JP2003523669A

JP2003523669A - メディア・アクセス・チャネル層シグナリングを介する動的なレート切り換えの方法

Info

Publication number: JP2003523669A
Application number: JP2001560157A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ジョン・コーク; ロバート・ティー・ラブ; ロン・ロッツテイン
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2003-08-05
Also published as: CA2370191C; CA2370191A1; KR100427199B1; AU2001245268A1; US6728218B1; EP1173989A1; EP1173989A4; CN1163096C; WO2001062024A1; CN1363193A; KR20020001826A

Abstract

(57)【要約】メディア・アクセス・チャネル層シグナリングを介する動的なレート切り換えのための方法およびシステムであって、高データ・レート・チャネルのデータ・レートが所定のメトリックに基づいて自動的にシフトアップまたはシフトダウンされる、方法およびシステムについて開示する。好適な実施例では、データ・レートは、必要な信号対雑音比を維持するために必要な送信チャネル利得に基づいて、自動的にシフトアップまたはシフトダウンされる。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しくは、メディア・アクセ
ス・チャネル層シグナリングを介する動的なレート切り換えのための改善された
方法およびシステムに関する。

【０００１】（従来の技術）国際標準化機構（ＩＳＯ）などの標準化機関は、通信サブシステムの基準モデ
ルとして階層手法(layered approach)を採用してきた。完全な通信サブシステム
は多数の層に分割され、各層は全体的な通信サブシステムの観点から明確な機能
を実行する。通信サブシステムは、メッセージ、すなわち、ユーザ・データと追
加制御情報の両方を、リモート・システム内の対応するピア層(peer layer)とや
り取りすることにより、定義されたプロトコルに従って動作する。各層は、自身
とその上位層および下位層との間に明確なインタフェースを有する。従って、特
定のプロトコル層の実装は、他の全ての層から独立している。各層の機能は、別
の（リモート）システム内の同様なピア層と通信するためにこの層によって用い
られる一連の規則および慣行を定義するプロトコルとして、正式に規定されてい
る。各層は、定義された一連のサービスを上位層に提供する。また、各層は、そ
の下位層によって提供されるサービスを利用して、プロトコルに関連するメッセ
ージ・ユニットをリモート・ピア層に搬送する。

【０００２】符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムなどの通信システムは、インフラ機器
(infrastructure equipment)と加入者ユニットまたは移動ユニットとの間でメッ
セージを通信する。本明細書では、順方向メッセージ(forward message)とは、
セルラ・インフラ機器によって生成されて、移動通信ユニットで受信するために
送信されるメッセージのことであり、また逆方向メッセージ(reverse message)
とは、移動セルラ電話などの移動通信ユニットによって生成されるメッセージの
ことである。

【０００３】最も基本的なレベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００システムの
ためにＩＴＵによって規定された汎用構造によるＩＳＯ／ＯＳＩ基準モデルの２
つの下層（すなわち、物理層であるレイヤ１と、リンク層であるレイヤ２）に相
当するプロトコルおよびサービスを提供する。ｃｄｍａ２０００では、一般化し
たマルチメディア・サービス・モデルがサポートされる。これは、音声，パケッ
ト・データおよび回線データ・サービスの組合せが（エア・インタフェース・シ
ステム能力の制限内で）同時に動作することを可能にする。また、ｃｄｍａ２０
００は、同時多発的なサービスの変化するＱＯＳ(Quality of Service)条件のバ
ランスをとるためにＱＯＳ制御機構を含む。

【０００４】同時に動作する音声，パケット・データおよび回線データ・サービスの組合せ
に伴う一つの問題点は、変化する品質のチャネル上で必要な一定のエラー・レー
トにて高データ・レートの接続を維持する能力である。さらに、高データ・レー
ト・チャネルがアクティブのときにシステム容量を最大限にすることは別の問題
を提起する。従って、メディア・アクセス・チャネル層シグナリングを介する動
的なレート切り換えのための方法およびシステムであって、高データ・レート・
チャネルのデータ・レートが所定のメトリックに基づいて自動的にシフトアップ
またはシフトダウンされる、方法およびシステムが必要とされる。

【０００５】（好適な実施例の説明）発明の特徴と考えられる新規な特長は、特許請求の範囲において規定される。
ただし、本発明自体ならびにその好適な利用形態，さらなる目的および利点につ
いては、添付の図面と共に例示的な実施例についての以下の詳細な説明を参照す
ることによって最も理解されよう。

【０００６】図１は、本発明の好適な実施例による通信システム１００を示す。システム１
００は、移動局１０２，第１基地トランシーバ局（ＢＴＳ：base transceiver s
tation）１０４，第２基地トランシーバ局１０３および集中基地局コントローラ
（ＣＢＳＣ：Centralized Base Station Controller）１０５を含む。ＣＢＳＣ
１０５は、トランスコーダ１０６および選択分配ユニット(selection distribut
ion unit)１１１を含む。好ましくは、システム１００は複数の移動局および基
地トランシーバ局を含むが、図１では明確にするために、一つの移動局および２
つの基地トランシーバ局を示す。好適な実施例では、システム１００は符号分割
多元接続（ＣＤＭＡ）システムである。システム１００は、シグナリング・メッ
セージを送信し、かつ移動局による正確な配信および受信を必要とする任意の通
信システムでもよい。

【０００７】第１基地局１０４は、送信機および受信機を含むトランシーバ１０８を内蔵す
る。第２基地局１０３は、送信機および受信機を含むトランシーバ１０７を内蔵
する。トランシーバ１０７，１０８は、移動ユニット１０２によって受信される
ＲＦ信号を空中で送信する。この送信は当技術分野で周知であり、本出願ではさ
らに詳しく説明しない。基地局１０３，１０４から移動ユニット１０２に送信さ
れる信号は、本明細書では順方向トラヒック・フレーム、もしくは順方向リンク
・メッセージという。トランシーバ１０７，１０８は、当技術分野で周知なよう
に、移動ユニット１０２からメッセージを受信する。このようなメッセージは、
本明細書では逆方向リンク・メッセージという。

【０００８】好ましくは、移動ユニット１０２は基地トランシーバ局１０３，１０４と通信
できるセルラ電話ユニットである。好適な実施例では、移動ユニット１０２はデ
ジタル・セルラＣＤＭＡ電話である。また、移動ユニット１０２はワイヤレス・
データ端末またはビデオフォンでもよい。移動ユニット１０２は、当技術分野で
周知なように、送信機および受信機を含むトランシーバ１１０を内蔵する。移動
ユニット１０２は、その内蔵されたトランシーバ１１０により逆方向リンク上で
メッセージを送信し、また基地局１０３，１０４によって生成されたメッセージ
を順方向リンク上でその内蔵されたトランシーバ１１０にて受信することにより
、基地局１０３，１０４と通信する。

【０００９】本発明の好適な実施例では、ＢＴＳ１０３，１０４は、システム１００におい
てパワー制御を管理するための中心位置として機能する。本発明の別の実施例で
は、ＣＢＳＣ１０５はシステムにおいてパワー制御を管理する。

【００１０】図２は、本発明の方法およびシステムによる通信システム階層構造２００のブ
ロック図を示す。好適な実施例では、図２はＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００
階層構造のブロック図を示す。ただし、当業者であれば、ＣＤＭＡＯｎｅ，ＵＭ
ＴＳ，ＡＲＩＢなどの他の通信システムも同様な階層構造を有することが理解さ
れよう。図２に示すように、ＩＳ−９５は、音声，パケット・データ，単純な回
線データおよび同時音声／パケット・データ・サービスを提供する階層構造を有
する。なお、「ＩＳ−９５」という用語は、ｃｄｍａ２０００より以前の任意の
規格、すなわちＩＳ−９５−ＡおよびＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂを含む。最も基
本的なレベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００システムのためにＩ
ＴＵによって規定された汎用構造によるＩＳＯ／ＯＳＩ基準モデルの２つの下層
（すなわち、物理層であるレイヤ１と、リンク層であるレイヤ２）に相当するプ
ロトコルおよびサービスを提供する。レイヤ２２０４は、リンク・アクセス制
御（ＬＡＣ：Link Access Control）副層２０６と、メディア・アクセス制御（
ＭＡＣ：Medium Access Control）副層２０８とにさらに分割される。また、同
時多発的なサービスの変化するＱＯＳ条件のバランスをとるために、ＱＯＳ(Qua
lity of Service)制御機構も含まれる。ＯＳＩレイヤ３〜７に相当するアプリケ
ーション層および上位層プロトコルは、ｃｄｍａ２０００ＬＡＣサービスによ
って提供されるサービスを利用する。例としては、シグナリング・サービス，音
声サービス，パケット・データ・アプリケーションおよび回線データ・アプリケ
ーションがある。

【００１１】ｃｄｍａ２０００ＬＡＣおよびＭＡＣ副層２０６，２０８の設計の動機は多
くの要因に基づいており、とりわけ、広範な上位層サービスをサポートする必要
性；広い性能範囲で動作するデータ・サービスについて高効率化および低レイテ
ンシ化の必要性；回線およびパケット・データ・サービスの高度なＱＯＳ配信に
対するサポート；およびそれぞれが変化するＱＯＳ条件を有する同時多発的な音
声，パケット・データおよび回線データ・サービスをサポートする高度なマルチ
メディア・サービスへの要求がある。ｃｄｍａ２０００ＭＡＣ副層２０８は、
２つの重要な機能：（１）ベスト・エフォート配信(best effort delivery)、す
なわち、ベスト・エフォート・レベルの信頼性を提供する無線リンク・プロトコ
ル（ＲＬＰ：Radio Link Protocol）により無線リンク上で然るべく信頼性のあ
る送信；および（２）多重化(multiplexing)およびＱＯＳ制御、すなわち、競合
するサービスからの衝突する要求を仲介し、またアクセス要求を適切に優先順位
決定(prioritization)を行うことにより、交渉ＱＯＳレベルを実施する、という
２つの重要な機能を提供する。

【００１２】一実施例ではＣＢＳＣ１０５であるパケット・データ・ゲートウェイ（ＰＤＧ
：Packet Data Gateway）ＭＡＣは、データ・レート・シフト(data rate shifti
ng)を制御する。ＰＤＧＭＡＣまたは加入者ユニットＭＡＣのいずれかがレー
ト・シフトを開始してもよい。ＢＴＳが順方向補助チャネル（Ｆ−ＳＣＨ：Forw
ard Supplemental Channel）レート切り換えを必要とする場合、ＰＤＧＭＡＣ
は加入者ユニットに自局の受信レートをシフトするように指示する。加入者ユニ
ットが逆方向補助チャネル（Ｒ−ＳＣＨ：Reverse Supplemental Channel）レー
ト切り換えを必要とする場合、加入者ユニットはＰＤＧＭＡＣに要求を送信し
、ＰＤＧＭＡＣは（資源および負荷が許せば）加入者ユニットに切り換えるよ
うに指示する。

【００１３】好適な実施例では、補助チャネル送信利得は、データ・レートをシフトすべき
かどうかを判定するためのメトリックとして用いられる。送信チャネル利得はパ
ワー制御の関数なので、チャネル品質の確実で高速なメトリックを提供する。た
だし、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、他のチャネル
品質メトリックも利用できることが理解されよう。補助チャネル送信利得がレー
ト依存閾値(rate dependent threshold)を越えると、物理層２０２はこのイベン
トをＭＡＣ２０８に通知し、ＭＡＣ２０８は専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：Dedi
cated Control Channel）２１４を介してレート・シフトダウンを開始する。同
様に、利得が別のレート依存閾値より下に低下すると、レート・シフトアップを
開始できる。好適な実施例では、ＳＣＨ用に３つのレート、すなわち、４６０．
８ｋｂｐｓ，１５３．６ｋｂｐｓおよび７６．８ｋｂｐｓが利用可能である。さ
らに、好ましくは、レート・シフトはシフト毎に１レート逓増する。当業者に理
解されるように、Ｆ−ＳＣＨ送信パワーに基づくレート・シフトは、システム容
量または範囲の増加を行うべきである。必要な信号対雑音比Ｅ_b／Ｅ₀を達成する
ために必要な利得が閾値を越えると、より低いレートへシフトすることにより、
送信パワーの低減および容量の増加が得られる。

【００１４】リンクのネットワーク側（すなわち、ＰＤＧＭＡＣ）に意思決定を置くこと
により、負荷(loading)，ＱＯＳなどに基づくよりインテリジェントなレート・
シフトが可能になる。図３は、本発明の方法およびシステムによるＰＤＧＭＡ
Ｃ起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。順方向リンク上でレート
・シフトダウンを行う場合、あるレートＲにて、ＳＣＨ利得がこのレートの公称
値Ｇ_nom（Ｒ）を越えたことをＢＴＳが検出すると、このイベントをＰＤＧＭ
ＡＣに通知する。資源の有無および負荷が許せば、、ＰＤＧＭＡＣは、肯定応
答(acknowledgment)メッセージＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫ（ＲＡＴＥ）を受信するまで
、２０ミリ秒フレーム毎の０ミリ秒および５ミリ秒サブ境界にて、ＤＣＣＨ上で
レート・シフトＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを、次の２０ミリ秒フレーム境
界から開始して、送信する。また、ＭＡＣ層２０８は、最初のＳＨＩＦＴ（ＲＡ
ＴＥ）フレーム送信以降の２０ミリ秒境界上で、Ｆ−ＳＣＨ送信機を新規レート
に設定する。ＲＡＴＥは、次の最低レートである。

【００１５】ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレームがエラーなしに着信すると、加入者ユニット
ＭＡＣはＦ−ＳＣＨ受信機を新規レートに設定するのに約１０〜１５ミリ秒を有
する。すなわち、理想的な条件では、レート・シフトによってフレームは失われ
ない。また、Ｆ−ＳＣＨ送信レートを変更する前にＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫを待たな
いことにより、加入者ユニットにおいてＳＨＩＦＴ（ＲＡＥ）フレームが受信さ
れたが、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが損失したとしても、シームレスなレート・シフト
を行うことができる。

【００１６】順方向リンク上でレート・シフトアップを行う場合、あるレートＲにて、利得
がレート依存閾値Ｇ_up（Ｒ）より下に低下すると、ＢＴＳはこのイベントをＰＤ
Ｇに通知する。順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で
説明した同じ手順に従って、ＰＤＧＭＡＣは加入者ユニットに次の高いレート
に切り換えるように指示する。

【００１７】図４は、本発明の方法およびシステムによる加入者ユニットＭＡＣ起動型のレ
ート・シフト・トランザクションを示す。逆方向リンク上で加入者ユニット起動
型のレート・シフトダウンを行う場合、あるレートＲにて、Ｒ−ＳＣＨパワー制
御導出の送信利得がこのレートの公称値Ｇ_nom（Ｒ）を越えたことを加入者ユニ
ット物理層が検出すると、このイベントを加入者ユニットＭＡＣに通知する。そ
の後、加入者ユニットＭＡＣは、レート・シフト要求ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡ
ＴＥ）をＰＤＧＭＡＣに送信する。加入者ユニットは、応答、すなわちレート
・シフト肯定応答メッセージＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を受信するまで、ＳＨＩＦ
Ｔ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）を送信し続ける。ＰＤＧがシフトダウンを許可すると、
次の最低レートに等しいＲＡＴＥを設定し、それ以外の場合には、現レートに等
しいＲＡＴＥを設定する。次に、ＰＤＧは、順方向リンク上でレート・シフトダ
ウンを行う場合について上で説明した手順を利用して、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）
を送信する。

【００１８】あるいは、ＰＤＧは逆方向リンク上でレート・シフトダウンを開始できる。逆
方向リンク上でＰＤＧ起動型のレート・シフトダウンを行う場合、Ｒ−ＳＣＨ固
定エラー・レートが所定の制限を越えると、ＰＤＧは加入者ユニットにシフトダ
ウンするように指示する。これにより、加入者ユニットが過剰な利得によりレー
ト・シフトを要求しない場合でも、レート・シフトを行うことが可能になる。こ
の場合、ＰＤＧＭＡＣは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合
について上で説明した手順を利用してＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。

【００１９】逆方向リンク上でレート・シフトアップを行う場合、あるレートＲにて、Ｒ−
ＳＣＨ送信利得がレート依存閾値Ｇ_up（Ｒ）より下に低下すると、加入者ユニッ
ト物理層はこのイベントを加入者ユニットＭＡＣに通知する。そして、加入者ユ
ニットＭＡＣはレート・シフト要求ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）をＰＤＧ
ＭＡＣに送信する。加入者ユニットは、応答ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）が受信され
るまで、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）を送信し続ける。ＰＤＧがアップシフ
トを許可すると、次の最高レートに等しいＲＡＴＥを設定し、それ以外の場合に
は、現レートに等しいＲＡＴＥを設定する。次に、ＰＤＧは、順方向リンク上で
レート・シフトダウンを行う場合について上で説明下手順を利用してＳＨＩＦＴ
（ＲＡＴＥ）を送信する。

【００２０】ＰＤＧＭＡＣがレート・シフトを開始すると、加入者ユニットＭＡＣがコマ
ンドを受信して、予定通りに新規レートに切り換えると想定する。加入者ユニッ
トがコマンドを受信したが、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫフレームを失うと、リンクの両
側は依然として同じレートで動作する。ＰＤＧメディア・アクセス・チャネルは
、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを送信し続ける。ＤＣＣＨが確実な場合、コ
マンドは加入者ユニットに短時間で着信し、この場合、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが再
送信される。ＤＣＣＨが不確実で、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが着信しなかった場合、
メディア・アクセス・チャネルはタイムアウト期間後に呼切断(call tear down)
を開始する。なお、この場合、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）は加入者ユニットに着信
しない可能性が最も高く、これはＤＣＣＨが動作状態ではなく、呼を終了すべき
であることを意味する。

【００２１】ＰＤＧＭＡＣがレート切り換えを開始すると、加入者ユニットＭＡＣがコマ
ンドを受信して、予定通りにレートに切り換えると想定する。ＳＨＩＦＴ（ＲＡ
ＴＥ）フレームがＤＣＣＨ上で失われると、加入者ユニットは新規レートに切り
換えない。この結果、リンクの両側が異なるレートで動作しているので、フレー
ム消去(frame erasers)が生じる。メディア・アクセス・チャネルは、ＤＣＣＨ
上でＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを送信し続ける。ＤＣＣＨが確実な場合、
加入者ユニットはコマンドを受信し、自局のＦ−ＳＣＨ受信機を新規レートに切
り換える。レート不整合中に失ったパケットは、再送信手順を介して復元される
。ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）が加入者ユニットに着信しないようなＤＣＣＨリンク
の場合、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫは受信されない。タイムアウト期間後に、メディア
・アクセス・チャネルはＤＣＣＨが失ったことを想定して、呼切断を開始する。

【００２２】好適な実施例では、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）が受信されなければ、加
入者ユニット起動型のレート・シフトは生じない。ＳＨＩＦＴ（ＲＥＱ（ＲＡＴ
Ｅ）が最終的に受信され、レート・シフトが行われるか、あるいはＤＣＣＨが不
確実なため、最終的に呼切断を生じさせるかのいずれかである。

【００２３】以下では、レート切り換えイベントを判定するために好適な実施例において用
いられる利得閾値について説明する。ただし、当業者であれば、本発明の精神お
よび範囲から逸脱せずに他の利得閾値も利用できることが理解されよう。順方向
リンク利得閾値は、システム（ＲＦ）容量を増加し、かつ所望のＱＯＳを維持す
るために、レート依存である。また、ＰＤＧは、最大ＲＦ容量に近づくようにシ
ステムを微調整するために、閾値を動的に調整することも可能である。逆方向リ
ンク上では、利得閾値はレート依存ではなく、移動体のパワー増幅器飽和を回避
するように選択される。また、現レートをある低いパワー閾値以下に維持できな
い場合には、節電モード中にこの閾値を低下する（すなわち、バッテリ寿命を節
約するためにより低いレートにシフトする）ことが望ましい。

【００２４】あるレートＲｋｂｐｓにおける、シフトダウンのための利得閾値Ｇ_downは、
９６００ｂｐｓにおける利得に対して、該利得での公称必要利得に基づく。

【００２５】

【数１】

【００２６】リンクがフル・レート（４６０．８ｋｂｐｓ）以外のレートＲである場合、レ
ート・シフトアップ利得閾値Ｇ_up（Ｒ）が存在する。あるレートＲにおける必要
送信利得がＧ（Ｒ）であるとすると、新規（より高い）レートＲ_upにおける必要
利得は次式によって与えられる：

【００２７】

【数２】

【００２８】レート・シフトアップの条件は、新規（より高い）レートでの必要利得が該レ
ートにおける公称利得よりもある差分(margin)だけ小さいことである。

【００２９】

【数３】

【００３０】ここで、デルタ(Delta)はある差分である。

【００３１】従って、レートＲからレートＲ_upにシフトアップするための利得閾値Ｇ_up（Ｒ
）は次式によって与えられる：

【００３２】

【数４】

【００３３】図５は、本発明の方法およびシステムによるレート・シフト・イベントの例を示
す。

【００３４】図６は、本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局送信レート制
御のプロセスを示す機能フロー図を示す。図６に示すように、ブロック６０２に
て、メディア・アクセス・チャネルは、データ・フレームの最後で必要なレート
変更を確認する。ブロック６０４にて、メトリックが図７のシフトアップ・ライ
ン７０２より下であるかどうか判定が行われる。メトリックがシフトアップ・ラ
イン７０２より下である場合、ブロック６０６にて、シフトアップ・フラグがセ
ットされ、レートはシフトアップされる。次に、ステップ６０８にて、シフト・
レートＤＣＣＨメッセージが送信され、フローはブロック６０２に戻る。メトリ
ックがシフトアップ・ライン７０２よりも下ではない場合、ブロック６１０にて
、シフトアップ・フラグがセットされているかどうか判定が行われる。シフトア
ップ・フラグがセットされている場合、フローはブロック６０８に進み、上記の
ように継続する。シフトアップ・フラグがセットされていない場合、ブロック６
１２にて、メトリックが図７のシフトダウン・ライン７０４よりも上であるかど
うか判定が行われる。メトリックがシフトダウン・ライン７０４よりも上である
場合、ブロック６１４にて、シフトダウン・フラグがセットされ、レートはシフ
トダウンされる。次に、ブロック６１６にて、シフト・レートＤＣＣＨメッセー
ジが送信され、フローはブロック６０２に戻る。メトリックがシフトダウン・ラ
イン７０４よりも上ではない場合、ブロック６１８にて、シフトダウン・フラグ
がセットされているかどうか判定が行われる。シフトダウン・フラグがセットさ
れている場合、フローは上記のようにブロック６１６に進む。シフトダウン・フ
ラグがセットされていない場合、フローはブロック６０２に戻る。

【００３５】図８は、本発明の方法およびシステムによる、基地トランシーバ局受信レート
制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。図８に示すように、ブロック８０２
にて、メディア・アクセス制御は受信したＤＣＣＨメッセージを確認する。ブロ
ック８０４にて、シフト・レート・メッセージを受信したかどうか判定が行われ
る。シフト・レート・メッセージがある場合、ブロック８０６にて、シフト・レ
ート・フラグがセットされ、レート・シフトは次のデータ・フレーム境界で生じ
るように設定される。次に、フローはブロック８０２に戻る。シフト・レート・
メッセージがない場合、ブロック８０８にて、シフト・レート肯定応答を受信し
たかどうか判定が行われる。シフト・レート肯定応答を受信している場合、ブロ
ック８１０にて、シフト・レート・フラグはリセットされる。シフト・レート肯
定応答を受信していない場合、フローはブロック８０２に戻る。

【００３６】図９は、異なるレートにて送信されるデータ・フレームを示し、ここでフル・
レートの２０ミリ秒データ・フレームは、４つの部分（すなわち、量子(quantum
)１〜量子４）を含む。再送信ハーフ・レートは２つの２０ミリ秒フレームを含
み、それぞれは２つの部分（すなわち、フレーム１は量子１および量子２；フレ
ーム２は、量子３および量子４）を含む。再送信クォータ・レートは４つの２０
ミリ秒フレームを含み、それぞれは１つの部分（すなわち、フレーム１は量子１
；フレーム２は量子２；など）を含む。なお、好適な実施例では、制御チャネル
・フレームＤＣＣＨはデータ・フレーム・サイズよりも小さいか等しいことに留
意されたい。

【００３７】レート・シフトが発生し、旧レートにて最初に送信されたが新規レートにて再
送信しなければならない発行済みのＮＡＣＫフレームが存在する場合、加入者ユ
ニット無線リンク・プロトコルはＶ（Ｒ）（次に予定されるフレーム(next expe
cted frame)）をＶ（Ｎ）（次に予定される順番のフレーム(next expected in s
equence frame)）に戻して、加入者ユニットのＶ（Ｒ）に等しいＶ（Ｓ）にて新
規レート・フレームを開始する（すなわち、加入者ユニットによって順番に受信
した最後のフレームまで戻る）ようにＰＤＧ無線リンク・プロトコルに通知しな
ければならない。例えば、レート切り換え前に、フレーム０，１，２，４が加入
者ユニットによって受信され、フレーム３が存在する前にレートが切り換えられ
た場合、受信機はＶ（Ｒ）＝Ｖ（Ｎ）＝３にセットし、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫパケ
ットにＶ（Ｒ）を入れる。次に、ＰＤＧ無線リンク・プロトコルは、パケット３
から新規レートにて送信を開始する。これを行わないと、パケット・シーケンス
順序は保持されない。

【００３８】レート切り換えアルゴリズムでは、最低レート・パケットのサイズに等しい原
子パケット・サイズ(atomic packet size)を想定する。利用可能なＳＣＨレート
は、４６０．８，１５３．６および７６．８ｋｂｐｓである。従って、原子パケ
ット・サイズＰは、７６．８ｋｂｐｓのサイズである。そこで、１５３．６ｋｂ
ｐｓでは、２Ｐパケットが２０ミリ秒フレーム内で送信され、４６０．８ｋｂｐ
ｓでは、６Ｐパケットが送信される。この方式を利用して、レート切り換えは無
線リンク・プロトコルに対して透過的にすべきである。

【００３９】本発明の好適な実施例の上記の説明は、図説のために提示したものである。包
括的であったり、あるいは本発明を開示した厳密な形態に限定することを意図す
るものではない。上記の教示に鑑み、明白な修正または変形が可能である。実施
例は、発明の原理およびその実際的な応用を最良に説明するため、また当業者が
さまざまな実施例にて、また想定される特定の用途に適したさまざまな修正で本
発明を利用できるように選ばれ、説明した。このような一切の修正および変形は
、公正，合法的かつ公平な権限のある広さに従って解釈したときに特許請求の範
囲によって決定される本発明の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法およびシステムによる通信システムを示す。

【図２】本発明の方法およびシステムによる通信システム階層構造のブロ
ック図を示す。

【図３】本発明の方法およびシステムによるパケット・データ・ゲートウ
ェイ・メディア・アクセス制御起動型のレート・シフト・トランザクションを示
す。

【図４】本発明の方法およびシステムによる加入者ユニット・メディア・
アクセス制御起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。

【図５】本発明の方法およびシステムによるレート・シフトの例を示す。

【図６】本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局送信レー
ト制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。

【図７】本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局受信レー
ト制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。

【図８】本発明の方法およびシステムによる、パワー制御によって判定さ
れるチャネル利得のブロック図を示す。

【図９】異なるレートにて送信されるデータ・フレームを示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ロン・ロッツテインアメリカ合衆国イリノイ州アーリントン・ハイツ、ウエストン・ドライブ1203 Ｆターム(参考） 5K034 AA19 EE03 FF02 FF05 HH01 HH02 HH09 HH11 KK02 KK21 LL02 MM01 MM08 MM39 NN04 NN26 5K067 AA23 BB04 BB21 CC08 CC10 EE02 EE10 EE16 FF16 JJ31 JJ37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の物理層と、第２のリンク層であって、メディア・アク
セス・チャネル副層を含むリンク層とに相当するプロトコルおよびサービスを提
供すべく適応された通信システムにおける動的なレート切り換えのための方法で
あって：前記物理層において、あるデータ・レートにて、リンク品質メトリックが、上
限閾値および下限閾値を有する所定の範囲内であるかどうかを判定する段階；前記判定する段階に応答して、前記上限閾値および前記下限閾値のうち一方を
越えた旨を前記リンク層に通知する段階；および前記リンク層において、制御チャネルを介してデータ・レート・シフトを開始
する段階；からなることを特徴とする動的なレート切り換えのための方法。
【請求項２】データ・レート・シフトを開始する前記段階は、所定の信号
対雑音比を維持するために必要なパワー制御導出の送信チャネル利得に基づいて
、レート・シフトすることを含むことを特徴とする請求項１記載の動的なレート
切り換えのための方法。
【請求項３】前記上限閾値および前記下限閾値のうち一方を越えたとき、
肯定応答メッセージを受信するまで、前記制御チャネル上でレート・シフト・コ
マンドを周期的に送信することを特徴とする請求項２記載の動的なレート切り換
えのための方法。
【請求項４】前記メディア・アクセス・チャネル副層において、送信機を
新規データ・レートに設定する段階を含むことを特徴とする請求項３記載の動的
なレート切り換えのための方法。
【請求項５】前記レート・シフト・コマンドがエラーなしに着信したかど
うかを判定する段階を含むことを特徴とする請求項４記載の動的なレート切り換
えのための方法。
【請求項６】前記レート・シフト・コマンドがエラーなしに着信した場合
に、受信機を新規データ・レートに設定する段階を含むことを特徴とする請求項
５記載の動的なレート切り換えのための方法。
【請求項７】前記レート・シフト・コマンドが所定のタイムアウト期間内
にエラーなしに着信しなかった場合に、呼切断を開始する段階を含むことを特徴
とする請求項５記載の動的なレート切り換えのための方法。
【請求項８】前記肯定応答メッセージが受信されたかどうかを判定する段
階を含むことを特徴とする請求項６記載の動的なレート切り換えのための方法。
【請求項９】前記肯定応答メッセージが所定のタイムアウト期間内に受信
されなかった場合に、呼切断を開始する段階を含むことを特徴とする請求項８記
載の動的なレート切り換えのための方法。
【請求項１０】前記メトリックが逆方向リンクにおいて前記所定の範囲外
であるかどうかを判定する段階を含むことを特徴とする請求項９記載の動的なレ
ート切り換えのための方法。
【請求項１１】前記メトリックが逆方向リンクにおいて前記所定の範囲外
であると判定された場合に：加入者ユニット・メディア・アクセス・チャネルからレート・シフト要求を受
信する段階；レート・シフト肯定応答メッセージを前記加入者ユニット・メディア・アクセ
ス・チャネルに送信する段階；前記レート・シフト要求を許可すべきかどうかを判定する段階；および現データ・レート，次の最低データ・レートおよび次の最高データ・レートの
うちの一つに等しいデータ・レートを設定する段階；を含むことを特徴とする請求項１０記載の動的なレート切り換えのための方法
。
【請求項１２】第１の物理層と、第２のリンク層であって、メディア・ア
クセス・チャネル副層を含むリンク層とに相当するプロトコルおよびサービスを
提供すべく適応された通信システムにおける動的なレート切り換えのためのシス
テムであって：前記物理層において、あるデータ・レートにて、リンク品質メトリックが、上
限閾値および下限閾値を有する所定の範囲内であるかどうかを判定する手段；前記判定する手段に応答して、前記上限閾値および前記下限閾値のうち一方を
越えた旨を前記リンク層に通知する手段；および前記リンク層において、制御チャネルを介してデータ・レート・シフトを開始
する手段；からなることを特徴とする動的なレート切り換えのためのシステム。
【請求項１３】データ・レート・シフトを開始する前記手段は、所定の信
号対雑音比を維持するために必要なパワー制御導出の送信チャネル利得に基づい
て、レート・シフトする手段を含むことを特徴とする請求項１２記載の動的なレ
ート切り換えのためのシステム。
【請求項１４】前記上限閾値および前記下限閾値のうち一方を越えたとき
、肯定応答メッセージを受信するまで、前記制御チャネル上でレート・シフト・
コマンドを周期的に送信することを特徴とする請求項１３記載の動的なレート切
り換えのためのシステム。
【請求項１５】前記メディア・アクセス・チャネル副層において、送信機
を新規データ・レートに設定する手段を含むことを特徴とする請求項１４記載の
動的なレート切り換えのためのシステム。
【請求項１６】前記レート・シフト・コマンドがエラーなしに着信したか
どうかを判定する手段を含むことを特徴とする請求項１５記載の動的なレート切
り換えのためのシステム。
【請求項１７】前記レート・シフト・コマンドがエラーなしに着信した場
合に、受信機を新規データ・レートに設定する手段を含むことを特徴とする請求
項１６記載の動的なレート切り換えのためのシステム。
【請求項１８】前記レート・シフト・コマンドが所定のタイムアウト期間
内にエラーなしに着信しなかった場合に、呼切断を開始する手段を含むことを特
徴とする請求項１６記載の動的なレート切り換えのためのシステム。
【請求項１９】前記肯定応答メッセージが受信されたかどうかを判定する
手段を含むことを特徴とする請求項１７記載の動的なレート切り換えのためのシ
ステム。
【請求項２０】前記肯定応答メッセージが所定のタイムアウト期間内に受
信されなかった場合に、呼切断を開始する手段を含むことを特徴とする請求項１
８記載の動的なレート切り換えのためのシステム。
【請求項２１】前記リンク品質メトリックが逆方向リンクにおいて前記所
定の範囲外であるかどうかを判定する手段を含むことを特徴とする請求項１９記
載の動的なレート切り換えのためのシステム。
【請求項２２】前記リンク品質メトリックが逆方向リンクにおいて前記所
定の範囲外であると判定された場合に：加入者ユニット・メディア・アクセス・チャネルからレート・シフト要求を受
信する手段；レート・シフト肯定応答メッセージを前記加入者ユニット・メディア・アクセ
ス・チャネルに送信する手段；前記レート・シフト要求を許可すべきかどうかを判定する手段；および現データ・レート，次の最低データ・レートおよび次の最高データ・レートの
うちの一つに等しいデータ・レートを設定する手段；を含むことを特徴とする請求項２０記載の動的なレート切り換えのためのシス
テム。