JP4558940B2 - 通信システムにおいてデータを逆送する方法および装置 - Google Patents
通信システムにおいてデータを逆送する方法および装置 Download PDFInfo
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しくは、通信システムにおいて逆送(backhaul)する方法および装置に関する。
【０００１】
（従来の技術）
セルラ通信システムは、遠隔ユニットとセルラ基地局との間の通信を行う。セルラ通信システムは、遠隔ユニットが一方の基地局から他方の基地局に処理を転送させることを可能にする。この呼処理を転送するプロセスは、一般にハンドオフ(handoff)という。
【０００２】
セルラ通信システムでは、２種類のハンドオフが存在する。ハード・ハンドオフ(hard handoff)とは、呼処理が第１基地局から、呼処理能力の優れた第２基地局に転送されるプロセスのことである。ソフト・ハンドオフとは、遠隔ユニットがいくつかの基地局と同時に通信するプロセスのことである。各基地局は、遠隔ユニットから通信信号を受信する。基地局受信機は、遠隔ユニットから受信した信号を復調し、復調データを復調後に選択ユニットに送る。選択ユニットは、各フレームに関連する品質メトリック(quality metric)に基づいて、自局に送信されたフレームのうち最良フレームを選択する。遠隔ユニットと通信する基地局は、遠隔ユニットと通信する基地局から受信される最良フレームを品質メトリックに基づいて選択する選択ユニットに、この遠隔ユニットの復調データを逆送(backhaul)する。
【０００３】
セルラ・オペレータにとって主なコストは、逆送接続(backhaul connection)費用に関する。本明細書では、逆送とは、通信インフラ機器(communication infrastructure equipment)間でデータを伝送することをいう。逆送接続がＴ１接続，銅ケーブル，光ファイバ・ケーブル，同軸ケーブル，マイクロ波リンクまたは他の接続であっても、インフラ機器間の逆送接続に関するコストはかなり大きい。
【０００４】
ソフト・ハンドオフ中など、遠隔ユニットが複数の基地局と通信中の期間に、フレームは遠隔ユニットによって送信され、ソフト・ハンドオフ通信に関与する全ての基地局によって受信される。現在の通信システムでは、各基地局はデータを復調し、データを他のセルラ・インフラ機器に送信あるいは逆送する。このデータを逆送する各基地局は、システム内の貴重な帯域幅を消費する。さらに、複数の基地局がデータを受信／復調／逆送しても、データの一つのコピーのみがセルラ・インフラ機器によって用いられる。残りのデータは、コストのかかる逆送が行われた後、破棄される。
【０００５】
従って、従来のデータ逆送方法に比べてコストが少なく、かつより効率的な、通信システム内でデータを逆送するための方法およびシステムが必要とされる。
【０００６】
（好適な実施例の説明）
本発明は、通信システムにおいてデータを逆送する方法を提供する。本発明は、遠隔ユニットが、ソフト・ハンドオフの場合のように、複数の基地局と通信する場合において、特に有用である。遠隔ユニットと通信する各基地局は、この遠隔ユニットから受信されるデータ・フレームに関連する品質メトリックを判定する。次に、基地局は、集中基地局コントローラ（ＣＢＳＣ：Centralized Base Site Controller）などの集中コントローラにこの品質メトリックを送信する。集中コントローラは、遠隔ユニットから基地局に送信されたデータ・フレームから、好適なデータ・フレーム(preferred data frame)を判定する。次に、集中コントローラは、この好適なデータ・フレームに関連する基地局に、該好適なデータ・フレームを集中コントローラに送信するように通知する。このように、データ・フレームの複数のコピーのうち一つのコピーのみがセルラ・インフラ機器に逆送される。従って、同一データ・フレームの複数のコピーが逆送されないので、占有される帯域幅は少なくなる。
【０００７】
本発明については、図１ないし図８を参照することによって理解を深めることができよう。図１は、本発明の好適な実施例によるワイヤレス通信システムを示す。本発明の好適な実施例では、通信システム１００は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム・プロトコルを採用する。このようなプロトコルの一つについては、"Personal Station-Base Station Compatibility Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA) Personal Communication Systems" (American National Standards Institute (ANSI) J-STD-008)において説明されている。別の実施例では、通信システム１００は、ＣＤＭＡ２０００ビジョンなど開発中の３Ｇ規格，ＵＭＴＳ用のワイドバンドＣＤＭＡ，ＮＡＭＰＳ(Narrowband Advanced Mobile Phone Service)プロトコル，ＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone Service)プロトコル、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)プロトコル，ＰＤＣ(Personal Digital Cellular)プロトコル，ＵＳＤＣ(United States Digital Cellular)プロトコルなどを含むが、それらに限定されない、他のアナログもしくはデジタル・セルラ通信システム・プロトコルを利用してもよい。
【０００８】
通信システム１００は、基地局１０１〜１０３，遠隔ユニット１１３および集中コントローラ１０５を含む。本発明の好適な実施例では、基地局１０１〜１０３は、好ましくは「モトローラ」基地局であり、集中コントローラ１０５は、好ましくは「モトローラ」集中基地局コントローラ（ＣＢＳＣ）構成要素である。図示のように、遠隔ユニット１１３は、アップリンク通信信号１１９を介して基地局１０１〜１０３と通信中であり、基地局１０１〜１０３は、ダウンリンク通信信号１１６を介して遠隔ユニット１１３と通信中である。好ましくは、同じ数の基地局は、アップリンク信号およびダウンリンク信号を通信する。本発明の好適な実施例では、基地局１０１〜１０３は集中コントローラ１０５に適切に結合され、集中コントローラ１０５は移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Switching Center)（図示せず）に適切に結合され、最終的には一般電話交換網（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Network）（図示せず）に適切に結合される。また、集中コントローラ１０５は、パケット・データ・ゲートウェイ（ＰＤＧ：Packet Data Gateway）などを介して、インターネットなどのパケット網にも適切に結合される。
【０００９】
本発明による通信システム１００の動作は、次のようにして行われる。アップリンク通信信号１１９を受信すると、基地局１０１〜１０３は受信機を介してアップリンク通信信号１１９を適切にダウンコンバート／逆拡散(de-spread)／復調して、遠隔ユニット１１３から送信された復調データを復元する。好ましくは、復調データは、２０ミリ秒の長さのフレームからなり、各フレームは特定の送信レートにて送信される。即座にデータを集中コントローラ１０５に逆送するのではなく、各基地局１０１〜１０３はアップリンク通信信号１１９に関連する品質メトリックを計算する。各基地局１０１〜１０３はこの品質メトリックを集中コントローラ１０５に送信する。好ましくは、集中コントローラ１０５は、基地局１０１〜１０３のうちの一つによって受信された好適なデータ・フレームを判定する。次に、集中コントローラ１０５は、好適なデータ・フレームに関連する基地局に、この好適なデータ・フレームを集中コントローラ１０５に送信するように通知する。
【００１０】
従って、集中コントローラ１０５と基地局１０１〜１０３との間の逆送接続トラヒックは低減され、それにより冗長もしくは不良なフレームについて用いられる帯域幅を低減する。
【００１１】
図２は、本発明の好適な実施例による、ＣＢＳＣなどの集中コントローラ１０５のブロック図を示す。集中コントローラ１０５は交換機(switch)２０２を含み、これは、好適な実施例では、図２に示すように非同期転送モード（ＡＴＭ：Asynchronous Transfer Mode）交換機である。あるいは、交換機２０２は回線交換機(circuit switch)でも、フレーム・リレー(frame relay)でも、ＩＰ(Internet Protocol)ルーターでもよい。また、集中コントローラ１０５は、基地局１０１〜１０３とインタフェースする、ライン・インタフェースともいう複数のスパン・インタフェース(span interface)２０１も含む。スパン・インタフェース２０１は、交換機２０２の一部でもよい。一般に、スパン・インタフェース２０１は、Ｔ１接続，Ｅ１接続またはＪ１接続など、ＤＳ−１近同期(plesiochronous)インタフェースである。Ｔ１およびＪ１スパン・インタフェースは、公称レートの１．５４４Ｍｂｐｓにて２４個の６４Ｋｂｐｓ ＰＣＭ音声パケットを伝達する。好適な実施例では、各基地局は自局に関連する複数のＴ１インタフェースを有する。
【００１２】
また、集中コントローラ１０５は、セレクタ配信ユニット(selector distribution unit)１１５，ボコーダ２０３，ＩＳ９５シグナリング・プロセッサ２０４，パケット・データ・ゲートウェイ２０５など、交換機２０２に結合できる複数のネットワーク要素１１５，２０３〜２０５を含む。
【００１３】
本発明の好適な実施例では、ＡＴＭ交換機２０２はセレクタ配信ユニット１１５に結合される。この構成では、ＡＴＭ交換機２０２はデータ・パケットをセレクタ配信ユニット１１５に送信する。本発明に従って用いられるＡＴＭ交換機２０２は、基地局１０１〜１０３から品質メトリックを受信する。これらの品質メトリックは、遠隔ユニット１１３から送信されるデータ・フレームに関連する。これらの複製データ・フレームのそれぞれを逆送パケットで集中コントローラ１０５に送信する（これは余分な帯域幅を消費する）のではなく、遠隔ユニット１１３と通信する各ＢＴＳ１０１〜１０３は、データ・フレームに関連する品質メトリックを含むパケットを送信する。このようなパケットについては、図７において以下でさらに詳しく説明する。これらのパケットは、好ましくはＡＴＭセルであり、各ＡＴＭセルは５３バイト長である。データまたはフレーム・データは、逆送転送のためにパケットとしてパッケージ化される。
【００１４】
これらの品質メトリックは、フレーム消去レート（ＦＥＲ：frame erasure rate），受信エネルギおよび／またはシンボル・エラー・レート（ＳＥＲ：symbol error rate）または全メトリック（ＴＭ：total metric)などのビタビ畳込みデコーダ・メトリック(Viterbi convolutional decoder metrics)を含むことができ、あるいはこれらから導出できる。なお、各基地局１０１〜１０３は、フレーム・データ全体が送信される場合に比べて少ないパケットを利用して、これらの品質メトリックを送信できることを理解されたい。さらに、他の遠隔ユニットからの品質メトリック・データは、これらのパケット内に互いにパッケージ化して、追加情報を集中コントローラ１０５に中継するために送信する必要のあるパケットの数を最小限に抑えることができる。この品質データは送信すべきフレーム・データに指示するので、トラヒック管理機能内で高い優先権を受ける。
【００１５】
本発明の好適な実施例では、セレクタ配信ユニット１１５は交換機か２０２からこれらの品質メトリックを受信する。次に、セレクタ配信ユニット１１５は、品質メトリックを処理する準備ができるまで、これらの品質メトリックを収集する。セレクタ配信ユニット１１５は、遠隔ユニット１１３と通信する全ての基地局から全ての品質メトリックを受信するまで、品質メトリックを処理するの待とうとする。このように、セレクタ配信ユニット１１５は、どの基地局が最良のデータ・フレームを集中コントローラ１０５に送信すべきかについて完全な選択を行うことができる。
【００１６】
基地局１０１〜１０３からセレクタ配信ユニット１１５に品質メトリックを送信し、セレクタ配信ユニット１１５が最良品質メトリックを選択できるようにすることにより、通信システムにおいて逆送されるデータの量は低減される。このことは、ソフト・ハンドオフ中など、遠隔ユニットが複数の基地局にフレームを送信中の期間において、特に当てはまる。
【００１７】
また、本発明は、不良データを含むフレームの逆送を低減することにより、通信システムにおいてデータを逆送する改善された方法を提供する。遠隔ユニットが通信中の基地局のうちの一つにおいて、不良データを有するフレームが受信されると、このフレームの品質メトリックは低くなる。これは、受信したフレームが不良であることを示す。好適な実施例では、品質メトリックは所定の閾値以下となり、これは不良フレームであることを示す。ＦＥＲが用いられる場合、不良ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)が不良フレームを示すことができる。送信機上のエンコーダは、受信機がチェックできる固有符号を生成するために追加ビットを発生できる。これは不良フレームなので、良好なデータ、それに対応して良好な品質メトリックを含むフレームは、セレクタ配信ユニット１１５によって選択され、このデータ・フレームを集中コントローラ１０５に送信する。所定の閾値以上の品質メトリックを有するフレームがない場合、セレクタ配信ユニット１１５は、好ましくは、この不良品質メトリックに関連するデータ・フレームを送信するようにどの基地局にも通知しない。このように、データ・フレームは送信されず、またこの場合における全データ・フレームは不良なので、通信システムに対して無用なデータ・フレームを送信しないことにより、逆送インフラにおける帯域幅は節約される。
【００１８】
また、ＡＴＭ交換機２０２はボコーダ２０３に結合できる。ボコーダ２０３は、基地局１０１〜１０３からデータ・フレームを受信する。ボコーダ２０３は、冗長性を除去することにより、音声を遠隔ユニットに転送するためのビット・レートを公称６４Ｋｂｐｓのパルス符号変調（ＰＣＭ）から低減する。逆方向では、ボコーダ２０３はボコード化されたフレームをＰＣＭに戻す。好適な実施例では、ボコーダ２０３は所定の閾値以上の品質メトリックを有するデータを含むデータ・フレームのみを受信する。このように、ボコーダ２０３は、不良であることがわかっているフレームを処理しようとはしない。ボコーダ２０３は、このボコーダに結合されたデータ・インタフェース２０６にデータ・フレームを中継する。データ・インタフェース２０６はフレームを処理して、 ＰＣＭを移動交換局（ＭＳＣ）に送信し、このＭＳＣは陸線ユーザ(landline user)に交換するために音声を一般電話交換網（ＰＳＴＮ）に送信できる。
【００１９】
また、ＡＴＭ交換機２０２はＩＳ９５シグナリング・プロセッサ２０４に結合できる。ＩＳ９５シグナリング・プロセッサ２０４は、同期，ページングまたはアクセスなど、エア・インタフェースによって提供される専用チャネルまたはシグナリング・チャネルを利用して、リソース割当て(resource allocation)、呼処理(call processing)および移動管理機能(mobility manager functionality)を行う。本発明は、必要なときにのみ、制御フレームおよびシグナリング・フレームを逆送することによって、逆送トラヒックの最小化を行い、これは従来技術に比べて大きな改善である。
【００２０】
また、ＡＴＭ交換機２０２はパケット・データ・ゲートウェイ２０５に結合できる。図２に示す実施例では、パケット・データ・ゲートウェイ２０５はインターネットに接続される。パケット・データ・ゲートウェイ２０５はＡＴＭ交換機２０２からパケットを受信し、データをインターネットに中継するために必要な処理を実行する。
【００２１】
図３は、本発明の好適な実施例より、どの基地局がフレームを集中コントローラＣＢＳＣ１０５に送信すべきかを判定するためのフローチャートを示す。集中コントローラは、遠隔ユニット１１３と通信する各基地局から品質メトリックを受信する（３０１）。品質メトリックはフレームが不良であるかどうかを示し、および／またエラーとなったビットまたはシンボルの数を推定してもよい。この情報は、ブロック・デコーダおよびビタビ・デコーダから得られる。好適な実施例では、各基地局は、図７に示すように、品質メトリックを逆送パケット内に多重化し、このパケットは集中コントローラに送信され、好ましくは他の情報を含む。
【００２２】
集中コントローラは、品質メトリックを格納する（３０３）。好適な実施例では、集中コントローラは、ソフト・ハンドオフの場合のように、遠隔ユニットと現在通信中の各基地局について品質メトリックを格納する。好ましくは、集中コントローラは、遠隔ユニットに関連する全ての基地局から全ての品質メトリックを受信したことを判断するまで待つ。各基地局の逆送における差分遅延，ＢＴＳ処理遅延，アップリンク通信信号１１９の伝播遅延，遠隔ユニットの送信開始時間の差によって、異なる遅延が生じることがある。許容できない遅延を生じさせずに、集中コントローラができるだけ長く待つと、集中コントローラは遠隔ユニットからの通信に関連する全ての品質メトリックを受信しているはずである。集中コントローラは、呼のために品質メトリックを取り出す（３０５）。異なる基地局に関連する品質メトリックは、異なる処理遅延および転送遅延に起因して、異なる時間に集中コントローラに着信する可能性が高い。
【００２３】
次に、集中コントローラは、処理される呼のための良好メトリックの数がゼロに等しいかどうかを判定する（３０７）。これは、遠隔ユニットと全ての基地局との間のこの呼のための全てのリンクが現在不良である場合（これは高速フェージング中または他の場合に生じることがある）に、発生する。この呼のための良好メトリックの数がゼロである場合、この品質メトリックに関連する良好なデータ・フレームを受信した基地局は存在しない。従って、遠隔ユニットからの情報は集中コントローラに送信されない。集中コントローラはボコーダ２０３と通信でき、フレーム・タイプが音声の場合には、この期間中にデータを受信することを期待すべきでないことをボコーダ２０３に指示する。データを送信するアプリケーションが遅延許容データ(delay-tolerant data)を送信中の場合、集中コントローラは遠隔ユニットにデータを再送信するように命令できる。この呼のために良好なメトリックがなければ、集中コントローラは、以下でさらに詳しく説明するように、判定ブロック３１７に進み、全ての呼が処理されたかどうかを判定する。
【００２４】
この呼のための良好メトリックの数がゼロでない場合、集中コントローラはこの呼のための良好メトリックの数が１に等しいかどうかを判定する（３０９）。この呼のための良好メトリックの数が１である場合、集中コントローラは、良好なデータを含むこの品質メトリックに関連するデータ・フレームを受信したのは一つの基地局しかないことを判断する。この場合、集中コントローラは、良好な品質メトリックに関連するデータを送信するために、良好なデータ・フレームを受信した基地局について指標を設定する（３１５）。集中コントローラは、良好な品質メトリックにより、この基地局がこのための品質フレームを受信したことを知る。
【００２５】
この呼のための良好品質メトリックの数がゼロでなく、しかも１でない場合、集中コントローラはこの品質メトリックに関連する品質フレームを受信した基地局が複数存在することを判断する。従来技術では、良好なフレームを受信した各基地局はこのフレームをパケットで集中コントローラに送信していた。これは、同一データ・フレームについて不良フレームまたは冗長フレームが送信されるために、逆送において余分な帯域幅を消費する。
【００２６】
本発明の好適な実施例に従って、複数のスパンがパケットを転送する能力を有していれば、集中コントローラはどのスパンが最軽量負荷(lightest load)を有するのかを判定する（３１１）。次に、集中コントローラは、現在の最軽量負荷スパンを有するＢＴＳに指標を設定する（３１３）。このように、本発明は集中コントローラに送信される不良フレームおよび冗長フレームの数を低減するだけでなく、本発明は、より重いスパンを有する他の基地局と共通して、基地局が有するデータ・フレームを送信するために、最軽量負荷スパンを有するチャネルを利用することによって、データの逆送を分散するための方法および装置を提供する。
【００２７】
次に、集中コントローラは、集中コントローラが全ての呼を処理したかどうかを判定する（３１７）。本発明の好適な実施例では、集中コントローラは、現時間期間について、全ての呼の品質メトリックを処理する。望ましければ、ある種の呼は本発明の方法を利用しなくてもよく、むしろ可能ならば全ての基地局からのデータを即座に送信する。一例として、通信がソフト・ハンドオフ・モードではない場合や、最小待ち時間(minimum latency)を必要とする呼の場合がある。集中コントローラが全ての呼を処理していない場合、ステップ３０５に戻って、別の呼について品質メトリックを取り出す。
【００２８】
集中コントローラが全ての呼を処理している場合、集中コントローラは各基地局用の指標セル(indication cell or cells)をアセンブルする（３１８）。指標セルの一つの呼部分は、図８において以下でさらに詳しく図示されている。次に、集中コントローラは指標セルを各基地局に送信する。指標セルは、基地局がどのデータ・フレームをＣＢＳＣに送信すべきかを各基地局に指示する。好適な実施例では、これらは遠隔ユニット１１３によって送信された同一フレームの中からの最良品質メトリックを有する「良好(good)」フレームである。
【００２９】
図４は、本発明の好適な実施例による基地局１０１〜１０３のハイレベル・ブロック図を示す。図示のように、基地局１０１〜１０３は、アンテナ４０１，受信機４０３，交換機コントローラ４０５，遅延回路４０７，交換機４０９およびパケット・トランスレータ(packet translator)４１１によって構成される。交換機コントローラ４０５および遅延回路４０７は、基地局１０１〜１０３内のハードウェアまたはソフトウェアとして利用してもよい。基地局１０１〜１０３の動作は、図５および図６に示すように行われる。
【００３０】
図５は、基地局において品質メトリック・セルを判定するためのフローチャートを示す。基地局は、アンテナ４０１にて遠隔ユニット１１３からフレームを受信する（５０１）。基地局は、基地局にあるメモリに復調フレームを格納する（５０３）。これにより、集中コントローラがフレームの転送が望ましいと判断するまで、フレームの転送を遅らせることができる。基地局は、受信機プロセスの一部として、品質メトリックを計算する（５０５）。好ましくは、これらのメトリックは、送信信号からの受信信号偏差(received signal deviation)を表すＣＲＣチェックおよびビタビ・デコーダ・メトリックの出力に関連する。次に、基地局は、本発明に従ってコントローラ４０５にて動作するアクティブ呼について呼品質メトリックとともにメトリック・セルをアセンブルする（５０７）。次に、基地局は品質メトリック・セルをセレクタ配信ユニット１１５に送信する。
【００３１】
図６は、図３に示すように集中コントローラにて行われる処理に続いて基地局にて行われる処理を示す。基地局は、集中コントローラから指標を受信する（６０１）。この指標は、どの格納済みデータ・フレームを基地局が集中コントローラに送信すべきかを含む。好ましくは、この処理はコントローラ４０５にて行われる。次に、基地局は、コントローラ４０５にて指標をディスアセンブルする（６０３）。このディスアセンブルは、どの格納済みデータ・フレームをＣＢＳＣに送信すべきかを決定する。次に、基地局は、基地局にて格納済みフレームを取り出す（６０５）。好適な実施例では、基地局は、好適な品質メトリックに基づいて、集中コントローラによって判定された好適なフレームに関連するデータ・フレームを取り出す。次に、基地局は、好適なデータ・フレームを有するセルを、パケットまたはセルとして集中コントローラに送信する（６０７）。概念的には、これは交換機４０９を遅延回路４０７に切り換えることによって達成される。次に、選択されたデータ・フレームは、集中コントローラ内の適切なユニットに送信される。一例として、データ・フレームがインターネット・パケットである場合、好ましくはパケット・データ・ゲートウェイに送信される。
【００３２】
なお、図４ないし図６で説明した上記の処理は、好ましくは各基地局１０１〜１０３において実行されることを理解されたい。好ましくは、ソフト・ハンドオフの期間中など、遠隔ユニットが複数の基地局と通信しているときにのみ、この処理は行われるが、あるいは常時行うこともできる。遠隔ユニットが一つの基地局と通信している場合、集中コントローラは、品質メトリックが所定の品質閾値以上であるならば、この基地局に良好なデータ・フレームを送信するように命令し、また関連品質メトリックが所定の閾値より下になると、基地局にデータ・フレームを送信するように命令しない。このように、本発明は、特に待ち時間を許容する(latency-tolerant)アプリケーションについて、不良データ・フレームの逆送を省くことにより、通信システムにおける逆送の量を低減するので、従来技術に比べて改善となる。
【００３３】
各基地局は、このデータ・フレームの品質メトリックが遠隔ユニットと通信中の任意の基地局にとって最良品質メトリックであると集中コントローラ判断するところの任意のデータ・フレームを集中コントローラに送信する。フレームが良好である旨の指標を基地局が受信しなければ、基地局はこのフレームを破棄して、このフレームを集中コントローラに送信しない。基地局は、メモリ内の格納済みデータ・フレームを新たなデータ・フレームで上書きすることによりこれを行うことができ、あるいは基地局は、タイマ終了または割込など、所定のイベントの終了時に、メモリからデータ・フレームを削除してもよい。
【００３４】
図７は、本発明の好適な実施例による、一つの遠隔ユニットに関連する品質メトリック逆送パケットの一部７００を示す。好ましくは、品質メトリック逆送パケットの一部７００は３バイトを含む。第１バイト７０１は８ビットを有し、品質メトリック逆送パケットの一部７００が関連するチャネルを識別する最初の８ビットの情報を含む。第２バイト７０２は８ビットを有し、品質メトリック逆送パケットの一部７００が関連するチャネルを識別する最後の８ビットの情報を含む。第１バイト７０１および第２バイト７０２は、組み合わせてみたときに、通信システム内の一つの特定の遠隔ユーザを固有に識別する。第３バイト７０３は、フレーム自体に関連する情報を含む。第３バイト７０３の最初の３ビットは、フレーム・タイプを示す。フレーム・タイプのいくつかの例として、音声タイプ，ビデオ・タイプ，シグナリング・タイプおよびデータ・タイプがある。次の３ビットは、フレーム・シーケンス番号を示す。これは、遠隔ユーザ毎の数フレームのうちどのフレームをこの情報が指すのかを示す。第３バイト７０３の最後の２ビットは、品質指標(quality indicator)である。好適な実施例では、値００はフレームが不良(bad)であることを示し、値０１はフレームの品質が劣悪(poor)であることを示し、値１０はフレームの品質が並(fair)であることを示し、値１１はフレームの品質が良好(good)であることを示す。あるいは、品質２ビットを保留しておき、品質１ビットを利用して、フレームの品質が良好であるか不良であるのかを示すこともできる。
【００３５】
本発明の好適な実施例では、各逆送パケットは、ペイロード情報について４８バイトを含むＡＴＭセルである。５バイト・ヘッダはセル・アドレスを識別し、フレーム・データを含むようなＡＴＭセルから、品質メトリック・セルを区別するために利用できる。あるいは、品質メトリックは他のデータと多重化して、一つのセルにすることもできる。チャネル品質部分７００は３バイトの情報からなるので、最大１６個のチャネルの情報を一つの逆送フレームに含めることができる。品質メトリックについてエラー保護が望ましい場合、当技術分野で周知のエラー訂正の方法を利用できる。このエラー訂正は、一つのＡＴＭセルに含めることのできるチャネル品質部分の数を低減する。このように一つのフレーム内に複数のチャネルの品質データを挿入することは、通信システム内の逆送データを減らす。
【００３６】
図８は、本発明の好適な実施例による、一つの遠隔ユニットに関連する指標パケットの一部８００を示す。好ましくは、単一ユーザ指標部分８００は３バイトを含む。第１バイト８０１は８ビットを有し、指標パケット８００が関連するチャネルを識別する最初の８ビットの情報を含む。第２バイト８０２は８ビットを有し、指標パケット８００が関連するチャネルを識別する最後の８ビットの情報を含む。第１バイト８０１および第２バイト８０２は、組み合わせてみたときに、通信システム内の一つの特定の遠隔ユーザを固有に識別する。第３バイト８０３は、フレーム自体に関連する情報を含む。第３バイト８０３の最初の３ビットは、フレーム・タイプを示す。フレーム・タイプのいくつかの例として、音声タイプ，ビデオ・タイプ，シグナリング・タイプおよびデータ・タイプがある。次の３ビットは、フレーム・シーケンス番号を示す。これは、遠隔ユーザ毎の数フレームのうちどのフレームをこの情報が指すのかを示す。第３バイト８０３の最後の２ビットは、基地局が格納済みパケットについてどうすべきかを示す基地局への指標である。好適な実施例では、指標２ビットは将来のために保留され、指標１ビットは、基地局に命令するために用いられる。好ましくは、値０は、このパケットに関連する格納済みパケットを基地局が送信すべきでないことを示し、また値１は、基地局がパケットをセルラ・インフラ機器に送信すべきであることを示す。好適な実施例では、集中コントローラは、ＢＴＳにデータを送信することを要求するときにのみ、指標をＢＴＳに送信する。
【００３７】
本発明の好適な実施例では、各逆送パケットは、ペイロード情報について４８バイトを含むＡＴＭセルである。各個別のチャネル品質メトリック逆送部分７００および各個別のチャネル指標部分８００は３バイトの情報からなるので、最大１６個のチャネルの情報を一つの逆送パケットに含めることができる。このように一つのパケット内に複数のチャネルの品質データを挿入することは、通信システム内の逆送データを減らす。
【００３８】
従って、本発明は通信システムにおいてデータを逆送するための方法および装置を提供する。基地局から集中コントローラまでの、不良または冗長なデータ・パケットの送信を省くことにより、逆送リンク上の帯域幅は大幅に低減される。本発明は、より多くの時間の割合で、ソフト・ハンドオフ・モードであることをよりコスト効率的にすることにより、通信の信頼性を向上させる。さらに、一つのデータ・パケット内に複数の遠隔ユニットに関連する品質メトリックを挿入することにより、追加の逆送送信は低減される。
【００３９】
各基地局は、遠隔ユニットから送信されるデータ・フレームについて品質メトリックを計算する。次に、基地局はこの品質メトリックを集中コントローラに送信する。本発明に従って、複数の遠隔ユニットの品質メトリックは一つのパケットで送信できる。ソフト・ハンドオフの場合など、特定の場合において、遠隔ユニットは同じデータ・フレームを複数の基地局に送信する。集中コントローラは、遠隔ユニットからデータ・フレームを受信した全ての基地局から品質メトリックを収集する。次に、集中コントローラは、どの基地局がデータ・フレームを集中コントローラに送信すべきかを判定する。集中コントローラはどのフレームが最良品質メトリックを有するのかを判定でき、その基地局にデータ・フレームを集中コントローラに送信するように要求できる。２つまたはそれ以上の基地局が同一データについて同じ品質メトリックを有する場合、あるいは品質メトリックが所定の閾値を超える場合、集中コントローラは好適な基地局にデータを送信するように命令でき、あるいは良好なデータを有する基地局のうち、どの基地局が最軽量負荷スパンを有するのかを確認できる。
【００４０】
このように、逆送接続上のトラヒックの帯域幅が最小限に抑えられるだけでなく、トラヒックは基地局全体でより均等に分散される。
【００４１】
本発明の別の実施例では、通信システム内の所定の基地局は、遠隔ユニットから受信される全フレームを逆送する。遠隔ユニット１１３と通信する追加の基地局は、集中コントローラによって逆送するように要求されるときにのみ、フレームを逆送する。このように、複数の基地局に受信した全フレームを逆送させないことにより、逆送トラヒックは低減されるが、必要なときに冗長フレームの送信を促進することによって精度は向上する。
【００４２】
以上、本発明についてその特定の例の観点から説明してきたが、本発明は上記の説明に制限されるものではなく、むしろ特許請求に規定される範囲にのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な実施例による通信システムを示す。
【図２】 本発明の好適な実施例による集中コントローラのブロック図を示す。
【図３】 どの基地局がフレームを集中コントローラに送信すべきかを判定するためのフローチャートを示す。
【図４】 本発明の好適な実施例による基地局のブロック図を示す。
【図５】 本発明の好適な実施例により、基地局において品質メトリック・セルを判定するためのフローチャートを示す。
【図６】 本発明の好適な実施例により、基地局から集中コントローラに送信すべき格納済みデータを判定するためのフローチャートを示す。
【図７】 本発明の好適な実施例による、品質メトリック逆送パケットの一部を示す。
【図８】 本発明の好適な実施例による、指標パケットの一部を示す。
本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しくは、通信システムにおいて逆送(backhaul)する方法および装置に関する。
【０００１】
（従来の技術）
セルラ通信システムは、遠隔ユニットとセルラ基地局との間の通信を行う。セルラ通信システムは、遠隔ユニットが一方の基地局から他方の基地局に処理を転送させることを可能にする。この呼処理を転送するプロセスは、一般にハンドオフ(handoff)という。
【０００２】
セルラ通信システムでは、２種類のハンドオフが存在する。ハード・ハンドオフ(hard handoff)とは、呼処理が第１基地局から、呼処理能力の優れた第２基地局に転送されるプロセスのことである。ソフト・ハンドオフとは、遠隔ユニットがいくつかの基地局と同時に通信するプロセスのことである。各基地局は、遠隔ユニットから通信信号を受信する。基地局受信機は、遠隔ユニットから受信した信号を復調し、復調データを復調後に選択ユニットに送る。選択ユニットは、各フレームに関連する品質メトリック(quality metric)に基づいて、自局に送信されたフレームのうち最良フレームを選択する。遠隔ユニットと通信する基地局は、遠隔ユニットと通信する基地局から受信される最良フレームを品質メトリックに基づいて選択する選択ユニットに、この遠隔ユニットの復調データを逆送(backhaul)する。
【０００３】
セルラ・オペレータにとって主なコストは、逆送接続(backhaul connection)費用に関する。本明細書では、逆送とは、通信インフラ機器(communication infrastructure equipment)間でデータを伝送することをいう。逆送接続がＴ１接続，銅ケーブル，光ファイバ・ケーブル，同軸ケーブル，マイクロ波リンクまたは他の接続であっても、インフラ機器間の逆送接続に関するコストはかなり大きい。
【０００４】
ソフト・ハンドオフ中など、遠隔ユニットが複数の基地局と通信中の期間に、フレームは遠隔ユニットによって送信され、ソフト・ハンドオフ通信に関与する全ての基地局によって受信される。現在の通信システムでは、各基地局はデータを復調し、データを他のセルラ・インフラ機器に送信あるいは逆送する。このデータを逆送する各基地局は、システム内の貴重な帯域幅を消費する。さらに、複数の基地局がデータを受信／復調／逆送しても、データの一つのコピーのみがセルラ・インフラ機器によって用いられる。残りのデータは、コストのかかる逆送が行われた後、破棄される。
【０００５】
従って、従来のデータ逆送方法に比べてコストが少なく、かつより効率的な、通信システム内でデータを逆送するための方法およびシステムが必要とされる。
【０００６】
（好適な実施例の説明）
本発明は、通信システムにおいてデータを逆送する方法を提供する。本発明は、遠隔ユニットが、ソフト・ハンドオフの場合のように、複数の基地局と通信する場合において、特に有用である。遠隔ユニットと通信する各基地局は、この遠隔ユニットから受信されるデータ・フレームに関連する品質メトリックを判定する。次に、基地局は、集中基地局コントローラ（ＣＢＳＣ：Centralized Base Site Controller）などの集中コントローラにこの品質メトリックを送信する。集中コントローラは、遠隔ユニットから基地局に送信されたデータ・フレームから、好適なデータ・フレーム(preferred data frame)を判定する。次に、集中コントローラは、この好適なデータ・フレームに関連する基地局に、該好適なデータ・フレームを集中コントローラに送信するように通知する。このように、データ・フレームの複数のコピーのうち一つのコピーのみがセルラ・インフラ機器に逆送される。従って、同一データ・フレームの複数のコピーが逆送されないので、占有される帯域幅は少なくなる。
【０００７】
本発明については、図１ないし図８を参照することによって理解を深めることができよう。図１は、本発明の好適な実施例によるワイヤレス通信システムを示す。本発明の好適な実施例では、通信システム１００は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム・プロトコルを採用する。このようなプロトコルの一つについては、"Personal Station-Base Station Compatibility Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA) Personal Communication Systems" (American National Standards Institute (ANSI) J-STD-008)において説明されている。別の実施例では、通信システム１００は、ＣＤＭＡ２０００ビジョンなど開発中の３Ｇ規格，ＵＭＴＳ用のワイドバンドＣＤＭＡ，ＮＡＭＰＳ(Narrowband Advanced Mobile Phone Service)プロトコル，ＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone Service)プロトコル、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)プロトコル，ＰＤＣ(Personal Digital Cellular)プロトコル，ＵＳＤＣ(United States Digital Cellular)プロトコルなどを含むが、それらに限定されない、他のアナログもしくはデジタル・セルラ通信システム・プロトコルを利用してもよい。
【０００８】
通信システム１００は、基地局１０１〜１０３，遠隔ユニット１１３および集中コントローラ１０５を含む。本発明の好適な実施例では、基地局１０１〜１０３は、好ましくは「モトローラ」基地局であり、集中コントローラ１０５は、好ましくは「モトローラ」集中基地局コントローラ（ＣＢＳＣ）構成要素である。図示のように、遠隔ユニット１１３は、アップリンク通信信号１１９を介して基地局１０１〜１０３と通信中であり、基地局１０１〜１０３は、ダウンリンク通信信号１１６を介して遠隔ユニット１１３と通信中である。好ましくは、同じ数の基地局は、アップリンク信号およびダウンリンク信号を通信する。本発明の好適な実施例では、基地局１０１〜１０３は集中コントローラ１０５に適切に結合され、集中コントローラ１０５は移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Switching Center)（図示せず）に適切に結合され、最終的には一般電話交換網（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Network）（図示せず）に適切に結合される。また、集中コントローラ１０５は、パケット・データ・ゲートウェイ（ＰＤＧ：Packet Data Gateway）などを介して、インターネットなどのパケット網にも適切に結合される。
【０００９】
本発明による通信システム１００の動作は、次のようにして行われる。アップリンク通信信号１１９を受信すると、基地局１０１〜１０３は受信機を介してアップリンク通信信号１１９を適切にダウンコンバート／逆拡散(de-spread)／復調して、遠隔ユニット１１３から送信された復調データを復元する。好ましくは、復調データは、２０ミリ秒の長さのフレームからなり、各フレームは特定の送信レートにて送信される。即座にデータを集中コントローラ１０５に逆送するのではなく、各基地局１０１〜１０３はアップリンク通信信号１１９に関連する品質メトリックを計算する。各基地局１０１〜１０３はこの品質メトリックを集中コントローラ１０５に送信する。好ましくは、集中コントローラ１０５は、基地局１０１〜１０３のうちの一つによって受信された好適なデータ・フレームを判定する。次に、集中コントローラ１０５は、好適なデータ・フレームに関連する基地局に、この好適なデータ・フレームを集中コントローラ１０５に送信するように通知する。
【００１０】
従って、集中コントローラ１０５と基地局１０１〜１０３との間の逆送接続トラヒックは低減され、それにより冗長もしくは不良なフレームについて用いられる帯域幅を低減する。
【００１１】
図２は、本発明の好適な実施例による、ＣＢＳＣなどの集中コントローラ１０５のブロック図を示す。集中コントローラ１０５は交換機(switch)２０２を含み、これは、好適な実施例では、図２に示すように非同期転送モード（ＡＴＭ：Asynchronous Transfer Mode）交換機である。あるいは、交換機２０２は回線交換機(circuit switch)でも、フレーム・リレー(frame relay)でも、ＩＰ(Internet Protocol)ルーターでもよい。また、集中コントローラ１０５は、基地局１０１〜１０３とインタフェースする、ライン・インタフェースともいう複数のスパン・インタフェース(span interface)２０１も含む。スパン・インタフェース２０１は、交換機２０２の一部でもよい。一般に、スパン・インタフェース２０１は、Ｔ１接続，Ｅ１接続またはＪ１接続など、ＤＳ−１近同期(plesiochronous)インタフェースである。Ｔ１およびＪ１スパン・インタフェースは、公称レートの１．５４４Ｍｂｐｓにて２４個の６４Ｋｂｐｓ ＰＣＭ音声パケットを伝達する。好適な実施例では、各基地局は自局に関連する複数のＴ１インタフェースを有する。
【００１２】
また、集中コントローラ１０５は、セレクタ配信ユニット(selector distribution unit)１１５，ボコーダ２０３，ＩＳ９５シグナリング・プロセッサ２０４，パケット・データ・ゲートウェイ２０５など、交換機２０２に結合できる複数のネットワーク要素１１５，２０３〜２０５を含む。
【００１３】
本発明の好適な実施例では、ＡＴＭ交換機２０２はセレクタ配信ユニット１１５に結合される。この構成では、ＡＴＭ交換機２０２はデータ・パケットをセレクタ配信ユニット１１５に送信する。本発明に従って用いられるＡＴＭ交換機２０２は、基地局１０１〜１０３から品質メトリックを受信する。これらの品質メトリックは、遠隔ユニット１１３から送信されるデータ・フレームに関連する。これらの複製データ・フレームのそれぞれを逆送パケットで集中コントローラ１０５に送信する（これは余分な帯域幅を消費する）のではなく、遠隔ユニット１１３と通信する各ＢＴＳ１０１〜１０３は、データ・フレームに関連する品質メトリックを含むパケットを送信する。このようなパケットについては、図７において以下でさらに詳しく説明する。これらのパケットは、好ましくはＡＴＭセルであり、各ＡＴＭセルは５３バイト長である。データまたはフレーム・データは、逆送転送のためにパケットとしてパッケージ化される。
【００１４】
これらの品質メトリックは、フレーム消去レート（ＦＥＲ：frame erasure rate），受信エネルギおよび／またはシンボル・エラー・レート（ＳＥＲ：symbol error rate）または全メトリック（ＴＭ：total metric)などのビタビ畳込みデコーダ・メトリック(Viterbi convolutional decoder metrics)を含むことができ、あるいはこれらから導出できる。なお、各基地局１０１〜１０３は、フレーム・データ全体が送信される場合に比べて少ないパケットを利用して、これらの品質メトリックを送信できることを理解されたい。さらに、他の遠隔ユニットからの品質メトリック・データは、これらのパケット内に互いにパッケージ化して、追加情報を集中コントローラ１０５に中継するために送信する必要のあるパケットの数を最小限に抑えることができる。この品質データは送信すべきフレーム・データに指示するので、トラヒック管理機能内で高い優先権を受ける。
【００１５】
本発明の好適な実施例では、セレクタ配信ユニット１１５は交換機か２０２からこれらの品質メトリックを受信する。次に、セレクタ配信ユニット１１５は、品質メトリックを処理する準備ができるまで、これらの品質メトリックを収集する。セレクタ配信ユニット１１５は、遠隔ユニット１１３と通信する全ての基地局から全ての品質メトリックを受信するまで、品質メトリックを処理するの待とうとする。このように、セレクタ配信ユニット１１５は、どの基地局が最良のデータ・フレームを集中コントローラ１０５に送信すべきかについて完全な選択を行うことができる。
【００１６】
基地局１０１〜１０３からセレクタ配信ユニット１１５に品質メトリックを送信し、セレクタ配信ユニット１１５が最良品質メトリックを選択できるようにすることにより、通信システムにおいて逆送されるデータの量は低減される。このことは、ソフト・ハンドオフ中など、遠隔ユニットが複数の基地局にフレームを送信中の期間において、特に当てはまる。
【００１７】
また、本発明は、不良データを含むフレームの逆送を低減することにより、通信システムにおいてデータを逆送する改善された方法を提供する。遠隔ユニットが通信中の基地局のうちの一つにおいて、不良データを有するフレームが受信されると、このフレームの品質メトリックは低くなる。これは、受信したフレームが不良であることを示す。好適な実施例では、品質メトリックは所定の閾値以下となり、これは不良フレームであることを示す。ＦＥＲが用いられる場合、不良ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)が不良フレームを示すことができる。送信機上のエンコーダは、受信機がチェックできる固有符号を生成するために追加ビットを発生できる。これは不良フレームなので、良好なデータ、それに対応して良好な品質メトリックを含むフレームは、セレクタ配信ユニット１１５によって選択され、このデータ・フレームを集中コントローラ１０５に送信する。所定の閾値以上の品質メトリックを有するフレームがない場合、セレクタ配信ユニット１１５は、好ましくは、この不良品質メトリックに関連するデータ・フレームを送信するようにどの基地局にも通知しない。このように、データ・フレームは送信されず、またこの場合における全データ・フレームは不良なので、通信システムに対して無用なデータ・フレームを送信しないことにより、逆送インフラにおける帯域幅は節約される。
【００１８】
また、ＡＴＭ交換機２０２はボコーダ２０３に結合できる。ボコーダ２０３は、基地局１０１〜１０３からデータ・フレームを受信する。ボコーダ２０３は、冗長性を除去することにより、音声を遠隔ユニットに転送するためのビット・レートを公称６４Ｋｂｐｓのパルス符号変調（ＰＣＭ）から低減する。逆方向では、ボコーダ２０３はボコード化されたフレームをＰＣＭに戻す。好適な実施例では、ボコーダ２０３は所定の閾値以上の品質メトリックを有するデータを含むデータ・フレームのみを受信する。このように、ボコーダ２０３は、不良であることがわかっているフレームを処理しようとはしない。ボコーダ２０３は、このボコーダに結合されたデータ・インタフェース２０６にデータ・フレームを中継する。データ・インタフェース２０６はフレームを処理して、 ＰＣＭを移動交換局（ＭＳＣ）に送信し、このＭＳＣは陸線ユーザ(landline user)に交換するために音声を一般電話交換網（ＰＳＴＮ）に送信できる。
【００１９】
また、ＡＴＭ交換機２０２はＩＳ９５シグナリング・プロセッサ２０４に結合できる。ＩＳ９５シグナリング・プロセッサ２０４は、同期，ページングまたはアクセスなど、エア・インタフェースによって提供される専用チャネルまたはシグナリング・チャネルを利用して、リソース割当て(resource allocation)、呼処理(call processing)および移動管理機能(mobility manager functionality)を行う。本発明は、必要なときにのみ、制御フレームおよびシグナリング・フレームを逆送することによって、逆送トラヒックの最小化を行い、これは従来技術に比べて大きな改善である。
【００２０】
また、ＡＴＭ交換機２０２はパケット・データ・ゲートウェイ２０５に結合できる。図２に示す実施例では、パケット・データ・ゲートウェイ２０５はインターネットに接続される。パケット・データ・ゲートウェイ２０５はＡＴＭ交換機２０２からパケットを受信し、データをインターネットに中継するために必要な処理を実行する。
【００２１】
図３は、本発明の好適な実施例より、どの基地局がフレームを集中コントローラＣＢＳＣ１０５に送信すべきかを判定するためのフローチャートを示す。集中コントローラは、遠隔ユニット１１３と通信する各基地局から品質メトリックを受信する（３０１）。品質メトリックはフレームが不良であるかどうかを示し、および／またエラーとなったビットまたはシンボルの数を推定してもよい。この情報は、ブロック・デコーダおよびビタビ・デコーダから得られる。好適な実施例では、各基地局は、図７に示すように、品質メトリックを逆送パケット内に多重化し、このパケットは集中コントローラに送信され、好ましくは他の情報を含む。
【００２２】
集中コントローラは、品質メトリックを格納する（３０３）。好適な実施例では、集中コントローラは、ソフト・ハンドオフの場合のように、遠隔ユニットと現在通信中の各基地局について品質メトリックを格納する。好ましくは、集中コントローラは、遠隔ユニットに関連する全ての基地局から全ての品質メトリックを受信したことを判断するまで待つ。各基地局の逆送における差分遅延，ＢＴＳ処理遅延，アップリンク通信信号１１９の伝播遅延，遠隔ユニットの送信開始時間の差によって、異なる遅延が生じることがある。許容できない遅延を生じさせずに、集中コントローラができるだけ長く待つと、集中コントローラは遠隔ユニットからの通信に関連する全ての品質メトリックを受信しているはずである。集中コントローラは、呼のために品質メトリックを取り出す（３０５）。異なる基地局に関連する品質メトリックは、異なる処理遅延および転送遅延に起因して、異なる時間に集中コントローラに着信する可能性が高い。
【００２３】
次に、集中コントローラは、処理される呼のための良好メトリックの数がゼロに等しいかどうかを判定する（３０７）。これは、遠隔ユニットと全ての基地局との間のこの呼のための全てのリンクが現在不良である場合（これは高速フェージング中または他の場合に生じることがある）に、発生する。この呼のための良好メトリックの数がゼロである場合、この品質メトリックに関連する良好なデータ・フレームを受信した基地局は存在しない。従って、遠隔ユニットからの情報は集中コントローラに送信されない。集中コントローラはボコーダ２０３と通信でき、フレーム・タイプが音声の場合には、この期間中にデータを受信することを期待すべきでないことをボコーダ２０３に指示する。データを送信するアプリケーションが遅延許容データ(delay-tolerant data)を送信中の場合、集中コントローラは遠隔ユニットにデータを再送信するように命令できる。この呼のために良好なメトリックがなければ、集中コントローラは、以下でさらに詳しく説明するように、判定ブロック３１７に進み、全ての呼が処理されたかどうかを判定する。
【００２４】
この呼のための良好メトリックの数がゼロでない場合、集中コントローラはこの呼のための良好メトリックの数が１に等しいかどうかを判定する（３０９）。この呼のための良好メトリックの数が１である場合、集中コントローラは、良好なデータを含むこの品質メトリックに関連するデータ・フレームを受信したのは一つの基地局しかないことを判断する。この場合、集中コントローラは、良好な品質メトリックに関連するデータを送信するために、良好なデータ・フレームを受信した基地局について指標を設定する（３１５）。集中コントローラは、良好な品質メトリックにより、この基地局がこのための品質フレームを受信したことを知る。
【００２５】
この呼のための良好品質メトリックの数がゼロでなく、しかも１でない場合、集中コントローラはこの品質メトリックに関連する品質フレームを受信した基地局が複数存在することを判断する。従来技術では、良好なフレームを受信した各基地局はこのフレームをパケットで集中コントローラに送信していた。これは、同一データ・フレームについて不良フレームまたは冗長フレームが送信されるために、逆送において余分な帯域幅を消費する。
【００２６】
本発明の好適な実施例に従って、複数のスパンがパケットを転送する能力を有していれば、集中コントローラはどのスパンが最軽量負荷(lightest load)を有するのかを判定する（３１１）。次に、集中コントローラは、現在の最軽量負荷スパンを有するＢＴＳに指標を設定する（３１３）。このように、本発明は集中コントローラに送信される不良フレームおよび冗長フレームの数を低減するだけでなく、本発明は、より重いスパンを有する他の基地局と共通して、基地局が有するデータ・フレームを送信するために、最軽量負荷スパンを有するチャネルを利用することによって、データの逆送を分散するための方法および装置を提供する。
【００２７】
次に、集中コントローラは、集中コントローラが全ての呼を処理したかどうかを判定する（３１７）。本発明の好適な実施例では、集中コントローラは、現時間期間について、全ての呼の品質メトリックを処理する。望ましければ、ある種の呼は本発明の方法を利用しなくてもよく、むしろ可能ならば全ての基地局からのデータを即座に送信する。一例として、通信がソフト・ハンドオフ・モードではない場合や、最小待ち時間(minimum latency)を必要とする呼の場合がある。集中コントローラが全ての呼を処理していない場合、ステップ３０５に戻って、別の呼について品質メトリックを取り出す。
【００２８】
集中コントローラが全ての呼を処理している場合、集中コントローラは各基地局用の指標セル(indication cell or cells)をアセンブルする（３１８）。指標セルの一つの呼部分は、図８において以下でさらに詳しく図示されている。次に、集中コントローラは指標セルを各基地局に送信する。指標セルは、基地局がどのデータ・フレームをＣＢＳＣに送信すべきかを各基地局に指示する。好適な実施例では、これらは遠隔ユニット１１３によって送信された同一フレームの中からの最良品質メトリックを有する「良好(good)」フレームである。
【００２９】
図４は、本発明の好適な実施例による基地局１０１〜１０３のハイレベル・ブロック図を示す。図示のように、基地局１０１〜１０３は、アンテナ４０１，受信機４０３，交換機コントローラ４０５，遅延回路４０７，交換機４０９およびパケット・トランスレータ(packet translator)４１１によって構成される。交換機コントローラ４０５および遅延回路４０７は、基地局１０１〜１０３内のハードウェアまたはソフトウェアとして利用してもよい。基地局１０１〜１０３の動作は、図５および図６に示すように行われる。
【００３０】
図５は、基地局において品質メトリック・セルを判定するためのフローチャートを示す。基地局は、アンテナ４０１にて遠隔ユニット１１３からフレームを受信する（５０１）。基地局は、基地局にあるメモリに復調フレームを格納する（５０３）。これにより、集中コントローラがフレームの転送が望ましいと判断するまで、フレームの転送を遅らせることができる。基地局は、受信機プロセスの一部として、品質メトリックを計算する（５０５）。好ましくは、これらのメトリックは、送信信号からの受信信号偏差(received signal deviation)を表すＣＲＣチェックおよびビタビ・デコーダ・メトリックの出力に関連する。次に、基地局は、本発明に従ってコントローラ４０５にて動作するアクティブ呼について呼品質メトリックとともにメトリック・セルをアセンブルする（５０７）。次に、基地局は品質メトリック・セルをセレクタ配信ユニット１１５に送信する。
【００３１】
図６は、図３に示すように集中コントローラにて行われる処理に続いて基地局にて行われる処理を示す。基地局は、集中コントローラから指標を受信する（６０１）。この指標は、どの格納済みデータ・フレームを基地局が集中コントローラに送信すべきかを含む。好ましくは、この処理はコントローラ４０５にて行われる。次に、基地局は、コントローラ４０５にて指標をディスアセンブルする（６０３）。このディスアセンブルは、どの格納済みデータ・フレームをＣＢＳＣに送信すべきかを決定する。次に、基地局は、基地局にて格納済みフレームを取り出す（６０５）。好適な実施例では、基地局は、好適な品質メトリックに基づいて、集中コントローラによって判定された好適なフレームに関連するデータ・フレームを取り出す。次に、基地局は、好適なデータ・フレームを有するセルを、パケットまたはセルとして集中コントローラに送信する（６０７）。概念的には、これは交換機４０９を遅延回路４０７に切り換えることによって達成される。次に、選択されたデータ・フレームは、集中コントローラ内の適切なユニットに送信される。一例として、データ・フレームがインターネット・パケットである場合、好ましくはパケット・データ・ゲートウェイに送信される。
【００３２】
なお、図４ないし図６で説明した上記の処理は、好ましくは各基地局１０１〜１０３において実行されることを理解されたい。好ましくは、ソフト・ハンドオフの期間中など、遠隔ユニットが複数の基地局と通信しているときにのみ、この処理は行われるが、あるいは常時行うこともできる。遠隔ユニットが一つの基地局と通信している場合、集中コントローラは、品質メトリックが所定の品質閾値以上であるならば、この基地局に良好なデータ・フレームを送信するように命令し、また関連品質メトリックが所定の閾値より下になると、基地局にデータ・フレームを送信するように命令しない。このように、本発明は、特に待ち時間を許容する(latency-tolerant)アプリケーションについて、不良データ・フレームの逆送を省くことにより、通信システムにおける逆送の量を低減するので、従来技術に比べて改善となる。
【００３３】
各基地局は、このデータ・フレームの品質メトリックが遠隔ユニットと通信中の任意の基地局にとって最良品質メトリックであると集中コントローラ判断するところの任意のデータ・フレームを集中コントローラに送信する。フレームが良好である旨の指標を基地局が受信しなければ、基地局はこのフレームを破棄して、このフレームを集中コントローラに送信しない。基地局は、メモリ内の格納済みデータ・フレームを新たなデータ・フレームで上書きすることによりこれを行うことができ、あるいは基地局は、タイマ終了または割込など、所定のイベントの終了時に、メモリからデータ・フレームを削除してもよい。
【００３４】
図７は、本発明の好適な実施例による、一つの遠隔ユニットに関連する品質メトリック逆送パケットの一部７００を示す。好ましくは、品質メトリック逆送パケットの一部７００は３バイトを含む。第１バイト７０１は８ビットを有し、品質メトリック逆送パケットの一部７００が関連するチャネルを識別する最初の８ビットの情報を含む。第２バイト７０２は８ビットを有し、品質メトリック逆送パケットの一部７００が関連するチャネルを識別する最後の８ビットの情報を含む。第１バイト７０１および第２バイト７０２は、組み合わせてみたときに、通信システム内の一つの特定の遠隔ユーザを固有に識別する。第３バイト７０３は、フレーム自体に関連する情報を含む。第３バイト７０３の最初の３ビットは、フレーム・タイプを示す。フレーム・タイプのいくつかの例として、音声タイプ，ビデオ・タイプ，シグナリング・タイプおよびデータ・タイプがある。次の３ビットは、フレーム・シーケンス番号を示す。これは、遠隔ユーザ毎の数フレームのうちどのフレームをこの情報が指すのかを示す。第３バイト７０３の最後の２ビットは、品質指標(quality indicator)である。好適な実施例では、値００はフレームが不良(bad)であることを示し、値０１はフレームの品質が劣悪(poor)であることを示し、値１０はフレームの品質が並(fair)であることを示し、値１１はフレームの品質が良好(good)であることを示す。あるいは、品質２ビットを保留しておき、品質１ビットを利用して、フレームの品質が良好であるか不良であるのかを示すこともできる。
【００３５】
本発明の好適な実施例では、各逆送パケットは、ペイロード情報について４８バイトを含むＡＴＭセルである。５バイト・ヘッダはセル・アドレスを識別し、フレーム・データを含むようなＡＴＭセルから、品質メトリック・セルを区別するために利用できる。あるいは、品質メトリックは他のデータと多重化して、一つのセルにすることもできる。チャネル品質部分７００は３バイトの情報からなるので、最大１６個のチャネルの情報を一つの逆送フレームに含めることができる。品質メトリックについてエラー保護が望ましい場合、当技術分野で周知のエラー訂正の方法を利用できる。このエラー訂正は、一つのＡＴＭセルに含めることのできるチャネル品質部分の数を低減する。このように一つのフレーム内に複数のチャネルの品質データを挿入することは、通信システム内の逆送データを減らす。
【００３６】
図８は、本発明の好適な実施例による、一つの遠隔ユニットに関連する指標パケットの一部８００を示す。好ましくは、単一ユーザ指標部分８００は３バイトを含む。第１バイト８０１は８ビットを有し、指標パケット８００が関連するチャネルを識別する最初の８ビットの情報を含む。第２バイト８０２は８ビットを有し、指標パケット８００が関連するチャネルを識別する最後の８ビットの情報を含む。第１バイト８０１および第２バイト８０２は、組み合わせてみたときに、通信システム内の一つの特定の遠隔ユーザを固有に識別する。第３バイト８０３は、フレーム自体に関連する情報を含む。第３バイト８０３の最初の３ビットは、フレーム・タイプを示す。フレーム・タイプのいくつかの例として、音声タイプ，ビデオ・タイプ，シグナリング・タイプおよびデータ・タイプがある。次の３ビットは、フレーム・シーケンス番号を示す。これは、遠隔ユーザ毎の数フレームのうちどのフレームをこの情報が指すのかを示す。第３バイト８０３の最後の２ビットは、基地局が格納済みパケットについてどうすべきかを示す基地局への指標である。好適な実施例では、指標２ビットは将来のために保留され、指標１ビットは、基地局に命令するために用いられる。好ましくは、値０は、このパケットに関連する格納済みパケットを基地局が送信すべきでないことを示し、また値１は、基地局がパケットをセルラ・インフラ機器に送信すべきであることを示す。好適な実施例では、集中コントローラは、ＢＴＳにデータを送信することを要求するときにのみ、指標をＢＴＳに送信する。
【００３７】
本発明の好適な実施例では、各逆送パケットは、ペイロード情報について４８バイトを含むＡＴＭセルである。各個別のチャネル品質メトリック逆送部分７００および各個別のチャネル指標部分８００は３バイトの情報からなるので、最大１６個のチャネルの情報を一つの逆送パケットに含めることができる。このように一つのパケット内に複数のチャネルの品質データを挿入することは、通信システム内の逆送データを減らす。
【００３８】
従って、本発明は通信システムにおいてデータを逆送するための方法および装置を提供する。基地局から集中コントローラまでの、不良または冗長なデータ・パケットの送信を省くことにより、逆送リンク上の帯域幅は大幅に低減される。本発明は、より多くの時間の割合で、ソフト・ハンドオフ・モードであることをよりコスト効率的にすることにより、通信の信頼性を向上させる。さらに、一つのデータ・パケット内に複数の遠隔ユニットに関連する品質メトリックを挿入することにより、追加の逆送送信は低減される。
【００３９】
各基地局は、遠隔ユニットから送信されるデータ・フレームについて品質メトリックを計算する。次に、基地局はこの品質メトリックを集中コントローラに送信する。本発明に従って、複数の遠隔ユニットの品質メトリックは一つのパケットで送信できる。ソフト・ハンドオフの場合など、特定の場合において、遠隔ユニットは同じデータ・フレームを複数の基地局に送信する。集中コントローラは、遠隔ユニットからデータ・フレームを受信した全ての基地局から品質メトリックを収集する。次に、集中コントローラは、どの基地局がデータ・フレームを集中コントローラに送信すべきかを判定する。集中コントローラはどのフレームが最良品質メトリックを有するのかを判定でき、その基地局にデータ・フレームを集中コントローラに送信するように要求できる。２つまたはそれ以上の基地局が同一データについて同じ品質メトリックを有する場合、あるいは品質メトリックが所定の閾値を超える場合、集中コントローラは好適な基地局にデータを送信するように命令でき、あるいは良好なデータを有する基地局のうち、どの基地局が最軽量負荷スパンを有するのかを確認できる。
【００４０】
このように、逆送接続上のトラヒックの帯域幅が最小限に抑えられるだけでなく、トラヒックは基地局全体でより均等に分散される。
【００４１】
本発明の別の実施例では、通信システム内の所定の基地局は、遠隔ユニットから受信される全フレームを逆送する。遠隔ユニット１１３と通信する追加の基地局は、集中コントローラによって逆送するように要求されるときにのみ、フレームを逆送する。このように、複数の基地局に受信した全フレームを逆送させないことにより、逆送トラヒックは低減されるが、必要なときに冗長フレームの送信を促進することによって精度は向上する。
【００４２】
以上、本発明についてその特定の例の観点から説明してきたが、本発明は上記の説明に制限されるものではなく、むしろ特許請求に規定される範囲にのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な実施例による通信システムを示す。
【図２】 本発明の好適な実施例による集中コントローラのブロック図を示す。
【図３】 どの基地局がフレームを集中コントローラに送信すべきかを判定するためのフローチャートを示す。
【図４】 本発明の好適な実施例による基地局のブロック図を示す。
【図５】 本発明の好適な実施例により、基地局において品質メトリック・セルを判定するためのフローチャートを示す。
【図６】 本発明の好適な実施例により、基地局から集中コントローラに送信すべき格納済みデータを判定するためのフローチャートを示す。
【図７】 本発明の好適な実施例による、品質メトリック逆送パケットの一部を示す。
【図８】 本発明の好適な実施例による、指標パケットの一部を示す。
Claims (10)
- 通信システムにおいてデータを逆送する方法であって：
複数の基地局から複数の品質メトリックを集中コントローラにおいて受信する段階であって、前記複数の品質メトリックは、遠隔ユニットから前記複数の基地局に送信されたデータ・フレームに関連し、該データ・フレームは、関連する品質メトリックと共には受信されない、段階；
前記複数の品質メトリックのうち少なくとも一つが所定の閾値を超えるかどうかを前記集中コントローラにおいて判定する段階；
前記集中コントローラと前記複数の基地局の各々との間のスパン負荷を前記集中コントローラにおいて判定する段階；
前記所定の閾値を超える前記少なくとも一つの品質メトリックと、前記複数の基地局の各々に関連する前記スパン負荷とに基づいて、前記複数の基地局のうちの一つの基地局に、前記データ・フレームを前記集中コントローラに送信するように通知する段階；および
前記所定の閾値を超える品質メトリックが前記複数の品質メトリック内に存在しない場合、前記遠隔ユニットから前記複数の基地局に送信された前記データ・フレームが不良データ・フレームであると判断し、前記データ・フレームを送信するように各基地局に対して命令しない段階；
を備えることを特徴とするデータを逆送する方法。 - 前記方法は、前記複数のデータ・フレームの中から好適なデータ・フレームを判定する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のデータを逆送する方法。
- 前記方法は、前記好適なデータ・フレームに関連する基地局に、前記好適なデータ・フレームを送信するように通知する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２記載のデータを逆送する方法。
- 前記データ・フレームを格納する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のデータを逆送する方法。
- 前記所定の閾値を超える品質メトリックがないと判断された場合に、前記格納済みデータ・フレームを破棄する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項４記載のデータを逆送する方法。
- 前記複数の基地局のそれぞれにおいて前記データ・フレームを格納する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のデータを逆送する方法。
- 前記所定の閾値を超える品質メトリックがないと判断された場合に、前記格納済みデータ・フレームを破棄するためにメッセージを前記複数の基地局に送信する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載のデータを逆送する方法。
- 前記好適なデータ・フレームに関連する基地局と通信中の集中コントローラに前記格納済みデータ・フレームを送信するために、前記好適なデータ・フレームに関連する基地局にメッセージを送信する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のデータを逆送する方法。
- 通信システムにおいてデータを逆送する方法であって：
遠隔ユニットから複数の基地局にデータ・フレームを送信する段階；
前記複数の基地局のそれぞれにおいて品質メトリックを計算する段階であって、前記品質メトリックは、前記遠隔ユニットから送信されたデータ・フレームに関連する、段階；
前記複数の品質メトリックを前記複数の基地局のそれぞれから集中コントローラに送信する段階であって、前記データ・フレームは、関連する品質メトリックと共には送信されない、段階；
前記集中コントローラと前記複数の基地局の各々との間のスパン負荷を前記集中コントローラにおいて判定する段階；
前記集中コントローラにおいて、前記複数の品質メトリックと、前記複数の基地局の各々に関連する前記スパン負荷とに基づいて、前記データ・フレームの中から好適なデータ・フレームを判定する段階；
前記好適なデータ・フレームに関連する基地局に、前記好適なデータ・フレームを前記集中コントローラに送信するように通知する段階；および
前記遠隔ユニットから前記複数の基地局に送信された前記データ・フレームが不良データ・フレームであることを前記複数の品質メトリックに基づいて判断したときには、前記データ・フレームを送信するように各基地局に対して命令しない段階；
を備えることを特徴とするデータを逆送する方法。 - 通信システムにおいてデータを逆送する装置であって、
複数の基地局から複数のフレーム品質メトリックを受信する集中コントローラであって、該複数のフレーム品質メトリックのうちの少なくとも一部と、前記集中コントローラと前記複数の基地局の各々との間のスパン負荷とに基づいて、好適なデータ・フレームを送信させるための信号を前記複数の基地局のうちの一つの基地局に出力する前記集中コントローラを備え、
前記集中コントローラは、前記好適なデータ・フレームがないことを前記複数のフレーム品質メトリックに基づいて判断した場合には、データ・フレームを送信するように各基地局に対して命令しないことを特徴とするデータを逆送する装置。
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