JP3965494B2 - 通信チャンネル設定期間中にデータ伝送を選択的に抑止するｃｄｍａ通信システム - Google Patents

Description

発明の背景
発明の技術分野
この発明は概括的には無線通信システムに関する。より詳しくいうと、この発明は、無線ディジタルCDMA通信システムであって、データ伝送速度をその通信の所要帯域幅に応じてその伝送速度の調整期間中のデータ喪失を伴うことなく選択的に調節する無線ディジタルCDMA通信システムに関する。
従来技術の説明
通信業界はセルラー通信、衛星通信、マイクロ波通信などの無線通信技術の利用において最近大幅な成長を遂げた。無線通信システムの普及と利用の拡大に伴って、多様な無線通信の形態の各々に割り当てられる有限の周波数帯域がますます貴重になってきた。既存の用途におけるユーザ増加を吸収するための周波数割当て追加は期待できないので、通信用ハードウェアおよびソフトウェアの最近の進展の多くは同じ周波数帯または削減した周波数帯を用いてデータ伝送速度を上げることを対象とするものである。
データの無線伝送に伴う問題の一つは、コンピュータ、ファクシミリ装置、自動発呼応答装置、それ以外のデータ網機器などの多様な種類の通信ノードが現在使用されていることである。それらノードは複数の互いに異なるデータ速度でデータ伝送できるものであるが、通信チャンネルの設定時または保守作業時のデータ喪失を避けるために正しく同期していなければならない。
通信の開始と同期は現在多様な手法を用いて行っている。例えば、米国特許第4,384,307号（Kuzmikほか名義）に記載してあるシステムは送受信機と通信線路との間のインタフェースのための通信アダプタを備える。そのシステムは二つの通信ノードを正しく同期させるためにビットレベルでのデータの操作を必要とする。この手法を用いたデータのフォーマット変換は演算量が多いためにコスト高であり、誤りを生じやすい。
もう一つの種類のシステム、すなわち各通信ノード関連の情報をメモリに蓄積することによって二つのノードが所望の通信速度で同期を高速に達成できるようにするシステムは米国特許第4,583,124号（Tsujiほか名義）に記載してある。しかし、着信ノードの各々に関する情報を発信ノードに蓄積させておく必要があるので、今日の通信環境から見て実用的でない。
さらにもう一つの従来技術のシステムは米国特許第号第4,583,124号（Blasbalgほか名義）に記載してある。このBlasbalgほかの特許は誤り制御用の適応型伝送速度変換を開示している。新たなデータ速度に適応するために、システムが新たな速度に適応する間は送信を停止し、その適応が完了したあとで送信を再開するのである。
したがって、通信網のデータ伝送速度の所要速度への切換えを、二つの通信ノードの間の伝送データの完全無欠性を維持したまま行う単純で効果的な手法が必要である。
発明の概要
この発明は通信ノード間のデータ伝送を、それら通信ノードの要求するデータ通信速度がシステム全体にわたって完全に行き渡るまで止めるCDMA通信システムにある。このシステムは着信ノードが発信ノードに送る受信確認トーンを選択的に抑止する。したがって、音声、ファクシミリまたはモデムデータの伝送は所望の通信速度の通信経路が形成されるまで阻止される。これによって、正確な同期を欠いている可能性のある通信システム全体を通じて複数のデータ速度で符号化データを高信頼度で伝送することが可能になる。
したがって、この発明の目的は通信ノードの所要データ伝送速度を通信システムが達成するまでデータ伝送を阻止することによって符号化データを高信頼度で伝送するシステムおよび方法を提供することである。
この発明の上記以外の目的および利点は現時点で好適な実施例の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明による符号分割多元接続通信システムの概略図である。
図２は発信ノードおよび着信ノードに接続した図１の通信システムのブロック図である。
図３は従来技術による発信ノード・着信ノード間通信チャンネルの形成の流れ図である。
図４はこの発明による発信ノード・着信ノード間通信チャンネルの形成の流れ図である。
図５はこの発明による基地局のブロック図である。
好適な実施例の詳細な説明
図面を参照して好適な実施例を説明する。これら図面全体を通じて、同一の構成要素は同一の参照数字で表す。
この発明を実施した通信網１０を図１に示す。通信網は通常一つ以上の基地局１４を備え、それら基地局１４の各々は固定式または移動式の複数の加入者ユニット１６と無線通信する。加入者ユニット１６の各々は最寄りの基地局１４または通信信号強度の最も大きい基地局１４と通信する。基地局１４は複数の基地局１４相互間の通信を調整する基地局コントローラ２０とも通信する。通信網１０は公衆交換網（PSTN）２２とも接続でき、その場合は基地局コントローラ２０は基地局１４とPSTN２２との間の調整も行う。各基地局１４と基地局コントローラとの間の通信は無線リンクで行うのが好ましい。基地局１４と基地局コントローラ２０との間のリンクは無線リンクとして図示してあるが、基地局１４と基地局コントローラ２０との間に有線回線を設けることもできる。基地局１４が基地局コントローラの近傍にある場合はその態様が適合する。
基地局コントローラ２０はいくつかの機能を有する。まず、基地局コントローラ２０は、加入者ユニット１６、基地局１４および基地局コントローラ２０の相互間の無線通信すべての設定および維持に関連するオーバーヘッド、管理、維持（OA&M）シグナリングすべてを供給する。また、基地局コントローラ２０は無線通信システム２０とPSTN２２との間のインタフェースを形成する。このインタフェースは基地局コントローラ２０経由でシステム１０に出入りする複数の通信信号の多重化および多重化解除を含む。無線通信システム１０をRF信号送信用アンテナを備えるものとして図示したが、マイクロ波衛星アップリンクで通信を達成できることは当業者に認識されよう。
図２を参照すると、通信システム１０は一般に発信ノード４０および着信ノード４４に接続される。帯域幅をできるだけ節約するために、通信システム１０は発信ノード４０および着信ノード４４の要求するデータ伝送速度をサポートするのに必要な帯域幅を選択的に割り当てる。このようにして、システム１０は帯域幅の効率的利用を確実にする。音声通信は32kb/s適応型PCM（ADPCM）チャンネル経由で効率的に伝送できよう。しかし、高速ファクス信号またはデータモデム信号を高信頼性を保って伝送するには少なくとも64kb/sパルス符号変調（PCM）信号が必要である。これら以外の多数の変調手法およびデータ伝送速度を発信局４０および着信局４４に用いることもできる。システム１０は要求に即応して効率的な周波数帯域幅割当てと伝送速度および変調スキームの動的切換えとを行うことができなければならない。
通信システム１０は発信ノード４０と着信ノード４４との間の通信リンクを形成する。発信ノード４０および着信ノード４４はコンピュータ、ファクス送受信機、自動発呼応答装置、データ網またはこれらの任意の組合せからなる。高信頼性のデータ伝送のためには、通信システム１０が発信ノード４０および着信ノードの要求するデータ通信速度にデータ伝送前に確実に切り替わることが重要である。
図３を参照すると、発信ノード４０と着信ノード４４との間の通常の通信開始手順が示してある。発信ノード４０は、送信しようとしている信号がデータ信号（音声信号でない）であることを示す呼出音を周期的に送信する（ステップ１００）。発信ノード４０から着信ノード４４へのこの呼出音を着信ノード４４が検出して（ステップ１０２）いくつかの動作を開始する。第１に、着信ノード４４はデータ信号を送る準備をする（ステップ１０４）。次に、着信ノード４４は発信音受信を確認するための応答音を発信ノード４０に送信する（ステップ１０６）。発信ノード４０は、この応答音を受けると（ステップ１０８）データ送信を開始し（ステップ１１０）、そのデータを着信ノード４４が受信する（ステップ１１２）。データ伝送速度で通信リンクが設定され、発信ノード４０および着信ノード４４は通信の終了までデータの送受信を行う。
この手順における一つの問題は通信システム１０の伝送速度が発信ノード４０および着信ノード４４の両方にトランスペアレントであることである。伝送速度を低速度（音声信号伝送をサポートする）から高速度（符号化データ伝送をサポートする）に切り換えることによって、データは通信チャンネル経由で高信頼性高速度で伝送されよう。しかし、この切換後の伝送速度を、発信ノード４０からの呼出音の解読の誤動作を防止するために、通信システム１０全体にわたって完全に設定しなければならない。発信ノード４０はシステム１０が32kb/s ADPCMから64kb/s PCMへの切換えを完了する前にデータ伝送を開始してデータ喪失を生ずるかもしれない。
発信音の誤解読を解消するとともに誤解読に伴う発信ノード４０および着信ノード４４の誤動作を防止するために、この発明は発信ノード４０への上記受信確認音の送信を、通信システム１０全体にわたって新たな伝送速度が完全に設定されるまで阻止する。これによって、発信ノード４０における応答音の受信を阻止し、通常必要とされる高精度同期を備えない通信システム１０を通じた高信頼性の高速度データ伝送を確実にする。
図４を参照してこの発明のシステム１０の動作を説明する。通信システム１０は発信ノード４０と着信ノード４４との間の通信を容易にする。図示のとおり、発信ノード４０の動作（ステップ２０２、２１２および２１４）および着信ノード４４の動作（ステップ２０６、２０７、２０８および２１８）は図３の場合と同じである。通信システム１０の動作は発信ノード４０および着信ノード４４の両方にトランスペアレントである。
動作中は発信ノード４０がデータ信号伝送表示用の呼出音を周期的に送信する（ステップ２０２）。通信システム１０は呼出音に応答して（ステップ２０４）いくつかの動作を行う。第１に音声信号伝送用標準の32kb/s ADPCMで呼出音を受信する。すなわち、その呼出音を検出して、高速度データ伝送取扱いのための64kb/s PCMへの切換えを開始する。この切換えは基地局１４、加入者ユニット１６および基地局コントローラ２０で実動化しなければならない。システム１０は新たなデータ伝送速度への切換えを直ちに開始するが、このプロセスの実働化には約1500ミリ秒を要する。したがって、システム１０は発信音を32kb/s ADPCMで着信ノード４４に送信する。
着信ノード４４はこの発信音を検出し（ステップ２０６）、データ信号を送る準備をする（ステップ２０７）。次に、着信ノード４４は応答音を送信し（ステップ２０８）、発信ノード４０はこの応答音を受けるとデータ伝送を開始する。
通信システム１０は着信ノード４４から応答音を受信する。しかし、システム１０はその応答音を64kb/s PCMへの切換えがシステム１０全体を通じて設定され終わるまで発信ノード４０に転送しない。上記64kb/s PCMへの切換え達成を確認したのち、システム１０は発信ノード４０への応答音の通過を可能にし、発信ノード４０はこの応答音を受ける（ステップ２１２）。この応答音に応答して、発信ノード４０はデータ伝送を開始する（ステップ２１４）。システム１０はデータを受信し、新たなデータ伝送速度（64Kbs PCM）で着信ノード４４へのデータ伝送を開始し（ステップ２１６）、着信ノード４４はそのデータを受信する（ステップ２１８）。通信チャンネルは設定ずみであるので、発信ノード４０および着信ノード４４は通信の終了までこの状態でシステム１０経由の通信を継続する（ステップ２１４、２１６、２１８）。
図５を参照すると、基地局コントローラ２０のより詳細なブロック図が示してある。基地局コントローラ２０は二つのノード４０および４４の間の通信リンクの少なくとも一部を制御する。このリンクは第１の通信ノードから基地局コントローラ２０への伝送経路３００と、基地局コントローラ２０の中の伝送経路３０２と、基地局コントローラ２０への伝送経路とを含む。基地局コントローラ２０との間の伝送路３００および３０４に基地局コントローラ２０による制御下の複数の基地局１４および加入者ユニット１６を含めることができる。
通信ノード４０および４４の間の通信チャンネル設定が基地局１４、加入者ユニット１６および基地局コントローラ２０による複数のタスクを伴う複雑な手順であることは当業者に認識されよう。その手順全体の詳細はこの発明の範囲外である。したがって、この発明に関連する通信チャンネルの設定の手順の部分だけを次に述べる。
発信ノード４０と着信ノード４４との間の通信は当業者に周知の通り仮想チャンネル経由で伝送される。CDMA通信システム１０がスペクトラム全体を使うので、発信ノード４０から着信ノード４４への通信は着信ノード４４から発信ノード４０への通信と同じ周波数帯で伝送される。仮想チャンネルの設定のあと発信ノード４０および着信ノード４４は自由に通信できる。
基地局コントローラ２０は呼出音検出器３１０、マイクロプロセッサ３１２および応答音阻止器３１４を含む。呼出音検出器３１０は呼出音検出用に設定された通信チャンネルを監視する。呼出音が発信ノード４０から送信されるとその呼出音を呼出音検出器３１０が検出し、その呼出音によって基地局コントローラ２０がより高いデータ伝送速度への切換えを開始する。それに引き続き、マイクロプロセッサ３１２が、より高いデータ伝送速度への切換えの開始のためにその通信が経路付与されるべき基地局１４または加入者ユニット１６（以下通信装置と呼ぶ）を知らせる。
マイクロプロセッサ３１２はシステム１０からの応答音の送信を阻止する応答音阻止器３１４を活性化する。通信装置１４、１６、２０の各々は上記のより高いデータ伝送速度を達成すると基地局コントローラ２０のマイクロプロセッサ３１２に受信確認信号を送信する。次にマイクロプロセッサ３１２は応答音阻止器３１４を非活性化し、それによって応答音の発信ノード４０への転送を可能にする。通信ノード４０および４４は通信システム１０を通じたより高いデータ伝送速度でのデータ伝送を開始する。
好適な実施例を部分的に詳細に参照してこの発明を上に説明してきたが、それら詳細は説明のためのものであって限定のためのものではない。例えば、図５に示した基地局コントローラ２０の機能は、代替的実施例では、発信ノード４０または着信ノード４４に接続した基地局１４に行わせることができる。基地局１４の機能を基地局コントローラ２０に統合して主基地局を形成することもできる。また、上記以外のデータ速度および変調スキームを採用することもできる。構成および動作態様に関する多数の変形がこの明細書記載の発明の範囲を逸脱することなく可能であることは当業者に認識されよう。

Claims (21)

1. 通信網（１０）における伝送速度切換えの期間中に可選択通信を抑止し第１の通信ノード（４０）と第２の通信ノード（４４）との間の通信を行うシステムであって、前記通信網（１０）が前記第１の通信ノード（４０）と前記第２の通信ノード（４４）との間に配置され前記通信網（１０）の内部で前記第１の通信ノード（４０）と前記第２の通信ノード（４４）との間に第１のデータ速度で通信チャンネル（３０２）を形成する手段（１４）を含み、前記通信網（１０）の内部に配置されたシステムにおいて、
   前記第１の通信ノード（４０）からの前記通信チャンネル（３０２）経由の送信を検出する手段（３１０）と、
   前記送信が第２のデータ速度への変更を要するか否かを判定する手段（３１２）と、
   前記判定手段（３１２）に応答して前記通信チャンネル（３０２）を前記第２のデータ速度に切り換える切換え手段（１４）と、
   前記判定手段（３１２）に応答して前記第２の通信ノード（４４）からの送信を前記第２のデータ速度への切換え達成まで阻止し、それによって前記第１の通信ノード（４０）と前記第２の通信ノード（４４）との間の送信を許容する阻止手段（３１４）と
   を含む通信システム。
2. 前記検出する手段（３１０）が複数の選択可能な周波数で呼出音を検出し、それら呼出音が前記第２のデータ速度への切換えを開始させる請求項１記載の通信システム。
3. 前記切換え手段（１４）が前記第１のデータ速度を前記第２の、すなわちより高いデータ速度に切り換える請求項２記載の通信システム。
4. 前記第１のデータ速度が32kb/sであり、前記第２のデータ速度が64kb/sである請求項３記載の通信システム。
5. 前記第１のデータ速度がパルス符号変調を採用し前記第２のデータ速度が適応型パルス符号変調を採用している請求項４記載の通信システム。
6. 前記切換え手段（１４）が前記通信チャンネル（３０２）を前記判定手段（３１２）に応答し所要データ速度および変調の種類に応じて複数の代替的通信チャンネル（３０２）の一つに切り換える請求項１記載の通信システム。
7. 前記通信チャンネル（３０２）が前記第１の通信ノード（４０）から前記第２の通信ノード（４４）への第１の通信経路と前記第２の通信ノード（４４）から前記第１の通信ノード（４０）への第２の通信経路とを含み、
   前記判定手段（３１２）が伝送速度調節要求を表示する信号を検出するように前記送信を監視し、
   前記切換え手段（１４）が前記検出手段（３１０）に応答して前記通信チャンネル（３０２）の前記データ速度を調節し、
   前記阻止手段（３１４）が前記判定手段（３１２）に応答して前記第２の通信経路経由の通信を予め定めた伝送速度への切換え達成まで抑止する
   請求項１記載の通信システム。
8. 前記判定手段（３１２）がより高いデータ速度への要求を表す選択可能な周波数の信号を検出する請求項７記載の通信システム。
9. 前記切換え手段（１０）が前記通信チャンネル（３０２）を前記より高いデータ速度の第２の通信チャンネル（３０２）に切り換える請求項８記載の通信システム。
10. 前記通信チャンネル（３０２）がビット速度32kb/sを有し前記第２の通信チャンネル（３０２）がビット速度64kb/sを有する請求項９記載の通信システム。
11. 前記通信チャンネル（３０２）がパルス符号変調を用い前記第２の通信チャンネル（３０２）が適応型パルス符号変調を用いる請求項１０記載の通信システム。
12. 前記信号が要求のあったデータ速度および変調の種類を示し前記切換え手段（１４）が前記通信チャンネル（３０２）を前記判定手段（３１２）に応答し所要データ速度および変調の種類に応じて複数の代替的通信チャンネル（３０２）の一つに切り換える請求項１１記載の通信システム。
13. 発信ノード（４０）と着信ノード（４４）との間の通信網（１０）であってそれら発信ノード（４０）と着信ノード（４４）との間に配置された通信網（１０）のデータ速度を切り換える方法であって、
    前記発信ノード（４０）からの第１の通信を第１のデータ速度で前記通信網（１０）において受信する過程と、
    前記データ伝送速度の切換えへの要求を前記通信網（１０）において検出する過程と、
    前記要求のあったデータ伝送速度への前記通信網（１０）の内部における切換えを前記通信網（１０）によって開始する過程と、
    前記第１の通信を前記第１のデータ伝送速度で前記着信ノード（４４）に送信する過程と、
    第２の通信を前記着信ノード（４４）から受信する過程と、
    前記切換えの完了まで前記応答音を前記通信網（１０）の内部から抑止する過程と、
    前記切換えを完了させる過程と、
    前記第２の通信を前記発信ノード（４０）に送信する過程と
    を含む方法。
14. 前記通信チャンネル（３０２）が、送信（Tx）部および受信（Rx）部を含む第１の通信ノード（４０）と第２の通信ノード（４４）との間の第１のデータ速度および第１の変調の種類の第１の同時送受通信チャンネル（３０２）であり、
    前記検出する手段（３１０）が前記第１の通信ノード（４０）の前記Tx部からの前記送信を検出し、
    前記判定する手段（３１２）が前記送信が第２のデータ伝送速度および第２の変調の種類の第２の同時送受通信チャンネル（３１２）への切換えを要するか否かを判定し、
    前記切換え手段（１４）が前記判定する手段（３１２）に応答して前記第１の通信チャンネル（３０２）を前記第２の通信チャンネル（３０２）に切り換え、
    前記阻止手段（３１４）が前記判定する手段（３１２）に応答して前記第１の同時送受信チャンネル（３０２）の前記Rx部における送信を前記第２の通信チャンネル（３０２）の形成まで阻止し、それによって前記第１の通信ノード（４０）と前記第２の通信ノード（４４）との間の送信を許容する
    請求項１記載の通信システム。
15. 前記検出する手段（３１０）が、前記第２の通信チャンネル（３０２）への切換え要求を表す選択可能な伝送周波数を前記第１の同時送受信チャンネルの前記Tx部で検出する請求項１４記載の通信システム。
16. 前記第２の通信チャンネル（３０２）が前記第１のデータ速度よりも高いデータ速度を有する請求項１５記載の通信システム。
17. 前記第１のデータ速度が32kb/sであり前記第２のデータ速度が64kb/sである請求項１６記載の通信システム。
18. 前記第１の通信チャンネル（３０２）がパルス符号変調を用い、前記第２の通信チャンネル（３０２）が適応型パルス符号変調を用いる請求項１７記載の通信システム。
19. 前記切換え手段（１４）が前記通信チャンネル（３０２）を前記判定手段（３１２）に応答し前記要求のあったデータ速度および変調の種類に応じて複数の代替的通信チャンネル（３０２）の一つに切り換える請求項１記載の通信システム。
20. 前記判定する手段（３１２）が前記伝送がデータ速度および変調の種類の第２のデータ速度および第２の変調の種類への切換えを要するか否かを判定し、
    前記切換え手段（１４）が前記判定手段（３１２）に応答して前記通信チャンネル（３０２）を前記第２のデータ伝送速度および前記第２の変調の種類に切り換え、
    前記阻止手段（３１４）が前記判定手段（３１２）に応答して前記第２のノード（４４）からの送信を前記第２のデータ速度への切換え達成まで阻止する
    請求項１記載の通信システム。
21. 前記検出する過程が前記第１の通信をサポートするのに必要なデータ速度および変調の種類を検出する過程を含み、
    前記開始する過程が前記要求されたデータ速度および変調の種類への切換えを開始する過程を含む
    請求項１３記載の方法。

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