JP2008545330A - パケット・データ通信システムにおける符号化およびスケジューリングのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係る方法および装置は、自動再送要求（ＡＲＱ）および／またはマルチホップ・スケジューリングおよび転送を利用する通信システムにおけるスケジューリングおよび符号化に関するものである。本発明の方法によれば受信ノードは、受信情報、また傍受情報を先験的な情報として選択的に保存し、そしてそれらのそれぞれの保存された先験的な情報を送信ノードにフィードバックする。その送信ノードは、複数のデータ・パケットを合同符号化およびスケジューリングにより複合データ・パケットを形成し、複合データ・パケットは受信ノードに送信される。複合データ・パケットを受信すると、その受信ノードは、その複合データ・パケットからそれら自身に向けたデータを抽出する処理の中で、それらの保存された先験的な情報を用いる。

Description

本発明は、複数の受信ノードと通信している少なくとも１つの送信ノードを有する通信システムに関するものであり、その媒体は、信頼性が低くてそして変動する可能性のある特性を有している。特に、本発明に係る方法および装置は、自動再送要求（ＡＲＱ）を利用するシステムにおけるスケジューリング、および／またはマルチホップ・スケジューリングおよび転送の使用法に関する。

無線通信システムは、現今、ＧＳＭのような第２世代のシステムにおける回線交換技術から第３世代および将来の通信システムのパケット・データ交換システムへの技術転換の只中にある。マルチメディア・サービスおよびウェブ閲覧といった音声通信以外のサービスに対する需要の増加と、乏しい無線資源の効率的な使用および更なる柔軟性に関する要求と合わさって、技術の変化が加速されている。パケット・データをベースとする通信技術は、回線交換技術に比べて、柔軟性、実現可能なスループット（ビット・レート）および変化する無線環境への適応可能性に関して、広く実現性のある進歩を見せている。パケット・データをベースとする任意のシステムにおけるキーポイントとなる機能は、データ・パケット、すなわちプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）のスケジューリングである。送信エンティティのスケジューリング・メカニズムあるいはスケジューラは、たとえば、送信エンティティが通信する他のエンティティの各々に対して少なくとも１つの、複数のデータ・バッファを維持することができる。実際には、複数の（論理的な）バッファが、ポインタの付いた１つの（物理的な）バッファとして、あるいは物理的なバッファを検索することによって実現することが可能である。送信エンティティに、たとえばコア・ネットワークから供給されるデータ・パケットは、それぞれのバッファに保存され、そしてスケジューリング機能は、他のエンティティにそれらのそれぞれのデータ・パケットが、たとえばベアラ能力、異なるアプリケーションの帯域幅要件、ＱｏＳ要求等を考慮して提供されることを保証する。従来のスケジューリングでは、ＡＲＱを介した再送（以下でより詳しく説明される）とスケジューリング機能との結びつきは、通常、ごく弱くそして間接的であるということを指摘しておくことができる。たとえば、スケジューラは、あるパケットについての残余有効期間を（そのように定義されれば）１つの入力と見なすことができる。ＰＤＵは、一回以上再送されるにつれて時間が経過し、そのＰＤＵについての有効期間値が減少することで、スケジューリング処理における優先度に暗黙的に影響を与える。

セルラ無線システムに対するパケット・データをベースとするサービスの進展において、柔軟性があってさらに最適化されたスケジューリング機能を提供するようにかなりの注意が払われてきている。新しいトランスポート・チャネル、ＵＭＴＳ仕様のリリース５にある高速下り共有チャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）（http://www.umtsworld.com 参照）は、新しい無線インタフェース機能、たとえば高速チャネル依存スケジューリング、高速リンク適応および高速自動再送要求（ＡＲＱ）プロトコルを導入している。本明細書で多くの場合ノードＢと称される、その送信エンティティにおけるスケジューラは、ノードＢにバッファされたユーザ・データ（データ・パケット）を、異なる他のエンティティ、たとえば複数のユーザ装置ＵＥに送信する順序編成を行う。個々のＵＥへの送信のためにスケジュールされたユーザ・データは、ノードＢ内の対応するＵＥのバッファから取り出され、そしてトランスポート・ブロックに書き込まれる。そのスケジューラは、送信されるトランスポート・ブロック、その送信に使用するタイムスロット（またはコード）およびそのトランスポート・ブロックが対象とするＵＥを決定する。トランスポート・ブロックは、データ量に依存した可変長となるが、通常２ｍｓの一定の継続期間を有するタイムスロットで送信される。そのトランスポート・ブロックは、通常個々の対象ＵＥに個々にあり、しかしながら、それらは、符号多重化が利用される場合同時に送信されることができる。

マルチホップ及びアドホック・ネットワークは、通信システムを提供する異なる解決策を示し、そして近年かなりの注目を集めている。この種のネットワークでは、複数の（好ましくは全ての）移動ノード、たとえばセルラ携帯電話／移動端末、ＰＤＡないしラップトップコンピュータは、他の移動ノードに対してルータ（移動ホスト）として動作することができる。固定された基幹施設に対する必要性はこのようになくなっているが、固定ネットワーク、たとえばインターネットへのアクセスは、完全なアドホック動作をよく補完するものである。したがって、発信元移動ノードから宛先移動ノードに送信されるデータ・パケットは、通常、宛先移動ノードに至るまでに数多くの中間移動ノードを経由した（マルチホッピング）経路を辿る。アドホック・ネットワークは、通常、完全に自己組織化されており、そのルーティング経路（ホッピング・シーケンス）は、決して事前に決められてはおらず、しかしながら、複雑な最適化ルーチンが最善の経路を見出すために用いられることができる。将来のそして研究中のアドホック・ネットワークでは、マルチホッピングを使用するように想定されている。他方では、マルチホップ・ネットワークは、何らかの所定の好適なホッピング方式を有することができ、すなわち、マルチホップ・ネットワークは、必ずしもアドホック・ネットワークではない。しかしながら、以下では、「マルチホップ・ネットワーク」は、通信においてマルチホップを利用する、すなわち、アドホック・ネットワークを含む任意のネットワークとして使用され、そして解釈されるべきである。マルチホップ・ネットワークの総合的な説明が、Ｍ．Ｆｒｏｄｉｇｈ等による、“無線アドホック・ネットワーキング−ネットワークを有しないネットワーキング術”、エリクソン・レビュー、ｐｐ２４８−２６３（４）２０００に述べられている。

ネットワーク内のノードは、通常、なるべく近々に更新されたルーティング・テーブルを保持し、そのノードがデータ・パケットを送信できる移動ノードを指定している。マルチホップ・ネットワークでは、データ・パケット・ルーティングないし同様のものを使用して、以下の手順が、各々のパケットが経由する経路を決めるために実行される：あるノードがパケットを受信すると、そのデータ・パケットを宛先へと導く次のホップ・ノードをルーティング・テーブルで調べる。その受信ノードが次のホップ・ノードをもたず、かつパケットの宛先でない場合、ルーティング・テーブルの状態は、そのマルチホップ・ネットワーク内で不整合である。状態を更新するために、受信ノードは、たとえばその宛先への経路探索を起動し、その状態が自動的に更新されるまで待つことができる（定期的に実行されうる）。あるいは、受信ノードは、単に前位局に対して、正しく動作している経路を有していないことを応答することもできる。この場合、前位局は、他の経路を試みる場合もある。後者の場合は、実際には問題の全てを解決してはいないが、多少の解決はなされる。その処理は、そのデータ・パケットが最終的にその宛先ノードに到達するまで続く。あるいは、ルーティング・リストがその移動ノードに保持されず、そしてそのルーティング経路がセッションごとに設定される。マルチホップ・ネットワーク内の送信エンティティのスケジューラは、データ・パケットの送信を編成し、そして、そうすることで、少なくとも、いずれのパケットがその待ち行列にあるか、そのルーティング・リストに含まれる情報、いつ送信すべきか、そして、好ましくはまたそのベアラ容量および現在の無線環境のような他の送信要因について考慮する。

そのルーティング手順およびルーティング・リストの更新は、非常に様々な方法で実行されることができ、そして当技術分野で多くが報告されている。近年今までにないマルチホップ転送方式が、固有の無線チャネル特性を活用して、提案されている。選択的ダイバーシティ転送（ＳＤＦ）、およびＰ．ＬａｒｓｓｏｎとＮ．Ｊｏｈａｎｓｓｏｎによる、“マルチホップ・パケット無線ネットワークにおけるマルチユーザ・ダイバーシティ転送”、ＩＥＥＥ ＷＣＮＣ ２００５会議録、ニューオーリンズ、２００５年３月、に説明されているマルチユーザ・ダイバーシティ転送（ＭＤＦ）の両方式は、臨機応変型スケジューリングを提供するものとして見られることができ、無線チャネル変動が、最も良好な経路を即時に選び、および／またはその伝送速度に適応するように吟味される。

自動再送要求（ＡＲＱ）は、上述したように、セルラ無線通信システムにおいて無線インタフェースでの通信のために使用されるように提案されている。ＡＲＱは、マルチホップ・システムにおいてもまた使用されることができよう。そのデータは、送信の前に、通常、比較的小さいパケット、プロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）に分割される。信頼のおける転送が、誤り検出符号付きのパケットに符号化されることにより可能となり、その受信機が誤りのある、あるいは損失パケットを検出することができ、そしてそれにより再送を要求することができるようになる。そのデータ・シーケンスの整合性は、普通、パケットのシーケンス番号付けおよび確実な送信規約を適用することにより達成される。

ＡＲＱの最も簡単な形式では、通例、逐次確認方式ＡＲＱと称され、データの送信機は、各々の送信データ・パケットを保存し、そして、確認応答メッセージ(ＡＣＫ）という手段によってデータ・パケットを正しく受信したというその受信機からの確認を待つ。そのＡＣＫが受信されると、その送信機はその保存していたパケットを廃棄し、そしてその次のパケットを送信する。その処理は、通常、タイマーおよび、否定応答メッセージ（ＮＡＣＫ）の使用で補完される。送信エンティティは、タイマーを使用し、それはデータ・パケットの送信時に始動され、そしてＡＣＫ（ないしＮＡＣＫ）が、そのタイマーが切れるまでに受信されていないと、そのデータ・パケットは再送される。その受信機がそのパケットに誤りを検出すると、送信機にＮＡＣＫを送信することができる。そのＮＡＣＫを受信すると、その送信機は、タイマーが切れるのを待つことなくそのデータ・パケットを再送する。ＡＣＫないしＮＡＣＫメッセージが紛失すると、そのタイマーが最終的に切れることとなり、そしてその送信機がそのデータ・パケットを再送するであろう。

ＡＲＱは、当技術分野では、いくつかの異なる態様で扱われてきた。簡単な逐次確認方式から、通常のＡＲＱのより検討を深めた方式が進展されてきていて、たとえばＧｏ−Ｂａｃｋ−Ｎおよび選択的廃棄（ないし選択的再送）であり、より高いスループットを提供する。Ｄａｈｌｍａｎ等による、ＷＯ ０２／０９３４２にある教示は、従来のＡＲＱ方式に柔軟性を付加するＡＲＱ方式であり、通信資源に関して所望のトレード・オフを与えるように設定される、および／または取り決められるようなＡＲＱパラメータを導入している。

ＡＲＱの進展の別系列では、その符号化における冗長性が、通信特性（一般にスループットとして計測される）を高めるために種々の方法で活用されている。これらの方式は、ハイブリッドＡＲＱ方式と称されている。符号化とＡＲＱとの組み合わせ、ハイブリッドＡＲＱ方式は、無線環境における変動、たとえばフェージングへの確実な適応を付与することができる。ハイブリッド １ ＡＲＱでは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）が、ＡＲＱと組み合わされる。ハイブリッド ２ ＡＲＱでは、ＰＤＵはおおむね（ＦＥＣ）符号化されて送信されるが、しかし復号化後にビット誤りの存在を調べるために巡回冗長チェック（ＣＲＣ）を伴っており、そして再送が要求されると、ＦＥＣ符号器により生成されるパリティ・ビット（冗長ビットとしてまた知られている）、システマティック・ビット、あるいは両者の組み合わせが送信される。パリティ・ビットが、既に受信済みのビット、同じデータ・パケットのこと、とともに使用される場合、これは、多くの場合、付加的冗長性をベースとするハイブリッド ２ ＡＲＱと呼ばれる。パリティ・ビットのこのシーケンスは、いくつかのハイブリッド ２ ＡＲＱ方式では、それ自身復号可能であり、および／または既に受信済みの誤って復号されたＰＤＵの復号化を強化することができる。システマティック・ビットは、既に受信済みのビット、同じデータ・パケットのこと、とともに使用される場合、これは、多くの場合、チェイス合成をベースとするハイブリッド ２ ＡＲＱと呼ばれる。ハイブリッド ２ ＡＲＱの一形式がＵＭＴＳで使用されている。

ＷＯ ０２／４９２９２は、ＵＭＴＳシステムでハイブリッドＡＲＱを使用することに関するいくつかの問題、特にスケジューリングおよびバッファリングについて取り組んでいる。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）およびノードＢ間にフロー制御メカニズムを導入することにより、そのスケジューリングが簡単化され、そのバッファの大きさが削減されている。

所要の帯域幅を最適化し、そして基地局における改良されたスケジューリングにより複数のＵＥからの相反する要求を解決するために、たとえばＷＯ ０２／０５２７７１に、方式が提案されてきている。またチャネル状態もそのスケジューリングで注目されている。

符号化およびスケジューリングの先行技術方式は、総スループットおよび柔軟性に関して著しい改善を呈している。しかしながら、より高いスループット、サービスエリアおよび柔軟性の増大する要求は、先行技術の教示だけでは満たされることができない。

周知の通信システム、特に無線システムでは、その媒体は信頼性が低くて、宛先受信ノードにより受信されず、しかしそのシステム内の他のノードにより受信されるような情報が送信される。先行技術の方法および装置は、宛先以外の他のノードにより受信されている送信情報が、たとえば総スループットに関して、送信ノードでの符号化およびスケジューリングを改善するために使用されることができるという事実を認識することもそして利用することもできない。

その媒体が信頼性が低くて、自動再送要求（ＡＲＱ）ないしマルチホップ・スケジューリングおよび転送を利用する通信システムにおいて相応しく、情報が当初宛てられた受信ノード以外のそのシステム内の他のノードにより受信されているという事実を利用した、改善されたスケジューリングおよび符号化方法および装置が、明らかに必要である。

本発明の目的は、先行技術の技法の短所を克服する方法および装置を提供することである。これは、請求項１に規定されている方法、請求項１８に規定されている送信ノードにおける方法、請求項２７に規定されている受信ノードにおける方法、請求項３２に規定されている送信ノード、請求項３６に規定されている受信ノードおよび請求項３８に規定されているシステムにより達成される。

本発明が、オーバヘッドで、および以前は廃棄されていた情報を、送信ノードにおける符号化およびスケジューリングを改善するために活用する方法および装置を提供することで、その問題が解決される。本発明の方法によれば、受信ノードは、受信済みの情報を先験的な情報(a priori information)として選択的に保存し、そしてそれらのそれぞれの保存された先験的な情報についての情報を送信ノードにフィードバックする。その送信ノードは、複数のユーザへの複数のデータ・パケットを、その受信ノードそれぞれの先験的な情報についてのフィードバックに少なくともある程度は基づいて、合同符号化(joint encoding)およびスケジューリングすることにより複合データ・パケットを形成する。その送信ノードは、その複合データ・パケットを複数の受信ノードに送信する。複合データ・パケットを受信すると、その受信ノードは、それらの保存している先験的な情報を、その複合データ・パケットからそれら自身宛のデータを抽出する処理の中で使用する。さらに、そしてフィードバックされた先験的な情報と一緒に、その送信ノードは、受信データ・パケットについての従来からのフィードバック情報を利用することができる。

本発明は、情報傍受がその送信ノード以外の他の送信機からまた生じうるマルチホップ・システムだけでなく、多重ユニキャストＡＲＱに（たとえば、セル方式かつマルチホップ・システムにおいて）適用可能である。

本発明の結果、送信されたデータ・パケットの間違いのない受信を達成するために、その送信ノードからその複数の受信ノードに送出されるデータ・パケットが少なくて済む。

本発明の１つの態様によれば、以下の各工程を備える方法が提供される：
−少なくとも１つのノードが他の受信ノード宛の少なくとも１つのデータ・パケットを受信し、そして保存する工程であって、その保存されたデータ・パケットが、そのデータ・パケットを受信したその受信ノードの先験的な情報の少なくとも一部を形成する；
−その受信ノードの少なくとも１つが第１の送信ノードに、および／または第２の送信ノードにその先験的な情報に関する情報をフィードバックする工程−フィードバックを受信している少なくとも１つの送信ノードのうちの少なくとも１つが、複合データ・パケットを形成および送信する工程であって、その複合データ・パケットは、各々が少なくとも２つの受信ノードに宛てられた情報を含む少なくとも２つの個々のデータ・パケットからの情報を含み、前記形成工程で少なくとも１つの受信ノードの先験的な情報が利用される；
−その少なくとも１つの受信ノードが、その先験的な情報を用いてその複合データ・パケットを、少なくとも部分的に復号する工程。

その合同符号化は、非線形であり、たとえばＸＯＲ演算ないし剰余演算を用いて実行されることが好ましい。

その合同符号化およびスケジューリングが、異なる組み合わせのパケットおよび異なる組み合わせの受信機、そしてそれらが保存している先験的な情報の知識を考慮した最適化処理を含むことが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、送信ノードにおいて以下の各工程を含む方法が提供される：
−先験的な情報として、少なくとも１つの他の受信ノード宛の少なくとも１つのデータ・パケットを保存する工程；
−その先験的な情報に関する情報を、その通信システム内の少なくとも１つの他のノードにフィードバックする工程；および
−複合データ・パケット受信時に、前記複合データ・パケットをその保存している先験的な情報を用いて少なくとも部分的に復号する工程。

本発明の第３の態様によれば、受信ノードにおいて以下の工程を含む方法が提供される：
−先験的な情報として、少なくとも１つの他の受信ノード宛の少なくとも１つのデータ・パケットを保存する工程；
−その先験的な情報に関する情報を、その通信システム内の少なくとも１つの他のノードにフィードバックする工程；および
−複合データ・パケット受信時に、前記複合データ・パケットをその保存している先験的な情報を用いて少なくとも部分的に復号する工程。

本発明の第４の態様によれば、受信ノードからのフィードバック内にある先験的な情報を受信し、そして識別するように構成されたフィードバック受信機、複数の受信ノードからの先験的な情報を保存するための先験的な情報記憶モジュール、複数の個々のデータ・パケットから複合データ・パケットを形成するための合同符号化およびスケジューリング・モジュールを備える送信ノードが提供される。その先験的な情報記憶モジュールは、前記フィードバック受信機と接続されている。その合同符号化およびスケジューリング・モジュールは、その先験的な情報記憶モジュールからの先験的な情報を使用し、そしていずれの複数の個々のデータ・パケットを、その複合データ・パケットで使用するのためにバッファ・モジュールから読み出すべきかを決めるように構成されている。

本発明の第５の態様によれば、選択されたデータ・パケットを先験的な情報として保存するための先験的情報バッファ、および受信した複合データ・パケットを復号するために前記先験的情報バッファから先験的な情報を読み出すように整えられているＰＤＵ識別および復号化モジュールを備える受信ノードが提供される。

本発明の１つの利点は、その情報がその宛先に到達することを保証するために必要となる送信がより少なくて、スループットを増やし、そして待ち時間を減らすことができることである。

更なる利点は、その通信システムで消費されるエネルギー／電力が、同じスループットおよび待ち時間の割には節減できることである。

より更なる利点は、複雑さの低い復号化（および符号化）が使われることができることである。

本発明の実施形態は、従属クレームの中で規定される。本発明の他の目的、利点および今までにない特徴は、以下の発明の詳細な説明を添付の図面および請求項とともに併せて考察することにより明らかになるであろう。

本発明に係る通信システムにおいて、ある送信エンティティは、複数の受信エンティティとの通信に携わっている。その送信エンティティ、たとえば、送信動作中の基地局（ＢＳ）は送信ノード（ＳＮ）と称され、そしてその受信エンティティは、たとえば、移動機（ＭＳ）として実現されていて、受信動作中は、受信ノード（ＲＮ）と称される。注目すべきは、移動機は送信ノードとして、また基地局は受信ノードとして振舞うこともできようということである。本発明は、複数の移動機と通信する基地局を有する通常のセルラシステム、および、少なくとも１つの移動機が通信ができる少なくとも２つの他の移動機と通信するマルチホップ・システムの両方に、都合よく利用されることができる。前述のように、種々のスケジューリング方式が、そのようなシステムで性能を高めるために利用されることができ、そして異なる形式のＡＲＱ方式が、送信の信頼性を増すために使用されることができる。

まず、従来の先行技術であるＡＲＱ方式が考えられる。１つの送信機と１つの受信機間の従来のＡＲＱ方式は、これ以降、ユニキャストＡＲＱと称される。注目すべきは、たとえばセルラシステムにおけるダウンリンクについて、多重ユニキャストＡＲＱセッションが異なるユーザに対して同時に実行されていて、各々のユーザはそれ自身のユニキャストＡＲＱインスタンスを有する複数のフローを持つことができることである。図１において、送信ノード、この場合基地局１０５は、移動機１１０および移動機１２０として実現されている２つの受信ノードｖ_ａおよびｖ_Ａと通信している。したがって、２つのユニキャストＡＲＱが並行して実行されており、第１は基地局１０５とその移動機１１０との間、第２は基地局１０５とその移動機１２０との間である。図１で説明されている例では、時刻Ｔ_１で送信ノード、基地局１０５が、データ・パケット（ａ）の形で情報を移動機１１０に送信し、データ・パケット（ａ）は移動機１１０により正しく受信されなかった。データ・パケット（ａ）は、他の１人以上のユーザ、たとえばその受信ノードｖ_Ａ（移動機１２０）により、また受信（傍受）される可能性がある。しかしながら、先行技術のユニキャストＡＲＱ方式に準拠して、そのような傍受されたデータ・パケットはその受信ノードｖ_Ａにより廃棄される。あるいは、その受信ノードｖ_Ａが、所望の受信ノードではないということを知っている場合、そのデータ・パケットは全く無視される。Ｔ_２で、データ・パケット（Ａ）がその送信ノード１０５から移動機１２０に送信され、しかしまたこの送信も失敗する。そのＡＲＱ手順を通して、その送信ノード１０５は確認情報が与えられ、そして時刻Ｔ_３およびＴ_４で、その送信ノード１０５はパケット（ａ）およびパケット（Ａ）をそれぞれ再送する。その２つの受信ノードｖ_ａおよびｖ_Ａは、それらのそれぞれのデータ・パケット（ａ）および（Ａ）を正しく受信する。注目すべきは、Ｔ_１およびＴ_２における送信が、同時送信が許容される伝送技術、たとえば直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）が利用される場合、同時に起きるであろうということであり、すなわちパケット（Ａ）およびパケット（ａ）は、同時に、しかしＯＦＤＭ副搬送波の重畳しない取り合わせで送信される。その再送信はまた同時に起こりうるであろう。

マルチホップ・ネットワークは、他の展開のシナリオを示しており、ノードが、自身のトラヒックを生成および受信する以外に、互いのトラヒックを転送しあう。しかしながら、マルチホップ・ネットワークは、セルラシステムの属性を保有し、すなわち、通常、信頼性が低い媒体上を複数の局と通信する送信機を含む。ある種のマルチホップ・ネットワークの原理では、ノードごとに送信スケジューリングを採用している。このスケジューリング処理は、いずれのパケットを誰宛に、そしていつ送信するかを決めるために、多くの異なる態様、たとえば、パケット遅延、ＱｏＳ要件および瞬間的なリンク特性だけでなく、その平均も考慮に入れることができる。マルチユーザ・ダイバーシティをベースとするルーティングは、ＵＳ２００４０２３３３９１８にある教示である。セルラネットワークと同じように、マルチホップ・ネットワーク内のノードは、ユニキャストＡＲＱ、すなわち隣接ごとに１つ以上のインスタンスを使用することができる。異なるユーザに対してスケジュールされるパケットを有するマルチホップ・ネットワークの例が、図２に説明されており、ノードｖ_ｘ２０５およびｖ_ｙ２１５が送信ノードを表わし、そしてデータ・パケットを、それぞれ、宛先ノードとして稼動中のノードｖ_Ａ２２５およびｖ_ａ２１０に向けて送信する。まず、データ・パケット（Ａ）が（中間の）受信ノードｖ_ｓ２２０に送信される。ノードｖ_ｓ２２０は、そのデータ・パケット（Ａ）をノードｖ_Ａ２２５に転送する。少し遅れて、ノードｖ_ｙ２１５が、データ・パケット（ａ）をその中間ノードｖ_ｓ２２０に送信し、それがデータ・パケット（ａ）をノードｖ_ａ２１０に転送する。セルラ場合と同じように、そしてそのＡＲＱ手順に準拠して、受信が確認され、そして必要であれば、損失データ・パケットが宛先の受信機に再送される。

本発明の方法および装置によれば、先験的な情報、たとえば上記の例ではその廃棄されたデータ・パケットのような傍受情報が、その通信システムにおけるスループットを向上させるために利用される。その受信ノードは、受信した情報を先験的な情報として選択的に保存し、そしてそれらのそれぞれ保存した先験的な情報についての情報を送信ノードにフィードバックする。その送信ノードは、複数ユーザへの複数のデータ・パケットを、その受信ノードそれぞれの先験的な情報に関するフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、合同符号化およびスケジューリングすることにより、複合データ・パケットを形成する。さらに、そしてその先験的な情報のフィードバックと一緒に、その送信ノードは、受信したデータ・パケットについて知らせる従来のフィードバックを利用することができる。その複合データ・パケットは、その受信ノードに送信される。複合データ・パケットを受信すると、その受信ノードは、その複合データ・パケットからそれら自身向けのデータを抽出する処理の中で、それらの保存している先験的な情報を使用する。それにより、送信されたデータ・パケットの正しい受信を達成するために、その送信ノードからその複数の受信ノードに送信されるデータ・パケットが少なくて済む。本発明は、情報傍受がその送信ノード以外の他の送信機からまた生じうるマルチホップ・システムだけでなく、多重ユニキャストＡＲＱに（たとえば、セル方式かつマルチホップ・システムにおいて）適用可能である。

本発明に係る方法の高水準にある原理が、図３のフローチャートおよび図４の図解した送信方式に説明されている。その図に説明されているように、複数の無線ノード４０５、４１０，４１５はその無線通信システムの一部で、データ・パケットの形で情報を交換している最中である。その用語、無線ノードは広く解釈されるべきである；無線通信ができ、そして無線通信ネットワークで使用される標準に準拠した任意の装置が、無線ノードと見られることができる。通常、無線ノードは、データ・パケットの送信および受信の両方ができ、それらはそれぞれ送信および受信動作と称せられ、すなわち、送信／受信ノードは送信／受信動作中である無線ノードを意味している。無線ノードには、以下が含まれ、しかし限定するものではない：無線基地局、移動機、無線通信手段を備えたラップトップ・コンピュータおよびＰＤＡｓそして無線通信手段を備えた乗り物および機械装置。その例では、無線ノード４０５は、主として送信動作中（送信ノード４０５）であり、そしてそのノード４１０、４１５および４２０は、主として受信動作中（受信ノード４１０、４１５、４２０）である。実線は指定された送信を示しており、そして破線は傍受の送信を示している。Ｘ印を付したパケットは受信しそこなったことを示している。本発明に係る方法では、先行して個々のデータ・パケットを初期に交換しておくことが好ましく、その先行工程３００は以下を備える：

３００： データ・パケット、ここではパケット（Ｘ）および（Ｙ）と説明され、送信動作中の１つ以上の無線ノード、ここでは送信ノード４０５から複数の受信ノード４１０、４１５、４２０に送信される。通常、各々個々のデータ・パケットは宛先受信ノードを有している。データ・パケットの送信は、伝送技術に依存して同時にあるいは縦続的に生じうる。

本発明に係る方法は、以下の各工程を備える：
３１０： その受信ノード４１０、４１５、４２０は、それらのそれぞれのデータ・パケット、すなわちそれらの所望の情報を、正しく受信された場合保存する。さらに、受信ノードは、傍受情報、すなわち他の受信ノード向けのデータ・パケットではあるが、当の受信ノードが受信し、そして復号できたもの、および／またはそれらの最終的な宛先への更なる転送のためのマルチホップ・シナリオで、当のその受信ノードに送信されているデータ・パケットを受信し、そして保存することができる。その傍受情報は、各々の受信ノード４１０、４１５、４２０の先験的な情報を作り上げる。描かれている例では、データ・パケット（Ｘ）および（Ｙ）はノード４１０の先験的な情報であり、（Ｙ）はノード４１５の先験的な情報、そして（Ｘ）および（Ｚ）はノード４２０の先験的な情報であり、（Ｚ）は以前に受信されている。

３２０： その受信ノード４１０、４１５、４２０は、その送信ノード４０５、ないし複数の送信ノードにそれぞれの先験的な情報に関する情報をフィードバックする。通常、受信ノードはまた、たとえばＡＲＱ手順を用いてその送信の結果に関する情報をフィードバックする。

３３０： その送信ノード４０５は、可能で好都合であれば、その受信ノード４１０、４１５、４２０からフィードバックされたそれぞれの先験的な情報の知識を用いて、複合データ・パケット４５０を形成する。その複合データ・パケットは、少なくとも２つの異なる受信ノードへ宛てられたデータを含む。好ましくは、その先験的な情報の知識がその送信ノード４０５により使用され、いずれの個々のデータ・パケットがその複合データ・パケットの中に含まれるべきかをスケジュールし、そしてその複合データ・パケットに含まれるべき複数の個々のデータ・パケットを合同符号化する。その複合データ・パケットの少なくとも一部が、その合同符号化された複数の個々のデータ・パケットで構成されるべきである。その複合パケットの符号化の特徴は、その複合パケット内のビット数が、同時に符号化されるそのパケットの部分のビット数の和よりも少ないことである。その処理は、これから先は、合同符号化およびスケジューリングと称され、そしてさらに以下で論じられ、そして例示されるであろう。その送信ノードは、受信ノードの異なる対、あるいはグループ宛の複数の異なる複合パケットを形成することができる。その例では、その送信ノード４０５が、（Ｘ）、（Ｙ）および（Ｚ）からのデータを含む複合データ・パケットを形成している。

３４０： その送信ノード４０５は、その複合データ・パケットを宛先受信ノード、図４の例では、その受信ノード４１０、４１５、４２０に送信する。

３５０： その複合データ・パケットを受信後、その受信ノード４１０、４１５、４２０は、可能であれば、その複合データ・パケットを復号し、そしてそれまではそれぞれの受信ノードに知られていなかったそれぞれ自身のデータを抽出する。復号化および抽出処理では、その保存している事前に既知の情報および、さらに場合によりその受信機によりそれまでに復号された自身のデータ・パケットが利用される。時々、受信ノードが、その複合データ・パケットから完全に復号し、そして自身のデータを抽出するのに必要な十分の情報を有していない場合もある。これが、その受信ノードがその複合データ・パケットを部分的に復号し、そしてその結果である未処理の複合データ・パケットを保存する場合であれば、他の情報が利用できる場合の更なる処理のために、たとえばその受信ノードに宛てられた他のデータ・パケットがその送信ノード４０５から送信され、あるいは傍受データ・パケットが送信される。あるいは、その複合データ・パケットが、復号を試みることなく、その受信ノードが必要な情報を全て取得し終わるまで保存される。その複合データ・パケットの主要な部分を復号するために必要となる情報についての情報は、ヘッダ内に含まれうる。その例では、ノード４２０が（Ｙ）を抽出でき、そしてノード４１０が（Ｚ）を抽出できよう。ノード４１５は、未処理の複合データ・パケットを抽出できよう。

その受信ノード４１０、４１５、４２０からその送信ノード４０５にフィードバックされたその先験的な情報は、いずれのデータ・パケットが受信されているか、およびまだ受信されていないかに関するフィードバックと結合されることができるのが好ましい−自身のデータ・パケット、すなわちその特定の受信ノードが宛先受信機であったデータ・パケットのそのような情報が、決められることができるとすればのことである。したがって、先験的な情報の付加的なフィードバックは、従来のユニキャストＡＲＱフィードバックに対する拡張と見られることができ、あるノードが、そのノード向けでない他の送信のためにまた、その復号した結果を報告する。事前のフィードバックと従来のユニキャストＡＲＱのフィードバックとの組み合わせは、拡張された、あるいは完全に受信されたパケット状態として見なされることができる。ここで、“完全に”は、全ての状態情報を意味しており、一方“拡張された”は、従来のユニキャストＡＲＱで提供されるよりも多いフィードバック情報を指している。

その傍受データ・パケットは、工程３１０で受信されており、通常、普通のデータ・パケットないし複合データ・パケットのどちらかである。二者択一的に、あるいは併用して、複合データ・パケットは、その受信ノードが、ちょうどそのときにその複合パケットを復号するのに十分な情報を持ち合わせていなくても、受信ノードにより先験的な情報として使用されることができる。

本発明に係る方法が、これから、それぞれセルラ通信システムおよびマルチホップ・ネットワークに適している実施形態とともに、詳しく説明されるであろう。

一般的なセルラ通信システムが図５に説明されており、送信ノード、基地局５０５が、複数の受信ノード、移動機５１０および５２０と通信している。先行技術では、個々に多重ユニキャストＡＲＱインスタンスを有しているであろう。ここで、本発明の１つの実施形態によれば、個々がその送信機および複数の受信機間で動作している同時マルチユーザＡＲＱ方式を有しており、それが各々のユーザ・フローに対する再送支援を保証するばかりでなく、マルチユーザ態様をその再送処理に利用する。図３を参照して概要が説明されているフローチャートに従いながら、その実施形態の各工程が以下の限定ではない例により説明される。

３００ａ： 時刻Ｔ_１およびＴ_２で、その送信ノードである、基地局５０５が、受信ノードｖ_ａである、移動機５１０に宛てられたデータ・パケット（ａ）を、そして受信ノードｖ_Ａ、移動機５２０に宛てられたデータ・パケット（Ａ）を、それぞれ送信する。両方とも受信し損なう。しかしながら、その移動機５２０（受信ノードｖ_Ａ）がデータ・パケット（ａ）を受信（傍受）し、そしてその移動機５１０（受信ノードｖ_ａ）がデータ・パケット（Ａ）を傍受する。

３１０ａ： その移動機５２０（受信ノードｖ_A）がデータ・パケット（ａ）を保存し、そしてその移動機５１０（受信ノードｖ_ａ）がデータ・パケット（Ａ）を保存する。その保存したそれぞれのデータ・パケットがその受信ノードの先験的な情報を作り上げる。

３２０ａ：続いて、Ｔ_３で、その移動機５１０、５２０はその先験的な情報をフィードバックし、すなわちその基地局５０５に、いずれのデータ・パケットが受信されているか（あるいは、その逆で、何が受信されていないか、または両方の組み合わせ）、その拡張された、またはその完全に受信したパケットの状態のいずれかを通知する。そのフィードバックは、フィードバック・メッセージの形をとる。

３３０ａ： その基地局５０５は、それぞれ移動機５１０、５２０の先験的な情報、再送すべきパケットを含むそのフィードバック・メッセージに基づき、採用する符号化原理を考慮して、複合データ・パケットを形成し、そして送信をスケジュールする。ここで、符号化の一例は、パケット（ａ）とパケット（Ａ）との排他的論理和（ＸＯＲ）をとることを必要とする。

３４０ａ： Ｔ_４で、その基地局５０５は、その複合データ・パケットである、パケット（ａ）とパケット（Ａ）とで取られた排他的論理和（ＸＯＲ）をその移動機５１０、５２０に送信する。

３５０ａ： その複合データ・パケットを（正しく）受信すると、２つの移動機５１０、５２０の各々は、それらのそれぞれの先験的な情報を用いて、その複合データ・パケットを復号し、そしてただ単一のデータ・パケットが送信されたにも係わらず、それらのそれぞれの紛失した情報、すなわちノードｖ_ａに対するそのデータ・パケット（ａ）、そしてノードｖ_Ａに対するデータ・パケット（Ａ）を抽出することができる。その復号化工程は、移動機５１０にとっては、データ・パケット（ａ）を抽出するために、その以前に受信していたデータ・パケット（Ａ）とその複合データ・パケットとの排他的論理和（ＸＯＲ）をとることを含む。同様に、移動機５２０は、その以前に受信していたデータ・パケット（ａ）を用いて、データ・パケット（Ａ）を抽出する。

簡単のために、その実施形態は、２つの受信ノードのみで例示されてきている。しかしながら、当業者には、上記の教示を考慮すると理解されるように、その方法は、複数の受信ノードないし受信ノード群に拡張されることができる。

Ｔ_１およびＴ_２における送信は、たとえばＯＦＤＭＡが使用されると、同時に起こることができえて、すなわち、パケット（Ａ）およびパケット（ａ）は、同時に、しかしＯＦＤＭ副搬送波の重畳しない取り合わせで送信される。データ・パケットの同時送信は、たとえばＯＦＤＭＡによって、マルチホップ・シナリオでもまた使用されることができる。Ｔ_１およびＴ_２における同時送信のための他の方法は、それ自体、本発明により除外されるものではない。

本発明の更なる実施形態は、マルチホップ・シナリオに関するものである。図６にマルチホップ・ネットワークが説明されており、複数のノード６０５、６１０、６１５、６２０および６２５がそれらのそれぞれの宛先への、データ・パケット（ａ）およびデータ・パケット（Ａ）の転送に携わっている。そのマルチホップ・ノードは、通常、送信ノードおよび受信ノードとして交互に機能している。その送信ノードとして機能しているマルチホップ・ノードのタスクは、そのバッファ内にあるデータを所望の受信機に転送することであり、それが順々にそのデータを宛先に向けて転送する。そのマルチホップ・シナリオに関する明細書では、その用語、宛先ノードおよび宛先受信機は、ある特定の送信（ホップ）の所望の受信側であるそのノード／受信機のことである。したがって、宛先ノード／受信機は、必ずしもそのデータ・パケットの最終的な宛先とは限らない。そのマルチホップ・ノードは、たとえば移動機である。図３を参照して概要が説明されているフローチャートに従いながら、以下の限定されない例により、その動作が説明される；

３００ｂ： 時刻Ｔ_１で、送信ノードである、マルチホップ・ノードｖ_ｘ６０５は、データ・パケット（Ａ）をノードｖ_Ａ６２５に、この時点では宛先受信ノードとして機能しているノードｖ_ｓ６２０を経由して送信する。そのデータ・パケット（Ａ）はまた、受信ノードｖ_ａ６１０により傍受されている。時刻Ｔ_２で、第２の送信ノードである、マルチホップ・ノードｖ_ｙ６１５がデータ・パケット（ａ）を送信する。その宛先受信側、マルチホップ・ノードｖ_ｓ６２０は、そのデータ・パケット（ａ）を受信し、そしてそのデータ・パケット（ａ）はまた、受信ノードｖ_Ａ６２５により傍受されている。

３１０ｂ： それらのそれぞれの先験的な情報として、その受信ノードｖ_ａ６１０はデータ・パケット（Ａ）を保存し、そしてその受信ノードｖ_Ａ６２５はデータ・パケット（ａ）を保存し、そしてそのマルチホップ・ノードｖ_ｓ６２０は、データ・パケット（Ａ）およびデータ・パケット（ａ）の両方を保存する。

３２０ｂ： 続いて、Ｔ_３で、その受信ノードはそのマルチホップ・ネットワーク内の他のノードにそれらの先験的な情報と、場合によってはさらに、どのパケットが受信されているか（あるいはその逆で、何が受信されていないか）をフィードバック・メッセージの中で知らせる。この例では、そのマルチホップ・ノードｖ_ｓ６２０は、データ・パケット（ａ）が受信ノードｖ_Ａ６２５により受信されており、そしてデータ・パケット（Ａ）が受信ノードｖ_ａ６１０により受信されていることに関する情報を受信する。

３３０ｂ： 受信されたフィードバック・メッセージに基づいて、そのマルチホップ・ノードｖ_ｓ６２０は、今度は送信ノードとして機能して、いずれのパケットを送信すべきかをスケジュールし、そしてそれを複合データ・パケットの中へ合同符号化する。ここで、符号化工程の簡単な例は、パケット（ａ）とパケット（Ａ）との排他的論理和（ＸＯＲ）を求めることを含む。

３４０ｂ： 時刻Ｔ_４で、そのマルチホップ・ノードｖ_ｓ６２０は、その送信ノードとして機能しており、その複合データ・パケット（すなわち、パケット（ａ）とパケット（Ａ）との排他的論理和（ＸＯＲ）の結果）をその受信ノードｖ_ａ６１０およびｖ_Ａ６２５に送信する。

３５０ｂ： その複合データ・パケットを受信すると、その受信ノードｖ_ａ６１０およびｖ_Ａ６２５は、それらのそれぞれの紛失情報、すなわち、それぞれ元のデータ・パケット（ａ）およびパケット（Ａ）を、それらの保存しているそれぞれの先験的な情報を用いて復号する。その復号化工程は、受信ノードｖ_ａ６１０が、データ・パケット（ａ）を抽出するために、それまでに受信していたデータ・パケット（Ａ）とその合同符号化した複数のデータ・パケットとの排他的論理和（ＸＯＲ）をとることを含む。同様に、受信ノードｖ_Ａ６２５は、そのそれまでに受信していたデータ・パケット（ａ）を使用して、データ・パケット（Ａ）を抽出する。

注目すべきは、その受信ノードｖ_ａ６１０およびｖ_Ａ６２５が、必ずしもデータ・パケット（ａ）および（Ａ）の最終の宛先とは限らない場合があり、そしてノードｖ_ａ６１０およびｖ_Ａ６２５が最終の宛先でなかった場合、今度はそれらのそれぞれの最終の宛先に向けて、そのそれぞれのデータ・パケット（ａ）および（Ａ）を送信することができるということである。

マルチホップ・ネットワークでは、ノードの１つ、たとえばｖ_Ａ６２５があるパケットをノードｖ_ｓ６２０に送信したことがあると想定することもまた可能であろうし、したがってノードｖ_Ａ６２５からｖ_ｓ６２０にフィードバックを送信する必要はない。それにも係わらず、その複合データ・パケットを形成する処理の中で、ノードｖ_ｓ６２０はｖ_ａ６１０からのフィードバックに依存する。全体で、少なくとも１つの受信ノードが先験的な情報のフィードバックを提供している必要があり、そしてこの情報がそのスケジューリング処理の中で利用される。

上記では、（最終的にその複合データ・パケットを送信するものより）以外の送信機からの傍受情報が、先験的な情報として利用された状況を説明したとはいえ、また事前の既知情報を得るための他の組み合わせおよび方法が可能である。たとえば、図５における方法と同様に、その同じ送信機からの以前の送信をまた利用することができる。さらに、他の受信ノードが、その複合データ・パケットをまた復号し、そしてそれらに宛てられていないデータ・パケットを抽出することができ、それが、それから、それら宛の複合データ・パケットの来るべき復号処理の中で先験的な情報として用いられることができる。

注目すべきは、時々その合同符号化されたデータ・パケットを部分的に復号できるだけの場合があることであり、たとえば、３つ以上のデータ・パケットが合同符号化され、そしてただ１つの事前のデータ・パケットがその受信ノードにより既知で保存されている場合である。一例は、パケットＡ、Ｂ、Ｃの符号化工程であり、パケットＣのみがその受信ノードに存在している。そのとき、ＡとＢとが符号化された組み合わせが、その復号処理の中で抽出され、そして続いて、その送信ノード（あるいは、また他の送信ノードを含めて）に報告されるばかりでなく保存されるであろう。その受信されたパケットの状態は、そのときＡおよびＢがまだ合同符号化されていることを示していることに注意されたい。送信ノードは、スケジューリング処理で、１つ以上の受信ノードに存在するその先験的な情報が、少なくとも部分的に合同符号化されているという知識を盛り込むことができる。受信機における復号化では、少なくとも部分的に合同符号化されたパケット情報を事前の知識として、複合パケットを受信および復号化する工程の中で利用することができる。

今までに示したように、本発明に係る方法では、複合データ・パケットおよび普通のデータ・パケットの両方が、受信ノードおよび送信ノードにより処理される必要がある。図７のフローチャートは、本発明の実施形態を説明しており、受信ノードにおける方法の実装を示している。その用語“普通のデータ・パケット”は非複合データ・パケット、すなわち先行技術でもまた使用されている形式のデータ・パケットを意味している。図８のフローチャートは送信ノードにおける実施形態を説明している。

データ・パケットを受信する際のその受信機の動作は、図７で見られるように、以下の各工程を備える：
７０５： その受信ノードはデータ・パケットを受信し、そして普通の復号化、すなわち通常のＦＥＣ復号化を実行する。

７１０： その受信ノードは、その受信したデータ・パケットが複合データ・パケットであるかどうかを決定する。この情報は、好ましくは、そして通常そのデータ・パケットのヘッダ内に、あるいはその代わりに帯域外ないし帯域内の信号で伝えられる制御メッセージ内に含まれる。複合データ・パケットでなく、すなわち、通常のデータ・パケットの場合、そのアルゴリズムは工程７３０に進む。

７１５： その受信ノードは、その複合データ・パケットを任意の保存されている先験的な情報と一致させることが可能かどうかを決定する。そうでない場合、その複合データ・パケットは、工程７４５で先験的情報バッファに保存される。

７２０： その受信ノードは、その複合データ・パケットをその対応する先験的な情報で復号する。

７２５: 未処理の複合パケットが復号後に残る場合、すなわち、その保存されている先験的な情報がその複合データ・パケットを部分的に復号するに十分なだけである場合、その未処理のデータ・パケットが、工程７４５で先験的情報バッファに保存される。その複合データ・パケットが完全に復号される場合、そのアルゴリズムは工程７３０に進む。

７３０： その受信ノードは、普通の、あるいは複合データ・パケットから抽出されたそのデータ・パケットが、他のノード宛てであるかどうかを決定する。そのデータ・パケットが他のノード宛てである場合、そのデータ・パケットは、工程７４５で先験的情報バッファに保存される。

７３５： その受信ノードがそのデータ・パケットにとって宛先の受信側であれば、そのデータ・パケットは、必要であれば、自身のＡＲＱバッファに保存され、あるいは高位レイヤに送信される；および

７４０： その受信ノードは、自身の受信したデータに関する情報をその送信ノードに、および場合によっては他のノードにもフィードバックする。その受信ノードは工程７０５に戻り、さらに受信したデータ・パケットを処理する。

７４５： その受信ノードは、そのデータ・パケット、複合データ・パケットないし未処理の複合データ・パケットを先験的情報バッファに保存する。

７５０： その受信ノードは、受信した先験的な情報に関する情報を送信ノードおよび、場合によりさらに他のノードにフィードバックする。その受信ノードは工程７０５に戻り、さらに受信したデータ・パケットを処理する。

その送信ノードにおける動作は、３つの異なる部分ないしループを備えるものと想定されることができ、図８ａ−ｃのフローチャートに説明されている。第１の部分（ａ）はそのフィードバック・メッセージを受信して、そして処理し、第２の部分（ｂ）はその複合データ・パケットを形成し、そして第３の部分（ｃ）は受信ノードからのフィードバックを終了させるためにフラッシュ・メッセージを送信する。全ての部分は、同時に動作することができる。

送信ノードの動作の第１の部分（ａ）は、以下の各工程を備える：

８０５： その送信ノードは、何らかのフィードバック・メッセージが受信されているかどうかを監視する。

８１０： その受信ノードは、そのフィードバックが受信ノードからの先験的な情報に関するフィードバックであるかどうか、あるいはそれが受信した自身のデータに関するフィードバックであるかどうかを決定する。自身のデータに関する場合、そのアルゴリズムは普通のＡＲＱの動作、工程８１５を続け、先験的な情報に関する場合は、そのアルゴリズムは工程８２０を続ける。

８１５： その送信ノードは普通のＡＲＱ動作を実行し、そしてその監視工程８０５に戻る。

８２０： その送信ノードはそのフィードバックからの情報を先験的情報バッファに保存し、そしてその監視工程８０５に戻る。

送信ノードの動作の第２の部分（ｂ）は、以下の各工程を備える：
８２５： その送信ノードは、データ・パケットが送信されるべきかどうかを決定する。これは、たとえば、しかし限定されるものではなくて、フィードバックがちょうど届いたかどうか、送信するべき新しいパケットがちょうど届いたかどうか、あるいは送信インスタンスが他の何らかの機能により決定されることに基づく可能性がある。

８３０： その送信ノードは、データ・パケットがそのバッファから送られるようにスケジュールを組む。そのスケジューリング工程において、その送信ノードは、データ・パケットが、その先験的情報バッファからの先験的な情報を考慮して、複合データ・パケットに結合されるべきかどうか、あるいは普通のパケットが送信されるべきかどうかを決定する。そのスケジューリング処理では、そのパケットないし複数のパケットが、いずれのノードないし複数のノード宛てられるかが、また決定される。

８３５： その送信ノードは、複合パケットが工程８３０でスケジュールされたかどうかを調べる。そうでない場合、普通のデータ・パケットの送信が工程８４５で実行される。

８４０： 複合パケットがスケジュールされた場合、複合データ・パケットが、そのデータ・バッファからの個々のデータ・パケットの合同符号化により形成される。

８４５： そのデータ・パケットで、普通のデータ・パケットか複合データ・パケットのいずれかが送信される。

その送信ノードの動作の第３部分（ｃ）は、先験的な情報がどれくらいの時間保存されるべきであるかに関係している。受信ノードが自身宛のデータ・パケットを受信している場合、他の受信機は、それが決して再び、再送されるようなことはないので、最早対応する情報を保存し続ける必要はない。さらに、その他の受信機は、この情報を受信していることを引き続き報告する必要がない。したがって、その宛先ノードにより既に受信されたパケットに関しては、フィードバック・メッセージが送信されないことを保証するだけでなく、古くなった他のユーザ情報を消去するメカニズムが求められる。その動作は以下の各工程を備える：

８５０： その送信ノードは、フラッシュ・メッセージが送信されるべきかどうか、そしてそのフラッシュ・メッセージがいずれの１つ以上のデータ・パケットに係わるべきかを決定する。

８５５： その送信ノードがフラッシュ・メッセージを送信する。

フラッシュ・メッセージを処理するための対応するループは、その受信側でもまた実行される。その受信側におけるループは、図７で説明されているように、以下の各工程を備える：

７６０： その受信ノードは、フラッシュ・メッセージが受信されているかどうかを監視する。

７６５： その受信ノードは、その受信したフラッシュ・メッセージに含まれている情報に基づいて、古くなった先験的な情報を識別し、消去する。

適切なフラッシュ・メカニズムの詳細および例が、以下で説明されるであろう。
本発明に係る装置は、上述した実施形態を達成するに相応しく、図９に概要が説明されている。上述した本発明に係るそのモジュールおよびブロックは、通信システムにおける送信および／または受信ノードの機能部と見なされるべきであり、そして必ずしもそれら自身物理的な物と見なされるべきではない。そのモジュールおよびブロックは、少なくとも部分的にはソフトウェア・コード手段として実装されることが望ましく、本発明に係る方法を達成するように構成される。その用語“備えている”は主として論理的な構造に言及しており、そしてその用語“接続されている”は、ここでは機能部間のリンクとして解釈されるべきであり、そして必ずしも物理的な接続と解釈されるべきではない。しかしながら、選定された実装に依存して、あるモジュールは受信機ないし送信機内に物理的に明確な物として実現される場合がある。

送信ノードの送信機９００は、その実際の送信を遂行するために必要な機能を提供する送信手段９０３を備える。適切な送信手段、たとえば無線送信手段は当業者には周知である。その送信機９００はさらに、合同符号化およびスケジューリング・モジュール９０５を備え、そこにはその合同符号化およびスケジューリング・アルゴリズムが備わっている。その合同符号化およびスケジューリング・モジュール９０５は、先験的な情報モジュール９１０；補足情報モジュール９１５；バッファ・モジュール９２０;そして符号器およびＰＤＵ照合機モジュール９２５と通信している。その送信機はまた、フィードバック・メッセージで、その宛先受信機により受信されているパケットに対するＡＣＫｓおよび／またはＮＡＣＫｓ、およびその受信ノードからの先験的な情報を含むフィードバックの両方を受信し、そして処理する手段９３０を備える。その合同符号化およびスケジューリング・モジュール９０５は、その普通のＡＲＱ動作に対する手段９３３を備える。その先験的な情報モジュール９１０は、その受信ノードからのフィードバックに基づいて、受信したパケットの状態リスト、すなわちその拡張された、あるいは完全に受信したパケットの状態を保存し、そして更新する。そのバッファ・モジュール９２０は、送信バッファを、通常各々のフローに対して１つを提供する。その送信機がパケットを送信しようとしていると想定すると、それは、そのバッファ・モジュール９２０の送信バッファ内にどのようなパケットが存在するか、およびその先験的な情報モジュール９１０に保存されている異なる受信ノードの先験的な情報を考慮する。場合により、補足的な知識が補足情報モジュール９１５により提供され、そのスケジューリングにまた使用される。補足情報には、以下が含まれるが、限定されるものではない：臨機応変型のスケジューリングで使用されるリンクあたりのチャネル品質情報（ＣＱＩ）、さらに挙げると、個々のパケットの状態、たとえばそれらの有効期間値ばかりでなく、本発明をＱｏＳスケジューリング態様で強化する可能性に向けたＱｏＳ要件。マルチホップの場合、分散実装のために、その補足情報モジュール９１５がまた、隣接ノードのルーティング・コストを見出すための手段ばかりでなく、ルーティング・コストを決定するための手段を備え、そしてそれによって、データ・パケットがその所望の宛先に向かうことを保証するために、そのスケジューラが、それ自身のルーティング・コストばかりでなく隣接ノードのルーティング・コストを考慮できるようにし、またルーティングが最適なスケジューリングを決定できるようにする。移動度が適度に低い場合、その分散する場合に対する代案は、集中化されたルートおよびコスト決定でありうるであろう。この後者の場合については、ルート関連情報が、それから中央のノードからそのネットワーク内の他のノードに広められる。それらのパラメータ、そして場合によってはさらに付加的なパラメータに基づいて、１つ以上のパケットがその送信バッファからその符号器およびＰＤＵ照合機モジュール９２５に読み出される。複数のパケットがまとめられる場合、それらは、その符号器およびＰＤＵ照合機モジュール９２５により合同符号化されて複合データ・パケットを形成し、そしてそれから、ＣＲＣおよびＦＥＣが（好ましくは）付加され、そしてそのパケットがその無線送信手段９０３により送信される。

受信ノードの受信機９４０は、実際の受信を遂行するために必要な機能性を提供する受信手段９４５を備える。適切な受信手段、たとえば無線受信機は、当業者には周知である。その受信機はさらに、ＡＲＱ関連だけでなく先験的な情報にも関連するフィードバック・メッセージを発出および処理する手段９５０；その受信手段９４５と接続しているＦＥＣ復号化およびＣＲＣモジュール９５５；ＰＤＵ識別および復号化モジュール９６０そして先験的情報バッファ９６５を備える。そのＰＤＵ識別および復号化モジュール９６０は、そのＦＥＣ復号化およびＣＲＣモジュール９５５とその先験的情報バッファ９６５だけでなく、その受信データを提供するための上位レイヤ機能／モジュール（図示されていない）と接続している。その先験的情報バッファ９６５は、正しく復号されたパケット（ここで、復号されたパケットとは、そのＣＲＣが正しく、しかしながら、まだいくらか未処理の複合符号化を有する可能性があり、すなわち、パケットＡの影響は除去されていて、しかしパケットＢおよびＣがまだ一緒に符号化されているということを意味している）、たとえば、他の受信機に宛てられた傍受データ・パケットのためのバッファを備える。そのＰＤＵ識別および復号化モジュール９６０はＡＲＱ手段９５２を備える。ＡＲＱ手段９５２は広く解釈されるべきであり、すなわち肯定、否定応答あるいはそれらの組み合わせを処理できる。

その受信機９４０は、そのパケットを復号し、そしていずれのパケットが一緒に符号化されているかを識別する。それまでに正しく受信したパケット（他のユーザ向けの）に関する事前の知識およびその受信した合同符号化されたパケットに基づいて、その受信ノードは新しい情報を抽出する。その新しく復号された情報は、それから高位レイヤに転送されるか、（それがこのノード宛である場合）その先験的情報バッファ９６５に保存されることができる。その複合データ・パケットを部分的にしか復号できない場合、たとえば、３つ以上のデータ・パケットが合同符号化され、そして１つの先験的な情報のみがその受信機９４０で利用できる場合、そのときはその未処理の合同符号化情報である、未処理の複合データ・パケットが保存される。例としては、その合同符号化されたデータ・パケットＡ、ＢおよびＣを含む複合データ・パケットの送信で、そしてパケットＣのみがその受信機に存在している場合である。それから、未処理の複合データ・パケット、ＡとＢとが符号化された組み合わせがその受信機９４０の先験的情報バッファ９６５に保存されるであろう。

受信機９４０が符号化されたデータ・パケットを首尾よく受信し終えたあと、その送信機９００の先験的な情報モジュール９１０内にある受信したパケットの状態リストを、直ちにあるいは少し遅れて更新する。その遅れは、資源を占有せず、そして各々のフィードバック・パケットのオーバヘッドのためにいたずらにエネルギーを無駄にしないために有用となりうる。その更新は、その受信機９４０のＡＲＱ手段９５２およびその送信機９００のＡＲＱ手段９３３を経由して達成される。

さらに、その受信機９４０は、そのデータが続いて転送される場合送信機としてもまた機能しうることに注意されたい。同じことがその送信機９００について当てはまり、すなわち、他のデータに対して受信機としてまた機能しうる。

先験的な情報、たとえば傍受情報を利用することにより、そして送信ノード（フィードバック情報を通して）および受信ノードの両方にこれらの情報を利用させることにより、あるノードから他のノードへの、そしてマルチホップ・シナリオではその発信元から最終の宛先へのある量のデータを転送するのに必要な送信の数を減らすことができる。このことは、その単一のユーザのスループットだけでなく総スループットを高めるであろう。さらに、エンド・ツウ・エンド待ち時間特性が改善されるであろう。あるいは、その条件次第で、送信数の減少は、１つの送信機と複数の受信機が通信するシステムでは、電力およびエネルギー効率を改善するために使用されることができる。

特に、多重並行ユニキャストＡＲＱの性能は、エネルギー消費だけでなくスループットおよび遅延についても、高められることができる。

さらに、マルチホップ・ネットワークにおける転送スケジューリング・アルゴリズムの性能が、エネルギー消費だけでなくスループットおよび遅延についても、高められることができる。マルチホップ転送について、本発明の１つのさらなる目的は、いわゆる臨機応変型マルチホップ転送方式、すなわち、ピークの機会、たとえばチャネルおよび予測しえない干渉ゆらぎによりもたらされるものが、通信する相手を選定する場合に利用されるように、その送信に適応することを目指すような方式を強化することである。

符号化の方法
本発明に係る方法に相応しい符号化のための方法は、その簡単さゆえに、ＸＯＲのビットごとの符号化に基づくのが好ましい。他の符号、たとえばリード・ソロモンのような抹消符号もまた用いられることができる。そのリード・ソロモン型の符号化については、２つのワード間でのＸＯＲ演算と同様な演算が、たとえばＫ＝２でＮ＝３の符号語で短縮されたＲＳ符号を選べば、可能である。その非構造的な符号語Ｎ−Ｋ＝１が、その２つの、ビットごとに取られた排他的論理和（ＸＯＲ）のワードの代わりに送り返される。他の抹消符号あるいは抹消符号志向の符号化もまた使用されることができる。

同時ＸＯＲ符号化し、そしてそれからいずれのパケットが一緒に合同符号化されているかを識別する多くの異なる方法が想定されることができる。可能なコード・フレームの例が、図１０の説明に関連して与えられている。その例では、２つのデータ・パケット（Ａ）１００５および（Ｂ）１０１０が、合同符号化されてその複合データ・パケット１０１５を形成している。そのペイロードは、直接排他的論理和（ＸＯＲ）が取られることができ、しかし、いずれの個々のパケットがどの位置で一緒に符号化されたかを識別するための手段が提示される必要がある。１つの符号化方法である、図１０では、合同符号化に関係しているパケット（ここでは２つのパケットのみが示されている、しかしさらに多くのパケットに容易に拡張されることができる）の識別子（たとえば、個々のパケット・ヘッダからのヘッダあるいは関係ある情報の一部）が、複合パケットのヘッダ１０２０内に信号として送られる。識別子は、たとえば発信元ノードＩＤ、宛先ノードＩＤ、および各々の符号化されたパケットに対するパケット・シーケンス番号を含むことができる。その識別子とは別に、その複合パケットのヘッダはまた、その複合パケットのフォーマット、すなわちそのパケットがその複合パケット内でどこに位置しているかを信号で伝える。たとえば、２つのパケットがあって、そして図１０のように、一方のパケットが他方のパケットよりも含まれるビット数が少ない場合、ビット数が少ないパケットに含まれるビット数のほかに、その短い方のパケットの最初のビット位置もまた示される。ビット数が異なる場合、パディング１０２５が、図１０にあるようにパケットＢ１０１０に付加される。その複合パケットのヘッダ１０２０のフォーマット・フィールドは、２つのパケットＢおよびＣが順々に（図示されていない）連結され、そしてそれからたとえば第３のパケットＡあるいはさらに多くのパケットと一緒に符号化されていることを、また信号で伝えることができよう。正確なＦＥＣ復号化および正しいＣＲＣ１０３０の検出後、その例示された複合パケットのヘッダは、いずれのパケットが一緒に符号化されているかを容易に識別できるようにする。その受信機は、この情報を用いてその復号されたデータ・パケットの記憶装置から事前に既知のパケットを読み出し、そしてその他の１つ以上のパケットを抽出する。注目すべきは、その複合パケットのヘッダが他の情報をまた含むことができ、マルチホップ・ネットワークでは、パケット識別子以外にいずれの中継局が送信していて、そしていずれの中継局が受信することになるかに関心を持つことができるということである。

上で説明されたものより別の符号化形式（図示されていない）は、その複合パケットのヘッダを共通の同報メッセージ、すなわち一種の帯域外信号で伝えることである。その上、更なる符号化方法（図示されていない）は、隠れた識別手法、すなわち先験的な情報のデータベースに対して符号化されたメッセージを仮説検定し、そしてＣＲＣチェックを用いて仮説検定の有効性を検証する方法を含むことができよう。

本発明は、その複合データ・パケットの符号化でＸＯＲ演算を使用することに限定されていない。その符号化動作は、適用される伝送技術、処理能力、遅延に対する感度等に適応されることが好ましい。本発明に係る方法で使用するに相応しい符号化動作の更なる例は、剰余演算子に基づいている。信号配列シンボルごとに、符号化が以下のように考えられ、そしてその手順が複数の連続した信号配列シンボルに対して反復されることができる。その剰余演算は、この例では複素数を扱う場合その実数部および虚数部の両方に対して独立して実行され、そしてその剰余演算の定義および次の数学的な考察を利用する：
（（Ａ＋Ｂ）ｍｏｄＬ−Ｂ）ｍｏｄＬ＝（Ａ）ｍｏｄＬ

これは、実数値信号Ｂが実数値信号Ａに重畳され、そしてその信号Ａが（その信号Ａがその量子化レベルを超えない限り）乱されずに復元でき、一方、（非線形符号化された）その複合信号の振幅（そしてしたがってそのパワー）は制限されるということを示している。

実際に、これは以下のように使用されることができる。その送信機が、通常異なる値を想定するシンボルＳ_１およびＳ_２を有する。たとえば、１６ＱＡＭで、Ｓ_ｉ∈｛−３，−１，１，３｝＋ｉ・｛−３，−１，１，３｝。ここで、その受信機がそのデータ系列Ｄ_２（ｎ）の知識を有するので、（全てのＳ_１に対して）対応するＳ_２の知識をまた有する。このとき、その実数部に対して（そして同等にその虚数部に対して）、その送信機で合同符号化された信号は、
（Ｓ_１ ^（Ｒｅ）＋Ｓ_２ ^（Ｒｅ））ｍｏｄＬ

これが、それから受信されて、そして等化され、すなわち経路損失（同じスケールが、受信された信号および差し引かれた信号に対して使用されることを保証する)、および複素位相(同相および直角位相軸がそれぞれ差し引かれた信号と合わせられることを保証する）が補償されて、その受信信号が次のようになる。
Ｒ^（Ｒｅ）＝（Ｓ_１ ^（Ｒｅ）＋Ｓ_２ ^（Ｒｅ））ｍｏｄＬ＋Ｎ^（Ｒｅ）

ここで、Ｎ^（Ｒｅ）は、その雑音（および干渉）項である。その所望の信号は、その結果、次のように復元される。

その非線形符号化はまた、上述されてきているような単なる一次元量子化よりも高次元格子を用いた量子化により達成されることができよう。この場合、その量子化は、スカラーよりはむしろベクトルで作用する。

フィードバック・メッセージ
その受信ノードからその送信ノードへのフィードバックは、ＡＣＫ手順の一部として見られることができ、そしてＡＣＫおよび先験的な情報の両方を含む専用のフィードバック・メッセージを用いるのが好ましい。フィードバック・メッセージは、様々な方法で、たとえばその使用される送信プロトコルに依存して、ＡＲＱ手順等で構成されることができる。そのフィードバック・メッセージは、それぞれ、その送信機９００およびその受信機９４０のＡＲＱ手段９３３および９５２により発出され、そして処理されるのが好ましい。可能なフィードバック・メッセージの限定されない例は、以下に与えられる：

Ａ） ユニキャストＡＲＱでは、１つの送信ノードのみが、それが通信している複数の受信機から届いた受信状態メッセージを使用する：
ａ． このことを考慮して、その符号化されたパケットに固有のシーケンス番号が割り当てられている場合、受信機がそれに応答すれば十分であるということが知られている。このことは、その送信機は、受信機がそれまでに何を受信しているかの知識、およびその符号化されたパケットのシーケンス番号に基づいて、どのようなデータ知識を受信機が有しているか、そしてどのような符号化形式で保存されているかを決定することができるということを意味している。これは、複合データ・パケット（データ・パケットＡ、ＢおよびＣを合同符号化）が受信されている場合で、そしてパケットＣのみがその受信機に存在したということにより説明される。その結果、ＡとＢとが符号化された組み合わせが、データ・パケットＣの影響が除去されてから、その受信機内での保存形式になるであろう。

ｂ． その固有のシーケンス番号手法の代替案は、その送信機が異なる時間に何が送信されたかを保存できるので、データ・パケットがいつ受信されたかのタイム・スタンプを使用することである。

ｃ． さらに別の方法は、受信機のフィードバック・メッセージの中に、その個々の（復号された）データ・パケットのシーケンス番号が与えられることである。

Ｂ） マルチホップ・ネットワークでは、その送信局ばかりでなく、複数のノードが、状態メッセージを傍受できよう（それらがその対応するパケットの送信側でなかったとしても）。したがって、全てのノードが、どのデータ・パケットが一緒に符号化されているかを識別できるようなフレーム・フォーマットを有する必要がある。図１０で示されるような明確なフレーム・フォーマットが、可能な解を表わしている。マルチホップ・ネットワークでは、多重ユニキャストＡＲＱのインスタンスがまた、単一の送信機に相応しい場合がある。

上記のケースＡ）およびケースＢ）に従った、受信したデータ・パケットの状態メッセージに対する可能なフレーム・フォーマットが、すなわち図１０のそのフレーム・フォーマットに対応して、図１１に概略が説明されている。そのフィードバック・メッセージ１１００は、そのフィードバック・メッセージの構造を概説するメッセージ・ヘッダ１１０５を備える。フロー識別子１１１０は、その受信したパケットの状態がいずれのフレームのものであるかを示す。マルチホップ・シナリオでは、たとえば、発信元および宛先識別子が、その発信元と宛先の対に対する固有の副フロー表示と同様に、連携されることができる。受信パケット・フィールド１１１５は、いずれのパケットが受信されているか、すなわち、その受信ノードの先験的な情報の一部であるデータ・パケットか、あるいはそのフィードバック・メッセージを送信したノード宛のパケットに対する普通の確認応答かを示している。明確なシーケンス番号のリスト、あるいは開始シーケンス番号を有するビットマップが、この目的で使用されることができる。その受信機はまた、それ自身に宛てられた受信パケットの状態を、従来のユニキャストＡＲＱにおけるように、その送信機にフィードバックする。

宛先受信機により既に受信されているデータ・パケットに関する情報を宛先受信器が他の受信機に向けてフィードバックすること、および無用にそれらのパケットを保存することを避けるために、フラッシュ方法が必要である。この方法は以下で説明される。

順方向(forward)および逆方向(backward)フラッシュ・メッセージ
受信機が自身に宛てられた情報（すなわち、データ・パケット）を受信している場合、再送されることはないので、他の受信機は、最早対応する情報を保存し続ける必要はない。さらに、その他の受信機は、この情報を受信していることを引き続き報告する必要もない。したがって、その所望のノードにより既に受信されたパケットに関しては、それ以上、拡張されたあるいは完全に受信したパケットの状態メッセージが送信されないことを保証するだけでなく、古くなった他のユーザ情報を消去するメカニズムが求められる。

これは、いわゆる順方向フラッシュ・メッセージのタスクであり、どのパケットが、宛先受信ノードにより受信されているかを（同報により）示す。そのようなメッセージを受信後、受信機９４０はその復号されたデータ・パケットをその先験的情報バッファ９６５から取り除き、そして受信された対応するデータ・パケットを報告することはもうしない。

最低限の要件は、その送信機が、そのＡＲＱ送信ウィンドウの下限が順方向フラッシュ・メッセージとして送信されること、およびその下限送信ウィンドウ以下のパケットがその受信機内で廃棄されること、を保証すべきであるということであろう。

より好ましいのは、その送信機が、全ての受信機に少なくともそのＡＲＱウィンドウの下限について知らせること、すなわち、自身のフローについて、どのシーケンス番号までが宛先受信機により受信されているかを受信機に知らせることである。

上記の代替案、あるいは補完するものとして好ましいのは、逆方向フラッシュ・メッセージを使用することである。この代替の実施形態では、第１のノードが、前記ノード宛ての正しく受信されたパケットについて、その受信したデータ・パケットの状態メッセージを１つ以上の隣接受信ノードから傍受する。その第１のノードは、この情報を用いて他のノード宛てのデータ・パケットを含む、自身のバッファ内にある対応するデータ・パケットを取り除く。

スケジューラ・アルゴリズム
スケジューリングは、本発明によれば、工程３３０でその送信機９００の合同符号化およびスケジューリング・モジュール９０５により実行される。この項では、合同符号化するに相応しいデータ・パケットをどのように識別するか、およびどのような符号化を使用するかについての方法を例示する。

これを例示するために、マルチユーザ・ユニキャストＡＲＱの例が使用されるが、しかし、マルチホップ・シナリオへの一般化は、容易である。今までに説明しているように、その送信機は、複数のノードから受信したパケットの状態リストを維持しており、その受信したパケットの状態リストは、その先験的な情報モジュール９１０内にある。状態リストの例は、表１に概略が説明されている。ここで例示されているその状態リストは、いずれのパケットがどの相手により受信されているかを示している。たとえば、ノード１は、自身宛のパケットを全く受信しておらず、しかしノード２宛てのＳｅｑＮｒがｎ＋１およびｎ＋３のパケット、同様にノード３宛てのＳｅｑＮｒがｎ＋４のパケットを受信している。

このリスト、および可能性としては、その補足情報モジュール９１５から提供される他の補足情報に基づいて、その送信機は、いずれのパケットを合同符号化し、そして送信すべきかを識別する。たとえば、その送信機は、ノード２へのＳｅｑＮｒがｎのパケットおよびノード３へのＳｅｑＮｒがｎのパケットを、パケット全体に対してビットごとの符号化

のように符号化したものを識別し、そして再送することができる。ここで、Ｄは相当な長さのデータ系列、その下付文字はその受信ノード、そして括弧で囲まれた数はそのＳｅｑＮｒを示す。ノード２およびノード３の両方がこのメッセージを受信すれば、両方ともそれらの情報を復号することができる。同じシーケンス番号を使用する必要はないことに注意されたく、これの例は、その符号化

である。その符号化は２つのパケットのみには限定されないことに、また注意されたく、たとえば、３つのパケットの符号化

の有用性は、表１を調べることにより理解されることができる。

好適なスケジューリングおよび符号化アルゴリズムは、以下に概説される。そのアルゴリズムの理解を容易にするために、濃度ｍのデカルト積を考えよう：
ＣＰｍ（Ａ_１，．．．，Ａ_ｋ）を集合Ａ_１，Ａ_２，．．．，Ａ_ｋに関する濃度ｍのデカルト積とする。ここで、ｋ≧ｍ。

例えば：Ａ＝｛ａ_１｝、Ｂ＝｛ｂ_１，ｂ_２｝およびＣ＝｛ｃ_１，ｃ_２｝とすると、
ＣＰ_３（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝｛（ａ_１，ｂ_１，ｃ_１），（ａ_１，ｂ_１，ｃ_２），(ａ_１、ｂ_２，ｃ_１），（ａ_１，ｂ_２，ｃ_２）｝
そして
ＣＰ_２（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝｛（ａ_１，ｂ_１)，(ａ_１，ｂ_２)，（ａ_１，ｃ_１)，(ａ_１，ｃ_２)，(ｂ_１，ｃ_１)，（ｂ_１，ｃ_２），（ｂ_２，ｃ_１），（ｂ_２，ｃ_２）｝

これ以降、その集合Ａ_ｉは、ノードｖ_ｉ宛てで、既に送信されたが、しかしノードｖ_ｉに受信されていないパケット（ａ_ｊ）の集合として解釈されるものとする（ここで、ｊはそのシーケンス番号に対するインデックスである）。

好適なスケジューリングおよび符号化アルゴリズムは、図３に関して説明されているように、本発明に係る方法の工程３３０に対する副工程として実行され、次の各工程を備える：
１． 正しい受信機が自身宛のパケットを受信している全てのエントリを識別する。パケットをその所望の宛先ノードに送信するという最終目標が既に満たされているので、それらのエントリを廃棄する（すなわち、その受信機に対してそのバッファから既に受信したパケットを取り除く）。残りのエントリは、これから、合同符号化で使用されることができる。

２． デカルト積を形成し、そしてデカルト積を降順に検索し始める。エントリの実行可能な集合が検出されている（その集合内の全てのパケットが、その所望の受信機を除くその集合内の全てのノードにより受信されている）ときはいつでも、その検索は停止し、そして排他的論理和（ＸＯＲ）が取られるべきパケットの集合が検出されている。あるいは、そのノードの集合は、所望の優先順位で順序付けられている。（デカルト積内の最も重要な集合が先頭で、そしてそれから優先度の高いものから順に）。

３． 集合ごとにデータを、たとえば、全てのノードについてビットごとのＸＯＲとして、符号化する。

４． 合同符号化されたパケットを送信する。（付加されるヘッダ、付加ビット、ＣＲＣおよびＦＥＣを適切に組み合わせて）。

５． 時折：その受信ノードおよび可能性としては他のノードから受信したパケットの状態リストを受信する。

６． 時折：他の受信機が正確に復号したパケットに関する受信機バッファを消去する、すなわち順方向フラッシュ・メッセージを送信する。

７. 工程２に戻る。

あるいは、第２の工程を次のものに置き換えることにより、複雑さの軽減が得られる：
２’． １）１つのパケットを（無作為に、あるいはたとえばパケット遅延、ＱｏＳ要件および／または公平性に基づいて、ある優先順位が付けられたパケット順に）選択し、そしてこれを集合Ｐ（最初は空）に入れる。
２）このパケットを受信している（そして確認応答している）のがいずれの他のノードかを識別し、そしてそれらを集合Ｎに入れる。

３）これから、２つの異なる選択肢が可能である：
ｉ）濃度ｋおよびそれ以下のデカルト積を形成し（そのパケットを受信しているノードの数がｋと仮定）、そして上記で概説したアルゴリズムに従う、あるいは
ii）２’を反復する、すなわち第２の（そして第３の等々）パケットを（Ｎ内のノードの集合から）選択し、そして集合ＰおよびＮを更新する（集合Ｎ内には、当該ノードにより受信される必要のある、今までに選択されたパケットの全て、および今までに選択されたノードの全てにより、すなわちその選択されたパケットの所望の受信機により受信されている必要のある、当該ノード向けの何らかのパケットがある）。これが、集合Ｎが空になるまで実行される。

他のスケジューリングおよび符号化アルゴリズムが可能である。たとえば、あるノードに向かう異なるシーケンス番号を有するパケットを考える。上記の工程１にあるように、宛先ノードにより既に受信されているパケットを取り除く。その後のパケットを、そのパケットを受信している他のノードの数に依存して順序付ける。全ての他のノードに向かうパケットについてこの処理を繰り返す。今、いくつかのパケットが多くのノードに受信されており、一方その他のパケットがわずかの他のノードに受信されているだけである。その戦略は、今度は、多くのノードにより受信されているそれらのパケットの中で、矛盾のないノードの集合を探すことであり、そして相応しい矛盾のない集合が見出されない場合、数がだんだん減っているノードにより受信されているパケットを目指すことである。この事前選別手順が、上述の主アルゴリズムで概説されているように、その検索の複雑性を軽減する。

臨機応変型(opportunistic)スケジューリング
上述したその合同符号化およびスケジューリングに加えて、そのスケジューリングの決定には、さらにもっと性能を改善するために、チャネル品質表示（ＣＱＩ）情報を含めることもできる。

ＣＱＩを用いることは、先行技術のスケジューリングで知られており、大抵の場合臨機応変型スケジューリングと呼ばれている。そのＣＱＩは、受信ノードから送信ノードにフィードバックされる測度であり、次回の１つ以上の送信インスタンスに対して評価された（そして時々は予測された）リンク品質を指している。そのＣＱＩ測度、そして可能性としては他の基準に基づいて、その送信ノードは、従来の臨機応変型スケジューリングで、データ・パケットを選定し、そしてそれを（評価された／予測された）ピークの好機に送信する。そのようなピークの好機は、その瞬間的なチャネル品質が、たとえば、そのチャネルが強まっていること、および／またはその干渉がないか、あるいは支配的な干渉チャネルが弱まっていることのために、その平均的な品質を上回る場合に、通常生じる。そのチャネルは、移動度および変動するトラヒックのために、時間と共に変わるので、そのＣＱＩは定期的に更新される必要がある。臨機応変型スケジューリングは、マルチユーザ・ダイバーシティとして普通に知られている効果により、スループットを向上させることが知られている。

本発明のこの態様によれば、臨機応変型スケジューリング、および同時スケジューリングおよび符号化が、両方の機能を統合して同時に実行される。マルチホップ・ネットワークでは、その宛先に向かう各々のパケットについてのルーティング・コストの向上を、すなわち臨機応変型スケジューリングが使用されるか、されないかを度外視して、含めたい場合がまたある。

重要なことには、複数のピークの好機が選択され、そして活用される臨機応変型スケジューリングに本発明を適用する一定の利点がある。これは、複数のメッセージを単一のパケット内に含めて送信できる可能性がないために、１つのパケットを送信するだけで、そしてその結果、一度にはせいぜい１つのピークの好機を利用するだけに制限されるという先行技術とは大違いで、有効である。図１２は、複数のピークの好機を使用する本発明の実施形態を、さらに詳細に図式的に説明している。臨機応変型マルチホップ・スケジューリングおよび転送のケースが説明されており、複数のマルチホップ・ノード１２０５、１２１０、１２１５、１２２０および１２２５が、データ・パケット（ａ）およびデータ・パケット（Ａ）をそれらのそれぞれの宛先に送信することに携わっている。ノード１２０５は、この時点ではその送信のノードｖ_ｓとして機能している。受信ノードｖ_ａ１２１０は、データ・パケット（Ａ）を、受信ノードｖ_Ａ１２１５はデータ・パケット（ａ）を、受信ノードｖ_ｘ１２２０はデータ・パケット（ａ）を、そして受信ノードｖ_ｙ１２２５はデータ・パケット（ｂ）を含む先験的な情報を保存している。臨機応変型マルチホップ・スケジューリングは、送信ノード１２０５により利用され、ピークの好機を提供するその２つのチャネル、受信ノードｖ_ａ１２１０へのそのチャネルおよび受信ノードｖ_Ａ１２１５へのそのチャネルが利用されている。それ故、その符号化およびスケジューリング・アルゴリズムにより、一瞬に良好さが下回るチャネルで送信されるような複合データ・パケットよりはむしろ、データ・パケット（Ａ）および（ａ）に基づいた複合データ・パケットが選ばれる。

臨機応変型スケジューリングの着想を利用するマルチホップ・ネットワークで、本発明の動作を例示するために、前に説明した文書で説明されているようなＳＤＦおよびＭＤＦという名称の、マルチホップ方式に基づく２つのスケジューラが考えられることができる。受信したパケットの状態メッセージを傍受する任意のノードは、ＳＤＦおよびＭＤＦで見出される確認応答方式の本発明をサポートする拡張であり、この情報をそのスケジューリング処理の中で使用し、そしてパケットを、従来のやり方か、あるいは本発明に係る複数のパケットを合同符号化するかのいずれかで、パケットを送信する。特に、その異なるユーザへのリンクに対するＣＱＩ値が、そのスケジューリング処理の中で主因となる場合がある。

上記の臨機応変型同時スケジューリングおよび符号化方式は、主としてマルチホップ・ネットワークで説明されたけれども、明らかにそれはまた、マルチユーザ・ユニキャストＡＲＱシナリオでも採用されることができる。

本発明に係る方法および装置は、パケットが複数回送信される可能性がある任意のネットワークで適用されることができる。これは、本質的にマルチホップ・ネットワークにおける（ユニキャストＡＲＱを実装する可能性があるためだけでなく、複数のホップを経て、パケットが通常転送されることのために）だけでなく、（再送のために）ＡＲＱを適用するネットワークにおける場合である。本発明は、無線のシナリオで説明されてきているが、しかし、他の通信シナリオで同様に良好に使用されることができよう。

本発明に係る方法は、その方法の各工程を実行するために、ソフトウェア・コード手段を備えるプログラム生産物ないしプログラム・モジュール生産物の手段により、好適に実装される。そのプログラム生産物は、ネットワーク内の複数のエンティティ上で好適に実行される。そのプログラム生産物は分散型であり、そしてたとえば、コンピュータが使用できる媒体、たとえばＵＳＢメモリ、ＣＤからロードされ、あるいは無線で送信され、またはインターネットからダウンロードされる。

本発明を、最も実際的で、そして好適な実施形態であると現在考えられるものに関連して説明してきたが、当然のことながら、本発明はその開示された実施形態に限定されることはなく、むしろ、特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる様々な変更および等価な装置に及ぶことが意図されている。

先行技術に係るセルラシステムにおける送信シーケンスの略図である。 先行技術に係るマルチホップ・システムにおける送信シーケンスの略図である。 本発明に係る方法についてのフローチャートである。 本発明に係る通信システムにおける送信シーケンスの略図である。 本発明の１つの実施形態に係る通信システムにおける送信シーケンスの略図である。 本発明の１つの実施形態に係るマルチホップ・システムにおける送信シーケンスの略図である。 本発明の方法に係る受信動作についてのフローチャートである。 本発明の方法に係る送信動作についてのフローチャートである。 本発明に係る送信機および受信機の略図である。 本発明の１つの実施形態に係る符号化原理の略図である。 本発明の１つの実施形態に係るフィードバック・メッセージの略図である。 本発明の１つの実施形態に係るセルラシステムにおける送信シーケンスの略図である。

Claims (39)

1. 通信システムにおいて、データ・パケットを符号化し、そしてスケジューリングする方法であって、前記通信システムは、少なくとも１つの送信ノード（４０５）および少なくとも２つの受信ノード（４１０−４２０）を備え、そして送信ノードは１つの特定の受信ノードにあるいは複数の特定の受信ノード宛の情報を備えるデータ・パケットをバッファリング、スケジューリング、符号化および送信し、
   −受信ノード（４１０−４２０）は受信した情報を先験的な情報として選択的に保存し、
   −送信ノード（４０５）は前記受信ノードのうちの少なくとも１つからフィードバックされている先験的な情報に関する情報を利用して少なくとも２つの受信ノード宛の情報を備える複合データ・パケットを形成し、当該少なくとも２つの受信ノードに送信する、
   ことを特徴とする方法。
2. −（３１０）前記複数の受信ノードのうちの少なくとも１つ（４１０−４２０）が、他の受信ノード宛の少なくとも１つのデータ・パケットを受信するとともに保存する工程であって、前記保存されたデータ・パケットは前記データ・パケットを受信した前記受信ノードの前記先験的な情報の少なくとも一部を形成する工程と、
   −（３２０）前記複数の受信ノードのうちの少なくとも１つ（４１０−４２０）が、自身の先験的な情報に関する情報を前記第１の送信ノードおよび／または少なくとも第２の送信ノードにフィードバックする工程と、
   −（３３０，３４０）フィードバックを受信している前記送信ノード（４０５）の少なくとも１つが、複合データ・パケット（４５０）を形成ならびに送信する工程であって、前記複合データ・パケット（４５０）は各々が少なくとも２つの受信ノード宛の情報を備える少なくとも２つの個々のデータ・パケットからの情報を備え、前記形成には、前記少なくとも１つの受信ノード（４１０−４１２）に関する前記先験的な情報が使用され、
   −（３５０）前記少なくとも１つの受信ノードが、少なくとも部分的に、前記複合データ・パケット（４５０）を自身の先験的な情報の使用により復号する工程、
   を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記形成および送信工程（３３０，３４０）において、前記送信ノードが少なくとも２つのデータ・パケットの合同符号化及びスケジューリングすることにより前記複合データ・パケットを形成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ＸＯＲ演算が前記合同符号化において利用されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 剰余演算が前記合同符号化において利用されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記合同符号化およびスケジューリングにおいて、パケットの異なる組み合わせおよび受信機の異なる組み合わせそしてそれらの保存された先験的な情報の知識を考慮して最適化が実行されることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の方法。
7. 最適化補足情報が前記先験的な情報に加えて使用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記補足情報が、サービス品質要件、チャネル品質表示、ルーティング・コスト、およびデータ・パケット特性、のパラメータの１つまたは組み合わせを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記受信および復号化工程（３５０）において、前記受信ノードが前記複合データ・パケットを自身の先験的な情報を用いて部分的に復号し、前記部分的に復号された複合データ・パケットが未処理の複合データ・パケットを形成するとともに、当該受信ノードにより先験的な情報として保存されることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記受信および復号化工程（３５０）において、受信ノードが前記複合データ・パケットを保存することを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の方法。
11. 前記受信および復号化工程（３５０）において前記受信ノードが前記複合データ・パケットを先験的な情報として保存することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記受信および保存工程（３１０）において、他のノード宛の少なくとも１つの複合データ・パケットが前記受信ノードの前記先験的な情報の一部として保存されることを特徴とする請求項２から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記複合データ・パケットに使用されるビットの数が前記２つの個々のデータ・パケットのビット数の和よりも少ないことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記受信工程（３１０）において前記複数の受信ノード（４１０−４２０）が前記第１の送信ノード（４０５）から送信されたデータ・パケットを受信し、前記フィードバック工程（３２０）において、前記複数の受信ノード（４１０−４２０）が少なくとも前記第１の送信ノード（４０５）にフィードバックし、そして複合データ・パケットを形成および送信する前記工程（３４０）において、前記第１の送信ノード（４０５）が前記複合データ・パケットを形成して送信することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記フィードバック工程（３２０）において前記少なくとも１つの受信ノード（４１０−４２０）が少なくとも第２の送信ノード（４０５）にフィードバックし、そして複合データ・パケットを形成および送信する工程（３４０）において、前記第２の送信ノード（４０５）が前記複合データ・パケットを形成して送信することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
16. 前記通信システムがセルラシステムであり、前記第１の送信ノードが基地局（５０５）であることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記通信システムがマルチホップ・システムであることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
18. 通信システム内の送信ノードにおいて複数のデータ・パケットを合同符号化およびスケジューリングする方法であって、前記送信ノード（４０５）が少なくとも２つの受信ノード（４１０−４２０）と通信するように構成されるとともに、個々の受信ノード宛の個々のデータ・パケットの形で情報を送信し、
    −（８０５）前記複数の受信ノード（４１０−４２０）のうちの少なくとも１つからフィードバックを受信する工程であって、前記フィードバックは前記少なくとも１つの受信ノードの先験的な情報に関する情報を含む工程と、
    −（８２５−８４０）前記少なくとも２つの受信ノード（４１０−４２０）宛の複数のデータ・パケットから複合データ・パケットを形成する工程であって、前記形成工程は前記少なくとも１つの受信ノードの前記先験的な情報に関する前記フィードバックされた情報に少なくとも部分的に基づく、
    工程を有することを特徴とする方法。
19. −前記送信ノードが、何らかのフィードバック情報が受信されているかどうかを監視する工程（８０５）と、
    −前記送信ノードが、前記フィードバックが受信ノードからの先験的な情報に関するフィードバックであるか、受信した自身のデータに関するフィードバックであるかどうかを判別し（８１０）、自身のデータに関するフィードバックである場合には普通のＡＲＱ動作を続け、先験的な情報に関するフィードバックである場合には前記フィードバックからの情報を先験的情報バッファに保存し（８２０）、そして前記監視工程８０５に戻る工程、
    をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の送信ノードにおける方法。
20. 前記形成工程（３３０，３４０）において、前記送信ノードが少なくとも２つのデータ・パケットを合同符号化およびスケジューリングすることにより前記複合データ・パケットを形成することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. ＸＯＲ演算が前記合同符号化において利用されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 剰余演算が前記合同符号化において利用されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
23. 前記合同符号化およびスケジューリング工程において、パケットの異なる組み合わせおよび受信機の異なる組み合わせそしてそれらの保存された先験的な情報の知識を考慮して最適化が実行されることを特徴とする請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。
24. 最適化補足情報が前記先験的な情報に加えて使用されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記補足情報がサービス品質要件、チャネル品質表示、ルーティング・コスト、およびデータ・パケット特性、のパラメータの１つまたは組み合わせを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記複合データ・パケットに使用されるビットの数が前記２つの個々のデータ・パケットのビット数の和よりも少ないことを特徴とする請求項１９から２５のいずれかに記載の方法。
27. 通信システム内の受信ノードにおける復号化方法であって、前記受信ノードが少なくとも１つの送信ノード（４０５）と通信するように構成されており、
    −少なくとも１つの他の受信ノード宛の少なくとも１つのデータ・パケットを先験的な情報として保存する工程（３１０）と、
    −前記通信システム内の少なくとも１つの他のノードに前記先験的な情報に関する情報をフィードバックする工程（７５０）と、
    −複合データ・パケットを受信（３４０，７２０）すると前記複合データ・パケットを前記保存された先験的な情報を用いて少なくとも部分的に復号する工程とを備えることを特徴とする復号化方法。
28. −前記受信ノードが、受信データ・パケットが複合データ・パケットか普通のデータ・パケットであるかどうかを判別する工程（７０５）と、
    −前記受信ノードが前記複合データ・パケットを任意の以前に保存された先験的な情報と一致させることが可能かどうかを判別し（７１０）、不可能な場合、前記複合データ・パケットを先験的な情報として保存する工程、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項２７に記載の受信ノードにおける復号化方法。
29. −前記以前に保存された先験的な情報が前記複合データ・パケットを部分的に復号化するのに十分なだけである場合に、未処理の複合データ・パケットを保存する工程（７４５）であって、前記未処理の複合データ・パケットは部分的に復号化された複合データ・パケットを含み、先験的な情報として保存される工程、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項２７または２８に記載の受信ノードにおける復号化方法。
30. 前記受信および保存工程（３１０）において前記複数の受信ノードが第１の送信ノード（４０５）から送信されたデータ・パケットを受信し、前記フィードバック工程（７０５)において前記複数の受信ノードが少なくとも前記第１の送信ノード（４０５）にフィードバックする、
    請求項２７から２９のいずれかに記載の方法。
31. 前記フィードバック工程（７０５）において、前記受信ノードが、先行する前記受信工程において受信した前記データ・パケットの送信元でない少なくとも第２の送信ノード（４０５）にフィードバックする、
    請求項２７から２９のいずれかに記載の方法。
32. 通信システムにおいて使用するように構成された送信ノードであり、個々の受信ノード宛の複数の個々のデータ・パケットの形で情報を送信することにより少なくとも２つの受信ノード（４１０，４２０）と通信するように構成された送信ノード（４０５）であって、
    −複数の受信ノード（４１０，４２０）からのフィードバック内の先験的な情報を受信及び識別するように構成されたフィードバック受信機（９３０）と、
    −前記フィードバック受信機（９３０）に接続され、複数の受信ノードからの先験的な情報を保存するための先験的情報記憶モジュール（９１０）と、
    −複数の個々のデータ・パケットから１つの複合データ・パケットを形成するための合同符号化およびスケジューリング・モジュール（９０５）であって、前記先験的情報記憶モジュール（９１０）からの先験的な情報を用い、バッファ・モジュールから前記複合データ・パケットで使用するためにどの複数の個々のデータ・パケットをバッファ・モジュール（９２０）から読み出すべきかを決定するように構成された符号化およびスケジューリング・モジュール（９０５）と、
    を有することを特徴とする送信ノード。
33. 前記合同符号化およびスケジューリング・モジュール（９０５)に接続され、補足チャネル情報を保存するとともに、前記合同符号化およびスケジューリング・モジュール（９０５）に前記補足チャネル情報を提供するように構成された補足情報モジュール（９１５）をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項３２に記載の送信ノード。
34. 前記補足情報モジュール（９１５）が、サービス品質要件、チャネル品質表示、ルーティング・コスト、およびデータ・パケット特性、のパラメータの１つまたは組み合わせを保存するように構成されることを特徴とする請求項３３に記載の送信ノード。
35. 前記合同符号化およびスケジューリング・モジュール（９０５）が、前記先験的情報記憶モジュール（９１０）および前記補足情報モジュール（９１５）の両方から提供される情報に基づいて前記スケジューリングおよび符号化を実行するように構成されることを特徴とする請求項３４に記載の送信ノード。
36. 通信システム内の少なくとも１つの送信ノード（４０５）と通信するように構成された受信ノードであって、
    −選択されたデータ・パケットを先験的な情報として保存する先験的情報バッファ（９６５）と、
    −受信された複合データ・パケットを復号化するため、前記先験的情報バッファ（９６５）から先験的な情報を読み出すように構成されたＰＤＵ識別および復号化モジュール（９６０）と
    を有することを特徴とする受信ノード。
37. 前記ＰＤＵ識別および復号化モジュール（９６０）と接続され、前記保存された先験的な情報に関する情報を含んだフィードバック・メッセージを形成するように構成されたフィードバック送信機（９５０）をさらに備えることを特徴とする請求項３６に記載の受信ノード。
38. 個々の受信ノード宛の複数の個々のデータ・パケットの形で情報を送信することにより少なくとも２つの受信ノードと通信するように構成された少なくとも１つの送信ノードを備える通信システムであって、請求項３２に記載の送信ノード（４０５）を少なくとも１つ備えることを特徴とする通信システム。
39. さらに、請求項３６に記載の受信ノードを少なくとも１つ備えることを特徴とする請求項３８に記載の通信システム。

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