JP4312715B2 - 複数ｈａｒｑ処理のための処理設定の方法 - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信システムにおけるインクリメンタルリダンダンシ（incremental redundancy）又はハイブリッドＡＲＱタイプ１若しくはタイプ２の再送技術に関し、特に、セルラーシステムに適用可能なものである。
非リアルタイムサービスにおける誤り検出のための最も一般的な技術は、誤り訂正符号化（ＦＥＣ）と組み合わせられた自動再送要求（ＡＲＱ）方式に基づくものであり、これは、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）と呼ばれる。巡回冗長検査（ＣＲＣ）にて誤りが検出された場合には、受信機は、送信機に対して、追加ビットを送信するよう要求する。移動通信においては、異なる既存方式のうち、ストップアンドウェイト方式（ＳＡＷ）及び選択的リピート方式（ＳＲ）のＡＲＱが、最も多く用いられる。
データユニット（ＰＤＵ）は、送信前に符号化される。再送されるビットに依存して、異なる三つのＡＲＱタイプが、例えば、非特許文献１に規定されている。
タイプI：誤ったＰＤＵは、破棄され、当該ＰＤＵの新規コピーが、別個に再送、復号される。当該ＰＤＵの前バージョン及び後バージョンの合成は、行なわれない。
タイプII：再送の必要な誤ったＰＤＵは、破棄されず、その後の復号化のために送信機より供給される幾つかのインクリメンタルリダンダンシビットと合成される。再送されるＰＤＵは、時として、より高い符号化率を有し、受信機側で蓄積された値と合成される。これは、各送信において、僅かな冗長のみが追加されることを意味している。
タイプIII：タイプIIと同様であるが、各再送ＰＤＵは、自己復号可能である。このことは、前のＰＤＵとの合成が行なわれることなく、ＰＤＵが復号可能であることを意味する。これは、幾つかのＰＤＵがひどく破損しており、ほとんど何も情報が再利用できない場合に有益である。
本発明は、タイプII方式及びタイプIII方式に関するものであって、これらにおいては初回送信／再送信（the received (re)transmissions）が合成される。これらの方式は、例えば、非特許文献２及び非特許文献３に記載されているように、チャネル状況に従って、冗長性が適応化され得るものであることから、リンクアダプテーション技術の一つとして見ることができる。
また、リンクアダプテーションのこの分類に入る他の技術に、適応変調符号化（ＡＭＣ）がある。ＡＭＣの記述については、上述の文書で参照することができる。ＡＭＣの原理は、チャネル状況の変動又はシステム上の制限に従って、変調及び符号化のフォーマットを変更することである。チャネル状況は、例えば、受信機からのフィードバックに基づいて、推定することができる。ＡＭＣを伴うシステムにおいては、例えば、セルサイトに近いユーザなどの、有利な位置に所在するユーザに対しては、一般に、高い符号化率を用いた高多値変調（例えば、Ｒ＝３／４のターボ符号による６４ＱＡＭ）が割り当てられる一方、例えば、セル境界に近いユーザなどの、不利な位置に所在するユーザに対しては、低い符号化率を用いた低多値変調（例えば、Ｒ＝１／２のターボ符号によるＱＰＳＫ）が割り当てられる。
以下においては、符号化及び変調の組み合わせを変調符号化方式（ＭＣＳ）レベルと称する。
送信は、トランスミッションタイムインターバル（ＴＴＩ）に分けられ、ＭＣＳレベルは、ＴＴＩ単位で変わる（ＨＳＤＰＡの場合、ＴＴＩは２ｍｓである）。
従って、チャネル状況に依存して、異なるＭＣＳレベルをスケジューリングすることができる。パケットサイズは、ＭＣＳレベル及び特定の送信に対して割り当てられる直交符号の数に依存する。ＭＣＳレベル及び符号数を、トランスポートフォーマットリソースコンビネーション（ＴＦＲＣ）と称する。
使用されるＭＣＳの他に、ビット合成方法もまた送信誤りに対するパケットのロバスト性に影響を与えることとなる。
ビット合成に用いることのできるものとして、チェイス合成（ＣＣ）及びインクリメンタルリダンダンシ（ＩＲ）という異なる合成方式がある。ＣＣでは、常に同一の情報及びパリティビットが送られて合成され、パケットの全てのバージョンは、自己復号可能である。パリティビットのセットは、常に同一のパンクチャ方式を用いて取得される。ＩＲは、連続するパケット送信において、（異なるパンクチャ方式を用いて取得された）異なるパリティビットのセットを用いることができる。異なる送信から取得されたこれらのグループは、合成のためにソフトバッファに蓄積される必要がある。従って、ＩＲは、より多くの要求をソフトバッファのメモリに課して、より信頼性の高い送信を提供するものである。
"Throughput Performance of Memory ARQ Schemes", S. Kallel, R. Link, S. Bakhtiyari, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 48 #3, May 1999 "Physical Layer Aspects of High Speed Downlink Packet Access TR25.848 V5.0.0", 3GPP TSGRAN "Performance of Coded Higher Order Modulation and Hybrid ARQ for Next Generation Cellular CDMA Systems", AmitavaGhosh , Louay Jalloul, Mark Cudak, Brian Classon, Proceedings of VTC 2000 "High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Overall Description Stage 2", V5.2.0, 3GPP TSG RAN TR 25.308 "RRCProtocol Specification", V5.0.0, 3GPP TSG RAN TS 25.331 "UEConformance Testing", V 4.1.0, 3GPP TSG RAN TS 34,108
"Throughput Performance of Memory ARQ Schemes", S. Kallel, R. Link, S. Bakhtiyari, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 48 #3, May 1999 "Physical Layer Aspects of High Speed Downlink Packet Access TR25.848 V5.0.0", 3GPP TSGRAN "Performance of Coded Higher Order Modulation and Hybrid ARQ for Next Generation Cellular CDMA Systems", AmitavaGhosh , Louay Jalloul, Mark Cudak, Brian Classon, Proceedings of VTC 2000 "High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Overall Description Stage 2", V5.2.0, 3GPP TSG RAN TR 25.308 "RRCProtocol Specification", V5.0.0, 3GPP TSG RAN TS 25.331 "UEConformance Testing", V 4.1.0, 3GPP TSG RAN TS 34,108
ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）の上位構造は、図１に示されている。ネットワーク構成要素は、コアネットワーク（ＣＮ）、ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）及びユーザ機器（ＵＥ）に機能的にグループ化される。ＵＴＲＡＮは、全ての無線関連機能をハンドリングする役割を負い、一方、コアネットワークは、呼のルーティング及び外部ネットワークへのデータ接続についての役割を負う。同図に示されるように、これらのネットワーク構成要素の相互接続は、オープンインタフェイスにより定義されている。なお、ＵＭＴＳシステムは、モジュール方式であり、従って、同一タイプの幾つかのネットワーク構成要素を有することが可能である。
図２は、ＵＴＲＡＮの現在の構造を示す。多数のＲＮＣ（無線ネットワーク制御局）が有線リンク又は無線リンク（ｌｕｂ）を介して、ＣＮに接続される。各ＲＮＣは、一つの又は幾つかの基地局（ノードＢ）を制御し、基地局は、無線リンク（図示せず）を介して、ＵＥとの通信を行う。
高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）は、標準化されている新たな技術である（例えば、非特許文献２又は非特許文献４参照）。この技術はＵｕインタフェイスにおいて、適応変調符号化などの拡張を導入することにより、ダウンリンクにおいて、より高いデータレートを提供する。ＨＳＤＰＡは、ハイブリッド自動再送要求プロトコル（ＨＡＲＱ）のタイプII／III、共有チャネル上でアクティブなユーザの高速な選択、さらには、時間と共に変動するチャネル状況に従った送信フォーマットパラメータの適応制御に依存するものである。本発明は、とりわけ、ＨＳＤＰＡに適用されるものではあるが、このシステムに限定されるものではない。従って、データ送信は、必ずしも、ダウンリンクにおけるものとする必要はなく、特定の無線アクセス方式に依存するものでもない。
ＨＳＤＰＡのユーザプレーン無線インタフェイスプロトコル構造は、図３に示されている。ＨＡＲＱプロトコル及びスケジューリング機能は、ノードＢとＵＥとの間に割り当てられている高速メディアアクセス制御（Medium Access Control High Speed (MAC-hs)）サブレイヤに属する。なお、スライディングウインドウメカニズムに基づくＳＲ ＡＲＱプロトコルもまた、応答モード（acknowledged mode）における無線リンク制御（ＲＬＣ）サブレイヤのレベル上で、ＲＮＣ及びユーザの間に確立することができる。プロトコルのパラメータは制御プレーンにおけるシグナリングによって設定される。このシグナリングは、無線リソース制御（ＲＲＣ）プロトコルによって管理される。ＣＮ及びＵＥの間のポイントトゥポイントコネクションのためにＲＬＣサブレイヤから提供されるサービスは、無線アクセスベアラ（ＲＡＢ）と称される。
そして各ＲＡＢは、ＭＡＣレイヤから提供されるサービスにマッピングされる。このサービスは論理チャネル（ＬＣ）と称される。
高速パケット送信のパフォーマンスは、移動体ＵＥの能力特性に依存し得る。これらは、ＲＲＣプロトコルを用いて、コネクション確立の間にＵＥエンティティからＲＮＣエンティティにシグナリングすることができる。
フィードバックチャネルを介して、受信機から送信機に対して、データパケットが受信確認されたか（ＡＣＫ）そうでないか（ＮＡＫ）を通知する情報が送られる。通常は、送信機復調及び復号に費やす処理時間により、ＡＣＫ／ＮＡＫが送られるまでに幾らかの遅延がある。ＨＡＲＱタイプII／III方式は、以降の合成処理のための軟判定値を保存するために受信機のメモリサイズに大きな要求を課すこととなる。このバッファは、ソフトバッファと称される。
この制約を克服するための一つの方法は、ＲＮＣ及びＵＥにおいて、無線リンク制御（ＲＬＣ）プロトコルを伴うことなく、非常に高速なフィードバックチャネルを導入することである。再送を迅速に要求して、小さな遅延及び高いデータレートが可能となるようにスケジューラがノードＢに設けられている。
ＨＡＲＱ処理の一つの機能動作が、図４に示されている。データを受信機に送信するのに、物理チャネルが用いられる。本例は、異なるユーザが時間多重される、いわゆるＨＳ−ＤＳＣＨ（高速ダウンリンク共有チャネル）である。図から明らかなように、送信機側基地局（ノードＢ）がユーザ機器（ＵＥ１）と称される受信機に対して、送信を行う。ノードＢは、データパケットＡをＵＥ１に対して送信する（Ｔｘ）。ＵＥ１によりデータが受信される前（Ｒｘ）には、伝搬遅延がある。ＵＥ１は、パケットＡを復調し、復号する。ＵＥ１の処理時間tRX processの後、ＡＣＫ又はＮＡＫが送られる（パケットＡが正しく受信されたかどうかに依存する）。本例では、パケットＡが正しく受信されていないものとして、ＵＥ１は、ＮＡＫを送信する。送信機により、ＮＡＫが受信され、正しく復号された場合（無線チャネルにより、tpropaが再度生じる）、送信機は、処理時間tTX processの後にデータパケットを再送するかどうかを決定することができる。よって、蓄積が必要となるデータパケット数は、同時にアクティブなＨＡＲＱ処理の数に依存する。
ＨＳＤＰＡ基地局の上位構造が図５に示されている。データパケットがノードＢからユーザ機器（ＵＥ）に対して送信される、＃１から＃Ｘの異なるデータフロー（論理チャネル）が存在するものと仮定されている。ノードＢ及びＵＥのそれぞれに置かれたＨＡＲＱ送受信エンティティのセットは、ＨＡＲＱ処理と称される。通常、ＵＥあたりのＨＡＲＱ処理の最大数は、予め規定されている。これらのデータフローは、異なるサービス品質（ＱｏＳ）、例えば遅延及び誤りについての要求を有することができ、異なる設定によるＨＡＲＱインスタンスを要求し得る。
スケジューラは、異なるＵＥにリソースを割り当てる際に、これらのパラメータを考慮する。スケジューリング機能は、一つのＴＴＩでの現在のＭＣＳレベルにおける、異なるユーザ又は同一ユーザの複数のデータフローに対するチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）の割当を制御し、各々のユーザに対する既存のＨＡＲＱインスタンスを管理する。
データフロー又はデータフローの特定パケットでさえ、異なる優先度を有し得る。従って、データパケットは、異なる優先度キューに入れられることができる。同一のＱｏＳ要求を持つ複数のデータフローは、多重化されても良い（例えば、データフロー＃３と＃４）。データパケットを搬送するＨＳ−ＤＳＣＨに加えて、高速共有制御チャネル（ＨＳ−ＳＣＣＨ）にマッピングされる制御データも存在する。このチャネルは、ＨＡＲＱ処理ＩＤ、変調方式、符号割当、トランスポートフォーマットなど受信機側でパケットの正確な受信、復調、合成及び復号を行なうために必要なデータを搬送することができる。
上述の通り、スケジューラは、Ｎ数のＨＡＲＱ処理のうちの何れが送信に用いられるかを決定する。各ＨＡＲＱ処理は、異なるウインドウサイズを有することができる。ＨＳＤＰＡでは、各ＴＴＩにスケジューリングされるＨＡＲＱ処理は一つのみであり、各処理は、ウインドウサイズ１の選択的リピート方式のＡＲＱに相当するＳＡＷプロトコルとして機能する。図４に示した例では、再送は、５ＴＴＩ後にスケジューリングすることができる。パケット合成が用いられる場合、同ＨＡＲＱ処理をこれよりも速くにスケジューリングすることはできない。処理がまだ進行中だからである。パケットが正しく受信されなかった際にも適切な合成が可能となるように、シーケンス番号に加えて、ＨＡＲＱ処理番号が別個にシグナリングされる必要がある。ＨＳＤＰＡにおいては、１ビットシーケンス番号は、新データインジケータ（ＮＤＩ：New Data Indicator）と称される。新規のパケットが送られる毎に、ＮＤＩがインクリメントされる。ＨＳＤＰＡにおいては、ＨＡＲＱ処理ＩＤ及びＮＤＩは、ＨＳ−ＳＣＣＨ上でシグナリングされる。
さらに、ＨＳＤＰＡにおいては、各パケットは、正しく受信されたパケットを順番に配列し直すための送信シーケンス番号（ＴＳＮ）を有している。この情報は、パケットの一部であるヘッダにおいてインバンドでシグナリングされる。ＴＳＮは、送信機により送られる新規パケットのために増加される。受信機は、パケットを正常に復号した後にＴＳＮを確認し、当該データフローの欠落している先行パケットがない場合には、このパケットのみを上位レイヤに渡す。欠落パケットがある場合には、受信されたパケットは、未着パケット（outstanding packets）を待って、それにより順序通りに上位レイヤに渡すことができるようにするために、並べ替えバッファ（reordering buffer）に保存される。受信機が未着パケットをあまり長く待ちすぎた結果、並べ替えバッファが一杯になってしまった場合には、パケットの破棄又は上書きを防ぐため、送信が中断されなければならない。こうした状態は、ストーリング（stalling）と呼ばれ、データスループットを大幅に低減させ得る。ストーリングは、タイムアウトタイマー、ウインドウ転送など、他の手段により、緩和することができる。受信機は、もうそれ以上はパケットを受信することがないことを認識して、動作を継続する。
通常、再送は、全体の遅延を低減するために、新規送信に比べて高い優先度を有する。従って、パケットは、誤った復号が連続する場合に備えて６ＴＴＩ毎にスケジューリングされる。基本的な方法は、ＨＡＲＱ処理数であるＮ又はＡＲＱ処理のウインドウサイズをラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）に合わせるものである。この場合、実際上の実施では、Ｎチャネルのストップアンドウェイト方式のＡＲＱ処理となる。ＴＴＩ毎にＨＡＲＱ処理間の切り替えを行うことにより、ラウンドトリップ遅延を考慮した連続送信が確実に行えるようになる。異なる優先度をサポートするために、一つのＨＡＲＱ処理において、再送が未了状態にある場合であっても、当該処理においては随時に、新規の送信を開始することができる。これにより、当該処理のＵＥソフトバッファの内容物が消去（flush）されることとなる。
ＮチャネルのＳＡＷ方式のＡＲＱ処理を用いたシステムにおいては、ＨＡＲＱ処理数は、ラウンドトリップ遅延に従って選択され、処理数を最小化しつつ連続送信を提供する。ウインドウベースのＡＲＱメカニズムにおいては、ウインドウサイズも同様に、ＲＴＴに基づいて選択される。ＲＴＴは、送信中に変動するので、初期設定がもはや最適なものでなくなっている場合もある。
異なるデータフローは、異なるＱｏＳを有することができ、それゆえに異なる処理設定（例えば、再送の最大数）を有するものとなろう。スケジューラは、当該スケジューラに既知であるＱｏＳ属性（優先度、遅延要求、保証ビットレート及びその他のパラメータ）に従って、ある送信を先行させる（preempt）ことができる。以下においては、より優先度の高いデータがより優先度の低いデータよりも先行して扱われるようなフォーミュレーションが用いられる。但し、先行の基準は、優先度以外のＱｏＳ属性（例えば、遅延要求）であっても良い。
ＵＥデータが適切なＨＡＲＱ処理にスケジューリングされた後に、このデータに対するトランスポートフォーマット（例えば、トランスポートブロックサイズ）及びリソースコンビネーション（例えば、符号数及び符号インデクス）が選択される必要がある。チャネル状況により、異なるＭＣＳレベル及びそれによる異なるパケットサイズをスケジューリングすることができる。
ＵＥのＨＳＤＰＡ構造が、図６に示されている。なお、各ＨＡＲＱ処理は、未着再送のパケットのビットを合成するために、一定量のソフトバッファメモリを割り当てられている。パケットが正常に受信されると、この受信パケットは、並べ替えバッファに送られる。並べ替えバッファは、順序通りの供給（in-sequence delivery）をＲＬＣサブレイヤに提供する。従来の構造によれば、並べ替えキューは、特定の優先度と関連付けられる。
なお、利用可能なバッファサイズは、ＵＥの無線アクセス能力パラメータに依存する。あるＭＣＳレベル及び最少ＴＴＩ間インターバル（二つの連続したスケジューリング瞬間の間の最少時間）のためのＵＥの処理時間もまた、能力パラメータとして考慮することができる。これらは、ＵＥからＲＮＣに対し、ＲＲＣプロトコルによってシグナリングされ、さらにＲＮＣからノードＢに対してシグナリングされる。
現在の通信システムに対する制約の一つに、データのＱｏＳ要求の一部としての異なる優先度が効率的にサポートされる必要があるという点がある。将来のパケット交換型アプリケーションでは、データよりも遅延クリティカルな低レートシグナリング（例えば、セッション開始プロトコル）が行われる。よって、データストリーム自体とパラレルで行われるシグナリングは、より高い優先度を有する。特に、移動通信システムにおいては、セル切り替え時のハンドオーバの準備又は実行等のために、高優先度の無線リソースシグナリングがなされる。また、他の無線リソース管理情報もデータ送信の合間にスケジューリングすることができる。このシグナリングは、通常は低レートのものであるが、パケットの破棄、さらに呼自体の破棄を防ぐために、非常に早く行われる必要がある。
また、一般に、ダウンリンクのメッセージは、アップリンクのメッセージよりも相当に大きい。これは、ダウンリンクのメッセージの方がより多くのパラメータを含むためである。このことは、非特許文献５に詳述されている。一方、個別チャネルにマッピングされる無線ベアラを用いるＲＮＣとＵＥとの間のシグナリングは、ＲＮＣとノードＢとの間のトランスポートネットワークにおける遅延により、また、個別チャネルにおけるより大きなＴＴＩにより、遅いものとなる。例えば、非特許文献６に述べられているように、ピークレートを２０４８ｋｂｐｓとするダウンリンクのインタラクティブトラフィックのために設定されるシグナリング用無線ベアラは、１３６ビットのＲＬＣパケットペイロード及び４０ｍｓ長のＴＴＩを有するよう設定される。すなわち、データレートは３．４ｋｂｐｓとなる。１５０オクテットの一般的なＲＲＣメッセージサイズに関して言えば、シグナリング遅延は、仮にトランスポートネットワーク遅延を約３０ｍｓとして、３９０ｍｓとなる。ＨＳＤＰＡにおける最も低いＭＣＳに対応したペイロードに対し（２４０ｂ）、ＨＳＤＰＡのＴＴＩは２ｍｓ、最小ＴＴＩ間インターバルは２ｍｓに等しくなり、パケットあたり二回の再送を仮定して、シグナリング遅延は、２０ｍｓである。従って、幾らかのシグナリングトラヒックについては、ＨＳＤＰＡ接続にルーティングすることが有益であろう。
移動端末がセルエッジ近傍に位置しているときに起こり得る強く長いフェージング（deep and long fades）の影響により、全てのＨＡＲＱ処理が同時にパケット合成する状態になることが起こり得る。そのような場合には、別のセルにハンドオーバすることが必要となり得る。それには、何らかのシグナリングが必要となる。しかしながら、使用中の（occulied）処理に新規データをスケジューリングすると、ＵＥのソフトバッファの内容物は、これらの特定処理のために消去されてしまう。よって、無線リソースの利用が非効率的となる。これは、（正しく受信されておらず、合成過程にあるかも知れないが）既に送信されたパケットが破棄されてしまうからである。なお、破棄されるデータのサイズは、より重要度の高いシグナリングの一つと比べて、非常に大きなものであり得る。
上位レイヤに対して順序通りに供給する場合における他の問題は、ストーリングである。パケットの消去（flushing）により、並べ替えエンティティには、ギャップが生じる。既に正常に受信されたパケットは、その先行パケットが欠落しているために、上位レイヤに届けられることができない。消去データが再送できる場合には、この問題は、然程シビアなものではないが、受信に失敗したパケットの合成ビットが破棄されているので、更なる再送を必要とする。
従って、本発明の目的は、より優先度の高いデータがより優先度の低いパケットよりも先行している場合においてＵＥのソフトバッファ内のより優先度の低いパケットが消去されることを防ぐことである。
この目的は、請求項１及び２に記載のＨＡＲＱ処理設定の方法により達成される。
本発明によれば、高優先度データに対しては、幾らかのＨＡＲＱ処理が予約されるか、追加ＨＡＲＱ処理が予備設定（pre-configured）される。これにより、異なる優先度を有する複数のデータフローに対して効率的なサポートが可能となり、特に遅延クリティカルなシグナリングに対して、それが可能となる。
ノードＢが、優先度のより高いシグナリングなどの低レートかつ遅延センシティブなデータを受信した場合、ＵＥのソフトバッファの内容物が消去されることとなるような現在使用中の（engaged）ＨＡＲＱ処理を用いる代わりに（必要に応じて）予約ＨＡＲＱ処理又は追加ＨＡＲＱ処理に切り替える。さらに、ノードＢ又はＲＮＣは、順序通りの供給のための並べ替えによって遅延を回避すべく、そのようなデータに対しては別個の並べ替えキューを用いるようにシグナリングを行う。
従来の構造では、何れかの優先度キューに対してどのＨＡＲＱ処理を用いることもできる。本発明の一実施の形態では、ＨＡＲＱ処理の使用を制限することが提案される。あるＨＡＲＱ処理は、高優先度の特定データフローに限定される一方、他のＨＡＲＱ処理は、完全なフレキシビリティを有するようにすることができる。このように、利用を限定されたＨＡＲＱ処理を予約ＨＡＲＱ処理と称する。これにより、未着の再送の完了を待つことなく、また、ＨＡＲＱのＵＥソフトバッファの内容物が消去されることを伴わずに、高優先度のデータを確実に送信することができる。
なお、注意すべきことは、幾つかのＨＡＲＱ処理の利用を制限することは、特に連続送信のためのスケジューリングを制限することとなる点である。また、ラウンドトリップ遅延間の連続送信に際して、完全なフレキシビリティを有するＨＡＲＱ処理の数が不足するため、データスループットを下げることにもなる。
本発明の他の実施の形態では、より優先度の高いデータを受け入れることができるよう、ＨＡＲＱ処理の数がＲＴＴにより必要とされる最小数に対して増やされる。前記同様に機能を限定されたこれらの追加的ＨＡＲＱ処理は、追加ＨＡＲＱ処理と称される。機能限定の主たる発生要因は、追加ＨＡＲＱ処理に対してより小さなソフトバッファサイズを予約することであろう。よって、幾つかの（より低い）ＭＣＳのみが、この処理でスケジューリング可能である。
一つのＨＡＲＱ処理に必要なソフトバッファメモリは、以下に依存する：
・ ビット合成のタイプ（インクリメンタルリダンダンシ、チェイス合成）
及び
・ 可能な中で最も高いＴＦＲＣ、つまり、特定処理で用いられる、可能な中で最も高いＭＣＳ及び直交符号最大数
・ ビット合成のタイプ（インクリメンタルリダンダンシ、チェイス合成）
及び
・ 可能な中で最も高いＴＦＲＣ、つまり、特定処理で用いられる、可能な中で最も高いＭＣＳ及び直交符号最大数
ＨＡＲＱ処理が追加される場合、その使用を、あるタイプのビット合成、ＭＣＳレベル及び直交符号数に制限することができる。
以下、本発明の実施の形態について、さらに詳述する。
処理設定の例が、図９に示されている。図９は、ＨＡＲＱ処理間のソフトバッファの分配を表す。ここでは、１ＲＴＴ間の連続送信をサポートするのに十分な処理数は５つであると仮定する（ケースａ）。ソフトバッファの幾らかのメモリには、まだ空きがある。そこで、より高いＴＦＲＣをサポートするよう、又は、より信頼性の高い送信（ＣＣの代わりにＩＲ）をサポートするよう、５ＨＡＲＱ処理を設定できる（ケースｂ）。或いは、必要であれば、幾つかの処理を追加することもできる。同図では、ケースｃとして、最高可能ＭＣＳ及び／又は最高送信信頼性の点で機能を限定されていない処理（Ａ１）と、機能を限定された処理（Ａ２）とが設定されている。
ＨＡＲＱ処理の初期設定を前提とすると、本発明の実施の形態に対して以下の判断決定規則が想定される。ＵＥのソフトバッファサイズがＨＡＲＱ処理を追加する余地のないものである場合には、一つのＨＡＲＱ処理が予約される。ソフトバッファサイズに余裕があれば、処理が追加できる。この場合、処理は、ある（より低い）ＴＦＲＣのみに対して設定されたり、より信頼性の低い送信（ＩＲの代わりにＣＣ）をサポートしたりしても良く、これにより、高優先度データ及び低レートデータに対して、より効率的なソフトバッファの利用を図ることができる。
追加ＨＡＲＱ処理は、当該ＨＡＲＱ処理をＵＥに識別させるためのシグナリングレンジの増加も生じさせる。通常、共有制御チャネルを介したＨＡＲＱ処理ＩＤのシグナリングは、一定数のビットによりなされる。シグナリング可能なＨＡＲＱ処理数は、２の累乗の範囲内に収まる（例えば、８ＨＡＲＱ処理）ので、このシグナリングのための追加ビットは必要とならない場合がある。
追加ＨＡＲＱ処理を設定する方法は、結果的に、追加のソフトバッファが合成のために予約されることを必要とする。そのような制約に対処するためには、ＨＡＲＱ処理が追加される場合に、その使用をあるＭＣＳレベルのみに制限することができてもよい、例えば、その使用をあるパケットサイズのみに制限することができてもよい。これにより、制限されたＨＡＲＱ処理のためのソフトバッファサイズが最小化される。これは、図７におけるクエリー４００及び後続のステップ４２０、４４０に示されている。
ＨＡＲＱ処理を追加することの更なる利点は、全ての処理進行中の（ongoing）標準の（regular）ＨＡＲＱ処理が影響を被ることがなく、その結果として、データスループットが落ちないということである。
クエリー３００において、更なるＨＡＲＱ処理を追加するのに利用可能なソフトバッファサイズが十分でない場合、送信機は、少なくとも一つの予約ＨＡＲＱ処理を遅延センシティブなデータの即時送信のために予備設定する（ステップ３４０）。
これによって、受信機側では追加のソフトバッファメモリが必要とならないが、フル機能のＨＡＲＱ処理数が減ることから、結果として、データスループットは落ちることとなる。
可変のＲＴＴは、ノードＢにより、予約された処理の動的設定が行われるためにモニタされる。さらに、ソフトバッファ内容物消去（soft buffer flushing）を防ぐために、高優先度データをスケジューリングする際には、ＨＡＲＱ処理の状態が考慮されるべきである。利用可能なＨＡＲＱ処理が無いことによるアイドル期間を回避するには、ＨＡＲＱ処理数は、ＲＴＴに合わせられる必要がある。
ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）は、主として、ＵＥ処理時間、ノードＢ処理時間、ＵＥ最小ＴＴＩインターバル及び共有チャネルのタイミングに依存する。ダウンリンクのＨＳ−ＳＣＣＨ及びＨＳ−ＤＳＣＨは、共有チャネルであるのに対し、アップリンクにおけるＡＣＫ／ＮＡＫは、個別チャネルで送られる。共有チャネルのタイミングは、他のＵＥと合わせられる必要がある。従って、ラウンドトリップ遅延に影響を及ぼす、チャネル間のオフセットが存在し得る。最後に、トラフィックバースト間の期間では、全てのＨＡＲＱ処理によりサポートされる連続送信は、必要ない。要するに、データ送信をサポートするＨＡＲＱ処理数は、性能、設定及びトラフィック統計に依存するものであって、また、動的に変化し得る。
追加ＨＡＲＱ処理が存在している場合、ノードＢは、送信に必要な処理数を推定するために、ＲＴＴ、トラフィックバースト性及びＱｏＳ（所要スループット）をモニタする。この数が処理追加時に推定された数よりも小さなものである場合、これらの処理は削除され、残りの処理の幾つかが高優先度データのために予約される。
本発明の実施の形態について、以下の判断決定規則が想定される。ＵＥのソフトバッファサイズがＨＡＲＱ処理の追加の余地のないものである場合には、一つのＨＡＲＱ処理がリザーブされる。ソフトバッファサイズに余裕があれば、処理が追加できる。この場合、当該処理は、ある（より低い）ＭＣＳレベルのみに対して設定されても良く、これにより、高優先度データ及び低レートデータに対して、より効率的なソフトバッファの利用を図ることができる。判断処理は、図７に示し、前述した通りである。
ノードＢは、予約ＨＡＲＱ処理又は追加ＨＡＲＱ処理の幾つかに対して、別個の並べ替えキューを用いることができる。従来の規格では、並べ替えキューは、特定のデータフローの優先度に排他的に結び付けられていた。パケットの先行（packet preemption）については、優先度のみが基準となるものではない。例えば、幾つかのデータフローが同一の優先度を有している場合であっても、幾つかのパケットは、他のパケットよりも遅延クリティカルである場合もある。この場合、これらのパケットを別個の並べ替えキューを用いるＨＡＲＱ処理にルーティングすることが有益である。これにより、並べ替えによる更なる遅延が回避される。従って、優先度毎に並べ替えキューを有することとＨＡＲＱ処理毎に並べ替えキューを有することとは、二つの可能なオプションである。
従来のＲＲＣシグナリングの不利な点は、図３に関連して概略的に前述されている。ＲＴＴモニタリング間のＨＡＲＱ処理設定及び再設定に用いられるシグナリングの遅延を最小化することが、特に重要である。ＭＡＣ−ｈｓに関連した制御メッセージをＵＥに伝達する必要があるときに、この情報は、まず、ノードＢのＭＡＣ−ｈｓからＲＮＣのＲＲＣに対して送られ、そして、ＲＮＣのＲＲＣエンティティは、このシグナリングメッセージをＵＥの対応エンティティに転送することができる。よって、ＭＡＣ−ｈｓバッファにおいて当該ＵＥに対する高優先度データが現れた場合、最初のパケットがこのＵＥに対して送ることができる前に、ＲＲＣシグナリングによる遅延が生じる。しかしながら、このシグナリングがＲＮＣとＵＥとの間でなされる場合には、ノードＢとＲＮＣとの間の制御パケット（ＮＢＡＰプロトコル）のフォーマット及びＲＮＣとＵＥとの間の制御パケットのフォーマットが規定される必要がある。採り得る制御情報フォーマットを図８に示す。
ＨＡＲＱ処理追加／予約の判断は、ノードＢのスケジューラにおいて行われるものとされているから、シグナリングメッセージをノードＢからＵＥに直接送ることが有益である。なお、このソリューションは、ＲＲＣシグナリングを排除するものではなく、これを補完するにすぎないものであることに注意すべきである。このシグナリング情報を送るには、ＭＡＣ−ｄ ＰＤＵ数（Number of MAC-d PDUs）が０に設定されたＭＡＣ−ｈｓパケットを用いることができ、制御情報をペイロードに含めることができる。各フィールドの意味は、以下の通りである。
Ｅ／Ｉビットは、明示的シグナリングか黙示的シグナリングかを表わす。バッファ割当の明示的シグナリングが用いられた場合、ソフトバッファ割当（Field Memory Partitioning）はベクトルとして送られる。ベクトルの長さは、ＨＡＲＱ処理の最大数に対応する。並べ替えバッファ割当の明示的シグナリングが用いられた場合、並べ替えバッファ設定フィールド（Reordering Buffer Configuration field）は、並べ替えバッファが処理毎に割り当てられたか優先度毎に割り当てられたかを示す同一長のベクトルとなる。黙示的シグナリングは、何れの場合においてもデフォルトオプションであり、均一なソフトバッファパーティショニング及び優先度毎の並べ替えバッファ割当をそれぞれ表わす。
１ＲＴＴ期間の連続送信をサポートするには、予約された処理を動的に設定できるよう、ＲＴＴの変動が、ノードＢによりモニタされる必要がある。ＲＴＴが短くなれば、必要となるＨＡＲＱ処理数は、より小さくなる。よって、追加処理に対して、より多くの機能（より高い最大サポート可能ＭＣＳ、ＣＣの代わりにＩＲ）を割り当てることができる。ＲＴＴが長くなれば、必要となるＨＡＲＱ処理数は、より大きくなる。これにより、例えば、追加処理の機能の更なる削減が必要となる場合があるかもしれない。
本発明は、複数の並行なハイブリッドＡＲＱ処理のフレキシブルな設定のための高度な方法を開示している。本方法は、異なる優先度のパケットを送信するための待ち時間（latency）を短縮しつつ、合成するために軟値（soft value）を移動局において保存する所要バッファを最小化することができる。待ち時間の短縮は、ＵＥのソフトバッファ内の未着の再送に対応するビットの消去を強いることなく行われる。
本発明は、ＵＥの性能に依拠した効率的なＨＡＲＱ処理設定を可能とし、ＨＡＲＱ処理追加の場合の効率的なソフトバッファ管理を可能とする。さらに、本発明は、より優先度の低いデータがより優先度の高いデータに優先することを防止することにより、また、ＨＡＲＱ処理毎に並べ替えバッファを設定することにより、並べ替えバッファにおいてストーリングが生じる可能性を低減する。ＨＡＲＱ処理の数をＲＴＴに合わせることで、ＵＥソフトバッファの使用が最適化される。
上述の実施の形態は組み合わされることが可能であって、特に、追加ＨＡＲＱ処理と同時に予約ＨＡＲＱ処理を用いて、遅延センシティブな高優先度データを送信するような設定を形成できることは、当業者に明らかである。
Claims (15)
- 複数のＨＡＲＱ処理が送信機及び受信機において確立される、移動通信システムにおけるパケット合成を伴うＨＡＲＱ処理設定の方法であって、
所定のＱｏＳ要求を有するデータフローに対して複数のＨＡＲＱ処理を設定するステップと、
前記受信機において、更なるＨＡＲＱ処理をスケジューリングするためにソフトバッファサイズが十分であるかを決定するステップと、
ソフトバッファサイズが十分である場合、高優先度のデータフローに対して、ラウンドトリップ時間により必要とされる最小数のＨＡＲＱ処理に加えて追加ＨＡＲＱ処理を追加設定するステップと、
前記追加ＨＡＲＱ処理でサポートされるトランスポートフォーマットの制限が必要かを決定するステップと、を有し、
前記複数のＨＡＲＱ処理でサポートされるトランスポートフォーマットの制限が必要である場合、前記追加ＨＡＲＱ処理は、他のＨＡＲＱ処理でサポートされるトランスポートフォーマットよりも低いトランスポートフォーマットをサポートする、
ＨＡＲＱ処理設定の方法。 - システムパラメータに従って、最小数のＨＡＲＱ処理を設定するステップ、をさらに有する、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記追加ＨＡＲＱ処理は、前記複数のＨＡＲＱ処理に比して制限された機能を有する、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記追加ＨＡＲＱ処理は、前記複数のＨＡＲＱ処理に比してより低い変調符号化方式（ＭＣＳ）レベルをサポートする、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記追加ＨＡＲＱ処理は、前記複数のＨＡＲＱ処理に比してより低いトランスポートフォーマットリソースコンビネーション（ＴＦＲＣ）をサポートする、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記追加ＨＡＲＱ処理は、ソフトバッファ内の利用可能なメモリに応じて、チェイス合成又はインクリメンタルリダンダンシをサポートする、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記追加ＨＡＲＱ処理に対しては、複数のＨＡＲＱ処理の一つに対して予約されるものと比較して、より小さなソフトバッファサイズが予約される、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記送信機は、前記受信機に対して、前記追加ＨＡＲＱ処理について別個の並べ替えバッファを用いるようシグナリングする、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - ＨＡＲＱ処理識別が前記受信機に対してシグナリングされる、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - ＨＡＲＱ処理数及び／又は追加処理の機能性は、前記受信機及び前記送信機での送信時間及び処理時間によって生じるラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）に合わせられる、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 設定されるＨＡＲＱ処理の数は、システムパラメータに応じて動的に変動する、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記システムパラメータは、ラウンドトリップ時間、処理時間、トラフィックバースト性、サービス品質（quality of service）、変調符号化方式、共有チャネルのタイミング、及び、最小トランスミッションタイムインターバルのいずれかである、
請求項２又は請求項１１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - ＨＡＲＱ処理設定は、ＨＡＲＱプロトコル制御パケットによって、前記送信機から前記受信機に対してシグナリングされる、
請求項１記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 前記ＨＡＲＱプロトコル制御パケットは、インバンドシグナリングにより識別される、
請求項１３記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。 - 制御情報を明示的又は黙示的にシグナリングすることができる、
請求項１３記載のＨＡＲＱ処理設定の方法。
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