JP2005513948A - 多重化データのインタリーブ - Google Patents

Abstract

メディアアクセス制御レイヤ（４０２）でトランスポートチャネル（４０５，４０６，４０７）の概念を用いた移動通信システムにて、転送チャネル（４０５，４０６，４０７）は、組み合わされて、次にインタリーブ処理（４１１）を受けることが望ましい。

Description

本発明は、移動通信システムに関する。

トランスポートチャネルの概念は、ＵＴＲＡＮ（ユニバーサル移動通信システム無線アクセスネットワーク）により知られている。これらトランスポートチャネルの各々は、様々なサービス品質（ＱｏＳ）要件を有するビットクラスを、搬送可能である。複数のトランスポートチャネルが、多重化されて、同一の物理チャネルで送られる。

本発明の目的は、従来技術の通信システムでトランスポートチャネルの利用法を改善することにある。

本発明によると、無線送信機回路と、該無線送信機回路用変調信号を生成するためにディジタル信号を処理する処理手段とを備えた無線送信装置が提供され、該処理手段は、物理レイヤと、該物理レイヤの上位に媒体アクセス制御レイヤと、を有するプロトコルスタックを実行するように構成され、前記媒体アクセス制御レイヤは、前記変調信号を生成するために組み合わされて、次にインタリーブされる複数のトランスポートチャネルを提供する。

前記無線送信装置はＴＤＭＡ通信に適合され、前記インタリーブは複数のＴＤＭＡバーストを構成するデータのブロックで行われることが望ましい。

前記処理手段は、前記複数のトランスポートチャネルのインタリーブを、それらが組み合わされる前に行うことが望ましい。

本発明の好適な実施例につき、一例として、添付の図面を参照して説明する。

図１を参照すると、移動電話ネットワーク１は、第１及び第２の交換局２ａ，２ｂを含む複数の交換局を、備えている。第１の交換局２ａは、第１及び第２の基地局制御局３ａ，３ｂを含む複数の基地局制御局に、接続している。第２の交換局２ｂは、同様に、複数の基地局制御局（図示せず）に接続している。

第１の基地局制御局３ａは、無線基地局４及び他の複数の無線基地局に接続して、これらを制御している。第２の基地局制御局３ｂは、複数の無線基地局（図示せず）に接続して、これらを制御している。

本実施例では、各無線基地局は、各セルにサービスを提供している。例えば、無線基地局４は、セル５にサービスを提供している。但し、複数のセルが、単一の無線基地局により、指向性アンテナにてサービスを提供されてもよい。複数の移動局６ａ，６ｂが、セル５内に位置している。なお、所定の任意のセル内の移動局の数及び識別情報は、経時的に変化する。

移動電話ネットワーク１は、ゲートウェイ交換局８により、公衆交換電話網７に接続されている。

ネットワークのパケットサービスの態様には、複数の基地局制御局３ａ，３ｂにそれぞれ接続された複数のパケットサービスサポートノード（１つを図示）９が、含まれている。少なくとも１つのパケットサービスサポートゲートウェイノード１０が、各パケットサービスサポートノード１０をインターネット１１に接続する。

交換局２ａ，２ｂ及びパケットサービスサポートノード９は、ホームロケーションレジスタ１２にアクセス可能である。

移動局６ａ，６ｂと無線基地局４との間の通信には、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式が、用いられている。

図２を参照すると、第１の移動局６ａは、アンテナ１０１、無線周波サブシステム１０２、ベースバンドＤＳＰ（デジタル信号処理）サブシステム１０３、アナログ音声サブシステム１０４、スピーカ１０５、マイクロフォン１０６、制御部１０７、液晶ディスプレイ１０８、キーパッド１０９、メモリ１１０、バッテリ１１１、及び電源回路１１２を備えている。

無線周波サブシステム１０２は、移動電話機の送信部及び受信部の中間周波及び無線周波回路、並びに、移動電話機の送信部及び受信部を同調させるための周波数合成器を、含んでいる。アンテナ１０１は、電波送受信用の無線周波サブシステム１０２に接続されている。

ベースバンドＤＳＰサブシステム１０３は、無線周波サブシステム１０２に接続され、そこからベースバンド信号を受信するとともにベースバンド変調信号をそこへと送信する。ベースバンドＤＳＰサブシステム１０３は、当該技術で周知の符号器／復号器機能を備えている。

アナログ音声サブシステム１０４は、ベースバンドＤＳＰサブシステム１０３に接続され、そこから復調された音声信号を受信する。アナログ音声サブシステム１０４は、復調された音声信号を増幅して、スピーカ１０５に入力させる。マイクロフォン１０６により検出された音響信号は、アナログ音声サブシステム１０４により前置増幅され、符号化のためにベースバンドＤＳＰサブシステム４へと送られる。

制御部１０７は、移動電話機の動作を制御する。それは、同調命令を周波数合成器に与えるべく、無線周波サブシステム１０２に接続されており、また送信用の制御データ及び管理データを提供するために、ベースバンドＤＳＰサブシステム１０３に接続されている。制御部１０７は、メモリ１１０内に格納されたプログラムに従って動作する。メモリ１１０は、制御部１０７から分離して図示されている。しかしながら、それは、制御部１０７と一体であってもよい。

ディスプレイ装置１０８は、制御データを受信するために制御部１０７に接続されており、キーパッド１０９は、ユーザの入力データ信号を供給するために制御部１０７に接続されている。

バッテリ１１１は、電源回路１１２に接続されている。この電源回路１１２は、調整された電力を、移動電話機の構成要素が使用する様々な電圧で提供する。

制御部１０７は、音声及びデータ通信用に移動局を制御するようにプログラムされており、アプリケーションプログラム、例えばＷＡＰブラウザがプログラムされている。このアプリケーションプログラムは、移動局のデータ通信機能を利用する。

第２の移動局６ｂも、同様に構成されている。

大幅に簡略化された図３を参照すると、無線基地局４は、アンテナ２０１、無線周波サブシステム２０２、ベースバンドＤＳＰ（デジタル信号処理）サブシステム２０３、基地局制御局インタフェース２０４、及び制御部２０７を備えている。

無線周波サブシステム２０２は、無線基地局の送信部及び受信部の中間周波及び無線周波回路、並びに、無線基地局の送信部及び受信部を同調させるための周波数合成器を、含んでいる。アンテナ２０１は、電波送受信用の無線周波サブシステム２０２に接続されている。

ベースバンドＤＳＰサブシステム２０３は、無線周波サブシステム２０２に接続され、そこからベースバンド信号を受信するとともにベースバンド変調信号をそこへと送信する。ベースバンドＤＳＰサブシステム２０３は、当該技術で周知の符号器／復号器機能を備えている。

基地局制御局インタフェース２０４は、無線基地局４と、それを制御している基地局制御局３ａとのインタフェースとなる。

制御部２０７は、無線基地局４の動作を制御する。それは、同調命令を周波数合成器に与えるべく、無線周波サブシステム２０２に接続され、また送信用の制御データ及び管理データを提供するために、ベースバンドＤＳＰサブシステムに接続されている。制御部２０７は、メモリ２１０内に格納されたプログラムに従って動作する。

図４を参照すると、移動局６ａ，６ｂと無線基地局４との間の通信に用いられる各ＴＤＭＡフレームは、８つの０．５７７ｍｓのタイムスロットからなる。「２６マルチフレーム」は２６のフレームからなり、「５１マルチフレーム」は５１のフレームからなる。５１の「２６マルチフレーム」、又は２６の「５１マルチフレーム」は、１つのスーパーフレームを構成する。最終的に、ハイパーフレームは、２０４８のスーパーフレームからなる。

タイムスロット内のデータフォーマットは、タイムスロットの機能に応じて様々である。正規のバースト、すなわちタイムスロットは、３ビットのテール（tail）ビット、それに引続き、５８ビットの暗号化データビット、２６ビットのトレーニングシーケンス、もう一つのシーケンスである５８ビットの暗号化データビット及びさらなる３ビットのテールビットからなる。８と１／４ビットの継続時間に亘る保護期間が、バーストの末尾にて提供される。周波数補正バーストは、同様の終端ビット及び保護期間を有する。しかしながら、そのペイロードは、固定された１４２ビットのシーケンスからなる。同期バーストは、暗号化データが３９ビットの２クロックに低減され、トレーニングシーケンスが６４ビットの同期シーケンスに置き換えられていること以外は、正規バーストと同様である。最後に、アクセスバーストは、８ビットの先頭のテールビット、それに引き続き、４１ビットの同期シーケンス、３６ビットの暗号化データ及びさらなる３ビットのテールビットからなる。この場合、保護期間は、６８．２５ビット長である。

回線交換音声トラフィックに用いられる場合、チャネル化方式は、ＧＳＭにて用いられているものと同様である。

図５を参照すると、フルレート（full rate）のパケット交換チャネルは、「５１マルチフレーム」に亘って拡がる１２の４スロット無線ブロックを利用する。アイドルスロットは、第３、第６、第９、及び第１２無線ブロックの次にくる。

図６を参照すると、ハーフレート（half rate）のパケット交換チャネルでは、専用及び共用の双方で、スロットは、２つのサブチャネルへと交互に割り当てられる。

移動局６ａ，６ｂ及び無線基地局４のベースバンドＤＳＰサブシステム１０３，２０３及び制御部１０７，２０７は、２つのプロトコルスタックを実行するように構成されている。第１のプロトコルスタックは、回線交換トラフィック用であり、従来のＧＳＭシステムに用いられているものとほぼ同様である。第２のプロトコルスタックは、パケット交換トラフィック用である。

図７を参照すると、移動局６ａ，６ｂと基地局制御局４との間の無線リンクに関連したレイヤは、無線リンク制御レイヤ４０１、媒体アクセス制御レイヤ４０２及び物理レイヤ４０３である。

無線リンク制御レイヤ４０１は、トランスペアレント及び非トランスペアレントという２つのモードを有する。トランスペアレントモードでは、データは、無線リンク制御レイヤを上方又は下方へと変更なしに通過するだけである。

非トランスペアレントモードでは、無線リンク制御レイヤ４０１は、リンクを適合させ、データユニットを必要に応じてセグメント化又は連結して高位のレベルから受信したデータユニットからデータブロックを構築し、データがスタックの上位の方へ送られる逆の処理を実行する。また、それには、確認応答モードが用いられているかどうかに応じて、脱落したデータブロックを検出すること、又はデータブロックをその内容の上位への転送のために再指示を行う役割がある。また、このレイヤは、確認応答モードにて、逆方向誤り訂正を提供してもよい。

媒体アクセス制御レイヤ４０２には、データブロックを無線リンク制御レイヤ４０１から適切なトランスポートチャネルへと割り当て、受信した無線ブロックをトランスポートチャネルから無線リンク制御レイヤ４０３へと渡す役割がある。

物理レイヤ４０３はトランスポートチャネルを通ってきたデータから送信無線信号を生成し、受信したデータを正しいトランスポートチャネルを介して上位の媒体アクセス制御レイヤ４０２に渡す役割がある。

図８を参照すると、アプリケーション４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃにより生成されたデータは、プロトコルスタックを媒体アクセス制御レイヤ４０２へと下位の方へ伝播してゆく。アプリケーション４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃからのデータは、それぞれのサービス品質が要求される複数のクラスのいずれにも属しうる。複数のクラスに属するデータが、単一のアプリケーションにより生成されてもよい。媒体アクセス制御レイヤ４０２は、データを、所属クラスに応じて、アプリケーション４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃから、別のトランスポートチャネル４０５，４０６，４０７へと送出してもよい。

各トランスポートチャネル４０５，４０６，４０７は、複数の処理方式４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃ，４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃに応じて、信号を処理するように構成することができる。トランスポートチャネル４０５，４０６，４０７の構成は、移動局６ａ，６ｂ及びネットワークの機能、並びに、アプリケーションすなわち実行中のアプリケーション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃの性質に基づいて、呼設定期間中に確立される。

処理方式４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃ，４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃは、巡回冗長検査４０５ａ，４０６ａ，４０７ａ、チャネル符号化４０５ｂ，４０６ｂ，４０７ｂ、及びレートマッチング（rate matching）４０５ｃ，４０６ｃ，４０７ｃの一意的な組合せである。これらの一意的な処理方式を、「トランスポートフォーマット」と称することができる。インタリーブ方式４０５ｄ，４０６ｄ，４０７ｄは、各トランスポートチャネル４０５，４０６，４０７について選択されてもよい。このように、異なるトランスポートチャネルが異なるインタリーブ方式を用いてもよく、他の実施例では、異なるインタリーブ方式が、異なる時に、同一のトランスポートチャネルにより用いられてもよい。

トランスポートチャネル４０５，４０６，４０７用に生成された組合せデータ速度は、移動局６ａ，６ｂに割り当てられた１又は複数の物理チャネルのデータ速度を超えてはならない。このことにより、トランスポートフォーマットの可能な組合せに対して、制限が課される。例えば、各トランスポートチャネルに対して、３つのトランスポートフォーマットＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３がある場合、以下の組合せ、
ＴＦ１ ＴＦ１ ＴＦ２
ＴＦ１ ＴＦ３ ＴＦ３
は有効であるが、
ＴＦ１ ＴＦ２ ＴＦ２
ＴＦ１ ＴＦ１ ＴＦ３
は有効ではない。

トランスポートチャネルインタリーブ処理によるデータ出力は、多重化処理４１０により多重化された後、さらなるインタリーブ４１１にかけられる。

トランスポートフォーマット組合せインジケータが、媒体アクセス制御レイヤからの情報により、トランスポートフォーマット組合せインジケータ生成処理４１２により生成され、符号化処理４１３により符号化される。トランスポートフォーマット組合せインジケータは、さらなるインタリーブ４１１の後に、トランスポートフォーマット組合せインジケータ挿入処理４１４により、データストリームへと挿入される。トランスポートフォーマット組合せインジケータは、各バーストにおいて固定された位置に配置された部分を有する１つの無線ブロックに亘って、本実施例ではトレーニングシンボル（図９）の両側に、拡散される。従って、完全なトランスポートフォーマット組合せインジケータは、固定間隔、すなわちブロック長の２０ｍｓの間隔で生じる。これにより、異なるインタリーブ型、例えば、対角８バーストと矩形４バーストのインタリーブが用いられている場合に、トランスポートフォーマット組合せインジケータ検出を確実なものとすることが可能となる。トランスポートフォーマット組合せインジケータは、可変インタリーブにかけられないので、受信局にて容易に位置を特定可能であり、受信データ処理の制御に使用可能である。

多重化されたビットストリーム内の各トランスポートチャネル用のデータ位置は、トランスポートフォーマット組合せインジケータ及び確定的（deterministic）な多重化処理の知識により、受信局にて特定可能である。

上記の場合には、物理チャネル又はサブチャネルが、特定の呼のために特定の移動局に専用のものである。物理チャネル及びサブチャネルが共用されている場合、移動局は、いつアップリンクにアクセスするのかを知る必要がある。このために、共用チャネルの動作では、アップリンク状態フラグが、各ダウンリンク無線ブロック内に含まれている。このフラグは、受信中の移動局に対して、次のアップリンク無線ブロックにてデータ送信を開始してもよいかどうかを示す。ＧＰＲＳ及びＥＧＰＲＳ移動局との互換性のため、アップリンク状態フラグは、ＥＧＰＲＳ用に指定されたのと同一のビット位置を占めることが望ましい。例えば、８ＰＳＫ変調が用いられる場合、各３４８データビットバーストにおけるデータビット１５０，１５１，１６８，１６９，１７１，１７２，１７４，１７５，１７７及び１９５である。ＧＭＳＫ変調が用いられる場合、全体として巡回的な方式であっても、異なるバーストには異なるビット位置が用いられる点において、状況はより複雑である。より具体的には、４つのバーストサイクルにおいて、ビット０，５１，５６，５７，５８及び１００が第１のバーストに用いられ、ビット３５，５６，５７，５８，８４及び９８が第２のバーストに用いられ、ビット１９，５６，５７，５８，６８及び８２が第３のバーストに用いられ、ビット３，５２，５６，５７，５８及び６６が第４のバーストに用いられる。

同様に、どの移動局に対してバーストが向けられているかを示すために、ダウンリンク状態フラグがダウンリンク無線バーストに含まれる。これらのフラグは、受信中の移動局が容易にそれらの位置を特定できるように、常にバースト内の同一の位置にある。好適な実施例では、アップリンク及びダウンリンクフラグは、移動局６ａ，６ｂに対して、同一のマッピングを有する。

共用サブチャネルを使用している移動局６ａ，６ｂは、その識別子を含んでいる。この識別子は、それ自身の伝送において、上述のアップリンク及びダウンリンクアクセス制御のために用いられる。さらにまた、この識別子は、各バースト内の所定の位置に配置される。ネットワークは、送信をスケジューリングしているので、送信側の移動局６ａ，６ｂの識別情報を一般に認識しているが、無線基地局からの伝送の損傷により、移動局の送信に異常が生じうる。このように識別子を含めることにより、無線基地局は、受信信号から送信側の移動局を識別して、現在のブロックを復号化することが可能となり、トランスポートフォーマット組合せインジケータを読み取ることにより開始し、送信側の移動局６ａ，６ｂの識別情報及び復号化されたトランスポートフォーマット組合せインジケータに依存して、正確なトランスポートチャネル復号処理を選択する。

図１０を参照すると、他の実施例では、媒体アクセス制御レイヤ４０２は、複数のアクティブトランスポートフォーマット組合せセット５０１，５０２に対応可能である。各トランスポートフォーマット組合せセット５０１，５０２は、様々な変調技術、例えば、ＧＭＳＫ及び８ＰＳＫに応じて、送信に適用可能である。全てのアクティブトランスポートフォーマット組合せセット５０１，５０２は、呼設定時に確立される。

ネットワークから移動局６ａ，６ｂへの制御チャネルの信号により、移動局６ａ，６ｂは、変調技術、及びその結果としてトランスポートフォーマット組合せセット５０１，５０２を切り替えることになる。制御信号は、経路の品質又は輻輳レベルに応じて生成可能である。また、移動局６ａ，６ｂは、どの変調技術を用いるのかを、一方的に判定する。

図１１を参照すると、受信局では、それが移動局６ａ，６ｂであれ無線基地局４であれ、受信信号は、各変調型に対して復調処理６０１，６０２にかけられる。復調処理６０１，６０２の結果が分析されて（６０３，６０４）、どの変調技術が用いられているのかが判定され、トランスポートフォーマット組合せインジケータが、適切な復調信号の出力から抽出され（６０５）、信号のさらなる処理を制御するために用いられる。

なお、上述の実施例は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から外れることなく、様々に変更されてもよい。

本発明による移動通信システムを示す図である。 移動局のブロック図を示す図である。 無線基地局のブロック図を示す図である。 本発明の一実施例に用いられるフレーム構成を示す図である。 本発明の一実施例におけるパケットデータチャネルを示す図である。 本発明の一実施例における２つのハーフレートのパケットチャネル間の無線チャネルの共用を示す図である。 本発明の一実施例に用いられるプロトコルスタックの下位レベルを示す図である。 本発明の第１の実施例による無線信号の生成を示す図である。 本発明の第１の実施例により生成されるデータバーストを示す図である。 本発明の第２の実施例による無線信号の生成を示す図である。 本発明の第２の実施例により生成された信号の受信に適合した受信処理の一部を示す図である。

Claims (3)

1. 無線送信機回路と、該無線送信機回路用変調信号を生成するためにディジタル信号を
   処理する処理手段とを備えた無線送信装置であって、前記処理手段は、物理レイヤと、該
   物理レイヤの上位に媒体アクセス制御レイヤと、を有するプロトコルスタックを実行するように構成される前記無線送信装置において、前記変調信号を生成するために、組み合わされて、次にインタリーブされる複数のトランスポートチャネルを前記媒体アクセス制御レイヤが提供することを特徴とする無線送信装置。
2. ＴＤＭＡ通信に適合され、前記インタリーブが複数のＴＤＭＡバーストを構成するデータのブロックで行われる請求項１記載の無線送信装置。
3. 前記処理手段は、前記複数のトランスポートチャネルのインタリーブを、それらが組み合わされる前に行う請求項１または２記載の無線送信装置。
   

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