JP4545768B2 - 無線制御信号生成方法、無線基地局装置、および移動局 - Google Patents

Description

本発明は、広くは無線通信制御技術に関し、特に、ＭＡＣ（Medium Access Control）層での制御処理を実現する制御信号の構成と、このような制御信号の生成処理に関する。

第三世代移動通信方式の１つであるUMTSのRel.7に含まれるEnhanced Uplinkでは、ＭＡＣコントロールメッセージを用いたＭＡＣ層での無線制御信号の一例として、Ｅ−ＤＣＨ（Enhanced-Dedicated Channel）のためのスケジューリング情報（ＳＩ：Scheduling Information）が規定されている。

これは、移動局（ＵＥ）が、自局のスケジューリング情報ＳＩを基地局（NodeB）に通知するための制御メッセージであり、以下の４つの固定的な情報要素で構成される。
・total E-DCH buffer status（ＴＥＢＳ：E-DCHトータルバッファ状態）：５ビット
・highest priority logical channel ID（ＨＬＩＤ：最優先論理チャネルＩＤ）：４ビット
・highest priority logical channel buffer status（ＨＬＢＳ：最優先論理チャネルバッファ状態）：４ビット
・uplink power headroom（ＵＰＨ：上りリンクパワーヘッドルーム）：５ビット
上記のスケジューリング情報ＳＩは、必要に応じてMAC-e PDUに多重され送信されるが、その際に、必ず上記４つの情報要素が１８ビット固定で通知される（たとえば、非特許文献１参照）。

ＵＭＴＳをさらに進化させたＬＴＥ（Long Term Evolution）でも、無線制御機能の一部をＭＡＣ層で完結させることにより、制御遅延の短縮化を狙っている。具体例として、以下の２つの制御メッセージをＭＡＣコントロールメッセージ（シグナリング）として送信する例が提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。
（１）タイミングアドバンス（Ｔ／Ａ：Timing Advance）
（２）ＲＬＣ関連制御ＰＤＵ（RLC related control PDU）
しかし、これらの制御メッセージの送信については、さらなる検討を要する（ＦＦＳ：for further study）とされており、ＭＡＣコントロールメッセージの具体的なフォーマットについても、上記以外の用途についても、現時点では具体化されていない。
３ＧＰＰ ＴＳ２５．３２１ v7.2.0 ３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００ Annex. B

用途が多様化するに伴い、ＭＡＣコントロールメッセージで通知される情報のサイズも一定とは限らなくなる。また、ＭＡＣ制御ＰＤＵに多重される制御メッセージの種類や総数も可変になると思われる。そうすると、ＭＡＣ制御ＰＤＵが可変長になることを念頭においた信号構成を考えなければならない。

一般的には、多重される複数の制御メッセージの各々について、そのメッセージ長や多重数に関する情報を、ＭＡＣ制御ＰＤＵのヘッダに含める方法が考えられる。しかしこの方法では、多重化された制御メッセージを通知するために、ＭＡＣヘッダに含まれるオーバヘッドが増大するという問題が生じる。

そこで、本発明では、不特定数および／または異なるサイズの制御メッセージが多重される場合でも、ヘッダのオーバヘッドを最小限に抑制した構成の制御信号を作成する新規の手法を提供することを課題とする。

また、そのような制御信号の送受信に適した無線基地局装置と移動局の構成を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、第１の側面として、制御信号生成方法を提供する。この制御信号生成方法は、
（ａ）送信すべき１以上の制御メッセージを生成し、
（ｂ）前記１以上の制御メッセージを多重して制御メッセージブロックを生成して、トランスポートチャネルで伝送される制御信号を生成する、
工程を含み、
前記制御メッセージブロックは、多重される制御メッセージの数および／または前記各制御メッセージのサイズに応じて可変長であり、
前記制御信号に、前記多重される制御メッセージの数および／または前記各制御メッセージのサイズに関する情報は含めない、
ことを特徴とする。

前記制御メッセージブロックに、前記制御信号が何についての制御信号であるかを示す情報を含むヘッダを付加して制御信号を生成してもよい。或いは、トランスポートチャネルに付随して送信される付随物理制御チャネルで、前記制御信号が何についての制御信号であるかの情報を伝送してもよい。

一例として、前記制御メッセージは、１以上の移動局からのランダムアクセスに応じて生成されるランダムアクセスレスポンスであり、各ランダムアクセスレスポンスを、前記各移動局がランダムアクセスに用いたプリアンブル系列と、これに応じた必要情報とで構成し、前記プリアンブル系列によって、前記ランダムアクセスを行った移動局と、前記必要情報のサイズの識別を可能とする。

別の例では、前記制御メッセージは、移動局が現在使用している１以上の論理チャネルグループの各々に対応するバッファ状態報告である。前記各バッファ状態報告を、固定長の情報として構成してもよいし、可変長の情報として構成してもよい。前者の場合は、前記制御信号のサイズおよび前記固定長とから、前記多重されるバッファ状態報告の数を識別することができる。後者の場合は、各制御メッセージを、論理チャネルグループＩＤとこれに対応するバッファ状態報告フィールドで構成し、論理チャネルグループＩＤと対応するバッファ状態報告フィールドの長さをあらかじめ対応づける。

第２の側面では、無線基地局装置の構成を提供する。無線基地局装置は、
（ａ）任意の無線サブフレームにおいて、１以上の移動局からランダムアクセス信号を受信した場合に、各ランダムアクセス信号に応じた１以上のレスポンスを生成するランダムアクセスレスポンス生成部と、
（ｂ）前記１以上のレスポンスを多重して制御メッセージブロックを生成して、制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備え、前記制御信号生成部は、前記制御信号に、前記多重されるランダムアクセスレスポンスの数および／または前記各ランダムアクセスレスポンスのサイズに関する情報は含めない、ことを特徴とする。

第３の側面では、このような基地局に対応する動作が可能な移動局を提供する。移動局は、
（ａ）基地局からトランスポートチャネルで伝送されてくる制御信号を受信した場合に、前記制御信号がランダムアクセスレスポンスか否かを判断し、前記制御信号がランダムアクセスレスポンスである場合に、前記制御信号の制御メッセージブロックに含まれるプリアンブル系列に基づいて、自局宛の可能性のあるランダムアクセスレスポンスが含まれているか否かを判断する判断部と、
（ｂ）前記自局宛の可能性のあるランダムアクセスレスポンスが含まれる場合に、当該自局宛の可能性のあるランダムアクセスレスポンスを解析する処理部と、
を備える。

第４の側面では、トランスポートチャネルで送信される可変長の制御信号を生成する移動局を提供する。移動局は、
（ａ）バッファ状態報告トリガに応じて、現在使用している１以上の論理チャネルグループの各々について、バッファ滞留値を示すバッファ状態報告を生成するバッファ状態報告生成部と、
（ｂ）前記１以上のバッファ状態報告を多重して制御メッセージブロックを生成してトランスポートチャネルで伝送される制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備え、前記制御信号生成部は、前記制御信号に、前記多重されるバッファ状態報告の数についての情報を含めない、ことを特徴とする。

第５の側面では、このような移動局に対応する動作を行う無線基地局装置を提供する。無線基地局装置は、
（ａ）移動局からトランスポートチャネルで伝送されてくる可変長の制御信号を受信した場合に、前記制御信号が、バッファ状態報告であるか否かを判断する判断部と、
（ｂ）前記制御信号がバッファ状態報告である場合に、前記制御信号の制御メッセージブロックから、１以上の論理チャネルグループの各々に対応するバッファ滞留値情報を取り出して処理するバッファ状態報告処理部と、
（ｃ）前記グループごとのバッファ滞留値に基づいて、前記移動局のスケジューリングを行うスケジューリング部と、
を備える。

上記の構成により、制御信号のヘッダのオーバヘッドを抑制しつつ、多重数および／または各メッセージサイズが不特定である１以上の制御メッセージを多重した制御信号の生成が可能になる。

以下で、本発明の良好な実施形態について、図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、基地局（ｅＮＢ）から複数の移動局（ＵＥ）へ送るランダムアクセス（ＲＡ）レスポンスを、ＭＡＣ制御ＰＤＵに多重して通知する例を説明する。実施形態において、ＭＡＣ制御ＰＤＵは、ＭＡＣ層で完結して処理される制御信号の一例であり、トランスポートチャネルの１つである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）で１以上のＵＥ宛てに送信される。制御信号に多重される１以上のＵＥ宛てのＲＡレスポンスの各々は、制御信号に含まれる制御メッセージの一例である。

ある無線サブフレームにおいて、複数のＵＥがランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）でｅＮＢにアクセスしてきた場合、基地局（ｅＮＢ）は、これら複数のＵＥに対するそれぞれ異なるＲＡレスポンスを、ひとつのＭＡＣ制御ＰＤＵに含めて送信する。この場合、多重されるＲＡレスポンス（制御メッセージ）の数や、各ＲＡレスポンス長に関する情報を、ＭＡＣヘッダに含めずに、ＵＥによって識別可能な態様で、ＭＡＣ制御ＰＤＵのメッセージブロックに含めて送信する。

図１Ａは、本発明の第１実施形態のＭＡＣ制御ＰＤＵの構成例を示す図である。この例では、ＵＥ１とＵＥ２に対するＲＡレスポンスが、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０に多重されて、ＤＬ−ＳＣＨで送信される。下り共有チャネルに付随して、物理制御チャネルであるＬ１／Ｌ２制御チャネルが生成され、送信される。Ｌ１／Ｌ２制御チャネルは、対応するトランスポートチャネル（この例ではＤＬ−ＳＣＨ）の下りリソースブロック（ＲＢ）割当情報や、トランスポートフォーマット情報、ハイブリッドＡＲＱ情報、セルレベルのユーザＩＤ（Ｃ−ＲＮＴＩ）あるいはセルレベルのＵＥグループＩＤなどのＩＤ情報を伝送する。後述するように、Ｃ−ＲＮＴＩに代えて、対応のトランスポートチャネルで伝送される情報がＲＡレスポンスである旨を示すＲＡ−ＲＮＴＩであってもよい。

トランスポートフォーマット情報は、トランスポートチャネルで伝送されるＭＡＣ制御ＰＤＵ１０のブロックサイズ（ＴＢサイズ）に関する情報を含む。本実施形態では、ＵＥがＴＢサイズ情報から、ＭＡＣ制御ＰＤＵにいくつのＵＥ宛のＲＡレスポンスが含まれているかを判断できるように、ＭＡＣヘッダサイズ、個々のＲＡレスポンスサイズの合計（制御メッセージブロックサイズ）およびパディングビット長の合計が通知される。

１つのＴＢを構成するＭＡＣ制御ＰＤＵ１０は、ＭＡＣヘッダ１１と、制御メッセージブロック１２と、制御メッセージブロック１２および／あるいはＭＡＣ制御ＰＤＵ１０のサイズをオクテット単位にアラインするためのパディング１３とを含む。制御メッセージブロック１２自体および／あるいはＭＡＣ制御ＰＤＵ１０のサイズがオクテットアラインする場合には、パディング１３は不要である。

ＭＡＣヘッダ１１は、図２に示すように、ＤＤＩ（Data Description Indicator）フィールドと、ＬＩ（Length Indicator）フィールドと、Ｅ（Extension）フィールドとを少なくとも含む。ＤＤＩは、このＭＡＣ制御ＰＤＵ１０が何を含むのかを識別するためのインジケータである。図３に、ＤＤＩフィールドの一例を示す。

図３の例では、ＤＤＩフィールドがとる値に応じて、論理チャネルの識別、コントロールブロックの識別、パディングの存在等が示される。本実施形態では、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０は、可変長の制御メッセージとしてＲＡレスポンスを伝える信号なので、図２の最初のＤＤＩは「１１００」の値を有する。また、このＭＡＣ制御ＰＤＵ１０はパディング１３を含むので、２番目のＤＤＩはパディングの存在を示す「１０１１」を有する。

ＬＩは、ＲＡレスポンス全体の長さ、あるいはパディング１３の長さをビットまたはオクテット単位で指定する。この値は可変である。Ｅフィールドは、後続するブロックが制御メッセージブロック１２なのか、それともＭＡＣヘッダ１１の一部である別の（ＬＩ＋ＤＤＩ＋Ｅ）の組なのかを区別する１ビットのフィールド（フラグ）である。この例では、最初のＤＤＩの後ろのＥフラグは、次のブロックもＭＡＣヘッダ１１の一部であることを示す値（たとえば"１"）を指定する。２番目のＤＤＩの後ろのＥフラグは、制御メッセージブロック１２が後続することを示す値（たとえば"０"）を示す。
このように、ＭＡＣヘッダ１１にはＭＡＣ制御ＰＤＵが何に関する信号なのかを示す情報のみが含まれ、メッセージブロックに含まれる個別の制御メッセージの数やサイズについての情報を含まない。

図１Ａに戻って、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０の制御メッセージブロック１２は、ＵＥ１宛のＲＡレスポンス１２ａと、ＵＥ２宛てのＲＡレスポンス１２ｂを含む。ＵＥ１に対するＲＡレスポンス１２ａと、ＵＥ２に対するＲＡレスポンス１２ｂは、そのメッセージ長が異なる。これは、ＵＥ１のＲＡＣＨ送信目的と、ＵＥ２のＲＡＣＨ送信目的がそれぞれ異なり、それに対応するＲＡレスポンスの構成内容も異なってくるからである。

図４は、ＲＡＣＨ送信目的に応じたＲＡレスポンスの構成内容の一例を示す図である。ＲＡＣＨは、ＵＥの初期アクセス時、上り同期確立要求時、ハンドオーバ時、スケジューリング要求時などに、ＵＥからｅＮＢにランダムに送信されるチャネルである。ランダムアクセスに際して、各ＵＥは、ＲＡＣＨ送信目的に応じたプリアンブル系列を生成し、送信する。基地局ｅＮＢは、ＲＡＣＨを受信した時点では、各ＵＥの識別情報を知らないので、受け取ったプリアンブル系列をＵＥの識別情報として用いる。

初期アクセスのためのＲＡＣＨに応答するＲＡレスポンスは少なくとも、プリアンブル系列と、タイミングアドバンス情報（Ｔ／Ａ）と、上りリンクのリソース割当に関するＵＬグラント情報と、ネットワークで管理するセルレベルでのＵＥのＩＤであるＣ−ＲＮＴＩ（Cell Radio Network Temporary Identifier）を含み、その情報ビット数（メッセージ長）はＸビットである。

上り同期確立要求に応答するＲＡレスポンスは少なくとも、プリアンブル系列とタイミングアドバンス情報を含み、その情報ビット数はＹビットである。ハンドオーバを目的とするＲＡＣＨに対するＲＡレスポンスは少なくとも、プリアンブル系列と、タイミングアドバンス情報と、ＵＬグラント情報を含み、Ｚビットのメッセージ長を持つ。スケジューリング要求に対するＲＡレスポンスも少なくとも、プリアンブル系列と、タイミングアドバンス情報と、ＵＬグラント情報を含み、Ｗビット（Ｚと同じでも良い）のメッセージ長を持つ。

図１Ａの例では、ＵＥ１に対するＲＡレスポンスは、上り同期確立要求に対するＹビットのＲＡレスポンスであり、ＵＥ２に対するＲＡレスポンスは、初期アクセスに応じるＸビットのＲＡレスポンスである。なお、ＲＡレスポンスにはＭＡＣ多重は施されない。即ちかかるＭＡＣ制御ＰＤＵには他のユーザデータやＲＡレスポンス以外の制御メッセージブロックを含まない。

図１Ｂは、図１Ａの構成の変形例としてのＭＡＣ制御ＰＤＵ１０Ａの構成を示す図である。図１Ｂの構成では、ＭＡＣヘッダ１１を省略する。この場合、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルは、個別のＵＥにリソースブロックを割り当てるためのＵＥ識別情報（Ｃ−ＲＮＴＩ等）に代えて、１以上のＵＥに対するＲＡレスポンスであることを示すＩＤ情報として、ＲＡ−ＲＮＴＩを伝送する。各ＵＥは、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルにより、このＭＡＣ制御ＰＤＵ１０Ａが、ＲＡレスポンスに関するものであると認識できるので、ＭＡＣヘッダ１１を省略することができる。もちろん、図１ＡのようにＭＡＣヘッダ１１Ａを維持したまま、Ｌ１／Ｌ１制御チャネルでＲＡ―ＲＮＴＩを伝送することも可能である。

ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０あるいはＭＡＣ制御ＰＤＵ１０Ａを受信したＵＥは、まず、ＭＡＣヘッダ１１あるいはＬ１／Ｌ２制御チャネルに含まれる識別子（ＲＡ−ＲＮＴＩ）を見ることによって、このＭＡＣ制御ＰＤＵがＲＡレスポンスを通知するものであることを認識する。続いて、制御メッセージブロック１２に含まれるプリアンブル系列を見ることによって、ＲＡＣＨの送信目的を識別し、そのプリアンブル系列で識別されるＲＡレスポンスのメッセージ長を判別することができる。ＵＥはまた、プリアンブル系列により、このＭＡＣ制御ＰＤＵ１０に、自局宛の可能性のあるＲＡレスポンスが含まれているか否かを判断することができる。

このような構成によれば、多重数や多重された個々のＲＡレスポンスのサイズに関する情報をＭＡＣヘッダ１１に含めなくても、各ＵＥは、制御メッセージブロック１２のプリアンブル情報をスキャンすることによって、これらの情報を知ることができる。

ｅＮＢがある無線サブフレームにおいて、単一のＵＥからのみＲＡＣＨを受信した場合には、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０に１つのＵＥ宛のＲＡレスポンスのみを含めることになるが、その場合でも、ＲＡＣＨ送信目的に応じて異なるメッセージ長の制御メッセージを含めることになるので、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０は可変長となる。ＵＥは制御メッセージブロック１２のプリアンブル系列から、その制御メッセージ（ＲＡレスポンス）の種類やサイズを知ることができる。

なお、ＲＡレスポンスを、ＲＡＣＨ送信目的によらずに、初期アクセスに対するＲＡレスポンスのように、すべてを４つの前記情報要素で構成してもよい。その場合は、各ＲＡレスポンスのサイズは固定長となるが、いくつのＵＥに対するＲＡレスポンスを多重するかによって、やはりＭＡＣ制御ＰＤＵ１０は可変長となる。

複数のＵＥに宛てるプリアンブル系列を、たとえば昇順や降順に配置する構成としてもよい。この場合、ＵＥは自局が送ったプリアンブル系列よりも大きな値あるいは小さな値を検出した時点で、自局宛の可能性のあるＲＡレスポンスは含まれていないと判断して、それ以上のスキャンを中止することができる。

図５（ａ）と図５（ｂ）は、上述した基地局（ｅＮＢ）と移動局（ＵＥ）の動作フローである。図５（ａ）において、基地局は、ある無線サブフレームにおいて、エリア内に位置する１以上のＵＥから、ランダムアクセスプリアンブル系列を含むＲＡＣＨを受信する（Ｓ１０１）。受信したＲＡＣＨから、ＵＥごとのランダムアクセスプリアンブル系列を検出し（Ｓ１０２）、検出した各プリアンブル系列に応じて、その送信目的に対応するＲＡレスポンスを生成する（Ｓ１０３）。生成したＲＡレスポンスを多重し、必要であればパディングを追加して、ＭＡＣ制御ＰＤＵを生成する（Ｓ１０４）。このとき、ＭＡＣヘッダに挿入する情報としては、このＭＡＣ制御ＰＤＵがＲＡレスポンスを伝える制御信号であることの識別情報と、パディングを含むときはその存在を示す情報のみで十分であり、多重されるＲＡレスポンスの数や、各ＲＡレスポンスのメッセージ長についての情報は、含めない。

基地局はさらに、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルを生成、送信する（Ｓ１０５）。Ｌ１／Ｌ２制御チャネルには、ＭＡＣ制御ＰＤＵのＴＢサイズ情報や、このＭＡＣ制御ＰＤＵを伝送するトランスポートチャネルに割り当てたリソースブロックを示す下りＲＢ割当情報等を含める。また、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルには個別のＵＥにリソースブロックを割り当てる通常のデータ割り当ての場合に用いるＵＥの識別情報であるＣ−ＲＮＴＩの代わりに、ＲＡプリアンブルを送信してきたＵＥに対するＲＡレスポンスであることを識別するための識別子であるＲＡ−ＲＮＴＩを含めてもよい。Ｌ１／Ｌ２制御チャネルの送信にともなって、生成したＭＡＣ制御ＰＤＵを、例えばＤＬ−ＳＣＨで送信する（Ｓ１０６）。

移動局（ＵＥ）側では、図５（ｂ）に示すように、ランダムアクセスの必要があるときに、その目的に応じてプリアンブル系列を生成し、送信する（Ｓ２０１）。送信後、基地局からＬ１／Ｌ２制御チャネルを受信し（Ｓ２０２）、対応するトランスポートチャネルに割り当てられているＲＢ情報を抽出して、ＤＬ−ＳＣＨを受信する（Ｓ２０３）。このとき、Ｌ１／Ｌ２チャネルから、ＴＢサイズ情報等も抽出する。ＤＬ−ＳＣＨからＭＡＣ制御ＰＤＵを抽出し（Ｓ２０４）、抽出したＭＡＣ制御ＰＤＵを解析する（Ｓ２０５）。ＭＡＣ制御ＰＤＵの解析例は、図１Ａを参照して説明したとおりである。

このようにして、ｅＮＢはＭＡＣヘッダのオーバヘッドを最小限に抑えて、複数のＵＥ宛ての制御メッセージが多重された制御信号（ＭＡＣ制御ＰＤＵ）を送信し、各ＵＥではそのような制御信号に含まれる制御メッセージの検出や解析処理を、ＭＡＣ層で完結して行うことができる。

図６は、第１実施形態の基地局（ｅＮＢ）と移動局（ＵＥ）５０のブロック構成図である。基地局３０は、MAC PDU生成部３１、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル生成部３４、送信部３５、受信部３６、およびＲＡ（ランダムアクセス）プリアンブル抽出部３７を有する。MAC PDU生成部３１は、ＲＡ（ランダムアクセス）レスポンス生成部３２と、ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部３３を含む。

あるタイミング（無線サブフレーム）において、受信部３６で１以上のＵＥからのＲＡＣＨを受信すると、ＲＡプリアンブル抽出部３７で、各ＵＥのランダムアクセスプリアンブルを抽出する。ＲＡレスポンス生成部３２は、図４に示すように各プリアンブルに応じた内容のＲＡレスポンスを生成する。ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部３３は、生成されたＲＡレスポンスを多重し、ＲＡレスポンスである旨を示すＭＡＣヘッダを付して、図１Ａに示すようなＭＡＣ制御ＰＤＵを生成する。これとともに、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル生成部３４で、付随する物理制御チャネルであるＬ１／Ｌ２制御チャネルを生成し、ＭＡＣ制御ＰＤＵのＴＢサイズや、下りＲＢ情報を挿入する。ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部３３が、図１ＢのようなＭＡＣヘッダ１１を不要とするＭＡＣ制御ＰＤＵを生成する場合は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル生成部３４は、対応するトランスポートチャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）で伝送されるのがＲＡレスポンスであることを示すＲＡ−ＲＮＴＩをＬ１／Ｌ２制御チャネルに含める。ＭＡＣ制御ＰＤＵは、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルとともに、送信部３５からＤＬ−ＳＣＨで送信される。

移動局（ＵＥ）５０は、MAC PDU処理部５１、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル処理部５４、送信部５５、受信部５６、ランダムアクセス（ＲＡ）プリアンブル生成部５７、およびＣ−ＲＮＴＩ格納部５８を有する。MAC PDU処理部５１は、ＲＡレスポンス処理部５２と、ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部５３を有する。ＵＥ５０がｅＮＢ３０にランダムアクセスするときに、ＲＡプリアンブル生成部５７は、ランダムアクセスの目的に応じてプリアンブル系列を生成し、送信部５３からＲＡＣＨを送信する。受信部５６で、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルと、対応するトランスポートチャネルであるＤＬ−ＳＣＨを受信する。Ｌ１／Ｌ２制御チャネル処理部５４は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルで伝送されてきたＴＢブロックサイズ情報を取り出して、MAC PDU処理部５１へ供給する。

一方、ＤＬ−ＳＣＨで送られてきたＭＡＣ制御ＰＤＵは、ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部５３へ供給され、このＵＥ５０宛てのＲＡレスポンスが含まれているか否か判断される。判断手法は、図１、図２と関連して説明したように、ＭＡＣヘッダ１１のＤＤＩフィールドが、ＲＡレスポンス信号である旨を示しているかどうかを判断し、ＲＡレスポンスである場合に、メッセージブロック１２に含まれるプリアンブルを見て、自局宛の可能性のあるＲＡレスポンスがあるかどうかを判断する。あるいはＬ１／Ｌ２制御チャネルにＲＡ−ＲＮＴＩが含まれるかどうかによって送られてきたＭＡＣ制御ＰＤＵがＲＡレスポンスかどうかを判断してもよい。このとき、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルから抽出されたＴＢサイズ情報により、メッセージブロックサイズがわかり、いくつのＵＥに対するＲＡレスポンスが含まれているかもわかる。プリアンブル系列が昇順または降順に配置されている場合は、自局が送ったプリアンブル系列よりも大きいまたは小さいプリアンブルを検出した時点で、自局宛ての可能性のあるＲＡレスポンスは含まれていないと判断して、それ以上の処理を行わない。

自局宛の可能性のあるプリアンブルが含まれている場合は、ＭＡＣ制御ＰＤＵをＲＡレスポンス処理部５２へ供給する。ＲＡレスポンス処理部は、自局宛の可能性のあるＲＡレスポンスを解析し、処理する。初期アクセスに対するＲＡレスポンスを受信した場合は、そこに含まれるＣ−ＲＮＴＩを抽出して、Ｃ−ＲＮＴＩ格納部５８に格納し、以降は、ｅＮＢとの通信にこのＩＤを用いる。

このような構成により、少ないオーバヘッドで、複数ＵＥ宛てのＲＡレスポンスをひとつのＭＡＣ制御ＰＤＵで送ることができる。
＜第２実施形態＞
図７Ａは、本発明の第２実施形態のＭＡＣ制御ＰＤＵの構成を示す概略図である。第２実施形態では、移動局（ＵＥ）から基地局（ｅＮＢ）に対して、現在ＵＥが使用している１以上の論理チャネルグループ（サービスグループ）の各々について、バッファ滞留量をバッファ状態報告値（制御メッセージ）として、１つのＭＡＣ制御ＰＤＵで送信する。基地局はこれをスケジューリング情報（ＳＩ）として用いて、上りリンクのスケジューリングを行う。

この場合、１または複数のグループのそれぞれに対応するバッファ状態報告値は、固定長であるが、報告すべき論理チャネルグループ（サービスグループ）の数Ｎに応じて、ＭＡＣ制御ＰＤＵのバッファ状態報告メッセージのトータルサイズが変わってくる。

論理チャネルグループは、たとえば、優先度の高いサービス品質を要求するグループ、中程度のサービス品質を要求するグループ、優先度の低いサービス品質を要求するグループ等に分けられる。ＵＥは、同時に２種類の品質のサービスを受けている場合もあれば、単一のサービスグループのサービスのみを受けている場合もあるので、場合に応じてＭＡＣ制御ＰＤＵは可変長になる。

図７Ａ（ａ）は、スケジューリング時にｅＮＢが送信するＬ１／Ｌ２制御チャネルである。Ｌ１／Ｌ２制御チャネルで、ＵＥがスケジューリング情報の報告に用いる上りリンクリソースユニット（ＲＵ）割当情報、ＴＢサイズを含むトランスポートフォーマット情報、セルレベルのＵＥ ＩＤ、あるいはセルレベルのＵＥグループＩＤなどが伝送される。

図７Ａ（ｂ）は、ＵＥがｅＮＢにバッファ状態報告（スケジューリング情報）を通知するときに生成するＭＡＣ制御ＰＤＵ１０の構成図である。ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０は、第１実施形態と同様に、ＭＡＣヘッダ１１と、制御メッセージブロック１２と、必要に応じてパディングあるいはユーザデータ（ＤＴＣＨ／ＤＣＣＨ）のためのブロック２３を含む。ＭＡＣヘッダ１１は、図２と同様に、ＤＤＩフィールドと、Ｅフィールドを含む。ＤＤＩは、バッファ状態報告（スケジューリング情報）が含まれている旨を示す特定の値を有する。パディングあるいはユーザデータ２３があるときは、それを示すＤＤＩと、バッファ状態報告部分のメッセージ長あるいはパディングあるいはユーザデータ２３の長さを示すＬＩフィールドも含む。

図７Ａ（ｂ）の例では、制御メッセージブロック１２に、グループ１（高優先グループ）のバッファ状態報告１２ａと、グループ３（低優先グループ）のバッファ状態報告１２ｂが含まれる。各バッファ状態報告（制御メッセージ）１２ａ、１２ｂは、グループを識別する値と、バッファ滞留量を示す値を含み、固定長であるが、ＵＥが現在使用している論理チャネルグループの数（Ｎの値、この例ではＮ＝２）に応じて、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０は可変長となる。なお、ＴＢサイズと、固定長のバッファ状態報告のサイズから、報告されるグループの数Ｎは一意的に決定される。

図７Ｂは、図７Ａの変形例として、制御メッセージブロック１２に含まれる各バッファ状態報告（制御メッセージ）が可変長である場合の構成を示す。図７Ｂ（ｂ）の構成例では、グループＩＤは固定長であるが、報告値を示すフィールドの長さがグループによって異なる。報告値フィールドの長さ（サイズ）は、グループＩＤとあらかじめ対応付けられており、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０を受信したｅＮＢは、グループＩＤを見ることによって、対応する報告値フィールドのサイズを知ることができる。したがってＭＡＣヘッダ１１に各制御メッセージのサイズに関する情報を含める必要はない。

上記は、ＵＥとｅＮＢ間で現にデータの送受信が行われており、ｅＮＢとＵＥ間の上り同期が維持されている場合の例を述べた。しかし、たとえば、RRC_CONNECTED状態で長周期の間欠送受信をしている場合や上りリンクの個別リソースが解放されている等の理由によりＵＥの上り同期が外れている場合に、ＵＥからの上り同期確立要求によってデータ送信を再開する場合もある。この場合は、図７Ａ（ｂ）や図７Ｂ（ｂ）の通常のバッファ状態報告とは異なるフォーマットを用いて、スケジューリング情報を送信することになる。

図８Ａは、データ再開時にバッファ状態報告を行うＭＡＣ制御ＰＤＵの構成例である。図８Ａ（ａ）に示すように、ＵＥはまず、ｅＮＢに対して、上り同期確立要求のためのＲＡＣＨプリアンブルを送信する（Ｓ１１）。ｅＮＢは、プリアンブル系列からこのＲＡＣＨが上り同期確立要求の目的で送信されたものであると判断し、ＲＡレスポンスをＵＥに返す（Ｓ１２）。このＲＡレスポンスは、たとえば図４に示すように、ＵＥが送ったプリアンブル系列と、ＵＬグラント情報と、タイミングアドバンス情報を含む。ＲＡレスポンスを受け取ったＵＥは、ＵＬグラントで割り当てられた上りリンクＲＵを用いて、スケジューリング情報としてのバッファ状態報告を通知するＭＡＣ制御ＰＤＵを送信する（Ｓ１３）。ＭＡＣ制御ＰＤＵは、バッファ状態報告に加えて、当該ＵＥを識別するためにＵＥに与えられているＣ−ＲＮＴＩを含む。以降、ｅＮＢはこのＣ−ＲＮＴＩを用いて、このＵＥに対する割当ＲＵを通知する（Ｓ１４）。このようなRRC_CONNECTED状態での上り同期については、3GPP TSG RAN WG2 #57, R2-070781, 12th-16th February, 2007. St, Louis, USAを参照されたい。

図８Ａ（ｂ）は、データ再開時にＵＥから送信されるＭＡＣ制御ＰＤＵ１０Ａの構成例である。ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０Ａは、ＭＡＣヘッダ１１と、Ｃ−ＲＮＴＩ１５と、制御メッセージブロック１２を含む。制御メッセージブロック１２に含まれる各制御メッセージは、図７Ａのように固定長であってもよいし、図７Ｂのように可変長であってもよい。ただし、Ｃ−ＲＮＴＩ１５は、必ず制御メッセージブロック１２の前に配置される。ｅＮＢは、Ｃ−ＲＮＴＩを認識することによって、現在このＵＥがいくつのグループのサービスを受けているのか（Ｎの値）を、ｅＮＢ自身あるいはネットワークから取得することができるからである。なお、ＭＡＣヘッダ１１は、Ｃ−ＲＮＴＩを含むことを示すＤＤＩと、バッファ状態報告を含むことを示すＤＤＩを含む。あるいは、Ｃ−ＲＮＴＩとバッファ状態報告の両方を含むことを示す単一のＤＤＩが含まれていてもよい。

図８Ｂは、図８Ａの変形例である。図８Ａでは、ＭＡＣ制御ＰＤＵ１０Ａは、ＭＡＣヘッダ１１を省略する。この場合、Ｓ１２のレスポンスで割り当てられたリソースを使って次にＵＥが送る上り情報は、バッファ状態報告（およびＵＥの識別子であるＣ−ＲＮＴＩ）であることを、あらかじめ定めておく。これによって、ｅＮＢはＣ−ＲＮＴＩで識別されるＵＥが現在受けているサービスのグループごとに、バッファ状態報告値を知ることができる。

これまでの例においては制御メッセージブロック１２には論理チャネルグループ毎のバッファ状態報告が含まれる例を示した。しかし、前記バッファ状態報告に加え、たとえば、ＵＰＨのようなバッファ状態報告以外の既知のサイズの情報要素が制御メッセージブロック１２に必ず含まれるように構成されてもよい。

図９は、第２実施形態のＵＥとｅＮＢの動作フローを示すフローチャートである。図９（ａ）に示すように、ＵＥはたとえばコントローラで生成されるバッファ状態報告トリガにより、スケジューリング情報送信処理に入る（Ｓ３０１）。まず、今回のバッファ状態報告が、上りデータ再開によるものか否かを判断し（Ｓ３０２）、上り同期確立後の上りデータ再開の場合は（Ｓ３０２でＹＥＳ）、現在与えられているＣ−ＲＮＴＩを、ＭＡＣ制御ＰＤＵに多重する（Ｓ３０３）。そしてＣ−ＲＮＴＩに後続して、論理チャネルグループ（サービスグループ）ごとのバッファ状態報告値を多重する（Ｓ３０４）。

今回のバッファ状態報告が、上りデータ再開によるものではない場合は（Ｓ３０２でＮＯ）、ステップＳ３０４に飛んで、Ｃ−ＲＮＴＩを多重することなく、各グループのバッファ状態報告を多重する。その後、生成したＭＡＣ制御ＰＤＵをＵＬ−ＳＣＨで送信する（Ｓ３０５）。

図９（ｂ）は、第２実施形態のｅＮＢの動作である。ｅＮＢは、ＵＬ−ＳＣＨを受信すると（Ｓ４０１）、ＭＡＣ制御ＰＤＵを抽出する（Ｓ４０２）。事前に受信したＲＡプリアンブルあるいはＭＡＣヘッダ１１のＤＤＩから、このＭＡＣ制御ＰＤＵが、上りデータ再開によるバッファ報告か否かを判断する（Ｓ４０３）。上りデータ再開によるバッファ報告である場合は（Ｓ４０３でＹＥＳ）、ＭＡＣ制御ＰＤＵからＣ−ＲＮＴＩを抽出して、解析する（Ｓ４０４）。これによって、ネットワーク上でのＵＥの存在を識別し、ＵＥが現在ネットワーク上でいくつの論理チャネルグループを使用しているか（いくつのサービスグループのサービスを受けているか）を知ることができる。さらに、各論理チャネルグループのバッファ状態を解析し（Ｓ４０５）、この情報に基づいてスケジューリングを行う。

図１０は、第２実施形態のｅＮＢとＵＥのブロック構成図である。ＵＥ５０は、MAC PDU生成部６１、バッファ状態モニタ部６５、上りデータ再送判断部６６、Ｃ−ＲＮＴＩ格納部５８、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル処理部５４、送信部５５、および受信部５６を有する。MAC PDU生成部６１は、バッファ状態報告生成部６２と、ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部６３を含む。

ＵＥ５０は、図示しないコントローラでバッファ状態報告トリガが生成されると、上りデータ再開判断部６６で、今回のバッファ状態報告が上りデータ再開によるものであるか否かを判断する。上りデータ再開によるものである場合バッファ状態報告に先立ちＲＡプリアンブルを送信し、上りデータ再開の要求をｅＮＢに通知し、バッファ状態報告用のリソースの割り当てを期待する。当該ＵＥに対しバッファ状態報告用のリソースが割り当てられると、上りデータ再開判断部６６の判断結果に応じて、ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部６３は、Ｃ−ＲＮＴＩ格納部５８に格納されたＣ−ＲＮＴＩをＭＡＣ制御ＰＤＵに多重し、または多重せずにＭＡＣ制御ＰＤＵを生成する。一方、バッファ状態報告トリガに応じて、バッファ状態モニタ部６５は、論理チャネルグループごとのバッファ滞留量を検出し、結果をＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部に供給する。ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部６３は、各グループのバッファ滞留量をグループＩＤと関連付けて、ＭＡＣ制御ＰＤＵに多重する。Ｌ１／Ｌ２制御チャネル処理部５４は、受信部５６で受信されたＬ１／Ｌ２制御チャネルから、ＴＢサイズを取り出して、MAC PDU生成部６１に供給する。

ｅＮＢ３０は、MAC PDU処理部４１と、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル生成部３４と、送信部３５と、受信部３６と、スケジューリング部４５を有する。MAC PDU処理部４１は、バッファ状態報告処理部４２と、ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部４３を含む。

受信部３６で受信したＭＡＣ制御ＰＤＵは、ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部４３に送られる。ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部４３は、ＭＡＣヘッダを見て、このＭＡＣ制御ＰＤＵがバッファ状態を報告する信号であるか否か、そのバッファ状態報告は、ＵＥのＣ−ＲＮＴＩを含むものか否かを判断する。また、ＭＡＣ制御ＰＤＵのＴＢサイズから、いくつのグループに関するバッファ状態報告が含まれているかも判断することができる。あるいは、ＭＡＣ制御ＰＤＵがヘッダを含まない構成の場合は、ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部４３は、ＵＥからの上り同期確立を要求するランダムアクセスに応じて割り当てた上りリソースブロックと、ＭＡＣ制御ＰＤＵの受信タイミングとから、当該ＭＡＣ制御ＰＤＵがバッファ状態報告信号であることを判断してもよい。

ＭＡＣ制御ＰＤＵがバッファ状態報告信号（ＳＩ）である場合は、これをバッファ状態報告処理部４２に供給する。バッファ状態報告処理部４２は、ＭＡＣ制御ＰＤＵの制御メッセージブロックから、論理チャネルグループごろのバッファ状態報告を取り出して解析して、解析結果をスケジューリング部４５に供給する。また、ＭＡＣ制御ＰＤＵにＣ−ＲＮＴＩが含まれている場合は、それを取り出して、図示しないＣ−ＲＮＴＩ格納部に格納する。スケジューリング部４５は、解析されたバッファ状態報告（ＳＩ）に基づいて、ＵＥ５０のためのスケジューリングを行う。また、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル生成部３４で生成されるＬ１／Ｌ２制御チャネルは、送信部３５から送信される。

このようにして、ＵＥはＭＡＣヘッダ部分のサイズや構成を変えることなく、現在使用する論理チャネルグループの数Ｎに応じた可変長のＭＡＣ制御ＰＤＵを生成し、送信することができる。ｅＮＢは、ＭＡＣヘッダをみて、バッファ状態報告が通常のスケジューリング状態報告信号なのか、上り同期確立後のデータ送信再開時のスケジューリング情報なのかを判断することができる。

以上のように、いずれの実施形態においても、ＭＡＣヘッダのオーバヘッドを最小限に抑えつつ、場面に応じて多重される制御メッセージの数やサイズが変化する可変長のＭＡＣ制御ＰＤＵを構成することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係るＭＡＣ制御ＰＤＵの構成を示す図である。 図１ＡのＭＡＣ制御ＰＤＵの変形例を示す図である。 図１のＭＡＣ制御ＰＤＵのＭＡＣヘッダの構成例を示す図である。 図２のＭＡＣヘッダに含まれるＤＤＩフィールドの例を示す図である。 ＲＡＣＨ送信目的に応じたＲＡレスポンスの構成例を示す図である。 第１実施形態のｅＮＢとＵＥの動作フローの図である。 第１実施形態のｅＮＢとＵＥのブロック構成図である。 第２実施形態のＭＡＣ制御ＰＤＵの構成を示す図である。 図７ＡのＭＡＣ制御ＰＤＵの変形例を示す図である。 データ送信再開時のバッファ状態報告を送信する場合のＭＡＣ制御ＰＤＵの構成例を示す図である。 データ送信再開時のバッファ状態報告のためのＭＡＣ制御ＰＤＵの変形例である。 第２実施形態のｅＮＢとＵＥの動作フローの図である。 第２実施形態のｅＮＢとＵＥのブロック構成図である。

符号の説明

１０、１０Ａ ＭＡＣ制御ＰＤＵ（制御信号）
１１ ＭＡＣヘッダ
１２ 制御メッセージブロック
１３ パディング
１５ Ｃ−ＲＮＴＩ
３０ 基地局（ｅＮＢ）
３１ MAC PDU生成部
３２ ＲＡレスポンス生成部
３３ ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部
３４ Ｌ１／Ｌ２制御チャネル生成部
３５ 送信部
３６ 受信部
３７ ＲＡプリアンブル抽出部
４１ MAC PDU処理部
４２ バッファ状態報告処理部
４３ ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部
４５ スケジューリング部
５０ 移動局（ＵＥ）
５１ MAC PDU処理部
５２ ＲＡレスポンス処理部
５３ ＭＡＣ制御ＰＤＵ判断部
５４ Ｌ１／Ｌ２制御チャネル処理部
５５ 受信部
５６ 送信部
５７ ＲＡプリアンブル生成部
５８ Ｃ−ＲＮＴＩ格納部
６１ MAC PDU生成部
６２ バッファ状態報告生成部
６３ ＭＡＣ制御ＰＤＵ生成部
６５ バッファ状態モニタ部
６６ 上りデータ再開判断部

Claims (12)

1. 送信すべき1以上の制御メッセージを生成し、
   前記1以上の制御メッセージを多重して制御メッセージブロックを生成して、トランスポートチャネルで伝送される制御信号を生成する、
   工程を含む制御信号生成方法であって、
   前記制御メッセージブロックは、前記多重される制御メッセージの数および/または前記各制御メッセージのサイズに応じて可変長であり、
   前記制御信号には、前記多重される制御メッセージの数および/または前記各制御メッセージのサイズに関する情報は含めない、
   ことを特徴とする制御信号の生成方法。
2. 前記制御メッセージブロックにヘッダを付加して前記制御信号を生成し、前記ヘッダに当該制御信号が何に関する制御信号であるかを示す情報を含める、
   工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の制御信号の生成方法。
3. 前記トランスポートチャネルに付随して送信される付随物理制御チャネルを生成する工程をさらに含み、前記付随物理制御チャネルで、前記制御信号の送信に割り当てられるリソースの識別情報を送信することによって、前記制御信号が何に関する制御信号であるかを特定する、
   ことを特徴とする請求項1に記載の制御信号の生成方法。
4. 前記制御メッセージは、移動局が現在使用している１以上の論理チャネルグループの各々に対応するバッファ状態報告であることを特徴とする請求項１に記載の制御信号の生成方法。
5. 前記バッファ状態報告の各々は、前記論理チャネルグループのグループＩＤと、対応するバッファ状態報告フィールドで構成される可変長の情報であることを特徴とする請求項４に記載の制御信号の生成方法。
6. 前記多重される制御メッセージは、異なるデータ長の制御メッセージを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御信号の生成方法。
7. １以上の制御メッセージを多重してトランスポートチャネルで伝送される制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記制御信号を送信する送信部と
   を有する無線基地局であって、
   前記制御信号は前記多重される制御メッセージの数および／またはサイズに応じて可変長であり、
   前記制御信号生成部は、前記多重される制御メッセージの数および／またはサイズに関する情報を前記制御信号に含めないことを特徴とする無線基地局。
8. 前記制御信号生成部は、前記多重された制御メッセージにヘッダを付加して前記制御信号を生成し、前記ヘッダに当該制御信号が何に関する制御信号であるかを示す情報を含めることを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
9. 前記制御信号を伝送するトランスポートチャネルに付随して送信される付随物理制御チャネルを生成する付随物理制御チャネル生成部、
   をさらに含み、前記付随物理制御チャネル生成部は、前記制御信号が何に関する制御信号であるかを示す情報を前記付随物理制御チャネルに含める
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
10. 任意の無線サブフレームにおいて、1以上の移動局からランダムアクセス信号を受信した場合に、各ランダムアクセス信号に応じた1以上のレスポンスを生成するランダムアクセスレスポンス生成部と、
    前記1以上のレスポンスを多重して制御メッセージブロックを生成して、前記移動局に送る制御信号を生成する制御信号生成部と、
    を備え、前記制御信号生成部は、前記制御信号に、前記多重されるランダムアクセスレスポンスの数および/または前記各ランダムアクセスレスポンスのサイズに関する情報は含めない、
    ことを特徴とする無線基地局装置。
11. 前記ランダムアクセスレスポンスの送信に用いるチャネルに付随して送信される付随物理制御チャネルを生成する付随物理制御チャネル生成部、
    をさらに有し、前記付随物理制御チャネル生成部は、前記付随物理制御チャネルに、前記制御信号の送信に割り当てられるリソースがランダムアクセスレスポンス伝送用のリソースであることを示す識別子を含める
    ことを特徴とする請求項１０に記載の無線基地局装置。
12. バッファ状態報告トリガに応じて、現在使用している1以上の論理チャネルグループの各々について、バッファ滞留値を示すバッファ状態報告を生成するバッファ状態報告生成部と、
    前記1以上のバッファ状態報告を多重して制御メッセージブロックを生成して、トランスポートチャネルで伝送される制御信号を生成する制御信号生成部と、
    を備え、前記制御信号生成部は、前記制御信号に、前記多重されるバッファ状態報告の数についての情報を含めない、
    ことを特徴とする移動局。

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