JP2012504923A - データブロックを受信および送信するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、データブロックを受信および送信するための、スケーラベルで信頼性のあるフィードバック抑制方法を提供する。この方法は、送信機によって受信機のマルチキャストグループの受信機に送出されるデータブロックの少なくとも１つの初期データパケットを受信することと、マルチキャストグループの少なくとも１つの受信機が、パケット損失を示す少なくとも１つのＮＡＫパケットを送信機に送出することであって、前記少なくとも１つのＮＡＫパケットは受信機のマルチキャストグループ専用の単一の上りタイムスロットにおいて送出され、前記ＮＡＫパケットは前記マルチキャストグループのすべての受信機に関して同一である、こととを備える。

Description

本発明は、概して通信ネットワークに関し、より詳細には、通信ネットワークにおいてデータブロックを受信および送信するための方法に関する。

マルチキャストおよびブロードキャストサービス（ＭＢＳ）は、同じデータコンテンツを同時に複数のクライアント装置に送信する、期待されている技術である。例えば、無線通信システムにおいては、無線端末装置が、ビデオ、オーディオ、およびマルチメディアコンテンツを同時に受信するように設計および構成されることが多い。従って、無線基地局の送信機はビデオ、オーディオ、およびマルチメディアコンテンツをこれらの無線端末装置にマルチキャスト、またはブロードキャストし、それによって、無線端末装置のそれぞれがそのユーザにビデオおよび／またはオーディオコンテンツを受信および表示する。

加えて、通信ネットワークにおいては、特に無線通信ネットワークにおいてデータパケット損失および誤りは不可避で予測不可能であり得る。受信したコンテンツの品質を向上するために、前方誤り訂正（ＦＥＣ）および自動再送要求（ＡＲＱ）などの損失回復技術を双方向通信ネットワークに展開することができる。受信機は、データパケットが順調に受信されたかどうかを報告する応答を返信するように要求されている。送信機は、正しく受信されたパケットを示す肯定応答（ＡＣＫ）、またはパケット損失が発生したことを示す否定応答（ＮＡＫ）を監視する。このフィードバックを受信すると、送信機は追加のパリティパケットまたは再送信パケットを送出するかどうかを決定することができる。

マルチキャストシステムにおけるすべての受信機からのフィードバックパケットの数を制限するために、ＡＣＫの代わりにＮＡＫを使用して送出機にフィードバックし、それはＮＡＫのオーバーヘッド要求が厳しくないからである。しかし、マルチキャストまたはブロードキャストサービスに関して、送信機は同じデータパケットを数十または数百の受信機に送出することが可能であり、また、ＮＡＫパケットの報告が予想不可能であるので、逆の上りチャンネルにおいてバースデータ混雑がまだ発生し得る。

引用文献１は、フィードバックタイムスロットを時分割多重アクセスモードで所定の数のパケット損失を有するすべての受信機に割り当てる方法を開示する。例えば、１パケットを損失した受信機は第１のタイムスロットにおいてフィードバックを送出し、第２のタイムスロットにおいてフィードバックを送出する受信機は２パケットを損失してしまう。要求されるフィードバック帯域幅はパケット損失の数によって決まる。この方法の欠点は、送信機がフィードバック送信に（パケット損失の最大数に等しい）推定数のタイムスロットを割り当てなければならないことである。

従って、データコンテンツを受信および送信するための改善された方法が必要となる。

米国特許出願公開第２００８／００３１１７９号明細書

本発明は、データブロックを送信機から受信するための方法に関し、この方法は、通信ネットワークにおける受信機のマルチキャストグループの受信機部分に使用され、前記送信機によって前記マルチキャストグループに送出される前記データブロックの少なくとも１つの初期データパケットを受信することと、パケット損失が存在する場合に、前記受信機が少なくとも１つのＮＡＫパケットを前記送信機に送出することであって、前記少なくとも１つのＮＡＫパケットは前記受信機のマルチキャストグループ専用の単一の上りタイムスロットにおいて送出され、前記ＮＡＫパケットは前記マルチキャストグループのすべての受信機に関して同一である、ことと、前記送信機によって前記マルチキャストグループの少なくとも１つの受信機からのＮＡＫパケットに基づいて送信される、前記データブロックの少なくとも１つの追加のパケットをさらに受信することとを含む。

また、本発明は、上記のようにデータブロックを受信するための方法を実現する受信機に関する。この受信機は、前記送信機によって前記マルチキャストグループに送出される前記データブロックの少なくとも１つの初期データパケットを受信する手段と、前記受信機がパケット損失を示す少なくとも１つのＮＡＫパケットを前記送信機に送出する手段であって、前記少なくとも１つのＮＡＫパケットは前記受信機のマルチキャストグループ専用の単一の上りタイムスロットにおいて送出され、前記ＮＡＫパケットは前記マルチキャストグループのすべての受信機に関して同一である、手段とを含む。

また、本発明は、通信ネットワークにおける送信機に使用される、データブロックを受信機のマルチキャストグループに送出する方法に関し、この方法は、通信ネットワークにおける送信機に使用され、前記データブロックの少なくとも１つのデータパケットを送出することと、少なくとも１つのＮＡＫパケットが単一の上りタイムスロットにおいて前記受信機のマルチキャストグループから受信されるときに、前記データブロックの少なくとも１つの回復データパケットを送出することであって、前記複数の受信機によって送出される前記ＮＡＫパケットは同一である、こととを含む。

また、本発明は、上記のようにデータブロックを送信するための方法を実現する送信機に関する。この送信機は、前記データブロックの少なくとも１つのデータパケットを送出する手段と、少なくとも１つのＮＡＫパケットが単一の上りタイムスロットにおいて前記受信機のマルチキャストグループから受信されるときに、前記データブロックの少なくとも１つの回復データパケットを送出する手段であって、前記受信機のマルチキャストグループによって送出される前記ＮＡＫパケットは同一である、手段とを含む。

本発明のこれらおよび他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば、それから明らかになる。
本発明の実施形態を説明するために使用される、ＴＤＭ（時分割多重）スキームを実装する無線ネットワークを示す概要図である。 本発明の実施形態による、ＴＤＭ割当てスキームを示す図である。 本発明の実施形態による、ＮＡＫメッセージフォーマットを示す図である。 本発明の実施形態による、ＮＡＫ抑制のためのタイムスロット割当てを示す図である。 本発明の実施形態による、送信機からデータブロックを受信するための方法を示す流れ図である。 本発明の実施形態による、複数の受信機にデータブロックをマルチキャスト、またはブロードキャストするための方法を示す流れ図である。

本発明の多数の利点・特徴を明らかにするために、例示的な実施形態によって、添付の図面を参照して説明を行う。

図１は、本発明の実施形態を説明するために使用される、ＴＤＭ（時分割多重）スキーマを実現する無線ネットワークを示す概要図である。図１に示されるように、無線通信ネットワーク１００は、マルチキャストグループ１０７にマルチキャスト、またはブロードキャストされるべきコンテンツデータを有するコンテンツサーバ１０２を含む。コンテンツデータは、例えば、ビデオストリーム、ビデオファイル、オーディオファイルまたは他のデータ、ならびにそれらの組み合わせとすることができる。基地局１０４は、コンテンツサーバ１０２からのコンテンツを取得する。基地局１０４は、コンテンツデータを一連のデータブロックに配列し、それらのデータブロックを、ファウンテン（ｆｏｕｎｔａｉｎ）コード、ＬＴ（Ｌｕｂｙ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）コードなどのレートレス（ｒａｔｅｌｅｓｓ）コード処理、またはリードソロモン（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）コードなどの固定レート（ｆｉｘｅｄ ｒａｔｅ）コード処理によって符号化する。その後、データブロックのそれぞれは順次にマルチキャストまたはブロードキャストモードでマルチキャストグループの移動クライアント（受信機）装置１０７−１乃至１０７−ｎに送信される。

各データブロックに関して、基地局１０４の送信機は、データブロックの送信データパケットの初期セットをクライアント装置１０７−１乃至１０７−nのすべての受信機に送信する。初期データパケットは送信されるべき実際のコンテンツデータである。データパケットを受信すると、各受信機はデータブロックを復号化するに十分な送信パケットまたはシンボルを受信したかどうかを決定する。受信機が十分なパケットまたはシンボルを受信していない場合に、それはＮＡＫメッセージで基地局１０４に応答し、それによって、送信機はパリティデータパケットまたはＦＥＣパケットなどの追加の回復データパケットを受信機に送信する。本発明の実施形態によって、十分な数またはすべてのパケットが順調に受信された場合に、受信機が応答を送出する必要はない。

本発明の本実施形態において、各フレームにおける利用可能な帯域幅をタイムスロット分割し、こられのタイムスロットを下りタイムスロットチャンネルおよび上りタイムスロットチャンネルに割り当てる、ＴＤＭスケームが利用されている。コンテンツデータは、下りタイムスロットによってクライアント装置の受信機に送信され、ＮＡＫは上りタイムスロットによって送信機に送信される。

図２は、本発明の実施形態による、ＴＤＭ割当てスキームを示す図である。図２に示されるように、各フレームにおける利用可能な帯域幅はタイムスロットに分割され、こられのタイムスロットは下りタイムスロットチャンネル（図２のＤＬ）および上りタイムスロットチャンネル（図２のＵＬ）に割当てられる。下りチャネルまたは上りチャンネルに割当てられる帯域幅が等しくまたは固定になる必要はなく、また、下り帯域幅または上り帯域幅は基地局においてトラフィック負荷に基づいて割当てることができるのは、当業者にとって周知である。加えて、特定の割当て結果は、各フレームの先頭の「ＭＡＰ」領域においてマルチキャスト、またはブロードキャストされ、それによって、各受信機は、データを受信または送信するためにそれに割当てられるタイムスロットを知っている。

本実施形態において、同じマルチキャストグループにおけるすべての受信機は、同じ上りタイムスロットが割当てられてＮＡＫパケットを送信するので、１つの上りタイムスロットのみが割当てられている。一つのタイムスロットを同時に使用している複数の受信機のＮＡＫメッセージを報告するために、フィードバックメッセージのフォーマットは同一に定義される。同期無線ネットワークにおいて、複数の受信機など複数のノードからの同一の信号はマルチパスフェージングと見なされ、基地局は複数のＮＡＫメッセージを順調に解析することができる。したがって、本発明の実施形態は、ＵＭＴＳ、ＨＳＵＰＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＬＴＥまたは類似のネットワークなどこのような同期無線ネットワークのいずれかに使用することができる。

図３は、本発明の実施形態による、ＮＡＫメッセージフォーマットを示す図である。図３に示されるように、ＮＡＫメッセージは２つの領域を含み、１つの領域はマルチキャストＣＩＤ（顧客アイデンティティー）またはブロードキャストＣＩＤであり、もう１つの領域はＮＡＫ指示子であり、ＮＡＫ指示子領域における「０」の値はパケット損失なしを示し、「１」の値はパケット損失ありを示す。マルチキャストグループの複数の受信機に関して、ＣＩＤ領域は同じであり、すなわち、マルチキャストグループのＣＩＤである。加えて、この実施形態によって、パケット損失を有するすべての受信機はＮＡＫメッセージを送信機に返信する。パケット損失を有しない受信機に関して、フィードバックは不要である。従って、同じＮＡＫメッセージは送信機に返信される。加えて、この実施形態に基づいて他の同一のメッセージフォーマットは使用することができるのは、当業者に知られている。

図４は、本発明の実施形態による、ＮＡＫ抑制のためのタイムスロット割当てを示す図である。送出機側では、ボロック１における初期パケットまたはシンボル（パケット１乃至パケット５）が最初に送信される。ボロック送信の間に、受信機からのレポート応答は不要となる。パケット５が送られるときに、上りタイムスロットはこのマルチキャストセッションに属するすべての受信機に割当てられて受信状態を報告する。データブロックにおける初期シンボル送信の間にパケット損失がある場合に、例えば、受信機１０７−１がＰ１／Ｐ３／Ｐ５に関して損失を有し、受信機１０７−２がＰ３に関して損失を有し、受信機１０７−３がＰ２に関して損失を有する場合に、ＮＡＫメッセージは受信機によって送出される。この例において、マルチキャストグループのすべての受信機はブロック１に関してパケット損失を有するので、各受信機は、図３に定義される同一のメッセージフォーマットを使用することにより、ＮＡＫを同時に第１の上りフィードバックタイムスロットにおいて報告する。ＮＡＫを受信すると、受信機は、マルチキャストグループにおける少なくとも１つの端末装置は初期データパケットを復号化するのに問題があることが分かるので、それは追加の回復パケットまたはシンボルＲ１を次のフレームの下りタイムスロットにおいて送出し、次に同じフレームにおいてもう１つの上りフィードバックスロットをＲ１として割当てる。

すべての受信機が初期データパケットを回復するに十分なシンボルを捕獲し、上りチャンネルにおいてＮＡＫが検出されないまで、上記のフィードバック手順の繰り返しが行われる。図４に示されるように、シンボル「☆」は、ＮＡＫが受信機から受信され、少なくとも１つの受信機が追加の回復パケットを必要とすることを示し、シンボル「○」は、ＮＡＫが受信されず、すべての受信機が初期パケットを順調に回復できたことを示す。この実施形態によって、パケット損失が初期シンボルまたは回復シンボル（受信機２のＰ３またはＲ１など）によって引き起こされるかどうかに拘らずに、ＮＡＫフィードバックメッセージはパケット損失を示す。ボロック１に関してＮＡＫが上りチャンネルにおいて検出されないときに、ボロック１のデータの送信は終了し、次のデータブロックの手順は開始する。

例えば、各受信機は１パケットの損失のみを有するので、次のブロック２はよい受信状態を有し、それによって、少ないフィードバック時間が必要である。このサンプルにおける必要なフィードバック報告タイムスロットの異なる数は、フィードバック抑制のためのメカニズム案のスケーラビリティを説明する。フィードバック報告に必要なタイムスロットは、データブロックにおける損失パケットの最大数のみによって決まり、受信機数と関係がない。一方、フィードバック報告タイムスロットは固定値ではなく、それは受信機の受信条件に基づいて変化することができる。高密度なパケット損失を有する悪い受信条件（例えば、データブロック１）では、回復シンボルが何回も送られるが、低密度なパケット損失有するよい受信条件（例えば、データブロック２）では、少ない回復データパケットのみが必要である。

あるいは、回復シンボルの挿入に起因にするシンボル送信の遅延を低減するために、１つの方法は、特定の時間間隔の間にフィードバック報告のスタティスティックスに基づいて第１の回復パケットの数を動的に調整することである。例えば、スタティスティックスに基づいて、いくつかのデータブロックに使用される回復パケットの平均数は５である。そして、同じ状況下における時間期間の間に、下りタイムスロットの第１の回復パケットはマルチキャストグループの受信機に送出される５つの追加の回復パケットを含む。

もう１つの方法は、フィードバック手順を終了する所定の条件を設定することである。例えば、所定の条件は、特定のボロックの回復シンボルの最大数、または特定のボロックの回復シンボルを送信する最大許容時間期間とすることができる。設定された閾値に到達した場合に、ＮＡＫデータパケットを送出するフィードバック手順は終了し、送信機は次のデータブロックをマルチキャスト、またはブロードキャストする。

図５は、本発明の実施形態による、送信機からのデータブロックを受信するための方法を示す流れ図である。上記のように、受信する方法は、同期通信ネットワークにおけるマルチキャストグループの複数の受信機によって使用される。次の説明は、単一の受信機の場合を述べるが、いうまでもなく、他の受信機も同じことを行う。ステップ５０１において、受信機はマルチキャスト（または、変形によってブロードキャスト）初期パケットをシステムの送信機から受信し、初期パケットは１つ以上のデータパケットとすることができる。次に、ステップ５０２において、受信機は十分な初期パケットが受信機のそれぞれによって受信されたかどうかを決定する。そうではない場合に、ステップ５０３において少なくとも１つのＮＡＫパケットが受信機によって送信機に送出される。この少なくとも１つのＮＡＫパケットが１つの上りタイムスロットにおいて送出され、他の受信機によって使用されるメッセージフォーマットと同じメッセージフォーマットを有する。ステップ５０４において、追加の回復パケット（複数可）は送信機から受信される。追加のパケットを受信した後に、受信機は、パケット損失がまだあるかどうかを決定し（ステップ５０２）、ステップ５０３の実行も繰り返す。次に、ステップ５０５において、初期パケットを回復することは、受信機によって実行される。あるいは、上記のように所定の条件に到達した場合に、受信機は、ステップ５０３を終了し、直接に、受信した初期データパケットおよびデータブロックの追加のパケットを用いてステップ５０５を実行する。

図６は、本発明の実施形態による、複数の受信機にデータブロックをマルチキャスト、またはブロードキャストするための方法を示す流れ図である。ステップ６０１において、送信機は、データブロックの少なくとも１つの初期データパケットをマルチキャスト、またはブロードキャストする。初期データパケットの数は、付随するデータブロックのコーディングスキームに基づいている。加えて、ＮＡＫフィードバックの上りタイムスロットは、フレームのＭＡＰ領域においてマルチキャストグループの複数の受信機に同時に割当てられる。次に、送信機は、ステップ６０２において、少なくとも１つのＮＡＫフィードバックパケットが割当てられた上りタイムスロットの間に受信されたかどうかを決定する。少なくとも１つのＮＡＫはすべての受信機に関して同じメッセージフォーマットを有し、従って、１つのメッセージとして考えることができる。混雑が引き起こされない。次に、ステップ６０３において、ＮＡＫパケットが受信されるときに、少なくとも１つの追加の回復データパケットが送信機によってマルチキャスト、またはブロードキャストされる。ＮＡＫパケットが受信されていない、または所定の条件が発生した場合に、ステップ５０４において、送信機はデータブロックのパケットの送出を終了し、次のデータブロックに移る。

本実施形態を説明するために同期ネットワークを使用したが、同業者にとって、ネットワークが同期されたかどうかに拘らず、１グループの受信機に割当てられた単一のタイムスロットが同期上りチャンネルのタイムスロットであれば、この実施形態のデータブロックを送出および受信する方法を使用することができるのが分かるだろう。加えて、本実施形態におけるデータブロックがマルチキャストモードまたはブロードキャストモードで送出されるように列挙したが、同業者にとって、データブロックを送出するやり方に拘らず、単一のタイムスロットが１グループの受信機に割当てられれば、この方法を使用することができるのが分かるだろう。

上記は本発明の実施形態を説明するものにすぎない。したがって、本明細書に明確に記載されていないが、本発明の原理を具体化し本発明の精神および範囲の範疇である数々の代替配置は、当業者であれば考案することができることを理解されたい。

Claims (14)

1. データブロックを送信機から受信するための方法であって、前記方法は、通信ネットワークにおける受信機部分のマルチキャストグループの受信機に使用され、
   前記送信機によって前記マルチキャストグループに送出される前記データブロックの少なくとも１つの初期データパケットを受信するステップと、
   パケット損失が存在する場合に、前記受信機が少なくとも１つのＮＡＫパケットを前記送信機に送出するステップであって、前記少なくとも１つのＮＡＫパケットは前記受信機のマルチキャストグループ専用の単一の上りタイムスロットにおいて送出され、前記ＮＡＫパケットは前記マルチキャストグループのすべての受信機に関して同一である、ステップと、
   前記送信機によって前記マルチキャストグループの少なくとも１つの受信機からのＮＡＫパケットに基づいて送信される、前記データブロックの少なくとも１つの追加のパケットをさらに受信するステップと
   を含む方法である。
2. 前記単一の上りタイムスロットは、同期上りチャンネルのタイムスロットであることを特徴とする請求項１に記載の方法である。
3. 前記少なくとも１つの追加のパケットを受信した後に、パケット損失が少なくとも前記受信機においてまだある場合に、前記送出するステップを繰り返すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法である。
4. パケット損失は、初期データパケット損失および追加のパケット損失を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法である。
5. 前記繰り返すステップは、所定の条件によって終了することを特徴とする請求項３または４に記載の方法である。
6. 前記所定の条件は、既定のボロックに関して前記受信機によって送出されるＮＡＫメッセージの数であることを特徴とする請求項５に記載の方法である。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の、データブロックを受信するための方法を実現する受信機である。
8. データブロックを受信機のマルチキャストグループに送出する方法であって、前記方法は、通信ネットワークにおける送信機に使用され、
   前記データブロックの少なくとも１つのデータパケットを送出するステップと、
   少なくとも１つのＮＡＫパケットが第１の単一の上りタイムスロットにおいて前記受信機のマルチキャストグループの少なくとも１つの受信機から受信されたときに、前記データブロックの少なくとも１つの回復データパケットを送出するステップであって、前記複数の受信機によって送出される前記ＮＡＫパケットは同一である、ステップと
   を含む
9. 前記単一の上りタイムスロットは、同期上りチャンネルのタイムスロットであることを特徴とする請求項８に記載の方法である。
10. 前記送出するステップの後に、少なくとも１つの追加的なＮＡＫパケットが第２の単一の上りスロットにおいて受信機の前記マルチキャストグループの少なくとも１つの受信機から受信された場合に、前記データブロックの少なくとも１つの追加の回復データパケットをさらに送出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８または９に記載の方法である。
11. 前記追加的なＮＡＫパケットは、初期データパケットまたは追加の回復パケットのパケット損失を示すことを特徴とする請求項１０に記載の方法である。
12. 前記さらに送出するステップは、所定の条件によって終了することを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法である。
13. 前記所定の条件は、前記さらに送出するステップの数であることを特徴とする請求項１２に記載の方法である。
14. 請求項８乃至１３のいずれかに記載の、データブロックを送信するための方法を実現する送信機である。

Images