JP5179589B2 - 移動通信システムにおける逆方向データ転送率調整方法及び装置 - Google Patents

移動通信システムにおける逆方向データ転送率調整方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、移動通信システムにおける逆方向データスケジューリングに関し、特に逆方向データの転送率を調整する方法及び装置に関する。
一般に、移動通信システムはユーザの移動性を保証しながら通信を提供するために開発された。移動通信技術は、音声通信は勿論、高速データ通信サービスを提供できるように発展している。
最近、多数の次世代移動通信システムの1つに、第3世代標準化グループ(3rd Generation Partnership Project;3GPP)では、Long Term Evolution(LTE)に対する規格作業が進行中である。LTEシステムは、2010年頃を商用化目標にして、現在提供されているデータ転送率より高い、最大100Mbps位の転送速度を有する高速のパケット基盤通信を具現する技術である。このために、種々の通信技術方案が論議されているが、例えばネットワークの構造を簡単にする、即ち、通信路上に位置するノードの数を減らす方案や、無線プロトコルを最大限無線チャンネルに近接させる方案などが議論中である。
一方、データサービスは、転送しようとするデータの量、チャンネル状況、及び割り当てできるリソースなどによって決まる。移動通信システムのスケジューラは転送しようとするデータ量、チャンネル状況、及び可用可能な無線リソースなどを考慮して転送リソースを割り当てる。LTEシステムも一例として、同一な方式により無線リソースを管理するスケジューラを含むことと予想され、スケジューラは基地局に具備できる。
移動通信システムは、データの転送方向に従い、順方向転送と逆方向転送とに分けられる。順方向転送は基地局から端末への方向を含み、逆方向転送は端末から基地局への方向を含む。順方向無線リソースの割り当ては、基地局がチャンネル状況、リソースの量、及び転送するデータの量を正確に把握することができる。したがって、基地局のスケジューラは円滑に順方向スケジューリングを遂行することができる。一方、逆方向無線リソースの割り当ては、スケジューラが端末のバッファ状況を正確に把握できないことがあるため、逆方向転送のための正確なスケジューリングは困難なことがある。
移動通信システムにおいて、より正確な逆方向スケジューリングのための方案が必要であることは自明である。これと関連して、高速逆方向パケット接続(High Speed Uplink Packet Access;HSUPA)基盤の移動通信システムでは、逆方向スケジューリングを円滑に遂行するために、端末が基地局にハッピービット(happy bit)という1ビット情報を転送して、逆方向データレートを調整する方式を使用する。
ここで、ハッピービットは、端末が現在データレートに満足するか否かを表す情報であって、基地局のスケジューラはハッピービットを参照して端末に追加的なリソースを割り当てるか否かを判断する。特に、HSUPAシステムで、ハッピービットは逆方向データ転送チャンネルと関連した別の逆方向制御チャンネルを介して転送され、端末が逆方向にデータを転送する度に逆方向制御チャンネルを介して転送される。
一方、LTEシステムでも端末が基地局にハッピービット(happy bit)を提供することはスケジューリング動作に有利である。しかしながら、現在LTEシステムは、上記HSUPAシステムと異なり、データ転送チャンネルと関連して別の逆方向制御チャンネルが存在しないシステムである。言い換えると、LTEシステムは、HSUPAシステムのように逆方向制御チャンネルを用いてハッピービット、即ち逆方向転送率の満足/不満足が転送できないという問題がある。
したがって、LTEシステムにおける逆方向データ転送の満足/不満足をどのように転送し、どのように確認するかに対する具体的な方案が必要である。即ち、LTEシステムでどのように逆方向データスケジューリングを遂行するかに対する具体的なシナリオが必要な実状である。
本発明の目的は、移動通信システムにおける逆方向データスケジューリングを遂行する方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、移動通信システムにおける端末が基地局に逆方向データ転送率を調整するための情報を転送する方法及び装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、逆方向データチャンネルと共に転送される別の逆方向制御チャンネルのない移動通信システムにおいて、端末が逆方向データ転送率を調整するための情報を設定する方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる他の目的は、逆方向データチャンネルと共に転送される別の逆方向制御チャンネルのない移動通信システムにおいて、端末が逆方向データスケジューリングを要請する方法及び装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、移動通信システムにおける基地局が端末からスケジューリングのための情報を受信して逆方向データスケジューリングする方法及び装置を提供することにある。
本発明は、移動通信システムにおける端末が逆方向データ転送率を調整する方法であって、バッファが空いている(empty)状態であるか、またはバッファが空いていない(non-empty)状態であるかを判断する過程と、上記バッファが空いていない(non-empty)状態の場合、現在バッファに格納されている転送するデータの総和と定まったn個のサブフレームの間割り当てられた転送フォーマット(TF)の総和との割合を、設定されたしきい値と比較する過程と、上記比較結果に従い、逆方向データ転送率の満足/不満足を表す指示情報を設定する過程と、上記設定された指示情報を基地局へ転送する過程と、を含むことを特徴とする。
本発明は、移動通信システムにおける逆方向データ転送率を調整する端末装置であって、バッファが空いている(empty)状態であるか、またはバッファが空いていない(non-empty)状態であるかを判断し、上記バッファが空いていない(non-empty)状態の場合、現在バッファに格納されている転送するデータの総和と定まったn個のサブフレームの間割り当てられた転送フォーマット(TF)の総和との割合を、設定されたしきい値と比較し、上記比較結果に従い、逆方向データ転送率の満足/不満足を表す指示情報を設定する制御部と、上記設定された指示情報を基地局へ転送する送受信部と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、バッファが空いている状態、バッファが空いていない状態に従い、スケジューリング要請チャンネルを介して基地局に逆方向データレート調整を要請することによって、データ転送チャンネルと関連した別の逆方向制御チャンネル無しにも逆方向データレート調整を要請し、リソースを割り当てられる。
本発明の実施形態に従ってバッファの空いている状態及び空いていない状態を説明した図である。 本発明の実施形態に従って逆方向データ転送率の満足/不満足を知らせる情報を転送する例を説明した図である。 本発明の第1実施形態に従ってハッピービット(happy bit)を設定する一例を示す図である。 本発明の第1実施形態に従う端末動作を示すフローチャートである。 本発明に従ってハッピービットフィールドを含むMACヘッダの転送構造を示す図である。 本発明の第2実施形態に従う端末動作を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に従う端末動作を示すフローチャートである。 本発明の端末装置を示すブロック図である。 本発明に従って新しく定義されたMAC PDUの構造を示す図である。 本発明の第4実施形態に従うMAC PDUの構造を示す図である。 本発明の第4実施形態に従う端末動作を示すフローチャートである。 本発明の第4実施形態に従う端末装置の内部ブロック構成図である。 本発明の第5実施形態に従う端末動作を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態に対する動作原理を詳細に説明する。下記で本発明を説明するに当たって、関連した公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。したがって、その定義は本明細書の全般に亘る内容に基づいて下されるべきである。
まず、本発明が適用されるLTEシステムの例について説明する。
現在提案されているLTEシステムは、基地局が逆方向転送リソースを割り当てる。基地局のスケジューリングのために、まず端末はバッファ状態報告でバッファ状態を先に報告する。ここで、バッファ状態報告も逆方向転送リソースを必要とするため、端末は上記バッファ状態報告のための転送リソース割り当てを要請する簡単な情報を転送する必要がある。このために、LTEシステムはスケジューリング要請(scheduling request)を使用し、上記スケジューリング要請は、1ビットで構成される。上記スケジューリング要請は、端末に予め割り当てられた周期的な転送リソースであるスケジューリング要請チャンネル(Scheduling Request Channel;SRCH)を介して転送される。
上記バッファ状態報告は、端末が基地局に自身のバッファ状態を比較的詳細に報告する制御情報を含む。例えば、バッファに格納されたデータの量と、優先順位のような情報がバッファ状態報告に含まれる。端末がデータを有しているという事実を基地局が知っていなければ、基地局は端末に転送リソースを割り当てる可能性がないので、バッファ状態報告を転送するために端末はスケジューリング要請を転送する。一方、端末がデータを持っているという事実を基地局が知っていると、近いうちに基地局が端末に転送リソースを割り当てるので、バッファ状態報告を転送するために端末がスケジューリング要請を転送する必要がない。言い換えれば、スケジューリング要請チャンネル(SRCH)を用いてスケジューリング要請(SR)でない、他の情報を転送することができる。
本発明では、端末が転送するデータを持っていると基地局が判断している状態を‘バッファが空いていない状態(以下、‘non-empty state’と称する)’と定義し、一方、端末が転送するデータを持っていないと基地局が判断している状態を‘バッファが空いている状態(以下、‘empty state’と称する)’と定義する。
したがって、本発明は、端末はempty stateの場合にSRCHを介してスケジューリング要請を転送し、non-empty stateの場合にはスケジューリング要請チャンネル(SRCH)を介して、現在逆方向データの転送率の満足/不満足を知らせる情報を転送する。ここでは説明の便宜のために使用する用語として、現在逆方向データ転送率の満足/不満足を知らせる情報にハッピービットを使用することにする。
以下、図1は本発明の実施形態に従って端末と基地局との間にempty stateとnon-empty stateを遷移する過程を説明する。
図1を参照すると、最初には端末に逆方向データが存在せず、基地局は端末に逆方向データが存在しないと判断するので、端末と基地局はempty state110から始まる。
任意の時点に、端末に逆方向データが発生すれば(115)、端末はSRCHを介してスケジューリング要請を転送する(120)。上記スケジューリング要請が基地局に伝達されれば、基地局は端末に転送リソースを割り当てる(125)。基地局が端末に転送リソースを割り当てるということは、基地局が端末の逆方向データの存在を認知したことを意味するので、基地局は端末の状態をempty stateからnon-empty stateに遷移させる。上記non-empty stateは、端末が基地局に転送するデータがないということを通報するまで維持される。
端末は基地局に別の明示的な信号、例えばバッファに格納されたデータの量が0というバッファ状態報告を基地局に転送するか、または割り当てられた転送リソースを通じて意味のない情報であるパッディングを転送することによって、基地局にこれ以上転送するデータがないということを知らせる。端末は上記これ以上転送するデータがないという情報が含まれたパケットを成功的に転送すれば(130)、基地局は端末の状態をnon-empty stateからempty stateに遷移させる。以上で前述した過程は端末に新たな逆方向データが発生する度に反復される。
要約すると、端末は最初にempty stateから始めて逆方向に転送するデータが発生して逆方向転送リソースを割り当てられればnon-empty stateに遷移し、これ以上転送するデータがないという情報を含んだパケットを成功的に転送すればempty stateに遷移する。
図2は、本発明に従って逆方向データ転送率の満足/不満足を知らせる情報を転送する例を説明した図である。
図2を参照すると、端末はempty state210では周期的に割り当てられたSRCHを介してスケジューリング要請を転送し(215、220、225、230、265、270、275)、non-empty state205では周期的に割り当てられたSRCHを介してハッピービット(happy bit)を転送する(235、240、245、250、255、260)。上記ハッピービットは端末が現在データレートに満足するか否かを表す情報である。
HSUPAでは、ハッピービットが転送される時点にデータも一緒に転送されたため、上記関連したデータのサイズからデータレートを計算することで、現在データレートに満足するか否かが判断できた。しかしながら、LTEシステムの場合、ハッピービット転送時点と逆方向パケット転送時点とが必ず一致するのではないので、現在データレートの定義が曖昧で、結果的に端末がどんな規則を通じてハッピービットを設定するかが不明である。
まず、ハッピービットは下記のような意味を有する。
0:端末が現在データレートに満足する。
1:端末が現在データレートに満足しない。即ち、基地局に一層多い転送リソースの割り当てを要請する。
したがって、本発明ではSRCHを介してハッピービットを転送するための3つの実施形態を含む。
図3は、本発明の第1実施形態に従ってハッピービットを設定する一例を示す図である。
[ハッピービット設定規則1]
現在バッファに格納されているデータの総和をA、過去nサブフレームの間に割り当てられた転送フォーマット(TF:Transport Format)の総和をBとすると、A/B>Cであれば、ハッピービットを0に設定し、でなければ、ハッピービットを1に設定する。
ここで、Cは予め定まった特定値であって、即ちCは上記ハッピービットを0または1に設定するためのしきい値である。より詳しく説明すれば、過去nサブフレームの間の平均データレートと同一なデータレートが維持される時、Cをnで掛けた個数だけのサブフレームの間、現在バッファに格納されているデータを全て転送できれば、端末は現在の逆方向データレートに満足し、即ちハッピー、でなければ、端末は現在の逆方向データレートに満足しない。即ちハッピーでない。
一方、基地局はサブフレーム単位で逆方向転送リソースを割り当てて、1つのパケットは1つのサブフレームに亘って転送される。ここで、サブフレームは、即ちパケット送受信の単位になる時間単位で1msecである。基地局は端末に転送リソースを割り当てるだけでなく、上記転送リソースを用いて転送するパケットのサイズも指定する。したがって、nサブフレームの間割り当てられたTFの総和とは、即ち過去nサブフレームの間、転送したパケットサイズの総和、即ち平均データレートを意味する。したがって、基地局はユーザの網運用政策や運用経験などに照らして適切な値である上記nを選択することができる。例えば、SRCHの周期を上記nとして使用できる。即ち、SRCHが10msec周期で割り当てられていると、上記nを10に設定できる。
ハッピービット設定規則1を説明すれば、端末はハッピービット330を設定するに当たって、過去nサブフレーム、例えば過去10サブフレームの間割り当てられたTFの総和を算出する。TFの総和の値は800バイトである。そして、上記ハッピービットを設定する時点にバッファに格納されているデータの総和を算出する。上記バッファのデータ総和(A)は例えば2000バイトであり、Cは4とする。
したがって、上記バッファに格納されているデータの総和を過去10サブフレームの間割り当てられたTFの総和で割った値は2.5で、上記4より小さい。したがって、ハッピービットを0に設定する。仮に、一例として、Cが2に設定されたとすれば、端末はハッピービットを1に設定して基地局に一層多い転送リソースの割り当てを要請する。
[ハッピービット設定規則2]
現在バッファに格納されているデータの総和をA1、直前に割り当てられたTFのサイズをB1とすると、A1/B1>C1であればハッピービットを0に設定し、でなければハッピービットを1に設定する。
上記ハッピービット設定の基準とするTFは、割り当てられてから最大限n1 msecが経過していないTFに制限する。仮に、上記n1 msecの以内に転送リソースを割り当てられたことがなければ、Bは0とみなす。上記の通りにハッピービット演算の分母を直前のTFと定義することによって、端末が過去に割り当てられたTFを続けて記憶せず、直前に割り当てられたTFのみ記憶することで、端末の複雑度を減らす。C1とn1は事業者の網運用政策や運用経験などに鑑み適切な値が選択される。
ハッピービット設定規則2を説明すれば、端末はハッピービット330を設定するに当たって、上記ハッピービットを設定する時点にバッファに格納されているデータの総和、例えば2000バイトを最近に割り当てられたTFである400バイトで割った値をC1と比較してハッピービットを0に設定するか、1に設定するかを決定する。
[ハッピービット設定規則3]
ハッピービットを設定するに当たって、端末はバッファに格納されている全てのデータでなく、今後一定の個数(n2)のサブフレーム内に転送されなければ廃棄されるデータの量を考慮する。
端末のバッファに格納されたデータは、サービス品質(QoS)などに従って決まる所定の期間中に転送されなければ廃棄される。これは、上記所定の期間内に転送されなくて、効用が喪失されたデータが転送されることによって発生する転送リソース浪費とデータが長い過ぎる期間の間バッファに格納されることによって発生するバッファオーバーフローを防止するためのものである。
以下、説明の便宜のためにデータがバッファに格納されれば廃棄タイマー(discard timer)が駆動され、上記廃棄タイマーが満了すれば、上記データを廃棄することと仮定する。
ハッピービット設定規則3では、現在バッファに格納されているデータのうち、今後N2サブフレーム内に転送されなければ廃棄されるデータの量をA2、以前のn2サブフレームの間割り当てられたTFの総和をB2とすると、A2/B2>C2であればハッピービットを0に設定し、でなければハッピービットを1に設定する。A2/B2が1であれば、以前のn2サブフレームの間割り当てられたような同一な量の転送リソースを今後n2サブフレームの間割り当てられれば、データを廃棄せず、転送できることを意味する。したがって、理想的な場合には、C2を1に設定すればよいが、以後n2サブフレームの間割り当てられる転送リソースの量が以前のn2サブフレームより小さい場合に備えてC2を1より若干小さな値に設定することも可能である。
図4は、本発明の第1実施形態に従う端末動作を示す順序図である。
図4を参照すると、ステップ405で、端末はSRCH転送リソースが存在することを認知する。ここで、端末は呼設定過程などを通じて、SRCH転送リソースを割り当てられる状態である。上記SRCH転送リソースは周期的な逆方向転送リソースで、端末は割り当てられたSRCH転送リソースを用いて基地局に本発明に従って端末のバッファ状態を反映したスケジューリング要請情報、または逆方向データ転送率の満足/不満足を知らせる情報を転送する。
ステップ410で、端末は現在状態がempty state、またはnon-empty stateであるかを検査する。仮に、empty stateであればステップ415に、non-empty stateであればステップ420に進行する。ステップ415に進行した端末は、通常的な手順に従ってスケジューリング要請情報を決定する。即ち、バッファ状態を報告する必要があれば、ステップ430に進行してスケジューリング要請情報を1に設定し、バッファ状態を報告する必要がなければ、ステップ425に進行してスケジューリング要請情報を0に設定する。そして、ステップ435に進行してSRCHを介して上記設定したスケジューリング要請情報を転送する。
一方、ステップ420に進行すれば、端末はSRCH転送リソースを通じて転送するハッピービットを決定する。例えば、本発明に従う例示的なハッピービット設定規則1、2、3のうちの1つを適用し、その結果に従ってステップ440に進行してハッピービットを‘現在転送リソース割り当て状況に満足’を表す値に設定するか、またはステップ445に進行してハッピービットを‘現在転送リソース割り当て状況に不満足’ことを表す値に設定する。
例示的なハッピービット設定規則1を使用すれば、Aは現在バッファに格納されているデータの総和を、Bは過去nサブフレームの間割り当てられたTFの総和を表す。Cは呼設定過程で基地局が端末に割り当てる臨界パラメータである。Cとnは最初呼設定過程などで基地局が端末にシグナリングする。ハッピービット設定規則1が意味することは、過去nサブフレームの間の転送リソース割り当て趨勢が未来にそのまま適用された時、今後Cxnサブフレームの以内に端末に格納されたデータが全て転送できれば、現在転送リソース割り当て趨勢に満足し、でなければ現在転送リソース割り当て趨勢に満足しないということを意味する。
一方、例示的なハッピービット設定規則2を使用すれば、A1は現在バッファに格納されているデータの総和を、B1は最近に割り当てられたTFのサイズを、C1は呼設定過程で基地局が端末にシグナリングする臨界パラメータである。例示的なハッピービット設定規則2が意味することは、最近に割り当てられたTFを全てのサブフレーム毎に続けて割り当てられた時、今後C1サブフレームの以内に端末に格納されたデータが全て転送されれば、現在転送リソース割り当て趨勢に満足し、でなければ現在転送リソース割り当て趨勢に満足しないということを意味する。
最後に、例示的なハッピービット設定規則3を使用すれば、A2は現在バッファに格納されているデータのうち、今後n2サブフレーム内に転送されなければ廃棄されるデータの量を、B2は以前のn2サブフレームの間割り当てられたTFの総和を、C2は呼設定過程で基地局が端末にシグナリングする臨界パラメータである。例示的なハッピービット設定規則3が意味することは、過去n2サブフレームの間の転送リソース割り当て趨勢が未来にそのまま適用された時、今後C2x n2サブフレームの以内に上記廃棄される危険があるデータを全て転送できれば、現在転送リソース割り当て趨勢に満足し、でなければ現在転送リソース割り当て趨勢に満足しないということを意味する。
端末はステップ450に進行してSRCHを介して上記設定したハッピービットを転送する。
SRCHを介してSRあるいはハッピービットの1ビット情報が転送される時、上記1ビット情報を変調(一例として、on/off keying適用)して転送することもできる。
本発明の第2実施形態では、ハッピービットをパケットのヘッダに含めて上記ハッピービットを転送する方法を提示する。
図5は、本発明に従ってハッピービットフィールドを含むMACヘッダの転送構造を示す図である。
図5を参照すると、無線チャンネルを介して送受信されるパケットは、MAC PDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)と呼ばれ、MAC PDUは多数のMAC SDU(Service Data Unit)が多重化したものである。
MACヘッダ500は、多重化したMAC SDUの上位階層に対する情報であるロジカルチャンネル識別子(Logical Channel ID;LCID)505、520、MACヘッダ555とMAC SDU 535、540との間の境界を表示する情報であるエレメント(Element)510、525、各MAC SDU 535、540のサイズに対する情報である長さフィールド(Length Field;LF)515から構成される。MAC SDUの1つ毎に、LCID、E、LFが各1つずつ存在する。即ち、上記MACヘッダ555は多数のMACヘッダエレメント555のセットでありうる。
一方、例外的に、最後のMAC SDUに対してはLFが存在しないが、これはMAC PDUの全長さはスケジューラが割り当てるTFと一対一対応関係を有するので、例えばTFがMAC PDUの全長さを表すので、最後のMAC SDUのサイズはMAC PDUの全サイズと異なるMAC SDUのサイズから算出できるためである。
下記は、現在論議されているMACヘッダフィールドのサイズである。
LCID=5bit、E=1bit、LF=10 or 18bit。
MACヘッダの処理負荷を軽減するために、MACヘッダ500はバイト整列され、LCID、E、LFも一緒にバイト整列されることが効率的である。前述したように、最後のMAC SDUに対するLFが存在しないので、Eビット565の後部にパッディングが追加される。本発明に従ってLCIDが5ビットと仮定する場合、2ビットのパッディングが存在する。再び説明すれば、本発明は最後のMAC SDUに対するEビットの後部に追加されるパッディング部分をハッピービットに設定する。仮に2ビットパッディングであれば、第1のビットまたは第2のビットのうちの1つをハッピービットとして利用し、残りの1ビットはパッディングに、あるいは更に他の用途に使用する。
ここで、Eビット560、565は、該当MACヘッダエレメント555が最後か否かを表し、最後のMACヘッダエレメントである場合にはLFフィールドの代わりにハッピービットとパッディングビットが収納される。Eビット565が0に設定されることは、上記Eビット565の次のビットのうち、所定のビットにハッピービット570が位置するということを受信側に認知させるものである。
一方、本発明の第2実施形態に従ってハッピービットをMACヘッダに含めて転送する場合、上記ハッピービットとMAC PDUが一緒に転送されるため、MAC PDUを転送する時点に設定したハッピービットの値がMAC PDUの転送が完了する時点にはこれ以上有効しないことがある。なぜならば、MAC PDU転送には一定の期間の遅延が伴われるためである。
任意のパケットがHARQ過程を経て転送に成功するまでかかる時間をHARQ遅延とする時、特定パケットのHARQ遅延は該当パケットのHARQ再転送回数に従ってそのサイズが可変的であり、チャンネル状況などによって変わる。例えば、良好なチャンネル状況の端末のHARQ遅延は平均的に短い値を有し、劣悪なチャンネル状況の端末のHARQ遅延は平均的に長い値を有する。端末がハッピービットを設定する時点とハッピービットが基地局に伝えられる時点との間にはHARQ遅延だけの時差が存在し、時間差によってハッピービットの意味が歪曲できる。
例えば、端末がt1時点でハッピービットを‘不満足’に設定してMAC PDUを転送したし、t2時点で基地局が上記MAC PDUを成功的に受信されたと仮定する。この場合、t2とt1との間の期間に端末に何回の転送リソースが割り当てられることができ、このような場合、t2時点で端末は現在データレートに満足することができるが、以前のt1時点に転送された‘不満足’に設定されたハッピービットを受信した基地局は、端末が現在、即ち端末が現在データレートに満足した時、t2時点で端末はデータレートを満足しないと判断できる。即ち、実際の端末がハッピービットを設定した時点と通報された時点との間の時差によるハッピービットの歪みが存在可能である。
したがって、本発明の第2実施形態では、ハッピービット設定時に考慮されるパラメータの意味を変更することで、歪みの発生を最小化しようとする。本発明の第2実施形態では、ハッピービット設定基準にハッピービットと一緒に転送されるMAC PDUのサイズから計算される即時的なデータレート(instantaneous data rate)でない、比較的長時間の間の平均データレート(average data rate)を使用する。
本発明の2実施形態で使用するハッピービット設定規則4は、ハッピービット設定規則1と類似し、ハッピービット設定規則1のサブセットとみなすこともできる。
現在バッファに格納されているデータの総和をA、過去nサブフレームの間割り当てられたTFの総和をBとする時、ハッピービット設定規則4は、A/B>(C+1)であればハッピービットを0(満足)に設定し、でなければ、ハッピービットを1(不満足)に設定する。
上記nとして平均HARQ遅延を使用する場合、Bは過去HARQ遅延の間転送したパケットサイズの総和を意味する。現在時点に設定するハッピービットは、上記ハッピービットが収納されたMAC PDUに対するHARQ遅延が流れた後に基地局に伝達され、仮に過去の転送リソース割り当て趨勢が近い未来にもそのまま維持されれば、上記HARQ遅延の間、Bだけのパケットがさらに転送されるべきである。
図6は、本発明の第2実施形態に従って端末でパケット転送時の制御フローチャートである。
図6を参照すると、ステップ605で、端末は基地局から転送リソースを割り当てられ、MAC PDUの転送が可能であることを認知する。ステップ610で、端末はハッピービット設定条件を検査する。ここで、端末は呼設定過程を通じて、ハッピービット設定時に適用するパラメータであるnとCのシグナリングを受ける状態である。本発明の他の実施形態において、上記nは所定の期間(過去x回のパケット転送)の間の平均HARQ遅延に代替されることもできる。
したがって、端末は上記時点にバッファに格納されているデータの総和と、過去nサブフレームの間割り当てられたTFの総和との割合が、所定のCより大きいかを確認する。上記設定された規則を満足すれば、即ち、ハッピービットを満足に設定するためにはステップ620に進行し、上記設定された条件が偽であれば、ハッピービットを不満足に設定するためにステップ615に進行する。
ステップ615で、端末は転送するMAC PDUヘッダの最後のEビットの次の第1のビットまたは第2のビットを、即ちハッピービットフィールドを1に設定し、ステップ625に進行する。一方、ステップ620で、端末はMAC PDUヘッダのハッピービットフィールドを0に設定し、ステップ625に進行する。ここで、ハッピービットを最後のEビットの次の第1のビットにするか、第2のビットにするか、または更に他のビットにするかは、プロトコル設計過程で決まるべきである。一方、本発明では一例として、第1のビットあるいは第2のビットがハッピービットとして使われる場合を考慮して説明する。
ステップ625で、端末は、設定されたハッピービットを含むパケットを基地局へ転送する。
本発明の第3実施形態は、2ビットのハッピービットをパケットのヘッダに含めて転送する方法を提示する。
本発明の第3実施形態では、最後のEビットの次には使用しない2ビットを全てハッピービットとして使用する。2ビットは4個のコードポイントを使用可能であるので、1ビットのハッピービットより精密な情報を提供することは勿論である。以下、説明の便宜のために現在端末のバッファに格納されているデータの総和をTBS(Total Buffer Size)と、ハッピービットが収納されるMAC PDUのサイズをTF_currentと命名する。下記に上記TBSとTF_currentを用いて2ビットハッピービットを設定する一例を提示する。
Figure 0005179589
端末は現在バッファに格納されているデータの総和とハッピービットが収納されるMAC PDUサイズの割合を求めて、上記割合と所定の整数であるm0、m1、m2とのサイズを比較してハッピービットの値を決定する。基地局は報告されたハッピービットを参照して、ハッピービットを設定する時点の端末に格納されているデータの大体の量を判断することができる。
例えば、ハッピービットが2に設定され、m1とm2が各々10と15であれば、基地局はハッピービットを設定した時点の端末のバッファ状態を、TF_currnetに15を掛けた値とTF_currentに10を掛けた値との間であると推定できる。そして、ハッピービットを受信した時点の端末のバッファ状態は、ハッピービットを設定した時点の端末のバッファ状態で、ハッピービットを受信した時点でハッピービットを設定した時点の間の期間の間割り当てられたTFの和を減算した値と推定できる。上記のように、2ビットのハッピービットをシグナリングすることで、基地局は端末のバッファ状態をより細かく判断する。
一方、ハッピービットの設定条件をTF_currentでなく、最近に報告したバッファ状態と連携して設定することもできる。以下、説明の便宜のために最近に転送したバッファ状態報告で端末が格納していることと報告されたデータ量の総和をBuffer_Size_Reportedと命名する。
例えば、最近に転送したバッファ状態報告で第1のバッファに1000バイト、第2のバッファに10000バイトのデータが格納されていることと報告したならば、Buffer_Size_Reportedは11000バイトである。
Figure 0005179589
ハッピービット設定条件6で、ハッピービットは最近に報告したバッファの総和と現在格納されているバッファの総和の割合を意味し、基地局は上記割合から端末がハッピービットを設定した時点のバッファ総和を類推する。
図7は、本発明の第3実施形態に従う端末でパケット転送時の制御フローチャートである。
図7を参照すると、ステップ705で、端末は基地局から転送リソースを割り当てられ、MAC PDU転送可能であることを認知する。ステップ710で、端末は所定のハッピービット設定条件5を用いてハッピービットの値を決定する。ここで、端末は呼設定過程でハッピービット設定時に適用するパラメータであるm0、m1、m2、あるいはp0、p1、p2のシグナリングを受ける状態である。ハッピービット設定条件5を使用すれば、転送するMAC PDUのサイズであるTF_currentと端末に格納されているデータの総和であるTBSの割合を求めて、上記割合とm0、m1、m2の間の関係を用いてハッピービットを決定する。即ち、端末は上記割合がm0より小さければハッピービットを0に、上記割合がm0とm1との間であればハッピービットの値を1に、上記割合がm1とm2との間であればハッピービットの値を2に、上記割合がm2より大きければハッピービットの値を3に決定する。
一方、ハッピービット設定条件6を使用すれば、端末に格納されているデータの総和であるTBSと最近に転送したバッファ状態報告で端末が格納していることと報告したデータの総和であるBuffer_Size_Reportedの割合を求めて、上記割合とp0、p1、p2の間の関係を用いてハッピービットを決定する。即ち、端末は上記割合がp0より小さければハッピービットの値を0に、上記割合がp0とp1との間であればハッピービットの値を1に、上記割合がp1とp2との間であればハッピービットの値を2に、上記割合がp2より大きければハッピービットの値を2に決定する。端末はステップ715に進行し、上記決まったハッピービットをハッピービットフィールドに収納する。
言い換えれば、転送するMAC PDUのMACヘッダのうち、最後のEビットの次の2ビットをハッピービットフィールドと判断し、上記ハッピービットフィールドにステップ710で決定したハッピービットを収納する。
図8は、本発明の一実施形態に従う端末装置のブロック構成図である。
図8を参照すると、多重化及び逆多重化装置805、HARQプロセッサー810、現在の逆方向データ転送率の満足/不満足を指示する情報を設定する制御部815、SRCH処理部820、及び送受信部825から構成される。
ここで、制御部815はハッピービット制御部815と称し、本発明に言及した例示的なハッピービット設定規則1乃至6のうちの1つを適用して、端末のバッファ状態を考慮して任意の時点に転送するハッピービットを決定する。
本発明の第1実施形態に従ってハッピービット制御部815は、現在端末の状態がempty stateであるか、non-empty stateであるかを判断する。仮にnon-empty stateであれば、ハッピービット設定規則1、2、または3のうちの1つを用いてハッピービットを決定する。
本発明の第2実施形態に従ってハッピービット制御部815は、MAC PDUの転送の前に、ハッピービット設定規則4を用いて、MAC PDUに収納するハッピービットを決定する。そして、設定されたハッピービットを多重化及び逆多重化装置805に伝達する。多重化及び逆多重化装置805は、上位階層装置からMAC SDUの伝達を受けてMAC PDUに多重化し、MAC PDUヘッダを構成する。ここで、MAC PDUヘッダの最後のMACヘッダエレメントのうち、Eビット後の第1のビット、あるいは第2のビットに設定されたハッピービットを収納する。
本発明の第3実施形態に従ってハッピービット制御部815は、MAC PDUの転送の前に、ハッピービット設定規則5またはハッピービット設定規則6を用いて上記MAC PDUに収納するハッピービットを決定する。そして、上記ハッピービットを多重化及び逆多重化装置805に伝達する。多重化及び逆多重化装置805は、上位階層装置からMAC SDUの伝達を受けてMAC PDUに多重化し、上記MAC PDUヘッダを構成する。そして、上記MAC PDUヘッダの最後のMAC header elementのEビット後の2ビットに設定されたハッピービットを収納する。
ここで、ハッピービット制御部815は、本発明の実施形態に従ってHARQプロセッサー810を通じてHARQ動作するパケットを考慮して、即ちHARQ遅延を考慮してハッピービットを決定する。
そして、ハッピービット制御部815は、SRCH処理部820に上記決まったハッピービットを伝達する。SRCH処理部820は、所定の時点に所定の転送リソースを用いて上記ハッピービットを転送するように送受信部825を制御する。
端末の送受信部825は無線チャンネルを介して本発明に従ってハッピービットを含むMAC PDUを送受信するか、またはハッピービット及びスケジューリング要請情報を含むSRCHを送受信する。
HARQプロセッサー810は、HARQ動作を遂行するために構成される軟性バッファの集合であり、HARQプロセス識別子で識別される。
本発明の第4実施形態は、第1のMACヘッダエレメントにハッピービットを収納して転送する方法を提示する。本発明のLFは、10ビット、18ビット、または他の値で定義されることもある。このような場合、MACヘッダを構成する複数のMACヘッダエレメントの各々に対応してパッディングビットが発生できる。
図9は、本発明に従って新しく定義されたMAC PDU構造を示す図である。
図9を参照すると、例えばLFが16ビットであれば、MACヘッダエレメントに2ビットパッディング1005、1010、1015が付加される。
ここで、上記MACヘッダを構成する全てのMACヘッダエレメントにパッディングが付加される時、MACヘッダエレメントの順序に従ってパッディングビットの発生頻度が決まる。例えば、第1のMACヘッダエレメントは常に存在するので、第1のMACヘッダエレメントのパッディングビットは常に存在する。一方、第2のMACヘッダエレメントは少なくとも2つ以上のMAC SDUが多重化する場合のみに存在し、第3のMACヘッダエレメントは3個以上のMAC SDUが多重化する場合のみに存在するようになる。
したがって、本発明では逆方向データ転送率を調整するためのハッピービットを第1のMACヘッダエレメントに収納して転送する。ここで、端末は、第1のMACヘッダエレメントに収納して転送することによって、基地局をして速い逆方向データスケジューリングを遂行するようにする。
図10は、本発明に従って第4実施形態に従うMAC PDUの構造を示す図である。
図10を参照すると、本発明ではMACヘッダエレメントに存在するパッディングビットに該当する部分に所定の制御情報を収納して転送し、かつ上記パッディング部分に収納される制御情報の種類は、MACヘッダエレメントの順序によって指示されるようにする。
即ち、順序の早いMACヘッダエレメントには最も重要な優先順位の高い制御情報を、順序の遅いMACヘッダエレメントには最も優先順位の低い、重要度の低い制御情報を収納する。
例えば、本発明に従って第1のMACヘッダエレメントの所定のフィールドにはハッピービットを収納し、第2のMACヘッダエレメントの所定のフィールドには最上位優先順位情報を指示する情報を収納し、第3のMACヘッダエレメントの所定のフィールドには上記最上位優先順位のデータ量を指示する情報を収納し、第4のMACヘッダエレメントには2番目に高い優先順位を指示する情報を収納し、第5のMACヘッダエレメントには2番目に高い優先順位のデータ量を指示する情報を収納するように設定できる。
図11は、本発明の第4実施形態に従う端末での動作を示す図である。
図11を参照すると、ステップ1105で、端末は基地局から転送リソースを割り当てられ、MAC PDUを転送しなければならないことを認知する。ここで、端末は基地局からMACヘッダエレメントの順序と制御情報種類との関係の通報を受ける状態である。端末は、転送するMAC PDUのサイズと無線ベアラー別に格納されたデータの量と該当無線ベアラーの優先順位などを考慮して、MAC PDUに多重化するMAC SDUの無線ベアラー、MAC SDUのサイズ、及びMAC SDUの個数を決定する。上記MAC PDUに収納するMACヘッダエレメントを構成し始める。
ステップ1110で、端末は第1のMACヘッダエレメントの所定のフィールドに所定の第1制御情報、例えばハッピービットを収納する。ステップ1115で決定したMAC SDUの個数だけのMACヘッダエレメントが全て構成されたかを検査する。端末はステップ1120で、次のMACヘッダエレメントを構成しながら、次のMACヘッダエレメントの順序に対応する制御情報を構成して収納する。
一方、構成しなければならないMACヘッダエレメントが残っていなければ、ステップ1125に進行して、構成したMACヘッダエレメントとMAC SDUとを連接してMAC PDUを構成する。ステップ1130で、端末は構成されたMAC PDUを基地局へ転送する。
図12は、本発明の第4実施形態に従う端末装置のブロック構成図である。
図12を参照すると、多重化及び逆多重化装置1205、HARQプロセッサー1210、制御情報発生部1215、制御チャンネル処理部1220、及び送受信部1225から構成される。
制御情報発生部1215はMACヘッダエレメントの順序と制御情報種類との関係を認知し、MAC PDU転送の時、MACヘッダエレメントに収納する制御情報を構成して多重化及び逆多重化装置1205に伝達する。本発明に従って逆方向データ転送率を調整するためのハッピービットは制御情報とみなされて、第1のMACヘッダエレメントに収納される。
制御チャンネル処理部1220は、順方向及び逆方向制御チャンネルを処理する装置である。本発明に従って制御チャンネル処理部1220は、ハッピービットを含む制御チャンネルを生成するか、またはハッピービットを含むSRCHを構成して送受信部に伝達する。また、順方向制御チャンネルを受信して順方向制御情報を解釈して、スケジューリングするか否かを判断する等の動作を遂行する。
端末の送受信部1225は、無線チャンネルを介してMAC PDUを送受信するか、制御情報を送受信する装置である。HARQパケットを受信する装置である。
HARQプロセッサー1210は、HARQ動作を遂行するために構成される軟性バッファの集合であり、HARQプロセス識別子で識別される。
本発明の第5実施形態では、第1のMACヘッダエレメントのパッディング部分1005に2ビットのハッピービットを収納して転送する方法を提示する。
端末は、上記2ビットのハッピービットを設定するために[ハッピービット設定条件7]を使用する。
Figure 0005179589
端末は逆方向転送リソースを割り当てられれば、転送するパケットのサイズと適用するMCS(Modulation Coding Scheme)、そして経路損失(path loss)などを考慮して、逆方向転送出力を決定する。端末のチャンネル状況が劣って経路損失が大きくなれば、必要な逆方向転送出力が端末の最大転送出力を超過することもある。このように、端末が最大転送出力を使用しても要求転送出力を満たさなければ、端末が現在格納しているデータの量にかかわらず、より小さなサイズのパケットが転送できるように基地局にこれを通報しなければならない。
したがって、本発明の第5実施形態では、端末の与えられたチャンネル状況、経路損失と割り当てられた転送リソースの量、転送するパケットのサイズ、またはパケット転送時に適用するMCSレベルを用いて、算出した要求転送出力が端末の最大転送出力を超過すれば、ハッピービットの所定のコードポイント(一例として、コードポイント0)を用いてこれを通報するようにする。
図13は、本発明の第5実施形態に従う端末におけるパケット転送時の制御フローチャートである。
図13を参照すると、ステップ1305で、端末は基地局から転送リソースを割り当てられ、転送するMAC PDU及びMAC PDUのサイズを認知する。ここで、端末は呼設定過程でハッピービット設定時に適用するパラメータであるm0とm1のシグナリングを受ける状態である。
ステップ1310で、端末は上記転送するMAC PDUのサイズ、上記MAC PDU転送に適用するMCSレベル、上記MAC PDUを転送する転送リソースの量、現在時点の経路損失などを考慮して、上記MAC PDU転送に必要とする要求転送出力を算出し、上記算出された要求転送出力が上記端末に許容された最大転送出力を超過するかを検査する。
要求転送出力が最大転送出力を超過すれば、端末はステップ1315に進行してハッピービットを‘転送出力限界に到達したこと’を指示する所定の値、例えば00に決定する。
一方、要求転送出力が最大転送出力を超過しなければ、端末はステップ1320に進行して、MAC PDUのサイズとバッファに格納されたデータの量との間の割合を求めてハッピービットを決定する。例えば、転送するMAC PDUのサイズであるTF_currentと端末に格納されているデータの総和であるTBSの割合を求めて、上記割合がm0より小さければハッピービットを01に、上記割合がm0とm1との間であればハッピービットを10に、上記割合がm1より大きければハッピービットを11に決定する。
ステップ1325で、端末は上記決まったハッピービットを第1のMACヘッダエレメントの所定のフィールドに収納する。上記ハッピービットが収納される位置は、MACヘッダエレメントで使われないビット、即ちパッディングビットの位置と一致することができる。上記パッディングビットは、図10に示すように、MACヘッダエレメントの最後の2ビット、あるいはMACヘッダエレメントの第1の2ビットでありうる。
ステップ1330で、端末はハッピービットを収納したMACヘッダエレメントと、各異なる制御情報を収納するMACヘッダエレメントと、MAC SDUとを連接してMAC PDUを生成する。ステップ1335で、端末は生成されたMAC PDUを基地局へ転送する。
本発明の第6実施形態では、第4実施形態をより具体的に説明した方案として、MACヘッダエレメントのパッディングに下記の順序により制御情報を収納することを提案する。
<各MACヘッダエレメントのパッディングに収納される制御情報の種類及び順序1>
第1のMACヘッダエレメントのパッディング:端末の全バッファ状態を指示する情報。
第2のMACヘッダエレメントのパッディング:最も高い優先順位のロジカルチャンネルグループのバッファ状態を指示する情報。
第3のMACヘッダエレメントのパッディング:2番目に高い優先順位のロジカルチャンネルグループのバッファ状態を指示する情報。
第4のMACヘッダエレメントのパッディング:3番目に高い優先順位のロジカルチャンネルグループのバッファ状態を指示する情報。
第5のMACヘッダエレメントのパッディング:4番目に高い優先順位のロジカルチャンネルグループのバッファ状態を指示する情報。
本発明に従って最大4個のロジカルチャンネルグループが設定できる。上記ロジカルチャンネルグループは、バッファ状態報告メッセージにロジカルチャンネル別にバッファ状態が収納されることを防止してバッファ状態報告メッセージのサイズを縮めるためのものである。ここで、ロジカルチャンネルとロジカルチャンネルグループとの間のマッピング関係は、上記ロジカルチャンネル設定過程で動的に指示される。したがって、端末に設定されているロジカルチャンネルの性格や個数によって端末別にロジカルチャンネルグループの数が異なることがある。ロジカルチャンネルグループの優先順位は、ロジカルチャンネルの優先順位のうち、最も高い優先順位と対応する。
端末の全バッファ状態を指示する情報とロジカルチャンネルグループのバッファ状態を指示する情報は、前述した実施形態と同様に、現在TFと該当バッファに格納されているデータとの間の割合として定義できる。
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。
805 多重化及び逆多重化装置
810 HARQプロセッサー
815 制御部
820 SRCH処理部
825 送受信部
1205 多重化及び逆多重化装置
1210 HARQプロセッサー
1215 制御情報発生部
1220 制御チャンネル処理部
1225 送受信部

Claims (16)

  1. 移動通信システムにおける端末が逆方向データ転送率を調整する方法であって、
    バッファが空いている(empty)状態であるか、またはバッファが空いていない(non-empty)状態であるかを判断する過程と、
    前記バッファが空いていない(non-empty)状態の場合、報告された最後のバッファサイズ対総バッファサイズの割合を前記設定されたしきい値と比較する過程と、
    前記比較結果に従い、逆方向データ転送率の満足/不満足を表す指示情報を設定する過程と、
    前記設定された指示情報を基地局へ転送する過程と、
    を含むことを特徴とする逆方向データ転送率調整方法。
  2. 前記設定された指示情報は、スケジューリング要請チャンネル(SRCH)を介して前記基地局へ転送されることを特徴とする請求項1に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  3. 前記設定された指示情報は、逆方向データのヘッダを介して前記基地局へ転送されることを特徴とする請求項1に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  4. 前記設定された指示情報は、前記逆方向データのヘッダの第1のヘッダエレメントのパッディングビットに設定されて前記基地局へ転送されることを特徴とする請求項1に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  5. 前記逆方向データのヘッダは、少なくとも2つ以上のヘッダエレメントを含むように構成され、複数のロジカルチャンネルグループの優先順位に従い、前記ロジカルチャンネルグループのバッファ状態を指示する情報を順次に含むように構成されることを特徴とする請求項4に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  6. 前記優先順位は、前記端末のバッファに格納されている転送するデータの総和と、各ロジカルチャンネルグループの転送するデータの転送フォーマットの総和との割合として設定されることをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  7. 前記設定された指示情報は、高速複合自動再送要求(HARQ)遅延を考慮して設定されることを特徴とする請求項1に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  8. 前記設定された指示情報は、前記端末の最大転送出力を考慮して設定されることを特徴とする請求項1に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  9. 前記設定された指示情報は、少なくとも1ビット以上に設定されることを特徴とする請求項1に記載の逆方向データ転送率調整方法。
  10. 移動通信システムにおける逆方向データ転送率を調整する端末装置であって、
    バッファが空いている(empty)状態であるか、またはバッファが空いていない(non-empty)状態であるかを判断し、前記バッファが空いていない(non-empty)状態の場合、報告された最後のバッファサイズ対総バッファサイズの割合を前記設定されたしきい値と比較し、前記比較結果に従い、逆方向データ転送率の満足/不満足を表す指示情報を設定する制御部と、前記設定された指示情報を基地局へ転送する制御部と、
    前記設定された指示情報を基地局へ転送する送受信部と、
    を含むことを特徴とする逆方向データ転送率調整装置。
  11. 前記設定された指示情報をスケジューリング要請チャンネル(SRCH)を介して前記基地局へ転送するSRCH処理部をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の逆方向データ転送率調整装置。
  12. 前記設定された指示情報を逆方向データのヘッダを通じて前記基地局へ転送する制御チャンネル処理部をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の逆方向データ転送率調整装置。
  13. 前記制御チャンネル処理部は、前記設定された指示情報を前記逆方向データのヘッダの第1のヘッダエレメントのパッディングビットに挿入して前記基地局へ転送するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項12に記載の逆方向データ転送率調整装置。
  14. 前記制御部は、高速複合自動再送要求(HARQ)遅延を考慮して、前記指示情報を設定するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項10に記載の逆方向データ転送率調整装置。
  15. 前記制御部は、前記装置の最大転送出力を考慮して、前記指示情報を設定するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項10に記載の逆方向データ転送率調整装置。
  16. 前記制御器は、少なくとも1つのビットで前記指示情報を設定するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項10に記載の逆方向データ転送率調整装置。
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