(57)【要約】双方向通信システムにおける予測的なスケジュール方法および装置を説明する。通信システム100 では、制御装置218 は加入者局106 が将来、確かめることが可能なときに送信されるデータを有するという知識を使用する。通信システムの制御装置は加入者局の送信のためのリクエストスケジュールを送信することを必要とせずにデータ送信をスケジュールするための知識を使用する。
2005522059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムのリンクによる送信のスケジュール方法において、
通信システムの第１のリンクでデータを送信し、
通信システムの第１のリンクでスケジュール情報を送信するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
通信システムの第１のリンクにおける前記スケジュール情報の送信は、
通信システムの第１のリンクで前記送信されたデータと共にスケジュール情報を送信することを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
通信システムのリンクによる送信のスケジュール方法において、
通信システムの第１のリンクでデータを送信し、
第１のリンクでの前記送信されたデータの受信にしたがって通信システムのリンクでの送信をスケジュールするステップを含んでいる方法。
【請求項４】
第１のリンクにおける前記送信されたデータの受信にしたがって、通信システムのリンクでの送信の前記スケジュールは、
第１のリンクにおける前記送信されたデータの受信の時間的瞬間から予め定められた量だけ遅延される第１の時間的瞬間において通信システムのリンクにおける送信をスケジュールすることを含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
第１のリンクにおける前記送信されたデータの受信にしたがって、通信システムのリンクでの前記スケジュールされた送信を期待する基地局におけるリンク容量を確かめ、
通信システムの第１のリンクにおいて、前記確かめられたリンク容量が前記スケジュールされた送信をサポートしないとき前記スケジュールされた送信の少なくとも１つのパラメータに対する変化を送信するステップをさらに含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項６】
通信システムの第１のリンクにおいて、前記確かめられたリンク容量が前記スケジュールされた送信をサポートしないとき、前記スケジュールされた送信の少なくとも１つのパラメータに対する変化の前記送信において、
通信システムの第１のリンクにおいて、前記スケジュールされた送信の少なくとも１つのパラメータに対する変化を前記送信されたデータと共に送信するステップを含んでいる請求項５記載の方法。
【請求項７】
通信システムのリンクにおける送信のスケジュール方法において、
リンクにおけるデータの予めスケジュールされた送信を期待する基地局のリンク容量を確かめ、
前記確かめられたリンク容量にしたがって処理を進める方法。
【請求項８】
前記処理の進行は、前記確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするときに、第１のリンクでのスケジュール情報の送信を中止する請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートしないときに第１のリンクで再スケジュール情報を送信することをさらに含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記処理の進行は、前記確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするとき、データの予めスケジュールされた送信の許可を第１のリンクで送信する請求項７記載の方法。
【請求項１１】
さらに前記確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートしないとき、第１のリンクで再スケジュール情報を送信する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
通信システムのリンクにおける送信をスケジュールする装置において、
送信機と、
プロセッサと、
プロセッサに結合され、送信機に通信システムの第１のリンクでデータを送信させ、送信機に通信システムの第１のリンクでスケジュール情報を送信させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる記憶媒体とを具備している装置。
【請求項１３】
送信機に通信システムの第１のリンクでデータを送信させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットは、送信機に通信システムの第１のリンクで送信された情報と共にスケジュール情報を送信させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
通信システムのリンクでの送信をスケジュールする装置において、
通信システムの第１のリンクでデータを送信するように構成されている送信機と、
プロセッサと、
プロセッサに結合され、第１のリンクで送信されたデータの受信にしたがって、通信システムのリンク上の送信をスケジュールするためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる記憶媒体とを具備している装置。
【請求項１５】
第１のリンクで送信されたデータの受信にしたがって、通信システムのリンク上の送信をスケジュールするためのプロセッサにより実行可能な命令のセットは、第１のリンクにおける送信されたデータの受信の時間的瞬間から予め定められた量だけ遅延される時間的瞬間において通信システムのリンクでの送信をスケジュールするためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
さらに、第２のプロセッサと、
第２のプロセッサに結合され、第１のリンクで送信されたデータの受信にしたがって、通信システムのリンクにおけるスケジュールされた送信を期待する基地局でリンク容量を確かめ、前記確かめられたリンク容量が前記スケジュールされた送信をサポートしないとき前記スケジュールされた送信の少なくとも１つのパラメータに対する変化を通信システムの第１のリンクで送信機に送信させるための第２のプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる第２の記憶媒体とを具備している請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
確かめられたリンク容量が前記スケジュールされた送信をサポートしないときスケジュールされた送信の少なくとも１つのパラメータに対する変化を通信システムの第１のリンクで送信機に送信させるための第２のプロセッサにより実行可能な命令のセットは、送信された情報と共にスケジュールされた送信の少なくとも１つのパラメータに対する変化を通信システムの第１のリンクで送信機に送信させるための命令のセットを具備している請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
通信システムのリンクにおける送信をスケジュールする装置において、
送信機と、
プロセッサと、
プロセッサに結合され、リンクでの予めスケジュールされたデータの送信を期待している基地局のリンク容量を確かめるために、確かめられたリンク容量にしたがって処理を進行させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる記憶媒体とを具備している装置。
【請求項１９】
さらに、送信機を具備し、確かめられたリンク容量にしたがって処理を進行させるようにプロセッサにより実行可能な命令のセットは、確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするとき第１のリンクにおけるスケジュール情報の送信を中止するためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
命令のセットはさらに、確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートしないとき、送信機に第１のリンクで再スケジュール情報を送信させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
さらに送信機を具備し、確かめられたリンク容量にしたがって処理を進行するためのプロセッサにより実行可能な命令のセットは、確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするとき、送信機に第１のリンクによりデータの予めスケジュールされた送信の許可を送信させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる請求項１８記載の装置。
【請求項２２】
命令のセットはさらに、確かめられたリンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするとき、送信機に第１のリンクにより再スケジュール情報を送信させるためのプロセッサにより実行可能な命令のセットを含んでいる請求項２１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信システム、特に双方向通信における予測的なスケジュール方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムは発生源局から地理的に異なる目的地局へ情報信号の伝送を可能にするために開発されている。通信チャンネル上での発生源局からの情報信号の送信では、情報信号は最初に通信チャンネル上での効率的な伝送に適した形態へ変換される。情報信号の変換または変調は、結果的に変調された搬送波のスペクトルが通信チャンネル帯域幅内に制限されるように情報信号にしたがって搬送波のパラメータを変化することを含んでいる。目的地局では、発生した情報信号は通信チャンネルで受信された変調された搬送波から複製される。このような複製は通常、発生源局により使用される変調プロセスの反転を使用して実現される。
【０００３】
変調はまた多元アクセス、即ち普通の通信チャンネル上で幾つかの信号の同時的な送信および／または受信を容易にする。多元アクセス通信システムはしばしば普通の通信チャンネルに対する連続的なアクセスではなく比較的短期間の断続的なサービスを必要とする複数の加入者装置を含んでいる。時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、振幅変調多重アクセス（ＡＭ）等の幾つかの多元アクセス技術が当業者により知られている。別のタイプの多重アクセス技術は、以後IS-95 標準として呼ぶ“TIA/EIA/IS-95 Mobile-Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wide-Band Spread Spectrum Cellular System”に準じている符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）拡散スペクトルシステムである。多重接続通信システムでのＣＤＭＡ技術の使用は米国特許第4,901,307 号明細書（発明の名称“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE-ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS ”）および、米国特許第5,103,459 号明細書（発明の名称“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”）に記載され、この両者は本発明の出願人に譲渡されている。
【０００４】
多元アクセス通信システムは無線または有線であり、音声および／またはデータを伝送する。音声およびデータの両者を伝送する通信システムの１例はＩＳ−９５標準にしたがったシステムであり、これは通信チャンネル上で音声およびデータの送信を特定する。固定したサイズのコードチャンネルフレームでデータを送信する方法は米国特許第5,504,773 号明細書（発明の名称“ METHOD  AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION）に記載され、本発明の出願人に譲渡されている。ＩＳ−９５標準にしたがって、データまたは音声は１４．４Ｋｂｐｓの高さのデータレートで幅２０ミリ秒であるコードチャンネルフレームに区分される。音声およびデータの両者を伝送する通信システムの付加的な例は、文書番号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213、3G TS 25.214（Ｗ−ＣＤＭＡ標準）または“TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”（ＩＳ−２０００標準）に準じる通信システムを含んでいる。
【０００５】
データ専用の通信システムの１例は以後ＩＳ−８５６標準と呼ぶTIA/EIA/IS-856産業標準に準じる高データレート（ＨＤＲ）通信システムである。ＨＤＲシステムは1997年３月11日出願の米国特許出願第08/963,386号明細書（発明の名称“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION ”）に記載され、本発明の出願人に譲渡されている。ＨＤＲ通信システムは３８．４ｋｂｐｓから２．４Ｍｂｐｓの範囲にわたるデータレートのセットを規定し、そこでアクセス点（ＡＰ）はデータを加入者局（アクセス端末ＡＴ）へ送信する。ＡＰは基地局に類似しているので、セルおよびセクタに関する用語は音声システムに関する用語と同一である。
【０００６】
多元アクセス通信システムでは、ユーザ間の通信は１以上の基地局を通して行われる。１つの加入者局の第１のユーザは逆方向リンクでデータを基地局へ送信することによって第２の加入者局の第２のユーザへ通信する。基地局はデータを受信し、そのデータを別の基地局へ伝送できる。データは同一の基地局または他の基地局の順方向リンクで第２の加入者局へ送信される。順方向リンクは基地局から加入者局への送信を意味し、逆方向リンクは加入者局から基地局への送信を意味している。同様に、通信は１つの移動体加入者局の第１のユーザと陸線局の第２のユーザとの間で行われることができる。基地局は逆方向リンクでユーザからデータを受信し、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）によりそのデータを第２のユーザへ伝送する。例えばＩＳ−９５、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＩＳ−２０００等の多数の通信システムでは、順方向リンクおよび逆方向リンクは別々の周波数を割当てられている。
【０００７】
多元アクセス通信システムの設計は各送信加入者局をネットワークの他の加入者局への干渉として作用させる。それ故、逆方向リンク容量は加入者局が他の加入者局から受ける総干渉により限定される。干渉の量は通信システムの動作モード、即ちスピーチ、データまたはスピーチおよびデータにより影響される。
【０００８】
任意の所定の瞬間のスピーチアクティビティ量は決定的ではない。さらに、典型的にユーザ間のスピーチアクティビティのレベルに相関がない。それ故、全ての送信加入者局から基地局で受ける総パワーは時間にわたって変化し、ガウス分布として近似されることができる。アクチブスピーチ期間中、加入者局はさらに高いパワーで送信し、他の加入者局へさらに多くの干渉を生じさせる。さらに多くの干渉は基地局により受信される音声データのフレームエラーの確率を増加する。それ故、容量、即ち通信システムへのアクセスを有することができるユーザ数は限定され、それによって少量の送信フレームだけが過剰な干渉によって失われる。対照的に、データ通信は典型的に通信システム容量を劇的に減少するデータトラフィックの高いバーストによりパンクチュアされた長期間の不活動状態または低いアクティビティにより特徴付けされる。
【０００９】
音声アクティビティのレベルの変化と、音声トラフィックと同時的なデータトラフィックの伝送のために、逆方向リンクの需要は連続的に時間にわたって変化する。音声通信の品質劣化を防ぐため、逆方向リンクの使用は基地局の利用可能な逆方向リンク容量を整合するためにダイナミックに調節されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
干渉を最小にして逆方向リンク容量を最大にする１方法は各加入者局の送信パワーを制御することである。例えばＩＳ−９５標準にしたがった通信システムは２つの制御ループを使用する。第１のパワー制御ループは加入者局の送信パワーを調節し、それによって信号品質はセルで受信された信号のビット対雑音プラス干渉比当りのエネルギＥb ／（Ｎo ＋ｌo ）により測定されるように一定のレベルに維持される。このレベルはＥb ／（Ｎo ＋ｌo ）設定点と呼ばれる。第２のパワー制御ループは設定点を調節し、それによって所望の性能レベルはフレームエラー率（ＦＥＲ）により測定されるように維持される。ＩＳ−９５の逆方向リンクのパワー制御機構は米国特許第5,056,109 号明細書（発明の名称“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM”）に詳細に記載されており、これは本発明の出願人に譲渡されている。
【００１１】
別の方法によれば、各加入者局は加入者局のユーザの会話におけるスピーチアクティビティレベルに応じて異なるビットレートで送信する。可変レートのスピーチボコーダは、ユーザがアクチブに話しているときにフルレートで、休止等の無声中には低いレートでスピーチデータを与える。可変レートのボコーダは米国特許第5,414,796 号明細書（発明の名称“VARIABLE RATE VOCODER ”）に詳細に記載されており、これは本発明の出願人に譲渡されている。
【００１２】
さらに別の方法では、音声サービスとデータサービスの差が利用される。音声サービスとデータサービスの大きな差は前者が厳格で固定した遅延要求を有することである。典型的にスピーチフレームの全体的な一方方向遅延は１００ｍｓよりも小さくなければならない。それと対照的に、データ遅延はデータ通信システムの効率を最適化するために使用される可変パラメータになることができる。結果として、逆方向リンクは連続的に監視され、データ送信は逆方向リンク容量が超過されないようにダイナミックにスケジュールされる。幾つかのスケジュール方法が技術で知られている。スケジュール方法の例は米国特許第5,914,950 号明細書（発明の名称“METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING ”）および、米国特許第5,923,650 号明細書（発明の名称“METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING ”）に詳細に記載されており、これは本発明の出願人に譲渡されている。
【００１３】
スケジュール方法は通信システムの性能に深い影響を有するので、スケジュール方法の改良と、結果として逆方向リンクの使用が技術で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ここで開示されている実施形態は、通信システムのスケジューラで、加入者局が将来、確かめることが可能なときに基地局へ送信されるデータを有するという知識を使用することにより前述の要求を解決する。
【００１５】
本発明の１つの特徴では、通信システムのリンクにおける送信のスケジュールは、通信システムの第１のリンクでデータを送信し、通信システムの第１のリンクでスケジュール情報を送信することを含んでいる。１実施形態では、データおよびスケジュール情報はともに送信される。
【００１６】
本発明の別の特徴では、通信システムのリンクにおける送信のスケジュールは、通信システムの第１のリンクでデータを送信し、送信されたデータの受信にしたがって通信システムのリンクでの送信をスケジュールすることを含んでいる。１実施形態では、前記送信されたデータの受信にしたがって、通信システムのリンクでのスケジュールされた送信を期待する基地局に対するリンク容量は確かめられ、通信システムの第１のリンクにおいて、前記確かめられた逆方向リンク容量が前記スケジュールされた送信をサポートしないとき、予めスケジュールされた情報の少なくとも１つのパラメータに対する変化が送信される。別の実施形態では、予めスケジュールされた情報の少なくとも１つのパラメータに対する変化は送信されたデータと共に送信される。
【００１７】
さらに別の特徴では、通信システムのリンクにおける送信のスケジュールは、リンクのデータの予めスケジュールされた送信を期待する基地局のリンク容量を確かめ、確かめられたリンク容量にしたがって進行することを含んでいる。１実施形態では、第１のリンクでのスケジュール情報の送信は、確かめられた逆方向リンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするときに中止される。別の実施形態では、第１のリンクでのデータの予めスケジュールされた送信の確認は前記確かめられた逆方向リンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートするときに送信される。前記確かめられた逆方向リンク容量がデータの予めスケジュールされた送信をサポートしないとき、再スケジュール情報が第１のリンクで送信される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
用語“例示的”は“１例、インスタンスまたは例示の役目”を意味するためにここで専用に使用されている。“例示的”としてここで説明する任意の実施形態は必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有効であると解釈されるわけではない。
【００１９】
用語パケットはここでは特定のフォーマットにアレンジされたデータ（ペイロード）および制御エレメントを含んだビットのグループを意味することに専用に使用されている。制御エレメントは例えばプリアンブル、品質計量、または当業者に知られている他の計量を含んでいる。品質計量は例えば巡回冗長検査（ＣＲＣ）、パリティビットまたは当業者に知られている他の計量を含んでいる。
【００２０】
ＨＤＲ通信システムの場合にここではＡＰを指す用語基地局はここでは、加入者局が通信で使用するハードウェアを意味することに専用に使用される。“セル”はこの用語が使用される文脈に応じて、ハードウェアまたは地理的なカバー区域を指している。セクタはセルの区分である。セクタはセルの属性を有するので、セルに関して説明する考察は容易にセクタへ拡張される。
【００２１】
ＨＤＲ通信システムの場合にここではＡＴを指す用語加入者局はここではアクセスネットワークが通信するハードウェアを意味することに専用に使用される。加入者局は移動局でも静止局でもよい。加入者局は無線チャンネルまたは有線チャンネルを介して例えば光ファイバまたは同軸ケーブルを使用して通信する任意のデータ装置である。加入者装置はさらに任意の数のタイプの装置であってもよく、ＰＣカード、コンパクトフラッシュ、外部または内部モデムまたは無線または有線電話機を含むがそれらに限定されない。基地局とアクチブトラフィックチャンネル接続を設定するプロセス中の加入者局は接続設定状態であると言われる。基地局とアクチブトラフィックチャンネル接続を設定した加入者局はアクチブ加入者局と呼ばれ、トラフィック状態にあると言われる。
【００２２】
用語通信チャンネル／リンクはここでは変調特性およびコード化に関して説明される信号が送信される単一のルート、または基地局または加入者局のいずれか一方のプロトコル層内の単一のルートを意味することに専用に使用されている。
【００２３】
用語逆方向チャンネル／リンクはここでは加入者局が信号を基地局へ送信する通信チャンネル／リンクを意味することに専用に使用されている。
【００２４】
用語順方向チャンネル／リンクはここでは基地局が信号を加入者局へ送信する通信チャンネル／リンクを意味することに専用に使用されている。
【００２５】
用語コードチャンネルフレームはここでは１フレーム時間期間内の特定のフォーマットへアレンジされたビットのグループを意味することに専用に使用されている。
【００２６】
用語ソフトハンドオフはここでは加入者局と２以上のセクタ間の通信を意味することに専用に使用されており、各セクタは異なるセルに属している。ＩＳ−９５標準の文脈では、逆方向リンク通信は両者のセクタにより受信され、順方向リンク通信は２以上のセクタの順方向リンクで同時に伝送される。
【００２７】
用語、さらにソフトなハンドオフはここでは、加入者局と２以上のセクタとの間の通信を意味することに専用に使用されており、ここでは各セクタは同一のセルに属している。ＩＳ−９５標準の文脈では、逆方向リンク通信は両者のセクタにより受信され、順方向リンク通信は２以上のセクタの順方向リンクのうちの１つで同時に伝送される。
【００２８】
［説明］  
図１は本発明の実施形態にしたがってスケジュールを行うことのできる例示的な通信システム100 を示している。通信システム100 は多数のセル102A-102G からなり、各セル102 は対応する基地局104 によりサービスされている。ＣＤＭＡネットワーク内で、種々の加入者局106 は通信システム100 のカバー区域全体に分散される。加入者局106 は順方向リンクで信号を基地局104 へ送信し、逆方向リンクで基地局104 から信号を受信することにより基地局106 と通信する。例えば加入者局106Aと106Bは基地局104Cだけと通信し、加入者局106Dと106Eは基地局104Dだけと通信しているが、セル境界近くに位置する加入者局106Cは基地局104Cと104Dとハンドオフ中である。１実施形態では、通信システム100 はＣＤＭＡ通信システムであるが、本発明は全ての無線通信フォーマットへ応用可能である。ＣＤＭＡ通信システムでは、セル境界近くに位置する加入者局106Cは基地局104Cと104Dとソフトハンドオフ中である。ＣＤＭＡシステムでのソフトハンドオフの使用は前述の米国特許第5,267,261 号明細書に詳細に説明されている。基地局106 は対応するバックホール108 によって制御装置110 へ接続されている。制御装置110 は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）112 およびデータネットワークインターフェース（ＤＮＩ）114 とインターフェースする。
【００２９】
図２は１実施形態にしたがったさらに詳細な通信システム100 の基本アーキテクチャのブロック図を示している。簡単にするために、１つの基地局104 と１つの加入者局106 だけが図２に示されている。最初に、加入者局106 、例えば106Aは予め定められたアクセス手順を使用して基地局104Cとの通信リンクを設定する。
【００３０】
加入者局106 における音声呼アクセス手順は、加入者局106Aにより開始され、逆方向リンク202 でリクエストメッセージを基地局104Cへ送信する。基地局104Cはアンテナ206 でメッセージを受信し、メッセージを無線周波数（ＲＦ）装置208 へ提供する。ＲＦ装置208 は逆方向リンク信号を濾波し、増幅し、下方変換し、量子化し、デジタル化されたベースバンド信号をチャンネル素子210 の１つ、例えば210Aへ提供する（簡潔にするために２つのチャンネル素子のみが示されている）。チャンネル素子210Aはベースバンド信号を復調し、復号し、リクエストコマンドを含んでいる復号されたデータを制御装置110 へ提供する。
【００３１】
制御装置110 で復号されたデータは呼制御プロセッサ（ＣＣＰ）212 へ転送される。呼制御プロセッサ212 はセレクタ素子（ＳＥ）214 の１つを選択し、選択されたセレクタ素子214Aへ、順方向リンクトラフィックチャンネルを割当てるように基地局104Cへ命令するコマンドを送信する（簡潔にするために、ただ１つのセレクタ素子だけが示されている）。基地局104Cは加入者局106Aとの呼を制御するためチャンネル素子210Aを使用する。順方向トラフィックチャンネルが割当てられた後、呼制御プロセッサ212 は報告される。呼制御プロセッサ212 はその後、順方向リンク204 でチャンネル割当てメッセージを加入者局106Aへ送信し、入来する音声呼をＰＳＴＮ112 へインターフェースするようにセレクタ素子214 を再構成するように基地局104Cに命令する。
【００３２】
加入者局106Aはアンテナ224 で順方向リンク信号204 を受信し、順方向リンク信号204 をフロントエンド（ＦＥ）226 へ伝送する。フロントエンド226 は受信された信号を濾波し、増幅し、下方変換し、量子化し、結果的に得られたデジタル化されたベースバンド信号を復調器（ＤＭＤ）228 へ提供する。デジタル化されたベースバンド信号は復調器228 により復調され、デコーダ（ＤＣＤ）230 により復号される。チャンネル割当てメッセージを含んでいる復号されたデータは制御装置（ＳＣＴＲ）232 へ伝送される。制御装置232 はチャンネル割当てメッセージを受信し、音声呼データの送信のために加入者局106Aを構成する。
【００３３】
加入者局106 からのデータ送信手順は制御装置（ＭＣＴＲ）232 へ送信するためのデータが存在することを示す移動局106Aでデータソース（ＤＳＭ）238 により開始される。制御装置232 は汎用目的のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラム可能な論理装置、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理装置、ディスクリートなハードウェアコンポーネント、或いはここで説明する機能を実行するように設計された任意のそれらの組合わせで構成されることができる。制御装置232 は記憶素子、または技術で知られているＲＡＭメモリ装置、ラッチまたは他のタイプのメモリ装置等の任意の数のメモリ装置の１つを使用して構成されることができるメモリ（制御装置232 に対して外部または内部）を含んでいてもよい。制御装置232 はリクエストコマンドをエンコーダ（ＥＮＣ）236 へ伝送することによって指示を処理する。エンコーダ236 はリクエストコマンドを符号化し、符号化されたリクエストを変調器（ＭＯＤ）234 へ提供する。変調器234 は選択された変調方式で信号を変調し、変調された信号をフロントエンド226 へ提供する。フロントエンド226 は信号を濾波し、増幅し、アンテナ224 を介して逆方向リンク202 で無線により送信する。
【００３４】
基地局104Cはアンテナ206 でリクエストを受信し、そのリクエストをＲＦ装置208 へ提供する。ＲＦ装置208 は逆方向リンク信号を濾波し、増幅し、下方変換し、量子化し、デジタル化されたベースバンド信号をチャンネル素子210 の１つ、例えば210Aへ提供する。チャンネル素子210Aはベースバンド信号を復調し、復号し、制御装置110 へのリクエストコマンドを含んでいる復号されたデータを提供する。
【００３５】
制御装置110 の復号されたデータはチャンネルスケジューラ（ＣＳＨ）218 へ転送される。基地局制御装置110 内の全てのセレクタ素子214 に接続されるチャンネルスケジューラ218 は以下説明する方法にしたがって逆方向リンクでの高速度のデータ送信のために加入者局106Cにより使用されることができる最大のスケジュールされた送信レートを割当てる。加入者局106 を対する最大のスケジュールされた送信レートはセクタ素子214 の１つに与えられる。セクタ素子214 はスケジュール情報をチャンネル素子210 の１つへ伝送し、そのチャンネル素子210 はスケジュール情報を符号化し変調する。変調された信号はＲＦ装置208 へ提供され、ＲＦ装置208 は信号を上方変換し、濾波し、増幅する。信号は順方向リンク202 によってアンテナにより送信される。セクタ素子214 は来るデータをＤＮＩ114 へインターフェースするように構成される。
【００３６】
加入者局106Cにおいて、順方向リンク信号はアンテナ224 により受信され、音声呼に関して説明されるのと同じ方法で処理される。最大のスケジュールされた送信レートを含んでいる復号されたデータは制御装置232 へ伝送される。制御装置232 はスケジュール情報を受信し、最大のスケジュールされた送信レート以下でデータ送信を開始するようにハードウェアを構成する。
【００３７】
１実施形態では、高速度のデータ伝送は、データの送信が最大のスケジュールされた送信レートまでのレートで行われることができる点を除いて、リクエストコマンドの送信について前述した方法と基本的に同じ方法で行われる。加入者局106Cで、データはデータフレームに区分される。この明細書では、データフレームは加入者局106 から基地局104 へ１フレーム時間内に送信されるデータ量を指している。データフレームはさらにデータ部分と呼ばれる小さい単位に区分されることができる。データフレームはデータソース238 からエンコーダ236 へ送られる。エンコーダ236 はデータフレームをフォーマットする。１実施形態では、前述の米国特許第5,504,773 号明細書に詳細に説明されるようにデータの符号化とインターリーブ方法が使用される。符号化されたデータフレームは変調器234 へ与えられ、変調器234 はデータを変調し、変調されたデータをフロントエンド226 へ供給する。フロントエンド226 は信号を濾波し、増幅し、上方変換し、アンテナ224 を介して逆方向リンク204 により無線で送信する。
【００３８】
基地局104Cは前述の方法で逆方向リンク信号を受信し、復調し、復号する。復号されたデータはチャンネル素子210 によりセクタ素子214 へ転送される。セクタ素子214 はデータをパケットネットワークインターフェース114 へ提供し、そのパケットネットワークインターフェース114 はデータをデータシンク222 へを伝送する。
【００３９】
前述の説明を考慮すると、逆方向リンク送信は前述したように音声およびデータ通信の特性と一貫した２つのモードで実行される。第１のモードでは、基地局104 と加入者局106 との間の通信は付加的な処理遅延に対する許容がないためにスケジュールされない。このモードは音声通信を含んでいる。第２のモードでは、基地局104 と加入者局106 との間の通信はスケジュールされ、データ通信を含み、これは付加的な処理遅延および待ち行列の遅延を許容できる。
【００４０】
当業者は先の説明が基本的なアクセス手順を説明していることを理解するであろう。結果として、説明したアクセス手順と、機能、および機能を行うブロックは他の構成によっても実現されることもできる。したがって例えばチャンネルスケジューラ218 とセレクタ素子214 の位置はスケジュール処理が中央で行われるか分散された処理が所望されるかに依存している。例えば、チャンネルスケジューラ218 およびセレクタ素子214 は基地局104 内に含まれることもできる。この分散された処理は各基地局104 がその固有のスケジュールを実行することを可能にし、恐らく処理遅延を最小にする。反対に、チャンネルスケジューラ218 は通信システムの全ての基地局104 との通信を制御するように設計されることができる。中央化された処理はシステムリソースの最適な使用をもたらす。しかしながら、中央化されたスケジュールはセルと加入者局106 との間の種々の相互作用のためにさらに複雑である。特にＣＤＭＡ通信システムに応用可能な別の実施形態では、スケジュールを簡単にするために、スケジュールされたタスクは２つのカテゴリ、即ちソフトハンドオフである加入者局106 に対するスケジュールされたタスクと、ソフトハンドオフではない加入者局106 に対するスケジュールされたタスクとに分割されることができる。別の実施形態では、ただ１つのセルと通信している加入者局106 の逆方向リンクレートスケジュールはセルレベルで実行されることができる。多数のセルと通信している加入者局106 は中央チャンネルスケジューラ218 によりスケジュールされることができる。本発明は、中央化されたスケジュール、分散されたスケジュール、および任意のそれらの組合わせを含んでいる順方向リンクレートのスケジュールの全ての実施形態を含んでいる。
【００４１】
１実施形態では、チャンネルスケジューラ218 は目標のセットが最適化されるように通信システム100 内の各加入者局106 へデータ送信レートを割当てる機能をタスクされている。これらの目標は（１）システム容量制約内でサポートされることができる程度の数のスケジュールおよびスケジュールされていないタスクを送信することにより逆方向リンク容量の使用を改良し、（２）通信品質を改良し、送信遅延を最小にし、（３）優先順位のセットに基づいて全てのスケジュールされたユーザへ逆方向リンク容量を公正に割当て、（４）電池寿命を延長し干渉を減少するために加入者局106 の送信パワーを最小にすることを含んでいるが、これらに限定されない。目標は一般的に通信システム100 の構成に依存しているファクタのリストを平衡することにより最適化される。ＣＤＭＡ通信システムに関するファクタの説明は米国特許第5,914,950 号および第5,923,659 号明細書で詳細に説明されている。
【００４２】
ある状態では、スケジューラ218 は将来、確かめることが可能な時間に逆方向リンクで加入者局106 がデータを送信されるという進歩した知識を有している。１実施形態にしたがって、スケジューラは加入者局106 からのこのようなスケジュールに対するリクエストなしに逆方向リンクの送信をスケジュールすることにより目標のセットを最適にするためにこの知識を使用する。この知識はフィードバック関係の存在に基づいていてもよい。この知識は加入者局106 からの予めスケジュールされた送信の存在にも基づいていてもよい。
【００４３】
フィードバック関係の１例は自動再送信リクエスト（ＡＲＱ）方法であり、しばしば受信端末で失われ、またはエラーのある受信をされた情報を検出し、送信端末のこの情報の再送信をリクエストするために通信システムのリンク層で使用される。このようなＡＲＱの１例は無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）であり、技術でよく知られている否定応答ベース（ＮＡＫ）ＡＲＱプロトコルとして知られているエラー制御プロトコルのクラスである。１つのこのようなＲＬＰは“DATA SERVICE OPTIONS FOR SPREAD SPECTRUM SYSTEMS : RADIO LINK PROTOCOL TYPE 2 ”と題し、以後ＲＬＰ２と呼ぶTIA/EIA/IS-707-A.8に記載されている。既存のリンク層ＡＲＱ方式は各パケットに特有のシーケンス番号を使用することによって失われたまたはエラーのある受信をされたパケットの再送信を実現する。受信端末が予測されるシーケンス番号よりも高いシーケンス番号のパケットを検出するとき、受信端末は予測されるシーケンス番号と、失われたまたはエラーのある受信をされた検出されたパケットのシーケンス番号との間のシーケンス番号を有するパケットを宣言する。受信端末はその後、失われたパケットの再送信をリクエストする制御メッセージを送信する。その代わりに、送信端末は送信端末が受信端末から肯定応答を受信していないならば、あるタイムアウトインターバル後にパケットを再送信してもよい。結果として、既存のリンク層ＡＲＱ方式はパケットの第１の送信とその後の再送信との間に大きい時間遅延を生じる。しかしながら、特定のＡＲＱ方式にかかわりなく、スケジューラ218 はパケットが基地局104 から送信された後のある時間に加入者局106 がフィードバックメッセージを送信する必要があるという進歩した知識を有している。
【００４４】
加入者局106 からの予めスケジュールされた送信の１例は、それぞれ対応する加入者局106 へ接続されるセンサまたは１組のセンサがある時間に累積されたデータを報告するように予めスケジュールされているときである。それ故、スケジューラ218 は予めスケジュールされた時間に加入者局106 が累積されたデータを送信する必要があるという進歩した知識を有している。
【００４５】
図３は１実施形態にしたがったチャンネルスケジューラ218 の概略的なブロック図を示している。制御装置（ＣＴＲ）302 は適切な情報、例えば容量および待ち行列を図１からの通信システムの基地局104 から集め、集められた情報をメモリ素子（ＭＥ）304 に記憶する。集められた情報は必要なときに制御装置302 により検索される。制御装置302 は汎用目的のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能な論理装置、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理装置、ディスクリートなハードウェアコンポーネント、或いはここで説明した機能を実行するように設計された任意のこれらの組み合わせで構成されることができる。メモリ素子304 は、ＲＡＭメモリ装置、ラッチまたは技術で知られている他のタイプのメモリ装置等のような任意の複数のメモリ装置の１つを使用して構成されることができる。制御装置302 は基地局制御装置110 内の全てのセレクタ素子214 に接続されている。制御装置302 はタイミング素子（ＴＥ）306 にも結合されている。タイミング素子306 にはシステムクロックにより作動されるカウンタ、外部信号にロックされている機上発振器、または外部ソースからシステムタイミングを受信する記憶素子により構成されている。タイミング素子306 は逆方向リンクレートのスケジュールを行うのに必要なタイミング信号を制御装置302 に与える。タイミング信号はまた制御装置302 が適切なインターバルでスケジュール情報をセレクタ素子214 へ送信することも可能にする。
【００４６】
図４は１実施形態にしたがった逆方向リンクレートスケジュール方法のフロー図を示している。方法はステップ402 で開始する。
【００４７】
ステップ404 で、スケジューラは現在のスケジュール期間で考慮されなければならない加入者局を決定する。このような加入者局はリクエストコマンドの送信によって逆方向リンクでの送信をスケジュールされるようにリクエストした加入者局を具備する。このような加入者局は前述したように、ある事象の発生により逆方向リンクでの送信を予定している加入者局を具備する。スケジューラには加入者局からの予めスケジュールされた送信の時間インスタンス、現在時間、加入者局がリクエストコマンドを送信するのは送信のどのくらい前かを決定するシステムパラメータが与えられるので、スケジューラは予めスケジュールされた各加入者局がリクエストコマンドを送信するときを決定できる。スケジューラは順方向リンクの基地局へ送信されたパケットの追跡を維持し、それ故、送信遅延およびエラーの統計に基づいて、これらの各基地局が承認（acknowledgement ）を必要とするパケットを受信するときを決定できる。したがってスケジューラはこれらの各加入者局がリクエストコマンドを送信するときを決定することができる。
【００４８】
ステップ406 で、スケジューラはステップ404 で決定された各加入者局に対するデータ送信の最適なスケジュール割当てに必要な全ての適切な情報を集める。適切な情報は複数のスケジュールされたおよびスケジュールされていないタスクと、各加入者局に利用可能な送信パワーと、加入者局により送信されるデータ量を示す待ち行列のサイズと、先のスケジュール期間中にそれぞれ決定された加入者局に対するスケジュールされていないタスクの送信レートと、加入者局が通信できる基地局のリスティングと、加入者局の優先順位と、先のスケジュール期間の各セルで受信される総パワーと、当業者に知られているその他のパラメータを含んでいる。
【００４９】
ステップ408 で、スケジューラは集められた情報と前述の目標のセットに基づいて、各スケジュールされた加入者局のスケジュール情報を決定する。スケジュール情報は通信システムの制約に依存している。したがって、通信システムが逆方向チャンネルの可変送信レートをサポートするならば、スケジュール情報は最大の送信レートと時間インスタンスを含んでおり、ここでは各スケジュールされた加入者局が送信する。このようなシステムの例はＣＤＭＡシステム、ＧＬＯＢＡＬＳＴＡＲシステム、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）システム、または周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）システムである。単一の可変レートのチャンネルまたは固定レートを有する多数のチャンネル、或いは可変および固定レートのチャンネルの組合わせの概念を使用するＣＤＭＡシステムまたは他の可変レートの通信システムに対する本発明の応用は本発明の技術的範囲内である。
【００５０】
本発明の１実施形態では、ある加入者局は送信のためのリクエストを送信する必要はない。送信の許可は事象の発生、承認を必要とするパケットの受信、または送信の予めスケジュールされた時間の発生から示される。この実施形態ではスケジュール情報は予め決定されている。したがって例えば、承認を必要とするパケットを受信した加入者局は承認データを予め定められた送信レートと、パケットを受信後に予め定められた時間インスタンスで送信する。スケジューラは新しいスケジュール情報を送信することにより予め定められたスケジュール情報を常に変更する。
【００５１】
本発明の別の実施形態では、全ての加入者局はリクエストコマンドの送信を必要とされている。スケジューラはリクエストコマンドを必要とせずに送信の許可を含んでいるスケジュール情報をある加入者局へ送信する。
【００５２】
いずれかの実施形態では、スケジューラはそうするためにリクエストコマンドの送信が必要とされない加入者局を必要とするコマンドを送信する。
【００５３】
結果的に、ステップ410 において、スケジューラはスケジュール情報を加入者局へ送信する。
【００５４】
以下の実施形態にしたがった逆方向リンクのレートスケジュールは連続的、周期的または交互に交替する方法で行われることができる。スケジュールが連続的または周期的に行われるならば、スケジュールインターバルはセルの逆方向リンク容量がスケジュール期間中に十分に使用されるように選択される。実施形態にしたがって、最小の期間はコードデータフレームである。前述したように、送信されるデータはデータパケットに区分される。データパケットはその後、コードチャンネルフレームに符号化され、コードフレームは送信される。
【００５５】
第１の実施形態では、スケジュールはフレーム毎に実行される。この実施形態はチャンネルスケジューラがネットワークの各セルで利用可能な容量を十分に使用するために、スケジュールされるユーザの最大のスケジュールされる送信レートをダイナミックに調節することを可能にする。各フレームでスケジュールされた情報を割当てるために更なる処理が必要とされる。また、スケジューラは全ての適切な情報をさらに頻繁に集める。
【００５６】
第２の実施形態では、スケジュールはＫフレーム毎に行われ、Ｋは１よりも大きい整数である。逆方向リンクでは、スケジュール遅延はデータが加入者局に利用可能にされる時間から高速度の送信レートにおけるデータ送信時間まで存在する。例示的な実施形態ではスケジュール遅延は数フレームの長さまで可能である。スケジュール遅延は逆方向リンク容量と需要で変化するようにチャンネルスケジューラの応答性に影響する。逆方向リンクが軽くロードされ、加入者局が最大のスケジュールされた送信レートまでの任意のレートで送信することを可能にされるとき、スケジュール遅延は減少される。加入者局が送信するデータをさらにもたないとき、加入者局は送信レートを直ちに減少でき、したがって他の加入者局に対する逆方向リンクの干渉を減少させる。さらに、加入者局へスケジュール情報を送信するために必要とされるオーバーヘッドは少ない。順方向リンクリソースの一部はオーバーヘッドを割当てられるので、オーバーヘッドの送信の減少が実現される。例えばスケジュールインターバルが１０フレームであるならば、第２の実施形態は第１の実施形態のオーバーヘッドの１／１０よりも僅かに多いオーバーヘッドを必要とし、依然として逆方向リンクの効率的な使用を維持する。
【００５７】
代わりに、第３の実施形態では、逆方向リンクレートのスケジュールはスタガーされることができる。この実施形態ではスケジュールはある事象によりトリガーされる。例えばチャンネルスケジューラは高速度データの送信のリクエストが受信されるときにはいつでもまたは加入者局によるスケジュールされた高速度データ送信が完了したときにはいつでも逆方向リンクレートスケジュールを実行できる。チャンネルスケジューラは各加入者局により送信されるデータ量と、スケジュールされた送信レートの知識を有する。したがってチャンネルスケジューラは高速度データ送信が完了されたときを決定できる。加入者局によるスケジュールされた送信が終了したとき、チャンネルスケジューラはスケジュールを実行し、逆方向リンク容量を他の加入者局へ割当てることができる。
【００５８】
当業者は実施形態が組合わされ、即ちある加入者局が１フレームまたはＫフレーム期間で周期的にスケジュールされることができ、他の加入者局は事象の発生のときにスケジュールされることができることを認識する。例えばチャンネルスケジューラは各加入局へ送信されるデータパケットとスケジュールされた送信レートの知識を有する。結果として、チャンネルスケジューラは特定の加入者局が承認送信をリクエストするときを決定することができ、承認送信をスケジュールし、スケジュール情報を特定の加入者へ送信する。前述したように、この結果、特定の加入者局がスケジュール情報をリクエストする必要がないので、良好なリソースが使用される。さらに、スケジューラはデータパケットにアクセスするので、スケジュール情報をデータパケットへ付加し、そのデータパケットとスケジュール情報を共に送信でき、したがってさらにリソースの節約を実現する。
【００５９】
したがって、ステップ412 で、スケジューラは次のスケジュールインターバルが開始するかを決定する。決定がノーならば、方法はステップ412 へ戻る。そうでなければ方法はスケジュールサイクルを再度開始するためにステップ404 へ戻る。
【００６０】
当業者は情報および信号が任意の種々の異なる技術を使用して表されることを理解するであろう。例えば前述の説明を通して参照したデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップは電圧、電流、電磁波、磁界または粒子、光フィールドまたは粒子、或いは任意のそれらの組合わせにより表されてもよい。
【００６１】
当業者はさらに、ここで説明する実施形態を伴って説明した種々の例示的論理ブロック、モジュール、回路、アルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両者の組合わせとして実行されることを認識するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアの交換性を明瞭に示すため、種々の例示のコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、ステップをそれらの機能に関して一般的に前述した。このような機能がハードウェアまたはソフトウェアとして実行されるかはシステム全体に課された特定の応用および設計の制約に基づいている。当業者は各特定の応用で可変の方法により説明した機能を実行するが、このような実行の決定は本発明の技術的範囲からの逸脱するものと解釈されない。
【００６２】
ここで示した実施形態を伴って説明した種々の例示の論理ブロック、モジュール、回路は、汎用目的のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能な論理装置、ディスクリートなゲート、またはトランジスタ論理装置、ディスクリートなハードウェアコンポーネント、或いはここで説明した機能を実行するように設計された任意のこれらの組み合わせで構成または実行されることができる。汎用目的のプロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、その代りとして、プロセッサは任意の通常のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置または状態マシンであってもよい。プロセッサはまたコンバータ処理装置の組合わせとして、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアを伴った１以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のこのような構造の組合わせとして構成されてもよい。
【００６３】
ここで示した実施形態を伴って説明した方法またはアルゴリズムのステップはハードウェアで直接的に、プロセッサにより実行可能なソフトウェアモジュールで、またはその両者の組合わせで実施されてもよい。ソフトウェアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取出し可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたは技術で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に存在してもよい。例示的な記憶媒体はプロセッサに結合され、このようなプロセッサは記憶媒体から情報を読出し、記憶媒体へ情報を書込むことができる。その代りに、記憶媒体はプロセッサに一体化されてもよい。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ中に存在してもよい。ＡＳＩＣはユーザ端末に存在してもよい。その代わりに、プロセッサおよび記憶媒体はユーザ端末のディスクリートなコンポーネントとして存在してもよい。
【００６４】
説明した実施形態の先の説明を当業者が本発明を実行または使用することを可能にするために行った。これらの実施形態に対する種々の変形は当業者に容易に明白であり、ここで規定した一般原理は本発明の技術的範囲を逸脱せずに他の実施形態に応用されることができる。したがって、本発明はここで示されている実施形態に限定されるのではなく、ここで説明した原理およびすぐれた特徴と一貫した最も広い範囲にしたがうことを意図している。
【００６５】
この特許明細書の説明の一部は著作権保護を受けるものである。著作権の所有者は特許庁のファイルまたは記録で見られるように、他者による特許明細書または特許の説明についてのファクシミリの再生を排除するものではないが、その他の方法で全ての著作権を保持する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態にしたがってスケジュールを行うことができる通信システムの概念図。
【図２】図１の通信システムの基本的なアーキテクチャのブロック図。
【図３】チャンネルスケジューラの概略的なブロック図。
【図４】逆方向リンクレートスケジュール方法のフロー図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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