(57)【要約】アドホック網内の各ノードでハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）機能を組み込んだデータ伝送のための装置と方法である。各ノードは伝送のための最適セグメント・サイズを計算し、次にＡＲＱ機能を行って順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とを持つデータ・セグメントを送信および受信する。この符号化により、ノードは受信セグメント内の誤りを検出して位置を定め、全てのセグメントを正しく受信した後にだけ肯定応答を与えることができる。受信ノードからの否定応答は失敗したセグメントの位置を示し、失敗したセグメントだけを再送信する。失敗したセグメントは、その元の位置に、また失敗しなかったセグメントを含む他のセグメント位置に再送信することができるので、セグメントの送信に成功する最大時間を短縮することができる。
2005529518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
網内の他のノードとの間で信号を送信および受信する複数のノードを含むアドホック通信網内で、検出された誤りを含んで受信されたデータ・フレームの再送信を識別して要求するためのハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）を用いるデータ伝送方法であって、
伝送データを第１の数のセグメントに分割して、順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とを各セグメントに付加し、
前記第１の数のセグメントを前記複数のノードの第１のノードから前記複数のノードの少なくとも或る第２のノードに連続的に伝送し、
前記第１の数のセグメントを評価して前記第１の数のセグメントの各セグメント内にある全ての誤りを検出して位置を定め、少なくとも１つの誤りを検出して位置を定めたときは、前記少なくとも１つの誤りの前記位置を含む否定応答（ＮＡＣＫ）と再送信要求信号とを前記第１のノードに返し、
前記第２のノードで検出して位置を定めた前記少なくとも１つの誤りを有する前記第１の数のセグメントの前記各セグメントを含む前記再送信要求信号に応じて第２の数のセグメントを作り、少なくとも１つの順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とを各前記セグメントに付加し、
前記第２の数のセグメントを連続的に前記第１のノードから前記第２のノードに媒体アクセス制御（ＭＡＣ）トランザクション当たり複数回伝送する、
データ伝送方法。
【請求項２】
前記評価中に誤りが検出されず位置が定められないときは肯定応答（ＡＣＫ）信号を前記第１のノードに返すことを更に含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項３】
前記伝送データは媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット（ＭＰＤＵ）を含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
前記分割することは、
前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニットの長さをシステム定数で割って最大セグメント・サイズを作り、
前記最大セグメント・サイズに基づいて前記第１の数のセグメントを計算する、
ことを含む、請求項３記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
前記分割することは前記複数のノードの各ノードが知っている前記網固有の定数に基づく、請求項４記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
前記第１の数のセグメントを前記計算することは同じサイズのセグメントを確立する、請求項４記載のデータ伝送方法。
【請求項７】
前記第１の数のセグメントを前記計算することは残りのセグメント数より短い少なくとも１つのセグメントを確立する、請求項４記載のデータ伝送方法。
【請求項８】
前記第１の数のセグメントの各セグメントは前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット内で連続しているセグメント番号を含む、請求項３記載のデータ伝送方法。
【請求項９】
前記第１の数のセグメントを送信する前に前記第１の数のセグメントの各セグメントにパリティ符号を付加することを更に含み、
また前記評価することは、
前記パリティ符号に基づいて前記各セグメントの正確さを確認し、
前記第２のノードでの前記正確さの確認が失敗したセグメントは排除する、
請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項１０】
前記第１の数のセグメントを前記送信することは、
前記第１の数のセグメントを１つの物理層パケットとして前記複数のノードの前記第１のノードから前記第２のノードに伝送し、前記パケット情報は前記パケットの長さを識別することを含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項１１】
前記第２の数のセグメントを前記伝送することは、
前記第２の数のセグメントを伝送し、少なくとも１つのセグメントは前記少なくとも１つのセグメントが前記第１の数のセグメント内に占めた或る連続した位置に等しい連続した位置にあることを含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項１２】
前記第２の数のセグメントを前記伝送することは、
前記第２の数のセグメントを伝送し、少なくとも１つのセグメントは、再送信を必要としないセグメントが前記第１の数のセグメント内に占めた或る位置に等しい連続した位置にあることを含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項１３】
前記順方向誤り訂正はビタビ符号化を含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項１４】
前記誤り検出符号は巡回冗長検査（ＣＲＣ）を含む、請求項１記載のデータ伝送方法。
【請求項１５】
網内の他のノードとの間で信号を送信および受信する複数のノードを含むアドホック通信網内で、検出された誤りを含んで受信されたデータ・フレームの再送信を識別して要求するためのハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）を用いるデータ伝送装置であって、
第１のノードであって、
伝送データを第１の数のセグメントに分割して、誤り訂正符号と誤り検出符号とを各
セグメントに付加し、
また前記第１の数のセグメントを前記複数のノードの第１のノードから前記複数のノ
ードの少なくとも或る第２のノードに連続的に伝送する、
第１のノードと、
前記第１の数のセグメントを評価して前記第１の数のセグメントの各セグメント内にある全ての誤りを検出して位置を定め、少なくとも１つの誤りを検出して位置を定めたときは、前記少なくとも１つの誤りの前記位置を含む否定応答（ＮＡＣＫ）と再送信要求信号とを前記第１のノードに返す第２のノードと、
を備え、
前記第１のノードは、前記第２のノードで検出して位置を定めた前記少なくとも１つの誤りを有する前記第１の数のセグメントの前記各セグメントを含む前記再送信要求信号に応じて第２の数のセグメントを作り、少なくとも１つの順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とを各前記セグメントに付加し、
前記第１のノードは更に、前記第２の数のセグメントを連続的に前記第１のノードから前記第２のノードに媒体アクセス制御（ＭＡＣ）トランザクション当たり複数回伝送する、
データ伝送装置。
【請求項１６】
前記第２のノードは前記評価中に誤りが検出されず位置が定められないときは肯定応答（ＡＣＫ）信号を前記第１のノードに返す、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項１７】
前記伝送データは媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット（ＭＰＤＵ）を含む、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項１８】
前記第１のノードは前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニットの長さをシステム定数で割って最大セグメント・サイズを作り、
前記第１のノードは更に前記最大セグメント・サイズに基づいて前記第１の数のセグメントを計算する、
請求項１７記載のデータ伝送装置。
【請求項１９】
前記網固有の定数は前記複数のノードの各ノードに知られている、請求項１８記載のデータ伝送装置。
【請求項２０】
前記第１の数のセグメントは同じサイズのセグメントを含む、請求項１８記載のデータ伝送装置。
【請求項２１】
前記第１の数のセグメントは残りのセグメント数より短い少なくとも１つのセグメントを含む、請求項１８記載のデータ伝送装置。
【請求項２２】
前記第１の数のセグメントの各セグメントは前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット内で連続しているセグメント番号を含む、請求項１７記載のデータ伝送装置。
【請求項２３】
前記第１のノードは前記第１の数のセグメントを送信する前に前記第１の数のセグメントの各セグメントにパリティ符号を付加し、
前記第２のノードは前記パリティ符号に基づいて前記各セグメントの正確さを確認することにより前記第１の数のセグメントを評価し、
前記第２のノードは更に前記正確さの確認が失敗したセグメントを排除する、
請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項２４】
前記第１のノードは前記第１の数のセグメントを１つの物理層パケットとして前記複数のノードの前記第１のノードから前記第２のノードに伝送し、前記パケット情報は前記パケットの長さを識別する、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項２５】
前記第１のノードは前記第２の数のセグメントを伝送し、少なくとも１つのセグメントは前記少なくとも１つのセグメントが前記第１の数のセグメント内に占めた或る連続した位置に等しい連続した位置にある、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項２６】
前記第１のノードは前記第２の数のセグメントを伝送し、少なくとも１つのセグメントは、再送信を必要としないセグメントが前記第１の数のセグメント内に占めた或る位置に等しい連続した位置にある、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項２７】
前記順方向誤り訂正はビタビ符号化を含む、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項２８】
前記誤り検出符号は巡回冗長検査（ＣＲＣ）を含む、請求項１５記載のデータ伝送装置。
【請求項２９】
網内の他のノードとの間で信号を送信および受信する複数のノードを含むアドホック通信網内で、検出された誤りを含んで受信されたデータ・フレームの再送信を識別して要求するためのハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）を用いるデータ伝送を制御する命令のコンピュータ読取り可能な媒体であって、前記命令は、
前記複数のノードの第１のノードを制御して、伝送データを第１の数のセグメントに分割し、また誤り訂正符号と誤り検出符号とを各セグメントに付加して前記第１の数のセグメントを前記複数のノードの少なくとも或る第２のノードに連続的に伝送する、第１の集合の命令と、
前記第２のノードを制御して、前記第１の数のセグメントを評価して前記第１の数のセグメントの各セグメント内にある全ての誤りを検出して位置を定め、また少なくとも１つの誤りを検出して位置を定めたときは、前記少なくとも１つの誤りの前記位置を含む否定応答（ＮＡＣＫ）と再送信要求信号とを前記第１のノードに返す、第２の集合の命令と、
前記第１のノードを制御して、前記第２のノードで検出して位置を定めた前記少なくとも１つの誤りを有する前記第１の数のセグメントの前記各セグメントを含む前記再送信要求信号に応じて第２の数のセグメントを作り、また少なくとも１つの順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とを各前記セグメントに付加し、また前記第２の数のセグメントを連続的に前記第１のノードから前記第２のノードに媒体アクセス制御（ＭＡＣ）トランザクション当たり複数回伝送する、第３の集合の命令と、
を含む、命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３０】
前記第２の集合の命令は前記評価中に誤りが検出されず位置が定められないときは肯定応答（ＡＣＫ）信号を前記第１のノードに返す、請求項２９記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３１】
前記伝送データは媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット（ＭＰＤＵ）を含む、請求項２９記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３２】
前記第１の集合の命令は、前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニットの長さをシステム定数で割って最大セグメント・サイズを作り、前記最大セグメント・サイズに基づいて前記第１の数のセグメントを計算する、請求項３１記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３３】
前記第１の集合の命令は前記複数のノードの各ノードに知られている前記網の固有の定数に基づいて前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニットを分割する、請求項３２記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３４】
前記第１の集合の命令は同じサイズの前記第１の数のセグメントを計算する、請求項３２記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３５】
前記第１の集合の命令は残りのセグメント数より短い少なくとも１つのセグメントを計算する、請求項３２記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３６】
前記第１の集合の命令は前記媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット内で連続しているセグメント番号を前記第１の数のセグメントの各セグメントに割り当てる、請求項３１記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３７】
前記第１の数のセグメントを送信する前に前記第１の数のセグメントの各セグメントにパリティ符号を付加する前記第１の集合の命令と、
前記パリティ符号に基づいて前記各セグメントの正確さを確認することにより前記第１の数のセグメントを評価する前記第２の集合の命令と、
を更に含み、
前記第２の集合の命令は前記第２のノードでの前記正確さの確認が失敗したセグメントを排除する、
請求項２９記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３８】
前記第１の集合の命令は前記第１の数のセグメントを１つの物理層パケットとして前記複数のノードの前記第１のノードから前記第２のノードに伝送し、前記パケット情報は前記パケットの長さを識別する、請求項２９記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３９】
前記第３の集合の命令は前記第２の数のセグメントを伝送し、少なくとも１つのセグメントは前記少なくとも１つのセグメントが前記第１の数のセグメント内に占めた或る連続した位置に等しい連続した位置にある、請求項２９記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項４０】
前記第３の集合の命令は前記前記第２の数のセグメントを伝送し、少なくとも１つのセグメントは再送信を必要としないセグメントが前記第１の数のセグメント内に占めた或る位置に等しい連続した位置にある、請求項２９記載の命令のコンピュータ読取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動再送要求（ＡＲＱ）機能を組み込んだデータ伝送の装置と方法に関するものである。具体的に述べると、本発明は、データ伝送のための最適セグメント・サイズを計算して、全てのセグメントが受信機で正しく受信された後にだけ肯定応答を送るための装置と方法とに関するものである。否定応答は失敗したセグメントの位置を示し、失敗したセグメントだけを再送信する。本出願は、米国仮特許出願第６０／３８５，５６４号、「無線アドホック網用のハイブリッドＡＲＱとその使用法（Hybrid ARQ For A Wireless Ad-Hoc Network And A Method For Using The Same）」、２００２年６月５日出願、に対して３５Ｕ．Ｓ．Ｃ第１１９（ｅ）章に従う利益を請求し、その全内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
移動体無線電話網などの無線通信網は過去１０年間に目覚しく普及した。これらの無線通信網は一般に「セルラ網」と呼ばれる。なぜなら、網インフラストラクチャはサービス・エリアが「セル」と呼ばれる複数の領域に分割されているからである。陸上セルラ網は複数の相互に接続された基地局（または基地ノード）を含み、基地ノードはサービス・エリア内の指定された位置に地理的に分散されている。各基地ノードは１個または複数個のトランシーバを含み、各トランシーバはカバレージ・エリア内にある無線電話などの移動体ユーザ・ノードとの間で無線周波数（ＲＦ）通信信号などの電磁信号を送信および受信することができる。通信信号は例えば音声データを含み、所望の変調方式に従って変調されてデータ・パケットとして伝送される。当業者が認識するように、網ノードはデータ・パケット通信を多重送信フォーマット（例えば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）フォーマット、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）フォーマット、周波数多元接続（ＦＤＭＡ）フォーマットなど）で送信および受信する。これにより基地ノードの１個のトランシーバはそのカバレージ・エリア内の複数の移動体ノードと同時に通信することができる。
【０００３】
最近、「アドホック」網と呼ばれる型の移動体通信網が軍用に開発された。この型の網では、各移動体ノードは他の移動体ノードの基地局またはルータとして動作することが可能なので、基地局という固定インフラストラクチャを設ける必要がなくなる。アドホック網の詳細については、メイヤ（Mayor）の米国特許第５，９４３，３２２号に示されており、その全内容をここに援用する。
【０００４】
より高度のアドホック網も開発されていて、移動体ノードは従来のアドホック網の場合のように相互に通信できるだけでなく、移動体ノードは更に固定網にアクセスして、公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）やインターネットなどの他の網の他の移動体ノードと通信することが可能になる。このような高度のアドホック網の詳細は、米国特許出願第０９／８９７，７９０号、「ＰＳＴＮおよびセルラ網とインターフェースするアドホック・ピア・トゥ・ピア移動体無線アクセス・システム（Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks）」、２００１年６月２９日出願と、米国特許出願第０９／８１５，１５７号、「別個の予備チャンネルを持つ共用の並列データ・チャンネルへの協調チャンネル・アクセスを有するアドホック・ピア・トゥ・ピア無線網用の時分割プロトコル（Time Division Protocol for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer Radio Network having Coordinating Channel Access to Shared Parallel Data Channels with Separate Reservation Channel）」、２００１年３月２２日出願と、米国特許出願第０９／８１５，１６４号、「アドホック・ピア・トゥ・ピア移動体無線アクセス・システム用の優先的経路指定（Prioritized-Routing for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer, Mobile Radio Access System）」、２００１年３月２２日出願とに述べられており、それぞれの全内容をここに援用する。
【０００５】
しかし、ノード間の通信はしばしば妨害と伝送誤りとを生じる。誤ったデータの発生を最小にするため、受信機と送信機とは伝送誤りを検出し、誤りが検出された場合は再送信を要求するように構成してよい。例えば、ノード間のデータ伝送システムは、誤り訂正符号をそれぞれ用いる自動再送要求（ＡＲＱ）送信機および受信機を含んでよい。当業者が認識するように、ＡＲＱ送信機を用いて、遠方の受信機への伝送データ・ストリーム内に誤り訂正符号を含めてよい。次にＡＲＱ受信機は、かかる符号を用いてデータ・ストリーム内の誤りを検出して、送信機から再送信するよう要求してよい。ＡＲＱアプリケーションと誤り訂正符号の使用に関する詳細は、ハギワラ（Hagiwara）他の米国特許第５，６２９，９４８号と、ツリナ（Turina）の米国特許第５，７８４，３６２号とに説明されており、それぞれの全内容をここに援用する。またスライディング・ウインドウ・トランスポート（sliding window transport）機構を持つＡＲＱの選択的使用については、アヤノグル（Ayanoglu）の米国特許第５，７１７，６８９号に述べられており、その全内容をここに援用する。また、「ゴー・バック・エヌ（go-back-n）」ＡＲＱコマンドを用いる別のＡＲＱ再送信技術がナカムラ（Nakamura）他の米国特許第４，７２６，０２７号に述べられており、その全内容をここに援用する。
【０００６】
更に別の技術は、誤りが検出されたときに再送信するものとしてフレームを識別するためのフレーム番号付けを含む。「ゴー・バック・エヌ」ＡＲＱ技術と同様に、フレーム番号付けを行うことにより、受信機はシーケンス番号を送信機に送って、正しくないフレームの再送信を要求することができる。データ伝送におけるフレーム番号付けの詳細はドナン（Ｄｏｎｎａｎ）の米国特許第４，４３９，８５９号に述べられており、その全内容をここに援用する。
【０００７】
誤り検出に基づいて再送信を行う場合、頻繁に再送信を行うことによる遅れを最小にするために種々の努力が払われてきた。例えば、多数の再送信が起こったときに「遅れを取り戻す」ことができるように情報ブロックを拡大して余地を設ける。拡大情報ブロックの詳細については、ダーモン（Darmon）他の米国特許第５，３１３，４７３号に述べられており、その全内容をここに援用する。
【０００８】
新しいＡＲＱ原理を用いた自己適応およびハイブリッド・データ伝送リンクがロガルド（Rogard）の米国特許第４，７１８，０６６号に述べられており、その全内容をここに援用する。ロガルドのシステムは、冗長なシンボルとブロックとを含むブロックの集合内のデータを符号化して、消失したデータ・ブロックの自動再送信と検出された誤りの訂正とを行う。ロガルドはリード・ソロモン（Reed Solomon）符号について述べているが、ゴレイ（Golay）符号を誤り訂正符号として用いる方法がガジャール（Gajjar）の米国特許第４，５８４，６８５号に述べられており、その全内容をここに援用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの方法の多くは誤りを含まない可能性のあるフレームも再送信する必要があり、または再送信中に他の動作を行うので、全体のデータ伝送速度が遅くなる。したがって、より正確に再送信を要求し、検出された誤りを含まないフレームまたはセグメントの再送信を必要としない、無線アドホック網での使用に適したＡＲＱ技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、無線アドホック網用のハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）機能のための装置と方法とを提供することである。
本発明の別の目的は、媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット（ＭＰＤＵ）を、順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とをそれぞれが含むセグメントのストリームに分割する装置と方法とを提供することである。
本発明の更に別の目的は、セグメントのストリームを１つの物理層パケットとして連続的に送信して、失敗したセグメントがあれば検出して位置を定め、誤ったセグメントを媒体アクセス制御（ＭＡＣ）トランザクション当たり複数回再送信する装置と方法とを提供することである。
【００１１】
かかる目的は、アドホック網内の各ノードでハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）を実現することにより実質的に達せされる。各ノードは伝送用の最適セグメント・サイズを計算し、次にＡＲＱ機能を行って、順方向誤り訂正符号と誤り検出符号とを持つデータ・セグメントを送信および受信する。この符号化により、ノードは受信セグメント内の誤りを検出して位置を定め、全てのセグメントを正しく受信した後にだけ肯定応答を与えることができる。受信ノードからの否定応答は失敗したセグメントの位置を示し、失敗したセグメントだけを再送信する。失敗したセグメントをＭＡＣトランザクション当たり複数回再送信して、セグメントを完全に送信するための最大時間を短縮することができる。或るアルゴリズムを用いて、アドホック網内の各ノードでのハイブリッドＡＲＱ機能は、誤ったセグメントを複数回再送信することにより全体の時間を短縮する。オーバヘッドが固定であって物理フレームの長さに無関係な場合は、失敗したセグメントをＭＡＣトランザクション当たり複数回再送信するときに、複数回の再送信におけるフレーム・ヘッダの必要性を減らすことにより節約を行うことができる。失敗したセグメントは、その元の位置に、また失敗しなかったセグメントを含む別のセグメント位置に再送信することができる。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の或る実施の形態を用いるアドホック・パケット交換無線通信網１００の一例を示すブロック図である。具体的に述べると、網１００は複数の移動体無線ユーザ端末１０２−１から１０２−ｎ（一般にノード１０２または移動体ノード１０２と呼ばれる）を含み、また必ずしも必要ではないが、複数のアクセス・ポイント１０６−１，１０６−２，．．．１０６−ｎ（一般にノード１０６またはアクセス・ポイント１０６と呼ばれる）を有する固定網１０４を含み、ノード１０２はアクセス・ポイントにより固定網１０４にアクセスする。固定網１０４は、例えば、コア・ローカル・アクセス網（ＬＡＮ）や、網ノードが他の網（アドホック網、公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）、インターネットなど）にアクセスするための複数のサーバやゲートウエイ・ルータを含んでよい。網１００は更に、他のノード１０２，１０６，１０７の間のデータ・パケットの経路を指定するための複数の固定ルータ１０７−１から１０７−ｎ（一般にノード１０７またはルータ１０７と呼ばれる）を含んでよい。ここでは説明の目的で、上に説明したノードを総称的に「ノード１０２，１０６，１０７」または単に「ノード」と呼ぶことがある。
【００１３】
当業者が理解するように、ノード１０２，１０６，１０７は、相互に直接、またはノードの間で送られるパケット用のルータとして動作する１つ以上の他のノード１０２，１０６，１０７を介して、通信することができる。これについては、上述のメイヤの米国特許第５，９４３，３２２号と、米国特許出願第０９／８９７，７９０号と、０９／８１５，１５７号と、０９／８１５，１６４号とに述べられている。図２に示すように、各ノード１０２，１０６，１０７はトランシーバ１０８を含み、トランシーバ１０８はアンテナ１１０に結合して、コントローラ１１２の制御の下にノード１０２，１０６，１０７との間で信号（パケット化データなど）を受信および送信することができる。パケット化データ信号は、例えば音声や、データまたはマルチメディア情報や、ノード更新情報を含むパケット化制御信号を含んでよい。
【００１４】
各ノード１０２，１０６，１０７は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などのメモリ１１４を更に含む。メモリ１１４は、自分自身や網１００内の他のノードに関する、特に、ルーティング情報を記憶することができる。ノードは、例えば新しいノードが網に入ったとき、または網内の既存のノードが移動したとき、放送機構を介してそれぞれのルーティング情報（ルーティング広告またはルーティング表情報と呼ばれる）を定期的に交換する。
【００１５】
図２に更に示すように、或るノード（特に移動体ノード１０２）はホスト１１６を含んでよい。ホスト１１６は任意の数の装置（ノートブック・コンピュータ端末、移動体電話ユニット、移動体データ・ユニット、または任意の他の適当な装置など）を含んでよい。また各ノード１０２，１０６，１０７は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）やアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）を実行するための適当なハードウエアおよびソフトウエアを含む。これらの目的は当業者に容易に認識されよう。伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）やユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）を実行するための適当なハードウエアおよびソフトウエアも含んでよい。また各ノードは、自動再送要求（ＡＲＱ）機能を実行するための適当なハードウエアおよびソフトウエアを含む。これについては後で詳細に説明する。
【００１６】
後で説明する本発明の１つの実施の形態では図１に示すアドホック網用のハイブリッド自動再送要求（ＡＲＱ）機能を示すが、これは短い誤り訂正セグメントを用いてセグメント誤り率を改善するものである。ＡＲＱ機能を用いる代表的なデータ伝送システムでは、送信側のデータ端末を用いて伝送データのビット・ストリームを出力し、これをＡＲＱ送信機に与える。ＡＲＱ送信機すなわちトランシーバで誤り検出符号を伝送データに付加し、ＡＲＱセグメント内の得られた伝送信号を、伝送路を介して受信側のＡＲＱ受信機に送る。ＡＲＱ受信機で受信信号のセグメント毎に誤りがあるかどうかチェックし、誤りが検出されると再送信要求信号をＡＲＱ送信機に送る。受信信号内に誤りが検出されないときは、ＡＲＱ受信機すなわちトランシーバは受信データを受信側のデータ端末に出力し、受信成功信号をＡＲＱ送信機に送る。
【００１７】
後で説明する本発明の実施の形態では、伝送信号セグメントのサイズは縮小される。具体的に述べると、信号セグメントは短くて、各アドホック送信要求／送信可シーケンス当たり複数のセグメントが送られる。この場合、セグメントの長さは、セグメントに誤りがある場合に再送信すべきデータ量を記述するのに用いられる。データ転送速度が高いために、フェードするチャンネルを緩和するのにインターリーバは役に立たない。この場合はＡＲＱを用いるべきで、パケット長さは平均非フェード周期（ＡＮＦＰ）（average non-fade period）より短くなければならない。
【００１８】
本発明の或る実施の形態でこれを達成するには、或るノード（図１のノード１０２，１０６，１０７など）のトランシーバ１０８は媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット（ＭＰＤＵ）をセグメントのストリームとして受信ノードに送る。各セグメントは順方向誤り訂正（ＦＥＣ）と誤り検出（例えば、ＦＥＣ用のビタビ符号化や巡回冗長検査（ＣＲＣ）誤り検出）とを含む。上に説明したように、ＡＲＱ受信機で受信信号のセグメント毎に誤りがあるかどうかチェックし、誤りが検出されると再送信要求信号をＡＲＱ送信機に送る。受信信号内で誤りが検出されないときは、ＡＲＱ受信機すなわちトランシーバは受信データを受信側のデータ端末に出力し、受信成功信号をＡＲＱ送信機に送る。受信ノードで、ＦＥＣを実行した後にセグメントが誤りを有し、誤りの位置を定めるための情報をセグメントが有しない場合は、セグメント全体を再送信しなければならない。
【００１９】
送信ノードと受信ノードとの間の伝送は、データ・ストリーム内に１個または複数個のセグメントを含む１つの物理層パケットを含んでよい。セグメントの数は、最大セグメント・サイズに対するシステム定数でＭＰＤＵの長さを割って計算する。最大セグメント・サイズは網固有の定数であって、各ノード１０２，１０６，１０７の送信機と受信機であるトランシーバ１０８はこれを知っている。各セグメントは同じサイズであるが、最後のセグメントは最大セグメント・サイズより短くてよい。また各セグメントは、同じＭＰＤＵ内でだけ連続のセグメント番号を有する。
【００２０】
上に述べたように、各セグメントは、それぞれがパリティ符号と順方向誤り訂正符号とを有する１つの物理層パケットとして送られてよい。パリティ符号はセグメント内のデータが正しいことを確認するのに用いられ、パリティ・チェックに失敗したセグメントは受信機で排除する。また各物理層パケットはパケットの長さは含むが、一般にＭＰＤＵの長さは含まない。受信成功の肯定応答（ＡＣＫ）はＭＰＤＵ内の全てのセグメントが正しく受信された後にだけ受信ノード１０２，１０６，１０７から送られる。否定応答（ＮＡＣＫ）はセグメントの受信に失敗したまたは誤りがあった場合に送られ、全ての失敗したセグメントの位置（セグメント番号など）を含む。
【００２１】
しかし本発明の更に別の実施の形態では、必ずしも全てのセグメントが正しく受信されない場合でも受信成功の肯定応答（ＡＣＫ）が受信ノードから送られる。この実施の形態は一般に、複数のセグメントがボコーダ・フレームとして識別されるディジタル音声リンクに適用される。このような場合は、セグメント誤り率がゼロでなくても許容される。セグメント誤り率は、一般に１−５％であるボコーダ・フレーム誤り率要求から得られる。或るアプリケーションでは、ボコーダＦＥＲを５％にし、セグメントを複数回再送信してマルチホップ・システムの待ち時間を最小にすることによりＡＲＱを作動させてよい。
【００２２】
失敗したすなわち誤ったセグメントを再送信している間は、正しく伝送されたセグメントは再送信されない。しかし誤ったセグメントはＭＡＣトランザクション当たり複数回再送信される。全ての失敗したセグメントはその元の位置に、または失敗せず再送信が必要でない別の位置に再送信することができる。これによりＭＰＤＵの送信に成功する最大時間が短縮されるが、スライディング・ウインドウ法または他の方法に比べてスループットが減る。例えば、１５００バイトのＭＰＤＵを１０個の１５０バイトのセグメントに分割し、１つの物理フレームに詰めて代表的なＡＲＱ法を用いて送信すると、システムから取られる実際の帯域幅はパケット伝送時間の最大１０−５０％のオーバヘッドを含む。非常に短いパケットではこれは高い数字（例えば、８０％）であろう。この例が３０％のセグメント誤り率を有する場合は、リンクを通して伝送されるセグメントの３０％が限界リンクとフェージングとのために失われる。したがって、最初１０セグメントを送信すると、３セグメントが誤って受信されるのでこれを再送信する必要がある。多くの場合、これらのセグメントはこれらの３セグメントだけを含む１つのパケットで再送信すべきである。なぜなら、送信バッファ内にはもう他にデータがないからである。これらの３セグメントを３０％リンクにより再送信すると、最初の再送信の後で１セグメントがまだ正しくないので、これを再送信しなければならない。固定オーバヘッドが高く、かかるオーバヘッドが物理フレーム長さと無関係の場合は、全ての誤ったセグメントを２度再送信する方が経済的である。
【００２３】
セグメントの３０％が正しく受信されない上の例では、フレーム・ヘッダを送るのに２０時間単位かかり、各セグメントは１０単位かかり、各伝送はチャンネル争いが必要で２０時間単位を用いるので、従来のＡＲＱ法では次の結果になる。これらの値は例として示したもので、実際の場合はヘッダのオーバヘッドは２０よりはるかに大きく、チャンネル争いにより１００時間単位の遅れが加わり、その分だけシステム容量を使う。
【００２４】
上の例の従来のＡＲＱ法の結果を下の表１に示す。
【表１】
2005529518.tif 000003
【００２５】
本発明の実施の形態のアルゴリズムは、誤ったセグメントを複数回送ることにより全体の時間を短縮する。１フレームを送るのに２０時間単位かかり、各セグメントが１０単位かかる場合は、本発明の実施の形態を用いた結果は表２に示す通りである。
【表２】
2005529518.tif 000004
【００２６】
本発明の実施の形態のアルゴリズムでは、データはより少ない待ち時間で送られた。アドホック網では、本発明の実施の形態が用いる伝送は１つ少なく、制御チャンネルの使用は３０％減り、システム・レベルの利点は大きい。
【００２７】
これを達成するため、送信機は誤ったセグメントだけを再送信し、これを複数回再送信してよい。送信機は最初の誤ったセグメントの後の物理フレーム内の全てのセグメントを送信し、誤り訂正符号（ＦＥＣ）により個別に符号化されるセグメントを送信する。受信機は誤った１つのセグメントを受信するまで複数のセグメントを受信した後、このセグメントの位置を送信機に知らせる。受信機はこの最初の誤ったセグメントの後の全てのセグメントを保存してもよいし、しなくてもよい。しかし好ましくは、受信機は全ての良いセグメントを記憶するが、悪いセグメントも記憶してよい。なぜなら、アプリケーションによってはこれが有用なことがあるからである。次に送信機は最初の誤ったセグメントの後の全てのセグメントを再送信してよい。ＡＣＫメッセージで送ることのできる情報の量が限られていて、受信機が送信機に知らせることができるのが全ての誤ったセグメントではなく最初のものだけである場合は、最初のセグメント位置だけを送るのが有用である。これはセグメントを複数回送ることの１つの変形である。なぜなら、最初の誤ったセグメントの後の、誤って受信したセグメントと、いくつかの正しく受信したセグメントとを再送信するからである。
【００２８】
上に述べた実施の形態の動作を表す流れ図を図３に示す。図３は本発明の或る実施の形態を実現する流れ図であって、ノード１０２，１０６，１０７などのデータ端末の間の通信を示す。図３で、第１のデータ端末１２２は伝送データの出力ストリームをＡＲＱ送信機１２４に与える。ＡＲＱ送信機で誤り訂正符号と誤り検出符号とを各セグメントに付加した後、第２のデータ端末に連続的に送信する。伝送路１２６を介する伝送は、後で説明しまた図４に示す長さのフレームの送信と再送信とを含む。ＡＲＱ受信機１２８はこれを受信すると、受信成功をＡＣＫ信号によりＡＲＱ送信機１２４に肯定応答する。伝送が失敗の場合は、再送信要求をＮＡＣＫ信号としてＡＲＱ送信機１２４に送る。
【００２９】
各個別の伝送フレームすなわちセグメントは、ＡＲＱ制御データと、伝送データと、誤り訂正符号と、誤り検出符号とを含む。セグメントは図４に示すように連続的に送信される。フレーム１４０の連続的な送信および再送信の長さの一例を図４に示す。図４では、送信フレームのシーケンスを１４２で示す。１４４のフレームのシーケンスの受信成功と検出とに基づく一連のＡＣＫおよび／またはＮＡＣＫ信号を１４６で示す。
【００３０】
図３と図４とに示すように、媒体アクセス制御プロトコル・データ・ユニット（ＭＰＤＵ）は第１のデータ端末１２２からセグメントのストリーム１４２として受信データ端末１３０に送信される。各セグメント１４２は、順方向誤り訂正と巡回冗長検査誤り検出とのための順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号と誤り検出符号とを含む。上に述べたように、誤りがあるかどうかを受信信号のセグメント１４４毎にＡＲＱ受信機１２８でチェックし、誤りが検出されると再送信要求信号をＡＲＱ送信機１２４に送る。受信信号内に誤りが検出されない場合は、ＡＲＱ受信機１２８すなわちトランシーバは受信データを受信側のデータ端末１３０に出力し、また受信成功信号をＡＲＱ送信機１２４に送る。受信ノードで、順方向誤り訂正を行った後にセグメント１４２が誤りを有し、誤りの位置を定めるための情報をセグメントが有しない場合は、セグメント１４２全体を再送信しなければならない。しかし、本発明の実施の形態のアルゴリズムは図４に４，５，６で示す誤ったセグメントを複数回送ることにより全体の時間を短縮する。表２に関して上に述べたように、１フレームを送るのに２０時間単位かかり、各セグメントが１０単位かかる場合は、図４のデータが少ない待ち時間で送られ、用いる伝送が１つ少ないので、制御チャンネルの使用が減少する。全体の時間は、従来のＡＲＱ技術では２６０単位であるのに比べて、図４では２４０単位である。
【００３１】
上に説明した本発明の実施の形態は、フェードするチャンネルで短いパケットを用いることによりリンク予算を数デシベル改善する。またこの実施の形態は再送信のオーバヘッドを減らし、またフェードするチャンネル内でＭＰＤＵを送るための最大時間を短縮する。また、本発明の実施の形態と従来のＡＲＱ技術との間に次のような違いがあることを示すことができる。例えば、上に述べた実施の形態はフレーム開始（ＢＯＦ）メッセージもリード・ソロモンまたはゴレイ符号も生成する必要がなく、また要求されない。またこの実施の形態はサブブロックを調整して２次元マトリクスにする必要がなく、また検出された誤りを持つ各伝送サブブロックをメモリに記憶する必要もない。
【００３２】
この実施の形態は１つのメッセージ内の情報ブロックの数を指定する必要がなく、また送信すべき各物理層フレーム内に追加の位置を設ける必要もない。逆に、セグメントは短くて、アドホック送信要求／送信可（ＲＴＳ／ＣＴＳ）シーケンス当たり複数のセグメントが送られる。そのフレームが再送信フレームであることを示す情報をそのフレーム内に含める必要はない。なぜなら、アドホックＭＡＣなのでこれは必要ないからである。またこの実施の形態は複数のセグメントを送ることにより過度の遅れを吸収する必要がなく、また本発明の実施の形態のデータ・リンクは複数の論理リンクで共用する必要がない。
【００３３】
上に述べたいくつかのＡＲＱ技術では、戻り信号を受信するまでブロック集合を連続的に再送信するか、または送信誤りを含んで受信されたデータ・ブロックだけを内容を変えずに再送信するが、これと同様に、本発明の実施の形態は失敗したブロックの複数の再送信を用いる。この実施の形態は誤った伝送セグメントだけを再び送信および受信するモードを必要としない。また、上に説明した実施の形態は４８ビットのパリティ・セルまたは一時的フレーム識別（ＴＦＩ）を必要とせず、また専用の衛星リンクや無線非同期転送モード（ＡＴＭ）とは異なる。
【００３４】
本発明のごく一部の例示の実施の形態について上に説明したが、当業者が認識するように、本発明の新しい教示と利点から実質的に逸れることなく例示の実施の形態に多くの変形が可能である。したがって、全てのかかる変形はクレームに定義されている本発明の範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明のこれらの目的や利点や新しい特徴は、添付の図面を参照して詳細な説明を読めば明らかになる。
【図１】本発明の或る実施の形態に係る、複数のノードを含む例示のアドホック・パケット交換無線通信網のブロック図である。
【図２】図１に示す網内で用いられる移動体ノードの一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の或る実施の形態を実現する流れ図である。
【図４】本発明の或る実施の形態に従って伝送される一連の伝送フレームのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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