JP5480236B2 - 通信方法及びそのための無線局 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク中で通信する方法に関する。より具体的には、本発明は、セルラ通信ネットワーク(例えばUMTS、GSM)のような通信ネットワークにおける一次局と二次局との間の通信に関する。

セルラネットワークにおいて、各々のセルは、移動局又はユーザ機器(User Equipment)のような複数の二次局と通信する、基地局、Node B又はeNBのような一次局を含む。いくつかのアップリンクチャネル上で一次局にデータを送信することができるためには、二次局は、割り当てられたリソース(タイムスロット、周波数副搬送波及び/又は符号など)を持たなければならない。

多くの通信システムは、それぞれのノードに伝送リソースを割り当てる責任がある集中型スケジューラを用いて作動する。典型的な例は、UMTS LTE(Long Term Evolution)のアップリンクであり、そこでは、それぞれの二次局からのアップリンク送信は、一次局によって時間及び周波数においてスケジューリングされる。一次局は、二次局に"スケジューリング付与(scheduling grant)"メッセージを送信し、その二次局の送信のための特定の時間-周波数リソースを指示する(一般的に付与メッセージの送信後の約3ms)。付与メッセージは一般的に、二次局送信のために用いられるべきデータ速度及び/又はパワーのような送信パラメータも指定する。

一次局が適切な付与を発行するために、各々の二次局のバッファ中で送信を待つデータの量及び種類に関する十分な情報を持つことが必要である。

したがって、LTEでは、いくつかの種類のバッファステータスレポート(BSR)メッセージが定義され、それは、特定のトリガーが発生したときに、二次局から一次局に送信されることができる。3GPP TS36.321の現在のバージョンが参照によって組み込まれる。

バッファステータス報告手順は、二次局のアップリンクバッファ中のデータの量に関する情報をサービング一次局に提供するために用いられる。２種類のバッファステータスレポートが事象に応じて用いられる。短いバッファステータスレポート(BSR)は、論理チャネルの一つのグループの識別情報を、送信を待っている二次局バッファ中に現在存在しているその論理チャネルのグループに対応するデータの量の6ビットインジケータと共に含む。長いBSRは、各々が論理チャネルのそれぞれのグループに対応する４つの連結された短いBSRからなる。

上で規定されたBSR手順に関する問題は、二次局が、送信するために付与されたリソースを持つ場合にのみBSRを送信することが許可されることである。新たなデータが二次局のバッファに到着しても、データを送信するための、又は、送信を待っているデータがあることを示すためにBSRを送るための、付与されたリソースを二次局が持たない場合、二次局は、付与が受信されるまで待たなければならないか、又は、特定の付与されたリソース無しで用いられることができる特別に指定されたいくつかのリソースを用いて送信されることが可能な、より簡潔なバージョンのBSRを送信しなければならない。このより簡潔なバージョンのBSRは、"スケジューリング要求(scheduling request)"(SR)として知られており、一般的に、データがバッファ中に存在することを示すための一つのビットのみからなる。SRが、僅かだが複数のビットを含むことも知られており、これはより多くの機能を与える。SRを受信したことに応答して、一次局は、二次局がBSRを送信するために適切な量の送信リソースを割り当てる付与を送信することができ、又は、二次局がBSRに加えていくつかのデータを送信することを可能にする、より多くの量の送信リソースを割り当てる付与を送信することができる。しかしながら、後者のケースでは一般的に、SRが一つより多くのビットを有しない限り、行うべき割り当ての適切なサイズを一次局が決定するためのすべが無い。

既知の実施態様では、アップリンク送信付与のない二次局は、データがそのバッファ中に到達するとすぐにSRを送信する。しかしながら、一次局が許容できる遅延内で付与をとにかく提供する場合、これは非効率的でありリソースを浪費する。しかしながら、二次局が常にSRを送信することを控えて、付与が受信されることを待たなければならないとすれば、一次局が許容できる遅延内で付与を提供しない場合、サービス品質(QoS)基準は破られる可能性がある。

上述した問題を軽減するネットワークにおける通信方法を提案することが本発明の目的である。

本発明の他の目的は、過剰なオーバーヘッドを引き起こすことなく二次局のバッファの状態を一次局に知らせることを可能にする方法を提案することである。

本発明のさらに別の目的は、QoS要求を満足させつつ、スケジューリング要求の不必要な送信を低減する方法を提案することである。アップリンクデータ送信が特定の待ち時間制約内で行われることが必要である。

この目的のために、一次局と二次局との間の通信のための方法が提案され、当該方法は、
(a)前記二次局において、前記一次局に送信されるべきデータパケットの到着により、バッファ中に前記データパケットをバッファリングして、アップリンク送信リソースの少なくとも１つの以前の付与に基づく要求条件が満たされる場合、アップリンク送信リソースの要求を前記一次局に送信し、
(b)前記一次局において、用いられるべきアップリンク送信リソースを前記二次局に付与する。

その結果として、これは、二次局が不必要なスケジューリング要求を送信することを防止する。実際、アップリンク送信リソースが上述の期間の間に受信されない場合にのみ、二次局はスケジューリングレポートを送信する。さらに、この期間は、送信のイベント又は条件に従って調整されることができる。

本発明はさらに二次局に関し、当該二次局は、
アップリンクチャネル上で一次局にデータを送信するための手段、
前記一次局に送信されるべきデータパケットを、前記データパケットの到着に応じてバッファリングするバッファリング手段、
アップリンク送信リソースの少なくとも１つの以前の付与に基づく要求条件が満たされる場合に、アップリンク送信リソースを付与することを前記一次局に要求する手段を有する。

本発明の別の態様では、本発明の第１の態様による少なくとも１つの二次局及び一次局を有するシステムであって、前記一次局は、前記二次局にアップリンク送信リソースを付与するための手段を有する。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載される実施の形態から明らかになり、それらを参照して説明される。

本発明は、添付の図面を参照して、一例として、さらに詳細に説明される。

一次局及び少なくとも１つの二次局を含む本発明によるシステムのブロック図。

本発明は、セルラネットワークの様なネットワークにおいて通信するための方法に関する。例えば、ネットワークは、図1に示されるようなUMTSネットワークであることができる。

図1を参照して、本発明による無線通信システムは、一次局(BS)100及び複数の二次局(MS)110を含む。一次局100は、マイクロコントローラ(μC)102、アンテナ手段106に接続されるトランシーバ手段(Tx/Rx)104、送信されるパワーレベルを変更するためのパワー制御手段(PC)107及びPSTN又は他の適切なネットワークに接続するための接続手段108を有する。各々のMS 110は、マイクロコントローラ(μC)112、アンテナ手段116に接続されるトランシーバ手段(Tx/Rx)114及び送信されるパワーレベルを変更するためのパワー制御手段(PC)118を有する。一次局100から移動局110への通信はダウンリンクチャネルで行われて、二次局110から一次局100への通信はアップリンクチャネルで行われる。

本発明の第１の実施の形態によれば、QoS要求が満たされることを可能にしつつ(すなわち、特定の待ち時間制約内で発生するアップリンクデータ送信)、不必要なSRの送信を回避するために、二次局がスケジューリング要求(SR)すなわちリソースの要求を送信する状況を制御する手段が提供される。

本発明のこの第１の実施の形態によれば、許容できる時間遅延内で一次局が付与を提供しそうにないことを二次局が決定することができる場合、アップリンク付与を受けていない二次局は、そのバッファ中に到着するデータに応答してSRを送信することもできる(さもなければ、二次局は、SRを送信することを控えるか、又は、SRを送信する前に若干の継続時間が経過することを待つ)。

この実施の形態の第１の例において、二次局は、最後の付与からの時間が閾値を越える場合、できるだけ早くSRを送信する。

この実施の形態の他の例では、満たされなければならない条件は、所与の時間ウィンドウ中の以前の付与間の平均時間が閾値を越えることである。これは、全ての二次局の間でより多くの公平さを持つことを可能にする。

他の例では、以前の付与で割り当てられたリソースの(例えばビットで測定された)サイズが閾値より小さいか、又は、予め定められた数の以前の付与又は所与の時間ウィンドウ中に受信された全ての以前の付与で割り当てられたリソースの平均サイズが閾値より小さい。同様に、予め定められた数の以前の付与において又は所与の時間ウィンドウ中に受信される全ての以前の付与において割り当てられたリソースの総量が閾値より少ない。

上記の例では、閾値は予め定められていることができる。この閾値は、例えば、シグナリングチャネルによって二次局に送信されることができる。例えば、一次局は、制御チャネル上で閾値の継続時間を送信する。

しかし各々の状況に対してより適切であるシステムを得るために、閾値は特性に依存していることができる。この実施の形態の例において、閾値は、バッファに到着したデータの一つ以上のデータ特性によって決まる。適切なデータ特性のいくつかの例は以下を含む。
・データの優先度の指標
・データのQoSパラメータ(例えば待ち時間要求又はその関数)
・データが割り当てられる論理チャネル又は論理チャネルのグループの識別情報
・バッファに到着したデータの量
・バッファ中のデータの量
・バッファ中のデータの到着の速度
・バッファにおけるデータの以前の到着からの時間

したがって、データの優先度が高い場合、又は、バッファ中のデータの量若しくは到着したデータの量が大きい場合には、閾値は低くなる。

他の例において、閾値は、先行する期間内にセル変更が発生したか否かによって決まる。セル変更が先行する期間内に発生した場合、閾値は下げられることができる。

さらに別の例において、閾値は、二次局がSRを送信することによって又は対応する付与を受信することなくBSRを送信することによって最後にリソースを要求した時から経過した時間に基づく。リソースが長期間二次局に割り当てられていない場合、この二次局にリソースを提供することは緊急である可能性があるので、二次局がそのようなリソースを要求することを可能にするために閾値が下げられる。

この実施の形態の他の例では、閾値決定方法は、無線チャネルの一つ以上の特性を考慮する。実際、無線チャネル条件が良好でない場合に、リソースを求める前に二次局が待つことが興味深い。無線チャネルの状況を簡単に推定するために用いられることができる無線チャネル特性の例が以下で与えられる。
- 二次局が現在のチャネル状況の下でデータを送信することができる速度
- 一次局によって要求される現在のアップリンク送信パワー(例えば、高パワーは、劣ったチャネル品質の指標である可能性がある)
- (特にTDDシステムにおいて)アップリンクチャネル品質の指標としてのダウンリンクチャネル品質の推定値

上記のいずれかの組み合わせ- 例えば、データの優先度に基づいて設定されるが、アップリンクチャネル品質に従って変更される閾値-例えば、チャネル品質は良好だがUEが付与を長期間受信していない場合、付与の欠如は劣ったチャネル品質に起因しておらず、したがって、SRを送信するための閾値はより低く設定されることができることが推定されうる。

なお、いくつかの実施の形態において、SRが送信されるかどうかを決定するために使用される基準は、データの少なくとも１つの特性によって決まることができ、データの特性の例は以下の通りである。
- データの優先度の指標
- データのQoSパラメータ(例えば待ち時間要求又はその関数)
- データが割り当てられる論理チャネル又は論理チャネルのグループの識別情報
- バッファに到着したデータの量
- バッファ中のデータの量
- バッファにおけるデータの到着の速度
- バッファにおけるデータの以前の到着からの時間

さらに留意すべきは、所与の時間ウィンドウ中に受信された全ての以前の付与において割り当てられたリソースの総量が閾値より少ない場合に二次局がSRを送信し、閾値がバッファに到着したデータの量から導き出される実施の形態は、一次局が履歴的に予期したものをバッファ中に到着したデータが超過することを二次局が決定する状況に相当し、言い換えると、バッファに到着したデータがおそらく一次局の認識の範囲外にある。

この実施の形態の特定の例は、一次局が、例えばVoIPアプリケーションのために、二次局のバッファにおけるパケットの定期的な到着速度に対応する持続的にスケジューリングされるアップリンク送信リソースを設定する構成を有することができる。パケットが持続的スケジュールに対応する通常のVoIP時刻のうちの１つとは異なる時刻において二次局のバッファに到着する場合、二次局はSRを送信し、一方、付与されたリソースの持続的スケジュール従って到着するパケットは、SRを引き起こさない。

他の同様の実施の形態において、パケットがいつもより大きなサイズで二次局のバッファに到着する場合、二次局は追加のリソースを要求するためにSRを送信する。一方、付与されたリソースの持続的スケジュールに従うサイズで到着するパケットはSRを引き起こさない。

本発明の一実施例において、一次局は、データを送信するための許可を適宜受信する。新たなデータパケットが二次局のバッファ中に到着すると、二次局はデータパケットの優先度を確認し、そして優先度が第１閾値より高く、最後に受信された付与からの経過時間が第２閾値より長い場合、二次局はSRを送信する。さもなければ、二次局はSRを送信することを控える。第２閾値は優先度の関数であることができ、例えば、許容される時間遅延は、優先度が低いデータに対しては、より長くなることができる。

本発明の他の実施例において、二次局は、データを送信するための付与を適宜受信する。新たなデータパケットが二次局のバッファに到着すると、二次局はデータパケット中のデータの量を確認し、そしてデータの量が第１閾値より多く、最後に受信された付与からの経過時間が第２閾値より長い場合、二次局はSRを送信する。さもなければ、二次局はSRを送信することを控える。第２閾値はデータの量の関数であることができ、例えば、許容される時間遅延は、量が少ないデータに対して、より長くなることができる。

本発明の他の実施の形態によれば、そのバッファ中にデータが到着したときにアップリンク付与を受けていない二次局は、本発明の第１の実施の形態に従って送信された最初のSR(もしあれば)の後、SRを送信する前に、所与の遅延期間の間待つ。付与がこの期間中に受信された場合、二次局は、SRを送信することを控えて、受信された付与によって提供される送信リソースを用いる。

この実施の形態の例において、SRを送信する前の遅延又は期間は、いろいろな方法に従って決定されることができる。第１の変形例では、この遅延は、予め定められた継続時間である。この継続時間は、シグナリングチャネルによって二次局に送信されることができる。例えば、一次局は、制御チャネル上でこの継続時間を送信する。

他の変形例では、この継続時間は、一つ以上のデータ特性(すなわちバッファ中に到着したデータの特性)に対応することができる。これは、各々の状況にとって適切な時間遅延を持つことを可能にする。これらのデータ特性は例えば以下の通りである。
・データの優先度の指標
・データのQoSパラメータ(例えば待ち時間要求又はその関数)
・データが割り当てられた論理チャネル又は論理チャネルのグループの識別情報、データの種類の識別情報
・バッファ中に到着したデータの量
・バッファ中のデータの総量
・バッファにおけるデータの到着の速度
・バッファにおけるデータの以前の到着からの時間

したがって、データの優先度が高い場合、又は、バッファ中のデータの量若しくは到着したデータの量が多い場合には、継続時間は短くなる。

他の例では、時間遅延は、セルの任意の変更に基づく。セル変更が先行する期間内に発生した場合、期間継続時間は短縮されることができる。

さらに別の例では、期間継続時間は、SRを送信することによって又は対応する付与を受信することなくBSRを送信することによって二次局が最後にリソースを要求した時から経過した時間に基づく。リソースが長期間二次局に割り当てられていない場合、この二次局にリソースを提供することは緊急である可能性があるので、期間は短縮される。

この実施の形態の他の例において、期間継続時間は、無線チャネルの一つ以上の特性を考慮する。実際、無線チャネル条件が良好でない場合、リソースを求める前に二次局が待つことが興味深い。無線チャネルの状況を簡単に推定するために用いられることができる無線チャネル特性の例が以下で与えられる。
- 二次局が現在のチャネル状況の下でデータを送信することができる速度
- 一次局によって要求される現在のアップリンク送信パワー(例えば、高パワーは、劣ったチャネル品質の指標である可能性がある)
- (特にTDDシステムにおいて)アップリンクチャネル品質の指標としてのダウンリンクチャネル品質の推定値

本発明の一実施例において、二次局は、データを送信するための付与を適宜受信する。新たなデータパケットが二次局のバッファ中に到着すると、二次局はデータパケットの優先度を確認し、そしてSRを送信する前に、データパケットの優先度に対応する期間待つ。例えば、データの優先度が高い場合、二次局は、データの優先度が低い場合より短い期間待つ。いずれにせよ、付与がこの期間の間に受信された場合、二次局はSRを送信することを控える。

本発明の他の実施例において、二次局は、データを送信するための付与を適宜受信する。新たなデータパケットが二次局のバッファ中に到着すると、二次局はデータパケット中のデータの量を確認して、SRを送信する前に、データの総量に対応する期間待つ。例えば、データの量が多い場合、二次局は、データの量が少ない場合よりも短い期間待つ。いずれにせよ、付与がこの期間の間に受信された場合、二次局はSRを送信することを控える。

本発明は、集中型スケジューリングを利用している通信システム(例えばUMTS及びLTE)、そのようなシステムに用いられる移動端末、又は、複数の端末から基地局までの呼び出しの経路を定めるハブにおいて用いられることができる。そのような装置は、ネットワークの観点から、UEのようにみえる。

本発明は上述の例に限られず、適応されることができることに留意する必要がある。例えば、いくつかのアプリケーションにおいて、一次局の役割は移動局であってもよく、二次局が基地局であってもよいことが理解されるべきである。開示された実施の形態に対する他のバリエーションが、図面、明細書及び添付の請求の範囲の研究から、請求された発明を実施する際に当業者によって理解されて遂行されることができる。

請求の範囲において、「有する」「含む」などの用語は他の要素又はステップを除外せず、単数表現は複数を除外しない。単一のユニットが、請求項に挙げられたいくつかのアイテムの機能を実現することができる。ある手段が相互に異なる従属請求項中に挙げられているからといって、利益を得るためにこれらの手段の組み合わせを用いることができないことを意味しない。

Claims (16)

1. 一次局と二次局との間の通信方法であって、
   （ａ）前記二次局において、前記一次局に送信されるべきデータパケットの到着により、バッファ中に前記データパケットをバッファリングし、アップリンク送信リソースの少なくとも１つの以前の付与及び送信の許可を受信することなく前記バッファ中に含まれるデータの量の指標の以前の送信から経過した時間に基づく要求条件が満たされる場合に、アップリンク送信リソースの要求を前記一次局に送信し、
   （ｂ）前記一次局において、用いられるべきアップリンク送信リソースを前記二次局に付与する、方法。
2. リソースの最後の付与から経過した時間が閾値を超える場合に、前記要求条件が満たされる、請求項１に記載の方法。
3. リソースの以前の付与間の平均時間が閾値を超える場合に、前記要求条件が満たされる、請求項１に記載の方法。
4. リソースの以前の付与において割り当てられたリソースの量が閾値を下回る、請求項１に記載の方法。
5. リソースの一セットの以前の付与において割り当てられたリソースの平均量が閾値を下回る、請求項１に記載の方法。
6. リソースの一セットの以前の付与において割り当てられたリソースの総量が閾値を下回る、請求項１に記載の方法。
7. 前記閾値が、少なくとも前記バッファ中のデータパケットの一セットのデータ特性によって決まる、請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記一セットのデータ特性が、データ優先度の指標、サービス品質パラメータ、前記データパケットが割り当てられる論理チャネル若しくは論理チャネルのグループの識別情報、ステップ（ａ）における前記バッファ中のデータの量、ステップ（ａ）において到着したデータの量、データの到着の速度、及び/又は、以前のデータの到着から経過した時間のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記二次局が無線セル中で動作し、前記閾値は、前記二次局が前記無線セル中で動作を開始してから経過した時間に基づく、請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記閾値が、少なくとも前記二次局がアップリンク送信リソースの要求を最後に送信してから経過した時間によって決まる、請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記閾値が、少なくとも、前記二次局が特定の量のデータに対応するアップリンク送信リソースの要求を最後に送信し、対応するリソースの付与を受信しなかったときから経過した時間によって決まる、請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記閾値が、少なくとも一セットのアップリンクチャネル特性によって決まる、請求項２から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記一セットのアップリンクチャネル特性は、アップリンクチャネル品質、アップリンクチャネル品質に対応する送信速度、アップリンク送信パワーのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記一セットのアップリンクチャネル特性は、ダウンリンクチャネルに関する特性に基づいて推定される、請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
15. アップリンクチャネル上で一次局にデータを送信する手段、
    前記一次局に送信されるべきデータパケットを、前記データパケットの到着に応じてバッファリングするバッファリング手段、
    アップリンク送信リソースの少なくとも１つの以前の付与及び送信の許可を受信することなく前記バッファ中に含まれるデータの量の指標の以前の送信から経過した時間に基づく要求条件が満たされる場合に、アップリンク送信リソースを付与することを前記一次局に要求する手段、
    を有する二次局。
16. 少なくとも一つの請求項１５に記載の二次局及び一次局を有するシステムであって、前記一次局がアップリンク送信リソースを前記二次局に付与するための手段を有するシステム。

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