JP3970774B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、更にかようなシステムにおいて利用される一次局及び二次局並びにかようなシステムを動作させる方法に関する。本明細書は特にユニバーサル移動通信システム(UMTS)に関してシステムを説明するが、かような手法は他のモバイル無線システムにおける利用にも適用できるものであることは理解されるべきである。
【0002】
【従来の技術】
モバイル通信の分野において、適度なレートで要求に応じて移動局(Mobile Station、MS)に大きなブロックのデータをダウンロードする能力を持つシステムに対する増大している要求がある。かようなデータは例えば、ことによるとビデオクリップ等を含むインターネットからのウェブページであり得る。典型的に、個々のMSはかようなデータを断続的に要求するのみであり、固定帯域幅の専用リンクは適切ではない。UMTSにおけるこの要求を満たすため、移動局へのパケットデータの転送を4Mbpsまで促進し得る高速ダウンリンク・パケットアクセス(HSDPA)方式が開発されている。
【0003】
既知の無線通信システムにおいては、任意のある時間において、MSは一般に単一の基地局(Base Station、BS)と通信する。呼(call)の間、例えばMSがそのBSから離れる方に移動するにつれて通信リンクの質が悪化した場合に、又は異なるセルのトラフィックの関係する負荷が調節を必要とする場合に、MSは他のBSへの移管を調査しようとする。あるBSから他への移管の処理はハンドオーバとして知られる。
【0004】
現在のUMTSの仕様に従って動作するシステムにおいては、MSは「アクティブセット(active set)」として知られるBSのリストを保持し、それを用いて適度な質の無線リンクが維持されることができることが期待される。前記MSが専用のチャネルモードにあり、かつ前記アクティブセットには多数のBSがある場合、前記MSは前記アクティブセット中のBSとの「ソフトハンドオーバ」中にある。このモードにおいては、アップリンク送信が前記アクティブリスト中の全てのBSによって受信され、前記アクティブリスト中の全てのBSは略同一のダウンリンク情報を前記MSに送信する(典型的にはデータ及び制御情報の殆どは同一であるが、パワー制御コマンドは異なる場合がある)。この「ソフトハンドオーバ」手法の欠点は、パワー制御コマンドの1つのセットのみが前記アップリンクにおいて送信され、一方で異なるBSからの前記ダウンリンクに渡って送信されるパワー制御コマンドは前記アップリンク送信パワーへの要求との不一致へと帰着するため、アップリンク及びダウンリンク送信のパワーが各個々の無線リンクについて最適化されることができないことである。
【0005】
通常のソフトハンドオーバ手順は、連続的な接続が維持される必要がある音声リンクのようなリアルタイムのサービスに特に適している。しかしながら、パケットデータリンクについては、動的に変化する無線リンク及びトラフィックの状況を可能にするため、各データパケットのMSへの送信のために最適なBSを選択することが有利であり得る。かような可能性はUMTS HSDPAシステムに予想される。後のデータの送信のためにBSを選択する処理はサイト選択として知られ、通常無線チャネルの質の測定及び/又はシステム負荷の考慮に基づいて為される。前記選択はMS、BS又はこれら2つの幾つかの結合によって為されることができる。本出願人の同時係属中の未公開の英国特許出願第0104610.1号(整理番号PHGB010027)は、かような選択メカニズムが如何に実装されることができるかの詳細を与える。
【0006】
提案されるHSDPAの実施例は、各データパケットの正常な配送を保証するためARQ(自動再送要求、Automatic Repeat reQuest)方式を利用する。なぜなら正確なデータ送信は、貧弱なチャネル状況下の減少されたシステムのスループット(多数の再送信による)よりも重要であると見られるからである。提案される一HSDPA方式は、nチャネルのストップ・アンド・ウェイト(stop-and-wait)ARQを利用する。かような方式によれば、n個までのパケットが、いずれかが肯定応答される前に送信され得る。このことはスループットを増加し、1つのパケットが正しく受信されなかった場合、更なるパケットが、エラーと共に受信されたパケットの送信と並行して他のチャネルにおいて送信され続ける点で従来のストップ・アンド・ウェイトARQ方式よりも有利である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、BS間で通信される必要がある状態情報の量を最小化することが要求される場合(このことは一般に望ましいと考えられる)、サイト選択に応じたあるBSから他へのダウンリンクパケットチャネルの移管(transfer)は、パケットが正しく受信され肯定応答された後にのみ起こることができ、再送信を待っている間は起こらない。このことは、パケットに関連する再送信が元の送信されたパケットと同一でなく付加的な冗長情報を含む、インクリメンタルな冗長性(incremental redundancy)を利用するARQの場合に特に適切である。かような方式が利用されている場合、肯定応答されていないパケットの送信が他のBSへ移管される必要がある場合に、かなりの付加的な状態情報がBS間で移管される必要がある。
【0008】
提案されるnチャネルARQの一方式においては、個々のBSから個々のMSへ全てのパケットが、該MSへのパケットの送信が他のBSへと切り換えられる時まで送信される。高速ダウンリンクパケット送信を必要とする多数のMSを持つネットワークにおいて、あるBSから他へのnチャネル送信の完全な状態を移管する必要性は、ネットワークにおけるスケジューリングの困難さと、過剰な信号のトラフィックに帰着する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は上述の問題に対処することにある。
【0010】
本発明の第1の態様によれば、一連のデータパケットを二次局に送信する手段を持つ一次局を有する無線通信システムであって、ここで前記二次局は各パケットが正常に受信されたか否かを決定する手段と前記一次局に該決定を信号送信する手段とを持ち、前記一次局は、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために送信する手段と、複数の論理チャネルを介して前記一連のデータパケットを送信し、これによりエラー訂正情報が他のチャネル上を送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された送信を可能にする手段と、少なくとも2つの前記論理チャネルの送信を他の一次局へ移管するハンドオーバ手段とを有し、ここで前記ハンドオーバ手段は、前記少なくとも2つの論理チャネルの夫々を、該論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の肯定応答の受信に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず個別に他の一次局へ移管する手段を有する無線通信システムが提供される。
【0011】
移管されるべきデータチャネルを一度に1つイネーブルにすることにより、エラー訂正情報を送信させる処理中にある論理チャネルを移管するために必要とされる余分な信号は除去され、それによりシステムの性能を改善する。前記エラー訂正情報はデータパケットの再送信又はインクリメンタルな冗長性方式の利用を有しても良い。前記論理チャネルは全て同一の一次局に移管される必要はない。
【0012】
本発明の第2の態様によれば、一次局であって、一連のデータパケットを二次局に送信する手段と、前記二次局によって送信された信号から各パケットが正常に受信されたか否かを決定する手段と、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために送信する手段と、複数の論理パケットを介して一連のデータパケットを送信し、これによりエラー訂正情報が他のチャネル上で送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された送信を可能にする手段と、少なくとも2つの論理チャネルの送信を他の一次局に移管するハンドオーバ手段とを有し、ここで前記ハンドオーバ手段は、前記少なくとも2つの論理チャネルの夫々を、該論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の肯定応答の受信に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず個別に他の一次局に移管する手段を有する一次局が提供される。
【0013】
本発明の第3の態様によれば、二次局であって、一連のデータパケットを一次局から受信する手段と、各パケットが正常に受信されたか否かを決定する手段及び該決定を前記一次局に信号送信する手段と、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために前記一次局から受信する手段と、複数の論理チャネルを介して前記一連のデータパケットを受信し、これによりエラー訂正情報が他のチャネル上を送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された受信を可能にする手段と、他の一次局から少なくとも2つの論理チャネルにおける受信を開始するハンドオーバ手段とを有し、前記少なくとも2つのチャネルは、夫々の論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の前記二次局による肯定応答に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず、前記一次局から他の一次局へ移管される二次局が提供される。
【0014】
本発明の第4の態様によれば、一連のデータパケットを二次局へ送信するように構成された一次局を有する無線通信システムを動作させる方法であって、前記方法は、各パケットが正常に受信されたか否かを決定し該決定を前記一次局に信号送信する前記二次局と、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を、前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために送信し、複数の論理チャネルを介して前記一連のデータパケットを送信しこれによりエラー訂正情報が他のチャネル上で送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された送信を可能にし、少なくとも2つの論理チャネルの送信を他の一次チャネルに移管することが可能である一次局とを有し、前記少なくとも2つの論理チャネルの夫々は、該論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の肯定応答の受信に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず、個別に他の一次局に移管される方法が提供される。
【0015】
本発明は、チャネル・バイ・チャネル(channel-by-channel)方式により、あるBSから他へのnチャネルデータ送信の各チャネルの移管を可能にすることは、システムの動作を改善するという、先行技術にはない認識に基づく。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例は例として添付する図を参照しながら以下に説明される。
【0017】
図において、同一の参照番号は対応する特徴を示すために使われている。
【0018】
図1を参照すると、無線通信システムは一次局(BS)100及び複数の二次局(MS)110を有する。BS100はマイクロコントローラ(μC)102、アンテナ手段106に接続された送受信手段(Tx/Rx)104、送信されるパワーレベルを変更するパワー制御手段(PC)107、及びPSTNまたは他の適切なネットワークへの接続のための接続手段108を有する。各MS110はマイクロコントローラ(μC)112、アンテナ手段116に接続された送受信手段(Tx/Rx)114、及び送信されるパワーレベルを変更するパワー制御手段(PC)118を有する。BS100からMS110への通信はダウンリンクチャネル122において行われ、一方MS110からBS100への通信はアップリンクチャネル124において行われる。
【0019】
HSDPAシステムにおいて動作するMS110は図2に示される。ここでMS110はそれぞれBS100a、100b及び100cとの3つの双方向通信チャネル226a、226b及び226cを持ち、その各々がアップリンク及びダウンリンクチャネルを有する。所定の時間において、MS110はそれぞれダウンリンクチャネル226a、226b及び226cにおいて、BS100a、100b及び100cの1つからデータパケットを受信する。サイト選択はBS100a、100b及び100cのどれにMS110が後のデータパケットを送信したいかを選択するMS110によって可能とされる。本出願人の同時係属中の未公開の英国特許出願第0111407.3号(整理番号PHGB010069)において開示されるように、かようなシステムの動作はサイト選択と単一のコードのワードによるARQメッセージとを結合することによって改善されることができる。かようなシステムの動作はまた、本出願人の同時係属中の未公開の英国特許出願第0103716.7号(整理番号PHGB010022)において開示されるように、BS100a、100b及び100cの夫々と平行パワー制御ループを操作するMS100によっても改善されることができ、パケット毎に最良のBSの選択を容易化する。
【0020】
既知の方法で動作する4チャネルARQ方式の例は図3に示される。シーケンス番号nを用いてPnと識別されるデータパケット302は、ダウンリンクチャネル(DL)112において、BS100からMS110へと次々と送信される。各パケット302は、最初のパケットから始まって順番に論理チャネル(CH)に割り当てられる。それ故パケットP1はチャネル1、パケットP2はチャネル2に、等と割り当てられる。ARQは各チャネルについて個別に実行される。
【0021】
説明されたシナリオにおいては、最初のデータパケットP1は第1の論理チャネルを介して送られ、MS110によって正しく受信され、該MS110はアップリンクチャネル124上に肯定応答(A1)304を送信する。それ故、チャネル1が次に送信のためにスケジューリングされている場合、送信を待っている次のパケットP5が選択され、MS110に送信される。同様に、2つ目のデータパケットP2は第2の論理チャネルを介して送られる。しかしながら、このパケットはMS110によって正しく受信されず、該MS110は否定応答(N2)306を発行する。それ故、チャネル2が次に送信のためにスケジューリングされたとき、パケット2が再び送信される。今度は該パケットは正しく受信され、アップリンクチャネル124上に肯定応答304が発行され、それによって更なるパケット302を送信するためにチャネル2を解放する。
【0022】
かような方式は単一チャネルARQ方式に比べて改善されたスループットを提供することができる。なぜなら、あるデータパケット302の不正な受信が他のチャネル上で送信されている更なるデータパケットを妨げないからである。しかしながら本方式は、前記データパケットを送信するBS100が無線チャネル状況に依存した短時間で変更されることができるようなシステムにおいて問題を提供し得る。とりわけ、未だ正常に送信されていないパケット302に関する情報と共に最後に正常に送信されたパケット302と、そのそれぞれの論理チャネルとの両方を示すために、BS100a、100b及び100c間のかなりの信号送信が必要とされる場合がある。このことは、各失敗したパケット302の送信の正確な状態が信号送信される必要がある、インクリメンタルな冗長性が利用されている場合には特に当てはまる。好適な選択肢として考えられ得るように、前記システムが送信するBS100a、100b及び100cをパケット毎に変更することができる場合、信号送信のトラフィックはデータトラフィックのかなりの断片を有し得る。
【0023】
この問題は、異なるBS100a、100b及び100cによって送信されるべき論理チャネルの夫々をイネーブルにすることにより、本発明に従って構成されたシステムにおいて対処される。図4は、4つの論理チャネル及び3つのBS100a、100b及び100cを持つ、かような方式の動作を示す。第1のBS100aは第1のダウンリンクチャネルDL1を通して論理チャネル1及び2を送信し、第2のBS100bは第2のダウンリンクチャネルDL2を通して論理チャネル3を送信し、第3のBS100cは第3のダウンリンクチャネルDL3を通して論理チャネル4を送信する。かようなシステムにおいては、あるBS100a、100b及び100cから他のものへのパケット送信の移管は単純化される。なぜなら各論理チャネルは、その一番最近に送信されたパケット302が正しく受信されている場合に移管されることができるからである。言い換えるとこのことは、異なる論理チャネル上における同一のMS110への第2のBS100bからの新たなパケットの送信と並行して、ある論理チャネル上でMS110へ送信されている第1のBS100aからの送信に帰着することができる。
【0024】
更に、本発明に従って構成されたシステムにおいては、一番最近のパケットが肯定応答された場合であっても、全てのチャネルを新たなBSに移管することは必須ではなく、例えば1つのBSが個々のMSへのパケットトラフィックの全体を運ぶための十分な容量を持たないような場合に、異なるBSにおいて利用可能な容量を利用するために、異なるチャネルは異なるBSから送信され続けることができる。前記サイト選択処理は、論理チャネルの全体のセットの代わりに、1以上の論理チャネルの群に対して動作するように為されることもできる。
【0025】
図4に示されるように、前記論理チャネルは、MS110において単一のデータストリームとして効果的に出現するために時間多重である。しかしながら、並行して例えば周波数多重、符号多重、及び空間多重を含む他の送信の方法も代替として(又は時間多重と若しくは互いに結合して)利用されても良い。空間多重の場合、異なるARQチャネルについて異なるローブ(lobe)を持つ、指向性アンテナ配列がMS110において利用されることができる。
【0026】
一実施例において、個々のBS100a、100b及び100cへのパケットのマッピングは異なるBSのトラフィック負荷に従って実行されても良い。各BSからのパケットレートはその空いている容量に比例しても良い。
【0027】
他の実施例において、個々のBSへのパケットのマッピングは、異なるパケットの異なるQoS(サービス品質、Quality of Service)要求に従って実行されても良い。異なるQoS要求は、MS110上で実行されている異なるアプリケーションに向けられたパケットに因り得る。代わりに、例えば重要度に依存した異なるクラスのビットを出力する音声符号化/復号化器の場合などには、異なるQoS要求を持つパケットは同一のアプリケーションに起因し得る。低いBER(Bit Error Rate)又は低い送信遅延を必要とするデータのパケットは、最短パケットキュー及び/又はMS110への最良質のリンクを用いてBSから送信されるだろう。
【0028】
本発明は、ネットワークにおけるパケットのスケジューリング及び利用可能なエア・インタフェース資源へのトラフィックのマッピングためのより大きな柔軟性を与える。
【0029】
上述した実施例はUMTS FDDシステムに関して説明されたが、本発明はかようなシステムにおける利用に制限されるものではなく、例えばTDD(時分割二重、Time Division Duplex)を含む広範囲のシステムに適用されても良い。
【0030】
実際には、BS選択が再び実行される前に送信されるデータの量は、送信しているBSの変更のシステムオーバーヘッドに依存した、1以上のパケットとなり得る。
【0031】
上述した実施例において、各データパケットは一度に1つのBSからMS110へ送信される。しかしながら、幾つかの状況においては、同一のパケットが1より多いBSから同時に送信されることは有利である場合がある。例えば、3つのBS100a、100b及び100cが閉じたループのパワー制御下にあるような状況においては、前記BSの2つが同様に良いリンクの質を、好ましくは同一の送信パワーで提供する場合、パケットのデータパケットはこれら2つの基地局から同時に送信されても良い(ソフトハンドオーバの間の送信と同様の方法で)。
【0032】
上述した実施例への変形例において、一次局と二次局との間に1より多いデータリンクがあり得る。例えば本発明は、異なる周波数における無線リンク間の論理チャネルの移管に、例えそれらが基地の同一ペアの間にある場合であっても適用されることができる。
【0033】
上述した説明は、本発明に関連する様々な役割を演じるBS100a、100b及び100cに関連する。実際には、例えばMS110と直接に接続する、固定基盤の一部である「ノードB」中で、又は無線ネットワークコントローラ(RNC)における高レベルにおいてというように、これらのタスクは固定基盤の様々な部分の担当であり得る。本明細書においては、「基地局」又は「一次局」の利用はそれ故、本発明の実施例中に含まれたネットワーク固定基盤の一部を含むことは理解されるべきである。
【0034】
本開示を読むことにより、他の変更が当業者には明らかであろう。かような変更は、無線通信システム及びその構成部分の設計、製造及び利用において既知である他の特徴を含んでも良く、ここで既に説明された特徴の代わりに又はそれに加えて利用されても良い。
【0035】
本明細書及び請求項において、要素に先行する「1つの(「a」又は「an」)」という語は、複数のかような要素の存在を除外するものではない。更に、「有する(comprise)」という語は、列記されたものの他の要素又はステップの存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線通信システムのブロック模式図である。
【図2】二次局が複数の一次局のどれがデータを送信するかを選択することができるHSDPAシステムのブロック模式図である。
【図3】HSDPAのための既知のnチャネルARQ方式の動作を説明する図である。
【図4】本発明によるnチャネルARQ方式の動作を説明する図である。
Claims (9)
- 一連のデータパケットを二次局に送信する手段を持つ一次局を有する無線通信システムであって、ここで前記二次局は各パケットが正常に受信されたか否かを決定する手段と前記一次局に該決定を信号送信する手段とを持ち、前記一次局は、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために送信する手段と、複数の論理チャネルを介して前記一連のデータパケットを送信し、これによりエラー訂正情報が他のチャネル上を送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された送信を可能にする手段と、少なくとも2つの前記論理チャネルの送信を他の一次局へ移管するハンドオーバ手段とを有し、ここで前記ハンドオーバ手段は、前記少なくとも2つの論理チャネルの夫々を、該論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の肯定応答の受信に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず個別に他の一次局へ移管する手段を有する無線通信システム。
- 前記エラー訂正情報は正常に受信されなかった前記データパケットの再送信を有することを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
- 前記エラー訂正情報は、前記二次局がインクリメンタルな冗長性方式を利用できるようにすることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
- 一次局であって、一連のデータパケットを二次局に送信する手段と、前記二次局によって送信された信号から各パケットが正常に受信されたか否かを決定する手段と、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために送信する手段と、複数の論理パケットを介して一連のデータパケットを送信し、これによりエラー訂正情報が他のチャネル上で送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された送信を可能にする手段と、少なくとも2つの論理チャネルの送信を他の一次局に移管するハンドオーバ手段とを有し、ここで前記ハンドオーバ手段は、前記少なくとも2つの論理チャネルの夫々を、該論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の肯定応答の受信に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず個別に他の一次局に移管する手段を有する一次局。
- 前記論理チャネルの全てが他の一次局に移管されることを特徴とする、請求項4に記載の一次局。
- 二次局であって、一連のデータパケットを一次局から受信する手段と、各パケットが正常に受信されたか否かを決定する手段及び該決定を前記一次局に信号送信する手段と、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために前記一次局から受信する手段と、複数の論理チャネルを介して前記一連のデータパケットを受信し、これによりエラー訂正情報が他のチャネル上を送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された受信を可能にする手段と、他の一次局から少なくとも2つの論理チャネルにおける受信を開始するハンドオーバ手段とを有し、前記少なくとも2つのチャネルは、夫々の論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の前記二次局による肯定応答に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず、前記一次局から他の一次局へ移管される二次局。
- 前記二次局への以降のデータパケットの送信のために利用可能な複数の一次局から少なくとも1つの一次局を選択するためにサイト選択手段が備えられることを特徴とする、請求項6に記載の二次局。
- 一連のデータパケットを二次局へ送信するように構成された一次局を有する無線通信システムを動作させる方法であって、前記方法は、各パケットが正常に受信されたか否かを決定し該決定を前記一次局に信号送信する前記二次局と、前記二次局が正常に受信しなかったデータパケットに関連するエラー訂正情報を、前記二次局が該パケットを復号化するのを補助するために送信し、複数の論理チャネルを介して前記一連のデータパケットを送信しこれによりエラー訂正情報が他のチャネル上で送信されている間に少なくとも1つのチャネル上でデータパケットの継続された送信を可能にし、少なくとも2つの論理チャネルの送信を他の一次チャネルに移管することが可能である一次局とを有し、前記少なくとも2つの論理チャネルの夫々は、該論理チャネル上で一番最近に送信されたパケットの正常な受信の肯定応答の受信に応じて、他の論理チャネルの状態にかかわらず、個別に他の一次局に移管される方法。
- 前記一次局は各論理チャネルを同一の他の一次局に移管することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
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