JP4708492B2 - 時分割多重（ｔｄｍ）通信ネットワークにおいてデータが発信源から宛先に正しく到着したか否かを判定するためのシステム、方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して、通信に関し、特に、時分割多重（ＴＤＭ）通信ネットワークにおいてデータが発信源ノードから宛先ノードに正しく到着したか否かを判定するための技術に関する。

現在の無線ネットワークで通常使用される技術は、時分割多重化（ＴＤＭ）である。物理層においては、この技術は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）と呼ばれている。ＴＤＭＡベースのネットワークにおいては、同じ物理チャネルをいくつかの異なるノードが共有することができる。物理チャネルは、タイムスロットと呼ばれる時間のスライスに分割される。タイムスロットをネットワーク内のノードに割り当てるには、ＴＤＭＡプロトコルを使用することができる。これらのタイムスロットは、順次異なるノードにより予約し、アクセスすることができる。各ノードは、順次その予約したタイムスロットによってのみ送信する。例えば、回線交換ＴＤＭＡベースの音声システムは、通常、フレーム内の１つのタイムスロットを、ある時間に対する１つの音声接続に割り当てる。対照的に、主にバースティ・データ（ｂｕｒｓｔｙ ｄａｔａ）を運ぶシステムは、通常、タイムスロットを割り当てるのに、動的割当スキームを使用する。例えば、要求に応じてタイムスロットを割り当てるために、ＤＡＭＡ（Ｄｅｍａｎｄ Ａｓｓｉｇｎｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムを使用することができる。

有線イーサネット（登録商標）・ネットワークのようないくつかのネットワークにおいては、発信源ノードは、ワイヤ上でその送信が他のノードの送信と衝突したか否かを直ちに検出することができる。衝突が検出されない場合には、発信源ノードは、パケットが送信されたことを知り、衝突が検出された場合には、発信源ノードは送信を再度行う。

無線ネットワークのような他のネットワークにおいては、発信源ノードは、宛先ノードのところで衝突があるか否かを直接検出することはできない。それどころか、もっと高い層のプロトコルは、宛先ノードが他の異なるタイムスロットにより応答するまで待機しなければならない。これにより、遅延（例えば、応答に対する待機など）、非効率（例えば、他のスロットの要求など）が起こり、故障からの回復が難しくなる。このことは、対話音声／映像のような時間の影響を受けるデータ、および可変変調および高いデータ・レートでの一方向音声／映像のような非対話型データを転送するシステムにおいては、特に問題になる場合がある。

添付の図面は、詳細な説明と一緒に、本明細書の一部を形成していて、さらに、種々の実施形態を示し、本発明の種々の原理および利点を説明するためのものである。
本発明による実施形態を詳細に説明する前に、これらの実施形態が、時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークで、発信源ノードからのデータが、宛先ノードに正しく到着したか否かの判定に関する方法のいくつかのステップ、およびいくつかの装置の構成要素の組合せを主としてベースとしていることを理解されたい。それ故、本明細書に記載する利点を有する、当業者であれば容易に理解することができる詳細な説明により本明細書が分かりにくくならないように、本発明の実施形態を理解するのに適しているこれらの特定の詳細な説明だけを示す図面内に、適当と思われる場合には従来の記号により、装置の構成要素および方法ステップを示してある。

本明細書に記載する本発明の実施形態は、本明細書に記載する時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークで、いくつかの非プロセッサ回路と一緒に、発信源ノードからのデータが宛先ノードに正しく到着したか否かを判定するための機能のうちのいくつか、大部分またはすべてを実施する１つ以上のプロセッサを制御する、１つ以上の従来のプロセッサおよび一意の内蔵プログラム命令からなる場合があることを理解することができるだろう。非プロセッサ回路としては、無線受信機、無線送信機、信号ドライバ、クロック回路、電源回路およびユーザ入力装置等があるが、これらに限定されない。それ故、これらの機能は、時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークにおいて、発信源ノードからのデータが宛先ノードに正しく到着したか否かを判定するための方法ステップと見なすことができる。別の方法としては、いくつかのまたはすべての機能を、プログラム命令を内蔵していない状態機械により、または各機能またはいくつかの機能のいくつかの組合せがカスタム・ロジックとして実行される１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で実行することができる。もちろん、２つのアプローチの組合せを使用することもできる。それ故、これらの機能の方法および手段について本明細書で説明してきた。さらに、通常の当業者であれば、おそらくかなりの努力を必要とするだろうが、本明細書に記載するコンセプトおよび原理を読めば、例えば、利用できる時間、現在の技術および経済上の考慮事項に従って多くの設計上の選択を行わなければならないだろうが、最小限度の実験によりこのようなソフトウェア命令およびプログラムおよびＩＣを容易に作成することができるだろう。

本明細書においては、第１および第２、前部および後部、始まりおよび終わりのような関係を示す用語は、あるエンティティまたは動作を他のエンティティまたは動作と区別するためだけに使用してあり、上記エンティティまたは動作の間の実際のこのような関係または順序にする必要は必ずしもないし、またはそれを意味するものでもない。説明および特許請求の範囲においては、これらの関係を示す用語を、類似の要素を区別するために使用することができ、特定の位置的または時間的順序を必ずしも示すものではない。このように使用する用語は、本明細書に記載する実施形態は、例えば、図のまたは本明細書に記載する以外の順序で実行することができるというように、適当な環境においては互換性を有することを理解されたい。

「備える」、「備えている」またはその任意の他の派生語は、要素のリストを含むプロセス、方法、物品または装置が、これらの要素だけを含んでいるのではなく、リストに明示していないまたはこのようなプロセス、方法、物品または装置に固有な他の要素を含むことができるというように、すべてのものを包括することを目的とするものではない。「ある．．．備える」が前に位置する要素は、その要素を備えるプロセス、方法、物品または装置の他の同一の要素を除外しないことを意味するが、それ以上の制限を課すものではない。

本明細書においては、「例示的」という用語は、「一例、例または説明としての」を意味する。本明細書においては、「例示的」がついているすべての実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好適なまたは有利なものと解釈しなくてもよい。特許請求の範囲に記載する本発明の範囲を制限するためのものではない、この「発明を実施するための最良の形態」に記載するすべての実施形態は、当業者が本発明を作成し、または使用することができるようにするためのものである。
概観
上部プロトコル層（例えば、信号層など）の効率を改善することにより、ＴＤＭシステムの性能を改善するための技術を提供することは望ましいことである。

一態様によれば、物理層は、タイムスロットの送信に成功したか否かに関するリアルタイムの状態の情報を供給する。次に、リアルタイムの状態の情報をもっと高いプロトコル層に報告することができ、次に、もっと高い層はタイムスロットの送信に失敗した場合に何が起こるかを判定することができる（自動反復要求（ＡＲＱ）の実行など）。対照的に、従来のＴＤＭ環境においては、肯定応答は後で行われるだけである。何故なら、リアルタイムの送信状態を使用することができないからである。

本発明の他の態様によれば、１つのＴＤＭタイムスロットは、両方向チャネルとして形成される。ＴＤＭタイムスロットの第１の部分または部位は、発信源ノードから宛先ノードにデータを送信するための順方向チャネルとして機能する。同じＴＤＭタイムスロットの終わりまたは終わり近くの小さな部分は、発信源ノードが送信したデータが、正しく到着したか否かを表示するために（例えば、スロット肯定応答（ＡＣＫ）など）、宛先ノードのために予約できる。すなわち、ＴＤＭタイムスロットの一部は、発信源ノードのデータが宛先ノードに正しく到着したか否かを報告するために宛先ノードのために予約できる。これにより、物理層は、（１）データ・ペイロードの送信に成功したか否か（ＡＣＫ）、または（２）宛先ノードが、データ・ペイロードについて問題を検出したか否か（否定応答（ＮＡＣＫ））を知ることができる。発信源ノードが、（例えば、宛先ノードが発信源ノードから何も受信しなかったというように）宛先ノードから応答を全然受信しなかった場合には、発信源ノードは、データ・ペイロードに問題（例えば、パケットの喪失など）が起こったと推定することができる。このＴＤＭスロット構造は、干渉検出を行うために使用することができる。また、このＴＤＭスロット構造を使用すれば、もっと高い層のところの効率を向上することができる。何故なら、物理層（ＰＨＹ）が、送信状態を報告し、もっと高い層のプロトコルがその上で直ちに動作することができるからである。従来のＡＣＫ機構（例えば、スロットＡＣＫ機構を持たない機構など）は、比較的効率が悪い場合がある。何故なら、もっと高い層のプロトコルが、宛先ノードが他の異なるタイムスロットにより応答するまで待機しなければならないからである。これにより、応答を待機する際に遅延が起こり、故障からの回復が難しくなる。

例示的ＴＤＭ通信ネットワーク
図１は、ＴＤＭリンクまたはチャネルにより相互に通信する発信源ノード１２０および宛先ノード１３０を含む例示的ＴＤＭ通信ネットワーク２００のブロック図である。ＴＤＭリンクは、有線であっても無線であってもよい。例えば、一実施形態の場合には、発信源ノード１２０および宛先ノード１３０は、無線ＴＤＭネットワーク（例えば、通信装置および基地局または基地局および通信装置など）内のノードであってもよく、ＴＤＭベースの多重アクセス・スキームにより通信媒体を通して情報パケットを通信することができる。別の方法としては、他の実施態様の場合には、発信源ノード１２０および宛先ノード１３０は、ノードがそれぞれリピータおよび経路指示機能を有する特別の通信ネットワーク内のノードであってもよい。

ノード１２０、１３０は、通常、パケット化された音声、映像および／またはデータ情報を受信することができる装置であってもよい。ノードは、１つ以上の通信チャネルを通して送信したデータ・パケットとして情報を交換することができる。例示的プロセッサ、送信機、受信機およびアンテナのような例示的ノード内の構成要素のうちのいくつかについて図２を参照しながら説明する。

図２は、本発明のある実施形態による例示的汎用計算ノード２００のブロック図である。ノード２００は、プロセッサ２０１と、送信機回路２０３および受信機回路２０５を含むトランシーバ２０２と、アンテナ２０６と、プロセッサ２０１が実行する動作命令を格納するためのプログラム・メモリ２０９と、１つ以上の通信インターフェイス２１３とを備える。図示していないが、ノード２００は、また、好適には、送信機回路２０３からアンテナ２０６に、およびアンテナ２０６から受信機回路２０５に情報パケットを間欠的に供給するための、アンテナ・スイッチ、デュプレクサ、サーキュラまたは他の高度の分離手段（図示せず）を含んでいることが好ましい。好適には、ノード２００は、図２に示す少なくともすべての要素を含んでいる集積ユニット、およびその特定の機能を実行するためにノード２００が必要とする任意の他の要素であることが好ましい。別の方法としては、ノード２００は、当業者であれば周知の適当に相互接続しているユニットまたは装置の集合体を含むことができる。このようなユニットまたは装置は、ノード２００の要素が実行する機能と等しい機能を実行する。例えば、ノード２００は、ラップトップ・コンピュータおよびＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）カードを備えることができる。

好適には、プロセッサ２０１は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、状態機械、論理回路、または動作またはプログラミング命令に基づいて情報を処理する任意の他の１つ以上の装置を含んでいることが好ましい。好適には、このような動作またはプログラミング命令は、プログラム・メモリ２０９内に格納することが好ましい。プログラム・メモリ２０９は、任意の形のＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、またはＲＯＭ（読出し専用メモリ）、フロッピー（登録商標）・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクト・ディスク読出し専用メモリ）、ハード・ディスク・ドライブ、ＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）、フラッシュ・メモリ・カードまたはデジタル情報を格納するための任意の他の媒体を含むＩＣ（集積回路）メモリ・チップであってもよい。通常の当業者であれば、プロセッサ２０１が、状態機械または論理回路が実行する１つ以上の機能を有している場合には、対応する動作命令を含むメモリ２０９を、状態機械または論理回路に埋設することができることを理解することができるだろう。プロセッサ２０１およびノード２００の残りが実行する動作については以下に詳細に説明する。

送信機回路２０３および受信機回路２０５により、ノード２００は、他のノードへ情報パケットを通信し、他のノードから情報パケットを入手することができる。そのため、送信機回路２０３および受信機回路２０５は、通信チャネルを通してデジタルまたはアナログ送信を行うことができる従来の回路を含む。

送信機回路２０３および受信機回路２０５の実施態様は、ノード２００の実施に依存する。例えば、送信機回路２０３および受信機回路２０５は、適当なモデムとして、または二方向通信装置の従来の送信および受信構成要素として実行することができる。送信機回路２０３および受信機回路２０５を、モデムとして実行した場合には、モデムをノード２００に内蔵することもできるし、またはノード２００に動作可能に接続することもできる（例えば、パソコン・メモリ・カード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）カード上に埋め込んだ無線周波（ＲＦ）モデムで実施）。通信装置の場合には、好適には、送信機回路２０３および受信機回路２０５は、周知の技術により装置のハードウェアおよびソフトウェア・アーキテクチャの一部として実行することが好ましい。送信機回路２０３および／または受信機回路２０５の機能の全部ではなくても、大部分は、プロセッサ２０１のようなプロセッサで実行することができる。しかし、プロセッサ２０１、送信機回路２０３および受信機回路２０５は、よりよく理解してもらうために本明細書では人為的に分割してある。

受信機回路２０５は、近くのノードとの通信がネットワーク通信の周波数帯域以外の周波数帯域で行われる場合には、少なくとも１つの周波数帯域およびそうしたい場合には、より多くの周波数帯域で有線または無線信号を受信することができる。受信機回路２０５は、そうしたい場合には、第１の受信機および第２の受信機を備えることもできるし、または２つ以上の周波数帯域で受信することができる１つの受信機を備えることもできる。トランシーバ２０２は、少なくとも一組の送信機回路２０３を含む。少なくとも１つの送信機２０３は、複数の周波数帯域により複数の装置に送信することができる。受信機２０５の場合のように、そうしたい場合には、二重送信機２０３を使用することができる。この場合、一方の送信機は、近くのノード、または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）への直接リンク施設に送信するためのものであり、他方の送信機は、セルラー基地局に送信するためのものである。

アンテナ２０６は、搬送周波数を含む周波数範囲内で電磁エネルギーを放射し、受信するための任意の周知のまたは開発した構造を備える。
例示的フレーミング構造
図３は、本発明の１つの例示的実施態様による、例示的多重レベル・フレーミング構造３３０を示す。この例示的フレーミング構造においては、反復タイミング基準を提供するために、タイムスロット（０．．．Ｋ）のグループが、フレーム３２０を形成し、フレーム（０．．．Ｊ）のグループが、スーパーフレーム３１０を形成している。すなわち、チャネルは、複数のフレーム（０〜Ｊ）を含むスーパーフレーム３１０を含む。各フレーム（０〜Ｊ）３２０は、複数のタイムスロット（０〜Ｋ）を含む。各タイムスロット（０〜Ｋ）３３０は、複数の記号（０〜Ｎ）を含む。この多重レベル・フレーミング構造３００の１つの可能な非制限的な実施態様の場合には、各スーパーフレーム３１０の長さは、約５００ミリ秒（ｍｓ）であってもよく、それぞれの長さが約１０ｍｓであってもよい５０のタイムフレームに分割することができる。５０の各タイムフレームは、さらに３５のタイムスロットに再分割することができる。他の実施態様の場合には、スーパーフレーム３１０、各タイムフレームおよびタイムスロットの長さは異なっていてもよいこと、およびタイムフレームおよびタイムスロットの数は異なっていてもよいことを理解することができるだろう。

時分割多重（ＴＤＭ）タイムスロット３３０は、発信源ノード１２０および宛先ノード１３０を含むＴＤＭネットワーク１００で使用するための二方向チャネルとして形成されている。ＴＤＭタイムスロット３３０は、第１の部分、第２の部分、およびそうしたい場合には、第１の部分と第２の部分との間に可変時間ギャップを含む。発信源ノード１２０は、ＴＤＭタイムスロット３３０の第１の部分により、宛先ノード１３０にデータを送信することができる。発信源ノード１２０の第２の部分を使用するための選択方法により、第２の部分は、（１）宛先ノード１３０が発信源ノード１２０にＡＣＫ情報を送信するために予約することもできるし、または（２）発信源ノード１２０が発信源ノード１２０から宛先ノード１３０にデータを送信するために使用することができる。

後者の場合、第２の部分を、発信源ノード１２０から宛先ノード１３０に余分なデータを送信するために使用することができる。例えば、発信源ノード１２０と宛先ノード１３０との間のリンクが、非常に信頼性が高く固定されている場合には、ある種の通信の場合、ＡＣＫ情報のために第２の部分を使用しなくてもすむ。ＡＣＫ情報を必要としない場合には、これにより、図３に示すように、ＭからＮへのタイムスロット３３０の容量を増大することができる。次に、タイムスロット３３０は、可変受信機／送信機（ＲＸ／ＴＸ）の時間ギャップ、逆トレーニング・シーケンス（図示せず）およびＡＣＫ記号に等しい余分なデータ記号を運ぶことができる。

前者の場合には、発信源ノード１２０は、（他のまたは後のタイムスロットに対向する）同じタイムスロット３３０で発信源ノード１２０に「返送」、「回答」、「応答」または「返答」をするために使用するために、宛先ノード１３０に対する同じＴＤＭタイムスロット３３０の第２の部分の記号を予約することができる。

図３に示すように、各タイムスロット（０．．．Ｋ）は、受信中の宛先ノード１３０が送信機の発信源ノード１２０に返送するＡＣＫ情報をサポートする。チャネルは、可変ＲＸ／ＴＸ時間ギャップ中に方向転換し、次に、宛先ノード１３０は、第２の部分のＡＣＫまたはＮＡＣＫにより、発信源ノード１２０に返答する。例えば、ある場合には、宛先ノード１３０からＡＣＫ情報を送信するために、最後の記号だけを使用するだけでよい。

可変ＲＸ／ＴＸ時間ギャップは、宛先ノード１３０が、自分が第２の部分により応答する前に使用することができる時間の長さを管理するために使用することができる。すなわち、可変ＲＸ／ＴＸ時間ギャップを使用すれば、宛先ノード１３０が応答しなければならない時間の長さを「調整」することができる。

この「スロットＡＣＫ」機構は、発信源ノード１２０が送信した順方向データが、宛先ノード１３０により正しく受信されたか否かを報告するために使用中であるので、ＡＣＫが送信される前に宛先ノード１３０のところでデータが復号され、正しいことが確認される。非常に短いタイムフレーム内で、この「スロットＡＣＫ」機構を実行するには、かなりのハードウェア・リソースを必要とする。この問題を克服する１つの方法は、順方向チャネル（または第１の部分）が送信された後で、しかし逆チャネル・スロットＡＣＫ（または第２の部分）が送信される前に、時間を延長することによりタイミングの要件を緩和することである。このことは、可変ＲＸ／ＴＸ時間ギャップを延長することにより行うことができるが、スロット内で追加の固定オーバーヘッドの折り合い（ｔｒａｄｅｏｆｆ）をつけなければならない。

図３には図示していないが、タイムスロット３３０は、また複数の他のフィールドを含むこともできる。１つの例示的実施態様の場合には、スロットは、＜順方向フレーム同期＞＜順方向微同期＞＜制御ヘッダ＞＜順方向ペイロード＞＜ギャップ＞＜逆方向フレーム同期＞＜逆方向微同期＞＜逆方向肯定応答＞を含むことができる。この場合、＜順方向ペイロード＞、＜ギャップ＞および＜逆方向肯定応答＞は、第１の部分、可変時間ギャップ、および第２の部分にそれぞれ対応し、＜順方向フレーム同期＞、＜順方向微同期＞、＜制御ヘッダ＞、＜逆方向フレーム同期＞、および＜逆方向微同期＞は、内蔵させることはできるが図３には示していない他のフィールドである。タイムスロット３３０は、また、追加のアドレス指定および追加の信号処理のための追加のフィールドも含むことができる。

さらに、宛先ノード１３０は、アドレス指定した宛先ノード１３０だけが発信源ノード１２０にＡＣＫを送信するように、特にアドレス指定することができる。そうすることにより、衝突を最小限度に低減するために、複数のノードがＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信するのを防止することができる。アドレスは、例えば、タイムスロット３３０の＜制御ヘッダ＞または他の部分（図示せず）により送ることができる。このアドレスを前に置けば（例えば、順方向ペイロードの前など）、宛先ノード１３０は、準備のためにできるだけ長い時間を使用することができる。

本明細書および添付の特許請求の範囲においては、「第１」、「第２」等のような用語は、類似の要素を区別するために使用しているのであり、必ずしも、特定の位置的または時間的順序を示していないことを理解することができるだろう。このように使用する用語は、本明細書に記載する本発明の実施形態は、例えば、本明細書に図示し、他の方法で説明する順序以外の順序で動作することができるように、適当な環境においては互換性を有することを理解されたい。例えば、第１のＴＤＭタイムスロット３３０の第１の部分および同じ第１のＴＤＭタイムスロット３３０の第２の部分について以下に説明するが、「第１のＴＤＭタイムスロット」という用語は、フレーム３２０内の位置を意味するものと解釈すべきではないことを理解することができるだろう。それどころか、フレーム３２０内の各スロット（０．．．Ｋ）は、フレーム３２０内の位置がどこであれ機構をサポートすることができる。さらに、第１のＴＤＭタイムスロット３３０の第１の部分と同じ第１のＴＤＭタイムスロット３３０の第２の部分との間に、他の介入部分が位置することもできる。発信源ノード１２０からのデータは、その内部で宛先ノード１３０からの応答を第１の部分の後の後の時間に送信することができる、同じＴＤＭタイムスロット３３０（例えば、終わり方向）の他の（例えば、第２の）部分に先行する第１のＴＤＭタイムスロット３３０（例えば、スロット３３０の始まり近く）の第１の部分により送信される。ある実施態様の場合には、第２の部分は、同じ第１のＴＤＭタイムスロット３３０の終わりに対応する。

図４は、本発明のある実施形態による時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークで、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着したか否かを判定するための例示的方法４００を示すフローチャートである。

ステップ４１０において、発信源ノード１２０は、第１のＴＤＭタイムスロットの第１の部分により、宛先ノード１３０にデータを送信することができる。この実施形態の場合には、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の（例えば、最後の）部分は、宛先ノード１３０が発信源ノード１２０に情報を送信するために予約される。この情報は、「表示メッセージ」（例えば、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージ）であってもよい。ステップ４２０において、宛先ノード１３０が発信源ノード１２０から送信を受信した場合には、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０からのデータが、正しく到着したか否かを判定することができる（例えば、データがエラーなしで正しく受信されたか否かを判定することができる）。次に、宛先ノード１３０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により、発信源ノード１２０に表示メッセージを送信することができる。表示メッセージは、発信源ノード１２０からのデータが、宛先ノード１３０に正しく到着したか否かを示す。処理能力を非常に大きく改善すると、宛先ノード１３０は、非常に短いリアルタイムの間隔でデータを確認することができる。

例えば、宛先ノード１３０がデータを復号し、発信源ノード１２０からのデータが正しく到着したと判定した場合には、ステップ４３０において、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着しなかったことを表示するために、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分で、発信源ノード１２０に、宛先ノード１３０からの否定応答（ＮＡＣＫ）メッセージを送信することができる。次に、プロセス４００はステップ４５０のところで終了する。

別の方法としては、宛先ノード１３０がデータを復号し、発信源ノード１２０からのデータが正しく到着したと判定した場合には、ステップ４４０において、宛先ノード１３０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分で、発信源ノード１２０に、宛先ノード１３０からの肯定応答（ＡＣＫ）メッセージを送信することができる。ＡＣＫメッセージは、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着したことを、（例えば、発信源ノード１２０に前に送信したデータがエラーなしで正しく受信されたことを通知するために）肯定応答する。このプロセスは、ステップ４５０のところで終了する。

状態情報（例えば、ＡＣＫまたはＮＡＣＫまたは応答なしなど）を受信した場合には、発信源ノード１２０は、状態情報（例えば、再送信するためのＡＲＱの破棄または実行など）に基づいて何をすべきかを決定することができるもっと高い層に状態情報を報告することができる。

一実施態様の場合には、宛先ノード１３０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの終わり（例えば、最後の部分など）のところでＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信するが、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分または部位の近くで送信することもでき、他の情報を第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分により送信することもできる。

図５は、本発明のある実施形態による時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークにおいて、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着したか否かを判定するための例示的方法のフローチャートである。

スロットＡＣＫ／ＮＡＣＫは、固定オーバーヘッドを導入する。何故なら、スロットＡＣＫ／ＮＡＣＫは、各タイムスロット内に含まれているからである。あるシナリオの場合には、スロットＡＣＫ／ＮＡＣＫの送信はいつでも無駄が多い。何故なら、スロットＡＣＫ／ＮＡＣＫを使用できない、またはＡＣＫ／ＮＡＣＫが役に立たないいくつかのプロトコルが存在するからである。

この問題を解決するために、ステップ５１０において、発信源ノード１２０は、第１のＴＤＭタイムスロットの冒頭部分により、応答予想メッセージを送信することができ、第１のＴＤＭタイムスロットの少なくとも第１の部分により、宛先ノード１３０にデータを送信することができる。

発信源ノード１２０は、第１のＴＤＭタイムスロットの冒頭部分により、データを発信源ノード１２０から宛先ノード１３０に送信するために、可変時間ギャップおよび同じ第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分が使用されることを表示することができる。すなわち、発信源ノード１２０が、宛先ノードが、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により応答を送信することを予想しなかった場合、または望まなかった場合、発信源ノード１２０は、宛先ノード１３０に、発信源ノード１２０が、可変時間ギャップおよび第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により追加のデータを送信したことを通知することができる。

別の方法としては、発信源ノード１２０は、第１のＴＤＭタイムスロットの冒頭部分でまたは冒頭部分近くで、応答メッセージが宛先ノード１３０から返送されることが予想されることを表示することができる。例えば、発信源ノード１２０は、第１のＴＤＭタイムスロットの冒頭部分で、発信源ノード１２０が、宛先ノード１３０から応答メッセージ（例えば、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージなど）を予想していることを表示することができる。同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の（例えば、最後の）部分は、宛先ノード１３０が発信源ノード１２０に情報を送信するために予約することができる。宛先ノード１３０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分により、応答メッセージ（例えば、ＡＣＫまたはＮＡＣＫメッセージなど）を送信することができる。

例えば、一実施態様の場合には、第１のＴＤＭタイムスロットの順方向の部分の冒頭部分により、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージが必要であるか否か、または順方向チャネルが、第１のＴＤＭタイムスロットの終わりまで延びているか否かを表示する２つのビットを送信することができる。例えば、第１のビットは、宛先ノード１３０が応答して、両終端上で処理時間を短くしなければならないことを表示することができる。第２のビットは、同様に、第１のＴＤＭタイムスロットの第２の（例えば、終わりの）部分のところで逆方向チャネルのその時の状態を使用することにより、順方向チャネルが第１のＴＤＭタイムスロットの全体を使用することを示すことができる。これにより、スロットＡＣＫ／ＮＡＣＫを必要としない場合に、第１のＴＤＭタイムスロットにより追加データを送信することができる。

宛先ノード１３０が、ステップ５２０において発信源ノード１２０からメッセージを受信した場合には、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０が宛先ノード１３０からの応答メッセージを予想しているか否かを判定する。

例えば、宛先ノード１３０は、否定的な応答予想メッセージ（例えば、応答予想メッセージによる表示を応答しないなど）を受信した場合には、発信源ノード１２０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により、応答（例えば、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージなど）を予想していなし、必要としていないし、望んでいないと判定することができる。この場合、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０によるデータの送信のために、可変時間ギャップおよび同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分も使用することを予期し、または予想する（例えば、宛先ノード１３０が、第１のＴＤＭタイムスロットの冒頭部分の否定的な応答予想メッセージを受信したので）。次に、プロセスは、ステップ５３０に進み、そこで宛先ノード１３０は、第１のＴＤＭタイムスロットの第１の部分のデータ、および発信源ノード１２０が可変時間ギャップにより送信した追加データおよび第１のＴＤＭタイムスロットの肯定応答部分を受信することができる。次に、プロセスはステップ５４０において終了する。

逆に、第１のＴＤＭタイムスロットの冒頭部分で、肯定的な応答予想メッセージ（例えば、応答予想メッセージ内の応答を予想した表示など）を受信した場合には、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０が、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により、応答（例えば、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージなど）を予想または望んでいると判定することができる。この場合、宛先ノード１３０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分により、宛先ノード１３０が発信源ノード１２０に表示メッセージを送信するために、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の（例えば、最後の）部分を予約したと想定することができる。それ故、ステップ５２０において、宛先ノード１３０が、発信源ノード１２０が宛先ノード１３０からの応答メッセージを予想していると判定した場合には、プロセスはステップ５４５に進み、そこで宛先ノード１３０は、第１のＴＤＭタイムスロットの第１の部分のデータを受信することができる。次に、プロセスはステップ５５０に進み、そこで宛先ノード１３０は、データを復号し、発信源ノード１２０からのデータが正しく到着したか否か（データがエラーなしで正しく受信されたなど）を判定することができる。

次に、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０のところに正しく到着したか否かを表示する、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの予約した第２の（例えば、最後の）部分により、発信源ノード１２０に情報（例えば、表示メッセージなど）を送信することができる。一実施態様の場合には、宛先ノード１３０は、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの終わり（例えば、最後の部分）のところでＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージを送信するが、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージは、また、第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分または部位の近くで送信することができ、他の情報は、第１のＴＤＭタイムスロットの最後の部分により送信することができる。

例えば、宛先ノード１３０が、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着しなかったと判定した場合には、ステップ５６０において、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着しなかったことを表示するために、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により、宛先ノード１３０から発信源ノード１２０に否定応答（ＮＡＣＫ）メッセージを送信することができる。

別の方法としては、宛先ノード１３０が、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着したと判定した場合には、ステップ５７０において、宛先ノード１３０は、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着したことを肯定応答するために、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分により、宛先ノード１３０から発信源ノード１２０に肯定応答（ＡＣＫ）メッセージを送信することができる。

次に、プロセス５００は、ステップ５４０において終了する。状態情報（例えば、ＡＣＫ、またはＮＡＣＫまたは応答なしなど）を受信した場合には、発信源ノード１２０は、状態情報（例えば、再送信するためにＡＲＱを破棄するのかまたは実行するのかなど）に基づいて何をすべきかを決定することができるもっと高い層に状態情報を報告することができる。

一実施態様の場合には、発信源ノード１２０は、タイムスロットの終わりまでに、同じ第１のＴＤＭタイムスロットの第２の部分で、宛先ノード１３０から肯定応答（ＡＣＫまたはＮＡＣＫ）メッセージを受信しなかった場合には、発信源ノード１２０からのデータが宛先ノード１３０に正しく到着しなかったと想定するか、または返答がなかったものと想定する。

それ故、ＴＤＭシステムを最適化する目的で、ＴＤＭシステム作業内の上部信号層を（例えば、上部プロトコル層の効率を改善することにより）もっと効率的にするために、物理層（ＰＨＹ）により実行され、（送信状態の一部としての）媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に報告するタイムスロット肯定応答技術を使用する。とりわけ、これらのタイムスロット肯定応答技術は、仮想衝突検出のためにＭＡＣにより使用することができる。

例示的実施態様
本発明を制限するためのものではないあるシナリオでこれらの技術をどのように適用するのかを説明するために、これらの技術のうちの１つの例示として実施態様について以下に説明する。

各タイムスロット送信は、図１のアドレス指定した宛先ノード１３０により、タイムスロット内で肯定応答することができる。肯定応答を送信するために、宛先ノード１３０は、タイムスロット肯定応答が必要であると判定し、そのノード・アドレスが実際に意図する宛先であったことを判定し、無線周波（ＲＦ）チャネルを受信から送信に切り替え、逆トレーニング・シーケンスを送信し、エラーを含んでいないタイムスロット・ペイロードを復号し、発信源ノード１２０にＡＣＫ（またはＮＡＣＫ）を送信することができる。送信ユーザ・データは、発信源ノード１２０が宛先ノード１３０からの肯定応答を必要としているか否かを識別するフラグを含むことができる。このビットは、ユーザ・データからタイムスロット順方向トレーニング・シーケンスの後の第１の制御バーストにコピーすることができる。送信ユーザ・データは、ショートハンド宛先ノード１３０識別子を含むことができる。この識別子は、ユーザ・データからタイムスロット順方向トレーニング・シーケンスの後の第２の制御バーストにコピーすることができる。フラグおよびショートハンド宛先ノード１３０識別子の両方は、宛先ノード１３０によりタイミングよく処理するために、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）ペイロードの外側で運ぶことができる。

タイムスロットの終わりのところで、ＲＦチャネルは反対方向に向きを変え、 ペイロードをエラーなしで受信し、復号した場合には、宛先指定した宛先ノード１３０はＡＣＫを送信する。メッセージを検出したが、エラーなしで復号できなかった場合には、宛先ノード１３０は、ＮＡＣＫを送信することができる。アドレス指定した宛先ノード１３０は、可変ＲＸ／ＴＸ時間ギャップ内で、ＲＦチャネルを受信から送信に直ちに切り替えることができ、逆トレーニング・シーケンス（例えば、３つの記号など）の送信を直ちに開始することができる。ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージを送るために、１つの制御バーストがトレーニング・シーケンスの後に続く。順方向ペイロードは、可変ＲＸ／ＴＸ時間ギャップ内および逆トレーニング・シーケンス中に復号することができる。（例えば、エラーなしのように）復号に成功すると、制御記号内のＡＣＫメッセージになる場合があり、エラーとなると制御記号内のＮＡＣＫメッセージになる場合がある。デフォルトはＮＡＣＫメッセージであってもよい。それ故、復号の決定が遅れると、タイムスロットは、間違って肯定応答することができない。

発信源ノード１２０のところで、ＡＣＫを受信すると、ソースと宛先との間での衝突がなかったことが確保される。ＮＡＫは受信エラーを示し、受信がなかったことは衝突を意味する。

今まで、本発明の特定の実施形態について説明してきたが、通常の当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲から逸脱することなしに、種々の修正および変更を行うことができることを理解することができるだろう。例えば、上記技術は、任意のＴＤＭシステムの性能を改善することができるが、これら技術は、特別のネットワークをサポートするＴＤＭシステムで特に役に立つ場合がある。それ故、本発明は、任意のＴＤＭシステム内の上部プロトコル層の効率を改善するための技術に関するものであるが、１つの可能な実施態様の場合には、これらの技術は、例えば、２００６年２月６日付けの「マルチホップ無線通信ネットワークのノード間で情報を高い信頼性で交換するためのシステム、方法および装置（Ｓｙｓｔｅｍ， Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｎｏｄｅｓ Ｏｆ Ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｈｏｐ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）」という名称で、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願１１／３４８６０７が開示しているシステムで実行することができる。上記米国特許出願の全文は、参照により本明細書に組み込むものとする。

それ故、本明細書および図面は例示としてのものであって、本発明を制限するためのものではないと見なすべきであり、このようなすべての修正は、本発明の範囲内に含まれる。何らかの利益、利点、または解決方法をもたらしたり、より優れたものにすることができる利益、利点、問題の解決方法、および任意の要素は、任意のまたはすべての請求項の重要な、必要なまたは本質的な機能または要素であると解釈すべきではない。本発明は、本出願が係属中の間に行われたすべての補正および公告された特許請求の範囲に対応するすべての等価物を含む添付の特許請求の範囲だけにより定義される。

例示的時分割多重（ＴＤＭ）通信ネットワークのブロック図。 例示的汎用計算ノードのブロック図。 本発明の１つの例示的実施態様による例示的多重レベル・フレーミング構造。 本発明のいくつかの実施形態による、時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークで、発信源ノードからのデータが宛先ノードに正しく到着したか否かを判定するための例示的方法を示すフローチャート。 本発明の他のいくつかの実施形態による、時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークで、発信源ノードからのデータが宛先ノードに正しく到着したか否かを判定するための例示的方法を示すフローチャート。

Claims (9)

1. 発信源ノードと宛先ノードからなる時分割多重（ＴＤＭ）ネットワークにおける、
   ＴＤＭタイムスロットを、第１の部分、第２の部分、および可変タイムギャップに分割し、同可変タイムギャップは、ＴＤＭタイムスロットの第１の部分と第２の部分との間にあり、同ＴＤＭタイムスロットは双方向チャネルであるステップと、
   前記発信源ノードから前記宛先ノードへ、ＴＤＭタイムスロットの第１の部分のデータを送信するステップであって、同じＴＤＭタイムスロットの第２の部分が、前記宛先ノードが前記発信源ノードに情報を送信するために予約されるステップと、
   を含む方法。
2. 前記宛先ノードのところで、前記発信源ノードからの前記データが正しく到着したか否かを判定するステップと、
   前記発信源ノードからのデータが前記宛先ノードのところに正しく到着したか否かを表示するために、前記同じＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分により、前記宛先ノードから発信源ノードに表示メッセージを送信するステップと、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記発信源ノードからのデータが、前記宛先ノードのところに正しく到着したか否かを表示するために、前記同じＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分により、前記宛先ノードから前記発信源ノードに表示メッセージを送信するステップが、
   前記発信源ノードからのデータが前記宛先ノードのところに正しく到着したことを肯定応答するために、前記宛先ノードから前記同じＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分により、前記発信源ノードに肯定応答メッセージを送信するステップを含む請求項２に記載の方法。
4. 前記発信源ノードからのデータが、前記宛先ノードのところに正しく到着したか否かを表示するために、前記同じＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分により、前記宛先ノードから前記発信源ノードに表示メッセージを送信するステップが、
   前記発信源ノードからのデータが、前記宛先ノードのところに正しく到着しなかったことを表示するために、前記同じＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分により、前記宛先ノードから前記発信源ノードに否定応答メッセージを送信するステップを含む請求項２に記載の方法。
5. 前記同じＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分で、前記宛先ノードから前記肯定応答メッセージを受信しなかった場合に、前記発信源ノードが、前記発信源ノードからのデータが前記宛先ノードのところで正しく到着しなかったと想定する請求項３に記載の方法。
6. 前記発信源ノードが、前記ＴＤＭタイムスロットの第１の部分で、表示メッセージが前記同じＴＤＭタイムスロットの第２の部分の前記宛先ノードから予想されるか否かを表示する請求項１に記載の方法。
7. 前記発信源ノードが、前記ＴＤＭタイムスロットの第１の部分で、前記発信源ノードから前記宛先ノードにデータを送信するために、前記可変時間ギャップおよび前記同じＴＤＭタイムスロットの第２の部分が使用されるか否かを表示する請求項１に記載の方法。
8. 時分割多重（ＴＤＭ）タイムスロットの第１の部分により宛先ノードにデータを送信するように構成される送信機であって
   前記同じＴＤＭタイムスロットの第２の部分が、前記宛先ノードが前記発信源ノードに情報を送信するために予約され、同ＴＤＭタイムスロットは、第１の部分、第２の部分、および可変タイムギャップからなり、同可変タイムギャップは、同ＴＤＭタイムスロットの第１の部分と第２の部分との間にある、送信機と、
   前記同じ第１のＴＤＭタイムスロットの前記第２の部分により、宛先ノードから情報を受信するように構成されている受信機と、からなり
   同ＴＤＭタイムスロットは双方向チャネルである、発信源ノード。
9. 宛先ノードであって、
   発信源ノードから、時分割多重（ＴＤＭ）タイムスロットの第１の部分のデータを受信するように構成され、同ＴＤＭタイムスロットは双方向チャネルである、受信機と、
   前記同じＴＤＭタイムスロットの第２の部分により、前記発信源ノードに情報を送信するように構成されており、同ＴＤＭタイムスロットは、第１の部分、第２の部分、および可変タイムギャップからなり、同可変タイムギャップは、同ＴＤＭタイムスロットの第１の部分と第２の部分との間にある、送信機と、
   からなる宛先ノード。

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