JP2003500954A - 帯域幅を割当てるための方法および装置 - Google Patents

帯域幅を割当てるための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 ブロードバンド無線通信システム内で帯域幅をリクエストおよび割当てるための方法および装置が開示される。本発明の方法および装置は、複数のCPEが自身の帯域幅リクエストメッセージを対応する基地局に伝えることを可能にするための様々な技法を組み合わせて用いる。一つの技法として、“ポーリング（polling）”方法が含まれる。この方法においては、基地局は、CPEを個別にあるいはグループでポーリングし、CPEがそれに応答して帯域幅リクエストを送り返すことができるように特にこの目的で帯域幅を割当てる。基地局によるCPEのポーリングは、CPEが“ポール・ミービット（poll-me bit）”をセットしたことに応答して、あるいは、代替として、周期的に行なわれる。もう一つの技法は、帯域幅リクエストをCPEに既に割当てられている帯域幅に“ピギーバッキング（piggybacking）”する（乗せる）ことから成る。この技法によると、現在アクティブなCPEは、帯域幅をそのCPEに既に割当てられている登りリンク帯域幅の以前未使用な部分を用いてリクエストする。CPEは、割当てられた登りリンク帯域幅をそのCPEによって提供されるサービスが収容できるようなやり方にて配分する責任を負う。様々な帯域幅割当て技法の組合せを用いることで、本発明は、長所として、各技法と関連する効率上の効用を有効に活用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 １．発明の背景 本発明は無線通信システム、より詳細にはブロードバンド無線通信システムに
おいて基地局と顧客構内設備との間で帯域幅を効率的に割当てるための方法およ
び装置に関する。この説明は、一部、無線通信システムにおいて帯域幅を割当て
るための方法および装置を開示する。
【０００２】 ２．関連する技術の説明 Gilbert,Hadar,およびKleinを発明者とする“An Adaptive Time Division Dup
lexing Mehtod and Apparatus for Dynamic Bandwidth Allocation Within a Wi
reless Communication System（無線通信システム内での動的帯域幅割当てに対
する適応的時分割二重化方法および装置）”なる名称の米国特許第6,016,311号
によると、無線通信システムは、複数の加入者無線局すなちわ（固定あるいは移
動）加入者ユニットと固定網インフラストラクチャとの間の双方向通信を支援す
る。一例としての通信システムには、移動セルラ電話システム、パーソナル通信
システム（PCS）、およびコードレス電話が含まれる。この特許がここに参照と
して組み込まれ、ここに付属物Ａとして添付されている。これら無線通信システ
ムの主要な目的は、加入者ユニットのユーザを固定網インフラストラクチャ（通
常は有線システム）に接続するために、複数の加入者ユニットとそれらの対応す
る基地局との間にオンデマンドにて通信チャネルを提供することにある。複数の
アクセススキームを持つ無線システムにおいては、時間“フレーム（frame）”
が基本情報伝送単位として用いられる。各フレームは複数のタイムスロットに細
分される。幾つかのタイムスロットは制御の目的で用いられ、他の幾つかは情報
を伝送する目的で用いられる。加入者ユニットは、典型的には基地局と“二重化
（duplexing）”スキームを用いて通信し、こうして情報を接続の両方向にやり
取りすることを可能にする。
【０００３】 基地局から加入者ユニットへの伝送は通常“下りリンク（downlink）”伝送と
呼ばれる。加入者ユニットから基地局への伝送は通常“登りリンク（uplink）”
伝送と呼ばれる。ある与えられたシステムの設計基準によって、従来の技術によ
る無線通信システムは、典型的には、基地局と加入者ユニットとの間の情報のや
りとりを支援するために、時間分割二重化（TDD）か周波数分割二重化（FDD）の
いずれかを用いる。TDD二重化スキームとFDD二重化スキームの両方とも当分野に
おいて周知である。
【０００４】 最近、多様なエンハンスドブロードバンドサービス、例えば、音声、データお
よびビデオサービスを配信する目的で広帯域（wideband）すなわち“ブロードバ
ンド（boadband）無線通信網が提唱されている。ブロードバンド無線通信システ
ムは複数の基地局と複数の固定加入者局あるいは顧客構内設備（Customer Premi
ses Equipment、CPE）との間の双方向通信を支援する。一例としてのブロードバ
ンド無線通信システムが本発明と譲受人を同一とする係属中の特許出願において
説明されており、図１のブロック図に示される。図１に示すように、この一例と
してのブロードバンド無線通信システム１００は複数のセル１０２を含む。各セ
ル１０２は関連するセルサイト１０４を含み、これは、主として基地局１０６と
アクティブアンテナ配列１０８を含む。各セル１０２は、セルの基地局１０６と
、セル１０２のカバレッジエリア全体に渡って固定顧客サイト１１２に配置され
た複数の顧客構内設備（CPE）１１０の間に無線接続性を提供する。システム１
００のユーザには、住宅顧客とビジネス顧客の両方が含まれる。このため、シス
テムのユーザは異なりかつ変化する使用および帯域幅要件に関する需要を持つ。
【０００５】 図１のブロードバンド無線通信システム１００は、複数のCPE１１０に真の“
オンデマンド帯域幅（bandwidth-on-demand）”を提供する。CPE１１０は、各々
の基地局１０６から、帯域幅の割当てを、CPEによって扱われている顧客によっ
てリクエストされたサービスのタイプおよび品質に基づいてリクエストする。異
なるブロードバンドサービスは異なる帯域幅および遅延要件を持つ。顧客に利用
可能なサービスのタイプおよび品質は、可変かつ選択可能である。ある与えられ
たサービスに対して割当てられる帯域幅の量は、そのサービスによって要求され
る情報レートとサービスの品質によって（および帯域幅のアベイラビリティおよ
び他のシステムパラメータを考慮して）決定される。例えば、T1-タイプの連続
データサービスは、典型的には、多量の帯域幅と良く制御された配信遅延を要求
する。これらサービスは、終話されるまで、各フレームについて固定された帯域
幅割当てを要求する。これとは対照的に、ある種のデータサービス、例えば、イ
ンターネットプロトコルデータサービス（TCP/IP）は、バースト性であり、しば
しばアイドルとなり（この状態においては任意の１インスタントにおいて零の帯
域幅が必要とされる）、アクティブなときでも、遅延変動に対して比較的敏感で
ない。
【０００６】 CPEサービス要件の多様さのため、および一つの基地局によって扱われるCPEの
数の大きさのため、例えば図１に示すそれのようなブロードバンド無線通信シス
テム内での帯域幅割当て過程は、負担が大きく、複雑なものとなる。このことは
、とりわけ、登りリンク帯域幅の割当てにおいて顕著である。基地局は、ある選
択されたCPEが任意の時間に要求するであろう帯域幅あるいはサービス品質に関
する事前情報（a priori information）は持たない。このため、登りリンク帯域
幅割当ての変更を求めるリクエストは必然的に頻繁かつ変動的なものとなる。登
りリンク帯域幅要件のこの変動性（volatility）のため、ある選択された基地局
によって扱われる多くのCPEが帯域幅割当てリクエストを頻繁に開始することを
要求され、制御されない場合、この帯域幅割当てリクエストがシステム性能に悪
影響をもたらしかねない。チェックすることなく放置した場合、CPE帯域幅割当
てリクエストを収容するために要求される帯域幅が本来のトラヒックデータの伝
送に対して割当てられる帯域幅と比較して不当に高い割合となり、こうして、ブ
ロードバンドサービスを提供するために利用可能な通信システムの帯域幅が不当
に低減されかねない。
【０００７】 従って、ブロードバンド無線通信システムにおいて帯域幅を動的かつ効率的に
割当てることができる方法および装置に対する必要性が存在する。この方法およ
び装置は特定の通信リンクの需要に答えられるべきである。帯域幅需要はそのリ
ンク上に提供されるサービスのタイプおよびユーザのタイプを含む様々な要因に
よって変動する。この帯域幅割当て方法および装置は実際の帯域幅リクエストお
よび割当て過程によって消費されるシステム帯域幅の量の観点から効率的である
べきである。つまり、CPEによって生成される複数の帯域幅リクエストによって
消費される利用可能な登りリンク帯域幅の割合は最小限に押さえられるべきであ
る。加えて、この帯域幅割当て方法および装置は帯域幅リクエストにタイムリー
に答えられるべきである。帯域幅は高優先のサービスに、CPEによって指定され
るサービスの品質を維持するために、十分に短な時間フレーム内で割当てられる
べきである。さらに、この帯域幅割当て方法および装置は比較的多数のCPEから
の任意の多数の帯域幅割当てリクエストを処理できる能力を有するべきである。
例えば、図１に示すシステムにおいては、100という多数のCPEが同時にアクティ
ブとなり、登りリンク上でそれらの送信を調整（競合）することを許される。さ
らに、このシステムは、その物理チャネル上に約1000ものCPEを収容することが
できる。従って、多数のCPEによって生成される帯域幅割当てリクエストを処理
し、これに答えることができる帯域幅割当て方法および装置に対する必要性が存
在する。
【０００８】 幾つかの従来の技術によるシステムは、共有システム資源を持つシステムにお
ける帯域幅割当て要件を解決する試みとして、共有システム資源へのアクセスを
要求する様々なデータ源と関連する論理待ち行列を維持する。このような従来の
技術によるシステムが、1997年10月7日付けで交付されたKarolらの合衆国特許第
5,675,573号において教示されている。より具体的には、Karolらによって教示さ
れる帯域幅割当てシステムにおいては、共有処理ファブリックへのアクセスを求
めて競合する異なる資源からのあるトラヒック流内のパケットあるいはセルは、
この共有処理ファブリックへのアクセスを、一次的には、各トラヒック流と関連
する個別の保障された帯域幅要件に基づいて決定される順番で与えられる。加え
て、Karolらによって教示されるシステムでは、様々な異なる資源は、共有処理
ファブリックへのアクセスを、二次的には、全体としてのシステム基準、例えば
、あるトラヒック流内のパケットあるいはセルの到着時間あるいは予定日に基づ
いて決定される順番で与えられる。各データ源（例えば、帯域幅を要求するデバ
イス）からのデータのパケットあるいはセルは、それらが処理ファブリックへの
アクセスを待っている間別個の論理バッファ内で待たされる。
【０００９】 帯域幅割当てリクエストを効率的に処理およびこれに答えることができる帯域
幅割当て方法および装置に対する必要性が存在する。この帯域幅割当て方法およ
び装置は、無線通信システムの登りリンク上に帯域幅割当てリクエストを頻繁か
つ変動的に生成する任意の多数のCPEを収容できるべきである。このような帯域
幅割当て方法および装置は複数の基地局と複数のCPEの間でやりとりされる帯域
幅リクエスト制御メッセージによって消費される帯域幅の量の観点から効率的で
あるべきである。加えて、この帯域幅割当て方法および装置はこれら帯域幅割当
てリクエストにタイムリーかつ的確に答えられるべきである。さらにこの帯域幅
割当て方法および装置は比較的大きな数のCPEによって生成される任意の多数の
帯域幅割当てリクエストを処理できる能力を有すべきである。本発明はこのよう
な帯域幅割当て方法および装置を提供する。
【００１０】 発明の要約 本発明はブロードバンド無線通信システムにおいて帯域幅をリクエストおよび
割当てるための新規の方法および装置に関する。この方法および装置は帯域幅リ
クエストおよび帯域幅割当て過程に対して割当てなければならない帯域幅の量を
低減する。CPEが帯域幅をリクエストすることを許される機会は、本発明に従っ
て非常に厳しく制御される。本発明は、帯域幅リクエスト過程を制御するための
複数の帯域幅リクエストおよび割当て技法を組み合わせて利用する。CPEが帯域
幅リクエストメッセージを関連する基地局に送信するために用いることができる
様々な手段が存在する。
【００１１】 このような一つの手段においては“ポーリング（polling）”技法が用いられ
る。この技法においては、基地局は、一つあるいは複数のCPEをポーリングし、C
PEがそれに応答して帯域幅リクエストを送り返すことができるように特にこの目
的のための帯域幅を割当てる。基地局によるCPEのポーリングは、CPEが“ポール
・ミービット（poll-me bit）”ビットをセットしたことに応答して行なうこと
も、あるいは代替として周期的に行なうこともできる。本発明によると、周期的
ポーリングは、個々のCPEに対して行なうことも、グループのCPEに対して行なう
ことも、あるいはある物理チャネル上の全てのCPEに対して行なうこともできる
。CPEを個別にポーリングする場合は、基地局は、そのCPEがそれに応答して帯域
幅リクエストを送り返すことができるように登りリンクサブフレームマップ内に
登りリンク帯域幅を割当てることで、個々のCPEをポーリングする。同様に、グ
ループポーリングの場合は、基地局は、複数のCPEがそれに応答して帯域幅リク
エストを送り返すことができるように登りリンクサブフレームマップ内に登りリ
ンク帯域幅を割当てることで、複数のCPEをポーリングする。後者の場合、これ
ら複数のCPEは、衝突が発生した場合は、割当てられた帯域幅に対してコンテン
ド（競合）することを要求される。帯域幅割当ては、基地局からCPEにエクスプ
リシット（明示的）なメッセージを送るという形式ではなく、むしろ帯域幅の割
当ては登りリンクサブフレームマップ内に帯域幅を割当てることでインプリシッ
ト（非明示的）に送られる。
【００１２】 帯域幅リクエストメッセージによって消費される帯域幅を低減するために本発
明によって用いられるもう一つの手段は、帯域幅リクエストをCPEに既に割当て
られている帯域幅上に“ピギーバッキング（piggybacking）”する技法から成る
。この技法によると、現在アクティブなCPEは、そのCPEに既に割当てられている
登りリンク帯域幅の以前未使用な部分を用いて帯域幅をリクエストする。代替と
して、既に割当てられており、データサービスによって現在用いられている登り
リンク帯域幅上に帯域幅リクエストをピギーバック（乗せる）こともできる。こ
の代替によると、CPEは、データに対して以前使用されていたタイムスロット内
に帯域幅リクエストを挿入することでデータ接続に対して既に割当てられている
帯域幅を“盗む（steals）”こととなる。
【００１３】 CPEは、割当てられた登りリンク帯域幅をCPEによって提供されるサービスが収
容されるようなやり方にて配分することに責任を負う。CPEは、それに割当てら
れた登りリンク帯域幅を、当初リクエストされ、基地局によって受理されたのと
は異なるやり方にて用いる自由を持つ。長所として、CPE自身が帯域幅をどのサ
ービスに付与すべきか、およびどのサービスが次の帯域幅リクエストまで待たさ
れるべきかを決定する。CPEが自身の割当てられた帯域幅をいかに配分するかを
決定することの一つの長所は、これによって基地局がこのタスクを遂行すること
から解放されることにある。加えて、基地局がCPEに対してその割当てられた帯
域幅をいかに配分すべきか指令する場合に要求される通信オーバヘッドが除去さ
れる。これら帯域幅割当て技法を組み合わせて用いることで、本発明は、長所と
して、各技法と関連する効率上の効用（efficiency benefits）を有効に活用す
る。
【００１４】 基地局媒体アクセス制御（“MAC”）は、利用可能な帯域幅を登りリンクと下
りリンク上の物理チャネルに割当てる。登りリンクおよび下りリンクサブフレー
ム内で、基地局MACは、利用可能な帯域幅を様々なサービスの間にそれらのサー
ビス品質（“QoS”）によって課される優先および規則に依存して割当てる。基
地局MACは、それが扱う各物理チャネルに対してセットの待ち行列を維持する。
各セットの物理チャネル待ち行列内において、基地局は、各QoSに対して待ち行
列を維持する。これら待ち行列はその物理チャネル上に存在するCPEに送信する
準備が整ったデータを保持する。基地局の上位MAC制御層は同一QoSの接続間でア
クセスを共有することに関する任意の便利なフェアネスあるいはトラヒック整形
アルゴリズムを、基地局の下位MAC制御層に影響を及ぼすことなく、自由に実現
することができる。ある特定のCPEのある特定のQoSに割当てるべき帯域幅の量を
決定するに当たっては、基地局は、QoS、変調（方式）、および個々のCPEが全て
の利用可能な帯域幅を使用し尽くさないように用いられるフェアネス基準を考慮
に入れる。一つの実施例においては、基地局は、適応的時間分割二元化技法（ad
aptive time-division duplexing technique、ATDD）を用て登りリンクと下りリ
ンクの帯域幅割当てを均衡させることを試みる。
【００１５】 登りリンク帯域幅割当て方法は、基地局によって維持されるのではなく、デー
タ待ち行列が個々のCPEに分配され各CPEによって維持される点を除いて、下りリ
ンク帯域幅割当て方法と非常に類似する。待ち行列状態を直接にチェックする代
わりに、基地局は、好ましくは、CPEからの帯域幅を求めるリクエストを上述の
技法を用いて受信する。
【００１６】 発明の詳細な説明 この説明を通じて、ここに示される好ましい実施例は、単に一例であり、本発
明を制限するものではないと解されるべきである。
【００１７】 本発明のこの好ましい実施例は、ブロードバンド無線通信システムにおいて帯
域幅を割当てるための方法および装置に関する。ブロードバンド無線通信システ
ム、さらには複数のユーザによって共有される物理通信媒体を持つあらゆる通信
システムの一つの非常に重要な性能基準は、システムが物理媒体をいかに効率的
に使用するかである。無線通信システムは共有媒体通信網であるため、加入者に
よる網へのアクセスおよび送信は制御される必要がある。無線通信システムにお
いては、物理媒体へのユーザのアクセスは、典型的には、媒体アクセス制御（Me
dia Access Control、“MAC”）プロトコルによって制御される。MACは、加入者
が物理媒体に送信することをいつ許されるかを決定する。加えて、コンテンショ
ン（contentions）が許されている場合は、MACはコンテンション過程を制御し、
衝突が発生した場合はこれを解決する。
【００１８】 図１に示すシステムにおいては、基地局１０６内に存在するソフトウエアによ
って実行されるMAC（幾つかの実施例においてはこのソフトウエアは基地局とCPE
内の両方のプロセッサ上で実行する）が、全てのCPE１１０に対する送信時間を
制御する。基地局１０６は、送信権を求めるリクエストを受信し、利用可能な時
間内に、優先順位、サービスのタイプ、サービスの品質、およびCPE１１０と関
連する他の要因を考慮し、これらリクエストを受理（グラント、grant）する。
本発明の背景において上で説明したように、CPE１１０によって提供されるこれ
らサービスには、TDM情報、例えば、PBXからの音声トランク（voice trunks）が
含まれる。サービススペクトラム（範囲）の他端においては、CPEは、周知のワ
ールドワイドウエブ（World Wide Web）、すなわちインターネットとのバースト
性であるが遅延に強い登りリンクコンピュータデータ通信を提供する。
【００１９】 基地局MACは、登りリンクおよび下りリンクの両方の通信リンクに対するマッ
ピングおよび帯域幅の割当てを行なう。これらマップは、基地局によって展開お
よび維持され、登りリンクサブフレームマップ（Uplink Sub-frame Maps）およ
び下りリンクサブフレームマップ（Downlink Sub-frame Maps）と呼ばれる。MAC
は、高優先の固定ビットレート（CBR）サービス、例えば、T1,E1および類似の固
定ビットレートサービスによって課される帯域幅要件を収容するのに十分な帯域
幅を割当てなければならない。加えて、MACは、残りのシステム帯域幅をより低
優先のサービス、例えば、インターネットプロトコル（Internet Protocol（IP
）データサービス間に割当てなければならない。MACは、帯域幅をこれら低優先
のサービス間に様々なQoSに依存する技法、例えば、フェアネス平重み付けキュ
ーイング（fair-weighted queuing）やラウンドロビン（round-robin queuing）
を用いて分配する。
【００２０】 図１に示す通信システムの下りリンクは、ポイント・ツウ・ポイントベースに
て（つまり、基地局１０６から複数のCPE１１０に向けて）動作する。関連する
本発明と譲受人を同一とする係属中の特許出願において説明されているように、
中央基地局１０６は、複数のセクタに同時に送信する能力を持つ分割アクティブ
アンテナ配列（sectored active antenna array）１０８を備える。システム１
００の一つの実施例においては、アクティブアンテナ配列１０８は、同時に６個
の独立なセクタに送信する。ある与えられた周波数チャネルおよびアンテナセク
タ内において、全ての局は同一の送信を受信する。基地局は、登りリンク方向に
動作している唯一の送信機であり、従って、これは、時間を登り流（登りリンク
）と下り流（下りリンク）送信期間に分割する総時分割多重化を除いて、他の基
地局との調整を要求されることなく送信する。基地局は、あるセクタ（および周
波数）内の全てのCPEにブロードキャストする。CPEは、受信されたメッセージ内
のアドレスを監視し、自身に向けられたメッセージのみを保持する。
【００２１】 CPE１１０は、登りリンクをデマンドベースにて共有し、これは基地局MACによ
って制御される。CPEによって利用されるサービスのクラスに依存して、基地局
は、ある選択されたCPEにその登りリンク上で継続して送信する権利を発行する
ことも、あるいは送信する権利は、CPEからのリクエストが受信された後に基地
局によって受理（グラント）されることもある。個別にアドレスされるメッセー
ジに加えて、メッセージは基地局によってマルチキャストグループに送られるこ
とも（マルチキャストアプリケーションの例には制御メッセージやビデオ配信が
含まれる）、全てのCPEにブロードキャストされることもある。
【００２２】 各セクタ内において、本発明によると、CPEは、伝送プロトコルを遵守するこ
とを要求される。この伝送プロトコルは、CPE間のコンテンションを最小に押さ
えると共に、サービスを各ユーザアプリケーションの遅延および帯域幅要件に合
わせる。後に詳細に説明するように、この伝送プロトコルは、ポーリング機構を
用いることで達成され、万一、普通ではない条件のために、ある与えられた遅延
および応答時間の制約の観点から全てのCPEをポーリングすることが不可能とな
った場合は、バックアップ機構としてコンテンション手続きが用いられる。コン
テンション機構は長期間に渡って非アクティブなCPEを個別にポーリングするの
を回避するためにも用いられる。本発明の方法および装置によって提供されるポ
ーリング技法は、アクセス過程を単純化するとともに、要求される場合、サービ
スアプリケーションが帯域幅割当てを決定論ベースにて受けられることを保障す
る。一般に、データサービスアプリケーションは比較的に遅延に強い。これとは
対照的に、リアルタイムサービスアプリケーション、例えば、音声およびビデオ
サービスでは、帯域幅割当てを、タイムリーに、しかも、非常に厳格に制御され
たスケジュールを遵守して行なうことを要求される。
【００２３】 フレームマップ−登りリンクおよび下りリンクサブフレームマッピング 本発明の一つの好ましい実施例においては、基地局１０６は、登りリンクと下
りリンクの両方の通信リンクに割当てられる帯域幅のサブフレームマップを維持
する。本発明と譲受人を同一とする係属中の特許出願において説明されているよ
うに、登りリンクと下りリンクは、好ましくは、時分割多重化（すなわち“TDD
”）方式にて多重化される。一つの実施例においては、フレームは、Ｎ（ここで
Ｎは一定）個の連続する時間期間すなわちタイムスロットから成るものとして定
義される。この“フレームベースの”アプローチにおいては、通信システムは、
下りリンク送信のみに対して、第一のNｊ（ここでＮはNｊ以上）個のタイムスロ
ットを動的に構成する。残りのNｉ（ここでNｉ＝N−Nｊ）個のタイムスロットは
、登りリンク送信のみに対して動的に割当てられる。このフレームベースのスキ
ーム下においては、好ましくは、下りリンクサブフレームが最初に送信され、こ
の先頭にフレーム同期に必要な情報がプレフィックスとして付加される。
【００２４】 図２は、（例えば図１に示すような）通信システムによって、本発明を実施す
るに当たって用いられるTDDフレームおよびマルチフレームの構造２００を示す
。図２に示すように、TDDフレームは、複数の物理スロット（PS）２０４に細分
される。図２に示す実施例においては、フレームは１ミリ秒なる継続期間を持ち
、８００個の物理スロットを含む。ただし、代替として、本発明から逸脱するこ
となく、これより長いもしくは短な継続時間、あるいはこれより多数のもしくは
少数のPSを用いることもできる。利用可能な帯域幅は、基地局によって所定の数
のPSを単位として割当てられる。デジタル情報に関してある形式のデジタル符号
化、例えば、周知のリードソロモン符号化方式が、所定の個数のビットユニット
（pre-defined number of bit units）に渡って遂行されるが、これは、情報要
素（information elements、PI）と呼ばれる。変調（方式）はフレーム内で変化
することがあり、変調（方式）によってある選択された情報要素（PI）を送信す
るために要求される物理スロット（PS）の個数（従って時間の量）が決定される
。
【００２５】 本発明と譲受人を同一とする係属中の関連する特許出願において説明されてい
るように、図１に示すブロードバンド無線通信システムの一つの実施例において
は、TDDフレーム化は適応的に行なわれる。つまり、下りリンクと登りリンクに
割当てられる物理スロット（PS）の個数の割合は時間とともに変化する。本発明
による帯域幅割当て方法および装置は、適応および固定TDDシステムの両方内で
、図２に示すそれと類似のフレームおよびマルチフレーム構造を用いて、使用す
ることができる。図２に示すように、周期的機能（periodic functions）を助け
るために、複数のフレーム２０２がマルチフレーム２０６にグループ化され、複
数のマルチフレーム２０６がハイパーフレーム２０８にグループ化される。一つ
の実施例においては、各マルチフレームは、２つのフレーム２０２から成り、各
ハイパーフレームは２２のマルチフレームから成る。本発明から逸脱することな
く、他のフレーム、マルチフレームおよびハイパーフレーム構造を用いることも
できる。例えば、本発明のもう一つの実施例においては、各マルチフレーム２０
６は１６個のフレーム２０２から成り、各ハイパーフレームは３２個のマルチフ
レーム２０６から成る。本発明の実施に当たって用いられる一例としての下りリ
ンクと登りリンクサブフレームが、それぞれ、図３と図４に示される。
【００２６】 下りリンクサブフレームマップ 図３は、基地局１０６によって情報を複数のCPE１１０に送信するために用い
られる下りリンクサブフレーム３００の一例を示す。基地局は、好ましくは、下
りリンク帯域幅割当てを反映する下りリンクサブフレームマップを維持する。下
りリンクサブフレーム３００は、好ましくは、フレーム制御ヘッダ３０２、変調
タイプ毎にグループ化される複数の下りリンクデータ物理スロット（PS）３０４
（例えば、QAM-4変調方式を用いて変調されたデータ用のPS３０４、QAM-16を用
いて変調されたデータ用のPS２０４’など）、場合によっては異なるやり方にて
変調されたデータを分離するために用いられる関連する変調（方式）遷移ギャッ
プ（MTG）２０６、および送信／受信遷移ギャップ３０８を含む。任意の選択さ
れた下りリンクサブフレームにおいて、一つあるいは複数の異なるやり方にて変
調されたデータブロックが存在しない場合がある。このような場合、一つの実施
例においては、変調遷移ギャップ（MTG）２０６は、０PS継続期間とされる。図
３に示すように、フレーム制御ヘッダ３０２は、物理プロトコル層（PHY）によ
って同期および等化の目的で用いられるプリアンブル３１０を含む。フレーム制
御ヘッダ３０２は、さらに、物理プロトコル層（PHY）に対する制御セクション
（３１２）および媒体アクセス制御層（MAC）に対する制御セクション（３１４
）を含む。
【００２７】 下りリンクデータ用物理スロット（PS）はデータおよび制御メッセージをCPE
１１０に送信するために用いられる。このデータは、好ましくは、（例えば、リ
ードソロモン符号化スキームを用いて）符号化され、選択されたCPEによって用
いられている現在動作中の変調（方式）を用いて送信される。データは、好まし
くは、事前に定義された変調順、例えば、QAM-4、QAM-16、QAM-64の順に送信さ
れる。変調遷移ギャップ３０６はプリアンブルを含み、様々な変調方式を分離す
るために用いられる。フレーム制御ヘッダ３０２の物理層（PHY）制御部分３１
２は、好ましくは、変調方式がそこで変化する物理スロット（PS）３０４の識別
を示すブロードキャストメッセージを含む。最後に、図３に示すように、送信／
受信遷移ギャップ３０８は、下りリンクサブフレームと、以下により詳細に説明
する登りリンクサブフレームとを分離する。
【００２８】 登りリンクサブフレームマップ 図４は、本発明の帯域幅割当てに対して用いるように適合化された登りリンク
サブフレーム４００の一例を示す。本発明による帯域幅割当て方法および装置に
よると、CPE１１０（図１）は、自身と関連する基地局１０６に（帯域幅リクエ
ストを含む）情報を送信するために、登りリンクサブフレーム４００を用いる。
図４に示すように、登りリンクフレームの際にCPE１１０によって送信されるMAC
制御メッセージには、以下の３つの主要なクラス、つまり：（１）CPEの登録の
ために予約されたコンテンションスロット（登録コンテンションスロット４０２
）の際に送信されるメッセージ；（２）帯域幅割当てに関してのマルチキャスト
およびブロードキャストポーリングに対する応答のために予約されたコンテンシ
ョンスロット（帯域幅リクエストコンテンションスロット４０４）の際に送信さ
れるメッセージ；および個々のCPEに個別に割当てられた帯域幅（CPE毎にスケジ
ュールされたデータスロット４０６）の際に送信されるメッセージが存在する。
【００２９】 コンテンションスロット（つまり、コンテンションスロット４０２および４０
４）のために割当てられた帯域幅は一緒にグループ化され、事前に決定された変
調方式を用いて送信される。例えば、図４に示す実施例においては、コンテンシ
ョンスロット４０２と４０４は、QAM-4変調を用いて送信され、残りの帯域幅はC
PE毎にグループ化される。自身にスケジュールされた帯域幅の際に、CPE１１０
は、そのCPE１１０と自身と関連する基地局１０６との間の送信に関する環境要
因によって決定される固定された変調方式にて送信する。下りリンクサブフレー
ム４００は、複数のCPE遷移ギャップ（CTG）４０８を含み、これは、図３との関
連で上で説明した変調遷移ギャップ（MTG）３０６と類似の機能を果たす。つま
り、CPE遷移ギャップ（CTG）４０８は、登りリンクサブフレームの際に様々なCP
E１１０からの送信を分離する。一つの実施例においては、CTG４０８は、２つの
物理スロットに相当する継続期間を持つ。送信CPEは、好ましくは、CTG４０８の
第二の物理スロット（PS）に際に１PSに相当するプリアンブルを送信し、これに
よって基地局がこの新たなCPE１１０に同期できるようにする。複数のCPE１１０
が登録コンテンション期間に同時に送信し、結果として衝突が発生することがあ
る。衝突が発生した場合、その基地局が応答しないことがある。
【００３０】 本発明の帯域幅割当て方法および装置を用いことで、スケジュールされた登り
リンクトラヒックデータ（４０６）に対して、制御メッセージおよびサービスデ
ータの送信のためにCPE１１０毎に帯域幅が割当てされる。CPE毎にスケジュール
されたデータは、登りリンクサブフレーム４００内で、各CPE１１０によって用
いられる変調方式に基づいて並べられる。本発明によると、帯域幅は、後に詳細
に説明されるやり方に従って、CPE１１０によってリクエストされ、その後、関
連する基地局１０６によって受理される。ある与えられたTDDフレーム（あるい
は適応TDDフレーム）内である選択されたCPEに割当てられた全ての帯域幅は１つ
にグループ化され、これによって一つの連続するCPE毎にスケジュールされたデ
ータブロック（contiguous CPE schedulded data block）４０６が形成される。
送信／受信遷移ギャップ（CTG）４０８に対して割当てられた物理スロットは、
基地局登りリンクサブフレームマップ内のある選択されたCPE１１０への帯域幅
割当て内に含まれる。
【００３１】 帯域幅を様々なタイプのブロードバンドサービスの送信に対して割当てること
（つまり、帯域幅をCPE毎にスケジュールされたデータスロット４０６に対して
割当てること）、および帯域幅をCPE登録コンテンションスロットに対して割当
てることに加えて、基地局MACは、帯域幅を、制御メッセージ、例えば、追加の
帯域幅割当てを求めるリクエストに対しても割当てることを要求される。後によ
り詳細に説明するように、本発明によると、CPE１１０は、自身の関連する基地
局１０６に帯域幅リクエストを行なうことで、自身の帯域幅割当てに対する変更
をリクエストする。本発明の方法および装置は、これら帯域幅割当てリクエスト
のために取っておかれるべき帯域幅の量を低減する。本発明によると、帯域幅を
リクエストする機会は非常に厳格に制御される。本発明は、長所として、様々な
技法を組み合わせて利用することで、帯域幅リクエスト過程を厳格に制御する。
CPEは、自身の関連する基地局に帯域幅リクエストメッセージを送信するために
、様々な手段を用いることができる。
【００３２】 例えば、一つのこのような手段においては“ポーリング技法”が用いられる。
この技法においては、基地局は、一つあるいは複数のCPEをポーリングし、そのC
PEが帯域幅リクエストを送信できるように帯域幅を個別的に割当てる。本発明に
よると、基地局によるCPEのこのポーリングは、CPEが登り流方向に“ポール・ミ
ービット（poll-me bit）”をセットしたことに応答して、もしくは、周期的に
行なわれる。本発明によると、周期的ポーリングは、CPEに対して個別に行なう
ことも（“予約ベース”のポーリングと呼ばれる）、グループのCPEに対して行
なうことも（“マルチキャスト”ポーリング）、あるいはある物理チャネル上の
全てのCPEに対して行なうことも（“ブロードキャスト”ポーリング）できる。
予約ベースのポーリングにおいては、基地局は、CPEを個別にポーリングし、次
に、CPEが帯域幅リクエストを送ることができるように登りリンク帯域幅を割当
てる。同様に、マルチキャストおよびブロードキャストポーリングにおいては、
基地局は、複数のCPEをポーリングし、これらCPEが帯域幅リクエストを送ること
ができるように登りリンク帯域幅を割当てる。ただし、これら複数のCPEは、衝
突が発生した場合、割当てられた帯域幅をコンテンド（contend）する（競い合
う）ことを要求される。長所として、帯域幅ポーリングと帯域幅割当てのいずれ
も、基地局からCPEに向けてメッセージを送る明示的（エクスプリシット）な形
式では行なわれない。そうではなく、帯域幅ポーリングは、帯域幅リクエストを
送信するために十分な帯域幅の非要求型グラント（unsolicited grants）から成
る。つまり、帯域幅割当ては、登りリンクサブフレームマップ内に帯域幅割当て
を行なうことで非明示的（implicit）に行なわれる。これらポーリング技法につ
いて以下に図４〜１０との関連でより詳細に説明する。
【００３３】 図４に示すように、登りリンク帯域幅の一部がこれら帯域幅割当てあるいはCP
E接続リクエストに対して定期的に割当てられる。登りリンクサブフレーム４０
０は、複数の帯域幅リクエストコンテンションスロット４０４を含む。CPE１１
０は、先ず登録し、基地局との間に登りリンク同期を達成した後に、初めて帯域
幅割当てをリクエストすることを許される。従って、帯域幅リクエストコンテン
ション期間の長さ内に送信時間の不確かさを考慮することは必要とされない。こ
のため、帯域幅リクエストコンテンション期間は、たった１PIという短なもので
済む。これは、一つの実施例においては、QAM-4が用いられた場合、6PSに相当す
る。登録リクエストの場合と同様に、衝突が発生した場合は、基地局はCPEに応
答しないことがある。ただし、基地局がCPEからの帯域幅リクエストメッセージ
の受信に成功した場合は、基地局はこのメッセージに応答して、登りリンクサブ
フレーム４００内で、CPE毎の追加のスケジュールされたデータ４００に対して
帯域幅を割当てる。本発明によって用いられる様々なポーリング技法は、コンテ
ンションスロット４０４の使用の必要性を最小限に押さえることに役立つ。これ
ら技法については以下により詳細に説明される。
【００３４】 本発明によって帯域幅リクエストメッセージによって消費される帯域幅を低減
するために使用されるもう一つの手段は、帯域幅リクエストを、あるCPEに既に
割当てられている帯域幅上に“ピギーバッキング（piggybacking）”する（ある
CPEに既に割当てられてい る帯域幅の一部をあえて帯域幅リクエストのために用
いる）技法である。この技法によると、現在アクティブなCPEは、そのCPEに既に
割当てられている登りリンク帯域幅の以前未使用であった部分を用いて帯域幅を
リクエストする。これによってCPEをポーリングする必要性が除去される。本発
明のもう一つの実施例においては、帯域幅リクエストは、割当てられており、現
在データサービスによってアクティブに用いられている登りリンク帯域幅上にビ
ギーバックされる（乗せられる）。この代替によると、CPEは、データ接続に対
して既に割当てられている帯域幅を、データに対して前に使用されたタイムスロ
ット内に帯域幅リクエストを挿入することで“盗む（steals）”。これらピギー
バッキング技法については図１１との関連で後に詳細に説明する。
【００３５】 いったんCPEが基地局によって帯域幅を割当てられると、基地局ではなく、CPE
が、CPEによって提供されるサービスが収容されるようなやり方にて登りリンク
帯域幅を用いることに責任を負う。CPEは、それに割当てられた登りリンク帯域
幅を、当初リクエストされ、基地局によって受理されたとは異なるやり方にて用
いる自由を持つ。例えば、ある選択されたCPEに対して提示されたサービス要件
が、選択されたCPEがその関連する基地局から帯域幅をリクエストした後に変わ
ることがある。CPEは、一つの好ましい実施例においては、どのサービスに帯域
幅を与え、どのサービスがその後の帯域幅リクエストまで待たされるべきかを決
定する。高い優先順位を持つサービス（例えば、高品質のサービスを要求するサ
ービス）には、低い優先順位を持つサービス（例えば、IP-タイプのデータサー
ビス）に優先して帯域幅を割当てられる。CPEが自身のサービス要件を満たすの
に十分な帯域幅を持たない場合は、CPEは、自身の“ポール・ミービット”をセ
ットするか、あるいは帯域幅割当てリクエストをピギーバッキングすることで、
追加の帯域幅割当てをリクエストする。
【００３６】 CPEに自身に割当てられた帯域幅をどのように配分するかを決定させることの
一つの長所は、これによって基地局がこのタスクの遂行から解放されることであ
る。加えて、基地局がCPEに対してそれに割当てられた帯域幅をどのように分配
するかを指令するために要求される通信オーバヘッドがこれによって除去され、
こうして、使用可能なシステム帯域幅が増加する。加えて、CPEはデータサービ
スの高品質なサービスのための変動する登りリンク帯域幅割当て需要に応答する
のにより良い位置にある。従って、CPEの方が基地局よりもこれらタイプのサー
ビス要件の需要をより的確に収容することができる。
【００３７】 本発明によって帯域幅割当てリクエスト過程の効率を改善するために採用され
る様々な技法について以下のサブセクションにおいてより詳細に説明される。こ
れら技法は別個のサブセクションにおいて説明されるが、本発明の方法および装
置は、長所として、帯域幅割当てリクエストによって消費される帯域幅を低減す
るために、これら全ての技法を組み合わせて用いる。
【００３８】 こうして、本発明は、長所として、各帯域幅割当て技法と関連する効率上の効
用（efficiency benefits）を活用する。例えば、個別ポーリング技法は、帯域
幅割当てリクエストに対する迅速な応答時間を提供する能力の観点では有益であ
るが、帯域幅割当て過程によって消費される帯域幅の量の観点からは他の技法と
比較して非効率である。これとは対象的に、グループポーリング法は、帯域幅割
当て過程によって消費される帯域幅の観点からは効率的であるが、ただし、帯域
幅割当てリクエストに対する応答能力の観点からはあまり効率的でない。“ポー
ル・ミー”ビットの使用は、帯域幅の消費と応答時間の両面を考慮した場合は他
の技法より効率的である。加えて、ピギーバッキング技法は、帯域幅の以前の未
使用部分を帯域幅割当てリクエストを送るために用いることで、帯域幅消費効率
をさらに向上させる。従来の技術によるブロードキャストアプローチとは対照的
に、本発明は、長所として、効率を最大化するためにこれら全ての帯域幅割当て
技法を組み合わせて用いる。
【００３９】 ポーリング 本発明とともに用いるように設計された図１のブロードバンド無線システム１
００の一つの実施例においては、CPE１１０に、CPE１１０が最初にシステム１０
０に登録したとき、専用の接続識別子（ID）が割当てられる。このIDは、基地局
１０６が複数のCPE１１０と制御メッセージをやりとりする際に用いられる。上
述のように、システム１００によってサポートされる全てのサービスに対して、
帯域幅要件の変動（つまり、帯域幅要件の増加あるいは減少）が、圧縮不能な固
定ビットレートや、連続グラント（CG）サービスを除いて、発生する。圧縮不能
な連続グラント（CG）サービスの帯域幅要件は接続が設定されてから終話するま
で変化しない。圧縮可能なCGサービス、例えばチャネル化T1（channelized-T1）
サービスの要件はトラヒックによって増減する。
【００４０】 これとは対象的に、図１のシステム１００によって扱われる多くのデータサー
ビスは、バースト性で、かつ、遅延に強い。帯域幅はこれらサービスが必要とな
ったときに、デマンド割当てベース（demand assignment basis）にて提供され
るため、これらサービスは、通常、デマンド割当て多元アクセス（Demand-Assig
ned Multiple Access、“DAMA”）サービスと呼ばれる。CPE１１０がDAMAサービ
スに対する帯域幅をリクエストする必要性が生じた場合、これは、帯域幅リクエ
ストメッセージを基地局１０６に送信する。帯域幅リクエストメッセージは、DA
MAサービスに対する当面の帯域幅要件を伝える。これら帯域幅要件は、典型的に
は、時間とともに変化する。DAMA接続に対するサービス品質（quality of servi
ce、“QoS”）は、そのCPE接続が基地局との間で最初に設定されたとき、設定さ
れる。従って、基地局は、基地局が現在収容している任意のDAMAサービスに対す
るQoSにアクセスする、すなわちこれを“ルックアップ（look-up）”する能力を
持つ。
【００４１】 上述のように、本発明によると、CPE１１０は、帯域幅リクエストメッセージ
を自身の関連する基地局に送るために利用可能な様々な異なる技法を有する。一
つの技法においては、帯域幅リクエストメッセージは、基地局からのポーリング
に応答して送信される。本発明によって教示されるポーリング技法によると、基
地局は帯域幅を、選択されたCPEに、特に帯域幅リクエストを行なう目的で割当
てる。帯域幅の割当ては、CPEに個別に行なうことも、グループのCPEに対して行
なうこともできる。グループポーリング技法について説明するサブセクションに
おいて後により詳細に説明するように、グループのCPEへの割当てにおいては、
帯域幅リクエストコンテンションスロットが定義され、これらが帯域幅リクエス
トの衝突を回避するために用いられる。長所として、帯域幅の割当ては、明示的
メッセージの形式では行なわれず、むしろ、送信される登りサブフレーム４００
（図４）を記述するマップ内の帯域幅割当てを増加するという形式にて行なわれ
る。ポーリングはCPE毎に遂行され、帯域幅は接続識別子（ID）毎にリクエスト
され、帯域幅はCPE毎に割当てられる。これら概念については後により詳細に説
明される。
【００４２】 予約ベースのポーリング技法（個別ポーリング） 本発明の方法および装置によると、CPEが個別にポーリングされる場合、選択
されたCPEをポーリングするために明示的なメッセージが送られることはない。
むしろ、CPEは、登りリンクサブフレームマップ内に、CPEが帯域幅リクエストを
送り返すのに十分な帯域幅を割当てられる。より具体的には、基地局は、選択さ
れたCPEが帯域幅リクエストメッセージを送り返すのに十分な帯域幅を、選択さ
れたCPEに対するCPE毎にスケジュールされたデータブロック４０６（図４）内に
割当てる。選択されたCPEがより多くの帯域幅を必要としない場合は、そのCPEは
零バイトリクエストを送り返す。（リクエストをしないのではなく）零バイトリ
クエストが用いられるのは、個別ポーリング過程においては、返事用の明示的な
帯域幅が割当てられるためである。
【００４３】 本発明によると、非アクティブなCPEおよびポーリングされるべきことを明示
的にリクエストしたアクティブなCPEのみが、個別ポーリングに対する権利を有
する。MACパケットヘッダ内の自身の“ポール・ミー”ビットをセットしないア
クティブなCPEは、個別にポーリングされることはない。これら制限は、本発明
による帯域幅リクエスト過程の際に課せられ、これら制限は、長所として、全て
のCPEが個別にポーリングされる場合と比較して帯域幅を節約するのに役立つ。
本発明の一つの実施例においては、アクティブなCPEは、現在用いられている変
調方式を用いてポーリングに応答する。ただし、非アクティブなCPEは、それら
の送信が劣悪な環境条件の下でも基地局によって検出されるのに十分に頑丈であ
ることを保障するために、QAM-4あるいは類似の頑丈な変調方式を用いて応答す
る。
【００４４】 本発明によると、長所として、チャネルが動的に追加あるいは脱落されること
があるような固定ビットレートサービス、例えば、チャネル化（channelized）T
1サービスに対しては、追加の帯域幅を求めるリクエストに対してタイムリーに
応答できることを保障される。より具体的には、固定ビットレートサービスに対
しては、基地局が追加の帯域幅を求めるリクエストに迅速に応答することを保障
するために、現在最大レートにて動作してない固定ビットレートサービスにはそ
のサービスの現在のレートと帯域幅リクエストを収容するのに十分に大きな登り
リンク帯域幅が割当てられる。
【００４５】 図５は、個別ポーリングに対する情報のやりとりのシーケンスを流れ図にて示
す。図５に示すように、基地局は、好ましくは、とりわけ、帯域幅リクエストお
よび割当て過程を制御するための制御機構の層すなわちプロトコルスタック５０
２、５０４および５０６を備える。基地局MACは、２つのサブ領域、すなわち：
（１）HL-MAA MAC領域５０４とLL-MAA Mac領域５０６に細分される。LL-MAA MAC
領域は、ちょうど１物理チャネルに渡って延びる。各物理チャネルは、LL-MAA M
AC領域の一つのインスタンス（instance）を要求する。HL-MAA MAC領域は、典型
的には同一セクタ内の複数の物理チャネルに渡って延びる。MAC領域は、HL-MAA
MAC領域とHL-MAA MAC領域内の物理チャネルと関連するLL-MAA MAC領域を含む。
【００４６】 図５に示すように、基地局は、（制御の矢印５０８によって示すように）、CP
Eに帯域幅リクエストメッセージを送り返すための十分な帯域幅を割当てること
で、CPEを個別にポーリングする。この帯域幅は、登りリンクサブフレーム４０
０内に割当てられる。CPE MAC５１０が選択された接続ｋに対して送られるべき
データが存在すると決定した場合（これは典型的には制御経路５１４を介して上
位のCPE制御層５１２によって指令されることで決定される）、CPE MAC制御機構
は、基地局MAC５０６に向けて帯域幅リクエスト５１６を発行する。基地局のLL-
MAA５０６によって、CPE１１０に対して利用可能な十分な帯域幅が存在しないこ
とが決定された場合はその帯域幅リクエストは受理されない。そうでない場合は
、その帯域幅リクエストは受理され、これが、基地局によって、登りリンク（UL
）サブフレーム４００内にそのCPEに対して追加の帯域幅を割当てることで、CPE
MAC５１０にインプリシット（非明示的）に伝えられる。これが図５において、
制御経路５１８を介して示される。CPEは、次に、割当てられた帯域幅を用いて
登りリンクを通じて基地局へのデータの送信を開始する。
【００４７】 図６は、本発明によって提供される個別ポーリング技法６００を示す流れ図で
ある。図６に示すように、本発明は、判定ステップ６０２から開始され、ここで
CPEを個別にポーリングするために利用可能な帯域幅が存在するか否か決定する
。CPE１１０を個別にポーリングするためにそれ以上の帯域幅を利用できない場
合は、この方法は、ステップ６０４に進み、マルチキャストあるいはブロードキ
ャストポーリング方法を始動する。このマルチキャストおよびブロードキャスト
ポーリング方法については以下のサブセクションにおいて詳細に説明する。ただ
し、CPEを個別にポーリングするための十分な帯域幅が存在する場合は、この方
法は判定ステップ６０６に進み、ここで、“ポール・ミー”ビットをセットした
がまだポーリングされてないアクティブなCPEが存在するか否か決定する。存在
する場合は、この方法は制御ポイント６０８に進む。存在しない場合は、この方
法は判定ステップ６１０に進み、ここでまだポーリングされてない非アクティブ
なCPEが存在するか否か決定する。存在する場合は、この方法は制御ポイント６
０８に進み、存在しない場合は、この方法は制御ポイント６１２に進む。
【００４８】 本発明の方法は、制御ポイント６０８から、選択されたCPEを個別にポーリン
グするためにステップ６１４に進む。こうして、この方法は、さらなる帯域幅を
（自身の“ポール・ミー”ビットをセットすることで）リクエストしているがま
だポーリングされてないアクティブなCPEと非アクティブなCPEのみが個別にポー
リングされることを保障する。これによって、全てのCPEを個別にポーリングす
るポーリング方法と比較して帯域幅が低減される。
【００４９】 図６に示すように、ステップ６１４において、基地局は、選択されたCPEのポ
ーリングを開始し、CPEをポーリングされたとマークする。これが図６において
、キャプションボックス６１４’内に線図にて示される。図６のキャプションボ
ックス６１４’は、図３との関連で上に説明した下りリンクサブフレームマップ
３００を示す。MACフレーム制御ヘッダ３０２のMAC制御部分３１４は、好ましく
は、登りリンクサブフレームマップ４００’を含む。この登りリンクサブフレー
ムマップ４００’は、CPE MACに、基地局がこの情報を下りリンクを介してCPEに
送信するとき送られる。図６に示すように、ポーリングステップ６１４に応答し
て、基地局MACは、登りリンク内に、選択されたCPEに対して追加の帯域幅を割当
てる（図６において、このCPEはCPE“ｋ”として示される）。この増加された帯
域幅割当ては、登りリンクサブフレームマップ４００’を介してCPEｋに伝えら
れる。こうして、選択されたCPEをポーリングする必要性に答えるために追加の
帯域幅は必要とされない。
【００５０】 図６に示すように、この方法は、次に、CPEを個別にポーリングするために利
用できる帯域幅がまだ存在するか否かを決定する判定ステップ６０２に戻る。（
それぞれ、判定ステップ６０６および６１０において）、ポール・ミービットを
セットしたアクティブなCPEが存在しないこと、およびまだポーリングされてな
い非アクティブなCPEが存在しないことが決定された場合、この方法は判定ステ
ップ６１６に進む。判定ブロック１６１において、この方法は、個別ポーリング
が遂行されたか否かを決定する。遂行されてない場合は、この方法は制御ポイン
ト６１８に進み、この方法はその後終端ステップ６２０において終端する。ただ
し、個別ポーリングが遂行された場合は、この方法はステップ６２２に進み、ポ
ーリングされたCPE（例えば、CPE“ｋ”）からの個別の帯域幅リクエストを待つ
。図６のキャプションボックス６２２’に示されるように、この帯域幅リクエス
ト４３０は、ポーリングされたCPE（例えば、CPE“ｋ”）によって、登りリンク
サブフレーム４００内に、選択されたCPEに対してスケジュールされたCPE毎にス
ケジュールされたデータブロック４０６の際に生成される。一つの実施例におい
ては、全てのデータは、送信されているデータのタイプを示すヘッダを含む。例
えば、この実施例においては、制御メッセージは、CPEが登録したときそれらに
割当てられた関連する各CPEに一意な接続識別子を持つ。基地局は、制御メッセ
ージのこの構造によってある制御メッセージが帯域幅リクエストメッセージであ
ることを決定する。
【００５１】 図６に示すように、この方法はステップ６２２から判定ステップ６２４に進み
、帯域幅リクエストが受信されたか否か決定する。受信されてない場合は、この
方法は終端する。ただし、受信された場合は、この方法は、ステップ６２６に進
み、ステップ６２６において帯域幅割当て方法が始動される。後により詳細に説
明するように、基地局は、帯域幅をそれを要求したCPEに割当てるために、一つ
の好ましい帯域幅割当て方法を用いる。帯域幅の割当ては登りリンクサブフレー
ム４００’を変更することでCPEに示される。この方法は次にステップ６２０に
おいて終端する。
【００５２】 コンテンションベースのポーリング技法（マルチキャストおよびブロードキャ ストポーリング） 図６の個別ポーリング法のステップ６０４との関連で上で説明したように、CP
Eを個別にポーリングするために利用可能な十分な帯域幅が存在しない場合は、
本発明がマルチキャストグループ内のCPEをポーリングするために用いられ、ブ
ロードキャストポーリングが基地局から発行される。さらに、それらを個別にポ
ーリングするために利用可能な帯域幅より多くの非アクティブなCPEが存在する
場合も、マルチキャストグループ内の幾つかのCPEがポーリングされ、ブロード
キャストポーリングが発行される。
【００５３】 本発明の一つの実施例によると、CPEのアドレシングは、好ましくは、以下の
ように遂行される：つまり、各CPEには、一意な永久アドレス（例えば、一つの
実施例においては、CPEは48-ビットアドレスを持つ）を割当てられ、これが登録
過程において用いられる；各CPEには、さらに基本接続IDを割当てられる（例え
ば、一つの実施例においては、CPEには、登録過程の際に16-ビット基本接続IDと
16ビット制御接続IDを与えられる）。選択されたCPEに対して提供される各サー
ビスに対しても、接続IDが割当てられる。これら接続IDは、基地局MAC（より具
体的には基地局HL-MAA）によって生成され、HL-MAA MAC領域を通じて一意とされ
る。CPEが基地局に登録したときに割当てられる基本接続IDは、基地局MACとCPE
MACによって、CPEと基地局との間でMAC制御メッセージをやりとりするために用
いられる。（これも登録の際に割当てられる）制御接続IDは、基地局とCPEによ
って、基地局とCPEの上位の制御層との間で制御および構成情報をやりとりする
ために用いられる。
【００５４】 本発明の一つの実施例によると、幾つかの接続IDはマルチキャストグループお
よびブロードキャストメッセージに対して予約される。全ての利用可能なアドレ
スの内の一部は、好ましくは、マルチキャスト用途に対して予約される。例えば
、本発明の一つの実施例によると、接続IDの４つの上位ビットが論理１（hex“F
xxxx"）にセットされている場合、このアドレスはマルチキャスト用途に対して
予約されているものと解釈される。この実施例においては、全体で4kの異なるマ
ルチキャストアドレスが利用できる。このようなマルチキャストは、一例として
、ビデオサービスの配信に用いられる。一つの好ましい実施例においては、全て
の局へのブロードキャストを示すために用いられる接続IDは（0xFFFF）とされる
（つまり、16ビット全てが論理１にセットされる）。
【００５５】 図５および図６との関連で上で説明された個別ポーリング技法と同様に、マル
チキャストポーリングメッセージも、基地局によって、明示的にCPEに送信され
ることはなく、マルチキャストポーリングメッセージは、基地局によって登りリ
ンクサブフレームマップ内に帯域幅を割当てることでCPEにインプリシット（非
明示的）に伝えられる。ただし、割当てられた帯域幅を、個別ポーリングの遂行
の際に行なわれたようにあるCPEの基本接続IDと関連付けるのではなく、基地局
は、割当てられた帯域幅をマルチキャストあるいはブロードキャスト接続IDと関
連付ける。このマルチキャスト／ブロードキャスト帯域幅割当てが、図７に示す
マルチキャスト／ブロードキャスト登りリンクサブフレームマップ４００”内に
示される。一層の理解を得るために、CPEを個別にポーリングするとき基地局に
よって用いられる登りリンクサブフレーム４００（図４）と、図７の登りリンク
サブフレームマップ４００”を比較されたい。図７は、下りリンクのMAC制御部
分内に送信される登りリンクサブフレームマップを示す。
【００５６】 図７に示すように、本発明によって用いられるマルチキャスト／ブロードキャ
スト登りリンクサブフレームマップ４００”は、図４の登録コンテンションスロ
ット４０２をマッピングする（と同様な）登録コンテンションスロット４０２”
を含む。ただし、割当てられた帯域幅を選択されたCPEの基本接続IDと関連付け
るのではなく、割当てられた帯域幅は予約された登録IDと関連付けられる。図７
に示すように、登りリンクサブフレーム４００”は、好ましくは、複数のマルチ
キャストグループ帯域幅リクエストコンテンションスロット４０４”、４０４''
'等を含む。登りリンクサブフレーム４００”はさらにブロードキャスト帯域幅
リクエストコンテンションスロット４１０を含む。最後に、図４の登りリンクサ
ブフレームと同様に、マルチキャストあるいはブロードキャストポーリングを始
動するために本発明によって用いられる登りリンクサブフレームマップは、登り
リンクトラヒックデータを運ぶために用いられる複数のCPE毎にスケジュールさ
れたデータブロック４０６”、４０６'''等を含む。
【００５７】 本発明の方法および装置によると、ポーリングがマルチキャストあるいはブロ
ードキャスト接続IDに向けられた場合、ポーリングされたグループに属するCPE
は、登りリンクサブフレームマップ４００”内に割当てられた帯域幅リクエスト
コンテンションスロット（指定されるグループに対するマルチキャストコンテン
ションスロットあるいはブロードキャスト帯域幅リクエストコンテンションスロ
ット４１０）を用いて帯域幅をリクエストする。衝突の可能性を低減するために
、帯域幅を必要とするCPEのみがマルチキャストあるいはブロードキャストポー
リングに応答することを許される。これら帯域幅リクエストコンテンションスロ
ットにおいては、零長の帯域幅リクエストは許されない。一つの実施例において
は、CPEは、帯域幅リクエストを、帯域幅リクエストコンテンションスロット（
例えば、コンテンションスロット４０４）内にQAM-4変調を用いて送信する。こ
の実施例においては、コンテンションスロットは、1PSに相当するプリアンブル
と帯域幅リクエストメッセージを保持するために必要なサイズにされる。物理的
な分解能特性（physical resolution characteristics）のため、メッセージはQ
AM-4変調を用いた場合、1PI（すなわち6 PS）を必要とする。この実施例におい
ては、同一CPEからの複数の帯域幅リクエストメッセージは、帯域幅の使用の増
加あるいは衝突発生の可能性の増加を伴うことなく、単一の帯域幅リクエストコ
ンテンションスロット内にフィットされる。これは同一のCPEが同一スロット内
で複数の帯域幅リクエストを行なうことを可能にする。
【００５８】 マルチキャストあるいはブロードキャストを遂行したときエラーが発生した場
合（例えば、不当な接続IDが検出された場合）は、基地局は、CPEに明示的なエ
ラーメッセージを送信する。基地局がCPEに応答して所定の時間期間内にエラー
メッセージを送ることも、帯域幅を割当てることもなかった場合は、CPEは衝突
が発生したものとみなす。この場合、CPEは、選択された事前に定義されたコン
テンション解決過程を用いる。例えば、一つの好ましい実施例においては、CPE
は、いったん撤退し、周知の“slotted ALOHA”コンテンション解決過程を用い
、後のコンテンションの機会に再び試みる。
【００５９】 コンテンション解決過程 適当な期間内に全てのCPEを個別にポーリングするための十分な時間がない場
合は、コンテンションが必要となる。基地局は、マルチキャストグループおよび
全てのCPE（つまり、ブロードキャスト）の両方に対してコンテンション期間を
定義することができる。CPE毎にスケジュールされたデータ、制御メッセージ、
およびポーリングに対する時間を差し引いたTDDフレームの登り流部分内の全て
の未使用時間は、基地局によって、帯域幅リクエストあるいは登録に対するコン
テンションに割当てることができる。典型的には、帯域幅リクエスト期間は、複
数のPIに相当する長さとされる（例えば、1PIはQAM-4変調を用いた場合6 PSに相
当する）。CPEは、それらのリクエストを、衝突の発生の可能性を低減するため
に、この期間内にランダムな時間に（バーストの境界で）送信することを要求さ
れる。
【００６０】 本発明によると、あるリクエスト期間において送信を必要とするCPEは、好ま
しくは、その期間内に１情報要素（PI）をランダムに選択し、関連する開始物理
スロット（PS）においてリクエストを行なう。このランダム化によって衝突の可
能性が最小化される。事前に定義された時間期間内に基地局からリクエストに対
する応答がない場合、衝突が起こったものとみなされる。基地局がこの事前に定
義された時間期間内に応答しない場合は、本発明の衝突解決過程が開始される。
【００６１】 本発明の一つの好ましい実施例においては以下の解決過程が用られる。初期撤
退パラメータ（initial backoff parameter）はｉによって表され、最終撤退パ
ラメータはｆによって表されるものとする。
【００６２】 １．最初の衝突においては、CPEは零とzｉのコンテンション機会の間のランダ
ムな間隔だけ待ち、その後、再び試みる。
【００６３】 ２．もし、また衝突が発生した場合は、この間隔が２倍にされ、CPEは再び試
み、これが期間２ｆに達するまで繰り返される。
【００６４】 CPEがまだ成功しない場合は、エラーがシステムコントローラに報告され、そ
のコンテンション過程は放棄される。本発明から逸脱することなく、他のコンテ
ンション解決機構を用いることもできる。例えば、コンテンションを解決するた
めに、周知の３進トリー（Ternary tree）を用いることもできる。
【００６５】 図８は、本発明のマルチキャストおよびブロードキャストポーリング方法８０
０を示す流れ図である。図８に示すように、このグループポーリング方法８００
は、初期ステップ８０２から判定ステップ８０４に進み、ここでこの方法はマル
チキャストポーリングに対して利用可能な十分な帯域幅が存在するか否か決定す
る。マルチキャストポーリングに対する十分な帯域幅が存在する場合は、この方
法はステップ８０６に進み、MACフレーム制御ヘッダ３０２のMAC制御部分３１４
内の次のマルチキャストグループをポーリングする。ただし、マルチキャストポ
ーリングを遂行するために利用可能な帯域幅が十分に存在しない場合は、この方
法は判定ステップ８０８に進み、ここでこの方法はブロードキャストポーリング
を遂行するために利用可能な十分な帯域幅が存在するか否か決定する。存在する
場合はこの方法はステップ８１０に進む。存在しない場合はこの方法は判定ステ
ップ８１２に進む。
【００６６】 図８に示すように、ステップ８１０において、MACフレーム制御ヘッダ３０２
のMAC制御部分３１４内にブロードキャストポーリングを置く（セットする）こ
とで、ブロードキャストポーリングが開始される。個別ポーリング技法と同様に
、マルチキャストポーリングメッセージは、登りリンクサブフレームマップ４０
０”内に帯域幅を割当てることで、CPEにインプリシット（非明示的）に送られ
る。こうして割当てられた帯域幅はマルチキャストあるいはブロードキャストID
と関連付けられる。
【００６７】 判定ステップ８１２において、この方法は、ブロードキャストあるいはマルチ
キャストポーリングが開始されたか否かを決定する。開始されている場合は、こ
の方法はステップ８１４に進み、ここでこの方法は（例えば、図７の帯域幅コン
テンションスロット記述子４０４”、４０４'''、およびブロードキャスト帯域
幅リクエストコンテンションスロット記述子４１０によって定義される）該当す
る帯域幅リクエストコンテンションスロットを監視する。ブロードキャストある
いはマルチキャストポーリングのいずれも開始されてない場合は、この方法は制
御ポイント８１６に進み、その後、終端ステップ８１８において終了する。
【００６８】 この方法は、監視ステップ８１４から判定ステップ８２０に進み、正当な（つ
まり、衝突のない）帯域幅リクエストが検出されたか否か決定する。ステップ８
２０において正当でない帯域幅リクエストが検出された場合は、この方法は制御
ポイント８１６に進み、終端ステップ８１８において終端する。ただし、この方
法が正当な帯域幅リクエストを検出した場合は、この方法はステップ８２０から
ステップ８２２に進む。ステップ８２２において、この方法は好ましい帯域幅割
当てアルゴリズムを用いて、帯域幅をリクエストしたCPEに帯域幅を割当てる。
この好ましい帯域幅割当てアルゴリズムについては、以下に図１２〜１３との関
連でより詳細に説明される。帯域幅は図８に示すように登りリンクサブフレーム
マップ４００”内に割当てられる。
【００６９】 ポール・ミービット（Poll-Me Bit） 図３〜８との関連で上で説明されたように、本発明によると、現在アクティブ
なCPEは、基地局に対して自身が帯域幅割当ての変更を必要とすることを示すた
めに、MACパケット内の“ポール・ミー（poll-me）”ビットあるいは“優先ポー
ル・ミー（priority poll-me）”をセットする。例えば、本発明の一つの実施例
においては、選択されたCPEは、ポーリングをリクエストすために、MACヘッダ内
のポール・ミー（“PM”）ビットをセットする。同様に、本発明によると、選択
されたCPEは、優先ポーリングが要求されることを示すために、MACヘッダ内の優
先ポール・ミー（“PPM”）ビットをセットする。
【００７０】 個々の全てのアクティブなCPEを個別にポーリングすることと関連する帯域幅
要件を低減するために、アクティブなCPEは、そのCPEによってポール・ミービッ
トの一つがセットされているとき、そしてこのときに限り、個別にポーリングさ
れる。基地局がポーリングに対するリクエストを検出すると（CPEがそのポール
・ミービットをセットすると）、このリクエストを満たすために、図９に示され
る個別ポーリング技法が起動される。基地局をCPEをポーリングするように刺激
する（基地局に伝える）ための手続きが図９に示される。一つの実施例において
は、複数のパケットの“ポール・ミー”ビットをセットすることで、CPEが複数
の接続に対する帯域幅割当てリクエストを行なうことを必要としていることが示
される。
【００７１】 図９は、ポール・ミービットがいかに本発明に従ってポーリングを刺激するた
め（ポーリングの必要性を知らせるため）に用いられるかを流れ図にて示す。図
９に示すように、この方法は、判定ステップ９０２において、後により詳細に説
明するピギーバッキング技法（piggybacking technique）が使い尽くされたか否
か決定する。使い尽くされてない場合は、この方法はステップ９０４に進み、最
初に“ピギーバッキング”を遂行することを試みる。この方法は次にステップ９
０６に進み、ここで接続が第一の接続にセットされる。こうして、ポール・ミー
ビットがCPE内の各接続に対して走査される。図９に示す方法は、次に、判定ス
テップ９０８に進み、帯域幅の必要性が存在するか否か決定する。必要とされて
ない場合は、この方法はステップ９１６に進み、次の接続を走査する。帯域幅の
必要性が存在する場合は、この方法は判定ステップ９１０に進む。ステップ９１
０において、この方法はポール・ミービットを収容するために利用可能なパケッ
トがまだあるか否か決定する。利用可能なパケットがない場合は、この方法はス
テップ９１８において終端する。ただし、利用可能なパケットがある場合は、こ
の方法はステップ９１２に進み、利用可能なパケット内のポール・ミービットを
セットする。
【００７２】 図１０は、本発明において上に説明の“ポール・ミー”ビットを用いてポーリ
ングをリクエストする際に用いられるメッセージのシーケンスを示す。図１０に
示すように、データ接続９３０において、CPEは、MACヘッダ内の自身と関連する
ポール・ミービットをセットすることで、ポーリングシーケンスを始動する。基
地局MACは、これに応答して、データメッセージ９３２を介して、選択されたCPE
を個別にポーリングする。より具体的には、基地局は、これに応答して、図１０
に示すように、登りリンクサブフレームマップ内で、選択されたCPEに帯域幅を
割当てる。選択されたCPEは、その後、これに応答して、通信経路９３４に示す
ように帯域幅リクエストを行なう。CPEからの帯域幅リクエストに応答して、基
地局は、通信路９３６に示すように、帯域幅を受理（付与）し、帯域幅を登りリ
ンクサブフレームマップ内で、CPEに帯域幅を割当てる。選択されたCPEは次に自
身のデータを関連する接続リンクを介して基地局に送信する。
【００７３】 “ピギーバッキング”技法 上述のように本発明の方法および装置によると、帯域幅割当て過程のために必
要とされるオーバヘッド帯域幅をさらに低減するために、現在アクティブなCPE
は、帯域幅リクエスト（あるいは任意の他の制御メッセージ）を、それらの現在
の送信上に“ピギーバック（piggyback）”する（現在の送信の一部に乗せて帯
域幅リクエストを送信する）。CPEは、帯域幅のこのピギーバッキングを、現存
の帯域幅割当てのTC/PHYパケット内の未使用帯域幅を用いて達成する。余剰帯域
幅をこのように用いる手続きが図１１に示される。
【００７４】 図１１に示すように、この方法はステップ９５０においてピギーバッキング過
程を始動する。この方法は、判定ステップ９５２に進み、CPEが追加の帯域幅を
必要とするか否かを決定する。必要とする場合は、この方法は判定ステップ９５
４に進み、必要でない場合は、この方法は終端ステップ９６４に進み、ここでこ
の方法は終端する。判定ステップ９５４において、この方法は現在の割当て内に
未使用バイトが存在するか否か決定する。存在する場合は、この方法は、ステッ
プ９５６において、帯域幅リクエストをそれら未使用バイト内に挿入する。存在
しない場合は、この方法は判定ステップ９５８に進む。判定ステップ９５８にお
いて、この方法は、CPEにパケットが少しでも割当てられている否か決定する。
判定ステップ９５８においてパケットが見つからなかった場合は、この方法はス
テップ９６０に進む。ただし、パケットが割当てられている場合は、この方法は
ステップ９６２に進み、ここでCPEはポール・ミービットをセットする。この方
法は次にステップ９６０に進み、ここでCPEは関連する基地局によるポーリング
を待つ。この方法は次にステップ９６４において終端する。
【００７５】 帯域幅の割当て 上述のように、基地局MACは、登りリンクおよび下りリンク上の物理チャネル
の利用可能な帯域幅を割当てる責務を負う。基地局MACスケジューラは、登りリ
ンクおよび下りリンクサブフレーム内で利用可能な帯域幅を様々なサービスの間
にそれらのサービスの品質（QoS）によって課される優先および規則に基づいて
割当てる。加えて、基地局MACの上位の制御サブ層は複数の物理チャネル間で割
当を行なう。
【００７６】 下りリンク帯域幅割当て−１つの実施例 図１２は下りリンク帯域幅の割当てを示す。基地局MACはそれが扱う各物理チ
ャネルに対してセットの待ち行列を維持する。基地局は、各セットの物理チャネ
ル待ち行列内に、各QoS毎に待ち行列を維持する。これら待ち行列はその物理チ
ャネル上に存在するCPEに送信する準備が整っているデータを保持する。基地局
プロトコルスタックの上位層は、個々の待ち行列内にデータをどのように置くか
の順番を担当する。基地局の上位制御層は、同一QoSの接続間でアクセスを共有
することに関して、任意の都合の良いフェアネスあるいはトラヒック整形アルゴ
リズム（fairness or traffic shaping algorithms）を、基地局の下位のMAC制
御層に影響を与えることなく、自由に用いることができる。いったん待ち行列内
にデータが置かれると、基地局の下位制御層（例えば、図５および１０のBS LL-
MAA）が帯域幅をそのGoSに基づいて割当てる責務を負う。
【００７７】 本発明の一つの実施例においては、特定のCPEの特定のQoSに割当てるべき帯域
幅の量を決定するに当たって、基地局は、QoS、変調方式、およびある一つのCPE
が全ての利用可能な帯域幅を消費することを避けるために用いられるフェアネス
基準（firness criteria）を考慮に入れる。帯域幅は、好ましくは、QoS順に割
当てられる。ある特定のTDDフレーム内で完全に送信することができない待ち行
列が存在する場合は、あるQoSに特定なフェアネスアルゴリズム（QoS specific
fairness algorithm）、例えば、公平に重み付けされたキューイング（fair-wei
ghted queuing）がその待ち行列内で用いられる。各接続には、その相対重みに
基づいて残りの利用可能な帯域幅の一部が割当てられる。重みはQoSに基づいて
導かれる。例えば、ATMトラヒックは契約帯域幅の限度あるいは保障に基づいて
重み付けされ、一方、IP接続は同一の重みを受ける。いったん帯域幅が割当てら
れると、データはそのデータが変調タイプ別に格納されたときと同様なやり方に
て送信される。
【００７８】 登りリンク帯域幅割当て−１つの実施例 登りリンク帯域幅割当て方法は、図１２との関連で上で説明した下りリンク帯
域幅割当て方法と極めて類似する。ただし、待ち行列は、基地局によって維持さ
れるのではなく、個々のCPEに分配され、個々のCPEによって維持される。さらに
、待ち行列状態を直接に調べるのではなく、基地局は、好ましくは、CPEからの
帯域幅に対するリクエストを、図３〜１１との関連で上で説明された技法を用い
て受信する。これら帯域幅リクエストを用いて、基地局は、CPEデータ待ち行列
の状態の論理ピクチャを再構成する。セットの待ち行列のこの論理ビューに基づ
いて、基地局は、登りリンク帯域幅を下りリンク帯域幅と同一のやり方にて割当
てる。登りリンク帯域幅割当て技法が図１３に示される。
【００７９】 上述のように、任意の選択されたCPEに割当てられた帯域幅は、選択されたCPE
に登りサブフレームマップ内で帯域幅を割当てるという形式にて伝えられる（送
信される）。TDD内のある時点から開始して、登りリンクサブフレームマップは
ある量の帯域幅を選択されたCPEに割当てる。選択されたCPEは、次に、帯域幅を
その複数の接続の間に割当てる。これによってCPEは、帯域幅の割当てを待って
いる間に高い優先のデータを受信した場合、帯域幅を当初リクエストしたのとは
異なるやり方にて使用することが可能となる。上述のように、帯域幅割当ては、
帯域幅要件が本質的に動的であるため、その状態を絶えず変化させる。このため
、選択されたCPEは、フレーム毎に付与される帯域幅に求めもしない変更（unsol
icited modifications）を受けることとなる。選択されたCPEが、あるフレーム
に対して、全ての待っているデータを送信するために必要とされるより少ない帯
域幅を割当てられた場合、選択されたCPEは、自身の待ち行列を処理するために
、QoSおよびフェアネスアルゴリズム（QoSs and fairness algorithms）を用い
ることが必要となる。CPEはより低いQoSの接続からの帯域幅を上述のピギーバッ
キング技法を用いて、より多くの帯域幅を求めるリクエストをピギーバックする
ために“盗む（steal）”。既に最大帯域幅（maximum bandwidth）にないTDM接
続には、追加の帯域幅を求めるリクエストをピギーバックするために、登りリン
ク内に十分な追加の帯域幅が割当てられる。
【００８０】 Qos特定フェアネスアルゴリズム（QoS specific fairness algorithms） 登りリンクおよび下りリンク上に伝送するためのデータは、好ましくは、サー
ビス品質（QoS）指定の別にキューイングされる。データは、上述のようにQoS待
ち行列の優先の順に送信される。キューイングされたデータが送信されるとき、
それに対して現在のTDDフレームの際にキューイングされている全てのデータを
送信するためには帯域幅が十分でないQoS待ち行列が発生し得る。このような状
況が発生した場合、そのQoSの所にキューイングされているデータの公平な取り
扱い（fair handling）を確保するために、QoS特定フェアネスアルゴリズム（Qo
S specific fairness algorithms）が開始される。実現可能な３つの基本的なフ
ェアネスアルゴリズム（fairness algorithms）、つまり：（１）連続グラント
（Continuous Grant）；（２）公平重み付けキューイング（Fair-weighted queu
ing）；およびラウンドロビン（Round Robin）が存在する。
【００８１】 MACは、好ましくは、帯域幅の使用に対して接続を取り締まることはない。取
り締まり（policing）は、より上位制御層にて遂行されるべきである。MACは、
全てのペンディングされているデータ（pending data）が契約上の制約を満たし
、送信できるものと想定する。連続グラント待ち行列（Continuous Grant queue
s）は、最も単純なフェアネスアルゴリズムである。各TDD毎にこれら待ち行列内
の全てのデータが送られることを要求され、帯域幅が十分でない場合はエラーが
発生する。
【００８２】 公平重み付けキューイング（Fair-weighted queuing） 公平重み付けキューイングにおいては、ある与えられたQoSの全ての接続に利
用可能な帯域幅の内のそれらが受け取ることができる割合を決定するために、こ
れらに重みを割当てることを要求される。この重みの値は、好ましくは、提供さ
れる接続の契約パラメータに依存して、以下の３つのデータレートパラメータ、
つまり：（１）データペンディング（Data Pending）；（２）保障レート（Guar
anteed Rate）；および（３）平均レート（Average Rate）の一つから導かれる
。
【００８３】 リアルタイムVBR接続の場合は、データペンディング（Data Pending）に基づ
く公平重み付けキューイング（fair-weighted queuing）を持つDAMA接続として
設定される。このタイプのQoS待ち行列では、あるTDDフレームがその待ち行列内
の全てのデータを送信するための十分な帯域幅を持たない場合、その待ち行列内
の各接続に対して重みが決定される。一つの実施例においては、この重みは、接
続を待たされているデータのその待ち行列内で待たされている全データの割合と
して表現された量とされる。待ち行列内で待たされているデータの量は動的であ
る（変動する）ために、これらタイプの待ち行列に対する重みは、影響される待
ち行列内の全てのデータを送信するための十分な帯域幅を持たない各TDDフレー
ム毎に決定することを要求される。
【００８４】 保障レート（Guaranteed Rate）にて契約されたDAMA接続の場合は、重みは保
障レートに基づいて計算される。この場合は、重みは、好ましくは、待ち行列に
待たされているデータを持つ全ての接続の総保障レートの割合として表現される
。保障レートは提供されるために、重みは、そこでそれらが使用される個々の全
てのTDDフレームに対して決定される必要はなく、ある待ち行列に対する重みは
、待ち行列内の接続の一つに対して、提供の変更（provisioning change）（つ
まり、新たな接続、接続パラメータの変更、あるいは接続の終端）が発生した場
合にのみ決定される。
【００８５】 平均レート（Average Rate）にて契約されたDAMA接続の場合は、重みは、好ま
しくは、平均レートに基づいて計算される。重みは、待ち行列内に待たされてい
るデータを持つ全ての接続の総平均レートの割合として表現される。平均レート
は提供されるために、重みは、そこでそれらが使用される個々の全てのTDDフレ
ームに対して決定される必要はなく、ある待ち行列に対する重みは、待ち行列内
の接続の一つに対して提供の変更（provisioning change）が発生した場合にの
み決定される。
【００８６】 上述の全てのケースにおいて、帯域幅割当ての粒度は、待ち行列内の複数の接
続の間にある完全なパーセントベースの重み付けされた割当てを提供するには粗
すぎ、この結果、幾つかの待ち行列において、ある特定のTDDフレームが全く帯
域幅の割当てを受けないような状況が発生し得る。この状態の発生の可能性が、
ある待ち行列内の様々な接続間に公平に分配されることを確保するために、帯域
幅を受けなかった接続には、次にその待ち行列に対して帯域幅の不十分な状態が
発生したとき、優先が与えられる。保障レート（Guaranteed Rate）あるいは平
均レート（Average Rate）に基づく重みを持つ待ち行列の場合は、逆に、幾つか
の接続が、それらの計算された重みに基づいてそれらが受け取る帯域幅の全てを
使用するのに十分な待たされているデータを持たないような状況も発生し得る。
このような場合、その接続の未使用帯域幅は待たされているデータを余剰に持つ
複数の接続の間で公平に分配される。
【００８７】 幾つかのQoSは、データがエージングすることを要求する。これらQoSの待ち行
列に対しては、これと関連して１段高い優先の待ち行列が設けられる。データが
提供されたエージングパラメータ（provisioned aging paparmeter）によって送
信されなかった場合、そのデータは、このより高いQoS待ち行列に移動され、元
の待ち行列内の新たなデータより、それら接続の相対的な重みとは関係なく、高
い優先が与えられる。
【００８８】 ラウンドロビン（Round Robin） ラウンドロビンフェアネスアルゴリズム（Round Robin fairness algorithm）
は、全ての接続が同一の重みを持つ最善努力型接続（best effort connections
）に対して用いられる。待ち行列内の全てのデータを送信するための十分な帯域
幅が存在しない場合は、帯域幅がある特定のTDMフレームの複数の接続にラウン
ドロビン方式にて各接続が帯域幅のブロックを待ち行列に指定される最大限まで
受けるようなやり方で割当てられる。帯域幅を受け取ることができなかった接続
には、次に帯域幅が不十分な状態が発生したとき優先が与えられる。
【００８９】 帯域幅割当てアルゴリズム 各TDDフレームに対して、基地局はTDDフレームの下りリンク部分を割当てるこ
と共に、これは、CPEに登りリンク帯域幅を割当てるために登りリンクトラヒッ
クの推定を行なう。CPEは、自身に割当てられた帯域幅を自身の待たされている
複数のデータ接続の間に個別に割当てる。
【００９０】 基地局下りリンク 図２に示すように、本発明の一つの実施例においては、ATDD分割（つまり、登
りリンクと下りリンクに割当てられた帯域幅のパーセント）に基づいて、基地局
は、TDDフレーム内に下りリンク送信に対して利用可能なある数の800 PSを持つ
。下りリンク帯域幅割当てアルゴリズムは、好ましくは、以下のように進行する
。
【００９１】 最初に、基地局は、PHY制御層（PHY Control）に対する情報要素（PI）に対し
て物理スロット（PS）を割当て、MAC制御層（MAC Control）に対する少なくとも
１つの情報要素（PI）に対して十分な物理スロット（PS）を割当てる。基地局は
、好ましくは、下りリンク帯域幅割当ての前に、MAC制御層に対して割当てるべ
きPIの数を決定するために、登りリンク帯域幅割当てを遂行する。一つの好まし
い実施例においては、PHY制御層とMAC制御層は、常に、QAM-4変調を用いて送信
する。
【００９２】 ペンディングの下りリンク連続グラントデータ（downlink continuous grant
data）を持つ接続に対して、基地局は、データを送信するために必要とされる情
報要素（PI）の数を決定する。この数が次に各接続と関連するCPEに対して用い
られる変調方式の関数として物理スロット（PS）に変換される。各残りのQoSに
対してあるいは利用可能な帯域幅が完全に割当てられるまで、基地局は、そのQo
S待ち行列の全需要を満たすだけの十分の帯域幅があるか否か決定する。十分に
ある場合は、基地局は要求される帯域幅を割当てる。ただし、待ち行列を満たす
だけの十分な帯域幅がない場合は、基地局は上述の待ち行列に特定なフェアネス
アルゴリズム（queue-specific fairness algorithm）を実行する。
【００９３】 基地局登りリンク 一つの好ましい実施例においては、図２との関連で上に説明したATDD分割に基
づいて、基地局は、TDDフレーム内に登りリンク伝送に対して事前に定められた
数の物理スロット（PS）を持つ。基地局は、それが扱うCPEに対する各QoSにおい
てペンディングされるデータおよび制御メッセージの推定（量）を維持すること
を要求される。基地局は、データトラヒックを、CPEから受信される帯域幅リク
エストと、実際のデータトラヒックの観測に基づいて計算する。基地局は、登り
リンク制御メッセージトラヒックを、現在用いられているプロトコル（つまり、
接続の設定、“ポール・ミー”ビットの使用等）と、基地局のポーリング方針（
つまり、個別ポーリング、マルチキャストポーリングあるいはブロードキャスト
ポーリング）に基づいて推定する。登りリンク帯域幅割当てアルゴリズムは以下
のように進行する。
【００９４】 ペンディングの登りリンク連続グラントデータ（uplink continuous grant da
ta）を持つ接続に対して、基地局は、好ましくは、データを送信するために必要
とされる情報要素（PI）の数を決定する。この数が次に各接続と関連するCPEに
対して用いられる変調方式によって決定される物理スロット（PS）の数に変換さ
れる。最大帯域幅より少ない現在の帯域幅を持つ連続グラント接続（continuous
grant connections）には、常に、１）それらの最大帯域幅、あるいは２）それ
らの現在の帯域幅とCG帯域幅変更メッセージを送信するために必要とされる帯域
幅を加えた量、のいずれか小さい方に相当する登りリンク帯域幅が割当てられる
。
【００９５】 各残りのQoSに対してあるいは利用可能な帯域幅が完全に割当てられるまで、
基地局は、そのQoS待ち行列の全需要を満たすだけの十分の帯域幅があるか否か
決定し、十分にある場合は、要求される帯域幅を割当てる。ただし、待ち行列を
満たすだけの十分な帯域幅がない場合は、基地局は、上述の待ち行列に特定な公
平アルゴリズムを実行する。
【００９６】 CPE登りリンク 上述のように、各TDDフレームに対して、CPEは、登りリンクサブフレームの一
部分を割当てられ、これを用いて自身のデータを送信する。CPEの帯域幅要件（
需要）は、基地局が、それが登りリンク帯域幅を割当てるために用いた帯域幅リ
クエスト情報を受信した後に変化していることがあるため、CPE自身が、自身に
割り振られた帯域幅を、それらの現在の帯域幅要件に基づいて割当てる責任を負
う。つまり、CPEは、割り振られた帯域幅を、それらのデータ接続に、CPEが基地
局から帯域幅をリクエストしたときの想定されたやり方と同一のやり方にて分配
するようには制約されない。CPEの登りリンク帯域幅割当てアルゴリズムは、好
ましくは、以下のように進行する。
【００９７】 ペンディングの登りリンク連続グラントデータを持つ接続に対して、CPEは、
データを送信するために必要とされる情報要素（PI）の数を決定する。この数が
次にそのCPEに対して用いられる変調方式に基づいて物理スロット（PS）の数に
変換される。各残りのQoSに対して、あるいは利用可能な帯域幅が完全に割当て
られるまで、CPEは、そのQoS待ち行列の全需要を満たすだけの十分の帯域幅があ
るか否か決定する。十分にある場合は、CPEは要求される帯域幅を割当てる。た
だし、待ち行列を満たすだけの十分な帯域幅がない場合は、CPEは上述の待ち行
列に特定なフェアネスアルゴリズムを実行する。
【００９８】 要約 要約すると、本発明の帯域幅割当て方法および装置は、ブロードバンド無線通
信システム内で帯域幅を割当てるための強力で極めて効率的な手段を備える。本
発明の帯域幅割当て方法および装置は、通信システム内で帯域幅を効率的に割当
てるために、個別およびグループポーリング技法、コンテンションベースのポー
リング、ピギーバッキング、およびCPE始動の技法を組み合わせて用いる。長所
として、現在アクティブなCPE（現在割当てられた帯域幅を持つCPE）のみが、ピ
ギーバッキングあるいはポール・ミービット方法のいずれかを用いて追加の帯域
幅をリクエストすることを許される。加えて、本発明は、CPEに追加の帯域幅割
当てをインプリシット（非明示的）に知らせることで、帯域幅を節約する。基地
局は、CPEに追加の帯域幅割当てを、登りリンクサブフレームマップ内でそのCPE
に追加の帯域幅を割当てることで、インプリシットに知らせる。同様に、基地局
は、CPEがポーリングに応答して帯域幅リクエストを送り返すことができるよう
に、登りリンク内に登りリンク内に帯域幅を割当てることで、CPEをインプリシ
ットにポーリングする。
【００９９】 帯域幅リクエストを受け取ると、基地局は、送信されるべきデータの論理待ち
行列を構築および維持する。これら待ち行列は基地局によってQoSに基づいて展
開される。加えて、基地局は帯域幅をQoSとQoSに一意なフェアネスアルゴリズム
（QoS unique fairness algrithm）の組合せに基づいて割当てる。基地局ではな
く、CPE自身が、割当てられた帯域幅を自身のサービスに、CPEによって適当であ
ると決定された任意のやり方で分配する。こうして、CPEは、自身の割当てられ
た帯域幅を、当初意図され（リクエストされた）目的とは異なるやり方にて用い
ることができる。
【０１００】 上では本発明の様々な実施例について説明した。ただし、当業者においては理
解できるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更が
可能である。例えば、本発明の方法および装置は、どのようなタイプの通信にお
いても用いることができ、本発明の用途は無線通信システムに限定されるもので
はない。この一例として、本発明は衛星通信システムにおいても用いることがで
きる。衛星通信システムにおいては、衛星が上述の基地局と置換される。加えて
、CPEはもはや衛星から固定された距離にはない。従って、DAMAサービスをCPEに
対してスケジュールするのはより困難となる。さらに、本発明は、有線通信シス
テム内で用いることもできる。有線システムと上述の無線システムとの間の唯一
の差はこれら２つの間でチャネル特性が異なることである。ただし、帯域幅の割
当てはこれら２つのシステムの間で差はない。従って、本発明は説明された特定
の実施例に制限されるものではなく、クレームの範囲によってのみ制限されるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明と共に用いるように適合化されたブロードバンド無線通信システムを示
す。
【図２】 図１の通信システムによって本発明を実施する際に用いられるTDDフレームお
よびマルチフレーム構造を示す。
【図３】 図１の無線通信システムにおいて基地局によって情報を複数のCPEに送信する
ために用いられる下りリンクサブフレームの一例を示す。
【図４】 この帯域幅割当てに関する発明と共に用いられるように適合化された一例とし
ての登りリンクサブフレームを示す。
【図５】 本発明の個別ポーリング技法を実施する際に用いられる情報交換シーケンスを
示す流れ図である。
【図６】 本発明の個別ポーリング技法を示す流れ図である。
【図７】 本発明のマルチキャスト／ブロードキャスト帯域幅割当て技法を支援するため
に用いられる一例としての登りリンクサブフレームマップを示す。
【図８】 本発明のマルチキャストおよびブロードキャストポーリング技法を示す流れ図
である。
【図９】 本発明に従ってCPEのポーリングを刺激（起動）するために“ポール・ミー（p
oll-me）”ビットがどのように用いられるかを示す流れ図である。
【図１０】 本発明によって“ポール・ミー”ビットを用いてポーリングをリクエストする
際に用いられるメッセージシーケンスを示す。
【図１１】 本発明の帯域幅リクエストピギーバッキング過程を示す流れ図である。
【図１２】 本発明によって用いられる下りリンク帯域幅割当て方法を示す。
【図１３】 本発明によって用いられる登りリンク帯域幅割当て方法を示す。 様々な図面において類似する参照番号および符号は類似する要素を示す。
【符号の説明】
１００ ブロードバンド無線通信システム １０２ セル １０４ セルサイト １０６ 基地局 １１０ 顧客構内設備（CPE） １１２ 固定顧客サイト １１６ バックホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジェームズ、エフ．モルナウアー アメリカ合衆国マサチューセッツ州、ニュ ートン、シルバー、バーチ、ロード、37 (72)発明者 イスラエル、ジェイ、クライン アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン、 ディエゴ、フローレンス、テラス、5260、 アパートメント、ナンバー214 (72)発明者 シェルドン、エル．ギルバート アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン、 ディエゴ、モントレー、サイプレス、ロー ド、12710 Ｆターム(参考） 5K028 CC02 CC05 KK12 LL12 MM05 5K033 CA01 CB06 DA01 DA17 DB12 5K067 DD17 EE02 EE10 EE16 EE22 EE63 EE71 GG06 HH21 5K072 AA13 BB25 CC03 CC15 DD16 DD17 FF05 FF25 【要約の続き】 て提供されるサービスが収容できるようなやり方にて配 分する責任を負う。様々な帯域幅割当て技法の組合せを 用いることで、本発明は、長所として、各技法と関連す る効率上の効用を有効に活用する。

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ブロードバンド無線通信システム内で帯域幅を割当てるための方法であって、
    この無線通信システムが、関連し対応する基地局と通信する複数の顧客構内設備
    （CPE）を備え、前記基地局が登りリンクおよび下りリンク通信経路内の帯域幅
    割当てを表す登りリンクおよび下りリンクサブフレームマップを維持し、この方
    法が： （ａ）ある選択されたCPEを個別にポーリングするために利用可能な十分な帯
    域幅が存在するか否か決定するステップ； （ｂ）ステップ（ａ）において十分な帯域幅が存在することが決定された場合
    、まだポーリングされてない非アクティブなCPEあるいはポーリングされるべき
    ことをリクエストしたがまだポーリングされてないアクティブなCPEが存在する
    か否か決定し、存在しない場合はステップ（ｅ）に進むステップ； （ｃ）ある選択されたCPEを前記登りリンクサブフレーム内でそのCPEに帯域幅
    を割当てることでポーリングするステップ； （ｄ）ステップ（ａ）〜（ｃ）を、ステップ（ａ）においてCPEを個別にポー
    リングするために利用可能な十分な帯域幅が存在しないことが決定されるまで反
    復することで他の選択されたCPEの個別ポーリングを継続するステップ； （ｅ）マルチキャストおよびブロードキャストポーリング過程を開始するステ
    ップ； （ｆ）ステップ（ｃ）において任意の個別CPEポーリングが開始されたか否か
    決定するステップ； （ｇ）ステップ（ｃ）において個別CPEポーリングが開始されなかった場合は
    、この方法を終了し、開始された場合は、ステップ（ｃ）においてポーリングさ
    れたCPEからの個別帯域幅リクエストを待つステップ； （ｈ）選択されたCPEからの帯域幅リクエストを受信するステップ、および （ｉ）帯域幅割当て過程を開始し、ステップ（ｈ）において受信された帯域幅
    リクエストを送信した選択されたCPEに対して登りリンクサブフレームマップ内
    で帯域幅を割当てるステップを含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ステップ（ｂ）において前記まだポーリングされてないアクティブなCPEがそ
    れらCPEと関連するポール・ミービットをセットすることでポーリングをリクエ
    ストすることを特徴とする請求項１記載の帯域幅を割当てるための方法。
  3. 【請求項３】 前記下りリンクサブフレームマップがフレーム制御ヘッダおよび変調タイプ別
    にグループ化された複数の下りリンクデータ物理スロット（PS）を含み、前記複
    数のデータ物理スロット（PS）が複数の変調遷移ギャップによって分離されるこ
    とを特徴とする請求項１記載の帯域幅を割当てるための方法。
  4. 【請求項４】 前記フレーム制御ヘッダがプリアンブル、物理制御セクション、および媒体ア
    クセス制御（MAC）セクションを含むことを特徴とする請求項３記載の帯域幅を
    割当てるための方法。
  5. 【請求項５】 前記登りリンクサブフレームマップが複数の登録コンテンションスロット、複
    数の帯域幅リクエストコンテンションスロット、および複数のCPE毎にスケジュ
    ールされたデータスロットを含み、前記登録コンテンションスロット、帯域幅リ
    クエストコンテンションスロット、およびデータスロットが複数のCPEと関連し
    対応することを特徴とする請求項１記載の帯域幅を割当てるための方法。
  6. 【請求項６】 前記登録コンテンションスロットがCPEによって関連し対応する基地局に登録
    する際に用いられ、前記帯域幅リクエストコンテンションスロットがCPEによっ
    て帯域幅リクエストを送信するために用いられることを特徴とする請求項５記載
    の帯域幅を割当てるための方法。
  7. 【請求項７】 前記CPE毎にスケジュールされたデータスロットがCPEによってMAC制御メッセ
    ージおよびデータをそれらと関連し対応する基地局に送信するために用いられる
    ことを特徴とする請求項５記載の帯域幅を割当てるための方法。
  8. 【請求項８】 前記基地局が選択されたCPEにフレーム制御ヘッダをブロードキャストするこ
    とでステップ（ｃ）においてそのCPEがポーリングされたことを伝え、前記フレ
    ーム制御ヘッダがMAC制御セクションを含み、このセクションが（ポーリングに
    ）応答して帯域幅リクエストを送り返す目的でその選択されたCPEに帯域幅が割
    当てられたことを示すことを特徴とする請求項３記載の帯域幅を割当てるための
    方法。
  9. 【請求項９】 前記ステップ（ｈ）において前記個別帯域幅リクエストが、スケジュールされ
    たCPE別のデータスロットを帯域幅リクエストメッセージがないか監視すること
    で受信されることを特徴とする請求項７記載の帯域幅を割当てるための方法。
  10. 【請求項１０】 前記ステップ（ｅ）において開始される前記マルチキャストおよびブロードキ
    ャストポーリング過程が： （ａ）マルチキャストポーリングを遂行するために利用可能な十分な帯域幅が
    存在するか否か決定するステップ； （ｂ）ステップ（ａ）において利用可能な十分な帯域幅が存在することが決定
    された場合、ポーリングされるべき次のマルチキャストグループをポーリングし
    、次に、ステップ（ａ）に戻り、存在しない場合はステップ（ｃ）に進むステッ
    プ； （ｃ）ブロードキャストポーリングを遂行するために利用可能な十分な帯域幅
    が存在するか否か決定するステップ； （ｄ）ステップ（ｃ）において十分な帯域幅が存在すると決定された場合は、
    登りリンクサブフレームマップ内にブロードキャストポーリングをセットし、存
    在しない場合はステップ（ｅ）に進むステップ； （ｅ）ステップ（ｂ）あるいはステップ（ｄ）のいずれかにおいてマルチキャ
    ストあるいはブロードキャストポーリングが遂行されたか決定するステップ； （ｆ）ステップ（ｅ）においてマルチキャストあるいはブロードキャストポー
    リングが遂行されたことが決定された場合は、登りリンクサブフレームマップに
    よって定義される帯域幅リクエストコンテンションスロット内の帯域幅リクエス
    トメッセージを監視し、遂行されなかったと決定された場合は、マルチキャスト
    およびブロードキャストポーリング過程を終了するステップ； （ｇ）正当な帯域幅リクエストが受信されたか否かを決定するステップ；およ
    び （ｈ）登りリンクサブフレームマップを複数のCPEに割当てられた帯域幅を反
    映するように修正するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の帯域幅を
    割当てるための方法。
  11. 【請求項１１】 前記ステップ（ｉ）において開始される帯域幅割当て過程が、前記複数のCPE
    内に複数のデータ待ち行列の論理モデルを構築および維持する動作を含み、前記
    データ待ち行列がサービス品質の指定に基づいて並べられることを特徴とする請
    求項１記載の帯域幅を割当てるための方法。
  12. 【請求項１２】 データがCPEによってサービス品質に基づく待ち行列の優先の順に送信される
    ことを特徴とする請求項１１記載の帯域幅を割当てるための方法。
  13. 【請求項１３】 さらに、サービス品質に特定なフェアネス方法が含まれ、この方法がそのサー
    ビス品質の待ち行列内の全てのデータを送信するのに十分な帯域幅がない場合に
    開始されることを特徴とする請求項１２記載の帯域幅を割当てるための方法。
  14. 【請求項１４】 前記論理モデルが： （ａ）複数の連続グラントデータ待ち行列； （ｂ）複数の公平重み付けデータ待ち行列；および （ｃ）複数のラウンドロビンデータ待ち行列を含むことを特徴とする請求項１
    ３記載の帯域幅を割当てるための方法。
  15. 【請求項１５】 前記連続グラントデータ待ち行列内のデータが登りリンクフレームの際に送信
    されることを特徴とする請求項１４記載の帯域幅を割当てるための方法。
  16. 【請求項１６】 前記公平重み付けデータ待ち行列内のデータに事前に定義された重み値が割当
    てられ、この重み値がそのデータが受けることができる帯域幅のパーセントを表
    すことを特徴とする請求項１４記載の帯域幅を割当てるための方法。
  17. 【請求項１７】 前記重み値が、データペンディング、保障レート、あるいは平均レートのいず
    れかの重みパラメータから導かれることを特徴とする請求項１６記載の帯域幅を
    割当てるための方法。
  18. 【請求項１８】 前記ラウンドロビンデータ待ち行列が全ての接続が同一の重みを持つ最善努力
    型接続に対して用いられることを特徴とする請求項１４記載の帯域幅を割当てる
    ための方法。
  19. 【請求項１９】 前記接続に帯域幅がラウンドロビン方式にて割当てられ、各接続が帯域幅のブ
    ロックを事前に定義された最大限まで受けることを特徴とする請求項１８記載の
    帯域幅を割当てるための方法。
  20. 【請求項２０】 前記ステップ（ｈ）において受信された帯域幅リクエストが選択されたCPEに
    よってピギーバッキング技法を用いて送信され、こうして選択されたCPEは帯域
    幅リクエストを現存の帯域幅割当てのTC/PHYパケット内の未使用帯域幅を用いて
    送信することを特徴とする請求項１記載の帯域幅を割当てるための方法。
  21. 【請求項２１】 ブロードバンド無線通信システム内で帯域幅を割当てるための装置であって、
    この無線通信システムが、関連し対応する基地局と通信する複数の顧客構内設備
    （CPE）を備え、前記基地局が登りリンクおよび下りリンク通信経路内の帯域幅
    割当てを表す登りリンクおよび下りリンクサブフレームマップを維持し、この装
    置が： （ａ）ある選択されたCPEを個別にポーリングするための手段を備え、このポ
    ーリング手段が登りリンクサブフレームマップ内で選択されたCPEに帯域幅を割
    当てるための手段を含み、このポーリング手段がさらに任意のCPEが関連し対応
    するポール・ミービットをセットすることでポーリングをリクエストしたか否か
    を決定するための手段を含み；この装置がさらに （ｂ）選択されたグループのCPEをポーリングするための手段を含み、このグ
    ループポーリングのための手段が、CPEを個別にポーリングするための十分な帯
    域幅がないとき、そしてこの場合に限り、喚起され；この装置がさらに （ｃ）前記ポーリング手段に結合された、任意のCPEがポーリングされたか否
    かを決定するための手段； （ｄ）選択されたCPEからの帯域幅リクエストを受信するための受信手段；お
    よび （ｅ）登りリンクサブフレームマップ内で帯域幅リクエストを関連し対応する
    基地局に送信した選択されたCPEに帯域幅を割当てるための帯域幅割当て手段を
    含むことを特徴とする装置。
  22. 【請求項２２】 ブロードバンド無線通信システム内で帯域幅を割当てるための装置であって、
    この無線通信システムが、関連し対応する基地局と通信する複数の顧客構内設備
    （CPE ）を備え、前記基地局が登りリンクおよび下りリンク通信経路内の帯域幅
    割当てを表す登りリンクおよび下りリンクサブフレームマップを維持し、この装
    置が： （ａ）選択されたCPEを個別にポーリングするための個別ポーリング手段；お
    よび （ｂ）選択されたグループのCPEをポーリングするためのグループポーリング
    手段を含み、このグループポーリング手段がCPEを個別にポーリングするために
    利用可能な十分な帯域幅がないとき、そして場合に限り、起動され；この装置が
    さらに （ｃ）選択されたCPEと関連するホール・ミービットをセットすることでポー
    リングを始動するための手段； （ｄ）ある選択されたCPEに割当てられた帯域幅を用いて帯域幅リクエストを
    選択された基地局に送信するためのピギーバッキング手段；および （ｅ）関連し対応する基地局に帯域幅リクエストを送信した選択されたCPEに
    登りリンクサブフレーム内で帯域幅を割当てるための帯域幅割当て手段を含み、
    前記個別ポーリング手段、前記グループポーリング手段、ポーリングを始動する
    ための手段およびピギーバッキング手段が選択されたCPEに対して帯域幅を効率
    的にリクエストするために用いられることを特徴とする装置。
  23. 【請求項２３】 前記下りリンクサブフレームマップがフレーム制御ヘッダおよび変調タイプ別
    にグループ化された複数の下りリンクデータ物理スロット（PS）を含み、これら
    複数のデータ物理スロット（PS）が複数の変調遷移ギャップによって分離される
    ことを特徴とする請求項２２記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記フレーム制御ヘッダがプリアンブル、物理制御セクション、および媒体ア
    クセス制御（MAC）セクションを含むことを特徴とする請求項２３記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記登りリンクサブフレームマップが複数の登録コンテンションスロット、複
    数の帯域幅リクエストコンテンションスロット、および複数のCPE毎にスケジュ
    ールされたデータスロットを含み、前記登録コンテンションスロット、帯域幅リ
    クエストコンテンションスロット、およびデータスロットが複数のCPEと関連し
    対応することを特徴とする請求項２４記載の装置 。
  26. 【請求項２６】 前記登録コンテンションスロットがCPEによって関連し対応する地局に登録す
    る際に用いられ、前記帯域幅リクエストコンテンションスロットがCPEによって
    帯域幅リクエストを送信するために用いられることを特徴とする請求項２５記載
    の装置。
  27. 【請求項２７】 前記基地局が選択されたCPEにステップ（ｃ）の際にそのCPEがポーリングされ
    たことをフレーム制御ヘッダをブロードキャストすることで知らせ、このフレー
    ム制御ヘッダがMAC制御セクションを含み、このセクションが（ポーリングに）
    応答して帯域幅リクエストを送り返す目的でその選択されたCPEに帯域幅が割当
    てられたことを示すことを特徴とする請求項２３記載の装置。
  28. 【請求項２８】 ブロードバンド無線通信システム内で帯域幅を割当てるための方法であって、
    この無線通信システムが関連し対応する基地局と通信する複数の顧客構内設備（
    CPE ）を備え、前記基地局が登りリンクおよび下りリンク通信経路内の帯域幅割
    当てを表す登りリンクおよび下りリンクサブフレームマップを維持し、この方法
    が： （ａ）選択されたグループのCPEを、CPEを個別にポーリングするために利用可
    能な帯域幅が十分に存在しないとき、そしてこの場合に限り、ポーリングするス
    テップ； （ｂ）次に選択されたCPEを個別にポーリングし、登りリンクサブフレームマ
    ップ内で選択されたCPEに帯域幅を割当て、次に任意のCPEが関連し対応するポー
    ル・ミービットをセットすることでポーリングをリクエストしたか否かを決定す
    るステップ； （ｃ）任意のCPEがポーリングされたか否かを決定するステップ； （ｄ）選択されたCPEから帯域幅リクエストを受信するステップ；および （ｅ）関連し対応する基地局に帯域幅リクエストを送信した選択されたCPEに
    登りリンクサブフレームマップ内で帯域幅を割当てるステップを含むことを特徴
    とする方法。
  29. 【請求項２９】 ブロードバンド無線通信システム内で帯域幅を割当てるための方法であって、
    この無線通信システムが関連し対応する基地局と通信する複数の顧客構内設備（
    CPE ）を備え、前記基地局が登りリンクおよび下りリンク通信経路内の帯域幅割
    当てを表す登りリンクおよび下りリンクサブフレームマップを維持し、この方法
    が： （ａ）選択されたグループのCPEを、CPEを個別にポーリングするために利用可
    能な帯域幅が十分にないとき、そしてこの場合に限り、ポーリングするステップ
    ； （ｂ）次にある選択されたCPEを個別にポーリンするステップ； （ｃ）ある選択されたCPEと関連するポール・ミービットをセットすることで
    ポーリングを始動するステップ； （ｄ）ある選択されたCPEに割当てられた帯域幅を用いて選択された基地局に
    帯域幅リクエストを送信するステップ；および （ｅ）登りリンクサブマップ内で関連し対応する基地局に帯域幅リクエストを
    送信した選択されたCPEに帯域幅を割当てるステップを含み、こうして選択され
    たCPEに対して帯域幅が効率的にリクエストされることを特徴とする方法。
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