JP4621805B2

JP4621805B2 - 無線通信システムにおけるフレキシブル・リンクに適応を可能にする制御信号伝達のための方法

Info

Publication number: JP4621805B2
Application number: JP2010097567A
Authority: JP
Inventors: ステファンヤベルブリング，; ステファンエリクソン，; マティアスウォルマン，; アンデルスフルスケール，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-02-11
Also published as: DE60039681D1; JP2002537722A; JP2010213318A; JP4555482B2; AU766839B2; CN1347606A; CA2363652C; EP1153494B1; BR0008299B1; WO2000049760A1; EP1153494A1; CA2363652A1; BR0008299A; CN1146181C; AU3202500A; US6865233B1

Description

本発明は、一般には、通信システムの分野におけるモード信号伝達に関し、より具体的には、デジタル通信システムにおける複数の変調及び符号化の方式（modulation and coding schemes）、リンク適応（link adaptation）並びに増分冗長性（incremental redundancy）を含むモード信号伝達に関する。

商用通信システムの発達により、また特に、セルラー無線電話システムの爆発的な発達により、システム設計者は、需要者許容限度の閾値以上に通信品質を低下させずにシステムの容量を増加させる方法の研究を強いられるに至っている。これらの目的を達成する一つの手法としては、データを搬送波（carrier wave）上に載せるのにアナログ変調を使うシステムから、その搬送波上のデータを載せるのにデジタル変調を使うシステムへの、変更を伴うものが挙げられる。

様々な通信サービスを提供するためには、対応する最小限のユーザ・ビット・レートが要求される。例えば、音声及び／又はデータのサービスについては、ユーザ・ビット・レートは、音声品質及び／又はデータ・スループット（データ伝送効率）に対応し、より高いユーザ・ビット・レートがより良い音声品質及び／又はより高いデータ・スループットを実現する。総合的なユーザ・ビット・レートは、音声符号化（speech coding）、チャネル符号化（channel coding）、変調及びリソース割当（resource allocation）（例えば、ＴＤＭＡシステムについては呼（call）毎に割当可能なタイム・スロットの数、ＣＤＭＡシステムについては呼に割り当てられる符号の数）に係る各手法の選択された組合せによって決定される。

まず、変調の影響について考えると、従来、それぞれの異なるデジタル通信システムは、様々な異なる線形及び非線形の変調方式を利用して音声ないしデータの情報通信を行っていた。それらの変調方式としては、例えば、ガウス最小偏位キーイング（ＧＭＳＫ(Gaussian Minimum Shift Keying)）、４相位相偏位キーイング（ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)）、直交振幅変調（ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)）などが挙げられる。一般的に、それぞれの通信システムは、すべての状況下において情報の伝送に単一の変調方式を用いて動作している。例えば、ＥＴＳＩ（欧州電気通信標準化機構）は、当初、情報の送信及び再送信を提供するためにＧＭＳＫ変調方式を用いるリンクを通じた制御、音声及びデータの情報通信を行うＧＳＭ標準を規定した。

個々のシステムで用いられる変調方式に応じて、パケット伝送方式のスループットは、Ｃ／Ｉレベル（C/I levels）が減少するにつれて異なる形で低下する。例えば、各変調方式は、情報のシンボルを表現するのに異なる数（個数）の値ないしレベルを使用することとしてもよい。図１には、代表的な低レベル変調（ＬＬＭ(lower level modulation)）方式であるＱＰＳＫに係る信号の組（signal set）、すなわち、振幅係数（amplitude coefficients）を例示してある。これに対する比較として、１６ＱＡＭは、高レベル変調（ＨＬＭ(higher level modulation)）方式であり、図２に表した信号の組を有している。

図１及び図２に見られるように、ＬＬＭ方式における各係数間の最小のユークリッド距離（minimum Euclidean distance）は、同じ平均信号電力（average signal power）についてのＨＬＭ方式における各係数間の最小のユークリッド距離よりも大きく、その大きいＬＬＭ方式における各係数間の最小のユークリッド距離は、ＬＬＭ方式において受信信号処理により各変調の変化の間を区別することをより容易にする。このため、ＬＬＭ方式は、雑音及び干渉に対してより耐性が高い、すなわち、受信される信号の許容できる品質を達成するキャリア対干渉（Ｃ／Ｉ(carrier-to-interference)）レベルとして要求されるレベルがより低いものとなる。他方、ＨＬＭ方式は、より大きいユーザ・ビット・レートを与える（例えば、１６ＱＡＭはＱＰＳＫの２倍のユーザ・ビット・レートを与える）が、より高いＣ／Ｉレベルを要求する。

しかし、より最近に至っては、各無線通信システムの各タイプにおいて伝送用に用いている変調の動的適応（dynamic adaptation）が、個々の変調方式の強みの利点を採用してより大きなユーザ・ビット・レート及び／又は雑音と干渉に対して増大させた抵抗力を与える選択肢として考えられている。複数の変調方式を採用している通信システムの一例は、米国特許第5,577,087号において見られる。その中では、１６ＱＡＭとＱＰＳＫとの間での切換をする手法が開示されている。変調の各タイプ間を切り換える判断は品質測定に基づいて行われるが、そのシステムは一定のユーザ・ビット・レートを採用しており、このことは、変調方式の変更がチャネルのビット・レート（例えば、伝送チャネルをサポートするのに用いるタイムスロットの数）の変更をも必要とするという結果を生じる。

変調方式に加えて、デジタル通信システムは、誤って受信された情報を処理する様々な手法も採用しており、それらの手法もユーザにより体験されるビット・レートに影響を与える。一般的に言えば、それらの手法としては、例えば誤り訂正符号化（ＦＥＣ(forward error correction)）手法等の、受信側を援助して誤って受信された情報を訂正する手法と、例えば自動再送要求（ＡＲＱ(automatic retransmission request)）手法等の、誤って受信された情報を受信側へ再送信できるようにする手法とが、含まれる。ＦＥＣ手法としては、例えば、変調に先立ってデータの畳み込み符号化ないしブロック符号化（convolutional or block coding）を行うものが含まれる。ＦＥＣの符号化は、一定数の符号ビット（code bits）を用いて一定数のデータ・ビットを表現することを伴う。このため、畳み込み符号を例えば１／２や１／３等のそれらの符号レート（code rates）によって調べるのが通常であり、この場合において、より低い符号レートは、与えられたチャネルのビット・レートに対し、より強力な誤り保護（error protection）を提供するが、より低いユーザ・ビット・レートを提供する。

ＡＲＱ手法は、受信したデータのブロックを誤り（エラー）について分析することと、誤りを含んでいるブロックの再送信を要求することとを伴う。例えば、ＧＳＭ用のパケット・データ・サービスとして提案されたＧＰＲＳ（Generalized Packet Radio Service）の最適化によって動作する無線通信システムについての、図３中に例示したブロックのマッピング（block mapping）の例を考える。その中では、フレーム・ヘッダ（ＦＨ(frame header)）、情報のペイロード及びフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ(frame check sequence)）を含んだ論理リンク制御（ＬＬＣ(logical link control)）フレームが複数の無線リンク制御（ＲＬＣ(radio link control)）ブロックにマッピングされており、それぞれの無線リンク制御（ＲＬＣ）ブロックは、ブロック・ヘッダ（ＢＨ(block header)）、情報フィールド及びブロック・チェック・シーケンス（ＢＣＳ(block check sequence)）を含み、そのブロック・チェック・シーケンスが受信側で情報フィールドにおける誤りをチェックするのに利用できるものとなっている。各ＲＬＣブロックは、さらに、物理レイヤのバースト（physical layer bursts）、すなわち、伝送のために搬送波上にＧＭＳＫ変調された無線信号に、マッピングされる。この例では、それぞれのＲＬＣブロックに含まれる情報が伝送用に４つのバースト（タイムスロット）に渡ってインタリーブできるものとなっている。

例えば移動無線電話機内の受信機等の受信機により処理される時には、それぞれのＲＬＣブロックは、復調の後に、ブロック・チェック・シーケンスと周知の周期的な冗長性チェック手法（cyclic redundancy check techniques）とを利用して誤りについての評価ができるものとなっている。誤りがあった場合には、例えば無線通信システムにおける基地局等の送信側エンティティ（transmitting entity）に対して要求を送り返し、予め定義されたＡＲＱプロトコルを利用して再送すべきブロックを指示する。ＡＲＱと関係してリンク適応を提供する変調及びＦＥＣの双方の方式（both modulation and FEC schemes）（ここでは、双方をまとめて“変調／符号化方式”（“modulation/coding schemes”）ないし“ＭＣＳ”と呼ぶ。）のバリエーションについては、例えば、１９９７年８月２９日出願の“Method for Block ARQ with Reselection of FEC Coding and Modulation”と題された米国特許出願第08/921,318号において説明されている（この米国特許出願第08/921,318号の開示は、出典明示によってここに取り込まれる。）。

それら２つの誤り制御方式（error control schemes）の強みと弱み（strengths and weaknesses）は、ＦＥＣ手法とＡＲＱ手法を組み合わせることによってバランスをとることができる。その組み合わされた手法は、一般にハイブリッドＡＲＱ手法（hybrid ARQ techniques）と呼ばれ、いくつかの受信された誤りを受信側でＦＥＣ符号化を利用して訂正すると共に他の誤りについて再送信を要求することを可能にする。ＡＲＱプロトコルと共にＦＥＣ符号化方式の適切な選択がなされれば、それによる結果として得られるハイブリッドＡＲＱ手法は、純粋なＦＥＣ符号化方式を採用しているシステムよりも高い信頼性を有し、純粋なＡＲＱタイプのエラー処理メカニズム（ARQ-type error handling mechanism）を採用しているシステムよりも高いスループットによるものになる。

ハイブリッドＡＲＱ方式の一例はＧＰＲＳに見られる。ＧＰＲＳ最適化（物）では、４つのＦＥＣ符号化方式（３つの異なるレートの在来コードと一つの未符号化モード（uncoded mode））を備える。それら４つの符号化方式のうちの一つが最新のＬＬＣフレームについて選択された後に、そのフレームのＲＬＣブロックへのセグメンテーション（segmentation（分割））が実行される。あるＲＬＣブロックに誤りがあること（すなわち、それが訂正不可能な誤りを有していること）が受信側で発見され、かつ、そのＲＬＣブロックを再送信する必要がある場合、元々の選択されたＦＥＣ符号化方式が再送信のために用いられる、すなわち、このシステムは、再送信目的に固定された冗長性（fixed redundancy）を採用している。再送信されるブロックは、伝送（送信）されたデータの復号化（decode）を成功させる試行での、一般にソフト合成（soft combining）と呼ばれるプロセスにおいて、以前に伝送されたバージョンと合成する（組み合わせる）こととしてもよい。

別に提案されているハイブリッドＡＲＱ方式としては、時に増分冗長性ないしタイプ−ＩＩハイブリッドＡＲＱと呼ばれるものがあり、そのハイブリッドＡＲＱ方式では、元々の伝送（送信）されたブロックが復号化できない場合に送信される付加冗長ビット（additional redundant bits）を備える。図４は、この方式を概念的に例示したものである。その中では、受信側により３回の復号化の試行が行われている。始めに、受信側は、（冗長性があってもなくても）元々の受信したデータ・ブロックを復号化することを試みる。これに失敗した場合には、受信側は、付加冗長ビットＲ１を受信し、その付加冗長ビットＲ１を元々の送信されたデータ・ブロックと共に利用して復号化を試みる。第３番目のステップの際には、受信側は、別のブロックの冗長情報（redundant information）Ｒ２を得て、その冗長情報Ｒ２を元々の受信したデータ・ブロック及び冗長ビットＲ１のブロックと共に利用して第３回目の復号化を試みる。このプロセスは、復号化の成功を成し遂げるまで繰り返すことができる。

リンク適応と比較すると、増分冗長性は、リンク品質推定値（link quality estimates）を伝送（送信）ないし使用する必要がない。しかし、この手法に関する一つの問題として、復号化の成功に至るまでのデータ・ブロックの（データ・ブロックと場合によっては冗長ビットの追加ブロックとの）記憶に係る大きなメモリを必要とする点がある。その記憶装置（storage）が必要とされるのは、後に続いて伝送される冗長ブロック（例えばＲ１及びＲ２）が、組み合わされた復号化（combined decoding）を利用した場合と同様の性能を与えるように、独立して復号化することはできないものであるためである。受信側がそれぞれの受信したビットに係るマルチビット・ソフトの値を記憶する場合には、その記憶装置の必要性はさらに増大する。それらソフトの値は、受信したビットの復号化に係る確実性レベル（confidence level）を表す。

これらの手法については、多くのバリエーション及び組合せが可能である。例えば、リンク適応を増分冗長性と組み合わせることが可能である。その結果として得られる増分冗長性方式では、最初の伝送のＭＣＳを変えることができ、例えば、いくつかのチャネル符号化を用いて、あるいは、耐性が最低でない変調を用いて、最初の伝送を行うようにすることができる。かかる組合せにおいては、多くの理由によってＭＣＳを変更することができ、例えば、再送信の回数若しくは遅延を減らしたり、あるいは、メモリの必要性の変化に動的に適応させたりするようにＭＣＳを変更することができる。

ＭＣＳの変更は、単に報告されるリンク品質推定値に基づくものとしてもよく、単に報告されるリンク品質推定値に基づくものではないものとしてもよい。例えば、増分冗長性が用いられ、かつ、受信側が限られたメモリを有している場合には、（無制限のメモリ（unlimited memory）を有するシステムにおいて）スループットを低下させることになったとしてもＭＣＳの耐性を増大させることが有効となり得る。以下のシナリオを考える。より耐性が低いＭＣＳを用いると、増分冗長性の合成（incremental redundancy combination）が成功するものであるために必要とされる再送信の回数はより多くなる。これは同時に多くのメモリを必要とする。受信側は、メモリを使い切ると、後の増分冗長性の合成のために先に記憶した受信ブロックを破棄し始めることになる。比較的耐性のないＭＣＳを用いて伝送された情報は、大抵、許容範囲の復号化性能（acceptable decoding performance）を達成するために合成される（組み合わされる）増分冗長性に部分的に頼ることになるので、受信される信号の品質に著しい劣化を生じる結果となり得る。したがって、かかる状況下にあっては、例えば受信側がメモリを使い切るように動作し始めた時等に、送信ないし伝送のＭＣＳ（transmission's MCS）の耐性を動的に増大させる方が良いこともある。

このプロセスをより煩雑にするさらに別の要因は、再送信されている各ブロックに係るＭＣＳを変更することが可能であることである。増分冗長性なしでリンク適応が用いられている場合には、各再送信のためのＭＣＳの変更は、測定されたリンク品質（measured link quality）に基づく非常に望ましいものとなり得る。他方、増分冗長性が採用されている場合では、異なるＭＣＳを用いることにより、再送信されたブロックを元々の送信されたブロックと組み合わせる（合成する）ことが不可能になるときもある。しかし、リンク品質が著しく変化する場合では、以前送信されたデータ・ブロックのうちのいくつかが受信側における冗長性の合成プロセスで利用できないときであっても、なおＭＣＳを変更することが望ましいときもある。

このように、それらの様々な手法の採用の仕方を最適化することに関しては、多くの挑戦がなされることが分かる。接続中にＭＣＳの動的変更を可能にするには、送信側と受信側の間に何等かの形態によるオーバーヘッド信号伝達（overhead signalling）が必要である。従来、ＭＣＳ変更に係るオーバーヘッド信号伝達は、図５及び図６に例示してあるように実行されていた。図５において、ＭＣＳ変更の制御は、送信側エンティティ４０に委ねられている。この場合、受信側エンティティ４２は、下り回線（forward link）４４上で伝送された信号について品質測定を行う。受信側エンティティ４２は、その品質測定値を上り回線（reverse link）４６上で送信（伝送）して送信側エンティティ４０へ返送し、それから送信側エンティティ４０が後に続くブロックの伝送に適切なＭＣＳを判断する。この情報は、その後、受信側エンティティ４２へ発送され、あらゆるＭＣＳの変更に対して受信側エンティティ４２が備える（準備をする）ようにする。

あるいは他の形態として、ＭＣＳ変更の制御は、図６に示したように受信側エンティティ４２に委ねられるものとしてもよい。この場合、受信側エンティティ４２は、図５におけるのと同様に下り回線について品質測定を行う。しかし、その品質測定値を送信側エンティティ４０へ送信するのに代えて、受信側エンティティは、如何なるＭＣＳ変更が望ましいかを判断すると共に、その情報を上り回線４６上で送信側エンティティへ発送する。

特開平７−１２３０７９号公報特開昭５７−１７１８６１号公報

内條正志他、適応変調方式を用いたパンクチャド符号化Ｔｙｐｅ−ＩＩＨｙｂｒｉｄＡＲＱ方式、電子情報通信学会技術研究報告、日本、社団法人電子情報通信学会ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ、１９９６年５月２１日、Ｖｏｌ．９６Ｎｏ．４９、ｐ１９−２４

これら従来の信号伝達手法は、両者共、リンク適応と増分冗長性の双方を利用できるシステムでの場面において、いくつかの欠点を有している。具体的には、図５の信号伝達手法には、ＭＣＳ変更を制御している送信側４０が受信側４２のメモリの状態を全く認識していないという不都合な欠点がある。上述したように、この認識がなければ、送信側は、リンク品質と受信側での増分冗長性の合成処理（incremental redundancy combining）をサポートするのに利用可能な限られたメモリとの双方に基づいた適切なＭＣＳを的確に選択することができない。

同様に、図６の従来手法にも不都合な欠点がある。例えば、上り回線４６上で送信される従来のＭＣＳ選定情報は、元々の送信されたブロックに対してのみ適合したものである。ところが、上で説明したように、元々の送信されたブロックのためのＭＣＳと再送信されるブロックのためのＭＣＳとは、異なっているのが望ましい場合もある。

以上のことから、リンク適応及び増分冗長性を伴う無線通信システムの動作を制御するための高度化した手法（enhanced techniques）を提供することが望ましいということになる。

情報通信をするための従来の方法及びシステムの、これら及び他の欠点及び制限は、本発明によって克服される。本発明においては、リンク適応及び増分冗長性の手法のフレキシブルな実現（flexible implementation）を可能にするために、付加制御メッセージ（additional control messages）を備える。第１の代表的な実施形態によれば、２つのエンティティの間でメッセージを伝送することができ、そのメッセージは、受信側エンティティが増分冗長性を現在より好んでいるかどうかを送信側エンティティに知らせる。例えば、受信側エンティティが増分冗長性の合成処理のために各ブロックを記憶するメモリ（各ブロックを中に蓄積するメモリ）を使い切っている場合には、受信側エンティティは、このメッセージを利用して送信側エンティティに信号伝達することができる。そして、送信側エンティティは、自身の後に続く伝送のためのＭＣＳの選定において、その情報を計算に入れることができる。

本発明の他の代表的な実施形態によれば、受信側エンティティが再送信されるブロックのリセグメンテーション（resegementation（再分割））を現在より好んでいる（より優先している）かどうかを送信側エンティティに知らせる他のメッセージを伝送することができる。そうである場合には、送信側は、再送信される（再送信されようとしている）ブロックを初めに送信した時に用いたＭＣＳに応じて、再送信されるブロックのＭＣＳを調整することとしてもよい。そうでなく、リセグメンテーションが好ましくないことを受信側エンティティが送信側エンティティに知らせた場合には、送信側エンティティは、元々のＭＣＳを用いてブロックを再送信することができる。

代表的なＥＧＰＲＳの一実施形態によれば、下り線上の制御ブロックにおいてリセグメンテーション・メッセージが伝送され、その一方で上り線（uplink）上の制御ブロックにおいて増分冗長性メッセージが伝送される。

ＱＰＳＫ変調方式についての変調配置（modulation constellation）を示した図である。１６ＱＡＭ変調方式についての変調配置を示した図である。ＧＳＭに従って動作する従来のシステムにおける情報マッピング（information mapping）を表した図である。従来の可変冗長性手法（variable redundancy technique）を例示した図である。リンク適応手法に係る従来の制御信号伝達手法を表した図である。リンク適応手法に係る従来の制御信号伝達手法を表した図である。本発明を都合よく利用するＧＳＭ通信システムのブロック図である。図７のＧＳＭシステムについての代表的なＧＰＲＳ最適化を表現するのに用いたブロック図である。受信側エンティティにおいて増分冗長性が現在採用されているか否かを表示する（indicates（表示するないし指示する））メッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表現した図である。受信側エンティティにおいて増分冗長性が現在採用されているか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表現した図である。受信側エンティティにおいて増分冗長性が現在採用されているか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表現した図である。受信側エンティティにおいて増分冗長性が現在採用されているか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表現した図である。再送信されるブロックのリセグメンテーションが実行されるか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表した図である。再送信されるブロックのリセグメンテーションが実行されるか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表した図である。再送信されるブロックのリセグメンテーションが実行されるか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表した図である。再送信されるブロックのリセグメンテーションが実行されるか否かを表示するメッセージ・フィールドを含む、本発明の代表的な実施形態を表した図である。元々送信されたブロックについてのＭＣＳと、対応する、再送信されるブロックについてのＭＣＳとの間の、代表的な相互関係を例示したテーブルである。本発明の代表的なＥＧＰＲＳの実施形態を示した図である。

本発明の、これら及び他の目的、特徴及び有利な効果は、添付図面を共に参照しつつ、以下の詳細な説明から読み取られる事項によって、より明らかとなるであろう。

以下の代表的な実施形態は、ＴＤＭＡ無線通信システムの場面において提供される。しかし、このアクセス方法論が専ら例示の目的で利用されていることと、本発明が、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ(frequency division multiple access)）、ＴＤＭＡ、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ(code division multiple access)）及びその混成（hybrids）を含むすべてのタイプのアクセス方法論に対して容易に適用できるものであることとは、当業者に十分理解されることであろう。

さらに、ＧＳＭ通信システムによる動作は、欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）のドキュメントETS 300 573、ETS 300 574及びETS 300 578（European Telecommunication Standard Institute (ETSI) documents ETS 300 573, ETS 300 574 and ETS 300 578）において述べられている（これらのドキュメントは、出典明示によってここに取り込まれる。）。したがって、パケット・データのための提案されているＧＰＲＳ最適化（以下、単に“ＧＰＲＳ”という。）との関係でのＧＳＭシステムの動作については、ここでは本発明の理解のために必要な程度に説明するだけにする。高度化ＧＰＲＳシステム（enhanced GPRS system）における代表的な実施形態という観点で本発明についての説明をするが、例えば広帯域ＣＤＭＡ（wideband CDMA）や無線ＡＴＭ（wireless ATM）などに基づくデジタル通信システムのような幅広い様々な他のデジタル通信システムにおいても本発明を利用できることは、当業者には十分理解されることであろう。

図７を参照すると、本発明の代表的なＧＳＭの実施形態による通信システム１０が表されている。このシステム１０は、呼を管理するための複数のレベルを有する階層化ネットワークとして構成されている。上り線及び下り線の周波数の組を用いて、システム１０内で動作している各移動局１２は、それらの周波数上で各移動局１２に割り当てられたタイム・スロットを使用して呼に参加している。上位階層レベル（upper hierarchical level）では、移動交換局（ＭＳＣｓ(Mobile Switching Centers)）１４のグループが発信元（originator）から宛先（destination）への各呼のルーティング（routing）をする責任を負っている（ルーティングをする役割を担っている）。特に、これらのエンティティは、呼の設定（setup）、制御及び終了（termination）のための役割を担う。ＭＳＣｓ１４のうちの一つは、ゲートウェイＭＳＣ（gateway MSC）として知られているものであり、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ(Public Switched Telephone Network)）１８や他の公衆網及び私設網との通信を処理する。

下位階層レベル（lower hierarchical level）では、ＭＳＣｓ１４のそれぞれが基地局制御装置（ＢＳＣｓ(base station controllers)）１６のグループに接続されている。ＧＳＭ標準のもとでは、ＢＳＣ１６は、Ａ−インタフェース（A-interface）として知られている標準インタフェースのもとでＭＳＣ１４と通信を行う。このＡ−インタフェースとして知られている標準インタフェースは、Mobile Application Part of CCITT Signaling System No. 7 に基づくものである。

さらに下位の階層レベルでは、ＢＳＣｓ１６のそれぞれが送受信機基地局（ＢＴＳｓ(base transceiver stations)）２０のグループを制御する。それぞれのＢＴＳ２０はいくつかのＴＲＸｓ（図示略）を有し、それらのＴＲＸｓは、上り線及び下り線のＲＦチャネルを使用して、例えば１つ又は２つ以上の通信セル（communication cells）２１のような、特定の共通する地理的領域を収容する（serve a particular common geographical area）。ＢＴＳｓ２０は、主に、それらの指定されたセルの範囲内にある移動局１２へのデータのバーストの送信及び同移動局１２からのデータのバーストの受信のための、ＲＦリンクを提供する。パケット・データを運ぶのに使用される場合、それらのチャネルは、しばしばパケット・データ・チャネル（ＰＤＣＨｓ(packet data channels)）と呼ばれる。代表的な実施形態では、いくつかのＢＴＳｓ２０が無線基地局（ＲＢＳ(radio base station)）２２の中に組み込まれている。ＲＢＳ２２は、例えば、ＲＢＳ−２０００機種の製品（a family of RBS-2000 products）によって構成することとしてもよい。それらの製品は、本発明の譲受人である Telefonaktiebolaget L M Ericsson により提供されている。代表的な移動局１２及びＲＢＳ２２の実現（実施）に関するさらなる詳細について、興味のある者（interested reader）は、to Magnus Frodigh et al. の“A Link Adaptation Method For Links using Modulation Schemes That Have Different Symbol Rates”と題された米国特許出願第08/921,319号を参照されたい（この米国特許出願第08/921,319号の開示は、出典明示によって特にここに取り込まれるものとする。）。

セルラー・システムにおいてパケット・データのプロトコルを導入することの利点は、高いデータ・レートでの伝送をサポートし、かつ、同時に無線インタフェースを通じた無線周波数帯域幅の柔軟性及び効率的な利用（flexibility and efficient utilization）を成し遂げる能力である。ＧＰＲＳのコンセプトは、いわゆる“マルチスロット動作”（“multislot operations”）を意図している（“マルチスロット動作”用に計画されている）。“マルチスロット動作”では、一人のユーザが同時に１つより多くの伝送リソース（transmission resource）を占有することが許容される。

図８には、ＧＰＲＳネットワークのアーキテクチャの全体像を例示してある。ＧＰＲＳはＧＳＭを最適化したものであるので、ネットワークのノード／エンティティの多くは、図７に関して上に説明したものと同様である。外部ネットワーク（external networks）からの情報パケットは、ＧＧＳＮ（Gateway GPRS Service Node（ゲートウェイＧＰＲＳサービス・ノード））１００においてＧＰＲＳネットワークに入ることになる。その後、パケットは、ＧＧＳＮからバックボーン・ネットワーク１２０を介してＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node（収容ＧＰＲＳサポート・ノード））１４０へとルーティングされる。このＳＧＳＮ１４０は、呼び出されたＧＰＲＳ移動体（addressed GPRS mobile）が在圏しているエリアを収容しているものである。ＳＧＳＮ１４０からは、専用のＧＰＲＳ伝送（dedicated GPRS transmission）において、各パケットが正しいＢＳＳ（Base Station System（基地局システム））１６０へルーティングされる。ＢＳＳは、複数の送受信機基地局（ＢＴＳ(base transceiver stations)）と基地局制御装置（ＢＳＣ(base station controller)）２００を含み、複数の送受信機基地局の一つであるＢＴＳ１８０だけを図示してある。ＢＴＳｓとＢＳＣｓの間のインタフェースは、Ａ−ｂｉｓインタフェース（A-bis interface）と呼ばれる。ＢＳＣは、ＧＳＭ特有の称呼（denotation）であり、他の代表的なシステムについては無線通信網制御（ＲＮＣ(Radio Network Control)）の用語がＢＳＣの機能と同様の機能を有するノード用に使用される。その後、パケットは、選択された情報伝送速度（information transmission rate）を用いて、ＢＴＳ１８０によりエア・インタフェースを通じて遠隔のユニット（remote unit）２１０へ伝送（送信）される。

ＧＰＲＳレジスタは、すべてのＧＰＲＳ加入データ（GPRS subscription data）を保持する。ＧＰＲＳレジスタは、ＧＳＭシステムのＨＬＲ（Home Location Register（ホーム・ロケーション・レジスタ））２２０と統合されるものとしてもよく、あるいは、統合されないものとしてもよい。加入者データは、ＳＧＳＮとＭＳＣ／ＶＬＲ２４０の間で交換されるものとし、規制されたローミング（restricted roaming）のようにサービスの対話を保証することにしてもよい。上述したように、ＢＳＣ２００とＭＳＣ／ＶＬＲ２４０の間のアクセス・ネットワーク・インタフェースは、Mobile Application Part of CCITT Signaling System No. 7 に基づく、Ａ−インタフェースとして知られている標準的なインタフェースである。ＭＳＣ／ＶＬＲ２４０も、ＰＳＴＮ２６０を介して陸上線システム（land-line system）へのアクセスを提供する。

本発明の代表的な実施形態によれば、図９〜図１６に概念的に例示したように、受信側エンティティ６００（例えばＲＢＳ１８０ないしＭＳ２１０）と送信側エンティティ６１０（例えばＭＳ２１０ないしＲＢＳ１８０）との間の信号伝達において、１つ又は２つ以上の付加的な（追加的な）オーバーヘッド・メッセージを与えることができる。それらのメッセージは、図９〜図１６ではＬＡ／ＩＲ及びＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧということとし、制御ブロックの部分として示してある。各制御ブロックは、周期的にそれぞれのエンティティから伝送（送信）される（あるいは要求に応じて伝送される）ものであり、例えば受信応答報告等の他のメッセージをさらに含んでいる。ただし、これらのメッセージは、図９〜図１６では一つのリンクにおいて個々に伝送されているように例示してあるが、後により明らかとなるように、それぞれのリンクにおいて伝送される各制御ブロックに対して、これらのメッセージのうちの一つを選択的に付加することができ、あるいは、選択的にこれらのメッセージのうちのいずれをも付加しないことができる、ということは、双方共、当業者にとって十分理解できることであろう。さらに、以下の解説は、リンク６３０の透視図（perspective）からによるものであるが、それがリンク６２０にも同等に当てはまるのは当業者に十分理解されるところであろう。

ＬＡ／ＩＲメッセージは、より好ましい動作モード、すなわち、リンク適応か増分冗長性かの、明確な要求（explicit request）を与える。このメッセージは、図５ないし図６を参照して上に説明したリンク品質測定値ないしＭＣＳコマンドに加えて制御ブロック内に含めることができる。その後、この情報は、ＭＣＳを変更するための２つの予め定めたルールないしルールの組からの選択をするときに、他方のエンティティが利用することができる。

例えば、図９に見られるように、増分冗長性が好ましい（増分冗長性をより優先して採択する）ことを表示する値を伴うリンク６２０上のＬＡ／ＩＲメッセージ・フィールドを（リンク品質測定値（ＬＱＭ(link quality measurements)）と共に）受信側エンティティ６００が伝送（送信）した場合、これは、増分冗長性の合成処理をサポートするためにブロックを蓄積し続けるのに十分なメモリ容量（adequate memory capacity）を受信側エンティティ６００が現時点で有していることを意味している。これは、リンク品質推定値の報告を考慮しつつ、例えば積極的な（すなわち耐性がより低い）ＭＳＣ選定を行うＭＣＳのルールないしルールの組をそれが採用できる、ということを送信側エンティティ６１０に知らせる（ここにいうリンク品質推定値の報告も送信側エンティティ６１０へ伝送されるものである。）。

あるいは他の形態として、図１０に見られるように、ＬＡ／ＩＲメッセージは、受信側エンティティ６００によりリンク適応がより好まれている（より優先されている）ことを表示する値を代わりに有するものとしてもよい。これは、例えば、受信側エンティティ６００に利用可能なメモリがなく、そのため受信側エンティティ６００が増分冗長性の合成処理に頼ることができない、ということを意味するものとしてもよい。このメッセージをそれが受信したときに、送信側エンティティ６００は、リンク品質推定値に基づき、より堅実な（すなわち耐性がより高い）ＭＳＣ選定を行う第２のＭＣＳのルールないしルールの組への切換を行い、受信側が増分冗長性の合成処理なしで十分な性能を達成することを保証するようにしてもよい。

ＬＡ／ＩＲメッセージがリンク品質推定値の代わりにＭＣＳコマンドと共に含められる場合では、再び２つの実現可能な形態がある。第１に、図１１に見られるように、受信側エンティティ６００は、増分冗長性が好ましいことを表示する値を伴うＬＡ／ＩＲメッセージを送信（伝送）することができる。これは、増分冗長性が実行されることになるという事実に基づき、制御エンティティ（controlling entity）（すなわち、この例では受信側６００）がＭＣＳを（ＬＡ／ＩＲメッセージと共に送信したＭＣＳコマンドにおいて伝えたように）選定した、ということを意味している。これにより、非制御の相手側（non-controlling party）は、ＩＲの合成処理が実行されようとしていることに気付き、そしてその結果として、最初の伝送（initial transmissions）の時と同じＭＣＳを用いて再送信を提供するものとする。当然のことだが、新たな伝送（最初の送信）については、ＭＣＳコマンドにおいて識別されるＭＣＳを用いなければならない。

第２に、受信側エンティティ６００は、図１２に見られるように、受信側エンティティにおいて増分冗長性が利用できないことを表示する値を伴うＬＡ／ＩＲメッセージを送信（伝送）することができる。これにより、非制御の相手側は、増分冗長性の合成処理が実行されようとはしていないことに気付き、そしてその結果として、現時点で新たなブロックの伝送用に採用されているのと同じＭＣＳ若しくは同ＭＣＳに近いＭＣＳを用いて再送信を好適に提供するものとする。上記同様、新たな伝送については、ＭＣＳコマンドにおいて識別されるＭＣＳを用いなければならない。

第２のメッセージとして、受信側エンティティ６００は、ＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧメッセージを用いて、リセグメンテーションされたブロック（resegmented blocks）によって再送信を行うべきであるか否か、すなわち、再送信のためのＭＣＳを新たなブロックの伝送のためのＭＣＳと同一にすべきか異なるものにすべきかを、送信側エンティティ６１０に知らせることもできる。ＬＡ／ＩＲメッセージを備える前述の例による場合のように、ＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧメッセージは、リンク品質測定値と共に伝送することができ、あるいは、ＭＣＳコマンドと共に伝送することもできる。例えば、図１３に示すように、リセグメンテーションを用いるべきであることを表示する値をＲＳＥＧメッセージが有する場合には、送信側エンティティ６００は、受信応答されていないブロック（not acknowledged blocks）を再送信するために、それらのブロックを受信側エンティティ６００へ初めに送信した時に用いたＭＣＳよりも耐性が高い（あるいは低い）ＭＣＳを選択することができる、ということを知る。元々の（初めの）ＭＣＳは、再送信のためにより耐性の高いＭＣＳが要求されたこと（この事実は、送信側エンティティ６１０により初めの伝送のためのＭＣＳを増大させるのにも同様に利用してよいことである。）を考慮しつつ、リンク６３０上でのリンク品質測定値の報告に基づいて変動し得るものである。

あるいは他の形態として、ブロックのリセグメンテーションが好ましくないことをＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧメッセージが表示する場合（図１４）では、送信側エンティティ６１０は、最初の伝送の時と同じＭＣＳによって再送信を実行することになる。これは、さらにリンク品質測定値にも基づいて、一般的なＭＣＳ（prevailing MCS（その時点で一般的ないし有力なものとして用いられているＭＣＳ））を新たなブロックの伝送のために使い続けることができる、という送信側エンティティ６００による指示として行うこととしてもよい。

ＬＡ／ＩＲメッセージによる場合のように、ＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧメッセージも、リンク品質測定値の代わりにＭＣＳコマンドと共に伝送することとしてもよい。例えば、図１５に見られるように、ＲＳＥＧの値が伝送（送信）された場合には、送信側エンティティ６１０は、より耐性が高いＭＣＳを用いて、未受信応答のブロック（unacknowledged blocks）のリセグメンテーションしたバージョンを再送信することになる。この場合、元々の送信されたブロック用のＭＣＳは、ＭＣＳコマンドによって指示される。図１６に見られるように、ＮＲＳＥＧの値が伝送（送信）された場合には、送信側エンティティは、再送信するブロックについて同じＭＣＳの値を用いることになり、そして新たな伝送についてはＭＣＳコマンドにおいて表示されたＭＣＳを用いることになる。

これらのタイプの付加的な制御フィールドは、元々のブロックの伝送と再送信されるブロックの伝送とに係る変更について受信側エンティティと送信側エンティティとが通信する（情報をやり取りする）ことを可能にし、これにより、リンク適応、増分冗長性及びリセグメンテーションの手法を共に最適な形態で用いることが可能となる。上述したように、ＬＡ／ＩＲメッセージ及びＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧメッセージは、双方のリンク上で共に与えることとしてもよく、いずれかのリンク上で個別に与えることとしてもよく、あるいは、他の望ましい任意の組合せで与えることとしてもよい。例えば、上述した高度化ＧＰＲＳシステムについて、別の代表的な実施が考えられる。

高度化ＧＰＲＳ（ＥＧＰＲＳ）、すなわち、ＥＤＧＥのパケット交換サービスについては、提案されているＭＣＳとして、ＭＣＳ−１（最も耐性が高いもの）ないしＭＣＳ−８（最も耐性が低いもの）と表記される８つのＭＣＳｓがある。ＧＰＲＳに関しては、ネットワークがそのＭＣＳ選定（he MCS choices）を制御する、すなわち、移動局が上り線において下り線の品質推定値（downlink quality estimates）を報告すると共に、ネットワークが下り線において上り線のＭＣＳコマンドを移動局に与える。ブロックの受信応答は、双方のリンクにおいていわゆる制御ブロック（Control Blocks）中で信号伝達する（伝える）。上述した品質の報告とＭＣＳコマンドは、それらの制御ブロック中に含められる。ＧＰＲＳとは異なり、ＥＧＰＲＳは、図１７に見られるような一定の制約（constraints）を伴いつつ再送信のためのＭＣＳｓの変更を許容する。新たなブロックの伝送（送信）については、任意のＭＣＳを用いることができる。これらの条件の下では、本発明に基づく上述したメッセージを以下のようにして利用することができる。

さて、図１８を参照すると、上り線の制御ブロックにおいて、下り線の品質推定値が信号伝達される。創作性のあるＬＡ／ＩＲメッセージ（inventive LA/IR message）は、例えば、制御ワードにおける付加ビットフラグ（an additional bit flag in the control word）を利用することなどによって導入される。ネットワークの解釈は、ＩＲの値が信号伝達された場合、移動局８００にとって増分冗長性の処理が可能であり、そして、移動局８００がＩＲの合成処理を用いるという事実をネットワークが頼りにすることができるので、ネットワーク（ＲＢＳ８１０で表現したもの）がＭＣＳの選定の時に非常に積極的（攻撃的）となることができる、というものである。他方、上り線の制御ブロックのこのフィールドにおいてＬＡの値が信号伝達された場合には、移動局８００にとってＩＲの処理が可能でなく、したがって、ネットワークは、これをＭＣＳの選定の時に考慮する必要がある、すなわち、より耐性の高いＭＣＳを選定することにより、これをＭＣＳの選定の時に考慮しなければならない。

下り線においては、ＭＣＳコマンドを含む制御ブロックが信号伝達され、そのＭＣＳコマンドは、上り線のＲＬＣブロックを送信（伝送）するためにはどのＭＣＳ（例えば図１７に示したもののうちのどのＭＣＳ）を用いるべきであるかを移動局８００に告げる。さらに、ＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧメッセージも、例えばビット・フラグを用いるなどして下り線の制御ブロックに加えることができる。この場合において、ＮＲＳＥＧの値は、それらのブロックの最初の伝送の時と同じＭＣＳを移動局が用いることによる再送信を意味するものとして、移動局８００が解釈するものとすることができる。他方、ＲＳＥＧの値は、再送信される各ブロックが、それらのブロックの最初のＭＣＳｓとは異なる（例えばより耐性の高い）ＭＣＳｓを用いてリセグメンテーションされかつ送信されるはずになっている、ということを意味するものとして移動局８００が解釈する必要がある。

後者のケースにおいて、再送信用に用いる特定のＭＣＳは、移動局内に記憶（蓄積）した予め定めたルールによって判断することができる。このルールは、例えば、ほんの一例としては次のようなものとすることができる。
“できれば、新たな伝送のために命令されたＭＣＳと同じＭＣＳにリセグメンテーションする。できなければ、
命令されたＭＣＳよりは耐性が高い最低の耐性のＭＣＳにリセグメンテーションする。それもなおできなければ、できるだけの最高の耐性のＭＣＳにリセグメンテーションする。”
これは、いくつかのケースでは、再送信用のＭＣＳが元々の送信用のＭＣＳよりも耐性が低いものとなることを意味する。

別のルールとしては、上記同様のものに“上記ルールに従って判断されたＭＣＳが最初のＭＣＳより耐性の低いものであった場合、代わりに最初のＭＣＳを用いる。”という追加事項を伴うものとすることができる。このやり方では、再送信についてＭＣＳをより耐性の高いもの（又は同じもの）だけにすることができる。

いくつかのケースについては、以前のＩＲの情報を失わずに再送信のためのＭＣＳを変更することが可能である。これは、ＭＣＳ−８とＭＣＳ−６の間の変更と、ＭＣＳ−７とＭＣＳ−５の間の変更とに当てはまる。したがって、それらの遷移（transitions）は、たとえ他の再送信に対してリセグメンテーションが許容されなかったとしても、許容することができる。このため、下り線の制御ブロックにおいてＮＲＳＥＧが表示されていたとしても、ＭＣＳ−８、ＭＣＳ−７を用いて初めに伝送されたブロックについての再送信は、命令されたＭＣＳがそれぞれＭＣＳ−８、ＭＣＳ−７に対して低いかあるいは等しい場合、それぞれＭＣＳ−６、ＭＣＳ−５を用いて実行することができる。あるいは他の形態として、ＮＲＳＥＧの値が制御をしているものとすることができる。要望があれば、ＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧのフラグを２つのビットに拡張することもでき、一方がＲＳＥＧ／ＮＲＳＥＧの値を表示すると共に一方がすべてのＭＣＳｓに対してＮＲＳＥＧが有効かどうかを表示するものとすることができる。

このように、本発明は、リンク適応及び増分冗長性を用いるシステムにおいて変調及び符号化の方式の選定に増大した柔軟性を備えていることが分かる。さらに、リンク適応アルゴリズムについての計略は、増分冗長性をそれぞれの時点で用いることができる／用いるべきである（can/should）かどうかということにより敏感になると共に、どのケースにおいても性能を犠牲にする必要がない。リンク適応のプロトコルは、受信側におけるメモリの問題により耐え得るものとなる。すなわち、増分冗長性の処理に利用できるメモリが全くなく、あるいは、ほとんどないときには、そのことがアルゴリズムにおいて考慮される。本発明は、さらにプロトコルの行き詰まりや不必要に大きな性能の劣化を回避できるということをより確実にもする。

いくつかの代表的な実施形態だけを挙げて本発明を詳細に説明したが、本発明から逸脱することなく様々な変形を行うことができるのは、当業者に十分理解されるところであろう。それ故、本発明は、特許請求の範囲によってのみ定義され、特許請求の範囲は、そのすべての均等物を包含するものと解釈される。

Claims

送信側エンティティ（６１０）と受信側エンティティ（６００）との間で下り／上り回線の対（６２０／６３０）を通じて情報を転送する、前記受信側エンティティ（６００）における方法であって、
前記受信側エンティティ（６００）において、前記下り回線（６２０）を通じてデータのブロックを受信する工程と、
受信した前記データのブロック及び前記下り回線のうちの少なくとも一つの品質レベルを判断する工程と、
前記上り回線（６３０）を通じて、前記受信側エンティティが増分冗長性の合成処理をサポートするためにブロックを蓄積し続けるのに十分なメモリ容量を有するかを表示する表示子と、前記判断する工程の結果に基づく少なくとも一つのリンク品質推定値とを前記送信側エンティティ（６１０）に伝送する工程と、
送信側において前記表示子及び前記リンク品質測定値に基づいて選択された変調／符号化の方式の再送データのブロックを前記下り回線で受信する工程と、
を含む方法。
送信側エンティティ（６１０）と受信側エンティティ（６００）との間で下り／上り回線の対（６２０／６３０）を通じて情報を転送する前記送信側エンティティ（６１０）における方法であって、
前記受信側エンティティ（６００）に、前記下り回線（６２０）を通じてデータのブロックを送信する工程と、
前記上り回線（６３０）を通じて、前記受信側エンティティが増分冗長性の合成処理をサポートするためにブロックを蓄積し続けるのに十分なメモリ容量を有するかを表示する表示子と、受信された前記データのブロック及び前記下り回線のうちの少なくとも一つの品質レベルに基づく少なくとも一つのリンク品質推定値とを前記受信側エンティティ（６００）から受信する工程と、
前記送信エンティティにおいて、再送データのブロックを前記下り回線で伝送するための変調／符号化の方式を前記表示子及び前記リンク品質測定値に基づいて選択する工程と、
を含む方法。
送信機（６１０）に、下り／上り回線の対（６２０／６３０）を通じて情報を転送する受信機（６００）であって、
送信機から受信したデータのブロックを処理するプロセッサと、
送信機から下り回線で受信したデータのブロックを記憶するメモリであって、その記憶したデータのブロックの再送信されたものと合成される、受信したデータのブロックを記憶するメモリと、
送信機から受信された前記データのブロック及び前記下り回線のうちの少なくとも一つの品質レベルを判断する手段と、
前記受信機が増分冗長性の合成処理をサポートするためにブロックを蓄積し続けるのに十分なメモリ容量を有するかを表示するメッセージと、前記判断した品質レベルに基づく少なくとも一つのリンク品質測定値とを前記送信機（６１０）に伝送する手段と、
送信機において前記メッセージ及び前記リンク品質測定値に基づいて選択された変調／符号化の方式の再送データのブロックを前記下り回線で受信する手段と、
を含む受信機。