JP3573255B2 - 非制限ベアラ通信を行う移動通信網 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CDMA通信システムに用いられるデータ処理装置、移動局装置及び基地局装置並びにそれらの制御方法に係り、特に直接拡散CDMA移動通信システムにおいて高速データ通信を行わせることが可能なデータ処理装置、移動局装置及び基地局装置並びにそれらの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、サービス総合ディジタル網(ISDN)のテレコミュニケーションサービスにおける基本サービスの一つとして、ベアラサービスが知られている。ここで、ベアラサービスは、ユーザ、網間インターフェースを介して、端末に提供する情報伝送能力(=ディジタル音声情報、音声帯域モデム信号等)を規定したものをいう。
このベアラサービスの一つとして、非制限ベアラ通信がある。
非制限ベアラ通信とは、通信網がユーザの送受するデータのアプリケーションを意識せず、決められた品質の下にエンド−エンドのデータを透過的に伝送する通信である。
一般的にこの非制限ベアラ通信を実現する場合、ユーザに提供すべき通信速度はアプリケーションに依存するため、様々な速度をサポートする必要がある。
【0003】
既存のISDN網では、64kb/sの通信速度に相当するタイムスロットをn個(nは、自然数)使用することによって、(64×n)kb/sの通信速度に対応する外付けの装置が市販されている。また、この装置を用いることにより複数個の64kb/sコネクション間の同期をとることが可能となる。
また、非制限通信をCDMAを用いた移動網で実現する場合、無線伝送路の制約により、1ショートコードによる通信速度には限界がある。そこで、ユーザのコールに対してCDMAで用いるショートコードを複数使用し、高速の移動通信を実現することが考えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような移動通信においては、使用する1ショートコードの伝送能力と、ユーザの要求するサービス速度によっていくつのショートコードを使用するかが異なる。
すなわち、ショートコードの伝送能力とサービス速度の組み合わせによって網内での伝送フォーマットは異なり、システムの複雑化を招くこととなる。
また、様々なデータ通信速度に対応するために、網内に様々な速度に対応した誤り訂正(誤り制御)処理を盛り込む必要がある。
このような非制限ベアラサービスの伝送品質としては、一般的には、ビット誤り率10−6がITU−Tの勧告等で示されているが、移動通信の環境では、無線区間を含むため、ビット誤り率10−6を保証するために、無線フレーム終端ノード間等で符号誤り訂正を行う必要がある。
【0005】
しかし、符号誤り訂正の方法は、ビット長(=データフレーム長)に依存するため、網内のネゴシエーションによって、64kb/s、128kb/s、…を1呼として扱う場合には、1呼に要求される伝送速度毎に別々にフォーマットを用意する必要があり、網における機能配備が煩雑になり、拡張性にも欠けるという問題点があった。
また、伝送路に無線区間を含む場合や、ある決められたサイズのタイムスロットを用いて伝送する場合、一つのチャネルで伝送できるビット転送能力には限界があり、高ビットレートの伝送を行うためには、複数チャネルにまたがって伝送を行う必要があり、制御がさらに複雑になってしまうという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、システムを簡略化することができるとともに、様々なデータ通信速度に対応して誤り訂正を行うことが可能なデータ処理装置、移動局装置及び基地局装置並びにそれらの制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、伝送速度がM[kb/s]単位のデータを、N[kb/s]単位(M,Nは自然数)のデータに分離する第1分離手段と、前記第1分離手段により分離されたデータに誤り制御を行う第1誤り制御手段とを有する第1装置と、伝送速度がa[kb/s](aは自然数、M>a)である無線伝送路を複数用いてデータ通信を行うことが可能な通信機であって、前記第1誤り制御手段により誤り制御が施されたデータを複数組み立てて、伝送速度がb[kb/s](bは自然数、a≧b)のデータを、前記無線伝送路毎に生成するデータ組み立て手段と、前記データ組み立て手段により生成されたデータを前記複数の無線伝送路を用いて伝送する伝送手段とを有する第1通信機と、伝送速度がa[kb/s]である無線伝送路を複数用いてデータ通信を行うことが可能な通信機であって、前記伝送手段により伝送されたデータを受取り、受取ったデータをN[kb/s]単位のデータに分離する第2分離手段と、前記第2分離手段により分離されたデータを出力するデータ出力手段とを有する第2通信機と、前記データ出力手段により出力されたデータに誤り制御を行う第2誤り制御手段と、前記第2誤り制御手段により誤り制御が施されたデータを結合し、伝送速度がM[kb/s]単位のデータを生成する結合手段とを有する第2装置と、を有する通信システムを提供する。
【0043】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
[1] 第1実施形態
[1.1] 第1実施形態の網構成
図1に第1実施形態の移動通信網の概要構成図を示す。
移動通信網10は、大別すると、ユーザ端末DTEと、移動局MSと、無線基地局BSと、交換局(中継局)MSCと、関門交換局(G−MSC)と、を備えて構成されている。
移動局MS〜無線基地局BS間は、CDMA方式を使用しており、1通信サービスに対して、複数のショートコードの使用が可能である。
後述する非制限ベアラ通信のためには、移動局MSとユーザ端末DTEとの間にアダプタADP(=データ処理装置に相当)が必要となる場合があるが、以下の説明においては、アダプタADPとしての機能は、移動局MSがその一機能として包含しているものとして説明する。
【0044】
交換局MSCは、集約した無線基地局BSからの情報を中継し、関門交換局G−MSCは、他の網との間の関門機能を果たしている。
各交換局MSCは、基本的に情報の交換を行う点で同じ装置であるが、網機能構成に応じてこれらの加入者交換局や、中継交換局などの複数の機能を一つの交換局MSCに併合することも可能である。
また、無線基地局BSは、交換局MSC〜無線基地局BS間の無線伝送方式と、無線基地局BS〜関門交換局G−MSC間の優先伝送方式を相互に変換する機能を有しているものとし、加入者交換局は、無線区間(移動局MS〜無線基地局BS間)でのエラー訂正機能を有しているものとする。
また、関門交換局G−MSCは、無線基地局BS〜関門交換局G−MSCで用いられている有線伝送路の通信方式と、他網側で使用されている通信方式とのインターフェース機能を有しているものとする。
なお、以下の説明においては、移動局MS〜無線基地局BS間の無線区間の伝送方式は、上述したようにCDMA方式を前提とするが、TDMA無線方式や、FDMA無線方式など他の無線方式を用いた場合でも同様である。
【0045】
また、無線基地局BS〜関門交換局G−MSCの有線区間の伝送方式は、ATM(Asyncronous transfer Mode)方式を前提として説明する。
ところで、通信を提供する網において、非制限ベアラ通信とは、ユーザアプリケーションを意識しない通信であり、ユーザがどのような通信アプリケーションを使用しているかを網としては関知せず、必要となるベアラ速度を土管(=単なる伝送路)として提供する。
従って、例えばユーザが音声/データパケットを送受しない状況においても、最初にユーザが要求する帯域を絶えず提供する必要がある。
非制限ベアラ通信で提供するベアラ速度は、既存N−ISDN網で提供されている64kb/sが一般的である。また、64kb/sの伝送路をn個用いて、(64×n)kb/sのベアラ速度をを用いたアプリケーションや、当該アプリケーションをサポートする装置も様々提案されている。
なお、非制限ベアラ伝送速度として、64kb/sを単位として処理する場合について説明したが、必ずしも非制限ベアラ伝送速度はこの値に制限されるものではなく、任意の非制限ベアラ伝送速度を採用することが可能である。
【0046】
[1.2] 非制限ベアラ通信における符号誤り訂正方法
図2に、非制限ベアラ通信における符号誤り訂正方法を示す。
[1.2.1] 上り通信における符号誤り訂正
上り通信においては、移動局MSのアダプタ(ADP)機能により外符号処理(リードソロモン符号化、ワードインターリーブ)を行う。
例えば、外符号分割長が80[msec]の場合は、上位から64kb/s単位のデータを640[oct]単位に分割し、外符号処理を施すこととなる。
その後、外符号処理単位フレームを10[msec]単位フレームに分割し、内符号処理(ビタビ符号化、ビットインターリーブ)を行って、無線基地局BS側に送信する。
無線基地局BSでは、受信した10[msec]単位フレームに内符号処理(ビタビ復号化、ビットデインターリーブ)を施し、ビット誤り率を10−3程度に引き上げて交換局MSCに送出する。
交換局MSCでは、受信した10[msec]単位の内符号処理単位フレームに外符号処理(リードソロモン復号化、ワードデインターリーブ)を施し、ビット誤り率を10−6に引き上げ、他の網側に送出することとなる。
【0047】
[1.2.2] 下り通信における符号誤り訂正
下り通信においては、交換局MSCでは、10[msec]単位のフレームに外符号処理(リードソロモン符号化、ワードインターリーブ)を施し、無線基地局BSに送出する。
無線基地局BSでは、受信した10[msec]単位フレームに内符号処理(ビタビ符号化、ビットインターリーブ)を施して、移動局MSに対して送出する。
移動局MSは、10[msec]単位の内符号処理単位フレームを統合し、64kb/s単位のデータとする。
そして、移動局MSのアダプタ(ADP)機能により外符号処理(リードソロモン復号化、ワードデインターリーブ)を行って元のデータを復元する。
[1.3] 無線伝送路におけるベアラ伝送
ところで、無線伝送路において、複数のコネクションを用いて1つのベアラを伝送する場合がある。例えば、CDMA方式においては、無線ショートコードを複数用いて伝送する方式(以下、マルチコード通信方式という。)が提案されている。
例えば、ユーザ側が所望する伝送速度が256kb/sを実現する場合、1ショートコード128kb/sの無線伝送路(コネクション)を2本用いて伝送を行うことも可能となる。
【0048】
ユーザに提供する非制限のベアラ伝送速度が(64×n)kb/s(nは、2以上の整数)の場合、64kb/s単位の伝送路をn本用いてユーザが要求する伝送速度を実現することとなる。
この場合に、1無線ショートコードで(64×b)kb/s(bは、自然数)の速度で伝送し、このショートコードをa本(aは自然数)用いて伝送する場合、
n=a×b
となる。一般的には、ショートコードで伝送される最小単位を次式で定義することができる。
64kb/s×x/y (x、yは、自然数)
すなわち、最小単位は、64kb/sである必要はない。
ここで、上述したaの値を無線チャネル番号RCNとし、bの値を無線サブチャネル番号RSCNとし、各々の64kb/s単位のデータに無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネル番号RSCNを付与することにより、無線伝送誤り訂正を行う移動局MSあるいは交換局MSCにおいて、複数の64kb/sのデータの分離、再構築を行うことができる。
【0049】
[1.4] チャネル識別子を用いたデータ伝送
図3に256kb/sのデータを128kb/s×2コネクションで伝送するに際し、チャネル識別子としての無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネル番号RSCNを用いて伝送する場合の概念図を示す。なお、以下の説明においては、理解を容易にすべく、アダプタADPが移動局MSとは別個に設けられている場合について説明する。
ユーザ端末装置DTEは、256kb/sで伝送すべきデータを移動局の機能として実現されるアダプタADPに出力する。
これによりアダプタADPの分離・結合ユニット21は、伝送データ(伝送速度256kb/s)を4個の伝送データ(伝送速度64kb/s)に分離し、対応する4個の64kb単位の誤り制御部22−1〜22−4により誤り訂正処理を行う。
【0050】
さらに各伝送データに対し、誤り制御部22−1〜22−4は固有の無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネル番号RSCNの組み合わせを付与する。
すなわち、第1の伝送データには、誤り制御部22−1が、
(RCN=0、RSCN=0)
を付与し、第2の伝送データには、誤り制御部22−2が、
(RCN=0、RSCN=1)
を付与し、第3の伝送データには、誤り制御部22−3が、
(RCN=1、RSCN=0)
を付与し、第4の伝送データには、誤り制御部22−4が、
(RCN=1、RSCN=1)
を付与する。
なお、本稿では、無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネルRSCNを付与する装置の構成として、アダプタADPを用いているが、これに限らず、移動局MSや無線基地局BSなどで無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネルRSCNを付与する構成とすることも可能である。
これにより、移動局MSは、第1〜第4伝送データの無線伝送単位(伝送速度128kb/s×2コネクション)への組立を行う。
より具体的には、移動局MSの第1組立・分解部23−1は、第1伝送データ及び第2伝送データに基づいて伝送速度128kb/sの無線伝送データを生成する。
【0051】
また、第2組立・分解部23−2は、第3伝送データ及び第4伝送データに基づいて伝送速度128kb/sの無線伝送データを生成する。
そして、移動局MSは、各無線伝送データを各無線伝送路(コネクション)を介して無線基地局BSに伝送することとなる。
これにより無線基地局BSの第1組立・分解部24−1及び第2組立・分解部24−2は、それぞれ対応する無線伝送データ(伝送速度128kb/s)を分解する。
すなわち、第1組立・分解部24−1は、固有の無線チャネル番号RCN及びサブ無線チャネル番号RSCNの組み合わせが付与された第1〜第2伝送データ(伝送速度64kb/s)に分解し、第1伝送データを交換局MSCの第1誤り制御部25−1に出力し、第2伝送データを第2誤り制御部25−2に出力する。
また、第2組立・分解部24−1は、固有の無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネル番号RSCNの組み合わせが付与された第3〜第4伝送データ(伝送速度64kb/s)に分解し、第3伝送データを交換局MSCの第3誤り制御部25−3に出力し、第4伝送データを第4誤り制御部25−4に出力する。
【0052】
これにより第1誤り制御部25−1は、無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネル番号RSCNが以下の組み合わせである伝送データの誤り制御を行い、分離・結合部26に出力する。
(RCN=0、RSCN=0)
同様に第2〜第4誤り制御部25−2〜25−4は、無線チャネル番号RCN及び無線サブチャネル番号RSCNが以下の組み合わせである伝送データの誤り制御を行い、分離・結合部26に出力する。
第2誤り制御部:(RCN=0、RSCN=1)
第3誤り制御部:(RCN=1、RSCN=0)
第4誤り制御部:(RCN=1、RSCN=1)
これらの結果、交換局MSCの分離・結合部26は、誤り制御がなされた第1〜第4伝送データ(伝送速度64kb/s)を結合し、256kb/sの伝送データを生成して、後段の網に出力することとなる。
[1.4] 第1実施形態のまとめ
以上の説明のように本第1実施形態によれば、無線伝送帯域に依存することなく、(64×n)kb/sの伝送速度を必要とする伝送データを伝送することが可能となる。また、網内伝送路方式に依存することなく、ユーザが要求する伝送速度を実現することが可能となる。
【0053】
[2] 第2実施形態
[2.1] 第2実施形態の網構成
図4に第2実施形態の移動通信網の概要構成図を示す。
本第2実施形態の移動通信における網構成が第1実施形態の網構成と異なる点は、無線基地局BS以降の有線区間の伝送方式としてSTM方式を採用している点が異なっている。他の同様の部分については、同一の符号を付す。
以下においては、無線基地局BSに無線誤り訂正機能を盛り込んだサービストランクを設置することを前提として説明を行う。
上記第1実施形態においては、ユーザの所望する伝送速度を有する伝送データを予め定めた所定の伝送速度(具体的には、伝送速度=64kb/s)を有する複数の伝送データに分割して、各伝送データについて誤り訂正処理(=外符号処理)を施したが、本第2実施形態においては、所定の伝送速度を既存N−ISDNに合わせるため、64kb/sとする必要がある。
【0054】
既存N−ISDN網とのインターワークを考慮した場合には、この64kb/s単位で無線レイヤ1,2の処理を行うことで、Bチャネル(伝送速度=64kb/s)との接続が容易となる。
ユーザからは、Bチャネルの伝送速度の自然数倍の伝送速度での要求が来るため、Bチャネル単位で無線誤り訂正などを処理を行い、交換局MSCなどで一つのBチャネルで伝送が行えない場合には、複数のBチャネルを結合することで、Bチャネルの伝送速度の自然数倍の伝送速度におけるデータ伝送を行うことができる。
一方、有線伝送路にATM方式を採用する場合、既存のN−ISDN伝送路を揺する他の網とのインターワークのためにATM/STM変換を行う装置を設置する必要がある。
ATM方式からSTM方式に変換するために、ATM方式としては、STM方式と相性のよいAAL type1方式を採用することが望ましい。
[2.2] 第2実施形態の効果
本第2実施形態によれば、既存のN−ISDNを前提とする他網とのインターワーキングを容易に実現することができる。
【0055】
[3] 第3実施形態
[3.1] 第3実施形態の網構成
本第3実施形態の移動通信における網構成は第2実施形態の網構成(図4参照)と同様であるため、網構成については、図4を参照するものとする。
ところで、誤り訂正に用いるデータのフレーム長は長ければ長いほど当該データ中でインターリーブをかけることができ、よりバーストエラーに強くすることができる。
しかしながら、フレーム受信を行うための待ち時間が長くなり、伝送遅延量が増加することとなる。逆に言えば、フレーム長を短くすることにより伝送遅延量は減少するが、エラー訂正能力は低下することとなる。
一方、上記第1実施形態において述べた外符号処理による誤り訂正処理において、伝送品質及び伝送遅延量が予め決められたものの提供を受けるばかりでなく、ユーザは、低遅延、中程度の品質を有するデータ通信サービスの提供を望む場合もある。
例えば、デフォルト(既定値)として、伝送遅延80[msec]のデータフレームに対して10−6の伝送品質を保証する網を仮定すると、ユーザとしては当該デフォルトの伝送品質以下の伝送品質で構わないから、より低遅延量のデータ通信サービスの提供を望む場合には、例えば、伝送遅延40[msec]のデータフレームに対して10−4の伝送品質を保証する網を提供することが可能となる。
【0056】
このように演算周期にバリエーションを持たせ、符号誤り訂正のフレーム長、誤り訂正による伝送品質を可変として、ユーザの要求に応じた伝送品質及び伝送遅延量を有するサービスを提供することができる。
図5に演算周期を可変とした場合の処理説明図を示す。
図5(a)は、誤り訂正演算処理における伝送遅延、すなわち、データフレーム長を80[msec]とし、演算周期Aで誤り訂正能力10−6の伝送品質を保証する網を提供する場合の概念図である。
一方、図5(b)は、誤り訂正演算処理における伝送遅延、すなわち、データフレーム長を40[msec]とし、演算周期B(<演算周期A)で誤り訂正能力10−4の伝送品質を保証する網を提供する場合の概念図である。
図5(a)及び図5(b)からわかるように、誤り訂正における演算周期を可変とすることにより、演算周期に応じた伝送品質及び伝送遅延量をユーザが所望する伝送品質及び伝送遅延量とすることができる。
[3.3] 第3実施形態の効果
このように本第3実施形態によれば、データフレーム長を可変とすることにより、ユーザが望む伝送品質及び伝送遅延を有するデータ通信を提供することができ、よりきめ細やかなサービスの提供が可能となる。
【0057】
[4] 実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、無線伝送帯域あるいは網内伝送路方式に依存することなく、ユーザが要求する伝送速度を実現することが可能となる。
また、非制限ベアラ通信を行う場合において、ユーザが要求するアプリケーション速度に依存することなく、網内における誤り訂正を行うことが可能なる。
さらに誤り訂正における演算周期、すなわち、データフレーム長を可変とすることによりユーザ要求に応じた伝送品質及び伝送遅延を有するデータ通信を提供することが可能となる。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば、非制限ベアラ通信を行う場合において、無線伝送帯域あるいは網内伝送路方式に依存することなく、ユーザが要求する伝送速度を実現することができる。
また、ユーザが要求するアプリケーション速度に依存することなく、網内における誤り訂正を行うことが可能なる。
さらに誤り訂正における演算周期、すなわち、データフレーム長を可変とすることによりユーザ要求に応じた伝送品質及び伝送遅延を有するデータ通信を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の移動通信網の概要構成図である。
【図2】非制限ベアラ通信における符号誤り訂正方法の説明図である。
【図3】チャネル識別子としての無線チャネル番号及び無線サブチャネル番号用いて伝送する場合の概念図である。
【図4】第2実施形態の移動通信網の概要構成図である。
【図5】演算周期を可変とした場合の処理説明図である。
【符号の説明】
10、30…移動通信網
21、26…分離・結合部
22−1〜22−4…誤り制御部
23−1、24−1…第1組立・分解部
23−2、24−2…第2組立・分解部
25−1〜25−4…誤り制御部
ADP…アダプタ(アダプタ機能)
BS…無線基地局
DTE…ユーザ端末装置
G−MSC…関門交換局
MS…移動機
MSC…交換局
Claims (1)
- 伝送速度がM[kb/s]単位のデータを、N[kb/s]単位(M,Nは自然数)のデータに分離する第1分離手段と、
前記第1分離手段により分離されたデータに誤り制御を行う第1誤り制御手段と
を有する第1装置と、
伝送速度がa[kb/s](aは自然数、M>a)である無線伝送路を複数用いてデータ通信を行うことが可能な通信機であって、
前記第1誤り制御手段により誤り制御が施されたデータを複数組み立てて、伝送速度がb[kb/s](bは自然数、a≧b)のデータを、前記無線伝送路毎に生成するデータ組み立て手段と、
前記データ組み立て手段により生成されたデータを前記複数の無線伝送路を用いて伝送する伝送手段と
を有する第1通信機と、
伝送速度がa[kb/s]である無線伝送路を複数用いてデータ通信を行うことが可能な通信機であって、
前記伝送手段により伝送されたデータを受取り、受取ったデータをN[kb/s]単位のデータに分離する第2分離手段と、
前記第2分離手段により分離されたデータを出力するデータ出力手段と
を有する第2通信機と、
前記データ出力手段により出力されたデータに誤り制御を行う第2誤り制御手段と、
前記第2誤り制御手段により誤り制御が施されたデータを結合し、伝送速度がM[kb/s]単位のデータを生成する結合手段と
を有する第2装置と
を有する通信システム。
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