JPWO2007148630A1 - 移動通信システムで使用される無線通信装置及び方法 - Google Patents

Abstract

再送制御機能を有する無線通信装置は、第１パケットを通信相手に送信した後に、該第１パケットに対して受信した誤り検出結果が肯定応答であるか否かを、第１サブレイヤで判定する判定部と、第１パケットに続く第２パケットを通信相手に送信する送信部と、第１パケットに対する誤り検出結果が肯定応答であるとする判定に誤りがあったことを示す誤り通知を、第２パケットの送信後固定期間待機するためのタイマー部と、固定期間内に誤り通知が報告されなかった場合に、第１パケットに対して受信した誤り検出結果が肯定応答である旨を第１サブレイヤより上位の第２サブレイヤに報告する報告部とを有する。

Description

本発明は移動通信の技術分野に関し、特に移動通信システムで使用される無線通信装置及び方法に関連する。

この種の技術分野では、無線アクセス方式、再送制御、ハンドオーバ等を含む次世代移動通信システムに関する研究開発が急ピッチで進められている。

図１は再送制御手順の一例を示す。図中右側は送信側の媒体アクセス制御（MAC: Medium Access Control）サブレイヤのエンティティ（Tx MAC）及び無線リンク制御（RLC: Radio Link Control）サブレイヤのエンティティ（Tx RLC）の動作を示す。図中左側は受信側のMACサブレイヤのエンティティ（Rx MAC）及びRLCサブレイヤのエンティティ（Rx RLC）の動作を示す。下りリンクでは送信機は基地局であり受信機はユーザ装置である。上りリンクでは送信機はユーザ装置であり受信機は基地局である。

ステップＳ２１，Ｓ２２では送信するパケットが用意される。MACサブレイヤからRLCサブレイヤに対して、送信すべきパケットが要求される（new data request）。この要求に応じてMACサブレイヤで送信パケットが用意される。図示の例ではこのパケット即ちパケットデータユニット（PDU）に「０」のシーケンス番号が付与される（SN=0）。

ステップＳ１１に示されるように、送信側で用意されたパケットは受信側に伝送される。この場合において、シーケンス番号（SN）で特定されるユーザデータを含むパケットデータユニットはデータチャネルで伝送され、ユーザ識別情報（UE−ID）、プロセス番号（Proc）、新規データインジケータ（NDI:New Data Indicator）その他の制御情報は制御チャネルで伝送され、セル内で絶対的な伝送タイミングを示すシステムフレーム番号（SFN）は報知チャネルで報知されているものが使用される。

報知チャネルと共に制御チャネル及びデータチャネルを受信した受信機は、受信したパケットに対して例えば巡回冗長検査法（CRC: Cyclic Redundancy Check）で誤り検出を実行する。誤り検出結果は、否定的であること（NACK）又は肯定的であること（ACK）を示す。前者は許容範囲を超えた誤りが検出されたことを示し、後者はその逆を示す。図示の例では、誤りが検出されなかった又は検出されたとしても許容範囲である（CRC:OK）。

ステップＳ１２に示されるように、誤り検出結果は送信側に報告される。仮に、誤りが検出された場合は否定応答が送信側に報告され、送信側は否定応答に関連するパケットを特定し、それを再送する。送信側から送信されるパケットは、無線送信後もバッファ（再送バッファ）に格納され、肯定的な誤り検出結果（ACK）が得られると、破棄される。従って否定的な誤り検出結果が報告されると、それに応じて以前に送信したパケットが特定され、それが再送される。

図示の例では、ステップＳ１２で肯定応答（ACK）が伝送されている。肯定応答は、受信側で誤り無くパケットが受信できたことを示すので、送信側は次のパケットを送信してよい。しかしながら誤り検出結果が肯定応答であるとするTxMACの判断が誤っていたことが後になって判明した場合には、本当は否定応答であったパケットを再送することは困難である。TxRLCレイヤに肯定応答である旨が報告された後は、そのパケットは破棄され、ウインドウ制御は次々と進められているからである。

このような懸念に対処するため、従来は、TxMACで誤り検出結果が肯定応答であることを判定した後に、タイマーを起動し、或る固定期間の間、誤り検出結果の誤認定がなされたことを通知する信号を待機する。この通知はフォールスアックインジケータ（FAI: False Ack Indicator）と言及されても良い。

以後、ステップＳ２３，Ｓ２４に示されるように後続のパケットデータが用意され、ステップＳ１３に示されるように無線伝送される。図示の例では、SN=１のパケットが、Proc=0及びNDI=1の制御情報と共に、SFN=8のタイミングで無線伝送されている。

FAIが通知されなかった場合は、図１の「期間満了」に示されるように、所定期間が経過したことがTxMACで確認される。これにより、誤り検出結果が肯定応答であるとした判断は、より確からしくなったと言える。

ステップＳ２５に示されるように、誤り検出結果が肯定応答である旨の報告が上位レイヤ（TxRLC）になされる。その結果、報告対象のパケット（SN=0）は再送バッファから破棄され、ウインドウ制御が進行する。このような手法については、例えば非特許文献１に記載されている。
R2-050907, "MAC functions: ARQ", Samsung.

図２は従来技術の問題点を説明するための図を示す。受信機が否定応答を返したにもかかわらず、送信機がそれを肯定応答であると誤認定されたとする。上述したように肯定応答であることの真正を確認するため、タイマーが起動され、所定期間が経過するか否かがモニタされる。伝送可能な後続パケットは次々と送信される。受信機は、プロセス番号（Proc）、新規データインジケータ（NDI）、シリアル番号（SN）等を参照し、過去に行った誤り検出結果を考慮して、その誤認定が送信機でなされたか否かを判定する。

受信機が否定応答を返したにもかかわらず、送信機がそれを肯定応答であると誤認定した場合は、再送パケットでない新規パケットが受信機に伝送されて来る。その結果、以前に返した否定応答は適切に処理されず、それが肯定応答として処理が進んでいることを受信機は検出することができる。

このエラー検出結果に応じて、再送対象のパケットのシステムフレーム番号（SFN）を含むインジケータが受信機で作成され、送信側に報告される。再送対象が何であるかは、誤り検出結果が否定応答であったパケットであり、それはステップＳ１１の後に行われた誤り検出結果及びＳＦＮから判明する。送信機は、報告されたインジケータに含まれているシステムフレーム番号を抽出する。そのシステムフレーム番号のタイミングで送信したパケットのシーケンス番号が何であるか等は送信側で記憶済みである。このように報告されたシステムフレーム番号から、再送されるべきパケットのシーケンス番号が特定される。特定されたシーケンス番号は送信パケットを管理しているTxRLCサブレイヤに報告され（ローカルNACK）、以後そのパケットが受信側に再送される。このようにして誤り検出結果（ACK/NACK）の誤認定が送信機側で起こったとしても、受信側は再送されるべきパケットを特定でき、適切な再送制御がなされる。

タイマーを起動した後の所定期間は上記の動作が適切に行われるのに充分に長く設定されるべきである。それが短すぎた場合は、所定期間内にACK誤認定の通知を受けることができない状況が発生し、パケット損失や伝送品質の劣化を招くおそれが高まる。図２に示されるように、所定期間の中には、ACK誤認定が起きてから次の新規データが無線伝送される期間T1と、受信機でエラー検出を行ってからFAIのようなACK誤認定の通知信号の伝送を開始するまでの期間T2と、FAIのようなACK誤認定の通知信号を伝送するのに要する期間T3とが含まれる。共有データチャネル上にて異なるユーザのデータ伝送機会をスケジューリングするシステムにおいては、ユーザ数や各ユーザが要求する伝送レート及び使用可能な無線帯域幅によってスケジューリング遅延が大きく変動することが予想される。したがって、これらのすべてに対処できるように、期間Ｔ１は、予想され得る最長の期間でなければならない。T2の期間は、FAIが極めて重要な信号であり、又その情報量が少なく且つ送信頻度が稀であることを考慮すると、優先的（瞬間的に）に送信機会が割当てられるべきであり、ほとんど変動は無く短期間で済む。T3の期間は無線伝送期間を含むが、FAIのような通知信号は情報量が少ないので、大きな変動を想定しなくてよい（例えば、数十ミリ秒でもよい）。このような観点から、タイマーで計測される所定期間は、特に期間Ｔ１により、比較的長く設定される。

所定期間がそのように長期間に及ぶと、TxRLCでパケットを破棄することができず、ウインドウ制御も遅延し、そのシステムでのスループットの悪化を招いてしまうという問題が懸念される。

本発明の課題は、タイマーを用いて固定的に設定される待ち時間の適正化を図ることで、再送制御機能を強化することである。

本発明によれば、再送制御機能を有する無線通信装置が使用される。無線通信装置は、第１パケットを通信相手に送信した後に、該第１パケットに対して受信した誤り検出結果が肯定応答であるか否かを、第１サブレイヤで判定する判定部と、前記第１パケットに続く第２パケットを前記通信相手に送信する送信部と、前記第１パケットに対する誤り検出結果が肯定応答であるとする判定に誤りがあったことを示す誤り通知を、前記第２パケットの送信後固定期間待機するためのタイマー部と、前記固定期間内に前記誤り通知が報告されなかった場合に、前記第１パケットに対して受信した誤り検出結果が肯定応答である旨を前記第１サブレイヤより上位の第２サブレイヤに報告する報告部とを有する。

本発明によれば、固定的に設定されるタイマーの期間の適正化を図ることで、再送制御機能を強化することができる。

従来のACK/NACK誤認定に対処するための動作手順を示すフローチャートである。 従来の問題点を説明するための図である。 本発明の一実施例による動作手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施例で使用されるエンティティに対する機能ブロック図である。

符号の説明

１１ 受信部
１２ ACK/NAC判定部
１３ エラー検出部
１４ FAI作成部
２１ 新規データ要求部
２２ 送信パケット作成部
２３ 送信部
２４ FAI分析部
２５ タイマー
３１ 送信バッファ管理部

図３は本発明の一実施例による動作手順を示すフローチャートである。図３の右半分は、送信側の媒体アクセス制御（MAC: Medium Access Control）サブレイヤのエンティティ（Tx MAC）及び無線リンク制御（RLC: Radio Link Control）サブレイヤのエンティティ（Tx RLC）を示す。図３の左半分は、受信側のMACサブレイヤのエンティティ（Rx MAC ）及びRLCサブレイヤのエンティティ（Rx RLC）を示す。下りリンクでは送信機は基地局であり受信機はユーザ装置である。上りリンクでは送信機はユーザ装置であり受信機は基地局である。

ステップＳ２１，Ｓ２２では送信するパケットが用意される。MACサブレイヤからRLCサブレイヤに対して、送信すべきパケットが要求される（new data request）。この要求に応じてMACサブレイヤで送信パケットが用意される。図示の例ではこのパケット即ちパケットデータユニット（PDU）に「０」のシーケンス番号が付与される（SN=0）。

ステップＳ１１に示されるように、送信側で用意されたパケットは受信側に伝送される。この場合において、シーケンス番号（SN）で特定されるユーザデータを含むパケットデータユニットはデータチャネルで伝送され、ユーザ識別情報（UE−ID）、プロセス番号（Proc）、新規データインジケータ（NDI: New Data Indicator）その他の制御情報は制御チャネルで伝送され、セル内で絶対的な伝送タイミングを示すシステムフレーム番号（SFN）は報知チャネルで報知されているものが使用される。

報知チャネル、制御チャネル、及びデータチャネルを通して上記の情報を受信すると、受信機は、受信したパケットに対して、これに限らないが、たとえば、巡回冗長検査法（CRC: Cyclic Redundancy Check）などの誤り検出を実行する。誤り検出結果は、否定的であること（NACK）又は肯定的であること（ACK）を示す。前者は所定の許容範囲を超えた誤りが検出されたことを示し、後者はその逆を示す。図示の例では、誤りが検出されても又は検出されなくても良く、巡回冗長検査法が成功裏に終了すると（CRC:OK）、この手順は次のステップ（Ｓ１２）へ進む。

ステップＳ１２に示されるように、誤り検出結果は送信側に報告される。仮に、誤りが検出された場合は否定応答が送信側に報告され、送信側は否定応答に関連するパケットを特定し、それを再送する。送信側から送信されるパケットは、無線送信後もバッファ（再送バッファ）に格納され、肯定的な誤り検出結果（ACK）が得られると、破棄される。従って否定的な誤り検出結果が報告されると、それに応じて以前に送信したパケットが特定され、それが再送される。

図示の例では、ステップＳ１２で肯定応答（ACK）が伝送されている。先に説明した従来技術と異なり、この時点ではタイマーはスタートされない。

ステップＳ２３，Ｓ２４に示されるように後続のパケットデータが用意され、ステップＳ１３に示されるように無線伝送される。図示の例では、SN=１のパケットが、Proc=0及びNDI=1の制御情報と共に、SFN=8のタイミングで無線伝送されている。

従来技術とは異なり、本実施例では、ステップＳ１３の無線伝送後にタイマーが起動される。タイマーは所定期間を計時するが、この所定期間は従来の所定期間より短い。なぜならこの所定期間は、小さくしか変動しない第２期間T2及び第３期間T3（図２）だけ含めばよく、大きな変動を考慮して予想され得る最長の期間とされていた第１期間T1を含む必要は無いからである。FAIが通知されずに所定期間が経過すると、フローはステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、誤り検出結果が肯定応答を示すである旨の報告が上位レイヤ（TxRLC）になされる。その結果、報告対象のパケット（SN=0）は再送バッファから破棄され、ウインドウ制御が進行する。

従来の手法では、ステップＳ１２での報告対象パケット（SN=0）に対する誤り検出結果報告からステップＳ２５のACK報告までの期間が固定的に長く設定されている。このため、ステップＳ１３のパケットの送信からステップＳ２５のACK報告までの期間は大きく増減し、仮にステップＳ１２からステップＳ１３までの次のパケット（SN=1）のスケジューリング遅延が短かったとしても、ステップＳ１２での報告対象パケット（SN=0）に対する誤り検出報告からステップＳ２５のACK報告までの期間が不必要に延長され、全体として一定の期間が経過するまで待機せざるを得なかった。本実施例では、ステップＳ１２からステップＳ１３までの次のパケットのスケジューリング遅延が短かった場合には、その短期間以降、所定期間経過後にACK報告が速やかに行われる。次のパケットのスケジューリング遅延がたとえ長くなったとしても、ACK報告がなされるタイミングは従来と同程度にしか遅れずに済む。

図４は本発明の一実施例で使用されるエンティティに対する機能ブロック図を示す。これらのエンティティの機能部により、図２に示されるような動作が実現される。受信側のRxMACには受信部１１、ACK/NACK判定部１２、エラー検出部１３及びFAI作成部１４が備わっている。送信側のTxMACには、新規データ要求部２１、送信パケット作成部２２、送信部２３、タイマー２５及びFAI分析部２４が備わっている。送信側のTxRLCには送信バッファ管理部３１が備わっている。

受信側のRxMACの受信部１１は無線信号を受信し、自装置宛の信号を抽出し、後段の処理要素に転送する。また、RxMACの受信部１１は受信した自装置宛の制御チャネルに付随するプロセス番号（Proc）、新規データインジケータ（NDI）の値及びシステムフレーム番号（SFN）をエラー検出部１３に通知する。

ACK/NACK判定部１２は、受信した信号に対して誤り検出を行う。誤り検出は例えばCRC法で行われてもよい。誤り検出結果はエラー検出部１３に報告されるだけでなく、送信側にも報告される。

エラー検出部１３は、過去に制御チャネルの受信に失敗しているか否かを判定する。失敗していたことが判明すると、FAIを作成するようFAI作成部１４に指示がなされる。

FAI作成部１４は、最近受信したパケットのシステムフレーム番号（SFN）を含むインジケータを作成する。インジケータは無線送信される。

送信機のTxMACの新規データ要求部２１は、受信機から誤り検出結果（ACK/NACK）の報告を受ける。報告内容に応じて、次の送信タイミングで送信するデータを送信バッファ管理部３１に要求する。

送信パケット作成部２２は、次の送信タイミングで送信するデータを無線送信するための送信パケットを作成する。送信パケットは、制御チャネルやデータチャネルを構成する。

送信部２３は作成された送信パケットを送信する。

タイマー２５は、パケット送信後所定期間を計測する。期間が満了すると、その旨の通知が送信バッファ管理部３１に通知される。

FAI分析部２４は、受信側で作成されたインジケータを受信し、インジケータに含まれるシステムフレーム番号（SFN）を抽出する。抽出されたSFNは送信バッファ管理部３１に与えられる。

送信側のTxRLCの送信バッファ管理部３１は、無線送信されるパケットデータをバッファに蓄積し、必要に応じてパケットデータを取り出し、送信パケット作成部２２に送る。バッファは初回送信用のパケットデータだけでなく、再送用のパケットデータも格納する。再送用のパケットデータはそれに付随する属性情報と共に格納される。タイマーで計測された所定期間の間に、何らのFAIも通知されなかった場合には、送信バッファ管理部３１はACK報告で示されているパケットを再送バッファから破棄する。

本国際出願は、２００６年６月２０日に出願された日本国特許出願第２００６−１７０７０４号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容をここに援用する。

Claims (2)

1. 再送制御機能を有する無線通信装置であって、
   送信先機器へ送信された第１パケットについて得られた誤り検出結果を受信し、その結果が肯定応答であるかを第１サブレイヤで判定するよう構成される判定部と、
   前記第１パケットに続く第２パケットを前記送信先機器に送信するよう構成される送信部と、
   前記第２パケットの送信後、一定期間を計時するよう構成されるタイマー部と、
   前記誤り検出結果が誤って肯定応答であると判定されたことを示すメッセージが前記送信先機器から前記所定の期間内に受信されなかった場合に、前記第１パケットについての誤り検出結果が肯定応答である旨を前記第１サブレイヤより上位の第２サブレイヤに報告するよう構成される報告部と、
   を備える無線通信装置。
2. 再送制御機能を有する無線通信装置で使用される方法であって、
   第１パケットを送信先機器に送信するステップと、
   前記第１パケットに対する誤り検出結果を受信するステップと、
   前記誤り検出結果が肯定応答であるか否かを、第１サブレイヤで判定するステップと、
   前記第１パケットに続く第２パケットを前記送信先機器に送信するステップと、
   前記第２パケットの送信後、一定期間を計時するステップと、
   前記誤り検出結果が誤って肯定応答であると判定されたことを示すメッセージが前記送信先機器から前記所定の期間内に受信されなかった場合に、前記第１パケットについての誤り検出結果が肯定応答である旨を前記第１サブレイヤより上位の第２サブレイヤに報告するステップと、
   を有する方法。

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