JPWO2004114695A1 - 無線基地局装置と移動体通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
Mobile IPv6では、移動ノードが移動するたびに移動ノードとホームエージェント間でバインディング更新のバインディング応答がやりとりされる。したがって、移動ノードが頻繁に移動すると、このような制御トラヒックがネットワークを輻輳させることになる。
また、ホームエージェントや通信相手ノードのバインディングに時間がかかると、移動ノードが以前存在した場所へパケットが中継され、パケット損失を引き起こす。
このような問題点を解決するために、例えば、Hierachical Mobile IPv6やCellular IPv6が提案されている。
従来のIPパケットを扱う移動体通信システムは、Hierachical Mobile IPv6やCellular IPv6のいずれの場合であっても、局所的なホームエージェントやセルラIPゲートウェイの役割を果たす境界ルータにおける、一点障害性問題がある。したがって、移動ノードが頻繁に移動した場合における、制御トラヒックによるネットワークの輻輳や、該移動にともなうバインディングの更新、経路変更に時間がかかった場合に移動ノードが以前存在した場所へパケットが中継されることによるパケット損失、といった可能性を完全になくすことは困難であるという課題があった。
また、HSDPA(High−Speed Downlink Packet Access)のような下り高速パケットを複数の通信ノードに高速で割当てる移動体通信システムにおいて、移動ノードが任意の無線基地局配下のセルから別の任意の無線基地局配下のセルに移動する場合であり、かつ、このときSSDT(Site Selection Diversity Transmit Power Control)のような下り干渉電力を最小化するSSDTによるハンドオーバーを行なう場合においても、RNCから移動元無線基地局および移動先無線基地局に対する下り無線リンクへの送信制御を行なうことによる制御遅延の発生、もしくはSSDTのように移動ノードからのPrimary Cell/Non−primary Cell制御を上り無線リンクを介して移動元無線基地局および移動先無線基地局が受ける場合、RNCから移動元無線基地局および移動先無線基地局の両方に対して、ネットワークを介して下りデータパケットを送信させることによるネットワークの輻輳、という課題があった。
さらに、HSDPAのような下り高速パケットを複数の通信ノードに高速で割当てる移動体通信システムにおいて、無線基地局がARQ(Auto Repeat reQuest)を行なう場合には再送パケットの一時的なバッファリングのためのメモリ容量が、移動ノードと通信中の全無線基地局において必要となるという課題があった。
MIMO(Multi−input Multi−output)伝送により、複数の送信アンテナから異なる複数の送信シンボルを同時に送信することで、空間上の送信シンボルの多値化を図り、さらなる高速パケット通信を実現するような場合においても、1台の無線基地局にて実現しようとすると、送信機やアンテナの数が増えることによって無線基地局のコスト増加につながるばかりか、移動ノードによって、要求するデータ速度も異なるため、最適なコストパフォーマンスが得られないシステムとなるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、無線基地局にルーチング機能を持たせ、移動ノードが該機能を有する任意の無線基地局配下のセルから、該機能を有する別の任意の無線基地局配下のセルに移動する場合において、移動先の無線基地局、あるいは移動ノードが、移動元の無線基地局に対して、通信相手ノードからのパケットを移動先の無線基地局に転送するように制御することにより、移動ノードの移動に伴うネットワーク上のパケットの輻輳を、移動元無線基地局と移動先無線基地局間だけに局所化できるので、境界ルータに対して送信されるバインディング更新や経路更新パケットのための、制御パケットの発生頻度を低減し、ネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を図ることができる無線通信システムを得ることを目的とする。
また、HSDPAのような下り高速パケットを複数の通信ノードに高速で割当てる移動体通信システムにおいて、移動ノードが任意の無線基地局配下のセルから別の任意の無線基地局配下のセルに移動する場合であり、かつ、このときSSDTのような下り干渉電力を最小化するSSDTによるハンドオーバーを行なう場合においても、該ルーチング機能を用いて、移動元無線基地局から移動先無線基地局に対して下りパケットを転送すると共に、移動元無線基地局および移動先基地局は、移動ノードから送信される、下り無線通信対象基地局であるか否かを検出する機能、および移動元基地局においては本検出結果に基づき、移動先基地局に対して下りパケットをネットワーク上に転送するか否かを判定・選択する機能を有することで、従来RNCにて行なっていたハンドオーバー機能を、移動元無線基地局および移動先無線基地局が行なうことができるので、ソフトハンドオーバー時に移動元および移動先の両方の無線基地局にパケットを送信することにより発生していた輻輳をなくし、かつ制御遅延を低減でき、時々刻々と変化する移動ノードとの無線リンク状態に適した高速セル選択となるハンドオーバーを実現し、これによって下り無線リンクにおける最大スループットを向上させることを目的としている。
また、HSDPAのような下り高速パケットを複数の通信ノードに高速で割当てる移動体通信システムにおいて、無線基地局がARQを行なう場合に問題となる再送パケットの一時的なバッファリングのためのメモリ容量についても、該ルーチング機能による無線基地局間のパケット転送機能にて、最初に移動ノードが無線リンク接続を行なった無線基地局のみが該バッファリング行なうことを可能にし、無線基地局のコストを削減することを目的とする。
さらに、MIMO伝送により、複数の送信アンテナから異なる複数の送信シンボルを同時に送信することで、空間上の送信シンボルの多値化を図り、さらなる高速パケット通信を実現するような場合において、移動ノードが存在するセルに隣接する複数の無線基地局から、移動ノードが要求するデータ速度に応じた台数の無線基地局を選択して、該ルーチング機能を用いて下りパケットを選択された各無線基地局毎に分割して転送することで、コストパフォーマンスの良いMIMO伝送を実現することを目的とする。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、送受信アンテナで移動ノードが送信する無線信号を受信し、デュプレクサによって送受周波数を分離し、増幅、帯域制限し、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換し、アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換し、デジタル・ベースバンド信号を入力として復調すると共にSIRを計算する計算手段と、計算手段が出力する復調データを入力として誤り訂正復号を行なうと共にCRCを計算する誤り訂正復号手段と、誤り訂正復号手段が出力するTTI単位の復号データであるTransport Blockと、その復号結果を示すCRCと、SIRの計算結果をTTI単位で平均した平均SIR計算結果をパケット化するパケット生成・変換手段と、移動ノードが、移動元無線基地局となる自局から移動先無線基地局へと移動するハンドオーバー中である場合は、移動先無線基地局から移動元無線基地局に対して、Transport Blockからパケットへの変換・生成するまでの処理を行なったパケットを送信するパケット送信手段と、移動元基地局においては、送信されたパケットを、ルーチング手段、およびパケットからTransport Blockへの分割・変換手段を介して取得し、移動元無線基地局と移動先無線基地局のパケットのペイロードに含まれるTransport Blockの信頼度を、CRCの計算結果と、平均SIRにより比較し、選択出力する出力手段と、出力手段により出力したTransport Blockのみをパケット化してIPネットワークを介してRNCに送信するRNC送信手段とを備えたものである。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、移動ノードは、現在通信中の移動元無線基地局が送信するセルサーチ信号の受信電力と、周辺セルを構成する無線基地局のセルサーチ信号の受信電力の差が予めシステムで決められた閾値以内に入ると、該閾値以内となった周辺セルの無線基地局に対して、移動元無線基地局の識別子を含んだ接続要求を送信する手段と、閾値以内となった周辺セルの無線基地局は、移動元無線基地局に対して、前記移動ノード宛てのパケットを転送するよう要求すべく、基地局間メッセージをパケット化して、基地局間通信を行う手段と、移動元無線基地局は、他の無線基地局からのパケット転送要求に対し、ルーチング手段を用いて、移動ノード宛てのパケットを転送すると共に、移動元無線基地局からも移動ノードに向けて無線信号を送信すべく、ルーチング手段は、自局内送信部へも同一パケットを出力する手段を備えたものである。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、ルーチング手段では、ヘッダ解析の結果、優先度やフローラベルに基づき、リアルタイム性を要求されるパケットの場合は、他のパケットを追い越して、送信手段であるパケットからTransport Blockに分割・変換する手段、もしくは移動元無線基地局である自局において生成・変換されたパケットと、ルーチング手段、およびパケットからTransport Blockに分割・変換する手段を介して得られた、移動先無線基地局が生成・変換したTransport Blockを、比較・選択出力する手段に、優先的にパケットを出力する手段とを備えたものである。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る移動体通信システムは、請求の範囲第1項から請求の範囲第4項のいずれか一項記載の無線基地局装置と、無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、無線基地局装置をIPバックボーンネットワークに接続する境界ルータとを備えて構成されるものである。
このことによって、ネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を図ることができる移動体通信システムを得ることができるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、受信したIPパケットのヘッダを解析する解析手段と、解析手段によりヘッダを解析した結果、IPパケットは自局向けのパケットでない場合、経路表に基づき、他の無線基地局に転送し、一方、自局向けのパケットである場合、自局送信部に転送するルーチング手段と、自局と通信する移動ノードに対するパケットの送信処理において、ルーチング手段を介してRNCから送られた基地局制御パケットを取得し、当該パケットから移動ノードの送信処理情報を、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、且つ、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔でもあるTTI単位に分割・変換する手段と、分割・変換された送信処理情報のTransport Blockを入力として誤り訂正符号化を行なう誤り訂正符号化手段と、誤り訂正符号化手段が出力する符号化データを入力とし、変調する変調手段と、変調手段が出力する変調データであるデジタル・ベースバンドデータをアナログ・ベースバンド信号に変換し、搬送波周波数に周波数変換し、帯域制限および所望の送信電力とするための増幅を行ない、デュプレクサを介して送受周波数帯域を分離し、送受信アンテナから移動ノードに対して無線信号を送信する送信手段と、パケットからTransport Blockへの分割・変換手段においては、分割・変換後のTransport Blockを、次段の誤り訂正符号化手段に出力すると共に、当該Transport Blockを、テンポラリのメモリに格納する格納手段と、テンポラリのメモリに格納したTransport Blockは、移動ノードからの再送要求(NACK)があった場合は、再度誤り訂正符号化手段に出力すると共に、再びTransport Blockをテンポラリのメモリに蓄える蓄積手段と、移動ノードからパケットを受信したことの通知(ACK)があった場合は、テンポラリのメモリから移動ノードが受信完了したTransport Blockを消去する消去手段と、移動ノードがハンドオーバーを行なっている最中は、移動元無線基地局から移動先無線基地局に対してパケットを転送する手段と、移動元および移動先無線基地局において、Primary Cellであると判断した場合は自局誤り訂正符号化手段に出力し、Non−primary Cellであると判断した場合は、自局誤り訂正符号化手段に出力しないようにするSSDTによるハンドオーバー手段と、再送要求が合った場合の再送は、前回移動ノードに対して送信した基地局が移動元、移動先の何れであるかに関わらず、現在、Primary Cellとなっている無線基地局が行うよう、自局内部回路ブロックもしくは移動先無線基地局に対してパケットの転送を行う手段とを備えたものである。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するバインディングの更新や経路変更によるIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、送受信アンテナで移動ノードが送信する無線信号を受信し、デュプレクサによって送受周波数を分離し、増幅、帯域制限し、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換し、アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換し、デジタル・ベースバンド信号を入力として復調すると共にSIRを計算する計算手段と、計算手段が出力する復調データを入力として誤り訂正復号を行なうと共にCRCを計算する誤り訂正復号化手段と、誤り訂正復号化手段が出力するTTI単位の復号データであるTransport Blockと、その復号結果を示すCRCと、SIRの計算結果をTTI単位で平均した平均SIR計算結果をパケット化するパケット生成・変換手段と、移動ノードが、移動元無線基地局となる自局から移動先無線基地局へと移動するハンドオーバー中である場合は、移動先無線基地局から移動元無線基地局に対して、Transport Blockからパケットへの変換・生成するまでの処理を行なったパケットを送信するパケット送信手段と、移動元基地局においては、送信されたパケットを、ルーチング手段、およびパケットからTransport Blockへの分割・変換手段を介して取得し、移動元無線基地局と移動先無線基地局のTransport Blockの信頼度を、CRCの算出結果と、平均SIRにより比較し、選択出力する出力手段と、出力手段により出力したTransport Blockのみをパケット化してIPネットワークを介してRNCに送信するRNC送信手段と、移動ノードからの受信復調データに含まれるPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットを検出する検出手段と、Primary Cell/Non−primary Cell指示ビットを、パケットからTransport Blockに分割・変換し、変換後のTransport Blockをテンポラリメモリに格納し、自局による再送か、移動先無線基地局への転送であるかを判断する、ARQ制御手段およびスケジューリング手段に対して出力する出力手段と、移動先無線基地局への再送パケットの転送のため、経路表をPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットに基づき、更新する更新手段とを備えたものである。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するバインディングの更新や経路変更によるIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、移動ノードは、現在通信中の移動元無線基地局が送信するセルサーチ信号の受信電力と、周辺セルを構成する無線基地局のセルサーチ信号の受信電力の差が予めシステムで決められた閾値以内に入ると、該閾値以内となった周辺セルの無線基地局に対して、移動元無線基地局の識別子を含んだ接続要求を送信する手段と、閾値以内となった周辺セルの無線基地局は、移動元無線基地局に対して、移動ノード宛てのパケットを転送するよう要求する要求手段と、移動元無線基地局は、他の無線基地局からのパケット転送要求に対し、ルーチング手段を用いて、移動ノード宛てのパケットを転送すると共に、移動元無線基地局からも移動ノードに向けて無線信号を送信すべく、ルーチング手段は、自局内送信部へも同一パケットを出力する手段と、Primary Cell/Non−primary Cell指示ビットに基づき、自局がPrimary Cellである場合は、無線信号の送信を行ない、自局がNon−primary Cellである場合は、無線信号の送信を行なわない手段と、再送を行うべく、パケットをTransport Block変換した後、テンポラリのメモリに記憶するのは、移動元無線基地局のみとする手段とを備えたものである。
このことによって、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノードの移動に伴い発生するバインディングの更新や経路変更によるIPネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を実現でき、IPネットワークのトラフィックの分散を実現できるという効果がある。
この発明に係る移動体通信システムは、請求の範囲第9項から請求の範囲第11項のいずれか一項記載の無線基地局装置と、無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、無線基地局装置をIPバックボーンネットワークに接続する境界ルータとを備えて構成されるものである。
このことによって、ネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を図ることができる移動体通信システムを得ることができるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、受信したIPパケットのヘッダを解析する解析手段と、解析手段によりヘッダを解析した結果、IPパケットは自局向けのパケットでない場合、経路表に基づき、他の無線基地局に転送し、一方、自局向けのパケットである場合、自局送信部に転送するルーチング手段と、自局と通信する移動ノードに対するパケットの送信処理において、ルーチング手段を介してRNCから送られた基地局制御パケットを取得し、当該パケットから移動ノードの送信処理情報を、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、且つ、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔でもあるTTI単位に分割・変換する手段と、分割・変換された送信処理情報のTransport Blockを入力として誤り訂正符号化を行なう誤り訂正符号化手段と、誤り訂正符号化手段が出力する符号化データを入力とし、変調する変調手段と、変調手段が出力する変調データであるデジタル・ベースバンドデータをアナログ・ベースバンド信号に変換し、搬送波周波数に周波数変換し、帯域制限および所望の送信電力とするための増幅を行ない、デュプレクサを介して送受周波数帯域を分離し、送受信アンテナから移動ノードに対して無線信号を送信する送信手段と、パケットからTransport Blockへの分割・変換手段においては、分割・変換後のTransport Blockを、次段の誤り訂正符号化手段に出力すると共に、当該Transport Blockを、テンポラリのメモリに格納する格納手段と、テンポラリのメモリに格納したTransport Blockは、移動ノードからの再送要求(NACK)があった場合は、再度誤り訂正符号化手段に出力すると共に、再びTransport Blockをテンポラリのメモリに蓄える蓄積手段と、移動ノードからパケットを受信したことの通知(ACK)があった場合は、テンポラリのメモリから移動ノードが受信完了したTransport Blockを消去する消去手段と、移動ノードがハンドオーバーを行なっている最中は、移動元無線基地局から移動先無線基地局に対してパケットを転送する手段と、移動元および移動先無線基地局において、Primary Cellであると判断した場合は自局誤り訂正符号化手段に出力し、Non−primary Cellであると判断した場合は、自局誤り訂正符号化手段に出力しないようにするSSDTによるハンドオーバー手段と、再送要求が合った場合の再送は、前回移動ノードに対して送信した基地局が移動元、移動先の何れであるかに関わらず、現在、Primary Cellとなっている無線基地局が行うよう、自局内部回路ブロックもしくは移動先無線基地局に対してパケットの転送を行う手段と、移動ノードが、複数の無線基地局が送信するセルサーチ信号を受信し、当該複数のセルサーチ信号の受信電力が予め決められた閾値を超えており、複数の無線基地局と同時に通信が可能と判断し、且つ、さらなる高速パケット通信を必要とする場合は、セルサーチ信号の受信電力が予め定められた閾値を超えている無線基地局に対して、移動ノードがMIMO伝送要求信号を送信する手段と、無線基地局においては、MIMO伝送要求信号を、送受信アンテナを介して受信し、誤り訂正復号化手段からMIMO伝送要求データを検出する手段と、無線基地局は、移動ノードが送信する、セルサーチ受信信号電力が予め定められた閾値を超えた複数の無線基地局のセル識別子に基づき、当該無線基地局のセル識別子に相当するIPアドレスを持つ無線基地局向けにTransport Blockを転送する手段と、無線基地局は、検出したMIMO伝送要求データに含まれる、移動ノードが要求する伝送速度情報に基づき、符号化規則、変調規則、および移動ノードに送信する伝送路推定のためのパイロットシンボル数のMIMO伝送に必要なパラメータを導出する手段と、MIMO伝送要求前から移動ノードと通信していた無線基地局においては、符号化規則、変調規則、およびパイロットシンボル数のMIMO伝送に必要な該パラメータを、当該無線基地局セル識別子宛てにTransport Blockの転送と共にパケット化してIPネットワーク上に送信する手段とを備えたものである。
このことによって、コストパフォーマンスのよいMIMO伝送を実現できるという効果がある。
この発明に係る無線基地局装置は、送受信アンテナで移動ノードが送信する無線信号を受信し、デュプレクサによって送受周波数を分離し、増幅、帯域制限し、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換し、アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換し、デジタル・ベースバンド信号を入力として復調すると共にSIRを計算する計算手段と、計算手段が出力する復調データを入力として誤り訂正復号を行なうと共にCRCを計算する誤り訂正復号手段と、誤り訂正復号手段が出力するTTI単位の復号データであるTransport Blockと、その復号結果を示すCRCと、SIRの計算結果をTTI単位で平均した平均SIR計算結果をパケット化するパケット生成・変換手段と、移動ノードが、移動元無線基地局となる自局から移動先無線基地局へと移動するハンドオーバー中である場合は、移動先無線基地局から移動元無線基地局に対して、Transport Blockからパケットへの変換・生成するまでの処理を行なったパケットを送信するパケット送信手段と、移動元基地局においては、送信されたパケットを、ルーチング手段、およびパケットからTransport Blockへの分割・変換手段を介して取得し、移動元無線基地局と移動先無線基地局のTransport Blockの信頼度を、CRCの算出結果と、平均SIRにより比較し、選択出力する出力手段と、出力手段により出力したTransport Blockのみをパケット化してIPネットワークを介してRNCに送信するRNC送信手段と、移動ノードからの受信復調データに含まれるPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットを検出する検出手段と、Primary Cell/Non−primary Cell指示ビットを、パケットからTransport Blockに分割・変換し、変換後のTransport Blockをテンポラリメモリに格納し、自局による再送か、移動先無線基地局への転送であるかを判断する、ARQ制御手段およびスケジューリング手段に対して出力する出力手段と、移動先無線基地局への再送のための転送を行うべく、経路表をPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットに基づき、更新する手段と、誤り訂正復号化手段には、復号データにMIMO伝送要求が含まれているか否かを検出する手段を備え、MIMO伝送要求信号検出部には、MIMO伝送要求を検出した場合、基地局制御部にこれを通知すると共に、当該基地局制御部は、MIMO伝送要求データに含まれる、移動ノードが要求する伝送速度情報に基づき、符号化規則、変調規則、および移動ノードに送信する伝送路推定のためのMIMO伝送に必要なパラメータを導出する手段を備え、基地局制御部は、MIMO伝送要求データに含まれる、移動ノードがセルサーチを行なった結果、セルサーチ受信信号電力が予め定められた閾値を超えたとする無線基地局の識別子情報に基づき、当該無線基地局の識別子に相当するIPアドレスを持つ無線基地局向けに、Transport Block、およびMIMO伝送に必要なパラメータを転送するための、基地局間通信メッセージを生成し、これをパケット化して送信する手段を備え、MIMO伝送を行なう他の無線基地局に対して送信するTransport Blockを、MIMO伝送要求に含まれる伝送速度情報と、前記複数の無線基地局のセル識別子数に基づいて、決定する手段を備えたものである。
このことによって、複数の無線基地局によって、パケットを分割して送信処理を行うことができるので、コストパフォーマンスのよいMIMO伝送を実現することができるという効果がある。
この発明にかかる無線基地局装置は、MIMO伝送を行なう他の無線基地局においては、MIMO伝送要求前から移動ノードと通信していた無線基地局から受信したパケットから、基地局制御を司る基地局制御部において、基地局間メッセージを解析する手段と、基地局制御部は、基地局間メッセージに含まれる、MIMO伝送パラメータに基づき、自局の誤り訂正符号化手段と変調手段を制御し、MIMO伝送を行う手段とを備えたものである。
このことによって、複数の無線基地局によって、パケットを分割して送信処理を行うことができるので、コストパフォーマンスのよいMIMO伝送を実現することができるという効果がある。
この発明にかかる移動体通信システムは、請求の範囲第15項から請求の範囲第17項のいずれか一項記載の無線基地局装置と、無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、無線基地局装置をIPバックボーンネットワークに接続する境界ルータとを備えて構成されるものである。
このことによって、ネットワークの輻輳やパケットの損失の改善を図ることができる移動体通信システムを得ることができるという効果がある。
第2図は、この発明の実施の形態1に係る移動体通信システムを構成する無線基地局の構成を示す図である。
第3図は、この発明の実施の形態1に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
第4図は、この発明の実施の形態1に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
第5図は、この発明の実施の形態1に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
第6図は、この発明の実施の形態2に係る移動体通信システムを構成する無線基地局の構成を示す図である。
第7図は、この発明の実施の形態2に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
第8図は、この発明の実施の形態2に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
第9図は、この発明の実施の形態3に係る移動体通信システムを構成する無線基地局の構成を示す図である。
第10図は、この発明の実施の形態3に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
第11図は、この発明の実施の形態3に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について、第1図〜第5図を参照して説明する。なお、第1図はこの発明の実施の形態1に係る移動体通信システムの構成を示す図であり、第2図はこの実施の形態1に係る移動体通信システムを構成する無線基地局の構成を示す図である。また、第3図〜第5図はこの実施の形態1に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
この実施の形態1に係る移動体通信システムは第1図に示すように、移動ノード(Mobile Node)107の通信相手ノード100(あるいは200)が属する他のIPネットワーク201(あるいは202)ともつながっている、グローバルインターネット(IPバックボーンネットワーク)102、IPバックボーンネットワーク102と、第1ドメイン(IPネットワーク)105および第2ドメイン(IPネットワーク)106との境界を成す第1境界ルータ(Gateway)103および第2境界ルータ(Gateway)104、IPネットワーク105内に配置され、移動ノード107と無線通信を行ないAccess Pointとなる無線基地局210、211、無線基地局210と無線基地局211間のIPネットワーク214を備えて構成される。
なお、IPネットワークと境界ルータは説明上、2つを示したが、当然これに限るものではない。
実施の形態1に係る移動体通信システムを構成する無線基地局210および211は第2図に示すように、パケット受信部300、パケット受信部を介して受信したパケットの基本ヘッダ、および拡張ヘッダを解析するヘッダ解析部301、ヘッダ解析部301によって、拡張ヘッダを解析した結果、経路制御ヘッダを含んでいる場合において、その経路制御ヘッダに基づいてパケットを中継・転送する経路を変更するために参照する経路表302、経路表に基づいてパケットを自局内処理ブロックもしくは他の無線基地局に中継・転送するルーチング部、および基本ヘッダに含まれる優先度・フローラベルに基づき音声等リアルタイム性を要求するパケットに対して、他のパケットよりも優先的にルーチングを行なうことを可能にする優先制御部303を備える。
また、無線基地局210または211と無線通信する移動ノード107に対して送信するパケットを、無線の第1レイヤが処理を行なうデータユニット単位である、Transport Blockに分割・変換する、Packet/Transport Block分割・変換部304、所望の無線回線品質を得るために行なう、誤り訂正符号化部305および変調部306、変調部306からの出力であるデジタル・ベースバンド信号をアナログ・ベースバンド信号に変換すると共に、該アナログ・ベースバンド信号を搬送波周波数に乗せ、帯域制限および所望の送信電力とするために増幅を行なう送信機307を備える。
また、送受信アンテナ309、送信機307、および受信機312と接続され、送受周波数帯域を分離するデュプレクサ308、送受信アンテナ310、受信機312、および送信機307と接続され、送受周波数帯域を分離するデュプレクサ311、受信周波数帯域信号を増幅、帯域制限し、該受信周波数帯域信号を、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換すると共に、該アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換する受信機312を備える。
また、デジタル・ベースバンド信号から移動ノード107が送信したベースバンド信号を復調する復調部、および受信SIRを計算するSIR計算部313、誤りを含む該復調データを誤り訂正する誤り訂正復号化部305、および同一トランスポートチャネルで同時に、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔であるTTI(Transmission Time Interval)単位で平均SIRを計算する、平均SIR計算部314を備える。
また、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング/優先制御部303、およびPacket/Transport Block分割・変換部304を介して他の無線基地局から受信した、同一移動ノードのパケットのペイロードに含まれるTransport Blockデータに付随する、CRC結果および平均SIRと、自局受信機を介して得た、該誤り訂正復号化部、および平均SIR計算部314から得られるCRC結果および平均SIRと比較して、より信頼度が高いTransport Blockを選択出力する、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315を備える。
また、Transport Blockからパケットを生成・変換する、Transport Block/Packet生成・変換部、および該平均SIR計算結果情報を付加するSIR情報付加部316、該Transport Block/Packet生成・変換部、SIR情報付加部316の出力データが音声等のリアルタイム性を要求するパケットである場合、もしくは他の無線基地局から受信したパケットを、ルーチング部/優先制御部303から受信し、中継・転送する場合に、優先的にIPネットワーク上にパケット送信を行なうよう制御する、優先制御部317を備える。
また、これら処理を経てIPネットワーク上にパケットを送信するパケット送信部318、該ルーチング部/優先制御部303から、RNCからの基地局制御データを受信し、これに基づき、符号304〜307および符号312〜315で示す構成ブロックを制御する基地局制御部319を備えて構成される。
次に動作について説明する。
第1図において、移動ノード107は、はじめ無線基地局212を介して通信相手ノード100と通信しており、図中矢印Lで示す方向に移動していくものと仮定する。
移動ノード107が無線基地局210の配下のセルに在圏する場合について説明する。このときのパケットの伝送経路を、第3図に示す。
移動ノード107と通信する、通信相手ノード100から送信されるパケットは、通信相手ノード100が接続している任意の他のIPネットワーク201、IPバックボーン・ネットワーク102、Gateway103を介して、移動ノード107が在圏するIPネットワーク105に到達する。IPネットワーク105に到達した移動ノード107宛てのパケットは、Gateway103から、後述する無線基地局のルーチング手段を有する、いくつかの無線基地局を介して、移動ノードが在圏するセル内での無線アクセスを担う、無線基地局210に到達する。
無線基地局210および211における動作を、第2図を参照して説明する。
無線基地局210において、パケット受信部300を介して受信した、該パケットは、ヘッダ解析部301に入力され、IPv6に準拠した基本ヘッダおよび拡張ヘッダの解析が行なわれる。
解析の結果、該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノードのバインディング更新に伴う制御パケットである場合、ヘッダ解析部301は、パケットの経路制御の参照元となる経路表302に経路表更新のためのデータを更新する。
該パケットが他局宛てである場合、該パケットは、ヘッダ解析部301からルーチング部/優先制御部303に出力され、ルーチング部/優先制御部303は、経路表302に基づき、パケットの転送を行なうべく、優先制御部317、パケット送信部318を介して、IPネットワーク105上にパケットを送信する。
該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノード宛てのデータパケットである場合、ルーチング部/優先制御部303は、Packet/Transport Block分割・変換部304に、該パケットを送信する。
また、該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノード宛てのデータパケットに対する無線通信のための基地局制御パケットである場合、ルーチング部/優先制御部303は、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319に、該パケットを送信する。
ここで、ルーチング部/優先制御部303、および優先制御部317は、ヘッダ解析部301において、音声等のリアルタイム性を要求するパケットであると基本ヘッダ中の優先度およびフローラベルから判断した場合に、他のパケットを追い越して優先的に、次段の処理ブロックである、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319、Packet/Transport Block分割・変換部304、優先制御部317、の何れかに出力するように制御するものである。
基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319に対して、移動ノード107と無線通信を行なうための基地局制御パケットが入力された場合、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319は、該基地局制御パケットに基づき、Packet/Transport Block分割・変換部304、誤り訂正符号化部305、変調部306、送信機307といった各部送信処理に必要なパラメータを設定すると共に、受信機312、復調部およびSIR計算部313、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315、Transport Block/Packet生成・変換部およびSIR情報付加部316等の各部受信処理に必要なパラメータを設定する。
Packet/Transport Block分割・変換部304に対して、移動ノード宛てにデータパケットが入力された場合、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、同一トランスポートチャネルで同時に、L1−MAC間の転送を行なう単位であるTTI単位の、Transport Block数や1つのTransport BlockあたりのTransport Block Size等の制御パラメータに基づき、Packet/Transport Block分割・変換部304は、パケットからTransport Blockへの分割・変換を行う。
この分割・変換後のTransport Blockを誤り訂正符号化部305に出力すると共に、通信中の移動ノードがハンドオーバー中、かつ自局が移動元無線基地局の場合、ソフトバンドオーバーを実現すべく、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチングおよび優先制御部を介して入力された、移動先無線基地局から送信されたパケットからTrasnsport BlockとTransport Blockの信頼度を表すCRCと平均SIRを含むペイロードを、後述する自局誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314が出力するペイロードとを比較・選択出力する、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部に出力する。
一方、移動ノード107に送信するTransport Blockを入力した、誤り訂正符号化部305は、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、符号化レートや符号化種別等の符号化規則に基づき、誤り訂正符号化を行ない、符号化データを変調部306に出力する。
変調部306は、符号化データを入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、移動ノードで伝送路推定を行なうためのパイロットビットのパターンや、変調方式等の変調規則に基づき、変調を行ない、デジタル・ベースバンド信号として変調データを送信機307に出力する。
送信機307は、デジタル・ベースバンド信号を入力として、これをアナログ・ベースバンド信号に変換し、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、搬送波周波数情報等に基づき、搬送波周波数に周波数変換し、所望の送信電力に増幅し、送信周波数帯に帯域制限を行ない、次段のデュプレクサ308、311に出力する。
デュプレクサ308、311から出力された無線送信信号は、送受信アンテナ309、310を介して移動ノードに対して送信される。
ルーチング部/優先制御部303から優先制御部317に対してパケットが入力された場合は、パケットの基本ヘッダに含まれる優先度、およびフローラベルに基づき、音声等のリアルタイム性を要求するパケットである場合に、優先的にパケット送信部318を介してIPネットワーク105に送信する。
送受信アンテナ309、310、およびデュプレクサ308、311を介して受信した、移動ノード107からの無線受信信号は、受信機312において、受信周波数帯域に帯域制限を行ない、無線受信信号を増幅し、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、搬送波周波数情報等に基づき、搬送波周波数からベースバンド周波数に周波数変換を行ない、アナログ・ベースバンド信号から、デジタル・ベースバンド信号に変換し、該デジタル・ベースバンド信号を復調部およびSIR計算部313に出力する。
復調部およびSIR計算部313は、デジタル・ベースバンド信号を入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、伝送路推定に要するパイロットビット・パターンといったデータフォーマット等の復調規則に基づき、復調を行なうと共に、受信信号のSIR計算を行ない、復調データ、および該復調データのSIRを、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314に出力する。
誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314は、復調データ、および該復調データのSIRを入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、符号化レートや符号化種別等の復号化規則に基づき復号を行なうと共に、TTI単位の平均SIRを計算し、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に復号されたTransport Blockデータ、および平均SIRを出力する。
Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、移動ノード107がソフトハンドオーバー中である場合は、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から、移動ノード識別子およびデータ番号を設定されることにより、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314より出力された自局Transport Blockと、Packet/Transport Block分割・変換部304より出力される他局Transport Blockを、これらTransport Blockに付随し、Transport Blockの品質を表すCRC、および平均SIRに基づき、より良い品質を示すTransport Blockを、次段Packet/Transport Block生成・変換部316に選択・出力する。
移動ノード識別子およびデータ番号の設定がない場合は、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、比較・選択の必要がないとして、次段Packet/Transport Block生成・変換部316に、誤り訂正復号化部およ部314より出力された自局Transport Blockをそのまま出力する
Packet/Transport Block生成・変換部316は、該Transport Blockおよびこれに付随したCRCをペイロードとし、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から設定された、送信先アドレス、送信元アドレス、優先度、フローラベル、認証ヘッダ等に基づき、IPv6の基本ヘッダおよび拡張ヘッダを生成し、これらをパケット化した後、該パケットが次段優先制御部317に出力される。
優先制御部317は、該パケットを入力し、基本ヘッダに含まれる、優先度、フローラベルに基づき、音声等のリアルタイム性を要求するパケットを、ベストエフォートのパケットよりも優先して、次段パケット送信部318を介して出力し、IPネットワーク上に出力される。
移動ノード107が無線基地局210の配下のセルから、無線基地局211配下のセルに移動している場合のソフトハンドオーバーの動作について説明する。このときのパケットの伝送経路を、第4図に示す。
移動ノード107は、例えば3GPPで規定されているように、現在通信中である無線基地局210のセルの、セルサーチ信号(例えば3GPPで言うところのCPICH:Common Pilot Channel)の受信電力と、周辺セルのうち、無線基地局211が送信するセルサーチ信号の受信電力の差が予めシステムで決められた閾値以内に入ると、セル境界での移動ノード107における受信品質の向上、および無瞬断通信を行なうべく、移動ノード107は、該閾値以内となった周辺セルの無線基地局211(移動先無線基地局)に対して、はじめ接続していた無線基地局210(移動元無線基地局)の識別子を含んだ接続要求を送信する。
無線基地局211は、該接続要求を、送受信アンテナ309、310、デュプレクサ308、311、受信機312、復調部およびSIR計算部313、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314を介して、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319が検出する。
無線基地局211は、無線基地局210の識別子を含んだ接続要求を検出した結果、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319において、無線基地局210に対して、移動ノード107宛てのパケットを転送するよう要求する、基地局間メッセージを生成し、これを基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319、Transport Block/Packet生成・変換部およびSIR情報付加部316、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、IPネットワーク105上に、基地局間メッセージ・パケットとして送信する。
無線基地局210は、基地局間メッセージ・パケットを、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング部および優先制御部303、および基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319を介して受信し、メッセージ解析の結果、IPパケットの転送要求であると判断すると、経路表302に対して、移動ノード107宛てのパケットの経路として、自局Packet/Transport Block分割・変換部のみならず、無線基地局211に対しても、コピーして転送するよう経路表を更新する。
この結果、移動ノード107宛てのパケットは、自局Packet/Transport Block分割・変換部のみならず、ルーチング部および優先制御部303、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、無線基地局211にもコピーして転送されることになる。
これによって、移動ノード107に対して、無線基地局210および無線基地局211の両方の基地局から、下り無線信号が送信され、移動中の無線品質が確保され、無瞬断通信が可能となる。また、従来、このようなソフトハンドオーバー動作時には、RNCから無線基地局210および無線基地局211の両方に移動ノード107宛てのパケットを送信していたが、このように、無線基地局210および無線基地局211間の通信を行ない、パケットの転送を可能とすることで、パケットの輻輳が無線基地局210と無線基地局211間のローカルなパケット通信のみに限定され、ネットワークの輻輳を緩和することが可能となっている。
また、ソフトハンドオーバー時には、移動ノード107が送信する通信相手ノード100宛ての無線信号を、無線基地局210および無線基地局211の両方の基地局において受信動作を行なう。
無線基地局210および無線基地局211は、送受信アンテナ309、310、デュプレクサ308、311、受信機312、復調部およびSIR計算部313、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部314を介してTransport Block、TTI単位のCRC、および平均SIRを得る。
なお、復号したTransport Blockには、移動ノードが何番目に送信したデータであるかを示す、パケット番号情報が含まれているものとする。
これら受信信号処理に続いて、無線基地局211においては、無線基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319からの制御により、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315での処理はスルー(なにも行なわないよう制御する)とし、Transport Block/Packet生成・変換部およびSIR情報付加部316、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、無線基地局210宛てに、無線基地局211が移動ノード107からの無線信号に対して受信信号処理を行なった結果得られた、Transport Block、およびこれに付随した信頼度情報としてCRCおよびSIRを伴なったペイロード、およびIPv6ヘッダが付いたパケットが送信される。
無線基地局210は、無線基地局211からの該パケットを、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング部および優先制御部303、Transport Block/Packet分割・変換部304を介して、これを受信し、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に入力する。
一方、無線基地局210では、自局受信処理において得た該Transport Block、TTI単位のCRC、および平均SIRを同様に自局Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に入力する。
Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、これら2つの無線基地局から得られたTransport Blockに付随するCRC、平均SIRを比較し、信頼度の良い方を選択し、次段Transport Block/Packet生成・変換部に、Transport Blockおよびこれに付随するCRC、平均SIRを出力する。
なお、比較に際しては、Transport Blockに含まれる該パケット番号が一致するものを比較対象とする。
このように実施の形態1においては、移動ノード107が移動元無線基地局210と移動先無線基地局211の境界を移動中であって、かつ無線回線品質が予め定められた所望レベルを下回るときには、下りソフトハンドオーバーを行うべく、移動元無線基地局210がIPネットワークから受信し、移動ノード107に対して無線区間で送信すべきパケットを、移動先無線基地局211に対してIPネットワーク105上にコピーして転送する。
また、これと共に、上りソフトハンドオーバーを行うべく、移動ノード107から無線区間を介して受信した自局210内での復調・復号後のTransport Blockと、他方の無線基地局211からIPネットワーク105を介して受信したTransport Blockの信頼度を比較し、品質の良い方のTransport Blockをパケット化して、通信相手ノードに向け、経路表に従い送信する。
このようにソフトハンドオーバーを行なうので、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノード107の移動にともない発生するバインディングの更新や経路変更によるIPネットワークの輻輳やパケットの損失をなくすことを実現でき、IPネットワークのトラヒックの分散を実現できる。
移動ノード107が無線基地局211の配下のセル移動完了し、無線基地局210での通信品質が確保できなくなった場合の動作について説明する。このときのパケットの伝送経路を、第5図に示す。
移動元無線基地局210が行なう、移動ノード107からの受信信号処理において、CRCがNGとなり、かつ平均SIRが所望の値を満たさなくなったとき、移動元無線基地局210は、移動先無線基地局211に対して、移動先無線基地局211が移動ノード107に対するバインディングの更新要求をGateway103に対して行なうよう、移動元無線基地局210は、基地局間メッセージ生成/解析部および基地局制御部319、Transport Block/Packet生成・変換部316、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、移動先無線基地局211に対して、バインディング更新指示メッセージのパケットを送信する。
このバインディング更新指示を受信した移動先無線基地局211は、ネットワーク上の上流無線基地局(無線基地局211とGateway103間の無線基地局)に対して制御パケットにより、経路更新を行なうよう要求する。この結果、通信相手ノード100から送信されたパケットは、Gateway103から無線基地局を介して、無線基地局211に到達するようになる。
実施の形態2.
この発明の実施の形態2について、第1図、第6図〜第8図を参照して説明する。なお、第1図はこの実施の形態2に係る移動体通信システムの構成を示す図であり、第6図はこの実施の形態2に係る移動体通信システムを構成する無線基地局の構成を示す図である。また、第7図、第8図はこの実施の形態2に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
上述した実施の形態1では、IPパケットを扱い、かつソフトハンドオーバーに対応した移動体通信システム、および移動体通信システムを構成する無線基地局について説明したが、代わりに第3図に示す無線基地局を、第1図に示す移動体通信システムの構成に用いることで、HSDPAのような高速パケットを扱うシステムにおいて用いられる、下り干渉電力を最小化するSSDTによるハンドオーバーや、ARQにも対応することが可能である。
実施の形態2に係る移動体通信システムは、実施の形態1において第1図を参照して説明したことと同様であり、その説明は省略する。
実施の形態2に係る移動体通信システムを構成する無線基地局は第6図に示すように、パケット受信部300、パケット受信部300を介して受信したパケットの基本ヘッダ、および拡張ヘッダを解析するヘッダ解析部301を備える。
また、ヘッダ解析部301によって、拡張ヘッダを解析した結果、経路制御ヘッダを含んでいる場合において、該経路制御ヘッダに基づいてパケットを中継・転送する経路を変更するために参照する経路表302、該経路表に基づいてパケットを自局内処理ブロックもしくは他の無線基地局に中継・転送するルーチング部、および基本ヘッダに含まれる優先度・フローラベルに基づき音声等リアルタイム性を要求するパケットに対して、他のパケットよりも優先的にルーチングを行なうことを可能にするルーチング部/優先制御部303を備える。
また、無線基地局210、または211と無線通信する移動ノード107に対して送信するパケットを、無線の第1レイヤが処理を行なうデータユニット単位である、Transport Blockに分割・変換する、Packet/Transport Block分割・変換部、また、移動ノード107が受信パケットの誤り訂正復号後、誤り検出符号により誤り検出を行なった結果、誤りが検出された場合に、移動ノード107が再送要求としてNACK信号を送信し、無線基地局210(または211)がこれを受信し、自局にて再送を行なうか、もしくは移動ノード107がハンドオーバー中である場合、SSDT(Site Selection Diversity Transmit Power Control)を一緒に行なっているもう一方の無線基地局211(もしくは210)に対して再送を行なうためのTransport Blockを転送するARQ制御/スケジューリング部、およびARQを行なうために、移動ノード107からACK/NACK信号を受信するまでIPネットワーク105を介して受信した該Packet/Transport Block分割変換後のTransport Blockを一時的に保管しておくための、Transport Blockテンポラリメモリ部400を備える。
また、所望の無線回線品質を得るために行なう、誤り訂正符号化部305、および変調部306、変調部306の出力であるデジタル・ベースバンド信号をアナログ・ベースバンド信号に変換すると共に、該アナログ・ベースバンド信号を搬送波周波数に乗せ、帯域制限および所望の送信電力とするために増幅を行なう送信機307、送受信アンテナ309、送信機307および受信機312と接続され、送受周波数帯域を分離するデュプレクサ308、および送受信アンテナ310、受信機312、および送信機307と接続され、送受周波数帯域を分離するデュプレクサ311を備える。
また、受信周波数帯域信号を増幅、帯域制限し、該受信周波数帯域信号を、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換すると共に、該アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換する受信機312、該デジタル・ベースバンド信号から移動ノード107が送信したベースバンド信号を復調する復調部、受信SIRを計算するSIR計算部、および復調データをもとに移動ノード107が指示した、SSDTを行なうための制御ビットであるPrimary Cell IDを検出および判定するためのPrimary Cell/Non−primary Cell判定部401を備える。
また、誤りを含む該復調データを誤り訂正する誤り訂正復号化部、および同一トランスポートチャネルで同時に、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔であるTTI単位で平均SIRを計算する、平均SIR計算部、および移動ノード107がパケットを受信したか否かの応答を表し、移動ノード107から無線基地局210もしくは211に対する再送要求となるACK/NACKデータを検出するACK/NACK検出部402を備える。
また、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング/優先制御部303、およびPacket/Transport Block分割・変換部400を介して他の無線基地局から受信した、同一移動ノードのパケットのペイロードに含まれるTrasnport Blockデータに付随する、CRC結果および平均SIRと、自局受信機を介して得た、該誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、およびACK/NACK検出部402から得られる、CRC結果および平均SIRとを比較して、より信頼度が高いTransport Blockを選択出力する、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315を備える。
また、Transport Blockからパケットを生成・変換する、Transport Block/Packet生成・変換部、該平均SIR計算結果情報を付加するSIR情報付加部、および基地局間メッセージ生成/解析部319で生成された基地局間メッセージをパケット化する、基地局間メッセージ/Packet変換部316を備える。
また、入力された該パケットが音声等のリアルタイム性を要求するパケットである場合、もしくは他の無線基地局から受信したパケットを、ルーチング部/優先制御部303から受信し、中継・転送する場合に、優先的にIPネットワーク105上にパケット送信を行なうよう制御する、優先制御部317を備える。
また、これら処理を経てIPネットワーク105上にパケットを送信するパケット送信部318、該ルーチング部からRNCからの基地局制御データを受信し、これに基づき、符号400、305〜307、312、401〜403の構成ブロックを制御する基地局制御部319を備えて構成される。
次に動作について説明する。実施の形態1と同様に、第1図において、移動ノード107は、はじめ無線基地局212を介して通信相手ノード100と通信しており、図中矢印Lで示す方向に移動していくものと仮定する。
移動ノード107が無線基地局210の配下のセルに在圏する場合について説明する。このときのパケットの伝送経路は、実施の形態1と同様、第3図に示す形態となる。
移動ノード107と通信する、通信相手ノード100から送信されるパケットは、通信相手ノード100が接続している任意の他のIPネットワーク201、IPバックボーン・ネットワーク102、Gateway103を介して、移動ノード107が在圏するIPネットワーク105に到達する。IPネットワーク105に到達した移動ノード107宛てのパケットは、Gateway103から、後述する無線基地局のルーチング手段を有する、いくつかの無線基地局を介して、移動ノードが在圏するセル内での無線アクセスを担う、無線基地局210に到達する。
無線基地局210や211における動作を、第6図を参照して説明する。
無線基地局210において、パケット受信部300を介して受信した、該パケットは、ヘッダ解析部301に入力され、IPv6に準拠した基本ヘッダおよび拡張ヘッダの解析が行なわれる。
解析の結果、該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノードのバインディング更新に伴う制御パケットである場合、ヘッダ解析部301は、パケットの経路制御の参照元となる経路表302に経路表更新のためのデータを更新する。
該パケットが他局宛てである場合、該パケットは、ヘッダ解析部301からルーチング部/優先制御部303に出力され、ルーチング部/優先制御部303は、経路表302に基づき、パケットの転送を行なうべく、優先制御部317、パケット送信部318を介して、IPネットワーク105上にパケットを送信する。
該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノード宛てのデータパケットである場合、ルーチング部/優先制御部303は、Packet/Transport Block分割・変換部400に、該パケットを送信する。また、該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノード宛てのデータパケットに対する無線通信のための基地局制御パケットである場合、ルーチング部/優先制御部303は、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319に、該パケットを送信する。
ここで、ルーチング部/優先制御部303、および優先制御部317は、ヘッダ解析部301において、音声等のリアルタイム性を要求するパケットであると基本ヘッダ中の優先度およびフローラベルから判断した場合に、他のパケットを追い越して優先的に、次段の処理ブロックである、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319、Packet/Transport Block分割・変換部400、優先制御部317の何れかに出力するように制御するものである。
基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319に対して、移動ノード107と無線通信を行なうための基地局制御パケットが入力された場合、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319は、該基地局制御パケットに基づき、Packet/Transport分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、およびTransport Blockテンポラリメモリ部400、誤り訂正符号化部305、変調部306、送信機307等の各部送信処理に必要なパラメータを設定すると共に、受信機312、復調部、SIR計算部、およびPrimary Cell/Non−primary Cell判定部401、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、およびACK/NACK検出部402、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315、Transport Block/Packet生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316等の各部受信処理に必要なパラメータを設定する。
Packet/Transport Block分割・変換部400に対して、移動ノード107宛てにデータパケットが入力された場合、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、同一トランスポートチャネルで同時に、L1−MAC間の転送を行なう単位であるTTI単位の、Transport Block数や1つのTransport BlockあたりのTransport Block Size等の制御パラメータに基づき、Packet/Transport Block分割・変換部400は、パケットからTransport Blockへの分割・変換を行ない、分割・変換後のTransport Blockを誤り訂正符号化部305に出力する。
また、これと共に、通信中の移動ノードがハンドオーバー中、かつ自局が移動元無線基地局の場合、上りソフトハンドオーバーを実現すべく、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング部および優先制御部303を介して入力された、移動先無線基地局211から送信されたパケットからTrasnsport BlockとTransport Blockの信頼度を表すCRCと平均SIRを含むペイロードを、後述する自局誤り訂正復号化部および平均SIR計算部402が出力するペイロードとを比較・選択出力する、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に出力する。
一方、移動ノード107に送信するTransport Blockを入力した、誤り訂正符号化部305は、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、符号化レートや符号化種別等の符号化規則に基づき、誤り訂正符号化を行ない、符号化データを変調部306に出力する。
変調部306は、符号化データを入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、移動ノードで伝送路推定を行なうためのパイロットビットのパターンや、変調方式等の変調規則に基づき、変調を行ない、デジタル・ベースバンド信号として変調データを送信機307に出力する。
送信機307は、デジタル・ベースバンド信号を入力として、これをアナログ・ベースバンド信号に変換し、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、搬送波周波数情報等に基づき、搬送波周波数に周波数変換し、所望の送信電力に増幅し、送信周波数帯に帯域制限を行ない、次段のデュプレクサ308、311に出力する。
デュプレクサ308、311から出力された無線送信信号は、送受信アンテナ309、310を介して移動ノードに対して送信される。
ルーチング部/優先制御部303から優先制御部317に対してパケットが入力された場合は、パケットの基本ヘッダに含まれる優先度、およびフローラベルに基づき、音声等のリアルタイム性を要求するパケットである場合に、優先的にパケット送信部318を介してIPネットワーク105に送信する。
送受信アンテナ309、310、およびデュプレクサ308、311を介して受信した、移動ノード107からの無線受信信号は、受信機312において、受信周波数帯域に帯域制限を行ない、無線受信信号を増幅し、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された搬送波周波数情報等に基づき、搬送波周波数からベースバンド周波数に周波数変換を行ない、アナログ・ベースバンド信号からデジタル・ベースバンド信号に変換し、該デジタル・ベースバンド信号を復調部、SIR計算部、およびPrimary Cell/Non−primary Cell判定部401に出力する。
復調部、SIR計算部、およびPrimary Cell/Non−primary Cell判定部401は、デジタル・ベースバンド信号を入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、伝送路推定に要するパイロットビット・パターンといったデータフォーマット等の復調規則に基づき、復調を行なうと共に、受信信号のSIR計算を行ない、復調データ、および該復調データのSIRを、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部402に出力する。
加えて、下りハンドオーバーでSSDTを行なう場合において、移動ノード107が送信するデータに含まれ、下りリンクの送信指示をするセルのIDを表すビットの検出を行ない、自局が下りリンクの送信を指示されているPrimary Cellであるか、下りリンクの送信を停止すべきNon−primary Cellであるかを判定し、ARQ制御/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、およびTransport Blockテンポラリメモリ部400に対して、該Primary Cell/Non−primary Cell判定結果を通知する。
誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、およびACK/NACK検出部402は、復調データ、および該復調データのSIRを入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から移動ノード107用として設定された、符号化レートや符号化種別等の復号化規則に基づき復号を行なうと共に、TTI単位の平均SIRを計算し、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に復号されたTransport Blockデータ、および平均SIRを出力する。
加えて、HSDPAにおける再送を行なう場合において、復号データに含まれる移動ノード107からの再送の要否を表すACK(=再送不要)/NACK(=再送要)を検出し、この検出結果を、ARQ制御/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、およびTransport Blockテンポラリメモリ部400に通知する。
Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、移動ノード107が上りソフトハンドオーバー中である場合は、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から、移動ノード識別子およびデータ番号を設定されることにより、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、およびACK/NACK検出部402より出力された自局Transport Blockと、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、およびTransport Blockテンポラリメモリ部400より出力される他局Transport Blockを、これらTransport Blockに付随し、Transport Blockの品質を表すCRC、および平均SIRに基づき、より良い品質を示すTransport Blockを、次段Packet/Transport Block生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316に選択・出力する。
移動ノード識別子およびデータ番号を設定がない場合は、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、比較・選択の必要がないとして、次段Packet/Transport Block生成・変換部316に、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部およびACK/NACK検出部402より出力された自局Transport Blockをそのまま出力する。
Packet/Transport Block生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316は、該Transport Blockおよびこれに付随したCRCをペイロードとし、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319から設定された、送信先アドレス、送信元アドレス、優先度、フローラベル、認証ヘッダ等に基づき、IPv6の基本ヘッダおよび拡張ヘッダを生成し、これらをパケット化した後、該パケットが次段優先制御部317に出力される。
優先制御部317は、該パケットを入力し、基本ヘッダに含まれる、優先度、フローラベルに基づき、音声等のリアルタイム性を要求するパケットを、ベストエフォートのパケットよりも優先して、次段パケット送信部318を介して出力し、IPネットワーク105上に出力される。
移動ノード107が無線基地局210の配下のセルから、無線基地局211配下のセルに移動している場合のSSDTによる下りハンドオーバーの動作について説明する。このときのパケットの伝送経路を、第7図、第8図に示す。
移動ノード107は、例えば3GPPで規定されているように、現在通信中である無線基地局210のセルの、セルサーチ信号(例えば3GPPで言うところのCPICH)の受信電力と、周辺セルのうち、無線基地局211が送信するセルサーチ信号の受信電力の差が予めシステムで決められた閾値以内に入ると、セル境界での移動ノード107における受信品質の向上、および無瞬断通信を行なうべく、移動ノード107は、該閾値以内となった周辺セルの無線基地局211(移動先無線基地局)に対して、はじめ接続していた無線基地局210(移動元無線基地局)の識別子を含んだ接続要求を送信する。
無線基地局211は、接続要求を、送受信アンテナ309、310、デュプレクサ308、311、受信機312、復調部、SIR計算部、およびPrimary Cell/Non−primary Cell判定部401、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、およびACK/NACK検出部402を介して、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319が検出する。
無線基地局211は、該無線基地局210の識別子を含んだ接続要求を検出した結果、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319において、無線基地局210に対して、移動ノード107宛てのパケットを転送するよう要求する、基地局間メッセージを生成し、これを、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319、Transport Block/Packet生成・変換部およびSIR情報付加部316、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、IPネットワーク105上に、基地局間メッセージ・パケットとして送信する。
無線基地局210は、該基地局間メッセージ・パケットを、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング部および優先制御部303、および基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319を介して受信し、メッセージ解析の結果、IPパケットの転送要求であると判断すると、経路表302に対して、移動ノード107宛てのパケットの経路として、自局Packet/Transport Block分割・変換部のみならず、無線基地局211に対しても、コピーして転送するよう経路表を更新する。
この結果、移動ノード107宛てのパケットは、自局Packet/Transport Block分割・変換部のみならず、ルーチング部および優先制御部303、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、無線基地局211にもコピーして転送されることになる。
該コピー転送動作により、無線基地局210および無線基地局211の両方の無線基地局から、移動ノード107に対して、下りリンクの無線信号送信が可能となるが、移動ノード107は、SSDTによる下りリンクの無線信号送信セルの高速セル選択を行ない、選択されたセルを構成する無線基地局のみが下りリンクの無線信号送信を行なうことで、下り干渉電力を最小化する。
移動ノード107におけるセル選択は、回線品質の良いセルを選択することで行なう。また、選択されたセルへの通知は、3GPPで規定されているように、SSDT実行中、テンポラリのIDを各セルに与え、Primary−Cellとなったセルを構成する無線基地局のテンポラリIDを送信することで、各無線基地局は自局がPrimary Cellなのか、Non−primary Cellであるのかを判定することも可能であり、また、無線基地局固有の識別子を予め与え、これを移動ノード107が上りリンクの無線信号に含めることで、各無線基地局は自局がPrimary Cellなのか、Non−primary Cellであるのかを判定することも可能である。
このようにして、移動元無線基地局210がPrimary Cell、移動先無線基地局211がNon−primary Cellである場合は、第7図に示すように、移動元無線基地局210から移動先無線基地局211に対して、移動ノード107に対するパケットの転送をハンドオーバー中、常時行なっているも、下りリンクにおける無線信号の送信は、移動元無線基地局210からのみとなっており、従って移動先無線基地局211においては無線信号の送信は停止する。
移動元無線基地局210がNon−primary Cell、移動先無線基地局211がPrimary Cellである場合は、第8図に示すように、移動元無線基地局210から移動先無線基地局211に対して、移動ノード107に対するパケットの転送をハンドオーバー中、常時行なっており、また、下りリンクにおける無線信号の送信も、移動元無線基地局211からのみとなり、移動先無線基地局210においては無線信号の送信は停止する。
このような動作によって、従来、このようなハンドオーバー動作時には、RNCから無線基地局210および無線基地局211の両方に移動ノード107宛てのパケットを送信していたが、無線基地局210および無線基地局211間の通信を行ない、パケットの転送を可能とすることで、パケットの輻輳が無線基地局210と無線基地局211間のローカルなパケット通信のみに限定され、ネットワークの輻輳を緩和することが可能となっている。
また、ハンドオーバーの実行要否を、無線基地局210および無線基地局211が自立して行なうので、従来の、移動ノードからRNCによるハンドオーバーの要求から実行、あるいは実行から停止までの制御遅延が低減されている。
また、HSDPAのような下り高速パケットを複数の通信ノードに高速で割当てる移動体通信システムにおいて、無線基地局がARQ(Auto Repeat reQuest)を行なう場合には、再送パケットの一時的なバッファリングのためのメモリ容量が、移動ノードと通信中の無線基地局において必要となるが、本発明による移動体通信システムでは、移動元無線基地局210の、Transport Blockテンポラリメモリ部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、および該Transport Blockテンポラリメモリ部400においてのみ該一時的なバッファリングを行ない、移動先無線基地局211での同Transport Blockのバッファリングは不要とする。
再送時の動作は次のとおりである。
誤り訂正復号化部、平均SIR部、およびACK/NACK検出部402における、ACK/NACK検出部は、復号データに含まれる移動ノード107からの再送の要否を表すACK(=再送不要)/NACK(=再送要)、およびパケット番号を検出し、この検出結果を、ARQ制御/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、およびTransport Blockテンポラリメモリ部400に通知する。
Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、およびTransport Blockテンポラリメモリ部400では、これを受け、該パケット番号に相当するTransport Blockを、再度、移動ノードに送信すべく、現在、移動元無線基地局210である自局がPrimary Cellである場合は、誤り訂正符号化部305に出力し、移動先無線基地局211がPrimary Cellである場合は、Tpansport Block信頼度情報比較・選択出力部315、Transport Block/Packet生成・変換部、およびSIR情報付加部316、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して移動先無線基地局211に再送に要するパケットを転送する。
移動先無線基地局211では、該再送に要するパケットを受信し、送信信号処理を行ない、これを移動ノード107に対して無線送信する。
なお、移動元無線基地局210で行なった、移動先無線基地局211に対する再送パケットの転送動作において、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315はスルー動作となり、Transport Block/Packet生成・変換部、およびSIR情報付加部316において、SIR情報の付加は行なわないものとする。
このような動作とすることで、HSDPAのような下り高速パケットを複数の通信ノードに高速で割当てる移動体通信システムにおいて、無線基地局がARQを行なう場合に問題となる再送パケットの一時的なバッファリングのためのメモリ容量についても、該ルーチング機能による無線基地局間のパケット転送機能にて、最初に移動ノードが無線リンク接続を行なった無線基地局のみが該バッファリング行なうことを可能にし、無線基地局のコストを削減することが可能となる。
該パケット番号の送信を、過去、移動元無線基地局210が行なったか、移動先無線基地局211が行なったかに関わらず、移動元無線基地局210のみが一時的バッファリングを行ない、転送機能を有することで、現在、Primary Cellとなっている無線基地局が移動ノードに対して、再送パケットを送信できるという、時々刻々と変化する無線回線に適応した再送およびSSDT制御を行なえるという利点もある。
一方、上りソフトハンドオーバー時には、移動ノード107が送信する通信相手ノード100宛ての無線信号を、無線基地局210および無線基地局211の両方の基地局において受信動作を行なう。このときのパケットの伝送経路を、第7図および第8図に示す。
無線基地局210および無線基地局211は、送受信アンテナ309、310、デュプレクサ308、311、受信機312、復調部、SIR計算部、およびPrimary Cell/Non−primary Cell判定部401、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、およびACK/NACK検出部402を介してTransport Block、TTI単位のCRC、および平均SIRを得る。
なお、復号したTransport Blockには、移動ノードが何番目に送信したデータであるかを示す、パケット番号情報が含まれているものとする。
これら受信信号処理に続いて、無線基地局211においては、無線基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319からの制御により、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315での処理はスルー(なにも行なわないよう制御する)とし、Transport Block/Packet生成・変換部およびSIR情報付加部、優先制御部317、およびパケット送信部318を介して、無線基地局210宛てに、無線基地局211が移動ノード107からの無線信号に対して受信信号処理を行なった結果得られた、Transport Blockおよびこれに付随した信頼度情報としてCRCおよびSIRを伴ったペイロード、およびIPv6ヘッダが付いたパケットが送信される。
無線基地局210は、無線基地局211からの該パケットを、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング部および優先制御部303、Transport Block/Packet分割・変換部304を介して、これを受信し、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に入力する。
一方、無線基地局210では、自局受信処理において得た該Transport Block、TTI単位のCRC、および平均SIRを、同様に自局Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に入力する。
Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、これら2つの無線基地局から得られたTransport Blockに付随するCRC、平均SIRを比較し、信頼度の良い方を選択し、次段Transport Block/Packet生成・変換部に、Transport Blockおよびこれに付随するCRC、平均SIRを出力する。なお、比較に際しては、Transport Blockに含まれる該パケット番号が一致するものを比較対象とする。
このように実施の形態2においては、移動ノード107が移動元無線基地局210と移動先無線基地局211の境界を移動中であって、かつ無線回線品質が予め定められた所望レベルを下回るときには、SSDTによる下りハンドオーバーを行うべく、移動元無線基地局210がIPネットワークから受信し、移動ノード107に対して無線区間で送信すべきパケットを、移動先無線基地局211に対してIPネットワーク上にコピーして転送すると共に、移動元無線基地局210および移動先無線基地局211の両方の基地局において、移動ノードからの下りリンクの無線信号送信セル選択IDを受信し、判定することで、何れか一方の無線基地局のみが下りリンクの無線信号送信を行なえ、下り干渉電力を最小化でき、ハンドオーバー制御遅延を低減できる。
一方、上りについては実施の形態1と同様に、上りソフトハンドオーバーを行うべく、移動ノード107から無線区間を介して受信した自局210内での復調・復号後のTransport Blockと、他方の無線基地局211からIPネットワーク105を介して受信したTransport Blockの信頼度を比較し、品質の良い方のTransport Blockをパケット化して、通信相手ノードに向け、経路表に従い送信する、ソフトハンドオーバーを行なうので、無線回線品質を劣化させることなく、移動ノード107の移動にともない発生するバインディングの更新や経路変更によるIPネットワーク105上の輻輳やパケットの損失をなくすことを実現でき、IPネットワーク105のトラヒックの分散を実現できる。
実施の形態3.
この発明の実施の形態3について、第1図、第9図〜第11図を参照して説明する。なお、第1図はこの実施の形態3に係る移動体通信システムの構成を示す図であり、第9図はこの実施の形態3に係る移動体通信システムを構成する無線基地局の構成を示す図である。また、第10図、第11図はこの実施の形態3に係る移動体通信システムの動作を示す図である。
上述した実施の形態1では、IPパケットを扱い、かつソフトハンドオーバーに対応した移動体通信システム、および移動体通信システムを構成する無線基地局について説明したが、代わりに第9図に示す無線基地局を用いて、複数の送信アンテナから異なる複数の送信シンボルを同時に送信することで、空間上の送信シンボルの多値化を図り、さらなる高速パケット通信を実現するようなMIMO伝送を行なう移動体通信システムにも対応することが可能である。
実施の形態3に係る移動体通信システムを構成する無線基地局は第9図に示すように、パケット受信部300、パケット受信部300を介して受信したパケットの基本ヘッダ、および拡張ヘッダを解析するヘッダ解析部301、ヘッダ解析部301によって、拡張ヘッダを解析した結果、経路制御ヘッダを含んでいる場合において、該経路制御ヘッダに基づいてパケットを中継・転送する経路を変更するために参照する経路表302を備える。
また、経路表302に基づいてパケットを自局内処理ブロックもしくは他の無線基地局に中継・転送するルーチング部、および基本ヘッダに含まれる優先度・フローラベルに基づき音声等リアルタイム性を要求するパケットに対して、他のパケットよりも優先的にルーチングを行なうことを可能にするルーチング部/優先制御部303を備える。
また、無線基地局210、または211と無線通信する移動ノード107に対して送信するパケットを、無線の第1レイヤが処理を行なうデータユニット単位である、Transport Blockに分割・変換する、Packet/Transport Block分割・変換部、移動ノード107が受信パケットの誤り訂正復号後、誤り検出符号により誤り検出を行なった結果、誤りが検出された場合に、移動ノード107が再送要求としてNACK信号を送信し、無線基地局210(または211)がこれを受信し、自局にて再送を行なう。
一方、移動ノード107がハンドオーバー中である場合、SSDTを一緒に行なっているもう一方の無線基地局211(もしくは210)に対して再送を行なうためのTransport Blockを転送するARQ制御/スケジューリング部、ARQを行なうために、移動ノード107からACK/NACK信号を受信するまでIPネットワークを介して受信した該Packet/Transport Block分割変換後のTransport Blockを一時的に保管しておくための、Transport Blockテンポラリメモリ部、および送信アンテナ毎に異なる符号化を行ない送信するMIMO伝送を実現すべく、複数の他の無線基地局、例えば2無線基地局でMIMOを行なう場合は、他の基地局211(もしくは210)に対して、移動ノード107に対して送信すべきTransport Blockを、他局向けにTransport Blockを転送するMIMO伝送制御/スケジューリング部500を備える。
また、所望の無線回線品質を得るために行なう、誤り訂正符号化部305、および変調部306、該変調部出力であるデジタル・ベースバンド信号をアナログ・ベースバンド信号に変換すると共に、該アナログ・ベースバンド信号を搬送波周波数に乗せ、帯域制限および所望の送信電力とするために増幅を行なう送信機307、送受信アンテナ309、送信機307および受信機312と接続され、送受周波数帯域を分離するデュプレクサ308を備える。
また、送受信アンテナ310、受信機312および送信機307と接続され、送受周波数帯域を分離するデュプレクサ311を備える。
また、受信周波数帯域信号を増幅、帯域制限し、該受信周波数帯域信号を、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換すると共に、該アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換する受信機312を備える。
また、該デジタル・ベースバンド信号から移動ノード107が送信したベースバンド信号を復調する復調部、受信SIRを計算するSIR計算部、および復調データをもとに移動ノードが指示した、SSDT、およびMIMO伝送を行なうための制御ビットであるPrimary Cell IDを検出および判定するためのPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501を備える。
また、誤りを含む該復調データを誤り訂正する誤り訂正復号化部、同一トランスポートチャネルで同時に、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔であるTTI単位で平均SIRを計算する、平均SIR計算部、移動ノード107がパケットを受信したか否かの応答を表し、移動ノード107から無線基地局210もしくは211に対する再送要求となるACK/NACKデータを検出するACK/NACK検出部、および移動ノード107からのMIMO伝送要求を検出するMIMO伝送要求検出部502を備える。
また、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチング部/優先制御部303、およびPacket/Transport Block分割・変換部500を介して他の無線基地局から受信した、同一移動ノードのパケットのペイロードに含まれるTrasnport Blockに付随する、CRC結果および平均SIRと、自局受信機を介して得た、該誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部、およびMIMO伝送要求検出部502から得られる、CRC結果および平均SIRとを比較して、より信頼度が高いTransport Blockを選択出力する、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315、Transport Blockからパケットを生成・変換する、Transport Block/Packet生成・変換部、該平均SIR計算結果情報を付加するSIR情報付加部、および実施の形態1や実施の形態2で述べた機能の他に、MIMO伝送要求検出を受け、該他局に転送するTransport Blockに、他局で符号化してもらうための符号化規則と、移動ノード107が伝送路推定に用いるために送信すべきパイロット情報といった基地局間メッセージをパケット化する、基地局間メッセージ/Packet変換部316を備える。
また、該パケット信頼度情報比較・選択出力部316の出力データが音声等のリアルタイム性を要求するパケットである場合、もしくは他の無線基地局から受信したパケットを、ルーチング部/優先制御部313から受信し、中継・転送する場合に、優先的にIPネットワーク105上にパケット送信を行なうよう制御する、優先制御部317、および、これら処理を経てIPネットワーク上にパケットを送信するパケット送信部318を備える。
また、MIMO伝送要求検出を受け、自局および他局に転送するTransport Blockを、MIMO伝送で符号化するための符号化規則と、移動ノード107が伝送路推定に用いるために送信すべきパイロット情報等の自局および他局で使用するMIMO伝送制御パラメータを導出し、これを基地局間メッセージにして、基地局間メッセージ/Packet変換部を含む、Transpot Block/Packet生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部に、出力する他、該ルーチング部から、RNCから送信された基地局制御データを受信し、これに基づき、符号500、305〜307、312、501、502、315、316の構成ブロックを制御する基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503を備えて構成される。
次に動作について第9図を参照して説明する。
次に動作について説明する。実施の形態1や実施の形態2と同様に、第1図において、移動ノード107は、はじめ無線基地局212を介して通信相手ノード100と通信しており、図中矢印Lで示す方向に移動していくものと仮定する。
移動ノード107が無線基地局210の配下のセルに在圏する場合について説明する。このときのパケットの伝送経路は、実施の形態1と同様、第3図に示す形態となる。
移動ノード107と通信する、通信相手ノード100から送信されるパケットは、通信相手ノード100が接続している任意の他のIPネットワーク201、IPバックボーン・ネットワーク102、Gateway103を介して、移動ノード107が在圏するIPネットワーク105に到達する。IPネットワーク105に到達した移動ノード107宛てのパケットは、Gateway103から、後述する無線基地局のルーチング手段を有する、いくつかの無線基地局を介して、移動ノードが在圏するセル内での無線アクセスを担う、無線基地局210に到達する。
無線基地局210において、パケット受信部300を介して受信した、該パケットは、ヘッダ解析部301に入力され、IPv6に準拠した基本ヘッダおよび拡張ヘッダの解析が行なわれる。
解析の結果、該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノードのバインディング更新に伴う制御パケットである場合、ヘッダ解析部301は、パケットの経路制御の参照元となる経路表302に経路表更新のためのデータを更新する。
該パケットが他局宛てである場合、該パケットは、ヘッダ解析部301からルーチング部および優先制御部303に出力され、ルーチング部および優先制御部303は、該経路表302に基づき、パケットの転送を行なうべく、優先制御部317、パケット送信部318を介して、IPネットワーク105上にパケットを送信する。
該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノード宛てのデータパケットである場合、ルーチング部/優先制御部303は、Packet/Transport Block分割・変換部500に、該パケットを送信する。
一方、該パケットが自局宛てであり、かつ移動ノード宛てのデータパケットに対する無線通信のための基地局制御パケットである場合、ルーチング部/優先制御部303は、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503に、該パケットを送信する。
ここで、ルーチング部/優先制御部303、および優先制御部317は、ヘッダ解析部301において、音声等のリアルタイム性を要求するパケットであると基本ヘッダ中の優先度およびフローラベルから判断した場合に、他のパケットを追い越して優先的に、次段の処理ブロックである、基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503、Packet/Transport Block分割・変換部500、優先制御部317の何れかに出力するように制御するものである。
基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503に対して、移動ノード107と無線通信を行なうための基地局制御パケットが入力された場合、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部319は、該基地局制御パケットに基づき、Packet/Transport分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500、誤り訂正符号化部305、変調部306、送信機307といった各部送信処理に必要なパラメータを設定する。
これと共に、受信機312、復調部、SIR計算部、およびSSDTとMIMO伝送のPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部、およびMIMO伝送要求検出部502、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315、Transport Block/Packet生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316といった各部受信処理に必要なパラメータを設定する。
Packet/Transport Block分割・変換部500に対して、移動ノード107宛てにデータパケットが入力された場合、基地局制御部、基地局間メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503から移動ノード107用として設定された、同一トランスポートチャネルで同時に、L1−MAC間の転送を行なう単位であるTTI単位の、Transport Block数や1つのTransport BlockあたりのTransport Block Size等の制御パラメータに基づき、Packet/Transport Block分割・変換部500は、パケットからTransport Blockへの分割・変換を行ない、分割・変換後のTransport Blockを誤り訂正符号化部305に出力する。
これと共に、通信中の移動ノードがハンドオーバー中、かつ自局が移動元無線基地局の場合、上りソフトハンドオーバーを実現すべく、パケット受信部300、ヘッダ解析部301、ルーチングおよび優先制御部303を介して入力された、移動先無線基地局から送信されたパケットからTrasnsport BlockとTransport Blockの信頼度を表すCRCと平均SIRを含むペイロードを、後述する自局誤り訂正復号化部および平均SIR計算部502が出力するペイロードとを比較・選択出力する、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に出力する。
一方、移動ノード107に送信するTransport Blockを入力した、誤り訂正符号化部305は、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503から移動ノード107用として設定された、符号化レートや符号化種別等の符号化規則に基づき、誤り訂正符号化を行ない、符号化データを変調部306に出力する。
変調部306は、符号化データを入力として、基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503から移動ノード107用として設定された、移動ノードで伝送路推定を行なうためのパイロットビットのパターンや、変調方式等の変調規則に基づき、変調を行ない、デジタル・ベースバンド信号として変調データを送信機307に出力する。
送信機307は、デジタル・ベースバンド信号を入力として、これをアナログ・ベースバンド信号に変換し、基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503から移動ノード107用として設定された、搬送波周波数情報等に基づき、搬送波周波数に周波数変換し、所望の送信電力に増幅し、送信周波数帯に帯域制限を行ない、次段のデュプレクサ308、311に出力する。
デュプレクサ308、311から出力された無線送信信号は、送受信アンテナ309、310を介して移動ノードに対して送信される。
ルーチング部/優先制御部303から優先制御部317に対してパケットが入力された場合は、パケットの基本ヘッダに含まれる優先度、およびフローラベルに基づき、音声等のリアルタイム性を要求するパケットである場合に、優先的にパケット送信部318を介してIPネットワーク105に送信する。
送受信アンテナ309、310、およびデュプレクサ308、311を介して受信した、移動ノード107からの無線受信信号は、受信機312において、受信周波数帯域に帯域制限を行ない、無線受信信号を増幅し、基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503から移動ノード107用として設定された、搬送波周波数情報等に基づき、搬送波周波数からベースバンド周波数に周波数変換を行ない、アナログ・ベースバンド信号から、デジタル・ベースバンド信号に変換し、該デジタル・ベースバンド信号を復調部、SIR計算部、およびSSDTもしくはMIMO伝送に用いるPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501に出力する。
復調部、SIR計算部、およびSSDTもしくはMIMO伝送に用いるPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501は、デジタル・ベースバンド信号を入力として、基地局制御部および基地局間メッセージ生成/解析部503から移動ノード107用として設定された、伝送路推定に要するパイロットビット・パターンなどのデータフォーマット等の復調規則に基づき、復調を行なうと共に、受信信号のSIR計算を行ない、復調データ、および該復調データのSIRを、誤り訂正復号化部および平均SIR計算部502に出力する。
また、下りハンドオーバーでSSDTを行なう場合において、移動ノード107が送信するデータに含まれ、下りリンクの送信指示をするセルのIDを表すビットの検出を行ない、自局が下りリンクの送信を指示されているPrimary Cellであるか、下りリンクの送信を停止すべきNon−primary Cellであるかを判定し、ARQ制御/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500に対して、該Primary Cell/Non−primary Cell判定結果を通知する。
加えて、下りリンクでMIMO伝送を行なう場合において、移動ノード107が送信するデータに含まれ、移動ノード107が下りリンクの送信指示をする複数のPrimary CellのセルIDを表すビットの検出を行ない、これをMIMO伝送/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送/スケジューリング部500に通知すると共に、MIMO伝送パラメータ導出部、および基地局間メッセージ生成部を含む、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503に通知する。
誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部、およびMIMO伝送要求検出部502は、復調データ、および該復調データのSIRを入力として、基地局制御部、基地局間メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503から移動ノード107用として設定された、符号化レートや符号化種別等の復号化規則に基づき復号を行なうと共に、TTI単位の平均SIRを計算し、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315に復号されたTransport Blockデータ、および平均SIRを出力する。
また、HSDPAにおける再送を行なう場合において、復号データに含まれる移動ノード107からの再送の要否を表すACK(=再送不要)/NACK(=再送要)を検出し、この検出結果を、ARQ制御/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500に通知する。
加えて、移動ノード107が送信するMIMO伝送要求を検出し、これを、MIMO伝送制御/スケジューリング部を含む、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500に通知する。
Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、移動ノード107が上りソフトハンドオーバー中である場合は、基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503から、移動ノード識別子およびデータ番号を設定されることにより、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部、およびMIMO伝送要求検出部502より出力された自局Transport Blockと、Packet/Transport Block分割・変換部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500より出力される他局Transport Blockを、これらTransport Blockに付随し、Transport Blockの品質を表すCRC、および平均SIRに基づき、より良い品質を示すTransport Blockを、次段Packet/Transport Block生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316に選択・出力する。
移動ノード識別子およびデータ番号を設定がない場合は、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315は、比較・選択の必要がないとして、次段Packet/Transport Block生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316に、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部、およびMIMO伝送要求検出部502より出力された自局Transport Blockをそのまま出力する。
Packet/Transport Block生成・変換部SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316は、該Transport Blockおよびこれに付随したCRCをペイロードとし、基地局制御部および基地局間通信メッセージ生成/解析部503から設定された、送信先アドレス、送信元アドレス、優先度、フローラベル、認証ヘッダ等に基づき、IPv6の基本ヘッダおよび拡張ヘッダを生成し、これらをパケット化した後、該パケットが次段の優先制御部317に出力される。
優先制御部317は、該パケットを入力し、基本ヘッダに含まれる、優先度、フローラベルに基づき、音声等のリアルタイム性を要求するパケットを、ベストエフォートのパケットよりも優先して、次段パケット送信部318を介して出力し、IPネットワーク105上に出力される。
無線基地局、および該無線基地局から構成された移動体通信システムによれば、実施の形態1で述べた、上り/下りソフトハンドオーバーにも対応でき、また、実施の形態2で述べた、上りソフトハンドオーバー、下りSSDTによるハンドオーバーやHSDPAにも対応できる。
以下、実施の形態3でのみ対応可能な、第9図に示した無線基地局を複数用いることで、複数の送信アンテナから異なる複数の送信シンボルを同時に送信することで、空間上の送信シンボルの多値化を図り、さらなる高速パケット通信を実現する、MIMO伝送を行なう動作について説明する。
移動ノード107が無線基地局210の配下のセルに在圏している場合、移動ノード107は、周辺セルを構成する他の無線基地局からから送信されているセルサーチ信号(例えば3GPPで言うところのCPICH)の受信電力の測定を行ない、該セルサーチ信号の受信電力が予めシステムで決められた閾値以上であり、無線通信が可能であると判断した複数のセルのIDを、セルサーチ信号の受信電力の大小関係も合わせて、現在通信中の無線基地局210に対して送信すると共に、MIMO伝送要求、および要求する高速パケット通信の伝送速度を符号化して、無線基地局210に送信する。
無線基地局210は、送受信アンテナ309、310、デュプレクサ308、311、受信機312、および復調部、SIR計算部、およびSSDTもしくは該MIMO伝送に用いるPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501を介して、移動ノード107が無線回線品質が良好であり、無線通信が可能であると判断した、該受信電力の大小関係を伴なった複数のセルIDを検出すると共に、送受信アンテナ309、310、デュプレクサ308、311、受信機312、および復調部、SIR計算部、およびSSDTもしくは該MIMO伝送に用いるPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部およびMIMO伝送要求検出部502を介して、該符号化されたMIMO伝送要求および伝送速度要求を検出する。
無線基地局210において、該Primary Cellとなる受信電力の大小関係を伴った複数のセルIDの検出結果は、復調部、SIR計算部、およびSSDTもしくは該MIMO伝送に用いるPrimary Cell/Non−primary Cell判定部501から、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503に出力されると共に、Packet/Transport Block分割・生成部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500に出力される。
また、該MIMO伝送要求および伝送速度要求は、誤り訂正復号化部、平均SIR計算部、ACK/NACK検出部およびMIMO伝送要求検出部502から、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503に出力されると共に、Packet/Transport Block分割・生成部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500に出力される。
基地局制御部、基地局間メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503において、該MIMO伝送要求を受けて、該受信電力の大小関係を伴った複数のセルIDおよび伝送速度要求から、MIMO伝送を行なう複数の他の無線基地局に要求する伝送速度を、例えば
他の無線基地局に要求する伝送速度
=要求伝送速度(bps)/セルID個数(個) (1)
により導出すると共に、導出された伝送速度から、各無線基地局における符号化規則(Transport Block数、Transport Block Size、符号化種別等)および変調規則(変調方式、パイロットパターン等のエア上のデータフォーマット等)を決定し、これらMIMO伝送に必要なパラメータを、MIMO伝送を行なう複数の無線基地局に対して通知すべく、基地局間メッセージを生成する。
生成された該基地局間メッセージは、基地局制御部、基地局間メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503から、Transport Block/Packet生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316において、パケット化され、優先制御部317、パケット送信部318を介して、MIMO伝送を一緒に行なう無線基地局に送信される。
また、無線基地局210は、同MIMO伝送に必要なパラメータ、およびMIMO伝送を行なうセルのIDを、移動ノード107にも送信する。
該MIMO伝送に必要なパラメータについて、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503から、MIMO伝送制御/スケジューリング部500に該MIMO伝送に必要なパラメータを出力し、MIMO伝送制御/スケジューリング部500において、これを移動ノード107宛てのTransport Blockに変換し、誤り訂正符号化部305、変調部306、送信部307、デュプレクサ308、311、および送受信アンテナ309、310を介して、移動ノード107に送信する。
該MIMO伝送を行なう複数のセルIDについては、誤り訂正符号化は行なわず、変調部307にてセルIDデータを変調データに加えた後、送信部307、デュプレクサ308、311、および送受信アンテナ309、310を介して、移動ノード107に送信する。
さらに、無線基地局210の、基地局制御部、基地局間通信メッセージ生成/解析部、およびMIMO伝送パラメータ導出部503から、先に導出した符号化規則を、Packet/Transport Block分割・生成部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500に通知し、Packet/Transport Block分割・生成部、ARQ制御/スケジューリング部、Transport Blockテンポラリメモリ部、およびMIMO伝送制御/スケジューリング部500では、入力される移動ノード宛てのMIMO伝送を行なうパケットを、自局の誤り訂正符号化部305、および他の無線基地局に転送すべく、Transport Blockの分割・変換、および転送制御を行う。
他の無線基地局に転送される、該Transport Blockは、Transport Block信頼度情報比較・選択出力部315において、スルーで出力され、Transport Block/Packet生成・変換部、SIR情報付加部、および基地局間メッセージ/Packet変換部316、優先制御部317、パケット送信部318を介して、IPネットワーク上に送信される。
以上の動作を経て、第10図に示すような、複数の基地局のアンテナから、異なる複数の送信シンボルを同時に送信でき、空間上の送信シンボルの多値化を図り、さらなる高速パケット通信を実現することが可能となる。
また、第10図では、移動ノード107からMIMO伝送要求を受けたのは、無線基地局210であり、無線基地局210が、無線基地局212、無線基地局213に対して、移動ノード107宛てのMIMO伝送を行なうパケットを転送し、無線基地局210が、無線基地局212、無線基地局213から移動ノード107に対して下りリンクの無線信号の送信が行なわれている。
また、移動ノード107の移動に伴い第10図から第11図に示すようにMIMO伝送を行なう無線基地局が変化していくことになる。このとき、移動ノード107が予めセルサーチ信号の受信電力の大小関係を伴って、セルIDを報告していた場合は、無線基地局210において、
他の無線基地局に要求する伝送速度
=要求伝送速度(bps)/セルID個数−1(個) (2)
に基づき、他の無線基地局に要求する伝送速度を求めてMIMO伝送パラメータを導出すると共に、移動ノード107に対して通知するセルIDも、現時点でMIMO伝送を行なうセルIDと、予備のセルIDの識別付きで、セルIDを通知することで、時々刻々と変化する無線回線状況に応じて、第10図から第11図へとスムーズな切替えが可能となる。
このように実施の形態3においては、MIMO伝送により、複数の送信アンテナから異なる複数の送信シンボルを同時に送信することで、空間上の送信シンボルの多値化を図り、さらなる高速パケット通信を実現するような場合であっても、移動ノード置かれている無線回線品質状況、および移動ノードが要求する伝送速度に応じて、無線基地局における、該ルーチング機能、および該基地局間通信機能を用いて、複数の無線基地局によって、パケットを分割して送信処理を行なうことができるので、コストパフォーマンスの良いMIMO伝送を実現することができる。
Claims (20)
- 受信したIPパケットのヘッダを解析する解析手段と、
前記解析手段により前記ヘッダを解析した結果、前記IPパケットは自局向けのパケットでない場合、経路表に基づき、他の無線基地局に転送し、一方、自局向けのパケットである場合、自局送信部に転送するルーチング手段と、
自局と通信する移動ノードに対するパケットの送信処理において、前記ルーチング手段を介してRNCから送られた基地局制御パケットを取得し、当該パケットから前記移動ノードの送信処理情報を、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、且つ、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔でもあるTTI単位に分割・変換する手段と、
前記分割・変換された送信処理情報のTransport Blockを入力として誤り訂正符号化を行なう誤り訂正符号化手段と、
前記誤り訂正符号化手段が出力する符号化データを入力とし、変調する変調手段と、
前記変調手段が出力する変調データであるデジタル・ベースバンドデータをアナログ・ベースバンド信号に変換し、搬送波周波数に周波数変換し、帯域制限および所望の送信電力とするための増幅を行ない、デュプレクサを介して送受周波数帯域を分離し、送受信アンテナから前記移動ノードに対して無線信号を送信する送信手段を備えたこと
を特徴とする無線基地局装置。 - 送受信アンテナで移動ノードが送信する無線信号を受信し、デュプレクサによって送受周波数を分離し、増幅、帯域制限し、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換し、アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換し、デジタル・ベースバンド信号を入力として復調すると共にSIRを計算する計算手段と、
前記計算手段が出力する復調データを入力として誤り訂正復号を行なうと共にCRCを計算する誤り訂正復号手段と、
前記誤り訂正復号手段が出力するTTI単位の復号データであるTransport Blockと、その復号結果を示すCRCと、前記SIRの計算結果を前記TTI単位で平均した平均SIR計算結果をパケット化するパケット生成・変換・手段と、
前記移動ノードが、移動元無線基地局となる自局から移動先無線基地局へと移動するハンドオーバー中である場合は、移動先無線基地局から移動元無線基地局に対して、Transport Blockからパケットへの変換・生成するまでの処理を行なったパケットを送信するパケット送信手段と、
前記移動元基地局においては、送信されたパケットを、ルーチング手段、および前記パケットからTransport Blockへの分割・変換手段を介して取得し、前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局のパケットのペイロードに含まれるTransport Blockの信頼度を、前記CRCの計算結果と、平均SIRにより比較し、選択出力する出力手段と、
前記出力手段により出力したTransport Blockのみをパケット化してIPネットワークを介してRNCに送信するRNC送信手段と
を備えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線基地局装置。 - 移動ノードは、現在通信中の移動元無線基地局が送信するセルサーチ信号の受信電力と、周辺セルを構成する無線基地局のセルサーチ信号の受信電力の差が予めシステムで決められた閾値以内に入ると、該閾値以内となった周辺セルの無線基地局に対して、移動元無線基地局の識別子を含んだ接続要求を送信する手段と、
前記閾値以内となった周辺セルの無線基地局は、移動元無線基地局に対して、前記移動ノード宛てのパケットを転送するよう要求すべく、基地局間メッセージをパケット化して、基地局間通信を行う手段と、
移動元無線基地局は、他の無線基地局からのパケット転送要求に対し、ルーチング手段を用いて、前記移動ノード宛てのパケットを転送すると共に、移動元無線基地局からも移動ノードに向けて無線信号を送信すべく、前記ルーチング手段は、自局内送信部へも同一パケットを出力する手段とを備えたこと
を特徴とする請求の範囲第1項記載の無線基地局装置。 - ルーチング手段では、ヘッダ解析の結果、優先度やフローラベルに基づき、リアルタイム性を要求されるパケットの場合は、他のパケットを追い越して、送信手段であるパケットからTransport Blockに分割・変換する手段、もしくは移動元無線基地局である自局において生成・変換されたパケットと、前記ルーチング手段、および前記パケットからTransport Blockに分割・変換する手段を介して得られた、移動先無線基地局が生成・変換したTransport Blockを、比較・選択出力する手段に、優先的にパケットを出力する手段と
を備えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線基地局装置。 - 請求の範囲第1項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第2項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第3項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第4項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 受信したIPパケットのヘッダを解析する解析手段と、
前記解析手段により前記ヘッダを解析した結果、前記IPパケットは自局向けのパケットでない場合、経路表に基づき、他の無線基地局に転送し、一方、自局向けのパケットである場合、自局送信部に転送するルーチング手段と、
自局と通信する移動ノードに対するパケットの送信処理において、前記ルーチング手段を介してRNCから送られた基地局制御パケットを取得し、当該パケットから前記移動ノードの送信処理情報を、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、且つ、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔でもあるTTI単位に分割・変換する手段と、
前記分割・変換された送信処理情報のTranport Blockを入力として誤り訂正符号化を行なう誤り訂正符号化手段と、
前記誤り訂正符号化手段が出力する符号化データを入力とし、変調する変調手段と、
前記変調手段が出力する変調データであるデジタル・ベースバンドデータをアナログ・ベースバンド信号に変換し、搬送波周波数に周波数変換し、帯域制限および所望の送信電力とするための増幅を行ない、デュプレクサを介して送受周波数帯域を分離し、送受信アンテナから前記移動ノードに対して無線信号を送信する送信手段と、
前記パケットからTransport Blockへの分割・変換手段においては、分割・変換後のTransport Blockを、次段の誤り訂正符号化手段に出力すると共に、当該Transport Blockを、テンポラリのメモリに格納する格納手段と、
前記テンポラリのメモリに格納したTransport Blockは、移動ノードからの再送要求(NACK)があった場合は、再度誤り訂正符号化手段に出力すると共に、再び前記Transport Blockを前記テンポラリのメモリに蓄える蓄積手段と、
前記移動ノードからパケットを受信したことの通知(ACK)があった場合は、前記テンポラリのメモリから移動ノードが受信完了したTransport Blockを消去する消去手段と、
前記移動ノードがハンドオーバーを行なっている最中は、移動元無線基地局から移動先無線基地局に対してパケットを転送する手段と、
移動元および移動先無線基地局において、Primary Cellであると判断した場合は自局誤り訂正符号化手段に出力し、Non−primary Cellであると判断した場合は、自局誤り訂正符号化手段に出力しないようにするSSDTによるハンドオーバー手段と、
前記再送要求が合った場合の再送は、前回移動ノードに対して送信した基地局が移動元、移動先の何れであるかに関わらず、現在、Primary Cellとなっている無線基地局が行うよう、自局内部回路ブロックもしくは移動先無線基地局に対してパケットの転送を行う手段と
を備えたことを特徴とする無線基地局装置。 - 送受信アンテナで移動ノードが送信する無線信号を受信し、デュプレクサによって送受周波数を分離し、増幅、帯域制限し、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換し、アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換し、デジタル・ベースバンド信号を入力として復調すると共にSIRを計算する計算手段と、
前記計算手段が出力する復調データを入力として誤り訂正復号を行なうと共にCRCを計算する誤り訂正復号手段と、
前記誤り訂正復号手段が出力するTTI単位の復号データであるTransport Blockと、その復号結果を示すCRCと、前記SIRの計算結果を前記TTI単位で平均した平均SIR計算結果をパケット化するパケット生成・変換手段と、
前記移動ノードが、移動元無線基地局となる自局から移動先無線基地局へと移動するハンドオーバー中である場合は、移動先無線基地局から移動元無線基地局に対して、Transport Blockからパケットへの変換・生成するまでの処理を行なったパケットを送信するパケット送信手段と、
前記移動元基地局においては、送信されたパケットを、ルーチング手段、および前記パケットからTransport Blockへの分割・変換手段を介して取得し、前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局のTransport Blockの信頼度を、前記CRCの算出結果と、平均SIRにより比較し、選択出力する出力手段と、
前記出力手段により出力したTransport Blockのみをパケット化してIPネットワークを介してRNCに送信するRNC送信手段と、
前記移動ノードからの受信復調データに含まれるPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットを検出する検出手段と、
前記Primary Cell/Non−primary Cell指示ビットを、パケットからTransport Blockに分割・変換し、変換後のTransport Blockをテンポラリメモリに格納し、自局による再送か、移動先無線基地局への転送であるかを判断する、ARQ制御手段およびスケジューリング手段に対して出力する出力手段と、
移動先無線基地局への再送パケットの転送のため、経路表をPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットに基づき、更新する更新手段と
を備えたことを特徴とする請求の範囲第9項記載の無線基地局装置。 - 移動ノードは、現在通信中の移動元無線基地局が送信するセルサーチ信号の受信電力と、周辺セルを構成する無線基地局のセルサーチ信号の受信電力の差が予めシステムで決められた閾値以内に入ると、該閾値以内となった周辺セルの無線基地局に対して、移動元無線基地局の識別子を含んだ接続要求を送信する手段と、
前記閾値以内となった周辺セルの無線基地局は、移動元無線基地局に対して、前記移動ノード宛てのパケットを転送するよう要求する要求手段と、
移動元無線基地局は、他の無線基地局からのパケット転送要求に対し、ルーチング手段を用いて、前記移動ノード宛てのパケットを転送すると共に、移動元無線基地局からも移動ノードに向けて無線信号を送信すべく、前記ルーチング手段は、自局内送信部へも同一パケットを出力する手段と、
前記Primary Cell/Non−primary Cell指示ビットに基づき、自局がPrimary Cellである場合は、無線信号の送信を行ない、自局がNon−primary Cellである場合は、無線信号の送信を行なわない手段と、
再送を行うべく、パケットをTransport Block変換した後、テンポラリのメモリに記憶するのは、移動元無線基地局のみとする手段と
を備えたことを特徴とする請求の範囲第9項記載の無線基地局装置。 - 請求の範囲第9項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第10項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第11項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 受信したIPパケットのヘッダを解析する解析手段と、
前記解析手段により前記ヘッダを解析した結果、前記IPパケットは自局向けのパケットでない場合、経路表に基づき、他の無線基地局に転送し、一方、自局向けのパケットである場合、自局送信部に転送するルーチング手段と、
自局と通信する移動ノードに対するパケットの送信処理において、前記ルーチング手段を介してRNCから送られた基地局制御パケットを取得し、当該パケットから前記移動ノードの送信処理情報を、L1−MAC間の転送を行なう単位であり、且つ、Transport Block Setのレイヤ間の到着間隔でもあるTTI単位に分割・変換する手段と、
前記分割・変換された送信処理情報のTransport Blockを入力として誤り訂正符号化を行なう誤り訂正符号化手段と、
前記誤り訂正符号化手段が出力する符号化データを入力とし、変調する変調手段と、
前記変調手段が出力する変調データであるデジタル・ベースバンドデータをアナログ・ベースバンド信号に変換し、搬送波周波数に周波数変換し、帯域制限および所望の送信電力とするための増幅を行ない、デュプレクサを介して送受周波数帯域を分離し、送受信アンテナから前記移動ノードに対して無線信号を送信する送信手段と、
前記パケットからTransport Blockへの分割・変換手段においては、分割・変換後のTransport Blockを、次段の誤り訂正符号化手段に出力すると共に、当該Transport Blockを、テンポラリのメモリに格納する格納手段と、
前記テンポラリのメモリに格納したTransport Blockは、移動ノードからの再送要求(NACK)があった場合は、再度誤り訂正符号化手段に出力すると共に、再び前記Transport Blockを前記テンポラリのメモリに蓄える蓄積手段と、
前記移動ノードからパケットを受信したことの通知(ACK)があった場合は、前記テンポラリのメモリから移動ノードが受信完了したTransport Blockを消去する消去手段と、
前記移動ノードがハンドオーバーを行なっている最中は、移動元無線基地局から移動先無線基地局に対してパケットを転送する第一の転送手段と、
移動元および移動先無線基地局において、Primary Cellであると判断した場合は自局誤り訂正符号化手段に出力し、Non−primary Cellであると判断した場合は、自局誤り訂正符号化手段に出力しないようにするSSDTによるハンドオーバー手段と、
前記再送要求が合った場合の再送は、前回移動ノードに対して送信した基地局が移動元、移動先の何れであるかに関わらず、現在、Primary Cellとなっている無線基地局が行うよう、自局内部回路ブロックもしくは移動先無線基地局に対してパケットの転送を行う第二の転送手段と、
前記移動ノードが、複数の無線基地局が送信するセルサーチ信号を受信し、当該複数のセルサーチ信号の受信電力が予め決められた閾値を超えており、複数の無線基地局と同時に通信が可能と判断し、且つ、さらなる高速パケット通信を必要とする場合は、セルサーチ信号の受信電力が予め定められた閾値を超えている無線基地局に対して、移動ノードがMIMO伝送要求信号を送信する手段と、
前記無線基地局においては、前記MIMO伝送要求信号を、送受信アンテナを介して受信し、誤り訂正復号化手段からMIMO伝送要求データを検出する手段と、
前記無線基地局は、移動ノードが送信する、セルサーチ受信信号電力が予め定められた閾値を超えた複数の無線基地局のセル識別子に基づき、当該無線基地局のセル識別子に相当するIPアドレスを持つ無線基地局向けにTransport Blockを転送する手段と、
前記無線基地局は、検出したMIMO伝送要求データに含まれる、移動ノードが要求する伝送速度情報に基づき、符号化規則、変調規則、および移動ノードに送信する伝送路推定のためのパイロットシンボル数のMIMO伝送に必要なパラメータを導出する手段と、
MIMO伝送要求前から移動ノードと通信していた無線基地局においては、前記符号化規則、変調規則、およびパイロットシンボル数のMIMO伝送に必要な該パラメータを、当該無線基地局セル識別子宛てにTransport Blockの転送と共にパケット化してIPネットワーク上に送信する手段と
を備えたことを特徴とする無線基地局装置。 - 送受信アンテナで移動ノードが送信する無線信号を受信し、デュプレクサによって送受周波数を分離し、増幅、帯域制限し、搬送波周波数からアナログ・ベースバンド信号に周波数変換し、アナログ・ベースバンド信号をデジタル・ベースバンド信号に変換し、デジタル・ベースバンド信号を入力として復調すると共にSIRを計算する計算手段と、
前記計算手段が出力する復調データを入力として誤り訂正復号を行なうと共にCRCを計算する誤り訂正復号化手段と、
前記誤り訂正復号化手段が出力するTTI単位の復号データであるTransport Blockと、その復号結果を示すCRCと、前記SIRの計算結果を前記TTI単位で平均した平均SIR計算結果をパケット化するパケット生成・変換手段と、
前記移動ノードが、移動元無線基地局となる自局から移動先無線基地局へと移動するハンドオーバー中である場合は、移動先無線基地局から移動元無線基地局に対して、Transport Blockからパケットへの変換・生成するまでの処理を行なったパケットを送信するパケット送信手段と、
前記移動元基地局においては、送信されたパケットを、ルーチング手段、および前記パケットからTransport Blockへの分割・変換手段を介して取得し、前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局のTransport Blockの信頼度を、前記CRCの算出結果と、平均SIRにより比較し、選択出力する出力手段と、
前記出力手段により出力したTransport Blockのみをパケット化してIPネットワークを介してRNCに送信するRNC送信手段と、
前記移動ノードからの受信復調データに含まれるPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットを検出する検出手段と、
前記Primary Cell/Non−primary Cell指示ビットを、パケットからTransport Blockに分割・変換し、変換後のTransport Blockをテンポラリメモリに格納し、自局による再送か、移動先無線基地局への転送であるかを判断する、ARQ制御手段およびスケジューリング手段に対して出力する出力手段と、
移動先無線基地局への再送のための転送を行うべく、経路表をPrimary Cell/Non−primary Cell指示ビットに基づき、更新する手段と、
前記誤り訂正復号化手段には、復号データにMIMO伝送要求が含まれているか否かを検出する手段を備え、
MIMO伝送要求信号検出部には、MIMO伝送要求を検出した場合、基地局制御部にこれを通知すると共に、当該基地局制御部は、MIMO伝送要求データに含まれる、移動ノードが要求する伝送速度情報に基づき、符号化規則、変調規則、および移動ノードに送信する伝送路推定のためのMIMO伝送に必要なパラメータを導出する手段を備え、
前記基地局制御部は、MIMO伝送要求データに含まれる、移動ノードがセルサーチを行なった結果、セルサーチ受信信号電力が予め定められた閾値を超えたとする無線基地局の識別子情報に基づき、当該無線基地局の識別子に相当するIPアドレスを持つ無線基地局向けに、Transport Block、およびMIMO伝送に必要なパラメータを転送するための、基地局間通信メッセージを生成し、これをパケット化して送信する手段を備え、
MIMO伝送を行なう他の無線基地局に対して送信するTransport Blockを、前記MIMO伝送要求に含まれる伝送速度情報と、前記複数の無線基地局のセル識別子数に基づいて、決定する手段を備えたこと
を特徴とする請求の範囲第15項記載の無線基地局装置。 - MIMO伝送を行なう他の無線基地局においては、MIMO伝送要求前から移動ノードと通信していた無線基地局から受信したパケットから、基地局制御を司る基地局制御部において、基地局間メッセージを解析する手段と、
前記基地局制御部は、基地局間メッセージに含まれる、MIMO伝送パラメータに基づき、自局の誤り訂正符号化手段と変調手段を制御し、MIMO伝送を行う手段と
を備えたことを特徴とする請求の範囲第15項記載の無線基地局装置。 - 請求の範囲第15項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第16項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。 - 請求の範囲第17項記載の無線基地局装置と、
前記無線基地局装置間を接続する無線基地局装置間IPネットワークと、
前記無線基地局装置間IPネットワークおよび他のIPネットワークと接続するIPバックボーンネットワークと、
前記無線基地局装置を前記IPバックボーンネットワークに接続する境界ルータと
を備えて構成されることを特徴とする移動体通信システム。
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