JPWO2020178918A1 - 無線通信システム、送受信方法、プログラム、無線通信基地局装置、制御回路および制御方法 - Google Patents

Abstract

移動端末（１０１）と、移動端末（１０１）と通信する複数の下位基地局（４０１〜４０３）と、複数の下位基地局を制御する上位基地局（４０４）とを備え、上位基地局（４０４）が複製した複数の第１のデータを複数の下位基地局（４０１〜４０３）へ送信し、複数の下位基地局（４０１〜４０３）が第１のデータをそれぞれ移動端末に送信する無線通信システム（１）であって、移動端末（１０１）は、複数の下位基地局（４０１〜４０３）ごとに第１のデータを受信する複数のリンク制御部と、複数のリンク制御部の中の第１のリンク制御部が、複数の下位基地局の中の第１の下位基地局から第１のデータを受信した場合、第１の下位基地局以外の下位基地局である第２の下位基地局から第１のデータを受信していない第２のリンク制御部に第１のデータの再送の要求を停止させる再送要求停止メッセージを送信するデータ制御部と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、基地局がパケットを複製して移動端末に送信する無線通信システムに関する。

モバイルネットワークのトラフィック量は、増加傾向にあり、通信速度も高速化が進んでいる。ＬＴＥ（Long Term Evolution）およびＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）が本格的に運用を開始されると、モバイルネットワークの通信速度が更に高速化されることが見込まれる。さらに、高度化するモバイルネットワークに対して、２０２０年以降にサービスを開始することを目標とした第５世代無線アクセスシステムが検討されている。第５世代無線アクセスシステムは、５Ｇ（5th Generation）とも呼ばれる。

５Ｇでは、ＬＴＥシステムに対して、システム容量は１０００倍、データの伝送速度は１００倍、データの処理遅延は１０分の１、通信端末の同時接続数は１００倍として、更なる低消費電力化、および装置の低コスト化を実現することが要件として挙げられている。

このような要求を満たすために、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、リリース１５として、５Ｇの規格検討が進められている。５Ｇの無線区間の技術は、New Radio Access Technology（ＮＲ）と称され、いくつかの新たな技術が検討されている。非特許文献１には、ＵＥが２つのｅＮＢ（eNodeB）と接続して通信を行うデュアルコネクティビティ（Dual Connectivity：ＤＣ）方式、またはマルチコネクティビティ（Multi-Connectivity：ＭＣ）方式を用いたパケット複製方法、およびｇＮＢ（next generation NodeB）をＣＵ（Central Unit）と複数のＤＵ（Distributed Unit）とに分離するＮＲが記載されている。ＤＣ方式は具体的には、３ＧＰＰのＮＲで規定されており、Ｎｅｗ ＲＡＮ（Radio Access Network）のセカンダリノードで追加リソースの使用を可能にする機能である。ＭＣ方式は具体的には、３ＧＰＰのＮＲで規定されており、複数の異なるスケジューラによって提供されるＥ−ＵＴＲＡＮ(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)またはＮＲ間の無線リソースバックホールである。ＣＵは複数のＤＵを制御し、各ＤＵの送受信データ処理の制御などを行う。ＭＣ方式およびＤＣ方式は、言い換えれば、移動端末と、移動端末と通信する複数の下位基地局と、複数の下位基地局を制御する上位基地局とを備え、上位基地局が複製した複数のデータを複数の下位基地局へ送信し、複数の下位基地局がデータをそれぞれ移動端末に送信する方式である。

３ＧＰＰ Ｒ２−１７００６７２

しかしながら、上記従来の技術によれば、ＮＲでは、ＤＣ方式またはＭＣ方式を用いて各ｇＮＢにて同じパケットを送受信するというパケット複製方法を用いる。このため、パケット複製方法を用いると複製した分だけ無線リソースを消費してしまう問題があった。無線リソースとは、無線通信のために使用されるリソースのことであり、具体的には無線通信に用いられる周波数および通信期間を示す。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基地局がパケットを複製して移動端末に送信する無線通信システムであって、無線リソースの使用効率を向上す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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、移動端末と、移動端末と通信する複数の下位基地局と、複数の下位基地局を制御する上位基地局とを備え、上位基地局が複製した複数の第１のデータを複数の下位基地局へ送信し、複数の下位基地局が第１のデータをそれぞれ移動端末に送信する無線通信システムであって、移動端末は、複数の下位基地局ごとに第１のデータを受信する複数のリンク制御部と、複数のリンク制御部の中の第１のリンク制御部が、複数の下位基地局の中の第１の下位基地局から第１のデータを受信した場合、第１の下位基地局以外の下位基地局である第２の下位基地局から第１のデータを受信していない第２のリンク制御部に第１のデータの再送の要求を停止させる再送要求停止メッセージを送信するデータ制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる基地局がパケットを複製して移動端末に送信する無線通信システムは、無線リソースの使用効率を向上することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示すブロック図 実施の形態１にかかる移動端末の構成を示すブロック図 実施の形態１にかかる基地局の構成を示すブロック図 実施の形態１にかかる制御回路を示す図 実施の形態１にかかる基地局を２つのユニットに分離した通信環境を示す図 実施の形態１にかかる無線通信システムのデータの流れを示すシーケンス図 実施の形態２にかかる無線通信システムを示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムのデータの流れを示すシーケンス図

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示すブロック図である。無線通信システム１は、移動端末１０１と、基地局１０２と、制御局１０５−１，１０５−２とを備える。制御局１０５−１，１０５−２のそれぞれを区別せずに示すときは、制御局１０５と呼ぶ。移動端末１０１はＵＥとしての機能を有する。移動端末１０１と基地局１０２は、ＮＲ通信方式でデータの送受信を行う。制御局１０５は、移動管理エンティティ（Mobility Management Entity：ＭＭＥ）、またはＳ−ＧＷ（Serving Gateway）としての機能を有す。ＭＭＥは、３ＧＰＰのＬＴＥ−Ａにおいて規定されている、モビリティ制御を提供する論理ノードである。Ｓ−ＧＷは、３ＧＰＰのＬＴＥ−Ａにおいて規定されている、３ＧＰＰアクセスシステムを収容するパケットゲートウェイである。

移動端末１０１と基地局１０２は、互いに無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。移動端末１０１は、移動可能な携帯電話端末装置だけではなく、センサデバイスを含む。移動端末１０１に適用される制御プロトコルは、例えばＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）層、ＲＬＣ（Radio Link Control）層、ＭＡＣ（Medium Access Control）層、ＰＨＹ層（physical layer）などである。以下、ＰＤＣＰ層はＰＤＣＰと略す。ＲＬＣ層はＲＬＣと略す。ＰＨＹ層はＰＨＹと略す。また、ＭＡＣ層はＭＡＣと略す。ＰＤＣＰ、ＲＬＣは、３ＧＰＰのＮＲで規定されたプロトコルである。ＰＤＣＰは、パケットデータ暗号化を行う。ＲＬＣは、無線リンク制御を行う。

基地局１０２は、ｅＮＢ１０３−１〜１０３−３を備える。ｅＮＢ１０３−１〜１０３−３のそれぞれを区別せずに示すときは、ｅＮＢ１０３と呼ぶ。ｅＮＢ１０３と制御局１０５とは、３ＧＰＰのＬＴＥで規定されるＳ１インターフェースにより通信を行い、ｅＮＢ１０３と制御局１０５との間で制御情報が送受信される。図１では、１つのｅＮＢ１０３に対して、１つの制御局１０５が接続されているが、１つのｅＮＢ１０３が、複数の制御局１０５と接続されてもよい。ｅＮＢ１０３間では、３ＧＰＰのＬＴＥで規定されるＸ２インターフェースにより通信を行い、ｅＮＢ１０３間でも制御情報が送受信される。制御局１０５は、ｅＮＢ１０３と、移動端末１０１とを制御する。制御局１０５は、コアネットワークであるＥＰＣ(Evolved Packet Core)ネットワークを構成しており、基地局１０２は、Ｅ−ＵＴＲＡＮを構成する。ＥＰＣと、Ｅ−ＵＴＲＡＮと、を合わせてネットワークと呼ぶ場合がある。

基地局１０２は、１つのセルを構成してもよいし、複数のセルを構成してもよい。セルとは、基地局１０２の通信範囲である。各セルは移動端末１０１との通信可能な範囲であるカバレッジを構成する。基地局１０２は、カバレッジ内で移動端末１０１と無線通信を行う。基地局１０２が複数のセルを構成する場合には、それぞれのセルが移動端末１０１と通信可能である。

図２は、実施の形態１にかかる移動端末１０１の構成を示すブロック図である。移動端末１０１は、第１のプロトコル処理部２０１と、アプリケーション部２０２と、第１の送信データバッファ部２０３と、エンコーダ部２０４と、変調部２０５と、周波数変換部２０６と、アンテナ２０７と、復調部２０８と、デコーダ部２０９と、第１の制御部２１０と、を備える。

移動端末１０１が信号を基地局１０２に送信するときの処理について説明する。第１のプロトコル処理部２０１は、制御データを生成し第１の送信データバッファ部２０３に出力する。制御データとは、通信の制御のために用いられるデータである。具体的には基地局１０２から移動端末１０１向けの下り方向の通信で用いられる制御データは、ＰＤＣＣＨ(Physical Downlink Control Channel)である。移動端末１０１から基地局１０２向けの上り方向の通信で用いられる制御データは、ＰＵＣＣＨ(Physical Uplink Control Channel)である。アプリケーション部２０２は、ユーザデータを生成し第１の送信データバッファ部２０３に出力する。ユーザデータとは、実際の通信の中身であり、移動端末１０１の利用者が必要とするデータである。具体的には下り方向の通信で用いられるユーザデータは、ＰＤＳＣＨ(Physical Downlink Shared Channel)であり、上り方向の通信で用いられるユーザデータは、ＰＵＳＣＨ(Physical Uplink Shared Channel)である。第１の送信データバッファ部２０３は、制御データおよびユーザデータを保存する。また、第１の送信データバッファ部２０３は、制御データおよびユーザデータをエンコーダ部２０４に出力する。エンコーダ部２０４は、制御データおよびユーザデータに誤り訂正などのエンコード処理を施す。エンコーダ部２０４は、エンコード処理を施したデータを変調部２０５に出力する。なお、エンコーダ部２０４でエンコード処理が施されずに、第１の送信データバッファ部２０３から変調部２０５へ直接出力されるデータが存在してもよい。変調部２０５は、エンコード処理されたデータに、変調処理を施す。周波数変換部２０６は、変調されたデータをベースバンド信号に変換する。また、周波数変換部２０６は、ベースバンド信号を無線周波数の信号に変換し、アンテナ２０７に出力する。アンテナ２０７は無線周波数の信号を送信信号として基地局１０２に送信する。

移動端末１０１が基地局１０２からの信号を受信するときの処理について説明する。アンテナ２０７は、基地局１０２からの無線信号を受信する。周波数変換部２０６は、無線周波数の受信信号をベースバンド信号に変換し、復調部２０８に出力する。復調部２０８は、ベースバンド信号に復調処理を施し、デコーダ部２０９に出力する。デコーダ部２０９は、復調後のデータに誤り訂正などのデコード処理を施す。デコーダ部２０９は、デコード処理されたデータのうち、制御データを第１のプロトコル処理部２０１に出力し、ユーザデータをアプリケーション部２０２に出力する。移動端末１０１の信号の送受信の処理は、第１の制御部２１０によって制御されている。よって、図２では省略しているが、第１の制御部２１０は、アンテナ２０７以外の各機能部と接続している。

図３は、実施の形態１にかかる基地局１０２の構成を示すブロック図である。基地局１０２は、第１の通信部３０１と、第２の通信部３０２と、第２のプロトコル処理部３０３と、第２の送信データバッファ部３０４と、エンコーダ部２０４と、変調部２０５と、周波数変換部２０６と、アンテナ２０７と、復調部２０８と、デコーダ部２０９と、第２の制御部３１１と、を備える。

基地局１０２が信号を移動端末１０１に送信するときの処理について説明する。第１の通信部３０１は、制御局１０５とデータの送受信を行う。第２の通信部３０２は、他の基地局とデータ送受信を行う。第１の通信部３０１および第２の通信部３０２はそれぞれ第２のプロトコル処理部３０３と情報の受け渡しを行う。第２の送信データバッファ部３０４は、第２のプロトコル処理部３０３からの制御データと、第１の通信部３０１および第２の通信部３０２からのユーザデータおよび制御データとを保存する。また、第２の送信データバッファ部３０４は、これらのデータをエンコーダ部２０４に出力する。

エンコーダ部２０４は、入力されたデータに誤り訂正などのエンコード処理を施す。なお、エンコーダ部２０４は、エンコード処理を実施せずに、第２の送信データバッファ部３０４から変調部２０５へ直接出力されるデータが存在してもよい。変調部２０５は、エンコードされたデータに変調処理を施す。周波数変換部２０６は、変調データをベースバンド信号に変換した後、無線周波数の信号に変換する。アンテナ２０７は、１つもしくは複数の移動端末１０１に無線周波数の信号を送信する。

基地局１０２が移動端末１０１からの信号を受信するときの処理について説明する。アンテナ２０７は、移動端末１０１からの無線信号を受信する。周波数変換部２０６は、受信した無線信号である受信信号を、無線周波数からベースバンド信号に変換し、復調部２０８に出力する。復調部２０８は、ベースバンド信号に復調処理を施し、デコーダ部２０９に出力する。デコーダ部２０９は、復調後のデータに誤り訂正などのデコード処理を施す。デコードされたデータのうち、制御データは第２のプロトコル処理部３０３、第１の通信部３０１、または第２の通信部３０２へ転送される。デコードされたデータのうち、ユーザデータは第１の通信部３０１または第２の通信部３０２へ転送される。基地局１０２の一連の処理は、第２の制御部３１１によって制御される。よって、第２の制御部３１１は図３では省略しているが、アンテナ２０７以外の各機能部と接続している。

第１のプロトコル処理部２０１、アプリケーション部２０２、第１の送信データバッファ部２０３、エンコーダ部２０４、変調部２０５、周波数変換部２０６、アンテナ２０７、復調部２０８、デコーダ部２０９、第１の制御部２１０、第１の通信部３０１、第２の通信部３０２、第２のプロトコル処理部３０３、第２の送信データバッファ部３０４、および第２の制御部３１１は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。

本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。図４は、実施の形態１にかかる制御回路を示す図である。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図４に示す構成の制御回路１０となる。

図４に示すように、制御回路１０は、ＣＰＵであるプロセッサ１０ａと、メモリ１０ｂとを備える。図４に示す制御回路１０により実現される場合、プロセッサ１０ａがメモリ１０ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ１０ｂは、プロセッサ１０ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

スマートフォンおよびタブレット型端末装置の普及によって、セルラー系の無線通信によるトラフィックが爆発的に増大している。このため、無線リソースの不足が懸念されている。無線リソースの不足に対応して周波数利用効率を高めるために、基地局１０２が構成するセルを小セル化し、空間分離を進めることが検討されている。

今までの基地局のセル構成では、ｅＮＢによって構成されるセルは比較的広い範囲のカバレッジを持っており、複数のセルで構成される場合には特定のエリアを覆うようにセルが構成されていた。小セル化を導入した場合、ｅＮＢで構成されるセルのカバレッジは、ｅＮＢで構成されないセルのカバレッジに比べて、範囲が狭い。したがって、ｅＮＢで構成されるセルが特定のエリアを覆うためには、多数の小セル化したｅＮＢが必要となる。

以下の説明では、従来のｅＮＢによって構成されるセルのように、カバレッジが比較的大きいセルをマクロセルと呼び、マクロセルを構成するｅＮＢをマクロｅＮＢと呼ぶ。また、小セル化されたセルのように、カバレッジが比較的小さいセルをスモールセルと呼び、スモールセルを構成するｅＮＢをスモールｅＮＢと呼ぶ。

ＮＲは３つのサービスを提供する。１つ目のサービスは、低遅延かつ高信頼性を求めるＵＲＬＬＣ（Ultra-Reliability Low Latency Communication）である。２つ目のサービスは、高速大容量通信を求めるｅＭＢＢ（enhanced Mobile Broadband）である。３つ目のサービスは、超大容量端末の接続を可能とするｍＭＴＣ（massive Machine Type Communication）である。これらの３つのサービスは、６ＧＨｚ以上の周波数を使用し、広帯域通信を行うことが想定されている。しかし、高周波数はＬＴＥで使用されている６ＧＨｚ以下の周波数と比べ、空気中での減衰率が高く、回折し難い特徴がある。このため、ＬＴＥのようにカバレッジを確保するためにはカバレッジが狭い基地局１０２を多く設置する必要がある。

カバレッジが狭い基地局１０２を多く設置する場合、移動端末１０１ではハンドオーバーが発生することが多くなる。また、６ＧＨｚ以上の周波数では回折し難い特徴があるため、建物および障害物に遮蔽される環境に移動端末１０１が入ると基地局１０２と接続が途絶える通信断が発生する。このような通信断が発生した場合、通信中の移動端末１０１は一旦データ通信が停止し、基地局１０２と移動端末１０１との間で通信できないという問題が生じる。実施の形態１では、このような問題を解決する方法を開示する。

３ＧＰＰでは、基地局を２つのユニットに分離することを提案している。２つのユニットをそれぞれＣＵとＤＵと称する。また、ＣＵに複数のＤＵが接続されることもある。ＣＵとＤＵとの機能分担について、複数のオプションが提案されている。例えば、オプション２では、ＣＵはＰＤＣＰを有し、ＤＵはＲＬＣとＭＡＣ、ＰＨＹを有することが提案されている。また、オプション３として、ＣＵはＰＤＣＰおよびＨ−ＲＬＣを有し、ＤＵはＬ−ＲＬＣ、ＭＡＣ、およびＰＨＹを有することが提案されている。オプション３はオプション３−１を含み、オプション３−１では、Ｌ−ＲＬＣがＲＬＣ−ＰＤＵ（Protocol Data Unit）を分割する機能を有し、オプション３のＨ−ＲＬＣが送達確認の機能およびＲＬＣの他の機能を有することが提案されている。

ＮＲにおいて、複数のＤＵを用いた通信にＤＣまたはＭＣを適用することが提案されている。複数のＤＵを用いることで、建物および障害物に遮蔽される環境においても、移動端末１０１と基地局１０２との間で通信断が発生することを抑制することが可能となる。例えば、移動端末１０１は複数のＤＵと接続することによりどれか１つのＤＵと通信断が発生しても、通信断が発生したＤＵ以外のＤＵとの接続を維持することにより、データ通信を継続することが可能となる。また、複数のＤＵにおいて同一のデータを送信することによって通信に冗長性を持たせ、いずれか１つのＤＵまたは複数のＤＵとの接続が途絶えても、再送することなくデータ通信することが可能となり、低遅延を維持することが可能となる。しかしながら、複数のＤＵにおいて同一のデータを送信することによって通信に冗長性を持たせた場合、無線リソースが不足する場合がある。ここで、本実施の形態では、冗長なデータの再送を軽減する仕組みを導入することにより、無線リソースが不足することを抑制する。

図５は、実施の形態１にかかる基地局を２つのユニットに分離した通信環境を示す図である。例えば、図５に示すような環境に移動端末１０１があることを想定する。移動端末１０１は、マルチコネクティビティ方式における、ＤＵとしての機能を有する複数のｅＮＢ１０３と接続しており、複数のＤＵはそれぞれＣＵ４０４と接続する。ＣＵは、上位基地局とも呼ばれる。ＤＵは、下位基地局とも呼ばれる。以下ではｅＮＢ１０３−１が有するＤＵをＤＵ４０１と呼ぶ。ｅＮＢ１０３−２が有するＤＵをＤＵ４０２と呼ぶ。ｅＮＢ１０３−３が有するＤＵをＤＵ４０３と呼ぶ。ＤＵ４０１、ＤＵ４０２、およびＤＵ４０３は、それぞれ移動端末１０１と通信する。ＤＵ４０１、ＤＵ４０２、およびＤＵ４０３は、ＣＵ４０４と接続する。ＣＵ４０４は、ＤＵ４０１、ＤＵ４０２、およびＤＵ４０３のデータの送受信の制御を行う。また、ＣＵ４０４は、移動端末１０１に送信するデータを複製し、ＤＵ４０１、ＤＵ４０２、およびＤＵ４０３に送信する。ＤＵ４０１、ＤＵ４０２、およびＤＵ４０３は、それぞれＣＵ４０４が複製したデータを移動端末１０１に送信する。

ＤＵ４０１は、リンク制御部４０７と、アクセス制御部４１０と、物理制御部４１３とを有する。リンク制御部４０７はＲＬＣの処理を行う。アクセス制御部４１０はＭＡＣの処理を行う。物理制御部４１３はＰＨＹの処理を行う。以下では、リンク制御部４０７はＲＬＣ４０７とも称される。物理制御部４１３はＰＨＹ４１３とも称される。アクセス制御部４１０はＭＡＣ４１０とも称される。ＤＵ４０２は、リンク制御部４０８と、アクセス制御部４１１と、物理制御部４１４とを有す。リンク制御部４０８はＲＬＣの処理を行う。アクセス制御部４１１はＭＡＣの処理を行う。物理制御部４１４はＰＨＹの処理を行う。以下では、リンク制御部４０８はＲＬＣ４０８とも称される。物理制御部４１４はＰＨＹ４１４とも称される。アクセス制御部４１１はＭＡＣ４１１とも称される。ＤＵ４０３は、リンク制御部４０９と、アクセス制御部４１２と、物理制御部４１５とを有す。リンク制御部４０９はＲＬＣの処理を行う。アクセス制御部４１２はＭＡＣの処理を行う。物理制御部４１５はＰＨＹの処理を行う。以下では、リンク制御部４０９はＲＬＣ４０９とも称される。物理制御部４１５はＰＨＹ４１５とも称される。アクセス制御部４１２はＭＡＣ４１２とも称される。

ＣＵ４０４は、第１の上位制御部４０５と第２の上位制御部４０６とを備える。第１の上位制御部４０５は、ＳＤＡＰ（Service Data Adaptation Protocol）層の処理を行う。ＳＤＡＰ層は、ＳＤＡＰと略す。第２の上位制御部４０６は、ＰＤＣＰの処理を行う。第１の上位制御部４０５は、ＳＤＡＰ４０５とも称される。第２の上位制御部４０６は、ＰＤＣＰ４０６とも称される。移動端末１０１は、上位制御部４２０と、データ制御部４１９と、複数のリンク制御部４１８，４２３，４２６と、複数のアクセス制御部４１７，４２２，４２５と、複数の物理制御部４１６，４２１，４２４とを備える。データ制御部４１９はＰＤＣＰの処理を行う。複数のリンク制御部４１８，４２３，４２６はＲＬＣの処理を行う。複数のアクセス制御部４１７，４２２，４２５はＭＡＣの処理を行う。複数の物理制御部４１６，４２１，４２４はＰＨＹの処理を行う。上位制御部４２０は、ＳＤＡＰ４２０とも称される。データ制御部４１９はＰＤＣＰ４１９とも称される。複数のリンク制御部４１８，４２３，４２６はＲＬＣ４１８，４２３，４２６とも称される。複数のアクセス制御部４１７，４２２，４２５はＭＡＣ４１７，４２２，４２５とも称される。複数の物理制御部４１６，４２１，４２４はＰＨＹ４１６，４２１，４２４とも称される。ＳＤＡＰは、３ＧＰＰのＮＲにおいて規定されているＩＰ（Internet Protocol）パケットをカプセリングするプロトコルである。データ制御部、リンク制御部、およびアクセス制御部、および物理制御部は、図４に示される処理回路により実現される。

ＳＤＡＰ４０５に入力された移動端末１０１向けのデータは、ＰＤＣＰ４０６で複数のパケットに複製され、それぞれＣＵ４０４からＤＵ４０１、ＤＵ４０２、およびＤＵ４０３へ転送される。ＤＵ４０１は、ＲＬＣ４０７によりパケットに含まれるＲＬＣ ＰＤＵをＲＬＣ ＳＤＵ（Service Data Unit）に分割し、ＭＡＣ４１０に転送する。ＭＡＣ４１０は、送信可能なリソースを判断し、スケジューリングを行う。ＰＨＹ４１３は、ＲＬＣ ＳＤＵを無線周波数の信号に変換し、移動端末１０１へデータを送信する。ＤＵ４０１は、同様のデータ送信の処理をＤＵ４０２およびＤＵ４０３に対しても行う。また、ＤＵ４０２およびＤＵ４０３もＤＵ４０１と同様のデータ送信の処理を行う。ＲＬＣ ＳＤＵは、第１のデータとも呼ばれる。ＲＬＣ ＰＤＵは、第２のデータとも呼ばれる。

図６は、実施の形態１にかかる無線通信システム１のデータの流れを示すシーケンス図である。ｅＮＢ１０３のＲＬＣ４０７から送信された初送のデータａは移動端末１０１のＲＬＣ４１８に受信される（ステップＳ１）。ＲＬＣ４０７を有する基地局は、第１の基地局とも呼ばれる。ＲＬＣ４０７は、ＲＬＣ ＳＤＵを用いてＲＬＣ ＰＤＵを生成する。データａは、ＲＬＣ ＳＤＵである。１つまたは複数のＲＬＣ ＳＤＵにヘッダ情報を含んだデータがＲＬＣ ＰＤＵである。ＲＬＣ ＰＤＵの生成に成功し、ＣＲＣ ＯＫになった場合には、移動端末１０１のＲＬＣ４１８からｅＮＢ１０３のＲＬＣ４０７へ正常に受信できたことを伝えるＡＣＫを送信する（ステップＳ２）。また、ＲＬＣ４１８は、上位レイヤでＰＤＣＰ４１９へデータａを転送する（ステップＳ３）。ＰＤＣＰ４１９は、ＲＬＣ４１８からデータａが先着したことを確認後、まだデータａを転送していないＲＬＣ４２３へ再送要求を停止するメッセージを送信する(ステップＳ４)。言い換えれば、ＰＤＣＰ４１９は、複数のＤＵのいずれか１つからデータａを受信した場合、データａを受信していないＲＬＣ４２３にデータａの再送の要求を停止させる再送要求停止メッセージを送信する。ＲＬＣ４２３は、第１のリンク制御部とも呼ばれる。

また、ｅＮＢ１０３のＲＬＣ４０７は、送達完了通知のメッセージをＰＤＣＰ４０６に送信する(ステップＳ５)。送達完了通知のメッセージは、ＲＬＣ４０７がＲＬＣ ＰＤＵをＲＬＣ４１８に送信完了したことを伝えるメッセージである。送達完了通知を受信したＰＤＣＰ４０６は、データａを受信していない、つまり送達完了通知メッセージを送信していないＤＵ４０２のＲＬＣ４０８に再送停止メッセージを送信する（ステップＳ６）。ＲＬＣ４０８を有する基地局は、第２の基地局とも呼ばれる。また、ＣＵ４０４のＰＤＣＰ４０６は、ＲＬＣ４２３に制御メッセージを使用して、データａを破棄したことを示す破棄情報を送信する(ステップＳ７)。破棄情報には再送停止したＲＬＣ ＳＤＵまたはＲＬＣ ＰＤＵのシーケンス番号が含まれており、ＲＬＣ４２３は破棄情報を元に、再送要求を停止することができる。また、再送停止メッセージには、ＭＡＣへの転送を含むＲＬＣ ＰＤＵの送信を停止させるメッセージが含まれる。または、再送停止メッセージには、ＲＬＣ４０８内で分割したＲＬＣ ＳＤＵを移動端末１０１へ送信またはＭＡＣ４１１への転送を停止させるメッセージが含まれる。

再送要求停止メッセージがＲＬＣ４２３に送信されたが、制御メッセージである破棄情報の通知がＲＬＣ４２３に受信されない場合、ＲＬＣ４２３は、再送要求停止メッセージに従い該当のＲＬＣ ＳＤＵまたはＲＬＣ ＰＤＵの再送要求を停止する。制御メッセージである破棄情報の通知がＰＤＣＰ４０６から送信され、移動端末１０１のＲＬＣ４２３に受信されたが、ＰＤＣＰ４１９からＲＬＣ４２３へ再送要求停止メッセージが受信されない場合、ＲＬＣ４２３は、破棄情報の通知には従わずに、ＲＬＣ４０８にデータの再送の要求を行う。ＲＬＣ４２３が再送要求停止メッセージを受信したが、ＲＬＣ４０８からデータａが送信されている場合には、ＲＬＣ４２３は、データａを受信し、ＲＬＣ ＳＤＵを用いてＲＬＣ ＰＤＵを生成し、ＰＤＣＰ４１９にデータａを転送する。

再送停止メッセージがＰＤＣＰ４０６からＲＬＣ４０８に送信され、ＲＬＣ４０８が再送停止の対象のＲＬＣ ＰＤＵまたはＲＬＣ ＳＤＵを破棄している最中に、ＲＬＣ４２３から再送要求を受信した場合、ＲＬＣ４０８は再送停止の対象のＲＬＣ ＳＤＵまたはＲＬＣ ＰＤＵを再送しない。

以上説明したように、本実施の形態では、ＰＤＣＰ４０６で複製されたパケットのデータの中で移動端末１０１にとって後着となるデータをｅＮＢ１０３に再送させないようにすることで、１つまたは複数のｅＮＢ１０３と移動端末１０１との間の無線リソースの消費を抑制し、高速かつ、高い信頼性と低遅延を有する通信システムを提供することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかる無線通信システムを示す図である。図７では、ＲＬＣがＨ−ＲＬＣとＬ−ＲＬＣに分割されている。移動端末１０１ａは、上位リンク制御部７０２と下位リンク制御部７０１，７０３，７０４とを備える。上位リンク制御部７０２はＨ−ＲＬＣの処理を行う。下位リンク制御部７０１，７０３，７０４は、Ｌ−ＲＬＣの処理を行う。上位リンク制御部７０２は、Ｈ−ＲＬＣ７０２とも呼ばれる。下位リンク制御部７０１，７０３，７０４は、それぞれＬ−ＲＬＣ７０１，７０３，７０４とも呼ばれる。

図８は、実施の形態２にかかる無線通信システム１ａのデータの流れを示すシーケンス図である。ＲＬＣ４０７から送信されたデータａは１つまたは複数のＲＬＣ ＳＤＵに分割されて送信される（ステップＳ１１）。１つまたは複数のＲＬＣ ＳＤＵがｅＮＢ１０３から移動端末１０１に送信中に欠落または破損したデータｂとする。

Ｌ−ＲＬＣ７０１はデータｂをＲＬＣ ＳＤＵからＲＬＣ ＰＤＵに結合せずに、Ｈ−ＲＬＣ７０２に送信する（ステップＳ１２）。同様に、ＲＬＣ４０８から送信されたデータａは、Ｌ−ＲＬＣ７０３に１つまたは複数のＲＬＣ ＳＤＵに分割されて送信する（ステップＳ１３）。１つまたは複数のＲＬＣ ＳＤＵがｅＮＢ１０３から移動端末１０１に送信中に欠落または破損したデータｃとする。このデータｃをＬ−ＲＬＣ７０３ではＲＬＣ ＳＤＵからＲＬＣ ＰＤＵに結合せずに、Ｈ−ＲＬＣ７０２に転送する（ステップＳ１４）。

Ｌ−ＲＬＣ７０１およびＬ−ＲＬＣ７０３はそれぞれＡＣＫをＲＬＣ４０７およびＲＬＣ４０８に送信し、ＲＬＣ４０７およびＲＬＣ４０８はＰＣＤＰ４０６に送達完了通知をを送信する。Ｌ−ＲＬＣ７０１およびＬ−ＲＬＣ７０３からデータを受信したＨ−ＲＬＣ７０２はデータｂとデータｃを結合する。すなわち、複数のＬ−ＲＬＣが送信したＲＬＣ ＳＤＵからＲＬＣ ＰＤＵを生成する。また、Ｈ−ＲＬＣ７０２は、同じシーケンス番号のＲＬＣ ＳＤＵ同士を合成し、互いに不足したＲＬＣ ＳＤＵを生成する。ＰＤＣＰ４０６はＲＬＣ４０７とＲＬＣ４０８にＲＬＣ ＰＤＵをＲＬＣ ＳＤＵへ分割するサイズを指定して、２つ以上のＲＬＣで生成されるＲＬＣ ＳＤＵを同等または同じにする特徴を有する。

以上説明したように、本実施の形態では、ＲＬＣがＨ−ＲＬＣとＬ−ＲＬＣに分割されている場合でも、ＰＤＣＰ４０６で複製されたパケットのデータの中で移動端末１０１ａにとって後着となるデータをｅＮＢ１０３に再送させないようにすることで、１つまたは複数のｅＮＢ１０３と移動端末１０１ａとの間の無線リソースを開放し、高速かつ、高い信頼性と低遅延を有する通信システムを提供することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ 無線通信システム、１０ 制御回路、１０ａ プロセッサ、１０ｂ メモリ、１０１，１０１ａ 移動端末、１０２ 基地局、１０３，１０３−１〜１０３−３ ｅＮＢ、１０５，１０５−１，１０５−２ 制御局、２０１ 第１のプロトコル処理部、２０２ アプリケーション部、２０３ 第１の送信データバッファ部、２０４ エンコーダ部、２０５ 変調部、２０６ 周波数変換部、２０７ アンテナ、２０８ 復調部、２０９ デコーダ部、２１０ 第１の制御部、３０１ 第１の通信部、３０２ 第２の通信部、３０３ 第２のプロトコル処理部、３０４ 第２の送信データバッファ部、３１１ 第２の制御部、４０１，４０２，４０３ ＤＵ（下位基地局）、４０４ ＣＵ（上位基地局）、４０５，４２０ ＳＤＡＰ、４０６，４１９ ＰＤＣＰ、４０７，４０８，４０９，４１８，４２３，４２６ ＲＬＣ、４１０，４１１，４１２，４１７，４２２，４２５ ＭＡＣ、４１３，４１４，４１５，４１６，４２１，４２４ ＰＨＹ、７０１，７０３，７０４ Ｌ−ＲＬＣ、７０２ Ｈ−ＲＬＣ。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、移動端末と、移動端末と通信し第１の下位基地局及び第２の下位基地局を含む複数の下位基地局と、複数の下位基地局を制御する上位基地局とを備え、上位基地局が複製した複数の第１のデータを複数の下位基地局へ送信し、複数の下位基地局が第１のデータをそれぞれ移動端末に送信する無線通信システムであって、移動端末は、複数の下位基地局ごとに第１のデータを受信する複数のリンク制御部を備え、第１の下位基地局は、複数のリンク制御部の中の第１のリンク制御部から第１のデータを受信したことを示す情報を受信したとき、上位基地局に第１のデータを送信完了したことを示す通知を送信し、上位基地局は、第１の下位基地局から通知を受信すると、第２の下位基地局に第１のデータを破棄させるメッセージを送信することを特徴とする。

Claims (11)

1. 移動端末と、前記移動端末と通信する複数の下位基地局と、前記複数の下位基地局を制御する上位基地局とを備え、前記上位基地局が複製した複数の第１のデータを前記複数の下位基地局へ送信し、前記複数の下位基地局が前記第１のデータをそれぞれ前記移動端末に送信する無線通信システムであって、
   前記移動端末は、
   前記複数の下位基地局ごとに前記第１のデータを受信する複数のリンク制御部と、
   前記複数のリンク制御部の中の第１のリンク制御部が、前記複数の下位基地局の中の第１の下位基地局から前記第１のデータを受信した場合、前記第１の下位基地局以外の下位基地局である第２の下位基地局から前記第１のデータを受信していない第２のリンク制御部に前記第１のデータの再送の要求を停止させる再送要求停止メッセージを送信するデータ制御部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１の下位基地局は、
   前記第１のリンク制御部から前記第１のデータを受信したことを示す情報を受信したとき、前記上位基地局に前記第１のデータを送信完了したことを示す通知を送信し、
   前記上位基地局は、
   前記第１の下位基地局から前記通知を受信し、前記第２の下位基地局に前記第１のデータの再送を停止させる再送停止メッセージを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記上位基地局は、
   前記第２の下位基地局に前記第１のデータを破棄させ、前記第１のデータを破棄したことを示す破棄情報を前記第１のリンク制御部に送信すること特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記破棄情報は、
   前記第１のデータまたは１つ以上の前記第１のデータにヘッダ情報を含んだデータである第２のデータのシーケンス番号を含み、
   前記上位基地局は、
   前記シーケンス番号を用いて前記データの再送を停止させることを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記下位基地局は、
   前記第１のデータの送受信を行うアクセス制御部を備え、
   前記再送停止メッセージは、
   前記第１のデータまたは前記第２のデータを前記アクセス制御部に転送させない機能を有することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記第２のリンク制御部は、
   前記再送要求停止メッセージを受信した後、前記データを受信した場合、前記第１のデータを用いて前記第２のデータを生成し、該第２のデータを前記データ制御部に送信することを特徴とする請求項４または５に記載の無線通信システム。
7. 前記第２の下位基地局は、
   前記移動端末から前記第１のデータの再送の要求のメッセージを受信した場合、再送を停止する対象の前記第１のデータまたは前記第２のデータを前記移動端末に再送しないことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の無線通信システム。
8. 前記複数のリンク制御部は、
   一つの上位リンク制御部と複数の下位リンク制御部とに分割され、
   前記複数の下位リンク制御部は、前記第１のデータを用いて前記第２のデータを生成せずに、前記第１のデータを前記上位リンク制御部に送信することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
9. 前記上位リンク制御部は、
   前記複数の下位リンク制御部が送信した前記第１のデータを用いて前記第２のデータを生成することを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
10. 前記上位リンク制御部は、
    前記複数の下位リンク制御部が送信した同じシーケンス番号の前記第１のデータ同士を合成することを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
11. 前記上位基地局は、
    前記複数の下位基地局に前記第２のデータを前記第１のデータに分割するときのサイズを指定することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１つに記載の無線通信システム。

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