JPH07336774A - 無線電話ｔｄｍａシステムにおいてパケットデータを伝送するシステム - Google Patents

無線電話ｔｄｍａシステムにおいてパケットデータを伝送するシステム

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JPH07336774A
JPH07336774A JP7140936A JP14093695A JPH07336774A JP H07336774 A JPH07336774 A JP H07336774A JP 7140936 A JP7140936 A JP 7140936A JP 14093695 A JP14093695 A JP 14093695A JP H07336774 A JPH07336774 A JP H07336774A
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Harri Jokinen
ヨキネン ハリ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイムスロットの数の変化に容易に対応でき
るシステムを提供する。 【構成】 パケットデータを伝送するための時分割多重
アクセス（ＴＤＭＡ）無線電話システムであって、基地
局および移動局と、この基地局および移動局の間のパケ
ットデータ通信のためのＴＤＭＡスロットからなる少な
くとも一つの論理チャネルとを包含しており、該少なく
とも一つの論理チャネルは、一群の連続するスロットに
より暫定的に離間させられているスロットからなる制御
チャネル（Ｃ）と、該制御チャネル（Ｃ）を構成するス
ロットを分離している連続するスロットの群からなる情
報チャネル（Ｉ）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＴＤＭＡに基づくセル
ラシステムのための柔軟な可変速度予約アクセスを有す
るパケットデータを伝送するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】セルラシステムは、回線交換技術に基づ
いて効率のよいデータおよび音声サービスを提供する。
しかし、回線交換においては、ある与えられた時点で情
報が送られつつあるか否かに拘らず伝送リンクが接続の
期間の全体を通じて維持されるために、伝送資源を最善
に利用しているとはいえない。伝送資源は他の多くの利
用者と共有されるので、一人の利用者のためにある回線
交換接続を維持すると、必要もないのに他の利用者にと
ってはその伝送資源を無駄にしていることになる。デー
タサービスがバーストで伝送されるという事実も、回線
交換においては不利である。情報のパケット交換伝送方
法を使うことによってチャネル利用率を改善し、最高に
活用することができるようになる。
【０００３】バーストデータトラヒックでのチャネルの
使用を最適化するためのパケット無線を研究する研究計
画が幾つかある。時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）は古
いシステムでは使われていなかった。最近の研究計画に
おいて、１回の使用について複数のタイムスロットを予
約することができる、すなわち高いデータ転送速度を可
能とする、時分割方式に基づくパケット無線システムが
研究された。
【０００４】ユニバーサルモービルテレコミュニケーシ
ョン・システム（the universal mobile telecommunica
tion system（ＵＭＴＳ））と呼ばれる未来の第３世代
セルラシステムは、サービス総合デジタル網（ＩＳＤ
Ｎ）や非同期転送モード（ＡＴＭ）伝送のように回線交
換およびパケット伝送の両方を実行しうるものでなけれ
ばならない。要は、無線パスとの種々のサービスのやり
とりを支援するチャネルを当該エアインターフェースで
効率よく多重化するために最新の多重アクセス技術を利
用するエアインターフェースである。エアインターフェ
ースについてＵＭＴＳシステムが設定した要求事項が、
刊行物「モービル・アンド・パーソナル・コミュニケー
ションズ（the Mobile and Personal Communication
s）」（13-15December 1993, カンファレンス パブリ
ケーション（Conference Publication）No.387, IEE 19
93）において公表されたジェイ エム デビル氏（Ｊ．
Ｍ．Ｄｅｖｉｌｌｅ）の論文「未来の汎用移動通信シス
テムのための予約に基づく多重アクセス方式（A Reserv
ation Based Multiple Access Scheme for a Future Mo
bile Telecommunications System）」に記述されてい
る。この多重アクセスは、論理チャネルに活動があると
きに限って物理的チャネルを割り当てることによって情
報源の無活動を利用できなければならず、かつ、必要な
ときにフレームの中のタイムスロットが論理チャネルに
割り当てられるように種々のビット伝送速度を支援でき
なければならない。
【０００５】これらの要求事項がその他の要求事項を満
たすために、パケット化された音声およびデータの伝送
に関連する第３世代のセルラシステムについての提案の
一部であるパケット予約多重アクセス（ＰＲＭＡ＋＋）
と呼ばれる多重アクセス制御方法が提案されている。パ
ケット交換伝送および回線交換伝送の両方にＰＲＭＡ＋
＋を多重アクセス制御として使うことができる。ＰＲＭ
Ａ＋＋法は、パケットデータの伝送において一つのタイ
ムスロットを使うことに努力を集中する。このメカニズ
ムは、そのＴＤＭＡフレームに多数のタイムスロットを
有するシステムのために効率のよい多スロット／多ユー
ザー環境を提供する。
【０００６】ＰＲＭＡ＋＋は、無線チャネルで時分割多
重アクセス方式（ＴＤＭＡ）を使用する。これは、ユー
ザーが無線チャネル伝送資源を他のユーザーと一緒に使
うことを可能にする。つぎに、図１２を参照して、この
システムについてさらに説明する。ＴＤＭＡフレームは
タイムスロットに分割され、そのタイムスロットにおい
て伝送されるバーストがデータと、チャネル符号化、検
出、等々に伴う信号とを運ぶ。アップリンク方向、すな
わち移動局からネットワーク（基地局）への方向におい
ては２種類のタイムスロットがある。それは、チャネル
要求バーストを送信するためにのみ使われる予約タイム
スロット、すなわちＲ−スロットと、情報バーストを送
信するためにのみ使われる情報タイムスロット、すなわ
ちＩ−スロットとである。チャネル要求バーストにおい
て、移動局は、いわゆるエアインターフェースチャネル
識別子を使用するが、この識別子は、論理チャネルを特
定する移動局のネットワークアドレスを包含していて、
その時点での必要に応じてその使用のためにフレームの
中の１個または数個のタイムスロットを要求する。ダウ
ンリンク方向、すなわちネットワーク（基地局）から移
動局への方向、においても２種類のタイムスロットがあ
る。それは、情報を送るためのＩ−スロットと、Ａ−ス
ロットすなわち肯定応答タイムスロットとである。移動
局がネットワークへのアクセスを要求するとき、基地局
は、その要求をしている移動局のアドレスとＩ−スロッ
トの数とを送ることによってＡ−スロットでその要求に
肯定応答する。このときから、そのＩ−スロットはその
移動局のために予約される。
【０００７】一つのＴＤＭＡフレームにおいて利用する
ことのできるＰＲＭＡ＋＋タイムスロットの数Ｎはシス
テム構成パラメータであるものとする。すると、アップ
リンクチャネルにおいては、１個のＴＤＭＡフレームに
１個の予約タイムスロット（Ｒ−スロット）と（Ｎ−
１）個の情報タイムスロット（Ｉ−スロット）とがあ
る。全ての移動局は、Ｒ−スロットでチャネル要求を送
ることにより送信を開始するが、もしその要求を送るた
めに数個の移動局が同一のＲ−スロットを使用すると衝
突が生起することがある。ダウンリンクチャネルにおい
ても、Ｉ−スロットと、Ｒ−スロットで送られるチャネ
ル予約要求に肯定応答するための上記したＡ−スロット
とに加えて、着信データ伝送について移動局に知らせる
ための高速呼出タイムスロット（ＦＰ−スロット）と情
報伝送タイムスロットとがＴＤＭＡフレームの中にあ
る。
【０００８】移動局は、アップリンクチャネル上で、セ
ルの中の全ての移動局によりこの目的のために使用され
るＲ−スロットでチャネル要求を送ることにより接続を
開始する。基地局は、Ａ−スロットの中のダウンリンク
肯定応答バーストでチャネル要求に肯定応答する。もし
Ｒ−スロットで何らの要求も送られなかったり、あるい
はそのチャネル上に衝突があることが基地局により識別
されたりすると、基地局は、対応するＡ−スロットの肯
定応答バーストで「アイドル」フラグを送る。そうする
と移動局は、しばらくしてからチャネル要求をもう一度
送るべきであることを知る。Ｒ−スロットで送られたチ
ャネル要求が問題なく受信されたけれども伝送のために
空いているタイムスロットがないというばあいには、移
動局はつぎのダウンリンク肯定応答タイムスロットでそ
の事を知らされる。移動局は、空いているタイムスロッ
トが見つかるまでアクセスのために待ち合わせをする。
【０００９】Ｒ−スロットは、トレーニングシーケンス
と、その移動局のアドレスと、要求された情報タイムス
ロットの数と、回線交換フラグとを含む。このフラグ
は、パケットの持続時間またはそれより長い時間にわた
って予約が有効であるか否かを知らせる。チャネルは、
予約を解除せよという命令が与えられるまでは予約され
ている。Ａ−スロットの中の肯定応答バーストは、チャ
ネルとトラヒックに専用されるチャネルとを要求してい
る移動局のアドレスを含む。移動局は、肯定応答バース
トを受信し、そののちに送受信機を明示されたチャネル
にセットする。そのチャネルでトラヒックが始まり、送
るべきデータまたは音声がある間はトラヒックが続く。
パケットデータ伝送では、一つのチャネル要求ののちに
送られるバースト（このばあいにはパケット）の数を固
定することができる。
【００１０】基地局は、着信するパケットについて移動
局に知らせるために高速呼び出しタイムスロット（ＦＲ
−スロット）を使う。移動局は、高速呼び出しチャネル
を監視し、全ての着信メッセージを復号してそれ自身の
コードを発見する。高速呼び出しタイムスロットは、そ
の移動局に割り当てられているＩ−スロットのリストを
含む。移動局は、高速呼び出し肯定応答タイムスロット
（ＦＲ−ａｃｋ）で肯定応答を送ることによって呼び出
しに肯定応答する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】与えられた時点におい
て無活動状態にあるアップリンク接続およびダウンリン
ク接続の両方にその間は物理的チャネルが割り当てられ
ないということが、提案されているＵＭＴＳシステムの
特徴であり、これにより資源の不必要な使用が防止され
ることになる。接続が回線交換接続であるかパケット接
続であるかに拘らず、チャネルは常に同一の方法により
予約される。チャネルの割り当てが動的でなくて、その
ためにパケット使用のために予約されたチャネルを変更
することは容易でないということが、この公知のシステ
ムの一つの欠点である。予約タイムスロット、呼び出し
タイムスロット、および肯定応答タイムスロットは一定
のタイムスロットであって、従来技術のシステムは、こ
れらのタイムスロットの変更に関して何らの立場も取っ
ていない。また、この公知システムは、伝送チャネルを
設定するときにパケット伝送の対称性または非対称性を
特に考慮してはいない。そのために、このシステムは余
り柔軟でないという欠点をもっている。このシステムは
タイムスロットの数が大きいばあいにはよいということ
は事実であるけれどもタイムスロットの数がたとえば１
つとか２つとかいう可変数であるばあいには容易に構成
し難い。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、パケットデー
タを伝送するための時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）無
線電話システムを提供する。このシステムは、基地局お
よび移動局と、この基地局および移動局の間のパケット
データ通信のためのＴＤＭＡスロットからなる少なくと
も一つの論理チャネルと、少なくとも一つの論理チャネ
ルの一群の連続するスロットにより暫定的に離間させら
れているスロットからなる制御チャネル（Ｃ）と、この
制御チャネル（Ｃ）を構成するスロットを分離している
連続するスロットの群からなる情報チャネル（Ｉ）とを
含む。
【００１３】これは、パケットデータ伝送のために予約
された各々の論理チャネルが互いに独立しているという
利点を有する。これにより、ユーザーが利用できるパケ
ットデータチャネルの数のネットワークによる変化が容
易になる。よって、ネットワークは、必要に応じてパケ
ットデータ伝送のためにチャネルを動的に割り当てるこ
とができる。このようにして、パケットデータ伝送のた
めに必要なチャネルだけが、そのようなものとして予約
される。
【００１４】好ましくは、制御チャネル（Ｃ）は、エラ
ーのない受信されたデータを支持するために肯定応答／
再伝送要求バースト（ＡＲＱ）を含む。よって、エラー
のないデータが受容されないかまたはデータを再構成で
きないばあいには、データの再伝送を要求することがで
きる。
【００１５】好ましくは、論理チャネルは基地局から移
動局への伝送のためのダウンリンク論理チャネルであ
り、制御チャネル（Ｃ）は移動局に着信パケットデータ
を知らせるためのパケット呼び出し（ＰＰ）データを伝
送することができる。
【００１６】随意的に、制御チャネル（Ｃ）は、移動局
から送られてきたチャネル予約要求（ＰＲＡ）に肯定応
答するためにパケットアクセス許可（ＰＡＧ）信号を伝
送することができる。このようにして、制御チャネル
は、予約要求肯定応答チャネルとして作用することがで
きる。
【００１７】
【作用】本発明は、パケットデータのために予約された
タイムスロットを必要に応じて変更することのできる柔
軟なシステムを提案する。
【００１８】下記の多スロット思想はチャネルの独立性
に基いている。全ての物理的無線チャネルは同様であ
り、一つの、または最大数に到るまでの、幾つかの、チ
ャネルをパケット用に専用することができる。物理層よ
り上の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アルゴリズムは使用
されるタイムスロットの数からは影響を受けない。それ
故に、オペレータはＴＤＭＡフレームの中の僅か数個の
タイムスロットだけを使ってパケットデータ伝送サービ
スを自由に送り出すことができ、そしてもし必要が生じ
たならば、ＴＤＭＡフレームの中の全てのタイムスロッ
トを使ってそのサービスの質を向上させることができ
る。適用対象がたとえばＧＳＭやＤＣＳ１８００や、あ
るいはそれらから派生したようなものであるばあいに
は、一つのフレームは８個のタイムスロットを包含し、
したがってパケットデータ用に１個から８個までのタイ
ムスロットを使うことができる。ネットワークが多スロ
ット伝送を支援するとしても、移動局は依然としてタイ
ムスロットを１個だけ使うこともできる。このとき、単
純な移動局でも、ネットワークが提供するパケットデー
タサービスを使用することができる。
【００１９】パケット無線サービスのために二つ以上の
搬送波を使用することによって大容量セルを構築するこ
とができる。アルゴリズムは、オペレータが使用するタ
イムスロットの数とは無関係である。オペレータは、１
個のタイムスロットから出発して、パケット無線の使用
者が増えてきたら最大で８個のタイムスロットまでサー
ビスを向上させることができる。
【００２０】当然に、搬送波の数も増やすことができる
が、これは多数の独立の搬送波を使うことを意味する。
【００２１】
【実施例】つぎに、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。
【００２２】この明細書においては「フレーム」という
用語は、特にそうと述べたばあいを除いては、それ自身
のタイムスロットを伴う連続するＴＤＭＡフレームでは
なくて、論理チャネルの連続するタイムスロットを意味
する。たとえばＧＳＭシステムではＴＤＭＡフレームに
は８個のタイムスロットがある。
【００２３】図１および図２を参照する。図２は、８タ
イムスロットＴＤＭＡシステムにおいて基地局から見た
ダウンリンクフレームおよびアップリンクフレームを示
す。図１および図２の構造を、もし必要ならばたとえば
ＧＳＭ５１マルチフレームで組み合わせることができ
る。セルに行くＴＤＭＡフレームの一つで基地局は制御
データＣだけを送り、つぎの４つのフレームの全てのタ
イムスロットは、パケットデータでありうる情報Ｉを包
含する。このようなばあい、単位時間当たりの情報フレ
ームの数は減少し、その結果として情報伝送速度も低下
する。
【００２４】これに対応して、基地局がセルから受信し
ているときには（アップリンク方向）一つのＴＤＭＡフ
レームは、移動局から送られる要求、肯定応答、等々を
受信するために使われる制御タイムスロットＣだけを含
んでいる。つぎの４個のＴＤＭＡフレームは、情報Ｉを
受け入れるためのタイムスロットだけを含んでいる。こ
こである移動局の視点から状況を考察することにしよ
う。基地局は、各ＴＤＭＡフレームの同じタイムスロッ
トである移動局に制御または情報を送る。よって、ある
移動局に送られるタイムスロットは、破線の矢印ａが付
けられているタイムスロットである。したがって、移動
局は、タイムスロットＣで１個の制御バーストを受信
し、そののち、もしその移動局のための情報があれば、
４個の連続するバーストで情報Ｉを受信する。このシー
ケンスを、この明細書ではフレームと称する。受信され
るべきものがある間はフレームが受信される。これに対
応して、基地局は、破線の矢印ｂが付けられている連続
するタイムスロットである移動局から受信をする。制御
タイムスロットＣと４個の連続する情報タイムスロット
Ｉで構成されるシーケンスを、この明細書ではフレーム
と称する。
【００２５】図１は、（使用される）フレーム構造を示
す。アップリンクフレームは上記したように図２におい
て破線の矢印ｂが付けられているタイムスロットで構成
され、これに対応して、ダウンリンクフレームは破線の
矢印ａが付けられているタイムスロットで構成される。
【００２６】この明細書は、４個のバーストを使うばあ
いに関係するものであるが、Ｉフレームはもっと長くて
も短くてもよい。４個のバーストのＩフレームというの
は一例に過ぎず、別の長さ（たとえば８個のバースト）
のＴＤＭＡフレームを使うことも可能である。これは最
適化問題である。フレームが長いほど、アクセス遅延お
よび最小パケットサイズが長くなる。よって、フレーム
の長さは物理層においてシステムパラメータである。
【００２７】物理層において４バースト・フレームを符
号化するとき、公知のＧＳＭシステムにおける独立型専
用制御チャネル（the stand alone dedicates control
channel（ＳＤＣＣＨ））のばあいと同じコーディング
を使うことができる。このコードは、４個のバースト、
すなわち４５６ビットのフレーム長さを有する。（１８
４ビットのユーザーデータと、４０パリティビットと、
４テールビットとからなる２２８ビットのブロックが渦
巻き状に４５６ビットに符号化される。）回線交換デー
タ転送のばあいの１９と比べて、インターリーブの深さ
は４であり、このために伝送遅延と最小パケットサイズ
が小さくなる。また、リードソロモン符合のような、他
のコードを使ってフレームを符号化することもできる。
【００２８】つぎに、図１を参照して物理層を考慮する
が、これはつぎのように解されるべきである。もし基地
局がパケットデータを受信するとすれば、受信は斜線部
のＩタイムスロットで生起する。基地局はダウンリンク
ＡＲＱタイムスロット（ＡＲＱ Ｕ）で肯定応答（ackn
owledge）を送る。従って、接続は斜線部のタイムスロ
ットからなる。これに対応して、基地局がパケットデー
タを送信しているとき、接続は白色のタイムスロットか
らなる。
【００２９】階層１（物理層）において、物理層から上
位の階層へ転送するときにフレーム誤り率を低下させる
ために制御タイムスロットＣにおいて自動再伝送要求
（ＡＲＱ）が使用される。しかし、ＡＲＱの使用は随意
的なものであり、これをシステムに含める必要はない。
データフレームは、誤り訂正コーディングおよびフレー
ム検査が既に行われている４個のバーストからなる。こ
の例では、アップリンク方向およびダウンリンク方向の
両方において５個目毎のバーストが制御目的に使用され
る。当然に、制御バーストの頻度をここに提案した５個
目毎にという頻度より大きくして、移動局の効率と電力
消費を最適化してもよい。ダウンリンク方向では、再伝
送要求ＡＲＱを含む制御バーストが通常のバーストとし
て伝送される。アップリンク方向では、ＡＲＱは、長い
トレーニングシーケンスを伴うアクセス用のバーストで
伝送される。このとき、そのバーストのデータ部分は通
常のように乱数を含まないが、それらのビットはＡＲＱ
ビットで置き換えられる。従って、アクセス型の制御バ
ーストの小さな部分（ここでは１２ビットを提案する）
が再伝送要求ＡＲＱのために使用される。すると、タイ
ミングの進みを正確には知らない移動局がＡＲＱバース
トを送れるようになる。アップリンク方向では、制御バ
ーストはＡＲＱビットだけを含んでいる。
【００３０】４個のバーストのフレームを送ったのち、
送受信機はフレーム肯定応答を監視する。誤りのあるフ
レームはすぐに送り直され、もしフレームが正しく受信
されたならば、伝送が継続して行われる。自動再伝送を
要求するときに正しいフレームを指摘するためにフレー
ムに番号をつけることができる。ＡＲＱ肯定応答は、自
分が選択的に肯定応答する同一のフレーム番号を有す
る。番号が付けられた別々に符号化されたブロックを全
てのバーストがもつようにすることも可能である。
【００３１】処理されていない情報ビット伝送速度は、
この機構をもつ１つのＴＣＨ／Ｆチャネル上で約１９．
７ｋｂｐｓである。一つの移動局（ＭＳ）のために８個
のＴＤＭＡタイムスロットを全て使用することにより、
処理されていないビット伝送速度は約１５８ｋｂｐｓと
なる。自動再伝送要求は、無線パス上で、すなわちＭＳ
と基地局ＢＴＳとの間で、使用される。
【００３２】如上においては、本発明によるシステムに
おける物理層について説明をした。つぎに、この物理層
の上にある制御階層ＭＡＣ（ＭＡＣは多重アクセス制御
または媒体アクセス制御を指す略記号である）について
考察する。制御階層は、高度の制御メッセージを転送す
るために使われる。ここでも図２を参照する。ＭＡＣア
ルゴリズムは階層１の上にある、すなわち５個目毎のバ
ーストが制御目的に使用される。アップリンクチャネル
とダウンリンクチャネルとが非対称的にかつ独立に使用
される。物理的チャネルを非対称的に使用することによ
り、チャネルの効率的使用を最適化することが可能とな
る。データは、通常は、一度に１方向に短い時間間隔を
置いたバーストで送られる。別の短い時間間隔の間、デ
ータの流れは逆方向になることができる。これは別々の
チャネル割り当てにより実行される。独立であるという
ことは、アップリンク方向およびダウンリンク方向の両
方を互いに独立に予約できるということを意味する。本
方法を対称的に使用することもできるが、そのばあいに
はアップリンクチャネルおよびダウンリンクチャネルが
組み合わされて保留される。
【００３３】ダウンリンク制御タイムスロットＣで運ば
れる高度制御メッセージは、パケット呼び出しＰＰとパ
ケットアクセス許可ＰＡＧとである。アップリンクにお
いては、特別の高度制御タイムスロットはないけれど
も、移動局は、チャネルを要求するために、空いている
どのＩタイムスロットでもパケットランダムアクセス
（ＰＲＡ）バーストを送ることができる。物理層では、
アップリンク方向に特別の制御タイムスロットがあり、
それはＡＲＱのために使用される。
【００３４】つぎに、ＭＡＣ階層における制御タイムス
ロットを考察しよう。パケット呼び出しＰＰとパケット
アクセス許可ＰＡＧとの両方をタイムスロットＣの一つ
のバーストにおいて組み合わせることができ、あるいは
この呼び出しおよび要求を別々の制御タイムスロットＣ
で送ることもできる。パケット呼び出しＰＰとパケット
アクセス許可ＰＡＧとを同一の制御バーストにもつこと
が最善であり、そのセルラシステムにおいて１個のバー
ストで利用できるビットの数が充分であれば、このこと
が可能となる。制御バーストは独立に符号化される、す
なわち何らのインターリーブも行われない。
【００３５】ここで図３を参照する。図３は、第１の代
替構成を、すなわち肯定応答および呼び出しの組み合わ
せバーストの構造を示す。無線資源を管理する基地局
は、チャネルの状態を、すなわちどのチャネルが空いて
いてどのチャネルが予約されているかを、監視する。基
地局は、全てのダウンリンク制御バーストで、このバー
ストの一部分（図３では、バーストの始まりの右側）と
して、空きアップリンクチャネルのビットマップを送
る。このビットマップは、アクセスバーストの形でパケ
ットチャネル要求を送ることのできるその時点で使われ
ていないチャネルを移動局に示す。制御バーストには、
パケット呼び出しＰＰ、パケットアクセス許可ＰＡＧ、
および、物理層の自動再伝送要求ＡＲＱも含まれる。バ
ーストのパケット呼び出しＰＰの部分は、着信するパケ
ットデータ伝送について移動局に知らせるために使われ
る。この呼び出しは、仮パケット移動局識別子ＴＭＰＩ
と、ＧＳＭ ＧＲＰＳでの仮論理リンク識別子ＴＬＬＩ
と、移動局で終わるデータ伝送のためにネットワークに
より予約されるチャネルの記述も含む。制御バーストの
第３の部分は、すなわちパケットアクセス許可ＰＡＧ
は、種々の要求を識別するために使われる乱数と、その
接続のために保留されたチャネルのビットマップと、タ
イミングの進みＴＡとを含む。バーストの最後の部分
は、階層１のメッセージに肯定応答するためのＡＲＱを
含む。
【００３６】ＰＰとＰＡＧとを組み合わせたバーストを
公知のＧＳＭセルセシステムで使用するばあいには、バ
ーストフィールドのビット内容は、表１の代表的な表の
ようになりうる。ＰＰおよびＰＡＧは合わせて５５ビッ
トを占め、ＡＲＱは１２ビットを占め、これで合計で６
７ビットをバーストに構成する。バースト中の情報ビッ
トの数が充分であること、すなわち情報ビットの数がＧ
ＳＭシステムにおける数と同じであるかまたはそれより
大きいことを条件として、この組み合わせバーストを如
何なるアプリケーションシステムでも使用することがで
きる。
【００３７】
【表１】
【００３８】図４および図５は、呼び出しバーストおよ
び肯定応答バーストを転送するための他の代替構成を示
す。これらのバーストは、それ自身の制御バーストにＰ
ＰおよびＰＡＧを伴って別々に送られる。ＰＰタイムス
ロットおよびＰＡＧタイムスロットはダウンリンク制御
チャネルを共有する。これらのタイムスロットは、たと
えば、交互に送られる。一つ置きの制御スロットＣはパ
ケット呼び出しＰＰのためのタイムスロットで、残りは
肯定応答ＰＡＧのためのタイムスロットである。移動局
は、バーストの中のスチールビット（the steal bit）
を検査することによって呼び出しと肯定応答を識別す
る。ＰＰタイムスロットはスチールビットとして「１」
を有し、ＰＡＧタイムスロットは「０」を有し、あるい
はその逆の各々「０」および「１」を有する。時折、そ
の時点でセルに着信するパケット呼び出しＰＰがなけれ
ば、パケット呼び出しＰＰの代わりにパケットアクセス
許可ＰＡＧを送る必要があるかもしれない。これは、Ｐ
ＡＧのためにＰＰタイムスロットを盗んで移動局にスチ
ールビットで知らせることによって実行することができ
る。
【００３９】図４に示されているように、分離したパケ
ット呼び出しバースト構造は、第１に、空き／保留チャ
ネルを示すためのビットマップを含む。ＴＤＭＡフレー
ムが８タイムスロットであれば、このビットマップは８
個の連続するビットからなる。つぎのフィールドは呼び
出しフィールドであり、このフィールドにおいて、第１
の部分は仮移動局識別子ＴＭＰＩであり、第２の部分
は、パケットデータの伝送のためにネットワークにより
保留されたチャネルを移動局に示すビットマップであ
り、移動局はそのチャネルを使ってパケットデータを受
信しなければならない。最後に、自動再伝送要求のため
のフィルードがある。表２は、セルラ方式ネットワーク
がＧＳＭネットワークであるときの呼び出しフィードの
ビット内容を例として示す。ＴＭＰＩがＧＳＭの仮移動
局加入者識別子ＴＭＳＩであれば、このフィールドは６
０ビット包含する。もっと短いＴＭＰＩ（たとえば２５
ビット）でもよい。
【００４０】
【表２】
【００４１】図５に示されているように、分離したパケ
ットアクセス許可ＰＡＧバーストは、第１に、空き／保
留チャネルを示すためのビットマップを含む。次のフィ
ールドは、移動局から送られるパケットランダムアクセ
スのための肯定応答フィールドである。このフィールド
で、第１の部分は、移動局ＭＳが送った要求に含まれる
乱数である。つぎに、パケットデータの伝送のためにネ
ットワークにより予約されたチャネルを移動局に示すビ
ットマップが続いている。移動局は、これらのチャネル
を使ってパケットデータを送る。最後に、自動再伝送要
求（ＡＲＱ）のためのフィールドがある。この要求に使
われる乱数は、パケットアクセス許可を特別の移動局に
示すために使われる（ＰＡＧへのＰＲＡのマッピン
グ）。セル内の移動局は、このタイムスロットをきき、
その乱数は、その肯定応答が向けられている特定の移動
局を教える（もし２つの移動局が同じ乱数を選んだら）
衝突の確立を小さくするために、識別のために、要求さ
れたタイムスロットの数または優先度またはパケットラ
ンダムアクセス（ＰＲＡ）タイムスロットのタイムスロ
ット番号を使用することが可能である（これは、移動局
がチャネルを要求するために使ったタイムスロットを指
す）これらのパラメータは図５に示されていない。
【００４２】もしアプリケーションシステムがＧＳＭな
らば、表３は、図５に示されている制御タイムスロット
のビット内容を示す。要求されたタイムスロットの数を
示すビットと、優先度を示すビットとは随意的なもので
ある。
【００４３】
【表３】
【００４４】如上において、主として基地局の視点から
本発明のシステムの実施例を説明した。つぎに、移動局
から基地局への伝送について考察しよう。基地局は、ア
ップリンクチャネルの予約を予定する。基地局は空きチ
ャネルおよび予約済みチャネルについての知識をもって
おり、その情報は、上記したように、全てのダウンリン
ク制御バーストで送られる。ビットマップは８ビットか
らなり、もしフレームが８個のタイムスロットを有する
ＴＤＭＡフレームであるならば、その８ビットの各々の
ビットがＴＤＭＡフレームの各タイムスロットに１対１
に対応する。保留されたチャネルにはビット１が付けら
れ、空きチャネルにはビット０が付けられる。もしネッ
トワークがパケット伝送サービスのために８個のタイム
スロットの全部を使ってはいなければ、使用されるチャ
ネルだけに空きの印が付けられてもよい。残りのチャネ
ルは、あたかもそれらが予約されているかのように扱わ
れる、すなわちビット１が送られる。
【００４５】図６を参照する。自分のバッファの中にデ
ータをもっていて、そのデータを送ることを希望してい
る移動局は、ダウンリンクＣタイムスロットで送られる
制御バーストを監視する。アップリンクチャネルに空き
の印が付けられていることをビットマップが示すまで監
視が続けられる。空きチャネルが見つかると、ただち
に、図６に一致するアクセスバースト（チャネル要求）
が、空きの印が付されているＩタイムスロットで送られ
る。パケットランダムアクセスＰＲＡバーストを運ぶこ
のバーストは、たとえば、もし使用されるフレームが４
バーストであれば、４個の中の１個としてランダムに選
択される。パケットランダムアクセスＰＲＡは、たとえ
ば長いトレーニングシーケンスを伴う、ＧＳＭシステム
におけるアクセスバーストに似ている。そのときバース
トのデータ部は、通常のように乱数を含まないが、それ
らのビットはＰＲＡビットで置き換えられる。長いトレ
ーニングシーケンスがあるために、正確なタイミング進
みを知らない移動局は、問題なくＰＲＡバーストを送る
ことができる。二つ以上の移動局が同じタイムスロット
でチャネルを要求するときに生じる可能性のある衝突
は、バックオフ・アルゴリズムで処理される。アクセス
バーストは、肯定応答バーストで基地局から送り返され
る乱数と、移動局が希望しているタイムスロットが何個
かを示す数と、４レベル優先度数と、そのタイムスロッ
トが連続していなければならないか否かを示すビットと
からなる。タイムスロットが連続していなければならな
いという要件は、ある種の移動局を支援するために必要
である。もしたとえばＴＤＭＡフレームにおいて２個の
パケットタイムスロットが連続していれば、それらをあ
つかうことのできる移動局があるかもしれないが、もし
それらのタイムスロットがある距離を置いて離れていれ
ば、存在しない。
【００４６】表４は、フィールドのビット内容として可
能なものを示す。バーストは少なくとも１１ビットから
なる。基地局がアクセスバーストＰＲＡを受信すると、
基地局は直ちにダウンリンク制御バーストＣでパケット
アクセス許可ＰＡＧを送る。もしつぎのパケットアクセ
ス許可を送る前に複数の連続するアクセスバーストが受
信されたならば、そのチャネルを移動局に割り当てるた
めに優先度またはランダム選択が使用される。要求され
たのと同数の利用可能なタイムスロットがなくても、基
地局は、空いているものを全て提供することができる。
【００４７】
【表４】
【００４８】チャネル要求ＰＲＡについて基地局から送
られてきた肯定応答ＰＡＧを移動局が受けとると、移動
局は、最大数にまで及ぶ１個以上のタイムスロットから
なる予約されたチャネルでパケットデータを送り始め
る。少なくとも、通常のＸ．２５の最大パケットサイズ
である１２８オクテットを、移動局は１予約中に送るこ
とができる。１２８オクテットは６個の４オクテット・
ブロックと同等である。これは、１予約中に送られるデ
ータの最大量が、使用されるタイムスロットの数に依存
すること、および、伝送が失敗して再伝送が必要である
ばあいには設定された限界値がなければならないという
ことを意味する。再伝送のばあいには、全てを送るため
に６フレームでは不充分であるので、その限界値は６よ
り大きくなければならない。
【００４９】図７は、移動局ＭＳから発せられたパケッ
トについての信号チャートを示す。移動局ＭＳはチャネ
ル要求ＰＲＡを送り、これに対して基地局ＢＳはパケッ
トアクセス許可バーストＰＡＧで肯定応答する。その移
動局は１個のフレームのタイムスロットでパケットデー
タを送り、基地局は肯定応答するかまたは再伝送要求を
送る。全てのパケットデータが送られてしまうかまたは
中断が生じるまで、この手順が継続して行われうる。
【００５０】図８は、基地局からネットワークへのパケ
ット伝送中における移動局での事象を示す状態遷移図で
ある。データバッファが満杯であるとき、移動局はアイ
ドル状態から受信状態へ移って、基地局から第１制御タ
イムスロットで情報を受信する。移動局は、空きチャネ
ルがあるか否か確かめるためにビットマップを参照し、
もしなければ、つぎの制御タイムスロットの情報を検査
する。空いているチャネルが見つかるまで、この手順が
続く。空きチャネルが見つかると、直ちにチャネル要求
がその空きチャネルで送られ、そしてもし基地局が肯定
応答すれば、パケットデータが専用チャネルで送られ
る。もし何らの肯定応答も受信されなければ、移動局は
制御タイムスロットを受信する状態に復帰して空きチャ
ネルを探す。
【００５１】図９は、移動局ＭＳにアドレス指定された
パケットデータをネットワークが送るばあいを示す。基
地局ＢＳは、制御タイムスロットＣでパケット呼び出し
ＰＰを送ることによりダウンリンク伝送を開始する。こ
のパケット呼び出しＰＰは、移動局の識別子と、予約さ
れたタイムスロットとを含む。これらのタイムスロット
は、つぎのＴＤＭＡフレームではじまる。移動局ＭＳが
パケット呼び出しを受け取ると、移動局ＭＳはすぐに規
定されたタイムスロットでの受信を開始する。
【００５２】着信するパケットについて移動局ＭＳに知
らせるために、パケット呼び出しはダウンリンク制御シ
ーケンスの全ての連続するタイムスロットで送られる。
これは、移動局に着信するパケットがあるか否かを知る
ために移動局は全てのパケット呼び出しチャネルを監視
しなければならないということを意味する。そのため
に、当然移動局の電池に蓄えられたエネルギーが使われ
ることになる。電力消費を最適化するために、たとえば
仮識別子またはＩＭＳＩに応じて移動局を種々の呼び出
しグループに分けることができる。このばあい、移動局
は、全てのタイムスロットを監視する代わりに、ＴＤＭ
Ａフレームの中の唯一のタイムスロットだけを監視すれ
ばよい。８個のタイムスロットがありうるのであるか
ら、１個のタイムスロットだけを監視する方が実用的で
ある。不連続受信ＤＲＸを支援するためには呼び出し頻
度を更に小さくすることができる。しかし、そうすると
遅延が大きくなる。したがってＤＲＸは移動局のための
選択可能なモードであるべきである。現在のＧＳＭシス
テムで使われる呼び出しバーストに「着信パケット」と
いうコードを付加することにより、現在のＧＳＭシステ
ムで使われる呼び出しバーストとＤＲＸ電力節約機能と
を組み合わせることができる。このとき移動局は標準の
呼び出しを監視し、このコードは移動局に着信パケット
伝送について知らせる。すると移動局はパケット呼び出
しチャネルＰＰを監視し始め、このチャネルから必要な
情報を受けとる。もちろん、ネットワークは、移動局が
標準呼び出しチャネルを監視しているか、それともパケ
ット呼び出しチャネルを監視しているかを知る必要があ
る。移動局は、この情報を短い管理メッセージで送る。
【００５３】もし基地局がある数のフレーム（たとえば
７個のフレーム）でＡＲＱ肯定応答を受けとらなけれ
ば、移動局は、自分がフレームを正しく受け取っていな
いと判断する。すると、パケット呼び出しが繰り返され
る。
【００５４】図１０は、図９に示されているばあいにつ
いての移動局の状態遷移図である。図９に関連する記述
に基づいてこの図を理解することは容易であるので、こ
れ以上の説明は不要である。しかし、大半の時間、移動
局は、制御バーストを受けとって、自分に着信するパケ
ットデータがあるか否か判断している、ということを指
摘しておく。
【００５５】データリンク層で使われるフレームの長さ
は可変であってもよい。たとえばＸ．２５プロトコルの
ばあいのように１２８オクテットを最大の長さとするこ
とができる。可変長さはリンク層における肯定応答の数
と予約の数とを減少させる。
【００５６】特許請求の範囲の欄で提議されている発明
の範囲内でシステムをいろいろな態様で実現できる。た
とえば、制御タイムスロットは図２に示されているよう
になっていないくてもよく、図１１に示されているよう
に斜めに動かされてもよい。
【００５７】各フレームにおいて、制御タイムスロット
Ｃは１個のタイムスロットだけ前に進められ、これによ
り、図１１に示されているようにアップリンクおよびダ
ウンリンクの両方において制御タイムスロットの斜めパ
ターンを創り出す。しかし、図２に示されているばあい
と同じく、専用フレームは依然として制御タイムスロッ
トＣと４個の情報タイムスロットＩとからなっている。
【００５８】本開示の範囲は、それが特許請求された発
明に係わるものであるかあるいは本発明が扱う問題の中
のいずれかまたは全部をある程度解決するものであるか
に係わらず、明示的にまたは暗示的にここに開示したど
の新規な特徴またはその組合わせまたはその一般化も含
んでいる。出願人は、この出願またはそれから派生した
更なる出願の遂行において新クレームをそのような特徴
に定式化できることをここで述べておく。
【００５９】
【発明の効果】パケットデータのために予約されたタイ
ムスロットを必要に応じて変更することのできる柔軟な
システムがえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステムにおける論理チャネルの構造
を示すものである。
【図２】８個のタイムスロットを使用するシステムのチ
ャネル構造を示すものである。
【図３】呼び出しおよび肯定応答の組み合わされたタイ
ムスロットの構造を示すものである。
【図４】呼び出しタイムスロットの構造の例を示すもの
である。
【図５】パケットアクセス許可タイムスロットの構造を
示すものである。
【図６】パケットランダムアクセスパートの構造を示す
ものである。
【図７】移動局から発するパケット伝送の信号チャート
を示すものである。
【図８】移動局から発するパケット伝送における状態遷
移を示すものである。
【図９】移動局で終端するパケット伝送の信号チャート
を示すものである。
【図１０】移動局で終端するパケット伝送における状態
遷移を示すものである。
【図１１】ＴＤＭＡフレームにおける制御タイムスロッ
トの変化を示すものである。
【図１２】ＵＭＴＳシステムのフレーム構造を示すもの
である。
【符号の説明】
ＡＲＱ 肯定応答／再伝送要求バースト Ｃ 制御チャネル Ｉ 情報チャネル ＰＰ パケット呼び出し ＰＡＧ パケットアクセス許可 ＰＲＡ チャネル予約要求
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 7/34 Ｈ０４Ｑ 7/04 Ｂ (72)発明者 アルト カルパネン フィンランド共和国、フィン−00210 ヘ ルシンキ、メルコンカツ ２ ベー 40 (72)発明者 ズヒ チュン ホンカサロ フィンランド共和国、フィン−00210 ヘ ルシンキ、メルコンカツ ８ ベー 29 (72)発明者 ハリ ヨキネン フィンランド共和国、フィン−25370 ヒ ーシ、ベヘヒーデンチエ 45 セー (72)発明者 ワング リング フィンランド共和国、フィン−02150 エ スポー、イエメレンタイバル 11 コー 162

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パケットデータを伝送するための時分割
    多重アクセス（ＴＤＭＡ）無線電話システムであって、
    基地局および移動局と、この基地局および移動局の間の
    パケットデータ通信のためのＴＤＭＡスロットからなる
    少なくとも一つの論理チャネルとを包含しており、該少
    なくとも一つの論理チャネルは、一群の連続するスロッ
    トにより暫定的に離間させられているスロットからなる
    制御チャネル（Ｃ）と、該制御チャネル（Ｃ）を構成す
    るスロットを分離している連続するスロットの群からな
    る情報チャネル（Ｉ）とを有することを特徴とするシス
    テム。
  2. 【請求項２】 前記制御チャネル（Ｃ）は、誤りのない
    受信されたデータを示す肯定応答／再伝送要求バースト
    （ＡＲＱ）を含むことを特徴とする請求項１記載のシス
    テム。
  3. 【請求項３】 前記論理チャネルは基地局から移動局へ
    の伝送のためのダウンリンク論理チャネルであり、前記
    制御チャネル（Ｃ）は、着信するパケットデータのこと
    を移動局に知らせるためにパケット呼び出し（ＰＰ）デ
    ータを伝送することができることを特徴とする請求項１
    または２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記制御チャネル（Ｃ）は、移動局から
    送られたチャネル予約要求（ＰＲＡ）に対して肯定応答
    するためにパケットアクセス許可（ＰＡＧ）信号を伝送
    することができることを特徴とする請求項３記載のシス
    テム。
  5. 【請求項５】 前記パケットアクセス許可（ＰＡＧ）信
    号は、アップリンクパケットデータ伝送のためにどのタ
    イムスロットが予約されているかを示すビットマップを
    含むことを特徴とする請求項４記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記パケット呼び出し（ＰＰ）データ
    は、ダウンリンクパケットデータ伝送のためにどのタイ
    ムスロットが予約されたかを示すビットマップを含むこ
    とを特徴とする請求項３または４記載のシステム。
  7. 【請求項７】 パケットデータ伝送のために移動局が何
    個のスロットの予約を求めているかについての情報を含
    むシステムアクセス型バーストの形のチャネル予約要求
    （ＰＲＡ）に応答することを特徴とする請求項１、２、
    ３、４、５または６記載のシステム。
  8. 【請求項８】 ダウンリンク方向において、前記肯定応
    答／再伝送要求バースト（ＡＲＱ）は、前記パケット呼
    び出し（ＰＰ）と前記パケットアクセス許可（ＰＡＧ）
    との両方を含む組合わせチャネルバースト（Ｃ）の一部
    分であることを特徴とする請求項４記載のシステム。
  9. 【請求項９】 ダウンリンク方向において、前記肯定応
    答／再伝送要求バースト（ＡＲＱ）は、前記パケット呼
    び出し（ＰＰ）も含む制御バースト（Ｃ）の一部分であ
    ることを特徴とする請求項３記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 ダウンリンク方向において、前記肯定
    応答／再伝送要求バースト（ＡＲＱ）は、パケットアク
    セス許可（ＰＡＧ）も含む制御バースト（Ｃ）の一部分
    であることを特徴とする請求項２記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記制御バースト（Ｃ）は、アップリ
    ンク方向における空き論理チャネルおよび予約済み論理
    チャネルを示すビットマップを含むことを特徴とする請
    求項８、９または１０記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記パケット呼び出し（ＰＰ）信号と
    前記パケットアクセス許可（ＰＡＧ）信号とは、制御チ
    ャネル（Ｃ）の交互のタイムスロットで送られ、この両
    方のバーストによって、移動局がこれらパケット呼び出
    し（ＰＰ）信号とパケットアクセス許可（ＰＡＧ）信号
    を識別することを可能にする識別子を含むことを特徴と
    する請求項９または１０記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 送るべきパケット呼び出し（ＰＰ）が
    なくてかつ移動局による識別を可能にする識別子をバー
    ストが含んでいるならば、前記パケットアクセス許可
    （ＰＡＧ）信号だけが制御チャネル（Ｃ）のタイムスロ
    ットで送られることを特徴とする請求項９または１０記
    載のシステム。
  14. 【請求項１４】 パケットデータを移動局から基地局へ
    送るために、情報転送に専用される空きチャネルがビッ
    トマップ上で特定されるまで移動局はダウンリンクチャ
    ネルで送られる制御バーストを監視するようになってお
    り、移動局は前記の識別されたチャネルのタイムスロッ
    トでチャネル予約要求（ＰＲＡ）を送るようになってお
    り、基地局からのパケットアクセス許可（ＰＡＧ）信号
    の受信に応答して移動局はパケットデータを前記の特定
    されたチャネルで送るようになっていることを特徴とす
    る請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、
    １１、１２、１３または１４記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 チャネル予約要求（ＰＲＡ）信号は、
    移動局の識別子を示すデータと、パケットデータ伝送の
    ために必要なタイムスロットの数と、この要求の優先度
    とからなることを特徴とする請求項１４記載のシステ
    ム。
  16. 【請求項１６】 チャネル予約要求（ＰＲＡ）信号は、
    そのタイムスロットが連続している必要があるか否かを
    示すデータを更に備えていることを特徴とする請求項１
    ５記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 移動局は、それに割り当てられたチャ
    ネルのみの上のパケット呼び出し（ＰＰ）を監視するこ
    とを特徴とする、請求項３、４、５、６、７、８、９、
    １１、１２、１３、１４、１５または１６記載のシステ
    ム。
  18. 【請求項１８】 前記チャネル上で、パケット呼び出し
    （ＰＰ）は、移動局に知られている所定の制御タイムス
    ロットにおいてのみ送られ、移動局はそれらのタイムス
    ロットの間だけパケット呼び出し（ＰＰ）を監視するこ
    とを特徴とする請求項１７記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 移動局は着信するパケットデータの伝
    送を示す識別子を目当てとしてシステムの通常呼び出し
    コールを監視し、前記識別子の検出に応答して移動局は
    パケットデータ呼び出し（ＰＰ）を監視し始めることを
    特徴とする、請求項３、４、５、６、７、８、９、１
    １、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８記
    載のシステム。
  20. 【請求項２０】 チャネル予約要求（ＰＲＡ）信号は、
    連続する情報チャネルタイムスロットが何個なければな
    らないかを示す識別子を含むことを特徴とする請求項７
    記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 パケット呼び出し（ＰＰ）はＴＤＭＡ
    フレームの全てのタイムスロットで送られることを特徴
    とする、請求項３、４、５、６、７、８、９、１１、１
    ２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または
    ２０記載のシステム。
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