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
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Abstract
Description
−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。
−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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
((A+B)modL−B)modL=(A)modL
(S1 (Re)+S2 (Re))modL
R(Re)=(S1 (Re)+S2 (Re))modL+N(Re)
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. 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。
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。
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。
CPm(A1,...,Ak)を集合A1,A2,...,Akに関する濃度mのデカルト積とする。ここで、k≧m。
CP3(A,B,C)={(a1,b1,c1),(a1,b1,c2),(a1、b2,c1),(a1,b2,c2)}
そして
CP2(A,B,C)={(a1,b1),(a1,b2),(a1,c1),(a1,c2),(b1,c1),(b1,c2),(b2,c1),(b2,c2)}
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’. 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。
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。
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。
Claims (39)
- 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。 - −(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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - −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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - −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。 - −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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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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