JP5339383B2 - エンハンストアップリンクを多重化するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、エンハンストアップリンクを多重化するための装置および方法に関する。

第３世代（３Ｇ）無線通信システムにおいては、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ：Wireless Transmit/Receive Unit）は、様々なサービス品質（ＱｏＳ）要件を有する、同時に実行される複数のアプリケーションをサポートすることができる。無線リンク制御（ＲＬＣ：Radio Link Control）層からの個々のデータフローに関連付けられたアプリケーションは、論理チャネルとして知られている。こうした論理チャネルは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）層内のトランスポートチャネル（ＴｒＣＨ：Transport CHannel）にマッピングされる。各ＴｒＣＨは、特定のＱｏＳに関連付けられている。類似するＱｏＳ要件を有する論理チャネルは、共用ＴｒＣＨにマッピングされる。

いくつかのＴｒＣＨは、統合符号化トランスポートチャネル（ＣＣＴｒＣＨ：Coded Composite Transport CHannel）に多重化することができる。各ＴｒＣＨは、特定の符号化レートと、ＣＣＴｒＣＨにおけるレートマッチング属性（rate matching attribute）とを有しており、これにより、様々なレベルにおけるエラー防止が可能となる。ＣＣＴｒＣＨの送信時間間隔（ＴＴＩ：Transmit Time Interval）において許容されるＴｒＣＨの組合せは、トランスポートフォーマットの組合せのセット（ＴＦＣＳ：Transport Format Combination Set）により定義される。ＴＦＣＳは、各ＣＣＴｒＣＨのＴＴＩにおいて許容されるＴｒＣＨの多重化組合せを定義している。

各ＴＴＩごとに、ＭＡＣが、ＴＦＣＳ、または構成されたトランスポートフォーマットの組合せ（ＴＦＣ：Transport Format Combination）のサブセットから、ＴＦＣを選択する。ＴＦＣは、各ＴｒＣＨにマッピングされる論理チャネルの送信優先度（transmission priority）に基づいて選択される。ＴＦＣの選択ルールは、最も優先度が高いデータの送信を最大にすることに基づくものである。

ＴＦＣＳは、所定のＴｒＣＨデータ組合せが許容され、その他の組合せが許容されないように構成される。このメカニズムを使用して、ＣＣＴｒＣＨにおける各ＴｒＣＨの最大データレートおよび最小データレートを保証する。

各ＴＴＩごとに、ＴＦＣＳ内のＴＦＣをチェックして、ＷＴＲＵの利用可能な送信電力が、ＴＦＣをサポートできるか否かを判定する。サポートできないＴＦＣは、過剰電力の状態にあると考えられ、短期間の間、送信することができない。送信電力要件が、この期間の間満たされない場合、このＴＦＣは、送信から除外される。「最小セット」内の所定のＴＦＣは、その除外から外される。ＴＦＣＳに関するこのようなトランスポートチャネル構成、ＴＦＣの選択ルール、および最小セットを使用して、個々のデータフローのＱｏＳを維持する。

エンハンストアップリンク（ＥＵ：Enhanced Uplink）は、送信待ち時間を低減させて、アップリンクにおける無線リソース効率を増大させるために開発されてきた。ＷＴＲＵには、１つのＥＵ ＴｒＣＨしか与えられない。１つのＷＴＲＵにつき、１つのＥＵ ＴｒＣＨしか割り当てられないので、様々な論理チャネルの優先度およびＱｏＳに対する要件を識別しない、ＥＵ ＴｒＣＨに関するトランスポートフォーマット（ＴＦ：Transport Format）のリストだけしか存在しない。ＴＴＩ内でのみ送信の多重化が複数のＴｒＣＨに対して機能するよう適切に調整するための、構成されたＣＣＴｒＣＨ ＴＦＣＳおよびＴＦＣの選択ルールが提供され、共通のＱｏＳ要件を有する論理チャネルが特定のＴｒＣＨにマッピングされる。１つのＥＵ ＴｒＣＨしか存在しないので、こうした多重化ルールと、個々のデータフローに対して提供されるＱｏＳは、ＥＵには利用できない。

個々のデータフローのＱｏＳ要件を適切に維持するために、エンハンストアップリンク媒体アクセス制御（ＭＡＣ−ｅ）プロトコルデータユニット（ＰＤＵ：Protocol Data Unit）にマッピングされる論理チャネル、または専用チャネル媒体アクセス制御（ＭＡＣ−ｄ）フローに関する、ＷＴＲＵの新たな多重化ルールを定義する必要がある。

本発明は、エンハンストアップリンクを多重化するための装置および方法に関する。ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することが許容されるＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の組合せのセットが、各ＷＴＲＵに対して定義される。ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅエンティティは、各ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに対してＭＡＣ−ｄフローを多重化するために、許容組合せ（allowed combination）のセットの中から、１つの組合せを選択する。ＷＴＲＵが送信電力の点で制限されている状態にある場合でも、送信から除外できない所定の論理チャネル、または対応するＭＡＣ−ｄフローの組合せを定義することができる。１つのＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することができる各論理チャネル、または対応するＭＡＣ−ｄフローからのデータ量を定義して、保証データレート（guaranteed data rate）を確実にすることができる。ＷＴＲＵが、電力が制限された状態にあり、かつ、その状態によって、ノードＢから受信されたＥＵチャネル割り当てにより許容されるペイロードよりも下回るまで、ＥＵ送信ペイロードが低減された場合、電力が制限された状態にあるという指示が、ＥＵ送信により、ノードＢに伝えられる。

本発明にしたがう、ＥＵを多重化するためのＷＴＲＵを示すブロック図である。 本発明にしたがう、ＥＵを多重化するためのプロセスを示すフロー図である。 本発明にしたがう、制御信号とともに、機能ブロックが含まれるＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅエンティティの一例を示すブロック図である。

以下において、用語「ＷＴＲＵ」には、ユーザ端末、移動局、固定式もしくは移動式加入者ユニット、ページャ、または、無線環境において動作することができるその他の任意の種類のデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。また、以下において、「ノードＢ」と呼ぶときは、この用語には、基地局、サイトコントローラ、アクセスポイント、または、無線環境におけるその他の任意の種類のインタフェーシングデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。

図１は、本発明にしたがう、ＥＵを多重化するためのＷＴＲＵ１００のブロック図である。ＷＴＲＵは、ＲＬＣ層１０２と、ＭＡＣ−ｄエンティティ１０４と、ＭＡＣ−ｅエンティティ１０６と、物理（ＰＨＹ）エンティティ１０８とを備えている。ＲＬＣ層１０２と、ＭＡＣ−ｄエンティティ１０４と、ＰＨＹエンティティ１０８とは、現行の無線通信システムにおけるＷＴＲＵと同様の機能を実行する。図１に示した構成は、一例として提示するものであり、ＭＡＣ−ｄエンティティおよびＭＡＣ−ｅエンティティにより実行される機能は、１つのエンティティに組み込むことができ、図１に示したエンティティの機能は、図１に示した機能エンティティの数と異なる数の機能エンティティを用いて実装できることに留意されたい。

ＲＬＣ層１０２には、１つまたは複数のＲＬＣエンティティが含まれる。各ＲＬＣエンティティは、専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：Dedicated Control CHannel）や専用トラフィックチャネル（ＤＴＣＨ：Dedicated Traffic CHannel）などの所定の論理チャネルに関連付けられている。各ＭＡＣ−ｄフローは、自身に関連付けられたＱｏＳ属性を有する。ＭＡＣ−ｅエンティティ１０６には、多重化機能１０６ａと、ＥＵ ＴＦＣ選択機能１０６ｂとが含まれる。ＭＡＣ−ｅエンティティは、エンハンストアップリンク専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ：Enhanced uplink Dedicated CHannel）用の適切なＴＦを選択している間に、ＭＡＣ−ｄフローをＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化する。ＰＨＹエンティティ１０８は、無線送信のために、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵを処理する。

ＷＴＲＵ１００は、１つのＥＵ ＴｒＣＨを介したＥＵ送信をサポートするように構成される。本発明にしたがうと、１つのＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することが許容されるＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の許容組合せのセットが、各ＷＴＲＵ１００に対して定義される。ＱｏＳ要件を維持するために、どのようなデータをＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）から選択して、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化できるかを規定するＭＡＣ−ｅ ＰＤＵの多重化ルールが定義される。このルールは、標準規格によって予め定められたものでもよいし、または、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ：Radio Network Controller）により、無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）プロシージャを通じて、ＷＴＲＵ１００にシグナリングされてもよい。ＲＲＣシグナリングされる組合せのセットは、論理チャネル、または対応するＭＡＣ−ｄフローを制御してそれら論理チャネル、または対応するＭＡＣ−ｄフローに特有のＱｏＳ要件を実現する能力を、ＲＮＣに提供する。

さらに、ＷＴＲＵが送信電力の点で制限されている状態にある場合でも、すべてのＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）が除外されることを回避するために、送信から除外できない所定のＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の組合せを定義することができる。こうした組合せによる送信は、ノードＢからＥＵチャネル割り当てを要求することなく、許容され得る。

一実施形態にしたがうと、送信時間間隔（ＴＴＩ）当たりの、１つのＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することができる各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）からのＰＤＵの数を設定することができる。ＴＴＩ当たりのＰＤＵの数は、各チャネルに関するデータレートを表す。例えば、すべての許容組合せには、特定の論理チャネルからの１つまたは複数のＰＤＵを含めることができる。これにより、この特定の論理チャネルが常に利用される（served）ということが保証される。

別の実施形態にしたがうと、組合せのセットは、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することができる各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の特定のデータレートを用いて定義することができる。組合せのセットはまた、組み合わせることができようができまいが、その他のＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の特定のデータレートを用いて定義することもできる。各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）のデータレートは、その他のＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）のデータレートと明示的にマッチングさせることができる。所定の組合せでは、その他のチャネル（群）により、データを送信することはできない。また、組合せにより、各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）に関する可能なレートが特定されるだけでもよく、その組合せにより、ＷＴＲＵは、割り当てられた物理チャネルを超えないか、または送信電力の制限を超えないその他のチャネルから、任意の既知のレートを選択することができる。

許容組合せのセット内で、絶対的または相対的な優先度に関する多重化ルール（absolute or relative priority multiplexing rule）を定義して、ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）間の適切な優先順位付けを維持することができる。絶対的な優先順位付けスキームにしたがうと、優先度が低い論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローが利用される前に、優先度が高い論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローが常に利用される。選択された多重化組合せは、ＥＵ ＴｒＣＨに関して定義されたＴＦのセット内で最も優先度が高いデータをサポートするものである。

代替として、ＲＲＣシグナリングプロシージャにより設定された論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローは、絶対的な優先度よりも優先され得る。ＲＲＣシグナリングプロシージャは、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに対する論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローの許容組合せを設定することができる。さらに、コアネットワークにより、各論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローから各ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することが許容されるＭＡＣ−ｄ ＰＤＵの数またはデータサイズが規定され得る。

相対的な優先順位付けスキームにしたがうと、優先度が低い論理チャネルを適切に利用するために、重み付けメカニズムが規定される。重みは、各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）に対して定義される。Ｅ−ＤＣＨ上の利用可能な帯域幅が、定義された重みに応じて、各論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローに割り当てられる。この手法により、データレートを、論理チャネル、または対応するＭＡＣ−ｄフロー全体にわたって割り当てることが可能となり、優先度が低いチャネルによる帯域幅の浪費が回避される。

ＲＲＣプロシージャにより、許容組合せのセットを明示的にシグナリングすることができる。ＲＲＣ設定により、ＲＮＣは、ＷＴＲＵの多重化選択を制御することができる。これは、無線アクセスベアラ（ＲＡＢ：Radio Access Bearer）の要件に対して一意とすることができる。論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローの特定の許容組合せは、各ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化するために設定される。

ＷＴＲＵは、各ＥＵ ＴＴＩで、ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の許容組合せの状態を継続的にモニタリングし、モニタリングした状態に応じて、送信のための適切な１つの組合せを選択する。特定の組合せに関する送信電力要件が、ＷＴＲＵのＥ−ＤＣＨ送信に対して許容される残存送信電力（remaining transmit power）を超えた場合、その組合せは、過剰電力の状態にあり、Ｅ−ＴＦＣ選択から除外される。ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の組合せによる送信を検出して、除外する時間は、Ｅ−ＤＣＨ ＴＴＩの複数回分とすることができる。同様のメカニズムを用いて、送信電力が差し支えない状態になった場合に、組合せを許容組合せのセットに戻す。

さらに、ＷＴＲＵが送信電力の点で制限されている状態にある場合でも、すべてのＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）が除外されることを回避するために、送信から除外できない所定のＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の組合せを定義することができる。こうした組合せによる送信は、ノードＢからＥＵチャネル割り当てを要求することなく、許容され得る。１つのＥＵ ＴｒＣＨしか存在しないので、複数のＴｒＣＨに対応するＴＦＣのセットは定義されず、ＴＦのリストだけが、１つのＥＵ ＴｒＣＨに対して定義される。したがって、その除外から外される最小セットのＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）を定義する必要がある。例えば、Ｅ−ＤＣＨにとって利用可能な残存電力が制限されている場合でも、何らかのＭＡＣ−ｄフローまたは論理チャネルから、少なくとも１つのＭＡＣ−ｄ ＰＤＵを常に送信できるように、Ｅ−ＤＣＨの最小セットを定義することができる。

ＴＴＩごとにＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）をＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化するルールには、各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）に関する組合せを含めることができる。この組合せには、１つの論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローについて可能な最小のペイロードが含まれ、ＥＵ ＴｒＣＨにマッピングされるその他すべての論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローについてのデータは含まれない。こうした組合せのセットは、最小セットとして定義することができる。これは、電力が制限された状態でノードＢへのシグナリングを確実にするための、シグナリング無線ベアラ（signaling radio bearer）とすることができる。

現行の３ＧＰＰ標準の下では、１つのＴｒＣＨを介して可能な最小のデータが送信されるが、ＣＣＴｒＣＨにおけるその他のＴｒＣＨを介してはデータが送信されないように、ＴＦＣが、各ＴｒＣＨごとに、構成される。こうしたＴＦＣは、個々のチャネルが除外される可能性を回避して送信するために、常に許容される。複数の論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローをサポートする１つのＴｒＣＨしか有さないＥＵの場合、１つの予約済みＴＦＣだけでは不十分である。ＥＵ ＴｒＣＨでは、多重化組合せに対する最小セットをサポートするために、複数のＥＵ ＴＦまたはＴＦＣが必要となる。ＥＵ ＴＦまたはＴＦＣには、１つの論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローについて可能な最小のペイロードの送信が許容される構成が含まれる。

ＷＴＲＵが、電力が制限された状態にあり、かつ、その状態によって、ノードＢから受信されたＥＵチャネル割り当てにより許容されるペイロードよりも下回るまで、ＥＵ送信ペイロードが低減された場合、電力が制限された状態にあるという指示が、ＥＵ送信により、ノードＢに伝えられる。この指示は、（例えば、新たな情報エレメントなどの）シグナリングメッセージにより、明示的にシグナリングすることができる。ＷＴＲＵは、ＷＴＲＵの利用可能な送信電力のレベルを通知することができる。

ノードＢは、ＷＴＲＵが、電力が制限された状態にあるか否かを、黙示的に（implicitly）判定することができる。ノードＢは、ＷＴＲＵにシグナリングされたチャネル割り当てと、これに対応する、受信したＷＴＲＵからの送信とを比較することによって、ＷＴＲＵが、電力が制限された状態にあることを検出することができる。チャネル割り当てが送信されるデータ量よりも超え、かつ、ＷＴＲＵが低減したレートで送信を続けるかまたはＷＴＲＵが送信すべきより多くのデータを有していることを示した場合、ノードＢは、ＷＴＲＵが、電力が制限された状態にあることを黙示的に検出し、適切なアクションをとる。

図２は、本発明にしたがう、ＥＵを多重化するためのプロセス２００を示すフロー図である。ＷＴＲＵは、１つのＥＵ ＴｒＣＨを介したＥＵ送信をサポートするように構成される。１つのＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化することが許容されるＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の許容組合せのセットが、各ＷＴＲＵに対して定義される（ステップ２０２）。送信データが、ＲＬＣ層において、少なくとも１つのＲＬＣエンティティにより処理され、少なくとも１つの論理チャネルを介して、ＭＡＣ−ｄエンティティに転送される（ステップ２０４）。送信データが、ＭＡＣ−ｄエンティティにおいて、１つまたは複数のＭＡＣ−ｄフローにマッピングされる（ステップ２０６）。各ＭＡＣ−ｄフローは、特有のＱｏＳ属性に関連付けられている。ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の１つの組合せが、許容組合せのセットの中から選択される（ステップ２０８）。ＭＡＣ−ｄフローからのデータが、選択された組合せにしたがって、ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化される（ステップ２１０）。ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵが、物理層処理のために、ＥＵ ＴｒＣＨを介して、物理層に転送される（ステップ２１２）。

図３は、本発明にしたがう、ＷＴＲＵのＭＡＣ−ｅエンティティ１０６の一例を示すブロック図である。このＭＡＣ−ｅエンティティ１０６には、制御信号とともに、機能ブロックが含まれる。図３は、３つの機能ブロックを示している。しかしながら、図３に示した構成は、一例として提示するものであり、本発明の教示から逸脱しない範囲で、その他の任意の構成を実装できることに留意されたい。機能ブロックは、結合されてもよいし、または、より多くの、もしくは、より少ない機能ブロックに分離されてもよい。機能ブロックの順番は、異なる順番となるように変更してもよい。機能は、同時に実行されてもよいし、または、順番に実行されてもよい。

論理チャネル、または対応するＭＡＣ−ｄフローからのデータが、ＭＡＣ−ｅエンティティ１０６の第１の機能ブロック１０６₁に入力される。第１の機能ブロック１０６₁は、ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の許容組合せの中から、ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の組合せのサブセットを決定する。任意的に、第１の機能ブロック１０６₁は、ＲＲＣ設定にしたがって、各ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）に関する可能なレートを決定することもできる。

第２の機能ブロック１０６₂は、ＭＡＣ−ｄフロー（および／または、論理チャネル）の組合せのサブセットに関する利用可能な電力およびＥ−ＴＦＣを決定する。Ｅ−ＤＣＨに関する利用可能な電力は、設定可能なパラメータである。任意的に、第２の機能ブロック１０６₂は、送信から除外できない組合せの最小セットに基づいて、Ｅ−ＴＦＣを決定することもできる。

第３の機能ブロック１０６₃は、予め定められた基準にしたがって、ＭＡＣ−ｄフローを多重化するＭＡＣ−ｅ ＰＤＵを生成する。この基準として、例えば、最も優先度が高いデータの送信を最大にする、設定された論理チャネルまたはＭＡＣ−ｄフローの優先度が挙げられる。

本発明の特徴および要素を、好ましい実施形態における特定の組合せをもって、説明したが、各特徴または各要素は、好ましい実施形態のその他の特徴および要素なしで、単独で使用することもできるし、本発明のその他の特徴および要素の有無に関係なく、様々な組合せをもって、使用することもできる。

Claims (5)

1. データを多重化する方法であって、
   複数の論理チャネルを介して送信データを受信するステップと、
   前記送信データを、ＱｏＳ（サービス品質：Quality of Service）属性にそれぞれが関連付けられた複数のＭＡＣ−ｄ（専用チャネル媒体アクセス制御：dedicated Medium Access Control）フローにマッピングするステップと、
   前記複数の論理チャネルのそれぞれに関連付けられた優先度に基づいて、前記複数のＭＡＣ−ｄフローをＭＡＣ−ｅ（エンハンストアップリンク媒体アクセス制御：enhanced Medium Access Control） ＰＤＵ（プロトコルデータユニット：Protocol Data Unit）に多重化し、それぞれのＱｏＳ属性に基づいて、マッピングされることが許容されているＭＡＣ−ｄフローの組合せの特定のセットを前記ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵに多重化するステップと、
   アップリンクトランスポートチャネルを介して、前記ＭＡＣ−ｅ ＰＤＵを送信するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 前記複数の論理チャネルのそれぞれに関連付けられた前記優先度は、前記複数の論理チャネルのそれぞれが少なくとも何らかの帯域幅を割り当てられるように、重み付けされた優先度を備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のＭＡＣ−ｄフローのそれぞれの前記ＱｏＳ属性は、許容されたデータレートに関連付けられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ＭＡＣ−ｄフローは、それぞれのＱｏＳ属性に関連付けられた前記許容されたデータレートに更に基づいて、多重化されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 最も高い優先度に関連付けられた論理チャネルから受信される前記送信データは、前記マッピングされるＭＡＣ−ｄフローのそれぞれのＱｏＳ属性に関連付けられた前記許容されたデータレートに至るまで最初に多重化されることを特徴とする請求項３に記載の方法。

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