＤＣＰ ＳＤＵに実際にＳＮが付加されるのではなく、異なるＳＮで区別される一種のポインタ（図示せず）により各ＰＤＣＰ ＳＤＵが管理されるのである。このような理由で、ステップＳ１１においてＳＮを仮想のＳＮといい、かつ図５のステップＳ１１においてＰＤＣＰ ＳＤＵのＳＮを点線で示す。

Ｓ１２：ＰＤＣＰ層は、各ＰＤＣＰ ＳＤＵをＰＤＣＰ ＳＤＵバッファに保存する。これは、ハンドオーバー時、ソース基地局（すなわち、ソースＮｏｄｅＢ）が端末（ＵＥ）により受信確認されていないＰＤＣＰ ＳＤＵをターゲット基地局（すなわち、ターゲットＮｏｄｅＢ）に送信するか、又は端末がソースＮｏｄｅＢにより受信確認されていない（例えば、ソースＮｏｄｅＢがソースＮｏｄｅＢから送信されたＰＤＣＰ ＳＤＵをターゲットＮｏｄｅＢが正常に受信したことを確認していない場合）ＰＤＣＰ ＳＤＵをターゲットＮｏｄｅＢに再送するためである。ハンドオーバー時にＰＤＣＰ ＳＤＵを送信又は再送する際は、ＲＬＣ層又はＰＤＣＰ層の状態報告（ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ）に応じて、受信側が正常に受信していないＰＤＣＰ ＳＤＵのみを送信又は再送する。これを選択的送信／選択的再送という。ステップＳ１２はＰＤＣＰ ＳＤＵバッファにより行われる。前記仮想ＳＮ設定過程と前記ＰＤＣＰ ＳＤＵバッファ保存過程とは、同時に行ってもよい。ＰＤＣＰ層が選択的送信／選択的再送をサポートしない場合、前記ＰＤＣＰ ＳＤＵバッファは備えなくてもよい。

Ｓ１３：ヘッダ圧縮機（又は、ヘッダ圧縮モジュール）は、前記ＰＤＣＰ ＳＤＵにおいてヘッダ圧縮を順次行う。ここで、ヘッダ圧縮機は、ＰＤＣＰ ＳＤＵとは関係ない、ヘッダ圧縮フィードバックパケット又はＰＤＣＰ ＳＴＡＴＵＳ ＰＤＵなどを独自に生成する。

Ｓ１４：ＰＤＣＰ層は、前記ヘッダ圧縮されたＰＤＣＰ ＳＤＵを順次暗号化する。ここで、暗号化は、前記ＰＤＣＰ ＳＤＵを前記バッファに保存するときに設定した仮想のＰＤＣＰ ＳＮを利用して行う。すなわち、ＰＤＣＰ ＳＮは、暗号化アルゴリズムで入力パラメータとして作用して、ＳＤＵ毎に異なる暗号化マスクを生成させる役割を果たす。ステップＳ１４は暗号化モジュールにより行われる。ＰＤＣＰ層では、暗号化動作に加えて、完全性保護（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）機能も含んでおり、セキュリティ機能を実行することができる。完全性保護の場合も、各ＰＤＣＰ ＳＤＵは仮想のＰＤＣＰ ＳＮを利用して完全性保護が行われる。ＰＤＣＰ層は、ＰＤＣＰ層が独自に生成するパケット、例えばヘッダ圧縮機が独自に生成するフィードバックパケット、ＰＤＣＰ層が独自に生成するＰＤＣＰ ＳＴＡＴＵＳ ＰＤＵなどを含む。前記フィードバックパケットや前記ＰＤＣＰ ＳＴＡＴＵＳ ＰＤＵなどは、対応するＰＤＣＰ ＳＤＵがなく、設定された仮想のＰＤＣＰ ＳＮがないため、暗号化されない。

Ｓ１５：ヘッダ圧縮及び暗号化された各ＰＤＣＰ ＳＤＵに対応する仮想のＰＤＣＰ ＳＮ（すなわち、ステップＳ１１で設定されたＳＮ）を、ＰＤＣＰ ＰＤＵのヘッダに挿入することにより、ＰＤＣＰ ＰＤＵを構成する。すなわち、各ＳＤＵに対応する仮想のＰＤＣＰ ＳＮ（例えば、ステップＳ１１で設定されたＳＮ）を、各ＰＤＣＰ ＰＤＵのＰＤＣＰ ＰＤＵヘッダに挿入することにより、ＰＤＣＰ ＰＤＵを構成する。すなわち、ＰＤＣＰ ＰＤＵがＲＬＣ層に送信される際、ステップＳ１１で設定された仮想のＰＤＣＰ ＳＮが明示的に各ＳＤＵに付加される。ステップＳ１５は第２の設定モジュールにより行われる。この場合、ヘッダ圧縮機が独自に生成したフィードバックパケット、又はＰＤＣＰ層が独自に生成したＰＤＣＰ ＳＴＡＴＵＳ ＰＤＵなどは、設定された仮想のＰＤＣＰ ＳＮがないのでＰＤＣＰ ＳＮが付加されず、それ自体でＰＤＣＰ ＰＤＵを構成する。ＰＤＣＰ層は、前記構成されたＰＤＣＰ ＰＤＵを下位のＲＬＣ層に送信する。

Ｓ１６：ＲＬＣ層は、上位のＰＤＣＰ層からＲＬＣ ＳＤＵ、すなわちＰＤＣＰ ＰＤＵを受信すると、これをＲＬＣ ＳＤＵバッファに保存する。これは、ＲＬＣ層のＰＤＵのサイズを柔軟にサポートするためである。

Ｓ１７：ＲＬＣ層は、ＲＬＣ ＳＤＵを前記ＳＤＵバッファに保存しておき、送信時間毎に下位のＭＡＣ層が送信を要求すると、その要求されたサイズによって必要なだけＲＬＣ ＳＤＵを分割及び／又は連結する。ステップＳ１７は分割及び連結モジュールにより行われる。

Ｓ１８：ＲＬＣ層は、前記分割及び／又は連結されたデータブロックにＲＬＣ ＳＮを順次付加する。ここで、ＲＬＣ層は、ＲＬＣ ＳＤＵと関係なく、ＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵを独自に生成する。ＲＬＣ ＳＮの付加されたデータブロック又はＲＬＣ ＳＮのないＲＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵは、ＲＬＣ ＰＤＵを構成する。ステップＳ１８は第３設定モジュールにより行われる。

Ｓ１９：ＡＭ ＲＬＣ層は、再送をサポートするので、前記構成されたＲＬＣ ＰＤＵをＲＬＣ ＰＤＵバッファに保存する。これは、今後必要となり得る再送のためである。

ステップＳ１１及びＳ１５のＰＤＣＰ ＳＮと、ステップＳ１８のＲＬＣ ＳＮとは、前述のように性格が異なる。すなわち、ＰＤＣＰ ＳＮは、ＰＤＣＰ層で暗号化のために使用され、究極的には、受信側により受信確認されていないＰＤＣＰデータのみを送信又は再送するために使用される。それに対して、ＲＬＣ ＳＮは、ＲＬＣ層で使用されるもので、ＰＤＣＰ ＳＮとは目的が異なる。つまり、本発明によれば、ＳＤＵが上位層からＰＤＣＰ層に受信されるとＰＤＣＰ ＳＮが付加され、前記ＰＤＣＰ ＳＮの付加されたＳＤＵがＲＬＣ層に受信されるとＲＬＣ ＳＮが付加される。前記ＲＬＣ ＳＮは、使用法から見て、前記ＰＤＣＰ ＳＮとは実質的に関連がない。

以上、図５を参照してＰＤＣＰ層でＰＤＣＰ ＳＮを利用して行う暗号化を説明した。ＰＤＣＰ層からＲＬＣ層に送信されるデータは２種類である。すなわち、１つはＳＮが付加されて暗号化されたデータであり、もう１つはＳＮで暗号化されるのではなく、ＰＤＣＰ層により独自に生成されたフィードバックパケットである。送信側が前記２種類のデータを受信側に送信する際、受信側は、これらのデータを復号するためには、暗号化されたものと暗号化されていないものとを区別しなければならない。従って、本発明においては、図６に示すように、これらを区別するためのインジケータが付加されたデータ構造を提案する。

図６は、データが暗号化されているか否かを示すインジケータを含むデータ構造及びＰＤＣＰ送信側のデータ処理方法を示す図である。

前記暗号化インジケータは、ＰＤＣＰ ＰＤＵのヘッダの最初の部分に存在し、ＰＤＣＰ ＰＤＵの有効データ（ペイロード）部分が暗号化されているか否かを示す。ここで、送信側ＰＤＣＰ層は、上位層から受信したＰＤＣＰ ＳＤＵに対しては、それぞれのＰＤＣＰ ＳＮを利用して暗号化を行うため、暗号化されていることを示す値（例えば、インジケータのフィールドが１ビットの場合に「１」）を設定し、独自に生成したパケット、すなわちＲＯＨＣフィードバックパケットなどに対しては、暗号化を行わないため、暗号化されていないことを示す値（例えば、インジケータのフィールドが１ビットの場合に「０」）を設定する。ＰＤＣＰ層が独自に生成したＣｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵが存在する場合、Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＤＵに対しても、暗号化を行わないため、暗号化されていないことを示す値を設定する。

ペイロード部分がＰＤＣＰ ＳＤＵの場合、前記暗号化インジケータはＰＤＣＰ ＰＤＵの有効データ（ペイロード）部分が暗号化されていることを示す。この場合、暗号化に使用されたＰＤＣＰ ＳＮが存在するので、前記暗号化インジケータは、ペイロード部分が暗号化されていることを示すだけでなく、ＰＤＣＰ ＳＮフィールドが存在するという情報をも示す。

以下、図６を参照して説明する。

図６に示すように、図６の一連のステップＳ１１〜Ｓ１３は図５のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様であるので、図６のステップＳ１１〜Ｓ１３に関する説明は省略する。

以下、図６のステップＳ１４’及びＳ１５’を説明する。

Ｓ１４’：ＰＤＣＰ層は、前記ヘッダ圧縮されたＰＤＣＰ ＳＤＵ、又はＰＤＣＰ層が独自に生成したパケット（ＲＯＨＣフィードバックパケット）を順次暗号化し、前記データ（すなわち、ＰＤＣＰ ＳＤＵ及びＲＯＨＣフィードバックパケット）が暗号化されているか否かを示す暗号化インジケータをヘッダに付加する。また、ＰＤＣＰ層では、ＰＤＣＰ ＳＤＵの暗号化に加えて、完全性保護機能も含んでおり、セキュリティ機能を実行することができる。完全性保護の場合も、各ＰＤＣＰ ＳＤＵは仮想のＰＤＣＰ ＳＮを利用して完全性保護が行われる。この場合、前記暗号化インジケータは、前記パケットが暗号化され、かつ完全性保護も行われていることを示す。ＰＤＣＰ層が独自に生成するパケット、すなわちヘッダ圧縮フィードバックパケット又はＰＤＣＰ ＳＴＡＴＵＳ ＰＤＵなどは、対応するＰＤＣＰ ＳＤＵがなく、設定された仮想のＰＤＣＰ ＳＮがないため、暗号化されず、ＰＤＣＰ層は、該当パケットが暗号化されていないことを示す暗号化インジケータを前記パケットのヘッダに付加する。

Ｓ１５’：前記ヘッダ圧縮及び暗号化された各ＰＤＣＰ ＳＤＵに対応する仮想のＰＤＣＰ ＳＮを、ＰＤＣＰ ＰＤＵのヘッダに挿入することにより、ＰＤＣＰ ＰＤＵを構成する。すなわち、ＰＤＣＰ ＰＤＵがＲＬＣ層に送信される際、仮想のＰＤＣＰ ＳＮが実際のＰＤＣＰ ＳＮとして各ＳＤＵに付加される。前記ＰＤＣＰ ＳＮは、有効データ（ペイロード）部分が暗号化されている場合にのみ付加される。すなわち、ヘッダ圧縮機が独自に生成したフィードバックパケット、又はＰＤＣＰ層が独自に生成したＰＤＣＰ ＳＴＡＴＵＳ ＰＤＵなどは、暗号化されていないので、ＰＤＣＰ ＳＮを付加せず、それ自体でＰＤＣＰ ＰＤＵを構成する。ＰＤＣＰ層は、前記のように構成されたＰＤＣＰ ＰＤＵを下位のＲＬＣ層に送信する。

一方、前記暗号化インジケータは、ステップＳ１４’ではなく、ステップＳ１５’で付加してもよい。この場合、ＰＤＣＰ層は、有効データ（ペイロード）が暗号化されているか否かを継続して把握しなければならない。ＰＤＣＰ層は、有効データ（ペイロード）が暗号化されていると、前記暗号化インジケータ及びＰＤＣＰ ＳＮをＰＤＣＰ ＰＤＵのヘッダに付加し、暗号化されていないと、前記暗号化インジケータのみＰＤＣＰ ＰＤＵのヘッダに付加して、ＰＤＣＰ ＰＤＵを構成する。

以下、本発明によるＰＤＣＰ層で加工（処理）されるデータの構造を説明する。

図５及び図６に示すように、ＰＤＣＰ ＰＤＵのデータ構造は、上位層から受信したＳＤＵ（又は、ペイロード）（ここで、ＳＤＵはヘッダ圧縮が行われたものである）と、前記ＳＤＵの前に付加されてＰＤＣＰ ＳＮが入るＳＮフィールドと、前記ＳＮフィールドの前に付加されて前記ＳＤＵが暗号化されているか否かを示すインジケータとからなる。一方、図５に示すように、ＲＬＣ ＳＮが入るＲＬＣ ＳＮフィールドは、ＲＬＣ層に送信されるＰＤＣＰ ＰＤＵのＰＤＣＰ ＳＮフィールドの前に付加される。

以下、図５及び図６を参照して本発明による移動通信送信機を説明する。

本発明による送信機は、端末（又は、ＵＥ、装置など）及び基地局の送信装置に含まれる。

本発明による送信機は、図５及び図６を参照して説明した構成及び機能を実行する。すなわち、本発明による送信機は、１）上位層からデータ（すなわち、ＰＤＣＰ ＳＤＵ）を受信して前記データに関する仮想のＳＮを設定する第１のＳＮ設定モジュールと、２）前記受信したデータを保存する第１のバッファ（すなわち、ＰＤＣＰ ＳＤＵバッファ）と、３）前記受信したデータ（例えば、ＰＤＣＰ ＳＤＵ）のヘッダ圧縮を行うヘッダ圧縮エンティティ（例えば、ヘッダ圧縮機、又はヘッダ圧縮機を含むエンティティ）と、４）前記ヘッダ圧縮されたデータを暗号化する暗号化モジュールと、５）前記暗号化されたデータに第２のＳＮを付加して下位層（すなわち、ＭＡＣ層）に送信する第２のＳＮ設定モジュールとを含む。ここで、前記第２のＳＮ設定モジュールは、前記ヘッダ圧縮エンティティに一構成要素として含まれてもよい。前記１）〜５）の構成要素は、ＰＤＣＰ層のデータを加工（処理）する。

また、本発明による移動通信送信機は、ＲＬＣ層のデータを加工（処理）するための構成要素として、前記第２のＳＮが付加されたデータ（すなわち、ＲＬＣ ＳＤＵ）を受信して保存する第２のバッファと、前記第２のバッファに保存されたデータを分割及び／又は連結する分割／連結モジュールと、前記分割及び／又は連結されたデータに第３のＳＮを付加する第３のＳＮ設定モジュールと、前記第３のＳＮ設定モジュールにより前記第３のＳＮが付加されたデータ（すなわち、ＲＬＣ ＰＤＵ）を保存する第３のバッファとをさらに含む。

上記本発明に適用されるＰＤＣＰ層は、ＲＦＣ ２５０７（ＩＰヘッダ圧縮）及びＲＯＨＣ ３０９５ヘッダ圧縮プロトコルタイプをサポートしなければならない。

ＲＦＣ ３０９５（ＲＯＨＣ）は必ずサポートされ、ＲＦＣ ２５０７は追加でサポートされるようにすることが好ましい。

前述した本発明が様々な面で変形可能であることは明らかである。その変形は本発明の範囲から外れるものとみなされず、当該技術分野における通常の知識を有する者に明らかな全ての変形が添付の請求の範囲に含まれる。

Claims (6)

1. 移動デバイスにおいてデータを処理する方法であって、前記方法は、
   前記移動デバイスのＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層エンティティにより、前記移動デバイスのＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層エンティティに、前記移動デバイスの前記ＰＤＣＰ層エンティティによりそれぞれのＰＤＣＰ ＳＮ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）が付加された１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵを送信することであって、前記それぞれのＰＤＣＰ ＳＮは、前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵのうちの１つの対応するＳＤＵに関連付けられており、それぞれのＰＤＣＰ ＳＮが付加された前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵが前記ＲＬＣ層エンティティに送信される前に前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵのうちの前記対応するＳＤＵを暗号化するために用いられる、ことと、
   前記移動デバイスの前記ＰＤＣＰ層エンティティにより、ハンドオーバーにおいて、前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵのうちの送達が確認されていない少なくとも１つのＰＤＣＰ ＳＤＵを、前記少なくとも１つのＰＤＣＰ ＳＤＵのそれぞれのＰＤＣＰ ＳＮを用いることにより、再送することと
   を含む、方法。
2. 前記移動デバイスにより、前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵとは別にデータを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵとは別に生成された前記データは、暗号化されない、請求項２に記載の方法。
4. 前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵとは別に生成された前記データは、フィードバックデータである、請求項２に記載の方法。
5. 前記移動デバイスにより、ＰＤＣＰ ＳＤＵバッファ内に前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵを保存することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 受信器と、
   送信器と、
   前記受信器および前記送信器と作用可能に接続されたプロセッサと
   を備える移動デバイスであって、前記プロセッサは、
   前記移動デバイスのＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層エンティティに、前記移動デバイスのＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層エンティティによりそれぞれのＰＤＣＰ ＳＮ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）が付加された１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵを送信することであって、前記それぞれのＰＤＣＰ ＳＮは、前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵのうちの１つの対応するＳＤＵに関連付けられており、それぞれのＰＤＣＰ ＳＮが付加された前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵが前記ＲＬＣ層エンティティに送信される前に前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵのうちの前記対応するＳＤＵを暗号化するために用いられる、ことと、
   前記移動デバイスの前記ＰＤＣＰ層エンティティにより、ハンドオーバーにおいて、前記１つ以上のＰＤＣＰ ＳＤＵのうちの送達が確認されていない少なくとも１つのＰＤＣＰ ＳＤＵを、前記少なくとも１つのＰＤＣＰ ＳＤＵのそれぞれのＰＤＣＰ ＳＮを用いることにより、再送することと
   を実行するように構成されている、移動デバイス。