(57)【要約】  ワイヤレス通信システムにおける新規の通信チャネル構造及び方法が提供される。本発明の１つの実施の形態において、通信システムは基地局及び複数の加入者局を含み、加入者局は、少なくとも１つのアップリンクデータチャネルを含む種々のチャネルへのアクセスが認められている。アップリンクデータチャネルは、少なくともランダムアクセスモード及びポーリングアクセスモードで動作することができる。基地局は、関連するダウンリンク信号チャネルを介して、サービス供給先の各加入者局にアップリンクチャネルの現行モードを通知し、ランダムアクセスモードでは、各加入者局は共有アップリンクチャネルにランダムにアクセスすることができる。ポーリングモードでは、各加入者局は、共有アップリンクチャネル上でデータを送信する前に基地局からの許可を待つ。このシステムの動作方法は、ランダムモードのアップリンクチャネルに生じる衝突、及び／又はデータ量、及び／又はデータの優先レベル、及び／又はＱｏＳの必要条件をモニタし、このシステムをランダムモードとポーリングモードとの間で適切に切り替える。ポーリングモードにおいて、該方法は、アップリンクにアクセスすべき加入者局と、アクセスすべき時期を決定する。
2005513933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムであって、
基地局と、
複数の加入者局と、
前記基地局と前記複数の加入者局との間で動作するチャネル構造であって、少なくとも１つのアップリンクチャネルと、前記複数の加入者局のうち少なくとも２つ及び前記基地局によって共有される関連ダウンリンク制御チャネルとを含み、該関連ダウンリンク制御チャネルは、該アップリンクチャネルが、前記少なくとも２つの加入者局のうちの１つが前記基地局へ次に送信するように指定されるポーリングモードにあるか、又は、前記基地局へ送信するデータを有する前記少なくとも２つの加入者局のうちのいずれか１つ以上が前記基地局へ次に送信することのできるランダムモードにあるかを、前記少なくとも２つの加入者局に示す、チャネル構造と、
を含む、無線通信システム。
【請求項２】
前記データが前記少なくとも１つのアップリンクチャネル上でランダムモードで送信された場合、前記関連ダウンリンク信号チャネルは次に、前記基地局での受信の成功の表示情報を提供する、請求項１の無線通信システム。
【請求項３】
前記成功の表示情報が、首尾よく受信された前記送信の送信元である前記加入者局の表示情報を更に含む、請求項２の無線通信システム。
【請求項４】
加入者局が次に前記基地局へ送信するように指定された場合、前記指定された加入者局からの送信が、前記指定された加入者局からの送信が待機中であるデータ量の表示情報を含む、請求項１の無線通信システム。
【請求項５】
前記表示情報が、前記送信待機中データの優先順位の表示情報を更に含む、請求項４の無線通信システム。
【請求項６】
前記基地局がスケジューラを更に含み、前記スケジューラは前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つから前記基地局に送信されるデータの量を判断し、判断された前記量が所定の量を下回る場合は前記少なくとも１つのアップリンクチャネルをランダムモードにし、判断された前記量が前記所定の量以上である場合はポーリングモードにする、請求項１の無線通信システム。
【請求項７】
前記スケジューラが更に、前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つの各々から送信されるデータの量を第２の所定の量と比較し、前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つの各々から送信される前記データの量が前記第２の所定の量を下回る場合は前記少なくとも１つのアップリンクチャネルをランダムモードにし、前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つのいずれか１つ以上から送信される前記データの量が前記第２の所定の量以上である場合はポーリングモードにする、請求項６の無線通信システム。
【請求項８】
前記スケジューラは、所与の期間内に生じる衝突の数が所定の数を越えるまで前記アップリンクチャネルをランダムモードにし、前記衝突の数が前記所定の数を越えた時点で前記スケジューラは前記アップリンクチャネルをポーリングモードにする、請求項６の無線通信システム。
【請求項９】
少なくとも２つのアップリンクチャネルと、関連ダウンリンク制御チャネルとを更に含み、前記基地局が、前記複数の加入者局の異なるセットを前記２つのアップリンクチャネルの各々を使用するように割り当てる、請求項１の無線通信システム。
【請求項１０】
前記少なくとも２つのアップリンクチャネルのうちの第１のチャネルの送信容量は前記少なくとも２つのアップリンクチャネルのうちの第２のチャネルよりも大きく、前記基地局は、より大きな送信容量を必要とする加入者局を前記第１のアップリンクチャネルに割り当て、より小さな送信容量を必要とする加入者局を前記第２のアップリンクチャネルに割り当てる、請求項９の無線通信システム。
【請求項１１】
前記加入者局の前記アップリンクチャネルへの前記割当が周期的に再検討され、前記加入者局が、適正に前記第１及び第２アップリンクチャネル間で再割り当てされる、請求項１０の無線通信システム。
【請求項１２】
前記関連ダウンリンク信号チャネルが更に、前記アップリンクチャネル上で送信する加入者局に送信電力制御情報を提供する、請求項１の無線通信システム。
【請求項１３】
送信元の加入者局が、選択された量の送信電力制御情報を前記基地局から受信するまでペイロードデータを送信しない、請求項２の無線通信システム。
【請求項１４】
前記選択された量の送信電力制御データが送信タイムスロットの第１の部分である、請求項１３の無線通信システム。
【請求項１５】
前記アップリンクチャネルがポーリングモードにあり、第１の加入者局が２つ以上の連続する送信タイムスロット間に送信するように選択された場合、前記第１の加入者局が、タイムスロット全体を構成する各タイムスロットが前記第１のタイムスロットの後に選択されるタイムスロット全体の間にペイロードデータを送信する、請求項１４の無線通信システム。
【請求項１６】
前記システムは、各々が関連ダウンリンク制御チャネルを有する少なくとも２つのアップリンクチャネルを含み、前記基地局が、前記少なくとも２つの加入者局の各々を、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々を使用するために割り当てるように動作可能である、請求項１の無線通信システム。
【請求項１７】
前記少なくとも２つのアップリンクチャネル間で加入者局の再割当を行うために、前記基地局が前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの利用レベルに反応する、請求項１６の無線通信システム。
【請求項１８】
前記少なくとも２つのアップリンクチャネルのうち少なくとも一方の送信容量が前記少なくとも２つのアップリンクチャネルのもう一方よりも大きい、請求項１６の無線通信システム。
【請求項１９】
基地局と、複数の加入者局とを含み、該複数の加入者局のうち少なくとも２つによって共有される少なくとも１つのアップリンクチャネル及び関連ダウンリンク制御チャネルを含む通信チャネル構造を備える無線通信システムの動作方法であって、
（ｉ）前記基地局が、前記少なくとも１つのアップリンクチャネルをランダムモード及びポーリングモードのうちの一方にするステップと、
（ｉｉ）前記アップリンクチャネルの動作モードと、該動作モードがポーリングモードである場合は、前記アップリンクチャネルを使用するように選択される前記少なくとも２つの加入者局のうちの一方とを、前記関連ダウンリンク制御チャネルを介して前記少なくとも２つの加入者局に通信するステップと、
（ｉｉｉ）前記少なくとも２つの加入者局の各々が、前記アップリンクの前記動作モードを判断するステップであって、
（ａ）前記動作モードがランダムモードである場合、前記基地局に送信するデータを
有する前記少なくとも２つの加入者局のいずれか１つ以上が前記アップリンクチャネ
ルでそのデータを送信し、
（ｂ）前記動作モードがポーリングモードの場合、前記少なくとも２つの加入者ステ
ーションの各々が選択された加入者局であるか否かを更に判断し、前記選択された加
入者ステーションは、少なくとも、前記基地局に送信するデータの量の表示情報を前
記アップリンクチャネルで前記基地局に送信し、それ以外の前記少なくとも２つの加
入者局は送信しない、
前記アップリンクの前記動作モードを判断するステップと、
（ｉｖ）前記基地局が前記アップリンクチャネルでの前記送信を受信し、前記アップリンクチャネルを次の送信用に選択された動作モードにするステップと、
（ｖ）ステップ（ｉｉ）乃至ステップ（ｖ）を繰返すステップと、
を含む、無線通信システム動作方法。
【請求項２０】
前記ステップ（ｉｖ）は、選択された数の衝突が選択された時間フレーム内に生じるまで前記選択された動作モードをランダムモードに維持し、その後、少なくともある期間は前記動作モードをポーリングモードに設定することを含む、請求項１９の方法。
【請求項２１】
前記動作モードをポーリングモードにする前記期間は、前記少なくとも２つの加入者局で待機中のデータの量が、選択された閾値の量を下回るのに必要な時間である、請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記基地局が少なくとも２つのアップリンクチャネル及び関連ダウンリンク制御チャネルを含み、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの１つ及び関連ダウンリンク制御チャネルを別個に使用するように前記少なくとも２つの加入者局の各々を割り当てるステップを更に含み、前記ステップ（ｉ）乃至前記ステップ（ｖ）を前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々に対して行う、請求項１９の方法。
【請求項２３】
前記基地局が少なくとも２つのアップリンクチャネル及び関連ダウンリンク制御チャネルを含み、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの少なくとも一方の送信容量が前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの他方よりも大きく、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの１つ及び関連ダウンリンク制御チャネルを別個に使用するように前記少なくとも２つの加入者局の各々を割り当てるステップを更に含み、前記ステップ（ｉ）乃至前記ステップ（ｖ）を前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々に対して行う、請求項１９の方法。
【請求項２４】
前記基地局が、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々の利用レベルをモニタし、前記少なくとも２つのアップリンクチャネル間で加入者局の再割当を行って前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの利用バランスを改善するステップを更に含む、請求項２３の方法。
【請求項２５】
アップリンクチャネル上で送信する各加入者局が、前記送信の間に前記関連ダウンリンク制御チャネル上で前記基地局から送信電力制御情報を受信する、請求項１９の方法。
【請求項２６】
基地局と、複数の加入者局とを有する通信システムで使用する加入者局であって、
前記加入者局から前記基地局へのアップリンクの動作モードを示すダウンリンク制御信号チャネルを前記基地局から受信する受信機と、
受信した前記ダウンリンク制御信号チャネルから前記アップリンクの動作モードを判断し、判断した前記動作モードがポーリングモードである場合、前記加入者局が前記アップリンク上での送信を許可されているか否かを受信した前記ダウンリンク制御信号から判断する制御手段と、
前記加入者局が送信を許可されている場合、又は判断した動作モードがランダムモードで前記加入者局が前記基地局に送信するデータを有する場合、前記基地局への送信用データのフレームを構成するプロセッサ手段と、
構成された前記データのフレームを前記基地局に送信し、前記受信機によって前記基地局から受信された電力制御情報に従って設定された送信電力レベルで構成された前記フレームを送信する送信機と、
を含む、加入者局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信リンク上でデータ、音声及び／又は他のサービスを伝送する通信システムに関し、より詳細には、このような通信リンクを動作させるチャネル構造及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信サービスは、この１０年間にわたって著しい進歩を遂げている。その一例として、現在ではワイヤレス又はセルラー（携帯）電話システムが至る所に存在している。アナログのセルラー電話から、ＣＤＭＡやＧＳＭなどの多重アクセス技術を用いる更に洗練されたデジタル電話への進歩は非常に迅速であった。
【０００３】
セルラーデジタル電話ネットワークは主に音声通信の伝送のために設計されている。即ち、提供される接続は固定最大データ転送速度と少ない待ち時間（音声通信は待ち時間に敏感であるため）を有し、これらの接続は比較的高いエラー率を許容できる（音声通信はこのようなエラー率を許容できるため）。
【０００４】
つい最近、既存のセルラーデジタル電話ネットワーク上でデータサービス（即ち、ウェブのブラウジングなど）を提供する試みが行われているが、このようなサービスの必要条件は音声通信とは異なるため、これらのサービスは概して容認し難いほど遅い。具体的に言うと、データサービスは比較的多い待ち時間を許容できるが、一般に低いエラー率を必要とする。
【０００５】
通信サービスの最近の進歩を示す他の例は、主にデータの伝送のために設計されたＩＰプロトコルネットワーク（例えばインターネットや他のネットワークなど）の展開である。インターネットは、エラー率を比較的低いものにするために最適化されるが一般に待ち時間に寛容なネットワークの一例である。この最適化により、インターネットは音声サービスの伝送媒体として不十分であることがわかっている。
【０００６】
最近は、次世代の通信ネットワークが音声、データ及び他のサービスの伝送のために設計される「融合(convergence)」に関する記載が多い。そのネットワーク上で伝送されるサービスの「サービス品質（ＱｏＳ）」要件に従ってエラーや遅延の優先順位決定を動的に変えるという点で、このようなネットワークは「スマート」であることが期待される。良質の音声サービス及びデータサービスを高速及び低エラー率で提供する、いわゆる「３Ｇ」、即ち第３世代のワイヤレス電話に対する期待は実に大きかった。しかし、このようなネットワークを提供するという課題は予想以上に大きかったため、３Ｇへの期待は未だ応えられていない。
【０００７】
しかし、音声、データ及び他のサービスを適切なＱｏＳで供給するのに必要とされる通信構造を、ネットワークから加入者へのサービス供給と、加入者からネットワークへのサービス供給といった２つのカテゴリに分類できることが認識されている。複数の加入者局(station)と通信する基地局(base station)を備えるワイヤレスネットワークでは、前者のカテゴリは「ダウンリンク」として一般に公知で、これは一対多数のリンクであり、後者のカテゴリは「アップリンク」として公知で、これは多対一のリンクである。
【０００８】
第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）機構のウェブサイト（www.3gpp.org）を含む多様なソースから利用可能な３Ｇ規格は、音声、データ及び他のサービスを高ＱｏＳで提供するように意図されるチャネル構造を含む。３Ｇチャネル構造は、伝送資源を確保することによってダウンリンク方向及びアップリンク方向の双方の音声サービス用に待ち時間の少ない接続を提供するように意図されるＤＤＣＨ（専用データチャネル）と、集中的で、待ち時間に寛容であり、パケットベースである、アップリンクに関するデータ用にエラー率の低い接続を提供するように意図されるＣＰＣＨ（共通パケットチャネル）とを含む。簡潔に言うと、ＣＰＣＨは、複数の加入者局による共通のチャネルへのランダムなアクセスを許容することにより、複数の加入者局による基地局へのアップリンクの共有を可能にする。ＣＰＣＨは３Ｇ関連の文献に詳しく説明されており、カンテラキスら(Kanterakis et al.)の特許文献１及び特許文献２にも説明されている。
【０００９】
非常に簡略に説明すると、カンテラキスのＣＰＣＨによってサービスを供給される加入者局は事前に定義された低電力（パワー）のシーケンスを基地局に送信する。このシーケンスは、加入者局からの、ＣＰＣＨ上での今後の送信の許可の要求を表す。このシーケンスが送信されると、加入者局は、基地局からの、送信の許可又は拒否を示す対応するダウンリンクチャネルをリッスン（受信待機）する。加入者局が基地局から許可及び拒否のいずれも受信しない場合、加入者局はより高い電力（パワー）レベルで要求シーケンスを基地局に再送し、拒否又は許可を受信するまでこのプロセスを繰り返す。加入者局が許可の拒否を受信した場合、加入者局は、ランダムな遅延の後、基地局に対して再度別の要求を行う。加入者局が許可を受信した場合、加入者局は第２の要求を基地局に送信してこの許可を確認する。これにより、２つの異なる加入者局が同時に同一の要求を行う可能性が低くなる。次いで、加入者局が対応するダウンリンクチャネル上で第２の許可を受信した場合、加入者局はＣＰＣＨ上での送信を適切な時期に開始することができ、ＣＰＣＨ上での送信のための電力制御情報が、この目的に合わせて設計された更に別のチャネル上で、基地局から送信先の加入者局に送信される。これらの状況やＣＰＣＨの動作は、それぞれ前述の文献において更に詳しく説明されている。
【００１０】
ＣＰＣＨ構造は、低利用率レベル（即ち、ユーザが殆どおらず、送信するデータも殆どない）では少ない待ち時間と妥当な帯域幅利用効率を提供できるが、より高い利用率レベル（即ち、多くのユーザ及び／又は大量の送信データ）ではＣＰＣＨ構造の性能及び効率が大幅に減少することを、本発明の発明者らは確認した。当業者には明らかであるように、全てのランダムアクセス技術と同様に、より多くの加入者局がＣＰＣＨにアクセスしようとすると、２つ以上の加入者局が送信許可を同時に要求する、という衝突（コリジョン）がより多く生じる。ＣＰＣＨでのこのような衝突に対処するメカニズムは、拒否された加入者局に要求をランダムな間隔で再試行させることであるため、加入者局の数が増加するとこのメカニズムの効率は非常に低いレベルまで瞬時に低下し、待ち時間及び帯域幅利用効率は許容し難いレベルに瞬時に達する可能性がある。
【００１１】
３Ｇシステムにおいて、ＣＰＣＨチャネルは一般に、この低下を軽減しようとして過度に供給されている。ＣＰＣＨの帯域幅利用効率は、大抵は最大理論チャネル容量の３０％を越えないことが想定されている。
【００１２】
混雑したＣＰＣＨに対処する他の技術は、一定の加入者局をアップリンクのためにＤＤＣＨに転送することである。この技術は良好な待ち時間を生じ得るが、集中的なデータの送信の際、ＤＤＣＨチャネルが共有されず、無線資源の点で効率的ではないため、無線資源の利用が不十分になる。
【００１３】
概して、ＣＰＣＨは、低利用率レベルでは集中的なデータトラフィックに対して良好な性能を提供することができるが、より高い利用率レベルには適していないと本発明の発明者らは考える。
【００１４】
従って、無線帯域幅を効率的に利用し、少ない待ち時間、及び／又は低エラー率の通信を提供することのできる通信チャネル構造及び方法を提供することが望ましい。
【特許文献１】米国特許第６，１６９，７５９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３０１，２８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の目的は、従来技術の不利な点のうち少なくとも１つを取り除くか又は軽減する、新規の通信チャネル構造及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様に従って、無線通信システムが提供される。このシステムは、
基地局と、
複数の加入者局と、
前記基地局と前記複数の加入者局との間で動作するチャネル構造であって、少なくとも１つのアップリンクチャネルと、前記複数の加入者局のうち少なくとも２つ及び前記基地局によって共有される関連ダウンリンク制御チャネルとを含み、該関連ダウンリンク制御チャネルは、該アップリンクチャネルが、前記少なくとも２つの加入者局のうちの１つが前記基地局へ次に送信するように指定されるポーリングモードにあるか、又は、前記基地局へ送信するデータを有する前記少なくとも２つの加入者局のうちのいずれか１つ以上が前記基地局へ次に送信することのできるランダムモードにあるかを、前記少なくとも２つの加入者局に示す、チャネル構造と、
を含む。
【００１７】
望ましくは、加入者局が次に前記基地局へ送信するように指定された場合、前記指定された加入者局からの送信が、前記指定された加入者局からの送信が待機中であるデータ量の表示情報を含む。更に望ましくは、前記データが前記少なくとも１つのアップリンクチャネル上でランダムモードで送信された場合、前記関連ダウンリンク信号チャネルは次に、前記基地局での受信の成功の表示情報を提供する。更に望ましくは、前記基地局がスケジューラを更に含み、前記スケジューラは前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つから前記基地局に送信されるデータの量を判断し、判断された前記量が所定の量を下回る場合は前記少なくとも１つのアップリンクチャネルをランダムモードにし、判断された前記量が前記所定の量以上である場合はポーリングモードにする。更に望ましくは、前記スケジューラが更に、前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つの各々から送信されるデータの量を第２の所定の量と比較し、前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つの各々から送信される前記データの量が前記第２の所定の量を下回る場合は前記少なくとも１つのアップリンクチャネルをランダムモードにし、前記複数の加入者局のうち前記少なくとも２つのいずれか１つ以上から送信される前記データの量が前記第２の所定の量以上である場合はポーリングモードにする。
【００１８】
他の好適な態様において、前記スケジューラは、所与の期間内に生じる衝突の数が所定の数を越えるまで前記アップリンクチャネルをランダムモードにし、前記衝突の数が前記所定の数を越えた時点で前記スケジューラは前記アップリンクチャネルをポーリングモードにする。
【００１９】
望ましくは、少なくとも２つのアップリンクチャネルと、関連ダウンリンク制御チャネルとを更に含み、前記基地局が、前記複数の加入者局の異なるセットを前記２つのアップリンクチャネルの各々を使用するように割り当てる。更に望ましくは、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルのうちの第１のチャネルの送信容量は前記少なくとも２つのアップリンクチャネルのうちの第２のチャネルよりも大きく、前記基地局は、より大きな送信容量を必要とする加入者局を前記第１のアップリンクチャネルに割り当て、より小さな送信容量を必要とする加入者局を前記第２のアップリンクチャネルに割り当てる。更に望ましくは、前記加入者局の前記アップリンクチャネルへの前記割当が周期的に再検討され、前記加入者局が、適正に前記第１及び第２アップリンクチャネル間で再割り当てされる。
【００２０】
更に望ましくは、前記関連ダウンリンク信号チャネルが更に、前記アップリンクチャネル上で送信する加入者局に送信電力制御情報を提供する。更に望ましくは、送信元の加入者局が、選択された量の送信電力制御情報を前記基地局から受信するまでペイロードデータを送信しない。
【００２１】
本発明の他の態様に従って、基地局と、複数の加入者局とを含み、該複数の加入者局のうち少なくとも２つによって共有される少なくとも１つのアップリンクチャネル及び関連ダウンリンク制御チャネルを含む通信チャネル構造を備える無線通信システムの動作方法が提供される。この方法は、
（ｉ）前記基地局が、前記少なくとも１つのアップリンクチャネルをランダムモード及びポーリングモードのうちの一方にするステップと、
（ｉｉ）前記アップリンクチャネルの動作モードと、該動作モードがポーリングモードである場合は、前記アップリンクチャネルを使用するように選択される前記少なくとも２つの加入者局のうちの一方とを、前記関連ダウンリンク制御チャネルを介して前記少なくとも２つの加入者局に通信するステップと、
（ｉｉｉ）前記少なくとも２つの加入者局の各々が、前記アップリンクの前記動作モードを判断するステップであって、
（ａ）前記動作モードがランダムモードである場合、前記基地局に送信するデータを
有する前記少なくとも２つの加入者局のいずれか１つ以上が前記アップリンクチャネ
ルでそのデータを送信し、
（ｂ）前記動作モードがポーリングモードの場合、前記少なくとも２つの加入者ステ
ーションの各々が選択された加入者局であるか否かを更に判断し、前記選択された加
入者ステーションは、少なくとも、前記基地局に送信するデータの量の表示情報を前
記アップリンクチャネルで前記基地局に送信し、それ以外の前記少なくとも２つの加
入者局は送信しない、
前記アップリンクの前記動作モードを判断するステップと、
（ｉｖ）前記基地局が前記アップリンクチャネルでの前記送信を受信し、前記アップリンクチャネルを次の送信用に選択された動作モードにするステップと、
（ｖ）ステップ（ｉｉ）乃至ステップ（ｖ）を繰返すステップと、
を含む。
【００２２】
望ましくは、前記ステップ（ｉｖ）は、選択された数の衝突が選択された時間フレーム内に生じるまで前記選択された動作モードをランダムモードに維持し、その後、少なくともある期間は前記動作モードをポーリングモードに設定することを含む。更に望ましくは、前記動作モードをポーリングモードにする前記期間は、前記少なくとも２つの加入者局で待機中のデータの量が、選択された閾値の量を下回るのに必要な時間である。
【００２３】
望ましくは、前記基地局が少なくとも２つのアップリンクチャネル及び関連ダウンリンク制御チャネルを含み、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの１つ及び関連ダウンリンク制御チャネルを別個に使用するように前記少なくとも２つの加入者局の各々を割り当てるステップを更に含み、前記ステップ（ｉ）乃至前記ステップ（ｖ）を前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々に対して行う。更に望ましくは、前記基地局が少なくとも２つのアップリンクチャネル及び関連ダウンリンク制御チャネルを含み、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの少なくとも一方の送信容量が前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの他方よりも大きく、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの１つ及び関連ダウンリンク制御チャネルを別個に使用するように前記少なくとも２つの加入者局の各々を割り当てるステップを更に含み、前記ステップ（ｉ）乃至前記ステップ（ｖ）を前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々に対して行う。更に望ましくは、前記基地局が、前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの各々の利用レベルをモニタし、前記少なくとも２つのアップリンクチャネル間で加入者局の再割当を行って前記少なくとも２つのアップリンクチャネルの利用バランスを改善するステップを更に含む。
【００２４】
望ましくは、アップリンクチャネル上で送信する各加入者局が、送信の間に関連ダウンリンク制御チャネル上で基地局から送信電力制御情報を受信する。
【００２５】
本発明の更に他の態様に従って、基地局と、複数の加入者局とを有する通信システムで使用する加入者局が提供される。この加入者局は、
加入者局から前記基地局へのアップリンクの動作モードを示すダウンリンク制御信号チャネルを前記基地局から受信する受信機と、
受信した前記ダウンリンク制御信号チャネルから前記アップリンクの動作モードを判断し、判断した前記動作モードがポーリングモードである場合、前記加入者局が前記アップリンク上での送信を許可されているか否かを受信した前記ダウンリンク制御信号から判断する制御手段と、
前記加入者局が送信を許可されている場合、又は判断した動作モードがランダムモードで前記加入者局が前記基地局に送信するデータを有する場合、前記基地局への送信用データのフレームを構成するプロセッサ手段と、
構成された前記データのフレームを前記基地局に送信し、前記受信機によって前記基地局から受信された電力制御情報に従って設定された送信電力レベルで構成された前記フレームを送信する送信機と、
を含む。
【００２６】
ワイヤレス通信システムは基地局及び複数の加入者局を含み、加入者局は、少なくとも１つのアップリンクデータチャネルを含む多様なチャネルにアクセスすることができる。このアップリンクデータチャネルは、少なくともランダムアクセスモード及びポーリングアクセスモードで動作することができる。基地局は、関連するダウンリンク信号チャネルを介して、サービス供給先の各加入者局にアップリンクチャネルの現行モードを通知し、ランダムアクセスモードでは、各加入者局は共有アップリンクチャネルにランダムにアクセスすることができる。ポーリングモードでは、各加入者局は、共有アップリンクチャネル上でデータを送信する前に基地局からの許可を待つ。このシステムの動作方法は、ランダムモードのアップリンクチャネルに生じる衝突、及び／又はデータ量、及び／又はデータの優先レベル、及び／又はＱｏＳの必要条件をモニタし、このシステムをランダムモードとポーリングモードとの間で適切に切り替える。ポーリングモードにおいて、該方法は、アップリンクにアクセスすべき加入者局と、アクセスすべき時期を決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態をほんの一例として説明する。
【００２８】
ここで図１を参照すると、一般的なワイヤレスローカルループ(wireless local loop)システムが２０で示されている。システム２０は、適切なゲートウェイを通り、バックホール３２を介して通信ネットワーク２８に接続する携帯電話基地局(wireless base station)２４を含む。異なるタイプの通信サービスを伝送するようにネットワーク２８を動作させることができ、本実施の形態では、ネットワーク２８は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）３６からのデータ又はＰＳＴＮへのデータと、インターネットなどのパケット交換データネットワーク４０からのデータ又はパケット交換データネットワーク４０へのデータの双方を含む。しかし、当業者には明らかになるように、ネットワーク２８を融合型(converged)ネットワークなどにしてもよい。バックホール３２としては、例えばＴ１、Ｔ３、ＯＣ１、又は無線マイクロ波回線など、携帯電話基地局２４とネットワーク２８との間にある任意の公知タイプの好適なバックホール通信回線とすることができる。
【００２９】
基地局２４は、ワイヤレスリンク４８を介して複数の加入者局４４1乃至４４nと通信するために使用されるトランシーバを備える。本実施の形態において、ワイヤレスリンク４８は、リンク４８をチャネル化して共有するための多重アクセス技術としてＣＤＭＡを用いているが、ＯＦＤＭなど他の多重アクセス技術を用いてもよい。また、本実施の形態において、ワイヤレスリンク４８は周波数分割複信リンク（ＦＤＤ）であるが、当業者には思い浮かぶように、ワイヤレスリンク４８は時分割複信リンク（ＴＤＤ）でもよいし、他の構成でもよい。
【００３０】
ワイヤレスリンク４８は、少なくとも１つのダウンリンクチャネル４８dlと、少なくとも１つのアップリンクチャネル４８ulとを含む複数のチャネルを有する構造に構成されている。本明細書中で使用されるように、ダウンリンクチャネルという用語は、複数の受信機と通信するために送信機によって用いられる任意のチャネルを含むように意図されており、この特定の例において、基地局２４はダウンリンクチャネル４８dl上で１つ以上の加入者局４４にブロードキャストすることができる。また、本明細書中で使用されるように、アップリンクチャネルという用語は、異なる時期に同一の受信機へ送信する複数の送信機間で共有される任意のチャネルを含むように意図されており、この特定の例において、１つ以上の加入者局４４はアップリンクチャネル４８ul上で基地局２４にブロードキャストすることができる。
【００３１】
基地局２４はモデムも含み、モデムは、ダウンリンクチャネル４８dlにより加入者局４４に送信されたデータに対して適切なパッケージ化（即ち、拡散、変調、記号の反復、前方誤り修正(forward error correction)など）を行い、加入者局４４からアップリンクチャネル４８ulによって受信されたデータに対して逆算(inverse operations)を行う。
【００３２】
各加入者局４４はトランシーバを有し、その受信機部分は、基地局２４からリンク４８を介して伝送されるデータ及び信号情報を受信するように動作可能である。また、各加入者局４４もモデムを含み、モデムは、基地局２４からダウンリンクチャネル４８dlによって受信されたデータを処理し（即ち、逆拡散、復調、復号などによってアンパックし）、アップリンクチャネル４８dlを介して基地局２４に送信するデータを適切にパッケージ化するように動作可能である。
【００３３】
各加入者局４４を、従来の電話システム（ＰＯＴＳ）の電話などの電話機５２に、及び／又はイーサネット（登録商標）ポートもしくはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートなどの好適な手段を介して加入者局４４に接続するためのネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）を備えたパソコンなどのデータデバイス５６に接続することができる。一般に、各電話機５２はＰＳＴＮ３６上で伝送される音声通話を処理するように動作可能であり、データデバイス５６は、パケット交換データネットワーク４０上で伝送されるアプリケーションなどのデータを処理するように動作可能であることが理解されるであろう。
【００３４】
本実施の形態において、各加入者局４４は一般に加入者の家屋内に配置され、よってシステム２０はワイヤレスローカルループ（ＷＬＬ）の一部である。しかし、本発明がインターネット対応移動式携帯電話のような可動、即ち移動式の加入者局４４に適用可能であることも考えられる。組込式ウェブブラウザを備える携帯電話のような単一のインテリジェントデバイス、又は音声及びデータの双方を処理するように動作可能な任意の他のインテリジェントデバイス内に、電話機５２及びデータデバイス５６を組み込めることも明らかである。イーサネット（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又は他のローカル有線ネットワークもしくはローカル無線ネットワークなどのネットワークを介して、電話機５２及び／又はデータデバイス５６を加入者局４４に接続できることも考えられる。
【００３５】
ダウンリンク用の好適な構成が、本発明の譲受人に譲渡されているフレイザーら(Frazer et al.)のカナダ国特許出願２，３１０，１８８号において論じられており、その内容は本明細書に援用される。例えば、この参照文献において論じられているコネクションレス型共有データチャネルを用いてダウンリンクチャネル４８dlを実施することができ、これにより、１つ以上の加入者局４４がダウンリンクチャネル４８dlを「リッスン」し、共有データチャネルから各々の加入者局４４にアドレス指定されたデータパケットを抽出することができる。
【００３６】
上記特許出願２，３１０，１８８号において論じられているコネクション型(connection-like)専用チャネルを用いてダウンリンクチャネル４８dlを実施することもでき、これにより、チャネルは専用の有線音声電話接続のように動作する。他の代替例では、２つ（又はそれよりも多く）のダウンリンクチャネル４８dlを設けることができ、ダウンリンクチャネル４８dlの１つのセットはコネクションレス型共有データチャネルを用いて実施され、他のダウンリンクチャネル４８dlはコネクション型専用チャネルを用いて実施される。しかし、音声及びデータ用のサービス、又は異なるＱｏＳレベルを必要とするデータタイプ用のサービスを提供する他のダウンリンク構成方法が当業者には思い浮かぶであろう。それらも本発明の範囲内にある。
【００３７】
アップリンクチャネル４８ulも多様な形態で実施することができ、これらには、３Ｇ仕様において提案されるアップリンクＤＤＣＨチャネルに類似し、必要に応じて加入者局に割り当てられたり再び割り当てられたりするアップリンクチャネルが含まれる。
【００３８】
本発明では、パケットデータの送信に特に適したアップリンクチャネル４８pulが作成され、ダウンリンク信号チャネル４８dscと対になっている。これらのチャネルの各々を以下により詳しく説明する。
【００３９】
本実施の形態では、３ＧＰＰ機構によって提案されたものによく類似した基本フレーム構造がシステム２０全体に用いられている。送信は固定期間のフレーム単位で構成され、フレームは更に固定数のタイムスロットに分割されている。本実施の形態では、これらのフレーム構造は長さが１０ミリ秒であり、１５の均等な持続期間のタイムスロットからなる。また、多重アクセス技術としてＣＤＭＡを用いる本実施の形態では、３，８４０，０００チップ／秒のチップレートがシステム２０において用いられる。よって、持続期間が１０ミリ秒のフレームは３８，０００、４００，０００のチップを含み、フレームの１５のタイムスロットの各々は２，５６０のチップを含む。当業者には明らかになるように、他の多重アクセス技術、チップレート及び／又は数字を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で用いることができる。
【００４０】
ここで図２を参照すると、例示的なダウンリンク信号チャネル４８dscのフレーム構造の概要が６０で示されており、フレーム構造６０はアクティブ加入者局フィールド６４及び信号情報フィールド６８を含む。本実施の形態では、ダウンリンク信号チャネル４８dscの拡散率は５１２で、ＱＰＳＫ変調が用いられており、フレーム６０毎に１５０ビット（１５のスロットの各々につき１０ビット）を提供する。これらのうちのいくつかは後述するように前方誤り修正や電力制御信号のために使用され、他の目的のために利用可能になるように２４ビットが残される。本実施の形態では、アクティブ加入者局フィールド６４は６ビットからなり、最大６３の異なるアクティブ加入者局４４のうちのいずれか１つを示すことができる。信号情報フィールド６８は１８ビットからなる。
【００４１】
アップリンクチャネル４８pul及びこれと対をなすダウンリンク信号チャネル４８dscの各々は、システム２０によって割り当てられた多数の加入者局４４を有する。本発明の本実施の形態においてアップリンクチャネル４８pulに割り当てられた加入者局の実際の数は概して３０を越えないが、この数を必要に応じて大きくしたり小さくしたりでき、この数は、加入者局４４において使用されているサービス及びアプリケーションのＱｏＳ必要条件（待ち時間、データ転送速度など）、アップリンクチャネル４８pulの容量、システム２０の他のアップリンクチャネルへの負荷(loading)などを含む種々の要因に依存することが考えられる。システム２０は、必要に応じて、１つのアップリンクチャネル４８pulから他のアップリンクチャネルに加入者局４４の割当を移すことができる。
【００４２】
各ダウンリンク信号チャネルフレーム６０は、システム２０内の対応アップリンクチャネル４８pulに目下割り当てられた全ての加入者局４４に送信され、全てのこれらの加入者局４４によって復号され、利用されるように意図されている。従って、ダウンリンク信号チャネル４８dscはブロードキャストチャネルであり、対象の加入者局４４が首尾よく受信する可能性が確実に比較的高くなるように、ある電力レベルで、そして基地局２４によって選択された前方誤り修正コーディング及び記号反復のレベルで送信される。
【００４３】
本実施の形態において、アップリンクチャネル４８pulの２つの一般的なアクセスモードのタイプ、即ち「ランダム」及び「ポーリング」が考えられ、その各々を以下により詳しく説明する。アクティブ加入者局フィールド６４の１つ以上の値が、ランダムアクセスモードを示すために予約され、アクティブ加入者局フィールド６４のその他の値は次にアップリンクチャネル４８pulの使用が許可された加入者局を示し、よって、アップリンクチャネル４８pulが後述するポーリングモードにあることを間接的に示す。
【００４４】
信号情報フィールド６８は、関連するアップリンクチャネル４８pulに関するあらゆる所望の信号情報を含むことができ、電力制御信号と、一般に、少なくとも、関連アップリンクチャネル４８pul上でブロードキャストする加入者局４４によって用いられる拡散率を示す信号とを含む。信号情報フィールド６８に含めることのできる他のタイプの信号情報も当業者には思い浮かぶであろう。
【００４５】
図３では、アップリンクチャネル４８pulのフレーム構造の第１の構成が７２ulaで示されている。図３に示されるように、アップリンクチャネルフレーム構造７２ulaは、Ｉ（同相）部分及びＱ（直角位相）部分を含む。当業者には公知のように、Ｉ部分及びＱ部分は、加入者局４４により直交変調技術を用いて変調されて物理的チャネル上にのせられ、リンク４８上で送信されるが、本発明はこれに限定されず、他の好適な変調技術を使用することができる。本実施の形態では、アップリンクフレーム構造７２ulaのＩ部分は最初の４つのスロット（１０２４０チップ）にＤＴＸフィールド７６を含む。ＤＴＸフィールド７６は、ゼロ送信エネルギー記号である「送信禁止」（ＤＴＸ）記号を含み、送信元の加入者局４４が、ペイロードデータの送信を開始する前に、送信のために基地局２４から電力制御情報を取得することができるように用いられる。当業者には明らかであるように、他の状況、例えば異なるチップレート、不十分なチャネル特性（激しいフェーディング(fading)など）を有するシステムに対しては、ＤＴＸフィールド７６を変更し、必要に応じてＤＴＸ記号のスロットをより少なく又はより多く用いることができる。
【００４６】
具体的に、ダウンリンク信号チャネル４８dscは電力制御情報を加入者局４４に伝送し、加入者局４４はその情報に従って送信電力を調節する。電力制御情報は、加入者局４４によってブロードキャストされたＱ部分（後述）のパイロット信号からなど、基地局２４から任意の好適な態様で得られる。どの特定の加入者局４４も、比較的長い間基地局２４に送信していないと所要送信電力レベルの初期推定値が非常に小さくなっている可能性があり、加入者局４４がペイロードデータを送信する前に加入者局４４で受信される電力制御訂正情報の４つのスロットを考えることにより、更に良好なシステム性能が得られると考えられる。
【００４７】
ＤＴＸフィールド７６の後の、アップリンクフレーム構造７２ulaのＩ部分はトラフィックデータフィールド８０を含み、これは、加入者局４４から送信される実際のペイロードデータを含み、残りのスロット（本実施の形態では１１）から最後の２５６チップを除いた分からなる。
【００４８】
アップリンクフレーム構造７２ulaのＩ部分の最後の２５６チップは、ＤＴＸ記号からなるガードタイムフィールド８４を表す。このガードタイムフィールド８４は、異なる加入者局４４におけるクロックのばらつき（非同時性）や、異なるラウンドトリップ遅延（これは加入者局４４の基地局２４からの距離が異なるために生じる）のために、第２の加入者局４４からの後続送信の始めが、第１の加入者局４４の先立つ送信の終わりと衝突（即ち、上書き）してしまうのを防止するために設けられる。より長いラウンドトリップ遅延を考える場合や異なるシップレートなどの特定の状況では、ガードタイムフィールド８４及びＤＴＸフィールド７６の長さを必要に応じて変えることができる。
【００４９】
アップリンクフレーム構造７２ulaのＱ部分は、アップリンクチャネル４８pulの復号を補助するために基地局２４によって利用される信号情報８８からなる。本発明の本実施の形態では、信号情報８８はパイロット信号を含み、基地局２４はこのパイロット信号を用いて加入者局４４を取得し、基地局２４においてパイロット信号が受信される電力レベルを電力制御のために判断する。
【００５０】
具体的に、Ｑ部分のために選択された拡散率は２５６であり、よって各スロットは１０ビットのパイロット信号の送信を許容することができる。トラフィックデータフィールド８０が常に一杯であるとは限らない場合、又は一杯になるように埋め込まれていない場合、本発明の他の実施の形態では、Ｑ部分の各スロットは、８ビットのパイロットデータと、長さインジケータの一部を含む２ビットとを含むことができる。フレームのＱ部分全体が受信される場合、各スロットの長さインジケータの２ビットが組み合わされ、トラフィックデータフィールド８０内のデータの長さが示される。本来ならば利用可能であるビットのいくつかが長さビットで占められているため、１０ビットの実施の形態と比較して、本実施の形態では送信されるパイロット信号のビット数が少ない。そのため、この後者の実施の形態は、基地局２４におけるパイロット信号の受信確率を同一にするために、更なる電力をＱ部分に割り当てる必要がある。これにより、Ｉ部分に割り当てられる電力をこれに対応して減少させることが必要となり、ペイロードデータの全体的なスループットが減少する。
【００５１】
最後に、アップリンクフレーム構造７２ulaのＱ部分もガードタイムフィールド９２を含む。このガードタイムフィールド９２もＤＴＸ記号を含み、アップリンクフレーム構造７２ulaのＱ部分の最後のスロットの最後の２５６チップを占める。よって、Ｉ部分及びＱ部分がリンク４８上での物理的な送信のために変調された場合、ガードタイムフィールド８４及び９２は送信エネルギーのない単一のガードタイムとして現れ、加入者局４４間のクロックのずれ（非同時性）を防ぐ。
【００５２】
ここで図４を参照すると、アップリンクフレーム構造の第２の構成が７２ulbで示されている。フレーム構造７２ulbもＩ部分及びＱ部分を含み、これらはアップリンクチャネルフレーム構造７２ulaのＩ部分及びＱ部分と同一であるが、アップリンクチャネルフレーム構造７２ulaのＤＴＸフィールド７６がアップリンクチャネルフレームulb構造から省略されており、これによって構造７２ulb内のトラフィックデータフィールド８０に含まれるペイロードデータの量を増加することができる。以下により詳しく説明するが、加入者局４４がアップリンクチャネル４８pul内の連続するデータフレームを基地局２４に送信する場合、アップリンクチャネル４８pulの第１フレームをＤＴＸフィールド７６を提供するフレーム構造７２ulaとし、これにより、加入者局４４はダウンリンク信号チャネル４８dscから４スロットの初期電力制御情報を受信し、トラフィックデータフィールド８０の送信開始前に電力制御ループを確立することができる。加入者局４４は既に電力制御ループを確立しており、よって電力制御ループの確立を必要とせず、その代わりにアップリンクチャネル４８pulで送信されたすぐ前のフレーム上に確立された及び／又は維持されたループを続行するだけでよいため、アップリンクチャネル４８pul上で送信される次の連続フレーム及び各連続フレームをフレーム構造７２ulbとすることができる。アップリンクチャネルフレーム構造７２ula及び７２ulb内のフィールドの更なる詳細は、システム２０の動作に関する次の考察において明らかになるであろう。
【００５３】
本実施の形態では、ダウンリンク信号フレーム６０の信号情報フィールド６８において伝送される電力レベル調節信号は、基地局２２からの単なる「増加」又は「減少」の命令であり、これは適切なビット値で表される。具体的には、「１」の値は電力レベルを増加すべきであることを示すことができ、「０」の値は電力レベルを減少すべきであることを示すことができる。変更の量は、増加や減少に関係なく、変更が生じるスロットに従って事前設定される。フレーム構造７２ula内のスロット毎の目下好適な増加／減少レベルを表Ｉに示すが、システム２０の所望の性能に従って他の事前設定レベルが当業者には思い浮かぶであろう。
【００５４】
【表１】
2005513933.tif 000003
【００５５】
これによると、スロット１における「１」の値は３．５ｄＢの送信電力レベルの増加を生じ、同一スロットにおける「０」の値は３．５ｄＢの送信電力レベルの減少を生じる。スロット２における「１」の値は３ｄＢの送信電力レベルの増加を生じ、スロット２における「０」の値は３ｄＢの送信電力レベルの減少を生じる、などとなる。
【００５６】
よって、特定の加入者局４４からのアップリンクチャネル４８pulの電力レベル出力は、フレーム構造７２ulaのスロット５がアップリンクチャネル４８pul上でトラフィックデータフィールド８０を送信する準備が整った頃には許容可能なレベルに達すると考えられる。増加／減少電力制御命令は、スロット５乃至スロット１５の各々のアセンブリ及び送信の際に基地局２４から加入者局４４によって受信され続け、これにより、加入者局４４は、表Ｉに示された事前設定レベルに従い、送信電力レベルを必要に応じて増加したり減少したりすることができる。
【００５７】
従って、構成７２ulaのＩ部分のスロット５乃至スロット１５は、アップリンクチャネル４８pulでの送信用のペイロードデータを含むが、前述のように、スロット１５の最後の２５６チップはＤＴＸビットのために確保されている。
【００５８】
加入者局４４がすぐ前のフレームも送信したために加入者局４４に対してアクティブな電力制御が既に行われている限りは、フレーム構造７２ulbのスロット毎に、各スロットの増加値／減少値を例えば±０．５ｄＢに固定することができる。
【００５９】
図５は、本発明の他の態様に従った加入者局の動作方法を表すフローチャートを示している。図５に示される方法の説明を助けるために、図１のシステム２０を参照し、特に、アップリンクチャネル４８pul上で送信する１つの加入者局４４の動作を参照する。
【００６０】
通常動作の一部として、各加入者局４４は、基地局２４に送信するデータの１以上の待ち行列を保持する。これらの待ち行列は、加入者局４４によってサービスを供給される電話機５２及び／もしくはデータデバイス５６からのデータを含むことができ、並びに／又は加入者局４４自体によって生成された信号、制御もしくは他のデータを含むことができる。システム２０では、加入者局４４がアップリンクチャネル４８ｐｕｌ上で送信する際は必ず、目下待ち行列にあるデータ量の表示情報を供給する。この表示情報を多様な態様で行うことができ、本実施の形態では、合意によって定められた数値範囲表にマップされた単一のバイトが送信される。
【００６１】
例えば、バイトによって表すことのできる２５６の値の各々は、１０２４バイト（１ＫＢ）の送信用データを示すことができる。具体的にいうと、「０」の値は、加入者局４４が０バイト乃至１ＫＢの送信用データを有することを示すことができ、「１」の値は、加入者局４４が１ＫＢ乃至２ＫＢの送信用データを有することを示し、「３」の値は、加入者局が２ＫＢ乃至３ＫＢの間の送信用データを有することを示す、などとなり、２５５の値は、加入者局４４が２５５ＫＢを越える送信用データを有することを示している。
【００６２】
当業者には明らかになるように、必要に応じて種々の他のマッピングを用いてもよい。例えば、各値はデータの更に大きな増加を示すことができる。即ち、「０」の値は１バイト乃至４ＫＢの送信用データを示すことができ、「１」の値は４ＫＢ乃至８Ｂの送信用データを示すことができるなどであり、そして２５５の値は、１ＭＢより多い、又は任意の他の量の送信用データを示すことができる。
【００６３】
あるいは、「０」と「１２８」との間の値は、優先順位１番の送信用データの量を示すことができ、「１２９」と「２５５」との間の値は異なる優先順位の送信用データの対応量を示すことができる。１つよりも多くの待ち行列が加入者局４４に存在する場合、各待ち行列に関する情報（例えば、第１の待ち行列におけるデータの量を表す４つの最上位のビット、第２の待ち行列におけるデータの量を表す４つの最下位のビットなど）を提供するようにバイトをマスク／マップすることができる。加入者局４４の待ち行列の長さ及びデータ特性を表し、報告する他の好適な方法は、当業者には容易に明らかになるであろう。
【００６４】
種々の他の技術を使用して、待ち行列となっている送信用データの量を報告できることが考えられる。
【００６５】
基地局２４は、加入者局４４から受信した、待ち行列となっている送信用データの量を表す情報を用いて、アップリンクチャネル４８pulがポーリングモードにある場合、加入者局４４の基地局２４への送信を次に許可すべき時期、及び／又はアップリンクチャネル４８pulをポーリングモードにすべきかランダムアクセスモードにすべきかを、後述のように判断する。
【００６６】
図５のステップ２００の前に、システム２０の通常動作の一部として、加入者局４４は、アップリンクチャネル４８pulと、対応したダウンリンク信号チャネル４８dscとに割り当てられており、加入者局４４はダウンリンク信号チャネル４８dscをモニタする。
【００６７】
ステップ２００において、加入者局４４は、その待ち行列の中の、基地局２４への送信用データ（もしあれば）の量を判断する。ステップ２０４において、加入者局４４は、（加入者局４４がモニタしているダウンリンク信号チャネル４８dsc上で受信した最後のＤＳＣフレーム６０内のアクティブ加入者局フィールド６４を調べることにより、又は当業者に明らかである任意の他の好適な方法により）アップリンクチャネル４８pulがランダムアクセスモードにあるかポーリングモードにあるか判断する。ステップ２０４において、アップリンクチャネル４８pulがポーリングモードではない、即ちランダムアクセスモードにあると判断された場合、ステップ２０８において、加入者局４４には基地局２４に送信するデータがあるか否かを判断する。
【００６８】
本発明では、アクティブ加入者局フィールド６４がアップリンクチャネル４８pulのモードを示す場合、そのモードはこれから適用されることが既にわかっているものであり、必ずしもアップリンクチャネル４８pulが現時点でそのモードにあるわけではない。具体的には、殆どの状況において、加入者局４４は送信用データの準備、アセンブル及びパッケージ化のための定まった期間を必要とし、各加入者局４４は、アクティブ加入者局フィールド６４が現行のフレームから数フレーム後のフレームを示すことを黙示的又は明示的に通知される。即ち、第１のダウンリンク信号チャネルフレーム６０iが、アップリンクチャネル４８pulがランダムアクセスモードになることを示すアクティブ加入者局フィールド６４を含む場合、このモードはアップリンクチャネルフレーム７２i+2（即ち、現行のフレーム７２iから２フレーム後）に適用されうる。アクティブ加入者局フィールド６４が適用するフレーム遅延の数は一般にネットワーク２０の始動時に設定され、この数は、各加入者局４４内にハードコードされてもよいし、各加入者局４４がシステム２０に接続する度に各加入者局４４に提供されてもよい。このフレーム遅延情報は、異なるアップリンクチャネル４８pul間で、又は異なる時間によって変化する場合があり、そのような場合は、加入者局４４が特定のアップリンクチャネル４８pulに割り当てられた際、及び／又は変化が生じた際に、適切なフレーム遅延情報が加入者局４４に提供されることも考えられる。
【００６９】
あるいは、ステップ２０８において加入者局４４には送信するデータがないと判断された場合、このプロセスはこの特定の加入者局４４のためにステップ２００に戻る。そうでない場合、即ちステップ２０８において加入者局４４には送信するデータがあると判断された場合、ステップ２１２においてデータがアセンブルされ、整えられて送信のためにパッケージ化され、受信したアクティブ加入者局フィールド６４が適用されたフレームで送信される。加入者局４４に送信の許可を与えるダウンリンク信号チャネルフレーム６０に含まれた信号情報フィールド６８も、フレーム構造７２ula又はフレーム構造７２ulbのどちらを送信に用いるかを加入者局４４に知らせるビットを含み、使用される拡散率を含む他のパッキング情報を含むことができる。アップリンクチャネル４８pulがランダムアクセスモードにある場合、電力制御情報が、送信先の加入者局４４に対して最新であるか否か既知でないため、フレーム構造７２ulaを送信するよう示される。
【００７０】
加入者局４４からの、アセンブルされ、パッケージ化された送信は、前述した加入者局４４の待ち行列にある送信用データの量の表示情報と、時としてそのデータの優先順位の表示情報を含む。この送信がスケジュールされるとプロセスはステップ２００に戻り、適切なフレームで送信が行われる。
【００７１】
当業者には明らかなように、ランダムモードでは、２つ以上の加入者局４４が基地局２４に同時に送信し、よってこれらの送信が「衝突」し、基地局２４が送信を有効に受信するのを妨げてしまう可能性がある。多くの状況において、このような衝突による送信データの損失は、行方不明のデータの再送信を要請するＴＣＰなどのより高レベルのプロトコルによって対処される。しかし、図５に示されていない本発明のいくつかの実施の形態において、ダウンリンク信号チャネル４８dscは、すぐ前の送信が基地局２４で正確に受信されたか否かを単一ビットで表せることが更に期待される。当業者には思い浮かぶように、「正確に受信された」という判断は多様な方法で行うことができ、その方法の中には、基地局２４による、送信に含まれるＣＲＣ（巡回冗長検査）の調査が含まれる。
【００７２】
すぐ前に送信されたフレームが正確に受信された場合、ダウンリンク信号チャネルフレーム６０の信号情報フィールド６８内の事前定義されたビット、例えば「正確性ビット」を「１」の値に設定でき、すぐ前のフレームが正確に受信されなかった場合は「０」の値に設定することができる。よって、加入者局４４は、データのフレームをアップリンクチャネル４８pul上でランダムモードで送信した後、基地局２４でのフレームの受信成功の確認を待つ。すぐ前の送信が正確に受信されたか否かを示す正確性ビットは、他の加入者局４４x用の後続のダウンリンク信号チャネルフレーム６０で送信されるが、アップリンクチャネル４８pul及び対応するダウンリンク信号チャネル４８dscに割り当てられた全ての加入者局４４が各ダウンリンク信号フレーム６０を受信するため、すぐ前の送信を行った加入者局４４zもビットを受信し、これを利用できるのは明らかであろう。
【００７３】
適切なダウンリンク信号チャネル４８dscのフレーム６０において確認が受信されない場合（「適切な」フレームとは、受信したデータを分析し、その正確な受信を判断する時間を考慮に入れたアップリンクチャネル４８pulでの送信完了後の既知数のフレームである）、加入者局４４ｚは、基地局２４への再送信のためのデータに印をつけることができる。
【００７４】
少なくとも１つの他の加入者局４４も同時に送信していたという事実にかかわらず、１つの加入者局４４からの送信が正確に受信されたため、双方の加入者局４４が、ダウンリンクチャネル４８dscによって双方に返送された正確性ビットの値が各々それら自身の最後の送信にあてはまると考えてしまう、という可能性はあるが、このことが生じる確率は比較的低く、よって、多くの場合、この単一の正確性ビットの表示技術は、ランダムアクセスモードで送信されたフレーム７２ulの受信を確認する有効な方法を提供することができる。
【００７５】
このように、加入者局４４がランダムアクセスモードで送信し、送信が成功したことを示す「１」ビットを受信しない場合、加入者局４４は、より高レベルのプロトコルの関与やオーバーヘッドを必要とせずに、次に利用可能なフレーム７２ulで再送信することができる。起こりそうもないことであるが、前述のように、他の加入者局４４hによる同時送信にもかかわらず１つの加入者局４４iの送信が受信されるなど、正確性ビットが送信の成功を不正確に示した場合、必要に応じて、より高レベルのプロトコルが、加入者局４４hからの送信のエラーをＴＣＰの再送信要求など従来の方法で修正することができる。
【００７６】
他の実施の形態では、ダウンリンク信号チャネルフレーム６０が、「正確性ビット」の他に、フレーム６０が送信を正確に受信した送信元の加入者局４４を特定して示すものを含むことができることも考えられる。衝突が生じた場合、加入者局４４の識別子は提供されない。このことは、定常的に生じる衝突が多すぎるような状況において利点をもたらしうる。
【００７７】
ステップ２０４でアップリンクチャネル４８pulがポーリングモードであると判断された場合、ステップ２１６で、加入者局４４がアップリンクチャネル４８pulでの送信の許可を得ているか否かを判断する。このことは、ダウンリンク信号チャネルフレーム６０内のアクティブ加入者局フィールド６４を調べることによって判断される。フィールド６４において識別されたアクティブ加入者局が現行の加入者局４４ではない場合、この特定の加入者局４４は、この時点での送信の許可を得ておらず、プロセスはステップ２００に戻る。
【００７８】
フィールド６４において識別されたアクティブ加入者局４４が現行の加入者局４４である場合、プロセスはステップ２１２に進み、基地局２４に送信するデータをアセンブルし、整え、パッケージ化して、アップリンクチャネル４８pulの各フレーム上で基地局２４に送信する。アップリンクチャネル４８pulがポーリングモードにある場合、信号情報フィールド６８は、加入者局４４がすぐ前のフレーム７２で送信しており、よって加入者局４４の電力制御情報が最新であるため、フレーム構造７２ulaを用いて送信するべきか、又は、他の加入者局４４がすぐ前のフレーム７２で送信したために、もしくは送信した加入者局４４がなかったために電力制御情報が最新でないため、フレーム構造７２ulbを用いて送信するべきかを示す。
【００７９】
加入者局４４がアクティブ加入者局フィールド６４内でアクティブ加入者局４４として識別された場合、ランダムモードの送信の場合とは異なり、加入者局４４は送信するデータがない場合でも基地局２４に送信することに注意されたい。このような場合、この送信は単に、加入者局４４が長さゼロの待ち行列を有することを示すものである。
【００８０】
大部分又は少なくともかなりの部分の時間の間、システム２０はポーリングモードで動作することが考えられる。ポーリングモードにおいて、基地局２４は、そのアップリンクチャネル４８pulに割り当てられた加入者局４４の各々に所定間隔でポーリングする。このポーリングは、加入者局を、アクティブ加入者局フィールド６４において識別されたアクティブ加入者局４４にすることにより、単に各加入者局４４にアップリンクチャネル４８pulの使用を順に許可することによって達成される。前述のように、加入者局が識別されたアクティブ加入者局である場合、加入者局４４は、少なくともその待ち行列の長さを示すものを基地局２４に常に転送する。加入者局４４が更なる送信用データを有する場合、トラフィックデータフィールド８０内のペイロードの残りをこの追加データで充填する。
【００８１】
基地局２４は、各アップリンクチャネル４８pulに割り当てられた加入者局４４からの送信を待つ関連データの待ち行列長さ及び優先順位をモニタし、ダウンリンク信号チャネル４８sdcの各フレーム６０においてアクティブ加入者局４４を適切に識別するスケジューリングプロセスを行う。簡潔な具体例において、アップリンクチャネルが８つの加入者局４４にサービスを供給し、基地局２４内のスケジューラがこれらの加入者局４４を単に均等なアクセスベースでスケジュールする場合、各加入者局４４は８０ミリ秒毎に（即ち、１０ミリ秒の持続時間を有する８フレーム７２毎に）送信することができる。より有用な例では、スケジューラは、加入者局４４を少なくとも２００ミリ秒毎にアクティブ加入者局になるようにスケジュールすることができる。各フレーム７２は１０ミリ秒の持続時間を有するため、このことは、加入者局４４が２０フレーム毎に基地局２４に送信できることを意味している。介在するフレーム７２はこのように、加入者局４４からの送信を待つデータの報告された待ち行列長さ及び優先順位に応じて、基地局２４内のスケジューラによって割り当てられる。例えば、送信するデータが待ち時間に敏感である場合、待ち行列にこのような送信用データを有する加入者局４４に介在フレーム７２を最初に割り当てることができる。
【００８２】
図６は、アップリンクチャネル４８pulを動作させるためにシステム２０によって用いられるプロセスの一例のフローチャートを示している。このプロセスのこの部分は、アップリンクチャネル４８pulをランダムモードにすべきかポーリングモードにすべきかを判断することを含む。基地局２４が１つ以上のアップリンクチャネル４８pulを動作させる場合（これが一般的であると予想されるが）、このプロセスは各アップリンクチャネル４８pulに対して行われる。
【００８３】
ステップ３００において、基地局２４のスケジューラは、アップリンクチャネル４８pulによってサービスを供給される各加入者局４４で待ち行列となっているデータの報告された量をチェックする。前述のように、加入者局４４がランダムモードやポーリングモードに関係なく基地局２４に送信する度に、加入者局４４は、加入者局４４で待ち行列となっている送信用データの量を報告する。ステップ３０４において、スケジューラは、転送待機中のデータの総量が、アップリンクチャネル４８pulに対して定義された閾値であるＵＬ閾値(UL Threshold)よりも大きいか否かを判断する。この閾値を任意の適切な方策で選択することができるが、一般に、ＵＬ閾値を、適切な期間のアップリンクチャネル４８pulの全容量のうち選択されたパーセントに設定することが考えられる。例えば、アップリンクチャネル４８pulの全容量が６４０ｋｂｐｓ（キロビット／秒）である場合、ＵＬ閾値を、４０フレームであるアップリンク容量の２５％、即ち、６４０００ビットに対して６００ビット×４０の２５％に等しい値に設定できることが考えられる。
【００８４】
ステップ３０４において、アップリンクチャネル４８pulによってサービスを供給される全ての加入者局４４において待ち行列となっているデータの総量がＵＬ閾値よりも小さい場合、ステップ３０６において、スケジューラは少なくとも１つ以上の加入者局での待ち行列長さが加入者待ち行列閾値、即ちＳＱ閾値を越えるか否かを判断する。加入者待ち行列閾値、即ちＳＱ閾値を種々の方策で選択することができるが、アップリンクチャネル４８pulが選択された数のフレーム（例えば４）で送信可能なデータ量に等しくなるように選択することが考えられる（アップリンクチャネル４８pulの容量が６４００００ビット／秒である場合、６４００ビット／フレームであり、ＳＱ閾値は２５６００ビットである）。
【００８５】
ステップ３０６において、アップリンクチャネル４８pulによってサービスを供給される加入者局４４で長さがＳＱ閾値よりも長いものがない場合、ステップ３１０において、スケジューラは次のフレーム（前述のように、１つ以上後のフレームとしてもよい）のためにアップリンクチャネル４８pulをランダムモードにし、プロセスはステップ３００に戻って繰り返す。
【００８６】
ステップ３０４において、アップリンクチャネル４８pulによってサービスを供給される加入者局４４で待ち行列となっているデータの総量が判断されると、ステップ３１４において、スケジューラは、送信用データが待ち行列となっている加入者局４４のうちの１つをアクティブ加入者局として選択し、アップリンクチャネル４８pulをアクティブ加入者局４４として識別された選択された加入者局のためのポーリングモードにする。
【００８７】
ステップ３０６において、１つ以上の加入者局４４での待ち行列長さがＳＱ閾値を越えると判断した場合、ステップ３１４において、スケジューラは、待ち行列長さがＳＱ閾値を越えている加入者局４４のうちの１つをアクティブ加入者局として選択し、アップリンクチャネル４８pulをアクティブ加入者局４４として識別された選択された加入者局のためのポーリングモードにする。
【００８８】
当業者には明らかになるように、このプロセスに対する多くの変形例が実施可能であり、実際に考えられる。例えば、ステップ３０６において、加入者局４４での待ち行列長さがＳＱ閾値を越えると判断した場合、スケジューラは、第１フレームのアクティブ加入者局として識別された加入者局４４に関してアップリンクチャネル４８pulをポーリングモードにし、選択した数のフレームの第２フレームのためにアップリンクチャネル４８pulをランダムモードにし、これらを交互に行えることが考えられる。よって、待ち行列がＳＱ閾値を越えた加入者局が、そのデータのうち少なくともある量を送信するためのアクセスが確実に認められることが可能になり、一方で他の加入者局４４もランダムモードのフレームで送信する機会がある。
【００８９】
１つ以上のランダムモードが使用可能であることも考えられる。例えば、複数の加入者局４４のうちの半分には、アクティブ加入者局フィールド６４において「０」などの予約されたアドレスによって識別される第１のランダムモードにある場合に、アップリンクチャネル４８pul上でのこれらの加入者局４４の送信を許可し、加入者局４４の残り半分には、アクティブ加入者局フィールド６４において「１」などの他の予約されたアドレスによって識別される第２のランダムモードにある場合に、アップリンクチャネル４８pul上でのこれらの加入者局４４の送信を許可することができる。これにより、加入者局４４間の衝突を減少させるように加入者局４４をある程度編成することができる。
【００９０】
当業者には明らかなはずであるが、これらの動作モードを組み合わせて、アップリンクチャネル４８pulを１つのフレームに対してはポーリングモードにし、次のフレームに対してはランダムモード「０」にし、その次のフレームに対してはランダムモード「１」にし、その次のフレームに対しては再びポーリングモードにするなどの状況を可能にすることができる。
【００９１】
スケジューラは、ステップ３１４でのアクティブ加入者局４４の選択に多様な判定基準を用いることができる。例えば、スケジューラは、待ち行列に最大のデータ量を有する加入者局４４を選択するか、又は、優先順位情報が基地局２４に報告されている場合、優先順位が高いデータのうち最大のデータ量を待ち行列に有する加入者局を選択することができる。あるいは、スケジューラは、加入者局４４における待ち行列にデータが加えられる速度を考慮し、待ち行列が最も早く増加する加入者局４４を、ポーリングモードでの次のアクティブ加入者局４４として選択することができる。
【００９２】
スケジューラは、基地局２４における全てのアップリンクチャネルにわたって動作することもできる。例えば、スケジューラは、同様の送信特性をもつ加入者局４４を特定のアップリンクチャネル４８pulに割り当て、加入者局４４がそのアップリンクチャネル４８pulによって提供されるデータ転送速度を用いることができるようにすることができる。例えば、基地局２４に近接しているなどの理由で特殊なデータ送信特性をもつ１０の加入者局４４を、４の拡散率を用いるアップリンクチャネル４８pulに割り当てる一方、基地局２４からの距離などの理由で送信特性の劣る５つの加入者局４４を、１２８の拡散率を用いる他のアップリンクチャネル４８pulに割り当てることができる。
【００９３】
あるいは、スケジューラは、アクティブ加入者局の割当時に、アップリンクチャネル４８pul上での送信のためにポーリングモードの拡散率を割り当てることができる。このような場合、スケジューラはシステム２０の全体的なアップリンク送信容量や種々の待ち行列長さなどを考慮に入れ、適切な拡散率を種々のアップリンクチャネル４８pulに割り当てて送信資源を効率的に利用するようにする。
【００９４】
図７に示されるように、システム２０内でアップリンクチャネル４８pulを動作させる更に他の方法が考えられる。この方法では、ステップ４００において、アップリンクチャネル４８pulはランダムモードである。ステップ４０４において、最後に受信したフレーム７２に衝突が生じたか否かを判断する。このような判断を行う１つの方法としては、正確性ビットを決定するために前述した方法と同一の方法、又は当業者に思い浮かぶようなあらゆる他の好適な方法が可能である。
【００９５】
ステップ４０８において、所与の時間内に生じた、判断された衝突の総数の計数を更新する。ステップ４１２において、ステップ４０８で決定された現行の計数が許容される衝突の所定の閾値を越えるか否かを判断する。この閾値を越えない場合、プロセスはステップ４０４に戻る。
【００９６】
ステップ４１２においてこの閾値を越えている場合、この方法はステップ４１６に進んでアップリンクチャネル４８pulをポーリングモードにし、基地局２４内のスケジューラの動作により、アップリンク４８pulに割り当てられた加入者局４４をポーリングする。ステップ４２０において、アップリンクチャネル４４pulに割り当てられた加入者局４４の状態をランダムモードに戻せるか否かを判断する。基地局２４への送信のために待ち行列となっているデータを有する加入者局４４の数、これらの加入者局において待ち行列となっているデータの総量、及び／又はそのデータの優先順位を考えることにより、この判断を行うことができる。この判断に用いられる実際の値及びストラテジーは、ネットワーク２０のオペレータがカスタマーに提供することを望むサービスのレベル、及びアップリンクチャネル４８pulの送信容量などを含む種々の要因に依存し、ネットワーク動作中の異なる時期に、及び／又は異なるアップリンクチャネルによって変更することができる。
【００９７】
ステップ４２０において、データ量のためにランダムモードに戻れない場合、この方法は次に受信するフレームのためにステップ４２０に戻る。割り当てられた加入者局４４の状態は各フレーム７２の受信後に更新され、ステップ４２０までのステップの各反復において再評価されることが、当業者には明らかになるであろう。
【００９８】
割り当てられた加入者局４４のステップ４２０における状態によってランダムモードに戻れる場合、プロセスはステップ４００に戻り、アップリンクチャネル４８pulを再びランダムモードにする。
【００９９】
簡潔に述べると、基地局２４内のスケジューラの動作により、例えば２００ミリ秒など、所与の期間内に生じた衝突の計数を決定する。この計数が、例えば７などの閾値を越える場合、アップリンクチャネル４８pulを、ランダムモードに戻せるようになるまでポーリングモードに切り替えることができる。
【０１００】
本発明の前述の実施の形態は、本発明の例であるように意図されており、本発明に付随する請求項のみによって定義される本発明の要旨から逸脱せずに、変形例及び変更例を当業者によって実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態によるアップリンク構造及び方法を用いたシステムの概略図である。
【図２】図１のシステムに使用されるダウンリンク信号チャネルのフレーム構造の構成の概略図である。
【図３】図１のシステムに使用されるアップリンク構造のフレーム構造の第１構成の概略図である。
【図４】図３に示されるフレーム構造の第２構成の概略図である。
【図５】図１に示される加入者局の各々の動作方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の態様による、図１に示されるアップリンクの管理方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の態様による、図１に示されるアップリンクを管理する他の方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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