JP2015534360A5

JP2015534360A5 -

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Publication number: JP2015534360A5
Application number: JP2015532249A
Authority: JP
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2016-11-04
Anticipated expiration: 2033-09-20

Description

一形態では、１つまたは複数の送達確認メッセージを受信するステップは、
端末識別子を提供されたときに２進値出力を生成するハッシュ関数ｈを受信するステップであって、ハッシュ関数は、送達確認される１組の端末のうちの端末識別子が入力されたときに、第１の２進値を出力し、入力された端末識別子が送達確認される１組の端末のうちに存在しない場合、相補的な２進値出力を生成するように生成され、送信されたメッセージがマルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定するステップは、端末識別子をハッシュ関数に提供するステップと、送信されたメッセージが正常に受信されたかどうかを判定するために２進値出力を使用するステップとを含む、ステップをさらに含む。

一形態では、第１の２進値は、０であり、システムがＫ_{ｔｏｔａｌ}個の端末を備える場合、ハッシュ関数は、２を法とする行列ベクトル乗算がＭｂ（ｉ）＝０となるような、ｌｏｇ_２Ｋ_{ｔｏｔａｌ}列、ｌ行の２進行列Ｍであり、ここで、ｂ（ｉ）は、整数ｉの２進展開を含む、長さがｌｏｇ_２Ｋ_{ｔｏｔａｌ}の２進ベクトルであり、右辺は、すべての要素が０の長さがｌのベクトルであり、端末識別子は、整数ｉである。

一形態では、フレーム内でメッセージを送信するべきかどうかの判定は、送信の確率ｐを使用して判定される。送信の確率ｐは、成功しなかった各送信の後に増加し得る。送信の確率ｐは、送信遅延時間の間、０に設定され得、送信の確率ｐは、送信遅延時間が終了した後、時間とともに増加し得る。

第７の態様によれば、複数のスロットを含むフレームを使用して通信する複数の端末とマルチアクセス受信機とを備える多元接続無線通信システムにおける１組のネットワーク・パラメータのうちのネットワーク・パラメータを最適化するための方法が提供され、各端末は、送信を行うためのアクティブ状態と、その間は端末が送信を行うことを差し止められる非アクティブ状態とを有し、マルチアクセス受信機は、第１の視野を有し、フレームの各スロットにおいて視野内の端末からの最大でｍ個の送信を正常に復号するように構成され、ネットワーク・パラメータは、（ｐ，ｎ，ｍ，ε）を含み、ｐは、アクティブ端末がフレーム内で送信することに決定する確率であり、ｎは、フレーム当たりのスロットの数であり、ｍは、単一のスロットにおいてマルチユーザが正常に復号できる同時送信の数であり、εは、マルチアクセス受信機の視野内にある間に端末がメッセージを正常に送信することに失敗する確率であり、ネットワーク・パラメータを最適化する方法は、
ネットワーク・パラメータを選択し、λ^＊を最適化するように、ｑ＝１−ｐＱ（ｍ，λ）、および

を数値的に解くステップであって、ｑは、フレーム内での送信に成功した端末の比率であり、Ｑは、ガンマ関数であり、Ｋ_０は、各フレームにおいて視野内に入った新しい端末の数であり、Ｆは、端末がその間視野内にあるフレームの数であり、λ＝ｋ／ｎ、ｋ＝ｐＫであり、Ｋは、視野内のアクティブ端末の数である、ステップ
を含む。

各フレームにおいて、１つまたは複数の端末は、受信機１０にメッセージ２１またはデータを送信し、受信機は、端末に１つまたは複数の送達確認メッセージ１１を送信（またはブロードキャスト）する。一実施形態では、送達確認メッセージは、すべて肯定応答（ＡＣＫ）メッセージであり、否定応答（ＮＡＣＫ）メッセージは、送信されない。したがって、この実施形態では、端末は、送信が受信機によって正常に受信されたかどうかを常に判定して、パケット・ロスを回避することができる。端末からのすべての送信に送達確認を行う必要がない場合、帯域幅がさらに効率的に使用される。別の実施形態では、すべての送達確認メッセージは、否定応答（ＮＡＣＫ）メッセージであり、肯定応答メッセージは、送信されない。
この場合、端末は、ＮＡＣＫメッセージを受信しない限り、メッセージが正常に受信されたと仮定する。受信されなかった送信にだけ送達確認が行われるので、やはり、これも帯域幅を効率的に使用する利点を有する。しかしながら、送信が行われたことを受信機が検出することができず、そのため、ＮＡＣＫメッセージが送信されない場合など、状況によっては、これはパケット・ロスを引き起こし得る。いくつかの実施形態では、ＡＣＫメッセージとＮＡＣＫメッセージの両方が、受信機によって送信される。すべてのメッセージに（肯定または否定の）送達確認が行われるので、これは追加のオーバヘッドを生じさせるが、端末は、ＡＣＫまたはＮＡＣＫを受信しない場合、メッセージが正常に受信されなかったと仮定することができ、再送を試みることができるので（すなわち、ＡＣＫまたはＮＡＣＫのないことはＮＡＣＫを意味する）、パケット・ロスのないことが保証される。図１に示される例示的な実施形態では、システム１は、肯定応答（ＡＣＫ）メッセージ１１をもっぱら生成するように構成される。送達確認のタイプ（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）が問題ではない場合、これらを単に送達確認メッセージと呼ぶことにする。送達確認メッセージは、この目的専用の論理チャネル上で、または別の既存の制御チャネルもしくはフィードバック・チャネル上で送信することができる。送達確認メッセージは、フレームの次のスロット内で送信が開始される前に（たとえば、スロットの終了時もしくはスロット境界の間など、多かれ少なかれ直ちに）送信することができ、またはフレームの終了時に、もしくは次のフレームの一部としてさえ送信することができる。いくつかの実施形態では、端末が成功しなかった場合、現在（次）のフレーム内の同じ（または対応する）スロットを再利用できるように、送達確認は、次のフレーム内で送信が開始される前に送信され、または次のフレームの対応するスロットが開始する直前にさえ送信される。送達確認メッセージは、スロット固有とすることができ（すなわち、送達確認タイプもしくは状態がスロット内のすべての送信に適用され）、または端末固有とすることができる。送達確認メッセージは、送達確認メッセージを受信した端末によって、送達確認メッセージに関連付けられたスロットまたは端末が決定できるように、送達確認タイプ（たとえば、１＝ＡＣＫ、０＝ＮＡＣＫである１ビット）、スロット識別子、および／または端末識別子を含むことができる。送達確認メッセージは、フレームの指定されたスロット内で（すなわち、フレームと同期を取って）、またはフレームとは独立に送信することができる。送達確認メッセージは、送信と同じチャネル内で送信することができ、または（専用送達確認チャネルを含む）異なる制御チャネル上で送信することができる。

端末の各々は、ウェイト状態、アクティブ状態、および非アクティブ状態と呼ばれる、いくつかの主な動作モードまたは状態を有する。ウェイト状態の間、端末は、ローカル・グループ内の他の端末と通信することができ、したがって、ウェイト状態は、代替送信／ウェイト状態とも呼ばれる。つまり、マルチアクセス受信機１０の視野３０内にない端末は、（ウェイト状態と呼ばれる）代替送信／ウェイト状態にある。それらがマルチアクセス受信機の視野内にあり、送信するべきメッセージ（たとえば、データ・パケット）をいったん有すると、それらは、アクティブ状態に入る。それらがメッセージの送信に一度成功すると、それらは、視野から出るまで、非アクティブ状態に入り、視野から出た後、ウェイト状態に戻る。いくつかの実施形態では、端末が送信するべき別のメッセージを有し、他の基準が満たされる場合、端末は、非アクティブ状態からアクティブ状態に再び入ることが可能になる。特定のマルチアクセス受信機の視野を出た後、ある時間が過ぎてから（たとえば、次回の衛星通過時に）、端末が視野に再び入った場合、または端末が別の受信機の視野に入った場合、端末は、アクティブになることが可能になる。一実施形態による、これらの状態間における端末の動作の方法のフローチャートが、図５Ａに示されており、動作モードおよびそれらの間の遷移についてのさらなる詳細を以下で説明する。

便宜的に、端末２０が最初にウェイト状態５０２にあると仮定する。このモードでは、端末２０は、視野３０の外にあり、マルチユーザ受信機１０が出現するのを待っている。このモードにある端末のローカル・グループ（例えば、３１）は、任意選択で、何らかの既存のプロトコルに従って互いに通信することができる。したがって、このモードは、代替送信／ウェイト状態と呼ばれることもあり、端末が、それ自体がマルチユーザ受信機の視野内にないと判定した場合、端末が別のプロトコルに従って動作（および送信）できることを示す。したがって、ウェイト状態５０２にある間、端末２０は、視野（ＦＯＶ）内にあるかどうかを判定しようと試みることができる（５０４）。端末は、ＦＯＶ内にあると判定した場合、アクティブ状態に入ることができ（５０６）、ＦＯＶ内にないと判定した場合、再びウェイト状態５０２を取る。図５Ｂは、端末が視野内にあるかどうかを判定する（５０４）ための方法の一実施形態のフローチャートである。

それ自体が視野３０内にあるかどうかを端末が判定するのを支援するために、マルチアクセス受信機１０は、その存在を視野内の端末に伝えるビーコン１２を送信する（すなわち、任意選択で送信する）ことができる。このビーコン１２は、この目的で特に送信される信号とすることができ、または何にせよ送信されることが必要とされる他の何らかの信号とすることができる（すなわち、端末によるこの信号の観測は、それ自体が受信機１０のＦＯＶ内にあることを端末に示す）。特定のビーコン・チャネルであるか、それとも既存の送信であるかにかかわらず、そのような送信をどれもビーコン信号１２と呼ぶものとする。ウェイト・モードでは、端末は、視野に入ったかどうかを判定するために、ビーコン・チャネルをモニタリングすることを定期的に（すなわち、時々）選択することができる。このビーコン・チェックは、定期的に、もしくはタイマに基づいて、もしくはスケジュールされた時間に基づいてトリガすることができ（すなわち、時間ソース５６６によって時間トリガ５５８を提供することができ）、または代替として、端末は、ビーコン・チャネルを継続的にモニタリングすることができる。したがって、図５Ｂに示されるように、ビーコン・チェックがトリガされ（５５０）、ビーコンまたはフィードバック・チャネル５５４をモニタリングすることなどによって、ビーコンを検出する試みが行われる（５５２）。ビーコンが検出されない場合、端末は、次のビーコン・チェックがトリガされるまで（５５０）、ウェイト・モードに留まる。ビーコンが検出された場合（５５９）、端末は、視野内にあると判定する（５７０）。

Claims

複数のスロットを含むフレームを使用して通信する複数の端末とマルチアクセス受信機とを備える多元接続スロッテド無線通信システムにおける端末の動作のための方法であって、各端末が、送信を行うためのアクティブ状態と、その間は該端末が送信を行うことを差し止められる非アクティブ状態とを有し、該マルチアクセス受信機が、第１の視野を有し、フレームの各スロットにおいて該視野内の端末からの最大でｍ個の送信を正常に復号するように構成され、該方法が、
フレームのスロットの間にメッセージを送信するステップと、
１つまたは複数の送達確認メッセージを受信するステップと、
該受信された１つまたは複数の送達確認メッセージを使用して、該送信されたメッセージが該マルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定するステップと、
該送信されたメッセージが正常に受信されたと該端末が判定した場合、少なくとも送信遅延時間の間、非アクティブ状態に入るステップと、を含む方法。
前記送信遅延時間が、少なくとも、前記端末が前記マルチアクセス受信機の前記第１の視野内にある残留時間である、請求項１に記載の方法。
前記１つまたは複数の送達確認メッセージが、前記フレームの次のスロットにおいて送信を開始する前に送信される、請求項１または２に記載の方法。
少なくとも１つの送達確認メッセージが、前記スロット内のすべての送信に共通の送達確認状態を含むスロット送達確認メッセージである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
前記スロット送達確認メッセージが、スロット識別子を含む、請求項４に記載の方法。
前記フレームが、ｎ個のスロットを含み、前記１つまたは複数の送達確認メッセージが、Ｌ個のスロット送達確認メッセージを含み（ここで、Ｌ≦ｎ）、Ｌ個の各スロット送達確認メッセージは、各ビットがスロットに対応する、ｎビットのメッセージ、送達確認されるＬ個のスロットの各々についてのｌｏｇ_２ｎビットの識別子を含む、Ｌｌｏｇ_２ｎビットのメッセージ、または送達確認されるスロットの数Ｌと、その後に続く、Ｌ個のスロットの特定のサブセットの識別子とを含む、

ビットのメッセージを含み、前記端末が、前記メッセージがその中で送信された前記スロットのスロット識別子が、前記受信されたスロット送達確認メッセージの１つの中に存在するかどうかを判定することによって、前記送信されたメッセージが前記マルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定する、請求項４または５に記載の方法。
前記送信されたメッセージが、端末識別子を含み、前記１つまたは複数の送達確認メッセージの少なくとも１つが、該端末識別子を含む端末固有の送達確認メッセージであり、前記端末が、該端末固有の送達確認メッセージを使用して、該送信されたメッセージが前記マルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
前記１つまたは複数の送達確認メッセージを受信するステップが、
前記端末識別子を提供されたときに２進値出力を生成するハッシュ関数ｈを受信するステップであって、該ハッシュ関数は、送達確認される１組の端末のうちの端末識別子が入力されたときに、第１の２進値を出力し、入力された端末識別子が送達確認される該１組の端末のうちに存在しない場合、相補的な２進値出力を生成するように生成され、
送信されたメッセージが前記マルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定する前記ステップが、該端末識別子を該ハッシュ関数に提供するステップと、該送信されたメッセージが正常に受信されたかどうかを判定するために該２進値出力を使用するステップとを含む、ステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
前記第１の２進値が、０であり、前記システムがＫ_{ｔｏｔａｌ}個の端末を備える場合、前記ハッシュ関数は、２を法とする行列ベクトル乗算がＭｂ（ｉ）＝０となるような、ｌｏｇ_２Ｋ_{ｔｏｔａｌ}列、ｌ行の２進行列Ｍであり、ここで、ｂ（ｉ）は、整数ｉの２進展開を含む、長さがｌｏｇ_２Ｋ_{ｔｏｔａｌ}の２進ベクトルであり、右辺は、すべての要素が０の長さがｌのベクトルであり、前記端末識別子が、整数ｉである、請求項８に記載の方法。
前記方法が、フレームのスロットの間にメッセージを送信する前記ステップの前に、以下のステップを、すなわち、
フレーム内でメッセージを送信するべきかどうかを判定するステップと、
該フレーム内のスロットを選択するステップをさらに含み、
フレームのスロットの間にメッセージを送信する前記ステップが、該フレームの該選択されたスロット内で該メッセージを送信するステップを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
前記フレーム内でメッセージを送信するべきかどうかを判定するステップが、送信の確率ｐを用いて決定され、前記送信の確率ｐが、成功しなかった各送信の後に増加する、請求項１０に記載の方法。
前記フレーム内でメッセージを送信するべきかどうかを判定するステップが、送信の確率ｐを用いて決定され、前記送信の確率ｐが、前記送信遅延時間の間、０に設定される、請求項１０に記載の方法。
前記送信の確率ｐが、前記送信遅延時間が終了した後、時間とともに増加する、請求項１２に記載の方法。
前記フレーム内のスロットを選択する前記ステップが、
前記端末が先行フレームのスロット内でメッセージの送信に成功しなかったかどうかを判定し、該端末が成功しなかった場合、次のフレーム内の対応するスロットを選択するステップ
を含む、請求項１０から１３のいずれか１項記載の方法。
前記送達確認メッセージが、ＮＡＣＫメッセージであり、前記フレーム内のスロットを選択する前記ステップが、
スロットがその中で選択される該フレームの前の先行フレーム内で送信された１つまたは複数のＮＡＣＫメッセージを受信するステップと、
該フレーム内のすべてのスロットからなる１組を取得し、ＮＡＣＫメッセージが該先行フレーム内の対応するスロットに関連付けられた、該フレーム内の各スロットを除外することによって、スロットがその中で選択される該フレーム内で１組の利用可能なスロットを決定するステップと、
該１組の利用可能なスロットからスロットを選択するステップと、を含む、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法。
前記端末が、ウェイト状態をさらに備え、前記方法が、
該端末が前記マルチアクセス受信機の前記第１の視野内にあるかどうかを判定するために、通信チャネルをモニタリングするステップであって、該ウェイト状態にある間に該端末によって該マルチアクセス受信機が検出されると、該端末は、該端末が該マルチアクセス受信機に送信するメッセージを有する場合はアクティブ状態に、または該端末が該マルチアクセス受信機に送信するメッセージを有さない場合は非アクティブ状態に入り、該アクティブ状態または該非アクティブ状態にある端末が、該マルチアクセス受信機を検出しない場合、該端末は、該ウェイト状態に入る、ステップをさらに含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
前記マルチアクセス受信機が、前記通信チャネルにおいてビーコン信号を送信し、通信チャネルをモニタリングする前記ステップが、
該ビーコンの有無について該通信チャネルをモニタリングするステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
前記マルチアクセス受信機が、知られた軌道を辿り、前記方法が、
現在時刻、前記端末の位置、および該マルチアクセス受信機の知られた軌道に基づいて、該端末が該マルチアクセス受信機の前記第１の視野内にあるかどうかを判定するステップであって、該端末が、それ自体が該第１の視野内にあると判定し、該端末が前記ウェイト状態にある場合、該端末は、該端末が該マルチアクセス受信機に送信するメッセージを有する場合はアクティブ状態に、または該端末が該マルチアクセス受信機に送信するメッセージを有さない場合は非アクティブ状態に入り、該非アクティブ状態にある端末が、それ自体が該第１の視野内にないと判定した場合、該端末は、該ウェイト状態に入る、ステップをさらに含む、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
複数のスロットを含むフレームを使用して通信する複数の端末とマルチアクセス受信機とを備える多元接続無線通信システムにおいて使用するための端末であって、
該マルチアクセス受信機が、前記フレームの各スロットにおいてｍ個の送信を同時に受信するための受信機と、該受信された送信を復号するためのマルチユーザ復号器とを備え、
前記端末のそれぞれが、
アクティブ状態の時に、前記マルチアクセス受信機へフレームのスロットの間にメッセージを送信する送信機と、
前記マルチアクセス受信機から、１つまたは複数の送達確認メッセージを受信する受信機と、
メモリと、
プロセッサーと、を有し、
前記プロセッサーが、前記端末のオペレーションモードを制御するように構成され、前記端末が、アクティブ状態の時に、前記端末がメッセージを送信することが許可され、かつ前記端末が非アクティブ状態の時に、前記送信機では送信が中止され、
前記１つまたは複数の送達確認メッセージを受信すると、前記プロセッサーが、該送信されたメッセージが該マルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定するように構成され、
該送信されたメッセージが正常に受信されたと前記プロセッサーが判定した場合、前記端末は、少なくとも送信遅延時間の間、非アクティブ状態に入る、ことを特徴する端末。