JP4589351B2 - 同期を保持しないチャンネル上でのビット総数保全性および同期データ転送を提供する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般にデータ転送通信システム、より詳細には、データストリームの同期特性を保持しない媒体を介しての同期データストリームの転送に関するものである。

無線電話通信システムでは、多数のユーザーは、他の無線電話システムおよび有線電話システムに接続するために無線チャンネルを介して通信する。無線チャンネルを介する通信はいろいろの多元接続技術の中の１つであり得る。これらの多元接続技術は、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）と、周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）と、符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）とを含んでいる。ＣＤＭＡ技術は多数の長所を有する。典型的ＣＤＭＡシステムは、本発明の譲受人に譲渡され、参照してここに組み込まれている、Ｋ．Ｇｉｈｏｕｓｅｎらの１９９０年２月１３日に発行された名称が「衛星中継器あるいは地上中継器を使用するスペクトル拡散マルチアクセス通信システム」の米国特許第４，９０１，３０７号に記載されている。

今述べた特許では、各々がトランシーバを有する多数の移動電話システムユーザーがＣＤＭＡスペクトル拡散通信信号を使用して衛星中継器あるいは地上基地局を通して通信するマルチアクセス技術が開示されている。ＣＤＭＡ通信を使用する時に、周波数スペクトルは、システムユーザー容量を増加できるように何度も再使用できる。

ＣＤＭＡセルラシステムでは、各基地局は、限られた地理的な領域に有効範囲を提供し、その有効範囲領域の遠隔ユニットをセルラシステムのスイッチを介して公衆電話交換ネットワーク（ＰＳＴＮ）に結合する。遠隔ユニットが新しい基地局の有効範囲領域に移動する場合、このユーザーの呼び出しの経路選択が新しい基地局に転送される。基地局−遠隔ユニット信号伝送パスは順方向リンクと呼ばれ、遠隔ユニット−基地局伝送パスは逆方向リンクと呼ばれる。

典型的な無線電話通信システムでは、遠隔ユニット送信機は、音声情報を可変レートフォーマットで符号化するボコーディングシステムを使用できる。例えば、データレートは、音声活動の休止により低下されてもよい。より低いデータレートは、遠隔ユニット伝送によって引き起こされる他のユーザーへの干渉のレベルを減少させる。受信機で、あるいは特に受信機に関連して、ボコーディングシステムは音声情報を再構成するために使用される。音声情報に加えて、非音声情報だけあるいは２つの混合が遠隔ユニットによって伝送できる。

遠隔ユニットが伝送のためにそれ自体のデータを発生する場合、内部ボコーダは、２０ミリ秒（ｍｓ）のフレーム中の音声活動に基づいて、４つの異なるレート、例えば約８，０００ビット／秒（ｂｐｓ）、４，０００ｂｐｓ、２，０００ｂｐｓおよび１，０００ｂｐｓの音声情報符号化データのデジタルサンプルから生成する。ボコーダデータの各フレームは、９，６００ｂｐｓ、４，８００ｂｐｓ、２，４００ｂｐｓ、および１，２００ｂｐｓのデータフレームとしてオーバヘッドビットと共にフォーマット化される。９，６００ｂｐｓのフレームに対応する最高レートのデータフレームは「フルレート」フレームといわれ、４，８００ｂｐｓのデータフレームは「１／２レート」フレームといわれ、２，４００ｂｐｓのデータフレームは「１／４レート」フレームといわれ、１，２００ｂｐｓのデータフレームは「１／８レート」フレームといわれる。符号化処理あるいはフレームフォーマット化処理のいずれでも、レート情報はデータに含まれない。この環境での応用に適するボコーダは、１９９５年５月９日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された名称が「可変速度ボコーダ」の米国特許第５，４１４，７９６号に記載されている。遠隔ユニットが端末装置ユニットのような外部ソースからデータを受信する場合、遠隔ユニットは、この可変速度フレームフォーマットのデータを処理し続ける。

最初のセルラ電話スペクトルライセンスが政府によって発行されるとき、スペクトルの使用の制限の中の１つが、キャリアがディスパッチングシステムサービスを提供できないことであった。しかしながら、ＣＤＭＡシステムの多数の長所および専用ディスパッチシステムの配置および保守の問題のために、政府はこの問題を再審査する。政府そのものはこのようなサービスから大いに利益を得る。

典型的な無線電話サービスおよび有線電話サービスは１対１の（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）サービスを提供するのに対して、ディスパッチサービスは１対多数のサービスを提供する。ディスパッチサービスの共通の使用はローカル警察無線システム、タクシーディスパッチシステム、連邦秘密情報作戦局通信システムおよび全軍事通信システムである。

ディスパッチシステムの基本モデルはユーザーの放送ネットからなる。各放送ネットユーザーは、共通の放送順方向リンク信号を監視する。ネットユーザーが通信することを望むならば、ユーザーはプッシュ・ツー・トーク（ＰＴＴ）ボタンを押す。典型的には、通信のユーザー音声は放送順方向リンクを介して逆方向リンクから経路選択される。理想的には、ディスパッチシステムは、システムへの地上通信線および無線アクセスを可能にする。

政府機関がディスパッチサービスを使用することを望むならば、ＣＤＭＡ波形によって提供される固有のプライバシに加えて、この機関は、更なる妨害の防止のための暗号機構を使用することを望むことができる。暗号機構は、一般的に内部で発生されたクロックに基づいて作動され、一定の速度でデータを発生する。

暗号機構を無線システムと併用するために、暗号機構のデータ速度、クロックおよびビット総数保全性要求が受容されねばならない。

［発明の概要］
本発明は、ビット総数保全性及び低遅延を必要とする一定レートビット・ストリームをサービスする透過無線リンク・プロトコルを適合化するための効率的バッファリング方式である。端末装置は一定レートビット・ストリームを提供する。可変レートでフレームベースのエラーフリーでないプロトコルを使用して一定レートビット・ストリームを宛先へ運ぶために、無線リンクが使用される。受信端では、一定レートビット・ストリームは、ビット総数保全性が維持されるように再構成されなければならない。バッファリング・システムは、音声サービス・シスデムの必要性と一致した最小固定遅延を生じるものでなければならない。

これらの要件を達成するために、各フレームに長さ領域(field)が付加される。長さ領域それ自体は、リンクの全体的ビット搬送能力に対する長さ領域のインパクトを最小にするため、少数のビットから成らなければならない。長さ領域は、対応するデータフレームのサイズに比例して増加させられるモデュロ値である。もしフレームが消失させられると、そのフレームに含まれるビットの数は、受信された次の非消失フレームの長さ領域に基づいて決定することができる。受信局では、待ち行列がフレームデータを受け取り、一定レートビット・ストリームを生成する。消失が受信されると、消失したフレームに含まれていたかもしれないビットの最大数に等しい数の充填ビットが待ち行列へ加えられる。これらの充填ビットは、待ち行列によって直ちに使用することができる。次の非消失フレームが受け取られたとき、もし消失フレームがビットの最大数よりも少ないビットを含んでいたと決定されると、余分なビットは、次の非消失フレームに含まれるデータによって上書きされる。

［好ましい実施形態の説明］
本発明の特徴、目的、及び利点は下記に記載される詳細な説明を図面と組み合わせて参照するとき更に明らかとなるであろう。

図１に代表的なディスパッチ（ｄｉｓｐａｔｃｈ）システムを示す。好ましい実施例で遠隔ユニット１０、２０、２２および２４はディスパッチユニットと１対１の電話の両方に機能することがある。図１で、遠隔ユニット１０は現在活動しているトーカ（ｔａｌｋｅｒ）であり、遠隔ユニット２０、２２および２４は現在受動的なリスナ（ｌｉｓｔｅｎｅｒｓ）である。基地局３０、３２および３４は遠隔ユニット１０、２０、２２および２４への放送順方向リンクチャネルを提供する。基地局３０は動作している遠隔ユニットから逆方向リンク信号を受けてもいる。移動機交換センタ（ＭＳＣ）３８は基地局へと基地局からの制御信号を調整する。好ましい実施例で、その制御信号は一般に簡単にＩＳ−９５といわれる、「デュアルモード広域拡散スペクトラムセルラシステムのための移動局−基地局互換性標準」（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５に従い、遠隔ユニットは移動局といわれる。通信マネージャー４０は、２個の遠隔ユニットがプッシュ・ツー・トーク（ＰＴＴ）−ボタンを同時に押した場合、要求に優先権を与えるように放送網を制御する。

好ましい実施例は暗号化した音声システムを１対１またはディスパッチ無線ＣＤＭＡシステムに結合するのに使用するようにこの発明を図示しているが、一般的な原理はデジタル環境のさまざまなところに応用できる。たとえば、同じ原理は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）または他のデジタル送信技術を使って展開されるシステムに適用することができる。そのデジタル・データはＦＡＸまたはコンピュータ・データにすることができる。一般に、この発明は、信号の同期性を保たない媒体を経由して送信される、どのような同期データ・ストリームにも広く適用できる。そのようなシステムの数例は同期フレーム・フォーマット・ビデオ送信システム、同期ベアラ（等時システム）サービスによって運ばれるパケットデータバースト（ｂｕｒｓｔ）、コネクションオリエンテッドな（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｒｉｅｎｔｅｄ）同期転送を介して非同期転送モード（ＡＴＭ）により運ばれる多重化された音声とデータのトラフィックである。

図２はこの発明の典型的な実施例を示す。図２は、遠隔ユニットと地上線電話の間の１対１の安全な音声接続に関して記述している。同じ技術は２個の遠隔ユニット間の１対１の接続へ直接適用すること、またはディスパッチシステムへ直接適用することができる。遠隔ユニット１１０はクリプトランプ（Ｃｒｙｐｔｏ Ｌｕｍｐ）（クランプ（ｃｌｕｍｐ））１００を備えている。クランプ１００は遠隔ユニット１１０へデータ・ビットの安定した流れを供給する。クランプ１００の中で、クロック１０２は周波数ｆ₁で動作する独立したクロックを生成する。クロック１０２は周波数ｆ₂で動作しているＣＤＭＡクロックおよび周波数ｆ₃で動作しているＰＳＴＮクロックに対してドリフトすることがある。クロック１０２はボコーダ１０４を駆動するのに使用し、スピーカとマイクロフォン１０８で受けた音声信号を符号化する。ボコーダ１０４の出力は暗号化と解読(encryption/decryption)１０６を駆動するのに使用される。暗号化と解読１０６の出力は遠隔ユニット１１０への入力である。暗号化と解読１０６の出力は代表的に安全な音声であるが、遠隔ユニット１１０、基地局１１８および網間接続機能１２４を備えるＣＤＭＡ接続はそれが標準デジタル機器ターミナル・ユニットからのデータ出力であるかのようにそのデータで動作する。スピーカとマイクロフォン１０８はクランプ１００の内にあるように示しているが、遠隔ユニット内にある場合がある。このような場合、クランプ１００と遠隔ユニット１１０間のオーディオ信号接続が必要である。

暗号化と解読処理の１つの態様は、データの安定した流れが暗号化の最後で生成され、解読処理が有効に働くために、データの安定した流れが解読の最後で再生成されなければならないことである。その解読処理は入力データの誤りを許容でき、有効な結果を供給でき、したがって誤りのないリンクは必要としない。その重要な状況は、暗号化処理から出るのと同様に、解読処理に行くビットが互いに同時配列（ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を有しなければならないことである。データの１ビットが失われているだけで、解読処理は有効なデータというより、屑を生成する。データ・ビットの安定な流れを供給する処理は同期化と呼ばれる。暗号化処理を出るのと等しい数のビットを解読処理へ供給する処理はビット総数保全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）の維持と呼ばれる。

図２に戻って、クランプ１００は暗号化されたデータ・ビットの安定な流れを生成している。このような暗号化されたデータは代表的に、４８００ビット／秒で生成される。クランプ１００からのビット出力の安定な流れに対照的に、遠隔ユニット１１０はＩＳ−９５にしたがって可変レート・フレーム・データを生成する。ＩＳ−９５にしたがって、遠隔ユニット１１０は２０ミリ秒（ｍｓ）のデータのフレームを生成する。データのフレームは４個の異なるレート、約８，０００ビット／秒（ｂｐｓ）、４，０００ビット／秒（ｂｐｓ）、２，０００ビット／秒（ｂｐｓ）および１，０００ビット／秒（ｂｐｓ）の１つを取ることができるが、それはデータが生成され、受信されるレートに依存する。各フレーム・データは９，６００ｂｐｓ、４，８００ｂ、ｐｓ、２，４００ｂｐｓおよび１，２００ｂｐｓのデータフレームとしてオーバヘッドビットと共にフォーマットされる。９，６００ｂｐｓのフレームに対応する最高レートのデータフレームは「フルレート」フレームといわれ、４，８００ｂｐｓのデータフレームは「１／２レート」フレームといわれ、２，４００ｂｐｓのデータフレームは「１／４レート」フレームといわれ、１，２００ｂｐｓのデータフレームは「１／８レート」フレームといわれる。

１個のフルレートのフレームのビット総数ペイロード（ｂｉｔ ｃｏｕｎｔ ｐａｙ ｌｏａｄ）は１６０ビットである。１個のハーフレートのフレームのビット総数ペイロードは８０ビットである。クランプ１００がデータを４，８００ｂｐｓで生成していると、各２０ｍｓフレーム間隔の間に９６ビットを生成する。したがって、遠隔ユニット１１０はフルレートおよび１／２レートのデータフレームの組み合わせのディザ処理を生成し、クランプ１００の出力に適応する。各フレームに対して、遠隔ユニット１１０は１個の長さ領域を加える。長さ領域それ自体は、リンクの全体的なビット搬送容量に対する長さ領域の影響を最小にするため、少数のビットから成らなければならない。長さ領域は現在のフルーム長さ（即ち、ビット数）を前のフレームで送られた長さ領域の値に加えて生成したモジュロ・インデックス（ｍｏｄｕｌｏ ｉｎｄｅｘ）である。さらに、他のＣＤＭＡ制御信号、制御およびオーバーヘッド・ビットはフレームに加えられる。そこで、フレームは畳み込み符号化される。符号化されたビットはインターリーブされる。インターリーブされたビットは直交ウォルシュ符号化され、擬似乱数雑音ＰＮ符号のマスクを掛けて拡散される。マスクした拡散信号はＩおよびＱのチャンネル拡散シーケンスでオフセット直交位相シフト・キイ（ＯＱＰＳＫ）変調され、無線リンク１２０でアンテナ１１２から送信される。

基地局１１８はアンテナ１１４を経由して、無線リンク１２０から遠隔ユニットの信号を受信する。基地局１１８はＯＱＰＳＫ変調と拡散(spreading)マスクを除く。基地局１１８は拡散していない信号をウォルシュ復号し、信号をデインターリーブする。そこで信号はビタビ復号器で復号されるように復号され、基地局１１８から網間接続機能（ＩＷＦ）１２４に伝えられる。

ＩＷＦ１２４はクランプ１００が安全な電話ユニット１３０と網間接続するのに必要な機能を提供する。物理実装はモデムのプール（ｐｏｏｌ）を含む場合がある。ＩＷＦ１２４はパルス符号変調（ＰＣＭ）データを公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１２８に出力する。ＰＳＴＮ１２８はＰＣＭ符号化データを安全な電話ユニット（ＳＴＵ）１３０に伝える。ＳＴＵ１３０の中でデータの流れは解読され、デボコードされ、音声信号が最終リスナーに出力される。ＳＴＵ１３０からクランプ１００までのリンクは前述のリンクとほぼ同じ働きをする。

ＩＳ−９５無線プロトコルは音声信号を搬送するためのものである。音声信号の性質から、再生結果が理解できる品質の長距離通信の会話であるために、元のデジタル化された音声信号の完全に再生されたコピーを必要としない。したがって、１つのフレームに対して過度の誤りが発生する場合、フレームを単に消失することができる。このような消失の数が最小に保たれると、結果として生じる音声に対する影響が最小になる。したがって、ＩＳ−９５リンクは本来誤りのない通信を提供するものではない。

ＩＳ−９５リンクを使用して、誤りのないデータ伝送が必要であるデータ接続を提供する場合、付加的なプロトコル層を付け加えてフレーム消失を検出してもよい。フレーム消失の検出を元にして、受信局はフレームの再送信を要求することができる。しかしながら、音声データを搬送する同期データ接続を扱う場合、このような機構は許容できない。誤り検出とフレーム繰り返し演算はシステムに遅延をもたらす。同期システムでは、このようなシステムによって導入される最大遅延は、バッファリング機構によって永久的に挿入されざるを得ないであろう。このような遅延は音声システムでは許容できない。なぜなら、それらはエンドユーザーによって検出され得る程の大きさであるからである。

ＩＳ−９５無線インターフェイスはビット総数の保全性を伴った同期データ送信を提供しないので、本発明は既存のプロトコルスタック上に新しいプロトコルスタック層を提供する。図３は透過無線リンクプロトコル（ＴＲＬＰ）用に新たに加えられた適応層を備えたプロトコルスタックを示す。適応層はビットストリームが安全な音声端末設備によって発生されようと、あるいは任意の同期データ源によって発生されようと、一定ビットストリームを有するどのようなユーザートラフィックにも関連して使用することができる。適応層はバッファリング機構と、透過ＲＬＰ層において消失されたデータに対する関連した消失データ置換アルゴリズムを使用して、トラフィックの同期性及びビット総数の保全性を回復する。本発明の利点は、データが被る実時間の待ち行列遅延を最小にすることである。

図３は透過無線リンクプロトコルの適応層を備えたプロトコルスタックを示す。クランプ１００は、電子産業協会／遠距離通信業協会（ＥＩＡ／ＴIＡ）文書２３２−Ｅにおいて定義されるインターフェイスを使用して、データビットの一定ストリームを提供する。遠隔ユニット１１０は同じプロトコルを使用して、データを受信する。ＡＰＰ層は標準のモデムＡＴコマンド処理層である。ＡＬとラベル付けされた層が適応層である。逆リンクに対しては、遠隔ユニット１１０内の適応層は一定レートビットストリームを一連のオクテット(octets)に変換し、それはＴＲＬＰ層に送られる。更に、適応層は周波数ｆ₁で作動するクランプ１００クロックと、周波数ｆ₂で作動する遠隔ユニット１１０内のクロック間の同期を提供する。ＩＳ−９５層は上記において簡単に説明した符号化、インターリービング（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ）、拡散及びＯＱＰＳＫ変調を含む無線リンクインターフェイス用のデータとシグナリングを提供する。

基地局１１８及びＩＷＦ１２８において、ＩＳ−９５層がＩＳ−９５演算を取り除き、データフレーム、または、それが受信しようとするデータの各々のフレームの消失のいずれかを出力する。ＴＲＬＰはフレームデータを受信し、データのオクテットを出力する。適応層は到来する一連のデータオクテットとフレーム消失表示を受け取り、一定レートビットストリームを作り出す。

適応層は図４に示す待ち行列１５０で構成され、それはＴＲＬＰの出力をバッファに入れ、一定レートビットストリームを発生させる。待ち行列１５０はバッファプレフィルＸ領域１５４とバッファプレフィルＺ領域１５６がビットで一杯になるまでは、一定レートビットストリームの出力を始めない。明らかに、バッファプレフィルＸ領域１５４は不可避な固定された遅延を導入する。バッファプレフィルＸ領域１５４は、クランプ１００において周波数ｆ₁で作動するクロックと、ＳＴＵ１３０において周波数ｆ₁で作動するクロックとの間の任意のクロックドリフトを占める。バッファプレフィルＸ領域１５４のサイズはシステム仕様書によって決定される。例えば、好ましい実施態様では、同期リセット間の最小許容時間は１０分と設定される。同期リセットは、バッファリング待ち行列のデータが尽き、一定レートビットストリームを発生することができなくなり、演算を続けるためにシステムをリセットし、バッファを再充填しなければならない時に発生する。同期リセット間の最小許容時間が増大するにつれて、バッファのサイズを増大しなければならず、固定遅延も増大する。バッファプレフィルＸ領域１５４のサイズはＳＴＵ１３０とクランプ１００クロック間の最大ドリフトに基づいて計算される。バッファプレフィルＸ領域１５４は２つのユニットが１０分の間隔にわたって互いに対してドリフトできる、可能な最大ビット数を格納ずる。バッファプレフィルＸ領域１５４の実際のサイズは本発明の操作とは無関係である。バッファプレフィルＸ領域１５４に格納されたビット数はシステム演算中に増減する。

バッファプレフィルＺ領域１５６からのデータのオクテットは、バッファプレフィルＸ領域１５４から一定レートビットストリームにビットが送られるのとほぼ同じｂｐｓレートでバッファプレフィルＸ領域１５４に送られる。バッファプレフィルＺ領域１５６からバッファプレフィルＸ領域１５４へのビット伝送はＣＤＭＡ設備クロック周波数ｆ₂に基づいている。バッファプレフィルＺ領域１５６は、一定レートビットストリーム出力でデータが伝達されるまでは、更にデータで事前に充填され（ｐｒｅｆｉｌｌｅｄ）、こうして固定遅延をシステムに導入する。可能な最小固定遅延を導入するために、バッファプレフィルＺ領域１５６のザイズは小さな値に等しい。１つの簡便な値は、ＴＲＬＰ層から別のデータセットが届く前に、バッファプレフィルＸ領域１５４に伝送される平均ビット数である。好ましい実施態様では、平均して９６ビットが待ち行列１５０の各フレームから送られる。したがって、好ましい実施態様では、バッファプレフィルＺ領域１５６のサイズは１２オクテットである。

１つの代替の実施態様では、バッファプレフィルＺ領域１５６のサイズはゼロまで減少してもよい。クランプ１００とＳＴＵ１３０間にまず接続が設定される場合、ダイヤリングトーン指示が発信元のユニットから受信ユニットに送られる。受信ユニットが応答すると、２つのユニットは一連のトレーニングトーンを交換する。送信ユニットと受信ユニットの両方がデータ送信の準備を整えると、各々のユニットが搬送波を他方のユニットに送る。１つのユニットからデータを送ることができる第一の瞬間は、そのユニットが他方のユニットから搬送波を検出した瞬間である。ＩＷＦ１２４内のモデムが搬送波を検出するとすぐに、プロトコルはＩＷＦ１２４が一定レートビットストリームを作り出すように命令する。如何なるフレームもまだ利用できない場合、プロトコルを満たすために、バッファプレフィルＸ領域１５４とバッファプレフィルＺ領域１５６に対して充填ビットを付け加えなければならない。しかしながら、最初の非消失フレームが到着するまで、搬送波がＩＷＦ１２４に提供されない場合、バッファＺ領域１５８が受信されたデータを一定レートで直ちに出力し始めることができる。このように、バッファＺ領域１５８が空になる前は、次のデータフレームまたは消失表示が利用でき、バッファプレフィルＺ領域１５６を削除してもよい。

好ましい実施態様において、書き込みポインタ１６０の名目位置はバッファプレフィルＺ領域１５６とバッファＺ領域１５８の境界にある。データが実際のデータと充填データの形態でＴＲＬＰからバッファＺ領域１５８へと移動するにつれて、データはバッファプレフィルＺ領域１５６からのオクテットとして移される。書き込みポインタ１６０の位置が移動して、ＴＲＬＰからの次のオクテットが置かれるべき位置を示す。後述のように、書き込みポインタ１６０はバッファプレフィルＺ領域１５６とバッファＺ領域１５８の両方で構成されるスタックポインタ範囲内で動かすことができる。バッファＸ領域１５４のサイズは可変であるので、書き込みポインタ１６０はバッファプレフィルＸ領域１５４に入り込まない。

消失表示が受信される時、消失されたフレームのサイズは未知である。ビット総数の保全性を保護するために、充填する（ｆｉｌｌｅｒ）ビットを待ち行列１５０に加えて、消失されたビットを表示しなければならない。本発明によれば、消失されたデータフレームが含み得る最大ビット数が待ち行列１５０に加えられる。好ましい実施態様では、フルレートのフレームが１６０ビットを搬送するので、１６０の充填するビットが待ち行列１５０に加えられる。これらのビットは直ちに待ち行列１５０を通じて移動し、必要に応じて一定レートビットストリームに出力される。消失フレームがフルレートのフレームでなかった場合、次の非消失フレームを受信する時、待ち行列１５０に加えられたビットの一部がまだ待ち行列１５０内にあってもよい。

上記に記載した通り、おのおののフレームは、長さ領域を有している。この長さ領域は、直前のフレームに対する現在のフレームのビット数を示すものである。好適な実施形態のデータレートを用いて、表１は、そのようなモジュロ長さ領域を与える例示的な手順(scheme)を示すものである。表１の具体例では、長さ領域はわずか４ビットである。すなわち、０から１５までの値をとる。長さ領域の値が、フレームレートに基づいて、各フレームごとに加算される。フルレートのフレームが送信されると、その領域の値は８が加算される。１／２レートのフレームが送信されると、その領域の値は４が加算される。１／４レートのフレームが送信されると、その領域の値は２が加算される。１／８レートのフレームが送信されると、その領域の値は１が加算される。

この手順にしたがって、長さ領域の最初の値が０であるとすると、表１の第１カラム（ｃｏｌｕｍｎ）は、フレームによって送信されたデータのレートを示す。第２カラムはそれに対応する長さ領域の値を表す。従って、送信された第１フレームの値は１／４レートであるので、長さ領域の値は２である。次のフレームは１／２レートであるので、値は４だけ加算され、６の値をとる。続く２度目の１／２レートのフレームは、値を更に４増加し、長さ領域の値は１０になる。１／８レートのフレームが長さ領域の値を増加して１１にする。引き続くフルレートのフレームは、４ビット値の最大値である１５を超えて値を増やしてしまうので、８を加算したモジュロの結果は、長さ領域の値３となる。１／８レートのフレームは長さ領域の値を４に増し、最後のフルレートのフレームは、長さ領域の値を１２に増す。

フレームが消失した場合、それに対応する長さ領域の値も消失することに留意すべきである。ここで、表２に示すように、表１に示すシーケンスが送信されたが、最初のフルレートのフレームが消失したと仮定する。

消失に引き続く１／８レートのフレームに対応する長さ領域の値は同じであることに注目すべきである。また、１／８レートのフレームの中のビットの数は、対応するビットが待ち行列１５０に追加するために得られるために既知であることにも留意すべきである。従って、失われたフレームのレート（及び、加えられるべき充填ビットの数）は、消失前に最後に正しく受信された値と、消失後に最初に正しく受信されたフレームによって加えられた値との合計を、消失後に最初に正しく受信された長さ領域から引くことによって決定できる。結果が負の場合、モジュロの値１６が結果に加算される。例えば、表２に示される例においては：
消失前に最後に正しく受信された値＝１１；
最初に正しく受信されたフレームによって加算される値＝１；
これら二つの合計＝１２；
消失後に最初に正しく受信された長さ領域＝４；
４−１２＝−８；そして
結果が負なので、１６を加算し、答えは８となる。

結果が８なので、消失したフレームはフルレートのフレームであった事が分かる。フレームが１／２レートのフレームの場合、結果は４となる。フレームが１／４レートのフレームの場合、結果は２となる。そしてフレームが１／８レートのフレームの場合、結果は１となる。２回以上連続して消失が受信された場合においても、これと同様の手法を用いる事が可能である。消失した各フレームの実際のレートは重要ではない。あくまで、決定する必要があるのは、消失したビットの総ビット数のみである。

上述した４ビットの長さ領域は、使用において非常に制約を受ける。というのも、フルレートのフレームが連続２回受信されると、長さ領域の値が分からなくなるからである。更に複雑化した無数のスキームを用いて、本発明の範囲を逸脱せずに同様な結果を達成する事が可能である。例えば、予期される連続消失の最大回数に対応するために、実際のシステムでは、７ビット以上から構成される場合もある。７ビットは、６回連続のフルレートのフレームの消失の受信に対応するために必要とされる。ＩＳ−９５は、８ビットのリターンリンクプロセッサシーケンス(return link processor sequence)領域を定義する。リターンリンクプロセッサシーケンス領域の代わりに、長さ領域の値が用いられてもよい。

再び図４に戻り、フレーム消失の表示が適応層（Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）に渡されたとき、フルレートのフレームの割合を占めるのに十分なオクテット充填キャラクターの組が待ち行列１５０に追加される。好ましい実施形態において、フルレートのフレームの１６０ビットに対応して１６進数の（ｈｅｘ）値であるＡＡの２０オクテットが、待ち行列１５０に追加される。（ＡＡは繰り返し系列１０１０１０１０に対応する。）これらのビットは、直ちに、一定レートのビットストリームへの供給を開始する事が可能である。仮に、別の消失が受信された場合、１６進数の値であるＡＡの２０オクテットの第２の組が、待ち行列１５０に追加ざれる。最初の非消失のデータフレームが受信されると、上述したのと同様な方法を用いて、消失したビットの数が決定される。仮に、消失したビットの数が、待ち行列１５０に加えられたビットの数よりも少ない場合は、余分なビットが新しく受信されたビットによって上書きされるように、次に受信されるビットの組が配置されるべきところを示す待ち行列のスタックポインターが動かされる。

たとえば、好適な実施形態の数値例(numerology)と表１の例を用いて、表３に示されるシーケンスが受信されると仮定する。

消失が受信された場合、１６０ビットが待ち行列１５０に追加される。１／２レートのフレームが受信されて値が１０になった場合、上記で与えられた式を使って、１／２レートのフレームが消失した（４＝１０−（２＋４））ことが決定される。１６０ビットが加えられたにもかかわらず、消失したビットを占めるためには８０個の充填ビットだけが必要とされる。それゆえ、正しく受信された１／２レートのフレームに相当する受信データビットが待ち行列１５０に加えられる前に、実際に加えられたビットの数と本来加えられるべきビットの数との差だけ、待ち行列の書き込みポインター１６０がバッファーＸ領域１５４の方向に進められる。この場合、本来加えられるべきビットの数は８０ビットまたは１０オクテットである。このようにして、余分な充填ビットのバッファーの値は、受信された実際のデータによって上書きされる。

他の実施形態においては、フルレートフレームの割合を占めるのに十分なオクテット充填キャラクターの組を待ち行列１５０に加える代わりに、受信される平均数のビットが加えられる。例えば、上述したように、平均９６ビットがフレーム毎に転送され、１フレームが消失したときに破壊されるビット数は平均で９６となる。このような機構において、１つのフレームが消失すると、１２オクテットのデータが待ち行列１５０に加えられる。消失したフレームの実際のサイズが決定されると、書き込みポインタ１６０はバッファのプレフィルＸ領域１５４に向かって、あるいはより深く戻る方に、あるいはバッファＺ領域１５８に向かって移動してよい。書き込みポインタ１６０が待ち行列１５０のより深い方に移動する場合には、さらなる充填ビットを付加する必要があるかもしれない。この発明の最も一般的な実施形態において、バッファプレフィルＺ領域１５６からバッファプレフィルＸ領域１５４に流れる一様なオクテットのストリームを維持するのに十分な任意の数の充填ビットを待ち行列１５０に付加することができる。この発明に従う最も一般的な実施形態において、ビットが付加されるレートが、ビットが待ち行列から転送される平均レート以上である限りビットをいくらでも付加することができる。

好ましい実施形態はリニアバッファを参照して説明したが、この発明の思想はサーキュラーバッファに直接適用可能である。サーキュラーバッファは読み出しポインタおよび書き込みポインタの双方を使用する。サーキュラーバッファの１つの実現方法では、消失を受信したとき実際のダミービットは付加されない。そのかわり、書き込みポインタを新しい位置に調節しさえすればよい。

また、この発明の思想は図５に示すようにも実現可能である。図５において、ＴＲＬＰのオクテットがバッファ２００に入力される。充填発生器２０２は充填ビットの一定のストリームを供給する。スイッチ２０４は、スイッチ制御２０６の制御に従って、バッファ２００の出力または充填発生器２０２の出力を選択する。消失として受信されていないオクテットのみがバッファ２００に入力される。消失が受信されると、スイッチ制御２０６に知らされる。消失したフレームのビットが充填ビットで置き換えられる必要がある場合には、スイッチ２０４は充填発生器２０２を一定レートのビットストリームに接続する。さもなければ、スイッチ２０４はバッファ２００を一定レートのビットストリームに接続する。付加すべきビット数の決定はいままでどおり上述したように行われる。

好ましい実施形態の上記記述が当業者に提供されることによりこの発明を製造または使用することが可能となる。これらの実施形態の種々の変形例は当業者には明白であり、ここに定義した包括的な原理は発明的才能を使用することなしに他の実施形態に適用可能である。従って、この発明はここに示した実施形態に限定することを意図したものではなく、ここに開示した原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲が与えられる。

典型的なディスパッチ・システムを示す。 遠隔ユニットと地上線電話の間の１対１の安全な（ｓｅｃｕｒｅ）音声接続を示す。 透過無線リンク・プロトコルの適応層を有するプロトコル・スタックを示す。 一定速度ビット・ストリームを発生するため透過無線リンク・プロトコルの出力をバッファする適応層の待ち行列を示す。 図４に示されるリニアバッファの代替の実施形態である。

Claims (1)

1. データフレームで送信されるデータビットの数を決定するための方法であって、前記データフレームは充填ビットを含んだ消失フレームで置き換えられ、以下のステップを具備する方法：
   前記消失フレーム、前記消失フレームの直前に受信された第１のデータフレーム、そして前記消失フレームの直後に受信された第２のデータフレームを識別するステップ；
   第１の値を生成するために、前記第１のデータフレームに対応する長さ領域を前記第２のデータフレームのフレームレートに対応する予め定めた量に加えるステップ；
   第２の値を生成するために、前記第２のデータフレームに対応する前記長さ領域から前記第１の値を引くステップであって、前記第２の値は前記消失フレームに対応する前記データフレームのデータレートに対応しているステップ；
   第３の値を生成するために、前記第２の値が負の数である場合に前記第２の値に予め定めたモジュロの数を加えるステップであって、ただし、前記第３の値は、予め定められた範囲内の正の数であり、前記消失フレームに対応する前記データフレームのデータレートに対応しているステップ；そして
   前記第２の値が正の数である場合は前記第２の値を用い、前記第２の値が負の数である場合は前記第３の値を用いて、前記消失フレームに対応するデータフレームで送信されたデータビットの数を計算するステップ、
   ただし、前記長さ領域の値は、フレーム消失が発生する前の対応するデータフレームのサイズに比例して増加させられるモジュロ値であり、前記長さ領域が各フレームに付加される。

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