JP6390754B2

JP6390754B2 - 基地局で使用されるノード及びその方法

Info

Publication number: JP6390754B2
Application number: JP2017097066A
Authority: JP
Inventors: 洋明網中; 濱辺　孝二郎; 孝二郎濱辺
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: WO2013076899A1; US20170079055A1; JP2017175646A; EP2785138B1; EP2785138A1; EP2785138A4; US9203571B2; US9538505B2; US20160044637A1; JPWO2013076899A1; US20140269603A1; JP6146310B2

Description

本発明は、無線通信ネットワークにおいて使用される無線局（e.g. 無線基地局、中継局）の構成に関する。

分割されたRadio Equipment Controller（REC）及びRadio Equipment（RE）を含む無線基地局の構造が、特許文献１及び非特許文献１に記載されている。REC及びRE は少なくとも機能的に互いに分離されている。REC及びREの間は、無線基地局の内部インタフェース（通信インタフェース）により接続される。REC及びRE は、物理的に離間して配置されてもよい。典型的な配置では、RECは通信事業者の主要なビルディング内に配置され、REはアンテナに近い遠隔拠点に配置される。

RECは、上位ネットワーク（e.g. 通信事業者のコアネットワーク）に接続され、無線基地局の全体的な制御・監視とデジタルベースバンド信号処理を担当する。ここで、デジタルベースバンド信号処理は、レイヤ２信号処理とレイヤ１（物理レイヤ）信号処理を含む。レイヤ２信号処理は、(i) データ圧縮／復元、(ii) データ暗号化、(iii) レイヤ２ヘッダの追加／削除、(iv)データのセグメンテーション／コンカテネーション、及び(v) データの多重／分離による転送フォーマットの生成／分解、のうち少なくとも１つを含む。具体例の１つとしてのE-UTRAの場合、レイヤ２信号処理は、Radio Link Control（RLC）及びMedia Access Control（MAC）の処理を含む。物理レイヤ信号処理は、伝送路符号化／復号化（Channel Coding/Decoding）、変調／復調（Modulation/Demodulation）、拡散／逆拡散（Spreading/ De-spreading）、リソースマッピング、及びInverse Fast Fourier Transform（IFFT）によるOFDMシンボルデータ（ベースバンドOFDM信号）の生成などを含む。

REは、アナログRadio Frequency（RF）信号処理を担当し、移動局にエア・インタフェースを提供する。アナログRadio Frequency（RF）信号処理は、D/A変換、A/D変換、周波数アップコンバージョン、周波数ダウンコンバージョン、増幅などを含む。REは、Remote Radio Head（RRH）と呼ばれる場合もある。

例えば、Universal Mobile Telecommunications System（UMTS）の無線アクセスネットワークの場合、RECは、ユーザーデータ（ユーザープレーン・データ）及び制御データ（制御プレーン・データ）の送受信のためにIubインタフェースを用いたRadio Network Controller（RNC）への接続を提供する。一方、REは、Uuインタフェースと呼ばれるエア・エア・インタフェースを移動局に提供する。

また、Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）の場合、RECは、ユーザーデータ及び制御データの送受信のためにS1インタフェースを用いたEvolved Packet Core（EPC）への接続を提供する。一方、REはLTE-Uuインタフェースと呼ばれるエア・インタフェースを移動局に提供する。

上述したように、特許文献１及び非特許文献１に開示された無線基地局の分割構造は、アナログRF信号処理を行うパートをREとして分離することを特徴としている。この分割構造は、無線基地局に実装される機能の増加及び変化に対する柔軟かつ効率的な対処を可能としている。また、この分割構造は、アナログRF技術とデジタルベースバンド技術の分離によって、これら２つの技術の独立した進化への対処を容易にしている。

国際公開第２００４／０９５８６１号

Common Public Radio Interface (CPRI) Specification V4.2 (2010-09-29)、［online］、2010年9月、Ericsson AB, Huawei Technologies Co. Ltd, NEC Corporation, Alcatel Lucent and Nokia Siemens Networks GmbH & Co. KG、［2011年10月20日検索］、インターネット〈URL：http://www.cpri.info/spec.html〉

無線基地局が処理すべきトラフィック（ユーザーデータ）が増大するにつれて、RECとREの間のトラフィックも増大することが予想される。しかしながら、特許文献１及び非特許文献１に開示された分割構造は、RECにおいて物理レイヤのデジタル信号処理（伝送路符号化、変調、拡散、OFDM信号生成等）を行なっている。伝送路符号化及び拡散等は、送信データの冗長度を増大させる。よって、物理レイヤのデジタル信号処理を行った後の送信データ列は、一般的に、これを行う前の送信データ列に比べてデータ量が増大している。このため、特許文献１及び非特許文献１に開示された分割構造は、今後のトラフィック増大によってREC-RE間の回線を圧迫するおそれがある。一方で、RECで行われているベースバンド信号処理の全てを単純にREに移動してしまうと、RECと複数のREとの間で協調的な無線リソース管理を行うことが困難になってしまう。協調性を欠いた無線リソース管理は、無線リソース利用の不効率化を招き、システムパフォーマンスの劣化を招くおそれがある。

したがって、本発明は、トラフィック（ユーザーデータ）の増大に容易に対処し、さらにセル間協調制御を行うことが可能な分割構造を持つ無線局、及びユーザーデータの処理方法の提供を目的とする。

本発明の第１の態様は、無線通信ネットワークにおいて使用され、複数の移動局との間でエア・インタフェースを介してダウンリンク・ユーザーデータ及びアップリンク・ユーザーデータを含むユーザーデータの送受信を行うことが可能な無線局を含む。当該無線局は、第１のパートと、前記第１のパートから物理的に分離して配置可能であり、前記第１のパートと伝送路を介して通信可能に接続される少なくとも１つの第２のパートを有する。前記第１のパートは、複数の無線リソースの各々を前記複数の移動局又は前記ユーザーデータに対して割り当てる動的スケジューリングを行うよう構成されている。また、前記第２のパートは、前記ダウンリンク・ユーザーデータを前記エア・インタフェースに送信するための伝送路符号化と、前記エア・インタフェースによる受信信号から前記アップリンク・ユーザーデータを復元するための伝送路復号化とを含む信号処理を行うよう構成されている。

本発明の第２の態様は、無線局によるユーザーデータの処理方法を含む。前記無線局は、無線通信ネットワークにおいて使用され、複数の移動局との間でエア・インタフェースを介してダウンリンク・ユーザーデータ及びアップリンク・ユーザーデータを含むユーザーデータの送受信を行うことが可能に構成されている。また、前記無線局は、第１のパートと、前記第１のパートから物理的に分離して配置可能であり、前記第１のパートと伝送路を介して通信可能に接続される少なくとも１つの第２のパートとを含む。本態様に係る処理方法は、以下の（ａ）及び（ｂ）を含む。
（ａ）前記第１のパートにおいて、複数の無線リソースの各々を前記複数の移動局又は前記ユーザーデータに対して割り当てる動的スケジューリングを行うこと、及び
（ｂ）前記第２のパートにおいて、前記ダウンリンク・ユーザーデータを前記エア・インタフェースに送信するための伝送路符号化と前記エア・インタフェースによる受信信号から前記アップリンク・ユーザーデータを復元するための伝送路復号化とを含む信号処理を行うこと。

上述した本発明の各態様によれば、トラフィック（ユーザーデータ）の増大に容易に対処し、さらにセル間協調制御を行うことが可能な分割構造を持つ無線局、及びユーザーデータの処理方法を提供できる。

発明の実施の形態１に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態１に係る無線基地局の機能配置を示す図である。発明の実施の形態２に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態２に係る無線基地局のプロトコル構造及び機能配置を示す図である。発明の実施の形態３に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態３に係る無線基地局の機能配置を示す図である。発明の実施の形態４に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態５に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態６に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態６における主スケジューラ及び副スケジューラの動作例を示すシーケンス図である。発明の実施の形態６における主スケジューラ及び副スケジューラの動作例を示すシーケンス図である。発明の実施の形態７に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。発明の実施の形態７に係る無線基地局の機能配置を示す図である。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。なお、以下の説明では、主にE-UTRA/LTE（Long Term Evolution）の無線基地局に関して説明する。しかしながら、このような特定の無線通信システムに関する説明は、本発明の範囲を限定する目的ではなく、本発明に関する理解を容易にする目的で行われるものである。つまり、当業者は、以下に具体的に説明される実施の形態から把握される原理及び思想を、様々な方式の無線通信システムに適用できる。

＜発明の実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る無線基地局１の構成を示すブロック図である。無線基地局１は、無線通信ネットワークにおいて使用され、複数の移動局との間でエア・インタフェースを介してダウンリンク・ユーザーデータ及びアップリンク・ユーザーデータを含むユーザーデータの送受信を行うことがきる。無線基地局１は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）１Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）１Ｂを有する。RE１Ｂは、伝送路４０を介して物理的に分離して配置可能であり、REC１Ａと伝送路４０を介して通信可能に接続される。伝送路４０は、電気伝送路でもよいし、光伝送路でもよい。また、伝送路４０は、point-to-point型の無線伝送路（e.g. マイクロ波無線伝送路）であってもよい。伝送路４０は、双方向伝送のために、複数の物理的な伝送路を含んでもよい。なお、図１に示されているように、REC１Ａには複数のRE１Ｂが接続されてもよい。

REC１Ａ及びRE１Ｂに配置された内部インタフェース３０及び３１は、伝送路４０を介して双方向通信を行うためのレイヤ２及びレイヤ１機能を持つ。内部インタフェース３０は、電気インタフェース、光インタフェース、無線インタフェースのいずれであってもよい。例えば、1000BASE-CX、1000BASE-SX、1000BASE-LX、10GBASE-LX4、又はFibre channelなどの既存のトランシーバを内部インタフェース３０として使用してもよい。

REC１Ａは、スケジューラ２０を有する。スケジューラ２０は、ダウンリンク及びアップリンクに関する動的スケジューリングを行う。言い換えると、スケジューラ２０は、ダウンリンク及びアップリンクの複数の無線リソースの各々を複数の移動局又はユーザーデータに対して動的に割り当てる。無線リソースは、時間、周波数、若しくは拡散コード、又はこれらの組み合わせによって区別される。例えばE-UTRAの場合、無線リソースはリソースブロックであり、１サブフレーム（1msec）内の２リソースブロックを最小単位として動的スケジューリングが行われる。１つのリソースブロックは、周波数ドメインに１２サブキャリアを有し、時間ドメインに７OFDMシンボルを有する。

ダウンリンクの動的スケジューリングは、Proportional Fairness（PF）、max-C/I（carrier/interference）、又はラウンドロビン等のスケジューリング手法を用いて、各無線リソースに割り当てるデータをバッファ２１の中から選択することによって達成される。バッファ２１は、上位ネットワークから到着したダウンリンク・ユーザーデータを一時的に保持する。バッファ２１は、例えば、移動局毎、ベアラ毎、QoSクラス毎、又は移動局毎かつQoSクラス毎に用意される。どの単位でバッファ２１を用意するかは、バッファの配置、スケジューリングの要件（e.g. QoSクラスの有無、転送レート保証の要否）等によって適宜決定される。また、バッファ２１の配置も自由度があり、図１に示された配置に限定されるものではない。

アップリンクの動的スケジューリングは、例えば、移動局からのリソース割り当て要求の受信、又は移動局が有するデータバッファの監視結果に基づいて行われる。アップリンクの動的スケジューリングは、PF、max-C/I、又はラウンドロビン等のスケジューリング手法を用いて、各無線リソースに割り当てる移動局を決定することによって達成される。

さらに、具体例の１つとしてのE-UTRAの場合、スケジューラ２０による動的スケジューリングは、Radio Link Control（RLC）サブレイヤにおけるペイロード選択、MACサブレイヤにおける再送信の制御、並びに物理レイヤにおけるコーディングレートの指定、変調スキームの指定、及び無線リソースの指定を含む。これらの制御情報は、図１に破線で示したシグナリングによって、伝送路４０を経由してRE１Bのレイヤ２ユニット１１及びBB-PHYユニット１２に伝達される。

一方、RE１Ｂは、BB-PHYユニット１２及びRF-PHYユニット１３を有する。BB-PHYユニット１２は、物理レイヤに関するデジタルベースバンド信号処理を行う。より具体的に述べると、BB-PHYユニット１２による信号処理は、ダウンリンク・ユーザーデータをエア・インタフェースに送信するための伝送路符号化（channel coding）および変調を含む。さらに、BB-PHYユニット１２による信号処理は、エア・インタフェースによる受信信号からアップリンク・ユーザーデータを復元するための復調および伝送路復号化（channel decoding）を含む。BB-PHYユニット１２による伝送路符号化及び復号化は、例えば、ブロック符号化若しくは畳み込み符号化、又はこれらの組み合わせを含む。BB-PHYユニット１２による伝送路符号化及び復号化は、例えば、ターボ符号、ビタビ符号、又はリード・ソロモン符号等の符号化アルゴリズムを用いて行われる。また、通信方式に応じて、BB-PHYユニット１２による信号処理は、拡散・逆拡散（Spreading/ De-spreading）、リソースマッピング及びInverse Fast Fourier Transform（IFFT）を伴うOFDM信号生成などを含んでもよい。

RF-PHYユニット１３は、アンテナ１４と接続され、物理レイヤに関するアナログRF信号処理を行う。RF-PHYユニット１３が行う信号処理は、D/A変換、A/D変換、周波数アップコンバージョン、周波数ダウンコンバージョン、増幅などを含む。

上述したように、本実施の形態に係る無線基地局１では、スケジューラ２０がREC１Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE１Ｂに配置されている。つまり、無線基地局１は、少なくとも伝送路符号化及び復号化を含む物理レイヤのデジタル信号処理をRE１Ｂにおいて行う。これにより、伝送路４０上で送信されるユーザーデータを含むデータ列には、伝送路符号化（e.g. ブロック符号化、畳み込み符号化、又はターボ符号化）による冗長データが含まれないため、REC１ＡとRE１Ｂとの間の送信データ量を抑制することができる。したがって、無線基地局１は、REC１Ａにおいて伝送路符号化及び復号化を行う場合に比べて、トラフィック増大に対処しやすい利点がある。

さらに、無線基地局１は、ベースバンド信号処理の全てをRE１Ｂに配置するのではなく、スケジューラ２０をREC１Ａに配置するアーキテクチャを採用している。これにより、無線基地局１は、複数のRE１Ｂの各々にて必要とされる無線リソースを考慮した協調的なスケジューリングをREC１Ａにおいて行うことができる。したがって、無線基地局１は、個々のRE１Ｂにおいて分散化されたスケジューリングを行う場合に比べて、セル間協調制御を行うことによって無線リソースを効率的に利用できる。

なお、ベアラ終端ユニット１０、レイヤ２ユニット１１、及びこれらに含まれるサブユニットの配置は様々に変形可能である。言い換えると、ベアラ終端機能およびレイヤ２処理機能は、REC１ＡとRE１Ｂとの間で適宜振り分けることができる。しかしながら、これらの機能ユニットの配置を調整することで、様々な追加的な効果を得ることができる。これらの機能ユニットの配置に関する複数の態様は、本実施の形態および他の実施の形態において順に説明される。

以下では、図１に示された機能ユニットの配置例に関して詳細に説明する。図１の例では、ベアラ終端ユニット１０はREC１Ａに配置されている。ベアラ終端ユニット１０は、ユーザーデータの転送のために上位ネットワーク（e.g. UMTSのRNC、E-UTRAのEPC）との間に設定されたベアラを終端する。一般的に、ユーザーデータを転送するためのベアラ（e.g. E-UTRAのS1ベアラ）は、トンネリングプロトコル（e.g. IPsec）を用いて暗号化される。また、ベアラは、移動局と外部ネットワークとの間のデータフロー（e.g. E-UTRAのPacket Data Network（PDN）コネクション）毎に設定される。したがって、ベアラ終端ユニット１０は、暗号化された複数のベアラを終端し、複数の移動局に関するダウンリンク・ユーザーデータを上位ネットワークから受信し、複数の移動局に関するアップリンク・ユーザーデータを上位ネットワークに送信する。

図１の例では、レイヤ２ユニット１１はRE１Ｂに配置されている。レイヤ２ユニット１１は、ベアラ終端ユニット１０を上位プロトコル・レイヤとし、BB-PHYユニット１２を下位プロトコル・レイヤとし、動的スケジューリングを除くレイヤ２信号処理を行う。レイヤ２信号処理は、(i) データ圧縮／復元、(ii) データ暗号化、(iii) レイヤ２ヘッダの追加／削除、及びデータのセグメンテーション／コンカテネーション、(v) データの多重／分離による転送フォーマットの生成／分解、のうち少なくとも１つを含む。

具体例の１つとしてのE-UTRAの場合、レイヤ２信号処理は、RLCサブレイヤ及びMACサブレイヤの処理を含む。RLCサブレイヤは、ベアラ終端ユニット１０を上位プロトコル・レイヤとする。MACサブレイヤは、RLCサブレイヤを上位プロトコル・レイヤとし、BB-PHYユニット１２を下位プロトコル・レイヤとする。なお、E-UTRAは、RLCサブレイヤの上位サブレイヤとしてPDCPサブレイヤをさらに含む。しかしながら、PDCPサブレイヤにおける処理（e.g. IPヘッダ圧縮、暗号化）は、必須ではなく省略されてもよい。

E-UTRAの場合、PDCPサブレイヤは、エア・インタフェースでの送受信に適するように、送信データ量を削減する処理を担う。具体的には、PDCPサブレイヤは、ダウンリンク・ユーザーデータに対するIPヘッダ圧縮、アップリンク・ユーザーデータに対するIPヘッダの復元を行う。さらに、PDCPサブレイヤは、ユーザーデータの暗号化と、ハンドオーバー遅延削減のためのユーザーデータの複製と転送を行う。

E-UTRAのRLCサブレイヤは、PDCPサブレイヤから供給される無線ベアラ・データ（PDCP Protocol Data Unit（PDU））に対するセグメンテーション及びコンカテネーション、並びに再送制御を行う。RLCサブレイヤは、PDCPサブレイヤに無線ベアラによるデータ転送サービスを提供する。また、RLCサブレイヤは、論理チャネル（RLC PDU）によってMACサブレイヤに接続される。

E-UTRAのMACサブレイヤは、論理チャネル（RLC PDU）の多重化、及びhybrid- ARQ（automatic repeat request）再送信を行う。MACサブレイヤは、論理チャネル（RLC PDU）の多重化によってトランスポートチャネルを生成する。トランスポートチャネルの伝送フォーマット（データブロック・サイズ）は、瞬間的なデータレートに依存する。MACサブレイヤは、トランスポートチャネル（MAC PDU）によって物理レイヤ（BB-PHYユニット１２）に接続される。

なお、既に述べたように、図１に示したベアラ終端ユニット１０及びレイヤ２ユニット１２の配置は一例であり、この配置に限定されるものではない。例えば、ベアラ終端ユニット１０は、RE１Ｂに配置されてもよい。また、レイヤ２ユニット１２の全体又はその一部（e.g. PDCPサブレイヤ）は、REC１Ａに配置されてもよい。これらの変形例は、発明の実施の形態２以降で説明される。

また、図１の例では、バッファ２１は、ベアラ終端ユニット１０とレイヤ２ユニット１１の間に配置されている。したがって、バッファ２１は、レイヤ２処理におけるデータ圧縮、暗号化、セグメンテーション、及び多重化が行われていないユーザーデータ（e.g. IPパケット）それ自体を格納する。しかしながら、このようなバッファ２１の配置は一例に過ぎない。例えば、バッファ２１は、レイヤ２におけるデータ圧縮及び暗号化が行われたユーザーデータ列を格納するように配置されてもよい。E-UTRAの場合、レイヤ２におけるデータ圧縮及び暗号化が行われたユーザーデータ列は、PDCP サブレイヤの処理後のデータ列であるPDCP Protocol Data Unit（PDU）、つまり無線ベアラ・データ、に対応する。また、バッファ２１は、レイヤ２におけるセグメンテーション・コンカテネーション、及びレイヤ２ヘッダの付加が行われたユーザーデータ列格納するように配置されてもよい。E-UTRAの場合、セグメンテーション・コンカテネーション、及びレイヤ２ヘッダの付加が行われたユーザーデータ列は、Radio-Link Control（RLC）サブレイヤの処理後のデータ列であるRLC PDU、つまり論理チャネル、に対応する。

上述したバッファ２１の配置の変形は、RE１Ｂにバッファ２１が配置されることも許容する。例えば、バッファ２１は、図１に示したRE１Ｂのレイヤ２ユニット１１と内部インタフェース３１の間に配置されてもよい。また、バッファ２１は、レイヤ２ユニット１１内のPDCPユニット（不図示）とRLCユニット（不図示）の間でユーザーデータを含むデータ列（i.e. PDCP PDU）を保持するように配置されてもよい。

しかしながら、スケジューラ２０は、ダウンリンクの動的スケジューリングの際にバッファ２１の蓄積状況を把握する必要がある。したがって、バッファ２１をスケジューラ２０と共にREC１Ａに配置することによって、動的スケジューリングを容易に行うことができ。また、内部インタフェース３０及び３１の間で転送するべき制御データを削減できる。REC１Ａ（内部インタフェース３０）は、バッファ２１に保持されたダウンリンク・ユーザーデータ又はダウンリンク・ユーザーデータを含むデータ列のうち、スケジューラ２０によって選択されたデータを選択的に送信すればよい。

図２は、無線基地局１おける機能配置を、E-UTRAでのユーザーデータのダウンリンク送信に関して詳細に示している。図２に示された機能配置は、図１に示した機能配置の具体例に対応している。例えば、レイヤ２ユニット１１は、３つのサブユニット、すなわちPDCPユニット１１０、RLCユニット１１１、及びMACユニット１１２を含む。PDCPユニット１１０は、PDCPサブレイヤの処理を行う。RLCユニット１１１は、RLCサブレイヤの処理を行う。MACユニット１１２は、MACサブレイヤの処理を行う。BB-PHYユニット１２は、符号化ユニット１２０、変調ユニット１２１、リソースマッピング・ユニット１２２、及びIFFTユニット１２３を含む。RF-PHYユニット１３は、アップコンバータ１３０及び増幅器１３１を含む。

＜発明の実施の形態２＞
図３は、本実施の形態に係る無線基地局２の構成例を示すブロック図である。無線基地局２は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）２Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）２Ｂを有する。無線基地局２と上述した無線基地局１との相違点は、ベアラ終端ユニット１０がREC２ＡではなくRE２Ｂに配置されている点である。具体的には、無線基地局２は、スケジューラ２０による動的スケジューリングをREC２Ａにおいて行う。そして、無線基地局２は、ベアラ（e.g. S1ベアラ）の終端、レイヤ２信号処理、物理レイヤに関するデジタルベースバンド信号処理をRE２Ｂにおいて行う。

無線基地局２では、無線基地局１と同様に、スケジューラ２０がREC２Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE２Ｂに配置されている。したがって、無線基地局２は、無線基地局１と同様に、伝送路４０での送信データ量を抑制でき、協調的なスケジューリングをREC２Ａにおいて行うことができる。

さらに、無線基地局２は、伝送路４０を介して暗号化されたベアラ・データ（e.g. S1ベアラ・データ）をREC２ＡからRE２Ｂに転送する。これにより、無線基地局２は、REC２ＡとRE２Ｂの間のセキュリティを強固にすることができる。上述したように、RE２Ｂは、第三者がアクセスしやすい遠隔拠点に配置されることが想定される。ユーザーデータではなく暗号化されたベアラ・データとして送信することで、ユーザーデータを不正アクセスから保護することができる。

図４は、無線基地局２おける機能配置を、E-UTRAでのユーザーデータのダウンリンク送信に関して詳細に示している。上述の通り、本実施の形態では、ベアラ終端ユニット１０がRE２Ｂに配置される。したがって、暗号化されたベアラ・データ（e.g. S1ベアラ・データ）がREC２ＡからRE２Ｂに転送される。

なお、図３及び図４の例では、バッファ２１がREC２Ａに配置されている。したがって、図３及び図４に示されたバッファ２１は、暗号化されたベアラ・データを移動局毎、ベアラ毎、QoSクラス毎、又は移動局毎かつQoSクラス毎に格納すればよい。しかしながら、実施の形態１で詳細に述べた通り、バッファ２１の配置は適宜変更可能である。例えば、バッファ２１は、RE２Ｂに配置されてもよい。

＜発明の実施の形態３＞
図５は、本実施の形態に係る無線基地局３の構成例を示すブロック図である。無線基地局３は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）３Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）３Ｂを有する。なお、図５では１つのRE３Ｂのみが図示されているが、図１に示したように、REC３Ａには複数のRE３Ｂが接続されてもよい。無線基地局３と上述した無線基地局１との相違点は、PDCPユニット１１０がRE３ＢではなくREC３Ａに配置されている点である。PDCPユニット１１０は、レイヤ２ユニット１１に含まれるサブユニットである。具体的には、REC３Ａは、スケジューラ２０による動的スケジューリング、ベアラ（e.g. S1ベアラ）の終端、PDCPサブレイヤの処理（e.g. IPヘッダ圧縮、暗号化）を行う。そして、RE３Ｂは、RLCサブレイヤ及びMACサブレイヤの処理、物理レイヤに関するデジタルベースバンド信号処理を行う。

無線基地局３では、無線基地局１と同様に、スケジューラ２０がREC３Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE３Ｂに配置されている。したがって、無線基地局３は、無線基地局１と同様に、伝送路４０での送信データ量を抑制でき、協調的なスケジューリングをREC３Ａにおいて行うことができる。

さらに、無線基地局３は、ベアラ終端をREC３Ａで行う。したがって、暗号化されたベアラ・データ（e.g. S1ベアラ・データ）に付加されているヘッダを削減できる。このため、ベアラ・データをRE３Ｂに送信する場合に比べて、REC３ＡとRE３Ｂの間の転送データ量を削減できる。

さらに、図５の構成例では、PDCPサブレイヤの処理もREC３Ａで行われる。PDCPサブレイヤでは、エア・インタフェースでの送信データ量を削減することを目的として、ユーザーデータのヘッダ圧縮が行われる。したがって、REC３ＡとRE３Ｂの間の転送データ量をさらに削減できる。

図６は、無線基地局３おける機能配置を、E-UTRAでのユーザーデータのダウンリンク送信に関して詳細に示している。上述の通り、本実施の形態では、ベアラ終端ユニット１０及びPDCPユニット１１０がREC３Ａに配置される。したがって、ヘッダ圧縮されたデータ列（PDCP PDU）がREC３ＡからRE３Ｂに転送される。

なお、図５及び図６の例では、バッファ２１がREC３Ａに配置されている。したがって、図５及び図６に示されたバッファ２１は、PDCP PDUを移動局毎、ベアラ毎、QoSクラス毎、又は移動局毎かつQoSクラス毎に格納すればよい。しかしながら、実施の形態１で詳細に述べた通り、バッファ２１の配置は適宜変更可能である。例えば、バッファ２１は、RE３Ｂに配置されてもよい。また、バッファ２１は、ベアラ終端ユニット１０とPDCPユニット１１０の間に配置されてもよい。

＜発明の実施の形態４＞
図７は、本実施の形態に係る無線基地局４の構成を示すブロック図である。無線基地局４は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）４Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）４Ｂを有する。無線基地局４と上述した無線基地局１との相違点は、REC４Ａ及びRE４Ｂの両方にベアラ終端ユニット１０Ａ及び１０Ｂが配置されており、上位ネットワークとの間の複数のベアラ（e.g. S1ベアラ）の終端点をREC４ＡとRE４Ｂの間で選択可能に構成されている点である。ベアラ終端点の選択は、ベアラ単位で行われてもよいし、セル単位で行われてもよいし、無線基地局４で終端される全てのベアラについて一括して行われてもよい。

無線基地局４で終端される全てのベアラについて一括して終端点を選択する例を以下に示す。例えば、REC４ＡとRE４Ｂの間の伝送路４０のセキュリティレベルに基づいて、ベアラ終端点を選択してもよい。具体的に述べると、伝送路４０のセキュリティレベルが相対的に高い場合にREC４Ａにてベアラを終端し、伝送路４０のセキュリティレベルが相対的に低い場合にRE４Ｂにてベアラを終端するとよい。伝送路４０のセキュリティレベルが相対的に高い場合とは、例えば、伝送路４０が通信事業者の専用線である場合、又は伝送路４０が通信事業者の管理された敷地内に敷設されている場合である。伝送路４０のセキュリティレベルが相対的に低い場合とは、例えば、伝送路４０が一般的な公衆回線である場合、又は伝送路４０が十分に管理されていない場所に敷設されている場合である。

ベアラ終端点の選択は、無線基地局４のセットアップ時に行われてもよい。また、ベアラ終端点の選択は、伝送路４０の切り替えに応じて、例えばメイン伝送路とバックアップ伝送路の間の切り替えに応じて行われてもよい。具体的には、無線基地局４の制御回路（不図示）は、メイン伝送路とバックアップ伝送路のセキュリティレベルが異なる場合に、各々のセキュリティレベルに応じて終端点を切り替えるとよい。このような、ベアラ終端点の切り替えは、無線基地局４の外部（e.g. 上位ネットワーク）に配置されたリソース制御装置又はOAM（Operation Administration and Maintenance）システム等の外部装置からの指示に応じて行われてもよい。

次に、ベアラ単位で終端点を選択する例について説明する。例えば、ベアラに要求されるセキィリティレベル又はQoSクラスに基づいて、ベアラ終端点を選択してもよい。具体的には、高いセキュリティレベルが要求されるベアラ、及び高いQoSクラスが設定されたベアラは、RE４Ｂで終端されるようにすればよい。それ以外のベアラは、REC４Ａで終端されるようにすればよい。

無線基地局４では、無線基地局１と同様に、スケジューラ２０がREC４Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE４Ｂに配置されている。したがって、無線基地局４は、無線基地局１と同様に、伝送路４０での送信データ量を抑制でき、協調的なスケジューリングをREC４Ａにおいて行うことができる。

さらに、本実施の形態によれば、伝送路４０を送信されるデータ量の削減に寄与するREC４Ａにおけるベアラ終端と、伝送路４０のセキュリティレベルの向上に寄与するRE４Ｂにおけるベアラ終端を、状況に応じて柔軟に使い分けることができる。

なお、図７の例では、バッファ２１がREC４Ａに配置されている。しかしながら、実施の形態１で詳細に述べた通り、バッファ２１の配置は適宜変更可能である。例えば、バッファ２１は、RE４Ｂに配置されてもよい。

＜発明の実施の形態５＞
図８は、本実施の形態に係る無線基地局５の構成例を示すブロック図である。図８に示された構成例は、図５に示した無線基地局３の変形である。無線基地局５は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）５Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）５Ｂを有する。なお、図８では１つのRE５Ｂのみが図示されているが、図１に示したように、REC５Ａには複数のRE５Ｂが接続されてもよい。無線基地局５と図５に示された無線基地局３との相違点は、REC５Ａがハンドオーバー（ＨＯ）制御ユニット５０を有する点である。RE５Ｂの構成及び機能配置は、図５及び６に示したRE３Ｂと同じである。

ＨＯ制御ユニット５０は、エア・インタフェースにより通信中の移動局が他の基地局（ターゲット基地局）にハンドオーバーする際に、バッファ２１に保持された当該移動局に関するダウンリンク・ユーザーデータを含むデータ列（PDCP PDU）をターゲット基地局に転送する。ターゲット基地局へのユーザーデータ転送は、通常のハンドオーバー手順と同様である。つまり、ターゲット基地局へのユーザーデータ転送は、基地局間で利用可能なインタフェース（e.g. X2インタフェース）を用いて行なわれてもよいし、上位ネットワークを経由して行なわれてもよい。

無線基地局５では、無線基地局１と同様に、スケジューラ２０がREC５Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE５Ｂに配置されている。したがって、無線基地局５は、無線基地局１と同様に、伝送路４０での送信データ量を抑制でき、協調的なスケジューリングをREC５Ａにおいて行うことができる。

さらに、図８に示した構成例では、REC５ＡがPDCP PDUをバッファリングするため、ハンドオーバーの際にターゲット基地局へのデータ転送を容易に行うことができる。つまり、ハンドオーバーに際して、RE５ＢからREC５Ａへのデータ転送を必要としない。また、REC５Ａに接続された複数のRE５Ｂの間で移動局が移動する場合には、REC５Ａは、バッファリングされているPDCP PDUの送信先を移動先のRE５Ｂに変更するだけでよい。このため、移動局の移動に追随して継続的なサービスを容易に提供できる。

なお、図８の構成例では、RLCユニット１１１及びMACユニット１１１２がRE５Ｂに配置されているが、これらはREC５Ａに配置されてもよい。

＜発明の実施の形態６＞
図９は、本実施の形態に係る無線基地局６の構成例を示すブロック図である。図９に示された構成例は、図５に示した無線基地局３の変形である。無線基地局６は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）６Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）６Ｂを有する。なお、図９では１つのRE６Ｂのみが図示されているが、図１に示したように、REC６Ａには複数のRE６Ｂが接続されてもよい。無線基地局６と図５に示された無線基地局３との相違点は、REC６Ａが主スケジューラ２０Ａを有し、RE６Ｂが副スケジューラ２０Ｂを有する点である。

無線基地局６では、主スケジューラ２０ＡがREC６Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE６Ｂに配置されている。したがって、無線基地局６は、無線基地局１と同様に、伝送路４０での送信データ量を抑制でき、協調的なスケジューリングをREC６Ａにおいて行うことができる。

さらに、本実施の形態では、動的スケジューリングに関する一部の処理を副スケジューラ２０Ｂが行う。副スケジューラ２０Ｂは、動的スケジューリングのために主スケジューラ２０Ａと協調して動作する。主スケジューラ２０Ａと副スケジューラ２０Ｂの機能分担の具体例について以下に説明する。

第１の例では、副スケジューラ２０Ｂは、動的スケジューリングに使用されるパラメータをエア・インタフェースの無線通信品質に基づいて計算し、主スケジューラ２０Ａに送信する。PFスケジューリング及びMax-C/Iスケジューリング等の主要なスケジューリング手法は、エア・インタフェースの無線通信品質を利用する。例えば、PFスケジューリングでは、移動局間での送信機会の公平性を担保するために、移動局の瞬間的な予測される無線通信品質と、過去の平均的な無線通信品質との比率をパラメータとして用いる。このパラメータは、PFメトリックと呼ばれる。PFメトリックの計算に使用される無線通信品質は、データレート、Signal to Interference Ratio（SINR）などである。PFメトリックは、例えば、瞬時SINRと平均SINRの比率（i.e. 瞬時SINR／平均SINR）として計算される。

副スケジューラ２０Ｂが、無線通信品質を用いた計算を実行してPFメトリックなどのパラメータを求めることにより、主スケジューラ２０Ａの処理量を削減できる。さらに、伝送路４０を用いてRE６ＢからREC６Ａに送信するべきデータ量を削減できる。REC６Ａにおいてパラメータ（e.g. PFメトリック）の計算を行う場合、現在及び過去の無線通信品質の測定結果をRE６ＢからREC６Ａに送信する必要がある。しかしながら、副スケジューラ２０Ｂがパラメータの計算を行う場合、現在及び過去の無線通信品質の測定結果に代えて、計算されたパラメータのみを転送すればよい。

図１０は、副スケジューラ２０ＢがPFメトリックの計算を行う場合の主スケジューラ２０Ａと副スケジューラ２０Ｂの動作を示すシーケンス図である。ステップＳ１１では、移動局（UE）が品質情報を送信する。この品質情報は、移動局によって測定されたダウンリンクの無線通信品質を示す。ステップＳ１２では、副スケジューラ２０Ｂは、移動局から受信した品質情報を用いてPFメトリックを計算する。ステップＳ１３では、副スケジューラ２０Ｂは、主スケジューラ２０ＡにPFメトリックを送信する。ステップＳ１４では、主スケジューラ２０Ａは、副スケジューラ２０Ｂから受信したPFメトリックを用いて動的スケジューリングを実行し、これによりダウンリンクの各無線リソースに割り当てる移動局又はユーザーデータを決定する。

次に、主スケジューラ２０Ａと副スケジューラ２０Ｂの機能分担に関する第２の例を説明する。第２の例では、副スケジューラ２０Ｂは、H-ARQの再送信、又はRLCサブレイヤの再送信のためのスケジューリングを実施する。具体的には、副スケジューラ２０Ｂは、ダウンリンク送信データをバッファリングしておき、移動局が再送信を要求した場合に、主スケジューラ２０Ａからの再送指示に基づいて再送信を行う。例えば、副スケジューラ２０Ｂは、直前の送信と同じ無線リソースを再送信のために割り当てればよい。これより、主スケジューラ２０Ａの処理量を削減できる。さらに、REC６ＡからRE６Ｂに再送信データを転送する必要がないため、伝送路４０での送信データ量を削減できる。

図１１は、副スケジューラ２０Ｂが再送信を制御する場合の主スケジューラ２０Ａと副スケジューラ２０Ｂの動作を示すシーケンス図である。ステップＳ２１では、副スケジューラ２０Ｂは、ダウンリンク送信データをバッファリングする。ステップＳ２２では、移動局が再送要求（e.g. NACK）を送信し、主スケジューラ２０Ａがこれを受信する。ステップＳ２３では、主スケジューラ２０Ａは、副スケジューラ２０Ｂに再送信を指示する。ステップＳ２４では、副スケジューラ２０Ｂは、主スケジューラ２０Ａの指示に応じて再送信を行う。

なお、これまでの実施の形態１〜５における説明から明らかであるように、図９の構成例に示された機能配置は一例にすぎない。例えば、PDCPユニット１１０は、RE６Ｂに配置されてもよい。ベアラ終端ユニット１０も、RE６Ｂに配置されてもよい。さらに実施の形態４で述べたように、REC６ＡとRE６Ｂの両方にベアラ終端ユニット（１０Ａ及び１０Ｂ）を配置し、ベアラ終端点を選択できるようにしてもよい。また、バッファ２１は、RE６Ｂに配置されてもよい。

＜発明の実施の形態７＞
図１２は、本実施の形態に係る無線基地局７の構成例を示すブロック図である。無線基地局７は、第１のパートすなわちRadio Equipment Controller（REC）７Ａと、少なくとも１つの第２のパートすなわちRadio Equipment（RE）７Ｂを有する。無線基地局７と上述した無線基地局１との相違点は、レイヤ２ユニット１１がREC７Ａに配置されている点である。なお、図１２の構成例では、PDCPユニット１１０、RLCユニット１１１、及びMACユニット１１２がレイヤ２ユニット１１に対応する。

無線基地局７では、無線基地局１と同様に、スケジューラ２０がREC７Ａに配置され、BB-PHYユニット１２がRE７Ｂに配置されている。したがって、無線基地局７は、無線基地局１と同様に、伝送路４０での送信データ量を抑制でき、協調的なスケジューリングをREC７Ａにおいて行うことができる。

さらに、無線基地局７では、レイヤ２ユニット１１がREC７Ａに配置されているため、REC７ＡとRE７Ｂの間でデジタル信号処理を分散して行うことができる。さらに、本実施の形態によれば、REC７Ａに配置されたレイヤ２ユニット１１を複数のRE７Ｂに関するユーザーデータの処理のために共用することができる。したがって、レイヤ２ユニット１１を効率的に使用することができる。

図１３は、無線基地局７おける機能配置を、E-UTRAでのユーザーデータのダウンリンク送信に関して詳細に示している。上述の通り、本実施の形態では、レイヤ２ユニット１１がREC７Ａに配置される。したがって、MAC-PDU（i.e. トランスポートチャネル）がREC７ＡからRE７Ｂに転送される。

なお、図１２及び図１３の例では、バッファ２１がRLCユニット１１１とMACユニット１１２の間に配置されている。したがって、図１２及び図１３に示されたバッファ２１は、RLC PDU（i.e. 論理チャネル）を移動局毎、ベアラ毎、QoSクラス毎、又は移動局毎かつQoSクラス毎に格納すればよい。しかしながら、実施の形態１で詳細に述べた通り、バッファ２１の配置は適宜変更可能である。例えば、バッファ２１は、PDCPユニット１１０とRLCユニット１１１の間に配置されてもよい。

＜その他の実施の形態＞
発明の実施の形態１〜７で説明した無線基地局１〜７は、中継局であってもよい。当該中継局は、基地局と第１の無線リンク（バックホールリンク）を接続し、移動局と第２の無線リンク（アクセスリンク）を接続し、基地局と移動局との間でデータ中継を行う。

発明の実施の形態１〜７で説明したベアラ終端ユニット１０、レイヤ２ユニット１１、BB-PHYユニット１２、及びスケジューラ２０、２０Ａ、２０Ｂは、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）、DSP（Digital Signal Processor）などを含む半導体処理装置を用いて実装されてもよい。また、これらのユニットは、マイクロプロセッサ等のコンピュータにプログラムを実行させることによって実装されてもよい。

このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

また、発明の実施の形態１〜７は、適宜組み合わせることも可能である。さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

この出願は、２０１１年１１月２５日に出願された日本出願特願２０１１−２５７４７９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１〜７無線基地局
１Ａ〜７Ａ Radio Equipment Controller（REC）
１Ｂ〜７Ｂ Radio Equipment（RE）
１０、１０Ａ、１０Ｂベアラ終端ユニット
１１レイヤ２ユニット
１２ BB-PHYユニット
１３ RF-PHYユニット
１４アンテナ
２０スケジューラ
２０Ａ主スケジューラ
２０Ｂ副スケジューラ
２１バッファ
３０、３１内部インタフェース
４０伝送路
５０ハンドオーバー制御ユニット
１１０ PDCPユニット
１１１ RLCユニット
１１２ MACユニット
１２０符号化ユニット
１２１変調ユニット
１２２リソースマッピング・ユニット
１２３ IFFTユニット
１３０アップコンバータ
１３１増幅器

Claims

基地局に含まれる無線制御装置に伝送路を介して通信可能に接続され、前記基地局の複数の無線装置のうちの１つとして動作するノードであって、
前記無線制御装置は、基地局と通信する複数の移動局に対して無線リソースを割り当てる動的スケジューリングを行うスケジューリング手段を備え、
前記ノードは、
上位ネットワークと前記基地局との間の少なくとも１つのベアラのうち前記ノードに接続する第１の移動局に関するベアラを終端するベアラ終端手段と、
前記第１の移動局に関するダウンリンク・ユーザーデータを無線送信するための伝送路符号化と前記第１の移動局に関するアップリンク・ユーザーデータを受信信号から復元するための伝送路復号化とを含む信号処理を行う物理レイヤ手段と、
を備える、ノード。
前記ノードは、前記少なくとも１つのベアラの終端点を前記無線制御装置と前記ノードの間で選択できるよう構成されている、請求項１に記載のノード。
前記終端点の選択はベアラ毎に行われる、請求項２に記載のノード。
前記終端点の選択は、前記第１の移動局のユーザーデータのセキィリティレベル又はQoSクラスに基づいて行われる、請求項２に記載のノード。
前記ベアラ終端手段を上位プロトコル・レイヤとし、前記物理レイヤ手段を下位プロトコル・レイヤとし、前記動的スケジューリングを除くレイヤ２処理を行うレイヤ２手段をさらに備える、請求項１に記載のノード。
前記レイヤ２手段は、
前記ベアラ終端手段を上位プロトコル・レイヤとするRadio Link Control（RLC）サブレイヤ手段と、
前記RLCサブレイヤ手段を上位プロトコル・レイヤとし、前記物理レイヤ手段を下位プロトコル・レイヤとするMedium Access Control（MAC）サブレイヤ手段と、
を備える、
請求項５に記載のノード。
基地局に含まれる無線制御装置に伝送路を介して通信可能に接続され、前記基地局の複数の無線装置のうちの１つとして動作するノードによって行われる方法であって、
前記無線制御装置によって行われる前記基地局に接続する複数の移動局に対して無線リソースを割り当てる動的スケジューリングに従うこと、
上位ネットワークと前記基地局との間の少なくとも１つのベアラのうち前記ノードに接続する第１の移動局に関するベアラを前記ノードにおいて終端すること、及び
前記第１の移動局に関するダウンリンク・ユーザーデータを無線送信するための伝送路符号化と前記第１の移動局に関するアップリンク・ユーザーデータを受信信号から復元するための伝送路復号化とを含む信号処理を行うこと、
を備える方法。
前記少なくとも１つのベアラの終端点を前記無線制御装置と前記ノードの間で選択することをさらに備える、請求項７に記載の方法。
前記終端点の選択はベアラ毎に行われる、請求項８に記載の方法。
前記終端点の選択は、前記第１の移動局のユーザーデータのセキィリティレベル又はQoSクラスに基づいて行われる、請求項８に記載の方法。