JP4568755B2

JP4568755B2 - 動的スロット割当による無線音声送信システム及び方法

Info

Publication number: JP4568755B2
Application number: JP2007507254A
Authority: JP
Inventors: リューベンヨハネスコーネリスヘンドリクスファン; ウィレムツワルト; ディグナス−ヤンムールカー; ロバートニールズシュッテン; ロベルタスコーネリスウィルヘルムスランスベルゲン; マールテンクーネン
Original assignee: ワイアレスオーディオアイピービー．ブイ．
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-05
Also published as: EP1735935B1; US20080212582A1; ATE389269T1; JP2007532078A; US8989171B2; CN1973470B; DE602004012457T2; EP1735935A1; CN1973470A; DE602004012457D1; WO2005099156A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の、複数のデータパケットのシーケンスを含む少なくとも１つのデータストリームを、通信チャネルを介してソースから少なくとも１つのアドレスに送信する方法に関する。
【０００２】
別の態様では、本発明は、請求項２０の前文に記載の、少なくとも１つのデータストリームを、通信チャネルを介してソースから少なくとも１つのアドレスに送信するシステムで使用するトランスミッター（transmitter arrangement）に関する。
【０００３】
さらに別の態様では、本発明は、本発明によるトランスミッターによって送信された少なくとも１つのデータストリームを受信するレシーバーに関する。
【背景技術】
【０００４】
請求項１の前文による方法、及び請求項２０の前文によるシステムが欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−１１３３０９４号で知られている。この文書は、特にＢｌｕｅｔｏｏｔｈピコネットに適用される、無線通信アプリケーションのための再送スロットの動的割当の方法を開示している。
【０００５】
音声データストリームの送信を可能にする通信システムは、無線システムでの一方向ストリーミングサービスを記載している米国特許第ＵＳ−Ｂ−６，３７３，８４２号で知られている。この方法では、データパケットの受信機は、誤って受信されたデータパケットの再送を要求することができる。この方法は、所与の無線アクセスネットワークを介した音声の送信に適している。しかし、この方法では、特定の無線伝搬状態をそれぞれ有している、複数のユーザによる媒体の共有や複数の受信機によるストリームの共有の解決策は提供されない。
【０００６】
ＩＥＥＥ標準８０２．１１及び８０２．１５．４は、特定のチャネル上の最低限のスループットを保証するメカニズムを組み込むと同時に、共用（「自由な」）アクセスのためのチャネルを確保している。これによって、帯域幅を考慮に入れること無しに、音声の送信に適するようになる。しかし、音声を送信する上で、上記のプロトコルの主な欠点は、第１に、複数のアドレスを備える１つのデータストリームの再送制御を行うことができないこと、第２に、フレームの開始前に固定（確保された又は保証された）スロットを割り当てる必要があるが、そのための割当は、定義された最大許容音声レイテンシー（latency）を超える確率を低下させること、第３に、共用アクセスは、スループット及び干渉ロバスト性（robustness）を失うことを含意するＣＳＭＡ/ＣＤとの競合に基づいているため、音声に適していないことである。
【０００７】
【特許文献１】
欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−１１３３０９４号
【特許文献２】
米国特許第ＵＳ−Ｂ−６，３７３，８４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、例えば、低レイテンシー及び高音声品質を維持しながら、考え得る複数の干渉源を含むある環境で動作し得る、例えばストリーミングオーディオアプリケーションに適したストリーミングデータ通信システムを提供するよう努める。
【０００９】
本発明によれば、上記で定義された前文による方法が提供され、請求項１に記載されている特徴をさらに有する。この方法によって、例えば干渉などによって適切に受信されていないパケットを再送することができ、したがって、適切で完全なデータストリームがアドレスに到達する可能性がより高くなる。必要なときだけ圧縮リソースが使用されるように、例えば適切ではない受信のために再送が必要な場合のみ、再送前にデータパケットが圧縮されるようにすることができる。圧縮によって再送の持続時間が短縮され、再送データパケットが干渉を受ける可能性が低減する。
【００１０】
別の実施形態では、特定のデータストリームの特定のデータパケットが、次のデータフレーム内のその特定のデータストリームの固定スロットで再送される。次のデータフレームでの再送によって、データレイテンシーが延びるが、データフレームの適切なサイズ設定によって、データレイテンシーを許容できる範囲に保つことができる。欠けているデータパケットを次のデータフレームで再送できるようにすることによって、送信方法がさらに頑強になり、誤りのない完全なデータストリームを受信する可能性が増える。
【００１１】
データフレームは、別の実施形態において、ダウンリンク部分及びアップリンク部分を含み、それぞれ少なくとも１つの固定スロット及び少なくとも１つの自由に割当可能なスロットを有する。これによって、ソースとアドレスとの間の、例えばメッセージデータ（制御データ、ハンドシェークデータなど）を含む双方向通信が可能になる。
【００１２】
さらに別の実施形態では、データパケットは、データパケット及び応答スペースのために予め定められた持続時間、例えば２５０μｓなどを有しており、この予め定められた持続時間は、考え得る干渉源の非送信間隙（non-transmitting gap）と比べて小さい。この実施形態では、データパケットが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉｆｉ、ＤＥＣＴなど、他の、場合によっては干渉し得るソースのパケットの間にうまく入ることを保証する。非送信間隙は、別の実施形態では、搬送波感知／検出技術によって検出することができ、この方法はさらに、検出された非送信間隙へのデータストリーム送信の同期を含む。
【００１３】
この方法は、別の実施形態では、少なくとも１つのアドレスから受信されたデータパケットの応答（肯定応答（ＡＣＫ）又は否定応答（ＮＡＣＫ））を受信し、同じデータフレーム内の適切に受信されていないデータパケットを再送することを含む。これによって、パケットの受信と応答の送信との間の遅延がほんのわずかであるとき、低レイテンシーが保証される。一実施形態例では、各データフレームは、Ｎ個の固定スロットを含み、Ｎ個の固定スロットのそれぞれの後に単一の否定応答サブスロットが続き、自由に割当可能なスロットのそれぞれは、自由に割当可能なスロットの後に、Ｎ個のうちのどの固定スロットでパケットが受信されなかったかを示すＮ個の否定応答サブスロットを含む。これは、オーバーヘッドをほとんど必要としない、非常に有効な応答メカニズムである。
【００１４】
さらに別の実施形態で、応答は、疑似雑音コードを含む。これは、マルチ周波数システムでマルチコードＮＡＣＫを使用する可能性を広げる。これによって、１つのアドレスがソースに近く、別のアドレスがかなり遠い（遠近問題）場合でも、適切な隣接チャネルアイソレーション（good adjacent channel isolation）を提供する。
【００１５】
別の実施形態では、少なくとも１つの自由に割当可能なスロットは、制御データメッセージを送信するために割り当てられてもよい。制御データメッセージは、連続的にではなく、必要に応じて無作為に送信されてもよい。１つ又は複数のアドレスの場合、自由に割当可能なスロットによってこれが可能になる。
【００１６】
多元接続送信システムの場合、多元接続の制御データメッセージを送信するために、バックオフメカニズムが使用されてもよい。ユーザが送信を試みるが、チャネルが空いてないことがわかった場合、バックオフメカニズムは、予め定められた期間待った後で再試行する。これによって、他のユーザと送信容量を共有することができる。
【００１７】
別の実施形態では、あらゆる種類の干渉に対して、送信方法をより頑強にするために、アンテナ及び／又は周波数ダイバシティが適用される。例えば、干渉を受けるチャネルを回避するために、適応周波数選択メカニズム（adaptive frequency selection mechanism）が使用されてもよい。また、この実施形態は、マルチパス歪み及び／又は干渉をよりよく拒否する。
【００１８】
別の実施形態で、特にストリーミングオーディオアプリケーション向けに、この方法は、音声信号内の受信されたデータパケットを変換し、欠けているデータパケットを以前受信されたデータパケットと交換し、以前受信されたデータパケットと交換されたデータパケットとの間の遷移をスムージングすることをさらに含む。これによって、誤りを受信した場合の可聴ティック音を防ぎ、受信の方法品質が向上する。一例として、スムージングは、二乗余弦フィルタ関数（raised cosine filter function）を使用することによって適用され得る。
【００１９】
（例えば規制基準に準拠するために）この方法を使用してフラットなスペクトラム送信信号（flat spectrum transmission signal）を得るには、この方法は、疑似ランダム変化スクランブル技術（pseudo-randomly varying scrambling technique）を使用して、再送データパケットをスクランブルした後で再送し、受信すると、再送データパケットをデスクランブルすることをさらに含む。さらに、この方法は、複数の再送データパケットを積分することをさらに含み得る。誤り分布は時間によって異なるため、これによって、積分による利得が可能になり、その結果、より頑強な方法が可能になる。また、現在の方法による方法は、データストリーム内のデータパケットの暗号化を使用することによって、盗聴から保護され得る。
【００２０】
遠近問題に関係する問題を軽減するために、この方法は、データパケットがアドレスによって適切に受信されていないと決定されると、ソースがその送信電力を向上させることを含み得る。これは、閉ループ電力制御を含み得る。さらに、別の実施形態において、ソースは、受信された信号強度を閾値と比較し、閾値を超える場合は、予め定められたステップによってその送信電力を低減し、そうでない場合は、予め定められたステップによってその送信電力を向上させる。閾値は、外部制御ループによって適応的に制御され得る。
【００２１】
この方法は、上記の実施形態で説明したように、データパケットに関する。データパケットは、プリアンブル、及び／又はヘッダー、及び／又は制御メッセージデータの少なくとも１つのパケット、及び／又は少なくとも１つの入力からのアプリケーションデータの少なくとも１つのパケットを含む。複数の入力データパケット及び制御メッセージデータがデータパケットの単一のストリームに多重化されてもよい。
【００２２】
別の態様では、本発明は、請求項２０に記載の特徴を有する、上記の前文に定義されたようなトランスミッターに関する。別の実施形態では、マルチプレクサ及び／又は再送制御手段は、さらに、この方法を実行するように構成される。トランスミッターは、圧縮機、疑似ランダム変化スクランブル技術を使用して再送する前に再送データパケットをスクランブルするスクランブラー、送信前にデータパケットを暗号化する暗号化モジュール、又はモジュレーターをさらに含んでいてもよい。
【００２３】
さらに別の態様では、本発明は、本発明によるトランスミッターによって送信された少なくとも１つのデータストリームを受信するレシーバーに関する。レシーバーは、音声処理電子機器、受信すると再送データパケットをデスクランブルするデスクランブラー、及び／又は複数の再送データパケットを積分する検出前アキュムレータ（pre-detection accumulator）をさらに含んでいてもよい。
【００２４】
本発明について、以下で、いくつかの実施形態例を使用し、添付図面を参照してより詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、無線デジタル音声送信システムに関し、いくつかのストリーミングデータアプリケーションに適用することができ、特に音声データストリームに適する。こうしたアプリケーションの例には、それだけには限定されないが、無線会議システム、無線ツアーガイドシステム、無線ヘッドフォン、無線スピーカ、ＭＩＤＩによる無線ステレオオーディオ、無線イヤホン、無線マイクロフォン、無線拡声装置、無線インターホンなどがある。
【００２６】
図１は、単一の中央ユニット１０及びいくつかのモバイルユニット１２を有する、本発明の一実施形態の簡略図を示している。中央ユニット１０は、モバイルユニット１２に／から音声データを配信し、又は収集するように構成されている。中央ユニット１０と各モバイルユニット１２との間のデータストリームは、一方向（一方向矢印によって示される）又は双方向（両方向矢印によって示され、要求など、双方向音声又はメッセージデータを含む）とすることができる。中央ユニット１０は、単一のモバイルユニット１２（ユニキャスト）、いくつかのモバイルユニット１２（グループ又はマルチキャスト）、又はすべてのモバイルユニット１２（ブロードキャスト）にアドレス指定されるデータストリームを送信することができる。
【００２７】
中央ユニット１０とモバイルユニット１２との間のデータストリームは、例えば２４００〜２４８３ＭＨｚＩＳＭ帯域又は５ＧＨｚＵＮＩＩ／ＩＳＭ帯域などで、ＲＦ信号（無線インターフェイス）によって送信される。この実施形態では、いくつかのデータ（又は音声）ストリームが、時分割複信（ＴＤＤ）技術を使用して、中央ユニット１０によって送信される。データは、無線インターフェイスを介してフレームで送信され、各フレームは、ダウンリンクのタイムスロット、及びアップリンクのタイムスロットを含む。理解されるように、例えばダウンストリームチャネルのみ又はアップストリームチャネルのみを使用するなど、異なる実施形態を予想することができよう。
【００２８】
図２には、３つのダウンリンク音声データストリーム、及び３つのアップリンク音声データストリームを含む、特定の実施形態で使用される単一のフレームが示されている。ダウンリンクデータは、ブロードキャスト、又はマルチキャスト送信として構成され、アップリンクデータは、ユニキャスト送信（常に中央ユニット１０に向けられる）として構成される。単一フレームは、例えば２ｍｓ長さであり、１ｍｓのダウンリンク部分及び１ｍｓのアップリンク部分を含む。音声ソースが２４ｋｓｐｓで１６ビットのＰＣＭ符号化音声であり、無線インターフェイス速度が１１Ｍｂｐｓである場合、これによって、優れた干渉ロバスト性を示しながら、レイテンシーが１５ｍｓ未満になる。データストリーム（又はチャネル）ごとに、フレームは、ダウンリンク部分に単一の固定タイムスロット（ＤＦＸ＿Ａ・・・ＤＦＸ＿Ｃ）を、アップリンク部分に単一の固定タイムスロット（ＵＦＸ＿Ａ・・・ＵＦＸ＿Ｃ）を含む。さらに、ダウンリンク部分は、４つの空きタイムスロット（ＤＦＲ＿０・・・ＤＦＲ＿３）を含み、アップリンク部分は３つの空きタイムスロット（ＵＦＲ＿０・・・ＵＦＲ＿２）を含む。
【００２９】
図２の下部には、実際のデータパケットが示されている。ダウンリンク部分には、固定タイムスロットに、データを含むストリームダウン（ＳＤＤ）パケット（stream down with data packet）、次いで単一の否定応答（ＮＡＣＫ）スペースがある。予想されたデータストリームパケットが受信されないときはいつでも、ＮＡＣＫパケットは、そのスペースで受信側モバイルユニット１２によって送信される。否定応答パケットの使用には、利点がいくつかある。こうした利点について、以下で説明する。空きスロットＤＦＲ＿０・・・ＤＦＲ＿３において、３つのデータストリームのいずれかが受信側モバイルユニット１２のうちのいずれか１つからのＮＡＣＫパケットを必要とする場合があるため、再送データパケットを含んでいても含んでいなくてもよいダウンリンクデータストリームパケット（ＳＤ）の後に、３つのＮＡＣＫスペースがある。
【００３０】
概ね似た方法では、アップリンクチャネルは、モバイルユニット１２のうちの１つから中央ユニット１０へのストリームアップ要求（ＳＵＲ）、次いでストリームアップデータパケット（ＳＵＤ）を含む。空きアップリンクタイムスロットでは、ストリームアップ要求（ＳＵＲ）、次いで場合によってはストリームアップ（ＳＵ）パケットがある。
【００３１】
フレームは、固定的に割り当てられタイムスロットと柔軟に割当可能なタイムスロットとの組合せを含むため、特定の音声データストリームでの最小スループットが保証されると共に、再送を必要とする音声データストリームに使用できる帯域幅が使用可能である。これは、エアフレームごとに新しいデータパケットが生成される、音声など連続的なデータソースに特に有利である。複数のストリーム間で空きスロットが共有されるため、悪いＲＦリンクを含むストリームは、空きスロットのほとんどを必要とし、それによって他のストリームの再送容量を低減する。したがって、固定スロットは、良いＲＦリンクを含むストリームが影響を受けないままであることを保証する。
【００３２】
（例えばタイムスロットＤＦＸ＿Ａにおいて）データパケットの紛失を経験するデータストリームは、本発明によれば、自由に割当可能なタイムスロットＤＦＲ＿０・・・ＤＦＲ＿３のうちの１つでそのパケットを再送する。したがって、ストリームごとに、フレーム当たり１つのタイムスロットのみを固定することができるが、同じフレーム内にそのデータパケットの再送が複数回あってもよい。例えば、タイムＤＦＲ＿０での再送が失敗した場合、残りの空きタイムスロットＤＦＲ＿１・・・ＤＦＲ＿３のうちのいずれかで、さらに試行することができる。特定のストリームでは、再送が繰り返し失敗して、データパケットが空きスロットで正常に送信されない場合、このストリームに属する固定スロット、及び次のフレームの以降の空きスロットを、データパケットの送信の試行に使用することができる。このプロセスは、データパケットが紛失したと見なされるまで、予め定められたフレーム数繰り返される。
【００３３】
データストリームが固定スロット及び空きスロットで時分割複信されるという事実によって、特に受信品質が良いときに、低消費電力が可能になる。これは、受信品質が高いことによって、特定のデータパケットの最初の送信試行が成功するからである。この場合、完全な音声データストリームの送信には固定スロットで間に合う。したがって、受信側装置は、考慮されるデータストリームの固定スロット間でパワーダウンすることができる。
【００３４】
別の実施形態では、この通信システムでの共用アクセスデータ送信が可能である。１つ又は複数のアップリンクタイムスロットＵＦＲ＿０・・・ＵＦＲ＿２は、共用アクセス専用とすることができ、これらのタイムスロットでは、中央ユニット１０は、例えば要求パケットＳＵＲ内のフラグを使用して、共用チャネルが空いているか使用中であるかを能動的に示す。これによって、アップリンクストリームを提供する専用ではないモバイルユニット１２がさらにメッセージデータをＣＵ１０に送信することができる。モバイルユニット１２は、新しいメッセージデータを含むその特定のチャネルにアクセスすることによって応答するが、チャネルが空きであると示されるときだけである。メッセージの第１のパケットが中央ユニット１０によって正常に受信されるとき、フラグは、中央ユニット１０によるデータメッセージの受信の終了まで、使用中に設定される。モバイルユニット１２が共用チャネルにアクセスしようと試みるが、失敗した場合、モバイルユニット１２によってデータチャネルに再度アクセスするようさらに試行が行われる前に、バックオフタイムが導入される。無作為のバックオフタイムを使用することによって、共用チャネルにアクセスする複数のモバイルユニット１２による競合が軽減され得る。
【００３５】
フレーム長、及びより具体的には、タイムスロット／パケット長は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈパケット、ＤＥＣＴ−ｏｎ−２．４ＧＨｚ、無線ＬＡＮ送信又は他の非連続送信ソースなど、不連続の干渉源があるとき、データパケットの正常な送信を可能にするには短すぎる。特定の実施形態では、パケット長は、最大２５０μｓである。こうした短いパケット長は、プリアンブルが短い、ヘッダーが短い（媒体アクセス制御に効率的なプロトコル）、無線インターフェイスビットレートが高いなど、厳しい要件を課す。
【００３６】
示されている実施形態では、中央ユニット１０は、モバイルユニット１２からのパケットの衝突を防ぐように、送信プロトコルを決定する。また、中央ユニット１０は、干渉源を検出する検出方法を含んでいてもよく、これらの干渉源間に適合させるように、それ自体の送信のタイミングを調整することができる。こうした検出方法は、搬送波感知又は搬送波検出システムを使用して実施されてもよい。
【００３７】
頑強な通信システムに低レイテンシー及び高音声品質を提供するために、このシステムは、適切に受信されていないデータパケットを、同じデータフレーム内の空きタイムスロット（ＤＦＲ＿０・・・ＤＦＲ＿３；ＵＦＲ＿０・・・ＵＦＲ＿２）で再送する。これによって、データパケットストリームでの非常に低いレイテンシーが保証される。
【００３８】
データパケットが適切に受信されるかどうかの検出は、パリティエラー検出方式、巡回冗長チェックサム（ＣＲＣ）テストなど、そういうものとして当技術分野で知られているいくつかの方法のうちの１つで行うことができる。システムは双方向通信に使用され得るため、以下では、送信機及び受信機の用語は、送信方向に応じて、中央ユニット１０のうちの１つ又はモバイルユニット１２のうちの１つのいずれかとすることができる。
【００３９】
欠けている音声及び／又はメッセージデータパケットを同じフレームで送信できる可能性を最大にするために、受信側ユニットは、受信のほぼすぐ後にパケットを受信するための（否定）応答を送信するように構成される。特定の実施形態では、応答（ＡＣＫ）は、例えば、約８０から２００μｓ以内に送信側ユニットによって受信され、否定応答（ＮＡＣＫ）は、２５から６０μｓ以内に受信機によって送信されなければならない。この機能によって、システムは、干渉源における間隙の恩恵を受けることができる。パケット持続時間が短く、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ応答がほぼすぐ行われるため、ストリームパケットが干渉されないイベントと、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ応答が干渉されないイベントとの間には高い相関関係があり、このプロトコルの再送の効率が向上する。
【００４０】
本発明は、肯定応答（ＡＣＫ）又は否定応答（ＮＡＣＫ）を使用する自動再送プロトコル（ＡＲＱ）のいずれかを使用することができる。特定の実施形態では、受信機は、関連のＮＡＣＫスロット内に特定の疑似雑音シグネチャを含むＲＦエネルギーが存在しているかどうかを決定するだけである（図２参照）。これは、複数のモバイルユニット１２がデータパケットを適切に受信していないときＮＡＣＫ応答を送信する可能性があるマルチキャスト又はブロードキャスト送信では特に有利である。（複数の）ＮＡＣＫ応答は互いに干渉し得るが、ＲＦエネルギーの存在を検出するだけのとき、これは問題ではない。
【００４１】
音声データストリームＡ・・・Ｃごとにフレーム内に単一のＮＡＣＫ応答ウィンドウのみを使用することによって、プロトコルは、非常に効率的となる。信頼できるＮＡＣＫ検出には、固定スロットＮＡＣＫ応答ウィンドウは、約２０μｓの持続時間を必要とする。
【００４２】
空きタイムスロットＤＦＲ＿０・・・ＤＦＲ＿３のうちの１つで再送する場合、どの音声データストリームＡ・・・Ｃが誤って受信されたかを、（再）送信側ユニット１０、１２に対して明らかにする必要がある。これは、空きタイムスロットＤＦＲ＿０・・・ＤＦＲ＿３のそれぞれの後に、それぞれ固定音声データストリームＡ・・・Ｃのうちの１つに関連付けられている３つのＮＡＣＫウィンドウが続く、図２に示されている方法で実施することができる。受信機は、ストリームＡの音声データパケットを不正確に受信した場合、ストリームＡに関連付けられているウィンドウでＮＡＣＫ応答を送信する。したがって、送信機は、タイミングをチェックすることによって、受信されたＮＡＣＫ応答が実際に正しいかどうかをチェックすることができる。
【００４３】
本発明は、上記の実施形態で説明したように、各周波数がプロトコルを運ぶ複数の周波数送信システムに適用することもできる。この場合、同じ場所に配置されている中央ユニット１０及び隣接周波数のモバイルユニット１２が互いに干渉するのを防ぐために、異なる周波数信号のフレームタイミングを同期化する必要がある。さらに、中央ユニット１０に近いモバイルユニット１２は、リンクが弱い、隣接周波数チャネルのモバイルユニット１２への干渉をもたらす可能性がある。これは、遠近作用と呼ばれることが多い。この作用は、アップリンクデータストリーム、及びＮＡＣＫの受信に問題をもたらす。解決策として、モバイルユニット１２は、送信電力制御を適用することができる。
【００４４】
電力制御の他に、ＮＡＣＫ応答の遠近問題は、各周波数が一意のコードを有する相互（半）直交コード（mutually (semi-) orthogonal codes）によって、ＮＡＣＫ応答を異なる周波数で符号化することによってさらに軽減することができる。この種のコードの例は、以下の通りである。
ｐｎ０５＝［１１１１０］
ｐｎ０７＝［１１１０１００］
ｐｎ１１＝［１０１１０１１１０００］
ｐｎ１５＝［００００１０１００１１０１１１］
ｐｎ１９＝［００００１０１０１１１１００１００１１］
【００４５】
受けた隣接チャネルからの干渉が受信チェーンの非線形性によるものである場合、高度の直交性が失われる可能性がある。十分な隣接チャネルアイソレーションの達成に、上記のコードの異なる反復回数が活用される。
【００４６】
送信機におけるＮＡＣＫ応答の検出は、短いＮＡＣＫ長のために有利に設計されており、依然として高い検出確率、高い干渉ロバスト性、及び低い誤り検出率を維持する。ＮＡＣＫ応答が欠けた場合、結果として、関連のデータパケットが再送されず、したがって音声データストリーム内にデータパケットが欠けることになる。ＮＡＣＫ検出器が受信されたＲＦエネルギーに基づいて動作するとき、検出期間は、かなりの量のエネルギーを集めることができるほど十分長くなければならない。ＮＡＣＫ検出器の特定の実施形態によれば、検出にはわずか２０μｓのＮＡＣＫ応答で十分である。
【００４７】
図３には、フローチャートが示されており、そこに、本発明のこの特定の実施形態によるフローが示されている。ブロック２で、弱い信号でさえ雑音レベルを優に超えて受信されるように、ＮＡＣＫ受信機がその最も高いゲインレベルに入れられる。これは、信号がクリップされるようになり得ることを意味するが、自動ゲイン制御ループ（automatic gain control loop）の整定に必要な時間を節約する。
【００４８】
信号エネルギーレベルが検出され、決定ブロック３で、信号がおそらくＮＡＣＫ応答であり得るのに十分な電力を有しているかどうかが決定される。有していない場合、フローは、次のＮＡＣＫタイムスロット検出のためにブロック２に戻る。有している場合、サンプル間の相関関係は、シンボルレートと等しい時間距離で測定される。これによって、受信機は、狭帯域の干渉源からのエネルギーと、広帯域ＮＡＣＫ応答との間を見分けることができる（ブロック４）。十分な狭帯域信号エネルギーが存在する場合（決定ブロック５）、ノッチフィルタを使用することによって、この信号をフィルタリングすることができる。特定の一実施形態では、ノッチは、複素相関信号の位相から計算することができる狭帯域干渉源の周波数にする（ブロック６）。狭帯域干渉が検出されない場合、フローは、引き続き直接ブロック７に進み、使用可能な各アンテナでのエネルギーレベルを測定することによって、アンテナダイバシティ選択を適用し、最高のエネルギーレベルのアンテナを選択する。ブロック８で、例えば受信された信号（疑似雑音系列信号（pseudo noise sequence signal））を遅延バージョン（ＰＮコード反復回数と等しい遅延）と相関させ、相関パワーを予め設定されている閾値と比較することによって、ＮＡＣＫ応答が実際に存在するかどうかをチェックする。ＮＡＣＫ応答が検出された場合、送信機は、関連のデータパケットを再送するように合図され（ブロック９）、そうでない場合、フローはブロック２に戻る。
【００４９】
図４には、上記の例について、合計で２０μｓのＮＡＣＫ検出器タイムラインが示されている。第１の期間の例えば３μｓで、総受信電力が検出され、狭帯域干渉の検出及び訓練（同様に３μｓ）が続く。アンテナダイバシティ選択は、さらに４μｓかかり、実際のＮＡＣＫ応答検出のために１０μｓのタイムウィンドウを残している。図３及び図４に示されているように、このタイプのＮＡＣＫ応答検出は、他のＡＲＱプロトコル実装に適用することもできることに留意されたい。
【００５０】
記載されているすべての実施形態において、アンテナダイバシティは、通信システムをフェーディングに対してより頑強にするために使用することができる。最高品質インデックスを有するアンテナに切り換えることによって、受信されたデータパケットのすべてのプリアンブルに対する連続的な品質測定を使用するアンテナダイバシティ技術を使用することができる。或いは、先験的に選択されたアンテナに対して、単一の測定のみ行うことができ、他のアンテナへの切り換えは、測定された品質パラメータが予め定められた閾値未満であるときだけ行うことができるようにしてもよい。
【００５１】
図５には、本発明の一実施形態による無線音声トランスミッター２０の概略ブロック図が示されている。送信機２０は、メッセージデータ（Ｉ２Ｃインターフェイスなどメッセージ入力２６）、及び１つ又は複数の音声データストリーム（音声データ入力２１）を受信することができる。音声データ入力及び出力は、当業者で知られている、線形ＰＣＭ、ＡＤＰＣＭ、ＭＰＥＧレイヤ３又はＡＣ３圧縮音声など、任意のタイプのデジタルフォーマットとすることができる。音声データは、当業者に知られているＳ／ＰＤＩＦ、Ｉ２Ｓ、ＩＥＣ６１９３７などの標準デジタル音声インターフェイスを介して運ぶことができる。各音声ソースデータストリームは、例えばサンプルレート適合のために音声処理され（ブロック２２）、いくつかの音声データパケットに分割され（ブロック２３）、その後で、音声データパケットの圧縮が適用され得る（ブロック２４）。音声データパケット及びメッセージデータパケットは、データフレーム（図２参照）がアセンブルされる前にバッファに入れられる。このプロセスの一部は、上述したように、（音声）データパケットのうちのいずれかの再送制御である（再送制御ブロック２５、２８）。音声パケット及びメッセージパケットは、多重化ブロック２９で、単一のストリームパケットに多重化される。次いでデータパケットは、オプションで、暗号化（ブロック３０）及び／又はスクランブル（ブロック３１）にかけられ、最終的に搬送波周波数に対する変調（ブロック３２）にかけられた後で、アンテナ３３に送られる。
【００５２】
図６は、本発明による無線音声受信機４０の実施形態例の概略ブロック図である。レシーバー４０において、送信機の様々な処理ブロックが逆の方法で繰り返される。アンテナ４１を使用して無線インターフェイス信号を受信した後、この信号は、復調（ブロック４２）され、デスクランブルされ（必要に応じてブロック４３）、解読される（必要に応じてブロック４４）。次いで、結果として得られたデータパケットは、異なる音声データパケット及びメッセージデータパケットに逆多重化される（逆多重ブロック４５）。再送制御及びバッファブロック４６、５１（それぞれ音声及びメッセージ）は、各データパケットが誤り無しで受信されているかどうかをチェックし、（同じユニット１０、１２のトランスミッター２０が担当している）再送が必要であるとき、信号を送る。音声データストリームの場合、パケットは、次いで復元され（ブロック４７）、さらに処理される（ブロック４８、分割解除及びエラー隠蔽）。その後、音声データストリームは、ブロック４９で、例えばボリューム調整、及びサンプルレート適合のために音声処理され、音声Ｉ／Ｏに送られる（ブロック５０）。メッセージデータパケットは、単に、分割解除され（ブロック５２）、次いでメッセージＩ／Ｏに送られる（ブロック５３）。
【００５３】
上記の実施形態で説明した再送プロトコルの実装は、それ自体当分野で知られている他の技術で補うことができる。例えば判定帰還型等化（ＤＦＥ）やＦＳＥ（fractionally spaced equalizer）などは、マルチパスフェード信号（multi-path faded signal）を等化し、追加の狭帯域干渉取り消しを提供するために使用することができる。また、アンテナダイバシティ方式及び動的周波数（再）割当プロトコルをこの通信システムに追加してもよい。また、通信システムのロバスト性及び効率をさらに向上させるために、エラー隠蔽を適用することもできる。チャネル符号化／復号技術、インターリーブ／デインターリーブ技術、又は周波数ホッピング技術の必要無しに、全体で、干渉及びフェーディングに対して非常に頑強な通信システムが達成され得る。既知のシステムは、インターリーブと共に、又はインターリーブ無しで、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）方式を使用する。（干渉及びフェーディングからの）バースト誤りに対するブロックインターリーブと共に、ビット誤り率及びフレーム誤り率において、かなりの利益を達成することができる。しかし、これは、必要なバッファリング容量、レイテンシーの増加、及び処理要件及びメモリ要件などいくつかの欠点が付いてくる。
【００５４】
次に、図５及び図６に示した一部のブロックについてより詳しく説明する。したがって、送信システムの特定の部分のこれらの実装は、即ち上記の自動再送プロトコル実装以外の用途に適用され得ることに留意されたい。
【００５５】
システムの容量を増やすために、データパケットの圧縮及び復元（ブロック２４、４７）を使用してもよい。本発明の特定の一実施形態では、音声データパケットの最初の送信は圧縮されない。このパケットを受信できない（又は繰り返し受信できない）とき、アドレスは再送を要求する。次いでソースは、圧縮によりこのパケットを再送する。
【００５６】
エラー隠蔽技術（図６のブロック４８）は、以下の詳細を使用して実施することができる。（繰り返し）失敗した再送は、結果的に、受信された音声信号の可聴歪みをもたらす。上記のエラー隠蔽技術を使用して、窓関数を適用することによって、最近受信された音声ブロックの音声信号をフェードインしたり、フェードアウトしたりできるようになる。このように、受信機端で結果として得られた音声信号は、不愉快に歪められることはない。
【００５７】
この音声送信システムにおいて、エアフレーム障害及び音声ブロック障害が起こり得る。障害のあるエアフレームは、ある再試行回数に達するまで本発明を使用して再送され、その後、エアフレームは、紛失とマーク付けされる。次いでこの特定のエアフレームに依存する音声ブロックも、紛失とマーク付けされる。遅延した音声ブロックは、受信機ユニットのデジタルメモリ内に依然として存在しており、紛失した音声ブロックに取って代わる。現在の音声ブロックと遅延した音声ブロックとの間に円滑遷移ウィンドウ（smooth transition window）を適用することによって、最終的な音声信号でのティックを防ぐことができる。複数の音声ブロックが紛失したとき、受信された音声信号は、ゼロ信号（完全な無音）にフェードアウトする。
【００５８】
図７に、エラー隠蔽技術のハードウェア実装モジュール７０が示されている。音声ブロックを含む入力データは、２つの枝に分けられる。通常の状況では、音声ブロックは、後述するウィンドウ乗算器と同期化できるように、ウィンドウサイズで遅延する（ブロック７３）だけである。選択ユニット７９は、紛失した音声ブロックが検出されない場合、（遅延した）音声ブロックを出力に渡す。紛失した音声ブロックが存在するときは常に、選択ユニット７９は、図８の２つの枝の合計を渡す（加算器要素７８）。上側の枝は、現在の音声ブロックを表し、乗算器７５で現在の音声ブロックに負の窓関数７７を掛ける。下側の枝は、まず、音声ブロックをちょうど音声ブロック期間で遅延させる遅延要素７１、及びウィンドウ遅延要素７２を含んでいる。次いで、（前の）音声ブロックに窓関数７６を掛け、これが加算器要素７８に渡される。窓関数７６、７７は、例えば余弦関数でもよい。
【００５９】
トランスミッター２０（図５）は、オプションのスクランブルユニット３１を含んでいてもよく、受信機装置４０（図６）は、対応するデスクランブルユニット４３を含んでいてもよい。スクランブルユニット３１は、疑似ランダムに、（再）送信ごとに異なってデータを変えることができ、デスクランブルユニット４３は、それに対応してデータ信号をデスクランブルする。デスクランブルユニット４３は、さらに、軟値の検出前アキュムレータを含む。この背後の根本原理は、再送されたデータパケットが同じデータから成ることである。これらの再送が無線チャネルの可干渉時間内に行われる場合、パケット内のビット誤り分布は、再送間で著しくは変わらない。異なる方法で各再送をスクランブルすることによって、ビット誤り分布は、ランダム化されて、検出前積分によって感度の利益を可能にする。そのときの検出手順は、以下の通りである。受信されたパケットが、例えばＣＲＣチェックなどで誤りがあるかどうかについてチェックされる。パケットに誤りがある場合、復調器から来たデスクランブルされたソフトデータは、検出前積分器で、同じパケットＩＤを有する以前受信されたパケットに追加される。このパケットＩＤは、同じパケットの（再）送信では同じである。軟値積分器でのデータが検出され、結果として得られたパケットは、誤りがあるかどうかについてチェックされる。パケットに誤りがない場合、送信が正常と見なされ、再送は要求されない。また、スクランブルは、フラットなパワー密度をもたらし、これは、規則基準の遵守に重要となり得る。
【００６０】
この通信システムは、通常は同じ場所に配置されている複数の中央ユニット１０を含んでいてもよい。モバイルユニット１２は、カバレージエリアにわたって分散されており、結果として、信号電力に関して遠近問題をもたらすが、主に信号のアップリンク部分にもたらすだけである。既知の電力制御方法では、高速の内部ループ及び低速反応の外部ループが使用される。内部ループは、単一のスロットにおける信号対雑音比（ＳＮＲ）、受信信号長インジケータ（received signal strength indicator）（ＲＳＳＩ）又はビット誤り率（ＢＥＲ）などの信号特性を考慮に入れ、この特性を目的のレベル（閾値）と比較する。比較の結果に応じて、通常、わずかに上げ下げするステップを使用して、送信電力が修正される。目的のレベルは、例えば、平均チェックサム又はＢＥＲ測定に基づいて外部ループによって設定される。
【００６１】
この通信システムでは、送信機は、データパケットが誤りと共に受信されたことを示す（否定）応答パケットを受信すると、すぐに送信電力を増やす。パケットが適切に受信されると、ＲＳＳＩは、目的のレベルと比較され、比較に基づいて、送信機電力レベルが増減される。この目的のレベルは、例えば、上述したように、外部ループで決定されてもよく、又はデフォルトの値でもよい。
【００６２】
ＩＳＭ帯域におけるＲＦ通信を使用して上記の実施形態を説明してきたが、当然、他のＲＦ周波数帯域で、さらには赤外線など他の無線技術を使用して本発明を実施することもできる。上記の本発明の例は、データフレームがいくつかのタイムスロットに分割される時分割多重（ＴＤＭ）方式に関連している。しかし、この用途は、それだけには限定されないが、例えば、周波数分割多重、符号分割多重など、他のタイプの多重方式で実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明が適用され得る無線送信システムを示す簡略図である。
【図２】本発明の一実施形態で使用されるデータフレームの構築を示す概略図である。
【図３】本発明による方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態における応答メカニズムの一実装形態のタイムライン例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による送信機を示すブロック図である。

Claims

複数のデータパケットのシーケンスを含む少なくとも１つのデータストリームを、通信チャネルを介してソースから少なくとも１つのアドレスに送信する方法であって、前記データストリームがプロトコルによるデータフレームを含む信号を使用して前記通信チャネルを介して送信され、各データフレームが、前記データストリームのパケットを送信するための少なくとも１つの固定スロットを有し、前記プロトコルにおいて、各データフレームが少なくとも１つの自由に割当可能なスロットをさらに含み、それにより、前記少なくとも１つのアドレスによって適切に受信されていない、前記データストリームの特定のデータパケットが、前記少なくとも１つの自由に割当可能なスロットのうちの１つを使用して前記ソースから再送される方法であって、データパケットが最初の送信では圧縮されずに送信され、前記再送のうちの少なくとも１回で圧縮されて送信されることを特徴とする方法。
少なくとも１つのデータストリームを、通信チャネルを介してソース（１０）から少なくとも１つのアドレス（１２）に送信するシステムで使用するトランスミッター（２０）であって、前記少なくとも１つのデータストリームごとにデータパケットをアセンブルする入力処理手段（２１、２３；２６、２７）と、前記少なくとも１つのデータストリームごとにデータパケットを受信し、前記通信チャネルを介して送信すべきデータフレームをアセンブルするように構成されているマルチプレクサ（２９）とを含み、各データフレームが、前記データストリームのパケットを送信するための少なくとも１つの固定スロットを有しており、前記マルチプレクサ（２９）が、各データフレームに少なくとも１つの自由に割当可能なスロットを提供するようさらに構成されており、前記トランスミッター（２０）が、前記マルチプレクサ（２９）に接続され、前記少なくとも１つの自由に割当可能なスロットのうちの１つを使用して、前記少なくとも１つのアドレスによって適切に受信されていない、前記データストリームの特定のデータパケットを再送するように構成されている再送制御手段（２５；２８）をさらに含むトランスミッター（２０）であって、データパケットを最初の送信では圧縮せずに送信し、前記再送のうちの少なくとも１回で圧縮して送信できるようにする前記再送制御手段（２５；２８）に接続されている圧縮機（２４）をさらに含むことを特徴とするトランスミッター（２０）。
少なくとも１つのデータストリームを、通信チャネルを介してソース（１０）から少なくとも１つのアドレス（１２）に送信するシステムで使用するレシーバー（４０）であって、前記通信チャネルを介して送信されるデータフレームを受信するように構成されている逆多重化手段（４５）を含み、各データフレームが、前記データストリームのパケットを送信するための少なくとも１つの固定スロット及び少なくとも１つの自由に割当可能なスロットを有しており、前記逆多重化手段（４５）が、前記少なくとも１つのデータストリームごとにデータパケットを提供するようにさらに構成されており、前記逆多重化手段（４５）に接続された再送制御手段及び緩衝手段（４６；５１）をさらに含み、前記ソース（１０）に対し、前記データストリームのデータパケットが、最初の送信では適切に受信されなかったので、前記少なくとも１つの自由に割当可能なスロットのうちの１つを使用して、前記ソース（１０）により再送すべきであると指示するように構成されているレシーバー（４０）であって、最初の送信では圧縮されず、前記再送のうちの少なくとも１回で圧縮されたデータパケットの受信を可能にする、前記再送制御手段及び緩衝手段（４６；５１）に接続された復元手段（４７）をさらに含むことを特徴とするレシーバー（４０）。