JP4659324B2 - 可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための方法およびシステム - Google Patents
可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための方法およびシステム 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、可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための改善された方法およびシステムに関する。
【０００１】
（従来の技術）
国際標準化機構（ＩＳＯ）などの標準化機関は、通信サブシステムの基準モデルとして階層手法(layered approach)を採用してきた。完全な通信サブシステムは多数の層に分割され、各層は全体的な通信サブシステムの観点から明確な機能を実行する。通信サブシステムは、メッセージ、すなわち、ユーザ・データと追加制御情報の両方を、リモート・システム内の対応するピア層(peer layer)とやり取りすることにより、定義されたプロトコルに従って動作する。各層は、自身とその上位層および下位層との間に明確なインタフェースを有する。従って、特定のプロトコル層の実装は、他の全ての層から独立している。各層の機能は、別の（リモート）システム内の同様なピア層と通信するためにこの層によって用いられる一連の規則および慣行を定義するプロトコルとして、正式に規定されている。各層は、定義された一連のサービスを上位層に提供する。また、各層は、その下位層によって提供されるサービスを利用して、プロトコルに関連するメッセージ・ユニットをリモート・ピア層に搬送する。
【０００２】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムなどの通信システムは、インフラ機器(infrastructure equipment)と加入者ユニットまたは移動ユニットとの間でメッセージを通信する。本明細書では、順方向メッセージ(forward message)とは、セルラ・インフラ機器によって生成されて、移動通信ユニットで受信するために送信されるメッセージのことであり、また逆方向メッセージ(reverse message)とは、移動セルラ電話などの移動通信ユニットによって生成されるメッセージのことである。
【０００３】
最も基本的なレベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００システムのためにＩＴＵによって規定された汎用構造によるＩＳＯ／ＯＳＩ基準モデルの２つの下層（すなわち、物理層であるレイヤ１と、リンク層であるレイヤ２）に相当するプロトコルおよびサービスを提供する。ｃｄｍａ２０００では、一般化したマルチメディア・サービス・モデルがサポートされる。これは、音声，パケット・データおよび回線データ・サービスの組合せが（エア・インタフェース・システム能力の制限内で）同時に動作することを可能にする。また、ｃｄｍａ２０００は、同時多発的なサービスの変化するＱＯＳ(Quality of Service)条件のバランスをとるためにＱＯＳ制御機構を含む。
【０００４】
同時に動作する音声，パケット・データおよび回線データ・サービスの組合せに伴う一つの問題点は、変化する品質のチャネル上で必要な一定のエラー・レートにて高データ・レートの接続を維持する能力である。さらに、高データ・レート・チャネルがアクティブのときにシステム容量を最大限にすることは別の問題を提起する。従って、可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための方法およびシステムであって、高データ・レート・チャネルのデータ・レートが所定のメトリックに基づいて自動的にシフトアップまたはシフトダウンされる、方法およびシステムが必要とされる。
【０００５】
（好適な実施例の説明）
発明の特徴と考えられる新規な特長は、特許請求の範囲において規定される。ただし、本発明自体ならびにその好適な利用形態，さらなる目的および利点については、添付の図面と共に例示的な実施例についての以下の詳細な説明を参照することによって最も理解されよう。
【０００６】
図１は、本発明の好適な実施例による通信システム１００を示す。システム１００は、移動局１０２，第１基地トランシーバ局（ＢＴＳ：base transceiver station）１０４，第２基地トランシーバ局１０３および集中基地局コントローラ（ＣＢＳＣ：Centralized Base Station Controller）１０５を含む。ＣＢＳＣ１０５は、トランスコーダ１０６および選択分配ユニット(selection distribution unit)１１１を含む。好ましくは、システム１００は複数の移動局および基地トランシーバ局を含むが、図１では明確にするために、一つの移動局および２つの基地トランシーバ局を示す。好適な実施例では、システム１００は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムである。システム１００は、シグナリング・メッセージを送信し、かつ移動局による正確な配信および受信を必要とする任意の通信システムでもよい。
【０００７】
第１基地局１０４は、送信機および受信機を含むトランシーバ１０８を内蔵する。第２基地局１０３は、送信機および受信機を含むトランシーバ１０７を内蔵する。トランシーバ１０７，１０８は、移動ユニット１０２によって受信されるＲＦ信号を空中で送信する。この送信は当技術分野で周知であり、本出願ではさらに詳しく説明しない。基地局１０３，１０４から移動ユニット１０２に送信される信号は、本明細書では順方向トラヒック・フレーム、もしくは順方向リンク・メッセージという。トランシーバ１０７，１０８は、当技術分野で周知なように、移動ユニット１０２からメッセージを受信する。このようなメッセージは、本明細書では逆方向リンク・メッセージという。
【０００８】
好ましくは、移動ユニット１０２は基地トランシーバ局１０３，１０４と通信できるセルラ電話ユニットである。好適な実施例では、移動ユニット１０２はデジタル・セルラＣＤＭＡ電話である。また、移動ユニット１０２はワイヤレス・データ端末またはビデオフォンでもよい。移動ユニット１０２は、当技術分野で周知なように、送信機および受信機を含むトランシーバ１１０を内蔵する。移動ユニット１０２は、その内蔵されたトランシーバ１１０により逆方向リンク上でメッセージを送信し、また基地局１０３，１０４によって生成されたメッセージを順方向リンク上でその内蔵されたトランシーバ１１０にて受信することにより、基地局１０３，１０４と通信する。
【０００９】
本発明の好適な実施例では、ＢＴＳ１０３，１０４は、システム１００においてパワー制御を管理するための中心位置として機能する。本発明の別の実施例では、ＣＢＳＣ１０５はシステムにおいてパワー制御を管理する。
【００１０】
図２は、本発明の方法およびシステムによる通信システム階層構造２００のブロック図を示す。好適な実施例では、図２はＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００階層構造のブロック図を示す。ただし、当業者であれば、ＣＤＭＡＯｎｅ，ＵＭＴＳ，ＡＲＩＢなどの他の通信システムも同様な階層構造を有することが理解されよう。図２に示すように、ＩＳ−９５は、音声，パケット・データ，単純な回線データおよび同時音声／パケット・データ・サービスを提供する階層構造を有する。なお、「ＩＳ−９５」という用語は、ｃｄｍａ２０００より以前の任意の規格、すなわちＩＳ−９５−ＡおよびＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂを含む。最も基本的なレベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００システムのためにＩＴＵによって規定された汎用構造によるＩＳＯ／ＯＳＩ基準モデルの２つの下層（すなわち、物理層であるレイヤ１と、リンク層であるレイヤ２）に相当するプロトコルおよびサービスを提供する。レイヤ２ ２０４は、リンク・アクセス制御（ＬＡＣ：Link Access Control）副層２０６と、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）副層２０８とにさらに分割される。また、同時多発的なサービスの変化するＱＯＳ条件のバランスをとるために、ＱＯＳ(Quality of Service)制御機構も含まれる。ＯＳＩレイヤ３〜７に相当するアプリケーション層および上位層プロトコルは、ｃｄｍａ２０００ ＬＡＣサービスによって提供されるサービスを利用する。例としては、シグナリング・サービス，音声サービス，パケット・データ・アプリケーションおよび回線データ・アプリケーションがある。
【００１１】
ｃｄｍａ２０００ ＬＡＣおよびＭＡＣ副層２０６，２０８の設計の動機は多くの要因に基づいており、とりわけ、広範な上位層サービスをサポートする必要性；広い性能範囲で動作するデータ・サービスについて高効率化および低レイテンシ化の必要性；回線およびパケット・データ・サービスの高度なＱＯＳ配信に対するサポート；およびそれぞれが変化するＱＯＳ条件を有する同時多発的な音声，パケット・データおよび回線データ・サービスをサポートする高度なマルチメディア・サービスへの要求がある。ｃｄｍａ２０００ ＭＡＣ副層２０８は、２つの重要な機能：（１）ベスト・エフォート配信(best effort delivery)、すなわち、ベスト・エフォート・レベルの信頼性を提供する無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ：Radio Link Protocol）により無線リンク上で然るべく信頼性のある送信；および（２）多重化(multiplexing)およびＱＯＳ制御、すなわち、競合するサービスからの衝突する要求を仲介し、またアクセス要求を適切に優先順位決定(prioritization)を行うことにより、交渉ＱＯＳレベルの実施する、という２つの重要な機能を提供する。
【００１２】
一実施例ではＣＢＳＣ１０５であるパケット・データ・ゲートウェイ（ＰＤＧ：Packet Data Gateway）ＭＡＣは、データ・レート・シフト(data rate shifting)を制御する。ＰＤＧ ＭＡＣまたは加入者ユニットＭＡＣのいずれかがレート・シフトを開始してもよい。ＢＴＳが順方向補助チャネル（Ｆ−ＳＣＨ：Forward Supplemental Channel）レート切り換えを必要とする場合、ＰＤＧ ＭＡＣは加入者ユニットに自局の受信レートをシフトするように指示する。加入者ユニットが逆方向補助チャネル（Ｒ−ＳＣＨ：Reverse Supplemental Channel）レート切り換えを必要とする場合、加入者ユニットはＰＤＧ ＭＡＣに要求を送信し、ＰＤＧ ＭＡＣは（資源および負荷が許せば）加入者ユニットに切り換えるように指示する。
【００１３】
好適な実施例では、補助チャネル送信利得は、データ・レートをシフトすべきかどうかを判定するためのメトリックとして用いられる。送信チャネル利得はパワー制御の関数なので、チャネル品質の確実で高速なメトリックを提供する。ただし、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、他のチャネル品質メトリックも利用できることが理解されよう。補助チャネル送信利得がレート依存閾値(rate dependent threshold)を越えると、物理層２０２はこのイベントをＭＡＣ２０８に通知し、ＭＡＣ２０８は専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：Dedicated Control Channel）２１４を介してレート・シフトダウンを開始する。同様に、利得が別のレート依存閾値より下に低下すると、レート・シフトアップを開始できる。好適な実施例では、ＳＣＨ用に３つのレート、すなわち、４６０．８ｋｂｐｓ，１５３．６ｋｂｐｓおよび７６．８ｋｂｐｓが利用可能である。さらに、好ましくは、レート・シフトはシフト毎に１レート逓増する。当業者に理解されるように、Ｆ−ＳＣＨ送信パワーに基づくレート・シフトは、システム容量または範囲の増加を行うべきである。必要な信号対雑音比Ｅb／Ｅ0を達成するために必要な利得が閾値を越えると、より低いレートへシフトすることにより、送信パワーの低減および容量の増加が得られる。
【００１４】
リンクのネットワーク側（すなわち、ＰＤＧ ＭＡＣ）に意思決定を置くことにより、負荷(loading)，ＱＯＳなどに基づくよりインテリジェントなレート・シフトが可能になる。図３は、本発明の方法およびシステムによるＰＤＧ ＭＡＣ起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合、あるレートＲにて、ＳＣＨ利得がこのレートの公称値Ｇnom（Ｒ）を越えたことをＢＴＳが検出すると、このイベントをＰＤＧ ＭＡＣに通知する。資源の有無および負荷が許せば、ＰＤＧ ＭＡＣは、肯定応答(acknowledgment)メッセージＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫ（ＲＡＴＥ）を受信するまで、２０ミリ秒フレーム毎の０ミリ秒および５ミリ秒サブ境界にて、ＤＣＣＨ上でレート・シフトＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを、次の２０ミリ秒フレーム境界から開始して、送信する。また、ＭＡＣ層２０８は、最初のＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレーム送信以降の２０ミリ秒境界上で、Ｆ−ＳＣＨ送信機を新規レートに設定する。ＲＡＴＥは、次の最低レートである。
【００１５】
ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレームがエラーなしに着信すると、加入者ユニットＭＡＣはＦ−ＳＣＨ受信機を新規レートに設定するのに約１０〜１５ミリ秒を有する。すなわち、理想的な条件では、レート・シフトによってフレームは失われない。また、Ｆ−ＳＣＨ送信レートを変更する前にＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫを待たないことにより、加入者ユニットにおいてＳＨＩＦＴ（ＲＡＥ）フレームが受信されたが、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが損失したとしても、シームレスなレート・シフトを行うことができる。
【００１６】
順方向リンク上でレート・シフトアップを行う場合、あるレートＲにて、利得がレート依存閾値Ｇup（Ｒ）より下に低下すると、ＢＴＳはこのイベントをＰＤＧに通知する。順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した同じ手順に従って、ＰＤＧ ＭＡＣは加入者ユニットに次の高いレートに切り換えるように指示する。
【００１７】
図４は、本発明の方法およびシステムによる加入者ユニットＭＡＣ起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。逆方向リンク上で加入者ユニット起動型のレート・シフトダウンを行う場合、あるレートＲにて、Ｒ−ＳＣＨパワー制御導出の送信利得がこのレートの公称値Ｇnom（Ｒ）を越えたことを加入者ユニット物理層が検出すると、このイベントを加入者ユニットＭＡＣに通知する。その後、加入者ユニットＭＡＣは、レート・シフト要求ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）をＰＤＧ ＭＡＣに送信する。加入者ユニットは、応答、すなわちレート・シフト肯定応答メッセージＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を受信するまで、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）を送信し続ける。ＰＤＧがシフトダウンを許可すると、次の最低レートに等しいＲＡＴＥを設定し、それ以外の場合には、現レートに等しいＲＡＴＥを設定する。次に、ＰＤＧは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した手順を利用して、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。
【００１８】
あるいは、ＰＤＧは逆方向リンク上でレート・シフトダウンを開始できる。逆方向リンク上でＰＤＧ起動型のレート・シフトダウンを行う場合、Ｒ−ＳＣＨ固定エラー・レートが所定の制限を越えると、ＰＤＧは加入者ユニットにシフトダウンするように指示する。これにより、加入者ユニットが過剰な利得によりレート・シフトを要求しない場合でも、レート・シフトを行うことが可能になる。この場合、ＰＤＧ ＭＡＣは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した手順を利用してＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。
【００１９】
逆方向リンク上でレート・シフトアップを行う場合、あるレートＲにて、Ｒ−ＳＣＨ送信利得がレート依存閾値Ｇup（Ｒ）より下に低下すると、加入者ユニット物理層はこのイベントを加入者ユニットＭＡＣに通知する。そして、加入者ユニットＭＡＣはレート・シフト要求ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）をＰＤＧ ＭＡＣに送信する。加入者ユニットは、応答ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）が受信されるまで、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）を送信し続ける。ＰＤＧがアップシフトを許可すると、次の最高レートに等しいＲＡＴＥを設定し、それ以外の場合には、現レートに等しいＲＡＴＥを設定する。次に、ＰＤＧは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した手順を利用してＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。
【００２０】
ＰＤＧ ＭＡＣがレート・シフトを開始すると、加入者ユニットＭＡＣがコマンドを受信して、予定通りに新規レートに切り換えると想定する。加入者ユニットがコマンドを受信したが、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫフレームを失うと、リンクの両側は依然として同じレートで動作する。ＰＤＧメディア・アクセス・チャネルは、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを送信し続ける。ＤＣＣＨが確実な場合、コマンドは加入者ユニットに短時間で着信し、この場合、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが再送信される。ＤＣＣＨが不確実で、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが着信しなかった場合、メディア・アクセス・チャネルはタイムアウト期間後に呼切断(call tear down)を開始する。なお、この場合、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）は加入者ユニットに着信しない可能性が最も高く、これはＤＣＣＨが動作状態ではなく、呼を終了すべきであることを意味する。
【００２１】
ＰＤＧ ＭＡＣがレート切り換えを開始すると、加入者ユニットＭＡＣがコマンドを受信して、予定通りにレートに切り換えると想定する。ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレームがＤＣＣＨ上で失われると、加入者ユニットは新規レートに切り換えない。この結果、リンクの両側が異なるレートで動作しているので、フレーム消去(frame erasers)が生じる。メディア・アクセス・チャネルは、ＤＣＣＨ上でＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを送信し続ける。ＤＣＣＨが確実な場合、加入者ユニットはコマンドを受信し、自局のＦ−ＳＣＨ受信機を新規レートに切り換える。レート不整合中に失ったパケットは、再送信手順を介して復元される。ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）が加入者ユニットに着信しないようなＤＣＣＨリンクの場合、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫは受信されない。タイムアウト期間後に、メディア・アクセス・チャネルはＤＣＣＨが失ったことを想定して、呼切断を開始する。
【００２２】
好適な実施例では、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）が受信されなければ、加入者ユニット起動型のレート・シフトは生じない。ＳＨＩＦＴ（ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）が最終的に受信され、レート・シフトが行われるか、あるいはＤＣＣＨが不確実なため、最終的に呼切断を生じさせるかのいずれかである。
【００２３】
以下では、レート切り換えイベントを判定するために好適な実施例において用いられる利得閾値について説明する。ただし、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱せずに他の利得閾値も利用できることが理解されよう。順方向リンク利得閾値は、システム（ＲＦ）容量を増加し、かつ所望のＱＯＳを維持するために、レート依存である。また、ＰＤＧは、最大ＲＦ容量に近づくようにシステムを微調整するために、閾値を動的に調整することも可能である。逆方向リンク上では、利得閾値はレート依存ではなく、移動体のパワー増幅器飽和を回避するように選択される。また、現レートをある低いパワー閾値以下に維持できない場合には、節電モード中にこの閾値を低下する（すなわち、バッテリ寿命を節約するためにより低いレートにシフトする）ことが望ましい。
【００２４】
あるレートＲ ｋｂｐｓにおける、シフトダウンのための利得閾値Ｇdownは、９６００ｂｐｓにおける利得に対して、該利得での公称必要利得に基づく。
【００２５】
【数１】
【００２６】
リンクがフル・レート（４６０．８ｋｂｐｓ）以外のレートＲである場合、レート・シフトアップ利得閾値Ｇup（Ｒ）が存在する。あるレートＲにおける必要送信利得がＧ（Ｒ）であるとすると、新規（より高い）レートＲupにおける必要利得は次式によって与えられる：
【００２７】
【数２】
【００２８】
レート・シフトアップの条件は、新規（より高い）レートでの必要利得が該レートにおける公称利得よりもある差分(margin)だけ小さいことである。
【００２９】
【数３】
【００３０】
ここで、デルタ(Delta)はある差分である。
【００３１】
従って、レートＲからレートＲupにシフトアップするための利得閾値Ｇup（Ｒ）は次式によって与えられる：
【００３２】
【数４】
【００３３】
図５は、本発明の方法およびシステムによるレート・シフト・イベントの例を示す。
【００３４】
図６は、本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局送信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。図６に示すように、ブロック６０２にて、メディア・アクセス・チャネルは、データ・フレームの最後で必要なレート変更を確認する。ブロック６０４にて、メトリックが図７のシフトアップ・ライン７０２より下であるかどうか判定が行われる。メトリックがシフトアップ・ライン７０２より下である場合、ブロック６０６にて、シフトアップ・フラグがセットされ、レートはシフトアップされる。次に、ステップ６０８にて、シフト・レートＤＣＣＨメッセージが送信され、フローはブロック６０２に戻る。メトリックがシフトアップ・ライン７０２よりも下ではない場合、ブロック６１０にて、シフトアップ・フラグがセットされているかどうか判定が行われる。シフトアップ・フラグがセットされている場合、フローはブロック６０８に進み、上記のように継続する。シフトアップ・フラグがセットされていない場合、ブロック６１２にて、メトリックが図７のシフトダウン・ライン７０４よりも上であるかどうか判定が行われる。メトリックがシフトダウン・ライン７０４よりも上である場合、ブロック６１４にて、シフトダウン・フラグがセットされ、レートはシフトダウンされる。次に、ブロック６１６にて、シフト・レートＤＣＣＨメッセージが送信され、フローはブロック６０２に戻る。メトリックがシフトダウン・ライン７０４よりも上ではない場合、ブロック６１８にて、シフトダウン・フラグがセットされているかどうか判定が行われる。シフトダウン・フラグがセットされている場合、フローは上記のようにブロック６１６に進む。シフトダウン・フラグがセットされていない場合、フローはブロック６０２に戻る。
【００３５】
図８は、本発明の方法およびシステムによる、基地トランシーバ局受信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。図８に示すように、ブロック８０２にて、メディア・アクセス制御は受信したＤＣＣＨメッセージを確認する。ブロック８０４にて、シフト・レート・メッセージを受信したかどうか判定が行われる。シフト・レート・メッセージがある場合、ブロック８０６にて、シフト・レート・フラグがセットされ、レート・シフトは次のデータ・フレーム境界で生じるように設定される。次に、フローはブロック８０２に戻る。シフト・レート・メッセージがない場合、ブロック８０８にて、シフト・レート肯定応答を受信したかどうか判定が行われる。シフト・レート肯定応答を受信している場合、ブロック８１０にて、シフト・レート・フラグはリセットされる。シフト・レート肯定応答を受信していない場合、フローはブロック８０２に戻る。
【００３６】
図９は、異なるレートにて送信されるデータ・フレームを示し、ここでフル・レートの２０ミリ秒データ・フレームは、４つの部分（すなわち、量子(quantum)１〜量子４）を含む。再送信ハーフ・レートは２つの２０ミリ秒フレームを含み、それぞれは２つの部分（すなわち、フレーム１は量子１および量子２；フレーム２は、量子３および量子４）を含む。再送信クォータ・レートは４つの２０ミリ秒フレームを含み、それぞれは１つの部分（すなわち、フレーム１は量子１；フレーム２は量子２；など）を含む。なお、好適な実施例では、制御チャネル・フレームＤＣＣＨはデータ・フレーム・サイズよりも小さいか等しいことに留意されたい。
【００３７】
レート・シフトが発生し、旧レートにて最初に送信されたが新規レートにて再送信しなければならない発行済みのＮＡＣＫフレームが存在する場合、加入者ユニット無線リンク・プロトコルはＶ（Ｒ）（次に予定されるフレーム(next expected frame)）をＶ（Ｎ）（次に予定される順番のフレーム(next expected in sequence frame)）に戻して、加入者ユニットのＶ（Ｒ）に等しいＶ（Ｓ）にて新規レート・フレームを開始する（すなわち、加入者ユニットによって順番に受信した最後のフレームまで戻る）ようにＰＤＧ無線リンク・プロトコルに通知しなければならない。例えば、レート切り換え前に、フレーム０，１，２，４が加入者ユニットによって受信され、フレーム３が存在する前にレートが切り換えられた場合、受信機はＶ（Ｒ）＝Ｖ（Ｎ）＝３にセットし、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫパケットにＶ（Ｒ）を入れる。次に、ＰＤＧ無線リンク・プロトコルは、パケット３から新規レートにて送信を開始する。これを行わないと、パケット・シーケンス順序は保持されない。
【００３８】
レート切り換えアルゴリズムでは、最低レート・パケットのサイズに等しい原子パケット・サイズ(atomic packet size)を想定する。利用可能なＳＣＨレートは、４６０．８，１５３．６および７６．８ｋｂｐｓである。従って、原子パケット・サイズＰは、７６．８ｋｂｐｓのサイズである。そこで、１５３．６ｋｂｐｓでは、２Ｐパケットが２０ミリ秒フレーム内で送信され、４６０．８ｋｂｐｓでは、６Ｐパケットが送信される。この方式を利用して、レート切り換えは無線リンク・プロトコルに対して透過的にすべきである。
【００３９】
本発明の好適な実施例の上記の説明は、図説のために提示したものである。包括的であったり、あるいは本発明を開示した厳密な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に鑑み、明白な修正または変形が可能である。実施例は、発明の原理およびその実際的な応用を最良に説明するため、また当業者がさまざまな実施例にて、また想定される特定の用途に適したさまざまな修正で本発明を利用できるように選ばれ、説明した。このような一切の修正および変形は、公正，合法的かつ公平な権限のある広さに従って解釈したときに特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法およびシステムによる通信システムを示す。
【図２】 本発明の方法およびシステムによる通信システム階層構造のブロック図を示す。
【図３】 本発明の方法およびシステムによるパケット・データ・ゲートウェイ・メディア・アクセス制御起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。
【図４】 本発明の方法およびシステムによる加入者ユニット・メディア・アクセス制御起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。
【図５】 本発明の方法およびシステムによるレート・シフトの例を示す。
【図６】 本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局送信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。
【図７】 本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局受信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。
【図８】 本発明の方法およびシステムによる、パワー制御によって判定されるチャネル利得のブロック図を示す。
【図９】 異なるレートにて送信されるデータ・フレームを示す。
本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しくは、可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための改善された方法およびシステムに関する。
【０００１】
（従来の技術）
国際標準化機構（ＩＳＯ）などの標準化機関は、通信サブシステムの基準モデルとして階層手法(layered approach)を採用してきた。完全な通信サブシステムは多数の層に分割され、各層は全体的な通信サブシステムの観点から明確な機能を実行する。通信サブシステムは、メッセージ、すなわち、ユーザ・データと追加制御情報の両方を、リモート・システム内の対応するピア層(peer layer)とやり取りすることにより、定義されたプロトコルに従って動作する。各層は、自身とその上位層および下位層との間に明確なインタフェースを有する。従って、特定のプロトコル層の実装は、他の全ての層から独立している。各層の機能は、別の（リモート）システム内の同様なピア層と通信するためにこの層によって用いられる一連の規則および慣行を定義するプロトコルとして、正式に規定されている。各層は、定義された一連のサービスを上位層に提供する。また、各層は、その下位層によって提供されるサービスを利用して、プロトコルに関連するメッセージ・ユニットをリモート・ピア層に搬送する。
【０００２】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムなどの通信システムは、インフラ機器(infrastructure equipment)と加入者ユニットまたは移動ユニットとの間でメッセージを通信する。本明細書では、順方向メッセージ(forward message)とは、セルラ・インフラ機器によって生成されて、移動通信ユニットで受信するために送信されるメッセージのことであり、また逆方向メッセージ(reverse message)とは、移動セルラ電話などの移動通信ユニットによって生成されるメッセージのことである。
【０００３】
最も基本的なレベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００システムのためにＩＴＵによって規定された汎用構造によるＩＳＯ／ＯＳＩ基準モデルの２つの下層（すなわち、物理層であるレイヤ１と、リンク層であるレイヤ２）に相当するプロトコルおよびサービスを提供する。ｃｄｍａ２０００では、一般化したマルチメディア・サービス・モデルがサポートされる。これは、音声，パケット・データおよび回線データ・サービスの組合せが（エア・インタフェース・システム能力の制限内で）同時に動作することを可能にする。また、ｃｄｍａ２０００は、同時多発的なサービスの変化するＱＯＳ(Quality of Service)条件のバランスをとるためにＱＯＳ制御機構を含む。
【０００４】
同時に動作する音声，パケット・データおよび回線データ・サービスの組合せに伴う一つの問題点は、変化する品質のチャネル上で必要な一定のエラー・レートにて高データ・レートの接続を維持する能力である。さらに、高データ・レート・チャネルがアクティブのときにシステム容量を最大限にすることは別の問題を提起する。従って、可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための方法およびシステムであって、高データ・レート・チャネルのデータ・レートが所定のメトリックに基づいて自動的にシフトアップまたはシフトダウンされる、方法およびシステムが必要とされる。
【０００５】
（好適な実施例の説明）
発明の特徴と考えられる新規な特長は、特許請求の範囲において規定される。ただし、本発明自体ならびにその好適な利用形態，さらなる目的および利点については、添付の図面と共に例示的な実施例についての以下の詳細な説明を参照することによって最も理解されよう。
【０００６】
図１は、本発明の好適な実施例による通信システム１００を示す。システム１００は、移動局１０２，第１基地トランシーバ局（ＢＴＳ：base transceiver station）１０４，第２基地トランシーバ局１０３および集中基地局コントローラ（ＣＢＳＣ：Centralized Base Station Controller）１０５を含む。ＣＢＳＣ１０５は、トランスコーダ１０６および選択分配ユニット(selection distribution unit)１１１を含む。好ましくは、システム１００は複数の移動局および基地トランシーバ局を含むが、図１では明確にするために、一つの移動局および２つの基地トランシーバ局を示す。好適な実施例では、システム１００は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムである。システム１００は、シグナリング・メッセージを送信し、かつ移動局による正確な配信および受信を必要とする任意の通信システムでもよい。
【０００７】
第１基地局１０４は、送信機および受信機を含むトランシーバ１０８を内蔵する。第２基地局１０３は、送信機および受信機を含むトランシーバ１０７を内蔵する。トランシーバ１０７，１０８は、移動ユニット１０２によって受信されるＲＦ信号を空中で送信する。この送信は当技術分野で周知であり、本出願ではさらに詳しく説明しない。基地局１０３，１０４から移動ユニット１０２に送信される信号は、本明細書では順方向トラヒック・フレーム、もしくは順方向リンク・メッセージという。トランシーバ１０７，１０８は、当技術分野で周知なように、移動ユニット１０２からメッセージを受信する。このようなメッセージは、本明細書では逆方向リンク・メッセージという。
【０００８】
好ましくは、移動ユニット１０２は基地トランシーバ局１０３，１０４と通信できるセルラ電話ユニットである。好適な実施例では、移動ユニット１０２はデジタル・セルラＣＤＭＡ電話である。また、移動ユニット１０２はワイヤレス・データ端末またはビデオフォンでもよい。移動ユニット１０２は、当技術分野で周知なように、送信機および受信機を含むトランシーバ１１０を内蔵する。移動ユニット１０２は、その内蔵されたトランシーバ１１０により逆方向リンク上でメッセージを送信し、また基地局１０３，１０４によって生成されたメッセージを順方向リンク上でその内蔵されたトランシーバ１１０にて受信することにより、基地局１０３，１０４と通信する。
【０００９】
本発明の好適な実施例では、ＢＴＳ１０３，１０４は、システム１００においてパワー制御を管理するための中心位置として機能する。本発明の別の実施例では、ＣＢＳＣ１０５はシステムにおいてパワー制御を管理する。
【００１０】
図２は、本発明の方法およびシステムによる通信システム階層構造２００のブロック図を示す。好適な実施例では、図２はＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００階層構造のブロック図を示す。ただし、当業者であれば、ＣＤＭＡＯｎｅ，ＵＭＴＳ，ＡＲＩＢなどの他の通信システムも同様な階層構造を有することが理解されよう。図２に示すように、ＩＳ−９５は、音声，パケット・データ，単純な回線データおよび同時音声／パケット・データ・サービスを提供する階層構造を有する。なお、「ＩＳ−９５」という用語は、ｃｄｍａ２０００より以前の任意の規格、すなわちＩＳ−９５−ＡおよびＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂを含む。最も基本的なレベルでは、ｃｄｍａ２０００は、ＩＭＴ−２０００システムのためにＩＴＵによって規定された汎用構造によるＩＳＯ／ＯＳＩ基準モデルの２つの下層（すなわち、物理層であるレイヤ１と、リンク層であるレイヤ２）に相当するプロトコルおよびサービスを提供する。レイヤ２ ２０４は、リンク・アクセス制御（ＬＡＣ：Link Access Control）副層２０６と、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）副層２０８とにさらに分割される。また、同時多発的なサービスの変化するＱＯＳ条件のバランスをとるために、ＱＯＳ(Quality of Service)制御機構も含まれる。ＯＳＩレイヤ３〜７に相当するアプリケーション層および上位層プロトコルは、ｃｄｍａ２０００ ＬＡＣサービスによって提供されるサービスを利用する。例としては、シグナリング・サービス，音声サービス，パケット・データ・アプリケーションおよび回線データ・アプリケーションがある。
【００１１】
ｃｄｍａ２０００ ＬＡＣおよびＭＡＣ副層２０６，２０８の設計の動機は多くの要因に基づいており、とりわけ、広範な上位層サービスをサポートする必要性；広い性能範囲で動作するデータ・サービスについて高効率化および低レイテンシ化の必要性；回線およびパケット・データ・サービスの高度なＱＯＳ配信に対するサポート；およびそれぞれが変化するＱＯＳ条件を有する同時多発的な音声，パケット・データおよび回線データ・サービスをサポートする高度なマルチメディア・サービスへの要求がある。ｃｄｍａ２０００ ＭＡＣ副層２０８は、２つの重要な機能：（１）ベスト・エフォート配信(best effort delivery)、すなわち、ベスト・エフォート・レベルの信頼性を提供する無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ：Radio Link Protocol）により無線リンク上で然るべく信頼性のある送信；および（２）多重化(multiplexing)およびＱＯＳ制御、すなわち、競合するサービスからの衝突する要求を仲介し、またアクセス要求を適切に優先順位決定(prioritization)を行うことにより、交渉ＱＯＳレベルの実施する、という２つの重要な機能を提供する。
【００１２】
一実施例ではＣＢＳＣ１０５であるパケット・データ・ゲートウェイ（ＰＤＧ：Packet Data Gateway）ＭＡＣは、データ・レート・シフト(data rate shifting)を制御する。ＰＤＧ ＭＡＣまたは加入者ユニットＭＡＣのいずれかがレート・シフトを開始してもよい。ＢＴＳが順方向補助チャネル（Ｆ−ＳＣＨ：Forward Supplemental Channel）レート切り換えを必要とする場合、ＰＤＧ ＭＡＣは加入者ユニットに自局の受信レートをシフトするように指示する。加入者ユニットが逆方向補助チャネル（Ｒ−ＳＣＨ：Reverse Supplemental Channel）レート切り換えを必要とする場合、加入者ユニットはＰＤＧ ＭＡＣに要求を送信し、ＰＤＧ ＭＡＣは（資源および負荷が許せば）加入者ユニットに切り換えるように指示する。
【００１３】
好適な実施例では、補助チャネル送信利得は、データ・レートをシフトすべきかどうかを判定するためのメトリックとして用いられる。送信チャネル利得はパワー制御の関数なので、チャネル品質の確実で高速なメトリックを提供する。ただし、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、他のチャネル品質メトリックも利用できることが理解されよう。補助チャネル送信利得がレート依存閾値(rate dependent threshold)を越えると、物理層２０２はこのイベントをＭＡＣ２０８に通知し、ＭＡＣ２０８は専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：Dedicated Control Channel）２１４を介してレート・シフトダウンを開始する。同様に、利得が別のレート依存閾値より下に低下すると、レート・シフトアップを開始できる。好適な実施例では、ＳＣＨ用に３つのレート、すなわち、４６０．８ｋｂｐｓ，１５３．６ｋｂｐｓおよび７６．８ｋｂｐｓが利用可能である。さらに、好ましくは、レート・シフトはシフト毎に１レート逓増する。当業者に理解されるように、Ｆ−ＳＣＨ送信パワーに基づくレート・シフトは、システム容量または範囲の増加を行うべきである。必要な信号対雑音比Ｅb／Ｅ0を達成するために必要な利得が閾値を越えると、より低いレートへシフトすることにより、送信パワーの低減および容量の増加が得られる。
【００１４】
リンクのネットワーク側（すなわち、ＰＤＧ ＭＡＣ）に意思決定を置くことにより、負荷(loading)，ＱＯＳなどに基づくよりインテリジェントなレート・シフトが可能になる。図３は、本発明の方法およびシステムによるＰＤＧ ＭＡＣ起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合、あるレートＲにて、ＳＣＨ利得がこのレートの公称値Ｇnom（Ｒ）を越えたことをＢＴＳが検出すると、このイベントをＰＤＧ ＭＡＣに通知する。資源の有無および負荷が許せば、ＰＤＧ ＭＡＣは、肯定応答(acknowledgment)メッセージＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫ（ＲＡＴＥ）を受信するまで、２０ミリ秒フレーム毎の０ミリ秒および５ミリ秒サブ境界にて、ＤＣＣＨ上でレート・シフトＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを、次の２０ミリ秒フレーム境界から開始して、送信する。また、ＭＡＣ層２０８は、最初のＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレーム送信以降の２０ミリ秒境界上で、Ｆ−ＳＣＨ送信機を新規レートに設定する。ＲＡＴＥは、次の最低レートである。
【００１５】
ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレームがエラーなしに着信すると、加入者ユニットＭＡＣはＦ−ＳＣＨ受信機を新規レートに設定するのに約１０〜１５ミリ秒を有する。すなわち、理想的な条件では、レート・シフトによってフレームは失われない。また、Ｆ−ＳＣＨ送信レートを変更する前にＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫを待たないことにより、加入者ユニットにおいてＳＨＩＦＴ（ＲＡＥ）フレームが受信されたが、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが損失したとしても、シームレスなレート・シフトを行うことができる。
【００１６】
順方向リンク上でレート・シフトアップを行う場合、あるレートＲにて、利得がレート依存閾値Ｇup（Ｒ）より下に低下すると、ＢＴＳはこのイベントをＰＤＧに通知する。順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した同じ手順に従って、ＰＤＧ ＭＡＣは加入者ユニットに次の高いレートに切り換えるように指示する。
【００１７】
図４は、本発明の方法およびシステムによる加入者ユニットＭＡＣ起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。逆方向リンク上で加入者ユニット起動型のレート・シフトダウンを行う場合、あるレートＲにて、Ｒ−ＳＣＨパワー制御導出の送信利得がこのレートの公称値Ｇnom（Ｒ）を越えたことを加入者ユニット物理層が検出すると、このイベントを加入者ユニットＭＡＣに通知する。その後、加入者ユニットＭＡＣは、レート・シフト要求ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）をＰＤＧ ＭＡＣに送信する。加入者ユニットは、応答、すなわちレート・シフト肯定応答メッセージＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を受信するまで、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）を送信し続ける。ＰＤＧがシフトダウンを許可すると、次の最低レートに等しいＲＡＴＥを設定し、それ以外の場合には、現レートに等しいＲＡＴＥを設定する。次に、ＰＤＧは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した手順を利用して、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。
【００１８】
あるいは、ＰＤＧは逆方向リンク上でレート・シフトダウンを開始できる。逆方向リンク上でＰＤＧ起動型のレート・シフトダウンを行う場合、Ｒ−ＳＣＨ固定エラー・レートが所定の制限を越えると、ＰＤＧは加入者ユニットにシフトダウンするように指示する。これにより、加入者ユニットが過剰な利得によりレート・シフトを要求しない場合でも、レート・シフトを行うことが可能になる。この場合、ＰＤＧ ＭＡＣは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した手順を利用してＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。
【００１９】
逆方向リンク上でレート・シフトアップを行う場合、あるレートＲにて、Ｒ−ＳＣＨ送信利得がレート依存閾値Ｇup（Ｒ）より下に低下すると、加入者ユニット物理層はこのイベントを加入者ユニットＭＡＣに通知する。そして、加入者ユニットＭＡＣはレート・シフト要求ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）をＰＤＧ ＭＡＣに送信する。加入者ユニットは、応答ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）が受信されるまで、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）を送信し続ける。ＰＤＧがアップシフトを許可すると、次の最高レートに等しいＲＡＴＥを設定し、それ以外の場合には、現レートに等しいＲＡＴＥを設定する。次に、ＰＤＧは、順方向リンク上でレート・シフトダウンを行う場合について上で説明した手順を利用してＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）を送信する。
【００２０】
ＰＤＧ ＭＡＣがレート・シフトを開始すると、加入者ユニットＭＡＣがコマンドを受信して、予定通りに新規レートに切り換えると想定する。加入者ユニットがコマンドを受信したが、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫフレームを失うと、リンクの両側は依然として同じレートで動作する。ＰＤＧメディア・アクセス・チャネルは、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを送信し続ける。ＤＣＣＨが確実な場合、コマンドは加入者ユニットに短時間で着信し、この場合、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが再送信される。ＤＣＣＨが不確実で、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫが着信しなかった場合、メディア・アクセス・チャネルはタイムアウト期間後に呼切断(call tear down)を開始する。なお、この場合、ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）は加入者ユニットに着信しない可能性が最も高く、これはＤＣＣＨが動作状態ではなく、呼を終了すべきであることを意味する。
【００２１】
ＰＤＧ ＭＡＣがレート切り換えを開始すると、加入者ユニットＭＡＣがコマンドを受信して、予定通りにレートに切り換えると想定する。ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）フレームがＤＣＣＨ上で失われると、加入者ユニットは新規レートに切り換えない。この結果、リンクの両側が異なるレートで動作しているので、フレーム消去(frame erasers)が生じる。メディア・アクセス・チャネルは、ＤＣＣＨ上でＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）コマンドを送信し続ける。ＤＣＣＨが確実な場合、加入者ユニットはコマンドを受信し、自局のＦ−ＳＣＨ受信機を新規レートに切り換える。レート不整合中に失ったパケットは、再送信手順を介して復元される。ＳＨＩＦＴ（ＲＡＴＥ）が加入者ユニットに着信しないようなＤＣＣＨリンクの場合、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫは受信されない。タイムアウト期間後に、メディア・アクセス・チャネルはＤＣＣＨが失ったことを想定して、呼切断を開始する。
【００２２】
好適な実施例では、ＳＨＩＦＴ＿ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）が受信されなければ、加入者ユニット起動型のレート・シフトは生じない。ＳＨＩＦＴ（ＲＥＱ（ＲＡＴＥ）が最終的に受信され、レート・シフトが行われるか、あるいはＤＣＣＨが不確実なため、最終的に呼切断を生じさせるかのいずれかである。
【００２３】
以下では、レート切り換えイベントを判定するために好適な実施例において用いられる利得閾値について説明する。ただし、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱せずに他の利得閾値も利用できることが理解されよう。順方向リンク利得閾値は、システム（ＲＦ）容量を増加し、かつ所望のＱＯＳを維持するために、レート依存である。また、ＰＤＧは、最大ＲＦ容量に近づくようにシステムを微調整するために、閾値を動的に調整することも可能である。逆方向リンク上では、利得閾値はレート依存ではなく、移動体のパワー増幅器飽和を回避するように選択される。また、現レートをある低いパワー閾値以下に維持できない場合には、節電モード中にこの閾値を低下する（すなわち、バッテリ寿命を節約するためにより低いレートにシフトする）ことが望ましい。
【００２４】
あるレートＲ ｋｂｐｓにおける、シフトダウンのための利得閾値Ｇdownは、９６００ｂｐｓにおける利得に対して、該利得での公称必要利得に基づく。
【００２５】
【数１】
リンクがフル・レート（４６０．８ｋｂｐｓ）以外のレートＲである場合、レート・シフトアップ利得閾値Ｇup（Ｒ）が存在する。あるレートＲにおける必要送信利得がＧ（Ｒ）であるとすると、新規（より高い）レートＲupにおける必要利得は次式によって与えられる：
【００２７】
【数２】
レート・シフトアップの条件は、新規（より高い）レートでの必要利得が該レートにおける公称利得よりもある差分(margin)だけ小さいことである。
【００２９】
【数３】
ここで、デルタ(Delta)はある差分である。
【００３１】
従って、レートＲからレートＲupにシフトアップするための利得閾値Ｇup（Ｒ）は次式によって与えられる：
【００３２】
【数４】
図５は、本発明の方法およびシステムによるレート・シフト・イベントの例を示す。
【００３４】
図６は、本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局送信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。図６に示すように、ブロック６０２にて、メディア・アクセス・チャネルは、データ・フレームの最後で必要なレート変更を確認する。ブロック６０４にて、メトリックが図７のシフトアップ・ライン７０２より下であるかどうか判定が行われる。メトリックがシフトアップ・ライン７０２より下である場合、ブロック６０６にて、シフトアップ・フラグがセットされ、レートはシフトアップされる。次に、ステップ６０８にて、シフト・レートＤＣＣＨメッセージが送信され、フローはブロック６０２に戻る。メトリックがシフトアップ・ライン７０２よりも下ではない場合、ブロック６１０にて、シフトアップ・フラグがセットされているかどうか判定が行われる。シフトアップ・フラグがセットされている場合、フローはブロック６０８に進み、上記のように継続する。シフトアップ・フラグがセットされていない場合、ブロック６１２にて、メトリックが図７のシフトダウン・ライン７０４よりも上であるかどうか判定が行われる。メトリックがシフトダウン・ライン７０４よりも上である場合、ブロック６１４にて、シフトダウン・フラグがセットされ、レートはシフトダウンされる。次に、ブロック６１６にて、シフト・レートＤＣＣＨメッセージが送信され、フローはブロック６０２に戻る。メトリックがシフトダウン・ライン７０４よりも上ではない場合、ブロック６１８にて、シフトダウン・フラグがセットされているかどうか判定が行われる。シフトダウン・フラグがセットされている場合、フローは上記のようにブロック６１６に進む。シフトダウン・フラグがセットされていない場合、フローはブロック６０２に戻る。
【００３５】
図８は、本発明の方法およびシステムによる、基地トランシーバ局受信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。図８に示すように、ブロック８０２にて、メディア・アクセス制御は受信したＤＣＣＨメッセージを確認する。ブロック８０４にて、シフト・レート・メッセージを受信したかどうか判定が行われる。シフト・レート・メッセージがある場合、ブロック８０６にて、シフト・レート・フラグがセットされ、レート・シフトは次のデータ・フレーム境界で生じるように設定される。次に、フローはブロック８０２に戻る。シフト・レート・メッセージがない場合、ブロック８０８にて、シフト・レート肯定応答を受信したかどうか判定が行われる。シフト・レート肯定応答を受信している場合、ブロック８１０にて、シフト・レート・フラグはリセットされる。シフト・レート肯定応答を受信していない場合、フローはブロック８０２に戻る。
【００３６】
図９は、異なるレートにて送信されるデータ・フレームを示し、ここでフル・レートの２０ミリ秒データ・フレームは、４つの部分（すなわち、量子(quantum)１〜量子４）を含む。再送信ハーフ・レートは２つの２０ミリ秒フレームを含み、それぞれは２つの部分（すなわち、フレーム１は量子１および量子２；フレーム２は、量子３および量子４）を含む。再送信クォータ・レートは４つの２０ミリ秒フレームを含み、それぞれは１つの部分（すなわち、フレーム１は量子１；フレーム２は量子２；など）を含む。なお、好適な実施例では、制御チャネル・フレームＤＣＣＨはデータ・フレーム・サイズよりも小さいか等しいことに留意されたい。
【００３７】
レート・シフトが発生し、旧レートにて最初に送信されたが新規レートにて再送信しなければならない発行済みのＮＡＣＫフレームが存在する場合、加入者ユニット無線リンク・プロトコルはＶ（Ｒ）（次に予定されるフレーム(next expected frame)）をＶ（Ｎ）（次に予定される順番のフレーム(next expected in sequence frame)）に戻して、加入者ユニットのＶ（Ｒ）に等しいＶ（Ｓ）にて新規レート・フレームを開始する（すなわち、加入者ユニットによって順番に受信した最後のフレームまで戻る）ようにＰＤＧ無線リンク・プロトコルに通知しなければならない。例えば、レート切り換え前に、フレーム０，１，２，４が加入者ユニットによって受信され、フレーム３が存在する前にレートが切り換えられた場合、受信機はＶ（Ｒ）＝Ｖ（Ｎ）＝３にセットし、ＳＨＩＦＴ＿ＡＣＫパケットにＶ（Ｒ）を入れる。次に、ＰＤＧ無線リンク・プロトコルは、パケット３から新規レートにて送信を開始する。これを行わないと、パケット・シーケンス順序は保持されない。
【００３８】
レート切り換えアルゴリズムでは、最低レート・パケットのサイズに等しい原子パケット・サイズ(atomic packet size)を想定する。利用可能なＳＣＨレートは、４６０．８，１５３．６および７６．８ｋｂｐｓである。従って、原子パケット・サイズＰは、７６．８ｋｂｐｓのサイズである。そこで、１５３．６ｋｂｐｓでは、２Ｐパケットが２０ミリ秒フレーム内で送信され、４６０．８ｋｂｐｓでは、６Ｐパケットが送信される。この方式を利用して、レート切り換えは無線リンク・プロトコルに対して透過的にすべきである。
【００３９】
本発明の好適な実施例の上記の説明は、図説のために提示したものである。包括的であったり、あるいは本発明を開示した厳密な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に鑑み、明白な修正または変形が可能である。実施例は、発明の原理およびその実際的な応用を最良に説明するため、また当業者がさまざまな実施例にて、また想定される特定の用途に適したさまざまな修正で本発明を利用できるように選ばれ、説明した。このような一切の修正および変形は、公正，合法的かつ公平な権限のある広さに従って解釈したときに特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法およびシステムによる通信システムを示す。
【図２】 本発明の方法およびシステムによる通信システム階層構造のブロック図を示す。
【図３】 本発明の方法およびシステムによるパケット・データ・ゲートウェイ・メディア・アクセス制御起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。
【図４】 本発明の方法およびシステムによる加入者ユニット・メディア・アクセス制御起動型のレート・シフト・トランザクションを示す。
【図５】 本発明の方法およびシステムによるレート・シフトの例を示す。
【図６】 本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局送信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。
【図７】 本発明の方法およびシステムによる基地トランシーバ局受信レート制御のプロセスを示す機能フロー図を示す。
【図８】 本発明の方法およびシステムによる、パワー制御によって判定されるチャネル利得のブロック図を示す。
【図９】 異なるレートにて送信されるデータ・フレームを示す。
Claims (6)
- 可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するための方法であって：
最低レート・パケットのサイズに等しい原子パケット・サイズにデータをパケット化する段階；
チャネル利得値に基づいて、データ・パケットが、該データ・パケットが最初に送信されたレートとは異なるレートでの再送信を必要とするかどうかを判定する段階；および
前記原子パケット・サイズの整数の倍数に基づいて、レートを動的に変更する段階であって、
順序通りに受信された最後のフレームを判定する段階；および
順序の中で次に予定されるフレームに等しいフレームから、新規レートにて送信する段階；
を含む、前記動的に変更する段階；
からなることを特徴とするデータ・パケットを再送信するための方法。 - 受信した最後のフレームを判定する前記段階は、前記順序の中で次に予定されるフレームに等しい次に予定されるフレームを設定する段階を含むことを特徴とする請求項１記載のデータ・パケットを再送信するための方法。
- 順序通りに受信された最後のフレームの後に新規レート・フレームを開始する段階を含むことを特徴とする請求項２記載のデータ・パケットを再送信するための方法。
- 可変データ・レートを有する通信システムにおいてデータ・パケットを再送信するためのシステムであって：
最低レート・パケットのサイズに等しい原子パケット・サイズにデータをパケット化する手段；
チャネル利得値に基づいて、データ・パケットが、該データ・パケットが最初に送信されたレートとは異なるレートでの再送信を必要とするかどうかを判定する手段；および
前記原子パケット・サイズの整数の倍数の関数としてレートを動的に変更する手段であって、
順序通りに受信された最後のフレームを判定する手段；および
順序の中で次に予定されるフレームに等しいフレームから、新規レートにて送信する手段；
を含む、前記動的に変更する手段；
からなることを特徴とするデータ・パケットを再送信するためのシステム。 - 受信した最後のフレームを判定する前記手段は、前記順序の中で次に予定されるフレームに等しい次に予定されるフレームを設定する手段を含むことを特徴とする請求項４記載のデータ・パケットを再送信するためのシステム。
- 順序通りに受信された最後のフレームの後に新規レート・フレームを開始する手段を含むことを特徴とする請求項５記載のデータ・パケットを再送信するためのシステム。
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