WO2009122831A1 - 秘匿処理装置、秘匿処理方法、および秘匿処理プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】1周期分以上のPDCP PDUが連続してロスとなった場合にも送信側と受信側でHFNおよびSNの同期を正確に取る。 【解決手段】移動通信システムの基地局で受信したパケット合成型データユニットに含まれる論理チャネルの情報に基づいて分割した前記プロトコルデータユニットのうち、消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定するMACロス検出・推定部と、前記分割したプロトコルデータユニットをサービスデータユニットに組み立てる際に前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記推定データ量に基づいて、前記サービスデータユニットに組み立てる際のプロトコルデータユニットの消失量を推定するRLCロス検出・推定部と、前記RLCロス検出・推定部の推定データ量で前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正する補正部とを有する。

Description

秘匿処理装置、秘匿処理方法、および秘匿処理プログラム

 本発明は、移動通信システムの秘匿処理に関し、特に該移動通信システムで伝送されるデータユニットにロスが発生した場合の秘匿処理に関する。

 LTE(Long Term Evolution)などの移動通信システムでは、伝送されるデータに秘匿処理が行われる。汎用の秘匿処理は、後述する非特許文献1の5.3章に記載されているように、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤに配置されている。PDCPエンティティは、無線ベアラ(Radio Bearer、以後RBという)の特徴(片方向か双方向か)と下位レイヤのRLC(Radio Link Control)のモード(TM(Transparent Mode),UM(Unacknowledged Mode),AM(Acknowledged Mode))とにより、RB毎に1つもしくは2つ(片方向×2)のRLCエンティティと対応している。

 図5は、汎用の秘匿処理に係る基地局310の構成を示す機能ブロック図である。基地局310は、ユーザ端末1からの電波信号を受信するアンテナ2、検波部3、AD変換部4、および復調部5から得られた受信信号をMAC(Media Access Control)レイヤ320、RLCレイヤ330、PDCPレイヤ340の順に経由して、上位装置(図示せず)にデータを送出する。

 MACレイヤ320は、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)部321、およびMAC SDU生成部322を含む。HARQ部321は、受信信号を再送合成して受信信号の品質を高める。MAC SDU生成部322は、HARQ部321から出力された信号からMAC SDU(Service Data Unit)を作成する。RLCレイヤ330は、RLC SDU生成部331を含む。RLC SDU生成部331は、MACレイヤ320から入力されたMAC SDUからRLC SDUを作成する。

 PDCPレイヤ340は、デサイファ部341、およびPDCP SDU生成部342を含む。デサイファ部341は、RLCレイヤからのPDCP PDU(Protocol Data Unit)を秘匿処理(Deciphering)した後に、Integrity Protection、ヘッダ伸張、SN除去を行う。PDCP SDU生成部342は、PDCP SDUを作成して上位装置(図示せず)にデータを転送する。

 図6は、図5に示すデサイファ部341で行われる秘匿処理の概要を示す概念図である。秘匿処理は、PDCP PDU単位で実施され、秘匿処理のパラメータとして、暗号鍵401、HFN402a(Hyper Frame Number)とSN402b(Sequence Number)からなるカウント402、ベアラを識別するIDであるベアラID403、通信の伝送方向を示す方向404(上りリンク、下りリンク)、およびデータ長407が、アルゴリズム406を介して暗号文データ411にXOR演算されることによって、暗号化が解除された平文データ412を得ることができる。

 図7は、図6で示したHFN402aとSN402bとの関係を示す概念図である。図7(a)に示すように送信側のデータでは、SN402bはPDCP SDU毎にカウントアップを行い、HFN402aはSN402bがオーバーフローする度にカウントアップを行う。例えば、SN402bのビット数が2ビットである場合を考える。SNが0,1,2の場合は、次のPDCP SDUに対してはSN402bが1インクリメントされてHFN402aは不変である。しかし、SN402bが3の場合は、次のPDCP SDUにはSN402bが0となって、HFN402aは1インクリメントして、その値が適用される。なお、図7はSN402bのビット数が2ビットであり、周期が4である場合を示している。

 受信側では、SN402bは、PDCP PDU毎にカウントアップを行い、HFNは、SN402bが1つ前のPDCP PDUのSN402bより小さい時にカウントアップを行う。例えば、図7に示したSN402bの周期が4である場合には、SN402bが3から0になった場合は、HFN402aを1インクリメントして、その値を適用する。

 秘匿処理に関する技術として、以下の文献がある。特許文献1には、CRCを比較することによって秘匿解除処理が正常であるか否かを検出し、正常でない場合はHFNを変更するという技術が記載されている。特許文献2には、複数の通信局との間のHFNの非同期を検出し、非同期の場合にHFNを調整するという技術が記載されている。

 特許文献3には、RFCの全てのモードで統一されたシーケンス番号を利用してHFNの同期外れを回避するという技術が記載されている。特許文献4には、セッション中に使用された最大のHFNを選択して使用してカウンタパラメータを初期化するという技術が記載されている。非特許文献1および2は、LTE(Long Term Evolution)などの移動通信システムにおける秘匿処理に関する規格である。

特開2006-054718号公報 特開2006-087097号公報 特開2006-352490号公報 特表2003-525556号公報 3GPPTS 36.323: "3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved UniversalTerrestrial Radio Access (E-UTRA); PacketData Convergence Protocol (PDCP)specification"、[平成20年3月24日検索]、インターネット<URL:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36323.htm> 3GPP TS 35.201: "3rd GenerationPartnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects;Specification of the 3GPP confidentiality and integrity algorithms; Document 1:f8 and f9 specifications"、[平成20年3月24日検索]、インターネット<URL:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/35201.htm>

 前述した秘匿処理で、HFN402aおよびSN402bは、送信側と受信側で同期が取れている必要がある。HFN402aはRB設定時に同期が取られるが、その後はPDCP PDUを受信する毎にSN402bをインクリメントし、それに応じて逐次HFN402aがインクリメントされるだけである。

 そのため、図7(b)に示す受信側のデータで、SN402bの1周期分以上のPDCP PDUが連続してロスとなった場合、送信側と受信側で同期が取れなくなるという問題がある。図7に示したようにSN402bの周期が4である場合、送信側のHFN402aはカウントアップされていくが、受信側でSN402bの1周期以上の5つのPDCP PDUがロスとなった場合は、受信側のHFN402aのカウントアップが1回抜けてHFN402aの同期が外れてしまう。もちろん、SNのビット数が2以外であっても、この問題は生じうる。ちなみに特許文献1~4の技術では、同期が外れた場合のHFNの修正はできるが、SNの修正については記載されない。

 本発明の目的は、1周期分以上のPDCP PDUが連続してロスとなった場合にも送信側と受信側でHFNおよびSNの同期を正確に取ることのできる秘匿処理装置、秘匿処理方法、および秘匿処理プログラムを提供することにある。

 前記目的を達成するため、本発明に係る秘匿処理装置は、移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を行う秘匿処理装置であって、前記データユニットに含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定するMACロス検出・推定部と、前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニットに組み立てる際における前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記MACロス検出・推定部が推定した前記データ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際のプロトコルデータユニットの消失量を推定するRLCロス検出・推定部と、前記RLCロス検出・推定部からの推定データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正する補正部とを有することを特徴とする。

 本発明を秘匿処理装置として構築した場合を説明したが、これに限られるものではなく、本発明を方法或いはソフトウェアとしてのプログラムとして構築してもよいものである。本発明を方法として構築した場合、本発明に係る秘匿処理方法は、移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を行う秘匿処理方法であって、前記データユニットに含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて、論理チャネル毎に前記パケット合成型データユニットを複数のプロトコルデータユニットに分割し、前記論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定し、前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニットに組み立て、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記推定したデータ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失量を推定し、前記サービスデータユニットを組み立てる際に推定した前記データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正することを特徴とする。

 本発明をプログラムとして構築した場合、本発明に係る秘匿処理プログラムは、移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を制御する秘匿処理プログラムであって、
 コンピュータに、
 前記データユニットに含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて、論理チャネル毎に前記パケット合成型データユニットを複数のプロトコルデータユニットに分割する機能と、前記論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定する機能と、前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニットに組み立てる機能と、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記推定したデータ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失量を推定する機能と、前記サービスデータユニットを組み立てる際に推定した前記データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正する機能とを実行させることを特徴とする。

 本発明は、上記したように無線ベアラとデータ量とを推定し、それに基づいてHFNおよびSNを修正するように構成したので、1周期分以上のPDCP PDUのロスについてもロスした分のHFNおよびSNを正確に把握することができる。これによって、1周期分以上のPDCP PDUが連続してロスとなった場合にも送信側と受信側でHFNおよびSNの同期を正確に取ることのできる。

 図1は、本発明の一実施形態に係る、基地局に組み込まれた秘匿処理装置10を示す機能ブロック図である。図1に示す秘匿処理装置10は、移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を行うものであり、アンテナ2、検波部3、AD変換部4及び復調部5を含む物理レイアと、前記物理レイアで受信した受信信号を信号処理する論理レイアとしての規格されたMAC(Media Access Control)レイヤ20及びRLC(Radio Access Control)レイヤ30並びにPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤ40との機能を実行するものである。前記物理レイアは、基地局と移動局との間での通信を物理的に行う機能を有している。前記MACレイアは、無線リンクの資源を効率よく利用するための制御を行う機能を有している。前記RLCレイアは、パケット合成型データユニットのパケット伝送送り誤りを軽減するための通信制御を行う機能を有している。

 そして、秘匿処理装置10は、アンテナ2、検波部3、AD変換部4及び復調部5を通して得られた受信信号を、MACレイヤ20及びRLCレイヤ30並びにPDCPレイヤ40の順に経由して、上位装置(図示せず)にデータを送出する。アンテナ2はUE(User Equipment)であるユーザ端末(移動局)1からの電波信号を受信し、検波部3はアンテナ2からの出力信号を検波してアナログ信号を抽出し、AD変換部4は検波部3が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。復調部5はAD変換部4が出力するデジタル信号を復調して、MACレイヤ20に出力する。

 本発明の実施形態に係る秘匿処理装置は図1に示すように、基本的な構成として、移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニット110に含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニット120の消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニット120の無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定するMACロス検出・推定部23と、前記分割したプロトコルデータユニット120を上位装置用のサービスデータユニット130に組み立てる際における前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記MACロス検出・推定部23が推定した前記データ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際のプロトコルデータユニットの消失量を推定するRLCロス検出・推定部32と、前記RLCロス検出・推定部32からの推定データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正する補正部41とを有することを特徴とする。

 本発明の実施形態によれば、MAC SDU生成部22を用いて、移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニット110に含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて、論理チャネル毎に前記パケット合成型データユニットを複数のプロトコルデータユニット120に分割する。次に、MACロス検出・推定部32を用いて、前記論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定する。次いで、RLC SDU生成部31を用いて、前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニット130に組み立て、前記サービスデータユニット130を組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記推定したデータ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失量を推定する。次に、補正部41を用いて、前記サービスデータユニットを組み立てる際に推定した前記データ量に基づいて前記サービスデータユニット130のフレーム番号を補正する。

 次に、本発明の実施形態を具体例に基づいて更に詳細に説明する。図1に示す例では、MAC検出・推定部23としてMACレイア20のロウ検出・推定部23を用い、RLC検出・推定部32としてRLCレイア31のロウ検出・推定部31を用い、補正部41の機能をPDCPレイア10のデサイファ部41に実行させている。

 MACレイヤ20は、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)部21、MAC SDU生成部22、およびロス検出推定部23を含む。HARQ部21は、受信信号を再送合成して受信信号の品質を高める。MAC SDU生成部22は、HARQ部21から出力された信号からMAC SDUを作成する。ロス検出推定部23は、HARQ部21でロスが発生した信号について、ユーザ端末1毎に判断し、その旨をRLCレイヤ30に通知する。

 RLCレイヤ30は、RLC SDU生成部31、およびロス検出推定部32を含む。RLC SDU生成部31は、MACレイヤ20から入力されたMAC SDUからRLC SDUを作成する。ロス検出推定部32は、MACレイヤ20からのロス情報、およびRLCヘッダ121(後述)のSNの連続性のチェック結果などから、ロスが発生したデータについてRB毎に判断し、その旨をPDCPレイヤ40に通知する。

 PDCPレイヤ40は、デサイファ部41、およびPDCP SDU生成部42を含む。デサイファ部41は、RLCレイヤ30から入力されたRLC SDUおよびロス情報を使用してHFNの補正を行い、HFNとSNからなるカウントなどのパラメータを使用して秘匿を解除する。PDCP SDU生成部42は、PDCP SDUを作成して上位装置に送出する。

 図2は、図1で示す基地局10において処理される各データの構成を示す概念図である。MACレイヤ20から送出されるMAC PDU110は、先頭にMACヘッダ111と、後に続く複数のRLC PDU120(=MAC SDU)とからなる。MAC PDU110は複数のRBを含むが、RLC PDU120はRBごとの処理となる。RLCレイヤ30から送出されるRLC PDU120は、先頭にRLCヘッダ121と、後に続く複数のPDCP PDU130(=RLC SDU)とからなる。PDCP PDU130は、各々がPDCPヘッダ131を含む。

 基地局10のMACレイヤ20は、スケジューリングにより下りリンクで対向するユーザ端末1に上り送信を許可する信号を与える。ユーザ端末1は、この上り送信許可を受けて、上り信号をMAC PDU110として送信する。HARQ部21は、アンテナ2、検波部3、およびAD変換部4から入力された受信信号について、上り受信信号の中で正しく受信できていない部分をユーザ端末1に再送させ、再送された部分を正しく受信できた部分と合成する(これを再送合成という)。これによって、MAC SDU生成部22に送り出す受信信号の品質を高める。

 図3は、図1に示した基地局10が行うロス推定とHFNの補正の処理を表すフローチャートである。HARQ部21はMAC PDU110毎に埋め込まれているCRCなどのデータ正常性のチェック結果が正しい場合にMAC SDU生成部22の処理に進む。HARQの最大再送回数に達してもデータ正常性のチェック結果が正しくならない場合には、該データをロスとする。そこに含まれるデータ量を表すMAC PDU110のサイズは、MACヘッダ111に含まれる復号情報から知ることが可能である。

 MAC PDU110は複数のRLC PDU120からなっているが、MACヘッダ111にRBを特定する論理チャネルの情報が含まれているため、MAC SDU生成部22はそれに従ってMAC PDU110をRBごとのRLC PDU120に分割する。RB数は、データの送受信開始の前に上位のRRC(Radio Resource Control、図示せず)レイヤで情報を交換し、各レイヤ(PDCPレイヤ40、RLCレイヤ30、MACレイヤ20)に通知されているため、既知である。

 ロス検出推定部23は、MAC PDU110でロスが発生した論理チャネルとその量を推定する(図3:ステップS201)。前述のようにユーザ端末1に予め送信許可の信号を与えているので、どのユーザ端末1からの信号かは自明である。しかし、ユーザ端末1から受信するRB数が2以上である場合は、まずロスした信号に該当するRBを特定する必要がある。

 そこで、ロス検出・推定部23は、定期的に送受信される無線ベアラが一定間隔経過後に未受信である場合に当該無線ベアラがロスしたと推定する。或いは、ロス検出・推定部23は、前後の正常に受信できた無線ベアラに含まれる無線ベアラの割合から前記ロスした無線ベアラとデータ量とを推定する。或いは、ロス検出・推定部23は、前記ロスした無線ベアラの中に定速度通信を行っている無線ベアラが含まれる場合、前記ロスした無線ベアラとデータ量から前記定速度通信を行っている無線ベアラの容量を除いた容量を、不定速度通信を行っている無線ベアラでロスしたデータ量の最大値であると推定する。これらについて、具体的に説明する。

 まず、ロス検出・推定部23が、定期的に送受信される無線ベアラが一定間隔経過後に未受信である場合に当該無線ベアラがロスしたと推定する場合について説明する。ロス検出・推定部23は、VoIP(Voice over Internet Protocol)などのように定期的に一定量αのデータを送受信する定速度通信を行うRBが存在するか否かを判断する(図3:ステップS202)。ロス検出推定部23は、RBが存在する場合は、ロスしたMAC PDU110のデータ量から定速度通信を行うRBに該当するデータ量を除いた量を、不定速度通信(定速度通信ではない通信)におけるロスの最大量として推定する(図3:ステップS203)。

 RBが定速度通信を行っている場合は、一定時間T毎に一定量αのデータを送信することが期待されるので、ロス検出推定部23は、前回信号を受信した時から一定時間T以上経過しても該RBの信号を受信できていない場合は、そのRBにおいて一定量αの信号をロスしたことが推定する。なお、前回信号を受信した時およびRBの信号を受信できていないというのは、HARQの初回送信の受信をいい、HARQ部21の出力ではない。また、一定時間Tは正確に一定時間間隔とは限らないので、ロス検出推定部23は、一定時間T後のある幅を持った時間内に受信できているかいないかを判断する。

 次に、ロス検出・推定部23が、前後の正常に受信できた無線ベアラに含まれる無線ベアラの割合から前記ロスした無線ベアラとデータ量とを推定する場合について説明する。RBが不定速度通信を行っている場合は、ロスした信号に該当するRBの特定が難しくなる。しかしながら、特定のRBに着目すると狭い時間範囲内は継続することが予想されるため、ロス検出推定部23は、時間軸上において該信号の前後の信号から、その信号と同じRBがロスしたと推定する。MAC PDU110内にはパディングや制御用のデータが含まれている場合があるので、正確にロスしたデータ量は計算できない。しかしながら、当該RBがロスしたデータの量は、MAC PDU110のサイズがロスしたデータの量以下であることは明らかであるので、ロス検出推定部23は、MAC PDU110のサイズを当該RBがロスしたデータ量の最大値とすることができる。

 また、ここでいう「前後の信号」は、1つ前および1つ後の正常に受信できた信号の両方もしくはいずれか一方としてもよいし、2つ以上前もしくは2つ以上後の信号の情報を平均化して使用してもよい。

 次に、ロス検出・推定部23が、前記ロスした無線ベアラの中に定速度通信を行っている無線ベアラが含まれる場合、前記ロスした無線ベアラとデータ量から前記定速度通信を行っている無線ベアラの容量を除いた容量を、不定速度通信を行っている無線ベアラでロスしたデータ量の最大値であると推定する場合について説明する。

 例えば、1つのMAC PDU110の中に20msec毎に100バイトのデータを送受信するRB1と、それ以外のRB2、RB3がある無線通信で、HARQが最大再送回数に達してロスしたMAC PDU110が4000バイトと判明したという例を考える。この例ではα=100バイト/20msecである。

 ロス検出推定部23は、前回RB1のHARQ初回送信を受信した時から、今回ロスしたMAC PDU110のHARQ初回送信を受信するまでの時間が20msec+βを超えている場合は、ロスしたMAC PDUにRB1が含まれていて、そのデータ量は100バイトと推定する。ここでβは時間幅を持たせるための係数であり、例えば10msecである。

 ロス検出推定部23は、残りの3900バイトには、RB2とRB3が含まれていると推定できるが、直前の受信成功したMAC PDUのデータにRB2が含まれていてRB3が含まれていなければ、RB2が最大で3900バイトであったと推定する。ロス検出推定部23は、実際の計算には、ヘッダ長を考慮して計算する。ロス検出推定部23はこのようにして、ロスした信号のRBの推定およびロスしたデータ量を推定し、RLCレイヤ30へ通知する。

 次に、基地局のRLCレイヤ30は、RLC SDU生成部31でMAC SDU120からRLC SDU130を作成する。RLC PDU120は複数のPDCP PDU130からなっているが、複数のPDCP PDU130を結合・分割してRLC PDU120が作成されているため、PDUの区切りは一致しない。RLCヘッダ121には、PDCP PDU130を作成するための区切りを示す情報と、RLC PDU120の番号を示すRLC SN122が含まれている。RLC SDU生成部31は、このRLCヘッダ121の情報を基にしてRLC SDU130を作成する。

 RLCレイヤ30のロス検出・推定部32は、RLC SDU130のロスを検出・推定する。具体的には、ロス検出・推定部32は、前記データユニットに含まれるシリアルナンバーの連続性に基づいて前記ロスしたデータ量を推定する。RLCヘッダ121には、ユーザ端末1であらかじめ連番が与えられて発信されている。この連番を、ここではRLC SN122という。ロス検出・推定部32は、このRLC SN122の番号連続性からRLC PDU120のロスを検出する。

 ロス検出・推定部32は、RLC SN122の連続性を判定し(図3:ステップS204)、この連続性とMACレイヤ20のロス検出推定部23が推定した推定ロスデータ量から、RLC PDU120のロス量を推定する(図3:ステップS205)。RLC SNが3以上離れていれば、2以上の連続したRLC PDU120がロスしている。この不連続部分でロスしたデータの推定データ量は、各々のRLC PDU120でロスした推定データ量の合計となる。

 前述の例で、ロス検出・推定部32は、RB2がロスしている場合、ロスしたRLC PDU120が単発であったすると、ロスデータ量は最大で3900バイトと推定する。ロス検出・推定部32は、実際の計算には、ヘッダ長を考慮して計算する。このようにして、ロス検出・推定部32は、ロスデータ量を推定し、PDCPレイヤ40へ通知する。

 次に、基地局のPDCPレイヤ40は、デサイファ部41でPDCPヘッダ131に含まれるPDCP SN133と自立的に保持しているHFN132とからカウントを求め、カウントなどのパラメータを使用して秘匿を解除する。

 ここで、ロスが継続して発生して発生した場合は、HFN132は同期が取れなくなることがある。そのためHFN132の補正が必要である。そこで、デサイファ部41は、PDCPヘッダ131内のPDCP SN133の連続性からPDCP PDU130のロスを検出する。また、デサイファ部41は、RLCレイヤからのロスした推定データ量からPDCP PDU130のロス量を推定する。

 デサイファ部41は、前後の平均的なPDCP PDU130のサイズからロスしたPDCP PDU130の数を推定して、正常に受信できたPDCP PDU130の実際のPDCP SN133から最も近いPDCP PDU130のロス数を確定する(図3:ステップS206)。この場合、デサイファ部41は、ロスした推定データ量が最大値であることを考慮して、推定したPDCP PDU130のロス量を超えない最も近い値をPDCP PDU130のロス数として確定することも可能である。PDCP PDU130のロス数が確定すれば、それに基づいてHFN132を補正することが可能となる。

 図4は、図1で示したPDCPレイヤ40において1周期以上のデータの欠落が発生した場合の同期の維持の様子を示す概念図である。図4ではPDCP SN133およびHFN132をいずれも2進法で表記している。送信側(ユーザ端末1)からの送信信号のRB2で、HFN132の値が「100」~「110」まで推移して、各々のHFN132の値の中で2ビットのPDCP SN133の値が「00」~「11」まで循環する。

 ここで、受信側のPDCPレイヤ40において、受信したRB2において前述のように3900バイトのデータ量のロスが発生した。このとき、デサイファ部41は、平均的なPDCP PDU130のサイズが675バイトであれば、3900バイトのデータ量のロスから約6個のPDCP PDU130がロスしたと推定する。

 図4で、前回正常受信したPDCP PDU130のPDCP SN133が2(2進数で10)でHFNは4(2進数で100)、今回正常受信したPDCP PDU130のPDCP SN133が0(2進数で00)であれば、抜けたPDCP PDU130の数は1個、5個、9個、…が考えられる。デサイファ部41は、前述のようにロスしたPDCP PDU130の数の推定値は6であり、この値に最も近い値は5個であるので、実際にロスしたPDCP PDU130の数は5個と確定する。この時、デサイファ部41は、HFNを6(2進数で110)と補正する。なお、デサイファ部41は、実際の計算には、ヘッダ長を考慮して計算する。

 なお、デサイファ部41は、PDCP PDU130のサイズとして平均的な値を用いる他に、最大値、最小値、順序、分布などから推定することもできる。デサイファ部41は、例えば、1200バイトと150バイトのPDCP PDU130が交互に継続している場合、3900バイトの内訳は、1200バイト、150バイト、1200バイト、150バイト、1200バイトであることが推定できる。この後、PDCP SDU生成部42は、デサイファ部41からの情報に基づいてPDCP SDUを作成して上位装置(図示せず)へデータを送出する。

 以上で挙げた例では、MACレイヤ20でロスしたRBとデータ量を推定し、RLCレイヤ30で不定速度通信全体のロスしたデータ量を推定して、PDCPレイヤ40のデサイファ部41は、ロスしたPDCP PDU数を推定して、HFNを補正した。さらに、デサイファ部41は、これに加えて実際に確定したロス情報からロスしたRBやデータ量を補正することができる。

 例えば、前述の例では、MACレイヤ20のロス検出・推定部23は、RB1のロス量を100バイトとして推定し、RB2とRB3とを合わせて最大で3900バイトのロスがあり、直前の受信成功したMAC PDU110のデータにRB2が含まれていてRB3が含まれていなければ、RB2のロスが最大で3900バイトと推定している。

 しかし、RB1のPDCPレイヤ40でPDCP SNの連続性が保たれておりロスが確認できない場合は、MACレイヤ20のロス検出・推定部23は、MACレイヤの推定に問題があったと判断して、RB2とRB3合わせて最大で4000バイトであると再推定してもよい。

 また、RB2のPDCPレイヤ40でPDCP SN133の連続性が保たれていないが、推定ロス量が大きすぎる場合、例えば、PDCP PDU130のロス数は1しか考えられない場合は、PDCP PDU130の最大サイズは1500バイトであると推定される。この場合、PDCPレイヤ40のデサイファ部41は、MACレイヤ20の推定に問題があったと判断して、RB3でもロスが発生していて、その損失の最大値は2500バイトであると再推定してもよい。

 これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることは言うまでもないことである。

 この出願は2008年3月31日に出願された日本出願特願2008-092864を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

 本発明は、移動通信システムの秘匿処理に適用できる。

本発明の一実施の形態に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。 図1で示す基地局において処理される各データの構成を示す概念図である。 図1に示した基地局が行うロス推定とHFNの補正の処理を表すフローチャートである。 図1で示したPDCPレイヤにおいて1周期以上のデータの欠落が発生した場合の同期維持の様子を示す概念図である。 汎用の秘匿処理に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。 図5に示すデサイファ部で行われる秘匿処理の概要を示す概念図である。 図6で示したHFNとSNとの関係を示す概念図である。

符号の説明

 1 ユーザ端末(移動局)
 2 アンテナ
 3 検波部
 4 AD変換部
 5 復調部
 10 秘匿処理装置
 20 MACレイヤ
 21 HARQ部
 22 MAC SDU生成部
 23 ロス検出推定部
 30 RLCレイヤ
 31 RLC SDU生成部
 32 ロス検出推定部
 40 PDCPレイヤ
 41 デサイファ部(補正部)
 42 PDCP SDU生成部
 110 MAC PDU
 111 MACヘッダ
 120 RLC PDU
 121 RLCヘッダ
 122 RLC SN
 130 PDCP PDU
 131 PDCPヘッダ
 132 HFN
 133 PDCP SN

Claims (15)

  1.  移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を行う秘匿処理装置であって、
     前記データユニットに含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定するMACロス検出・推定部と、
     前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニットに組み立てる際における前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記MACロス検出・推定部が推定した前記データ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際のプロトコルデータユニットの消失量を推定するRLCロス検出・推定部と、
     前記RLCロス検出・推定部からの推定データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正する補正部とを有することを特徴とする秘匿処理装置。
  2.  前記MACロス検出・推定部は、定期的に送受信される無線ベアラが一定間隔経過後に未受信である場合に当該無線ベアラがロスしたと推定する請求項1に記載の秘匿処理装置。
  3.  前記MACロス検出・推定部は、前後の正常に受信できた無線ベアラに含まれる無線ベアラの割合から前記ロスした無線ベアラとデータ量とを推定する請求項1に記載の秘匿処理装置。
  4.  前記MACロス検出・推定部は、前記ロスした無線ベアラの中に定速度通信を行っている無線ベアラが含まれる場合、前記ロスした無線ベアラとデータ量から前記定速度通信を行っている無線ベアラの容量を除いた容量を、不定速度通信を行っている無線ベアラでロスしたデータ量の最大値であると推定する請求項1に記載の秘匿処理装置。
  5.  前記RLCロス検出・推定部は、前記データユニットに含まれるシリアルナンバーの連続性に基づいて前記ロスしたデータ量を推定する請求項1に記載の秘匿処理装置。
  6.  移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を行う秘匿処理方法であって、
     前記データユニットに含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて、論理チャネル毎に前記パケット合成型データユニットを複数のプロトコルデータユニットに分割し、
     前記論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定し、
     前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニットに組み立て、
     前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記推定したデータ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失量を推定し、
     前記サービスデータユニットを組み立てる際に推定した前記データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正することを特徴とする秘匿処理方法。
  7.  定期的に送受信される無線ベアラが一定間隔経過後に未受信である場合に当該無線ベアラがロスしたと推定する請求項6に記載の秘匿処理方法。
  8.  前後の正常に受信できた無線ベアラに含まれる無線ベアラの割合から前記ロスした無線ベアラとデータ量とを推定する請求項6に記載の秘匿処理方法。
  9.  前記ロスした無線ベアラの中に定速度通信を行っている無線ベアラが含まれる場合、前記ロスした無線ベアラとデータ量から前記定速度通信を行っている無線ベアラの容量を除いた容量を、不定速度通信を行っている無線ベアラでロスしたデータ量の最大値であると推定する請求項6に記載の秘匿処理方法。
  10.  前記データユニットに含まれるシリアルナンバーの連続性に基づいて前記ロスしたデータ量を推定する請求項6に記載の秘匿処理方法。
  11.  移動通信システムの移動局から送信されて基地局で受信したパケット合成型データユニットに秘匿処理を制御する秘匿処理プログラムであって、
     コンピュータに、
    前記データユニットに含まれる無線ベアラを特定する論理チャネルの情報に基づいて、論理チャネル毎に前記パケット合成型データユニットを複数のプロトコルデータユニットに分割する機能と、
     前記論理チャネル毎に分割した前記プロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、その消失したプロトコルデータユニットの無線ベアラ及び前記消失したプロトコルデータユニットのデータ量を推定する機能と、
     前記分割したプロトコルデータユニットを上位装置用のサービスデータユニットに組み立てる機能と、
     前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失の有無を検出し、前記推定したデータ量に基づいて、前記サービスデータユニットを組み立てる際でのプロトコルデータユニットの消失量を推定する機能と、
     前記サービスデータユニットを組み立てる際に推定した前記データ量に基づいて前記サービスデータユニットのフレーム番号を補正する機能とを実行させることを特徴とする秘匿処理プログラム。
  12.  定期的に送受信される無線ベアラが一定間隔経過後に未受信である場合に当該無線ベアラがロスしたと推定する請求項11に記載の秘匿処理プログラム。
  13.  前後の正常に受信できた無線ベアラに含まれる無線ベアラの割合から前記ロスした無線ベアラとデータ量とを推定する請求項11に記載の秘匿処理プログラム。
  14.  前記ロスした無線ベアラの中に定速度通信を行っている無線ベアラが含まれる場合、前記ロスした無線ベアラとデータ量から前記定速度通信を行っている無線ベアラの容量を除いた容量を、不定速度通信を行っている無線ベアラでロスしたデータ量の最大値であると推定する請求項11に記載の秘匿処理プログラム。
  15.  前記データユニットに含まれるシリアルナンバーの連続性に基づいて前記ロスしたデータ量を推定する請求項11に記載の秘匿処理プログラム。
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