JP2009527191A - ネットワーク・リソースをより効率的に使用するために構成された、エアインタフェース・エンコーダ・パケットを用いるワイヤレス通信方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのアプリケーション・フロー（ＡＦ）に属するデータを通信するための方法が提供される。１つの態様で、この方法には、各エンコーダ・パケット（ＥＰ）が１つだけのＡＦに専用のペイロードを運搬するように、２つ以上の前記ＥＰのペイロード・ビットにデータをマッピングすることと、ＥＰを同時に送信することとが関与する。第２の態様で、上述の前記マッピングはレシーバで逆にされる。

Description

本出願は、２００６年２月１７日に出願した仮出願第６０／７７４，３４７号、および２００７年２月５日に出願したＰＣＴ出願ＵＳ２００７／００３１８１号の優先権を主張するものである。
本発明は、パケットベースのワイヤレス通信に関する。

セル式などの典型的なワイヤレス・システムでは、基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）とは、エア・インタフェースを介して互いに通信する。各ＢＳはＭＳのセットを制御し、ＢＳから各ＭＳでの順方向リンク（ＦＬ）でＭＳのセットと通信し、各ＭＳからＢＳへの逆方向リンク（ＲＬ）でＭＳのセットからの通信を聞く。以下で吟味するために、データ・フローは双方向性のものであってもよく、したがって各ＢＳおよび各ＭＳは、データのトランスミッタおよびレシーバの両方として機能してもよい。

トランスミッタとレシーバとの間のエア・インタフェース上のデータ・フローは、エンコーダ・パケット（ＥＰ）の形態をとってもよい。送信されるデータは、はじめにペイロード・ビットの形態で提供される。ＥＰは、コード化方式を適用し、典型的には、トランスミッタとレシーバとの間のリンクに適用可能な制御機能に関連した、さらなるビットを付加することによって、ペイロード・ビットから導き出されるビットのセットである。コード化方式にしたがって、ペイロード・ビットを（典型的にはより多くの数の）コード化ビットにマップすることによって冗長性を付加するために、コード化ルールが適用されてもよい。

次いで、エア・インタフェースを介した送信に適したシンボルにＥＰビットを変換するために、適切な変調方式が使用される。よく知られている変調方式のいくつかの例は、ＢＰＳＫ（二位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調）およびＱＡＭ（直交振幅変調）である。異なる変調方式によって、シンボル当たり、すなわちチャネル使用当たりの送信されるビットの数が異なってもよい。その結果、特定の変調方式は、信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）などの所与のチャネル条件に対して、他の方式よりもよく機能してもよい。

一般に、確実なＥＰの受信を求めながら、スループット、すなわちトランスミッタとレシーバとの間のユニット時間当たりの運搬されるビット数をできる限り最適化することが望ましい。これら２つの性能指標の有利な組み合わせは、限定されることなく、
より確実な受信につながる冗長性を付加するために、上述のようなコード化を行うこと、
変調方式を、トランスミッタとレシーバとの間のエア・インタフェース・リンクのＳＩＮＲなどの特徴に合致させること、
受信の確実性は一般に、少なくとも送信電力にほぼ比例することになるので、干渉などのエア・インタフェースのチャネル障害を克服するために十分な電力でＥＰを送信すること、および
例えばレシーバによる通知の上で、失敗した（例えば誤った）ＥＰ送信を繰り返すことのうちの任意のものなどの技術を通じて求められてもよい。一般に、成功のＥＰ受信の機会は、再送信の数とともに増加する。

ＥＰの中に含まれている情報によって、レシーバはエラーを検出することができ、すなわちレシーバのために、ＥＰの中のペイロード・ビットがうまく受信されたかどうかを知ることができる。エラー検出の１つのよく知られている方法によって、トランスミッタは送信されたペイロード・ビットを入力として使用して、関数値を計算する。この関数値はその後、制御情報部分を運搬するために指定された部分の中で、ＥＰ内で運搬される。

ＥＰを受信するとレシーバは、デコードされたペイロード・ビットを入力として使用して、同じ関数の値を計算する。次いでレシーバは、局所的に計算された値をＥＰの制御部分の中で運搬された値と比較する。値が合致する場合、レシーバは、ペイロード・ビットが適切にデコードされたということを知る。

以下の考察では、エラー検出のためにエラー検出指標（ＥＤＩ）としてＥＰの中に埋め込まれた制御情報について言及する。ＥＤＩの１つの特定の例は、よく知られているエラー検出コード（ＥＤＣ）である。

以下では、考察は主に、ユーザ・アプリケーション・フローを支援するための、トランスミッタとレシーバとの間の通信に関する。すなわち、ＥＰによって運搬されるペイロード・ビットは、ユーザ・アプリケーションに由来する。「ユーザ・アプリケーション」とは、インターネット・ベースのビデオ、ＶｏＩＰ、または任意の様々なデータおよびマルチメディア・サービスを定義し、使用可能にし、実施するソフトウェア命令のことを意味する。例えばユーザは、ＭＳを通じてマルチメディア・ウェブサイトにアクセスしてもよく、その場合、ＭＳとＢＳとの間の通信は、ユーザによってウェブサイトからダウンロードされるボイス・オーバＩＰ（ＶｏＩＰ）およびビデオ・アプリケーション・フローを支援することになる。

アプリケーション・フロー（ＡＦ）は、例えば質的基準にしたがって、または特定された量的基準にしたがって、許容可能なユーザ体験を提供するために、そのアプリケーションのために満たされなければならない、いくつかのパラメータを特定するサービス品質（ＱｏＳ）要件によって特徴付けられてもよい。例えば、フローのためのＱｏＳパラメータは、満足なユーザ体験に対応する、フロー・パケットがトランスミッタからレシーバへの輸送の中で遅延されてもよい最大量、およびユニット時間当たりのトランスミッタからレシーバへ送信されるフロービットの数である最小平均スループットを備えてもよい。

ＡＦビットは、ＥＰを介してトランスミッタからレシーバへ運搬されるので、ＡＦに関連したＱｏＳは、少なくとも部分的に、ＡＦビットがＥＰペイロード・ビットにマップされる方法によって決まる。また部分的に、コード化方式、変調方式、ＥＰの送信電力、およびＡＦを運搬するＥＰのその他のパラメータによっても決まる。例えば、ＡＦが厳しい遅延要件を有する場合、ＡＦを運搬するＥＰは極めて少ない送信の試みの中でうまく受信されなければならない。これは順番に、高い冗長性、より高い送信電力またはその他のものを備えたコードが、信頼できる受信を保証するために必要とされてもよいということを意味する。

ＡＦビットをＥＰペイロード・ビットにマップするために、少なくとも一部の現在のネットワークは、複数の別個のＡＦから共通のＥＰの中にビットをマップする方法に従う。次いでＥＰ特性は、ＥＰが運搬することを目的とする各々のＡＦに当てはまる複数のＱｏＳ要件のうちの最も厳しいものを満たすように設定される。例えば、そのようなＥＰのための送信電力は、複数のＡＦの中で最も厳しい（すなわち最も低い）遅延要件に基づいて設定されてもよい。

そのような方法の１つの欠点は、いくつかのＡＦに当てはまる、あまり厳しくないＱｏＳ要件を考慮しないことによって、それがトランスミッタのリソースを無駄にする可能性があるということである。例えば、ＥＰの送信電力を複数のＱｏＳ要件のうちの最も厳しいものに設定することは、これらの要件の対象となるＡＦが要件を満たすことを保証するが、それはまた、必要とされるよりもより高い処理能力で別のＡＦを運搬するためにリソースの消費にもつながる。例えば、いくつかのＡＦが、十分な量よりも多くの送信電力で運搬されることにつながる可能性がある。
仮出願第６０／７７４，３４７号 ＰＣＴ出願ＵＳ２００７／００３１８１号

発明者は、ＥＰ特性が特定のＡＦのＱｏＳ要件に合わせて調整されるように、ＡＦビットが送信されたＥＰにマップされることが可能な方法を考案した。

１つの態様で、本発明には前述のようなマッピングが関与する。特定の実施形態で、本発明にはさらに、前述のようなマッピングに関してトランスミッタとレシーバとを同期するためのシグナリング方式が関与する。

第２の態様で、本発明には、割り当てられた帯域幅の間のエア・インタフェース・チャネルの条件の差を利用することによってスループットを改善するように設計されたＥＰ送信方式が関与する。前述のような方式によって、リンクに割り当てられた帯域幅は、各々が異なる、同時に送信されたＥＰに割り当てられた直交セグメントに分解される。

１．複数のＡＦのマッピング
第１態様の本発明によって、２つ以上のＡＦのうちの各々からのビットは、後で同時にトランスミッタとレシーバとの間のリンクを介して送信される、別個のＥＰのペイロード・ビットにマップされる。例えば図１を参照すると、図中でＥＰ１およびＥＰ２と呼ばれる、それぞれのＥＰ１５、２５にマップされる、ＡＦ１およびＡＦ２と呼ばれる２つのＡＦ１０、２０が存在している。ＡＦ１からのビットは、ＥＰ１についてのペイロードを計算するための入力であり、ＥＰ１についてのＥＤＩは、ＡＦ１のペイロード・ビットを使用して計算される。同様に、ＡＦ２からのビットは、ＥＰ２についてのペイロードを計算するための入力であり、ＥＰ２についてのＥＤＩは、ＡＦ２のペイロード・ビットを使用して計算される。その後、ＥＰ１およびＥＰ２は同時に送信される（図のブロック３０）。

１（ａ）．帯域幅の分解
リンクに割り当てられた帯域幅が直交セグメントに分解されることを可能にするエア・インタフェース技術を使用するシステムで、複数のＥＰは、割り当てられた帯域幅の別個のサブバンド４０、５０で互いに送信される。有利にも、各サブバンドのサイズは、そこで送信されるＥＰのサイズと比例するようにされる。すなわち、リンクに割り当てられた帯域幅は、複数の直交サブバンド幅に分割され、それらの各々は運搬されるＥＰのサイズと、サイズにおいて比例する。同じシンボル送信区間内で、すべてのＥＰは並行して送信され、サブバンド上の各々はそのサイズに対応する。このことに関して、サブバンドは連続する帯域幅から構成されていなくてもよいということに留意されたい。すなわちＥＰは、他の目的のために指定されるスペクトルの部分によって分離された、複数の連続しないサブバンドから構成されたサブバンド上で送信されてもよい。

指定されるエンティティは、割り当てられた帯域幅が分割されることになるサブバンドの数およびサイズに決定する。この決定は、典型的には、トランスミッタでの様々なＡＦバッファの状態に基づいて、トランスミッタで行われる。各サブバンドはＥＰを運搬してもよいので、レシーバもまたＥＰを受信し、デコードすることを可能にするために、この分割を知らなければならない。したがって、トランスミッタは帯域幅の分割をレシーバに知らせなければならない。これは、例えば以下のものによって行われてもよい。
ＡＦを運搬するＥＰを送信する前に、トランスミッタは割り当てられた帯域幅上で送信するＥＰの数を知らせる。
トランスミッタは、ＥＰを運搬するために使用される割り当てられた帯域幅の断片、すなわち割り当てられた帯域幅の直交部分を作る各サブバンド幅のサイズを知らせる。さらに、各サブバンドのために、トランスミッタはサブバンドを作る帯域幅リソースの位置も知らせる。

このシグナリングのために必要とされるリソースをさらに減少させるために、可能な分割のセットは前もって判定され、トランスミッタとレシーバとの両方に知らされてもよい。そのような場合、トランスミッタは、どの分割が選択されるのかを識別するインデックスなどの情報を送信すれば十分である。

サブバンドが連続した帯域幅から構成されている場合、以下の簡略化された手順が使用されてもよい。
割り当てられた帯域幅上でＮのＥＰが送信されるものとし、帯域幅はＮのサブバンドに分割され、サブバンド１は連続してＦ１％を占め、サブバンド２は連続してＦ２％を占め、サブバンドＮは連続してＦＮ％を占める。その後、トランスミッタはレシーバに、それぞれの断片Ｆ１，Ｆ２．．．，ＦＮを通信する。

１（ａ）（ｉ）特定のエア・インタフェース技術
特に、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重方式）およびＭＣ−ＣＤＭＡ（マルチキャリアコード分割多元接続）は、割り当てられたリンクの帯域幅が複数の割り当てられたサブキャリアを備えてもよく、各々のそのようなサブキャリアが周波数において別のサブキャリアの各々に対して直交するエア・インタフェース技術の例である。したがって、割り当てられたサブキャリアのセットはサブセットに分割されてもよく、各サブセットの中のサブキャリアの数は少なくとも、そのサブセット上で送信されるＥＰのサイズに大体比例する。ＯＦＤＭおよびＭＣ−ＣＤＭＡサブキャリアの直交性によって、それぞれのＥＰは同時に送信されることが可能である。

例えばトランスミッタは、（例えば割り当てられたサブキャリア全体のパーセンテージとしての）サブキャリアの数、およびそれらの割り当てられた帯域幅内での位置を示す信号情報を送信してもよい。これらは、ＥＰが運搬されるサブセットを作る。特に、サブバンドは連続したサブキャリアから構成されてもよい。

１（ｂ）分解することができない帯域幅
一部のエア・インタフェース技術では、割り当てられた帯域幅を分解させることができない。そのようなエア・インタフェース技術を使用するシステムでは、複数のＥＰの各々は、別のＥＰと同時に、割り当てられた帯域幅全体の上で送信される。

そのような場合、トランスミッタは送信される別個のＥＰの数をレシーバに知らせ、それぞれのＥＰが同じ帯域幅を占めていても区別されることを可能にする特性を識別する。

コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）は、送信がシステムの帯域幅全体を占めてもよいエア・インタフェース技術の一例である。ＣＤＭＡでは、異なる直交コードは個々の送信を変調するために使用され、それによって、それらをレシーバで互いに区別可能なものとする。本方法がＣＤＭＡリンクに適用される場合、それぞれのＡＦに属する複数のＥＰは、各々システムの帯域幅全体を使用するが、各ＥＰは別個のコードを使用して、同時に送信される。

このことに関して、単一のＥＰ内の複数のコードを結び付けることによってデータ速度を増加させるために、よく知られているマルチコード送信方法が使用されもよいということに留意されたい。

トランスミッタは、送信されるＥＰの数を通信し、また使用するそれぞれのコードを識別してもよい。代替として、コードは所定の方式にしたがって選択されてもよい。そのような場合、トランスミッタにコード割当てを明確に示す必要はなくてもよい。

１（ｃ）ＥＰ特性の設定
使用される帯域幅以外のＥＰ特性（すなわち変調方式、コード化方式、送信電力等の特性）は、適切なＥＰによって運搬されるＡＦのＱｏＳ要件、運搬されるＡＦのビット数、および送信帯域幅上のエア・インタフェース・チャネルの条件に基づいて設定されてもよい。

ＥＰが割り当てられた帯域幅全体よりも少ないサブバンドを介して送信されるものである場合、（特定のＡＦを運搬するための）ＥＰ特性は、適切なサブバンド上で観測されるエア・インタフェース・チャネルの条件にしたがって、さらに設定されてもよい。

シグナリング・リソースの使用を最小化するために、一般に以前の試みで失敗したＥＰの再送信は、第１送信と同じサブバンド上で生じることが望ましい。しかしながら、シグナリング・リソースが節約される必要がないのであれば、サブバンドを再割当てする能力は有利であろう。

２．１つのＡＦの複数のＥＰへの分割
それぞれのサブバンドでの複数のＥＰの同時送信は、スループット全体を改善するために、既存のエア・インタフェース・チャネルの条件に適合されてもよい。すなわち、各ＥＰの特性は、割り当てられた特定のサブバンドを説明する条件に適合されてもよい。特に、単一のＡＦは、同時に送信されるＥＰの多重性の間で分割されてもよい。以下では、ユーザが、複数のＥＰの間で分割される単一のＡＦを有する場合について考察する。さらなるＡＦは、同じく同時に送信されるさらなるＥＰの間で分割されてもよい。図２を参照する以下の考察では、わかり易いように、唯一のＡＦ６０が上述の方法で分割されるということを仮定する。

トランスミッタは、その割り当てられた帯域幅の中のエア・インタフェース・チャネルについての知識に基づいて、割り当てられた帯域幅を直交サブバンド７１〜７３に分割する。この分割は、エア・インタフェース・チャネルの条件がサブバンドの中で類似するように行われる。

特に、本明細書で説明されているようなＯＦＤＭおよびＭＣ−ＣＤＭＡでは、トランスミッタは割り当てられたサブキャリアのセットをサブキャリアのサブセットに分割する。

別々のＥＰ８１、８２、８３は、サブバンド７１〜７３の各々で同時に送信される（図のブロック９０）。ＥＰ特性は、ＥＰが送信されるサブバンド上でエア・インタフェース・チャネル条件に合致される。

ＥＰ送信の前に、トランスミッタは送信されるＥＰの数をレシーバに知らせ、それぞれのＥＰが送信される帯域幅の部分を識別する。

特に、ＯＦＤＭおよびＭＣ−ＣＤＭＡについて、トランスミッタはＥＰの数、および各々が送信されるサブキャリアのサブセットを伝達する。

シグナリング・リソースを節約するために、以前の試みで失敗したＥＰの再送信は、第１送信と同じサブバンド上で生じることが有利である。

トランスミッタがエア・インタフェース・チャネル条件についての（またはシグナリング・リソースを最小化するための）詳細な知識を持たない場合、トランスミッタは割り当てられた帯域幅をいくつかの同じサイズの直交サブバンドに分割してもよい。そのような場合、トランスミッタは（ＥＰ送信の前に）サブバンドの数とともに、任意のサブバンドのサイズも伝達してよい。また、そのような場合、ＥＰ特性はすべてのサブバンドの中で同じものに設定されてもよい。

３．レシーバ
レシーバで、トランスミッタからのシグナリング・メッセージはデコードされ、着信するＥＰ送信を解釈するために使用される。特に、適切な周波数サブバンドまたはコード・チャネルは識別され、レシーバは、それらのサブバンドまたはコード・チャネル上でＥＰを受信するように適切に構成されている。

本明細書で説明される方法の１つの実施例による、各々がそれぞれのアプリケーション・フロー（ＡＦ）に関連した２つのエンコーダ・パケット（ＥＰ）の同時送信を示す概念構成図である。任意の数のＥＰは同様に同時に送信されてもよく、図の中に２つだけが示されていることは、限定として理解されるべきではない。 本明細書で説明される方法のさらなる実施例による、単一のＡＦが分割されている３つのエンコーダ・パケット（ＥＰ）の同時送信を示す概念構成図である。任意の数のＥＰは同様に同時に送信されてもよく、図の中に３つだけが示されていることは、限定として理解されるべきではない。

Claims (28)

1. 少なくとも１つのアプリケーション・フロー（ＡＦ）に属するデータを送信するための方法であって、
   各エンコーダ・パケット（ＥＰ）が１つだけのＡＦに専用のペイロードを運搬するように、２つ以上の前記ＥＰのペイロード・ビットにデータをマッピングするステップと、
   前記２つ以上のＥＰを同時に送信するステップとを備える方法。
2. 送信の前に、前記同時に送信されるＥＰが、それぞれの相互に直交する拡散コードに変調される請求項１に記載の方法。
3. コード割当て情報をレシーバに知らせるステップであって、前記コード割当て情報が、どれだけのＥＰが同時に送信されるのかということと、それぞれのＥＰのためにどのコードが使用されるのかということとをレシーバに通知するステップをさらに備える請求項２に記載の方法。
4. 前記同時に送信されるＥＰが、それぞれの別個の周波数サブバンド上で送信される請求項１に記載の方法。
5. 複数の相互に直交するサブキャリアが送信のために利用可能であり、各々の前記サブバンドが前記サブキャリアのうちの１つまたは複数を備える請求項４に記載の方法。
6. 各々の前記ＥＰの少なくとも１つの送信特性を特定するステップをさらに備える請求項４に記載の方法。
7. 少なくとも１つの送信特性が、適切なサブバンド上でのエア・インタフェース・チャネル条件の観測に応じて特定される請求項６に記載の方法。
8. 各々の前記サブバンドが、そこで送信されるＥＰのサイズに、帯域幅において比例する請求項４に記載の方法。
9. 分割情報をレシーバに知らせるステップであって、前記分割情報が、前記同時に送信されるＥＰの中で利用可能な帯域幅の分割について述べるステップをさらに備える請求項８に記載の方法。
10. 前記分割情報が、同時に送信されるＥＰの数、それらのそれぞれのサブバンドのサイズ、および各々の前記サブバンドを作っている帯域幅リソースの位置を含む請求項９に記載の方法。
11. 前記分割情報が、可能な分割の所定のセットから選択される１つの分割を識別する請求項９に記載の方法。
12. 各々の前記ＥＰの少なくとも１つの送信特性を特定するステップをさらに備える請求項１に記載の方法。
13. 少なくとも１つの特定される送信特性が、変調方式、コード化方式または送信電力レベルに関連する請求項１２に記載の方法。
14. 少なくとも１つの送信特性が、適切なＥＰによって運搬されるＡＦのＱｏＳ要件、および／または運搬される前記ＡＦのビット数、および／またはエア・インタフェース・チャネル条件に基づいて特定され、
    前記送信特性が、変調方式、コード化方式または送信電力レベルに関連する請求項１２に記載の方法。
15. 少なくとも１つのＡＦが、２つ以上の同時に送信されるＡＦの中で分割される請求項１に記載の方法。
16. 少なくとも１つのアプリケーション・フロー（ＡＦ）に属するデータを受信するための方法であって、
    ２つ以上のエンコーダ・パケット（ＥＰ）を同時に受信するステップと、
    各々の前記ＥＰが１つだけのＡＦに専用のペイロードを運搬するように、２つ以上の前記ＥＰのペイロード・ビットからデータをデマッピングするステップとを備える方法。
17. 前記同時に受信されるＥＰが、それぞれの相互に直交する拡散コードから復調される請求項１６に記載の方法。
18. コード割当て情報を受信するステップと、前記情報から、どれだけのＥＰが同時に送信されたのかということと、それぞれのＥＰを復調するためにどのコードが使用されるのかということとを確認するステップとをさらに備える請求項１７に記載の方法。
19. 前記同時に受信されるＥＰが、それぞれの別個の周波数サブバンド上で受信される請求項１６に記載の方法。
20. 各々の前記サブバンドが、１つまたは複数のサブキャリアを備える請求項１９に記載の方法。
21. 各々の前記ＥＰの少なくとも１つの送信特性を特定する信号を受信するステップをさらに備える請求項１９に記載の方法。
22. 各々の前記サブバンドが、そこで送信されたＥＰのサイズに、帯域幅において比例する請求項１９に記載の方法。
23. 同時に受信されるＥＰの中で、利用可能な帯域幅の分割について述べる分割情報を受信するステップをさらに備える請求項２２に記載の方法。
24. 前記分割情報が、同時に受信されるＥＰの数、それらのそれぞれのサブバンドのサイズ、および各々の前記サブバンドを作っている帯域幅リソースの位置を含む請求項２３に記載の方法。
25. 前記分割情報が、可能な分割の所定のセットから選択される１つの分割を識別する請求項２３に記載の方法。
26. 各々の前記ＥＰの少なくとも１つの送信特性を特定する情報を受信するステップをさらに備える請求項１６に記載の方法。
27. 少なくとも１つの特定される送信特性が、変調方式、コード化方式または送信電力レベルに関連する請求項２６に記載の方法。
28. 少なくとも１つのＡＦが、２つ以上の同時に受信されるＡＦの中で分割される請求項１６に記載の方法。

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