(57)【要約】  実施形態は、端末の支援とともに、LTE-eNB、UMTS基地局、WiFiアクセスポイントのような異RATの複数の基地局を連携可能にし、ダウンリンクにおいてマルチRATマルチフローアグリゲーションに対する効率的な無線リソーススケジューリングを達成する。ネットワーク側では、マルチRATフロー(RB11)は、同じPDCPエンティティを共有する一方、各々が独立したRLC/MAC(RAT1のRLCエンティティ、RAT2のRLCエンティティ)を有する。端末(UE1)は、様々なRATの条件に依存して、関連する全てのRATについて必要なメジャーメントを実行し、メジャーメントレポート/通知を関連する全ての基地局に送信する。メジャーメントレポートだけでなく所定のルール/ポリシにも基づいて、次のDL送信又はDL送信の次の期間の際に何れのRATが使用されるべきかが判断される。
2015536599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチＲＡＴ無線通信システムであって、
端末と、
第１ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第１基地局手段と、
第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段とを有し、
前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを有し、
前記第１及び第２基地局手段は、前記端末と無線通信するために１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持し、
前記１つ以上の無線ベアラは前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送され、前記１つ以上の無線ベアラは、前記第１及び第２基地局手段において、前記第１及び第２ＲＡＴにとって同一の上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段により設定される、マルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項２】
前記上位プロトコルレイヤは、パケットデータ制御プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤ又はＰＤＣＰレイヤに相当するプロトコルレイヤであり、
前記下位プロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）及び/又は媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルレイヤ又はそれらに相当するプロトコルレイヤである、請求項１に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項３】
前記第１及び第２基地局手段は単独のマルチＲＡＴ基地局に備えられ、端末毎に双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段が提供され、端末毎にＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段が提供される、請求項１又は２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項４】
前記第１及び第２基地局手段が物理的に離れた基地局により形成され、双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段とＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段とが各基地局に備えられ、各基地局における各手段の相互関係は基地局間の通信リンクを介する相互通信により維持される、請求項１又は２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項５】
単独の無線ベアラが存在し、何れかの基地局がプライマリ基地局に選ばれ、前記プライマリ基地局は当該無線ベアラの管理と他の基地局への情報転送とを行う、請求項４に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項６】
前記第１及び第２基地局手段は、中央ノードに通信リンクを介してそれぞれ接続される物理的に離れた基地局により形成され、双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段とＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段とが各基地局に備えられ、各基地局における各手段の相互関係は前記中央ノードによる制御の下で維持される、請求項１又は２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項７】
前記無線ベアラはダウンリンク及びアップリンクの双方に適用可能であり、前記アップリンク及びダウンリンクの各々について、下位プロトコルレイヤ手段が各ＲＡＴで設定される、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項８】
前記１つ以上の無線ベアラは、所与のサービス品質で前記端末に応対するためのデータベアラを含む、請求項１〜７のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項９】
前記第１及び第２基地局手段のうちの一方は、或る追加的な無線ベアラを、何れかのＲＡＴのみにより搬送されるシグナリングベアラに設定する、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１０】
前記端末からのアップリンク通信が、何れかのＲＡＴのみにより行われる、請求項１〜９のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１１】
前記端末は、少なくとも１つのＲＡＴにおける無線通信リンクについてメジャーメントを実行し、少なくとも１つのＲＡＴを介してメジャーメントレポートを送信するように形成される、請求項１〜１０のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１２】
前記メジャーメントレポートが、１つより多い数のＲＡＴに対する情報を含む、請求項１１に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１３】
前記メジャーメントレポートが、前記端末への及び/又は前記端末からの無線通信について、前記端末にとって好ましいＲＡＴの指示を含む、請求項１１又は１２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうち何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システムの動作方法。
【請求項１５】
マルチＲＡＴ無線通信システムで使用される基地局装置であって、第１ＲＡＴにより端末と無線通信する第１基地局手段及び第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段のうち少なくとも一方を備え、前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを設定し、
当該基地局装置は、前記端末と無線通信するために、前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送される１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持するように形成され、
当該基地局装置は、前記端末毎に前記第１及び第２ＲＡＴにとって１つの上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記端末毎に前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段を維持するように形成される、基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は一般に無線通信システム等に関連し、特に、複数の基地局を同時に利用する端末でデータを受信する方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは広く知られており、無線通信システムの中で端末、加入者局又はユーザ装置（簡明化のため、以下、「UE」のように言及される場合がある）は、所定の無線アクセス方式（Radio  Access  Technology：RAT）を利用することにより、基地局(又はアクセスポイント)と無線で通信を行う。そのようなRATの具体例は、GSM（登録商標）、GPRS、UMTS及びLTEを含む3GPP標準規格ファミリに加えて、WiMAX(IEEE802.16)、CDMA及びWi-Fi(IEEE802.11)も含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第2012/064772号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、UEは通信の際に一度に唯1つのRATを使用するが、スマートフォンのようなUEは1つより多いRATを同時に使用することが可能になりつつあり、しかも、様々なRATを使用する複数の無線アクセスネットワーク(RAN)が同じ場所で利用可能である場合があり、複数のRATによる通信機能を提供すると、UEに利用可能な合計帯域幅を増やせる。所与の領域で利用可能な各々のRATは各自自身の基地局を有するので、このこと(複数のRATを利用すること)は、UEが複数の基地局に対して(及び3GPPやWiMAXのようなセルラシステムの場合には複数のセルを介して)データを同時に送受信できることを意味する。
【０００５】
以下の説明では、簡明化のため、「RAT」という用語は、特定のRATを利用する無線通信システムを示すために使用される場合もある。すなわち、「マルチRAT通信(multi-RAT  communication)」は、複数の無線通信システムを介する通信を意味し、複数の異なるRATを利用することを含む。以下の説明において、「ネットワーク」という用語は、文脈上特に断りのない限り、所与の地理的領域の中でそのような全ての無線通信システムの全体を示すために使用される。
【０００６】
複数の基地局が同じ無線アクセス方式(RAT)に属する場合に、キャリアアグリゲーション(CA)や協調マルチポイントオペレーション(CoMP)等のような(帯域幅を増やす点で)同様な技術が、LTEリリース10以降3GPPに導入されている。CAでは、異なる周波数の2つ以上のコンポーネントキャリア(CC)が、100MHzまでの幅広い伝送帯域幅をサポートするように統合される。この場合における「統合」は文脈上適切であるならば「アグリゲーション」又は「キャリアアグリゲーション」等と言及されてもよい。UEは能力に応じて1つ以上のCCで同時に送受信してもよい。CoMPでは、協調する基地局群が同じキャリア周波数で動作する。LTEに適用されるようなCA及びCoMPについての詳細は3GPP標準規格TS36.300等に示されており、これは本願のリファレンスに組み入れられる。
【０００７】
複数の基地局が異なるRATをサポートする場合、ともに協調することは難しくなる。「サポート」は文脈上適切であるならば「使用」又は「利用」等と言及されてもよい。この点に関する問題を議論する前に、無線通信システムに関するプロトコルレイヤを、LTEを例にとって概説しておくことは有益であろう。
【０００８】
既に知られているように、現在の無線通信システムは、実行されるタスクを、複数の階層化されたプロトコルに分けることにより構築され、システムにおける各々のノード又はエンティティには、プロトコルスタックの様々なレイヤのデータを処理する機能が備わり、概念上、対応するレイヤにおけるプロトコルが互いにやり取りを行う。「エンティティ(entity)」は文脈上適切であるならば「装置」、「手段」等と言及されてもよい。「レイヤ」は文脈上適切であるならば「階層」又は「層」等と言及されてもよい。最終的には、システムの全てのシグナリングは最下位のレイヤである物理レイヤで実行されるが、階層的な構成は、各レイヤを独立して考察できるようにする。文脈上適切であるならば、「シグナリング」は「信号処理」等と言及されてもよい。
【０００９】
図1は、LTE方式の無線通信システムにおける主要な3つのタイプのノード各々におけるプロトコルスタックを示す。これらのノードは、UE10(モバイルハンドセットのような加入者局)、eNodeB12(LTEシステムにおける基地局であり、「eNB」のように言及されてもよい)及び移動管理装置又はMME16である(MME16は、UEの移動(言い換えれば、eNodeB間のハンドオーバ)を管理する上位ノードであり、後述するように「ベアラ」を設定するノードである。「移動管理装置(Mobility  Management  Entity：MME)」は文脈上適切であるならば「交換局」等と言及されてもよい。図1に示されるように、ノンアクセスストラタム(NAS)プロトコルを別にすれば、全てのプロトコルがネットワーク側のeNodeB12で終端している。
【００１０】
図1において左右に帯状に伸びるブロックは、システムの各ノードのプロトコルスタックに属する個々のプロトコルを表現し、各プロトコルは、既存のOSIモデルの特定のプロトコルレイヤの一部をなす。所与のノードに関し、各プロトコルは、機能モジュール又は「エンティティ(entity)」内に存在するように考えることが可能であり、他のレイヤのプロトコルから分離して考察可能である。これは、特に、「無線ベアラ」の概念を利用可能にし、ユーザデータ又は制御シグナリングに関する所与のプロトコルレベルにおいて、基地局のピアエンティティとUEとの間に(eNB及びUE間の対応する要素同士の間に)、ある種のトンネルを提供する。無線ベアラは「論理チャネル」に関連し、後述するMAC及びRLCプロトコルレイヤ間のピアツーピア通信のためのサービスアクセスポイント(Service  Access  Point：SAP)をリンクする。「リンク」は文脈上適切であるならば「接続」等と言及されてもよい。
【００１１】
同じ無線ベアラに属するパケットは、ネットワークの中で同じエンドツーエンドの取り扱いを受ける。ビットレート保証型(Guaranteed  Bit  Rate：GBR)及び非GBRという2つの主要なベアラタイプが存在する。GBRベアラの場合、ネットワークは、そのベアラに利用可能な所定のビットレートを常に保証する。GBR及び非GBR双方のベアラは、最大ビットレート(Maximum  Bit  Rate：MBR)により更に特徴付けられ、MBRは所与のベアラについてネットワークが提供する最大レートを制限する。このようにして、無線ベアラ各々に関し、所定のサービス品質(QoS)を提供することが可能である。UE10とeNodeB12との間に存在する無線ベアラの各々について、eNodeBとパケットデータネットワークゲートウェイ(PDN  GW)(図示せず)との間に対応するアクセスベアラが存在する。
【００１２】
図2は図1の概念を若干具体化した図であり、1つのノードについてプロトコルスタックをダウンリンクに着目して示している(ダウンリンクは、ネットワークからUEに向かう伝送方向である)。図2は、異なるレイヤのプロトコル同士の間でどのようにパケットがやり取りされるかを示し、様々なプロトコルを管理することに関わる無線リソース制御(Radio  Resource  Control：RRC)による影響を示す。図2におけるプロトコルスタックは、ユーザトラフィック(例えば、ダウンロードされるデータ)を処理するためのものであり、「ユーザプレーン」として言及され、ネットワークシグナリングを行うために使用される「制御プレーン」とは区別される。
【００１３】
図1及び図2に示されるように、最下位レイヤ(レイヤ1)には物理レイヤプロトコル(PHY)があり、物理レイヤプロトコルは、使用するRATの周波数バンドを利用して、空間を介するデータの実際の無線通信を行う責務を有し、例えばLTEのダウンリンクの場合には直交周波数分割多重化(OFDM)方式である目下のRATの通信方式を利用する。LTEにおいては、PHYのデータ伝送単位はトランスポートブロック(TB)である。1msの通信時間間隔(TTI)毎に、受信されたTBはPHYレイヤから次に上位のレイヤ(MAC)に渡される。スケジューリングは、1TTI又はそれ以上の時間単位で実行可能であり、言い換えれば、1msと同程度に短い時間スケールで実行可能である。
【００１４】
そして、ダウンリンクの場合、受信機においてPHYレベルで無線信号が到着し、トランスポートブロックを再構築するように処理/デコードされ、データパケットを復元し、以後、プロトコルスタックの上位レベルで順に処理される。なお、各プロトコルの中で、パケットは「プロトコルデータユニット(PDU)」として言及され、スタックの或るレベルについてのPDUはおそらくは連結又は分割の後に次の段階の所謂サービスデータユニット(SDU)を形成する。文脈上適切であるならば、「連結」は「コンカテネーション」等と言及され、「分離」は「セグメンテーション」等と言及されてもよい。PHYからのTBの各々はMAC-PDUに対応する。
【００１５】
PHYの上位には、MAC、RLC及びPDCPのようなレイヤ2プロトコルが存在する。
【００１６】
MACは、媒体アクセス制御を表し、所謂ハイブリッドARQ機能(後述)を管理し、上位レイヤのためにトランスポートブロックから様々な論理チャネルを抽出する責務を担う。フォーマット選択及びメジャーメントは、ネットワーク全体を管理するのに必要なネットワーク情報を提供する。
【００１７】
論理チャネルはMACの最上部に存在する。それらは、MACにより提示されるデータ転送サービスを表現し、それらが搬送する情報タイプが何であるかによって決定される。論理チャネルのタイプは、(制御プレーンデータのための)制御チャネルと(ユーザプレーンデータのための)トラフィックチャネルとを含む。トランスポートチャネルは、MACの最下部のトランスポートブロック内にある。これらは、PHYにより提示されるデータ転送サービスを表現し、情報がどのように搬送されるか、様々な物理レイヤ変調、及び、それらが符号化される形式によって決定される。
【００１８】
ハイブリッド自動再送要求(HARQ)プロセスは、MAC及びPHYの連携により実行され、エラーを復元するためのトランスポートブロックの再送を可能にする。再送はPHYにより実行され、MACはその管理及びシグナリングを実行する。CRC不成功(CRC  failure)であるトランスポートブロックが存在する場合、MACは否定応答(NACK)を示し、通常、PHYは不成功を通知する。再送は、ダウンリンクにおいて、eNodeB又は送信元により異なる符号化方式で実行される。符号化(方式)は通知されかつ基地局のバッファに保持される。最終的に、1回以上の再送の後、トランスポートブロックを再構築するのに十分なデータとなる。
【００１９】
MACレイヤはRLC-PDUを次のレイヤ2プロトコルであるRLCに提供する。RLCは、無線リンク制御(Radio  Link  Control)を表し、セグメンテーション及び再アセンブリを実行し；トランスペアレントモード(TM)、アクノリッジモード(AM)及び非アクノリッジモード(UM)という3つのモードで動作する。これらは様々な目的に応じて様々な無線ベアラにより使用される。RLCは、連続順の配信及び重複検出の機能(in-sequence  delivery  and  duplicate  detection)を提供する。
【００２０】
UMTSやWiMAXのような他の無線通信システムもRLCを利用する。Wi-Fi(IEEE802.11)はRLCプロトコルを利用しないが、Wi-Fiにおける論理リンク制御(logical  link  control：LLC)レイヤが同様な役割を有する。
【００２１】
スタックの中でRLCより上位にある次のプロトコルはPDCPであるが、これはOSIモデルでは同じレイヤ2に属する。PDCPは、パケットデータ制御プロトコルを表し、本願では特に着目しており、詳細に説明される。PDCP自体についての更なる詳細については3GPP標準規格TS36.323等に記載されており、本願のリファレンスに組み入れられる。
【００２２】
以下の説明においてROHCと言及されるものは、ロバストヘッダ圧縮(Robust  Header  Compression)を表し、LTEにおけるパケットのヘッダサイズを小さくするために使用される技術に関する。LTEは完全にインターネットプロトコル(IP)に基づくので、音声呼は、ボイスオーバIP(VoIP)を用いてIPパケットとして搬送される必要があり、ヘッダサイズを小さくする工夫をしなければ、非効率的になってしまう。
【００２３】
ユーザプレーンにおけるPDCP機能は、暗号解除(非暗号化、解読又は復号)、ROCHヘッダ非圧縮化、シーケンス番号処理、及び、重複排除などの機能を含む。制御プレーンにおけるPDCP機能は、暗号解除、完全性保護(integrity  protection)、シーケンス番号処理、及び、重複排除などの機能を含む。「完全性保護」は例えば改ざん防止のための保護を意味する。無線ベアラ毎に１つのPDCPエンティティが存在する(すなわち、PDCPインスタンスが存在する)。従って、ベアラのタイプに応じて、制御プレーン又はユーザプレーンの何れかに関連する異なるPDCPエンティティが存在する。
【００２４】
図3は上記のTS36.323によるPDCPレイヤに関する機能を示す図である。図3には「ユーザプレーン(u-plane)」及び「制御プレーン(c-plane)」が示されている。図3の左側の部分はアップリンクに関する機能ブロックを示し、右側はダウンリンクで実行される機能を示す。
【００２５】
図3に示されるように、PDCPレイヤは以下のような様々なタスクについての責務を担う：
＿シーケンス番号処理。パケットの順番通りの配送を可能にし、重複を検出する：PDCPレイヤは、同じシーケンス番号のパケットを受信すると、重複するものを破棄し、重複物を上位レイヤに送信しない。
＿ヘッダ圧縮及び非圧縮化(ユーザプレーンのみ)。
＿制御プレーンデータに対する完全性の保護及び確認(ユーザプレーンデータに対して行われる完全性保護は存在しない)。
＿ユーザプレーン及び制御プレーンのデータについての暗号化及び暗号解除。
＿PDCPヘッダの付加/削除。
＿セキュリティ及びハンドオーバの処理機能(図示せず)。
【００２６】
PDCP-SDUとPDCP-PDUとの間には1対1の対応関係が存在する。すなわち、PDCPレイヤでは分離(セグメンテーション)も連結(コンカテネーション)もなされない。PDCPヘッダの追加、圧縮及びセキュリティの処理をPDCP-SDUに行うことにより、PDCP-PDUが形成される。同様に、非暗号化、非圧縮化及びPDCPヘッダの除去を行うことにより、PDCP-PDUからPDCP-SDUが得られる。
【００２７】
LTEでは、上記の無線ベアラ(radio  bearer：RB)は、PDCPを含む様々なプロトコルレベルで規定される。シグナリング無線ベアラ(Signaling  Radio  Bearer：SRB)及び個別無線ベアラ(Dedicated  Radio  Bearer：DRB)という2種類のPDCPベアラが存在する。(SRBについては)SRB1及びSRB2という2つのSRBしかない。これらはUEにパケットを送信するために制御プレーンプロトコルにより使用される。DRBは音声及びデータを送信するために使用され、端末により要求されるサービス又はQoSストリームの数と同程度に多い数のDRBが設定される。DRBが設定されると、論理チャネル識別子(Logical  Channel  Identity：LCID)がUL及びDLのDRBに割り振られる。この意味において、通常、1つの論理チャネル(LC)は1つのRBに対応する、と言える。リソースを割り当てるため、論理チャネルには論理チャネルグループ(Logical  Channel  Group：LCG)が割り振られる。通常、所与のLCID又はLCGは1つのRATにのみ関連付けられる。
【００２８】
UEのレイヤ3プロトコルは無線リソース制御(RRC)プロトコルを含み、RRCはコネクションの管理、ベアラの制御、他の基地局へのハンドオーバ、UEのメジャーメントレポート及びQoSの管理などについての責務を担う。
【００２９】
なお、NASはノンアクセスストラタム(Non-Access  Stratum)を表し、UE10及びMME16の間の最上位レベルの通信(アクセス階層の形式に依存しないレベルでの通信)を行う。NASより下位の階層はアクセスストラタム(AS)と言及される場合があり、その理由は、それらがeNodeBで終端する無線アクセスネットワークに関連するからである。NASプロトコルは、UEの移動(モビリティ)を管理し、UEとパケットデータネットワーク(PDN-GW)との間のIP接続を設定及び管理するためのセッション管理手順をサポートする。これらは、3Gネットワーク又は非3Gアクセスネットワークとともに行うシステム間の移動の際に、パラメータ同士の対応関係のルールを決定する。
【００３０】
LTEにおけるCAの状況を考察する。LTEネットワークで行われるCAのダウンリンク及びアップリンクについての典型的なレイヤ2構造が図4及び図5にそれぞれ示されている。図4及び図5から分かるように、物理レイヤについてのマルチキャリアの性質はMACレイヤに対してしか示されておらず、MACレイヤではサービングセル毎に1つのHARQエンティティが必要とされる。アップリンク及びダウンリンクの双方において、サービングセル毎に1つの独立したハイブリッドARQエンティティが存在し、空間多重されない場合には、サービングセル毎に1つのトランスポートブロックがTTI毎に生成される。各々のトランスポートブロック及びそれについての潜在的なHARQ再送が、1つのサービングセルに対応付けられる。文脈上適切であるならば「対応付けられる」は「マッピングされる」等と言及されてもよい。
【００３１】
CAが設定される場合、UEは、ネットワークとの1つのRRCコネクションを有するのみである。RRCコネクション設定/再設定/ハンドオーバの際に、或るサービングセルがNASモビリティ情報(例えば、トラッキングエリア識別子(Tracking  Area  Identity：TAI))を提供し、RRCコネクション再設定/ハンドオーバの際に、或るサービングセルがセキュリティ入力を提供する。そのセルはプライマリセル(Primary  Cell：PCell)と言及される。通常、1つのキャリアは1つのセルに対応する。ダウンリンクではPCellに対応するキャリアはダウンリンクプライマリコンポーネントキャリア(Downlink  Primary  Component  Carrier：DL-PCC)であり、アップリンクではアップリンクプライマリコンポーネントキャリア(Uplink  Primary  Component  Carrier：UL-PCC)である。
【００３２】
しかしながら、上記の議論は単独のRAT(すなわち、LTE)に関連する。実施形態では、ネットワーク全体又は例えば都市の中のような所定の地域において(常に又はピーク時間の間に限って)、複数の無線アクセス方式(例えば、GSM、UMTS、LTE及びその後継、WiMAX、WiFi等)が利用可能な無線通信システムにおける課題に着目している。
【００３３】
簡明化のため、無線通信システムにおいて共存する複数のRATの具体例として、LTE及びWiFiが使用される。図6の(A)及び(B)はそのようなシステムにおける典型的な配置形態の2つの例を示し；(A)の場合にはLTEのeNBとWiFiのAPとが分離されており(言い換えれば、異なる装置により提供されている)、(B)の場合にはLTEのeNBとWiFiのAPとが同じ場所にあり、言い換えれば、1つの装置が、LTE基地局とWi-Fiアクセスポイントとを兼ね備えるように機能する。何れの場合でも、UEはWiFiインタフェースを有するデュアルモードUE(又は3つ以上のモードを有するUE)であると仮定される。更に、eNB及びAPの双方をコアネットワークに接続する何らかの形態のバックホールネットワーク(例えば、ブロードバンドインターネット)が存在することも仮定される。
【００３４】
TS36.300に記載されているような現在の3GPP標準規格に基づく場合、LTEシステムのeNBは、アップリンク及びダウンリンクのチャネル双方についてリソースのスケジューリングを管理する責務を担う。(複数のUEにより)共有チャネルリソースを効率的に利用するために、スケジューリング機能はMACレイヤで使用される。eNBにおけるMACエンティティは、DL-SCH及びUL-SCHトランスポートチャネルに物理リソースを割り当てるダイナミックリソーススケジューラを含む。DL-SCH及びUL-SCHについて様々なスケジューラが動作してよい。スケジューラは、複数のUEの間でリソースを共有する際に、各UE及び関連する無線ベアラについてのトラフィック量及びQoS条件を考慮すべきである。スケジューラはUEにおける無線状態を考慮してリソースを指定し、無線状態は、eNBにおいてなされる測定(メジャーメント)により特定されてもよいし及び/又はUEから報告されてもよい。無線リソースの割り当ては1つ又は複数のTTIの間にわたって有効である。
【００３５】
CAが設定される場合、UEは複数のサービングセルにより同時にスケジューリングされるかもしれない。しかしながら、マルチRATの状況において、リソースのスケジューリングは非常に困難になり；特に、LTEシステムのeNBとWiFiのAPとが別々になっている図6(A)の例の場合、バックホールのサポート手段は、複数のRATノード同士の間の情報交換が適切になされることを仮定できない。そのような状況における主要な問題は、効率的なマルチフローアグリゲーション(multi-flow  aggregation)を行うために、RATが異なる複数のノードにおいて無線リソースのスケジューリングを如何にして協調又は協働するかということである。これはUL及びDL双方で問題となるが、実施形態は主にダウンリンクに着目する。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
一実施形態によるマルチＲＡＴ無線通信システムは、
端末と、
第１ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第１基地局手段と、
第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段とを有し、
前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを有し、
前記第１及び第２基地局手段は、前記端末と無線通信するために１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持し、
前記１つ以上の無線ベアラは前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送され、前記１つ以上の無線ベアラは、前記第１及び第２基地局手段において、前記第１及び第２ＲＡＴにとって同一の上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段により設定される、マルチＲＡＴ無線通信システムである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】3GPP無線通信システムで使用されるプロトコルスタックを示す図。
【図２】図1のプロトコルレイヤにおけるダウンリンクパケットの流れを示す図。
【図３】PDCPプロトコルレイヤにおけるPDCPエンティティの機能を示す図。
【図４】キャリアアグリゲーション(CA)のために設定される無線通信システムのダウンリンクに関するレイヤ2構造を示す図。
【図５】キャリアアグリゲーション(CA)のために設定される無線通信システムのアップリンクに関するレイヤ2構造を示す図。
【図６】(LTE及びWiFiによる)マルチRATシステムにおける2つの具体的な配置形態を示す図。
【図７】実施形態によるマルチRATシステムにおけるダウンリンクに関する例示的なレイヤ2構造を示す図。
【図８】マルチRATシステムの基地局の観点からの実施形態による方法ステップのフローチャートを示す図。
【図９】一実施形態によるUEからの統合CSIレポートについて可能なフォーマットを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
＜実施形態の概要＞
第1の実施形態により提供されるマルチＲＡＴ無線通信システムは、
端末と、
第１ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第１基地局手段と、
第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段とを有し、
前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを有し、
前記第１及び第２基地局手段は、前記端末と無線通信するために１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持し、
前記１つ以上の無線ベアラは前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送され、前記１つ以上の無線ベアラは、前記第１及び第２基地局手段において、前記第１及び第２ＲＡＴにとって同一の上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段により設定される、マルチＲＡＴ無線通信システムである。
【００３９】
ここで、「RAT」は、GSM、GPRS、UMTS及びLTEや、WiMAX(IEEE802.16)、CDMA及びWi-Fi(IEEE802.11)等のような無線アクセス技術を意味する。文脈上、必要に応じて、「RAT」は動作の際にそのRATを使用する無線通信システムを意味する。好ましくは、RATの一例はLTEである。
【００４０】
「システム」は、端末にとって利用可能な全ての無線通信システムにより形成される複合的なネットワークを意味する。
【００４１】
「端末」は、移動可能であるか固定的であるかによらず、加入者局、ユーザ装置、又は、その他のユーザの無線装置のような任意の種類の装置を包含し、中継局をも包含するように拡張可能である。当然に、実際のシステムには、通常、第1及び第2基地局手段と通信するように形成される複数の端末が存在する。この場合、基地局手段は、端末の各々について、第1及び第2RATに対して同じ上位プロトコルレイヤ手段と、第1及び第2RATに対して異なる下位プロトコルレイヤ手段とを維持する。
【００４２】
LTEにおける特定の意味とは別に、「無線ベアラ」という用語は、端末とコアネットワークとの間でデータを配信するために、ノンアクセスストラタム(コアネットワーク)に対してRATのアクセスストラタムにより提供されるサービスを指すように解釈することが可能である。好ましい実施形態では、1つの無線ベアラが、第1及び第2RATの双方で搬送されるように形成される。
【００４３】
「基地局手段」という用語は機能ユニットを指し、その機能ユニットは必ずしも別個の基地局手段により独立に提供される必要はなく、所与のRATに関する基地局の機能を提供する。なお、本明細書において、「基地局」は端末が送信信号を受信する際の送信元の無線アクセスノードを指し、セルラシステムの場合には1つ以上のセルを提供する。Wi-Fiで使用される「アクセスポイント」という用語も、本願の目的に照らせば、「基地局」の範囲内に包含される。従って、例えば、1つの単独のユニットが、LTE-eNBの形式で第1の基地局手段を提供しかつWi-Fiアクセスポイントの形式で第2の基地局手段を提供してもよい。
【００４４】
基地局手段は各々のプロトコルレイヤで手段又はエンティティを設定し、第1及び第2基地局手段は、上位及び下位プロトコルレイヤの各々でそのような手段を維持する。しかしながら、基地局手段で維持される手段(エンティティ)とプロトコルレイヤとの間に1対1の対応関係が存在することは必須でない。
【００４５】
好ましくは、前記上位プロトコルレイヤは、パケットデータ制御プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤ又はＰＤＣＰレイヤに相当するプロトコルレイヤであり、前記下位プロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）及び/又は媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルレイヤ又はそれらに相当するプロトコルレイヤである。
【００４６】
一実施形態(図6(B))では、前記第１及び第２基地局手段は単独のマルチＲＡＴ基地局に備えられ、端末毎に双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段が提供され、端末毎にＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段が提供される。
【００４７】
別の実施形態(図6(A))では、前記第１及び第２基地局手段が物理的に離れた基地局により形成され、双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段とＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段とが各基地局に備えられ、各基地局における各手段の相互関係は基地局間の通信リンクを介する相互通信により維持される。
【００４８】
後者の実施形態において、単独の無線ベアラが存在する場合に、何れかの基地局がプライマリ基地局に選ばれ、前記プライマリ基地局は当該無線ベアラの管理と他の基地局への情報転送とを行う。
【００４９】
前記第１及び第２基地局手段が物理的に離れた基地局により形成される場合に、それらは中央ノードに通信リンクを介して相互に接続されてもよく、双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段とＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段とが各基地局に備えられ、各基地局における各手段の相互関係は前記中央ノードによる制御の下で維持される。
【００５０】
上記の任意のシステムにおいて、前記無線ベアラはダウンリンク及びアップリンクの双方に適用可能であってもよく、前記アップリンク及びダウンリンクの各々について、下位プロトコルレイヤ手段が各ＲＡＴで設定される。
【００５１】
前記１つ以上の無線ベアラは、所与のサービス品質で前記端末に応対するためのデータベアラを含んでもよい。
【００５２】
上記の1つ以上の無線ベアラに加えて、前記第１及び第２基地局手段のうちの一方は、或る追加的な無線ベアラを、何れかのＲＡＴのみにより搬送されるシグナリングベアラに設定してもよい。
【００５３】
上記の任意のシステムにおいて、前記端末からのアップリンク通信は、何れかのＲＡＴのみにより行われることが可能である。
【００５４】
上記の任意のシステムにおいて、好ましくは、前記端末は、少なくとも１つのＲＡＴにおける無線通信リンクについてメジャーメントを実行し、少なくとも１つのＲＡＴを介してメジャーメントレポートを送信するように形成される。そのようなメジャーメントレポートは、一実施形態においては、１つより多い数のＲＡＴに対する情報を含む。前記メジャーメントレポートは、前記端末への及び/又は前記端末からの無線通信について、前記端末にとって好ましいＲＡＴの指示を含んでもよい。
【００５５】
第2の実施形態によれば、上記の任意のマルチＲＡＴ無線通信システムの動作方法が提供される。
【００５６】
第3の実施形態により提供される基地局装置は、マルチＲＡＴ無線通信システムで使用される基地局装置であって、第１ＲＡＴにより端末と無線通信する第１基地局手段及び第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段のうち少なくとも一方を備え、前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを設定し、
当該基地局装置は、前記端末と無線通信するために、前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送される１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持するように形成され、
当該基地局装置は、前記端末毎に前記第１及び第２ＲＡＴにとって１つの上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記端末毎に前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段を維持するように形成される、基地局装置である。
【００５７】
別の形態はマルチRAT無線通信方法を提供し、当該方法は、
少なくともダウンリンクにおいて同時に第1RAT及び第2RATを介して端末と無線通信するステップであって、前記第1及び第2RATの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連する下位プロトコルレイヤとを有する、ステップと、
前記端末と無線通信するために、前記上位及び下位プロトコルレイヤの各々において無線ベアラを設定するエンティティを維持するステップであって、前記エンティティは、前記第1及び第2RATにとって同じ上位プロトコルレイヤのエンティティと前記第1及び第2RATにとって異なる下位プロトコルレイヤのエンティティとを含む、ステップと、
前記第1及び第2RATの双方を利用して前記無線ベアラのリソースをスケジューリングするステップと
を有するマルチRAT無線通信方法である。
【００５８】
別の実施形態は(コンピュータにより読み取ることが可能な媒体に保存される)コンピュータプログラムに関連し、コンピュータプログラムは、本願で説明される方法をコンピュータに実行させるコード、本願で説明される端末としてコンピュータを動作させるコード、或いは、本願で説明される基地局手段としてコンピュータを動作させるコードを有する。
【００５９】
従って、実施形態は、端末(3GPPの用語ではUE)の支援とともに、異RATの複数の基地局(例えば、LTEのeNB、UMTSの基地局、WiFiのアクセスポイント等)を連携可能にし、ダウンリンクにおいてマルチRATマルチフローアグリゲーション(multi-RAT multi-flow aggregation)に対する効率的な無線リソーススケジューリングを達成する。ネットワーク側では、マルチRATフローは、(共通するPDCPエンティティを共有することにより、又は、PDCPエンティティの複製物を維持することにより)同じPDCPエンティティを共有する一方、各々が独立したRLC/MACを有する。端末側は、(様々なRATの条件に依存して)関連する全てのRATについて必要なメジャーメントを実行し、メジャーメントレポート/通知を関連する全ての基地局に送信する。メジャーメントレポートだけでなく所定のルール/ポリシにも基づいて、次のDL送信又はDL送信の次の期間の際に何れのRATが使用されるべきかが判断される。
【００６０】
実施形態においてPDCPレイヤを活用することは、MACレベルでアグリゲーションを提供するような他の可能な方法と比較して、マルチRATアグリゲーションについて、より優れた柔軟性を提供する。
【００６１】
＜図面＞
好ましい実施の形態が例示的に添付図面を参照しながら説明される。
【００６２】
図1は3GPP無線通信システムで使用されるプロトコルスタックを示す。
【００６３】
図2は図1のプロトコルレイヤにおけるダウンリンクパケットの流れを示す。
【００６４】
図3はPDCPプロトコルレイヤにおけるPDCPエンティティの機能を示す。
【００６５】
図4はキャリアアグリゲーション(CA)のために設定される無線通信システムのダウンリンクに関するレイヤ2構造を示す。
【００６６】
図5はキャリアアグリゲーション(CA)のために設定される無線通信システムのアップリンクに関するレイヤ2構造を示す。
【００６７】
図6(A)及び(B)は(LTE及びWiFiによる)マルチRATシステムにおける2つの具体的な配置形態を示す。
【００６８】
図7は実施形態によるマルチRATシステムにおけるダウンリンクに関する例示的なレイヤ2構造を示す。
【００６９】
図8はマルチRATシステムの基地局の観点からの実施形態による方法ステップのフローチャートを示す。
【００７０】
図9は一実施形態によるUEからの統合CSIレポートについて可能なフォーマットを示す。
【００７１】
＜実施形態の詳細な説明＞
実施形態の具体的な説明の前に、実施形態の原理を概説する。手短に言えば、実施形態は、UEの支援とともに、異なるRAT(異RAT)の複数の基地局(例えば、LTEのeNB、UMTSの基地局、WiFiのアクセスポイント等)を連携可能にし、ダウンリンクにおいてマルチRATマルチフローアグリゲーション(複数のRATによる複数フローの同時使用)に対する効率的な無線リソーススケジューリングを行う手段を提供する。文脈上適切であるならば「連携(coordinate)」は「連係」、「協働」、「協調」等と言及されてもよい。実施形態は原則的にユーザプレーン(データトラフィック)を意図する。実際には、利用可能なものの中で、より能力が高い/より信頼できるRAT(例えば、LTE)により制御プレーントラフィックが搬送されるであろう。
【００７２】
実施形態において、異RATの複数のセルは1つのUEに対するトランスポートブロックを同時にスケジューリングすることができる。(簡明化のため、各々のRATは1つのセルを提供するように仮定されてもよいが、UEは、1つより多いセルで同じRATを用いて同時に通信することが可能である)。従来技術は、異なるRATを同時に利用するために、異なる周波数を利用している。しかしながら、これは、例えば同じフレームの中で異なる時間に或いは同じ時点でさえ、同じ周波数を利用する可能性を排除していない。
【００７３】
同じデータが複数のRATで送信される場合、これはダイバーシティを提供する。データが異なる場合、これは、より速いデータレートを提供できる。異なるセルは、同じ基地局に属することが可能であるし(例えば、複数のRATが図6(B)に示すように同じノードに一緒に配置される場合)、或いは、一緒には配置されない異RATの基地局に属することも可能である(図6(A))。サポートされるRATは、GSM、GPRS、UMTS、LTE及びその後継などのような3GPP無線アクセス技術、或いは、WiMAX、CDMA、WiFiなどのような非3GPP無線アクセス技術とすることが可能である。
【００７４】
ネットワークの側では、マルチRATフローは(おそらくは仮想的に)同じPDCPエンティティを共有する一方、それら各々は図7に示されるように独立したRLC/MACを有する。図7において、「1」、「2」、「3」の番号が付いたボックス(四角い枠)は、ダウンリンクアプリケーションレイヤのパケットを表す。図７において、縦に伸びるブランチ(枝)の各々は、異なるRATに対応し、(図6(A)のような場合には)各ブランチは異なる基地局により処理される。選択的な別の実施形態は、制御を行う基地局(例えば、LTEのeNB)が、マルチRATマルチフローアグリゲーションの動作全体を管理し、所要QoSを保証する。
【００７５】
MACレイヤにおいて「HARQ」というラベルが付されたボックスは、上述のHARQエンティティを表す。PDCPエンティティ及びRLCエンティティ/RLCエンティティは、1つの無線ベアラに関連するが、MACは全ての無線ベアラにより共有される。HARQエンティティは、CAの場合には、1つのCCに関連付けられる。HARQエンティティがRAT毎に設けられることは必ずしも必須でない(例えば、WiFiはHARQを使用しない)。
【００７６】
なお、「PDCPエンティティ」は3GPPの用語であり、他のネットワーク(例えば、WiFi及びWiMAX)では有意の意味を有しないかもしれない。しかしながら、他のシステムにおける別のエンティティにより、類似する機能が実行されるかもしれない(或いは全く実行されないかもしれない)。従って非3GPPのRATは少なくとも簡易なPDCP機能を採用する必要があるかもしれない。
【００７７】
複数のRATの基地局が同じノードに共存する場合(例えば、図6(B))、基地局は、所定のQoS条件とともに、UEの1つの特定のアプリケーションに割り当てられる無線ベアラについて1つの単独のPDCPエンティティを保持する。このPDCPエンティティは、複数のRLCエンティティ群に関連付けられ；1つのRATが一群のRLCエンティティを有する。RLCの「群」は、RBの特徴(すなわち、一方向又は双方向)及びRLCモード(TM、AM又はUM)に依存する1つ又は複数の(各方向につき1つの)RLCエンティティを意味する。文脈上適切であるならば「群」は「セット」、「グループ」等と言及されてもよい。RAT数と同程度に多いRLCエンティティ群が存在する(或いは、RAT数は、少なくとも、RLCを意味する又はRLCに類する機能についてのRAT数であってよい)。
【００７８】
「RLCエンティティ」は3GPPの用語であるが、3GPP以外の他のネットワークにおいて類似する機能が存在するかもしれない。例えば、WiFiシステムにおけるLLC(論理リンク制御)レイヤは、3GPPネットワークのRLCよりもかなり簡易であるが、類似する機能を有する。
【００７９】
複数のRATについての個々の基地局が隔たっている場合(図6(A))、各基地局は図7に示されるようにレイヤ2構造を維持する。そして、所定のQoS条件とともに、UEの或る特定のアプリケーションについて無線ベアラが設定されると、異RATの2つのセルがサービングセルとして指定される。双方の基地局が、その無線ベアラについて1つの共有される単独のPDCPエンティティを維持できるように、双方のセルの基地局は情報をやりとりする必要がある。図7に示されるように、各々の基地局において、PDCPエンティティは、自身のセルのRLCエンティティに加えて、他のセルについての仮想的なRLCエンティティに関連付けられる。
【００８０】
図7において、「1」、「2」、「3」の番号が付いたボックスはDLデータパケットを表す。異なる基地局のPDCPエンティティは、同一であり(図7は1つの基地局のPDCPエンティティを示す)、それらは単独の無線ベアラRB11に関連付けられる。このPDCPは複数のRLCエンティティ群に関連付けられ、それらのうちの1つ(RAT1のRLCエンティティ)はその基地局内のRLCモジュールを表し、それらのうちの別のもの(目下の例では他方である「RAT2のRLCエンティティ」)は、他の基地局についての対応するRLCモジュールを表す仮想的なものである。なお、簡明化のため、図7に示される例では、RAT1及びRAT2の双方が同じRLC/MAC構造を使用することが仮定されている。このことは実際には必須ではなく；様々なRATが各自自身のRLC又はRLC的な構造及びMACレイヤ手段を使用してよい。
【００８１】
端末の側では、UEが、関連する全てのRATについて、(様々なRATの条件に応じて)必要なメジャーメントを実行し、メジャーメントレポート/通知を、関連する全ての基地局に送信する(個別的に行うことは必須ではない)。(すなわち、統合されたレポートが使用され、少なくとも1つの基地局により受信され、関連情報を他の基地局へ送信してもよい)。文脈上適切であるならば「メジャーメント」は「測定」、「信号の測定」等と言及されてもよい。メジャーメントレポートに加えて、ネットワークにおける何らかの所定のルール/ポリシに基づいて、次のDL伝送又はDL伝送の次の期間に、何れのRAT(又は何れの複数のRAT)が使用されるべきかの判断がなされてもよい。通常的には、必要に応じて、同じRATが再送を行うことになる。
【００８２】
従って、所与のUEの所与の無線ベアラについて、(複数の)異なるRATが1つのPDCPエンティティを共有する。PDCPの主要な機能のうちの1つは、ダウンリンクアプリケーションレイヤパケットをPDCPプロトコルPDUに変換し、PDUの各々にPDCP-SN(シーケンス番号)を割り振ることである。文脈上適切であるならば「割り振り」は「割り当て」、「指定」等と言及されてもよい。関連する基地局同士の間で「伝送期間(transmission  period)」を規定/決定する1つの具体例は、PDCP-SNに基づくことが可能であり、これは基地局同士の間でPDCP-SNに関する情報交換を必要とする。ただし、必ずしも全てのRATが、各自の動作の際に、「フレーム」のような同じ時間期間を使用するとは限らない。しかしながら、物理レイヤにおける異なるフレーム長は、特定のフレームタイミングに従う必要はない上位レイヤでは問題とならないかもしれない。
【００８３】
以下、実施形態を更に説明する。特に断りのない限り、実施形態は、LTE及びその後継方式が他の無線アクセス方式と共存する場合に基づく。「ネットワーク」という用語は、以後、所与の地理的領域で利用可能な複合的な無線通信システムが、1つ以上のLTEのeNodeBとともに他のRATの他の基地局又はアクセスポイントを有し、各々が1つ以上のセルを制御する意味で使用される。各セルは1以上の端末(UE)に応対し、端末(UE)はそのセルの中で送信される信号を受信してデコードする。「デコード」は「復号」等と言及されてもよい。UEへの送信及びUEからの送信のために、時間、周波数及び空間のドメインにおける通信リソースの適切な利用計画を立てるために(スケジューリングするために)、ネットワークはUEに制御シグナリングを送信する。LTEでは、データ伝送のシグナリングは、UEにより報告されるチャネル状態情報(Channel  State  Information：CSI)に基づく。CSIは、セルをサポートするアンテナポートにより周期的に送信されるCSIリファレンス信号(CSI-RS)を、UEが監視することにより決定される。CSI-RSの伝送の仕方の詳細(例えば、ポート数、CSI-RS信号の配置場所、送信周期など)はRRCシグナリングにより設定される。
【００８４】
＜無線ベアラ管理＞
無線ベアラ(RB)は所定のQoS条件とともにUEの1つの特定のアプリケーションに対して割り当てられる。実施形態では、少なくとも1つの共通するRBが全てのRATについて使用され、それらのRATは、その無線ベアラについてのマルチRATマルチフローアグリゲーションのサービングセルとして指定される。「無線ベアラ」は3GPPの用語であり、しばしば、所定のQoS条件に関連付けられる。
【００８５】
なお、アプリケーションを提供するために、1つより多い数のRBが設定されてもよく；例えば、1つのRBをビデオに及び他のRBをオーディオに割り当ててマルチメディアアプリケーションに応対してもよい。他の例は、スケーラブルビデオであり、ベースレイヤが1つのRBで送信され、エンハンスメントレイヤが他のRBで(おそらくは相対的に低い信頼性で)送信され、それらのRBの各々が1つのRAT又は複数のRATによりサポートされてもよい。
【００８６】
共通の無線ベアラを記述するパラメータと所与のRATで使用される特定の概念(concept)との間に対応関係が存在する必要がある。文脈上適切であるならば「対応関係」は「マッピング」等と言及されてもよい。
【００８７】
図8は関連するステップの簡略化されたフローチャートを示す。
【００８８】
マルチRATマルチフローアグリゲーションに設定されるUEに関し、無線ベアラが、所定のQoS条件とともにUEのサービスに割り当てられる場合に(ステップS10)、ネットワーク(すなわち、関連するRATの基地局)は、各基地局で維持されるPDCPエンティティにその無線ベアラを関連付ける必要がある(ステップS12)。ここで、関連するRATの全てのPDCPエンティティは同一であり、これは、PDCPステータスを更新するために基地局間で頻繁になされる情報交換及びOAM事前設定により実現可能である(図6(A)の場合、複数のRATの基地局は隔たっている)。図6(B)に示す例の場合には、関連するRATの各々により使用される1つの共通PDCPエンティティを提供することで十分である。
【００８９】
次に(S14)、利用可能なRATの中で、適切なリソースの割り当て方を決定し、そのサービスにより要求されるQoSを提供するために、基地局は互いに協力する必要がある。これを達成するために、(複数のRATの基地局が隔たっている場合には)関連するRATの中でネットワーク情報交換が必要とされ、やり取りされる情報は、関連する基地局の中でのデータ伝送のスケジューリングの仕方についてのポリシ/ルール、無線ベアラ/PDCPエンティティについての基本設定を含む。例えば、RATの選択はアプリケーションパケットの様々な機能を考慮してなされてもよく；例えば、アプリケーションレベルの制御メッセージが或るRATで搬送される一方、データメッセージが別のRATで搬送されてもよい。アプリケーションレイヤ制御シグナリングの具体例の1つはセッションイニシエーションプロトコル(session  signaling  protocol：SIP)シグナリングであってもよく；これは3GPP-IMS-IPマルチメディアサブシステムにおける制御シグナリングであるが、3GPPではユーザデータとして処理される。別の例は3GPPにおけるリアルタイムマルチメディアデータトラフィックであり、これはユーザデータとして処理されるが、実際には、RTPユーザデータパケット及びRTCP制御パケットの双方を含む。更に別の一般的な例は、IPデータパケット及びインターネット制御メッセージプロトコル(ICMP制御パケット)を区別することである。
【００９０】
RATを選択するために使用されてよい別の基準は、リソース管理部が、或るRATとは別のRATのリソースを考慮する前に、或るRATに利用可能なリソースを使い果たすことである。リソース管理部は、複数のRATが一緒に位置する図6(B)の状況における基地局(BS)のスケジューラであってもよい。
【００９１】
基地局は、決定されたリソースの割り当てに従って、UEとの間でパケットの送信/受信を実行する処理を進める(S16)。基地局との通信の一部として、UEは以下に説明されるようなメジャーメントレポートを送信する(S18)。
【００９２】
＜情報交換フレームワーク＞
異なるRATの基地局の中で情報交換を促すためにネットワーク側で行う幾つかのオプション(選択肢)が存在する。
【００９３】
第1のオプションでは、複数の基地局間の通信を協力して行う異RATの基地局各々に、直接的又は間接的に、セントラル化されたノードが接続される。
【００９４】
第2のオプションでは、UEがマルチRATマルチフローアグリゲーションに設定される場合に、或る基地局がプライマリサービングBS(例えば、LTEのeNB)として選択される。この場合、リソース管理部はプライマリサービングBSに設けられてもよい。プライマリサービングBSは、無線ベアラの管理及び他の管理機能に関連するコアネットワークとの直接的な通信を行い、論理インタフェースを介して、マルチRATに関わる他の基地局に情報を転送する。
【００９５】
第3のオプションでは、各基地局がコアネットワークと直接的に通信し、この場合、全てのコアネットワークノードが相互に接続されることが仮定される。このオプションでは、基地局間の情報交換はコアネットワークノードを経由する。このオプションでは、単独のリソース管理部は存在しなくてもよい。無線リソースのスケジューリング判定(割り当て方)は、関連する基地局の間で合意される事前に設定される又は以後に決定されるルール/ポリシに基づくことが可能である。
【００９６】
＜情報分離フロー＞
システム動作を簡素化するため、制御情報(例えば、RRCシグナリング)は1つのRATに制限されてもよい。RRCシグナリングはUEの個別シグナリングである。上述したように、LTEネットワークでは、制御プレーンにおいて、UEについての全ての制御シグナリングを搬送してもよい。同様に、物理レイヤシグナリングも1つのRATに制限されてもよい。
【００９７】
LTEにおけるPDCCH及びPUCCHのようなチャネルは物理レイヤ制御信号を搬送し(例えば、リソースの割り当て方を通知し)、上位レイヤにとっては不可視(not  visible)である。ところで、RRCシグナリングは、PDCCHにより搬送され、PHYの観点からは、データトラフィックとして取り扱われる。
【００９８】
更に、アップリンク動作が1つのRATに制限されてもよい(すなわち、追加的なRATはダウンリンクについてのみ使用される)。これは、しばしば、サービスのニーズ(例えば、インターネットのブラウジングやビデオストリーミング)を反映し、複数のRATがかなり異なる特徴を有する場合(例えば、QoSやカバレッジがかなり異なる場合)に、相応しいかもしれない。異なるQoSを必要とするトラフィックは、異なるRATを介してルーティングされることが可能である。
【００９９】
例示的な実施形態として再び図6の状況において、完全な機能がLTEを用いて提供される一方、(例えば、DLのみ、及び、RRCシグナリング無しのような)限られた機能がWiFiにより提供される。
【０１００】
＜チャネル状態情報の報告/通知＞
実施形態において、マルチRATマルチフローアグリゲーションに設定されるUEは、マルチRATに関わる全てのRATについてのチャネル状態情報を報告する。その必要性は、例えば、LTEにおけるRRCシグナリングを通じてネットワークにより設定又は指示される。既存のCSIレポートとは異なり、新たなタイプのレポートは、複数のRAT(3GPP-RAT及び非3GPP-RATを含んでもよい)についてのCSI情報を含み、関連する全ての基地局に対して利用可能である必要がある。これは、異なるRAT各々の個別的な物理チャネルを通じてなされてもよいし、ただ1つのRATを用いてなされてもよいし、基地局間の情報転送とともになされてもよい。例えば、あるRATに関するCSIが別のRATにより搬送されてもよい。
【０１０１】
代替的に、これは、全ての基地局に利用可能なULチャネルを利用してなされることが可能である。これは、例えば、全てのRATにより使用可能な周波数における共通キャリア、新たなキャリアタイプを利用することにより、実行可能である。
【０１０２】
レポートの内容は、現在の3GPP標準仕様で規定されるような詳細な情報ではなく、品質についての大まかな指標(coarse  indication)、UEの観点からの異RATの利用可能性及び好み等に、簡略化されることが可能である。ここで、「好み(preference)」は、ダウンリンク送信信号を受信するRATについてのUEの好みを示すように主に意図される。UEの好みは、必ずしも排他的に又は部分的に信号品質に基づくのではなく、経済的な観点に基づいていてもよく；例えば、Wi-Fiの利用は通常的には無償であるが、LTEの利用は課金されるかもしれないこと等に、「好み」が基づいていてもよい。
【０１０３】
レポートは所定のインターバルで周期的になされることが可能であり、ネットワークが準静的な方法でデータ伝送をスケジューリングすることを可能にしてもよい。文脈上適切であるならば「インターバル」は「時間間隔」等と言及されてもよい。イベント起動型のレポートは、ネットワーク及び端末の双方にとって、ネットワーク状態の変化に速やかに適合するために設定されることが可能である。その場合、シグナリングオーバーヘッドを減らすために閾値が決定されていてもよい。
【０１０４】
図9はそのようなCSIメッセージについて可能なフォーマット例を示す。この例では、CSIは、1つの複合的なCSIメッセージの中で、3つのRAT各々について個別的に通知される。各々のRATは、「RAT1  ID」のような識別フィールドにより区別され、そのRATについてのCSIが示される(「RAT1についてのCSI」等)。識別フィールドを利用することにより、受信する基地局は、メッセージの何れの部分が、その基地局によりサポートされるRATに関連するか、及び、メッセージの何れの部分が他の基地局にルーティングされる必要があるかを判断することが可能になる(CSIは単独のRATにより1つの基地局に送信されることが仮定される)。当然に、様々な形態がそのようなメッセージについて可能である。また、受信する基地局は、メッセージを構成部分に分割せずに、メッセージ全体を単に転送してもよい。
【０１０５】
レポートはUEによるトリガを受けてもよく、その場合、そのようなレポートが利用可能であること或いは送信される予定であることを通知する手段がUEに必要とされる。一例として、UEによるサウンディングリファレンス信号(Sounding  Reference  Signal：SRS)の送信の際の通知が、レポートが速やかに送信される予定であること、例えば、次又は今回のサブフレームで送信されることを通知するために規定されることが可能である(これは、マルチRATに関わる全てのRATに共通するキャリアが使用される場合に可能である)。これは、そのようなレポートの仕方の柔軟性及び効率を更に改善することになる。UEがトリガを与えるレポートは、UEにとって好ましい1つ以上のRATに制限され；その一方で、周期的なレポートが、全ての利用可能なRATを好ましくはカバーするネットワークにより設定されてもよい。
【０１０６】
いったんレポートがネットワークに送信されると、ネットワークにより(すなわち、プライマリサービング基地局により)逆のことが指示されない限り、(ネットワークから指示されるポリシ/ルールに基づいて)好みのRATが次のデータ伝送に使用されつつあることを仮定する。そのようにすることで、既存の標準規格に基づいて既存のチャネル状態情報の報告(レポート)が、それに応じて特定のサービングRATについて実行される。
【０１０７】
様々な変形が本願の開示範囲内で可能である。
【０１０８】
上記の説明はUEに関連しているが、その内容は、マルチRATシステムのダウンリンクのデータを受信する他のタイプの無線装置(例えば、中継基地局やピコセル基地局)にも適用可能である。そのような場合において、中継局/ピコセルは、無線リソースを制御する基地局(LTEの用語ではドナーeNB(DeNB))にとってUEとして振る舞う。
【０１０９】
上記の説明は異なる基地局が異なるRATを利用することを仮定しているが、ある種の基地局は、同じRATを利用するが異なるモバイルオペレータにより運営されることが可能である(言い換えれば、同じRATを用いる異なるRANも考えられる)。
【０１１０】
要するに、実施形態は、端末(3GPPの用語ではUE)の支援とともに、異RATの複数の基地局(例えば、LTEのeNB、UMTS又はWiMAXの基地局、WiFiのアクセスポイント等)を連携可能にし、ダウンリンクにおいてマルチRATマルチフローアグリゲーションに対する効率的な無線リソーススケジューリングを達成する。ネットワーク側では、マルチRATフローは、同じPDCPエンティティ(共通するPDCPエンティティ又はその複製物)を共有する一方、各々が独立したRLC/MACを有する。端末側では、UEが、様々なRATの条件に依存して、関与する全てのRATについて必要なメジャーメントを実行し、メジャーメントレポート/通知を関連する全ての基地局に送信する。メジャーメントレポートだけでなく所定のルール/ポリシにも基づいて、次のDL送信又はDL送信の次の期間の間に何れのRATが使用されるべきかが判断される。
【０１１１】
＜利用可能な分野＞
実施形態は、モバイル通信システムにおけるマルチRATマルチフローアグリゲーションのための効率的なダウンリンク無線リソーススケジューリングを可能にし、この場合において、端末は、様々な無線アクセス方式(RAT)の複数の基地局を同時に利用してデータを送受信するように形成される。実施形態は、複数のマルチRAT基地局が単独のUEに同時に送信することを可能にし、データレートを改善し、カバレッジエリア全体にわたるユーザの体感品質を改善し、ひいては、システム全体の負荷バランスを改善する。
【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９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月19日(2015.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチＲＡＴ無線通信システムであって、
端末と、
第１ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第１基地局手段と、
第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段とを有し、
前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを有し、
前記第１及び第２基地局手段は、前記端末と無線通信するために１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持し、
前記１つ以上の無線ベアラは前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送され、前記１つ以上の無線ベアラは、前記第１及び第２基地局手段において、前記第１及び第２ＲＡＴにとって同一の上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段により設定される、マルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項２】
前記上位プロトコルレイヤは、パケットデータ制御プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤ又はＰＤＣＰレイヤに相当するプロトコルレイヤであり、
前記下位プロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）及び/又は媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルレイヤ又はそれらに相当するプロトコルレイヤである、請求項１に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項３】
前記第１及び第２基地局手段は単独のマルチＲＡＴ基地局に備えられ、端末毎に双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段が提供され、端末毎にＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段が提供される、請求項１又は２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項４】
前記第１及び第２基地局手段が物理的に離れた基地局により形成され、双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段とＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段とが各基地局に備えられ、各基地局における各手段の相互関係は基地局間の通信リンクを介する相互通信により維持される、請求項１又は２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項５】
単独の無線ベアラが存在し、何れかの基地局がプライマリ基地局に選ばれ、前記プライマリ基地局は当該無線ベアラの管理と他の基地局への情報転送とを行う、請求項４に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項６】
前記第１及び第２基地局手段は、中央ノードに通信リンクを介してそれぞれ接続される物理的に離れた基地局により形成され、双方のＲＡＴに対して１つの上位プロトコルレイヤ手段とＲＡＴ各々に対して異なる１つ以上の下位プロトコルレイヤ手段とが各基地局に備えられ、各基地局における各手段の相互関係は前記中央ノードによる制御の下で維持される、請求項１又は２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項７】
前記無線ベアラはダウンリンク及びアップリンクの双方に適用可能であり、前記アップリンク及びダウンリンクの各々について、下位プロトコルレイヤ手段が各ＲＡＴで設定される、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項８】
前記１つ以上の無線ベアラは、所与のサービス品質で前記端末に応対するためのデータベアラを含む、請求項１〜７のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項９】
前記第１及び第２基地局手段のうちの一方は、或る追加的な無線ベアラを、何れかのＲＡＴのみにより搬送されるシグナリングベアラに設定する、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１０】
前記端末からのアップリンク通信が、何れかのＲＡＴのみにより行われる、請求項１〜９のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１１】
前記端末は、少なくとも１つのＲＡＴにおける無線通信リンクについてメジャーメントを実行し、少なくとも１つのＲＡＴを介してメジャーメントレポートを送信するように形成される、請求項１〜１０のうちの何れか１項に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１２】
前記メジャーメントレポートが、１つより多い数のＲＡＴに対する情報を含む、請求項１１に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１３】
前記メジャーメントレポートが、前記端末への及び/又は前記端末からの無線通信について、前記端末にとって好ましいＲＡＴの指示を含む、請求項１１又は１２に記載のマルチＲＡＴ無線通信システム。
【請求項１４】
マルチＲＡＴ無線通信システムの動作方法であって、
第１基地局手段において、第１ＲＡＴにより端末と無線通信するステップと、
第２基地局手段において、第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信するステップとを有し、
前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを有し、
当該動作方法は、
前記第１及び第２基地局手段において、前記端末と無線通信するために１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持ステップと、
前記１つ以上の無線ベアラを前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送するステップであって、前記第１及び第２基地局手段が、前記第１及び第２ＲＡＴにとって同一の上位プロトコルレイヤ手段により、及び、前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段により、前記無線ベアラを設定する、ステップと
を有する動作方法。
【請求項１５】
マルチＲＡＴ無線通信システムで使用される基地局装置であって、第１ＲＡＴにより端末と無線通信する第１基地局手段及び第２ＲＡＴにより前記端末と無線通信する第２基地局手段のうち少なくとも一方を備え、前記第１及び第２ＲＡＴの各々は上位プロトコルレイヤと前記上位プロトコルレイヤに関連付けられる下位プロトコルレイヤとを設定し、
当該基地局装置は、前記端末と無線通信するために、前記第１及び第２ＲＡＴの双方により搬送される１つ以上の無線ベアラを設定する手段を維持するように形成され、
当該基地局装置は、前記端末毎に前記第１及び第２ＲＡＴにとって１つの上位プロトコルレイヤ手段、及び、前記端末毎に前記第１及び第２ＲＡＴにとって異なる下位プロトコルレイヤ手段を維持するように形成される、基地局装置。
【国際調査報告】
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