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技術 無線通信システム

出願人 富士通株式会社
発明者 マイケルジョンビームスハートユエフォンジョウ
出願日 2013年2月27日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2013-037203
公開日 2013年8月8日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2013-153465
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム 無線中継システム
主要キーワード 結合パケット デジタル信号プロセッサー 層パラメータ 誤り検査情報 周期的間隔 リアルタイムデータストリーム MAC信号 コンピュータープログラム製品
関連する未来課題
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図面 (12)

課題

中継局から基地局への上り回線帯域を節約する。

解決手段

加入者局(MS)がそれぞれ基地局(BS)と通信するよう機能するシステム、例えばWiMAXシステムにおける無線通信方法である。基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケット交換により複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能である。パケットは、物理層パラメータを定めるPHYヘッダー及びメディアアクセス層パラメータを定めるMACPDUを有する。加入者局と基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局(RS#1)を介し実行される。中継局は複数のパケットを加入者局(MS)から受信し及び各パケットのMAC PDUを検出する。中継局は、少なくとも1つの新たなパケットのMAC PDUを形成するため検出されたMAC PDUを結合し、及び前記新たなパケットを基地局(BS)へ送信する。

概要

背景

近年、広帯域無線接続を介したデータ通信のために種々の規格が開発されてきている。このような規格の1つは、IEEE802.16仕様書で設計され、WiMAXとして一般に知られている。当該仕様書は、主として固定加入者局を有するシステムを対象とするIEEE802.16−2004、及び特に移動加入者局を規定する拡張仕様のIEEE802.16e−2005を含む。以下の記載では、加入者局(SS)の語は固定及び移動局(SS/MS)の両方に適用される。

IEEE規格802.16−2004「Air Interface For Fixed Broadband Wireless Access Systems」の全体の内容は、参照されることにより本願明細書に組み込まれる。IEEE802.16は、加入者局が、基地局が定める「セル」の範囲内で基地局と直接通信する単一ホップシステムを想定する。複数の基地局を所与地理的領域内の適切な位置に展開することにより、セルの隣接するグループが作成され、広域ネットワークを形成し得る。当該仕様では、用語「ネットワーク」及び「システム」は、同等に使用される。

上述の種類のシステムでは、加入者局と基地局との間でコネクションマネジメントコネクション又はトランスポートコネクション)が維持される間、データは、加入者局と基地局との間のパケット交換により通信される。加入者局から基地局へのパケット送信方向は、上り回線と称される。また基地局から加入者局への方向は、下り回線と称される。パケットは、システム及びシステムの構成要素の無線装置に適用される階層プロトコルに従う定められたフォーマットを有する。パケットに関するプロトコルの層は、それ自体、所謂、物理層(PHY)及びメディアアクセス層(MAC)である。IEEE802.16−2004仕様では、これらのプロトコル層は、図1に示されるプロトコル「スタック」を形成する。因みに、図1はまた、プロトコル層間のインターフェースを、サービスアクセスポイントSAP)の形式で示すが、これらは本発明に関連しない。

メディアアクセス層は、ネットワークアクセス帯域割り当て、及びコネクション維持の処理に関与する。これは、BS及びSSの、多数のスロットに分割される「フレーム」に基づくネットワークへのアクセス制御を含む。データは、MACピアエンティティ間で、換言すると加入者局と基地局との間で、プロトコルデータユニットPDU)の単位で交換される。PDUはPHY層渡り多数のスロットを使用して伝達される。MACは、認証、鍵交換及びPDUの暗号化を可能にするセキュリティ副層を有する副層に分割される(図1を参照)。

利用可能な周波数範囲及び用途に依存して、種々の物理層の実施が、IEEE802.16ネットワークで可能である。例えば、上り回線及び下り回線送信が時間で区切られるが同一周波数共有して良い時間分割双方向(TDD)方式、並びに上り回線及び下り回線送信が同時にしかし異なる周波数で発生し得る周波数分割双方向FDD)方式の両方が可能である。

PHY層はまた、OFDM直交周波数分割多重)又はOFDMA直交周波数分割多重アクセス)のような伝送技術を定める。基地局と加入者局との間のコネクション(より詳細には、それら装置、所謂ピアエンティティのMAC層間)は、コネクション識別子CID)を割り当てられ、及び基地局は基地局のアクティブなコネクションを管理するためCIDを追跡し続ける。

サービスの質(QoS)の概念は、幅広いサービスの提供を可能にするため無線通信システムで利用される。加入者局との通信中、基地局は、加入者局により要求されたサービスの種類及び利用可能な帯域に依存して、基地局が標準的に複数の加入者局と同時に通信することを念頭に置き、QoSレベルを割り当てる。QoSは、最初に、加入者局がネットワークへ参加する時のネットワークエントリ手順の間に割り当てられ、そしてその後、コネクションが維持されている間、基地局への要求を行う加入者局により変更されて良い。

QoSとCID/SFIDとの間の関係は、図2に図示される。図2の理解を簡単にするため、留意すべき点は、「サービスフロー」が、特定のQoSを有するコネクションでの所与の方向(上り回線又は下り回線)のデータ送信を示すことである。コネクションのQoSは、コネクション識別子と1対1の関係を有するサービスフロー識別子(SFID)により定められる。

例えば、IEEE802.16仕様は、以下の4個のQoSクラス又はレベルを提供する。
(i)アンソリテッドグラント・サービス(Unsolicited Grant Service、UGS)
このサービスは、音声呼(VoIP)のような、周期的間隔発行される固定長パケットを有するリアルタイムデータストリームに対応する。
(ii)リアルタイムポーリング・サービス(Real-time Polling Service、rtPS)
これは、MPEGビデオのような、周期的間隔で発行される可変長パケットを有するリアルタイムデータストリームに対応する。
(iii)ノンリアルタイム・ポーリング・サービス(Non-real-time Polling Service、nrtPS)
TPファイル転送プロトコル)のような、最小転送レートが必要な可変長パケットを有する遅延耐性データストリームに対応することを対象としたサービスレベル
(iv)ベストエフォート(Best Effort、BE)
この最低サービスレベルは、如何なる特定のサービス要件も有さないデータストリームのためである。パケットは、帯域が利用可能な限り処理される。

しかしながら、利用可能周波数の使用/再使用の観点から利用される通信方式が効率的なほど、複数の加入者局は標準的に同一の基地局に同時にアクセスするので、加入者局からのアクセスの間の「衝突」の可能性が高まる。回線争奪ベースの方式は、従って、接続された加入者局の間で帯域を割り当てるためにQoSが使用されるよう適応される。

既に述べたように、パケットはPHYとMACプロトコル層の両方を関与させる。より詳細には、図3は、2個の部分、つまりPHYヘッダー及びMACPDUを有するパケットフォーマットを示す。MAC PDUはまた、MACヘッダー、任意のペイロード、及び任意の誤り訂正符号巡回冗長符号又はCRC)を有する。PHY層ヘッダーは、トレーニングシーケンス周波数帯割当情報、及び物理層パラメータに関する他の情報を有する。MAC PDU内で、MACヘッダーは通常、PDUの種類、MACアドレス、及びMAC信号の種類等のような媒体アクセスのために不可欠なパラメータを与える。MAC PDU内のCRCは任意であり、受信したMAC PDUを検査するために使用され得る。MAC PDU内のペイロードもまた任意である。例えば、帯域要求のような制御メッセージ又はACKメッセージは、如何なるペイロードも有さない。ペイロードは、より高位の層のデータ、又は追加MAC情報を与え得る副MACヘッダーであり得る。

アドレス付与及びQoS制御支援するため、ある無線通信システムは、MACヘッダーにコネクション識別子(CID)を付す。例えばWiMAXでは、SS/MSとBSとの間のサービスフローは、ネットワークエントリ手順の間に、又は動的サービスフロー手順により作成され及び活性化され得る。前述のように、サービスフローID(SFID)は、それぞれ存在するサービスフローに割り当てられる。また各サービスフローは特定のQoS要求と関連付けられる。サービスフローは、少なくとも1つのSFID及び関連する方向を有する。トランスポートコネクションのコネクション識別子(CID)は、サービスフローが許可された又はアクティブである場合のみ存在する。SFIDとトランスポートCIDとの間の関係は一意的である。これはSFIDが1つより多いトランスポートIDに関連付けられるべきでないこと、及びトランスポートCIDが1つより多いSFIDに関連付けられるべきでないことを意味する。

図4は、16ビットCIDを有する、IEEE802.16−2004に指定された一般的なMACヘッダーフォーマットを示す。

単一ホップ無線通信システム(例えば上述のIEEE802.16−2004及びIEEE802.16e−2005)では、各加入者局(SS又はMS)は、基地局(BS)と直接に通信し得る。近年、直接に送信されるのではなく、BSとSSとの間のトラヒックが1つ以上の中継局(RS)を介して迂回される複数ホップ構成にIEEE802.16を拡張する努力がなされている。図5は、RS#1及びRS#2を付された2個の中継局を有するこのような構成の例を示す。図5に示されるように、中継機能を支援するようネットワークが変更された場合、通常、中継局(RS)は、中継局のカバレージ内の無線装置(SS又は他のRS)からの全てのパケットをBSへ中継する。

概要

中継局から基地局への上り回線の帯域を節約する。加入者局(MS)がそれぞれ基地局(BS)と通信するよう機能するシステム、例えばWiMAXシステムにおける無線通信方法である。基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能である。パケットは、物理層パラメータを定めるPHYヘッダー及びメディアアクセス層パラメータを定めるMACPDUを有する。加入者局と基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局(RS#1)を介し実行される。中継局は複数のパケットを加入者局(MS)から受信し及び各パケットのMAC PDUを検出する。中継局は、少なくとも1つの新たなパケットのMAC PDUを形成するため検出されたMAC PDUを結合し、及び前記新たなパケットを基地局(BS)へ送信する。

目的

例えば、IEEE802.16仕様は、以下の4個のQoSクラス又はレベルを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法であって、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケット交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、前記階層プロトコル中の第一の階層のパラメータを定める第1の部分と前記第一の階層より上位階層である第二の階層のパラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記方法は、前記中継局で、複数のパケットを前記加入者局から受信する段階、前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する段階、受信したパケットの検出した第2の部分を分類する段階、前記分類毎に少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出・分類した第2の部分を結合する段階、前記分類毎に前記新たなパケットを形成する段階、前記新たなパケットを前記基地局へ送信する段階、を有する、ことを特徴とする方法。

請求項2

加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能する無線通信システムであって、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、前記階層プロトコル中の第一の階層のパラメータを定める第1の部分と前記第一の階層より上位階層である第二の階層のパラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記中継局は、複数のパケットを前記加入者局から受信する手段、前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する手段、受信したパケットの検出した第2の部分を分類する手段、前記分類毎に少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出・分類した第2の部分を結合する手段、前記分類毎に前記新たなパケットを形成する手段、及び前記新たなパケットを前記基地局へ送信する手段、を有する、ことを特徴とするシステム。

請求項3

加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法で使用される中継局であって、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、前記階層プロトコル中の第一の階層のパラメータを定める第1の部分と前記第一の階層より上位階層である第二の階層のパラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、前記中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記中継局は、複数のパケットを前記加入者局から受信する手段、前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する手段、受信したパケットの検出した第2の部分を分類する手段、前記分類毎に少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出・分類した第2の部分を結合する手段、前記分類毎に前記新たなパケットを形成する手段、及び前記新たなパケットを前記基地局へ送信する手段、を有する、ことを特徴とする中継局。

請求項4

各パケットの第2の部分は誤り検査情報を有し、並びに前記検出する手段は、前記加入者局から受信したパケットの誤り検査情報を検査し及びその結果誤って受信されていると分かったパケットを廃棄する手段を有する、ことを特徴とする請求項3記載の中継局。

請求項5

前記結合する手段は、受信したパケットのそれぞれの第2の部分から誤り検査情報を削除し、及び前記新たなパケットの第2の部分を形成するため第2の部分のそれぞれの残りを接続するよう機能する、ことを特徴とする請求項3記載の中継局。

請求項6

前記結合する手段は、受信したパケットの第2の部分の統合内容を表す新たな第2の部分を有する新たなパケットを形成するよう機能する、ことを特徴とする請求項3又は4記載の中継局。

請求項7

前記結合する手段は、受信したパケットのそれぞれの第2の部分にペイロードがある場合、前記ペイロードを抽出し及び前記抽出したペイロードを新たなパケットの第2部分に結合するよう構成される、ことを特徴とする請求項3又は4記載の中継局。

請求項8

前記分類する手段は、受信したパケットの第2の部分のそれぞれに含まれる種類又はサービスレベル情報に応じる、ことを特徴とする請求項3乃至7の何れか一項に記載の中継局。

請求項9

前記種類情報は、加入者局から前記基地局への帯域要求としてのパケットの指定を有する、ことを特徴とする請求項8記載の中継局。

請求項10

同一のサービスレベル情報を有する受信したパケットは、新たなパケットを形成するため一緒に分類される、ことを特徴とする請求項8記載の中継局。

請求項11

前記送信する手段は、前記サービスレベル情報に基づく優先順位に従って前記基地局へ新たなパケットのそれぞれを送信するよう機能する、ことを特徴とする請求項10記載の中継局。

請求項12

前記第1の部分はPHYヘッダーであり、前記第2の部分はMACヘッダーを有するMACプロトコルデータユニットPDU)である、ことを特徴とする請求項3乃至10の何れか記載の中継局。

請求項13

前記新たなパケットを形成する手段は、前記中継局を識別するMACヘッダーを有する新たなパケットを提供するよう構成される、ことを特徴とする請求項12記載の中継局。

請求項14

前記基地局は、前記加入者局及び前記中継局とのアクティブコネクション監視することにより通信を実行し、前記コネクションのそれぞれはコネクションIDを有し、及び前記新たなパケットを形成する手段は前記中継局の前記基地局とのコネクションのコネクションIDを前記新たなパケットのMACヘッダー内に有するよう構成される、ことを特徴とする請求項13記載の中継局。

請求項15

加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法で使用される基地局であって、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、前記階層プロトコル中の第一の階層のパラメータを定める第1の部分と前記第一の階層より上位階層である第二の階層のパラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記中継局は、複数のパケットを前記加入者局から受信し、前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出し、受信したパケットの検出した第2の部分を分類し、少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を分類毎に結合し、及び前記新たなパケットを前記基地局へ送信し、前記基地局は、前記中継局から送出された新たなパケットを受信する手段、及び前記新たなパケットの第2の部分を復号する手段、を有する、ことを特徴とする基地局。

請求項16

各パケットの第2の部分は誤り検査情報を有し、並びに前記復号する手段は、前記中継局から送出された新たなパケットの誤り検査情報を検査し及び誤って受信されていると分かったパケットを廃棄する手段を有する、ことを特徴とする請求項15記載の基地局。

請求項17

全てのパケットの第2の部分は、前記システム内のアクティブなコネクションを識別するコネクションIDを有し、前記基地局は、前記基地局自体のアクティブなコネクションを監視する監視手段を有する、ことを特徴とする請求項15又は16記載の基地局。

請求項18

前記復号する手段は、受信したパケットのコネクションIDを検査し及び不明なコネクションIDを有するパケットを廃棄する手段を更に有する、ことを特徴とする請求項17記載の基地局。

請求項19

前記中継局から送出された新たなパケットは、複数の加入者局から受信したパケットの接続された第2の部分を有し、及び前記復号する手段は、前記接続された第2の部分を分割する手段を有する、ことを特徴とする請求項15乃至18の何れか記載の基地局。

技術分野

0001

本発明は、無線通信システム、より詳細には基地局(BS)が複数の固定又は移動加入者局SS)と通信するパケットベースのシステムに関する。

背景技術

0002

近年、広帯域無線接続を介したデータ通信のために種々の規格が開発されてきている。このような規格の1つは、IEEE802.16仕様書で設計され、WiMAXとして一般に知られている。当該仕様書は、主として固定加入者局を有するシステムを対象とするIEEE802.16−2004、及び特に移動加入者局を規定する拡張仕様のIEEE802.16e−2005を含む。以下の記載では、加入者局(SS)の語は固定及び移動局(SS/MS)の両方に適用される。

0003

IEEE規格802.16−2004「Air Interface For Fixed Broadband Wireless Access Systems」の全体の内容は、参照されることにより本願明細書に組み込まれる。IEEE802.16は、加入者局が、基地局が定める「セル」の範囲内で基地局と直接通信する単一ホップシステムを想定する。複数の基地局を所与地理的領域内の適切な位置に展開することにより、セルの隣接するグループが作成され、広域ネットワークを形成し得る。当該仕様では、用語「ネットワーク」及び「システム」は、同等に使用される。

0004

上述の種類のシステムでは、加入者局と基地局との間でコネクションマネジメントコネクション又はトランスポートコネクション)が維持される間、データは、加入者局と基地局との間のパケット交換により通信される。加入者局から基地局へのパケット送信方向は、上り回線と称される。また基地局から加入者局への方向は、下り回線と称される。パケットは、システム及びシステムの構成要素の無線装置に適用される階層プロトコルに従う定められたフォーマットを有する。パケットに関するプロトコルの層は、それ自体、所謂、物理層(PHY)及びメディアアクセス層(MAC)である。IEEE802.16−2004仕様では、これらのプロトコル層は、図1に示されるプロトコル「スタック」を形成する。因みに、図1はまた、プロトコル層間のインターフェースを、サービスアクセスポイントSAP)の形式で示すが、これらは本発明に関連しない。

0005

メディアアクセス層は、ネットワークアクセス帯域割り当て、及びコネクション維持の処理に関与する。これは、BS及びSSの、多数のスロットに分割される「フレーム」に基づくネットワークへのアクセス制御を含む。データは、MACピアエンティティ間で、換言すると加入者局と基地局との間で、プロトコルデータユニットPDU)の単位で交換される。PDUはPHY層渡り多数のスロットを使用して伝達される。MACは、認証、鍵交換及びPDUの暗号化を可能にするセキュリティ副層を有する副層に分割される(図1を参照)。

0006

利用可能な周波数範囲及び用途に依存して、種々の物理層の実施が、IEEE802.16ネットワークで可能である。例えば、上り回線及び下り回線送信が時間で区切られるが同一周波数共有して良い時間分割双方向(TDD)方式、並びに上り回線及び下り回線送信が同時にしかし異なる周波数で発生し得る周波数分割双方向FDD)方式の両方が可能である。

0007

PHY層はまた、OFDM直交周波数分割多重)又はOFDMA直交周波数分割多重アクセス)のような伝送技術を定める。基地局と加入者局との間のコネクション(より詳細には、それら装置、所謂ピアエンティティのMAC層間)は、コネクション識別子CID)を割り当てられ、及び基地局は基地局のアクティブなコネクションを管理するためCIDを追跡し続ける。

0008

サービスの質(QoS)の概念は、幅広いサービスの提供を可能にするため無線通信システムで利用される。加入者局との通信中、基地局は、加入者局により要求されたサービスの種類及び利用可能な帯域に依存して、基地局が標準的に複数の加入者局と同時に通信することを念頭に置き、QoSレベルを割り当てる。QoSは、最初に、加入者局がネットワークへ参加する時のネットワークエントリ手順の間に割り当てられ、そしてその後、コネクションが維持されている間、基地局への要求を行う加入者局により変更されて良い。

0009

QoSとCID/SFIDとの間の関係は、図2に図示される。図2の理解を簡単にするため、留意すべき点は、「サービスフロー」が、特定のQoSを有するコネクションでの所与の方向(上り回線又は下り回線)のデータ送信を示すことである。コネクションのQoSは、コネクション識別子と1対1の関係を有するサービスフロー識別子(SFID)により定められる。

0010

例えば、IEEE802.16仕様は、以下の4個のQoSクラス又はレベルを提供する。
(i)アンソリテッドグラント・サービス(Unsolicited Grant Service、UGS)
このサービスは、音声呼(VoIP)のような、周期的間隔発行される固定長パケットを有するリアルタイムデータストリームに対応する。
(ii)リアルタイムポーリング・サービス(Real-time Polling Service、rtPS)
これは、MPEGビデオのような、周期的間隔で発行される可変長パケットを有するリアルタイムデータストリームに対応する。
(iii)ノンリアルタイム・ポーリング・サービス(Non-real-time Polling Service、nrtPS)
TPファイル転送プロトコル)のような、最小転送レートが必要な可変長パケットを有する遅延耐性データストリームに対応することを対象としたサービスレベル
(iv)ベストエフォート(Best Effort、BE)
この最低サービスレベルは、如何なる特定のサービス要件も有さないデータストリームのためである。パケットは、帯域が利用可能な限り処理される。

0011

しかしながら、利用可能周波数の使用/再使用の観点から利用される通信方式が効率的なほど、複数の加入者局は標準的に同一の基地局に同時にアクセスするので、加入者局からのアクセスの間の「衝突」の可能性が高まる。回線争奪ベースの方式は、従って、接続された加入者局の間で帯域を割り当てるためにQoSが使用されるよう適応される。

0012

既に述べたように、パケットはPHYとMACプロトコル層の両方を関与させる。より詳細には、図3は、2個の部分、つまりPHYヘッダー及びMACPDUを有するパケットフォーマットを示す。MAC PDUはまた、MACヘッダー、任意のペイロード、及び任意の誤り訂正符号巡回冗長符号又はCRC)を有する。PHY層ヘッダーは、トレーニングシーケンス周波数帯割当情報、及び物理層パラメータに関する他の情報を有する。MAC PDU内で、MACヘッダーは通常、PDUの種類、MACアドレス、及びMAC信号の種類等のような媒体アクセスのために不可欠なパラメータを与える。MAC PDU内のCRCは任意であり、受信したMAC PDUを検査するために使用され得る。MAC PDU内のペイロードもまた任意である。例えば、帯域要求のような制御メッセージ又はACKメッセージは、如何なるペイロードも有さない。ペイロードは、より高位の層のデータ、又は追加MAC情報を与え得る副MACヘッダーであり得る。

0013

アドレス付与及びQoS制御支援するため、ある無線通信システムは、MACヘッダーにコネクション識別子(CID)を付す。例えばWiMAXでは、SS/MSとBSとの間のサービスフローは、ネットワークエントリ手順の間に、又は動的サービスフロー手順により作成され及び活性化され得る。前述のように、サービスフローID(SFID)は、それぞれ存在するサービスフローに割り当てられる。また各サービスフローは特定のQoS要求と関連付けられる。サービスフローは、少なくとも1つのSFID及び関連する方向を有する。トランスポートコネクションのコネクション識別子(CID)は、サービスフローが許可された又はアクティブである場合のみ存在する。SFIDとトランスポートCIDとの間の関係は一意的である。これはSFIDが1つより多いトランスポートIDに関連付けられるべきでないこと、及びトランスポートCIDが1つより多いSFIDに関連付けられるべきでないことを意味する。

0014

図4は、16ビットCIDを有する、IEEE802.16−2004に指定された一般的なMACヘッダーフォーマットを示す。

0015

単一ホップ無線通信システム(例えば上述のIEEE802.16−2004及びIEEE802.16e−2005)では、各加入者局(SS又はMS)は、基地局(BS)と直接に通信し得る。近年、直接に送信されるのではなく、BSとSSとの間のトラヒックが1つ以上の中継局(RS)を介して迂回される複数ホップ構成にIEEE802.16を拡張する努力がなされている。図5は、RS#1及びRS#2を付された2個の中継局を有するこのような構成の例を示す。図5に示されるように、中継機能を支援するようネットワークが変更された場合、通常、中継局(RS)は、中継局のカバレージ内の無線装置(SS又は他のRS)からの全てのパケットをBSへ中継する。

発明が解決しようとする課題

0016

このプロトコルの問題は、RSがPHY層ヘッダーを中継する必要があり、RSとBSとの間の多くの帯域を失わせ得ることである。特に、複数のRSが存在する場合、BSとSSとの間のリンクチェーンを形成する際に、BSと図5のRS#1のようなBSに最も近いRSとの間のPHY層ヘッダーは累積され、そしてより多くの帯域がシグナリングオーバーヘッドに使用される。これは、標準的に上り回線帯域が下り回線帯域より抑制されているので、特に問題である。

課題を解決するための手段

0017

本発明の第1の態様によると、加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法が提供される。前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、物理層(PHY層)パラメータを定める第1の部分とメディアアクセス層(MAC)パラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行される。前記方法は、前記中継局で、複数のパケットを前記加入者局から受信する段階、前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する段階、少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を結合する段階、及び前記新たなパケットを前記基地局へ送信する段階、を有する。

0018

望ましくは、前記方法は、中継局で、受信したパケットの検出した第2の部分を分類する段階、及び前記結合する段階で分類毎に新たなパケットを形成する段階、を更に有する。分類する段階は、受信したパケットの第2の部分のそれぞれに含まれる種類又はサービスレベル情報に基づき実行されて良い。

0019

本発明の第2の態様によると、加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法で使用される中継局が提供される。前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、物理層(PHY層)パラメータを定める第1の部分とメディアアクセス層(MAC)パラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、前記中継局を通じて完全に又は部分的に実行される。前記中継局は、複数のパケットを前記加入者局から受信する手段、前記パケットのそれぞれの前記第2の部分を検出する手段、少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を結合する手段、及び前記新たなパケットを前記基地局へ送信する手段、を有する。

0020

本発明の他の態様は、添付の独立請求項に記載されるように、無線通信システム、基地局、及び(コンピューター可読記録媒体に格納されて良い)コンピュータープログラム、及びパケットフォーマットを提供する。

図面の簡単な説明

0021

IEEE802.16に従うプロトコル層を示す。
IEEE802.16ネットワークにおけるCID、SFID及びQoSの間の関係を示す。
IEEE802.16ネットワークで使用可能なパケットフォーマットを示す。
IEEE802.16仕様で記載されたパケットの一般的MACヘッダーを示す。
複数ホップ無線通信システムにおける単純な中継プロトコルを図示する。
本発明で利用される中継プロトコルを図示する。
RSにおけるMACPDUを結合する処理のフローチャートである。
MAC PDUを結合する第1の方法を示す。
MAC PDUを結合する第2の方法を示す。
MAC PDUを結合する第3の方法を示す。
BSの処理のフローチャートである。

実施例

0022

例として、添付の図面を参照する。

0023

本発明の実施例は、図6−11を参照し、IEEE802.16ネットワークを例として使用して記載される。

0024

本発明では、RSがRS自体に接続された通信装置から受信したパケットを結合し、1つ以上の新たなパケット(結合パケット)を形成し、及び結合パケットをBS(又は上流のRS)へ送出し、従ってパケット送信オーバーヘッド及び衝突を低減するアルゴリズムが提案される。この中継プロトコルは図6に図示される。受信したパケットを結合する種々の可能な方法があり、以下に説明する。

0025

1.RSの動作
図7を参照すると、RSが複数のパケットを接続された無線装置から受信した後に、以下の動作がRS側で行われる。

0026

(i)RSはMACPDUを受信したパケットから分離する。CRCがMAC PDUで利用可能な場合、RSはCRCを検査し、及びCRC誤りを有するMAC PDUを廃棄する。

0027

(ii)受信したMACPDUの種類又はQoSレベルの観点から、RSは正しく受信したMAC PDUを分類する。この段階の目的は、MAC PDUを結合することによりオーバーヘッドを更に低減すること、及びRSでQoS管理を使い易くすることである。例えば、受信したパケットは、帯域要求を有して良い。RSは帯域要求をグループ化し、そして1つの帯域要求MAC PDUを全ての受信した要求に対する統合帯域要求としてBSへ送出する。RSはまた、ある遅延要件(QoS)でMAC PDUをグループ化し得る。そしてRSは、グループ化したPDUを送出する時を決定し得る。RSはまた、全ての受信したMAC PDUをそれらの種類を考慮せずに結合し得るので、この段階は任意である。

0028

(iii)RSはある分類内のMACPDUを結合し、そしてそのMACヘッダーとCRCを結合したMAC PDU内に付加する。図8に示されるように、ある結合方法は、始めに受信したMAC PDU内のCRCシーケンスを削除し、そして個々のMAC PDUを接続する。図9に示されるように、別の方法は、新たなMAC PDUを使用し、グループ化したMAC PDUを置き換える。例えば、OFDMA無線システムでは、RSは1つの帯域要求を使用し、装置のグループのための帯域を求めて良い。図10に示されるように、別の結合方法は、始めに受信したMAC PDUからペイロードを抽出し、そしてこれらのペイロードを新たなMAC PDUに結合する。この場合には、新たなMACヘッダーは、ペイロードを結合する方法を記述するべきである。以上の全ての方法では、必要ならば、RSとBSとの間のコネクションを識別する予め設定されたCID、及び他の情報は、新たなMAC PDUに付加される。

0029

(iv)最後に、RSはMACPDUをPHY層へ分配し、PHY層ヘッダー及び他の情報を追加し、そしてMAC PDUを送信する。

0030

2.BSの動作
図11を参照すると、BSが結合されたMACPDUを有する新たなパケットをRSから受信した後に、以下の動作がBS側で行われる。

0031

(i)BSはRSから受信したパケットのCRC(利用可能ならば)を検査する。BSはCRC誤りを有するパケットを廃棄する。

0032

(ii)BSはRSから受信したパケットのCID(利用可能ならば)を検査する。BSは不明なCIDを有するパケットを廃棄する。

0033

(iii)BSはMACPDUを復号するか、又は接続されたMAC PDUが存在する場合(図8)それを分割し復号する。

0034

以上の記載は単一RS及びBSにおける処理に関するが、他のRSがネットワークに存在しても良い。この場合、他のRSのそれぞれに関し、第1のRSは以上の説明のBSのように動作して良い。他のRSのそれぞれは、各RS自身のSSのセットに仕え、そして第1のRSに対し以上に説明された方法と同一の方法でそれらのSSから受信したパケットを結合する。

0035

本発明の実施例は、以下の効果を提供し得る。
−RSのためにプロトコルを定め、受信したパケットを処理する。
−RSにおいて受信したパケットを分類し及び結合することによりPHYのオーバーヘッドを最小化する。
−RSとBSの間で回線争奪型のパケットの衝突確率を低減する。

0036

本発明の実施例は、ハードウェア、又は1つ以上のプロセッサーで若しくはそれらの組み合わせで作動するソフトウェアモジュールとして実施されて良い。つまり、当業者は、本発明のRS又はBSのように動作の一部又は全ての機能を実施するために、マイクロプロセッサー又はデジタル信号プロセッサー(DSP)が実際に使用されて良いことを理解するだろう。また本発明の一部又は全ての機能を有する各SSを提供することも可能である。本発明はまた、本願明細書に記載された方法の一部又は全てを実行する、1つ以上の素子又は装置のプログラム(例えば、コンピュータープログラム及びコンピュータープログラム製品)として実施されて良い。このような本発明を実施するプログラムは、コンピューター可読媒体に格納されて良く、又は例えば1つ以上の信号の形式であって良い。このような信号は、インターネットウェブサイトからダウンロード可能な、又は搬送信号により提供される、又は任意の他の形式のデータ信号であって良い。
(付記1) 方法であって、加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法であり、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、物理層(PHY層)パラメータを定める第1の部分とメディアアクセス層(MAC)パラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記方法は、前記中継局で、
複数のパケットを前記加入者局から受信する段階、
前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する段階、
少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を結合する段階、及び
前記新たなパケットを前記基地局へ送信する段階、を有する方法。
(付記2) 各パケットの第2の部分は誤り検査情報を有し、並びに前記検出する段階は、加入者局から受信したパケットの誤り検査情報を検査する段階、及びその結果誤って受信されていると分かったパケットを廃棄する段階を有する、付記1記載の方法。
(付記3) 前記結合する段階は、受信したパケットのそれぞれの第2の部分から誤り検査情報を削除する段階、及び前記新たなパケットの第2の部分を形成するため第2の部分のそれぞれの残りを接続する段階を有する、付記2記載の方法。
(付記4) 前記結合する段階は、受信したパケットの第2の部分の統合内容を表す新たな第2の部分を有する新たなパケットを形成する段階を有する、付記1又は2記載の方法。
(付記5) 前記結合する段階は、受信したパケットの第2の部分にペイロードがある場合、前記ペイロードを抽出する段階、及び前記抽出したペイロードを前記新たなパケットの第2部分に結合する段階を有する、付記1又は2記載の方法。
(付記6) 中継局で、受信したパケットの検出した第2の部分を分類する段階、及び前記結合する段階で分類毎に新たなパケットを形成する段階、を更に有する前記付記の何れか記載の方法。
(付記7) 前記分類する段階は、受信したパケットの第2の部分のそれぞれに含まれる種類又はサービスレベル情報に基づき実行される、付記6記載の方法。
(付記8) 前記種類情報は、加入者局から前記基地局への帯域要求としてのパケットの指定を有する、付記7記載の方法。
(付記9) 同一のサービスレベル情報を有する受信したパケットは、新たなパケットを形成するため一緒に分類される、付記7記載の方法。
(付記10) 前記送信する段階は、前記サービスレベル情報に基づく優先順位に従って前記基地局へ新たなパケットのそれぞれを送信する段階を有する、付記9記載の方法。
(付記11) 前記第1の部分はPHYヘッダーであり、前記第2の部分はMACヘッダーを有するMACプロトコルデータユニット(PDU)である、前記付記の何れか記載の方法。
(付記12) 前記結合する段階は、前記中継局を識別するMACヘッダーを有する新たなパケットを提供する段階を有する、付記11記載の方法。
(付記13) 前記結合する段階は、新たなパケットのMAC PDUを形成する段階、及びPHYヘッダーを付加するため前記中継局のPHY層へ前記新たなパケットのMAC PDUを分配する段階を有する、付記11又は12記載の方法。
(付記14) 前記基地局は、加入者局及び中継局とのアクティブなコネクションを監視することにより通信を実行し、前記コネクションのそれぞれはコネクションIDを有し、及び前記中継局は前記中継局の前記基地局とのコネクションのコネクションIDを前記新たなパケットのMACヘッダー内に含める、付記12又は13記載の方法。
(付記15) 前記基地局で、新たなパケットを前記中継局から受信する段階、及び前記新たなパケットの第2の部分を復号する段階、を更に有する前記付記の何れか記載の方法。
(付記16) 前記基地局で、前記中継局から送出された新たなパケットの誤り検査情報を検査する段階、及び誤って受信されたと分かったパケットを廃棄する段階、を更に有する付記2に従属する場合の付記15記載の方法。
(付記17) 前記基地局で、受信したパケットのコネクションIDを検査する段階、及び不明なコネクションIDを有するパケットを廃棄する段階、を更に有する付記14記載の方法。
(付記18) 前記基地局で復号する段階は、前記中継局から送出された新たなパケットに含まれる接続された第2の部分を分割する段階を有する、付記15乃至17の何れか記載の方法。
(付記19) 前記システムは、前記中継局との通信のために構成された更なる中継局を有し、前記更なる中継局は更なる加入者局に関し前記中継局と同一の段階を実行し、前記中継局で受信する段階は前記更なる中継局から1つ以上のパケットを受信する段階を有する、前記付記の何れか記載の方法。
(付記20) 前記加入者局の少なくともいくつかは移動局である、前記付記の何れか記載の方法。
(付記21) システムであって、加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能する無線通信システムであり、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、物理層(PHY層)パラメータを定める第1の部分とメディアアクセス層(MAC)パラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記中継局は、
複数のパケットを前記加入者局から受信する手段、
前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する手段、
少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を結合する手段、及び
前記新たなパケットを前記基地局へ送信する手段を有する、システム。
(付記22) 中継局であって、加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法で使用され、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、物理層(PHY層)パラメータを定める第1の部分とメディアアクセス層(MAC)パラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、前記中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記中継局は、
複数のパケットを前記加入者局から受信する手段、
前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出する手段、
少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を結合する手段、及び
前記新たなパケットを前記基地局へ送信する手段を有する、中継局。
(付記23) 各パケットの第2の部分は誤り検査情報を有し、並びに前記検出する手段は、前記加入者局から受信したパケットの誤り検査情報を検査し及びその結果誤って受信されていると分かったパケットを廃棄する手段を有する、付記22記載の中継局。
(付記24) 前記結合する手段は、受信したパケットのそれぞれの第2の部分から誤り検査情報を削除し、及び前記新たなパケットの第2の部分を形成するため第2の部分のそれぞれの残りを接続するよう機能する、付記22記載の中継局。
(付記25) 前記結合する手段は、受信したパケットの第2の部分の統合内容を表す新たな第2の部分を有する新たなパケットを形成するよう機能する、付記22又は23記載の中継局。
(付記26) 前記結合する手段は、受信したパケットのそれぞれの第2の部分にペイロードがある場合、前記ペイロードを抽出し及び前記抽出したペイロードを新たなパケットの第2部分に結合するよう構成された、付記22又は23記載の中継局。
(付記27) 受信したパケットの検出した第2の部分を分類する手段を更に有し、前記結合する手段は分類毎に新たなパケットを形成する、付記22乃至26の何れか記載の中継局。
(付記28) 前記分類する手段は、受信したパケットの第2の部分のそれぞれに含まれる種類又はサービスレベル情報に応じる、付記27記載の中継局。
(付記29) 前記種類情報は、加入者局から前記基地局への帯域要求としてのパケットの指定を有する、付記28記載の中継局。
(付記30) 同一のサービスレベル情報を有する受信したパケットは、新たなパケットを形成するため一緒に分類される、付記28記載の中継局。
(付記31) 前記送信する手段は、前記サービスレベル情報に基づく優先順位に従って前記基地局へ新たなパケットのそれぞれを送信するよう機能する、付記30記載の中継局。
(付記32) 前記第1の部分はPHYヘッダーであり、前記第2の部分はMACヘッダーを有するMACプロトコルデータユニット(PDU)である、付記22乃至30の何れか記載の中継局。
(付記33) 前記結合する手段は、前記中継局を識別するMACヘッダーを有する新たなパケットを提供するよう構成される、付記32記載の中継局。
(付記34) 前記基地局は、前記加入者局及び前記中継局とのアクティブなコネクションを監視することにより通信を実行し、前記コネクションのそれぞれはコネクションIDを有し、及び前記結合する手段は前記中継局の前記基地局とのコネクションのコネクションIDを前記新たなパケットのMACヘッダー内に有するよう構成される、付記33記載の中継局。
(付記35) コンピューター可読記録媒体であって、コンピュータープログラムを格納し、前記コンピュータープログラムは、無線通信システムの中継局により実行される場合、付記22乃至34記載の中継局を提供する、コンピューター可読記録媒体。
(付記36) 基地局であって、加入者局がそれぞれ基地局と通信するよう機能するシステムにおける無線通信方法で使用され、前記基地局は、それぞれ前記システムの階層プロトコルに従うパケットの交換により、複数の加入者局と同時に同時通信を実行可能であり、前記パケットは、物理層(PHY層)パラメータを定める第1の部分とメディアアクセス層(MAC)パラメータを定める第2の部分とを有し、及び前記加入者局と前記基地局との間の通信は、少なくとも1つの中継局を通じて完全に又は部分的に実行され、前記中継局は、複数のパケットを前記加入者局から受信し、前記パケットのそれぞれの第2の部分を検出し、少なくとも1つの新たなパケットの第2の部分を形成するため検出した第2の部分を結合し、及び前記新たなパケットを前記基地局へ送信し、前記基地局は、
前記中継局から送出された新たなパケットを受信する手段、及び
前記新たなパケットの第2の部分を復号する手段を有する、基地局。
(付記37) 各パケットの第2の部分は誤り検査情報を有し、並びに前記復号する手段は、前記中継局から送出された新たなパケットの誤り検査情報を検査し及び誤って受信されていると分かったパケットを廃棄する手段を有する、付記36記載の基地局。
(付記38) 全てのパケットの第2の部分は、前記システム内のアクティブなコネクションを識別するコネクションIDを有し、前記基地局は、前記基地局自体のアクティブなコネクションを監視する監視手段を有する、付記36又は37記載の基地局。
(付記39) 前記復号する手段は、受信したパケットのコネクションIDを検査し及び不明なコネクションIDを有するパケットを廃棄する手段を更に有する、付記38記載の基地局。
(付記40) 前記中継局から送出された新たなパケットは、複数の加入者局から受信したパケットの接続された第2の部分を有し、及び前記復号する手段は、前記接続された第2の部分を分割する手段を有する、付記36乃至39の何れか記載の基地局。
(付記41) コンピューター可読記録媒体であって、コンピュータープログラムを格納し、前記コンピュータープログラムは、無線通信システムの基地局により実行される場合、付記36乃至40記載の基地局を提供する、コンピューター可読記録媒体。
(付記42)パケットフォーマットであって、付記1乃至20の何れか記載の無線通信方法の中継局により使用され、前記パケットフォーマットは、
前記無線通信システムの物理層(PHY)パラメータを定めるPHYヘッダー、及び
前記システムのメディアアクセス層パラメータを定め並びに任意のペイロード及び誤り訂正符号を有する少なくとも1つのメディアアクセス層(MAC)ヘッダーを有するMACプロトコルデータユニット(PDU)、を有し、
前記パケットフォーマットでは、MAC PDUは、前記中継局により複数の加入者局から受信された、MACヘッダー及び任意のペイロードを有するが如何なる誤り訂正符号も削除されたパケットの個々のMAC PDUの結合である、パケットフォーマット。

0037

BS基地局
RS中継局
MS 移動局

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