JP4819972B2 - 無線通信ネットワークにおいてパケット化された音声およびデータを送るための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ通信に関する。とくに、本発明は、通信ネットワーク上でパケット化された音声およびデータを送るための新規で改良された方法および装置に関する。

関連技術の説明
今日の通信システムには、種々のアプリケーションを支援することが要求されている。１つのこのような通信システムは符号分割多重アクセス（code division multiple access, CDMA）システムであり、ＣＤＭＡシステムは、“TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”（以下では、ＩＳ−９５標準規格と呼ぶ）か、または“TIA/EIA/IS-2000-2 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”（以下では、ｃｄｍａ２０００標準規格と呼ぶ）にしたがっている。ＣＤＭＡシステムでは、地上回線によってユーザ間の音声およびデータ通信を可能にしている。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用については、米国特許第4,901,307号（“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”）および米国特許第5,103,459号（“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”）に記載されており、両文献は本発明の譲受人に譲渡され、ここでは参考文献として取り上げている。

本明細書では、基地局（base station）は、遠隔局と通信するハードウエアを示す。セル（cell）は、この用語が使用されている文脈に依存して、ハードウエアか、または地理的な受信可能領域を示す。セクター（sector）は、セルの一部分を示す。その理由は、ＣＤＭＡシステムのセクターはセル属性をもち、セルに関して記載した教示を、セクターに容易に拡張できるからである。

ＣＤＭＡシステムでは、ユーザ間の通信は、基地局を介して行なわれる。第１の遠隔局上の第１のユーザは、逆方向リンク上で基地局へデータを送ることによって、第２の遠隔局上の第２のユーザと通信する。基地局はデータを受信して、そのデータを別の基地局へルート設定することができる。データは同じ基地局、すなわち第２の基地局の順方向リンク上で、第２の遠隔局へ送られる。順方向リンク（forward link）は、基地局から遠隔局への伝送を示し、逆方向リンク（reverse link）は、遠隔局から基地局への伝送を示す。ＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００のシステムでは、順方向リンクおよび逆方向リンクには別々の周波数が割り当てられる。

無線データ応用に対する需要が増すならば、非常に効率的な無線データ通信システムが次第に重要になる。ＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００の標準規格では、順方向リンクおよび逆方向リンク上でトラヒックデータまたは音声データを送ることができる。固定サイズのコードチャンネルフレームにおいてトラヒックデータを送るための方法は、米国特許第5,504,773号（“METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION”）に詳しく記載されており、この文献は本発明の譲受人に譲渡され、ここでは参考文献として取上げている。

音声サービスとデータサービスとの間の重要な相違は、音声サービスには、厳格で一定の遅延要件が課されていることである。通常は、音声フレームの全一方向遅延は、１００ミリ秒未満でなければならない。対照的に、データの遅延は可変パラメータになることができ、データ通信システムの効率を最適化するのに使用される。とくに、より効率的な誤り訂正コード化技術には、音声サービスにおいて許容できる遅延よりも相当に大きい遅延が必要であるので、データサービスには、このような技術を使用できる。データの効率的なコード化技術の例は、1996年11月6日に出願された米国特許出願第08/743,688号（“SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS”）に記載されており、この文献は、本発明の譲受人に譲渡され、ここでは参考文献として取り上げられている。

音声サービスとデータサービスとの間の別の重要な相違は、音声サービスには、全てのユーザに対して一定で共通のサービス程度（grade of service, GOS）が必要なことである。通常は、音声サービスを供給するディジタルシステムでは、音声サービスでは、全てのユーザへの伝送レートを一定で均等なレートへ変換し、言語フレームの誤り率の許容値を最大にする。対照的に、データサービスでは、ＧＯＳはユーザごとに異なり、データ通信システムの全体的な効率を高めるのに最適化されたパラメータになる。データ通信システムのＧＯＳは、以下データパケットと呼び、通常は、所定量のデータの転送において生じる全遅延として定義される。

音声サービスとデータサービスとの間のさらに別の重要な相違は、音声サービスには、信頼できる通信リンクが必要なことであり、ＣＤＭＡ通信システムの例では、このような通信リンクはソフトなハンドオフによって行われる。ソフトなハンドオフでは、２以上の基地局からの伝送が重複して、信頼性を向上する。しかしながら、誤って受信したデータパケットは再伝送できるので、データ伝送にはこのような信頼性の追加は必要ない。データサービスでは、ソフトなハンドオフを支援するほうが、追加のデータを送るよりも、伝送電力を効率的に使用できる。

情報を意図された宛先へ届けるために、通信システム上でパケット化されたデータを送るための種々のプロトコルがある。１つのこのようなプロトコルは、“インターネットプロトコル（The Internet Protocol）”、ＲＦＣ７９１（1981年9月）である。インターネットプロトコル（internet protocol, IP）は、データメッセージをパケットに分割し、このパケットを送信者から宛先へルート設定し、宛先においてこのパケットを元のデータメッセージに再びアセンブルする。ＩＰプロトコルに要求されることは、各データパケットはＩＰヘッダで始まり、ＩＰヘッダにはソースおよび宛先のアドレスフィールドが含まれていて、このフィールドにおいて、ホストコンピュータおよび宛先コンピュータをユニークに識別することである。伝送制御プロトコル（transmission control protocol, TCP）は、ＲＦＣ ７９３（1981年9月）において公布されており、１つのアプリケーションから別のアプリケーションへデータを順番に送る責務を負う。

通常のＴＣＰ／ＩＰヘッダは４０バイト長であり、この中で２０バイトはＩＰプロトコルを、２０バイトはＴＣＰプロトコルを満足させるのに必要とされている。緩慢な通信リンクでは、エンドユーザは、ＴＣＰ／ＩＰヘッダを送るのに必要なオーバーヘッドを許容できないことがある。この技術においてよく知られているように、このヘッダのオーバーヘッドの問題は、圧縮技術で解決され、例えば、ＲＦＣ １１４４（1990年2月、“Compressing TCP/IP Headers for Low-Speed Serial Links”）によって公布されている技術では、データパケットに差分符号化をかけることで解決している。圧縮を行なうのに、圧縮器では、ヘッダを受信し、前のヘッダ内のフィールドとは異なるヘッダ内のフィールドのみを抽出する。フィールド自体ではなく、変更フィールドにおける差を送れば、相当な節約を実現できる。したがって、受信側の逆圧縮器は圧縮器と同期をとって、圧縮されたヘッダの適切な順序を維持する。圧縮器と逆圧縮器とが同じ状態でないならば、逆圧縮器は、圧縮されたパケットのシーケンスの中の、第１の圧縮されていないパケットの伝送と再び同期をとらなければならない。

ヘッダ圧縮は、無線通信システムでしばしば使用され、情報のペイロードに使用されるリンクの割合を増加することによって、リンクのバンド幅および電力効率を向上する。都合の悪いことには、無線通信システムの性質のために、情報パケットの伝送中の一時的な割込みは、珍しくない。このような割込みが発生すると、目標の位置の逆圧縮器と再び同期をとるために、再同期パケットを再び送ることと、圧縮器側と逆圧縮器側との間でトラヒックパラメータを再びネゴシエートすることとが必要であるために、相当に遅延することになる。現在は、再同期化および再ネゴシエーションの情報を送ることによって生じる遅延量を低減することと、それにしたがうシステムのデータスループットレートを高めることとが必要とされている。種々のアプリケーションを支援する現代の通信システムには、常にデータのスループットレートを高めることが必要である。

本発明は、パケット化された情報を送る無線通信システムにおいて、多数のチャンネルを介して通信する基地局と遠隔局との間で、伝送遅延を低減するための新規で向上した方法および装置であって、トラヒックチャンネル上で送信機から受信機へ複数のフレームを送るステップと、ペイロードのオーバーヘッドを生成して、送信機と受信機との間の同期性を維持して、トラヒックチャンネルの割込みを検出するステップと、トラヒックチャンネル上で複数のフレームを送るステップと同時に、少なくとも１つの追加チャンネル上でペイロードのオーバーヘッドを再び送るステップとが含まれている方法および装置に関する。

実施形態の１つの態様では、平均データ伝送レートが、基本トラヒックチャンネル上で適応できるデータレートよりも高くなるたびに、制御チャンネルおよび補助チャンネルを使用して、全オーバーフローを送る。

本発明の特徴、目的、および長所は、同じ参照符号が全体的に対応して識別している図面に関連して取り上げられたときに、次に記載する詳細な説明からより明らかになるであろう。

例示的な無線通信システムのダイヤグラム。 トラヒックチャンネルおよび制御チャンネル上で累積情報を割り当てるための方法を示しているフローチャート。 トラヒックチャンネル、制御チャンネル、および補助チャンネル上で累積情報を送るための方法を示すフローチャート。 種々のチャンネル上で送られる累積情報のフレームサイズを選択するための方法を示すフローチャート。 種々のチャンネル上で種々のデータレートを使用して累積情報を送る方法を示すフローチャート。

図１に示したように、無線通信ネットワーク10には、通常は、複数の移動局（加入者ユニットまたはユーザ装置とも呼ばれる）12ａないし12ｄ、複数の基地局（基地局トランシーバ（base station transceiver, BTS）またはノードＢとも呼ばれる）14ａないし14ｃ、基地局制御装置（base station controller, BSC）（無線ネットワーク制御装置またはパケット制御機能とも呼ばれる）16、移動局制御装置（mobile station controller, MSC）またはスイッチ18、パケットデータ供給ノード（packet data serving node, PDSN）またはインターネットワーキング機能（internetworking function, IWF）20、公衆交換電話ネットワーク（public switched telephone network, PSTN）22（通常は、電話会社）、およびインターネットプロトコル（Internet Protocol, IP）ネットワーク24（通常は、インターネット）が含まれている。簡潔にするために、４つの移動局12ａないし12ｄ、３つの基地局14ａないし14ｃ、1つのＢＳＣ16、１つのＭＳＣ18、および１つのＰＤＳＮ20が示されている。当業者には、移動局12、基地局14、ＢＳＣ16、ＭＳＣ18、およびＰＤＳＮ20の数は任意であることが分かるであろう。

１つの実施形態では、無線通信ネットワーク10は、パケットデータサービスネットワークである。移動局12ａないし12ｄは、多数の種々のタイプの無線通信装置、例えば、携帯電話機、ＩＰベースのウエブブラウザアプリケーションを実行するラップトップコンピュータに接続されているセルラ電話機、ハンドフリーの車両用キットと関係するセルラ電話機、ＩＰベースのウエブブラウザアプリケーションを実行するパーソナルデータアシスタント（personal data assistant, PDA）、ポータブルコンピュータに組込まれた無線通信モジュール、または無線ローカルループまたは計器読出しシステム内に見られるような固定位置形通信モジュールの何れかである。最も一般的な実施形態では、移動局は何れかのタイプの通信ユニットである。

移動局12ａないし12ｄは、例えばＥＩＡ／ＴＩＡ／ＩＳ−７０７の標準規格に記載されているような無線パケットデータプロトコルを実行するように構成されていることが好都合である。特定の実施形態では、移動局12ａないし12ｄは、ＩＰネットワーク24へ向かうＩＰパケットを生成し、ポイント−ツウ−ポイントプロトコル（point-to-point protocol, PPP）を使用して、このＩＰパケットをフレームへカプセル化する。

１つの実施形態では、ＩＰネットワーク24はＰＤＳＮ20へ接続され、ＰＤＳＮ20はＭＳＣ18へ接続され、ＭＳＣ18はＢＳＣ16およびＰＳＴＮ22へ接続され、ＢＳＣ16はワイヤーラインを介して基地局14ａないし14ｃへ接続され、ワイヤーラインは幾つかの既知のプロトコルにしたがって音声パケットまたはデータパケット、あるいはこの両者を送るように構成されていて、既知のプロトコルには、例えば、Ｅ１、Ｔ１、非同期転送モード（Asynchronous Transfer Mode, ATM）、ＩＰ、ＰＰＰ、フレーム中継、ＨＤＳＬ、ＡＤＳＬ、またはｘＤＳＬが含まれる。代わりの実施形態では、ＢＳＣ16は、ＰＤＳＮ20に直接に接続され、ＭＳＣ18はＰＤＳＮ20に接続されない。本発明の別の実施形態では、移動局12ａないし12ｄは、ＲＦインターフェイスによって基地局14ａないし14ｃと通信し、これは3 ^rd Generation Partnership Project 2 “3GPP2”（“Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”, 3GPP2 Document No. C.P0002-A, TIA PN-4694）に定義されていて、TIA/EIA/IS-2000-2-A,(Draft, edit version 30)(1999年11月19日)として発行され、ここでは参考文献として全体的に取り上げている。

無線通信ネットワーク10の通常の動作中には、基地局14ａないし14ｃは、電話呼、ウエブブラウジング、または他のデータ通信に関与している種々の移動局12ａないし12ｄから逆方向リンク信号の組を受信して復調する。所与の基地局14ａないし14ｃによって受信される各逆方向リンク信号は、この基地局14ａないし14ｃ内で処理される。各基地局14ａないし14ｃは、順方向リンク信号の組を変調して、複数の移動局12ａないし12ｄへ送ることによって、移動局12ａないし12ｄと通信する。例えば、図１に示したように、基地局14ａは第１および第２の移動局12ａ、12ｂと同時に通信し、基地局14ｃは第３および第4の移動局12ｃ、12ｄと同時に通信する。生成されたパケットはＢＳＣ16へ送られ、ＢＳＣ16には呼資源の割当ておよび移動管理機能が備えられていて、この機能には、特定の移動局12ａないし12ｄへの呼を一方の基地局14ａないし14ｃから他方の基地局14ａないし14ｃへソフトなハンドオフをするのを調整することが含まれている。例えば、移動局12ｃは２つの基地局14ｂ、14ｃと同時に通信する。したがって、移動局12ｃが１つの基地局14ｃから十分に離れると、呼は別の基地局14ｂへハンドオフされることになる。

伝送が従来の電話呼であるときは、ＢＳＣ16は受信データをＭＳＣ18へルート設定して、ＭＳＣ18は追加のルート設定サービスをＰＳＴＮ22とのインターフェイスに用意する。伝送が、データ呼のようにパケットベースで行われ、ＩＰネットワーク24へ方向付けられているときは、ＭＳＣ18はデータパケットをＰＤＳＮ20へルート設定し、ＰＤＳＮ20はパケットをＩＰネットワーク24へ送る。その代わりに、ＢＳＣ16は直接にパケットをＰＤＳＮ20へルート設定し、ＰＤＳＮ20がパケットをＩＰネットワーク24へ送ってもよい。

順方向リンクには、複数のパイロットおよびトラヒックチャンネルが含まれており、各チャンネルは適切なウオルシュまたは準直交機能（quasi-orthogonal function）によって拡散される。次に各チャンネルは、１．２２８８Mcpsの固定チップレートで直交する対の疑似雑音（pseudonoise, PN）シーケンスによって拡散される。ウオルシュコードおよびＰＮシーケンスを使用すると、基地局は周波数分割多重方式で多数の順方向リンクのＣＤＭＡチャンネルを生成できる。ｃｄｍａ２０００の標準規格によって記載されているような、多数のチャンネルのＣＤＭＡシステムでは、順方向リンクのチャンネルは多数のチャンネルから構成されており、この多数のチャンネルには、限定はしないが、とくに、パイロットチャンネル、同期チャンネル、ページングチャンネル、同報通信チャンネル、割り当てチャンネル、共通の電力制御チャンネル、共通の制御チャンネル、専用制御チャンネル、基本チャンネル、補助チャンネル、および補助コードチャンネルが含まれる。逆方向のトラヒックチャンネルも多数のチャンネルから構成されており、この多数のチャンネルには、限定はしないが、とくに、アクセスチャンネル、共通の制御チャンネル、基本チャンネル、補助チャンネル、および補助コードチャンネルが含まれ、ｃｄｍａ２０００を使用した各個々の加入者ネットワークの無線構成によって特定される。

各チャンネルは、機能上異なる目的を実現するように物理的に構成されている。例えば、パイロットチャンネルはウオルシュコード“Ｗ_０”を使用して単純に拡散されるが、同期チャンネルはコード化され、インターリーブされ、拡散され、変調された拡散スペクトラム信号である。他の順方向および逆方向のリンクチャンネルもコード化され、インターリーブされ、拡散され、変調された拡散スペクトラム信号であるが、適切な遠隔通信標準規格によって課される種々の要件を満足させるために種々の値で操作される。

再同期化および再ネゴシエーションの遅延の解消
例示的な実施形態では、多数の順方向および逆方向のリンクチャンネルを使用して、信号の伝送の割込みによって再同期化および再ネゴシエーションが行われるときの遅延の問題を解決する。説明のために、例示的な実施形態では、順方向リンク、すなわち基地局から遠隔局へのリンクに関連して記載する。しかしながら、逆方向リンク、すなわち遠隔局から基地局へのリンクについても記載されることに注意すべきである。

無線通信装置の移動性のために、信号の伝送において割込みが発生するのは珍しくない。既に記載したように、音声情報が送信側から受信側へ伝えられるとき、割込みによって遅延が生じ、サービス品質にマイナスの影響を与え、サービスの加入者はそれを知覚する。現在の最新技術では、パケット化された音声またはデータ情報は基本またはトラヒックチャンネル上を送られるが、これはペイロードトラヒックが特定の受信側へ送られることを意味する。ペイロードのオーバーヘッドまたはオーバーフロー情報は、基本チャンネルによって送られていたであろうが、本発明の例示的な実施形態では、制御チャンネルを使用して送られる。さらに加えて、制御チャンネルを使用して、基地局または遠隔局のような送信側がパケット化された音声およびデータのペイロードのデータスループットレートを操作することもできる。

例示的な実施形態の１つの態様では、専用制御チャンネル（Dedicated Control Channel, DCCH）は、基本チャンネル（Fundamental Channel, FCH）と並行して、オーバーフロー情報を送るように動作する。ＤＣＣＨは連続的または非連続的に５ミリ秒または２０ミリ秒のフレームを送るように設計され、伝送をイネーブルまたはディスエーブルする決定はフレームごとに行なうことができる。したがって、ＦＣＨ上での任意の継続期間の不慮のオーバーフローに直ちに適応することができる。１つの構成では、多数の遠隔局は、スクランブリングコードを使用することによって、基地局からの単一のＤＣＣＨを共有でき、したがって単一のＤＣＣＨ上を送られるフレームは意図された遠隔局ごとにユニークにコード化される。スクランブリングコードの生成は、この技術においてよく知られており、ここでは説明しないことにする。単一のＤＣＣＨを監視している遠隔局が、スクランブルをかけられたフレームの意図された受信側でないときは、スクランブルをかけられたフレームを適切にデコードできない。このようなスクランブルをかけられたフレームは、目標でない遠隔局がスクランブルをかけられたフレームを受信することによって、削除（erasure）と示される。別の実施形態では、基地局は、ウオルシュコードのような直交コードを使用して、多数のＤＣＣＨを生成し、各遠隔局には個々のＤＣＣＨが割り当てられる。上述の実施形態の目的では、ウオルシュコードは、スクランブリンクコードとしても使用できることに注意すべきである。

平均データレートの向上
本発明のさらに別の実施形態では、データ伝送の平均データレートが、ＦＣＨによって適応できるデータレートよりも高くなるたびに、多数のチャンネルを使用して、全ペイロードを伝える。一般的に、無線通信サービスプロバイダによって動かされる基地局は、サービスプロバイダシステムにしたがう１組の動作構成を割り当てられ、一部のデータレートを支援し、残りは支援しない。これらの動作構成は、ｃｄｍａ２０００およびＩＳ−９５の標準規格における無線構成（Radio Configuration）と呼ばれ、各構成は特定のデータレートの組、拡散レート、誤り訂正能力、および他の一般的な特徴に関連している。ｃｄｍａ２０００の標準規格では、基地局は、多数の無線構成を同時に支援することができる。しかしながら、特定の無線構成の支援には、他の無線構成の支援を除外する。例えば、基地局は、無線構成２を支援するときは、無線構成１を支援しなければならない。しかしながら、基地局は無線構成１または２を、無線構成３、４、または５とは同時に使用できない。表１は、順方向のトラヒックチャンネルの無線構成の特徴に関してより詳しく示したものである。

より速いデータレートをイネーブルしない無線構成が、サービスプロバイダによって実行されるとき、例示の実施形態を使用して、システムはより高いデータスループットレートを実現することができる。

無線構成の割当ては、データレートに加えて、チャンネル上のフレームサイズにも影響を与える。例えば、２０ミリ秒の継続期間をもつ順方向のＳＣＨのフレームは、無線構成６では１５００ビット秒で送られ、１６ビットが含まれる。しかしながら、２０ミリ秒の継続期間をもつ順方向のＳＣＨのフレームは、無線構成８では１８００ビット秒で送られ、２１ビットを保持する。速度が上がると、ｃｄｍａ２０００の標準規格では、基地局が、延長されたフレームの継続期間中に送ることができるビット量を変更できる。例示の実施形態では、別途記載するように、この能力を使用して、システムの平均データスループットレートを高めることができる。

図２は、累積情報を多数のチャンネル上で配信するための方法を示すフローチャートであり、ここではＤＣＣＨを、ＦＣＨと一緒に使用して、ペイロードを送る。ステップ200では、送信側におけるインフラストラクチャ素子（図示されていない）が、送る必要のある（ビットで測定された）累積情報（Ｉ）を判断する。累積情報に加えて、インフラストラクチャ素子は、中間期間の間に到達することが予測される情報量を、チャンネル上で実際に送られる前に推定することができる。説明のために、本明細書では、累積および推定情報を、まとめて“累積情報（accumulated information）”と呼ぶ。インフラストラクチャ素子は、無線通信システムの基地局または遠隔局であり、ステップは別途記載するように、プロセッサ、マイクロ制御装置、特定用途向け回路、または他の同等の形態のハードウエアまたはソフトウエアによって実行されることが好都合である。

ステップ210では、インフラストラクチャ素子は、ＦＣＨ上の累積情報量が、（ペイロードのビット数で測定された）最大フレームサイズ（Ｍ）よりも小さいかどうかを判断する。Ｉ＜Ｍであるときは、プログラムのフローはステップ220へ進む。ステップ220では、インフラストラクチャ素子はＦＣＨ上で累積情報を送る。Ｉ≧Ｍであるときは、プログラムのフローはステップ230へ進む。ステップ230では、インフラストラクチャ素子は、（Ｉ−Ｍ）＞Ｎ（Ｎは、ＤＣＣＨにおける最大許容フレームサイズとする）であるかどうかを判断する。

（Ｉ−Ｍ）≦Ｎであるときは、プログラムのフローはステップ240へ進む。ステップ240では、インフラストラクチャ素子はＤＣＣＨおよびＦＣＨ上で累積情報を送る。（Ｉ−Ｍ）＞Ｎであるときは、プログラムのフローチャートはステップ250へ進む。ステップ250では、インフラストラクチャ素子は、（Ｉ−Ｍ）≦Ｎに対応する累積情報を送って、余分なオーバーロードをバッファ内に記憶し、ここでプログラムのフローはステップ200へ戻って、このプロセスを繰返す。１つの構成では、インフラストラクチャ素子は、送られる情報の相対的な重要度を考慮せずに、累積情報の第１の連続ビットを遠隔局へ送ることができる。別の構成では、インフラストラクチャ素子は、累積情報のコンテンツの相対的な重要度に重み付けをして、より重要な情報を最初に送る。情報の相対的な重要度は、種々の要素によって判断することができる。例えば、ＩＰのパケットヘッダ上の優先度の標識を使用して、情報をすぐに送るか、または後のフレームを使用して伝送中は伝送バッファ内に記憶するかを判断することができる。

例示的な実施形態の別の態様では、補助チャンネル（Supplemental Channel, SCH）がＦＣＨと並行して動作して、平均データスループットレートを高める。ＳＣＨは、割り当てられた無線構成にしたがって、連続的または非連続的に、２０ミリ秒、４０ミリ秒、または８０ミリ秒のフレームを送るように設計されている。ＳＣＨから遠隔局への伝送は、スケジュールされていても、スケジュールされていなくてもよい。ＳＣＨから遠隔局への伝送がスケジュールされていないときは、遠隔局は不明確な長い割当てを受信して、ＳＣＨを監視する。ＳＣＨから遠隔局への伝送がスケジュールされているときは、次にスケジュールされているＳＣＨからの伝送が行われるまで、ＦＣＨからのオーバーフロー情報の伝送は遅らされる。しかしながら、実施形態のこの構成を使用すると、遠隔局は、ＳＣＨからの伝送がスケジュールされていないときは、ＳＣＨを連続的に監視する必要はない。

１つの構成では、単一のＳＣＨは、スクランブリングコードの使用により多数の遠隔局によって共用され、単一のＳＣＨ上を送られるフレームは、意図された遠隔局ごとにユニークにコード化される。スクランブリングコードの1つの例は、ウオルシュコードである。単一のＳＣＨを監視している遠隔局は、スクランブルをかけられたフレームの意図された受信側でないときは、スクランブルされたフレームを適切にデコードすることはできない。このようなスクランブルをかけられたフレームは、目標でない遠隔局がスクランブルをかけられたフレームを受信することによって、消去（erasure）と示される。別の構成では、基地局は、ウオルシュコードのような直交コードを使用して、多数のＳＣＨを生成し、各遠隔局には個々のＳＣＨが割り当てられる。

図３は、別の実施形態を示しており、専用制御チャンネルおよび補助チャンネルの両者を基本チャンネルと並行して使用して、平均データスループットレートを高める。ステップ300では、送信側のインフラストラクチャ素子は、送る必要のある（ビットで測定された）累積情報量（Ｉ）を判断する。ステップ310では、インフラストラクチャ素子は、ペイロードビット数で測定された累積情報量（Ｍ）がＦＣＨ上の最大フレームサイズよりも小さいがどうかを判断する。Ｉ＜Ｍであるときは、プログラムのフローはステップ320へ進む。ステップ320では、インフラストラクチャ素子はＦＣＨ上で累積情報を送り、このとき累積情報は、累積情報を保持できる最小サイズのフレームによって送られる。

Ｉ≧Ｍであるときは、プログラムのフローはステップ330へ進む。ステップ330では、インフラストラクチャ素子は、（Ｉ−Ｍ）＞Ｎ（Ｎは、ＤＣＣＨ上の最大フレームサイズである）であるかどうかを判断する。（Ｉ−Ｍ）≦Ｎであるときは、プログラムのフローはステップ340へ進む。ステップ340では、インフラストラクチャ素子は、ＤＣＣＨおよびＦＣＨ上で累積情報を送る。（Ｉ−Ｍ）＞Ｎであるときは、プログラムのフローはステップ350へ進む。ステップ350では、インフラストラクチャ素子は、（１−Ｍ−Ｎ）＞Ｐ（Ｐは、ＳＣＨ上の最大フレームサイズである）であるかどうかを判断する。

（Ｉ−Ｍ−Ｎ）≦Ｐであるときは、プログラムのフローはステップ360へ進む。ステップ360では、インフラストラクチャ素子は、ＳＣＨ、ＤＣＣＨ、およびＦＣＨ上で累積情報を送る。ＳＣＨが２以上のフレームサイズを支援するときは、最も小さいか、または最も容量効率の高いフレームを選択して、（Ｉ−Ｍ−Ｎ）ビットを送る。（Ｉ−Ｍ−Ｎ）＞Ｐであるときは、プログラムのフローはステップ370へ進む。ステップ370では、インフラストラクチャ素子は、（Ｉ−Ｍ−Ｎ）≦Ｐに対応する累積情報を送って、余分なオーバーロードをバッファ内に記憶し、ここでプログラムのフローはステップ300へ戻って、プロセスを繰返す。多数の補助チャンネルが送信側に割り当てられているときは、値‘Ｐ’は、各割り当てられたＳＣＨによって送られる最大フレームサイズの和と置換される。

本発明の別の実施形態では、パケット化された音声およびデータ（ペイロード）を、都合のよいサイズのフレームで多数のチャンネル上を送ることができ、ペイロードを保持しているフレームサイズは、ペイロードのサイズに基づいて選択される。伝送のために待ち行列に入れられた累積情報量に依存して、送信側では、ＦＣＨのみを使用して送るか、ＦＣＨおよびＤＣＣＨのみを使用して送るか、またはその代わりに、ＦＣＨ、ＤＣＣＨ、およびＳＣＨの組合わせを使用して送る。図４は、この実施形態の方法を示すフローチャートである。ステップ400では、ペイロードのトラヒックは、伝送バッファ内に記憶される。送信側が、ＳＣＨを使用せずに、ＦＣＨおよびＤＣＣＨのみの使用を割り当てられているときは、プログラムのフローはブロック401へ進む。送信側がＦＣＨ、ＤＣＣＨ、およびＳＣＨを割り当てられているときは、プログラムのフローはブロック402へ進む。

ブロック401内のステップ410では、インフラストラクチャ素子は、送る必要のある、ビットで測定された累積情報量Ｉを判断する。ステップ412では、累積情報量と、種々のチャンネルによって送られるフレームサイズを比較する。Ｉが、ＦＣＨ上の（ペイロードビット数で測定された）最大フレーム（Ｍ）と、ＤＣＣＨ上の（ペイロードビット数で測定された）ゼロを除いて最小のフレームサイズ（Ｄ）との和よりも小さく、Ｉ＜（Ｍ＋Ｄ）であるときは、累積情報Ｉを送るのに、ＤＣＣＨは使用されず、プログラムのフローはステップ420へ進む。ステップ420では、累積情報はＦＣＨ上を送られ、ＦＣＨのフレームサイズは、累積情報Ｉに基づいて判断される。１つの構成では、ＦＣＨのフレームサイズは、フレーム内のビット空間を無駄にすることなく、累積情報Ｉを保持する最大フレームになると判断される。

累積情報Ｉが（Ｍ＋Ｄ）の和以上であるときは、プログラムのフローはステップ430へ進む。ステップ430では、ＦＣＨの最大フレームと、少なくとも（Ｉ−Ｍ）ビットを保持しているＤＣＣＨの最小フレームとを使用して、累積情報を保持する。累積情報Ｉが、ＦＣＨの最大フレームとＤＣＣＨの最大フレームとの和よりも大きいときは、ＦＣＨおよびＤＣＣＨ上で送ることができないビットは、伝送バッファ内に記憶され、後で送られることになる。

ブロック402内のステップ450では、インフラストラクチャ素子は、送る必要ある、ビットで測定された累積情報量Ｉを判断する。Ｍは、ＦＣＨ上のペイロードビット数における最大フレームサイズであるとし、Ｄは、ＤＣＣＨ上のゼロを除いて最小のフレームサイズであるとし、Ｅは、ＤＣＣＨ上の最大フレームサイズであるとし、Ｓは、ＳＣＨ上のゼロを除いて最小のフレームサイズであるとする。Ｉ＜（Ｍ＋Ｄ）であるときは、プログラムのフローはステップ460へ進む。（Ｍ＋Ｄ）≦Ｉ＜（Ｍ＋Ｅ）であるときは、プログラムのフローはステップ470へ進む。（Ｍ＋Ｅ）≦Ｉ＜（Ｍ＋Ｅ＋Ｓ）であるときは、プログラムのフローはステップ480へ進む。Ｉが（Ｍ＋Ｅ＋Ｓ）以上であるときは、プログラムのフローはステップ490へ進む。

ステップ460では、送信側はＦＣＨのフレームを使用して累積情報Ｉを送り、ここではＦＣＨのフレームサイズはＩに基づいて判断される。１つの機構では、ＦＣＨのフレームサイズがビットＩ以下であるように選択されるので、フレーム内の空間は無駄にされない。

ステップ470では、送信側は、ＦＣＨのフレームおよびＤＣＣＨのフレームを使用して累積情報Ｉを送り、ここでは選択されるＦＣＨのフレームは最大サイズであり、選択されるＤＣＣＨのフレームサイズは（Ｉ−Ｍ）ビット以下である。

ステップ480では、送信側は、ＦＣＨのフレームおよびＤＣＣＨのフレームを使用して累積情報Ｉを送り、選択されるＦＣＨのフレームはＦＣＨの最大フレームサイズであり、選択されるＤＣＣＨのフレームはＤＣＣＨの最大フレームサイズである。

ステップ490では、送信側は、ＦＣＨのフレーム、ＤＣＣＨのフレーム、およびＳＣＨのフレームを使用して累積情報Ｉを送り、選択されるＦＣＨのフレームサイズはＦＣＨの最大フレームサイズであり、選択されるＤＣＣＨのフレームサイズはＤＣＣＨの最大フレームサイズである。しかしながら、選択されるＳＣＨのフレームサイズは、（Ｉ−Ｍ−Ｅ）ビット以下である。

本発明のこの実施形態では、エアーリンクの使用および容量は、容量が無駄にされないので、最適に効率的であることに注意すべきである。しかしながら、この効率を実現する際に、累積情報の全てが直ちに送られる訳ではないので、伝送に若干の遅延が加わる。累積情報の伝送中に遅延が生じる実施形態では、遅延に適応するために、受信側にジッター低減バッファ（de-jitter buffer）を構成しなければならない。

例示的な実施形態の別の構成では、累積オーバーフロー情報は、累積オーバーフロー情報量にしたがってチャンネル上の伝送レートを選択することによって、最低の遅延で送ることができる。図５は、本発明の代わりの例示的な実施形態を示すフローチャートである。ステップ500では、インフラストラクチャ素子は、Ｂビットまで保持できる伝送バッファ内に現在のペイロードを加える。現在のペイロードには、音声データフレーム、ヘッダ情報をもつ音声データフレーム、または他のタイプのデータを保持するフレームが含まれる。ステップ510では、インフラストラクチャ素子は、伝送バッファのサイズがＦＣＨのレート未満、すなわち、Ｂ＜Ｒ_ＦＣＨ（Ｂはビットの単位であり、Ｒ_ＦＣＨはビット／秒の単位である）であるかどうか、伝送バッファのサイズがＦＣＨのレート以上であるが、ＤＣＣＨのレートおよびＦＣＨのレートの和よりも小さい（すなわち、Ｒ_ＦＣＨ≦Ｂ＜Ｒ_ＦＣＨ＋Ｒ_ＤＣＣＨ）かどうか、または伝送バッファのサイズがＤＣＣＨのレートおよびＦＣＨのレートの和以上である（すなわち、Ｂ≧Ｒ_ＦＣＨ＋Ｒ_ＤＣＣＨ）かどうかを決定する。

Ｂ＜Ｒ_ＦＣＨであるときは、プログラムのフローはステップ520へ進む。ステップ520では、基地局は現在のペイロードをＦＣＨ上でＲ_ＦＣＨよりも低いレートで送り、Ｂビット以下を保持している最大フレームを使用して送る。

Ｒ_ＦＣＨ≦Ｂ＜Ｒ_ＦＣＨ＋Ｒ_ＤＣＣＨであるときは、プログラムはステップ530へ進む。ステップ530では、基地局は現在のペイロードをＦＣＨ上でレートＲ_ＦＣＨで送る。

Ｂ≧Ｒ_ＦＣＨ＋Ｒ_ＤＣＣＨであるときは、プログラムはステップ540へ進む。ステップ540では、基地局は現在のペイロードを再び配分し、ＦＣＨ上ではレートＲ_ＦＣＨで、ＤＣＣＨ上ではレートＲ_ＤＣＣＨで、現在のペイロードを送る。

このように、オーバーフロー情報を送る多数のチャンネルを使用する新規で向上した方法および装置を記載した。当業者には、本明細書において開示した実施形態に関連して記載した種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはこの両者の組合わせとして構成されることが分かるであろう。種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、その機能に関して概ね記載した。機能がハードウエアとして構成されるか、またはソフトウエアとして構成されるかは、全体的なシステムに課せられた特定の応用および設計に依存する。熟練した職人には、これらの環境下におけるハードウエアまたはソフトウエアの互換性、および各特定の応用ごとに記載した機能を実行することがどのくらい最良であるかが分かるであろう。例として、本明細書において開示した実施形態に関連して記載した種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）；特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）；フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理デバイス；ディスクリートのゲートまたはトランジスタ論理；ディスクリートのハードウエア構成要素、例えばレジスタおよびＦＩＦＯ；１組のファームウエアの命令を実行するプロセッサ；従来のプログラマブルソフトウエアモジュールおよびプロセッサ；あるいはその組み合わせで構成または実行される。プロセッサは、マイクロプロセッサであることが好都合であるが、その代わりに、プロセッサは従来のプロセッサ、制御装置、マイクロプロセッサ、または状態機械であってもよい。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはこの技術において知られている他の形態の記憶媒体内にあるであろう。当業者には、さらに加えて、上述で全体的に参照したデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、符号、およびチップが、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光のフィールドまたは粒子、あるいはその組み合わせによって表わされることが好都合であることも分かるであろう。

本発明の好ましい実施形態を示し、記載してきた。しかしながら、この技術において普通の技能をもつ者には、本発明の意図および技術的範囲から逸脱することなく、本明細書に開示した実施形態に対して多数の変更を加えることができることが分かるであろう。したがって、本発明は特許請求項にしたがうことを除いて、制限されない。

Claims (9)

1. パケット化された情報を送る無線通信システムにおいて平均データ伝送レートを高めるための方法であって、
   送信機から少なくとも1つの受信機へ送られるペイロードのビットサイズを判断することであって、送信機がトラヒックチャンネルおよび少なくとも1つの追加チャンネルを介して少なくとも1つの受信機と通信する、ことと、
   ペイロードのビットサイズが、トラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズ以下であるときは、トラヒックチャンネル上でペイロードを送ることと、
   ペイロードのビットサイズが、トラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズよりも大きいときは、ペイロードをトラヒックチャンネルフレームと制御チャンネルフレームとの間で分配して、トラヒックチャンネルおよび制御チャンネル上でペイロードを同時に送ることとを含む方法。
2. 少なくとも1つの追加チャンネルは、補助チャンネルを含む請求項１記載の方法。
3. ペイロードのビットサイズが、トラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズと制御チャンネルフレームの最大フレームサイズとの和よりも大きいときは、ペイロードをトラヒックチャンネルフレーム、制御チャンネルフレーム、および補助チャンネルフレームの間で分配して、トラヒックチャンネル、制御チャンネル、および補助チャンネル上でペイロードを同時に送ることをさらに含む請求項２記載の方法。
4. ペイロードのビットサイズが、トラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズ、制御チャンネルフレームの最大フレームサイズ、および補助チャンネルフレームの最大フレームサイズの和よりも大きいときは、
   トラヒックチャンネル、制御チャンネル、および補助チャンネル上でペイロードの一部分を送ることと、
   バッファ内にペイロードの残りの部分を記憶することとをさらに含む請求項３記載の方法。
5. トラヒックチャンネル上でペイロードを送るステップは、トラヒックチャンネル上で第１のレートで行なわれる請求項１記載の方法。
6. トラヒックチャンネルおよび制御チャンネル上でペイロードを同時に送るステップは、トラヒックチャンネル上では第1のレートで、制御チャンネル上では第２のレートで行われる請求項１記載の方法。
7. トラヒックチャンネル、制御チャンネル、および補助チャンネル上でペイロードを送るステップは、トラヒックチャンネル上では第１のレートで、制御チャンネル上では第２のレートで、補助チャンネル上では第３のレートで行われる請求項２記載の方法。
8. パケット化された情報を送る無線通信システムにおいて平均データ伝送レートを高めるための装置であって、
   送信機から少なくとも1つの受信機へ送るペイロードのビットサイズを判断するための手段であって、送信機がトラヒックチャンネルと少なくとも1つの追加チャンネルとを介して少なくとも１つの受信機と通信する、手段と、
   ペイロードのビットサイズが、トラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズ以下であるときは、トラヒックチャンネル上でペイロードを送るための手段と、
   ペイロードのビットサイズが、トラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズよりも大きいときは、ペイロードをトラヒックチャンネルフレームと制御チャンネルフレームとの間で分配して、トラヒックチャンネルおよび制御チャンネル上でペイロードを同時に送るための手段とを含む装置。
9. パケット化された情報を送る無線通信システムにおいて平均データ伝送レートを高めるための装置であって、
   プロセッサと、
   プロセッサに接続されていて、プロセッサによって実行可能な命令の組を含む記憶素子とを具備し、命令の組は、
   送信機から少なくとも１つの受信機へ送るペイロードのビットサイズを判断するための命令であって、送信機がトラヒックチャンネルおよび少なくとも１つの追加チャンネルを介して少なくとも１つの受信機と通信する、命令と、
   ペイロードのビットサイズがトラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズ以下であるときは、トラヒックチャンネル上でペイロードを送るための命令と、
   ペイロードのビットサイズがトラヒックチャンネルフレームの最大フレームサイズよりも大きいときは、ペイロードをトラヒックチャンネルフレームと制御チャンネルフレームとの間で分配して、トラヒックチャンネルおよび制御チャンネル上でペイロードを同時に送るための命令とを含む装置。

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