JP4515678B2 - スケジュールされた移動体のアップリンク検出 - Google Patents
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Description
【０００１】
背景
本発明は、一般に無線通信システムに関し、より詳細には、移動電話が高速にアップリンク及びダウンリンクの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）トランザクションを確立できるようにするための技術及び構造に関する。
【０００２】
商業通信システムの発展、及び特に、世界的なセルラ無線電話システムの爆発的な発展により、システム設計者は、通信品質を消費者が許容するしきい値を越えて低下させずに、システム容量及び柔軟性を増大させる方法を探すことを余儀なくされてきた。移動体での通話は、例えば、回線交換方式、パケット交換方式又はそれらのハイブリッドにおいてルーティングすることができる。セルラ電話ネットワーク、例えばＧＳＭネットワークを、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ネットワークと、通話のルーティングのために結合し、統合することがますます望ましくなってきている。ＩＰネットワークを介した音声通話のルーティングは、しばしば「ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ」又はより簡潔にはＶｏＩＰと呼ばれる。
【０００３】
パケット交換技術は、コネクション型（例えば、Ｘ．２５）又はＩＰにおけるような「コネクションレス」にすることができ、物理接続の設定及びティアダウン（tear-down）を必要とせず、これは回線交換技術とは著しく対照的である。これにより、データ待ち時間が低減され、相対的に短く、バーストな、あるいはインタラクティブなトランザクションの処理におけるチャネルの効率が増大する。コネクションレスのパケット交換ネットワークは、ルーティング機能を多数のルーティング・サイトに分散させ、これにより、中央スイッチング・ハブを使用中のときに生じる可能性のあるトラフィックのボトルネックを回避する。データは適切なエンドシステム・アドレッシングにより「パケット化」され、次いで独立したユニットにおいてデータ・パスに沿って送信される。中間システムは時として「ルータ」と呼ばれ、通信するエンドシステムの間に配置され、これらがパケット毎に取る最も適切なルートについての決定を行う。ルーティングの決定はいくつかの特性値に基づいており、これらには、最低コスト・ルート又はコスト・メトリック、リンクの容量、送信を待機しているパケットの数、リンクについてのセキュリティ要件及び中間システム（ノード）の動作状況が含まれる。
【０００４】
図１Ａは、エア・リンクを通じて通信するために使用される典型的なアーキテクチャを示し、これはコネクティビティを移動体エンド・システム（Ｍ−ＥＳ）、移動体データ基地局（ＭＤＢＳ）及び移動体データ中間システム（ＭＤ−ＩＳ）の間で提供するパケット・データ・プロトコルを含んでいる。代替的ＲＦ技術を考えると、図１Ａにおける要素の代表的説明及び各要素のための手法は以下の通りである。
【０００５】
インターネット・プロトコル／コネクションレス・ネットワーク・プロトコル（ＩＰ／ＣＬＮＰ）は、コネクションレスであり、従来のデータ・ネットワーク・コミュニティ全体で幅広くサポートされているネットワーク・プロトコルである。これらのプロトコルは物理層から独立しており、ＲＦ技術が変化したときに不変であることが好ましい。
【０００６】
セキュリティ管理プロトコル（ＳＭＰ）は、エア・リンク・インターフェイスを通じたセキュリティ・サービスを提供する。提供されるサービスには、データ・リンク機密性、Ｍ−ＥＳ認証、鍵管理、アクセス制御及びアルゴリズム更新可能性／置換が含まれる。ＳＭＰは、代替的ＲＦ技術を実施するときに不変であるべきである。
【０００７】
無線リソース管理プロトコル（ＲＲＭＰ）は、移動体ユニットによるＲＦリソースの使用を介した管理及び制御を提供する。ＲＲＭＰ及びその関連付けられた手順は、ＡＭＰＳ ＲＦインフラストラクチャに特有のものであり、実施されるＲＦ技術に基づいて変更を必要とする。
【０００８】
移動体ネットワーク登録プロトコル（ＭＮＲＰ）が移動体ネットワーク・ロケーション・プロトコル（ＭＮＬＰ）と連携して使用されて、移動体エンド・システムの適切な登録及び認証を可能とする。ＭＮＲＰは、代替的ＲＦ技術を使用するときに不変であるべきである。
【０００９】
移動体データ・リンク・プロトコル（ＭＤＬＰ）は、ＭＤ−ＩＳとＭ−ＥＳの間で効率的なデータ転送を提供する。ＭＤＬＰは、効率的な移動体システムの移動、移動体システムの電力削減、ＲＦチャネル・リソースの共有及び効率的な誤りの回復をサポートする。ＭＤＬＰは、代替的ＲＦ技術を使用しているときに不変であるべきである。
【００１０】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル及び関連付けられた手順は、Ｍ−ＥＳ使用の方法を制御して、ＲＦチャネルへの共有アクセスを管理する。このプロトコル及びその機能は、代替的ＲＦ技術によって供給される。
【００１１】
前述のプロトコルを使用する、発展中のパケット・データ・システムは、パケット・データ送信のために２タイプのＲＦチャネルをサポートする可能性が高い。すなわち、パケット制御チャネル（ＰＣＣＨ）及びパケット・トラフィック・チャネル（ＰＴＣＨ）である。ＰＣＣＨは、ポイントツーポイント又はポイントツーマルチポイント・チャネルのいずれかであろう。移動局がキャンプ（camp）するのは、このチャネル上である（すなわち、移動体がブロードキャスト及びページング情報を読み取る場所、及び移動体がランダム・アクセス及び確保されたアクセス機会を有する場所）。一方、ＰＴＣＨは、ポイントツーポイントの確保されたアクセス専用のチャネルである。ＲＦチャネルがパケット・データ・サービス又は音声サービスを提供すること、あるいは同時にパケット・データ及び音声サービスの両方を提供できることは、当業者には理解されよう。
【００１２】
図１Ｂは、例えば、図１Ａにおいて例示したプロトコル・アーキテクチャで動作する、従来の移動局についての状態図を示している。起動の際に、移動局はキャンプするＰＣＣＨを選択する。多数のＰＣＣＨがセル内に存在する場合、移動局がこれを、例えば移動局の識別情報に応じて選択する。例えば、移動局の識別情報の最下位ビットが００であった場合、移動局はあるＰＣＣＨを選択し、最下位ビットが０１であった場合、移動局は別のＰＣＣＨを選択するなどである。ＰＣＣＨを上述の方法で選択することによって、ページング・トラフィックは、使用可能なＰＣＣＨを越えて増大する。
【００１３】
移動局からの競合ベースのアクセスにおいて、アップリンク・データの送信のため、あるいは移動体終了データのネットワークからの受信に応じたダウンリンク・データの送信のため、ネットワークは（基地局を介して）移動局に、例えばパケット送信のセッションなど、ＭＡＣトランザクションの確立のために特定のＰＴＣＨに同調するように指示することができる。一旦ＰＴＣＨに同調すると、移動局はアクティブ・モード１０１に入り、ネットワークがリソースを、特定の移動体がＭＡＣトランザクションを確保されたアクセス・モードにおいて完了させるようにスケジュールする。
【００１４】
移動体がＭＡＣトランザクションを完了しており、通常は移動局内に存在する構成可能な非活動タイマが満了するとき（一般には１秒の非活動状態後）、移動局はＰＴＣＨの確保されたアクセス・モードを終え、元のＰＣＣＨ上にキャンプするように戻り、最終的にスリープモード１０３に入る。移動局がスリープモードであるとき、移動局は、そのトランシーバの電源を定期的にオフにし、次いでオンにして、ＰＣＣＨが周期的であるが一定ではないベースでモニタされるようにすることによって、バッテリの寿命を延ばす。
【００１５】
ネットワークからの追加のダウンリンク・データの受信において、移動局がスリープモードに入っている場合、基地局は、ダウンリンクＭＡＣトランザクションを開始するために、移動局を、指定されたタイム・スロットでページングする。あるいは、移動局がスリープモードでない場合、すなわち、なおＰＴＣＨ上でまだ動作中である場合、基地局はＭＡＣトランザクションを、次に使用可能な確保されたタイム・スロットで開始する。
【００１６】
ある種のユーザ・サービス、例えばＶｏＩＰは、確保されたアクセス・チャネルによって影響を受けやすい時間の制約を含む。つまり、連続するパケットの送信及び／又は受信における遅延が、例えば音声品質において、顕著で望ましくないサービス品質（ＱｏＳ）に影響する可能性がある。
【００１７】
アップリンクＭＡＣトランザクションでは、移動局が基地局からスケジュールされたアクセス機会に基づいた次の競合を待機しなければならないことによって、連続するパケットの間における遅延が引き起こされる可能性がある。移動局はまた、要求された競合ベースのアップリンク・アクセスの応答を、移動局がそのすべての容量を利用できるようになるまで待機しなければならない。加えて、衝突が、競合ベースのアクセス機会において起こる可能性がある。つまり、多数の移動局がＭＡＣ要求を同時に送信しようと試みた場合、少なくとも１つの移動体がそれらの要求を中止させ、次の競合ベースの機会まで遅延させる。この中止及び遅延の獲得が、連続するＭＡＣトランザクションの遅延において予測不可能な変動を生じさせる。
【００１８】
従来のダウンリンクＭＡＣトランザクションでは、非活動タイマは、移動局を強制的に、アクティブ・モード１０１を終えてスリープモード１０３に入るようにさせることができる。最後のアップリンク又はダウンリンク活動が生じてからの時間が所定の値を越えた場合、すなわち、非活動タイマが満了した場合、移動局はスリープ・モードに入り、特定のページング・タイム・スロットを、その識別情報によって与えられたスーパーフレーム・フェーズにおいてモニタするのみとなる。移動局が一旦スリープモードに入ると、ダウンリンクＭＡＣトランザクションを確立できるようになるまでの遅延は、次のページング機会までの時間によって決まる。この遅延は、スリープ・モードの開始の前の非活動タイマの時間を長くすることによって、部分的に回避することができる。この技術は連続するパケットの間の遅延を短縮するが、これはまた、移動局が時間にクリティカルでないアプリケーションを受信中である時間でのバッテリ消費率も増大させる。更に、帯域幅についての需要が増大し、これにより基地局の容量が減少される可能性がある。
【００１９】
アップリンクＭＡＣトランザクションの作成時に、オペレータがＭＡＣを、大部分のアップリンクＭＡＣトランザクションが無制限のトランザクションとして作成されるように構成することができる。つまり、移動局のアプリケーションからより多くのデータを追加して、既存のトランザクションを拡張することができる。しかしながら、移動局送信バッファからのデータが一旦減少されて所定の値を下回ると、トランザクションをもはや拡張することはできない。遅延に影響されやすいアプリケーション、又は高いＱｏＳを望むプレミアム・エンドユーザにとって、上述の遅延の確率は、次に送信する必要のあるアップリンク・データに影響を与える。
【００２０】
従って、衝突の確率及び遅延における変動を考慮して、アップリンク・データの競合ベースの遅延の影響を軽減することができるシステム及び方法が必要とされている。加えて、遅延応答時間を犠牲にすることなしに、依然として合理的にバッテリ寿命を延ばす技術を提供すると共に、ダウンリンク・データのページング遅延を解消するシステム及び方法が必要とされている。
【００２１】
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）など、他の従来のシステムでは、移動局の無線ターミナル・アダプタによるバッテリ消費量を最小限にするために、スリープモードが使用される。しかしながら、スリープモードに入ること及びその終了のための再活動化時間が長いため、スリープモードの使用により、許容できない遅延が、ＶｏＩＰなどのリアルタイム・アプリケーションに導入される可能性がある。移動局の遅延のほとんどは、衝突の確率によるものであるが、ネットワーク基地局の遅延のほとんどは、ページング遅延、ならびに、スリープモードに入ること及びその終了の前にエア・インターフェイスを介して必要とされた信号送信のための遅延による。従って、リアルタイム・アプリケーション中の移動局によるバッテリ消費量を最小限にすると共に、遅延応答時間も最小限にする必要がある。
【００２２】
概要
本発明は、第１のパケット・データ・トランザクションからの、移動局に関連付けられたデータを基地局によって格納することを含む、パケット・データの送信の遅延を短縮する方法及びシステムを提供することによって、当該技術における上記に示した欠点を解消するものである。第２のパケット・データ・トランザクションを開始するためのパケットが移動局から受信され、基地局はパケットが正しく受信されているかどうかを判定する。基地局は、パケットにおける少なくとも１つのフィールドを、格納されたデータと相関させる。基地局が移動局を、格納されたデータとの相関に基づいて識別することができた場合、基地局は、パケットが正しく受信されているかどうかに関わらず、移動局からの後続のパケットの送信のためのリソースを確保する。
【００２３】
本発明の上記の目的及び特徴は、添付の図面を参照して以下の好ましい実施形態の説明を読むことで、より明らかになるであろう。
【００２４】
詳細な説明
以下の説明においては、限定ではなく説明のため、特定の回路、回路部品、技術などの特定の詳細事項を、本発明の十分な理解が得られるように記載する。しかしながら、本発明を、これらの特定の詳細事項とは異なる他の実施形態で実現できることは、当業者には理解されよう。他の事例では、周知の方法、デバイス及び回路の詳細な説明は、本発明の説明を不明瞭にしないようにするために省略する。
【００２５】
ここで検討する代表的無線通信システムは、基地局と移動体端末の間の通信が、いくつかのタイム・スロットを介して実行される、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコルを使用するものとして説明される。しかしながら、本明細書で開示する概念は、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時分割二重（ＴＤＤ）又は上記のプロトコルのいずれかのハイブリッドを含む他のプロトコルにおいて使用できるが、これらに限定されないことは当業者には理解されよう。
【００２６】
図２は、本発明の基地局と移動局の間の代表的信号送信図を示している。基地局は、厳しい時間制約を含む移動局への送信に指定されたデータ２２０を受信する。本発明の代表的実施形態では、基地局又は移動局が、移動局に指定されたデータのための厳しい時間制約を、例えばレイヤ１などの上位レイヤから受信されるサービス・アクセス・ポイント（ＳＡＰ）データ、又は移動局に指定されたデータに添付された追加のデータに基づいて決定する。代替的には、ルータ又は他の下位レイヤ・ベアラーが、送信に指定されたデータのタイプを検出し、必要であれば、基地局に厳しい時間制約を通知する。
【００２７】
次いで、移動局をＰＴＣＨに同調するように命令するチャネル再割当てメッセージ２２２をＰＣＣＨ上に送信することによって、基地局はＭＡＣトランザクションを確立する。あるいは、ＭＡＣトランザクションは、ＰＴＣＨ上のトラフィック負荷及び送信に指定されたデータの量に応じて、ＰＣＣＨ上で生じる可能性がある。この例では、ＭＡＣトランザクションに対する、残りのＰＣＣＨについての決定が、基地局のスケジューリング機能によって行われる。チャネル再割当てメッセージ２２２は、（１）ＰＴＣＨの周波数、（２）使用されるＦＰＭのタイプ、（３）位相、すなわち使用するタイム・スロット、（４）非応答モードに入るか、応答モードに入るか、及び（５）ＦＰＭ非活動タイマ値（Ｔ2）を含んでいる。基地局によって使用される高速ページ・モード（ＦＰＭ）のタイプは、再割当てメッセージを受信する移動局のアップリンク及びダウンリンクＭＡＣトランザクション機会の初期周期に関連する。ＦＰＭタイプはまた移動局に情報も提供し、これは明示的あるいは暗示的に、送信機会の周期が、一番最後のパケットの受信／送信後の非活動時間に応じて変動する方法に関する。この方式を実施することができる方法がいくつかあることは、当業者には理解されよう。例えば、再割当てメッセージにおけるＦＰＭフィールドは１〜４の値を有する可能性がある。これらの各値を移動局内の記憶領域にマッピングすることができ、移動局は初期周期と、非活動時間に応じて可変周期を計算するための公式又はルックアップ・テーブルの両方とを含んでいる。加えて、再割当てメッセージ以外のメッセージを使用して、移動体にＦＰＭ特性を通知できることは、当業者には理解されよう。このメッセージを、移動局に送信された既存のメッセージに付加してもよく、あるいはこのメッセージを明示的に送信してもよい。
【００２８】
図３は、本発明の代表的実施形態の移動局についての状態図を示している。移動局からのアップリンク・データ、又は、例えば、遅延に影響されやすい厳しい時間制約を有するサービス品質（ＱｏＳ）を備えたネットワークからのダウンリンク・データに基づいて、ＭＡＣトランザクションを確立するための要求を指示する、ＦＰＭタイプを含む再割当てメッセージを受信すると、移動局はアクティブ・モード３０２に入る。この代表的実施形態では、アクティブ・モード３０２中に、移動局がパケット・トラフィック・チャネル（ＰＴＣＨ）に同調されて、パケット・データが送信かつ／又は受信される。第１の非活動タイマ（Ｔ1）の満了時、例えば、１秒の非活動後、移動局はＰＴＣＨ上に残り、ＦＰＭ３０６に入ろうとする。
【００２９】
移動局及び基地局が高速ページ・モードにおいて同期されるのを保証するため、高速ページ・サーチ・モード３０４が、ＦＰＭ状態３０６に入る前に開始される。移動局は、高速ページ・サーチ・モードであるとき、基地局ＦＰＭ相と同期するためにダウンリンク・データをモニタする。移動局ＦＰＭを基地局ＦＰＭと同期させるための代表的方法は、移動局に、基地局によって送信された所定数のＦＰＭダウンリンク信号を検出するように要求することである。移動局ＦＰＭを基地局ＦＰＭと同期させるための別の代表的方法は、ＦＰＭ識別子を、基地局によって送信されたダウンリンク・フレーム内に明示的に符号化することである。そして、移動局がＦＰＭ識別子を、そのＦＰＭタイプに関連付けられたダウンリンク・バーストにおいて読み取るとき、移動局は基地局と同期されるであろう。
【００３０】
移動局が一旦基地局のＦＰＭ相と同期すると、移動局はＦＰＭ状態３０６に入る。高速ページ・サーチ・モード３０４では、移動局が基地局に送信するためのアップリンク・データを有した場合、あるいは移動局が移動局に宛てられたデータを検出した場合、移動局はアクティブ・モード３０２に戻される。ＦＰＭ３０８では、基地局が一旦移動局をＭＡＣトランザクションにスケジュールすると、移動局もアクティブ・モード３０２に戻される。
【００３１】
ＦＰＭ状態中に、移動局はＦＰＭタイプによって指示されたような所定の可変周期でダウンリンク・タイム・スロットをモニタする。基地局は、ＭＡＣトランザクションの確立のための時間のかかるページ手順の必要なしに、係属中のダウンリンク・データ（存在する場合）を所定のタイム・スロットにおいて移動局へ送信することができる。移動局は、ダウンリンク・データを基地局から受信するために所定のＦＰＭタイム・スロットをモニタする。基地局は、ＭＡＣトランザクションの確立のために移動局の競合ベースのアクセスを試みる必要なしに、移動局と同じ所定の可変周期を利用して、移動局をアップリンク・データ・トランザクションにスケジュールする。移動局又は基地局は、後続のＭＡＣトランザクションを、単に開始フレームを所定のタイム・スロット中に送信することによって確立することができ、これは、その割り当てられたＦＰＭタイプ及び測定された非活動時間によって指示される可変周期を使用して識別するものである。アップリンク又はダウンリンクＭＡＣトランザクションが一旦確立されると、移動局はアクティブ・モード３０２に戻る。
【００３２】
移動局がＦＰＭ３０６にある間、ＦＰＭ非活動タイマ（Ｔ2）が３０７で、例えば３０秒後に満了した場合、移動局は従来のスリープモード３０８に入る。スリープモード３０８中に、移動局が、ＭＡＣトランザクションを確立するための要求を、移動局からのアップリンク・データ又はネットワークからのダウンリンク・データに基づいて検出した場合、移動局は再度アクティブ・モード３０２に入る。
【００３３】
高速ページ・モード中に、基地局による送信機会指示に応答して移動局から送信される代表的データ・パケット４３０を、図４に例示する。データ・パケットは、パケット・データ・ユニット（ＰＤＵ）タイプ・フィールド４３２、移動局識別番号（ＭＳＩＤ）フィールド４３４、移動局容量フィールド４３６、変調提案フィールド４３８、データ・フィールド４４０及び巡回冗長コード（ＣＲＣ）フィールド４４２を含む。ＰＤＵタイプ・フィールド４３２は、例えば開始フレームなど、移動体によって送信されているパケットのタイプを識別するために使用される。ＭＳＩＤフィールド４３４は、例えば３２ビットなど、所定の長さの一意のコードを搬送して移動局を識別するために使用される。移動局容量フィールド４３６は、基地局に、移動局が送信かつ受信することができるフレーム毎のスロット数を指示するために使用される。変調提案フィールド４３８は、基地局に、移動局によって使用される好ましい変調技術、例えば、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫなどを提案するために使用される。データ・フィールド４４０は、ペイロード・データを移動局から搬送するために使用され、ＣＲＣフィールド４４２は、基地局によってパケット４３０の内容物を検証するために使用されるチェックサムである。
【００３４】
図５は、ＦＰＭにおいて動作する基地局と移動局の間の代表的信号図を示している。基地局（ＢＳ）は、所定のアップリンク及びダウンリンク・タイム・スロットを、移動局（ＭＳ）のために、所定の周期を有する送信機会として確保している。移動局が基地局に送信するアップリンク・データを有するとき、移動局は、そのスケジュールされたアップリンク・タイム・スロットで、ＰＤＵタイプ・フィールド４３２においてパケットが開始フレームであることを示している、パケット４３０（図４を参照）を含む信号５５０を送信する。基地局は、ＣＲＣフィールド４４２の値を使用して、パケット内の情報を検証する。
【００３５】
基地局がパケット内の情報を検証できなかった場合、基地局は非応答メッセージ５５２を移動局に送信する。ＦＰＭにおいて次にスケジュールされた機会で、移動局はパケット４３０を再送５５４する。再送後にパケットが検証された場合、基地局は応答メッセージ５５６を返し、第１のデータ・フィールド４４０を受信し、残りのパケットをアクティブ・モードで受信する（信号５５８として例示）。
【００３６】
通信のＱｏＳの劣化は、移動局が、その開始フレームを再送するための次にスケジュールされた機会まで待機しなければならない場合に生じる可能性がある。しかしながら、本発明の代替的実施形態では、この生じ得る劣化を、パケット４３０の構造を利用することによって軽減することができる。例えば、所与の移動局では、ＭＳＩＤフィールド４３４、移動局容量フィールド４３６及び変調提案フィールド４３８のうち少なくとも１つ、かつ場合によってはすべてが、同じ移動局によって送信された各パケットについて同じ値を有する。
【００３７】
従って、基地局は、移動局との先行する通信（以前のアクティブ・モード通信、又は移動局からのＦＰＭに入るための要求）からこれらの既知の値を、将来の通信について上述のフィールドを予測するために格納することができる。加えて、基地局が移動局からの開始フレームを予測している場合（例えば、ＦＰＭ中に）、移動局が開始フレームを送信するとき、ＰＤＵタイプ・フィールド４３２も基地局によって知られている。
【００３８】
本発明は、データ・フィールド４４０に先行するフィールドの値を予測する基地局の能力を利用して、基地局が、受信した既知のパケット・フィールド値を、移動局との以前の通信から格納された値と相関させることができるという利点を有している。このようにして、たとえＣＲＣが失敗し、信頼してデータを復号できない場合でも、基地局が、例えば、以前のトランザクションからのフィールド４３２、４３４、４３６及び４３８の１つ以上で受信された値を相関させることができれば、基地局は、特定の移動局がＭＡＣトランザクションを確立しようと試みたことがわかる。基地局が、フィールド４３２〜４３８のいかなる組み合わせ又は一部に相関させて、パケットの発信元を識別できることは、当業者には理解されよう。しかしながら、相関の正確さは、相関されるビット数によって決定される。
【００３９】
パケット・フィールドを相関させる代表的方法は、受信されたデータのビット毎の比較を実行することである。所定数のビットが一致する場合、基地局は、２つのパケット・フィールドが一致すると想定することができる。一致のために必要とされるビットの割合は、例えば、移動局の合計数及び／又はパケット・フィールドの長さに基づいてもよい、システムの所望の許容範囲によって決まることは、当業者には理解されよう。
【００４０】
図６は、上記の技術を適用する基地局と移動局の間の代表的信号図を示している。基地局（ＢＳ）は、移動局（ＭＳ）のための所定のアップリンク及びダウンリンク・タイム・スロットを、所定の周期を有する送信機会として確保している。移動局が基地局へ送信するアップリンク・データを有するとき、移動局はそのスケジュールされたアップリンク・タイム・スロットで、ＰＤＵタイプ・フィールド４３２においてパケットが開始フレームであることを示している、パケット４３０（図４を参照）を含む信号６５０送信する。基地局は、ＣＲＣフレーム４４２の値を使用して、パケット内の情報を検証する。
【００４１】
本発明の代表的実施形態では、基地局がパケット内の情報を検証できなかった場合、基地局が非応答メッセージ６５２を移動局に送信する。しかしながら、この場合、基地局はこの機会を移動局のために確保しているので、たとえデータを復号化できない場合でも、受信した通信は移動局からのものであると想定する。そして、基地局は、ＭＳＩＤ、ＰＤＵタイプ、ＭＳ容量及び変調提案フレーム（４３２〜４３８）の格納された値を、信号６５０から受信された値と相関させようと試みる。基地局が上記の値を相関させることができた場合、基地局は移動局がＦＰＭ内の別の開始フレームを受信するまで待機するかわりに、データをアクティブ・モードにおいて再送するようにスケジュールする。移動局をＦＰＭにおいて次に確保されたタイム・スロットを待機させずに、アクティブ・モードに入ることを可能にすることにより、パケットの送信の遅延が短縮され、これにより、より高いＱｏＳが得られる。移動局が開始フレーム信号６５０を、新たにスケジュールされたタイム・スロットで再送し、基地局がこの信号の受信に、応答信号６５４により応答する。残りのパケットが続いて送信され、アクティブ・モードにおいて応答される（信号６６０及び６５４によってそれぞれ表されている）。
【００４２】
本発明の代替的実施形態では、移動局のアップリンク・スケジューリング機会の発生を示している移動局識別番号を含む基地局からの信号に応答して、移動局が開始フレームを送信する。更に、上述の実施形態では、ＦＰＭを本発明の代表的プロトコルとして使用するものとしたが、本発明を多くの無線通信プロトコルの下で実施できることは、当業者には理解されよう。例えば、移動局がアクティブ・モード、ＦＰＭ又はスリープ・モードである間に、基地局からの信号が移動局へ送信されてもよい。
【００４３】
上記では、本発明の原理、好ましい実施形態及び動作モードを説明した。しかしながら、本発明は、上述の特定の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。上述の実施形態はＴＤＭＡを用いて説明したが、本発明を、ＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＴＤＤなど、いくつかの異なるプロトコルのいずれにおいても実施できることは、当業者には理解されよう。従って、上述の実施形態は、限定的なものではなく例示的なものと見なされるべきであり、特許請求の範囲によって定義されたような本発明の範囲から逸脱せずに、これらの実施形態の変形例が当業者によってなされることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 エア・リンクを通じて通信するプロトコル・アーキテクチャを例示する図である。
【図１Ｂ】 従来の移動局についての状態図である。
【図２】 本発明の基地局と移動局の間の代表的信号を示す図である。
【図３】 本発明の代表的実施形態の移動局の状態図である。
【図４】 移動局から基地局へ送信される代表的データ・パケットの図である。
【図５】 基地局と移動局の間の代表的信号を示す図である。
【図６】 本発明の基地局と移動局の間の代表的信号を示す図である。
背景
本発明は、一般に無線通信システムに関し、より詳細には、移動電話が高速にアップリンク及びダウンリンクの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）トランザクションを確立できるようにするための技術及び構造に関する。
【０００２】
商業通信システムの発展、及び特に、世界的なセルラ無線電話システムの爆発的な発展により、システム設計者は、通信品質を消費者が許容するしきい値を越えて低下させずに、システム容量及び柔軟性を増大させる方法を探すことを余儀なくされてきた。移動体での通話は、例えば、回線交換方式、パケット交換方式又はそれらのハイブリッドにおいてルーティングすることができる。セルラ電話ネットワーク、例えばＧＳＭネットワークを、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ネットワークと、通話のルーティングのために結合し、統合することがますます望ましくなってきている。ＩＰネットワークを介した音声通話のルーティングは、しばしば「ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ」又はより簡潔にはＶｏＩＰと呼ばれる。
【０００３】
パケット交換技術は、コネクション型（例えば、Ｘ．２５）又はＩＰにおけるような「コネクションレス」にすることができ、物理接続の設定及びティアダウン（tear-down）を必要とせず、これは回線交換技術とは著しく対照的である。これにより、データ待ち時間が低減され、相対的に短く、バーストな、あるいはインタラクティブなトランザクションの処理におけるチャネルの効率が増大する。コネクションレスのパケット交換ネットワークは、ルーティング機能を多数のルーティング・サイトに分散させ、これにより、中央スイッチング・ハブを使用中のときに生じる可能性のあるトラフィックのボトルネックを回避する。データは適切なエンドシステム・アドレッシングにより「パケット化」され、次いで独立したユニットにおいてデータ・パスに沿って送信される。中間システムは時として「ルータ」と呼ばれ、通信するエンドシステムの間に配置され、これらがパケット毎に取る最も適切なルートについての決定を行う。ルーティングの決定はいくつかの特性値に基づいており、これらには、最低コスト・ルート又はコスト・メトリック、リンクの容量、送信を待機しているパケットの数、リンクについてのセキュリティ要件及び中間システム（ノード）の動作状況が含まれる。
【０００４】
図１Ａは、エア・リンクを通じて通信するために使用される典型的なアーキテクチャを示し、これはコネクティビティを移動体エンド・システム（Ｍ−ＥＳ）、移動体データ基地局（ＭＤＢＳ）及び移動体データ中間システム（ＭＤ−ＩＳ）の間で提供するパケット・データ・プロトコルを含んでいる。代替的ＲＦ技術を考えると、図１Ａにおける要素の代表的説明及び各要素のための手法は以下の通りである。
【０００５】
インターネット・プロトコル／コネクションレス・ネットワーク・プロトコル（ＩＰ／ＣＬＮＰ）は、コネクションレスであり、従来のデータ・ネットワーク・コミュニティ全体で幅広くサポートされているネットワーク・プロトコルである。これらのプロトコルは物理層から独立しており、ＲＦ技術が変化したときに不変であることが好ましい。
【０００６】
セキュリティ管理プロトコル（ＳＭＰ）は、エア・リンク・インターフェイスを通じたセキュリティ・サービスを提供する。提供されるサービスには、データ・リンク機密性、Ｍ−ＥＳ認証、鍵管理、アクセス制御及びアルゴリズム更新可能性／置換が含まれる。ＳＭＰは、代替的ＲＦ技術を実施するときに不変であるべきである。
【０００７】
無線リソース管理プロトコル（ＲＲＭＰ）は、移動体ユニットによるＲＦリソースの使用を介した管理及び制御を提供する。ＲＲＭＰ及びその関連付けられた手順は、ＡＭＰＳ ＲＦインフラストラクチャに特有のものであり、実施されるＲＦ技術に基づいて変更を必要とする。
【０００８】
移動体ネットワーク登録プロトコル（ＭＮＲＰ）が移動体ネットワーク・ロケーション・プロトコル（ＭＮＬＰ）と連携して使用されて、移動体エンド・システムの適切な登録及び認証を可能とする。ＭＮＲＰは、代替的ＲＦ技術を使用するときに不変であるべきである。
【０００９】
移動体データ・リンク・プロトコル（ＭＤＬＰ）は、ＭＤ−ＩＳとＭ−ＥＳの間で効率的なデータ転送を提供する。ＭＤＬＰは、効率的な移動体システムの移動、移動体システムの電力削減、ＲＦチャネル・リソースの共有及び効率的な誤りの回復をサポートする。ＭＤＬＰは、代替的ＲＦ技術を使用しているときに不変であるべきである。
【００１０】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル及び関連付けられた手順は、Ｍ−ＥＳ使用の方法を制御して、ＲＦチャネルへの共有アクセスを管理する。このプロトコル及びその機能は、代替的ＲＦ技術によって供給される。
【００１１】
前述のプロトコルを使用する、発展中のパケット・データ・システムは、パケット・データ送信のために２タイプのＲＦチャネルをサポートする可能性が高い。すなわち、パケット制御チャネル（ＰＣＣＨ）及びパケット・トラフィック・チャネル（ＰＴＣＨ）である。ＰＣＣＨは、ポイントツーポイント又はポイントツーマルチポイント・チャネルのいずれかであろう。移動局がキャンプ（camp）するのは、このチャネル上である（すなわち、移動体がブロードキャスト及びページング情報を読み取る場所、及び移動体がランダム・アクセス及び確保されたアクセス機会を有する場所）。一方、ＰＴＣＨは、ポイントツーポイントの確保されたアクセス専用のチャネルである。ＲＦチャネルがパケット・データ・サービス又は音声サービスを提供すること、あるいは同時にパケット・データ及び音声サービスの両方を提供できることは、当業者には理解されよう。
【００１２】
図１Ｂは、例えば、図１Ａにおいて例示したプロトコル・アーキテクチャで動作する、従来の移動局についての状態図を示している。起動の際に、移動局はキャンプするＰＣＣＨを選択する。多数のＰＣＣＨがセル内に存在する場合、移動局がこれを、例えば移動局の識別情報に応じて選択する。例えば、移動局の識別情報の最下位ビットが００であった場合、移動局はあるＰＣＣＨを選択し、最下位ビットが０１であった場合、移動局は別のＰＣＣＨを選択するなどである。ＰＣＣＨを上述の方法で選択することによって、ページング・トラフィックは、使用可能なＰＣＣＨを越えて増大する。
【００１３】
移動局からの競合ベースのアクセスにおいて、アップリンク・データの送信のため、あるいは移動体終了データのネットワークからの受信に応じたダウンリンク・データの送信のため、ネットワークは（基地局を介して）移動局に、例えばパケット送信のセッションなど、ＭＡＣトランザクションの確立のために特定のＰＴＣＨに同調するように指示することができる。一旦ＰＴＣＨに同調すると、移動局はアクティブ・モード１０１に入り、ネットワークがリソースを、特定の移動体がＭＡＣトランザクションを確保されたアクセス・モードにおいて完了させるようにスケジュールする。
【００１４】
移動体がＭＡＣトランザクションを完了しており、通常は移動局内に存在する構成可能な非活動タイマが満了するとき（一般には１秒の非活動状態後）、移動局はＰＴＣＨの確保されたアクセス・モードを終え、元のＰＣＣＨ上にキャンプするように戻り、最終的にスリープモード１０３に入る。移動局がスリープモードであるとき、移動局は、そのトランシーバの電源を定期的にオフにし、次いでオンにして、ＰＣＣＨが周期的であるが一定ではないベースでモニタされるようにすることによって、バッテリの寿命を延ばす。
【００１５】
ネットワークからの追加のダウンリンク・データの受信において、移動局がスリープモードに入っている場合、基地局は、ダウンリンクＭＡＣトランザクションを開始するために、移動局を、指定されたタイム・スロットでページングする。あるいは、移動局がスリープモードでない場合、すなわち、なおＰＴＣＨ上でまだ動作中である場合、基地局はＭＡＣトランザクションを、次に使用可能な確保されたタイム・スロットで開始する。
【００１６】
ある種のユーザ・サービス、例えばＶｏＩＰは、確保されたアクセス・チャネルによって影響を受けやすい時間の制約を含む。つまり、連続するパケットの送信及び／又は受信における遅延が、例えば音声品質において、顕著で望ましくないサービス品質（ＱｏＳ）に影響する可能性がある。
【００１７】
アップリンクＭＡＣトランザクションでは、移動局が基地局からスケジュールされたアクセス機会に基づいた次の競合を待機しなければならないことによって、連続するパケットの間における遅延が引き起こされる可能性がある。移動局はまた、要求された競合ベースのアップリンク・アクセスの応答を、移動局がそのすべての容量を利用できるようになるまで待機しなければならない。加えて、衝突が、競合ベースのアクセス機会において起こる可能性がある。つまり、多数の移動局がＭＡＣ要求を同時に送信しようと試みた場合、少なくとも１つの移動体がそれらの要求を中止させ、次の競合ベースの機会まで遅延させる。この中止及び遅延の獲得が、連続するＭＡＣトランザクションの遅延において予測不可能な変動を生じさせる。
【００１８】
従来のダウンリンクＭＡＣトランザクションでは、非活動タイマは、移動局を強制的に、アクティブ・モード１０１を終えてスリープモード１０３に入るようにさせることができる。最後のアップリンク又はダウンリンク活動が生じてからの時間が所定の値を越えた場合、すなわち、非活動タイマが満了した場合、移動局はスリープ・モードに入り、特定のページング・タイム・スロットを、その識別情報によって与えられたスーパーフレーム・フェーズにおいてモニタするのみとなる。移動局が一旦スリープモードに入ると、ダウンリンクＭＡＣトランザクションを確立できるようになるまでの遅延は、次のページング機会までの時間によって決まる。この遅延は、スリープ・モードの開始の前の非活動タイマの時間を長くすることによって、部分的に回避することができる。この技術は連続するパケットの間の遅延を短縮するが、これはまた、移動局が時間にクリティカルでないアプリケーションを受信中である時間でのバッテリ消費率も増大させる。更に、帯域幅についての需要が増大し、これにより基地局の容量が減少される可能性がある。
【００１９】
アップリンクＭＡＣトランザクションの作成時に、オペレータがＭＡＣを、大部分のアップリンクＭＡＣトランザクションが無制限のトランザクションとして作成されるように構成することができる。つまり、移動局のアプリケーションからより多くのデータを追加して、既存のトランザクションを拡張することができる。しかしながら、移動局送信バッファからのデータが一旦減少されて所定の値を下回ると、トランザクションをもはや拡張することはできない。遅延に影響されやすいアプリケーション、又は高いＱｏＳを望むプレミアム・エンドユーザにとって、上述の遅延の確率は、次に送信する必要のあるアップリンク・データに影響を与える。
【００２０】
従って、衝突の確率及び遅延における変動を考慮して、アップリンク・データの競合ベースの遅延の影響を軽減することができるシステム及び方法が必要とされている。加えて、遅延応答時間を犠牲にすることなしに、依然として合理的にバッテリ寿命を延ばす技術を提供すると共に、ダウンリンク・データのページング遅延を解消するシステム及び方法が必要とされている。
【００２１】
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）など、他の従来のシステムでは、移動局の無線ターミナル・アダプタによるバッテリ消費量を最小限にするために、スリープモードが使用される。しかしながら、スリープモードに入ること及びその終了のための再活動化時間が長いため、スリープモードの使用により、許容できない遅延が、ＶｏＩＰなどのリアルタイム・アプリケーションに導入される可能性がある。移動局の遅延のほとんどは、衝突の確率によるものであるが、ネットワーク基地局の遅延のほとんどは、ページング遅延、ならびに、スリープモードに入ること及びその終了の前にエア・インターフェイスを介して必要とされた信号送信のための遅延による。従って、リアルタイム・アプリケーション中の移動局によるバッテリ消費量を最小限にすると共に、遅延応答時間も最小限にする必要がある。
【００２２】
概要
本発明は、第１のパケット・データ・トランザクションからの、移動局に関連付けられたデータを基地局によって格納することを含む、パケット・データの送信の遅延を短縮する方法及びシステムを提供することによって、当該技術における上記に示した欠点を解消するものである。第２のパケット・データ・トランザクションを開始するためのパケットが移動局から受信され、基地局はパケットが正しく受信されているかどうかを判定する。基地局は、パケットにおける少なくとも１つのフィールドを、格納されたデータと相関させる。基地局が移動局を、格納されたデータとの相関に基づいて識別することができた場合、基地局は、パケットが正しく受信されているかどうかに関わらず、移動局からの後続のパケットの送信のためのリソースを確保する。
【００２３】
本発明の上記の目的及び特徴は、添付の図面を参照して以下の好ましい実施形態の説明を読むことで、より明らかになるであろう。
【００２４】
詳細な説明
以下の説明においては、限定ではなく説明のため、特定の回路、回路部品、技術などの特定の詳細事項を、本発明の十分な理解が得られるように記載する。しかしながら、本発明を、これらの特定の詳細事項とは異なる他の実施形態で実現できることは、当業者には理解されよう。他の事例では、周知の方法、デバイス及び回路の詳細な説明は、本発明の説明を不明瞭にしないようにするために省略する。
【００２５】
ここで検討する代表的無線通信システムは、基地局と移動体端末の間の通信が、いくつかのタイム・スロットを介して実行される、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコルを使用するものとして説明される。しかしながら、本明細書で開示する概念は、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時分割二重（ＴＤＤ）又は上記のプロトコルのいずれかのハイブリッドを含む他のプロトコルにおいて使用できるが、これらに限定されないことは当業者には理解されよう。
【００２６】
図２は、本発明の基地局と移動局の間の代表的信号送信図を示している。基地局は、厳しい時間制約を含む移動局への送信に指定されたデータ２２０を受信する。本発明の代表的実施形態では、基地局又は移動局が、移動局に指定されたデータのための厳しい時間制約を、例えばレイヤ１などの上位レイヤから受信されるサービス・アクセス・ポイント（ＳＡＰ）データ、又は移動局に指定されたデータに添付された追加のデータに基づいて決定する。代替的には、ルータ又は他の下位レイヤ・ベアラーが、送信に指定されたデータのタイプを検出し、必要であれば、基地局に厳しい時間制約を通知する。
【００２７】
次いで、移動局をＰＴＣＨに同調するように命令するチャネル再割当てメッセージ２２２をＰＣＣＨ上に送信することによって、基地局はＭＡＣトランザクションを確立する。あるいは、ＭＡＣトランザクションは、ＰＴＣＨ上のトラフィック負荷及び送信に指定されたデータの量に応じて、ＰＣＣＨ上で生じる可能性がある。この例では、ＭＡＣトランザクションに対する、残りのＰＣＣＨについての決定が、基地局のスケジューリング機能によって行われる。チャネル再割当てメッセージ２２２は、（１）ＰＴＣＨの周波数、（２）使用されるＦＰＭのタイプ、（３）位相、すなわち使用するタイム・スロット、（４）非応答モードに入るか、応答モードに入るか、及び（５）ＦＰＭ非活動タイマ値（Ｔ2）を含んでいる。基地局によって使用される高速ページ・モード（ＦＰＭ）のタイプは、再割当てメッセージを受信する移動局のアップリンク及びダウンリンクＭＡＣトランザクション機会の初期周期に関連する。ＦＰＭタイプはまた移動局に情報も提供し、これは明示的あるいは暗示的に、送信機会の周期が、一番最後のパケットの受信／送信後の非活動時間に応じて変動する方法に関する。この方式を実施することができる方法がいくつかあることは、当業者には理解されよう。例えば、再割当てメッセージにおけるＦＰＭフィールドは１〜４の値を有する可能性がある。これらの各値を移動局内の記憶領域にマッピングすることができ、移動局は初期周期と、非活動時間に応じて可変周期を計算するための公式又はルックアップ・テーブルの両方とを含んでいる。加えて、再割当てメッセージ以外のメッセージを使用して、移動体にＦＰＭ特性を通知できることは、当業者には理解されよう。このメッセージを、移動局に送信された既存のメッセージに付加してもよく、あるいはこのメッセージを明示的に送信してもよい。
【００２８】
図３は、本発明の代表的実施形態の移動局についての状態図を示している。移動局からのアップリンク・データ、又は、例えば、遅延に影響されやすい厳しい時間制約を有するサービス品質（ＱｏＳ）を備えたネットワークからのダウンリンク・データに基づいて、ＭＡＣトランザクションを確立するための要求を指示する、ＦＰＭタイプを含む再割当てメッセージを受信すると、移動局はアクティブ・モード３０２に入る。この代表的実施形態では、アクティブ・モード３０２中に、移動局がパケット・トラフィック・チャネル（ＰＴＣＨ）に同調されて、パケット・データが送信かつ／又は受信される。第１の非活動タイマ（Ｔ1）の満了時、例えば、１秒の非活動後、移動局はＰＴＣＨ上に残り、ＦＰＭ３０６に入ろうとする。
【００２９】
移動局及び基地局が高速ページ・モードにおいて同期されるのを保証するため、高速ページ・サーチ・モード３０４が、ＦＰＭ状態３０６に入る前に開始される。移動局は、高速ページ・サーチ・モードであるとき、基地局ＦＰＭ相と同期するためにダウンリンク・データをモニタする。移動局ＦＰＭを基地局ＦＰＭと同期させるための代表的方法は、移動局に、基地局によって送信された所定数のＦＰＭダウンリンク信号を検出するように要求することである。移動局ＦＰＭを基地局ＦＰＭと同期させるための別の代表的方法は、ＦＰＭ識別子を、基地局によって送信されたダウンリンク・フレーム内に明示的に符号化することである。そして、移動局がＦＰＭ識別子を、そのＦＰＭタイプに関連付けられたダウンリンク・バーストにおいて読み取るとき、移動局は基地局と同期されるであろう。
【００３０】
移動局が一旦基地局のＦＰＭ相と同期すると、移動局はＦＰＭ状態３０６に入る。高速ページ・サーチ・モード３０４では、移動局が基地局に送信するためのアップリンク・データを有した場合、あるいは移動局が移動局に宛てられたデータを検出した場合、移動局はアクティブ・モード３０２に戻される。ＦＰＭ３０８では、基地局が一旦移動局をＭＡＣトランザクションにスケジュールすると、移動局もアクティブ・モード３０２に戻される。
【００３１】
ＦＰＭ状態中に、移動局はＦＰＭタイプによって指示されたような所定の可変周期でダウンリンク・タイム・スロットをモニタする。基地局は、ＭＡＣトランザクションの確立のための時間のかかるページ手順の必要なしに、係属中のダウンリンク・データ（存在する場合）を所定のタイム・スロットにおいて移動局へ送信することができる。移動局は、ダウンリンク・データを基地局から受信するために所定のＦＰＭタイム・スロットをモニタする。基地局は、ＭＡＣトランザクションの確立のために移動局の競合ベースのアクセスを試みる必要なしに、移動局と同じ所定の可変周期を利用して、移動局をアップリンク・データ・トランザクションにスケジュールする。移動局又は基地局は、後続のＭＡＣトランザクションを、単に開始フレームを所定のタイム・スロット中に送信することによって確立することができ、これは、その割り当てられたＦＰＭタイプ及び測定された非活動時間によって指示される可変周期を使用して識別するものである。アップリンク又はダウンリンクＭＡＣトランザクションが一旦確立されると、移動局はアクティブ・モード３０２に戻る。
【００３２】
移動局がＦＰＭ３０６にある間、ＦＰＭ非活動タイマ（Ｔ2）が３０７で、例えば３０秒後に満了した場合、移動局は従来のスリープモード３０８に入る。スリープモード３０８中に、移動局が、ＭＡＣトランザクションを確立するための要求を、移動局からのアップリンク・データ又はネットワークからのダウンリンク・データに基づいて検出した場合、移動局は再度アクティブ・モード３０２に入る。
【００３３】
高速ページ・モード中に、基地局による送信機会指示に応答して移動局から送信される代表的データ・パケット４３０を、図４に例示する。データ・パケットは、パケット・データ・ユニット（ＰＤＵ）タイプ・フィールド４３２、移動局識別番号（ＭＳＩＤ）フィールド４３４、移動局容量フィールド４３６、変調提案フィールド４３８、データ・フィールド４４０及び巡回冗長コード（ＣＲＣ）フィールド４４２を含む。ＰＤＵタイプ・フィールド４３２は、例えば開始フレームなど、移動体によって送信されているパケットのタイプを識別するために使用される。ＭＳＩＤフィールド４３４は、例えば３２ビットなど、所定の長さの一意のコードを搬送して移動局を識別するために使用される。移動局容量フィールド４３６は、基地局に、移動局が送信かつ受信することができるフレーム毎のスロット数を指示するために使用される。変調提案フィールド４３８は、基地局に、移動局によって使用される好ましい変調技術、例えば、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫなどを提案するために使用される。データ・フィールド４４０は、ペイロード・データを移動局から搬送するために使用され、ＣＲＣフィールド４４２は、基地局によってパケット４３０の内容物を検証するために使用されるチェックサムである。
【００３４】
図５は、ＦＰＭにおいて動作する基地局と移動局の間の代表的信号図を示している。基地局（ＢＳ）は、所定のアップリンク及びダウンリンク・タイム・スロットを、移動局（ＭＳ）のために、所定の周期を有する送信機会として確保している。移動局が基地局に送信するアップリンク・データを有するとき、移動局は、そのスケジュールされたアップリンク・タイム・スロットで、ＰＤＵタイプ・フィールド４３２においてパケットが開始フレームであることを示している、パケット４３０（図４を参照）を含む信号５５０を送信する。基地局は、ＣＲＣフィールド４４２の値を使用して、パケット内の情報を検証する。
【００３５】
基地局がパケット内の情報を検証できなかった場合、基地局は非応答メッセージ５５２を移動局に送信する。ＦＰＭにおいて次にスケジュールされた機会で、移動局はパケット４３０を再送５５４する。再送後にパケットが検証された場合、基地局は応答メッセージ５５６を返し、第１のデータ・フィールド４４０を受信し、残りのパケットをアクティブ・モードで受信する（信号５５８として例示）。
【００３６】
通信のＱｏＳの劣化は、移動局が、その開始フレームを再送するための次にスケジュールされた機会まで待機しなければならない場合に生じる可能性がある。しかしながら、本発明の代替的実施形態では、この生じ得る劣化を、パケット４３０の構造を利用することによって軽減することができる。例えば、所与の移動局では、ＭＳＩＤフィールド４３４、移動局容量フィールド４３６及び変調提案フィールド４３８のうち少なくとも１つ、かつ場合によってはすべてが、同じ移動局によって送信された各パケットについて同じ値を有する。
【００３７】
従って、基地局は、移動局との先行する通信（以前のアクティブ・モード通信、又は移動局からのＦＰＭに入るための要求）からこれらの既知の値を、将来の通信について上述のフィールドを予測するために格納することができる。加えて、基地局が移動局からの開始フレームを予測している場合（例えば、ＦＰＭ中に）、移動局が開始フレームを送信するとき、ＰＤＵタイプ・フィールド４３２も基地局によって知られている。
【００３８】
本発明は、データ・フィールド４４０に先行するフィールドの値を予測する基地局の能力を利用して、基地局が、受信した既知のパケット・フィールド値を、移動局との以前の通信から格納された値と相関させることができるという利点を有している。このようにして、たとえＣＲＣが失敗し、信頼してデータを復号できない場合でも、基地局が、例えば、以前のトランザクションからのフィールド４３２、４３４、４３６及び４３８の１つ以上で受信された値を相関させることができれば、基地局は、特定の移動局がＭＡＣトランザクションを確立しようと試みたことがわかる。基地局が、フィールド４３２〜４３８のいかなる組み合わせ又は一部に相関させて、パケットの発信元を識別できることは、当業者には理解されよう。しかしながら、相関の正確さは、相関されるビット数によって決定される。
【００３９】
パケット・フィールドを相関させる代表的方法は、受信されたデータのビット毎の比較を実行することである。所定数のビットが一致する場合、基地局は、２つのパケット・フィールドが一致すると想定することができる。一致のために必要とされるビットの割合は、例えば、移動局の合計数及び／又はパケット・フィールドの長さに基づいてもよい、システムの所望の許容範囲によって決まることは、当業者には理解されよう。
【００４０】
図６は、上記の技術を適用する基地局と移動局の間の代表的信号図を示している。基地局（ＢＳ）は、移動局（ＭＳ）のための所定のアップリンク及びダウンリンク・タイム・スロットを、所定の周期を有する送信機会として確保している。移動局が基地局へ送信するアップリンク・データを有するとき、移動局はそのスケジュールされたアップリンク・タイム・スロットで、ＰＤＵタイプ・フィールド４３２においてパケットが開始フレームであることを示している、パケット４３０（図４を参照）を含む信号６５０送信する。基地局は、ＣＲＣフレーム４４２の値を使用して、パケット内の情報を検証する。
【００４１】
本発明の代表的実施形態では、基地局がパケット内の情報を検証できなかった場合、基地局が非応答メッセージ６５２を移動局に送信する。しかしながら、この場合、基地局はこの機会を移動局のために確保しているので、たとえデータを復号化できない場合でも、受信した通信は移動局からのものであると想定する。そして、基地局は、ＭＳＩＤ、ＰＤＵタイプ、ＭＳ容量及び変調提案フレーム（４３２〜４３８）の格納された値を、信号６５０から受信された値と相関させようと試みる。基地局が上記の値を相関させることができた場合、基地局は移動局がＦＰＭ内の別の開始フレームを受信するまで待機するかわりに、データをアクティブ・モードにおいて再送するようにスケジュールする。移動局をＦＰＭにおいて次に確保されたタイム・スロットを待機させずに、アクティブ・モードに入ることを可能にすることにより、パケットの送信の遅延が短縮され、これにより、より高いＱｏＳが得られる。移動局が開始フレーム信号６５０を、新たにスケジュールされたタイム・スロットで再送し、基地局がこの信号の受信に、応答信号６５４により応答する。残りのパケットが続いて送信され、アクティブ・モードにおいて応答される（信号６６０及び６５４によってそれぞれ表されている）。
【００４２】
本発明の代替的実施形態では、移動局のアップリンク・スケジューリング機会の発生を示している移動局識別番号を含む基地局からの信号に応答して、移動局が開始フレームを送信する。更に、上述の実施形態では、ＦＰＭを本発明の代表的プロトコルとして使用するものとしたが、本発明を多くの無線通信プロトコルの下で実施できることは、当業者には理解されよう。例えば、移動局がアクティブ・モード、ＦＰＭ又はスリープ・モードである間に、基地局からの信号が移動局へ送信されてもよい。
【００４３】
上記では、本発明の原理、好ましい実施形態及び動作モードを説明した。しかしながら、本発明は、上述の特定の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。上述の実施形態はＴＤＭＡを用いて説明したが、本発明を、ＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＴＤＤなど、いくつかの異なるプロトコルのいずれにおいても実施できることは、当業者には理解されよう。従って、上述の実施形態は、限定的なものではなく例示的なものと見なされるべきであり、特許請求の範囲によって定義されたような本発明の範囲から逸脱せずに、これらの実施形態の変形例が当業者によってなされることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 エア・リンクを通じて通信するプロトコル・アーキテクチャを例示する図である。
【図１Ｂ】 従来の移動局についての状態図である。
【図２】 本発明の基地局と移動局の間の代表的信号を示す図である。
【図３】 本発明の代表的実施形態の移動局の状態図である。
【図４】 移動局から基地局へ送信される代表的データ・パケットの図である。
【図５】 基地局と移動局の間の代表的信号を示す図である。
【図６】 本発明の基地局と移動局の間の代表的信号を示す図である。
Claims (23)
- 無線通信システムにおいてパケット・データを送信する方法であって、
パケット・データ・セッションを開始するための試行が成功しなかった場合に、移動局から受信したデータ・パケットの１つ以上のフィールドを基地局によって格納するステップと、
前記パケット・データ・セッションを開始するための第２の試行の始めのデータ・パケットを前記移動局から前記基地局によって受信するステップと、
前記基地局によって、前記第２の試行の始めの前記データ・パケットを復号することを試行するステップと、
前記第２の試行の始めの前記データ・パケットが信頼して復号できない場合、前記格納された１つ以上のフィールドを、前記第２の試行の始めの前記データ・パケットのフィールド群と相関させることを前記基地局によって試行するステップと、
前記移動局を識別するために充分なフィールド群を相関させることができる場合、前記第２の試行の始めのデータ・パケットが信頼して復号できないとしても、前記移動局からの少なくとも１つの後続のデータ・パケットの送信のためのリソースを前記基地局によって確保するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記データを格納するステップが、移動体識別番号フィールドを格納する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記復号することを試行するステップがチェックサム値に基づく
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記リソースを確保するステップが、少なくとも１つのタイム・スロットを割り当てる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記受信するステップが、前記データ・パケットを高速ページ・モード・タイム・スロット中に受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記基地局によって、送信機会メッセージを前記移動局に送信するステップを更に含み、
前記移動局は、前記第２の試行の始めのデータ・パケットを前記送信機会メッセージに応答して送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記送信するステップが、前記送信機会メッセージをアクティブ・モードにおいて送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 前記送信するステップが、前記送信機会メッセージを高速ページ・モードで送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 前記送信するステップが、前記送信機会メッセージを、前記移動局がスリープ・モードである間に送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - パケット・データの送信の遅延を短縮する方法であって、
パケット・データ・セッションを開始するための試行が成功しなかった場合に、第１の部分、第２の部分及びパケット・タイプ・フィールドを含む第１のデータ・パケットを移動局から基地局によって受信するステップと、
前記第１のデータ・パケットの前記第１の部分を前記基地局によって格納するステップと、
前記パケット・データ・セッションを開始するための第２の試行の始めの第２のデータ・パケットであって、第１の部分、第２の部分及びパケット・タイプ・フィールドを含む第２のデータ・パケットを前記移動局から前記基地局によって受信するステップと、
前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分を、格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分と比較するステップと、
前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分が前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分と一致した場合、タイム・スロットを追加のデータ・パケットの受信のために割り当てるステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分が、移動体識別番号フィールドを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分が、移動局容量フィールド及び変調提案フィールドの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記比較するステップが、前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記パケット・データ・フィールドを、前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分及びパケット・データ・フィールドと比較する
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記第１のデータ・パケットの第２の部分、及び前記第２のデータ・パケットの前記第２の部分がチェックサムを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記第２のデータ・パケットの内容物を復号するステップと、
前記内容物の正確さを、前記チェックサムに基づいて検証するステップと、を更に備え、
前記検証するステップが前記復号するステップにおける誤りを指示したときに、前記比較するステップが実行される
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 前記第２のデータ・パケットが第１のモードにおいて受信され、前記タイム・スロットが第２のモードに割り当てられる
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記第１のモードが高速ページ・モードであり、前記第２のモードがアクティブ・モードである
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分それぞれが所定数のビットを含み、
前記比較するステップが、
前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分の各ビットを前記格納された前記第１のデータ・パケットの前記第１の部分の各ビットと比較するステップと、
所定数のビットが一致した場合、前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分が前記格納された前記第１のデータ・パケットの前記第１の部分と一致することを指示するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 基地局であって、
パケット・データ・セッションを開始するための試行が成功しなかった場合に、第１の部分、第２の部分及びパケット・タイプ・フィールドを含む第１のデータ・パケットを、移動局から受信し、前記パケット・データ・セッションを開始するための第２の試行の始めの第２のデータ・パケットであって、第１の部分、第２の部分及びパケット・タイプ・フィールドを含む第２のデータ・パケットを前記移動局からするトランシーバと、
前記第１のデータ・パケットの前記第１の部分を格納するメモリと、
前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分を、格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分と比較するプロセッサと、を備えており、
前記プロセッサが、前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分が前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分と一致した場合、追加のデータ・パケットの受信のためにタイム・スロットを割り当てる
ことを特徴とする基地局。 - 前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分が、移動体識別番号フィールドを含む
ことを特徴とする請求項１９に記載の基地局。 - 前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分が、移動局容量フィールド及び変調提案フィールドの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１９に記載の基地局。 - 前記プロセッサが、前記第２のデータ・パケットの前記第１の部分及び前記パケット・タイプ・フィールドを、前記格納された前記第１のデータ・パケットの第１の部分及びパケット・データ・フィールドと比較する
ことを特徴とする請求項１９に記載の基地局。 - 前記第１のデータ・パケットの第２の部分、及び前記第２のデータ・パケットの前記第２の部分がチェックサムを含む
ことを特徴とする請求項１９に記載の基地局。
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