JP2010541327A - 中継ネットワークのマルチキャスト／ブロードキャストサービスにおけるアイドル期間を利用したａｒｑ対応型事前送信のための方法 - Google Patents

Abstract

ネットワーク（例えば、中継ネットワーク）においてデータを送信するための方法および装置が本明細書で開示される。一実施形態においては、本方法は、無線通信システムにおいて基地局および複数のホップがパケットを１つまたはそれ以上の移動局に同期して送信するのを可能にするために、パケットをホップに事前送信するステップと、システム内に含まれる１つまたはそれ以上のホップからなる第２の集合における事前送信による遅延中に、システム内に含まれる１つまたはそれ以上のホップからなる第１の集合においてパケットを１または複数回だけ再送信するステップとを備える。
【選択図】 図１Ａ

Description

この特許出願は、２００７年９月２５日に出願された発明の名称が「Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＡＲＱ−ＥＮＡＢＬＥＤ ＰＲＥ−ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮＳ ＩＮ ＭＵＬＴＩＣＡＳＴ ＡＮＤ ＢＲＯＡＤＣＡＳＴ ＳＥＲＶＩＣＥＳ ＯＦ ＲＥＬＡＹ ＮＥＴＷＯＲＫＳ ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ ＴＨＥ ＩＤＬＥ ＰＥＲＩＯＤＳ」である対応する米国特許仮出願第６０／９７５，０８４号に基づいた優先権を主張するものであり、この米国特許仮出願第６０／９７５，０８４号は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般的には、情報のネットワーク通信に関し、より詳細には、本発明は、情報を再送信するために、マルチホップネットワークにおいて情報を事前送信することによるアイドル期間を使用することに関する。

これまでに、中継ネットワークにおけるマクロダイバーシチの重要性が、この分野における文献において、解析され、論議されてきた。マクロダイバーシチは、データをいくつかの中継局（ＲＳ）（これらの中継局は仮想アンテナアレイを構成する）にブロードキャストすることによって達成されてもよく、そして、中継局の中の１つ（または、いくつか）は、ブロードキャストされたデータを移動局（ＭＳ）へ転送してもよい。中継局は、空間的に分散しているので、中継局の中の少なくとも１つは、たとえ移動局が移動中であっても、基地局（ＢＳ）および移動局の両方への十分に良好なチャンネルを有すると仮定される。

ネットワーク符号化が、中継ネットワークにおいて使用されており、そのために、移動局は、中継型ハンドオーバ技術（ｒｅｌａｙ−ｂａｓｅｄ ｈａｎｄｏｖｅｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）の助けによって、より信頼性の高いマクロダイバーシチを達成することができる。それぞれの移動局は、ホーム基地局（ｈｏｍｅ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）から上記データを受信するだけでなく、そのデータのネットワーク符号化されたバージョンを隣接基地局から中継局を介して受信する。これは、ホーム基地局から隣接基地局へ切り替えるときに、移動局を助ける。

モバイルセルラーネットワークのための協調マクロダイバーシチシステムが研究されており、移動局は、最も近い基地局とは、直接に通信し、その他の基地局とは、マルチホップ中継することによって（すなわち、別の中継局を介して）通信する。シングルホップマクロダイバーシチ（すなわち、移動局は、複数の信号をすべての基地局から直接に受信し、通信を支援する中継局が、存在しない）を備えるシステムと比較すれば、劣化率性能（ｏｕｔａｇｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）およびビット誤り率を大きく改善することができる。

上述した技術は、パケットを移動局に送信する前に、複数の送信機をどのようにして同期させるかに対処していない。また、これらの技術は、マルチキャスト／ブロードキャストサービス（ＭＢＳ）シナリオを考慮していない。

今日の無線システム（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ無線標準）におけるＭＢＳは、典型的には、マクロダイバーシチを達成するために、複数の基地局および／または中継局を同期させなければならない。同期させるためには、パケットを中継局に事前送信する必要がある。しかしながら、事前送信段階は、基地局までのホップ数が他の中継局よりも多いいくつかの中継局にとっては、より時間がかかることがある。したがって、ツリー構造において基地局により近いいくつかの中継局は、事前送信がすべての中継局に伝播して同期化が達成されるまで、アイドル状態で待たなければならない場合がある。そして、予め定められたターゲット送信フレームにおいて、パケットは移動局に同期して送信される。

ＭＢＳにおいて中継局と基地局との同期をとるための異なる２つの技術が、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｄｏｃｕｍｅｎｔにおいて提案されている。最初に、同期化が予め定義された相対的送信時刻を用いて達成される。それぞれの中継局は、最初に、その中継局の処理遅延Ｄ_Ｒを能力パラメータとしてマルチホップ中継（ＭＲ）基地局に報告する。そして、ＭＲ基地局は、それぞれの中継局の個々の遅延およびツリーにおけるそれらの中継局の位置に基づいて、すべての中継局の最大積算遅延Ｄ_Ｍを決定する。そして、それぞれの中継局の待ち時間Ｗ_ｉ（すなわち、同期して移動局に送信する前の待ち時間）が計算され、そして、中継局に通知される。

それに代わる変形として、第２の技術においては、ＭＢＳデータ同期化が、ターゲット送信時刻だけを用いて達成され、このターゲット送信時刻は、やはり、パラメータＤ_Ｍに基づいて決定される。言い換えれば、中継局は、相対的待ち時間ではなく、中継局が移動局に送信すべき絶対的送信時刻を通知される。これらの同期化アプローチの両方においては、事前送信は、ユニキャストまたはマルチキャストするような形で、ハンドリングされてもよいことに注意されたい。パケットを移動局に同時に送信するための同期化技術が、これらの２つの技術において提供されるが、この２つの技術のいずれもが、信頼性を改善するために、中継リンクにおけるＡＲＱを利用していない。言い換えれば、パケットが、破壊された場合、そのパケットは、中継局においてただ単に破棄される。この中継局が、多数の移動局にサービスを提供しているならば、破棄されたパケットは、この中継局によってサービスを提供されるどの移動局によっても受信されることはない。また、これらの２つの技術によれば、いくつかの中継局（ツリーにおいて基地局により近い）は、事前送信がすべての中継局に伝播するのを待たなければならない。

信頼性の高いマルチキャスト方法が、中継ネットワークのために提案されており、ここでは、ある程度重要な中継局は、マルチキャスト接続においてＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを返送することを許可されている。従来のＡＲＱメカニズムの状態遷移図は、パケットの状態が“Ｄｏｎｅ（終了）”状態になる前に、送信機がすべての重要な中継局からＡＣＫ／ＮＡＣＫを得ることを必要とするように変更される。この方法は、複数の宛先へ同時に送信することによって全体的な容量を改善するが、パケットをうまく受信しているいくつかの中継局の動作を鈍化させることがあり、しかも、その他のいくつかの中継局が再送信するのを待たなければならない。また、重要な中継局を選択するためのいくつかの基準が提案されている。これらの基準は、とりわけ、ＡＲＱメカニズムを使用するマルチキャスト接続には対処するが、ユニキャスト接続には対処しないように選択される。

ネットワーク（例えば、中継ネットワーク）においてデータを送信するための方法および装置が本明細書で開示される。一実施形態においては、本方法は、無線通信システムにおいて基地局および複数のホップがパケットを１つまたはそれ以上の移動局に同期して送信するのを可能にするために、パケットをホップに事前送信するステップと、システム内に含まれる１つまたはそれ以上のホップからなる第２の集合における事前送信による遅延中に、システム内に含まれる１つまたはそれ以上のホップからなる第１の集合においてパケットを１または複数回だけ再送信するステップとを備える。

少なくとも１つのその他のノードに１または複数回だけ再送信するために、１つまたはそれ以上のノードに事前送信している間のアイドル期間を使用するための処理の一実施形態のフローチャートである。 中継局を備える無線通信システムのブロック図である。 日和見的中継局（ＯＲＳ）およびＲ_ｍａｘを選択するために基地局によって実行される処理を例示するフローチャートである。 パケットをハンドリングするために非ＯＲＳにおける判定メカニズムによって実行される処理の一実施形態のフローチャートである。 パケットをハンドリングするためにＯＲＳにおける判定メカニズムによって実行される処理の一実施形態のフローチャートである。 中継ネットワークにおける従来の事前送信の例を示す図である。 一実施形態に基づいて、中継局の部分集合に対するＡＲＱを伴う事前送信（第１のフレームのダウンリンク部分）を使用することを説明する図である。 一実施形態に基づいて、中継局の部分集合に対するＡＲＱを伴う事前送信（第１のフレームのアップリンク部分）を使用することを説明する図である。 一実施形態に基づいて、中継局の部分集合に対するＡＲＱを伴う事前送信（第２のフレームのダウンリンク部分）を使用することを説明する図である。 一実施形態に基づいて、中継局の部分集合に対するＡＲＱを伴う事前送信（第３のフレームのダウンリンク部分）を使用することを説明する図である。

本発明は、以下に提供される本発明の様々な実施形態の詳細な説明および添付の図面からより完全に理解される。しかしながら、それらの説明および図面は、本発明を特定の実施形態に限定するものであると解釈されるべきではなく、ただ単に、本発明を説明および理解するためのものである。

少なくとも１つの基地局と複数の中継局とを有する通信ネットワークを表現するツリー構造において上位レベルに存在する中継局が、それらの中継局のリンクレベルの信頼性を改善するために、それらの中継局の親中継局かまたは基地局からの再送信を要求することによってそれらの中継局のアイドル期間を利用できる方法、装置、およびシステムが開示される。一実施形態においては、事前送信は、自動再送要求（ＡＲＱ）処理の一部である。一実施形態においては、すべての再送信は、すべての中継局（および、基地局）が移動局に同期して送信すべきターゲット送信フレームの前に、終了する。そのようなＡＲＱメカニズムの使用により、ＭＢＳパケットにさらなる待ち時間を発生させることなく、データ信頼性を大きく改善することができる。

以下の記述においては、本発明のより詳細な説明をするために、多くの細部が、説明される。しかしながら、当業者には、本発明がこれらの具体的な細部を備えることなく実施されてもよいことは明らかなことである。場合によっては、本発明を曖昧なものにするのを避けるために、よく知られている構造および装置は、詳細図の形ではなくブロック図の形で示される。

以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリー内のデータビットに施される処理のアルゴリズムおよび記号表現として提供される。これらのアルゴリズム的な記述および表現は、データ処理技術分野の当業者の研究の内容を最も効率的に別の当業者に伝達するために、当業者によって使用される手段である。アルゴリズムは、ここでは、また、一般的には、所望の結果をもたらす自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。ステップは、物理的な量の物理的な操作を必要とするステップである。必ずしもそうであるとは限らないが、通常、これらの量は、記憶され、転送され、組み合わせられ、比較され、さもなければ、操作されることが可能な電気的または磁気的な信号の形を有する。場合によっては、主として慣用的な理由から、ビット、値、要素、シンボル、文字、用語、数値、などとしてこれらの信号に言及することは、都合がよいことが知られている。

しかしながら、これらのおよび類似するすべての用語は、適切な物理的な量に関連づけられ、そして、これらの量に適用される単なる便利なラベルにすぎないことに留意すべきである。特段の説明がなされない限り、あるいは、以下の説明から明らかなように、本明細書全体を通して、“処理する”、または、“コンピューティングする”、または、“計算する”、または、“決定する”、または、“表示する”、などのような用語を使用する説明は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリー内の物理的な（電子的な）量として表現されたデータをコンピュータシステムのメモリーまたはレジスタまたはそのような情報記憶装置、伝送装置、または、表示装置内の物理的な量として同じように表現された別のデータに操作および変換するコンピュータシステムまたは類似する電子的コンピューティング装置の動作および処理に言及するものであることがわかる。

本発明は、また、本明細書で説明される処理を実行するための装置に関する。この装置は、要求される目的のために特別に構成されてもよく、あるいは、汎用コンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に活性化されまたは再環境設定されるその汎用コンピュータを備えてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、限定はされないが、フロッピーディスク、光ティスク、ＣＤ−ＲＯＭ、および、光磁気ディスクを含む任意の種類のディスク、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、または、電子的命令を記憶するのに適した任意の種類の媒体のようなコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、そして、それらのそれぞれは、コンピュータシステムバスに結合されてもよい。ここで説明されるアルゴリズムおよび表示装置は、本質的に、いかなる特定のコンピュータまたはその他の装置にも関連するものではない。様々な汎用システムが、ここで説明される教示に基づいたプログラムとともに使用されてもよく、あるいは、要求される方法ステップを実行するためにより特化された装置を構成することは、都合がよいことがわかるであろう。様々なこれらのシステムに要求される構造は、以下の説明から明らかとなる。さらに、本発明は、任意の特定のプログラミング言語に準拠して記述されるものではない。様々なプログラミング言語が、本明細書で説明される本発明の教示を実施するのに使用されてもよいことが明らかとなる。

機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出すことのできる形で情報を記憶または伝送するための任意のメカニズムを含む。例えば、機械可読媒体は、リードオンリーメモリー（“ＲＯＭ”）、ランダムアクセスメモリー（“ＲＡＭ”）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリー装置、などを含む。

（概論）
図１Ａは、少なくとも１つのその他のノードに１または複数回だけ再送信するために、１つまたはそれ以上のノードに事前送信している間のアイドル期間を使用するための処理の一実施形態のフローチャートである。この処理は、ハードウェア（回路、専用ロジック、など）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用マシン上で実行されるような）、または、この両方を組み合わせたものを備えてもよい処理ロジックによって実行される。一実施形態においては、この処理は、少なくとも１つの基地局および複数のホップ（例えば、中継局）を有する無線通信システムにおいて使用される。

図１を参照すると、処理は、無線通信システムにおいて基地局および複数のホップ（例えば、中継局）がパケットを１つまたはそれ以上の移動局に同期して送信するのを可能にするために、パケットをホップに事前送信する処理ロジックから開始する（処理ブロック１０１）。一実施形態においては、事前送信は、ユニキャスト事前送信である。

次に、処理ロジックは、システム内に存在する１つまたはそれ以上のホップからなる第２の集合における事前送信による遅延中に、システム内に存在する１つまたはそれ以上のホップからなる第１の集合においてパケットを１または複数回だけ再送信する（処理ブロック１０２）。一実施形態においては、１つまたはそれ以上のホップからなる第１の集合は、ホップの第２の集合よりも基地局に近い。一実施形態においては、パケットを１または複数回だけ再送信することは、１つまたはそれ以上の中継局がパケットを１または複数回だけ事前送信することが少なくとも１つの他の中継局に伝播するのを待っているアイドル期間中に、パケットを１つまたはそれ以上の中継局に１または複数回だけ再送信することを備える。これらの再送信は、基地局および中継局がパケットを移動局に同期して送信するターゲット送信時刻の前に終了する。一実施形態においては、アイドル期間は、ＡＲＱ処理の一部である再送信を備える自動再送要求（ＡＲＱ）に使用される。一実施形態においては、再送信は、ＡＲＱの代わりに、ＨＡＲＱを用いて実行される。

一実施形態においては、この方法は、パケットが正しく受信されなかった場合に１または複数回の再送信を使用するために、無線通信ネットワークのトポロジーを表現するツリー構造においてそのツリー構造の総ツリー深度と比較したそれぞれの中継局の深度に基づいて、１つまたはそれ以上の中継局を選択することをさらに備える。さらなる実施形態においては、この方法は、パケットが正しく受信されなかった場合に１または複数回の再送信を使用するために、それぞれの中継局によってサービスを提供される移動局の数に基づいて、１つまたはそれ以上の中継局を選択することをさらに備える。またさらなる実施形態においては、パケットが正しく受信されなかった場合に１または複数回の再送信を使用するために、別の中継局かまたは基地局からそれぞれの中継局までのチャンネルのチャンネル品質に基づいて、１つまたはそれ以上の中継局を選択することをさらに備える。一実施形態においては、１または複数回だけ再送信することは、少なくとも１つの中継局に予め定められた回数だけ再送信することを備える。一実施形態においては、中継局のグループに含まれる第１の中継局は、第２の中継局よりも多い回数だけ再送信することを許可される。一実施形態においては、この第１の中継局は、第２の中継局よりも基地局に近い。

図１Ｂは、少なくとも１つの基地局１１０と複数の中継局１１１とを有する無線通信システムのブロック図である。基地局１１０および１つまたはそれ以上の中継局１１１は、基地局１１０および中継局１１１がシステム内に存在する１つまたはそれ以上の移動局にパケットを同期して送信するのを可能にするために、パケットをその他の中継局に事前送信する。一実施形態においては、中継局は、事前送信されたパケットを受信するための送信機／受信機１２１と、事前送信されたパケットが送信機／受信機１２１によって正しく受信されなかった場合に事前送信されたパケットの再送信を要求するための、中継局コントローラ１２３の一部である再送要求メカニズム（例えば、ＡＲＱメカニズム）１２２とを備える。再送要求メカニズム１２２は、パケットのその他の事前送信が完了するのを待っている間に、再送信を要求することができる。一実施形態においては、基地局１１０は、事前送信されたパケットを送信するための送信機／受信機１３１と、パケットが正しく受信されなかった場合に、１または複数回だけ再送信されるパケットを受信するためにそれらの中継局のそれぞれの再送要求メカニズムを使用するのを可能にするために１つまたはそれ以上の中継局（例えば、中継局１１１）を選択するための、基地局コントローラ１３３の一部である選択ユニット１３２とを備える。

（ＡＲＱ対応型事前送信）
一実施形態においては、ＡＲＱ対応型ユニキャスト事前送信は、データ信頼性を改善するために、いくつかの中継局に対するアイドル待ち時間と組み合わせて使用される。本明細書の目的のために、そのような中継局は、データの信頼性を改善するのに利用されてもよいアイドル時間機会（ｉｄｌｅ ｔｉｍｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）に基づいた日和見的中継局（ＯＲＳ：ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ｒｅｌａｙ ｓｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる。このアプローチの様々な実施形態の詳細が以下で説明され、それに続いて、例が説明される。

（基地局におけるＯＲＳおよびその他のパラメータの初期化）
図２は、日和見的中継局（ＯＲＳ）およびＲ_ｍａｘを選択するために基地局によって実行される処理を例示するフローチャートである。この処理は、ハードウェア（回路、専用ロジック、など）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用マシン上で実行されるような）、または、この両方を組み合わせたものを備えてもよい処理ロジックによって実行される。この処理を用いて、基地局は、システムパラメータを設定し、中継局に通知する。

図２を参照すると、処理は、１つまたはそれ以上の制約に基づいてＭＢＳツリー構造を決定する基地局における処理ロジックから開始する（処理ブロック２０１）。一実施形態においては、制約は、１つまたはそれ以上のチャンネル品質、干渉問題、負荷分散要件、基地局と移動局との間において許可されるホップの最大数、などを含む。ＭＢＳツリー構造がどのように設定されるかは本発明の範囲外であることに注意されたい。

ＭＢＳツリー構造を決定した後、基地局における処理ロジックは、ある特定の基準に基づいて、ＯＲＳを選択する（処理ブロック２０２）。使用されてもよい異なるいくつかの基準が存在する。ＯＲＳを選択するための３つのそのような異なる基準が、以下で説明される。

一実施形態においては、ＯＲＳの選択は、本明細書では中継局の深度と呼ばれる、ツリーにおいてＯＲＳが基地局にどれだけ近いかと、ツリーの総深度とに基づくものである。本明細書の目的のために、Ｄ_ｍａｘは、ツリーの最下位に存在する中継局からサービス提供基地局までのホップ数を表現するものとする（すなわち、ツリーの深度）。また、Ｎ_ｉは、ＲＳ−ｉからサービス提供基地局までのホップ数を表現するものとする（すなわち、ＲＳ−ｉの深度）。一実施形態においては、Ｎ_ｉ＝Ｄ_ｍａｘであるならば、ＲＳ−ｉは、ＯＲＳにはなり得ない。なぜなら、ＲＳ−ｉは、ターゲット送信時刻に対するさらなる遅延を発生させることなく再送信する機会がないからである。さらに、Ｎ_ｉ＜Ｄ_ｍａｘであり、しかも、ＲＳ−ｉが、事前送信が深度Ｄ_ｍａｘに存在するノードに伝播するツリーの経路上に配置されているならば（すなわち、ツリーで最も長い経路）、この場合にも、ＲＳ−ｉは、さらなる遅延を発生させることなくＯＲＳにはなり得ない。一方、Ｎ_ｉ＜Ｄ_ｍａｘである場合、そして、ＲＳ−ｉがツリーの最も長い経路に配置されていない場合、ＲＳ−ｉは潜在的にＯＲＳとなり得る。｜Ｄ_ｍａｘ−Ｎ_ｉ｜がより大きい場合、ＲＳ−ｉをＯＲＳとして選択することは、より安全なものとなる。なぜなら、ツリーの深度と比較して、中継局が、基地局に近くなればなるほど、再送信は、ターゲット送信フレームの前に終了する可能性が低くなるからである。

別の実施形態においては、ＯＲＳの選択は、中継局からサービスを提供される移動局の総数に基づいたものである。中継局が、多数の移動局にサービスを提供している場合、ＡＲＱの使用によってさらなる大きな遅延が発生しない場合、ＡＲＱを使用することが許可されるべきである。例えば、第１の中継局がサービスをきわめて多数の移動局に提供している場合、深度１に存在する第２の中継局ではなく深度２に存在する第１の中継局をＯＲＳとして選択することは、好ましいことであってもよい。例えば、第１の中継局は、１０よりも多い移動局にサービスを提供してもよく、そして、第１の中継局は、２〜３の中継局にサービスを提供する。別の実施形態においては、ＯＲＳの選択は、中継リンクのチャンネル品質に基づくものである。チャンネル品質がきわめて良好なものであれば、中継局は、ＡＲＱを使用しなくてもよい。チャンネル品質がきわめて良好かどうかは、多くの要因に依存する。より大きい次数の変調の場合、きわめて高いチャンネル品質が必要とされる。例えば、ＢＰＳＫ（最も小さい変調次数）の場合、１５〜２０ｄＢ程度のＳＮＲは、ＡＲＱを伴うことなく動作することを満たすものであってもよい（これは、特定のアプリケーションのＱｏＳ要件およびビット／パケット誤り率要件にも依存する）。しかしながら、比較的に貧弱なチャンネル品質を有しかつ（比較的に）より多くの数の移動局（例えば、１０程度の中継局）にサービスを提供する中継局の場合、この中継局をＯＲＳとして選定するのがより良いことであるかもしれない。サービスを提供される移動局の数が、判定基準として用いられてもよい比較的大きな数である場合、例えば、それぞれ、１０、１０、および、２０の移動局にサービスを提供する３つの中継局が存在する場合、２０の移動局にサービスを提供する最後の中継局が、ＯＲＳとして選択されてもよいことに注意されたい。

上述した３つの基準のすべては、ＯＲＳを選択するために、組み合わせてまたは単独で使用されてもよいことに注意されたい。

ＯＲＳが決定された後、基地局における処理ロジックは、それぞれのＯＲＳによって許容することのできる最大遅延を決定する（処理ブロック２０３）。一般的には、ある特定のホップにおける事前送信による遅延がただ１つのフレームであると仮定すれば（待ち行列遅延などの遅延発生源を以下の一般式に容易に組み込むことができる）、ＯＲＳにおける再送信の総回数は、次の式を満足すべきである。

ここで、Ρ_ｊは、ツリーの経路ｊ上に存在する中継局の集合であり、Ｄ_ｊは、経路ｊの深度であり、そして、Ｒ^ｉ _ｍａｘは、経路ｊ上に存在するＲＳ−ｉ（これは、当然ながら、ＯＲＳでなければならない）によって許可される再送信の最大回数である。したがって、一実施形態において、基地局は、式（１）に基づいてＯＲＳの再送信回数を設定する。誤りは、ツリーにおけるより低いレベルのノードすべてに伝播するので、ツリーのより高いレベルにおいてはより大きい回数の再送を許可することは好ましいことであってもよいことに注意されたい。実際に頻繁に発生する特殊な場合として、基地局まで１ホップの距離に存在するＯＲＳは、最大で（Ｄ_ｍａｘ−１）回の再送信を提供してもよい。ＯＲＳとＯＲＳの再送信回数とが基地局において決定されると、処理ロジックは、この情報をＯＲＳに通知する（処理ブロック２０４）。

一実施形態においては、許容することのできる総可能送信遅延は、送信の開始時点において基地局によって確定されるのではなく、ＯＲＳ間で共有される。そのような場合、ＯＲＳは、再送信によって発生した総遅延を子ＯＲＳに通知しなければならず、それによって、子ＯＲＳは、潜在的なパケット誤りを訂正するために、未使用の機会を使用することができる。再送信の最大回数の確定された設定と比較すれば、このアプローチは、より柔軟性があるが、余分な通知オーバーヘッドを必要とする。このアプローチを用いると、ＯＲＳ−ｉの上位ノードによって発生するＮ^ｉ _ｒ回の再送信がすでに存在する場合、このアプローチは、ＯＲＳ−ｉの親ノードによって以下の再送信回数を提供することができる（待ち行列遅延のようなその他の任意の遅延発生源は無視する）。

（パケットが到着したときの中継局における判定メカニズム）
ＯＲＳが選択され、ＯＲＳの許可された再送信の最大回数が通知されると、パケットは、中継局に事前送信される。中継局がパケットを受信したときにその中継局がどのように対処するかは、その中継局がＯＲＳであるかないかに依存する。

図３は、非ＯＲＳにおける判定メカニズムによって実行されるパケットをハンドリングするための処理の一実施形態のフローチャートを例示する。この処理は、ハードウェア（回路、専用ロジック、など）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用マシン上で実行されるような）、または、この両方を組み合わせたものを備えてもよい処理ロジックによって実行される。この処理は、デフォルトモードの動作を表現する。

図３を参照すると、処理は、パケットが中継局に到着したときに開始する（処理ブロック３１０）。この時点において、判定メカニズムにおける処理ロジックは、最初に、パケットが破壊されているかどうかを検査する（処理ブロック３２０）。処理ブロックが、パケットが破壊されていると決定した場合、処理ロジックはパケットを破棄し、このパケットのためのＭＢＳ送信に参加しない（処理ブロック３５０）。処理ロジックが、パケットが破壊されていないと決定した場合、処理ロジックは、中継局がツリー経路における最後のノードかどうかを検査する（処理ブロック３３０）。これは、総経路深度がＮ_ｉよりも大きいかどうかを検査することによって実現される。処理ロジックが、パケットが破壊されておらず、かつ中継局がツリー経路において最後のノードであると決定した場合、処理ロジックは、そのパケットを移動局に送信するためのターゲット送信時刻を待つ（処理ブロック３４０）。他方、処理ロジックが、パケットが破壊されておらず、かつ中継局が他の子中継局を有する（処理ブロック３３０における判定メカニズムによって決定される）と決定した場合、処理ロジックは、最初にパケットをこれらの中継局に転送し（処理ブロック３６０）、そして、そのパケットを移動局に送信するためのターゲット送信時刻を待つ（処理ブロック３４０）。

図４は、ＯＲＳにおける判定メカニズムによって実行されるパケットをハンドリングするための処理の一実施形態のフローチャートを例示する。この処理は、ハードウェア（回路、専用ロジック、など）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用マシン上で実行されるような）、または、この両方を組み合わせたものを備えてもよい処理ロジックによって実行される。

図４を参照すると、処理は、パケットが中継局に到着したときに開始する（処理ブロック４１０）。この時点において、判定メカニズムにおける処理ロジックは、最初に、パケットが破壊されているかどうかを検査する（処理ブロック４２０）。処理ロジックが、パケットが破壊されていないと決定した場合、処理ロジックは、中継局がツリー経路における最後のノードかどうかを検査する（処理ブロック４３０）。これは、総経路深度がＮ_ｉよりも大きいかどうかを検査することによって実現される。処理ロジックが、パケットが破壊されておらず、かつ中継局がツリー経路において最後のノードであると決定した場合、処理ロジックは、パケットを移動局に送信するためのターゲット送信時刻を待つ（処理ブロック４４０）。他方、処理ロジックが、パケットが破壊されておらず、かつ中継局が任意の他の子中継局を有する（処理ブロック４３０における判定メカニズムによって決定される）と決定した場合、処理ロジックは、最初に、パケットをこれらの中継局に転送し（処理ブロック４７０）、そして、上記パケットを移動局に送信するためのターゲット送信時刻を待つ（処理ブロック４４０）。

処理ブロック４２０において、処理ロジックが、パケットが破壊されていると決定した場合、処理ロジックは、その中継局の親ノードからパケットを再送信することを要求するための機会を有するのに利用できる任意の再送信時間が存在するかどうかを検査する（処理ブロック４６０）。もし存在しなければ、処理ロジックはパケットを破棄し、そのパケットのためのＭＢＳ送信に参加しない（処理ブロック４８０）。他方、再送信を提供する機会が存在するならば（例えば、式（１）が満足された結果として）、ＯＲＳの処理ロジックは、その中継局の親ノードから再送信することを要求し、再送信パケットが到着するのを待つことを開始する（処理ブロック４５０）。一実施形態においては、これは、ＯＲＳの処理ロジックが、ＮＡＣＫを基地局またはＯＲＳの親ノードに送信し、再送信を要求し、かつ、再送信を待つことによって実現される。システムによっては、特定のＮＡＣＫメッセージは送信されず、そして、ＮＡＣＫは、ＡＣＫメッセージの欠如によって暗示されることに注意されたい。

（ＡＲＱ対応型事前送信の動作を具体的に説明するための例）
以下は、ユニキャスト事前送信によってＭＢＳの信頼性を改善するために、ＡＲＱがどのように使用されるかを説明する例である。

図５は、ＡＲＱ動作が含まれない中継ネットワークにおける従来の事前送信の例を示す。図５を参照すると、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊの現在の「ｂａｓｅｌｉｎｅ ｄｏｃｕｍｅｎｔ」におけるＭＢＳの動作が示される。４つの中継局、すなわち、ＲＳ−１、ＲＳ−２、ＲＳ−３、および、ＲＳ−４が存在する。ＲＳ−１、ＲＳ−２、および、ＲＳ−３は、基地局まで１ホップの距離に存在し、ＲＳ−４は、基地まで２ホップの距離に存在する。同期化を達成するために、最初に、基地局は、ユニキャスト接続を用いて、基地局の第１のフレームのダウンリンク部分において、１ホップの距離に存在するすべての中継局にパケットを事前送信する。ＲＳ−２およびＲＳ−３はパケットをうまく受信するが、ＲＳ−１のパケットは破壊されており、そのために、それらのパケットは破棄されると仮定する。第２のフレームのダウンリンク部分において、同期化のために、ＲＳ−２は、さらにパケットをＲＳ−４（これは、中継局−２の子ノードである）に事前送信する。ＲＳ−３は、他の子ノードを有していないので、このＲＳ−３は、第２のフレームにおけるアイドル状態において、事前送信が完了するのを待つ。第３のフレームにおいて、事前送信が終了すると、ＲＳ−３、ＲＳ−４、および、基地局は、パケットを移動局に同期して送信する（ＲＳ−２もこの同時送信に参加してもよい）。ＲＳ−１は、同期送信に参加しないことに注意されたい。なぜなら、破壊されたパケットは、第１のフレームにおいて破棄されたからである。

これまでに説明したように、上述したアプローチは、ＲＳ−１およびＲＳ−３（パケットをうまく受信した場合）が、事前送信がすべての中継局に伝播するまで、アイドル状態で待つという欠点を有する。ＲＳ−１およびＲＳ−３には再送信する機会があるので、これらのアイドル期間が破壊されたパケットを再送信（１つかまたは複数）するためのＡＲＱを許可することによって、利用されてもよい。したがって、ＲＳ−１およびＲＳ−３は、マクロダイバーシチを改善しかつ最終的に移動局に送信する中継局の総数を増加させるために、ＯＲＳとして選択されてもよい。図５に示される例は、ＲＳ−１およびＲＳ−３が、図６に示されるＯＲＳとして動作するように変更される。図６を参照すると、最初に、基地局が、パケットをすべての中継局に事前送信する。したがって、基地局は、図５に示される従来の事前送信の場合と同様に、第１のフレームのダウンリンク部分においてＲＳ−１、ＲＳ−２、および、ＲＳ−３にパケットを事前送信する。ＲＳ−１はパケットを検査し、それらのパケットが破壊されていることを決定する。従来の方式においては、図５に概略的に示されるように、これらのパケットは、ＲＳ−１において破棄され、移動局に転送されることはない。図７に例示される本発明の一実施形態においては、中継局の部分集合に対するＡＲＱを伴う事前送信を使用すること（第１のフレームのアップリンク部分）が発生する。図７を参照すると、ＲＳ−１は、パケットを正しく受信することに失敗し、したがって、ＮＡＣＫメッセージを基地局に返送する。しかしながら、ＲＳ−１は、ターゲット送信フレームに先立つ期間を有するＯＲＳとして事前選択され、この期間は、ＡＲＱを使用することに利用されてもよい。したがって、ＲＳ−１は、第１のフレームのアップリンク部分において、ＮＡＣＫメッセージを基地局に返送し、再送信を要求する。ＲＳ−２に関しては、これは、ＡＲＱモードで動作することはなく、したがって、ＲＳ−２は、このＲＳ−２の子ノード（すなわち、ＲＳ−４）にパケットを送信するための次のフレームを待つ。ＲＳ−２は、ＡＲＱモードで動作することを選択することも可能であるが、これは、さらなる全体的待ち時間を発生させ、ターゲット送信フレームは、適切にインクリメントされなければならないことに注意されたい。ＲＳ−３もまたＡＲＱモードで動作する。しかしながら、この特定の例においては、ＲＳ−３は、ＲＳ−１とは対照的に、パケットを正しく受信する。

再送信の後、ＯＲＳは、ターゲット送信フレーム期限を守ることができなければならないことに注意されたい。一実施形態においては、ＮＡＣＫメッセージは、同じフレームのアップリンク部分において送信され、そして、親ノードは、すぐ後のフレームのダウンリンク部分において再送信する。一実施形態においては、すべての事前送信は、ユニキャスト接続を介してハンドリングされる。

図８は、一実施形態に基づいて、中継局の部分集合に対して第２のフレームのダウンリンク部分において発生するＡＲＱを伴う事前送信を使用することを例示する。図８を参照すると、基地局は、ＲＳ−１のＮＡＣＫメッセージに応答し、パケットを再送信する。ＲＳ−１は、２回目の試みにおいて、再送信されたパケットを正しく受信する。これと同時に、ＲＳ−２は、うまく受信されたパケットをＲＳ−４に転送する。ＲＳ−３は、第１のフレーム中に、パケットをうまく受信したので、ＲＳ−３は、第２のフレームのダウンリンク部分中におけるアイドル状態で待つ。

図９は、一実施形態に基づいて、中継局の部分集合（第３のフレームのダウンリンク部分）に対するＡＲＱを伴う事前送信を使用することを例示する。すべての中継局がパケットをうまく受信すると、中継局および基地局は、移動局にパケットを同期して送信する。

図５に示されるＡＲＱの無い事前送信と図６〜図９にそれぞれ示されるＡＲＱ対応型事前送信とを比較すると、ＡＲＱがいくつかのＯＲＳに対して可能となる場合、移動局への同期送信により多くの数の中継局を含めることができることがわかる。これは、中継ネットワークにおける改善されたマクロダイバーシチとより小さいパケット誤り率とをもたらす。

本発明の実施形態は、多くの利点を提供する。これらの利点のいくつかは、ＭＢＳにおけるいくつかの中継局のリンク層信頼性を改善することを含み、アイドル期間が利用されるので、ＡＲＱのためのさらなる待ち時間を発生させることはなく、そして、最終的に、ＡＲＱは、パケットが破壊されて中間中継局で破棄される機会を減少させるので、移動局は、多数の中継局から信号を受信する。その結果として、これは、改善されたマクロダイバーシチをもたらし、そして、このマクロダイバーシチは、複数の宛先から信号を受信するために、より良好な信号品質をもたらし、かつ、ハンドオーバ処理をきわめて容易なものにする。

当然ながら、これまでの説明を読めば、本発明の多くの変形および変更が、当業者には明らかとなるが、例として図示され説明されたいかなる特定の実施形態も、本発明を限定するものであると解釈されることを決して意図するものではないことがわかるはずである。したがって、様々な実施形態の細部に言及したことは、本発明に不可欠であると考えられる本発明の特徴を記載する特許請求の範囲を限定しようとするものではない。

１１０…基地局、１１１…中継局、１２１…受信機、１２２…再送要求メカニズム、１２３…中継局コントローラ、１３１…受信機、１３２…選択ユニット、１３３…基地局コントローラ。

Claims (3)

1. 少なくとも１つの基地局と複数のホップとを有する無線通信システムにおいて使用するための方法であって、
   前記基地局および前記複数のホップがパケットを前記無線通信システム内に存在する１つまたはそれ以上の移動局に同期して送信するのを可能にするために、前記パケットを前記ホップに事前送信するステップと、
   前記システム内に存在する１つまたはそれ以上の前記ホップからなる第２の集合における事前送信による遅延中に、前記システム内に存在する１つまたはそれ以上の前記ホップからなる第１の集合において１または複数回だけパケットを再送信するステップと、
   を備える方法。
2. 少なくとも１つの基地局と複数の中継局とを有する無線通信ネットワークのトポロジーを表現するツリー構造を構築するステップと、
   前記複数の中継局から１つまたはそれ以上の一連の中継局を選択するステップと、
   前記中継局の選択された集合内に含まれるそれぞれの中継局ごとの最大遅延を決定するステップであり、前記最大遅延が、少なくとも1つのパケットを再送要求する工程と、再送信された後に前記パケットを受信する工程とが発生する時間からなる期間である、前記最大遅延を決定するステップと、
   前記それぞれの中継局が事前送信されるパケットが前記ネットワーク内に存在するその他の中継局に到着するのを待っているアイドル期間中に、前記選択された集合内に含まれる中継局のそれぞれがそれらの中継局の親中継局または前記基地局から再送信するように依頼する要求を許可するステップと、
   を備える方法。
3. 少なくとも１つの基地局と１つまたはそれ以上の中継局とが、前記基地局および前記複数の中継局がパケットを無線通信システム内に存在する１つまたはそれ以上の移動局に同期して送信するのを可能にするために、パケットをその他の前記中継局に事前送信する、前記少なくとも１つの基地局と複数のさらなる中継局とを有する前記無線通信システムにおいて使用するための中継局であって、
   事前送信されたパケットを受信する受信機と、
   前記事前送信されたパケットが前記受信機によって正しく受信されなかった場合に前記事前送信されたパケットを再送信するように依頼するための再送要求メカニズムであり、前記再送要求メカニズムが、前記パケットのその他の事前送信が完了するのを待っている間に、再送信するように要求することができる、前記再送要求メカニズムと、
   を備える中継局。
   

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