JP5405405B2 - 通信エラーからの回復のための減少した潜伏期 - Google Patents

Description

［関連出願］
この出願は、２００２年６月２５日に提出された、先出願仮出願番号第６０／３９１，９８５号の利益を主張する。
本発明は通信分野に関する。より詳しくは、この発明は通信においてエラー回復のための潜伏期を減少することに関する。

任意の通信システムでは、情報が１つのロケーションからもう１つのロケーションに伝送される時に、エラーが通信プロセスの間に誘発される。結果として、通信システムは典型的に、そのようなエラーを補正するか、またはその他ではそれから回復するための能力を提供する１つまたはそれ以上の設備と共に設計される。これらのエラー回復技術は、より大きいレベルのデータ統合性(data integrity)を供給する。

通信システムにおいて使用されているエラー制御および回復の２つの一般的な方法は、順方向エラー補正(ＦＥＣ)および自動再送要求（ＡＲＱ）である。ＦＥＣ方式では、エラー補正ビットは興味のあるデータと一緒に伝送される。これらのエラー補正ビットは受信ユニットが伝送プロセスの間に誘発されたある一定数のエラーを補正することを可能とし、それによって原データを再構築する。しかしながら、ＦＥＣに関連する諸経費のために、この方式は典型的に再送が不可能であるか非実用的である通信システム・シナリオに限定される。ＡＲＱエラー回復方式は一般に、受信データ内のエラーを検出すること、および、それの視野内で、そのデータが再送されるのを要求することを含む。ＦＥＣおよびＡＲＱ方式はまた、ＡＲＱ（即ち、エラーと共に受信されたデータの再送）がＦＥＣ法によって補正されることができなかったエラーに打ち勝つために使用されるような、組合わせで使用されることもできる。

ＡＲＱのようなエラー制御方式の理解を容易とするために、国際標準化機構（ＩＳＯ）によって公布された周知のオープンシステム相互接続（ＯＳＩ）モデルを参照することは役に立つ。ＯＳＩモデルは７レイヤを含み、それは物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、およびアプリケーション層と呼ばれる。ＯＳＩ・７レイヤモデルはコンプライアント・システムがお互いに相互運用可能なように基準を定義する。ＯＳＩモデルでは、物理層は物理的な相互接続のために必要な基準を定義し、一方データリンク層はこの物理層上でデータフレームを交換するためのプロトコルを定義し、そしてネットワーク層はそれらの意図された受取人への情報の経路指示部分(routing pieces)を処理する。一般の使用では、ＯＳＩモデルの１レイヤによって指定された機能性を実行する１システムのこれらの部分は、そのレイヤ名によって参照される。例えば、データリンク層の機能性を達成する、ハードウェア、またはハードウェア／ソフトウェア組合わせは、しばしば単純にデータリンク層と呼ばれる。

エラー制御を検討するための枠組みとしてオープンシステム相互接続モデルを使用して、ＡＲＱはＯＳＩモデルのデータリンク層で実行されると言われることができる。特にデータリンク層は物理リンクから受信されたデータがエラー無しであることを保証する責任がある。この機能を実行することにより、データリンク層はネットワーク層に供給されたデータがエラーを免れていることを保証する。以下の例は、各々がそのそれぞれの物理、データリンク、ネットワーク、および他のレイヤを有する、フレーム発生ユニットおよびフレーム受信ユニットを指している。この例のフレーム発生ユニットおよびフレーム受信ユニットは両方とも各々送信および受信が可能であることは注目される。典型的にフレーム発生ユニットのデータリンク層は、それのネットワーク層によるデータと共に供給され、そしてそのデータを送信用のフレーム中に配列する。フレーム発生ユニットのデータリンク層もまた典型的に、送信されるべき各フレームのデータについて、巡回冗長検査（ＣＲＣ）に従うビットのような、エラー検出情報を発生する。ＣＲＣビットと一緒に、フレームはその後、送信用の物理層にパスされる。フレーム受信ユニットでは、物理層はフレームとＣＲＣビットとを受信し、それはその後フレーム受信ユニットのデータリンク層にパスされる。フレーム受信ユニットのデータリンク層は、受信フレームに基づいて予期ＣＲＣを計算し、そしてその計算されたＣＲＣ値をそのフレームで受信されたＣＲＣビットと比較する。もしも２つのＣＲＣ値が一致しなければ、その時フレーム受信ユニットのデータリンク層は送信ユニットのデータリンク層が適切なフレームを再送することを要求する。

この分野では、術語潜伏期(latency)は一般的に、第１のトリガ事象と、第２の応答事象との間の時間周期を指す。この中で使用されるように、潜伏期はフレームの送信の開始、および再送についての要求の開始によって制限された時間周期を指す。

上述のＡＲＱ処理に関連する潜伏期はいろいろなシステム設計パラメータに依存する。そのシステム内では、順番に、３００ミリ秒ごとに一度１フレームを送信するように各ユーザに提供されるプロトコルが用いられている、実例となるシステムを検討されたい。そのうえ、この実例となるシステムのデータリンク層では、プロトコルはシーケンス番号によってデータのフレームを追跡することを要求する。このプロトコルに従うと、データリンク層は予期しないシーケンス番号を有する１フレームが受信される時には１フレームが紛失していることを決定する。予期しないシーケンス番号を有する１フレームの受信は、以前送信された少なくとも１つのフレームが正確に受信されなかったことを示す。あいにく、この例では、データリンク層は紛失されたフレームを認めるために予期しないシーケンス番号を有する正確に受信されたフレームを待たねばならないので、紛失したフレームが送信されてから、少なくとも３００ミリ秒が経過したであろう。

上述の例においてエラー回復動作を始めるのに必要な時間、または潜伏期は、誤って受信された１つまたはそれ以上のフレームのあとで、説明され得る１フレームのデータを受信するための要求によって制約される。

必要とするものはエラー回復動作において潜伏期を減少することによって通信システムの効率を改善するための方法および装置である。

簡単に、通信システムにおいてエラー回復の潜伏期を縮小するための方法および装置は、到来メッセージが到着するはずであることを認めること、およびもしもそのメッセージが受信されないか、またはエラーと共に受信されれば、再送を要求することを含む。本発明に従うと、１メッセージは、第１のパワーレベルで送信された第１のメッセージ部と、この第１のメッセージ部と関連する第２の、より低パワーレベルで送信された第２のメッセージ部とを含む、少なくとも２つのメッセージ部内で送信される。第１のパワーレベルは、第１のメッセージ部が成功裡に受信されるであろう所定の確率を供給するように選ばれる。第１の時刻に、第１のメッセージ部が受信される。第２の時刻に、ここにおいて第２の時刻は第１の時刻と既知の関係を有する、それから第２のメッセージ部が確実に得られない信号が受信される。受信装置は、第２のメッセージ部が正確に受信されなかったことおよび少なくとも第２のメッセージ部の再送を要求することを認める。

本発明に従うと、送信ユニットは、少なくとも２つの部分に１メッセージを送信する。第１の部分は第１のパワーレベルで送信され、そして第２の部分は第１のパワーレベルより低い第２のパワーレベルで送信される。第１のメッセージ部は送信されるべきデータの一部分を含んでもよく、あるいは第１のメッセージ部の内容は送信されるべきデータと無関係であってもよい。いくつかの実施形態では、送信ユニットはまた信号を受信して処理することが可能である。

本発明に従うと、受信ユニットは、第１の時刻に第１のメッセージ部を受信するように適合され、第１のメッセージ部は第１のビット当たりエネルギーを有する。受信ユニットはさらに、第１の時刻と既知の関係を有する第２の時刻に、信号を受信するように適合される。第２のメッセージ部が、第２の時刻に予期される信号から確実に得られない場合には、少なくとも再送されるべき第２の部分について受信ユニットによって要求がなされる。第２のメッセージ部は第１のメッセージ部と関連する。代替の実施形態では、第２のメッセージ部の非受信に反応して、ネガティブ・アックノリッジが受信ユニットによって供給される。ネガティブ・アックノリッジは典型的に、それから第２のメッセージ部を送信する試みがなされた送信ユニットに伝えられる。もしも第２のメッセージ部がエラー無しに受信されれば、その時エラー回復手順は開始されない。

ある代替の実施形態では、受信された第１および第２のメッセージ部のビット当たりエネルギーは、送信パワーによって単独に決定されるよりはむしろ、少なくとも一部分は符号化および変調技術によって決定される。

本発明の特徴、対象および長所は、全体を通して同じ参照符号が同じエレメントを識別する図面とともに引用された時に、下に述べる詳細な説明からさらに明確になるであろう。

本発明が適用できる通信システムを示す図である。 少なくとも２つの部分内の、各部分は１実施形態に従って異なるパワーレベルで伝送されている、メッセージを送信する方法のフロー図である。 １実施形態に従う装新方法のフロー図である。 送信されたメッセージの受信装置による処理を示すフロー図である。 ここにおいて第２のメッセージ部が成功裡に受信された受信装置によって行われる動作のフロー図である。 ここにおいて第２のメッセージ部がエラーと共に受信された受信装置によって行われる動作のフロー図である。 ここにおいて第２のメッセージ部がエラーと共に受信された受信装置によって行われる動作のフロー図である。

詳細な説明

通常、エラーと共に受信されるか、または全く受信されないデータの再送を要求することに含まれる潜伏期を減少させるための方法および装置は、従来の無線通信システムにおいて発生するとすぐにデータの再送が要求されることを認めるために提供される。本発明に従うと、第１のメッセージ部は、それが関連する第２のメッセージ部に行うより高い成功受信の確率を有するような方法で送信される。第１のメッセージ部の受信は、第１のメッセージ部に対して既知の時間関係を有する第２のメッセージ部が受信されるべきであることを受信ユニットに通知する。もしも第２のメッセージ部が受信されないか、またはエラーと共に受信されれば、その時は再送の要求がなされてもよい。

本発明の種々の実例となる実施形態は下文に詳細に検討される。特定のステップ、構成、および配列が検討される一方で、これが実例となる目的のみのためになされることは理解されねばならない。関連分野の技術者は他のステップ、構成、および配列が本発明の精神および範囲から逸脱すること無しに使用され得ることを認めるであろう。

この中での引用“１つの実施形態”、“１実施例”、または同様の明確な記述は、特定の特徴、構造、動作、またはその実施形態に関して記述された特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、この中のそのようなフレーズや明確な記述の出現は、すべて同じ実施形態を引用する必要はない。さらに、種々の特定の特徴、構造、動作、または特性は、任意の適当な手法で１つまたはそれ以上の実施形態内で結合されてもよい。

例示的動作環境
種々の実施形態は、地上および衛星ベースの両無線通信システムを含む無線通信システムにおいて適用を見つけ出す。

今、図１を参照すると、通信衛星１２０を介してユーザ装置１３０，１４０に順方向チャネルデータを送信しているゲートウェイ１１０が示される。術語、基地局およびゲートウェイは、時々この分野では、衛星を介した通信を指示することを専門とする基地局として認められているゲートウェイと互換的に使用され、一方基地局は周囲の地理的な地域内の通信を指示するために地上アンテナを使用する。ユーザ装置はまた時々、加入者ユニット、ユーザ端末、アクセス端末、移動ユニット、移動局、または単純に“ユーザ”、“移動体”、“加入者”、あるいは同種類のもの、と呼ばれる。ユーザ装置１３０，１４０は衛星１２０を介してゲートウェイ１１０に逆方向チャネルデータを送信する。通信衛星は、“スポット”、あるいは地表上に衛星通信信号を投射することにより作り出されるエリアを照射する、ここでは１３５および１４５として示されるビームを形成する。１スポットに関する典型的な衛星ビームパターンは所定のカバレッジ・パターン内で調整された多数のビームから成る。典型的に、各ビームは共通の地理的なエリアをカバしている多数のいわゆるサブビームから成る。

実例となる記述の提供を目的として、この中での引用は、パケットと呼ばれる第１の書式設定された(formatted)データ構造、およびフレームと呼ばれる第２の書式設定されたデータ構造になされ、ここにおいてフレームは１つまたはそれ以上のパケットを含む。パケットはデータのより小さい単位であり、そして各パケットは典型的に単一の送信装置に関連する。いろいろに構造化され、書式設定されたデータの分類を引用して使用される術語が、どのようにしてもこの発明を限定しないことは注目される。

データが既知の構造化された特性（しばしばフレームまたはパケットのような術語を使用して引用される）を有するように書式設定されて、無線的に送信されたデータの文脈では、エラーは２つの広範なタイプに分類されることができる。第１のタイプのエラーは、その装置から少なくとも１つのパケットのデータが得られ、そしてその装置内のパケットがエラーを含む、受信装置によって信号が受信されるものである。この第１のタイプのエラーは伝統的にＦＥＣおよび／またはＡＲＱのような方法によって処理される。第２のタイプのエラーは、受信装置がデータを伝送する試みがなされたことを認めないほど品質が悪い可能性があるものである。この第２のタイプのエラーは伝統的に、次の送信が受信された後にのみ、それからパケットまたはフレームが紛失していることが決定され得るＡＲＱによって処理される。

無線通信システムでは、データ含みの信号は、データを信号から回復できなくする送信器と受信器との間の種々の影響を被る。そのような影響はノイズと減衰とを含むが、それに限定されない。もしもこれらの影響が受信器に関して送信された信号を正確に復調できなくするならば、その後受信器は普通に、紛失しているフレームが通知される時にこのエラーをデータリンクレベルで検出するであろう。言い換えれば、厳しい信号劣化の例では、物理層は到来信号からデータを得ることはできず、よってその劣化信号からのデータはデータリンク層に引き渡されない。物理層の受信器によって処理されるのに十分な品質の次の信号が到着して復調される時には、データリンク層に供給される結果としての情報はこの中でいくつかの早く送信されたデータが到着しなかったことを決定するのに使用されることができる。これは従前のシステムにおいて紛失しているデータを再送するための要求がなされる時機である。あいにく、そのような従前の方法においてデータの再送を要求することに含まれる潜伏期は、システム性能上にある制約を提起する。

上記したように、本発明の実施形態は、エラーと共に受信されるか、または全然受信されないデータの再送を要求することに含まれる潜伏期を減少することを提供する。１つの実施形態に従うと、第１のメッセージ部は第２のメッセージ部を受信するより高い成功裡に受信される確率を有する。第１のメッセージ部の受信は、第１のメッセージ部に対する既知の時間関係を有する関連の第２のメッセージ部が受信されるべきであることを、受信ユニットに通知する。もしも第２のメッセージ部が受信されないか、またはエラーと共に受信されれば、その時は再送についての要求がなされる。

より詳しくは、本発明に従うと、物理層は再送を要求する必要があるかどうかを決定するために使用される。図１を参照すると、本発明の種々の実施形態の動作局面の概要が記述される。実例となる無線通信システムでは、受信ユニットは信号を復調することを試みる。１つの実施形態では、ゲートウェイ１１０はユーザ装置１３０によって逆方向リンク上に送信されたデータについての受信ユニットとして働く。ゲートウェイ１１０は第１の信号をユーザ装置１３０から受信する。第１の信号は情報を含んでもよく、あるいはそれがデータによって変調されない信号であってもよい。第１の信号を補助情報(side information)信号として、または第１のメッセージ部信号としてもよい。典型的に、第１の信号はそれが関連の第２の信号を受信するよりも高いゲートウェイ１１０によって受信されることの確率を有するような手段で送信される。成功裡に受信されることの、より高い確率を保証することは、第２の信号のパワーレベルより高いパワーレベルで第１の信号を送信することを備えてもよい。代わりに、第１の信号は低次の変調スキームで変調されてもよい。さらなる代替では、データレート、変調、および送信パワーの種々の組合わせが、第２の信号と見なされるような第１の信号についてのゲートウェイ１１０での成功受信のより高い確率を供給するために使用されてもよい。１つの実施形態では、補助情報信号は、その補助情報信号がゲートウェイ１１０で検出されないであろう確率１０^-9未満であるような、十分なパワーレベルで（または十分なビット当たりエネルギーで）送信される。

第1の信号は典型的に、そうである必要はないが、持続時間が第2の信号より短い。第1の信号の受信は、第2の信号もゲートウェイ１１０によって受信されねばならないことを示す。もしも第2の信号が第1の信号との関係で既知のタイミング以内に受信されないか、または第2の信号がそれから得られたデータ内にエラーが検出されずに受信されるならば、その時ゲートウェイ１１０はユーザ装置１３０による第2の信号の再送についての要求を開始してもよい。再送についての要求は典型的に、再送が実行されるべきであることを示すユーザ装置１３０へのメッセージをゲートウェイ１１０によって送信して行われる。この方法では、それは高位レイヤ、例えば、データリンク層が、情報が紛失していることを認めるまで待つ必要がないので、ユーザ装置１３０は普通に達成されるよりも早く再送することができる。

補助情報信号は一次信号に関連して送信される任意の信号であってもよい。この中で使用されるように、補助情報信号は典型的に第１の信号と呼ばれ、そして一次信号は典型的に第２の信号と呼ばれる。１つの実施形態では、補助情報信号は送信されるべき１メッセージの第１の部分を含み、そして第２の信号はこのメッセージの第２の部分を含む。もう１つの実施形態では、補助情報信号は管理または間接情報を含む。なおもう１つの実施形態では、補助情報信号はデータによって変調されない。

一次信号自身（即ち、第２のメッセージ部）をより高いパワーレベルで送信することは望ましい可能性がある一方で、そうすることは受け入れられないパワー消費のレベル、混信、通信システムのための無免許(unlicensed)の総送信パワー、またはそれの種々の組合わせという結果になる可能性がある。しかしながら、もしも補助情報信号が小さい、即ち、一次信号と比べて短い持続時間のものであれば、その時補助情報信号のより高パワー送信によって消費されるパワーは比較的低い。同様に、第１および第２のメッセージ部の両者をより高いパワーレベルで送信することに関連する混信および無免許の総送信パワー問題は回避される。

１つの実施形態では、ゲートウェイ１１０が類似の一次信号（例えば、第２のメッセージ部）無しに、補助情報信号（例えば、第１のメッセージ部）の存在を認める時には、ゲートウェイ１１０はユーザ装置１３０からの再送を要求するためのステップを取る。再送されるべきデータの識別を容易とするために、システムは情報を識別することをメッセージデータと関連づける。１つの実施形態では、データのフレームを識別するフレームシーケンス番号が、再送されるべきである紛失しているフレームまたは誤っているフレームを識別するために使用される。

いくつかの例では、ゲートウェイ１１０はシーケンス番号か他の識別子のどちらが送信されていたか、そして受信されなかったかを知ることができない。これはメッセージ部が受信されなかったので、シーケンス番号を含むかもしれないという結果となる可能性がある。ＣＤＭＡシステム内で用いられる１つの実施形態では、受信ユニット、即ち、ゲートウェイ１１０は、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）から集められた時間情報の使用によって適時に同期化される。さらに、ゲートウェイ１１０が送信するあらゆるフレームはシステムフレーム番号（ＳＦＮ）に関連する。ゲートウェイが送信するあらゆるチップ（ＰＮ符号）は疑似雑音（ＰＮ）計数値に関連する。このように、ＳＦＮとＰＮとは共に時刻を非常に高度の精度に決定する。ＳＦＮは典型的に数ミリ秒の単位で送信される。例示的なシステムでは、ＳＦＮは１０ｍｓモジューロ（ｍｏｄｕｌｏ）の倍数２．５６秒として指定される。ＰＮ計数値は典型的にマイクロ秒またはミリ秒の単位で指定される。例示的なシステムでは、ＰＮ計数値は２６０ｎｓモジューロの倍数１０ｍｓとして指定される。例えば、ＰＮ計数値＝４およびＳＦＮ＝５は共に即時の時間(the instant of time)を次式として正確に定義する：
時間＝ＳＦＮ^＊１０ｍｓ＋ＰＮ^＊２６０ｎｓ＝５０００１０４０ｎｓ、２６０ｎｓの範囲内で正確
これは各送信ユニットが時間の正確な表示を持つことを可能にする。結果として、そのような１実施形態では、ユーザ装置１３０がデータを送信する時に、それはそのデータと一緒に送信タイムスタンプを蓄積する能力を有する。この実例となる実施形態では、ゲートウェイ１１０は両フレームのデータの、および補助情報信号の受信の時刻を知る。ゲートウェイ１１０はまた通常、ユーザ端末への往復遅延を知る。受信の時刻と往復遅延とを使用して、ゲートウェイ１１０は紛失しているフレームの送信の時刻を決定することができる。この実施形態では、ゲートウェイ１１０が、１フレームが正確に復号されないで送られたことを決定する場合には、ゲートウェイ１１０は２個の情報をユーザ装置１３０に供給する。情報の第１の部分は最終の正確に受信されたフレームの送信の時刻である。第２は、受信されなかったが、しかしそれの補助情報信号が検出されたフレームの送信の時刻である。このように、ゲートウェイ１１０はユーザ装置１３０に、最終の正確に受信されたフレームの送信時刻と紛失されたフレームとを含むネガティブ・アックノリッジ（ＮＡＫ）パケットを供給する。

１つの実施形態では、ユーザ装置１３０がゲートウェイ１１０にフレームを送信する時に、ユーザ装置１３０はそのフレームを保存し、そしてそのフレームが送信された時を示すタイムスタンプを記録する。ユーザ装置１３０は合理的な数の以前送信されたフレームを提供することができるように、フレーム送信データの十分な履歴を保持するためのバッファメモリを含む。ゲートウェイ１１０から最終の正確に受信されたフレームの送信時刻を含むＮＡＫパケットを受信した後に、ユーザ装置１３０はフレーム送信の履歴を調べて、どのフレームが最終の正確に受信されたフレーム以後に送信されたかを決定する。ユーザ装置１３０はその後ゲートウェイ１１０によって正確に受信されなかったそれらのフレームをゲートウェイ１１０に再送する。１つの実施形態では、これらの再送フレームは、紛失された原フレームの送信より高いＥ_ｂ／Ｎ_ｏで送られる。そうすることによって、ゲートウェイ１１０によって受信されていることの確率は増加される。

送信装置性能
今、図２を参照すると、ここにおいて補助情報信号を送信する方法の１つの実施形態が示される。ユーザ装置１３０はそれが送信２１０のためのメッセージを有することを決定する。ユーザ装置１３０が送信することを望むメッセージ源は本発明のための材料ではない。メッセージは、アプリケーションプログラムから受信されてもよく、ユーザ装置１３０によって内的に発生されてもよく、外部ソースから受信されてもよく、あるいは任意の他の適当な手段によって使用可能となってもよい。メッセージは送信の準備ができているような決定で、ユーザ装置１３０は第１のメッセージ部を第１のパワーレベル２２０で送信する。他のファクタと一緒に送信のパワーレベルは、ゲートウェイ１１０による第１のメッセージ部の成功受信の確率を決定するであろう。第１のメッセージ部を送信することに加え、ユーザ装置１３０は第２のメッセージ部を第２のパワーレベル２３０で送信するであろう。第２の部分の送信のパワーレベルは、他のファクタと一緒に、第２のメッセージ部の成功受信の確率を決定する。１つの実施形態では、第１のメッセージ部の送信のためのパワーレベルは第２のメッセージ部の送信のためのパワーレベルより大きい。もう１つの実施形態では、受信装置による成功受信の確率は、第１のメッセージ部について第２のメッセージ部の成功受信の確率より高い。図２の実例となる実施形態は種々の送信パワーレベルを使用するが、第１のメッセージ部について、より多いビット当たりエネルギーを供給するような、より大きい成功受信の確率を供給する任意の適当なスキームが使用されてもよいことは注目される。

図３は本発明に従う送信の実例となる方法のフローチャートである。ユーザ装置１３０は送信３１０についてデータリンク層からメッセージを受信する。ユーザ装置１３０は第１のメッセージ部３２０のような補助情報メッセージを１つのパワーレベルで送信する。さらに、ユーザ装置１３０は第２のメッセージ部内の残りのメッセージを第２のパワーレベル３３０で送信する。この実例となる実施形態では、パワーレベルは第２のメッセージ部のそれより高いパワーレベルで送信するために第１のメッセージ部上で調整される。このより高いパワーレベル送信は、第２のメッセージ部についてよりも高い第１のメッセージ部についての受信装置での成功受信の確率の結果となる。第１のメッセージ部はまた、第２のメッセージ部より短い長さ、または持続時間のものである。より短い長さのものである第１のメッセージ部を有することにより、第１のメッセージ部についての送信エネルギーの必要条件は、より高いビット当たりエネルギーにある一方で、低く保たれる。１つの実施形態では、高いパワーの第１のメッセージ部はデータリンク層から受信されたメッセージへのプリアンブルの部分である。プリアンブルの数ビットは、第１のメッセージ部として、第２のメッセージ部である、メッセージの残りの部分より高いパワーレベルで送信される。この実施形態では、送信装置がメッセージを送ると、それはそのメッセージのコピーを対応するタイムスタンプ、または同様の識別のしるしと一緒に局部メモリ内に保存する。送信装置は送信されたタイムスタンプと一緒にメモリ装置内に送られた最終のＮフレームの履歴を保持する。この実施形態内に図示されたように、補助情報信号はデータリンク層から受信されたメッセージの一部であり得る。他の実施形態では、補助情報信号はデータリンク層から受信されたメッセージに関係がない識別情報を送信する信号であってもよい。

第１および第２のメッセージ部を送信した後に、ユーザ装置１３０は受信装置３４０からＮＡＫが受信されたかどうかを決定する。もしもＮＡＫが所定量の時間以内に受信されなければ、その時はユーザ装置１３０はメッセージの送信を成功裡に完了した。しかしながら、この実施形態では、もしもＮＡＫが受信されれば、ＮＡＫは最終の成功裡に受信されたフレームおよび紛失しているフレーム３５０のアイデンティティ上にゲートウェイ１１０からの情報を含むであろう。１つの実施形態では、この情報は紛失しているフレームと同様に最終の成功裡に受信されたメッセージの送信タイムスタンプによって識別される。ユーザ装置１３０はこのタイムスタンプから、最終の保存されたＮフレームおよびタイムスタンプを含むメモリ内を見ることによって、紛失されたメッセージと同様に最終の成功裡に受信されたメッセージを決定する。ユーザ装置１３０はその後、最終の成功裡に受信されたメッセージの後のフレームで始まり、そして含まれている紛失されたフレーム３６０まで、蓄積されたフレームをゲートウェイ１３０に再送する。

受信装置性能
図４は本発明に従う実例となる受信ユニットによって実行される動作のフロー図である。受信装置は第１のメッセージ部を第１のビット当たりエネルギーで受信する４１０。受信装置は第１のメッセージ部に関連し、そして第１のメッセージ部と既知の時間関係を有する第２のメッセージ部を、第２のビット当たりエネルギーで受信する４２０。１つの実施形態では、第２の関連メッセージ部が受信されねばならない表示を提供することに加え、第１のメッセージ部はまた、ユーザ装置によって送信されている一部のデータをも含む。そのような１実施形態では、第２のメッセージ部は残りの関連メッセージデータを含む。

第１の信号は第２の信号に先立って受信される時間的な要求条件がないことは注目される。第１の信号は第２の信号のあとで、またはそれと同時に送信されてもよい。第１の信号および第２の信号は時分割多重アクセス、周波数分割多重アクセス、符号分割多重アクセス、または任意の他の適当な手段によってトランスポンダにアクセスしてもよい。

図５は本発明に従う実例となる受信ユニットによって実行される動作のフロー図である。この実施形態では、ゲートウェイ１１０のような受信装置は、第１のメッセージ部を受信する５１０。第１のメッセージ部は第１のビット当たりエネルギーで受信される。受信ユニットはまた第２のメッセージ部をも受信する５２０。図５の実例となる実施形態では、第２のメッセージ部は第１のメッセージ部に関係する。第２のメッセージ部は第１のメッセージ部と比べてより低いビット当たりエネルギーで受信される。第２のメッセージ部の受信に応じて、この第２のメッセージ部が成功裡に受信されたことを示すアックノリッジ（ＡＣＫ）が送信される５３０。この実例となる実施形態では、アックノリッジは第１および第２のメッセージ部を生起した装置によって受信されることが意図される。ある実施形態ではアックノリッジ・パケットはタイムスタンプを含む。種々の実施形態では、タイムスタンプは、第２のメッセージ部が送られた時刻、またはそれが受信された時を表示することができる。他の実施形態では、アックノリッジの送信は要求されない。

図６は第２のメッセージ部が確実に受信されない時に本発明に従う実例となる受信ユニットによって実行される動作のフロー図である。この実例となる例では、受信ユニットは第１のメッセージ部が第１のビット当たりエネルギーで得られる第１の信号を受信する６１０。しかしながら、受信ユニットはその後第１のメッセージ部に関連する、第２のメッセージ部が確実に得られることができない第２の信号を受信できる。例えば、第２のメッセージ部を運ぶ信号を復調する試みにおいて、もしも低い信号対雑音比のために受信ユニットがその信号を正確に復調できないならば、第２のメッセージ部は成功裡に得られることはできない。決定は既知の時間関係において第１の信号に関連する第２の信号が受信されたかどうかについてなされる６２０。もしも６２０での決定が肯定的であるならば、その時図６の実例となる処理は終わる。しかしながら、もしも６２０での決定が否定的であるならば、その時６３０でＮＡＫは第１のメッセージ部が受信されてからその装置に送られる。

図７は、ここにおいて第２のメッセージ部が確実に受信されない受信ユニットによって実行される代替セットの動作のフロー図である。第１の信号は第１のメッセージ部が第１のビット当たりエネルギーで得られるものから受信される７１０。信号は第２のメッセージ部が正しく得られることができないものから受信ユニットに与えられる７１５。この例では、第１のメッセージ部に関連する、第２のメッセージ部が成功裡に受信されなかったこと７２０の検出において、ネガティブ・アックノリッジ（ＮＡＫ）パケットがメッセージ生起ユーザ装置に送られる７３０。この実例となる実施形態では、ＮＡＫパケットは成功裡に受信されなかったフレームを識別するインジケータを含む。紛失しているフレームを識別することに加え、受信ユニットはまた最終の成功裡に受信されたデータのフレームをも識別する。受信ユニットはその後、最終の成功裡に受信されたフレームを識別する情報を送信装置に送る７４０。以前に検討されたように、紛失しているフレームを識別することに関する種々の方法が使用され得る。この実施形態では、受信ユニットはメッセージ生起送信ユニットによる解釈にふさわしいフレーム識別情報と一緒に、最終の成功裡に受信されたメッセージの記録を保持する。この方法では、もしあるなら、送信ユニットはどのデータが再送されるために必要かを決定することができる。

システムレベル動作
図１を参照すると、ユーザ装置１３０は第１および第２のメッセージ部をゲートウェイ１１０に送る。いくつかの実施形態では、もしも送信が成功裡に受信されれば、ゲートウェイ１１０はユーザ装置１３０に成功受信を示すアックノリッジ（ＡＣＫ）を返送する。しかしながら、もしも送信がゲートウェイ１１０によって成功裡に受信されず、そしてゲートウェイ１１０が不成功送信を検出すれば、ゲートウェイ１１０はユーザ装置１３０が適当なメッセージを再送することを要求できる。ゲートウェイ１１０は、それがメッセージの第１の部分を受信するがメッセージの類似の第２の部分を受信しない時には、フレームが成功裡に受信されないことを決定する。

示された実施形態では、送信を受信し、そして第２のメッセージ部が成功裡に受信されなかったことを決定した後に、ゲートウェイ１１０はＮＡＫパケットをメッセージ生起者に送信するのに必要な動作を実行する。そのような決定をするために必要とされるコンピュータ資源は比較的小さく、そして１つの実施形態では、ＮＡＫが送出されるべきであるという決定は第２の部分が紛失されて数十マイクロ秒以内になされる。ゲートウェイ１１０はその後順方向リンク上への送信のためのＮＡＫパケットをスケジュールする。パケットデータシステムでは、このＮＡＫパケットはすべての他のパケットと一緒にスケジューリング・キュー内に入れられる。いくつかの実施形態では、このＮＡＫパケットは送信キューの先頭に移動されるように高い優先度を与えられてもよい。

比較的には、もしも１フレームのデータが紛失していたことを決定するためにシステムがデータリンク層プロトコルを待ち受けていたならば、潜伏期はかなり大きくなるであろう。例えば、以前に検討されたように、示された実施形態では、毎３００ミリ秒に一度、順番に送信することを提供するプロトコルが用いられる。この３００ミリ秒の潜伏期は、フレームが再送される必要があることを決定するために本発明を採用するであろう数十マイクロ秒よりも有意に長い。

結論
本発明の実施形態は、紛失しているまたは誤ったデータの再送を要求するのに必要な時間を減少することを提供する。低レベルの通信手順でＡＲＱ処理を開始することによって、この潜伏期は縮小される。本発明の実施形態は種々様々な無線通信システムに含まれることができる。

データが正確に受信されなかったことを決定することによって、受信装置はそのデータの再送を要求することができる。この方法では、潜伏期時間はデータが再送されねばならない送信ユニットへの通知において遅延を縮小することによって改善されることが可能である。

本発明はこれらの方法を実行するための装置と同様に方法の形式で具体化されることができる。本発明はまた、パンチカード、磁気テープ、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリカード、または任意の他の機械読取り可能な媒体のような、有形の媒体内で具体化されたプログラム符号の形式で具体化されることもでき、ここにおいて、プログラム符号がコンピュータのような機械内にロードされ、そしてそれによって実行される時には、その機械はこの発明を実行するための装置となる。本発明はまた例えば、蓄積媒体内に蓄積されるか、機械内にロードされるおよび／または機械によって実行されるか、あるいは電気配線またはケーブリングを通して、光ファイバを介して、あるいは電磁ふく射によるような、ある伝送媒体または搬送波上で伝送されるプログラム符号の形式でも具体化されることができ、ここにおいてプログラム符号がコンピュータのような機械内にロードされ、そしてそれによって実行される時には、その機械はこの発明を実行するための装置となる。汎用プロセッサ上で実施される時は、プログラム符号セグメントは特定の論理回路にアナログ的に動作する独特の装置を提供するためにプロセッサと結合される。

本発明は上述された実施形態に限定されないが、しかし任意のおよびすべての実施形態を追加されたクレームの範囲内に含むことは理解されるべきである。
［付記１］
第１の特性を有する第１のメッセージ部を送信し、
第２の特性を有する第２のメッセージ部を送信する
ことからなり、前記第１の特性は成功受信の第１の確率を供給し、前記第２の特性は成功受信の第２の確率を供給することを特徴とするメッセージ通信の方法。
［付記２］
前記第１の特性は第１のパワーレベルであり、前記第２の特性は第２のパワーレベルであり、そして前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルとは異なる付記１に記載の方法。

［付記３］
前記第１の確率は前記第２の確率とは異なる付記１に記載の方法。
［付記４］
前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短い持続時間を有する付記２に記載の方法。
［付記５］
前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短く、前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルより大きく、そして前記第１の確率は前記第２の確率より大きい付記２に記載の方法。
［付記６］
前記第１のメッセージ部および前記第２のメッセージ部は互いに関連する付記５に記載の方法。
［付記７］
第１の組の情報を受信することをさらに具備し、前記第１の組の情報は前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信の表示を含む付記１に記載の方法。
［付記８］
少なくとも前記第２のメッセージ部を再送することをさらに具備する付記７に記載の方法。
［付記９］
第２の組の情報を受信することをさらに具備し、前記第２の組の情報は最終の成功裡に受信されたメッセージの識別子を含む付記項７に記載の方法。
［付記１０］
複数の以前送信されたメッセージ部を再送することをさらに具備する付記９に記載の方法。
［付記１１］
第１の時刻に、第１のビット当たりエネルギーを有する第１のメッセージ部を受信し、
第２の時刻に、第２のビット当たりエネルギーを有し、第１のメッセージ部と関連する第２のメッセージ部を受信することからなり、前記第２の時刻は前記第１の時刻と既知の時間関係を有することを特徴とするメッセージ通信の方法。
［付記１２］
前記第１のエネルギーは前記第２のエネルギーとは異なる付記１１に記載の方法。
［付記１３］
前記第１のエネルギーは前記第２のエネルギーより大きい付記１１に記載の方法。
［付記１４］
前記第２のメッセージ部が成功裡に受信されたことを示すアックノリッジ・メッセージを送信することをさらに具備する付記１１に記載の方法。
［付記１５］
前記アックノリッジ・メッセージはタイムスタンプを含む請求項１１記載の方法。
［付記１６］
第１の時刻に、第１のビット当たりエネルギーを有する第１のメッセージ部を受信し、
第２の時刻に、前記第１のメッセージ部に関連する第２のメッセージ部が確実に得られない信号を受信することからなり、前記第２の時刻は前記第１の時刻と既知の時間関係を有することを特徴とするメッセージ通信の方法。
［付記１７］
第１の組の情報を送信することをさらに具備し、前記第１の組の情報は前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信の表示を含む付記１６に記載の方法。
［付記１８］
第２の組の情報を送信することをさらに具備し、前記組の情報は最終の成功裡に受信されたメッセージの識別子を含む請求項１７記載の方法。
［付記１９］
前記第２の組の情報を送信することは前記第１の組の情報を送信することと連続的に時刻を発生する付記１８に記載の方法。
［付記２０］
前記最終の成功裡に受信されたメッセージの前記識別子はタイムスタンプを含む付記１８に記載の方法。
［付記２１］
第１のビット当たりエネルギーで少なくとも１つの第１のメッセージ部を送信し、
第２のビット当たりエネルギーで少なくとも１つの第２のメッセージ部を送信し、
少なくとも１つの第２のメッセージ部の再送についての要求を受信し、
第３のビット当たりエネルギーで前記要求された少なくとも１つの前記第２のメッセージ部を再送することからなり、各第２のメッセージ部は対応する第１のメッセージ部に関連し、前記第３のビット当たりエネルギーは前記第２のビット当たりエネルギーより大きいことを特徴とする通信の方法。
［付記２２］
少なくとも１つの第２のメッセージ部を送信することは少なくとも１つの第１のメッセージ部を送信することのあとで実行される付記２１に記載の方法。
［付記２３］
第１の特性を有する第１のメッセージ部を送信するための手段と、
第２の特性を有する第２のメッセージ部を送信するための手段とを具備し、
前記第１の特性は成功受信の第１の確率を供給し、前記第２の特性は成功受信の第２の確率を供給することを特徴とするメッセージ通信のための装置。
［付記２４］
前記第１の特性は第１のパワーレベルであり、前記第２の特性は第２のパワーレベルであって、前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルとは異なる付記２３に記載の装置。
［付記２５］
前記第１の確率は前記第２の確率とは異なる付記２３に記載の装置。
［付記２６］
前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短い持続時間を有して構成される付記２４に記載の装置。
［付記２７］
前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短いように構成され、前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルより大きいように構成されると共に、前記第１の確率は前記第２の確率より大きい付記２４に記載の装置。
［付記２８］
前記第１のメッセージ部および前記第２のメッセージ部は互いに関連する付記２７に記載の装置。
［付記２９］
前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信の表示を含む第１の組の情報を受信するための手段をさらに具備する付記２３に記載の装置。
［付記３０］
少なくとも前記第２のメッセージ部を再送するための手段をさらに具備する付記２９に記載の装置。
［付記３１］
第２の組の情報を受信するための手段をさらに具備し、前記第２の組の情報は最終の成功裡に受信されたメッセージの識別子を含む付記２９に記載の装置。
［付記３２］
複数の以前送信されたメッセージ部を再送するための手段をさらに具備する付記３１に記載の装置。
［付記３３］
第１の時刻に、第１のビット当たりエネルギーを有する第１のメッセージ部を有する信号を受信するための手段と、
第２の時刻に、第２のビット当たりエネルギーを有し、前記第１のメッセージ部と関連する第２のメッセージ部を有する信号を受信する手段とを具備し、前記第２の時刻は前記第１の時刻と既知の時間関係を有することを特徴とするメッセージ通信のための装置。
［付記３４］
前記第１のエネルギーは前記第２のエネルギーとは異なるように構成される付記３３に記載の装置。
［付記３５］
前記第１のエネルギーは前記第２のエネルギーより大きいように構成される付記３３に記載の装置。
［付記３６］
前記第２のメッセージ部が成功裡に受信されたことを示すアックノリッジ・メッセージを送信するための手段をさらに具備する付記３３に記載の装置。
［付記３７］
前記アックノリッジ・メッセージはタイムスタンプを含むように構成される付記３３に記載の装置。
［付記３８］
第１の時刻に、第１のビット当たりエネルギーと共に第１のメッセージ部を有する信号を受信するための手段と、
第２の時刻に、前記第１のメッセージ部と関連する第２のメッセージ部が確実に得られない信号を受信するための手段とを具備し、前記第２の時刻は前記第１の時刻と既知の時間関係を有することを特徴とするメッセージ通信のための装置。
［付記３９］
第１の組の情報を送信するための手段をさらに具備し、前記第１の組の情報は前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信の表示を含む付記３８に記載の装置。
［付記４０］
第２の組の情報を送信するための手段をさらに具備し、前記組の情報は最終の成功裡に受信されたメッセージの識別子を含む付記３９に記載の装置。
［付記４１］
前記第２の組の情報を送信することは前記第１の組の情報を送信することと連続的に時刻を発生する付記４０に記載の装置。
［付記４２］
前記最終の成功裡に受信されたメッセージの前記識別子はタイムスタンプを含む付記４０に記載の装置。
［付記４３］
第１のビット当たりエネルギーで少なくとも１つの第１のメッセージ部を送信するための手段と、
第２のビット当たりエネルギーで少なくとも１つの第２のメッセージ部を送信するための手段と、
少なくとも１つの第２のメッセージ部の再送についての要求を受信するための手段と、
第３のビット当たりエネルギーで該要求された少なくとも１つの第２のメッセージ部を再送するための手段とを具備し、各第２のメッセージ部は対応する第１のメッセージ部に関連し、前記第３のビット当たりエネルギーは前記第２のビット当たりエネルギーより大きいことを特徴とする通信のための装置。
［付記４４］
少なくとも１つの第１のメッセージ部を送信することのあとで少なくとも１つの第２のメッセージ部を送信するように構成される付記４３に記載の装置。

Claims (20)

1. 第１の特性を有する第１のメッセージ部を送信しかつ第２のメッセージ部が受信されるべきことを受信装置に通知することと、
   第２の特性を有する第２のメッセージ部を送信することと、
   前記第１の特性は成功受信の第１の確率を供給し、前記第２の特性は成功受信の第２の確率を供給し、
   前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信を示すネガティブ・アックノリッジ（ＮＡＫ）メッセージ部に対応する第１の部分の情報を受信することと、
   最終の成功裡に受信されたメッセージの送信時刻を含む、前記第１および第２のメッセージ部の成功受信を示すアックノリッジ（ＡＣＫ）メッセージ部に対応する第２の部分の情報を受信することと、
   を具備するメッセージ通信の方法。
2. 前記第１の特性は第１のパワーレベルであり、前記第２の特性は第２のパワーレベルであり、そして前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルとは異なる請求項1記載の方法。
3. 前記第１の確率は前記第２の確率とは異なる請求項１記載の方法。
4. 前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短い持続時間を有する請求項２記載の方法。
5. 前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短く、前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルより大きく、そして前記第１の確率は前記第２の確率より大きい請求項２記載の方法。
6. 前記第１のメッセージ部および前記第２のメッセージ部は互いに関連する請求項５記載の方法。
7. 少なくとも前記第２のメッセージ部を再送することをさらに具備する請求項１記載の方法。
8. 複数の以前送信されたメッセージ部を再送することをさらに具備する請求項１記載の方法。
9. 受信装置において第１の時刻に、第１のビット当たりエネルギーを有する第１のメッセージ部を受信しかつ第２のメッセージ部が受信されるべきことを前記受信装置に通知することと、
   第２の時刻に、前記第１のメッセージ部に関連する第２のメッセージ部が確実に得られない信号を受信することと、
   前記第２の時刻は前記第１の時刻と既知の時間関係を有し、
   前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信を示すネガティブ・アックノリッジ（ＮＡＫ）メッセージ部に対応する第１の部分の情報を送信することと、
   最終の成功裡に受信されたメッセージの送信時刻を含む、前記第１および第２のメッセージ部の成功受信を示すアックノリッジ（ＡＣＫ）メッセージ部に対応する第２の部分の情報を送信することと、
   を具備するメッセージ通信の方法。
10. 前記第２の部分の情報を送信することは前記第１の部分の情報を送信することと時間的に連続して発生する請求項９記載の方法。
11. 第１の特性を有する第１のメッセージ部を送信しかつ第２のメッセージ部が受信されるべきことを受信装置に通知するための手段と、
    第２の特性を有する前記第２のメッセージ部を送信するための手段と、
    前記第１の特性は成功受信の第１の確率を供給し、前記第２の特性は成功受信の第２の確率を供給し、
    前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信を示すネガティブ・アックノリッジ（ＮＡＫ）メッセージ部に対応する第１の部分の情報を受信するための手段と、
    最終の成功裡に受信されたメッセージの送信時刻を含む、前記第１および第２のメッセージ部の成功受信を示すアックノリッジ（ＡＣＫ）メッセージ部に対応する第２の部分の情報を受信するための手段と、
    を具備するメッセージ通信のための装置。
12. 前記第１の特性は第１のパワーレベルであり、前記第２の特性は第２のパワーレベルであって、前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルとは異なる請求項１１記載の装置。
13. 前記第１の確率は前記第２の確率とは異なる請求項１１記載の装置。
14. 前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短い持続時間を有して構成される請求項１２記載の装置。
15. 前記第１のメッセージ部は前記第２のメッセージ部より短いように構成され、前記第１のパワーレベルは前記第２のパワーレベルより大きいように構成されると共に、前記第１の確率は前記第２の確率より大きい請求項１２記載の装置。
16. 前記第１のメッセージ部および前記第２のメッセージ部は互いに関連する請求項１５記載の装置。
17. 少なくとも前記第２のメッセージ部を再送するための手段をさらに具備する請求項１１記載の装置。
18. 複数の以前送信されたメッセージ部を再送するための手段をさらに具備する請求項１１記載の装置。
19. 受信装置において第１の時刻に、第１のビット当たりエネルギーと共に第１のメッセージ部を有する信号を受信するための手段と、前記第１のメッセージ部は第２のメッセージ部が受信されるべきことを前記受信装置に通知し、
    第２の時刻に、前記第１のメッセージ部と関連する前記第２のメッセージ部が確実に得られない信号を受信するための手段と、
    前記第２の時刻は前記第１の時刻と既知の時間関係を有し、
    前記第１のメッセージ部の成功受信および前記第２のメッセージ部の不成功受信を示すネガティブ・アックノリッジ（ＮＡＫ）メッセージ部に対応する第１の部分の情報を送信するための手段と、
    最終の成功裡に受信されたメッセージの送信時刻を含む、前記第１および第２のメッセージ部の成功受信を示すアックノリッジ（ＡＣＫ）メッセージ部に対応する第２の部分の情報を送信するための手段と、
    を具備するメッセージ通信のための装置。
20. 前記第２の部分の情報を送信することは前記第１の部分の情報を送信することと時間的に連続して発生する請求項１９記載の装置。

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