(57)【要約】共有物理チャネルを介して送信される、異なるＱｏＳクラスおよび異なるユーザに属する複数のサービスの各々に、最適化されたサービス品質を提供することを可能にする方法、基地局および無線通信システムが提供される。データパケットはサービスカテゴリに割り当てられる。各サービスカテゴリには、１つのユーザまたはユーザグループに関連付けられたサービスに排他的に属し、前記サービス品質クラスの１つに排他的に属するパケットのみが割り当てられる。パケット、サービスカテゴリおよび／または共有物理チャネルに関する情報に基づいて、スケジューリング指標が算出され、スケジューリング指標に基づいて、前記サービスカテゴリのうちのどれを次にサービスするべきかが判定される。
2008502238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの共有物理チャネルを介してフレームの時間間隔でデータパケットを送信する無線通信システムにおいてサービス品質を最適化する方法であって、サービスは、前記サービスに関連付けられたサービス品質要件に従ってサービス品質クラスにカテゴリ化され、前記データパケットはサービスカテゴリに割り当てられ、前記サービスカテゴリの一部には、１つのユーザまたはユーザグループに関連付けられたサービスに排他的に属し前記サービス品質クラスの１つに排他的に属するパケットのみが割り当てられ、
（ａ）前記パケット、前記サービスカテゴリおよび／または前記少なくとも１つの共有物理チャネルに関する情報に基づいて、スケジューリング指標を算出するステップ（Ｓ１３０５）と、
（ｂ）前記スケジューリング指標に基づいて、前記サービスカテゴリのうちのどれを次にサービスするべきかを判定し、前記スケジューリング指標に基づいて、共有物理チャネルへのサービスカテゴリのマッピングについて判定するステップ（Ｓ１３０６）と、
を有する方法。
【請求項２】
前記スケジューリング指標の基礎として、前記サービスカテゴリの少なくとも一部についての優先度値を算出するステップ（Ｓ１３０４）をさらに有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
所要のデータレート、実際のデータレート、所要のパケット誤り率、実際のパケット誤り率、所要の遅延、実際の遅延状態、サービス品質に割り当てられた固定値、またはユーザに割り当てられた固定値からなるリストからの少なくとも１つの項目に基づいて、前記優先度値が算出され、前記少なくとも１つの項目は、前記優先度値が算出されるカテゴリに関連付けられる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記優先度値が算出されるサービスカテゴリに基づいて、少なくとも２つの異なるアルゴリズムが前記優先度値の算出に用いられる、請求項２または請求項３記載の方法。
【請求項５】
Ｍ個のカテゴリのサービスは、Ｎ個の共有物理チャネルにマッピングされ、ステップ（ｃ）（Ｓ１３０４）は、サービスカテゴリと共有物理チャネルとの各組み合わせに対して１つの、Ｍ×Ｎ個の優先度値を算出するステップを有する、請求項２から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
サービスカテゴリと共有物理チャネルとの組み合わせの少なくとも一部について、潜在的データレート値を算出するステップ（Ｓ１３０３）をさらに有し、ステップ（ｃ）（Ｓ１３０４）は、ステップ（ｄ）の結果に基づく、請求項２から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
Ｍ個のサービスカテゴリのパケットが、Ｎ個の共有物理チャネルにマッピングされ、ステップ（ｄ）（Ｓ１３０３）は、サービスカテゴリと共有物理チャネルとの各組み合わせに対して１つの、Ｍ×Ｎ個の優先度値を算出するステップを有する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）（Ｓ１３０３）の基礎として、仮想リンクアダプテーションパラメータを決定するステップ（ｅ）（Ｓ１３０２）をさらに有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記仮想リンクアダプテーションパラメータは、順方向誤り訂正率、順方向誤り訂正方式、変調方式、電力制御パラメータ、ハイブリッド自動再送要求の方式、および冗長性バージョンからなるリストからの少なくとも１つを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記仮想リンクアダプテーションパラメータは、物理チャネルのチャネル品質情報に基づいてステップ（ｅ）（Ｓ１３０２）において決定される、請求項８または請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記チャネル品質情報は、受信電界強度、送信損失の値または信号対雑音比の値を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記チャネル品質情報の少なくとも一部は、前記物理チャネルで送信されたデータの受信者から受信される、請求項１０または請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｅ）（Ｓ１３０２）において、前記仮想リンクアダプテーションパラメータは、前記潜在的データレート値が算出されるサービスカテゴリにおけるパケットが属するサービス品質クラスに応じて決定される、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記潜在的データレートは、前記潜在的データレートが算出されるサービスカテゴリについてのパケットバッファの状態に基づいて算出される、請求項８から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
パケットを、それらが割り当てられたサービスカテゴリに従って、キューに多重するステップをさらに有する、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
無線通信システムの基地局（１４００）のプロセッサ（１４０１）において実行されると、請求項１から請求項１５のいずれかに記載の方法を前記プロセッサに実行させる指示を記憶したコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項１７】
無線通信システムの基地局（１４００）において、
基地局を前記無線通信システムのコアネットワーク（１４０５）に接続するネットワークインタフェース（１４０４）と、
送信手段（１４０２）と、
前記送信手段を制御し、前記送信手段の少なくとも１つの共有物理チャネルを介するフレームの時間間隔においてのデータパケットの送信を制御するプロセッサ（１４０１）と、を有し、
サービスは、前記サービスに関連付けられたサービス品質要件に従って、サービス品質クラスにカテゴリ化され、前記データパケットはサービスカテゴリに割り当てられ、前記サービスカテゴリの少なくとも一部には、１つのユーザまたはユーザグループに関連付けられたサービスに排他的に属し前記サービス品質クラスの１つに排他的に属するパケットのみが割り当てられ、
前記プロセッサは、前記パケット、前記サービスカテゴリおよび／または前記少なくとも１つの共有物理チャネルに関する情報に基づいてスケジューリング指標を算出し、
前記スケジューリング指標に基づいて、前記サービスカテゴリのうちのどれを次にサービスするべきかを判定するように構成される、基地局（１４００）。
【請求項１８】
前記プロセッサ（１４０１）は、前記スケジューリング指標の基礎として、前記サービスカテゴリの少なくとも一部について、優先度値を算出するようにさらに構成される、請求項１７記載の基地局（１４００）。
【請求項１９】
前記プロセッサ（１４０１）は、サービスカテゴリと共有物理チャネルとの組み合わせの少なくとも一部について、潜在的データレートを算出し、前記優先度値の前記算出の基礎として、前記潜在的データレート値を用いるようにさらに構成される、請求項１８記載の基地局（１４００）。
【請求項２０】
前記プロセッサ（１４０１）は、前記潜在的データレートの前記算出の基礎として、仮想リンクアダプテーションパラメータを決定するようにさらに構成される、請求項１９記載の基地局（１４００）。
【請求項２１】
前記プロセッサ（１４０１）は、パケットを、それらが割り当てられたサービスカテゴリに従って、キューに多重するようにさらに構成される、請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の基地局（１４００）。
請求項１７から請求項２１のいずれかに記載の少なくとも１つの基地局（１４００）を有する無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なるサービス品質（ＱｏＳ）要件のサービスがサポートされる場合にリンクアダプテーション方式と共に動的リソース割り当て方式（動的チャネル割り当て、ＤＣＡ）を用いる無線通信システムに関する。
【０００２】
特に、本発明は、動的チャネル割り当て（ＤＣＡ）およびリンクアダプテーション（ＬＡ）の技術を有する無線通信システムにおいて物理レイヤにユーザデータを多重する方法に関し、また、異なるユーザの異なるサービスおよびアプリケーションのサービス品質（ＱｏＳ）に効率的に物理チャネルの送信パラメータを適合させる方法に関する。
【０００３】
以下の説明は、ダウンリンク送信に焦点を当てる。
【背景技術】
【０００４】
動的チャネル割り当て（ＤＣＡ）を用いる無線通信システムでは、エアインタフェースリソースは、異なる移動局に動的に割り当てられる（非特許文献１および非特許文献２参照）。エアインタフェースリソースは通常、物理チャネル（ＰＨＹチャネル）により規定される。物理チャネルは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムでは、例えば１つまたは複数の束の符号に相当し、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）システムでは、１つまたは複数の束のサブキャリア（サブキャリアブロック）に相当し、直交周波数符号分割多重アクセス（ＯＦＣＤＭＡ）またはマルチキャリア符号分割多重アクセス（ＭＣ−ＣＤＭＡ）システムでは、それらの組み合わせに相当する。
【０００５】
図１および図２はそれぞれ、単一および複数の共有物理チャネルを有するシステムのＤＣＡ方式を示す。物理フレーム（ＰＨＹフレーム）は、いわゆるスケジューラ（ＰＨＹスケジューラ）がＤＣＡを実行する時間ユニットを反映する。
【０００６】
図１は、４つの移動局のデータが１つの共有物理チャネル１０２を介して送信される構成を例示する。時間時は矢印１０１により表される。ボックス１０３〜１０８はＰＨＹフレームを表し、ここでは説明用の例として、フレーム１０６が第１の移動局のデータを搬送し、フレーム１０３が第２の移動局のデータを搬送し、フレーム１０４、１０８が第３の移動局のデータを搬送し、フレーム１０５、１０７が第４の移動局のデータを搬送する。この例では、周波数分割複信または符号分割複信のシステムが示され、１つのリソース（すなわち周波数帯域または符号）は、図示された共有物理チャネルにて連続的に使用可能である。アップリンクＰＨＹチャネルとダウンリンクＰＨＹチャネルとが１つの周波数または負号を共有するＴＤＤの場合は、反対方向のチャネルの送信期間に相当する、１つのチャネルのフレーム間またはフレーム内に、ギャップがあり得る。この場合、下記の全ての記載も同様に当てはまる。
【０００７】
図２は、Ｎ個の共有物理チャネル２０２〜２０５が４つの移動局宛てにデータを送信する場合を例示する。矢印２０１は時間軸を表す。縦列２３０〜２３５は、全チャネルのＰＨＹフレームの時間ユニットを表す。例えば、ボックス２０６〜２１１内のデータはＰＨＹチャネル１を介して送信され、ボックス２０６、２１２、２１８、２２４はフレーム２３０中に送信される。この所与の例において、データユニット２０８、２１２、２２０、２２１、２２３、２２５、２２７は第１の移動局のデータを搬送し、データユニット２０６、２０７、２１５、２１７、２２６、２２８は第２の移動局のデータを搬送し、データユニット２０９、２１０、２２４、２２９は第３の移動局のデータを搬送し、データユニット２１１、２１３、２１４、２１６、２１８、２１９、２２２は第４の移動局のデータを搬送する。
【０００８】
ＤＣＡによる利益を利用するために、それは通常、適応変調符号化（ＡＭＣ）やハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）のようなリンクアダプテーション技術と組み合わせられる。
【０００９】
適応変調符号化（ＡＭＣ）を用いる無線通信システムでは、スケジュール対象ユーザのＰＨＹフレーム内のデータレートは、変調符号化方式（ＭＣＳ）を変更することによって、該当リンクの瞬時チャネル品質に動的に適合されることとなる。これは、該当ユーザへのリンクについてのチャネル品質推定値が送信機で入手可能であることを必要とする。ＡＭＣの詳細な説明は、上で引用した非特許文献１および非特許文献２、ならびに非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６および非特許文献７において得られる。
【００１０】
所与のチャネル品質に関して、異なるデータレートに対応する異なる選択ＭＣＳレベルは、異なるＰＨＹフレーム誤り率となる。システムは典型的には、１％と３０％との間のＰＨＹフレーム誤り率（初回送信後）にて運用される。いわゆるＭＣＳの「攻撃性（aggressiveness）」は、このＭＣＳ特性を特定する共通語である。ＭＣＳ選択は、目標ＰＨＹフレーム誤り率（初回送信後）が高ければ「攻撃的（aggressive）」となるよう考慮され、すなわち所与のチャネル推定で高ＭＣＳレベルが選択される。この「攻撃的」なＭＣＳ選択の挙動は、例えばチャネル推定が不正確であると送信機が想定する場合、または高パケット損失率が許容可能である場合には、有用である。
【００１１】
（例えば、チャネル品質推定が不正確であることによる、または所与のチャネル品質に対する選択ＭＣＳレベルに特有の）ＭＣＳレベルに起因するＰＨＹフレーム誤り率のため、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）方式が用いられ、次のレイヤまたはサービス／アプリケーションに配信されるデータまたはパケットの損失率（すなわち、再送後の残余ＰＨＹフレーム誤り率）を制御する。訂正不可能な誤りのあるデータブロックが受信された場合、データ受信機はＮＡＣＫ（"Not ACKnowledge"）信号を送信機に返送し、すると送信機は、データブロックを再送するか、それに対する追加冗長データを送信する。データブロックが誤りを含まない、あるいは訂正可能な誤りのみを含む場合、データ受信機はＡＣＫ（"ACKnowledge"）メッセージで応答する。詳細は、上で引用した非特許文献２、ならびに非特許文献８、非特許文献９および非特許文献１０に説明されている。以下説明するように、この残余ＰＨＹ誤り率はＨＡＲＱ動作だけでなくＡＭＣ動作にも依存する。
【００１２】
前述のとおり、ＡＭＣ動作は、自身のいわゆる「攻撃性」により残余ＰＨＹ誤り率に影響する。所与のＨＡＲＱ設定の場合、「攻撃的」ＭＣＳ選択は、残余ＰＨＹ誤り率の上昇をもたらすが、スループット性能向上の可能性ももたらす。「保守的（conservative）」なＭＣＳ選択は、残余ＰＨＹ誤り率の低下をもたらすこととなる。
【００１３】
ＨＡＲＱ動作は、最大ＨＡＲＱ再送回数と使用ＨＡＲＱ方式とによって残余ＰＨＹ誤り率に影響する。周知のＨＡＲＱ方式の例は、チェイス合成および増加冗長性である。ＨＡＲＱ方式は、訂正不可能な誤りのある受信データパケットの再送信に用いられる方法を指定する。チェイス合成では例えば、対象のパケットがそのまま再送され、受信データが前回の送信のデータと合成され、信号対雑音比を改善する。増加冗長性では、各送信が追加冗長ビットを含み、誤り訂正の改善を可能にする。所与の最大再送回数に対して、増加冗長性方式は、高い複雑性を伴うが、例えばチェイス合成に比して残余ＰＨＹ誤り率および遅延を低減させる。さらに、所与のＭＣＳ「攻撃性」に対して、最大ＨＡＲＱ再送回数の増加は、ＰＨＹフレーム誤り率を低下させるが、遅延を増大させる。
【００１４】
ＤＣＡ、ＡＭＣおよびＨＡＲＱを用いるシステムでは、いわゆるＰＨＹスケジューラは、どのリソースをどの移動局に割り当てるかを判定する。一般に用いられる手法は、集中スケジューリング（centralized scheduling）の使用であり、この手法ではスケジューラは基地局にあり、移動局へのリンクのチャネル品質情報に基づいて、また、それらのリンクで生じるトラヒック、例えば特定の移動局に送信されるデータ量に従って、判定を行う。ＰＨＹスケジューラの共通の目的は、ユーザ間の公平性を実現すること、および／またはシステムスループットを最大化することである。
【００１５】
現在の無線通信システムでは、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラはパケットベースで動作する、すなわち、上位レイヤから到来するデータは通常、パケット毎にスケジューラで処理される。そしてこれらのパケットは、選択ＭＣＳレベルによりＰＨＹフレームに適合するようにセグメント化または／および連結され得る。
【００１６】
無線通信分野では次のスケジューラが周知である。
【００１７】
●  ラウンドロビン（ＲＲ）スケジューラ
このスケジューラは、チャネル条件とは独立に全ユーザに均等なエアインタフェースリソースを割り当てて、これによりユーザ間での公平なリソース共有を実現する。
【００１８】
●  最大レート（ＭＲ）または最大Ｃ／Ｉ（ＭＣ）スケジューラ
このスケジューラは、瞬時データレート（キャリア対干渉Ｃ／Ｉ比）が最大となる可能性のあるユーザを選択する。これは、最大のシステムスループットを実現するが、ユーザ間の公平性を無視する。
【００１９】
●  釣り合いの取れた公平性の（ＰＦ：Proportional Fair）スケジューラ（非特許文献１１参照）
このスケジューラは、規定された時間窓において各ユーザに送信される平均データレートを維持して、平均チャネル条件に対する瞬時の比（または平均データレートに対する瞬時的に可能性のあるデータレートの比）を検査する。このスケジューラは、ＲＲスケジューリングに対してシステムスループットを向上させつつ、ユーザ間の長期的公平性を維持する。
【００２０】
現在の幾つかの通信システムでは、サービス／アプリケーションはＱｏＳクラスに従ってカテゴリ化される。同じＱｏＳクラスに属するサービスは同様のＱｏＳ要件（遅延、損失率、最小スループットなど）を有する。なお、ＱｏＳクラス定義の粒度は異なるシステム間で相違し得る。ＱｏＳクラス定義の例は、ＵＭＴＳについては表１（非特許文献１２参照）およびＡＴＭについては表２に示されている。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
現在の無線通信システムでは、移動局は、一度に異なるＱｏＳクラスに属する複数のサービスを実行することができる。典型的には、それらのサービス（ＱｏＳクラス）は、例えば表３に示す異なるＱｏＳ要件を有する。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
図３には、サービスＱｏＳ／優先度スケジューリングおよびＭＡＣ／物理レイヤユニットに焦点を当てて簡単にした送信機の構成の一例が示される。この例では、２つの移動局がエアインタフェースリソース（例えば、図４に示すように８つの共有物理チャネル）を共有し、各移動局が、異なるＱｏＳクラスに属する３つのサービスを同時に実行している（すなわち、第１の移動局では３０３〜３０５を実行、第２の移動局では３０６〜３０８を実行）。表４は、図３に示された例についての、ＱｏＳクラスへのユーザサービスの関連付けを示す。サービス３０３、３０４、３０７は、この例ではＱｏＳクラス２に属し、サービス３０５はＱｏＳクラス１に属し、サービス３０６、３０８はＱｏＳクラス３に属する。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
サービスパケットキューからのパケットは、異なるサービスから生じたそれぞれのパケットのＱｏＳおよび優先度を考慮するために、ＱｏＳ／優先度スケジューラユニット３０９において処理される。ＱｏＳ／優先度スケジューラユニット３０９の、パケット多重ユニット３１０へのインタフェース３１０は、使用されるＱｏＳ／優先度スケジューラアルゴリズムに依存する。このインタフェースは、全ユーザおよび全サービスからのパケットを保持する単一のキュー、全サービスからのパケットをユーザ毎に含むユーザ毎に単一のキュー、規定されたＱｏＳクラス毎に１つのキュー、などである。
【００２８】
仕分けされたパケット（１つまたは複数のキューに）は、パケット多重ユニット３１０に渡され、ここでパケットは、ＰＨＹスケジューラ＆リンクアダプテーションユニット３１１により割り当てられたリソースおよびデータレートに適合するように、連結またはセグメント化されて符号化され、ＰＨＹデータブロックとなる。各ＰＨＹデータブロックは、自身のパリティデータを有し、訂正不可能な誤りの場合はブロック全体が再送されなければならない。構成によっては、例えば３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡのように、１つまたは複数の設定されたＨＡＲＱ処理にデータブロックを割り当てるエンティティも存在し得る（非特許文献１３）。
【００２９】
スケジュール対象ユーザの共有物理チャネル上の割り当てリソースに多重パケットのサイズを適合させるには、パケット多重３１０とＰＨＹスケジューラ＆リンクアダプテーションユニット３１１との相互作用が必要である。さらに、ＱｏＳ／優先度スケジューラ３０９およびＰＨＹスケジューラ３１２は、相互作用してそれらの目標を合わせることができ、あるいはそれらは単一のエンティティにおいて実施することさえ可能である。１つの共有ＰＨＹチャネルにおけるＨＡＲＱプロトコル処理およびリンクアダプテーションのための最小時間ユニットは１フレームであるため、各フレームは、１ユーザだけに割り当てられ、矢印３１４〜３１６で示された相互作用は「ユーザ毎」ベースと理解されるべきである。
【００３０】
この構成の結果、パケット多重ユニット３１０は、ＰＨＹフレーム毎に、同じ移動局で実行される異なるサービスからのパケットを多重することができる。そして、パケット多重ユニット３１０は、移動局毎に単一または複数のＰＨＹデータブロックを生成し、そして、特定ユーザに割り当てられた共有物理チャネル上にマッピングされる。
【００３１】
図４は、図３に示された構成におけるサービス３０３〜３０８からのパケットを、１フレーム４００内の異なる共有物理チャネル４０１〜４０８にマッピングすることを示す。この例では、ＭＣＳ選択により選択されたデータレートは、図示された共有物理チャネル毎の多重パケット数により示される。ＰＨＹチャネル４０１、４０２、４０４、４０６、４０８は、第１の移動局のサービス３０３〜３０５のデータを搬送し、ＰＨＹチャネル４０３、４０５、４０７は、第２の移動局のサービス３０６〜３０８のデータを搬送する。
【００３２】
次の場合、異なるＱｏＳクラスからのパケットが同じＰＨＹデータブロックまたは共有物理チャネルにマッピングされることがあり得る（以下では図３および表４に示されたＱｏＳクラス関連付けについて説明する）。
【００３３】
−  異なるＱｏＳクラスからのパケットを含む単一のＰＨＹデータブロックは、１つの共有物理チャネルに、例えば図４の共有物理チャネル４０７にマッピングされる。
【００３４】
−  異なるＱｏＳクラスからのパケットを含む単一のデータブロックは、複数の共有物理チャネルに、例えば図４の物理チャネル４０４、４０８にマッピングされる。
【００３５】
−  異なるＱｏＳクラスからのパケットを含むＰＨＹデータブロックが少なくとも１つある複数のＰＨＹデータブロックは、単一の共有物理チャネルに、例えば図４の共有物理チャネル４０５にマッピングされる。
【００３６】
−  異なるＱｏＳクラスからのパケットを含むＰＨＹデータブロックが少なくとも１つある複数のＰＨＹデータブロックは、複数の共有物理チャネルに、例えば図４の共有物理チャネル４０１、４０２にマッピングされる。
【００３７】
複数の共有物理チャネル（例えば共有物理チャネル４０１、４０２）に複数のＰＨＹデータブロックをマッピングする場合、図４は、あるＰＨＹデータブロックにおけるある１つのパケットを、ある共有物理チャネルに明確に割り当てることを示唆している。これは現在の大抵のシステムには当てはまらない。なぜなら、ＰＨＹデータブロックがマッピングされる全ての共有物理チャネルにわたるパケットの分散をもたらすチャネルインタリーブが通常用いられるためである。このインタリーブは、データパケットが１つのデータブロックにマッピングされそのデータブロックが符号化されるときに発生する。データブロックが再度セグメント化され異なるチャネルにマッピングされる場合、各データパケットは通常、全ブロックセグメントに、したがって複数のチャネルに分散される。
【００３８】
現代の通信システムに対する１つの重要な要件は、ユーザあるいは移動局が、異なるＱｏＳクラスに属する複数のサービスを一度に実行できることである。従来のシステムでは、異なるＱｏＳクラスからのパケットが同じ共有物理チャネルにマッピングされ得るため、ＰＨＹスケジューラ＆リンクアダプテーションユニットにおいてＱｏＳクラスベースでは、ＱｏＳを制御しまたはＱｏＳに影響を与えることができない。
【非特許文献１】R. van Nee, R. Prasad, "OFDM for Wireless Multimedia Communications", Artech House, ISBN 0-89006-530-6, 2000
【非特許文献２】H. Rohling, R. Grunheid, "Performance of an OFDM-TDMA mobile communication system", in Proc. IEEE Vehicular Technology Conf. (VTC'96), Atlanta, GA, pp. 1589-1593, 1996
【非特許文献３】3GPP, Technical Specification 25.308, "High Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall description, Stage 2", v. 5.3.0, December 2002
【非特許文献４】A. Burr, "Modulation and Coding for Wireless Communications", Pearson Education, Prentice Hall, ISBN 0-201-39857-5, 2001
【非特許文献５】L. Hanzo, W. Webb, T. Keller, "Single- and Multi-carrier Quadrature Amplitude Modulation", Wiley, ISBN 0-471-49239-6, 2000
【非特許文献６】A. Czylwik, "Adaptive OFDM for wideband radio channels", in Proc. IEEE Global Telecommunications Conf. (GLOBECOM'96), London, U.K., pp. 713-718, Nov. 1996
【非特許文献７】C. Y. Wong, R. S. Cheng, K. B. Letaief, R. D. Murch, "Multiuser OFDM with Adaptive Subcarrier, Bit, and Power Allocation", IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 17, no. 10, Oct. 1999
【非特許文献８】S. Kallel, "Analysis of a type II hybrid ARQ scheme with code combining", IEEE Transactions on Communications, Vol. 38, No. 8, August 1990
【非特許文献９】S. Lin, D. J. Costello Jr., "Error Control Coding: Fundamentals and Applications", Prentice-Hall, 1983
【非特許文献１０】S. Lin, D. J. Costello Jr., M. J. Miller, "Automatic-repeat-request error-control schemes", IEEE Commun. Mag., vol. 22, no. 12, pp. 5-17, December 1984
【非特許文献１１】J. M. Holzman, "Asymptotic analysis of proportional fair algorithm", Proc. IEEE PIMRC 2001, San Diego, CA, pp. F-33-F-37, Oct. 2001
【非特許文献１２】3GPP TSG RAN TR 23.107, "Quality of Service (QoS) concept and architecture", V5.12.0, http://www.3gpp.org
【非特許文献１３】3GPP TSG RAN TR 25.308: "High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Overall Description Stage 2", V5.2.0, http://www.3gpp.org
【発明の開示】
【００３９】
本発明の目的は、異なるサービス品質クラスおよび異なるユーザに属する複数のサービスのそれぞれに最適なサービス品質を提供し、同時に、既存の送信容量を最も効率的に使用することである。
【００４０】
この目的は、独立請求項に係る方法、基地局および無線通信システムにより実現される。従属請求項には有利な実施の形態が記載される。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態によれば、少なくとも１つの共有物理チャネルを介してフレームの時間間隔においてデータパケットを送信する無線通信システムにおけるサービス品質を最適化する方法では、サービスはサービスに関連付けられたサービス品質要件に従ってサービス品質クラスにカテゴリ化され、データパケットはサービスカテゴリに割り当てられ、サービスカテゴリの少なくとも一部に対しては、１つのユーザまたはユーザグループに関連付けられたサービスに排他的に属しサービス品質クラスの１つに排他的に属するパケットのみが割り当てられ、
（ａ）パケット、サービスカテゴリおよび／または少なくとも１つの共有物理チャネルに関する情報に基づいてスケジューリング指標を算出するステップと、
（ｂ）スケジューリング指標に基づいて、次のどのサービスカテゴリをサービスするべきかを判定し、スケジューリング指標に基づいて、共有物理チャネルへのサービスカテゴリのマッピングについて判定するステップと、を有する。
【００４２】
この方法は、（ｃ）スケジューリング指標のための基礎として、サービスカテゴリの少なくとも一部についての優先度値を算出するステップをさらに有する。
【００４３】
この方法は、（ｄ）サービスカテゴリと共有物理チャネルとの組み合わせの少なくとも一部についての潜在的データレート値を算出するステップをさらに有し、ステップ（ｃ）は、ステップ（ｄ）の結果に基づく。
【００４４】
この方法は、ステップ（ｄ）の基礎として、仮想リンクアダプテーションパラメータを決定するステップ（ｅ）をさらに有する。
【００４５】
この方法は、パケットを、それらが割り当てられたサービスカテゴリに従ってキューに多重するステップをさらに有する。
【００４６】
本発明の他の実施の形態によれば、コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、無線通信システムの基地局のプロセッサにおいて実行されると、第１の実施の形態の方法をプロセッサに実行させる指示を記憶する。
【００４７】
他の実施の形態によれば、無線通信システムの基地局は、無線通信システムのコアネットワークにそれを接続するネットワークインタフェースと、無線送信手段と、送信手段を制御し、送信手段の少なくとも１つの共有物理チャネルを解するフレームの時間間隔におけるデータパケットの送信を制御するプロセッサと、を有し、サービスは、サービスに関連付けられたサービス品質要件に従ってサービス品質クラスにカテゴリ化され、データパケットは、サービスカテゴリに割り当てられ、サービスカテゴリの少なくとも一部に対しては、１つのユーザまたはユーザグループに関連付けられたサービスにのみ属するパケット、ならびにサービス品質クラスの１つにのみ属するパケットのみが割り当てられ、プロセッサは、
パケット、サービスカテゴリおよび／または少なくとも１つの共有物理チャネルに関する情報に基づいてスケジューリング指標を算出し、
スケジューリング指標に基づいて、次のどのサービスカテゴリを実行するべきかを判定するよう構成される。
【００４８】
本発明の他の実施の形態によれば、無線通信システムは、前述の実施の形態に係る少なくとも１つの基地局を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の原理を説明することを目的として、添付図面は本明細書に組み込まれ本明細書の一部をなす。図面は、如何にして本発明がなされ用いられるのかについて例示して説明した例のみに本発明を限定するものとして理解するべきではない。さらなる特徴および利点は、添付図面に例示された、以下のより具体的な本発明の説明から明らかとなる。
【００５０】
図面を参照して本発明の例示的な実施の形態について説明する。図面において同様の要素および構成は、同様の参照番号により示される。
【００５１】
まず図９ａおよび図９ｂならびに図５を参照する。第１の移動局で実行されるサービス３０３〜３０５および第２の移動局で実行されるサービス３０６〜３０８からのデータパケットが如何にして、サービス３０３〜３０８が属するＱｏＳクラスのＱｏＳ要件へのＰＨＹチャネル５０１〜５０８の送信パラメータの個別適合を可能にするようにマッピングされるかを示す。ここでは、送信パラメータは、ＰＨＹチャネルの送信品質に影響を与える物理レイヤパラメータおよび符号化パラメータとして理解されるべきであり、送信電力、ＭＣＳ選択、順方向誤り訂正方式、ＨＡＲＱ方式、最大再送回数などを含む。単一の共有物理チャネルの送信パラメータでさえＱｏＳ要件に適合され得るが、一般的な場合では複数の共有物理チャネルがある。同じＰＨＹフレーム５００内では、各ＰＨＹデータブロック（ＰＨＹチャネル毎に１つ）は、同じＱｏＳクラスに属するサービスからのデータパケットのみを含む。例えば、ＰＨＹデータブロック５１１（チャネル５０１）は、サービス３０３に属するパケット５０９、およびサービス３０４のデータパケット５１０のみを含む。両方のサービスは、第１の移動局３０１で実行され、ＱｏＳクラス２に属する。
【００５２】
まず、分離／多重ユニット９０１において、同じパスで到来する異なるサービスのデータパケットは分離され、異なるパスから到来する同じサービスのデータパケットは多重され、これらのパケットは、上位レイヤから、サービス毎に仕分けされたＭＡＣレイヤに渡される。レイヤ２およびＭＡＣレイヤのような上位レイヤ間の境界は、点線９０２により表される。
【００５３】
各データパケットに対して、データを搬送するパケットのサービスが属するＱｏＳクラスに関する情報が使用可能である。さらに、ユーザ、ユーザグループ（ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスの場合）または受信機は、誰がサービスを実行するか判定し得る。この情報は、そのパケット内に含まれてもよいし、送信プロトコルの制御プレーンにて別途シグナリングされてもよい。その結果、サービスをカテゴリ化し、特定サービスに属するデータを搬送するデータパケットをサービスカテゴリに入れることができ、ここで、１つのサービスカテゴリは、１ユーザおよび１ＱｏＳクラスに属するパケットのみを保持する。
【００５４】
図９の例では、ＱｏＳ／優先度スケジューラ９０３は、１サービスカテゴリのみのパケットを排他的に、キュー９０４〜９０７の各々に多重する。これにより、ＨＡＲＱプロトコル処理／パケット多重ユニット９０８が、選択されたサービスカテゴリのキューに最初に入るパケットを常に最初に取ることができるため、ＤＲＣ算出ユニット９１２および優先度算出ユニット９１１のためのパケット関連情報への簡単なアクセス、ならびに簡単なＦＩＦＯ（「ファーストインファーストアウト」）バッファ機能が可能となる。
【００５５】
図１０〜図１２に示される本発明の代替例は、全ユーザに対して一緒にＱｏＳクラス毎に１つのパケットバッファを、全ＱｏＳクラスに対してユーザ毎に１つのバッファを、または全パケットに対して１つのバッファを用いる。図１０では、バッファ１００１〜１００３はそれぞれ、１ＱｏＳクラスのみのサービスに排他的に属するパケットを含む。しかし、各バッファは、異なるユーザによって実行されるサービスのパケットを含み得る。例えば、バッファ１００２は、ユーザＵ１（３０１）により実行されるサービスＳ１（３０３）のパケットＰ１（Ｓ１，Ｕ１）およびＰ５６（Ｓ１，Ｕ２）、ならびにユーザＵ２（３０２）により実行されるサービスＳ２（３０７）のパケットＰ１（Ｓ２，Ｕ２）およびＰ１８（Ｓ２，Ｕ２）を含む。図１１では、バッファ１１０１、１１０２は、異なるＱｏＳクラスに属するサービスからのパケットを含む。しかし、各バッファは、同じユーザによりいずれも実行されるサービスのパケットを排他的に含む。図１２では、関連付けられたＱｏＳクラスまたはユーザとは無関係の、スケジュールされるべき全てのパケットのための１つの共有するパケットバッファ１２０１がある。
【００５６】
図１０〜図１２の場合、ユニット９０８、９１１、９１２は、バッファ内のパケットに選択的に（ランダムに）アクセスする必要がある。なぜなら、それらのユニットは、ユーザ毎のＱｏＳクラス毎の、つまりサービスカテゴリ毎の情報を必要とするためである。さらにこの場合、パケットを、バッファに入ったとおりの順番に常時スケジューリングすることができない。
【００５７】
スケジューリング指標のための基礎として、ＤＲＣ算出ユニット９１２は、サービスカテゴリと物理チャネルとの組み合わせの少なくともいずれかについての潜在的データレートに関する情報を算出する。これらの値の算出は、物理チャネルの状態についての情報（例えば、信号対雑音比、送信損失など）（矢印９１７）、およびＱｏＳクラスキューのバッファ状態（矢印９１４）に基づく。このバッファ状態は、所与の物理データレートにてフレーム全体を満たすのに十分なデータがバッファ内にない場合、物理チャネルから得られる潜在的データレートの上限を設定することができる。物理チャネルの状態情報またはチャネル品質情報は、データの受信機、つまりユーザＵ１、Ｕ２の移動局から受信されてもよいし、チャネル推定により送信機により測定されてもよい。有利には、物理チャネルとサービスカテゴリとの各組み合わせに対して、実現可能なデータレートが算出される。
【００５８】
実現可能なデータレートは、順方向誤り訂正符号化率および方式、変調方式、電力制御、ＨＡＲＱ方式、冗長性バージョン選択などのような送信のパラメータに依存するので、データレート算出の入力としてのこれらの値について仮定をする必要がある。したがって、ＤＲＣ算出ユニット９１２は、その推論の本質により、ここで「仮想リンクアダプテーション」と呼ぶこの仮定も判定する。全てのＤＲＣ情報は、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ９０９に直接渡されてもよいし（矢印９１９）、および／または優先度算出ユニット９１１に渡されてもよい（矢印９１５）。
【００５９】
データレート情報は、所与の共有物理チャネル上の１ＰＨＹフレーム内で送信され得る、所与のサービスカテゴリのデータの量を決定するので、パケット多重ユニット９０８においてＰＨＹデータブロック形成に用いられる（矢印９１６）。同様に、適切なＨＡＲＱ方式に関する情報は、ＨＡＲＱプロトコル処理ユニットに通知され得る。
【００６０】
スケジューリング指標の基礎として、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ＆ＰＣＨマッピングユニット９０９は、優先度算出ユニット９１１からの、物理チャネル５０１〜５０８とサービスカテゴリとの各組み合わせについての優先度情報を受信する。このような優先度算出は、バッファ内のサービスカテゴリに属するデータの配信が予定されている時間から実際の時間（「有効期間（time to live）」）を引いた時間の差に基づくものでもよいし、所望の送信データレートとごく最近の実際の送信レートとの比に基づくものでもよい。優先度算出が１サービスカテゴリ内の異なるデータパケットに対して異なり得る特性に基づく場合、あるカテゴリ内のバッファリングされた全パケットの最悪値が決定され、優先度値の算出に用いられ得る。
【００６１】
優先度値は、ＤＲＣ算出ユニット９１２からの入力にも依存し得る。それらは、全てのＱｏＳクラスに対して同じアルゴリズムで算出され得る。あるいは、それらは、それぞれのＱｏＳクラスにとって最も重要なパラメータに応じて、異なるＱｏＳに対して異なるアルゴリズムで算出され得る。このようなパラメータは、所要もしくは実際のデータレート、所要もしくは実際のパケット誤り率または所要もしくは実際のパケット遅延を含み得る。他の代替例としては、固定ＱｏＳクラス優先度を表す固定値、サービスカテゴリ優先度またはユーザ依存の値が、優先度値または優先度値算出への追加入力として用いられ得る。
【００６２】
優先度算出ユニット９１１から、また任意にはＤＲＣ算出ユニット９１２からも入力された情報に基づいて、スケジューラは、各カテゴリおよび各物理チャネル、好ましくは各フレームについてスケジューリング指標を算出する。スケジューリング指標に基づいて、スケジューラは、サービスされるべきサービスカテゴリ（すなわち、図３の代替例ではキュー９０４〜９０７のいずれか）を選択し、選択されたサービスカテゴリ（キュー）からのデータを共有ＰＨＹチャネルにマッピングする。共有チャネルの概念に従って、任意のサービスカテゴリ（図３ではキュー９０４〜９０７）のデータが、任意の共有ＰＨＹチャネルにマッピングされ得る。しかし、本発明に原理によれば、１ＰＨＹフレーム内では、排他的に、単一のサービスカテゴリからのデータが、１つの共有ＰＨＹチャネルにマッピングされる。これにより、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ＆ＰＣＨマッピングユニット９０９から受信されたデータブロックの符号化および変調を実行するＰＨＹ処理ユニット９１０においてＱｏＳ要件に応じたリンクアダプテーションが可能となる。スケジューリング情報（矢印９１８）は、ＨＡＲＱプロトコル処理／パケット多重ユニット９０８に渡され、パケットを物理データブロックに多重するのに用いられる。
【００６３】
ＨＡＲＱプロトコル処理／パケット多重ユニット９０８は、指定されたサービスカテゴリ（図９ではキュー９０４〜９０７）から、物理データブロックに合成されるべきパケットを収集する。ＨＡＲＱプロトコル処理／パケット多重ユニット９０８は、パケットを物理データブロックに合成し、受信機（すなわち、ユーザＵ１、Ｕ２の移動局）からの否定応答（non-acknowledgement）メッセージ（図示せず）に基づいてデータの再送を制御する。パケットのデータブロックへの合成は依然としてサービスカテゴリ毎に実行される。
【００６４】
ＨＡＲＱプロトコル処理／パケット多重ユニット９０８は、データブロックをＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ＆ＰＣＨマッピングユニット９０９に渡す。このユニットは、ＭＡＣレイヤとＰＨＹレイヤとの間の境界９１３に位置する。
【００６５】
マッピング判定に基づいて、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ＆ＰＣＨマッピングユニット９０９は、スケジュールデータブロック（scheduled data block）をＰＨＹ処理ユニット９１０に渡す。ユニット９１０はさらに、適切な処理のために送信パラメータ情報を受信する。これは、異なる方法で実現され得るが、各共有物理チャネルの実際のデータレートが、スケジューリング判定の基礎として仮想リンクアダプテーションにより算出されたデータレートに整合するという同じ結果をもたらす。
【００６６】
一代替例では、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ９０９は、ユニット９１２から情報を受信し（矢印９１９）、これをデータブロックと一緒にＰＨＹ処理ユニットに渡す（矢印９２０）。他の代替例では、ユニット９０９は、マッピング情報をユニット９１２に渡し（矢印９２１）、ユニット９１２は、適切なリンクアダプテーション情報を選択し、これをユニット９１０に渡す（矢印９２２）。全ての仮想リンクアダプテーション情報をＤＲＣ算出ユニット９１２からＰＨＹ処理ユニット９１０に渡してもよく、スケジューリング情報をＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ＆ＰＣＨマッピングユニット９０９からＰＨＹ処理ユニット９１０に渡してもよい。ＰＨＹ処理ユニット９１０は、ＤＲＣ算出ユニット９１２から受信された情報から適切なリンクアダプテーション情報を、ＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラ＆ＰＣＨマッピングユニット９０９から受信されたスケジューリング情報に基づいて採取する。
【００６７】
実施例によっては、ユニット９０８〜９１２は必要に応じて別の情報を交換することができる。
【００６８】
図１３は、前述の方法において実行されるステップを示すフロー図である。ステップＳ１３０１では、パケットが、ＱｏＳ／優先度スケジューラ９０３により、それらが属するサービスカテゴリに従って別々のキューに多重される。このステップは任意であり、図９に示される変形に対応する。この図を参照すると、キュー９０５はユーザＵ１のパケットのみを含む。それらはこのユーザのサービスＳ１（３０３）、Ｓ２（３０４）に属し、これらのサービスはいずれもＱｏＳクラス２にカテゴリ化される。
【００６９】
図１３に戻り、ステップＳ１３０２では、仮想リンクアダプテーションパラメータが、サービスカテゴリと共有物理チャネルとの組み合わせの少なくともいずれかについて決定される。仮想リンクアダプテーションパラメータは、該当する共有物理チャネルで、該当するサービスカテゴリに属するデータを送信するのに用いられ得る。これらのパラメータは、順方向誤り訂正率および方式、変調方式、電力制御パラメータ、ＨＡＲＱ方式ならびに冗長性バージョンのうちの１つ以上を含み得る。これらのパラメータは、チャネル品質情報に応じて決定される。このチャネル品質情報は、受信電界強度、送信損失または受信機側での信号対雑音比を含み得る。仮想リンクアダプテーションパラメータは、対象のサービスカテゴリが属するＱｏＳクラスに対して最適化される。一代替例では、このチャネル品質情報は、該当するチャネルで送信されたデータの受信者により報告される。
【００７０】
次に、ステップＳ１３０３では、仮想リンクアダプテーションの決定された送信パラメータに応じて、潜在的データレート値が算出される。この潜在的データレート値は、送信パラメータ決定の起訴であったチャネル品質を有する特定の共有物理チャネル上で実現され得るデータレートの値である。したがって、各サービスカテゴリに対して、次の１つ以上のＰＨＹデータフレームにおいて各共有チャネルで送信され得るデータ量に関する情報が存在する。潜在的データレート値は、サービスカテゴリと共有物理チャネルとの組み合わせ毎にも算出される。Ｍ個のサービスカテゴリからのデータがＮ個のＰＨＹチャネルで送信される場合、潜在的データレート値のセット全体は、Ｍ×Ｎ個の値を含む。
【００７１】
潜在的データレートは、対応するバッファの充填状態にも依存し得る。特に、考慮されたサービスカテゴリに属しバッファ内に所在するデータの量が少ないと、高データレートでデータフレーム全体を充填するには不十分となることがある。各共有チャネルは１フレームにおいて１サービスカテゴリからのデータのみを送信するので、次の物理フレームにおいて実現可能な実際のデータレートは、送信待機中のこのサービスカテゴリのデータの量よりも高くなることはない。
【００７２】
ステップＳ１３０４では、優先度値が、サービスカテゴリと共有物理チャネルとの組み合わせの少なくともいずれかについて、潜在的データレート値から算出される。ここでも、セット全体は、Ｍ個のサービスカテゴリとＮ個のチャネルとに対してＭ×Ｎ個の値を含む。優先度値は、優先度値が算出されるサービスカテゴリに関連付けられたパラメータにも依存し得る。このようなパラメータは、所要もしくは実際のデータレート、所要もしくは実際のパケット誤り率、または所要もしくは実際のパケット遅延を含み得る。所要値は、サービスカテゴリが属するＱｏＳクラスのＱｏＳ要件に従って指定され得る。所要値は、例えばユーザとプロバイダとの間の契約の種類に従って、特定のユーザにも依存する。実際値は、ごく最近の該当するサービスカテゴリのデータの送信から決定される値として理解されるべきである。例えば、特定のサービスカテゴリが多量のデータを送信する必要があり、且つ前のフレームでのスケジューリングではそれに応じた考慮がなされていなかった場合、実際のパケット遅延は大きく、その結果、優先度値は以前よりも高くなる。この所与の例では、このサービスカテゴリのバッファは十分に充填されることもある。このパケットバッファ状態は、優先度値の算出において考慮されてもよい。他のバッファ状態パラメータとしては、例えば、このサービスカテゴリに属する、バッファ内のパケットの有効期間があり得る。バッファが、近いうちに配信される必要のある、このサービスカテゴリのパケットを含む場合、このサービスカテゴリの優先度値は、それに応じて、より高くされるべきである。
【００７３】
優先度値の算出において、異なるアルゴリズムがあり得る。使用されるアルゴリズムは、サービスカテゴリに応じて選択され得る。例えば、算出は、サービスカテゴリが属するＱｏＳクラスのＱｏＳ要件に依存し得る。さらに、算出は、サービスを実行するユーザとネットワークプロバイダとの契約の種類に依存し得る。
【００７４】
ステップＳ１３０５では、スケジューリング指標が、優先度値に基づいて算出される。これらのスケジューリング指標に従って、次の物理フレームにおいてサービスされるサービスカテゴリが決定され、共有物理チャネルへのサービスカテゴリのマッピングが決定される（ステップＳ１３０６）。そして、選択されたサービスカテゴリからのデータパケットが、ＨＡＲＱプロトコル処理／パケット多重ユニット９０８においてデータブロックに多重され、このブロックは、該当する共有物理チャネルのＰＨＹ処理ユニット９１０に渡され、ＰＨＹ処理ユニット９１０は、仮想リンクアダプテーションにおいてこのサービスカテゴリとこの共有物理チャネルとの組み合わせについて決定された送信パラメータについても通知される。ＰＨＹ処理は、データの実際の送信のためにこれらのパラメータを用いる。
【００７５】
このようなスケジューリングおよびマッピングの例示的な結果は、図５に示される。チャネル５０５上のＰＨＹデータブロック５１４は、サービス３０６に属するパケット５１２、およびサービス３０８に属するパケット５１３のみを含む。サービス３０６、３０８はいずれもＱｏＳクラス３に属し、第２の移動局３０２で実行されている。フレーム５００におけるチャネル５０５の全データパケットは、ＰＨＹデータブロック５１４に合成される。
【００７６】
図４、図５および図６では簡単な例として、全データブロックが同じサイズで描かれているが、これらは一般に可変サイズを有し、本発明に係る方法は、限定されることなく、可変サイズを有するパケットに適用可能である。
【００７７】
通信システムは、特別な場合は、データ送信のための共有物理チャネルを１つだけ有し得るが、通常は複数の共有物理チャネルが使用可能である。本発明に係る方法は、有利には、共有物理チャネルの全てに、または全チャネルのサブセットに適用される。そして、残りの共有物理チャネルおよび個別物理チャネルは、従来技術に従ってマッピングされる。
【００７８】
前述のとおり、この説明は、開示される原理の模範例として、ダウンリンク送信に言及する。
【００７９】
他の代替例では、ＰＨＹ処理ユニット９１０は、電力制御機能を有する。送信電力をＱｏＳクラスのＱｏＳ要件に適合させることにより、送信容量全体を特に効率的に使用することが可能となる。
【００８０】
ユニット９１１での優先度算出のためには、個々のパケットについての追加情報（例えば、タイムスタンプ、待機時間、有効期間）が入手可能である必要があり、これは通常パケットヘッダに含まれる。すなわち、本発明に係るシステムで通信されるデータパケットは、インターネットプロトコル（ＩＰ）、送信制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、ＲＴＰ（リアルタイムプロトコル）のパケットまたは他の任意の（独自仕様の）プロトコルであり、それに応じてパケットは重要情報を含む。この情報により、ユニット９１１は、有利には、例えばタイムスタンプ、待機時間、有効期間、時間内配信のための残り時間などに従って、各パケットの遅延状態（ＱｏＳ状態）を判定することができる。ユニット９１２における仮想リンクアダプテーションは、所要ＱｏＳに従うだけでなく、スケジューリングされるべきＰＨＹデータブロックに含まれたデータパケットの実際のＱｏＳ状態に対して動的に、ＭＣＳ「攻撃性」およびＨＡＲＱパラメータ、すなわち送信パラメータを調整することができる。例えば、ビデオ会議のように時間に厳しいサービスに属するパケットが、スケジューラ次第でその発生源（相手の端末）からのかなり大きな遅延を受ける場合、ＭＣＳ選択はなおさら保守的となり、および／またはＨＡＲＱ方式はできるだけ強いものが選択され、如何なる再送をも回避する。このようなパケットは、ネットワークの残りをかなり迅速に伝わり、僅かにより攻撃的なＭＣＳ選択が許可され得る。１ＰＨＹデータブロックは通常、同じＱｏＳクラスに属する異なるサービスからのパケットを含むので、最も厳しいサービスの要件は、好ましくはＱｏＳクラス全体に適用される。すなわち、所与のＰＨＹデータブロックに関して、所与のチャネルでの所与のフレームの送信パラメータは、最も厳しいＱｏＳ状態を有するサービスの要件が満たされるように調整される。
【００８１】
図５に示す例では、各チャネルはフレーム毎に１データブロックのみ含む。例えば、チャネル５０１はデータブロック５１１を含み、チャネル５０２はデータブロック５１５を含む、などである。これらのチャネルのいずれかが複数のＰＨＹデータブロックを含む場合については図６に示される。例えば、チャネル６０１はデータブロック６０９、６１０を含み、チャネル６０５はデータブロック６１１，６１２を含む。この場合、システムパラメータおよびシグナリングに応じて２つの解決策が可能である／好ましい。
【００８２】
−  １ＰＨＹフレーム内で１ＰＨＹチャネルにマッピングされた全ＰＨＹデータブロックは、同じカテゴリに属するサービスからのデータパケットを含まなければならない。これは、１セットの送信パラメータが共有物理チャネル毎に（場合によっては複数ＰＨＹデータブロックに対して）規定されるようにシステムが規定される場合に当てはまる。模範例として、ブロック６０９、６１０はいずれも、サービス３０３に属するデータパケット６０７と、サービス３０４に属するデータパケット６０８とを含み、これらのサービスはいずれも図３および図９〜図１２では第１の移動局で実行され、いずれもＱｏＳクラス２に属する。ブロック６１１、６１２はいずれも、第１の移動局で実行されるサービス３０５に属するデータパケット６１３を含む。
【００８３】
−  １ＰＨＹフレーム内で１ＰＨＹチャネルにマッピングされたＰＨＹデータブロックは、異なるカテゴリに属するサービスからのデータパケットを含むことができ、もちろん各ＰＨＹデータブロックは、同じカテゴリに属するサービスのみ含まなければならない。これは、１セットの送信パラメータがＰＨＹデータブロックごとに規定される（すなわち、複数セットの送信パラメータが共有物理チャネル毎に規定され得る）ようにシステムが規定される場合に当てはまる。
【００８４】
図５および図６に示された全ての場合において、ＰＨＹデータブロックは、異なるサービスカテゴリに属する異なるサービスからのデータを含んではならない。
【００８５】
一方、単一のデータブロックは、複数の共有ＰＨＹチャネルに分散され得る。図６では、データブロック６１４は、共有ＰＨＹチャネル６０２、６０６間に分散され、データブロック６１５はチャネル６０３、６０４間に分散される。
【００８６】
複数ＰＨＹフレームにわたる、共有物理チャネルへの特定サービスカテゴリの固定マッピングがあり得るが、一般にこれは常時そうなるものではない。
【００８７】
フレームの持続時間は好ましくは固定であるが、あるフレームとその次のフレームとで異なってもよい。データレートはＭＣＳにより頻繁に変更されるので、２フレームは、同じ持続時間を有しても異なる量のデータを含む可能性がある。
【００８８】
図９〜図１２に戻り、第１の移動局（３０１）は、これら３つのサービスＳ１（３０３）、Ｓ２（３０４）、Ｓ３（３０５）を実行する。Ｓ１、Ｓ２は、同じＱｏＳクラス−ＱｏＳクラス２−に属し、Ｓ３は異なるＱｏＳクラス−ＱｏＳクラス１−に属する。模範例として、サービス３０３は、ファイル転送サービス（例えばＦＴＰ）であり、サービス３０４はＨＴＴＰダウンロードであり、サービス３０５はビデオ会議サービスである。したがって、表３によれば、Ｓ１（３０３）のＱｏＳ要件は、厳しく低いサービスパケット損失率（例えば１０−８）および緩いパケット遅延、通常は数秒程度である。対照的に、Ｓ３（３０５）は、１０−３のような相対的に大きなパケット損失率に耐えられるが、厳しい遅延要件（例えば４０〜９０ｍｓ）を有する。
【００８９】
従来技術のシステム（図４）では、両方のサービスからのデータパケットは、同じＰＨＹデータブロック／共有物理チャネルにマッピングされる。例えば、チャネル４０１はサービス３０３に属するデータパケット４０９、４１０、サービス３０４に属するデータパケット４１１およびサービス３０５に属するデータパケット４１２、４１３を含む。ＭＣＳ選択はＰＨＹデータブロック毎または共有物理チャネル毎のいずれかで実行されるので、両方のサービスのパケットについてのサービスパケット損失率（残余ＰＨＹ誤り率）およびパケット遅延は相関し、独立には制御できない。ＨＡＲＱ再送はＰＨＹデータブロック毎に実行され（すなわち、常時ＰＨＹデータブロック全体が再送される）、次の問題が生じ得る。
【００９０】
−  「攻撃的」ＭＣＳ選択（少なくとも初回送信の場合）および少ない最大ＨＡＲＱ再送回数：残余ＰＨＹ誤り率（サービスパケット損失率）が大きすぎるため、ＱｏＳクラス２（ファイル転送）に対する厳しいパケット損失率要件が整合されない。
【００９１】
−  「攻撃的」ＭＣＳ選択（少なくとも初回送信の場合）および多い最大ＨＡＲＱ再送回数：ＱｏＳクラス２に対する厳しいパケット損失率要件は整合されるが、ＱｏＳクラス１の厳しい遅延要件は整合されない。すなわち、サービス３０５からのサービスパケット４１２、４１３が受信機に到達するのが遅すぎであり、パケットはアプリケーションにより廃棄される。これは、エアインタフェースリソースの非効率な使用をもたらす。なぜなら、数回再送されたこれらのパケットは、到達するのが遅すぎたためアプリケーションにとって使い物にならないためである。
【００９２】
−  「非攻撃的」ＭＣＳ選択：ＱｏＳクラス（ファイル転送）の厳しいパケット損失率要件は整合されるが、エアインタフェースリソースは効率的に使用されないことがある。「攻撃的」ＭＣＳ選択は通常、高データレートを有する変調方式を用いて、遅延の増大を伴いながらもより良好なエアインタフェースリソーススループット効率をもたらす。
【００９３】
図５に係るシステムの場合、チャネル５０２（ＰＨＹデータブロック５１１）は、サービス３０３のデータパケット５１６およびサービス３０４のデータパケット５１７のみを搬送し、これらのサービスはいずれもＱｏＳクラス２に属する。チャネル５０６（ＰＨＹデータブロック５１９）は、サービス３０５にゾこうするパケット５１８のみを搬送する。したがって、各チャネルが１ＰＨＹフレーム内で同じＱｏＳクラスのサービスのデータを搬送するので、１フレーム内のＰＨＹチャネル／データブロックに対するＭＣＳおよびＨＡＲＱパラメータの選択は、サービスのＱｏＳクラスの要件に従って実行され得る。パラメータの有利な設定は次のとおりである。
【００９４】
−  厳しいパケット損失要件を有する遅延に厳しいＱｏＳクラス：
強いＨＡＲＱ方式が可能な場合、非常に「保守的」なＭＣＳ選択、少ない／中間の最大再送回数
−  緩いパケット損失要件を有する遅延に厳しいＱｏＳクラス：
「保守的」なＭＣＳ選択、少ない最大再送回数、ＨＡＲＱ方式は弱くても十分
−  厳しいパケット損失要件を有する遅延に厳しくないＱｏＳクラス：
強いＨＡＲＱ方式が可能な場合、「攻撃的」なＭＣＳ選択、多い最大再送回数
−  緩いパケット損失要件を有する遅延に厳しくないＱｏＳクラス
非常に「攻撃的」なＭＣＳ選択、少ない最大再送回数、ＨＡＲＱ方式は弱くても十分
【００９５】
前述のとおり、ＭＡＣおよび物理レイヤのＱｏＳ制御全体は、ＭＣＳ選択、ＨＡＲＱパラメータ／方式およびＭＡＣ／ＰＨＹスケジューラの複合動作に依存する。前述の例の場合、いずれもＱｏＳクラス２に属するサービス３０３（ファイル転送）およびサービス３０４（ＨＴＴＰダウンロード）に属するデータパケットを搬送するチャネル５０２は、「攻撃的」ＭＣＳ設定と、多い最大再送回数を有する強いＨＡＲＱ方式とを有するべきである。ＱｏＳクラス１に属するサービス３０５（テレビ会議）のデータパケットを搬送するチャネル５０６は、「保守的」ＭＣＳ設定を有するべきであり、より少ない最大再送回数を有する、より弱いＨＡＲＱ方式でも十分である。幾つかのシステムでは、単一のＨＡＲＱ方式のみが使用可能であり、または設定のために、単一のＨＡＲＱ方式のみが設定される。すなわち、ＨＡＲＱ設定は、最大再送回数にわたって制御されるだけである。
【００９６】
共有物理チャネルの定義は、フレーム毎に変化するか、半静的に設定されるか、固定される。例えば、ＯＦＤＭＡ、ＯＦＣＤＭＡまたはＭＣ−ＣＤＭＡシステムでは、共有物理チャネルは、１つまたは複数のサブキャリアブロックを含むことができ、そのサブキャリアブロックは通常、幾つかのサブキャリアを含む。あるサブキャリアブロックを構成するサブキャリアは、隣接しているか、使用可能な帯域にわたって分散している。複数の共有物理チャネルが設定される場合、その共有物理チャネルは、可変数のサブキャリアブロックを有し得る。
【００９７】
ここで図７を参照し、パケットサイズと物理フレームサイズとの不整合に起因する送信容量の損失を如何にして回避するかについての有利な例が示される。図７では、１つの共有物理チャネル７０１が模範例として示される。７０２、７０３、７０４は３つのフレームである。パケット７０５、７０６は、第１のＱｏＳクラスに属し、パケット７０９、７１０は、第２のＱｏＳクラスに属する。両方のＱｏＳクラスに属するサービスは、同じ移動局で実行され、または、第１のＱｏＳクラスに属するサービスは、第２のＱｏＳクラスに属するサービスとは異なる移動局で実行される。パケット７０５は例えばチャネル７０１のフレーム７０２にマッピングされる。パケット７０５は、フレーム７０２において送信され得る（ＭＣＳ選択に従って）よりも少ないデータを含むので、幾らかの送信容量が残る。フレーム７０２における共有物理チャネル７０１の送信パラメータを個々に、第１のＱｏＳクラスのＱｏＳ要件に適合させることを可能にするには、同じフレームにマッピングされる、異なるＱｏＳクラスに属するサービスのパケットをなくすべきである。しかし、次のパケット７０６は、フレーム７０２の残りの空間には大きすぎる。ここに示す解決策は、パケット７０６を２つの（場合によっては、より多くの）小セグメント、ここでは７０７、７０８にセグメント化し、セグメント７０７が、フレーム７０２の残りの空間を満たす。
【００９８】
他の有利な実施の形態では、パケットヘッダ情報と併せて前述したとおり、特定ＱｏＳクラスのＭＣＳおよびＨＡＲＱパラメータの選択は、送信データの該当ＱｏＳクラスの要件に適合され得るだけでなく、共有物理チャネルに多重されたＱｏＳに属するパケットまたはサービスの実際のＱｏＳ状態（例えば実際の遅延状態または監視された現在の損失率）に、付加的にあるいは単独で動的に適合され得る。対応するシステムは図８に示される。データ送信機８０１には、ＨＡＲＱプロトコル処理を実行するリンクアダプテーションユニット３１３、９１０およびパケット多重ユニット３１０、９０８を特に有する図３または図９〜図１２に示された送信システムが備えられている。データ送信機８０１はさらに、アンテナ８０４を有するＲＦ送信機を有する。データは、ＲＦリンク８０５の共有物理チャネルを介してデータ受信機８０２の受信ユニット８０６に送信される。また、受信ユニット８０６は、実際のパケット遅延または実際のパケット損失率のようなＱｏＳパラメータの値を監視するＱｏＳ監視ユニット８０７を有する。この情報は、送信システム８０８、第２のＲＦリンク８０９および受信ユニット８１０を介して、リンクアダプテーションユニット３１３、９１０およびＨＡＲＱプロトコル処理ユニット３１０、９０８に返信され、それらはそれに反応することができる。例えば、残余パケット損失率が高すぎるとき、最大再送回数を減らすことができ、ＭＣＳの「攻撃性」を低下させることができ、または、送信電力を下げることができる。実際のパケット遅延が、そのデータが指定されたサービスにより許可されたものよりも大きいとき、リンクアダプテーションユニットは例えば、より攻撃的でないＭＣＳを選択することができ、またはＨＡＲＱアルゴリズムの最大再送回数を減らすことができる。
【００９９】
前述のとおり、１チャネルは通常、同じＱｏＳクラスに属する異なるサービスからのパケットを含む。したがって、大抵の厳しい状態にあるサービスの要件は、送信パラメータを規定することが好ましい。パケットの実際のＱｏＳ状態の複数の態様についての情報、例えば実際の遅延状態に加えて実際の損失率が使用可能である場合、どちらの態様がより厳しいか、評価するための規則を規定することが有利である。例えば、ＱｏＳクラスに応じて、時間に厳しいサービスについては、厳しい遅延状態が厳しい損失率よりも優位となり、ファイルダウンロードのようなサービスについては、厳しい損失率が厳しい遅延状態よりも優位となる。あるいは、場合によってはこれもＱｏＳクラスによるが、各態様についての制限を規定してもよい。そして、その制限のいずれかに最も近くなるサービスが最も厳しいサービスとなる。あるいは、個々のサービスの、異なる実際のＱｏＳ状態（遅延、損失率など）の組み合わせの重み付けされたものである合成ＱｏＳ指標を規定してもよい。そして、合成ＱｏＳ状態指標を最大化／最小化するサービスが最も厳しいサービスとなる。代替的技法は、各ＱｏＳ態様について別々に最も厳しいサービスを探索して、各態様のそれぞれの最も厳しい値に応じて複数の送信パラメータを調整することである。
【０１００】
さらに有利な実施の形態では、送信パラメータの動的適合化が、受信機でもＱｏＳ状態の監視なしに実行され得る。ここでは単に、送信機８０１が、データ受信機８０２からの受信ＨＡＲＱ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を処理することによって、例えば遅延およびパケット損失率を監視する。
【０１０１】
図１４は、前述の方法を使用し得る基地局１４００の構成を示す。基地局１４００は、データを処理し、プロトコル機能を実行し、基地局の構成要素を制御するプロセッサ１４０１を有し、これは、データおよび指示を記憶するメモリと共に、１つ以上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを有することができる。本発明に係る方法をプロセッサに実行させる指示は、読み出し専用メモリ、プログラム可能な読み出し専用メモリ、フラッシュメモリなどのような不揮発性半導体メモリ１４０６に記憶され得る。さらにそれは、プロセッサ１４０１の不揮発性メモリ１４０６へのダウンロードのために、磁気ディスク、磁気テープおよび光学ディスクのような他のコンピュータ読み取り可能媒体１４０７に記憶され得る。また、プロセッサ１４０１は、固定またはフィールドプログラマブルなハードウェアロジックを有し得る。記載した方法またはその一部は、このようなハードウェアロジックに実装され得る。
【０１０２】
また、基地局１４００は、移動局との無線接続を確立するための送信機１４０２および受信機１４０３と、それを直接または他のデバイス（図示せず）を介して、無線ネットワークのコアネットワーク１４０５に接続するためのネットワークインタフェース１４０４とを有する。
【０１０３】
本発明の方法は、物理チャネルを介して送信されるデータが属するＱｏＳクラスの所要サービス品質に、そのチャネルの送信パラメータを個々に適合させる可能性を有利に提供する。物理マッピングとＱｏＳマッピングとの組み合わせは、ＱｏＳ要件に最も適した物理チャネルでデータを送信できるように、スケジューリングとマッピングとをチャネル品質に適合させることを有利に可能にする。さらに、本発明に係る方法は、パケットバッファの状態に基づいてスケジューリングを実行することを可能にする。これにより、ＱｏＳ要件をより良好に満たすことができる。本発明に係る方法のさらなる利点は、物理チャネルの容量を経済的に利用できることである。本発明のさらなる利点は、特定のユーザに対するデータを、その特定のユーザにとって良好な送信品質を有するチャネルにマッピングすることにより、送信データレートおよび誤り率を改善することである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】従来技術に係る、単一の共有物理チャネルに４つの移動局を多重するＤＣＡの例を示す。
【図２】従来技術に係る、複数（Ｎ）の並行な共有物理チャネルに４つの移動局を多重するＤＣＡの例を示す。
【図３】共有物理チャネルにサービスデータをマッピングする簡単な一般的な送信機構成を示す。
【図４】図３に示すシステムにより実現される、１フレーム内の８共有物理チャネルへのデータブロックの例示的なマッピングを示す。
【図５】８共有物理チャネルを有する１フレームを示し、各チャネルはこのフレーム内の同じＱｏＳクラスに属するサービスからのパケットのみを含み、各ＰＨＹチャネルは１ＰＨＹデータブロックを含む。
【図６】単一のＰＨＹフレームの８共有物理チャネルへのサービスデータのマッピングを示す。
【図７】セグメント化されたパケットの例示的なマッピング結果を示す。
【図８】特定サービスのＭＣＳおよびＨＡＲＱパラメータの選択がパケットの実際のＱｏＳ状態に適合されるシステムの概略図を示す。
【図９ａ】送信データのサービス品質要件に応じたスケジューリング、物理チャネルマッピングおよびリンクアダプテーションを可能にするデータ処理システムの構成を示す。
【図９ｂ】送信データのサービス品質要件に応じたスケジューリング、物理チャネルマッピングおよびリンクアダプテーションを可能にするデータ処理システムの構成を示す。
【図１０】図９に示されたデータパケットバッファ構成の代替例を示す。
【図１１】図９に示されたデータパケットバッファ構成の代替例を示す。
【図１２】図９に示されたデータパケットバッファ構成の代替例を示す。
【図１３】図９〜図１２の構成において実行されるステップを示すフロー図である。
【図１４】前述の方法が使用され得る基地局の構成を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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