JP4847664B2 - 高速データを伝送する可変速度無線チャネルのためのフレーム構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にセルラ無線通信網に関し、より詳細には、そのようなセルラ無線通信網における音声通信およびデータ通信の伝送に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線網は、周知である。セルラ無線網は、世界の多数の人の住む地域において無線通信サービスをサポートしている。サテライト無線網は、地球のほとんどの表面地域にわたる無線通信サービスをサポートすることが知られている。無線網は、当初、音声通信を提供するために構築されたが、現在では、データ通信をサポートするのにも利用されている。
【０００３】
データ通信サービスの要求が、インターネットが広汎に使用されるようになるとともに爆発的に増加してきた。データ通信は、過去には、有線接続を介して提供されてきたが、現在では、無線ユーザは、自身の無線装置がデータ通信もサポートすることを要求している。現在では、多くの無線加入者が、自身のセルラ電話機、無線パーソナル・データ・アシスタント、無線リンクされたノートブック・コンピュータその他の無線装置を使用して、インターネットを「サーフ」し、自身の電子メールにアクセスし、その他のデータ通信活動を行うことが当然できるものと考えている。無線網データ通信の要求は、今後、ますます増大する。したがって、以上の急速に成長しつつあるデータ通信の要求に応えるよう、無線網が、現在、作成／変更されている。
【０００４】
データ通信を提供するのに無線網を使用する際、重要なパフォーマンスの問題が存在する。無線網は、当初、音声通信の明確に定義された要件に応えるように設計された。一般的に言って、音声通信は、最小限の信号対雑音比（ＳＮＲ）要件および連続性要件を伴う持続した帯域幅を必要とする。他方、データ通信は、非常に異なるパフォーマンス要件を有する。データ通信は、通常、バースト性を有し、非連続的であり、データ通信のアクティブな部分の期間中に比較的高い帯域幅を必要とする可能性がある。無線網の中でデータ通信を提供することの困難を理解するには、セルラ無線網の構造および動作を考慮する必要がある。
【０００５】
セルラ無線網は、それぞれのサービス被覆地域内のユーザ端末と無線通信する「ネットワーク・インフラストラクチャ」を含む。ネットワーク・インフラストラクチャは、通常、サービス被覆地域全体にわたって分散した複数の基地局を含み、各基地局が、それぞれのセル（または１組のセクタ）内の無線通信をサポートしている。基地局は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）に結合され、各ＢＳＣが、複数の基地局にサービスを提供している。各ＢＳＣは、モバイル交換センタ（ＭＳＣ）に結合される。また、各ＢＳＣは、通常、直接または間接にインターネットに結合される。
【０００６】
動作の際、ユーザ端末が、基地局の１つ（または複数）と通信する。サービスを提供する基地局に結合されたＢＳＣが、ＭＳＣとサービスを提供する基地局の間で音声通信を経路指定する。ＭＳＣは、別のＭＳＣまたは公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）にその音声通信を経路指定する。ＢＳＣが、サービスを提供する基地局と、インターネットに結合されていることが可能なパケット・データ網の間でデータ通信を経路指定する。
【０００７】
基地局とユーザ端末の間の無線リンクは、複数の動作標準、例えば、ＡＭＰＳ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ等のどれかによって規定される。これらの動作標準、ならびに新しい３Ｇ動作標準および４Ｇ動作標準は、無線リンクの割振り、セットアップ、保守、および解体を行うことができる仕方を規定している。これらの動作標準は、音声通信とデータ通信をともに提供するのに満足のいく動作を示さなければならない。１９９９年３月３１日出願の欧州特許出願ＥＰ０ ９０５ ９３９ Ａ（Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）が、音声通信とデータ通信をともに提供するシステムを一般的に説明している。
【０００８】
無線網インフラストラクチャは、低いビット伝送速度音声通信と様々な速度のデータ通信をともにサポートしなければならない。より詳細には、ネットワーク・インフラストラクチャは、低いビット伝送速度の遅延による影響を受けやすい音声通信を高いデータ転送速度の遅延に対する許容度の高いデータ通信とともに伝送しなければならない。音声通信は、通常、長いホールド時間を有する、例えば、平均で２分より長い時間、アクティブなままであるが、高いデータ転送速度／遅延耐性のデータ通信は、バースト性を有し、散発的にだけアクティブである。音声通信のチャネル割振り要件と比べ、スペクトラムを浪費するのを回避するため、データ通信に対してチャネルの割振りおよび割振り解除を頻繁に行わなければならない。データ通信に対するチャネルのそのような割振りおよび割振り解除により、相当なオーバーヘッドが費やされる。
【０００９】
さらに、音声通信が、データ通信に優先されなければならないため、データ通信には、しばしば、ほとんどまたは全くリソースを割り振ることができない。データ・ユーザは、チャネルに関して音声ユーザと競合しなければならないだけでなく、チャネルに関して他のデータ・ユーザとも競合しなければならない。ほとんどの動作シナリオでは、データ通信を完全に提供するチャネルを獲得し、そのチャネルを維持することが、非常に困難である。チャネルの割振りが、ネットワーク・インフラストラクチャによって割振り解除されるのが早すぎた場合、データ通信が中断され、無線リンクの物理レイヤの上のプロトコル・レイヤに障害を生じさせる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、スペクトラム容量の浪費を最小限にして、遅延に敏感な低いデータ転送速度の音声通信と、遅延に対する耐性の大きい高いデータ転送速度のデータ通信をともに実施することができる通信システムを提供することが望ましい。さらに、割り振られたスペクトラムを浪費することなく、複数のデータ・ユーザに対するバースト性のデータ・トラフィックを提供する通信システムを提供することも望ましいことになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って構成された通信システムが、遅延耐性の大きい高いデータ転送速度のデータ伝送と、遅延耐性の小さい低いビット伝送速度の音声伝送をともに提供するために最適化された時間分割多重化（ＴＤＭ）スーパーフレーム／フレーム構造を使用する。本発明のＴＤＭフレーム構造は、サブフレーム指示を使用した、低いデータ転送速度の遅延耐性の小さい音声通信と、遅延耐性の大きい高いデータ転送速度のデータ通信をともに含む伝送の柔軟性のあるフレーム指定をサポートする。したがって、本発明のシステムおよび方法は、データ通信だけの無線トラフィックと、音声通信とデータ通信の組み合わせの無線トラフィックとの両方に、相当な便益を提供する。
【００１２】
本発明のＴＤＭフレーム構造は、データ転送速度マッチングを使用して、ＴＤＭフレーム構造を共用する異なるユーザ端末に対して異なるデータ転送速度をサポートできるようにする。フォワード・リンク上で使用されるとき、基地局は、ユーザ端末によって報告されるチャネル品質に基づき、複数のサービスを受けるユーザ端末のそれぞれに対するデータ転送速度を選択する。次に、基地局／ネットワーク・インフラストラクチャが、十分なサービス・レベルが満たされるように必要な音声通信およびデータ通信を提供するスーパーフレームを構成する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、各スーパーフレームが所定数のフレームを含む複数のスーパーフレームにフォワード・リンク伝送が形成される。フレームのそれぞれが、１つまたは複数のデータ転送速度で音声通信を搬送する。スーパーフレームのサイズは、音声通信に関する遅延許容値、通常、２０ミリ秒によって制限される。各音声カスタマには、より低いデータ転送速度の待ち時間の短い音声通信を提供する必要性に応じて、スーパーフレームの中の１つまたは複数のフレームまたはフレームの部分（サブフレーム）が割り振られる。音声通信を搬送するのに必要とされないスーパーフレームの中のあらゆるフレーム／サブフレームが、適合したデータ転送速度要件を有するより高速のデータを搬送するのに割り当てられる。さらに、フレームのそれぞれが、音声通信とデータ通信をともに搬送することができる。
【００１４】
有利には、本発明は、高いデータ転送速度のカスタマを同一のフォワード・リンクを介する音声カスタマをサポートするのと同時にサポートする。また、本発明は、帯域幅を効率的に管理して、同一の高いデータ転送速度フレーム上で、複数の音声カスタマをその他のデータ・ユーザとともに扱う。
【００１５】
さらに、本発明の時間分割の態様により、データ・ユーザにサービスを提供するのに相当な利点が提供される。単一の時間分割多重化されたフォワード・リンク上で複数のデータ・ユーザにサービスを提供することにより、割り振られたスペクトラムのすべてをデータ・ユーザにサービスを提供するのに使用して、スループット結果を最大化することができる。したがって、割り振られたスペクトラムが全く浪費されない。さらに、スーパーフレーム構造は、異なるデータ転送速度をサポートするユーザ端末にサービスを提供することができる。さらに、各スーパーフレームが別々に構成されるため、各スーパーフレームは、異なるデータ転送速度および異なるサービス・レベルで異なるユーザ端末にサービスを提供することができる。
【００１６】
本発明のスーパーフレームのフレーム構造は、フレームのデータが、どのユーザ端末に対し、どのデータ転送速度で存在するかを明示的に示す明示的なデータ転送速度指示子／ユーザ指示子を含む。したがって、ユーザ端末は、どのフレームが自らに向けられたものであるか、またどのデータ転送速度でそのフレームが伝送されるかを判定することができる。明示的なデータ転送速度指示子／ユーザ指示子は、最小限の符号化しか必要とせず、したがって、ユーザ端末は、容易に指示子を解釈することができる。フレームに含まれるこれらの明示的な指示子を使用して、ユーザ端末は、他のユーザ端末に向けられたデータを無視し、そのようなデータを復号化する高い処理要件を回避する。
【００１７】
この明示的なデータ転送速度指示子／ユーザ端末指示子の一実施形態では、スーパーフレームの各フレームの中のヘッダが、そのフレームに関するデータ転送速度、およびそのフレームの中のデータが向けられたユーザ端末を示す。また、ヘッダは、ユーザ端末がフォワード・リンク・チャネル品質を判定するのに使用するパイロット信号も含むことが可能である。さらに、ヘッダは、対応する基地局によるサービスを受ける複数のユーザ端末に向けられた電力制御ビットも含むことが可能である。別の実施形態では、フレームは、フレームの前半に関するユーザ端末およびデータ転送速度を示す１次ヘッダ、およびフレームの後半に関するユーザ端末およびデータ転送速度を示す２次を含む。
【００１８】
本発明によれば、各スーパーフレーム／フレームが、複数のユーザ端末で使用される。したがって、本発明による動作は、どのように各スーパーフレームが構成され、伝送されるかを判定する。一般的に言って、それぞれのセル／セクタ内でサービスを受ける各ユーザ端末が、監視する複数のフォワード・リンク・トラフィック・チャネルの品質、および／または監視するフォワード・リンク・トラフィック・チャネルのそれぞれのチャネル上で自らがサポートすることができるデータ転送速度の指示をサービスを提供する基地局に報告する。基地局、基地局コントローラ、またはその他のネットワーク・インフラストラクチャ構成要素が、この情報を受け取り、サービスを受けるユーザ端末のそれぞれに関する最大データ転送速度を判定する。
【００１９】
次に、基地局は、どのユーザ端末が、次のスーパーフレームの中で音声通信サービスを必要とするかを判定する。この情報、および音声通信サービスを必要とするユーザ端末に関するサポートされる最大データ転送速度に基づき、基地局は、音声通信がスーパーフレームによって提供される場合、音声通信に対して少なくとも１つのフレーム／サブフレームを割り振り、その音声通信に対して少なくとも１つのデータ転送速度を決定する。１つの動作によれば、同一のデータ転送速度をサポートするユーザ端末が、フレーム／サブフレームを共用することができる。
【００２０】
基地局は、すべての音声通信の割振りを行った後、次に、どのユーザ端末が、データ通信サービスをどのレベルのサービスで、次のスーパーフレームの中で受け取るかを決める。この決定、およびユーザ端末のそれぞれによって提供される最大データ転送速度に基づき、基地局は、データ通信に関してフレーム／サブフレームをユーザ端末に割り振る。音声通信サービスの割振りと同様に、同一のデータ転送速度のデータ通信が割り振られたユーザ端末が、フレーム／サブフレームを共用することができる。したがって、データだけの割振りに関する動作は、音声／データ割振りと同様であり、音声／データ割振りでは、音声ユーザ端末がデータだけのユーザ端末に優先されることだけが異なる。
【００２１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照して行う本発明の以下の詳細な説明から明白となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下の図面と併せて好ましい実施形態の以下の詳細な説明を考慮することで、本発明のよりよい理解を得ることができる。
【００２３】
図１は、複数のユーザ端末１０６〜１２２が、本発明による時間分割多重化された（ＴＤＭ）フォワード・リンクを共用するセルラ・システム１００の一部分を示すシステム図である。示すセルラ・システム１００のインフラストラクチャは、基地局１０２およびネットワーク・インフラストラクチャ１０４を含む。これらの構成要素は、公知であり、本発明の教示に関係する限りにおいて説明する。セルラ・システム１００は、本発明に従って変更されたＣＤＭＡ標準、例えば、ＩＳ−９５Ｂ、ＩＳ−２０００、３ＧＰＰ、Ｗ−ＣＤＭＡに従って、または本明細書で説明する動作に従って変更された別のＣＤＭＡ標準に従って動作する。詳細には、高速データ（ＨＳＤ）１ｘＥＶ標準データ・オンリー（ＤＯ）、ＨＳＤ １ｘＥＶ標準データ・アンド・ボイス（ＤＶ）、および３ＧＰＰ ＨＳＤ標準が、本発明のいくつかの態様に従って動作することが可能である。
【００２４】
基地局１０２が、対応する地理的領域（例えば、セルまたはセクタ）内で無線サービスを提供する。基地局は、ユーザ端末１０６〜１２２とフォワード・リンクおよび少なくとも１つのリバース・リンクを確立する。これらのリンクが確立された後、基地局１０２は、音声通信およびデータ通信をユーザ端末１０６〜１２２に伝送する。同様に、ユーザ端末１０６〜１２２が、音声通信およびデータ通信をリバース・リンク上で基地局１０２に伝送する。
【００２５】
ユーザ端末のいくつか（例えば、音声端末１１８、１２０、および１２２）が、音声通信だけを扱う。代わりに、ユーザ端末の他のいくつか（例えば、データ端末１１２、自動販売機１１４、およびクレジット・カード端末１１６）が、データ通信だけを扱ってもよい。さらに、以上のユーザ端末の少なくともいくつか（例えば、デスクトップ・コンピュータ１０６、ラップトップ・コンピュータ１０８、およびウェアラブル・コンピュータ１１０）が、音声通信とデータ通信をともに扱う。
【００２６】
音声通信およびデータ通信を提供する際、基地局１０２は、ユーザ端末１０６〜１２２のすべての接続を提供する単一のフォワード・リンク・チャネル（Ｆ−ＣＨ）をサポートする。基地局１０２とユーザ端末１０６〜１２２が対話して、複数のリバース・リンク・チャネル（Ｒ−ＣＨ）をセットアップし、各リバース・リンクが、ユーザ端末１０６〜１２２のそれぞれの接続を提供する。
【００２７】
Ｆ−ＣＨの共用を実現するため、Ｆ−ＣＨは、それぞれが複数のサブフレームを含む複数のフレームを含むＴＤＭスーパーフレーム構造を使用する。このスーパーフレーム／フレーム構造が、音声通信の低いビット伝送速度の要件に悪影響を与えることなしに、音声通信とデータ通信の両方に柔軟に対応する。さらに、このスーパーフレーム／フレーム構造は、貴重な割り振られた帯域幅を浪費することなしに、割り振られる利用可能な帯域幅をサービスを受けるユーザ端末間で公平に割り振ることにより、データ通信を効率的にサポートする。
【００２８】
このスーパーフレーム構造では、各スーパーフレームが、整数のフレームを含み、フレームのそれぞれが、整数のサブフレームを含む。フレーム／サブフレームのそれぞれが、音声通信、データ通信、または音声通信とデータ通信の組み合わせを搬送することができる。データ転送速度は、フレームごとに可変であり、フレーム／サブフレームに対して選択されるデータ転送速度は、そのようなフレーム／サブフレームでサービスを受けるユーザ端末、およびユーザ端末によって報告されるユーザ端末に関するそれぞれのチャネル品質指示に基づいて決められる。したがって、各スーパーフレームは、通常、複数の異なるデータ転送速度で複数のユーザ端末にサービスを提供する。さらに、各スーパーフレームには、通常、音声および／またはデータが埋められ、したがって、すべての利用可能なスペクトラムが使用される。
【００２９】
本発明の説明した実施形態では、Ｆ−ＣＨは、拡散スペクトラム符号分割多重化されたチャネルである。Ｆ−ＣＨは、任意の所与の時点で単一のユーザ端末だけの接続を提供する。チャネル・スループットを増大させるため、任意の所与の時点で使用されるフォワード・リンク伝送が、伝送に先立って１６のＷａｌｓｈ符号のセットで変調される。したがって、Ｆ−ＣＨは、ユーザ端末を区別する符号共用を全く使用しない。
【００３０】
ただし、スーパーフレームのフレーム／サブフレームの部分が、異なるＷａｌｓｈ符号で別々に変調されたデータを含み、したがって、スーパーフレーム／フレーム／サブフレームの特定の部分が、各サービスを受けるユーザ端末によって別々に受信されることが可能である。そのようなデータの例が、Ｆ−ＣＨ上で伝送されるが、リバース・リンク伝送の伝送電力を制御するのに使用される電力制御データ、例えば、電力制御ビットである。複数の異なるユーザ端末に向けられた複数の電力制御ビットが、複数の対応するＷａｌｓｈ符号で別々に変調され、Ｆ−ＣＨ上で同時にスーパーフレーム／フレーム／サブフレーム内で伝送される。次に、ユーザ端末が、スーパーフレーム／フレーム／サブフレームのこのセグメントを復号化して、自らの個別の電力制御ビットを受け取る。
【００３１】
リバース・リンクに課せられるデータ・スループット要件は、フォワード・リンクに課せられる要件よりも相当に低いため、リバース・リンクは、従来のリバース・リンクＣＤＭＡ技法を使用して提供される。本発明によれば、ユーザ端末が、Ｆ−ＣＨチャネル品質、例えば、パイロット信号強度／干渉比、またはサポート可能な最大データ転送速度を判定し、このチャネル品質を少なくとも１つのサービスを提供する基地局にリバース・リンク上で報告する。各ユーザ端末によって報告されたＦ−ＣＨチャネル品質、および追加の要因に基づき、基地局は、スーパーフレームのフレーム／サブフレームをユーザ端末に割り振る。
【００３２】
各スーパーフレームのサイズは、待ち時間の短いサービス（音声通信）に関する遅延許容値によって制限される。遅延許容値（例えば、２０ミリ秒）に基づき、それと同じ継続時間のスーパーフレームを形成するように整数のフレームが含められる。各スーパーフレームの中で、音声通信を提供するのに必要なフレームまたはフレームの部分だけが、各音声カスタマに割り振られる。データ通信は、音声通信を搬送するのに使用されない残りのフレームおよびフレームの部分に割り当てられる。好ましくは、音声コールは、スーパーフレームの開始にクラスタ化される。スーパーフレームに対する音声通信およびデータ通信の割当てを図６Ａおよび６Ｂを参照して、例として以下に説明する。
【００３３】
図２は、本発明によるスーパーフレームの構造および高速データ（ＨＳＤ）フレームを示すブロック図である。スーパーフレーム構造は、Ｆ−ＣＨ上で伝送され、Ｆ−ＣＨに課せられたその他の要件の範囲内に収まる。詳細には、４００ミリ秒毎に、基地局１０２が、Ｆ−ＣＨ内で同報通信チャネル（ＢＣＣＨ）フィールドを伝送する。したがって、整数倍のスーパーフレームが、ＢＣＣＨのタイミング要件の範囲内に収まる。本明細書で説明するとおり、各スーパーフレームは、長さ２０ミリ秒であり、それぞれが１．２５ミリ秒の継続時間を有する１６のＨＳＤフレームを含む。この構造で、ＢＣＣＨフィールドが、７６．８ｋｂｐｓのデータ転送速度で８つのＨＳＤフレームを使用して、４００ミリ秒毎に伝送される。さらに、２０番目ごとの２０ミリ秒のスーパーフレームが、ＢＣＣＨフィールドを含む。
【００３４】
示すとおり、各２０ミリ秒のスーパーフレームが、音声通信および／またはデータ通信を含むことが可能である。スーパーフレーム構造は、Ｆ−ＣＨ上で基地局１０２によるサービスを受ける複数のユーザ間で共用される。したがって、２０ミリ秒のスーパーフレームは、伝送を行う基地局１０２に関するすべてのＦ−ＣＨ要件を満たし、基地局１０２のすべてのフォワード・リンクの音声通信要件およびデータ通信要件をサポートする。
【００３５】
図３は、データを搬送する本発明による高速データ・フレーム３００の構造を示すブロック図である。ＨＳＤフレーム３００が、Ｆ−ＣＨ上で伝送され、１．２５ミリ秒の継続時間を有する。ＨＳＤフレーム３００は、１５３６のチップ、および８つのサブフレームを含み、各サブフレームが、１９２のチップを含む。ただし、ＨＳＤフレーム３００のサイズ、チップ数、サブフレーム数、およびその他の特定の構造的性質は、単に例であり、ＨＳＤフレーム３００は、別のサイズおよび別の構造を有していても、やはり本発明の教示の範囲内にある。
【００３６】
このフレーム構造では、第１のＨＳＤサブフレームが、フレームに関するヘッダの役割をし、パイロット信号（３２のチップ）、指定先のユーザ端末を特定し、ＨＳＤフレームに関する少なくとも１つのデータ転送速度を示す明示的なデータ転送速度指示子（ＥＤＲＩ）フィールド（１２８のチップ）、および複数の電力制御ビット（３２のチップ）を含む。また、ＨＳＤフレームは、ＨＳＤフレーム３００の第５のサブフレームの中に含まれる２次ＥＤＲＩを含むことも可能である。
【００３７】
パイロット信号は、すべての基地局の間で同期され、タイミングの目的とチャネル品質推定の両方に使用される。ユーザ端末が、パイロット信号を受信し、受信したパイロット信号の強度、および対応する干渉レベルに基づき、チャネル品質指示を決定する。次に、各ユーザ端末が、自らのリバース・リンクを提供する基地局に、自らが決定した少なくとも１つのチャネル品質指示を報告する。このチャネル品質指示報告、例えば、パイロット強度測定メッセージが、Ｒ−ＣＨ上、またはリバース・アクセス／制御チャネル上でサービスを提供する基地局に報告される。
【００３８】
チャネル品質の１つの指示は、それぞれのパイロット信号／チャネルに関する搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）比である。したがって、本発明による１つの動作では、ユーザ端末は、自らが測定した各パイロット信号に関するＣ／Ｉ比を報告する。そのような報告をユーザ端末によって適用されるしきい値に基づいて制限することが可能である。代替の動作では、ユーザ端末は、各受信パイロット信号に関連するチャネル品質を報告する代わりに、各対応するチャネルごとのサポート可能な最大データ転送速度を判定し、そのサポート可能な最大データ転送速度を自らにサービスを提供する基地局に報告する。次に、基地局／ネットワーク・インフラストラクチャが、報告されたチャネル品質を使用して、どの基地局からそのユーザ端末にフォワード・リンクの音声通信および／またはデータ通信を伝送するか、またどの最大データ転送速度で伝送するかを決定する。
【００３９】
説明した実施形態では、パイロット信号は、すべてのゼロのビットを含み、３２のチップのＷａｌｓｈ符号で符号化される。合計で３２のＷａｌｓｈ符号が、パイロット信号のＷａｌｓｈ符号化のために存在し、パイロット信号を互いに区別するため、別々のＷａｌｓｈ符号が使用される。また、パイロット信号は、伝送に先立って、複素疑似雑音（ＰＮ）拡散によって被覆される。そのような符号化により、１５ｄＢ処理利得がもたらされる。
【００４０】
１次ＥＤＲＩ（および、含まれる場合、２次ＥＤＲＩ）が、ＨＳＤフレーム３００に含まれるデータに関するデータ転送速度の明示的な指示、データの宛先のユーザ端末の識別情報、およびＨＳＤフレーム３００の中におけるデータの相対的位置を提供する。図７および８を参照してさらに説明するとおり、ＨＳＤフレームが、音声通信とデータ通信をともに含む場合、ＥＤＲＩは、音声通信に関連する追加の情報も提供することが可能である。図３のデータだけの実施形態では、ＥＤＲＩは、ＨＳＤフレーム３００に関するデータ転送速度を示す複数のビット、ＨＳＤフレーム３００がデータを搬送することを示す１ビット、およびＨＳＤフレーム３００の中のデータの宛先である１つまたは複数のユーザ端末を識別する複数のビットを含む。
【００４１】
２次ＥＤＲＩが含められる場合、１次ＥＤＲＩは、データ転送速度、およびＨＳＤフレーム３００の最初の３つのデータを搬送するサブフレーム（２〜４）に関するユーザ端末を示す。この場合、２次ＥＤＲＩは、ＨＳＤフレーム３００の最後の４つのデータを搬送するサブフレーム（５〜８）の宛先であるユーザ端末を示す。２次ＥＤＲＩが含められる場合、２次ＥＤＲＩは、第５のサブフレームの一部分だけを占有し、第５のサブフレームの残りの部分には、データが埋められることに留意されたい。さらに、この実施形態では、各ＨＳＤフレーム３００は、２つのユーザ端末だけにしか使用することができない。ただし、その他の実施形態では、各ＨＳＤフレーム３００は、２つより多くの端末に使用することができる。
【００４２】
また、ヘッダは、Ｆ−ＣＨによって現在、接続が提供されているユーザ端末が、自らのリバース・リンクの伝送電力を増加する、または低減するように導く電力制御ビット（ＰＣＢ）を含む。この実施形態では、ＰＣＢは、Ｆ−ＣＨのＩブランチおよびＱブランチ上に別々にパンクチャリングされている。各ユーザごとに、それぞれの電力制御ビットが、１６のＷａｌｓｈ符号のどれかによって変調される。次に、これらのＷａｌｓｈ符号で符号化された出力が、２倍ＰＮ拡散符号によってさらに変調される。したがって、この変調タイプでは、最大で１６のユーザにＩブランチ上で接続を提供することができ、また最大で１６のユーザにＱブランチ上で接続を提供することができ、したがって、フレーム当り合計で３２のユーザのリバース・リンクの電力制御をＰＣＢビットを介して制御することができる。
【００４３】
また、本発明は、ＴＤＭフレームを使用する非同期モード伝送（ＡＴＭ）にも適用可能である。ＡＴＭ通信では、セルとして知られる基本単位で情報が転送される。各ＡＴＭセルは、５３バイトから構成され、そのうち５バイトが、ヘッダ・フィールドを含み、残りの４８バイトが、ユーザ情報フィールドを含む。１つまたは複数のＡＴＭセルが、ＴＤＭフレームの中に組み込まれている。
【００４４】
本発明によれば、１つまたは複数のカスタマからのＡＴＭセルが、前述したのと同様の仕方で本発明のサブフレーム構造に組み込まれ、フレームまたはスーパーフレームが、同一のスーパーフレームの中で異なる伝送速度でデータを搬送するようになり、このデータ転送速度が、時間が経つにつれて変化することが可能である。５バイトＡＴＭヘッダの仮想パス識別子フィールドおよび仮想回路識別子フィールドが、データ・フィールドの中に別々に含まれること、またはフレーム・ヘッダのＥＤＲＩフィールドの中に統合されることが可能である。ＡＴＭアダプテーション・レイヤ５（ＡＡＬ５）に関するメッセージの終結を表すため、追加の１ビットをデータの中にパンクチャリングすることが可能である。オプションとして、他のＡＴＭフィールドをデータ・フレームの中にパンクチャリングすることも可能である。図では、ＡＴＭセルに、ＨＳＤフレームの２つのサブフレームが費やされているが、ＡＴＭセルが使用するサブフレームまたはセルの数は、フレーム／サブフレームによって提供されるデータ転送速度に依存する。
【００４５】
例として、フレーム継続時間が１．２５ミリ秒であり、データ転送速度が１５３．６ｋｂｐｓである場合、スーパーフレームの各フレームは、それぞれが１９２のチップから構成される８つのサブフレームに分割される。この例では、４８バイトを含むＡＴＭセル情報パケットが、２つのフレームにわたって分散されている。有利には、本発明は、音声コールを補完的ネットワークまたはピア・ネットワークに振り向けることなしに、音声コールを同時に続行する能力を備えたデータ・コール・カスタマを提供する。さらなる利点として、データ・トラフィックの効率および速度に悪影響を与えることなしに、音声コールが、データ・コールと同じ高速アクセス網によって搬送される。
【００４６】
図４Ａおよび４Ｂは、データだけを搬送する本発明に従って形成されたスーパーフレームの例を示すブロック図である。次に、図４Ａを特に参照すると、第１の時刻Ｔ１で、ユーザ１に対して１５３．６ｋｂｐｓで進行中の１つのデータ伝送が存在し、ユーザ２および３に対して３０７．２ｋｂｐｓで２つのデータ伝送が存在し、ユーザ４および５に対して１２２８．８ｋｂｐｓで２つのデータ伝送が存在する。示すとおり、ユーザ１に対するデータ伝送は、フレーム１および２を占有し、ユーザ２に対するデータ伝送は、フレーム３の１／２を占有し、またユーザ３に対するデータ伝送は、フレーム３の１／２、ならびにフレーム４および５のすべてを占有している。さらに、部分的に示すとおり、ユーザ４および５に対するデータ伝送は、フレーム６ないし１６のすべてを占有している。
【００４７】
次に、図４Ｂを参照すると、次の時刻Ｔ２で、チャネルと干渉の条件（Ｃ／Ｉ）が変化しており、したがって、データ通信のいくつかが、新しいデータ転送速度を必要とする。さらに、Ｆ−ＣＨに関するスループット要件に基づき、各ユーザ端末に対する割振りも変化している。したがって、ユーザ１および２に対するデータ伝送は、現時点では、３０７．２ｋｂｐｓで伝送され、またユーザ３、４、および５に対するデータ伝送は、現時点では、１２２８．８ｋｂｐｓで伝送されている。新しい割振りおよびデータ転送速度割当てでは、ユーザ１のデータが、フレーム１のすべて、およびフレーム２の１／２を占有している。ユーザ２のデータは、フレーム２の１／２を占有している。さらに、ユーザ３には、フレーム３および４のすべて、ならびにフレーム５の１／２が割り振られている。さらに、部分的に示すとおり、ユーザ４および５には、フレーム５の１／２、およびフレーム６ないし１６のすべてが割り振られている。
【００４８】
図５は、音声通信およびデータ通信が、Ｆ−ＣＨ上で伝送されるスーパーフレーム５００を共用する本発明によるスーパーフレーム５００の構造を示すブロック図である。２０ミリ秒の継続時間のスーパーフレーム５００が想定され、音声コールがデータ通信とともにサポートされるスーパーフレーム５００を１６の１．２５ミリ秒のフレームが構成する。２つのフレーム、フレーム１およびフレーム２が、７６．８ｋｂｐｓのデータ転送速度で音声コールを搬送するのに必要であり、したがって、スーパーフレーム５００のフレーム１およびフレーム２が、音声コールに割り振られる。残りのフレーム、フレーム３ないしフレーム１６が、データを搬送する。したがって、スーパーフレームは、１つの音声コールだけを搬送する。
【００４９】
音声コールをサポートするのに必要なスーパーフレーム５００の中のフレーム数は、データ転送速度によって決定される。７６．８ｋｂｐｓのデータ転送速度で、各フレームは、音声コールの１／２をサポートすることができる。１５３．６ｋｂｐｓで、各フレームは、１つの音声コールをサポートする。３０７．２ｋｂｐｓで、各フレームは、最大で２つの音声コールをサポートすることができる。６１４．４ｋｂｐｓで、各フレームは、最大で４つの音声コールをサポートすることができる。９２１．６ｋｂｐｓで、各フレームは、最大で６つの音声コールをサポートすることができる。また、１２２８．８ｋｂｐｓで、各フレームは、最大で８つの音声コールをサポートすることができる。ただし、１つのＦ−ＣＨ上で実際にサポートすることができる音声ユーザ端末の数は、音声に関する遅延許容値、およびそのＦ−ＣＨを共用するデータ・ユーザからのスペクトラムの要求によって制限される。例として、スーパーフレーム当たり５つの音声コールだけをサポートするようにシステムを制限することができる。
【００５０】
図６Ａおよび６Ｂは、音声通信とデータ通信をともに搬送する本発明に従って形成されたスーパーフレームの例を示すブロック図である。次に、図６Ａを特に参照すると、第１の時刻Ｔ１で、スーパーフレームが、ユーザ１に１５３．６ｋｂｐｓで音声コールを提供し、ユーザ２および３に３０７．２ｋｂｐｓで２つの音声コールを提供し、ユーザ４および５に１２２８．８ｋｂｐｓで２つの音声コールを提供する。ユーザ１の音声コールは、１５３．６ｋｂｐｓの音声コールを搬送するのにフレーム１のすべてを必要とし、一方、ユーザ２および３の音声コールには、それぞれ、フレーム２の１／２が割り振られる。ユーザ４および５の音声コールのそれぞれは、フレーム３の１／８だけを必要とし、フレームの残りの部分は、同じ１２２８．８ｋｂｐｓデータ転送速度のデータ・ユーザに、例えば、ユーザ４、５、または６のためのデータに使用するように利用することができる。
【００５１】
残りのフレームは、許容されるデータ転送速度のどの速度でもデータを搬送するように利用することができる。図６Ａの例では、ユーザ２および３が、３０７．２ｋｂｐｓのデータ転送速度でデータ転送速度を受信し、一方、ユーザ４、５、および６が、１２２８．８ｋｂｐｓのデータ転送速度でデータ伝送を受信する。
【００５２】
次に、図６Ｂを参照すると、次の時刻Ｔ２で、チャネルと干渉の条件（Ｃ／Ｉ）が変化しており、したがって、ユーザ端末のいくつかは、異なるデータ転送速度で接続されている。したがって、ユーザ１および２のまだ継続中の音声コールが、現時点では、３０７．２ｋｂｐｓで伝送され、フレーム１の中に収められ、またユーザ３、４、および５の音声コールが、現時点では、１２２８．８ｋｂｐｓで伝送され、フレーム２のサブフレームを占有している。フレーム２の中の残りのビットは、１つまたは複数のデータ・ユーザに、例えば、１２２８．８ｋｂｐｓで動作するユーザ３、４、または５のどれかに割り振られる。ただし、チャネル条件が許す場合、どのユーザ端末も、この速度でデータを受信することが可能である。
【００５３】
残りのフレームは、許容される任意のデータ転送速度でデータを搬送するのに利用することができる。図６Ａの例では、ユーザ２が、３０７．２ｋｂｐｓのデータ転送速度でデータ伝送を受信し、一方、ユーザ３、４、および５が、１２２８．８ｋｂｐｓのデータ転送速度でデータ伝送を受信する。最後に、ユーザ６が、２４５７．６ｋｂｐｓのデータ転送速度でデータ伝送を受信する。
【００５４】
図７は、音声通信とデータ通信をともに搬送する本発明による高速データ・フレームの構造を示すブロック図である。好ましくは、音声サブフレームが、クラスタ化され、データ・サブフレームより前に配置される。図７の示すところでは、フレームは、１．２５ミリ秒の継続時間を有し、１５３６のチップおよび８つのサブフレームを有するＨＳＤフレームである。
【００５５】
プリアンブル／ヘッダ、例えば、第１のサブフレームが、各フレームに含められて、音声コールのそれぞれに関してユーザ端末および対応するデータ転送速度を特定する。例として、サブフレーム１は、パイロット信号、各音声コールごとにユーザ端末、データ転送速度、およびフレーム位置を特定する明示的なデータ転送速度識別子（ＥＤＲＩ）、ならびに電力制御ビット・フィールド（ＰＣＢ）を含むヘッダである。また、２次ＥＤＲＩフィールドも別のサブフレームに、例えば、サブフレーム５に含めることができる。示すとおり、サブフレーム２は、音声通信を搬送し、一方、その他のサブフレームは、データ通信を搬送する。ただし、ＨＳＤフレームのいくつかの構成では、すべてのサブフレームが、音声通信を搬送することが可能である。
【００５６】
ＨＳＤフレームのプリアンブル／ヘッダの構造および内容は、図３に関連して詳細に説明した。前述した構造と図７の構造の間には、かなりの類似性が存在する。特に、パイロット信号フィールドおよびＰＣＢフィールドは、説明する実施形態において同一である。ただし、ＥＤＲＩフィールドは、フレームのサブフレームのうち少なくとも１つが音声通信を搬送するのを示すことで異なっている。ＨＳＤフレームがデータも搬送する場合、ＥＤＲＩも、そのように示す。
【００５７】
図８は、複数のサービスを受けるユーザ端末に関して、フォワード・リンクのデータ転送速度および符号化速度を決定する際の本発明による動作を示す論理図である。サービスを受けるユーザ端末は、音声通信および／またはデータ通信をサポートすることができる。図８に関連して説明する原理は、これらの通信タイプの両方に適用される。図１に関連して説明したユーザ端末と基地局／インフラストラクチャがともに、協働して図８の動作を行う。
【００５８】
基地局／インフラストラクチャが、複数のサービスをうけるユーザ端末からのチャネル品質指示／データ転送速度指示を聴取する（ステップ８０２）。図１および３に関連して前述したとおり、本発明による無線網によるサービスを受ける複数のユーザ端末は、Ｆ−ＣＨ上で前述したスーパーフレーム／ＨＳＤフレームの中で１つまたは複数の基地局からパイロット信号を周期的に受信する。受信されたパイロット信号の測定された強度、測定された干渉、およびユーザ端末内部に記憶されるしきい値に基づき、各ユーザ端末は、少なくとも１つのパイロット信号に関するＣ／Ｉ比を自らのリバース・リンクを提供する基地局に定期的に報告する。別法では、Ｃ／Ｉ比のこの判定に基づき、ユーザ端末は、対応するＦ−ＣＨ上でサポート可能な最大データ転送速度を計算し、この最大データ転送速度を基地局に報告する（ステップ８０４）。基地局は、自らがサービスを提供するユーザ端末のほとんど、またはすべてからチャネル品質指示を受信する。１つの動作では、チャネル品質指示は、１．２５ミリ秒毎に受信される。
【００５９】
複数のユーザ端末からチャネル品質指示が受信されると、基地局／ネットワーク・インフラストラクチャは、報告を行う各ユーザ端末ごとにサポートすることが可能な最大データ転送速度を決定する（ステップ８０６）。次に、基地局／インフラストラクチャは、フォワード・リンク伝送に適用される符号化速度を判定する（ステップ８０８）。本発明の説明する実施形態によれば、データ伝送を符号化するのにターボ符号化が使用され、一方、音声伝送を符号化するのに重畳符号化がオプションとして使用される。最後に、複数のフレーム／サブフレームを含む次のスーパーフレームが構成される（ステップ８１０で、図９の動作に従って）。スーパーフレームが構成され、Ｆ−ＣＨ上で伝送されると、動作は、ステップ８０２に戻る。
【００６０】
図９は、スーパーフレームを構成する際の本発明による動作を示す論理図である。スーパーフレームの構造は、既知である。前述したとおり、スーパーフレームは、音声コールの要件を満たす最大継続時間を有する。さらに、スーパーフレームは、それぞれが複数のサブフレームを含む複数のフレームを含む。フレームおよびサブフレームは、特定のデータ転送速度、およびシステムのデータ・スループット要件を提供するのに適切な継続時間およびフレーム指定構造を有する。
【００６１】
次に、スーパーフレームによるサービスを受ける各音声ユーザが特定される（ステップ９０４）。図１に関連して前述したとおり、単一のスーパーフレームが、複数の音声ユーザ端末１１８、１２０、および１２２に使用される。したがって、音声通信情報が、これらのユーザ端末のそれぞれに対するスーパーフレームに含まれる。各音声ユーザが特定されると、各音声ユーザによってサポートされるデータ転送速度が決定される（ステップ９０６）。また、サポートされるデータ転送速度は、どのように音声ユーザ伝送が、スーパーフレームの中で割り当てられるかにも影響を与え、例えば、ユーザ端末が、フレームを共用する可能性がある。２つのユーザがフレームを共用する場合、共用するユーザ端末によってサポートされるデータ転送速度が選択される。次に、音声ユーザに関するフレーム／サブフレームの割当てが行われる（ステップ９０８）。
【００６２】
音声ユーザに対するフレーム／サブフレームの割当ての後、可変速度データ・ユーザに対する割振りが行われる。この割振りを行う際の第１のステップとして、可変速度データ・ユーザが特定される（ステップ９１０）。次に、可変速度データ・ユーザのそれぞれに対するサービス・レベル要件、例えば、ＱＯＳ、ＩＰ ＳＱＬ等に基づき、どの可変速度データ・ユーザに現行のスーパーフレームの中のフレーム／サブフレームを割り振るかに関する決定が行われる。図１に関連して前述したとおり、Ｆ−ＣＨは、データ通信を扱う複数のユーザ端末１０６〜１１６によって共用される。これらのユーザ端末１０６〜１１６のうち、どの端末に、あるいはすべての端末に、構成中のスーパーフレームの中のフレーム／サブフレームを割り振るかに関する決定が行われる。
【００６３】
可変速度データ・ユーザが特定され、そのサービス要件が決定されると、音声伝送のために使用されなかった残りのフレーム／サブフレームが、その可変速度データ・ユーザに割り振られる（ステップ９１２）。次に、割振りが行われた各可変速度データ・ユーザごとに、対応するサポートされるデータ転送速度が決定される（ステップ９１４）。次に、利用可能なフレーム／サブフレームが、これらの可変速度データ・ユーザに、それぞれのデータ転送速度およびそれぞれの割振りに基づいて割り当てられる（ステップ９１６）。図６Ａおよび６Ｂに関連して前述したとおり、同一のデータ転送速度をサポートする音声ユーザおよび可変速度データ・ユーザは、フレームを共用することができる。
【００６４】
音声ユーザおよび可変データ転送速度ユーザの割当てが行われると、スーパーフレームに、ステップ９０８および９１６の割当てに従って音声および可変速度データが入れられる（ステップ９１８）。次に、Ｆ−ＣＨ上でスーパーフレームがユーザに伝送される（ステップ９２０）。次に、図９のステップが、各後続のスーパーフレームごとに繰り返される。
【００６５】
図１０は、音声通信とデータ通信をともに含む、本発明によるスーパーフレームを生成して処理するための装置の例を示すブロック図である。図１０に示す構成要素が、スーパーフレームの構成を行う基地局の中に含まれることになる。図１０の（また図１１および１２の）要素は、従来の回路要素として示しているが、これらの要素の機能のいくつか、またはすべてが、１つまたは複数のデジタル処理装置により、例えば、デジタル信号プロセッサ、マイクロ・プロセッサ等により、ソフトウェア命令を介して行われることも可能である。
【００６６】
音声通信および音声通信は、マルチプレクサ１００２によって受信される。マルチプレクサ１００２は、音声／音声通信のうちどれかを任意の一時点でエンコーダ１００４に提供するように制御される。図２〜７で前述したとおり、スーパーフレームは、対象のＦ−ＣＨによって接続される複数のユーザ端末に向けられた音声通信および／またはデータ通信を含む。したがって、これらの音声通信および／またはデータ通信のすべては、マルチプレクサ１００２を介してエンコーダ１００４に渡される。ただし、マルチプレクサ１００２がこれらの音声通信および／またはデータ通信をエンコーダ１００４に渡す順序は、構成中のスーパーフレームの中における音声通信および／またはデータ通信の割り当てられた位置に依存する。スーパーフレームの構造を決定する際に行われる動作を図８および９を参照して詳細に説明する。
【００６７】
エンコーダ１００４が、受信したビット・ストリームを符号化する。一実施形態では、エンコーダ１００４は、ターボ符号化動作を使用して、すべての受信した音声通信およびデータ通信を符号化する。ただし、他の実施形態では、他の符号化技法が使用され、例えば、音声通信の重畳符号化が使用される。速度マッチング・オペレータ１００６が、符号化されたビット・ストリームをエンコーダ１００４から受け取り、反復動作および／またはパンクチャリング動作を行って出力の速度がマッチするようにする。
【００６８】
チャネル・インターリーバ１００８が、速度マッチング・オペレータ１００６の出力を受け取り、受信した入力をインターリーブする。チャネル・インターリーバ１００８は、自らが受け取った入力のインターリーブした出力を生成し、その出力を可変変調器／マッパ１０１０に提供する。生成中のスーパーフレームの特定のフレーム／サブフレームのデータ転送速度に依存して、可変変調器／マッパ１０１０が、特定の符号化技法に従ってビット・ストリームを符号化する。
【００６９】
デマルチプレクサ１０１２が、可変変調器／マッパ１０１０の符号化された出力を受け取り、その符号化された出力を多重分離して１６の出力を生成する。次に、Ｗａｌｓｈコーダ１０１４を使用して、これら１６の出力をＷａｌｓｈ符号の１６×１６のセットで符号化する。スーパーフレームを搬送するＦ−ＣＨは、ＴＤＭであるので、任意の時点で、Ｆ−ＣＨによって搬送される音声通信または音声通信は、１つだけのユーザ端末に向けられている。次に、ユーザ端末が、１６のＷａｌｓｈ符号のすべてを使用して、受信した１つまたは複数の通信を復号化する。１６のＷａｌｓｈ符号のすべてを使用するそのような復号化により、単一のＷｌａｓｈ符号または１６のＷａｌｓｈ符号のサブセットを使用する符号化に比べて、相当に向上した復号化の結果がもたらされる。
【００７０】
次に、Ｗａｌｓｈコーダ１０１４の出力が、加算ノード１０１６で合計され、マルチプレクサ１０１８において、符号化されたパイロット信号、ＥＤＲＩ、およびＰＣＢで多重化される。パイロット信号、ＥＤＲＩ、およびＰＣＢは、前述したとおり、別々に構成され、符号化される。説明する実施形態では、パイロット信号、ＥＤＲＩ、およびＰＣＢが、マルチプレクサ１０１８を介して加算ノード１０１６で生成されたビット・ストリームの中にパンクチャリングされる。したがって、音声ビット／データ・ビットのいくつかが損失する。ただし、エンコーダ１００４によって行われる符号化のロバストな性質のため、このパンクチャリングは、パフォーマンスの低下をほとんど、または全くもたらさない。
【００７１】
次に、マルチプレクサ１０１８の出力が、変調器１０２０において複素ＰＮ拡散符号で変調されて、割り振られたスペクトラム全体にわたって通信のエネルギーが拡散される。次に、変調器１０２０の出力がＲＦユニットに提供され、指定された搬送波周波数でＦ−ＣＨ上で伝送される。
【００７２】
図１１は、各ユーザ・データ・パスを部分的に別々に処理することができる本発明のスーパーフレーム構造を生成して処理するための装置の別の例を示すブロック図である。図１１の装置の構造は、特に図１０に関連して説明したものと同様である。ただし、図１１の構造では、各音声／データ・ビット・ストリームが、別々の符号化機能、速度マッチング機能、チャネル・インターリーブ機能、および変調機能に提供される。図１１の例では、エンコーダ１１０４Ａが、ユーザ１音声／データを受け取り、その音声／データを符号化する。エンコーダ１１０４Ａは、ユーザ１から受信中の音声／データに対して適切な符号化技法を使用する。例えば、エンコーダ１１０４Ａは、音声を受け取った場合、重畳符号化を使用して受け取ったビットを符号化する。ただし、エンコーダ１１０４Ａは、データを受け取った場合、ターボ符号化を使用して受け取ったビットを符号化する。同様に、その他のエンコーダ１１０４Ｂ（図示せず）ないし１１０４Ｎも、ユーザＢないしユーザＮから受け取った音声／データに適合された符号化技法を使用する。
【００７３】
次に、エンコーダ１１０４Ａないし１１０４Ｎの出力が、速度マッチング・オペレータ１１０６Ａないし１１０６Ｎに提供される。これらの要素は、反復動作および／またはパンクチャリング動作を行って、自らの出力が速度マッチされるようにする。チャネル・インターリーバ１１０８Ａないし１１０８Ｎが、それぞれ、速度マッチング・オペレータ１１０６Ａないし１１０６Ｎの出力を受け取り、受け取った入力をインターリーブする。チャネル・インターリーバ１１０８Ａないし１１０８Ｎが、それぞれ、可変変調器／マッパ１１１０Ａないし１１１０Ｎに提供されるインターリーブされた出力を生成する。生成される出力のそれぞれのデータ転送速度に依存して、可変変調器／マッパ１１１０Ａないし１１１０Ｎが、特定の符号化技法に従ってビット・ストリームを符号化する。
【００７４】
次に、可変変調器／マッパ１１１０Ａないし１１１０Ｎの出力が、マルチプレクサ１１１１によって多重化されて複素の記号が生成される。次に、これらの複素の記号が、デマルチプレクサ１１１２を介して多重分離され、１６×１６Ｗａｌｓｈコーダ１１１４を使用して符号化され、加算ノード１１１６において合計される。次に、加算ノード１１１６の出力が、マルチプレクサ１１１８により、符号化されたパイロット信号、ＥＤＲＩ、およびＰＣＢで多重化される。次に、マルチプレクサの出力が、変調器１１２０において複素ＰＮ拡散符号で変調され、ＲＦユニットに送られる。
【００７５】
図１２は、音声通信およびデータ通信が部分的に別々に処理される本発明のスーパーフレーム構造を生成して処理するための装置の例を示すブロック図である。図１２の装置の構造は、特に図１０および１１に関連して説明したものと同様である。ただし、図１２の構造では、音声通信およびデータ通信は、別々に符号化され、結合されるのに先立って速度マッチされる。
【００７６】
図１２の例では、マルチプレクサ１２０２Ａが、複数の音声ユーザ・ビットを受け取って多重化し、一方、マルチプレクサ１２０２Ｂが、複数のデータ・ユーザ・ビットを受け取って多重化する。エンコーダ１２０４Ａが、多重化された音声通信を受け取り、適切な符号化技法を使用して、例えば、重畳符号化を使用してその音声通信を符号化する。速度マッチング・オペレータ１２０６Ａが、エンコーダ１２０４Ａの出力を受け取り、反復動作および／またはパンクチャリング動作を行って、速度マッチされた出力がもたらされるようにする。
【００７７】
同様に、エンコーダ１２４０Ｂが、多重化された音声通信を受け取り、適切な符号化技法を使用して、例えば、ターボ符号化を使用してその音声通信を符号化する。速度マッチング・オペレータ１２０６Ｂが、エンコーダ１２０４Ａの出力を受け取り、反復動作および／またはパンクチャリング動作を行って速度マッチされた出力をもたらす。次に、マルチプレクサ１２０７が、符号化され、速度マッチされた音声通信および音声通信を多重化する。
【００７８】
チャネル・インターリーバ１２０８が、マルチプレクサ１２０７の出力を受け取り、受け取った通信をインターリーブする。チャネル・インターリーバ１２０８は、インターリーブした出力を生成し、通信を変調する可変変調器／マッパ１２１０にそのインターリーブした出力を提供する。生成されるデータ転送速度に依存して、可変変調器／マッパ１２１０は、特定の符号化技法に従ってビット・ストリームを符号化する。
【００７９】
次に、可変変調器／マッパ１２１０の出力が、デマルチプレクサ１２１２を介して多重分離され、１６×１６Ｗｌａｓｈコーダ１２１４を使用して符号化され、加算ノード１２１６において合計される。次に、加算ノード１２１６の出力が、マルチプレクサ１２１８により、符号化されたパイロット信号、ＥＤＲＩ、およびＰＣＢで多重化される。次に、マルチプレクサの出力が、変調器１２２０において複素ＰＮ拡散符号で変調され、ＲＦユニットに送られる。
【００８０】
図１３は、本明細書で前述した動作を行う本発明に従って構成された基地局１３０２を示すブロック図である。基地局１３０２は、本発明の教示と適合するように変更される、または変更されているＣＤＭＡ動作プロトコル、例えば、ＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＩＳ−２０００、および／または様々な３Ｇ標準および４Ｇ標準をサポートする。ただし、別の実施形態では、基地局１３０２は、その他の動作標準をサポートする。
【００８１】
基地局１３０２は、プロセッサ１３０４と、ダイナミックＲＡＭ１３０６と、スタティックＲＡＭ１３０８と、フラッシュ・メモリ／ＥＰＲＯＭ１３１０と、ハード・ドライブ、光ドライブ、テープ・ドライブなどの少なくとも１つのデータ記憶装置１３１２とを含む。これらの構成要素（周辺処理カードまたは周辺処理モジュール上に含まれることが可能な）は、ローカル・バス１３１７を介して相互に結合され、インターフェース１３１８を介して周辺バス１３２０（バックプレーンであることが可能な）に結合される。様々な周辺カードが、周辺バス１３２０に結合される。これらの周辺カードには、基地局１３０２を無線網インフラストラクチャ１３５０に結合するネットワーク・インフラストラクチャ・インターフェース・カード１３２４が含まれる。デジタル処理カード１３２６、１３２８、および１３３０が、それぞれ、無線周波数（ＲＦ）ユニット１３３２、１３３４、および１３３６に結合される。ＲＦユニット１３３２、１３３４、および１３３６は、それぞれ、アンテナ１３４２、１３４４、および１３４６に結合され、基地局１３０２とユーザ端末（図１４に示す）の間の無線通信をサポートする。基地局１３０２は、その他のカード１３４０も含むことが可能である。
【００８２】
スーパーフレーム生成−伝送命令（ＳＧＴＩ）１３１６が、記憶装置１３１２の中に記憶される。ＳＧＴＩ １３１６は、プロセッサ１３０４による実行のためのＳＧＴＩ １３１４として、プロセッサ１３０４および／またはＤＲＡＭ１３０６にダウンロードされる。図では、ＳＧＴＩ １３１６は、基地局１３０２に含まれる記憶装置１３１２の中に常駐するが、ＳＧＴＩ １３１６を磁気媒体、光媒体、または電子媒体などの可搬媒体上にロードすることも可能である。さらに、データ通信パスを介してあるコンピュータから別のコンピュータにＳＧＴＩ １３１６を電子式に伝送することも可能である。ＳＧＴＩの以上の実施形態は、すべて、本発明の趣旨および範囲の中にある。ＳＧＴＩ １３１４が実行されると、基地局１３０２が、図１〜１２の説明に従ってスーパーフレームを生成して伝送する際の本明細書に前述した本発明による動作を行う。
【００８３】
また、ＳＧＴＩ １３１６は、デジタル処理カード１３２６、１３２８、および１３３０、および／または基地局１３０２のその他の構成要素によって部分的に実行されることも可能である。さらに、示した基地局１３０２の構造は、本発明の教示に従って動作させることが可能な多数の様々な基地局構造の１つに過ぎない。
【００８４】
図１４は、本明細書で前述した動作を行う本発明に従って構成されたユーザ端末１４０２を示すブロック図である。ユーザ端末１４０２は、本発明の教示に適合するように変更される、または変更されているＣＤＭＡ動作プロトコル、例えば、ＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＩＳ−２０００、および／または様々な３Ｇ標準および４Ｇ標準をサポートする。ただし、他の実施形態では、ユーザ端末１４０２は、他の動作標準をサポートする。
【００８５】
ユーザ端末１４０２は、ＲＦユニット１４０４と、プロセッサ１４０６と、メモリ１４０８とを含む。ＲＦユニット１４０４は、ユーザ端末１４０２のケースの内部または外部にあることが可能なアンテナ１４０５に結合されている。プロセッサ１４０６は、本発明に従ってユーザ端末１４０２を動作させることができる特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）または別のタイプのプロセッサであることが可能である。メモリ１４０８は、静的構成要素と動的構成要素をともに含み、例えば、ＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を含む。いくつかの実施形態では、メモリ１４０８が、プロセッサ１４０６も含むＡＳＩＣ上に部分的に、または完全に含まれることが可能である。ユーザ・インターフェース１４１０には、表示装置、キーボード、スピーカ、マイクロホン、およびデータ・インターフェースが含まれ、またその他のユーザ・インターフェース構成要素も含まれることが可能である。ＲＦユニット１０４、プロセッサ１４０６、メモリ１４０８、およびユーザ・インターフェース１４１０は、１つまたは複数の通信バス／リンクを介して結合される。また、バッテリ１４１２も、ＲＦユニット１４０４、プロセッサ１４０６、メモリ１４０８、およびユーザ・インターフェース１４１０に結合され、給電する。
【００８６】
スーパーフレーム受信−応答命令（ＳＲＲＩ）１４１６が、メモリ１４０８の中に記憶される。ＳＲＲＩ １４１６は、プロセッサ１４０６によって実行されるＳＲＲＩ １４１４としてプロセッサ１４０６にダウンロードされる。また、ＳＲＲＩ １４１６は、いくつかの実施形態では、ＲＦユニット１４０４によって部分的に実行されることも可能である。ＳＲＲＩ １４４６は、製造時、無線サービス提供動作などのサービス提供動作中、またはパラメータ更新動作中、ユーザ端末１４０２にプログラミングすることが可能である。示すユーザ端末１４０２の構造は、１つのユーザ端末構造の例に過ぎない。他の多数の様々なユーザ端末構造を本発明の教示に従って動作させることが可能である。
【００８７】
ＳＲＲＩ １４１４が実行されると、ユーザ端末１４０２は、本発明によるスーパーフレーム構成を受信する際の本明細書で前述した本発明による動作を行う。これらの動作には、ユーザ端末１４０２に向けられたスーパーフレームの部分を復号化すること、およびサービスを提供する基地局、例えば、基地局１３０２に応答してチャネル品質を示すことが含まれる。スーパーフレームを受信し、目的の情報を抽出する際にユーザ端末１４０２によって行われる動作は、公知である。１次ＥＤＲＩおよび２次ＥＤＲＩを受け取って解釈するさらに必要とされる動作は、本明細書で提供する教示に基づいて明白である。さらに、それ以外の以上の動作が実行されて、チャネル品質指示またはサポート可能な最大データ転送速度指示が、対応するリバース・リンクを提供する基地局１３０２に報告される。
【００８８】
本明細書で開示した本発明は、様々な変更形態および代替形態が可能である。したがって、特定の実施形態は、例として図面および詳細な説明で提示してきた。ただし、図面およびその詳細な説明は、開示した特定の形態に本発明を限定するものではなく、逆に、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲の中にあるすべての変更形態、等価形態、および代替形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたセルラ無線網の一部分を示すシステム図である。
【図２】本発明によるスーパーフレームの構造および高速データ・フレームを示すブロック図である。
【図３】データだけを搬送する本発明による高速データ・フレームの構造を示すブロック図である。
【図４Ａ】データ通信だけを搬送する本発明に従って形成されたスーパーフレームの例を示すブロック図である。
【図４Ｂ】データ通信だけを搬送する本発明に従って形成されたスーパーフレームの例を示すブロック図である。
【図５】音声通信とデータ通信をともに搬送する本発明によるスーパーフレームの構造を示すブロック図である。
【図６Ａ】音声通信とデータ通信をともに搬送する本発明に従って形成されたスーパーフレームの例を示すブロック図である。
【図６Ｂ】音声通信とデータ通信をともに搬送する本発明に従って形成されたスーパーフレームの例を示すブロック図である。
【図７】音声通信とデータ通信をともに搬送する本発明による高速データ・フレームの構造を示すブロック図である。
【図８】複数のサービスを受けるユーザ端末に関してフォワード・リンク・データ転送速度および符号化速度を決定する際の本発明による動作を示す論理図である。
【図９】スーパーフレームを構成する際の本発明による動作を示す論理図である。
【図１０】本発明のスーパーフレーム構造を生成して処理するための装置の例を示すブロック図である。
【図１１】各ユーザ・データ・パスを部分的に別々に処理することができる本発明のスーパーフレーム構造を生成して処理するための装置の別の例を示すブロック図である。
【図１２】音声通信およびデータ通信を部分的に別々に処理することができる本発明のスーパーフレーム構造を生成して処理するための装置の例を示すブロック図である。
【図１３】本発明に従って構成された基地局を示すブロック図である。
【図１４】本発明に従って構成されたユーザ端末を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０２ 基地局
１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２ ユーザ端末

Claims (10)

1. 基地局（１０２）から複数のユーザ端末（１０６〜１２２）に単一の無線搬送波上で時間分割多重化された拡散スペクトラム形式で音声通信およびデータ通信を無線式に伝送するための方法であって、
   前記複数のユーザ端末のうち音声通信サービスを必要とする第１のセットのユーザ端末を特定するステップ（９０４）と、
   前記複数のユーザ端末のうちデータ通信サービスを要求する第２のセットのユーザ端末を特定するステップ（９１０）と、
   前記第１のセットのユーザ端末のそれぞれに、時間分割多重化されたスーパーフレームの一部分を割り振るステップ（９０８）と、
   前記第１のセットのユーザ端末のそれぞれに、現行のそれぞれのチャネル条件を考慮してそれぞれのサポートされるデータ転送速度を決定するステップ（９０６）と、
   前記第２のセットのユーザ端末のうち前記時間分割多重化されたスーパーフレームによるサービスを受けるサブセットを決定するステップ（９１２）と、
   前記第２のセットのユーザ端末のそれぞれに、前記時間分割多重化されたスーパーフレームの一部分を割り振るステップ（９１６）と、
   前記第２のセットのユーザ端末のそれぞれに、現行のそれぞれのチャネル条件を考慮してそれぞれのサポートされるデータ転送速度を決定するステップ（９１４）と、
   前記第１のセットのユーザ端末のそれぞれに対する音声通信と、前記第２のセットのユーザ端末の前記サブセットのそれぞれに対するデータ通信とを搬送するように、前記時間多重化されたスーパーフレームを形成するステップ（９１８）であって、それぞれの該音声通信によって占有される前記スーパーフレームの中の継続時間が、それぞれのサポートされるデータ転送速度に直接に対応していると共に、それぞれの該データ通信によって占有される前記スーパーフレームの中の継続時間が、それぞれのサポートされるデータ転送速度に直接に対応する、ステップ（９１８）と、
   前記時間多重化されたスーパーフレームを前記基地局から拡散スペクトラム形式で伝送するステップ（９２０）と、
   を含む方法。
2. 順次のスーパーフレームが、前記音声通信の待ち時間要件をサポートするのに十分な周期速度で伝送される請求項１に記載の方法。
3. 順次のスーパーフレームが、２０ミリ秒間隔で伝送される請求項２に記載の方法。
4. 前記スーパーフレームが、少なくとも１つのデータ・フレームが少なくとも２つのユーザ端末に対するデータ通信を搬送する複数のデータ・フレームを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記スーパーフレームが、伝送に先立って複数の直交符号で拡散され、また前記複数の直交符号の直交符号数が、各宛先ユーザ端末に対応する請求項１に記載の方法。
6. 前記スーパーフレームのすべての部分が、単一の複数の直交符号で拡散される請求項１に記載の方法。
7. 順次に複数のスーパーフレームを形成して伝送することと、
   前記第１のセットのユーザ端末に対する音声通信を搬送するように前記複数のスーパーフレームのそれぞれを形成することと、
   それぞれの音声通信によって埋められない前記複数のスーパーフレームの各特定のスーパーフレームに関して、前記第２のセットのユーザ端末の少なくともいくつかに対するデータ通信を搬送するように前記特定のスーパーフレームを形成することと、
   を含む請求項１に記載の方法。
8. 請求項１の方法を行うように動作する基地局。
9. 前記スーパーフレームが、
   前記スーパーフレームによって搬送される音声通信およびデータ通信に関するユーザ端末の各識別情報と、
   前記スーパーフレームによって搬送される音声通信およびデータ通信に関するデータ転送速度の各指示子とを示す内容を含む請求項１に記載の方法。
10. 複数のユーザ端末に向けられた音声通信およびデータ通信を搬送する搬送波上で実現される時間分割多重化された拡散スペクトラム・スーパーフレームであって、
    音声通信サービスを必要とする前記複数のユーザ端末の第１のセットのユーザ端末と、
    データ通信サービスを要求する前記複数のユーザ端末の第２のセットのユーザ端末と、
    前記第１のセットのユーザ端末および前記第２のセットのユーザ端末のそれぞれに関するそれぞれのサポートされるデータ転送速度とを含み、
    複数のフレームが、前記第１のセットのユーザ端末に対する音声通信を搬送し、各音声通信の前記スーパーフレームの中の継続時間が、それぞれのサポートされるデータ転送速度に直接に対応する、前記音声通信を搬送する複数のフレームと、
    複数のフレームが、前記第２のセットのユーザ端末の前記サブセットのそれぞれに対するデータ通信を搬送し、各データ通信の前記スーパーフレームの中の継続時間が、それぞれのサポートされるデータ転送速度に直接に対応する、前記データ通信を搬送する複数のフレームとを含み、かつ基地局によって時間分割多重化された拡散スペクトラム形式で伝送される、
    スーパーフレーム。

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