JP2011172282A - 拡張アップリンクをサポートするｍａｃレイヤアーキテクチャ - Google Patents

Abstract

【課題】拡張アップリンク（ＥＵ）をサポートする媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤのアーキテクチャおよび機能を提供する。
【解決手段】ＥＵのＭＡＣエンティティ（すなわち、ＭＡＣ−ｅエンティティ）（１２０、２２０、３２０）は無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）（１００）、ノードＢ（２００）、および無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）（３００）にそれぞれ組み込まれる。ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅエンティティ（１２０）は、ハイブリッドオートマティックリピートリクエスト（Ｈ−ＡＲＱ）の伝送と再伝送、優先処理、ＭＡＣ−ｅ多重化、およびトランスポートフォーマットコンビネーション（ＴＦＣ）選択を処理する。ノードＢのＭＡＣ−ｅエンティティ（２２０）は、Ｈ−ＡＲＱの伝送と再伝送、Ｅ−ＤＣＨ（１０２）スケジューリング、およびＭＡＣ−ｅ非多重化を処理する。ＲＮＣのＭＡＣ−ｅエンティティ（３２０）は、インシーケンス配信を提供し、異なるノードＢからのデータの結合を処理する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）およびノードＢを含む無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、無線通信システムの拡張アップリンク（ＥＵ）をサポートする媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤアーキテクチャおよび機能に関する。

アップリンク（ＵＬ）のカバレッジ、スループット、および伝送待ち時間を改善するための方法は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）のリリース６において研究されている。これらの方法を首尾よく実装するために、ＵＬの物理リソースのスケジューリングおよび割り当ては、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）からノードＢへ移され、ＲＮＣがノードＢの全体的制御を維持するとしても、ノードＢは、ＲＮＣよりも短期ベースで効率的にＵＬ無線リソースを決定し、管理することが可能である。

１つまたは複数の独立したＵＬ伝送は、ＷＴＲＵと一般的な移動通信システム（ＵＭＴＳ）の地上波無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）との間の拡張された専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）で共通の時間間隔内で処理される。この一例は、ＭＡＣレイヤのハイブリッドオートマティックリピートリクエスト（hybrid-automatic repeat request）（Ｈ−ＡＲＱ）や単純なＭＡＣレイヤのＡＲＱ動作であり、それぞれの別個の伝送は、異なる伝送番号がＵＴＲＡＮによって首尾よく受信されることを必要とする場合がある。

本発明は、ＥＵをサポートする改善されたＭＡＣレイヤアーキテクチャおよび機能に関する。ＭＡＣ−ｅエンティティと呼ばれるＥＵについての新たなＭＡＣエンティティは、定義され、ＷＴＲＵ、ノードＢ、およびＲＮＣに組み込まれる。ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅは、Ｈ−ＡＲＱの伝送と再伝送、優先処理、ＭＡＣ−ｅ多重化、およびトランスポートフォーマットコンビネーション（transport format combination）（ＴＦＣ）選択を処理する。ノードＢのＭＡＣ−ｅエンティティは、Ｈ−ＡＲＱの伝送と再伝送、拡張された専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）のスケジューリング、およびＭＡＣ−ｅ逆多重化を処理する。ＲＮＣのＭＡＣ−ｅエンティティは、インシーケンス配信（in-sequence delivery）を提供し、かつ異なるノードＢからのデータの結合を処理する。

ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅは、ＥＵレート要求／割り当てエンティティ、優先処理エンティティ、ＴＦＣ選択エンティティ、およびＨ−ＡＲＱエンティティを備える。ＥＵレート要求／割り当てエンティティは、Ｅ−ＤＣＨを介してデータを伝送し、かつノードＢから受信されるレート付与（rate grant）を処理するノードＢにレート要求（rate request）を送信する。優先処理エンティティは、伝送されるデータのプライオリティに従ってデータの割り当て、およびＨ−ＡＲＱ処理を管理する。ＴＦＣ選択エンティティは、データのＴＦＣを選択する。Ｈ−ＡＲＱエンティティは、ノードＢからの伝送フィードバックに従ってデータを再伝送する。ノードＢのＭＡＣ−ｅは、スケジューラ、デマルチプレクサ、およびＨ−ＡＲＱエンティティを備える。

本発明に係る無線通信システムのブロック図である。 本発明に係るＷＴＲＵのプロトコルアーキテクチャのブロック図である。 本発明に係るＷＴＲＵにおけるＭＡＣ−ｅアーキテクチャのブロック図である。 本発明に係るノードＢにおけるＭＡＣ−ｅアーキテクチャのブロック図である。 本発明に係るＷＴＲＵとノードＢとの間の信号処理に加えて、ＷＴＲＵとノードＢのＭＡＣ−ｅアーキテクチャのブロック図である。

以下、「ＷＴＲＵ」という用語は、ユーザ機器、移動局、固定式または移動式の加入者装置、ページャ、または無線環境において動作可能な他の種類のデバイスに限定されないが含む。以下で参照する場合、「ノードＢ」という用語は、基地局、サイトコントローラ、アクセスポイント、または無線環境においてインターフェースで接続する他の種類のデバイスに限定されないが含む。

本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込むことが可能であり、または相互接続する複数のコンポーネントを備える回路に構成されることが可能である。

図１は、本発明に係る無線通信システム１０のブロック図である。システム１０は、ＷＴＲＵ１００、ノードＢ２００、およびＲＮＣ３００を備える。ＲＮＣ３００は、ノードＢおよびＷＴＲＵ１００についてのＥＵパラメータ、例えば、初期伝送電力レベル、許可されたＥＵ伝送電力の最大値、またはノードＢごとの利用可能なチャネルリソースを構成することによって全体的なＥＵ動作を制御する。ＷＴＲＵ１００とノードＢ２００との間で、Ｅ−ＤＣＨ１０２は、ＥＵ伝送をサポートするために確立される。

Ｅ−ＤＣＨ伝送のために、ＷＴＲＵ１００は、レート要求をＵＬのＥＵ信号チャネル１０４を介してノードＢ２００に送信する。それに応じて、ノードＢ２００は、レート付与をダウンリンク（ＤＬ）のＥＵ信号チャネル１０６を介してＷＴＲＵ１００に送信する。ＥＵの無線リソースがＷＴＲＵ１００に割り当てられた後、ＷＴＲＵ１００は、Ｅ−ＤＣＨデータをＥ−ＤＣＨ１０２を介して伝送する。Ｅ−ＤＣＨ伝送に応答して、ノードＢは、Ｈ−ＡＲＱ動作についての確認応答メッセージ（ＡＣＫ）または非確認応答メッセージ（ＮＡＣＫ）をＤＬのＥＵ信号チャネル１０６を介して送信する。ノードＢ２００は、Ｅ−ＤＣＨデータ伝送に応答してレート付与でＷＴＲＵ１００に応答することも可能である。

図２は、本発明に係るＥ−ＤＣＨ１０２のプロトコルアーキテクチャのブロック図である。ＭＡＣ−ｅと呼ばれるＥＵについての新たなＭＡＣエンティティは、ＷＴＲＵ１００、ノードＢ２００、およびＲＮＣ３００において生成され、Ｅ−ＤＣＨの伝送および受信に関するすべての機能を処理する。ＭＡＣ−ｅエンティティ１２０は、ＭＡＣ−ｄエンティティ１３０と物理レイヤ（ＰＨＹ）エンティティ１１０との間でＷＴＲＵ１００に組み込まれる。ＷＴＲＵ１００のＭＡＣ−ｅ１２０は、Ｈ−ＡＲＱの伝送と再伝送、優先処理、ＭＡＣ−ｅ多重化、およびＴＦＣ選択を処理する。ＭＡＣ−ｅエンティティ２２０は、Ｈ−ＡＲＱ伝送と再伝送、Ｅ−ＤＣＨスケジューリング、およびＭＡＣ−ｅ非多重化を処理するノードＢ２００に組み込まれる。ＭＡＣ−ｅエンティティ３２０は、ＲＮＣ３００に組み込まれ、インシーケンス配信を提供し、異なるノードＢからのデータの結合を処理する。

図３は、本発明に係るＷＴＲＵ１００におけるＭＡＣ−ｅ１２０のアーキテクチャのブロック図である。ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅ１２０は、ＥＵレート要求／割り当てエンティティ１２２、優先処理エンティティ１２４、ＴＦＣ選択エンティティ１２６、およびＨ−ＡＲＱエンティティ１２８を備える。注目すべきは、図３は本発明の好ましい実施形態の一例として提供され、図３に示されるエンティティは共通のＭＡＣ機能エンティティに組み込まれることが可能であり、その機能はおおよそ機能エンティティによって実装されることが可能である、ということである。

ＥＵレート要求／割り当てエンティティ１２２は、ＷＴＲＵ１００がＥ−ＤＣＨ１０２を介して伝送されるＥ−ＤＣＨデータ待ち時間を有する場合、ノードＢ２００から無線リソースを要求することに関与する。ＥＵレート要求は、各データフローについてトラフィック量インジケータ、要求されるデータ転送速度、ＴＦＣインデックス、およびトラフィック量測定値（ＴＶＭ）量の１つである場合がある。レート要求は、物理レイヤ信号またはＭＡＣレイヤ信号を介してノードＢ２００に送信されることが可能である。レート要求は、無線リンク制御（ＲＬＣ）のデータのＴＶＭに基づいて生成される。ＴＶＭは、Ｅ−ＤＣＨ伝送のデータのトラフィック量を含むことが可能であり、動作中のＨ−ＡＲＱ処理とともに再伝送待ちデータを選択的にさらに含むことが可能である。

ＷＴＲＵ１００がノードＢ２００からレート付与（すなわち、レート、および／またはタイムスケジューリング）を受信する場合、（ＷＴＲＵは１つより多いノードＢからレート付与を受信することが可能であり）、ＥＵレート要求／割り当てエンティティ１２２は、リソースがデータの伝送のために利用可能であることを優先処理エンティティ１２４に通知する。受信されたレート付与は、Ｅ−ＤＣＨトランスポートフォーマットコンビネーションセット（ＴＦＣＳ）のサブセット、および／または開始時間、および継続期間（任意）を決定する。

レート要求を送信することによって、ＷＴＲＵ１００は、ノードＢ２００にＴＦＣＳ内の一連の許可されたＵＬのＴＦＣを変更することを求め、ノードＢ２００は、レート付与を送信することによってＴＦＣＳ内の許可されたＵＬのＴＦＣを変更することができる。ＷＴＲＵ１００は、スケジューリング情報アップデートをノードＢ２００に送信し、バッファ占有率（occupancy）、および／または利用可能な伝送電力情報を提供することが可能であり、ノードＢ２００のスケジューリングエンティティ２２２は、適切なＴＦＣＳインジケータおよび伝送時間間隔を決定することが可能である。継続制御による高速レートスケジューリングのため、ノードＢ２００は、システムが容認し、レート制御モードのＷＴＲＵが追加的な干渉を引き合わせることを防ぐことができる利用可能な干渉を表すパラメータを送信することができる。このことを達成することができる１つのやり方は、ノードＢ２００が、ＷＴＲＵ１００がレート付与のＥＵ伝送のために使用可能な許可された伝送電力を信号で伝えることである。

優先処理エンティティ１２４は、データのプライオリティに従ってデータフローの割り当ておよびＨ−ＡＲＱ処理を管理する。関連したＤＬのＥＵ信号からの伝送フィードバックに基づいて、新たな伝送または再伝送は決定される。さらに、それぞれのＭＡＣプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）についての待ち行列識別子（ＩＤ）および伝送シーケンス番号（ＴＳＮ）は決定される。ＴＳＮは、Ｅ−ＤＣＨ内の各プライオリティクラスに対してユニークであり、それぞれの新しいデータブロックについてインクリメントされる。任意で、優先処理エンティティ１２４は、より低いプライオリティのデータの再伝送を阻止する（preempt）ことが可能である。より高いプライオリティのデータの新たな伝送は、優先処理をサポートするためにいつでもより低いプライオリティのデータの未決定の（pending）再伝送の代わりに開始することが可能である。

ＴＦＣ選択エンティティ１２６は、レート付与において信号で伝えられた情報に従ってＥ−ＤＣＨ１０２上で伝送されるデータについてのＴＦＣを選択し、複数のＭＡＣ−ｄフローを１つのＭＡＣ−ｅのＰＤＵに多重化する。レート付与は、絶対付与（absolute grant）または相対付与（relative grant）である場合がある。絶対付与は、ＷＴＲＵが使用可能なＵＬリソースの最大量の絶対的な限界を提供する。相対付与は、以前に使用した値に比べてリソースの限界を増大させ、または減少させる。

ＴＦＣ選択は、最大の許可された伝送電力、およびノードＢ２００からのレート付与によって許可された対応するＴＦＣＳサブセットの影響を受けやすい。ＴＦＣ選択は、論理チャネルのプライオリティに基づくものであり、ＴＦＣ選択はより高いプライオリティのデータの伝送を最大化する。ＲＮＣによって構成される１つのＭＡＣ−ｅのＰＤＵにおけるＭＡＣ−ｄフローの許可された結合は、ＴＦＣを選択する際にまた考慮される。

Ｈ−ＡＲＱエンティティ１２８は、Ｈ−ＡＲＱプロトコルに必要とされるすべてのタスクを処理する。Ｈ−ＡＲＱエンティティ１２８は、ＭＡＣ−ｅペイロードを格納すること、および送信失敗の場合にはＭＡＣ−ｅペイロードを再伝送することに関与する。Ｈ−ＡＲＱエンティティ１２８は、Ｈ−ＡＲＱプロトコルの複数のインスタンス（Ｈ−ＡＲＱ処理）をサポートすることができる。ＷＴＲＵ１００で構成されるＥＵについての１つより多いＨ−ＡＲＱ処理が存在する場合がある。

本発明に従って、同時に起こるＨ−ＡＲＱは、実装されることが好ましい。従って、Ｈ−ＡＲＱの動作は、同時に起こるＤＬのＡＣＫとＮＡＣＫ、およびＵＬにおいて同時に起こる再伝送に基づくものである。

図４は、本発明に係るノードＢ２００のＭＡＣ−ｅ２２０のアーキテクチャのブロック図である。ノードＢのＭＡＣ−ｅ２２０は、スケジューラ２２２、デマルチプレクサ２２４、およびＨ−ＡＲＱエンティティ２２６を備える。ノードＢにおいて、１つのＭＡＣ−ｅエンティティ２２０は、各ＷＴＲＵについて提供されることが好ましく、１つのスケジューラは各セルに提供されることが好ましい。スケジューラ２２２は、ＷＴＲＵ間のＥ−ＤＣＨセルリソースを管理する。

スケジューラ２２２は、ＷＴＲＵとＨ−ＡＲＱ処理との間のＥ−ＤＣＨリソースを管理する。ＷＴＲＵ１００からのレート要求に基づいて、スケジューラ２２２はレート付与を生成し、ＤＬのＥＵ信号チャネル１０６を介してレート付与をＷＴＲＵ１００に送信する。レート付与は、ＷＴＲＵ１００が選択することが可能な一連のＴＦＣを決定し、ＷＴＲＵがＥ−ＤＣＨ伝送のために使用することを許可される最大リソースを指し示す情報を提供する。スケジューラ２２２は、対応するＥＵ信号チャネルでのレート要求の受信およびレート付与の伝送を制御する。また、別個の制御エンティティ（図示せず）は、レート要求の受信およびレート付与の伝送のために、ノードＢのＭＡＣ−ｅ２２０において提供されることが可能であり、スケジューラ２２２は、ノードＢのＭＡＣ−ｅ２２０から提供されることが可能である。

デマルチプレクサ２２４は、ＭＡＣ−ｅのＰＤＵをＭＡＣ−ｄのＰＤＵに逆多重化する。ＭＡＣ−ｄのフローからＭＡＣ−ｅのＰＤＵへの多重化は、ＷＴＲＵ１００においてサポートされる。複数のＭＡＣ−ｄのフローは、１つのＷＴＲＵに構成することが可能であり、同じＭＡＣ−ｅのＰＤＵにおいて多重化されることが可能である。１つのＭＡＣ−ｅのＰＤＵにおいて多重化されることが可能なＭＡＣ−ｄのフローの結合は、ＲＮＣ３００によって構成される。多重化されたＭＡＣ−ｅのＰＤＵは、デマルチプレクサ２２４によってＭＡＣ−ｄのフローに非多重化される。ノードＢの非多重化は、ＭＡＣ−ｄやＲＬＣのＰＤＵの並べ換えをもたらす可能性があり、ＭＡＣ−ｅのＰＤＵの並べ換えは、ＲＮＣ３００によって実行される可能性がある。

並べ換えは、Ｈ−ＡＲＱ処理番号が知られているノードＢのＭＡＣ−ｅにおいて、またはＲＮＣのＭＡＣ−ｅにおいて実行される場合がある。図２に戻って参照すると、ＲＮＣのＭＡＣ−ｅ３２０は、受信された伝送シーケンス番号（ＴＳＮ）に従って、受信されたＭＡＣ−ｅのＰＤＵを並べ換える並べ換えエンティティを含む。連続的なＴＳＮを有するＭＡＣ−ｅのＰＤＵは分解機能（disassembly function）に運ばれ、欠落した（missing）より低いＴＳＮを有するＰＤＵは分解機能に運ばれない。分解機能は、ＭＡＣ−ｅヘッダをより高いレイヤに送信する前にＭＡＣ−ｅヘッダを取り除く。ＲＮＣ３００は、異なるプライオリティのクラスでＰＤＵを並べ換える複数の並べ換え待ち行列を含む。

並べ換えがＲＮＣのＭＡＣ−ｅにおいて実行される場合には、ノードＢ２００は、首尾よくデコードされたデータを有するＨ−ＡＲＱ処理番号をＲＮＣ３００に渡す。Ｈ−ＡＲＱ処理は、ＲＮＣに渡されたノードＢでの受信時間によって黙示的に知られることも可能である。Ｈ−ＡＲＱ処理番号は、ＷＴＲＵ１００におけるＨ−ＡＲＱ処理割り当てスキームの知識とともにシステムフレーム番号（ＳＦＮ）またはコネクションフレーム番号（ＣＦＮ）から黙示的に得られる可能性がある。

Ｈ−ＡＲＱエンティティ２２６は、Ｅ−ＤＣＨ伝送の運搬状況を指し示すＡＣＫおよびＮＡＣＫを生成する。１つのＨ−ＡＲＱエンティティは、複数のストップのインスタンスをサポートすることが可能であり、Ｈ−ＡＲＱプロトコルを待つことが可能である。

図５は、本発明に係るＷＴＲＵ１００とノードＢ２００との間の信号伝達処理に加えてＷＴＲＵ１００およびノードＢ２００のＭＡＣ−ｅアーキテクチャのブロック図である。ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅ１２０は、ステップ５０２でＥ−ＤＣＨ１０２を介して伝送されるデータをＷＴＲＵのＲＬＣレイヤ１４０から受信する場合、ＥＵレート要求エンティティ１２２は、レート要求をノードＢ２００に送信する（ステップ５０４）。ノードＢ２００は、レート付与で応答する（ステップ５０６）。レート付与を受信すると、ＥＵレート要求エンティティ１２２は、無線リソースがデータ伝送に利用可能であることを優先処理ユニット１２４に通知する（ステップ５０８）。優先処理ユニット１２４は、データを多重化し、データのプライオリティに従ってＨ−ＡＲＱ処理を割り当て、そのデータについてのＴＦＣはＴＦＣ選択エンティティ１２６によって選択される（ステップ５１０、５１２）。データは、Ｅ−ＤＣＨ１０２を介して割り当てられたＨ−ＡＲＱ処理で伝送される（ステップ５１４）。ノードＢ２００は、ＤＬのＥＵ信号チャネル１０６を介してフィードバック信号を送信する（ステップ５１６）。フィードバックがＮＡＣＫである場合、データは自動的に再伝送されることが可能であり（ステップ５１８）、または別のレート付与が受信された後に再伝送されることが可能である（ステップ５２０）。

本発明の特徴および要素が特定の組み合わせにおいて好ましい実施形態で説明されたけれども、それぞれの特徴または要素は好ましい実施形態の他の特徴および要素なしに単独で、または本発明の他の特徴および要素とともに、またはそれらをなしで様々な組み合わせで用いることが可能である。

本発明は好ましい実施形態に関して説明されてきたが、特許請求の範囲において要点がまとめられているように本発明の範囲内である他の変形は当業者に明らかであろう。

Claims (5)

1. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）におけるエンハンスト・アップリンクの媒体アクセス制御エンティティ（ＭＡＣ−ｅ）であって、
   スケジューリング要求を送信する手段であって、該スケジューリング要求は、少なくとも一つの論理チャネルについてのＥ−ＤＣＨ（enhanced dedicated channel）データの量に関する情報を含む、手段と、
   前記送信されたスケジューリング要求に応答してグラント情報を受信する手段であって、該グラント情報は絶対グラントまたは相対グラントの一つである、手段と、
   前記受信されたグラント情報に基づいて前記Ｅ−ＤＣＨデータの送信についてのトランスポートフォーマットコンビネーション（ＴＦＣ）を選択する手段と、
   ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵ（protocol data unit）に多重化されることが許可されたＭＡＣ−ｄ（medium access control for dedicated channel）フローの許可されたコンビネーションを示す情報を無線ネットワークから受信する手段と、
   ＭＡＣ−ｄフローの許可されたコンビネーションを示す前記受信された情報に応答して、前記ＭＡＣ−ｄフローの許可されたコンビネーションを示す前記受信された情報に基づいてＭＡＣ−ｄフローをＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化する手段と、
   伝送フィードバックに従って、前記ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵを送信するＨ−ＡＲＱ（hybrid automatic repeat request）手段と
   を備えたことを特徴とするＭＡＣ−ｅ。
2. 前記スケジューリング要求は、アップリンクリソースについての要求を示すことを特徴とする請求項１に記載のＭＡＣ−ｅ。
3. 前記スケジューリング要求は、物理レイヤ信号を介して送信されることを特徴とする請求項１に記載のＭＡＣ−ｅ。
4. 前記スケジューリング要求は、ＭＡＣレイヤ信号を介して送信されることを特徴とする請求項１に記載のＭＡＣ−ｅ。
5. 前記グラント情報は、許可された送信電力を示すことを特徴とする請求項１に記載のＭＡＣ−ｅ。

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