JP4173888B2 - Wcdma移動通信システムにおける向上した上りリンク専用チャンネルのためのharq再整列方法 - Google Patents
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Description
◆ 適応変調及び符号化方式
◆ ハイブリッド自動再送要求(HARQ)プロトコル
◆ Node B(基地局)制御及びスケジューリング
◆ 迅速な専用チャンネルの設定
◆ 短いフレーム構造及びサービス品質(QoS)の改善
◆ 関連物理階層及び上位階層シグナリングの支援
既存のWCDMA移動通信システムにおいては、EUDCHでのHARQの具体的な動作方法に関する標準がまだ存在していない。原則的に、EUDCHでのHARQ動作は、高速データパケット接続(High Speed Data Packet Access;HSDPA)でのHARQ動作の逆過程と見なすことができる。以下、HSDPAでのHARQ再整列の関連定義について説明する。
MAC−hsは、HSDPAの特定の機能を扱う。下記のモデルでは、MAC−hsが次のエンティティを含む。
101 HARQ: HARQエンティティは、HARQプロトコルに関連したMAC機能を扱う。HARQ機能エンティティは、ハイブリッドARQに必要なすべてのタスク(task)を扱う。HARQ機能エンティティは、受信応答(Acknowledgment;以下、‘ACK’と称する)又は未受信応答(Not Acknowledgment;以下、‘NACK’と称する)を生成する。HARQプロトコルの具体的な構成は、MAC−制御サービスアクセスポイント(MAC−Control Service Access Point;MAC−Control SAP)を介して無線資源制御(Radio Resource Control;RRC)によって提供される。
102 再整列キュー分散:再整列キュー分散機能は、キューIDに基づいて、MAC−hsプロトコルデータ単位(MAC-hs Protocol Data Unit;以下、‘MAC−hs PDU’と称する)のルートを正確な再整列バッファに設定する。
103 再整列:再整列エンティティは、受信されたMAC−hs PDUを受信された送信シーケンス番号(Transmission Sequence Number;以下、‘TSN’と称する)に従って再整列する。連続したTSNを有するMAC−hs PDUは、受信の時に分解機能に伝達される。低いTSNを有するMAC−hs PDUが漏れていると、MAC−hs PDUが分解機能に伝達されない。UEで構成されたそれぞれのキューIDに対する1つの再整列エンティティが存在する。
104 分解:分解エンティティは、MAC−hs PDUを分解する。MAC−hs PDUが分解されると、MAC−hsヘッダーが除去され、MAC−d PDUが抽出され、存在するすべてのパッディングビット(padding bit)が除去される。すると、MAC−d PDUが上位階層へ伝達される。
図1に示した関連シグナリングは、レイヤ1とレイヤ2との間の情報交換を示す。
1) ソフトコンビネーションバッファ及び再整列バッファをすべてNode Bに配置することは望ましくない。ソフトハンドオフの場合を考慮して、活性集合(active set)内のそれぞれのNode Bは、上りリンクデータを受信しており、正確に受信されるか否かに関係なく、それぞれのNode Bにより受信されたデータは、相互に異なることもできる。従って、それぞれのNode Bで再整列バッファを設定することは不要であるが、このような設定は、待機時間が長くなり過ぎ、一方では、遅延を誘発し、もう一方では、バッファ空間の浪費をもたらす。1つのNode Bでも正確にデータを受信すると、データは、すぐサービング無線網制御器(Serving Radio Network Controller;以下、‘SRNC’と称する)に送信され、そのSRNCで均一に再整列されることができ、これによって、一番効果的なダイバーシティ利得を得ることができる。
2) 場合によっては、再整列バッファは、永久的なデータ損失を誘発することがあり、結果的に、キューホール(queue hole)が生じることがある。従って、次のような幾つかの状況が発生する可能性がある。
− 特定のデータの再送信の再試行が多すぎるか、再送信時間が特定の限界に到達すると、UEは、再送信をあきらめ、新たなデータを送信し始める。
− 特定のデータの送信が、優先順位が高い他のキューによって先に占有されていると、UEは、再送信をあきらめ、新たなデータを送信し始める。
a) タイマーメカニズム
b) ウィンドーメカニズム
c) ソフトコンビネーションバッファ状態指示(Soft combination buffer state indicating;SBI)メカニズム。
これら3つのメカニズムは、相互に独自的であり、別個に使用されることができる。しかしながら、最適の性能のために、3種類のメカニズムは、組合せ方式として同時に使用されて、ブロッキング状態(blocking state)を最大に除去し、最適の効果を達成することができる。
SBIメカニズムの導入は、新たなIub及びIurシグナリングの支援を必要とする。本発明は、改善したDCHデータフレームの構造を提案する。
1.MAC−EU分散方式
2.再整列バッファブロッキング回避方式(3種類のメカニズム、すなわち、タイマーメカニズム、ウィンドーメカニズム、及びSBIメカニズムを含む)
3.SBIメカニズム下の新たなシグナリング方式
下記において、各部分の内容を詳細に説明する。
ソフトハンドオフ状態では、活性集合に属している幾つかのNode Bが上りリンクデータを受信しているので、ソフトコンビネーションバッファは、Node Bに配置されてダイバーシティ利得を保証しなければならない。再整列バッファは、SRNCに配置されなければならない。それぞれのNode Bは、パケットを正確に受信した後に、そのパケットを即座にSRNCへ送信する。重複したデータがあれば、SRNCは、シーケンス番号(SN)に従って、その重複したデータを識別して自動に廃棄する。上記正確に受信されたすべてのパケットは、SRNCで均一にキューに整列される。
従って、図2を参照すると、EUDCHのMAC−EUエンティティでは、HARQエンティティがNode Bに配置される一方、再整列キュー分散エンティティ、再整列エンティティ、及び分解エンティティは、SRNCに配置される。MAC−EUの具体的な構成(図2を参照)については、実施形態で説明する。
特定のPDUの損失による再整列バッファのブロッキングを回避するためには、新たな動作メカニズムを定義する必要がある。ここでは、それぞれ導入される3種類のメカニズムが提案される。上記3種類のメカニズムは、独自的であり、別個に使用されることができる。しかしながら、最適の性能のためには、これら3種類のメカニズムは、組合せ方式として同時に使用され、ブロッキングの状態を最大に除去し、最適の効果を得なければならない。
再送信時間を制御し、無限定再送信(unlimited retransmission)を防止するのに使用される送信タイマー(タイマーT)をUEに設定する。従って、UEは、タイマーが終了する前にのみ、再送信を遂行することができる。新たなパケットが送信される度に、タイマーTが動作する。UEがACKを受信する場合には、カウンティングが停止される。UEがNACKを受信すると、UEは、タイマーが終了するまでそのパケットを再送信する。タイマーが終了する時に、UEは、再送信をあきらめ、新たなパケットを送信し始める。タイマーTの持続時間は、上位階層により設定される。
SRNCの受信器では、それぞれのキューが再整列バッファを設定し、上記それぞれのキューは、空いている位置の待機を制御する解除タイマー(タイマーR)である。MAC−EU PDUが受信される度に、低いシーケンス番号の位置が空いていると、そのMAC−EU PDUは、上位階層へ伝達されることができず、タイマーRが動作し始める。タイマーRが終了した後にもその位置がやはり空いていると、これ以上待機することなく、その位置が解除される。正確に受信された後続データが上位階層へ送信される。タイマーRの持続時間は、上位階層により設定される。
タイマーメカニズム下でのSRNC再整列バッファに対する動作規則は、後の実施形態(図5を参照)で詳細に説明する。
UEにウィンドーが定められていると、MAC−EU PDUは、受信器で送信シーケンス番号(TSN)の混同を発生させない。送信ウィンドーの大きさは、TRANSMIT_WINDOWとして設定され、その最大値は、TSN長さの範囲の半分である。上位階層は、TRANSMIT_WINDOWの構成を決定する。
UEがTSN=SNであるMAC−EU PDUを送信した後には、TSN≦SN−TRANSMIT_WINDOWを満足するすべてのMAC−EU PDUが送信されることができず、これによって、受信器でシーケンス番号の混同を防止することができる。送信器によってあきらめられたMAC−EU PDUは、永久に再送信されない。
SRNCに受信ウィンドーが定められていると、そのウィンドー内の受信MAC−EU PDUがウィンドーを順方向にスライディングさせない。受信ウィンドーの大きさは、RECEIVE_WINDOWとして設定され、その最大値は、TSN長さの範囲の半分である。RECEIVE_WINDOWの構成は、上位階層によって決定される。
ウィンドーメカニズム下のSRNC再整列バッファに対する動作規則は、後の実施形態(図6を参照)で詳細に説明する。
タイマーメカニズム及びウィンドーメカニズムを採用しても、ブロッキングが発生する一部の場合は、やはり解決されることができない。図3の例を参照して、TSNが6−ビットの長さであり、これに従って、その長さの範囲が64であり、RECEIVE_WINDOWが32であると仮定すると、ソフトコンビネーションバッファは、4つのプロセスを有する。
TSNが2であるパケットが数回にわたって再送信に失敗した後に、UEは、再送信をあきらめ、新たなパケットを同一のプロセスで送信する。このとき、再整列バッファの状態が図3に示される。TSNが2である位置は空いている。タイマーRがカウンティング状態に留まっているので、TSNが3であるパケットと9であるパケットとがブロッキングされて、上位階層へ送信されることができない。受信ウィンドーは、順方向にプッシュ(push)されない。このような状況では、SRNCが適時に再整列バッファを解除することができず、タイマーの終了又はウィンドーのスライディングの待機のみを介して、TSNが2である位置を空けることができる。このとき、SRNCがNode Bでのソフトコンビネーションバッファの状態を認知すると、SRNCは、迅速に再整列バッファを解除し、デッドロック状態(deadlock state)を防止することができる。すなわち、Node Bがソフトコンビネーションバッファ状態指示ビットをSRNCへ送信する必要があり、これにより、SRNCがその情報を認知した後には、ブロッキングをさらによく防止することができる。
SBI=1:ソフトコンビネーションバッファ内のすべてのプロセスが空いている、すなわち、データを再送信する必要がないことを指示する。
SBI=0:他のすべての状態。
SBIメカニズム下でのSRNC再整列バッファに対する動作規則は、後の実施形態(図7を参照)で詳細に説明する。
SBIビットの導入は、Iub及びIurデータフロープロトコルへの変更を加える。下記の実施形態(図8を参照)では、Iubインタフェースでの上りリンク(Node BからSRNCへの)DCHデータフレームの構造が変更される。IubインタフェースでのDCHデータフローは、Iurインタフェースでのそれと同一であるので、図8のデータフレームの構造は、Iurインタフェースにも適用することができる。
201 HARQ:HARQエンティティは、HARQプロトコルに関連したMAC機能を担当する。HARQ機能エンティティは、ハイブリッドARQに必要なすべてのタスクを担当する。HARQ機能エンティティは、ACK又はNACKを生成する。ハイブリッドARQプロトコルの具体的な構成は、MAC−制御SAPを介したRRCによって提供される。このようなエンティティは、Node B側に配置される。
202 再整列キュー分散:再整列キュー分散機能は、キューIDに基づいてMAC−EU PDUのルートを正確な再整列バッファに設定する。このようなエンティティは、SRNC側に配置される。
203 再整列:再整列エンティティは、受信されたMAC−EU PDUを受信したTSNに従って再整列する。連続的なTSNを有するMAC−EU PDUは、受信の時に分解機能に伝達される。低いTSNを有するMAC−EU PDUが漏れていると、MAC−EU PDUが分解機能に伝達されない。UEで構成されたそれぞれのキューIDに対する1つの再整列エンティティが存在する。
204 分解:分解エンティティは、MAC−EU PDUを分解する。MAC−EU PDUが分解されると、MAC−EUヘッダーが除去され、MAC−d PDUが抽出され、存在するすべてのパッディングビット(padding bit)が除去される。すると、MAC−d PDUが上位階層へ伝達される。
図2に示した関連シグナリングは、レイヤ1とレイヤ2との間の情報交換を示す。
501 開始
502 TSNがSNと同一のMAC−EU PDUを受信するが、低いTSNを有する位置が空いているので、受信されたMAC−EU PDUを上方へ送信することができない。
503 タイマーRが動作しているか否かを感知し、一度に1つのタイマーRのみが動作状態にあることができる。
504 このとき、タイマーRが動作状態に留まっていないと、タイマーR及びカウンティングを開始する。
505 タイマーRが終了すると、高いTSNを有する位置がやはり空いているか否かを感知する。
506 タイマーRが終了する前に、空いているTSNに受信されると、タイマーRを停止させ、高いTSNを有する空いている位置がやはり存在するか否かを感知する。
507 やはり空いている位置があれば、次の空いている位置に先行するすべてのMAC−EU PDUをすべての分解エンティティへ送信する。すると、最も高いTSNを有する空いている位置でタイマーRの動作を再開してカウンティングを開始する。
508 空いている他の位置がなければ、正確に受信されたすべてのMAC−EU PDUを分解エンティティへ送信する。
509 終了
601 開始
602 TSNがSNと同一のMAC−EU PDUを受信する。
603 SNが受信ウィンドー内にあるとしても、TSNを受信したので、現在のMAC−EU PDUを廃棄する。
604 SNが受信ウィンドー内にあり、そのTSNを前に受信しなかったら、MAC−EU PDUを該当TSN位置に置く。
605 SNがウィンドーを外れていると、SNは、新たなウィンドーの一番高い境界になり、ウィンドーを順方向にスライディングさせる。ウィンドーを外れているMAC−EU PDUをすべての分解エンティティへ送信する。
606 ウィンドーの空いている最初の位置に先立つすべてのMAC−EU PDUを分解エンティティへ送信する。
607 終了
701 開始
702 TSNがSNと同一のMAC−EU PDUを受信する。
703 添付されたSBIを感知して、SBI=1であれば、キューに対応する再整列バッファを消去し、すべてのMAC−EU PDUを分解エンティティへ送信する。
704 SBI=0であれば、何もしない。
705 終了
401 TSNが1であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを1とする。このとき、すべてのプロセスが再送信用データを有していないので、すべてのプロセスバッファは、空いている。
402 TSNが3であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを0とする。このとき、プロセス2が再送信用データを有するので、プロセス2は、空いていない。
403 TSNが4であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを0とする。その理由は、上述した通りである。
404 TSNが5であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを0とする。その理由は、上述した通りである。
405 TSNが6であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを0とする。その理由は、上述した通りである。
406 TSNが7であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを0とする。その理由は、上述した通りである。
407 TSNが8であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを0とする。その理由は、上述した通りである。
408 TSNが9であるMAC−EU PDUを正確に受信し、添付されたSBIビットを1とする。このとき、すべてのプロセスが再送信用データを有していないので、すべてのプロセスバッファは、空いている。
801 DCHデータフレームの構造の各送信ブロック(Transfer Block;TB)に対してSBIを付加して、ソフトコンビネーションバッファの状態を指示する。
Claims (11)
- 広帯域符号分割多重接続システムの向上した上りリンク専用チャンネルにおいてハイブリッド自動再送要求(HARQ)を再整列するための方法であって、
ソフトコンビネーションバッファをNode Bに配置させ、再整列バッファをサービング無線網制御器に配置させるステップと、
ハイブリッド自動再送要求エンティティをNode Bに配置させるステップと、
再整列キュー分散エンティティ、再整列エンティティ、及び分解エンティティをサービング無線網制御器に配置させるステップと
を含むことを特徴とするハイブリッド自動再送要求再整列方法。 - 使用者端末機に送信タイマーを設定して再送信時間を制御し、サービング無線網制御器に解除タイマーを設定して、待機時間を制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。
- 使用者端末機に送信ウィンドーを設定して、受信器での送信シーケンス番号の混同を防止し、サービング無線網制御器に受信ウィンドーを設定して、受信ウィンドーのスライディングを制御することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。
- 送信ウィンドーの最大値を送信シーケンス長さの範囲の半分とすることを特徴とする請求項3記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。
- 受信ウィンドーの最大値を送信シーケンス長さの範囲の半分とすることを特徴とする請求項3記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。
- 媒体アクセス制御−向上した上りリンクプロトコルデータユニットを送信すると同時に、添付されたバッファ状態指示ビットをNode Bにより送信し、
媒体アクセス制御−向上した上りリンクプロトコルデータユニットを受信すると同時に、サービング無線網制御器によりバッファ状態指示ビットを感知して、ソフトコンビネーションバッファ状態指示に従って、バッファを消去するか否かを決定することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。 - ソフトコンビネーションバッファ状態指示は、2つの状態を有し、状態1は、ソフトコンビネーションバッファ内のすべてのプロセスが空いている、すなわち、データを再送信する必要がないことを指示し、それ以外の場合は、状態2に属していることを特徴とする請求項6記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。
- それぞれの送信ブロックに対して、ソフトコンビネーションバッファ状態指示ビットを付加し、Iubインタフェースでのデータフレームの構造をIurインタフェースでのそれと同一にすることを特徴とする請求項6記載のハイブリッド自動再送要求再整列方法。
- ソフトコンビネーションバッファをそれぞれ有する複数のNode Bと、再整列バッファを備え、それぞれのNode Bを制御する無線網制御器(RNC)とを含む移動通信システムの上りリンクチャンネルにおいて、ハイブリッド自動再送要求(HARQ)を再整列するための方法であって、
Node Bでそれぞれの移動端末機からパケットデータを受信し、前記受信されたデータをソフトコンビネーションバッファに貯蔵するステップと、
それぞれのNode Bにおいて受信されたデータをチャンネルデコーダによりデコーディングするステップと、
移動端末機へ受信応答(ACK)又は未受信応答(NACK)情報を送信するステップと、
Node BでデコーディングされたデータをRNCへ送信するステップと、
それぞれのデコーディングされたデータを再整列バッファにバッファリングするステップと、
RNCでデコーディングされたデータを再整列するステップと
を含むことを特徴とするハイブリッド自動再送要求再整列方法。 - ソフトコンビネーションバッファを有するNode Bと、再整列バッファを有する無線網制御器(RNC)とを含む移動通信システムの上りリンクチャンネルでのハイブリッド自動再送要求(HARQ)を再整列するための方法であって、
Node Bで移動端末機からパケットデータを受信し、前記受信されたデータをソフトコンビネーションバッファに貯蔵するステップと、
Node Bにおいて受信されたデータをチャンネルデコーダによりデコーディングするステップと、
移動端末機へ受信応答(ACK)又は未受信応答(NACK)情報を送信するステップと、
Node BでデコーディングされたデータをRNCへ送信するステップと、
前記デコーディングされたデータを再整列バッファにバッファリングするステップと、
RNCでデコーディングされたデータを再整列するステップと
を含むことを特徴とするハイブリッド自動再送要求再整列方法。 - ハイブリッド自動再送要求(HARQ)機能を有する移動通信システムであって、
移動端末機からパケットデータを受信し、前記パケットデータをデコーディングして、そのデコーディング結果に従って、受信応答信号又は未受信応答信号を移動端末機へ送信する、少なくとも1つ以上のNode Bが移動端末機と通信している複数のNode Bと、
前記パケットデータを送信し、前記未受信応答信号を受信する場合に、前記パケットデータの送信を反復する移動端末機と、
前記Node Bを制御し、前記Node Bからデコーディングされたデータを受信して、前記パケットデータのパケットシーケンスに従ってパケットデータを再整列するRNCと、を含み、
前記Node Bは、パケットデータをバッファリングするソフトコンビネーションバッファを備え、パケットデータをさらに受信する場合に、第1のパケットデータ及び第2のパケットデータを組み合わせることを特徴とするハイブリッド自動再送要求(HARQ)機能を有することを特徴とする移動通信システム。
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