JPH08274740A - 循環インターリーブとドロップされたパケットのランレングスの減少を有する多重アクセスセルラー通信 - Google Patents

循環インターリーブとドロップされたパケットのランレングスの減少を有する多重アクセスセルラー通信

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JPH08274740A
JPH08274740A JP7336269A JP33626995A JPH08274740A JP H08274740 A JPH08274740 A JP H08274740A JP 7336269 A JP7336269 A JP 7336269A JP 33626995 A JP33626995 A JP 33626995A JP H08274740 A JPH08274740 A JP H08274740A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 多重アクセスセルラー通信システムにおける
ドロップされたパケットのランレングスを減らす。 【解決手段】 図Aは、フレームn−1のタイムスロッ
トの上リユーザA〜Dが割り当てられ、E,Fはブロッ
クキュー810で待つ状態を示す。図Bは、ユーザCが
終話状態、G,Hが通話状態に入る際のフレームnのス
ロットの割当を示す。A,B,F,G,Hはスロットを
要求し、Cはアクティブでなくスロットを要求しない。
G,H,Aはブロックキュー820に入り、B,Dはフ
レームn−1と異なるスロットが割り当てられる。E,
Fは図Aのキュー810に入り、スロット800のグル
ープでスロットが割り当てられる。この過程では循環イ
ンタリブが適用され1スロット左へシフトする。Aはア
クティブであるがフレームnでスロットが得られずドロ
ップドパケットとなる。この場合、ドロップドパケット
のランレングスを更に減らす為FSADが共用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信システムの多
重アクセス技術に関する。特に、本発明は、例えば、上
りリンク通信と下りリンク通信に、使用可能なフレーム
タイムスロットを割り当てることを含む多重アクセス技
術を利用する無線通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】通信ネットワークあるいは通信システム
の設計は、受信情報の信頼性のような望ましい性能特性
を持つネットワークを達成するために、例えば、ある通
信チャンネルの特性のような物理的制約と、使用可能な
チャンネル当たりのバンド幅のようなシステム制約を評
価することを含む。セルラーシステムは、一般に、各セ
ルラー周波数バンドのバンド幅を制限しながら、情報の
低スループット遅延、情報転送の高信頼性と高能力を要
求している。現在の無線ネットワークは、ネットワーク
資源を効率的に利用するためユーザーを多重化する多重
アクセス技術を利用する。特に、これらのネットワーク
は、(移動体通信のためのグローバルシステムとしても
知られている)汎ヨーロッパGSMシステムと北アメリ
カIS−54システムにおけるようなFDD(周波数分
割二重化)付のTDMA(時分割多重アクセス)とデジ
タルヨーロッパコードレス遠隔通信(DECT)システ
ムにおけるような変形例、TDMA/TDD(時分割二
重化)のいずれかを使用する。D.J. Goodmanによる「第
二世代無線情報ネットワーク」(IEEE Tran. Veh. Tec
h. VT-40、NO.2、366-374ページ、1991年5月)を
参照。
【0003】ここで説明する多重アクセスシステムで
は、タイムフレームが基本的送信単位である。各フレー
ムは、複数のタイムスロットに分割される。あるスロッ
トは、コントロール目的のために使用され、あるスロッ
トは、以下に説明するように情報転送のために使用され
る。情報は、スロットが特定ユーザーに割り当てられる
フレーム内のスロットの間に送信される。この開示を通
して、用語「情報」は、音声、テキスト、ビデオ、ある
いは他のデジタル情報を表すデータを参照するものと理
解されるべきである。PRMA(パケット予約多重アク
セス)とR−ALOHA(予約ALOHA)のような他
の多重アクセス技術は、音声パケットのバースト性質を
認識し、タイムスロットに対して予約機構を持つことに
よりシステム容量を増加させている。D.J. Goodman、R.
A. Valenzuela、 K.T. Gayliard、 B. Ramamurthiによ
る「ローカル無線通信のためのパケット予約多重アクセ
ス」(IEEE Trans. Comm., COM-37, No.8、885-890ペー
ジ、1989年8月)と、S.S.Lamによる「パケット放
送ネットワーク−RALOHAプロトコルの性能解析」
(IEEE Trans. Comp., COMP-29, No.7、596-603ペー
ジ、1980年7月)を参照。
【0004】あるチャンネルのバンド幅上で多数のユー
ザーをサポートすることができるが、これらのアプロー
チは、動作範囲が制限されていて、PRMAの場合に
は、低遅延制約の下ではほとんど達成されない。加え
て、PRMA技術は、実際の音声通信に応答し、すなわ
ち、スロットを割り当てるための別のコントロール機構
に応答する代わりにスロットを割り当てるために、ユー
ザーがアクティブに話をしなければならない。この割り
当て方法は、データパケット間の衝突を招き、遅延を増
加させ、スループットを減少させる。双方向会話では、
ただ一人のユーザーだけがアクティブであり、それによ
り両方の会話経路からの情報が共通チャンネルに多重化
されるとき、少ない数のユーザーで統計多重化高ゲイン
を得ることを可能とするということがしばしば起きると
いうことを他のシステムは認識する。L.M. Paratz、E.
V.Jonesによる「適応バーストモード技術を使用する音
声送信」(IEEE Trans., Comm., COM-33, No.6、588-59
1ページ、1985年6月)と、S. Nanda、 O.C. Yueに
よる「無線通信のための可変分割二重化」(GLOBECOM '
91, 32.6.1-32.6.7ページ)を参照。しかしながら、そ
のようなシステムは、単一会話(二重音声リンク)にお
いて2人に割り当てられたバンド幅をダインミックに変
えるために使用されていた。このため、両者が同時に話
をしているとき、あるいは両者の音声がオーバーラップ
したとき音声品質が低下する。加えて、部分的なスロッ
ト割り当てが必要なので、スロット割り当てを管理する
ことが困難である。こうして、有線システムと競合する
無線個人通信システムでは特に、大容量、高品質、低遅
延通信を提供することができる多重アクセスシステムに
対する要求がある。
【0005】
【発明の概要】本発明の1つの観点によれば、多重アク
セス技術が開示され、スロットは上りリンクユーザーと
下りリンクユーザーとの間でダイナミックに割り当てら
れる。実施例では、N個のユーザー対の組のユーザー対
間の上りリンクと下りリンク上に割り当てられたスロッ
ト内で情報を通信するために採用される通信システムで
スロットを割り当てるための方法が提供される。その方
法は、フレームの組を発生し、各フレームは、上りリン
ク上に情報を通信するために割り当てられたUsスロッ
ト、下りリンク上に情報を通信するために割り当てられ
たDsスロット、及びA(A>=0)未使用スロット持
つS情報スロット(S=Us+Ds+A)を含む。Us
とDsは、システム全体の品質と容量を完全するように
ダイナミックに変えられる。
【0006】本発明の他の観点は、TDMA/TDD/
SADシステムあるいはTDMA/STDDシステムに
おいてドロップされたパケットのランレングスを減少さ
せることである。平均パケットドロップ確率はSTDD
システムでは一般に低いが、パケットドロップ事象は、
特定ユーザーがいくつかあるいはそれ以上のフレームに
対応するドロップされたパケットらを経験するように強
く相関づけられることがしばしばある。パケットドロッ
プは、例えば、低速タイプ(SAD)、高速タイプ(F
SAD)、あるいは他の形式の音声アクティビティ検出
のような統計的多重化技術を使用する結果であり、ある
いは同一チャンネル干渉(CCI)の結果である。本発
明は、あるユーザーが過剰なドロップされたパケットの
ランレングスを経験しないように多くのシステムユーザ
ーに渡ってドロップされたパケットを拡散するように循
環インターリーブを利用し、その結果より強固でより高
い品質の通信システムを提供する。本発明の付加的な特
徴と長所に加えて、上記の特徴は以下の詳細な説明と添
付図面を参照して明らかになるであろう。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、セルラー、あるいはマイ
クロセルラー通信ネットワークの構成要素を示す。セル
102は、このシステムによりサービスされる地理的エ
リアの一部を表す。各セル内には、基地局105があ
り、それは公衆電話回線ネットワークに接続されてい
る。基地局105は、公衆電話回線ネットワークを介し
て情報(即ち、テキスト、音声、ビデオ等を表すデジタ
ルデータ)を送信し、受信することを望んでいるユーザ
ー110−i(i=1,...N)と無線リンクを確立
する。あるユーザー対110−iと基地局105間の無
線リンクはユーザーから基地局105へ、その後電話回
線ネットワークに情報を送信するための上りリンクUi
と電話回線ネットワークからそのユーザーに基地局によ
り受信された情報を送信するための下りリンクDiとか
らなる。一般に、スループット遅延に対する関係とネッ
トワーク内でのバンド帯域資源の有効利用は、変調技
術、音声符号化方法、チャンネル符号化と等化技術の適
当な設計あるいは活用により指向されることができる。
J.J.C. Chang, R.A. Miska 及びR.A. Shoberによる
「概説:無線システムとテクノロジー」(AT&T Tech.
J.、巻72、No.72、11-18ページ、1993年7月/8
月)、T.P. Bursh Jr.等による「移動分野でのデジタル
無線」(AT&Tテクニカルジャーナル、巻72、No.4、
19-26ページ、1993年7月/8月)及びN. Seshadr
i, C-E.W. Sundberg,及びV. Weerackodyによる「変調、
エラー補正、チャンネル等化、及びその他の最新技術」
(AT&Tテクニカルジャーナル、巻72、No.4、48-63
ページ、1993年7月/8月)を参照。
【0008】例えば、遅延を最小にするために、僅か程
度のチャンネル符号化と関連して空間多様性が使用され
ることができる。ADPCM、EDPCM、あるいはL
D−CELPのような低レートの音声符号化器と疑似ア
ナログスキュードDPSKのような変調方法が遅延を減
らすのに十分適切である。T. Miki, C.-E. W. Sundberg
及びN. Seshadriによる「移動体無線通信システムの疑
似アナログ音声伝送」(IEEE Trans. veh. Tech. 巻4
2、No.1、69-77ページ、1993年2月)を参照。バン
ド帯域資源関係は、多重アクセス技術の適当な設計を通
して指向されてもよい。多重アクセス技術のゴールは、
ある制限された使用可能な周波数数、制限されたチャン
ネル当たりの帯域等に与えられるセル内の種々のユーザ
ー対のために通信を規則化することである。特に、多重
アクセスシステムの適当な設計は、低遅延、高品質デジ
タル通信ネットワークを構成する際に重要である。一般
的には、C-E.W. Sundberg及びN.Seshadriによる「北ア
メリカでのデジタルセルラーシステム」(GLOBECOM '9
0、巻1、533-537ページ、サンディエゴ、カリフォルニ
ア、1990年12月)を参照。
【0009】図2は、他のシステムとの比較の目的のた
めにTDMA/TDDの原理を示す。標準的なTDMA
/TDDは、送信される情報スロット内で送られる情報
のヘッダーに統合されたコントロール情報を持っている
が、図示のため、フレーム201は3つの部分に分割さ
れ、それれらの全てが同じ周波数バンドで送信される。
コントロール部205は、コールマネージメントに関す
る情報を含んでいる。上りリンク部210と下りリンク
部215はNスロットにそれぞれ分割される。こうし
て、各ユーザー対に対する上りリンクと下りリンクは情
報を送信するための保証されたスロットを持つことがで
きる。しかしながら、スロットは各ユーザーに割り当て
られ、ユーザーが割り当てられたスロットを利用しない
(即ち、そのスロットの間に情報を送信しない)と決定
すれば、スロットの再割り当ては行われないので、シス
テム容量は低い。
【0010】音声ユーザーが音声アクティビティ検出
(SAD)の使用を通して統計的に多重化されればネッ
トワーク資源のよりよい利用が得られる。図3は、Nユ
ーザー対までの使用に対して設計されたTDMA/TD
D/SAD301のフォーマットを示している。TDM
A/TDD/SADフレーム301は4部に分割され
る。上りリンクと下りリンクのコントロール部305と
307は、コールマネージメント関数を取り扱うための
ビットを含んでいる。上りコントロール部305は、上
り情報スロットに対するリクエストを扱うためのビット
を含んでいる。下りコントロール部307は、どの上り
情報スロットと下り情報スロットが情報を送信し、受信
する上りユーザーと下りのユーザーに割り当てられてい
るかを示すビットを含んでいる。上りリンク部310と
下りリンク部315はスロットに分割されている。上り
リンク部と下りリンク部の各々にはNより少ない同一の
数のスロットがある。SAD技術は、情報転送特に音声
会話の重要な部分は静かな部分からなるということと情
報の送信が起きる必要はないということを、即ち、Nユ
ーザー対がアクティブであり、ある時点で情報を送信し
たがっているが、全てのユーザーがそのときの彼らに割
り当てられたスロットを100%使用しているわけでは
ないという機会が存在するということを認識する。こう
して、Nユーザー対までを満足に収容するために要求さ
れるスロット数は、アクティブでないユーザーからアク
ティブなユーザーへのスロットの再割り当てを通して意
味あるように減らされることができる。結果は、(情報
を送信しないスロット数の減少となるので)大容量と、
(フレームは減少したスロット数に与えられるとより短
くされることができるので)より低い遅延となる。加え
て、ピーク需要時に全てのユーザーを収容するには不十
分な資源となり、こうしてある情報は、スロットがデー
タ送信のために利用できず、及び/あるいは新しいユー
ザー対がこのシステムへのアクセスが許されるので、失
われるであろう。
【0011】図4は、本発明を実現する際に有益なフレ
ーム401のフォーマットを示す。本発明、即ち、共有
時分割二重化(STDD)と呼ばれる多重アクセスシス
テムは、例えば、フレームベースで上りリンクと下りリ
ンクの間にスロットをダイナミックに、割り当てなが
ら、Nユーザー対までの間のトラヒックを安定化するよ
うに設計されている。フレーム401は、4部に分割さ
れる。コールマネージメント関数は、以下に説明するよ
うに、上りリンクコントロール部405と下りリンクコ
ントロール部407の別々の上りリンクスロットと下り
リンクスロットにより処理される。フレーム401の残
りは、S個のスロット(S=Us+Ds+A)に分割さ
れる。ここで、Usスロットは上りリンク情報転送のた
めに割り当てられ、Dsスロットは下りリンク情報転送
のために割り当てられる。Aは何であれ、割り当てられ
ないスロット数を表す。図4のフレーム401では、A
=0である。上りリンク部410と下りリンク部415
の間で割り当てられるスロット数は、分割部412によ
り示されるように各フレームと共に変わる。しかしなが
ら、音声スロットSの全体数は各フレームに対して固定
されたままである。システム内に僅かのユーザーがい
て、ある一方向への全体のスロット数がS/2より少な
いとき、情報スロットはTDDのように振る舞い、Sス
ロットは、上りリンクアクセスと下りアクセスに対して
等しく分割される。ユーザー数が増加し、いずれかの方
向への要求される音声スロットの数がS/2を越える
と、上りリンクスロットと下りリンクスロット間の分割
部412は需要に従って変わる。
【0012】共通の周波数バンドを共有する能力は、ユ
ーザーの数が制限された狭帯域システムに対してさえ統
計的な高い多重化ゲインに寄与する。Sの値は、3つの
因子に基づいて選択される。それらは、1)受信情報の
望ましい品質、即ち、どれくらいのレベルのパケット喪
失が受け入れ可能であるのか、2)収容されるべきユー
ザー対の数、及び3)音声アクティビティ検出器の正確
度、即ち、情報伝送の際にどのくらいうまく沈黙と休止
が検出されることができるかである。例えば、TDMA
/TDD/SADが0.01%の高品質パケットドロッ
ピングレートで46音声スロットを要求しているのに対
し、N=32のユーザー対を持つシステムでは、64個
の音声スロットが標準的なTDMA/TDDに対して要
求される。STDDは、一般に、同じドロッピングレー
トで2ミリセカンドのフレームサイズを仮定して35音
声スロットを要求する。全体の統計的な多重化ゲイン
は、コントロール情報の正確な設計の関数である。
【0013】図5は、スロットを割り当てる際のステッ
プを示すフローチャートである。一般にコールセットア
ップ関数以外でハンドオフと終端を含めて、セルラーあ
るいはミクロセルラーシステムでのコールマネージメン
トに属する全ての信号関数は、コントロール部で情報を
介して通信される。加えて、コントロール情報は、ま
た、伝送の状態、即ち、ユーザーが活発に情報を通信し
ているかあるいは沈黙しているのかを示す。例えば、話
をしているときのような、ユーザーが情報を送りたいと
思い、ステップ502でアクティブ状態に入ったとき、
ユーザーに割り当てられたコントロールスロット内のス
テータス情報が、ステップ504に示されるように基地
局から適切な、即ち、上りリンクあるいは下りリンクの
情報部内のスロットを要求する。例えば、ランダムサー
ビスのような他の訓練も使用できるが、一般に、これ
は、情報スロットをユーザーに割り当てる際に、先入れ
先出し(FIFO)サービス訓練を用いて実現できる。
同様に、基地局は、ネットワークの線でつながれた終端
から放出する全てのスロット要求を気にかけ、従ってス
テップ506でスロットを割り当てる。スロット割り当
て情報は、上りリンクユーザーと下りリンクユーザーの
両方に下りリンクコントロール情報スロットで運ばれ
る。こうして、下りリンクコントロール情報をタイム伝
送する際に、遅延を減らすように、上りリンクコントロ
ール情報を先行させることは有利である。スロットが要
求時にユーザーに割り当てられなければ、情報はドロッ
プされる。情報転送が完了すると、ステータス情報がス
テップ508でリセットされ、スロットは、ステップ5
10で未使用スロットのプールに戻される。コントロー
ル情報の量は、コール管理関数の必要性と伝送アクティ
ビティの頻度により指示される。
【0014】別々のコントロールスロットと情報スロッ
トを使用することは、PRMA形式のネットワークで共
通であるオーバーヘッドの効率の問題を緩和し、低アク
セス遅延を提供しながら、音声アクティビティ検出と共
に有利に働く簡単なアクセスの実現を可能とする。上り
リンクコントロール部405と下りリンクコントロール
部407は、各Nコントロールスロットを含んでも良
い。しかしながら、フレーム当たりのオーバーヘッド
は、コントロール情報に対してデューティサイクルを確
立することにより減少させられる。例えば、コントロー
ルスロットの全体の数が2Cとする。ここで、Cは、上
りリンクあるいは下りリンクのコントロールスロットの
数であり、N(NはCの倍数である)は、サポートされ
ることができるユーザー対の最大数とする。一般に、C
<Nであり、故に、Cユーザー対だけが1フレーム期間
に基地局にあるいは基地局からコントロール情報を通信
することができる。こうして、この方法でサービスされ
る全てのユーザー対に対して全体でK=N/Cのフレー
ム期間を取る。即ち、Kは、全てのユーザーにサービス
を提供するデューティサイクルである。このアクセス機
構は、全てのユーザーがKフレーム期間内にサービスを
受けることを保証する。同時に、アクノリッジが同じフ
レーム期間内に通信されるので、アクノリッジされた予
約を持つユーザーは同じフレーム内で音声パケットを直
ちに送ることができる。ユーザーが音声パケットの予約
をするとき、そのユーザーは最小のKフレーム期間の予
約を保っている。例えば、フレーム期間が2ms、N=
40、C=5のとき、デューティサイクルは8であり、
サイクル周期は16msである。勿論、デューティサイ
クルが大きくなれば、コントロールオーバーヘッド情報
の量は少なくなる。STDDでは、音声アクティビティ
検出レートに都合良く同期される場合には、適当なサイ
クル周期は16msである。
【0015】STDDシステムでさえ、情報スロットの
全てが利用されない状況があり得る。即ち、A≠0(A
が0でない)である。このスペアの容量は、新規なコー
ルがこのシステムに到着したときコールセットアップの
ために使用可能である。新規なユーザーが、1サイクル
周期の最小期間にコントロールスロットをモニターして
情報スロットのステータスを確かめようとしているとす
る。即ち、全てのスロットが割り当てられているかどう
かを判定しようとしているとする。その後、システム
は、スペア情報スロットを論争チャンネルとして使用し
て、例えばALOHA形式のランダムアクセスを用いて
このセットアップ要求を基地局に知らせることができ
る。AがS未満の場合、使用可能なスロットの数がAな
らば、新規なコールは、これらのAスロットの内の1つ
をランダムに選択してそのセットアップ要求パケットを
送信する。この要求は、同じスロットで送信する他のユ
ーザーがなければ、成功裏に基地局に到着する。現在サ
ービスを受けている全体のユーザー対の数がN未満なら
ば、新規なコールは成功裏にサービスされ、アクノリッ
ジが次に使用可能な下りリンクコントロールスロットで
送られる。このコントロールスロットの位置は、また、
コントロールサイクルストリーム内の新規なコールの位
置を決定する。上記のように、ユーザーの数が少ないと
きには、STDDは、TDMA/TDD/SADとして
振る舞い、スロットは、上りリンクと下りリンクの間で
等しく割り当てられる。この場合、コールをセットアッ
プするために使用されるスペア情報スロットは情報スロ
ットとして扱われ、上りリンクスロットと下りリンクス
ロットの間の分割が動かされるべきであるという命令を
条件づけるときまで、スロットが等しく割り当てられた
ままである。上記のシステムは、キャリア周波数当たり
Nまでのユーザー対に対して説明した。Nまでのユーザ
ー対をそれぞれ搬送する多数のキャリア周波数数は、高
トラヒックエリアで使用可能である。
【0016】前述の実施例は、音声送信に一義的に焦点
を当てたが、STDDは、例えば、あるスロットがデー
タを運び、あるものが音声を運ぶという混合されたトラ
ヒック条件に対して使用可能である。STDDは、ま
た、ユーザー当たり可変レートモードで、例えば、多数
のビットが顧客が要求するビデオあるいは高品質のオー
ディオに割り当てられる可変音声品質モードで実現され
ても良い。コントロールチャンネルは適切な情報を含
む。こうして、この方法は、ユーザー対のユーザー間に
高帯域/狭帯域情報転送がある場合に使用可能であると
いう長所を有する。他の実施例では、要求に基づいて上
りリンクと下りリンクの間でダイナミックなスロットの
割り当てが、情報がダイナミックに割り当てられた直交
周波数チャンネル上で運ばれる場合には周波数分割によ
り、実現される。あるいは他に、コード分割モードで
は、トラヒックが疑似直交コードで直接シーケンススペ
クトル拡散により運ばれ、あるいは時分割、周波数分
割、及びコード分割技術の組み合わせで運ばれる。他の
実施例では、STDDフォーマットは通信システムでの
スループット遅延を更に減らすために疑似アナログスキ
ュードDPSK変調技術と関連して使用可能である。疑
似アナログスキュードDPSK変調に関する更に詳細な
説明は、T. Miki等による「移動体無線通信システムに
おける疑似アナログ音声伝送」という上記引例に開示さ
れている。引用により、この引例はここに組み込まれ
る。
【0017】上記の詳細な説明は、フレームのスロット
が上りリンクユーザーと下りリンクユーザーとの間にダ
イナミックに割り当てられる方法を説明した。この方法
は、特定のハードウェアあるいはソフトウェアに制限さ
れない。代わりに、この方法は、当業者が使用可能なよ
うに、あるいは好ましいようなハードウェアあるいはソ
フトウェアを容易に適合させることができるように説明
された。上記の例示的なSTDD技術は無線通信システ
ムを改善するが、性能は、ある実施例では、同一チャン
ネル干渉(CCI)とドロップされたパケットのランレ
ングスのような因子により制限される。
【0018】STDDシステムにおけるCCIの衝撃を
説明する。固定タイムスロットが上りリンク送信と下り
リンク送信に割り当てられるTDD技術と異なり、ST
DD技術は、タイムスロットが重要に依存して上りリン
クと下りリンクのいずれかにダイナミックに割り当てら
れることが可能となった。あるセルのユーザーは、従っ
て、隣接FRセルの基地局型のユーザーに下りリンクス
ロットで送信しているときと同時に上りリンクスロット
で情報を送信することが可能である。基地局から送信さ
れる信号は、移動体ユーザーから送信される信号より著
しく高いパワーレベルにあることがしばしばあり、隣接
FRセルで送信された下りリンク信号は、従って、ある
セルの上りリンク信号の受信と干渉する。この種のCC
Iはは、上りリンク信号の受信と干渉する下りリンク信
号を含むので、それはここで”混合”CCIと呼ばれ
る。ある場合には、この種の干渉は、上りリンク基地局
で受信信号対干渉比(S/I)を生じ、パケットがドロ
ップされる結果となる。STDDシステムでの混合CC
Iは、パケットドロッピングレートを著しく増加させ、
それによりシステム容量を減少させる。
【0019】混合CCIは、一般に、適切に同期された
従来のTDMA/TDDシステムとTDMA/TDD/
SADシステムでは生じない。しかしながら、これらの
従来のシステムは、隣接FRセル内で2つの異なる下り
リンク信号間あるいは2つの異なる上りリンク信号間で
の干渉から生じる”規則的な”CCIを表す。混合CC
Iがコントロールされ、あるいは軽減されることが可能
ならば、STDDシステムにおける残りの規則的なCC
Iは、一般的に従来のTDMA/TDDシステムとTD
MA/TDD/SADシステムにおけるそれよりも大き
くはないであろう。
【0020】混合CCIの影響は、STDDフレームの
使用可能なスロットのサブセットだけをダイナミックに
割り当てることにより減少させることができる。図6
は、本発明による他のSTDDフレーム601を示す。
フレーム601は、上りリンクコントロール部605と
下りリンクコントロール部607、上りリンク情報部6
10、下りリンク情報部615を含んでいる。STDD
フレーム601は、また、共有スロット620のグルー
プを含んでいる。共有スロット620は、フレーム60
1内の使用可能な情報送信スロット全体のサブセットを
表す。上りリンク部610と下りリンク部615は、上
りリンク情報送信と下りリンク情報送信に永久に割り当
てられたスロットをそれぞれ含んでいる。フレーム60
1は、未使用スロットAの数が0に等しいと実施例では
示されているが、他の実施例は0より大きいAの値を含
んでいる。部610と615は、こうして、図3のフレ
ーム301の部310と315と同様である。共有スロ
ット620は、図4の部410と415のスロット割り
当てと同様にして、需要に従って上りリンク送信と下り
リンク送信の間でダイナミックに割り当てられる。フレ
ーム601では、従って、全体の使用可能な情報スロッ
トのサブセットだけがダイナミックに割り当てられ、一
方残りの情報スロットは上りリンク送信あるいは下りリ
ンク送信のいずれかに割り当てられる。この他方のST
DD技術は部分的共有時分割二重化(PSTDD)と呼
ばれる。使用可能なスロットのサブセットだけがダイナ
ミックに割り当てられるので、混合CCIに対する潜在
性は減少させられる。全体の使用可能な情報スロットの
共有される部分は、部分共有因子ηにより指定され、従
って、別のPSTDD技術がPSTDD(η)と呼ばれ
る。Sタイムスロットの合計を持つPSTDD(η)シ
ステムでは、上りリンクユーザーにだけ利用可能な(S
/2)(1−η)スロットがあり、下りリンクユーザー
にだけ利用可能な(S/2)(1−η)スロットがあ
り、残りのSηスロットは需要に従って上りリンクユー
ザーと下りリンクユーザーとの間で共有される。一般
に、約15%と25%の間の部分共有因子ηを持つPS
TDDシステムは、対応するSTDDシステムのそれら
と同様なパケットドロップレートを表すが、混合CCI
の減少を提供することができる。他の部分共有因子ηが
また使用可能であろう。
【0021】混合CCIを減少させるために利用可能な
他の技術は、隣接FRセルで1つの方向性アンテナ下り
リンクが他の方向性アンテナ上りリンクと干渉する可能
性を最小にするように、セル基地局の方向性アンテナの
使用とあるフレームの適切な方向構成の使用を含む。こ
れらの技術は、本発明の譲受人に譲渡された、「ダイナ
ミックスロット割り当てと同一チャンネル干渉の減少を
有する時分割多重アクセスセルラー通信」という名称の
米国特許出願番号 に詳細に述べられている。
これは、引用によりここに組み込まれる。残りの記述
は、一義的にTDDシステムとSTDDシステムのドロ
ップされたパケットのランレングスの影響を指向する。
パケットは、あるフレームスロットの間に通信された情
報量を呼び、基地局からユーザーへの下りリンク上、あ
るいはユーザーから基地局への上りリンク上で送信され
る情報を表す。低スループット遅延を要求するTDMA
システムは、パケットが発生されるフレーム内でユーザ
ーが使用可能なスロットを得ることができなければパケ
ットをドロップしても良い。例えば、高い需要期間は、
同じユーザーにより発生されたいくらかのパケットが連
続してドロップさせられる。従って、全てのユーザーに
対する低パケットドロップレートを提供するばかりでな
く、あるいずれかのユーザーにより経験された連続する
ドロップされたパケットの最小の”ラン”も提供するこ
とが望ましい。後者は、ドロップされたパケットのラン
レングスと呼ばれ、特定ユーザーがドロップされたパケ
ットを経験する連続フレーム数として定義される。本発
明は、循環インターリーブ及び/あるいは高速音声アク
ティビティ検出(FSAD)を用いるドロップされたパ
ケットのランレングスを減少させる技術を提供する。
【0022】図7は、ユーザー対間のオン−オフ会話に
対応する6状態マルコフモデル700を示す。モデル
は、P.T. Brady による「2方向会話のおけるオン−オ
フ音声パターンを発生する方法」(Bell Syst. Tech. j
ournal、巻48、2445-2472ページ1969年9月)に述
べられている。これは、引用によりここに組み込まれ
る。6状態1から6は、第一と第二のユーザーが話をし
ている(T)か沈黙している(S)かに依存して、T
S、TT1、TT2、ST、SS1、及びSS2として
図7に指定される。従って、状態SSは、両方のユーザ
ーが沈黙している状況に対応し、一方状態TT1とTT
2は、両方のユーザーが話をしている状況に対応する。
状態TS、TT1、TT2、及びSTは、これらの状態
ではユーザーの少なくとも一方が話をしているので、こ
こでは、一般に、話状態と呼ばれる。
【0023】TDDシステムあるいはSTDDシステム
の要求されるスロット数の時間平均分布は、パケットを
ドロップする平均確率に対する式を得るために、当業者
により使用されても良い。0.01%のオーダーのパケ
ットドロップレートを持つシステムでさえ、1以上のパ
ケットが先行するフレーム中でドロップされていれば、
パケットが特定フレームからドロップされる条件確率
は、大きいままであり、受け入れられないほど長いドロ
ップされたパケットのランレングスとなる。
【0024】以下の説明は、沈黙状態から話し状態に入
るユーザーの従来の先入れ先出し(FIFO)サービス
を仮定している。そのリクエストが使用可能なスロット
により収容されることができないユーザーにより形成さ
れるキューは、ブロックキューとここで呼ばれる。以下
に説明するように、ブロックキューは、また、より大き
なキューの待ち部分としてみられることができる。ここ
で、そのより大きなキューは、ブロックされたユーザー
と割り当てられたスロットを有するユーザーの両方を含
む。ドロップされたパケットを経験するユーザーは、ブ
ロックキュー内の1以上の先行するユーザーが話し状態
にはいるまで待っている。そのシステムにより収容され
るべきブロックキュー内のユーザーが待つ時間長は、ラ
ンダムな変数Lにより指定され、ユーザーがブロックさ
れたまま連続するフレームの蓄積期間、即ちドロップさ
れたパケットのランレングスを表す。Lの値は、キュー
内の先行するユーザーが収容される様子と同様に、ブロ
ックキュー内のユーザーの位置に大いに依存する。Lの
確率分布は、スロットSの数、ユーザー対の数N、及び
使用される二重化技術の種類に大いに依存し、ブラディ
(Brady)モデルに基づいて技術を使用する基地の方法で
評価され、及び/あるいは計算される。
【0025】平均ドロップされたパケットランレングス
がTDMA/TDD/SADアプリケーション及びTD
MA/STDDアプリケーションで受け入れられるとし
ても、Lの標準偏差は受け入れがたいほど高いままであ
ることがしばしばある。例えば、100あるいは200
フレームほどのドロップされたパケットのランレングス
は2msのフレーム期間を持つシステムで観察されるこ
とができる。従って、ドロップされたパケットを経験す
るユーザーはかなり長い期間完全にブロックされるであ
ろう。本発明は、ドロップされたパケットがドロップが
起きるフレーム上で全てのユーザー間に実質的に分配さ
れることを保証することによりこの問題を解消する。結
果的に、ドロップされたパケットの長い期間であって
も、特定ユーザーに対するドロップされたパケットのラ
ンレングスが比較的短い期間とされることができる。
【0026】実施例では、循環インターリーブが、各フ
レームの後の1以上のフレームだけユーザースロット割
り当てを周期的にシフトするために使用される。例え
ば、あるフレームに存在するユーザーがないか、話し状
態に入るユーザーがなく、スロット割り当ては同じまま
であると仮定する場合であっても、各ユーザーは、後続
フレームにおいて1以上早いスロットでそのパケットを
送信するように導かれる。例外の数は、スロット割り手
のこの変更になされる。例えば、先行するフレームで先
ずブロックされたユーザーは、そのユーザーが長いドロ
ップされたパケットのランレングスを経験していないの
で、後続のフレームで同じスロットで送信することが許
される。他の例外は、そのユーザーに以前に割り当てら
れた特定スロットの所有を連続し提示するために、付加
的なサービス料金を支払うユーザーに対してなされる。
付加的な料金の支払いは、著しく低いパケットドロップ
レートをユーザーに提供することができ、それにより高
品質の通信を提供する。
【0027】図8Aと図8Bは、本発明による例示的な
循環インターリーブの動作を示す。この例では、単一の
循環インターリーブが上りリンクスロットと下りリンク
スロットのいずれかに対して使用されることができる。
以下では、循環インターリーブは上りリンクスロットに
対して使用されると仮定する。図8Aは、フレームn−
1の間に多数の上りリンクユーザーに4つの使用可能な
上りリンクタイムスロットをのグループを割り当てるこ
とを示している。上りリンクユーザーA、B、C、Dは
スロットが割り当てられている。この例では、上りリン
クスロット需要は、使用可能な上りリンクスロットの数
より多く、ユーザーEとFはブロックキュー810で待
っている。図8Bは、ユーザーCが話し状態に入り、ユ
ーザーGとHが話し状態に入る次のタイムフレームの間
の4つの上りリンクタイムスロット800の割り当てを
示す。ユーザーA、B、E、F、G、Hは、フレームn
でアクティブであり、情報を通信する上りリンクスロッ
トを要求する。一方、ユーザーCは、もはやアクティブ
ではなくスロットを要求しない。従って、ユーザーG、
H、Aは、ブロックキュー820にはいる。ユーザー
B、Dは、その後、フレームn−1のBとDに割り当て
られていたものとは異なるタイムスロットが割り当てら
れる。ユーザーEとFは図8Aのブロックキュー810
に入り、使用可能なスロット800のグループでスロッ
トが割り当てられる。ユーザーEとFのようなあるフレ
ームn−1出ブロックされるユーザーは、次のフレーム
nでスロットが割り当てられるということが図8Aと図
8Bから明らかであろう。フレームn−1の間にスロッ
トが割り当てられ、フレームn出アクティブのままであ
るユーザーは、その後いずれかの残りのスロットが割り
当てられるが、フレームnでは左に少なくとも1スロッ
トシフトされている。左への1スロットシフトの結果と
して、ユーザーAは、アクティブのままではあるが、フ
レームnでスロットを得ることができず、ドロップされ
たパケットを経験する。ブロックキュー810と820
は、この例では、先入れ先出し(FIFO)キューとし
て動作するが、他のキュー技術が使用されても良い。同
様な循環インターリーブが下りリンクスロットに対して
利用されても良い。
【0028】図8Aと図8Bの循環インターリーブは、
ユーザー識別子が各フレームの間に格納されるメモリ位
置の組として実現される。メモリ内の特定ユーザー識別
子の位置、あるいはブロックキュー内のそのユーザーの
位置は、現在のフレームでそのユーザーに割り当てられ
た上りリンクスロットあるいは下りリンクスロットを示
すことができる。ブロックキュー810、820と使用
可能なスロット800は、こうして、特定ユーザーの識
別子のメモリ格納位置を表す。ブロックキュー810あ
るいは820と使用可能なスロットは、単一のキューの
待ち部と使用可能なスロット部であろう。待ち部と使用
可能なスロット部は、ユーザー識別子を格納するメモリ
位置として実現されても良い。単一キューのユーザーの
位置は、上記のようにして、適切なコントロール処理を
用いて、回転される。従来のスロット割り当てでは、図
8Aと図8BのユーザーA、B、D、Eは、異様可能な
スロット800のグループのスロットが割り当てられ、
ユーザーFは2つの連続するフレームに対してドロップ
されたパケットを経験するであろう。本発明の循環イン
ターリーブでは、ドロップされたパケットは、ユーザー
A,E、Fが各々ただ1フレームだけドロップされたパ
ケットを経験するようにユーザー間に広げられる。この
循環インターリーブは、TDD/SADシステムとST
DDシステムの両方を含めて、異なる多数のTDMA通
信システムのいずれにも容易に適用可能であるというこ
とは当業者には明らかであろう。本発明の循環インター
リーブは、スループット遅延の著しい増加をもたらさ
ず、複雑な計算動作も必要としない。
【0029】Lがあるフレーム期間に発生される上りリ
ンクパケットの数nuに比べて非常に大きいTDD/S
ADシステムでは、循環インターリーブは、ユーザー当
たりドロップされる最大パケット数を減少させ、それは
以下のように近似される。 L(nuーS/2)/nu 例えば、(Nu−S/2)=1ならば、ユーザー当たり
ドロップされる最大パケット数は、nuの因子だけ減ら
される。越して、循環インターリーブは、ドロップされ
たパケットへのシステムの強固さの点でかなりの改善を
提供する。本発明による例示的なTSS/SADシステ
ムは、図8Aと図8Bに示される種類の2つの循環イン
ターリーブ、即ち上りリンクパケットに対して1つ及び
下りリンクパケットに対して1つを利用する。上記のよ
うに、各循環インターリーブは、それぞれしよう可能な
上りリンクスロットあるいは下りリンクスロットのイン
ターリーブを導く単一のキューとして実現される。
【0030】STDDシステムでは、別々のインターリ
ーブがまた、上りリンクパケットと下りリンクパケット
に対して使用されることが望ましい。図9Aと図9B
は、上りリンクと下りリンクに対する別々の循環インタ
ーリーブを実現する例を示す。図9Aは、要求される上
りリンクスロットの数Usと要求される下りリンクスロ
ットの数DsがS/2に等しいかそれより大きい状況に
対応し、ここで、Sは、使用可能なスロットの全体数で
ある。この状況では、下りリンクキューは、長さS/2
の使用可能なスロット部900と長さDs−S/2の待
ち部905を含んでいる。上りリンクキューは、長さS
/2の使用可能なスロット部910と長さUs−S/2
の待ち部915を含んでいる。上りリンクキュート下り
リンクキューは、図8Aと図8Bと関連して上に説明し
たのと同様にして、それぞれ上りリンクユーザーと下り
リンクユーザーの循環インターリーブを提供する。再
び、キューは、適切なコントロール処理と共に、メモリ
位置の組として実現されても良い。図9Aは、上りリン
クあるいは下りリンク循環インターリーブを持つ例示的
TDD/SADシステムに対する動作を示す。
【0031】図9Bは、DsがS/2に等しいかそれよ
り少なく、UsがS/2より大きく、Ds+UsがSよ
り大きい状況における別々の上りリンクと下りリンクの
循環インターリーブを示す。下りリンクキューは、長さ
Dsの使用可能なスロット部920を含んでいる。全て
の下りリンクユーザーはスロットが割り当てられている
ので、下りリンクキューは待ち部を含んでいない。上り
リンクキューは、長さS−Dsの使用可能なスロット部
と、長さUs+Ds−Sの待ち部935を含んでいる。
再び、上りリンクキュート下りリンクキューは、例え
ば、上記のようにしてユーザー識別子を格納しシフトす
ることにより循環インターリーブを提供する。図9Aと
図9Bは、他の状況をカバーするように適切に修正され
ても良い。例えば、UsがS/2と等しいかそれより少
なく、DsがS/2より大きく、Us+DsがSより大
きければ、結果としての上りリンクキュート下りリンク
キューは、図9Bの下りリンクキュート上りリンクキュ
ーと同様になるであろう。加えて、PSTDDの使用か
ら生じる図9Aと図9Bに示されるキュー長の変更は、
当業者には明らかであろう。
【0032】STDDシステムでは、nuがあるフレー
ム期間に発生された上りリンクパケットの数を表し、n
dがそのフレーム期間に発生された下りリンクパケット
の数を表せば、Lパケットの全体がドロップされる場合
にユーザー当たりドロップされるパケットの平均数は以
下のように近似される。 L(nu + nd − S)/(nu + nd) 本発明による循環インターリーブを持つSTDDシステ
ムは、こうして、循環インターリーブを持たないSTD
Dシステムと循環インターリーブを持つTDD/SAD
システムの両方と比べて性能が改善される。
【0033】割り当てられたタイムスロットの循環イン
ターリーブは、上記米国特許出願番号 に記載さ
れているような同一チャンネル干渉減少技術と関連して
使用されることができる。最大ランレングスを減少させ
るために循環インターリーブを使用することは、波形の
置換技術が音声回復を改善するために使用されることを
可能とするということに注意すべきである。波形置換に
関する詳細は、例えば、D.J. Goodman、 G.B. Lockhar
t、 O.J.Wasem、 W.C.Wongによる「パケット音声通信に
おける喪失音声セグメントを回復するための波形置換技
術」(IEEE Trans. on Comm. 、巻33、801-808ページ、
1985年8月)に見つけることができ、これは引用に
よりここに組み込まれる。波形置換は、循環インターリ
ーブを利用しない、従って、過剰ドロップされたパケッ
トのランレングスを示すTDMAシステムで使用するの
は一般的には適切ではない。音声回復を改善するために
使用されても良い他の技術には、例えば、内挿と予測が
ある。
【0034】本発明による最大ドロップされたパケット
のランレングスを更に減少させるために使用されても良
い他の技術には高速音声アクティビティ検出(FSA
D)が含まれる。FSADは、ある話し状態の間に沈黙
のギャップが一般的に存在するという事実を活用する。
本発明は、従来の低速音声アクティビティ検出(SA
D)技術で達成されるもの以上のTDDあるいはSTD
Dのシステム容量の更に増加させるためにFSADを利
用することができる。図7に示される6状態マルコフモ
デル700は、モデル700の各話し状態をサブ状態に
分割することによりFSADを考慮するように変更され
ることが可能である。ユーザーは、対応する話し状態内
にある間にこれらのサブ状態を通して動くように特徴づ
けられることが可能である。FSADは、モデル700
の少なくとも2つの区別のつく状態のグループをサブ状
態に分割することを含む。第一のグループは、状態TS
とSTを含み、第二のグループは状態TT1とTT2を
含む。FSADに関する詳細は、例えば、D.J. Goodma
n、 S.X. Weiによる「パケット予約多重アクセスの効
率」(IEEE Trans. Veh. Tech., 巻40、No.1、170-176
ページ、1991年2月)に見つけることができる。こ
れは、引用によりここに組み込まれる。
【0035】図10Aと図10Bは、それぞれ、第一の
グループと第二のグループのサブ状態への例示的な分割
を示している。サブ状態は、ユーザーの特定の話し状態
内のミニ話し状態(MT)あるいはミニ沈黙状態(M
S)として識別される。図10Aは、状態TSが2つの
状態MT−SとMS−Sに分割されることを示し、それ
では第一のユーザーは、MTあるいはMS状態のいずれ
かにあり、他のユーザーは沈黙状態にある。状態TS
は、MT−S状態あるいはMS−S状態のいずれかから
出ることことができ、ユーザーがTS状態にあるとき、
会話はMT−SあるいはMS−Sの状態のいずれかにあ
るとして特徴付けられることができる。サブ状態への同
様な分割が状態STに対して使用される。図10Bは、
両方のユーザーが同時に話をしている状態TTがMT−
MS、MT−MT、MS−MS、MS−MTとして指定
される4つの別々のサブ状態に分割されることができる
ことを示している。この分割は、図7のモデルの両方の
状態TT1とTT2の両方の状態に対して使用される。
こうしてこの例においてサブ状態への分割は、全体で1
4個のサブ状態を生み、それらは以下のように書かれる
ことができる。{1A,1B}、{2A,2B,2C,
2D}{3A,3B,3C,3D}、{4}、{5}、
{6A,6B}である。数1から6は、図7に示される
6つの状態に対応する。下付けAは、図7の状態TSと
STの内のMT−Sサブ状態を指定し、状態TT1とT
T2におけるMT−MTサブ状態を指定する。下付け
B、C、Dは、状態TT1とTT2におけるサブ状態M
S−MT、MT−MS、MS−MSを指定する。2つの
沈黙状態SS1とSS2は、サブ状態に分割されない。
静的な確率分布が、14個のサブ状態の各々に対する確
率を評価することによりこのFSADモデルに対して展
開されることが可能である。そのような分布をコンパイ
ルする際に含まれる計算は、当業者にはよく知られてお
り、従ってここではこれ以上説明しない。
【0036】図11は、STDDシステムにおいてFS
ADを使用して作成されるドロップされたパケットのラ
ンレングス減少を評価するために使用される例示的なモ
デルを示す。図11のモデルは、ミニ話し状態MTにあ
るユーザーが確率PTSでその状態から出て、沈黙状態
Sあるいはミニ沈黙状態MSに入ることを示している。
ミニ話し状態からミニ沈黙状態へのジャンプが1つの主
状態から他の状態へのジャンプより一般的に頻繁に起き
るので、実際のFSADシステムで観測されるランレン
グスのこの簡略化されたモデルは示している。条件付き
のドロップされたパケットのランレングス分布は、この
場合にも得られることが可能である。PTSに対して選
ばれる値は、上記の静的な確率分布に従って決定された
ように、ミニ話し状態からいずれかの沈黙状態あるいは
ミニ沈黙状態への全ての1ステップ遷移確率の中で最小
値を取る。この結果、ドロップされたパケットのランレ
ングスに対する実際の蓄積分布の上限が得られる。この
モデルを使用して、40情報スロットを持ち、2msの
フレーム期間を持つシステムでは、ユーザーが第一の位
置のブロックキューに入るLの予測値はTDDシステム
では12msのオーダーであり、STDDシステムでは
約7msのオーダーである。計算の詳細は、当業者には
明らかであり、従って省略される。この例では、STD
Dは、こうして、FSADを使用するとき、あるドロッ
プレートに対するドロップされたパケットのランレング
スへの強固さにおいて、TDDより優れている。
【0037】本発明によるFSADの重要な特徴は、F
SADがユーザー間にドロップされたパケットをランダ
ムに拡散するということである。上記のように、各ユー
ザーは、一般に、ある話し状態で非常に頻繁にMT状態
とMS状態の間を通過するのが一般的である。従って、
FSADは、ドロップされたパケットのランレングスを
更に減少させるユーザースロット割り当ての付加的なラ
ンダム化を有効に達成する。FSADシステムでさえ、
特定のユーザーにより経験されるランレングスが任意に
長くなるという可能性がまだ存在するということに注意
すべきである。従って、FSADと関連して本発明の循
環インターリーブを使用することが望ましい。FSAD
付であるいはそれ無しで循環インターリーブを使用する
ことの決定は、最小化ランレングスと一般にFSADの
使用を伴う増加されるシステム処理の複雑さとの間のト
レードオフを含む。勿論、いずれかの適切な検出レート
で動作する技術を含めて、他の形式の音声アクティビテ
ィ検出が使用できる。
【0038】図12は、本発明による例示的な通信シス
テム1200を示す。システム1200は、セルラーシ
ステムの基地局に接続された公衆電話回線から入力され
るベースバンドを処理する音声符号化器1204を含ん
でいる。符号化音声は、チャンネル符号化器1208に
供給される。チャンネル符号化器の出力は、基地局から
ユーザーに送信されるべき情報パケットを表している。
チャンネルインターリーバー1212は、例えば、チャ
ンネルフェージングの影響を軽減するために、当業者に
よく知られた方法でパケットをランダムにインターリー
ブする。本発明の上記循環インターリーブと異なり、チ
ャンネルインターリーブは、一般にドロップされたパケ
ットのランレングスを減少させないということに注意す
べきである。以下に説明するように、循環インターリー
ブはプロセッサ1244を用いてこの実施例で達成さ
れ、そのプロセッサはメモリ格納位置を含み、図8A、
図8B、図9A、図9Bと関連して説明したキューを実
現する。循環インターリーブは、ユーザーを識別するた
めコントロール情報を利用することができ、K>=1の
コントロール情報デューティーサイクルを持つシステム
で使用するのに適している。当業者は、K>1のシステ
ムに対してコントロール情報の構成及び/あるいは処理
を適切に調整することを容易に決定することができるで
あろう。
【0039】パケットは、変調器1214で1以上の搬
送信号上に変調され、RFプロセッサ1220とアンテ
ナ1224に供給される。アンテナ1224は、セルラ
ーシステムの特定セルの多数の異なる移動体ユーザーと
通信するのに適切な全方向性アンテナであっても良い。
システム1200は、また、アンテナ1224とRFプ
ロセッサ1220を介してユーザーから信号を受信す
る。受信信号は、復調器1228で復調される。復調さ
れたパケットは、前に適用されたチャンネルインターリ
ーブが除かれ、あるタイムフレームのパケットの位置が
チャンネル復号器1236により適用される復号化と合
致するようにチャンネルデインターリーバー1232に
より処理される。音声符号化器1240は、受信情報を
ベースバンド出力に変換し。それは、公衆電話回線ネッ
トワークの電話回線に供給される。プロセッサ1244
は、例えば、要素1204−1214と1228−12
40、あるいはそれらのサブセットを導く。他の実施例
では、これらの要素の内の1以上のものがプロセッサ1
244内に部分的にあるいは全体的に組み込まれても良
い。プロセッサ1244h、コンピューター、マイクロ
プロセッサ、アプリケーション特定集積回路(足C)あ
るいは他の適切な構成のハードウェア、ソフトウェアあ
るいはファームウエアとして実現可能である。ある実施
例では、プロセッサは、例えばユーザー識別子を格納す
るのに適した多数の格納位置を持つメモリを含んでい
る。プロセッサ1244は、図8A、図8B、図9A、
図9Bと関連して上記したようにして1以上のキューを
実現するためにメモリを使用することにより、本発明に
よる循環インターリーブを提供する。プロセッサ124
4は、あるフレーム内でブロックされたユーザーが後続
のフレームでスロット割り当てに際して優先順位が与え
られるように、キュー内のユーザー識別子のシフトある
いは他の移動をコントロールする。他の実施例では、プ
ロセッサは、循環インターリーブを制御するように外部
メモリユニットと相互作用することができる。プロセッ
サ1244は、また、音声信号中にMSサブ状態とMT
サブ状態を検出し、それに従ってパケットを構成し割り
当てることにより上記FSAD技術を実現するために利
用されても良い。セルラーシステムにおけるFSADの
実現に関しての詳細は、当業者にはよく知られており、
従って、ここでは更に説明はしない。
【0040】システム1200は、ベースバンド音声信
号を処理し、チャンネル符号化とチャンネルインターリ
ーブを利用するとして示されているが、これにより制限
されるものではないということは強調されるべきであ
る。例えば、本発明は、いずれかの種類のデータを通信
するシステムにおいて、及びチャンネル符号化及び/あ
るいはインターリーブを利用しないシステムにおいて、
使用するのに適する。チャンネル符号化/復号化とイン
ターリーブ/デインターリーブは、一般に通信チャンネ
ルをランダム化し、例えば、チャンネルフェージングの
影響を軽減する。しかしながら、声は、通常、全体の遅
延の代償で達成される。従って、本発明の好適実施例
は、チャンネル符号化とチャンネルインターリーブを除
き、チャンネルフェージングを制御するために多数のよ
く知られた空kんたようせいぎじゅつのいずれかを使用
する。
【0041】図13は、本発明による循環インターリー
ブを示すフローチャートである。判定ステップ1302
は、あるユーザーが例えば会話を始めることによりアク
ティブ状態にはいるとき、キュー位置がステップ130
6でそのユーザーに割り当てられるということを示して
いる。そのユーザーに対応するユーザー識別子は、ステ
ップ1308でキューに格納される。この実施例では、
循環インターリーバーは上りリンクキュート下りリンク
キューの両方を含んでいると仮定する。それらのキュー
の各々は、図9Aと図9Bと関連して説明したように割
り当てられたスロット部と待ち部を持っている。図13
と関連してキューへの参照は、従って、そのユーザーが
上りリンク上で通信しているのかあるいは下りリンク上
で通信しているのかに依存して、上りリンクキューある
いは下りリンクキューのいずれかを参照することと理解
されるべきである。
【0042】判定ステップ1312では、そのユーザー
に現在のフレームのタイムスロットを割り当てるように
意図される。そのスロットがステップ1312で割り当
てられれば、ユーザーとの通信は、ステップ1316で
示されるように、割り当てら得たスロットに場所を取る
ことができる。判定ステップ1322は、同じユーザー
が次のフレームの間アクティブのままでなければ、前に
割り当てられたスロットは、ステップ1324に示され
るように未使用スロットのプールに戻される。プロセス
はステップ1302に戻り、非アクティブのユーザーが
アクティブ状態に再入するまでそのままである。ユーザ
ーがステップ1322でアクティブのままならば、その
ユーザーに割り当てれたキュー位置は、ステップ132
8に示されるように上記循環インターリーブに基づいて
更新される。例えば、図8AのユーザーAがフレームn
−1の第一のキュー位置に対応する第一のフレームタイ
ムスロットが割り当てられていると仮定する。次のフレ
ームnの間に、ユーザーAは、図8Bのブロックキュー
820の最後に対応するキュー位置のような別のキュー
位置が割り当てられる。ステップ1330は、そのユー
ザーに対して更新されたキュー位置がユーザー識別子の
形で格納されることを示している。プロセスは、ステッ
プ1312に戻り、そのユーザーに次のフレームのスロ
ットを割り当てようとする。示されるステップが各上記
循環インターリーブに従って、フレーム毎に多数のユー
ザーに対して繰り返される。キューは、例えば、図12
のプロセッサ1244に似維持されても良いし、ランダ
ムアクセスメモリ、キャッシュメモリ、あるいは他の形
式の電子的あるいは磁気的メモリで実現されても良い。
図13に示されるステップは、どのスロットがユーザー
に前に割り当てられたかを追尾し、次のフレームでアク
ティブのままであるこれらのユーザーのいずれかに割り
当てられたスロットをシフトしあるいは他に変更するこ
とにより循環インターリーブを提供する。
【0043】図8A、図8B、図9A、図9Bと関連し
て上記したように、現在のフレームの第一のスロット位
置のスロットが割り当てられたユーザーは、後続のフレ
ームの間、その位置からはずされ、ブロックキューの最
後に置かれ、あるいは単一の上りリンクキューあるいは
下りリンクキューの待ち位置に置かれる。例えば、キュ
ーの待ち部あるいはブロックキューに格納された他のユ
ーザー識別子があれば、後続のフレームの使用可能な全
てのスロットは他のユーザーに割り当てられ、第一のス
ロット位置が前に割り当てられたユーザーはアクティブ
のままであるということを引き起こす。勿論、使用可能
であるこの技術の多くの変更がある。一般に、インター
リーブ技術は、前にブロックされたユーザーにスロット
割り当ての優先順位を提供するものとして既述されても
良い。循環インターリーブは、その優先順位を提供する
ための唯一の可能な技術である。他の技術は、ドロップ
されたパケットのリスクが多数のユーザーに拡散される
ようにスロット割り当て順に多数の他の順列のいずれか
を適用することを含んでいる。更に他の例は、あるフレ
ームでアクティブユーザーのサブセットだけに循環イン
ターリーブを適用し、あるいは、1以上のユーザーが多
数のフレームに渡って特定のスロットの保有を維持する
ことを可能とすることを含んでいる。前にブロックされ
たユーザーに対応する識別子を格納することは必ずしも
必要ではないということに注意すべきである。例えば、
第一のスロット位置が割り当てられたユーザーが後続の
フレームでその同じスロットが自動的には割り当てられ
ず、代わって、そのフレームの他のスロットに対する他
の全てのユーザーと競合しなければならないというよう
に、割り当ての前後でスロット割り当てを変えることに
より、優先順位は、前にブロックされたユーザーに有効
に提供される。
【0044】上記の本発明の実施例は、また、周波数分
割多重化(FDM)システムで利用されても良い。その
ようなシステムでは、ユーザーに割り当てられたタイム
スロットは、使用可能な多数のキャリア周波数の内の1
つを表す。従って、ここで使用される用語”フレームス
ロット”は、例えば、タイムスロットと周波数スロット
の両方を含むものとして意図されている。本発明の循環
インターリーブ、あるいは、より一般的に、スロット割
り当て順列は、上記のそれのようにして、種々のFDM
キャリア周波数に適用される。あるフレームでブロック
され、従って、キャリア周波数が割り当てれていないユ
ーザーは、後続のフレームでの割り当てに際して優先順
位を受ける。本発明は、また、コード分割システムで実
現されても良い。当業者は、ここの技術を容易に適合さ
せることができ、広範囲の種々の異なる時分割システ
ム、周波数分割、及びコード分割システムを実現できる
であろう。
【0045】上記の説明は、STDD多重アクセス技術
を組み込む無線通信システムにより一義的に本発明の利
用性を示したが、本発明の装置と方法は、TDD/SA
Dを含めて、他のTDMA通信技術で使用するのに一般
的に適するということは理解されよう。他のシステム要
素に関しての循環インターリーブの場所と実現、インタ
ーリーブの形式、及びそのインターリーブが前にブロッ
クされたユーザーに優先順位を提供するようにスロット
割り当てを変える方法を含めて、示された実施例におい
て多くの変更が可能である。これら及び他の構成の変更
は、当業者には容易であろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】セルラー通信システムの構成要素を示す図であ
る。
【図2】従来のTDMA/TDDフレームフォーマット
を示す図である。
【図3】従来のTDMA/TDD/SADのフレームフ
ォーマットを示す図である。
【図4】共有時分割二重化(STDD)フレームフォー
マットを示す図である。
【図5】本発明のフレーム内のスロット割り当てステッ
プを示すフローチャートである。
【図6】本発明による部分的共有時分割二重化(PST
DD)フレームフォーマットを示す図である。
【図7】従来技術による低音声アクティブティ検出(S
AD)の有限状態マルコフモデルを示す図である。
【図8】(A)本発明による上りリンクユーザーと下り
リンクユーザーの両方に対して単一キューを使用する例
示的な循環インターリーブ技術を示す図の1である。 (B)本発明による上りリンクユーザーと下りリンクユ
ーザーの両方に対して単一キューを使用する例示的な循
環インターリーブ技術を示す図の2である。
【図9】(A)本発明による上りリンクユーザーと下り
リンクユーザーに対して別々のキューを使用するSTD
Dシステムの循環インターリーブを示す図の1である。 (B)本発明による上りリンクユーザーと下りリンクユ
ーザーに対して別々のキューを使用するSTDDシステ
ムの循環インターリーブを示す図の2である。
【図10】(A)高速音声アクティビティ検出(FSA
D)を提供するよう要求された図7のモデルへの変更例
を示す図の1である。 (B)高速音声アクティビティ検出(FSAD)を提供
するよう要求された図7のモデルへの変更例を示す図の
2である。
【図11】FSADを有するSTDDシステムにおける
ドロップされたパケットのランレングスの解析で使用す
るのに適した簡略化モデルを示す図である。
【図12】本発明による循環インターリーブ有する例示
的通信システムのブロックダイアグラムである。
【図13】本発明による循環インターリーブを提供する
のに適する例示的な処理ステップの組のフローチャート
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール−エリック ウィルヘルム サンド バーグ アメリカ合衆国 07928 ニュージャーシ ィ,カザム,ヒッコリー プレイス エー −11 25

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレームの割り当てられたスロットでア
    クティブユーザーが情報を通信する通信システムにおい
    て、スロットを割り当てる方法であって、 あるフレームのスロットを前記アクティブユーザーの第
    一の組に割り当てることと、 前記フレームのスロットが割り当てられない前記アクテ
    ィブユーザーの第二の組を識別することと、及び後続の
    フレームの割り当てスロットを得る際に、該後続フレー
    ムでアクティブのままの前記第二の組の前記アクティブ
    ユーザーの少なくとも一人に優先順位を提供することと
    を具備する方法。
  2. 【請求項2】 前記第一の組の内の特定アクティブユー
    ザーに前記フレームで割り当てられた前記スロットのス
    ロット位置を識別することと、 前記特定のユーザーが前記後続のフレームでアクティブ
    のままかどうかを判定することと、及び前記後続のフレ
    ームで前記特定のアクティブユーザーに別のスロット位
    置を持つスロットを割り当てることとを更に具備する請
    求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記優先順位を提供するステップは、前
    記後続のフレームでアクティブのままである前記第一と
    第二の組のユーザーの循環インターリーブに従って前記
    後続のフレームのスロットを割り当てることを具備する
    請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記アクティブユーザーの第一の組にフ
    レームのスロットを割り当てるステップは、前記ユーザ
    ーからの需要に従って、下りリンク通信と上りリンク通
    信に前記スロットの少なくとも一部をダイナミックに割
    り当てることを具備する請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記アクティブユーザーの第一の組にフ
    レームのスロットを割り当てるステップは、 前記フレームの前記スロットの第一の部分を上りリンク
    通信に割り当てることと、 前記フレームの前記スロットの第二の部分を下りリンク
    通信に割り当てることと、及び前記ユーザーからの需要
    に従って前記フレームの前記スロットの第三の部分を上
    りリンク通信と下りリンク通信のいずれかにダイナミッ
    クに割り当てることとを具備する請求項1に記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 前記フレームのスロットが割り当てられ
    ない前記アクティブユーザーの第二の組を識別するステ
    ップは、 前記第二の組の前記アクティブユーザーの各々と関連す
    るユーザー識別子を判定することと、及び前記ユーザー
    識別子を格納することとを具備する請求項1に記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 前記ユーザー識別子を格納するステップ
    は、第二の組のアクティブユーザーが前記フレームのス
    ロットを要求した順番に先入れ先出しキューに前記ユー
    ザー識別子を格納することを更に具備する請求項6に記
    載の方法。
  8. 【請求項8】 前記情報は音声情報であり、前記方法
    は、音声アクティビティ検出技術を用いて前記音声情報
    をスロットに構成することを更に具備する請求項1に記
    載の方法。
  9. 【請求項9】 前記音声アクティビティ検出技術は、前
    記音声情報中のミニ話し状態とミニ沈黙状態を識別する
    請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記情報は音声情報であり、前記アク
    ティブユーザーの内の少なくとも一人により通信される
    前記情報を再構築するように波形置換技術を適用するこ
    とを更に具備する請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 フレームの割り当てられたスロットで
    アクティブユーザーが情報を通信する通信システムにお
    いて、スロットを割り当てる装置であって、 あるフレームのスロットを前記アクティブユーザーの第
    一の組に割り当てるための手段と、 前記フレームのスロットが割り当てられない前記アクテ
    ィブユーザーの第二の組を識別するための手段と、及び
    後続のフレームの割り当てスロットを得る際に、該後続
    フレームでアクティブのままの前記第二の組の前記アク
    ティブユーザーの少なくとも一人に優先順位を提供する
    ための手段とを具備する装置。
  12. 【請求項12】 前記第一の組の内の特定アクティブユ
    ーザーに前記フレームで割り当てられた前記スロットの
    スロット位置を識別するための手段と、及び前記後続の
    フレームで前記特定のアクティブユーザーに別のスロッ
    ト位置が割り当てられるように、前記特定のユーザーが
    前記後続のフレームでアクティブのままかどうかを判定
    するための手段とを更に具備する請求項11に記載の装
    置。
  13. 【請求項13】 前記後続のフレームでアクティブのま
    まである前記第二の組のユーザーの内の少なくとも一人
    に優先順位を提供するための手段は、前記第二の組の少
    なくとも一人のユーザーが、前記第一の組の前記ユーザ
    ーの少なくとも一人の前に、前記後続のフレームでアス
    ロットが割り当てられるように、前記後続のフレームで
    のスロット割り当てを変えるように動作する循環インタ
    ーリーバーを具備する請求項11に記載の装置。
  14. 【請求項14】 前記循環インターリーバーは、前記第
    一の組のアクティブユーザーに前記後続のフレームで割
    り当てられるスロット位置が、前記フレームの前記前に
    割り当てられたスロット位置に関して少なくとも1スロ
    ットシフトされているように前記後続のフレームでスロ
    ット割り当てを変更する請求項13に記載の装置。
  15. 【請求項15】 前記通信システムは、共有時分割二重
    化システムであり、前記第一の組のアクティブユーザー
    にフレームのスロットを割り当てるための手段は、ユー
    ザー需要に従って上りリンク通信と下りリンク通信に前
    記スロットの少なくとも一部をダイナミックに割り当て
    るように動作するプロセッサを具備する請求項11に記
    載の装置。
  16. 【請求項16】 前記通信システムは、部分的共有時分
    割二重化システムであり、前記スロットを割り当てるた
    めの手段は、前記フレームの前記スロットの第一の部分
    を上りリンク通信に割り当て、前記スロットの第二の部
    分を下りリンク通信に割り当て、ユーザーの需要に従っ
    て前記スロットの第三の部分を上りリンク通信と下りリ
    ンク通信のいずれかにダイナミックに割り当てるように
    動作するプロセッサを具備する請求項11に記載の装
    置。
  17. 【請求項17】 前記情報は音声情報であり、前記装置
    は、音声アクティビティ検出器を更に具備する請求項1
    1に記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記音声アクティビティ検出器は、前
    記情報中のミニ話し状態とミニ沈黙状態を識別すること
    により前記音声情報をスロットに構成するように動作す
    る請求項17に記載の装置。
  19. 【請求項19】 前記フレームでスロットが割り当てら
    れない前記アクティブユーザーの第二の組を識別するた
    めの手段は、 前記第二の組のユーザーの内の前記ユーザーの各々と関
    連するユーザー識別子を判定するように適合するプロセ
    ッサと、及び前記ユーザー識別子が格納されるメモリと
    を更に具備する請求項11に記載の装置。
  20. 【請求項20】 前記ユーザー識別子が格納される前記
    メモリは、前記フレームのスロットを前記第二の組のア
    クティブユーザーが要求した順番に前記ユーザー識別子
    を格納するように先入れ先出しキューを実現する請求項
    19に記載の装置。
  21. 【請求項21】 通信システムであって、 前記システムの情報を通信するためにスロットを要求す
    るアクティブユーザーにフレーム中のスロットを割り当
    てるように動作するプロセッサと、及び前記アクティブ
    ユーザーが後続のフレームでアクティブのままであれ
    ば、前記アクティブユーザーに割り当てられるスロット
    のスロット位置を変えるための手段とを具備する通信シ
    ステム。
  22. 【請求項22】 前記スロット位置を変えるための手段
    は、 前記フレームのスロットが割り当てられないアクティブ
    ユーザーのユーザー識別子を格納するためのメモリと、
    及び前記メモリに結合され、前記後続フレームで、前記
    メモリに格納された識別子を持つアクティブユーザーと
    前記フレームのスロットが前に割り当てられたアクティ
    ブユーザーの循環インターリーブを実現する用に動作す
    る循環インターリーブ手段とを更に具備する請求項21
    に記載の通信システム。
  23. 【請求項23】 前記メモリは、先入れ先出しキューを
    実現する請求項22に記載の通信システム。
  24. 【請求項24】 前記インターリーブ手段は、前記後続
    のフレームでユーザーがアクティブのままならば、前記
    後続のフレームで少なくとも1つのスロット位置だけ前
    記フレームのスロットが割り当てられたアクティブユー
    ザーのスロット位置をシフトするように動作する請求項
    22に記載の通信システム。
  25. 【請求項25】 前記インターリーブ手段は、前記後続
    のフレームで付加的なスロットが前記メモリに格納され
    た識別子を有する他のアクティブユーザーに対して使用
    可能とされることができるように、前記フレームのスロ
    ットが割り当てられたアクティブユーザーのユーザー識
    別子を識別し、前記メモリにそのユーザー識別子を格納
    するように動作する請求項22に記載の通信システム。
  26. 【請求項26】 前記インターリーブ手段は、前のフレ
    ームでスロットが割り当てられていない第二のユーザー
    が後続のフレームでアクティブのままであり、他の使用
    可能なスロットの全てが他のアクティブなユーザーに割
    り当てられていれば、フレームでスロットが割り当てら
    れた第一のユーザーが後続のフレームでスロットが割り
    当てられないようにアクティブユーザーに割り当てらっ
    るスロット位置を変更する請求項22に記載の通信シス
    テム。
JP33626995A 1994-12-27 1995-12-25 循環インターリーブとドロップされたパケットのランレングスの減少を有する多重アクセスセルラー通信 Expired - Lifetime JP3510409B2 (ja)

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