JP4988787B2 - 符号分割多元接続（ｃｄｍａ）ユーザ装置 - Google Patents

符号分割多元接続（ｃｄｍａ）ユーザ装置 Download PDF

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Description

一般大衆による無線電話およびパーソナルコンピュータの使用の増加は、以前は特定用途だけに使用すると考えられていた、高度な通信サービスに対する需要を招いている。
たとえば１９８０年代後半には、セルラー方式電話で有効なワイヤレス音声通信は、加入料金が高いために、ビジネスマンの特権であった。遠方のコンピュータネットワークにアクセスする場合にも同様であった。そのため最近まで、ビジネス関係者や大きな機関だけが必要なコンピュータと通信線アクセス装置を購入できた。
しかし、現在では、一般大衆は、インターネットや私用イントラネットなどのネットワークにアクセスするだけでなく、ワイヤレス方式のネットワークにも同様にアクセスすることをますます望むようになっている。これは特に、ポータブルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ハンディタイプの個人用情報端末機器などのユーザには重要なことである。これらのユーザは、むしろ電話線に接続することなく、ネットワークにアクセスすることを望んでいる。
既存のワイヤレスネットワークを使用して、インターネットやその他のネットワークに対して低価格で高速にアクセスが可能な、広範囲に利用できる満足な解決手段はまだない。この状況は、いくつかの不利な環境の産物に他ならない。たとえば、有線ネットワーク上でビジネス環境における高速データサービスを提供する一般的方法は、大部分の家庭や事務所で利用できる音声級のサービスに簡単に適合できないものである。さらに、このような標準的高速データサービスは、標準的セルラー方式、ワイヤレスの送受信器での効率的伝送には不向きである。
さらに、既存のセルラーネットワークは、元来、音声サービス配送用としてだけ設計された。現在でも、使用されているワイヤレス変調方式は、簡単に利用できる9.6kbpsの範囲内だけで、最大データ転送速度で音声情報を配送することに主力を置いている。これは、米国も含めて、大部分の国のセルラー交換網が、約300から3600HZの帯域幅を有するアナログ音声チャネルを使用しているからである。このような低周波数チャネルは、28.8kbps（キロビット／秒）の速度で、または現在では一般に低価格有線モデムを使用して利用できる56.6kbpsの速度ではなおさら、データを直接伝送するのに役立たない。今ではこのような速度は、インターネットアクセスの最低許容データ転送速度と考えられている。
現在米国では、高速なブロック組み立ての交換網が使用されてきている。高速データアクセスが可能な、ＩＳＤＮ（総合サービス・ディジタル・ネットワーク）と呼ばれる特定の有線ネットワークが長年に渡って知られているが、その料金は最近になってようやく低減され、有線サービスでさえ一般家庭ユーザにも魅力のある料金になってきた。このようなネットワークの大部分は、セルラー方式が最初に開発された時点では知られていたが、セルラーネットワーク接続形態（トポロジー）上でＩＳＤＮ程度のデータサービスを提供する準備は整っていない。
ＩＳＤＮは本質的に回路交換プロトコルであり、接続を維持したまま連続的にビットを送信して端末ノード間の同期を取るように設計されていた。不利なことには、ワイヤレス環境では、チャネルへのアクセスに費用がかかり、それらに対する競争があることである。通信媒体は、本質的に共有が可能なことを期待される。これは、本質的に回線の共有を意図していない通常の有線ＩＳＤＮ環境とは異なる。
本発明は、ＩＳＤＮプロトコルと、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）タイプ変調システムを利用できるような既存のセルラー信号とを特有な方法で統合することにより、標準ワイヤレス接続上の高速データおよび音声のサービスを提供するものである。本発明は、ＣＤＭＡワイヤレスチャネルへのアクセスをより効率的に割当てることにより、高速なデータ転送速度を実現している。具体的には、たとえば別々のコードを指定することによって、多数のサブチャネルが標準ＣＤＭＡチャネル帯域幅内で定義され、これらサブチャネルは、ＩＳＤＮプロトコルをサポートするのに通常必要とされる。オンラインの各加入者装置が必要とする瞬間的な帯域幅は、必要に応じて、ＲＦ（無線周波数）搬送波の複数のサブチャネルを各セッションに動的に割当てることで対応する。たとえば、複数のサブチャネルは、ウェブ（Ｗｅｂ）ページをダウンロードするときなどのように、加入者の帯域幅要求条件が相対的に高度な期間中に許可され、加入者が以前にダウンロードしたウェブページを読んだり、他のタスクを実行している時などのように回線が相対的に軽負荷の期間中は開放される。
サブチャネル指定アルゴリズムは、特定加入者への各種レベルの優先サービスを提供するために実施できる。これらのアルゴリズムは、加入者当たりの利用可能ポート、予測されるユーザ帯域幅、サービス割増料金などに基づいて指定される。
本発明の別の形態によれば、利用可能な帯域幅の一部分は、通信セッションを確立するために最初に割当てられる。一旦セッションを確立すると、加入者装置に伝送するデータがない場合、すなわち一定時間長さの間データパスが静止状態にある場合は、以前に指定された帯域幅の割当てが解除される。さらに、以前に割り当てた帯域幅の割当てのすべてを解除するのではなく、少なくとも一定部分をセッション中の加入者が利用できる状態に保つことが好ましい。さらに長時間静止状態が継続する場合には、帯域幅の残余部分でさえもそのセッションから割当てが解除される。ネットワーク層プロトコルの論理的セッション接続は、サブチャネルが指定されていない場合でもそのまま維持される。
好ましい構成では、所定の最小アイドル時間の間は、各ネットワーク層接続に対して単一サブチャネルを維持する。これは、チャネルの設定と解除を効率的に管理するのに役立つ。
本発明の前記およびその他の目的、特徴および利点は、図面を参照した以下の好適な実施形態の説明により明らかになるであろう。添付図面において、異なる図を通じて同一部分には同一符号が用いられている。
本発明による帯域幅管理方法を使用しているワイヤレス通信システムのブロック図である。 開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）方式階層化プロトコル図であって、帯域幅管理方法が通信プロトコルによって実行される。 所定の無線周波数（ＲＦ）チャネル内でサブチャネルが割り当てられる方法示す図である。 加入者装置の構成要素のさらに詳細なブロック図である。 動的にサブチャネルを要求および開放するために、加入者装置が実行する動作の状態図である。 各加入者装置にサービスするのに必要な、基地局装置の一部のブロック図である。 本発明によって動的に帯域幅を管理するために、基地局で実行する処理の高度に構造化した説明図である。
さらに具体的に図面について説明する。図１はシステム１００のブロック図であり、システム１００は、たとえばＩＳＤＮのようなディジタル・データ・プロトコルを、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のようなディジタル変調ワイヤレスサービスと継ぎ目なく統合して、ワイヤレス接続上で高速データおよび音声サービスを提供する。
システム１００は２種類の構成要素から成り、加入者装置１０１、１０２および基地局１７０を含む。これらの要素１０１と１７０の両種類は、協働して必要な機能を提供し、本発明を希望通り実現する。加入者装置１０１は、ラップトップコンピュータ、ポータブルコンピュータ、個人用携帯型情報端末（ＰＤＡ）などの携帯型コンピュータ装置１１０に、ワイヤレス・データ・サービスを提供する。基地局１７０は加入者装置１０１と協働して、携帯型コンピュータ装置１１０と、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１８０に接続しているような他の装置との間のデータ伝送を許容する。
さらに具体的には、加入者装置１０１によって、データおよび／または音声サービスは、ポータブルコンピュータ１１０以外にも、電話器１１２−１、１１２−２（ここでは、まとめて電話器１１２と称する）などの１つ以上の装置に対しても提供される。（電話器１１２自体は、さらに、図１には示さない他のモデムおよびコンピュータに接続されていてもよい）。ＩＳＤＮの通常用語では、ポータブルコンピュータ１１０および電話器１１２は端末装置（ＴＥ）と呼ばれる。加入者装置１０１は、ネットワーク端末タイプ１（ＮＴ−１）と呼ばれる機能を提供する。図示する加入者装置１０１は、特にいわゆる基本速度インタフェース（ＢＲＩ）タイプＩＳＤＮ接続で動作し、２つの搬送すなわちＢチャネルと１つのデータすなわちＤチャネル、（通常は２Ｂ＋Ｄで表す）を設ける。
加入者装置１０１自体は、ＩＳＤＮモデム１２０と、ここではプロトコル変換装置１３０と称し、スプーフィング（spoofing）１３２および帯域幅管理１３４を含み本発明によるさまざまな機能を実行する装置と、ＣＤＭＡトランシーバ１４０と、加入者装置アンテナ１５０とから構成されている。加入者装置１０１の各種構成要素は、別々の装置または一体化した装置として実現される。たとえば、多くのメーカーから販売されている既存の慣習的なＩＳＤＮモデム１２０を、既存のＣＤＭＡトランシ−バ１４０と組合せて使用することもできる。この場合、別個の装置として販売されるプロトコル変換装置１３０により、固有機能全体が提供される。一方、ＩＳＤＮモデム１２０、プロトコル変換装置１３０、およびＣＤＭＡトランシ−バ１４０は、完成装置として統合され、単独の加入者装置１０１として販売できる。
ＩＳＤＮモデム１２０は、端末装置１１０や１１２間のデータおよび音声信号を、標準ＩＳＤＮ" Ｕ" インタフェースで要求されるフォーマットに変換する。ＵインタフェースはＩＳＤＮシステムの基準点であり、ネットワーク端末（ＮＴ）と電話会社間の接続点を指定する。
プロトコル変換装置１３０は、スプーフィング１３２および基本帯域幅管理１３４機能を実行するものであり、後でさらに詳しく説明する。一般に、スプーフィング１３２は、加入者装置１０１が基地局１７０の反対側の公衆交換電話網１８０に常に接続されているかのように、端末装置１１０、１１２に対して見せることを、確実にするものである。
帯域幅管理機能１３４は、必要に応じてＣＤＭＡ無線チャネル１６０の割当てと割当て解除とを実行する。また帯域幅管理は、ＣＤＭＡチャネル１６０のサブ部分を動的に指定し、所定のセッションに割当てられる帯域幅を動的に管理する機能を含む。この方法は後で詳しく説明する。
ＣＤＭＡトランシーバ１４０はプロトコル変換装置１３０からデータを受取り、このデータをＣＤＭＡ無線リンク１６０−１上を加入者装置アンテナ１５０を通して伝送するのに適した形式にフォーマットし直す。ＣＤＭＡトランシーバ１４０は単一の１．２５MHz 無線周波数チャネルだけで動作するか、または別の好ましい実施形態では、多重割当て無線周波数チャネルに同調してもよい。
ＣＤＭＡ信号伝送は基地局で受信され、基地局装置１７０によって処理される。基地局装置１７０は通常マルチチャネルアンテナ１７１、多重ＣＤＭＡトランンシーバ１７２、および帯域幅管理機能１７４から構成されている。帯域幅管理は、ＣＤＭＡ無線チャネル１６０とサブチャネルの割当てを制御する。次に、基地局１７０が、復調した無線信号を、従来から既知の方法を用いて公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１８０に結合する。たとえば、基地局１７０は、１次群速度ＩＳＤＮ、またはその他のＬＡＰＤベースプロトコル（ＩＳ−６３４やＶ５．２など）などの、多数の異なる効率的通信プロトコルを介して、ＰＳＴＮ１８０と通信できる。
データ信号がＣＤＭＡ無線チャネル１６０で双方向に伝送されることは理解されるであろう。つまり、ポータブルコンピュータ１１０で発生したデータ信号はＰＳＴＮ１８０に結合され、ＰＳＴＮ１８０から受信されたデータ信号はポータブルコンピュータ１１０に結合される。
装置１０２のような他の種類の加入者装置を使用して、より高速のデータサービスを提供することができる。このような装置１０２は、通常ｎＢ＋Ｄタイプと呼ばれるサービスを提供する。このサービスは、１次群速度インタフェース（ＰＲＩ）タイププロトコルと呼ばれるプロトコルを使用して端末装置１１０、１１２と通信することができる。これらの装置は、Ｕインタフェース上を５１２kbpsのようなより高速のサービスを提供する。プロトコル変換装置１３０とＣＤＭＡトランシーバ１４０の動作は、ｎＢ＋Ｄタイプ加入者装置１０２に対して、前述した加入者装置１０１と同様である。ただし、加入者装置１０２をサポートする無線リンク１６０の数がより多いか、または各々がより広い帯域幅を有していることが理解されるであろう。
次に、図２について説明する。本発明は開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）多層化プロトコル図のコンテキストで説明できる。３つのプロトコルスタック２２０、２３０、および２４０は、ＩＳＤＮモデム１２０、プロトコル変換装置１３０、基地局１７０のそれぞれに対するものである。
ＩＳＤＮモデム１２０で使用されるプロトコルスタック２２０は、ＩＳＤＮ通信には通常備えられている。プロトコルスタック２２０は、端末装置側で、第１層にアナログ−ディジタル変換（およびディジタル−アナログ変換）２２１とディジタル・データ・フォマッティング２２２、第２層にアプリケーション層２２３を有する。Ｕインタフェース側では、プロトコル機能が、第１層に標準１．４３０に従う基本速度インタフェース（ＢＲＩ）、第２層に、標準Ｑ．９２１で指定されたＬＡＰＤプロトコルスタック、モード間でネットワークレベルのセッションを確立するのに必要とされる、Ｑ．９３１またはＸ．２２７ならびに上位レベルエンドツーエンド信号２２８などの上位レベルのネットワーク層プロトコルを有する。
プロトコルスタック２２０の下位層は、２つの搬送（Ｂ）チャネルを一体にして、従来から既知の方法で、単一の１２８kbpsのデータ転送速度を実現している。加入者装置１０２で使用されているのと同様の機能が、一次群速度インタフェースで提供されており、複数Ｂチャネルを一体化することでＵインタフェースを介して最大５１２kbpsのデータ転送速度を実現している。
プロトコル変換装置１３０に組込まれたプロトコルスタック２３０は、Ｕインタフェース側で、第１層の基本速度インタフェース２３１と、第２層のＬＡＰＤインタフェース２３２とから構成され、ＩＳＤＮモデムスタック２２０の対応する階層に一致する。
通常ネットワーク層と呼ばれる次の上位層では、帯域幅管理２３５が、プロトコル変換装置スタック２３０のＵインタフェース側とＣＤＭＡ無線リンク側の両方にまたがっている。ＣＤＭＡ無線リンク側１６０では、プロトコルは使用するＣＤＭＡ無線通信の方式に依存する。ここでＥＷ[x] ２３４と呼ばれる効率的なワイヤレスプロトコルは、第１層２３１と第２層２３２のＩＳＤＮプロトコルスタックをカプセル化し、上位のネットワーク層セッションを中断せずに、端末装置１１０を１つ以上のＣＤＭＡ無線チャネルから分離する。
基地局１７０は、ＣＤＭＡ２４１とＥＷ[x] ２４２の整合プロトコルの他に帯域幅管理２４３を有する。ＰＳＴＮ側では、プロトコルは、基本速度インタフェース２４４とＬＡＰＤ２４５に変換し戻してもよく、またはＱ．９３１やＶ５．２２４６のような上位レベルのネットワーク層プロトコルを有してもよい。
コール処理機能２４７によって、ネットワーク層はチャネルの設定と解除を行い、さらに、従来から既知のノード間におけるエンドツーエンドセッション接続をサポートするのに要求される別の処理を提供してもよい。
ＥＷ[x]プロトコル２３４により実行されるスプーフィング機能１３２は、利用できるＣＤＭＡ無線リンク１６０が存在しない場合でも、ＩＳＤＮ接続のためのＵインタフェースを適切に維持するのに必要な機能を有する。この機能が必要な理由は、ＩＳＤＮが当初有線接続向けに開発されたものであるため、いずれか一方の終端の端末装置が実際に伝送データを有するかとは無関係に、連続した同期データ・ビットのストリームを送信することを予測しているからである。スプーフィング機能１３２がなければ、少なくとも１９２kbpsのデータ転送速度をサポートするのに十分な帯域幅の無線リンク１６０が、実際にデータが存在してもしなくても、エンドツーエンドネットワーク層セッションの持続期間中は必要になる。
したがって、ＥＷ[x]２３４は、ＩＳＤＮ通信パス上をＣＤＭＡトランシーバ１４０にこれらの同期データ・ビットをループバックさせ、十分広域の無線通信リンク１６０を連続して利用できると、端末装置１１０、１２０に信じ込ませる。しかし、端末装置からワイヤレストランシーバ１４０にデータが実際に引き渡されるときにだけ、ワイヤレス帯域幅が割当てられる。したがって、従来技術と異なり、ネットワーク層は、通信セッション全体に対して、指定されたワイヤレス帯域幅を割当てる必要がない。つまり、データが端末装置からネットワーク装置に提供されていない場合は、帯域幅管理機能２３５は、最初に指定した無線チャネル帯域幅１６０の割当てを解除し、それを別のトランシーバと別の加入者装置１０１が使用できるようにする。
図３によって、帯域幅管理２３５と２４３が無線帯域幅の動的割当てを実現する方法を理解できるであろう。この図は、本発明による無線リンク１６０用の１つの可能な周波数案を示す。具体的には、通常のトランシーバ１７０は、最大３０MHzのような極めて広い帯域幅内の任意の１．２５MHzチャネルに対する命令に同調される。既存のセルラー無線周波数帯域内の周波数設定の場合は、これら帯域幅は通常８００から９００MHzの範囲内で利用できる。個人用通信機器（ＰＣＳ）タイプのワイヤレス装置において、帯域幅は通常約１．８から２．０GHzの範囲に割当てられる。さらに、一般的には、８０MHzのようなガード帯域で分離されている２つのマッチング帯域が同時に動作する。２つのマッチング帯域は、フォワードおよびリバースの全二重リンクを形成する。
加入者装置１０１内のトランシーバ１４０や基地局１７０内のトランシーバ１７２などのＣＤＭＡトランシーバの各々は、所定の１．２５MHz無線周波数チャネルに、任意の時間点で同調可能である。このような１．２５MHz無線周波数搬送波は、許容できるビット誤り率限界内で、最高の場合でも、全体として約５００から６００kbps最大データ速度伝送程度であると、一般に理解されている。
１２８kbpsの速度の情報を有するＩＳＤＮ方式のような接続をサポートするためには、最高の場合でも、わずか約（５００kbps／１２８kbps）または３つのＩＳＤＮ加入者装置がサポートできるだけである、と従来技術では一般に理解されている。
これに対して、本発明では、約５００から６００kbpsの利用可能な帯域幅を、比較的多数のサブチャネルにさらに分割する。図示した例では、帯域幅を６４のサブチャネル３００に分割し、各々は８kbpsのデータ転送速度を有する。所定のサブチャネル３００では、複数の異なる指定可能な擬似ランダムコードの１つで伝送を符号化して、物理的に実現される。たとえば、６４つのサブチャネル３００は、各々規定されたサブチャネル３００に対して別々の直交ウォルシュコードを使用して、ＣＤＭＡの単一のＲＦ搬送波内で定義できる。
本発明の基本的概念は、必要とされる場合にだけ、サブチャネル３００を割当てることである。たとえば、複数のサブチャネル３００が、特定のＩＳＤＮ加入者装置１０１が多量のデータの伝送を要求している時間中に許可される。これらサブチャネル３００は、加入者装置１０１が比較的軽負荷の時間中は開放される。
前述したサブチャネルの割当ておよび割当て解除の好ましい方法は、通常の加入者装置１０１を詳しく理解するのに役立つ。次に図４について説明する。プロトコル変換装置１３０の一例は、マイクロコントローラ４１０、リバースリンク処理装置４２０、フォワードリンク処理装置４３０から構成される。リバースリンク処理装置４２０はさらにＩＳＤＮリバーススプーファ（spoofer）４２２、音声データ検出部４２３、音声デコーダ４２４、データ処理部４２６、およびチャネルマルチプレクサ４２８を有する。フォワードリンク処理装置４３０は、リバースリンク処理装置４２０とは逆方向に動作して類似する機能を有し、チャネルマルチプレクサ４３８、音声データ検出部４３３、音声デコーダ４３４、データ処理部４３６、およびＩＳＤＮフォワードスプーファ４３２を有する。
動作については、まずリバースリンク４２０が、Ｕインタフェースを介してＩＳＤＮモデム１２０からチャネルデータを受取り、これをＩＳＤＮリバーススプーファ４３２に送る。繰返すごとに、冗長な「エコー」ビットは受信データから削除され、一旦抽出されると、スプーファ４３２に送られる。したがって、残りの第３層およびさらに上位レベルのビットは、ワイヤレスリンク上に送信する必要のある情報である。
この抽出されたデータは、処理されるデータの種類に応じて、音声デコーダ４２４またはデータ処理部４２６に送られる。
ＩＳＤＮモデム１２０からのすべてのＤチャネルデータは、直接音声データ検出部４２３に送られ、チャネルマルチプレクサ４２８のＤチャネル入力に入力される。音声データ検出回路４２３は、Ｄチャネルで受取ったコマンドを分析してＤチャネルの内容を決定する。
Ｄチャネルコマンドを解読して、提供されるワイヤレスサービスのクラスを制御してもよい。たとえば、コントローラ４１０は、最大データ転送速度等のようなパラメータを含む、サービスクラスを希望する顧客に関する情報を有する顧客パラメータ表を記憶してもよい。このようにして、適当なコマンドがチャネルマルチプレクサ４２８に送られて、通信に要する無線リンク１６０上の１つ以上の必要なサブチャネル３００を要求する。その後、情報が音声またはデータのいずれかによって、音声デコーダ４２４またはデータ処理部４２６のいずれかが、チャネルマルチプレクサ４２８にデータ入力を供給し始める。
チャネルマルチプレクサ４２８は、情報が音声またはデータのいずれであるかに応じて、音声データ検出回路４２３から提供される制御信号を使用する。
さらに、ＣＰＵコントローラ４１０は、チャネルマルチプレクサ４２８と連動して動作し、加入者装置１０１と基地局１７０間のＥＷ[x] プロトコル２３４の必要な実施形態を提供するのを援助する。たとえば、サブチャネル要求、チャネル設定、およびチャネル解除命令を、ワイヤレス制御チャネル４４０に配置されたコマンドを介して送る。これらのコマンドは基地局１７０内の同等機能部分によってインタセプトされ、特定のネットワーク層セッションに、サブチャネル３００を適切に割当てる。
データ処理部４２６は、ＣＰＵコントローラ４１０に必要なデータ転送速度を見積もり、これによって、適切なコマンドが制御チャネル４４０上に送られて適切な数のサブチャネルを割当てることができる。またデータ処理部４２６は、パケット組立てを実行し、第３層のデータを伝送用の適切な形式でバッファリングしてもよい。
フォワードリンク４３０は同様に動作する。特に、信号は先ずチャネルマルチプレクサ４３８によりチャネル１６０から受取る。制御チャネル４４０で受取った情報に応答して、制御情報は音声データ検出回路４３３に転送される。受取った情報がデータを含んでいると判定すると、受信ビットはデータ処理部４３６に転送される。一方、音声情報の場合は、音声デコーダ４３４に転送される。
その後、音声およびデータ情報はＩＳＤＮフォワードスプーファ４３２に送られて、適切なＩＳＤＮプロトコル形式に構成される。この情報の組立てにおいては、ＩＳＤＮリバーススプーファ４２２から受取ったエコービットと調整を取り、ＩＳＤＮモデム１２０に対してＵインタフェース上での正確な同期を保つ。
伝送する情報が存在しない場合に、伝送用に最初に割当てられたワイヤレス帯域幅が、その他の使用に再割当てされても、ネットワーク層の通信セッションを維持する方法を以下に説明する。具体的には、リバーススプーファ４２２およびフォワードスプーファ４３２が協働して、フラグパターン、同期ビット、その他必要な情報などの、情報が無い搬送信号をループバックして、ＣＤＭＡトランシーバ１５０を介して割当てられたワイヤレスパスが引き続き利用可能であるかのように、ＩＳＤＮモデム１２０に接続されて動作を継続するデータ端末装置に見せかける。
したがって、特定の端末装置からチャネルマルチプレクサ４２８に情報を伝送する実際の必要、またはチャネルマルチプレクサ４３８から受取った実際の情報が無い限り、本発明では最初に指定されたサブチャネル３００の割当てを解除する。これにより、ワイヤレスシステム１００の別の加入者装置に対して利用可能となる。
ＣＰＵコントローラ４１０はさらに、誤り訂正、パケットバッフアリング、ビット誤り率測定を含む、ＥＷ[x]プロトコル２３４を実行するための追加的な機能を有する。
この機能は、加入者装置１０１内で帯域幅管理２３５を実行するのに必要なもので、通常ＥＷ[x]プロトコルと組み合わさって、チャネルマルチプレクサ４２８、４３８、およびデータ処理部４２０、４３６と協働するＣＰＵコントローラ４１０により実行される。一般に、帯域幅指定では、測定された短期間データ速度必要度に基づいて、各ネットワーク層セッションに対して指定される。１つ以上のサブチャネル３００が、これら測定値およびキュー内のデータ量、またはサービスプロバイダにより指定されるサービス優先度などのパラメータに基づいて指定される。さらに、所定のセッションがアイドルであれば、単一サブチャネルが指定されている場合のような最小数のサブチャネル保持状態であっても、接続は端末間で維持されていることが好ましい。たとえば、最終的にはこの単一サブチャネルは、所定の最小アイドル時間が経過後は終了する。
図５に加入者装置１０１の処理の詳細を示す。加入者装置１０１は、本発明にかかる基地局１７０からのサブチャネル３００の割当てを要求する。最初の状態５０２においては、処理はアイドル状態である。ある時点で、データは伝送準備完了状態になり、状態５０４に入る。そこでは、データが伝送可能状態にある事実が、データが準備されていることを示すデータ処理部４２６内の入力データバッファによって検出される。
状態５０４では、たとえばサブチャネルを加入者装置１０１に割当てるための制御チャネル４４０を介して、要求が作成される。サブチャネルがすぐに使用できない場合は、歩調合わせ状態５０６に入り、その状態で加入者装置はそのまま待機し、サブチャネル指定の要求をキューにつなぐ。
最終的に、サブチャネル３００が基地局から許可され、処理は状態５０８に続行される。この状態では、データ転送は単一の指定されたサブチャネルを使用し始める。単一サブチャネル３００が要求されたデータ転送を維持するのに十分か、および／または利用されている最中である限り、処理はこの状態を続行する。しかし、データ処理部４２６によって通知される場合のように、入力バッファが空のときは、処理状態５１０に進行する。この状態５１０では、データトラフィックが再開される場合には、サブチャネルは指定されたままである。この場合、入力バッファが再度充填され、データが再度伝送できる状態になると、処理は状態５０８に戻る。しかし、状態５１０から、低トラフィックタイマが満了すると、処理は状態５１２に進行し、そこで単一サブチャネル３００が開放される。その後処理はアイドル状態５０２に戻る。状態５１２では、キューにつながった要求が状態５０６または５１６から待ったままの場合、サブチャネルは開放されずに、その要求を満たすために使用される。
状態５０８に戻り、代わって、入力バッファの中身が、単一サブチャネル３００では必要なデータフローを維持するのに不十分であることを示す、所期の限界点を越える速度で充填されはじめると、状態５１４に入って、さらにサブチャネル３００が要求される。サブチャネル要求メッセージは、再度制御チャネル４４０上を、またはすでに割当てられているサブチャネル３００を通して送られる。追加サブチャネル３００がすぐに利用できない場合は、歩調合わせ状態５１６に入り、状態５１４と５１６に戻ることにより、必要に応じて要求は再試行される。最終的には、追加サブチャネルが許可されて、処理は状態５０８にもどることができる。
現在利用可能な追加サブチャネルを使用して、処理は状態５１８を続行し、そこではデータ転送は複数のサブチャネルＮ個上で行われる。これは、Ｎ個のサブチャネル間に入力データを割当てる機能やその他のメカニズムを結合するチャネルを通して、同時になされる。入力バッファの中身が空き限界以下に減少すると、待ち状態５２０に入る。
しかし、バッファ充填率を越えると、状態５１４に入り、さらにサブチャネル３００が再度要求される。
状態５２０では、高トラフィックタイマが満了すると、１つ又は複数の追加サブチャネルが状態５２２中で開放され、処理は状態５０８に戻る。
図６は、システム１００の基地局装置１７０の構成要素のブロック図である。これらの構成要素は、加入者装置１０１についてすでに図４で詳述したのと、類似の機能を実行する。フォワードリンク６２０およびリバースリンク６３０が、基地局１７０によってサポートする必要のある各加入者装置１０１または１０２用に必要とされることが理解されるであろう。
基地局のフォワードリンク６２０は、加入者装置１００内のリバースリンク４２０と同様に機能し、サブチャネル逆マルチプレクサ６２２、音声データ検出部６２３、音声デコーダ６２４、データ処理部６２６、およびＩＳＤＮスプーファを有する。ただし、データは基地局１７０内を反対方向に伝送される。同様に、基地局のリバースリンク６３０は、加入者装置のフォワードリンク４３０内の構成要素と類似の要素を含み、ＩＳＤＮスプーファ６３２、音声検出部６３３、音声デコーダ６３４、データ処理部６３６、およびサブチャネルマルチプレクサ６３８を有する。基地局１７０は、また、ＣＰＵコントローラ６１０を必要とする。
基地局１７０と加入者装置１０１の動作で異なるものの１つは、帯域幅管理機能２４３の実施形態である。これはＣＰＵコントローラ６１０、または基地局１７０の別の処理で実行される。
図７に、帯域幅管理２４３の動的チャネル割当て部６５０で実行されるソフトウェア処理の詳細な説明を示す。この処理は、連続的に実行されるメインプログラム７１０を有し、ポート要求処理、帯域幅開放処理、帯域幅要求処理を含み、使用していないサブチャネルの検索と解除を行う。
ポート要求の処理は、コードモジュール７２０内でさらに詳細に説明する。ポート要求処理では、ポート要求を受取り次第、新しい接続のためのサブチャネル、好ましくは無線周波数帯域幅の最も利用されていないセクションから選択されるサブチャネルを予約する。予約がされると、ＲＦチャネル周波数とコード指定が加入者装置１０１に戻され、サブチャネル割当て表が更新される。一方、サブチャネルが利用できない場合は、ポート要求はポート要求のキューに追加される。予測される待ち時間が、待ち状態のポート要求数と優先度に基づいて見積もられ、適当な待ちメッセージが要求中の加入者装置１０１に戻される。
帯域幅開放モジュール７３０では、フォワードリンク内のマルチプレクサ６２２内で実行されるチャネル結合機能に、サブチャネルを開放する必要を通知する。その後、周波数とコードがサブチャネルの利用可能なプールに戻されて、無線記録が更新される。
次の帯域幅要求モジュール７４０は、最小帯域幅で最高優先度の要求を選択する。次に、利用可能なサブチャネルのリストを分析して、最大利用可能数を決定する。最後に、サブチャネルが必要度、優先度、利用可能性に基づいて指定される。サブチャネルマルチプレクサ６２２内のチャネル帯域幅結合機能に通知され、どのサブチャネルがどの接続に指定されたかを記録する無線記録が更新される。
要求アルゴリズムにおける帯域幅においては、一般に確立理論を用いて、接続もしくは利用可能なポートの数、および希望するスループットサイズとサブチャネル周波数指定を維持するのに必要なスペクトルを管理する。またサービスに対して割増料金を支払う加入者に基づいて優先サービスを提供できる。
たとえば、１２８kbpsＩＳＤＮ加入者装置１０１をサポートする場合、１６×８kbpsサブチャネル以上が所定時間に割当て可能なことが理解されるであろう。特に、２０のような大きなサブチャネル数を割当てて、サブチャネル指定における遅延と応答を補償させることもできる。これはまた、ウェブページをダウンロード中に一般に経験するような、さらに効率的な方法でバーストデータを扱うことができる。
さらに、音声トラフィックを、データトラフィックより優先させることができる。たとえば、音声呼出しを検出すると、少なくとも１つのサブチャネル３００が常時動作状態になり、音声転送を独占的に割当てることができる。この方法では、音声呼出しが妨げられる可能性は最小になる。
均等物
本発明は、好ましい実施形態を参照して詳述したが、請求の範囲によって明らかにされる本発明の趣旨と範囲を逸脱しないで、形式または細部を種々変更できることは、当業者には理解されるであろう。
たとえば、ＩＳＤＮの代わりに、その他の有線ディジタルプロトコルを、ｘＤＳＬ、イーサネット（登録商標）、Ｘ．２５などのＥＷ[x] プロトコルでカプセル化してもよい。これにより、ここで説明した動的ワイヤレスサブチャネル指定方法を有利に使用できる。
当業者は、必要異常の実験を行わなくとも、ここで説明した本発明の特定の実施形態の均等物を容易に想倒するだろうし、そうすることもできる。そのような均等物は請求の範囲に含まれる。

Claims (5)

  1. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ユーザ装置であって、
    送信機と、
    受信機と、
    物理層を含んだ複数の層にわたって通信セッションを確立するために前記送信機と前記受信機と共に動作可能なコントローラであって、前記コントローラは、前記通信セッション中にデータ又は音声以外の情報のみを運搬する制御チャネルとデータ又は音声を運搬するトラフィック・チャネルとの使用を容易し、前記トラフィック・チャネルと前記制御チャネルはＣＤＭＡコードと関連しており、前記トラフィック・チャネルと前記制御チャネルが開放された後、前記通信セッション中、前記物理層以外の前記複数の層のうちの少なくとも１つの層の状態が維持され、前記コントローラは前記トラフィック・チャネルと関連したいくつかのＣＤＭＡコードのデータ転送を制御し、前記いくつかのＣＤＭＡコードは待ち行列中のデータ量に基づいている、前記コントローラと、
    を備えたＣＤＭＡユーザ装置。
  2. 請求項１に記載のＣＤＭＡユーザ装置において、前記トラフィック・チャネルと関連したＣＤＭＡコードは１つ又は複数のサブ・チャネルと関連していることを特徴とするＣＤＭＡユーザ装置。
  3. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ユーザ装置であって、
    送信機と、
    物理層を含んだ複数の層にわたって基地局との通信セッションを確立するために前記送信機と共に動作可能なコントローラであって、前記送信機は制御情報を運搬する制御チャネルを送信し、前記制御情報は前記通信セッション中にデータ又は音声以外の情報のみを含み、前記コントローラは前記通信セッション中に前記制御チャネルを使用していくつかのＣＤＭＡコードを管理し、前記送信機によりデータ、音声、又は前記情報が送信されない時で前記通信セッション中、前記物理層以外の前記複数の層のうちの少なくとも１つの層の状態が維持される、前記コントローラと、
    を備えたＣＤＭＡユーザ装置。
  4. 請求項３に記載のＣＤＭＡユーザ装置において、前記コントローラは待ち行列中のデータ量に基づいて前記通信セッション中にＣＤＭＡコードの数を管理することを特徴とするＣＤＭＡユーザ装置。
  5. 請求項３に記載のＣＤＭＡユーザ装置において、前記ＣＤＭＡコードはサブ・チャネルと関連していることを特徴とするＣＤＭＡユーザ装置。
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