(57)【要約】  この方法は、大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスネットワークにおいてスケーラブル且つリライアブルなマルチキャストをサポートする。この方法では、同数のデータパケットの損失を被る種々の受信機からの確認応答パケットに、同じタイムスロットが割り当てられる。この方法は、前方誤り訂正（ＦＥＣ）による回復、事前防御、フィードバック抑制及び衝突検出のようなその他の損失回復技術と組み合わせることができる。帯域幅の使用方法が受信機の個数ではなく伝送されたパケットの個数だけに関係するので、スケーラビリティが実現される。
2007510363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケーラブルかつリライアブルなマルチキャストサービスを提供する方法であって、
通信媒体を介してマルチキャストアドレスによって指定された受信機のグループへデータパケットのグループを送信するステップと、
前記受信機のグループから前記通信媒体を介して、確認応答パケットを受信するステップと、
を含み、
各確認応答パケットは、前記受信機のうちの１台が、当該確認応答パケットによって特定される個数のデータパケットを受信できなかったことを表す、方法。
【請求項２】
前記通信媒体は、送信機から前記受信機へパケットを送信するための第１のデータリンクと前記受信機から前記送信機へパケットを送信するための第２のデータリンクを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記通信媒体は、タイムスロットに分割され、受信中に、各タイムスロットが特定の個数のデータパケットを受信できなかったことについて応答するために前記受信機に割り当てられる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
受信されなかった前記データパケットの特定の個数は、各タイムスロットの位置によって暗黙的に指定される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
あるタイムスロットで受信中に検出された衝突は、そのタイムスロットにおける確認応答パケットの受信と等価であるとみなされる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記データパケットの送信と前記確認応答パケットを送信する前記受信機とのための前記通信媒体の割り振りを指定する制御パケットを前記受信機へ送信するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記データパケットは、受信された確認応答パケットに応じて準備された１個以上の前方誤り訂正（ＦＥＣ）パリティパケットを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
準備されるＦＥＣパリティパケットの個数は、受信された前記確認応答パケットによって指定されたように、受信機によって受信できなかったデータパケットの最大個数に対応する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
十分な個数のデータパケット及びＦＥＣパリティパケットが前記受信機によって受信されたとみなされるまで、前記データパケット及び前記ＦＥＣパリティパケットをマルチキャストバッファに格納するステップを更に含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
１個以上の前記データパケットが前記受信機によって受信できないことを見込んで、事前に１個以上の前方誤り訂正（ＦＥＣ）パリティパケットを送信するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記データパケットは、複数のマルチキャストメッセージのデータパケットを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記通信媒体は、前記送信機から前記受信機へパケットを送信するための第１のデータリンクと前記受信機から前記送信機へパケットを送信するための第２のデータリンクとの間で多重化されており、前記第１のデータリンク及び前記第２のデータリンクのそれぞれは前記通信媒体を一方のデータリンクへ譲る前に所定の期間のデータ送信用の期間が与えられている、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
各期間が複数のタイムスロットに分割される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のデータリンクの前記タイムスロットが、より早い時点での送信機による送信のために出されたマルチキャストメッセージを優先するように、前記マルチキャストメッセージの前記データパケットに割り振られる、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
１個の前記マルチキャストメッセージの中の前記データパケットは、送信されるべきデータパケットと前方誤り訂正（ＦＥＣ）パリティパケットの両方を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記確認応答パケットによって表された、受信できなかった最高回数に基づいて、送信されるべきＦＥＣパリティパケットの個数を決定するステップを更に含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記受信機のうちの選択された１台から肯定確認応答パッケージを受信するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
スケーラブル且つリライアブルなマルチキャストサービスを提供する方法であって、
送信機によって通信媒体を介して、マルチキャストアドレスによって指定された受信機のグループへ送信されたデータパケットのグループを受信するステップと、
前記通信媒体を介して、確認応答パケットを送信するステップであって、前記確認応答パケットは該確認応答パケットによって指定された数のデータパケットを受信できなかったことを表す、該ステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記通信媒体は、前記送信機から前記受信機へパケットを送信するための第１のデータリンクと前記受信機から前記送信機へパケットを送信するための第２のデータリンクとを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記通信媒体がタイムスロットに分割され、確認応答パケットの送信用に割り振られた各タイムスロットは、特定の個数のデータパケットを受信できなかったことについて応答するために前記受信機によって共有される、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
受信されなかった前記データパケットの特定の個数は、各タイムスロットの位置によって暗黙的に指定される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
確認応答パケットが送信されるタイムスロットの間に前記送信機によって検出された衝突は、そのタイムスロットにおける確認応答パケットの受信と等価であるとみなされる、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記データパケットの送信と前記確認応答パケットを送信する前記受信機とのための前記通信媒体の割り振りを指定する制御パケットを前記送信機から受信するステップを更に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記データパケットは、受信された確認応答パケットに応じて準備された１個以上の前方誤り訂正（ＦＥＣ）パリティパケットを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
受信されるものと予想されるＦＥＣパリティパケットの個数は、受信された前記確認応答パケットによって指定されるように、受信機によって受信できなかったデータパケットの最大個数に対応する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
十分な個数のデータパケット及びＦＥＣパリティパケットが受信されるまで、受信された前記データパケット及び前記ＦＥＣパリティパケットをマルチキャストバッファに格納するステップを更に含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
１個以上の前記データパケットを受信できないことを見込んで、事前に確認応答パケットを送信するステップを更に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
前記データパケットは、複数のマルチキャストメッセージのデータパケットを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２９】
前記通信媒体は、前記送信機から前記受信機へパケットを送信するための第１のデータリンクと前記受信機から前記送信機へパケットを送信するための第２のデータリンクとの間で多重化されており、前記第１のデータリンク及び前記第２のデータリンクのそれぞれは前記通信媒体を一方のデータリンクへ譲る前に所定の期間のデータ送信のための期間が与えられる、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
各期間が複数のタイムスロットに分割される、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記第１のデータリンクの前記タイムスロットが、より早い時点での送信機による送信のために出されたマルチキャストメッセージを優先するように、前記マルチキャストメッセージの前記データパケットに割り振られる、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
１個の前記マルチキャストメッセージの中の前記データパケットは、送信されるべきデータパケットと前方誤り訂正（ＦＥＣ）パリティパケットの両方を含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
ワイヤレス受信機における媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュールであって、該ＭＡＣモジュールはデータパケットを受信する物理レイヤレシーバ及びデータパケットを送信する物理レイヤトランスミッタに接続され、受信される前記データパケットはマルチキャストメッセージのデータパケットを含み、送信される前記データパケットは確認応答パケットを含み、
該ＭＡＣモジュールは、
受信された前記データパケットのそれぞれにおける誤りを検出する検出モジュールと、
マルチキャストメッセージに応じて分類された受信された前記データパケットを記憶するマルチキャストバッファと、
前記ワイヤレス受信機に受信できなかったデータパケットの特定の個数をそれぞれが示す確認応答パケットを準備する確認応答パケット準備モジュールと、
を備えるＭＡＣモジュール。
【請求項３４】
受信できなかった前記データパケットの特定の個数は、予め割り当てられた時点で確認応答パケットを送信することによって暗黙的に指定される、請求項３３記載のＭＡＣモジュール。
【請求項３５】
受信された前記データパケット中の前方誤り訂正パリティ情報を復号化する前方誤り訂正（ＦＥＣ）モジュールを更に備える、請求項３３記載のＭＡＣモジュール。
【請求項３６】
前記誤り検出モジュールからの検証済みデータパケットを上位レイヤプロトコルによる処理のために送り出す出力キューを更に備える、請求項３３記載のＭＡＣモジュール。
【請求項３７】
前記データパケットと前記確認応答パケットとで前記物理レイヤトランスミッタを共有するためのチャネル多重化器を更に備える、請求項３３記載のＭＡＣモジュール。
【請求項３８】
受信できなかったデータパケットの実際の個数よりも多くなるように、受信できなかったデータパケットの前記特定の個数を供給する事前防御モジュールを更に備える、請求項３３記載のＭＡＣモジュール。
【請求項３９】
基地局における媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュールであって、データパケットを受信する物理レイヤレシーバ及びデータパケットを送信する物理レイヤトランスミッタに接続され、送信される前記データパケットはマルチキャストメッセージのデータパケットを含み、受信される前記データパケットは複数の受信機からの確認応答パケットを含み、
該ＭＡＣモジュールは、
受信された前記確認応答パケットのそれぞれにおける誤りを検出する検出モジュールと、
マルチキャストメッセージに応じて分類された送信されるべき前記データパケットを記憶するマルチキャストバッファと、
前記受信機の中の１台によって受信できなかったデータパケットの特定の個数を示す確認応答パケットの受信に応じて、送信されるべきデータパケットを準備する確認応答パケット処理モジュールと、
を備えるＭＡＣモジュール。
【請求項４０】
受信できなかった前記データパケットの特定の個数は、前記受信機の中の１台によって前記確認応答パケットが送信された時点によって暗黙的に指定される、請求項３９記載のＭＡＣモジュール。
【請求項４１】
前記確認応答パケットに応じてデータ回復のための前方誤り訂正パリティパケットを準備するための前方誤り訂正（ＦＥＣ）モジュールを更に備える、請求項４０記載のＭＡＣモジュール。
【請求項４２】
前記誤り検出モジュールからの検証済みデータパケットを上位レイヤプロトコルによる処理のために送り出す出力キューを更に備える、請求項３９記載のＭＡＣモジュール。
【請求項４３】
前記データパケットと前記確認応答パケットとで前記物理レイヤトランスミッタを割り振るためのチャネル割当モジュールを更に備える、請求項３９記載のＭＡＣモジュール。
【請求項４４】
受信できなかったデータパケットの実際の個数よりも多い個数のＦＥＣパリティパケットを供給するための事前防御モジュールを更に備える、請求項４１記載のＭＡＣモジュール。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
１．発明の分野
本発明はコンピュータネットワークに関するものである。特に、本発明は、送信機が各受信機によるマルチキャストパケットの受信の成功をチェックする必要のないリライアブルなマルチキャストサービスを提供することに関する。
【０００２】
２．関連技術の説明
３ＧＰＰ、３ＧＧＰ２、及びＷＬＡＮシステムは、マルチキャスティングサービスを提供する。すなわち、各システムは、単一のブロードキャストを使用して発信源からマルチキャストエリア内の複数の受信機へ情報を配信することが可能である。マルチキャスティングは、同一の情報を複数のユーザへ送信する場合に、乏しいネットワーク資源（例えば、エアインタフェース）の効率的な使用を可能にする。
【０００３】
マルチメディアストリーミング及びロケーションベースの広告のようなアプリケーションでは、マルチキャストグループ内の受信機は、ある程度のパケットの損失を許容する。このようなアプリケーションでは、システムを簡素に保つために、損失回復能力を有していない低信頼のマルチキャストサービスが使用される。許容可能な性能を維持するため、アプリケーションは上位レイヤのリライアブルメカニズム（例えば、アプリケーションレイヤの前方誤り符号化）を使用して、パケット損失率を低減させる。しかしながら、「障害を許容しない」アプリケーション（例えば、「障害を許容しない」情報を要求するソフトウェアアップグレードの配信、分散コンピューティング、若しくは、ネットワークマネージメント）、又は、非常に少ない率の伝送パケットが失われることだけを許容するアプリケーションにおいては、リライアブルマルチキャストサービスが高速回復への要求を背景として望まれている。
【０００４】
ＩＰレイヤプロトコル及びリンクレイヤプロトコルは、リライアブルマルチキャストの二つの主要な既存のカテゴリーである。ＩＰレイヤマルチキャストプロトコルは、インターネット経由で相互接続された異種の送信機と受信機との間のエンド・ツー・エンドのマルチキャストに重点を置いている。リンクレイヤマルチキャストプロトコルは、共通のマルチアクセス共有リンクによって相互接続された隣接する送信機と受信機との間のマルチキャストサポートに重点を置いている。現在に至るまで、リンクレイヤマルチキャストプロトコルよりもＩＰレイヤマルチキャストプロトコルについて多くの研究が行われてきた。
【０００５】
現在のリンクレイヤマルチキャストプロトコルは、小さな帯域幅遅延積を有し、パケット損失を回復するためにストップアンドウェイト方式の自動再送要求（ＡＲＱ）メカニズムを使用するローカルエリアネットワーク（例えば、８０２．１１タイプのＷＬＡＮ）だけに適用可能である。このようなマルチキャストプロトコルは、大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスネットワークに拡張できない。したがって、大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスネットワークのためのリライアブルマルチキャストプロトコルが必要である。
【０００６】
リライアブルマルチキャストプロトコルは、受信機の個数に起因する「フィードバック爆発問題」を解決しなければならない。フィードバック爆発問題について図１に示す。図１に示すように、単一の発信源Ｓ１から送信された各マルチキャストパケットが受信機Ｒ１〜Ｒ５それぞれからの確認応答を要求する場合に、確認応答（肯定又は否定）パケットの個数は受信機の個数と共に増加する。したがって、多数のマルチキャスト受信機からの確認応答パケットは送信機の処理能力を圧倒する可能性があり、また、送信機の近傍のルータ及びローカルネットワークに輻輳を引き起こす可能性がある。
【０００７】
送信機起動のプロトコルは、送信機にリライアブルな配信の責任を負うことを要求するので、典型的にフィードバック爆発問題に対して脆弱である。このようなプロトコルでは、送信機が、受信機から受信した確認応答パケットを追跡する。問題をさらに悪化させるのは、（１）全ての送信及び再送信（すなわち、回復送信）が全ての受信機へのマルチキャストであるという要件と、（２）送信機が動作中の受信機とそれらの受信状態との変化する組を追跡し続けるという要件である。特に、ＩＰマルチキャストモデルは、マルチキャストデータパケットがマルチキャストグループへ宛てられることを要求しており、それによって、送信機と受信機との間にあるレベルの間接化（indirection）を課すので、送信機が各受信機の受信状態を追跡することがコスト高に又は不可能になる。
【０００８】
送信機起動型のプロトコルに固有の問題を回避するため、スケーラブル且つリライアブルなマルチキャストプロトコルの多くは受信機起動型のプロトコルであり、当該プロトコルは各受信機にそれ自体へのリライアブルなパケット配信の責任を負うことを要求する。このようなプロトコルでは、受信機が、再送信が必要である場合（例えば、誤りが検出された場合、予想したシーケンス番号のパケットが受信されない場合、又は、タイムアウトが発生した場合）に、否定フィードバック又は否定確認応答パケット（すなわち、ＮＡＣＫパケット）を送信機へ送信し、送信機は最新の受信機リストを保持する必要がない。送信機起動型のプロトコルと比較すると、受信機起動型のプロトコルは、一般的に、マルチキャストを受信する受信機の個数に対する感度が低く、生成するフィードバックパケットの個数が相当に少ない。したがって、受信機起動型のプロトコルは、送信機起動型のプロトコルよりもスケーラブルである。それにもかかわらず、受信機起動型のプロトコルは、送信機におけるＮＡＣＫ爆発に依然として脆弱であり、伝送誤りがある特定の時点で広範囲に及ぶ場合に、それによって多数のＮＡＣＫパケットが同時に生じる。このような状態はリソースがマルチキャストツリー内で共有される場合に生じ、種々の受信機の間で相互に関連した損失が起こり得る。例えば、パケットがサブツリーへのリンクで失われると、そのリンクから下流にある各受信機は損失の影響を受け、その後、実質的に同時に否定フィードバックを用いて応答する。
【０００９】
ＮＡＣＫ爆発問題は、受信機に異なる遅延を割り当てる「タイマーベースプロトコル」によって解決される。このようなプロトコルの下では、パケット損失の検出時に、受信機は、ＮＡＣＫを即座に送信するのではなく、割り当てられた遅延時間が終了するまで待った後にＮＡＣＫパケットを送信する。タイマーベースプロトコルは、このようにして、種々の受信機からのＮＡＣＫパケットに時差を与える。理想的には、１台の受信機は、他の受信機がＮＡＣＫパケットを送信する前に再送信を行わせるため時間的に十分に早く、ＮＡＣＫパケットを送出する。或いは、ＮＡＣＫパケットがすべての受信機へマルチキャストされる場合には、他の受信機は、最初のＮＡＣＫパケットに応じた再送信を見込んで、各個のＮＡＣＫパケットの送信を控える。したがって、タイマーベースプロトコルの性能は、種々の受信機にタイムアウト値を割り当てるアルゴリズムに依存する。
【００１０】
スケーラブルかつリライアブルなマルチキャストサービスを提供するために、「構造ベースプロトコル」は、ＮＡＣＫ（又はＡＣＫ）処理タスクを複数のノードに配分する。その結果、送信機の負荷が削減される。これらのプロトコルは、マルチキャスト受信機をツリーのような種々の論理ネットワーク構造に編成する。このような編成では、下流ノードは、そのＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットを下流ノードと送信機との間の中間ノードに向けて上流へ送信する。下流ノードは、さらに中間ノードから回復パケットを受信する。中間ノードが回復を行う能力を備えていない場合には、ＮＡＣＫ又はＡＣＫパケットは送信機ノードに向けて更に上流へ送られる。
【００１１】
リライアブルマルチキャストプロトコルの重要な面は、誤り回復である。大部分のリライアブルマルチキャストプロトコルは、パケット損失を回復するために単なるＡＲＱスキームを使用するが、ハイブリッド型の前方誤り訂正（ＦＥＣ）及びＡＲＱスキームは、帯域幅の増加を要することなく、フィードバック爆発及びパケット配信の予測遅延を相当に低減し得る。従来技術では、２種のハイブリッド型のＦＥＣ及びＡＲＱスキームが存在する。第１の種では、修正ビットの個数が多量でない限り、修正ビットを修正パケットに込めて送信して、ビット誤り又は消失を訂正する。この場合、再送信のスキームが使用される。第２の種では、修正ビットは、データパケットとは別に伝送される。
【００１２】
上記のプロトコルは全てＩＰレイヤで動作する。リンクレイヤプロトコルは、肯定フィードバック（ＡＣＫ）と否定フィードバック（ＮＡＣＫ）の両パケットを使用して、ワイヤレスリンクのラストホップでマルチアクセスワイヤレスＬＡＮ内にリライアブルマルチキャストを拡張する。このプロトコルの下では、マルチキャストグループ内の受信機が、送信機（例えば、基地局）へフィードバックを送信する目的のための「リーダー」、すなわち、代表として選ばれる。リーダーがパケットの受信に成功すると、リーダーはＡＣＫパケットを返信する。しかし、このリーダーノードが受信データパケット中に誤りを検出すると、リーダーノードは確認応答を送信せず、その結果、送信機からの自動再送信をトリガーする。リーダーではない別の受信機がその受信パケット中に誤りを検出すると、この受信機は、否定確認応答（ＮＡＣＫ）パケットを送出する。当該否定確認応答（ＮＡＣＫ）は、リーダーから送信されたＡＣＫパケットと矛盾する。このような条件が発生したとき、送信機はパケットを再送信する。
【００１３】
ＩＰレイヤマルチキャストプロトコルは、典型的に、マルチキャストツリーを維持する技術、往復遅延時間を推定する技術、グループ管理技術、及び、誤り回復方法を選択する技術を含む。これらのプロトコルは複雑なネットワークトポロジー用に設計されており、当該ネットワークトポロジーでは、送信機及び受信機がマルチホップリンクで相互接続されており、種々のリンク帯域幅、クロスオーバートラフィック、及び、損失確率を有している。単一の共有ワイヤレスリンクによって接続された１台の送信機及び複数の受信機を含む単純なトポロジーの場合、このようなＩＰレイヤマルチキャストプロトコルを使用することは非効率的であり、かつ、過剰である。
【００１４】
論文：Ｊ．Ｎｏｎｎｅｎｍａｃｈｅｒ，  Ｅ．Ｂｉｅｒｓａｃｋ、Ｄ．Ｔｏｗｓｌｅｙ，  “Ｐａｒｉｔｙ−ｂａｓｅｄ  ｌｏｓｓ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｆｏｒ  ｒｅｌｉａｂｌｅ  ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎ．  ｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，  Ａｕｇ．  １９９８には、（１）ストップアンドウェイト方式のＡＲＱスキームを使用してパケット損失を回復し、（２）マルチキャストグループのリーダーとして単一の受信機を選択し、（３）ＡＣＫパケットとＮＡＣＫパケットの衝突を否定確認応答として取り扱うマルチキャストスキームが記載されている。しかしながら、このストップアンドウェイト方式のＡＲＱスキームは、小さな帯域幅遅延積をもつ８０２．１１タイプのネットワークだけに適している。大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスネットワーク（例えば、８０２．２０ネットワーク）の場合、ストップアンドウェイト方式のＡＲＱスキームは、チャネル帯域幅の無駄遣いである考えられる。さらに、単一のリーダーによるアプローチは、起こり得る障害を単一点で表しており、リーダー維持のための幾つかのオーバーヘッドを要求する。さらに、ＮＡＣＫとＡＣＫの衝突によるアプローチは、所定の時点で一つのパケットのみが流通しており且つ承認された状態を維持しているシステムにおいてのみ、使用可能である。このようなスキームの下では、送信機は、受信された確認応答の詳細を調査することを必要とせずに、衝突を検出することによって伝送の失敗を判定する。しかしながら、複数のパケットが確認されない状態にある場合には、送信機は、流通しているパケットのなかで損失したパケットを見つけるために各確認応答を調査する必要がある。したがって、ＡＣＫパケットとＮＡＣＫパケットの衝突は、さらなる調査が実行されない限り、あるパケットの損失を知らせるだけである。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、リンクレイヤの誤り検出及び回復技術を使用して、大きな帯域幅遅延積を有するワイヤレスネットワークにおけるスケーラブル且つリライアブルなマルチキャスト方法を提供する。この方法は、基地局の送信機及び基地局の範囲内の受信機が大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスリンクによって相互接続される方法に適用される。これらのワイヤレスリンクを使用する通信に適用可能な媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤプロトコルの一つは、時分割多元接続／時分割複信（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ）である。本発明の一実施形態によれば、本発明の方法は、ＦＥＣ回復、事前防御、フィードバック抑制、ＮＡＣＫ衝突、及び、データとフィードバックのグルーピングを組み合わせてもよい。
【００１６】
帯域幅を十分に利用するために、本発明の方法は、基地局から多数の受信機へマルチキャストパケットのグループを同時に送信してもよい。全ての受信機からのフィードバックパケットの個数を抑制するために、肯定確認応答（ＡＣＫ）の代わりに、否定確認応答（ＮＡＣＫ）を使用して、送信機へフィードバックする。一実施形態によれば、ＮＡＣＫパケットの受信とＮＡＣＫパケットの衝突の検出の両者がＮＡＣＫパケットの発生として取り扱われるので、マルチキャストの対象である複数の受信機は同じタイムスロットに割り当てられてもよい。
【００１７】
一実施形態では、ＦＥＣベースのパケット損失回復技術が、同じＦＥＣパケットを使用して、種々の受信機の異種のパケット損失を回復する。異種の損失パターンをもつ多数の受信機を想定すると、このような方法はパケットの再送信を大きく削減する。ＦＥＣパケットは、シーケンス番号を追跡する必要がないので、ＮＡＣＫ衝突がＮＡＣＫパケットの受信として取り扱われることを可能にする。したがって、本発明の方法はスケーラブルである。
【００１８】
パケット伝送の遅延を減少させるために、本発明の一つの方法は、送信機側と受信機側の両者に事前防御を提供する。送信機側では、ＦＥＣパケットがデータパケットと共に送信される。受信機側で、回復パケットが実際のパケットの損失より前に要求される。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、スケーラビリティ及びリライアビリティを高めるために、所定の個数のパケット損失をもつ全ての受信機に各フィードバックタイムスロットを割り当てることによって、種々の受信機からのグループ確認応答が実現される。このようなスキームの下では、必要なフィードバック帯域幅は、システム内の受信機の個数ではなく、送信されたパケットの個数だけに依存する。したがって、スケーラビリティが実現される。加えて、各受信機が全ての必要なＦＥＣ回復パケットを取得するので、リライアビリティが実現される。
【００２０】
このように、本発明は、ＭＡＣレイヤでのスケーラブル且つリライアブルなマルチキャストサービスをサポートする。本発明に係る方法は、大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスネットワークでの使用に特に適しているので、従来技術によるＩＰレイヤベースの方法、又は、小さな帯域幅遅延積をもつワイヤレスリンクだけに適した他の方法よりも有利である。さらに、本発明に係る方法は、ワイヤレスホップでローカルにマルチキャストパケット損失を回復する。ワイヤレスリンク内のパケット改竄はパケット損失の重大な原因であるので、ローカル回復スキームは、エンド・ツー・エンドベースのパケット回復方法よりも非常に迅速な回復を可能にする。
【００２１】
また、ワイヤレスホップにおいて本発明を具現化する方法は、コアネットワーク内でリライアブルマルチキャストを提供するＩＰレイヤベースのマルチキャスト技術と組み合わすことが可能である。本発明は、基地局と各ワイヤレス端末との間でユニキャストコネクションを使用する従来のＩＰレイヤベースのマルチキャスト技術よりも多くのワイヤレス帯域幅を節約できる。マルチキャストを使用する方法は、ワイヤレスリンク内のユニキャストトラフィックに起因する輻輳を軽減する。
【００２２】
本発明の方法は、確認応答パケットの個数が受信機の個数に依存しないので、スケーラブルである。種々の受信機からの確認応答パケットを少数のタイムスロットへ多重化し、ＮＡＣＫ衝突イベントをＮＡＣＫパケットの受信と等価なものとして取り扱うことによって、本発明の方法は、同数のアップリンクデータチャネルのタイムスロットとダウンリンクデータチャネルのタイムスロットとを使用して、十分にリライアブルなマルチキャストサービスを実現することが可能である。このような方法は、特定のシーケンス番号を必要とせずにＮＡＣＫパケットを追跡するので、更にこの方法のスケーラビリティをより複雑なシステムへ向上し得る。スケーラビリティはまた、同数のパケット損失を被った全ての受信機を同一の否定確認応答タイムスロットに割り当てることに起因している。
【００２３】
本発明の方法は、パケット損失を回復するためにＦＥＣパリティパケットを使用してもよい。多数の受信機及び異種の損失パターンを有するシステムにおいては、ＦＥＣの使用によってパケット再送信の回数を相当に削減することができる。
【００２４】
本発明は、以下の詳細な説明と添付図面を参照するとより一層理解される。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００２５】
本発明は、大きな帯域幅遅延積をもつワイヤレスネットワークにおけるスケーラブル且つリライアブルなマルチキャストをサポートする方法を提供する。図２は本発明の一実施形態に係るシステムトポロジー２００を示す。図２に示すように、基地局２０１は、当該基地局２０１によって提供されるセル２０２内のマルチキャスト送信機である。移動端末１〜３は、ワイヤレスリンクによって基地局２０１とそれぞれに通信するものであって、マルチキャストグループ内の受信機である。本実施形態では、ダウンリンク（すなわち、基地局２０１から移動端末１〜３まで）及び対応するアップリンク（すなわち、移動端末から基地局２０１まで）は、時分割多元接続／時分割複信（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ）スキームを使用し、媒体アクセス（ＭＡＣ）レイヤにおいて通信媒体（例えば、特定の中心周波数）を多重化及び二重化することによって、形成されている。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態に係るＴＤＭＡ／ＴＤＤスキーム３００を示す。図３に示すように、ＴＤＭＡ／ＴＤＤスキーム３００は、利用可能な帯域幅を期間３０１−１、３０１−２、．．．に分割し、これらの期間を交互にダウンリンクによる伝送（例えば、３０１−１、３０１−３、．．．）とアップリンクによる伝送（例えば、３０１−２、３０１−４、．．．）に割り付ける。ダウンリンク伝送とアップリンク伝送の両者の一部分は、データパケットの伝送のために設けられているので、それぞれが「ダウンリンクデータチャネル」及び「アップリンクデータチャネル」と呼ばれる。データチャネルのそれぞれは、タイムスロットに分割される。各タイムスロットにおいては、一人のユーザ、又は、一つのユーザのグループのみが、送信を許可される。データチャネルに割り振られた帯域幅は、均等でなくとも固定されていなくてもよく、実際に、その時々に変化してもよい。専用制御チャネルが基地局によって使用されて、アップリンクデータチャネル及びダウンリンクデータチャネルへのタイムスロットの割当が報知される。その結果、各受信機は、データ若しくは確認応答パケットを基地局へ送信し、又は、受け手として自装置を指定するデータパケットを基地局から受信するタイムスロットを通知される。例えば、図３に示すように、マルチキャストグループ１及びマルチキャストグループ２内の受信機のそれぞれは、伝送期間３０１−２において、参照番号３０２及び３０３によってそれぞれ示された４個のタイムスロットのグループが割り当てられる。同じマルチキャストグループ内の全ての受信機は、本発明の本実施形態によれば、同一のアップリンクチャネルタイムスロットを使用して確認応答を送信する。図３はまた、ダウンリンク伝送期間３０１−１の間にメッセージ３０４−１、３０４−２及び３０４−３を送信する基地局を示す。各メッセージは、マルチキャストメッセージ（例えば、図３のスキーム３００に表されるように、マルチキャストグループ１又はマルチキャストグループ２へのマルチキャストメッセージ）であってもよく、又は、ユニキャストメッセージであってもよく、複数のパケットを含んでいてもよい（例えば、メッセージ３０４−１は参照番号３０３によって示されたパケットを含む）。ダウンリンク伝送期間は、多重化方式においてメッセージを送信するために割り付けられる。同様に、アップリンク伝送期間は、種々の受信機又はグループから確認応答又はデータパケットを送信するために多重化される。以下の説明では、本発明の方法の下で、ダウンリンクデータチャネル内の伝送期間（例えば、伝送期間又は「フレーム」３０１−１）とその後に続くアップリンクデータチャネル内の伝送期間（例えば、伝送期間３０１−２）を「ラウンド」という。
【００２７】
図４は、基地局２０１のＭＡＣレイヤ４００ａ及び物理レイヤ（ＰＨＹ）４００ｂの機能ブロック４００を表すブロック図である。図４に示すように、機能ブロック４００は、基地局２０１のＭＡＣレイヤ４００ａ及びＰＨＹレイヤ４００ｂを含む。ＰＨＹレイヤ４００ｂは、トランスミッタ４０１を含み、当該トランスミッタはワイヤレスリンクを介した送信のためにチャネル割当ブロック４０７からＭＡＣレイヤデータユニットを受信する。ＰＨＹレイヤ４００ｂはまた、レシーバ／衝突検出ブロック４０２を含んでおり、当該レシーバ／衝突検出ブロック４０２は、ワイヤレスリンクからパケットを受信し、受信パケットを誤り検出ブロック４０３へアップロードする。レシーバ／衝突検出ブロック４０２はさらに、マルチキャスト確認応答に使用されるタイムスロットの期間に、信号強度を測定する。一実施形態では、ＴＤＭＡ／ＴＤＤスキームはＮＡＣＫベースであるので、データパケットの正確な受信のためのＡＣＫパケットは送信されない。この実施形態では、複数の受信機がＮＡＣＫパケットの送信に同じタイムスロットを使用するので、そのタイムスロット中に検出された衝突は複数の受信機がそれぞれにＮＡＣＫパケットを送出したことを表す。レシーバ／衝突検出ブロック４０２は、静止チャネル（すなわち、伝送なし）とＮＡＣＫパケットの受信（すなわち、単一のＮＡＣＫパケットの受信成功又はパケット衝突条件の検出のいずれか）を区別し、その結果をＭＡＣレイヤ４００ｂの誤り検出ブロック４０３へ報告する。
【００２８】
誤り検出ブロック４０３は、検証済みのデータパケットを出力キュー４０９へ供給し、当該出力キューは、順に、上位レベルプロトコル（例えば、ＩＰレイヤプロトコル）による処理のためのプロトコルスタックへ、そのデータパケットを送る。（本明細書においては、検証済みのデータパケットは、ＭＡＣプロトコルレイヤ及びＰＨＹプロトコルレイヤで誤りが検出されることなく受信されたデータパケットである。）。誤り検出ブロック４０３はさらに、レシーバ／衝突検出ブロック４０２から受信したＮＡＣＫパケットと、マルチキャストトラフィックの衝突状態を示す信号とを受信し、送信失敗に関係するデータパケットを特定する。多数の誤り検出及び訂正スキームが本発明と共に使用可能である。例えば、一実施形態では、送信機は、以下のマルチキャスト送信スキームに従って、マルチキャストグループの全てのデータパケットを正確に受信できない受信機へＦＥＣパリティパケットを送信する。
【００２９】
一つの好適なＦＥＣアルゴリズムは、Ａ．Ｊ．ＭｃＡｕｌｅｙ著，  “Ｒｅｌｉａｂｌｅ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｂｕｒｓｔ  ｅｒａｓｕｒｅ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  ｃｏｄｅ”，  Ｓｉｇｃｏｍｍ９０，  Ｓｅｐ．  １９９０発行に記載されている。このＦＥＣアルゴリズムでは、符号化されるべきｋ個のデータパケットの組｛ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｋ｝に対して、リード・ソロモン消失訂正符号（「ＲＳＥ符号」）が、ｎ−ｋ個のパリティパケットの組｛ｄ１，ｄ２，・・・，ｄｎ−ｋ｝を与える。受信機のＲＳＥデコーダは、ｎ個のデータパケットとパリティパケット｛ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｋ，ｄ１，ｄ２，・・・，ｄｎ−ｋ｝のうちのｋ個を使用して、ｋ個のデータパケット｛ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｋ｝を再構成することが可能である。大きいシンボルサイズを操作するＲＳＥエンコーダを実施することは難しいので、ＭＡＣレイヤデータパケットは、一般に、複数のｍビットエンコーダを並列に使用して符号化される。このアルゴリズムでは、データパケットとパリティパケットの総数であるｎは、定数：ｎ≦２ｍだけによって制限される。例えば、１６ビット又は３２ビットシンボルを使用すると、最大で２１６又は２３２個のパケットが訂正される。実際上、パケットの総数ｎと、ＦＥＣパリティパケットの個数ｎ−ｋは、マルチキャストグループのサイズとチャネル損失特性に適応した値をとるように選択される。以下、上記のＲＳＥ訂正符号のような誤り検出及び訂正メカニズムを使用した本発明について説明する。
【００３０】
このように、現在のラウンドで損失が報告されたパケットの個数に基づいて、誤り検出ブロック４０３は、次のラウンドで送信する必要がある付加的なＦＥＣパリティパケットの個数を求める。マルチキャストバッファ４０４は、前のラウンドと現在のラウンドのマルチキャストグループパケットと、送信済みのＦＥＣパリティパケットを格納する。これらのパケットは、誤り検出ブロック４０３が付加的なＦＥＣパリティパケットを受信機へ送信する必要がないことを示したときに、マルチキャストバッファ４０４から削除される。必要とされるＦＥＣパリティパケットは、マルチキャストグループパケット及び送信済みのＦＥＣパリティパケットを使用して、ＦＥＣ計算ブロック４０５で計算される。
【００３１】
ＦＥＣ計算ブロック４０５から出力されたＦＥＣパリティパケットは、マルチキャストグルーピングブロック４０６、及び、チャネル割当ブロック４０７内のクロスオーバートラフィックブロック４０８からのその他のデータパケットと多重化される。クロスオーバートラフィックブロック４０８は、本明細書中に記載されたマルチキャストに関係しない全てのデータパケットを管理する。
【００３２】
ＭＡＣプロトコルＴＤＭＡ／ＴＤＤの下では、種々のデータストリームがチャネル割当ブロック４０７によって相異なるタイムスロットに割り当てられる。ＦＥＣ計算ブロック４０５からのＦＥＣパリティパケットは、急速なパケット損失回復を可能にするために、マルチキャストグルーピングブロック４０６から受信された新しいパケットよりも高い優先度が割り当てられる。一般に、ＦＥＣ計算ブロック４０５からのＦＥＣパリティパケットは、マルチキャストグルーピングブロック４０６からの新しいデータパケットが割り当てられる前に、タイムスロットに割り当てられる。リライアブルなマルチキャスト送信はユニキャストパケットよりも長時間を要することが多いので、マルチキャストグルーピングブロック４０６は入力キュー４１０からのマルチキャストパケットを一時的に記憶する。マルチキャストグルーピングブロック４０６は、入力キュー４１０の遮断を阻止し、ＦＥＣパリティパケットがマルチキャストデータパケットと併せて使用できるようにする。
【００３３】
本実施形態では、事前防御推定ブロック４１１は、誤り検出ブロック４０３の測定に基づいて現在のパケット損失率を計算する。現在のパケット損失率を使用して、事前防御推定ブロック４１１は、事前ＦＥＣパリティパケットのデータパケットに対する比である事前防御率を決定する。事前防御率は、次にＦＥＣ計算ブロック４０５によって使用されてＦＥＣパリティパケットが作成され、当該ＦＥＣパリティパケットは事前送信のためにチャネル割当ブロック４０７へ供給される。事前防御の使用は任意である。
【００３４】
図５は、本発明の一実施形態に係るマルチキャスト受信機のＭＡＣレイヤ５００ａ及びＰＨＹレイヤ５００ｂ内の機能ブロック５００を表すブロック図である。図５に示すように、ＭＡＣレイヤ５００ｂ内のトランスミッタ５０１は、データパケットと確認応答パケットの両方を送信する。上述したように、アップリンクデータチャネルとダウンリンクデータチャネルの両方のタイムスロット割当は専用制御チャネルを介して基地局（例えば、基地局２０１）から受信される。チャネル多重化ブロック５０７は、割り当てられたアップリンクタイムスロットの期間にトランスミッタ５０１を介してワイヤレスリンクへ出力するために、データパケットを多重化する。割り当てられたダウンリンクタイムスロットにおいて、レシーバブロック５０２は、ワイヤレスリンクからデータパケットを受信するか、検証済みのパケットを誤り検出ブロック５０３へ供給するか、又は、受信パケット内の物理レイヤエラーを誤り検出ブロック５０３に報告する。誤り検出ブロック５０３は、検証済みのマルチキャストパケットをマルチキャストバッファ５０４に格納し、現在のラウンドで受信又は検出された改竄データパケットの個数を確認応答ブロック５０６へ報告する。確認応答ブロック５０６は、適切な確認応答タイムスロットでアップリンクデータチャネルにおいて送信されるべきＮＡＣＫパケットを供給する。
【００３５】
本実施形態では、事前防御ブロック５１０は、基地局２０１の事前防御ブロック４１１について既に説明した機能と同様の機能を実行する。事前防御ブロック５１０は、誤り検出ブロック５０３からの誤り測定結果に基づいて現在の損失率を計算し、事前防御率を確認応答ブロック５０６へ出力する。事前防御ブロック５０６は、次に、現在のラウンドにおける実際の損失パケットの個数とこの事前防御率の積に基づいてＮＡＣＫパケットを供給する。基地局２０１と同様に、事前防御ブロック５１０及びその使用は任意である。本発明の範囲内で、事前防御は、送信機、受信機、又は、両者によって使用され得る。
【００３６】
マルチキャストバッファ５０４は、データパケット及びＦＥＣパリティパケットの総数がマルチキャストグループを再構成するのに十分となるまでの間に受信されたマルチキャストグループの検証済みデータパケット及びＦＥＣパリティパケットを格納する。その時点で、データパケット及びＦＥＣパリティパケットは、存在すれば、ＦＥＣ回復ブロック５０５へ供給され、当該ＦＥＣ回復ブロックがデータパケットを回復する。回復されたデータパケットは、出力キュー５０８に置かれ、上位レベルプロトコルによる処理のためにプロトコルスタックへ送られる。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態に係るアップリンクデータチャネル及びダウンリンクデータチャネルのスケジューリングを示す。図６に示すように、パケットＰ１、Ｐ２、．．．、Ｐ６を含むパケットのマルチキャストグループは、（マルチキャストグループアドレスを指定して）ダウンリンクへ送信され、受信機１、２及び３によって受信されることが示されている。当然ながら、図６に示されたパケットの個数と受信機の台数は、例示の目的のためだけに与えられている。実際には、より多数の受信機及びより多数のデータパケットが本発明の範囲内で受け容れられる。ラウンド１（すなわち、フレーム６０２−１及び６０２−２）において、４個のデータパケット（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）がダウンリンクデータチャネルで送信される。（本明細書では、４個のタイムスロットが例示の目的のためだけに各タイムフレームに与えられているが、実際には、任意の個数のタイムスロットが各タイムフレームに与えられる。）。図６において、受信機１がデータパケットＰ２及びＰ４を受信する際に誤りを被り、受信機２がデータパケットＰ３を受信する際に誤りを被り、受信機３がデータパケットＰ１を受信する際に誤りを被る。このように、各受信機は、他の受信機が受信できなかったデータパケットとは異なる少なくとも１個のデータパケットの受信に失敗している。
【００３８】
図６に示す本発明の実施形態によれば、割り当てられたアップリンク確認応答タイムスロットの個数は、割り当てられたダウンリンクデータ送信タイムスロットの個数に一致する。したがって、（参照番号６０２−２によって示された）４個のタイムスロットが、現在のラウンドで送信されたデータパケットの確認応答のために割り当てられる。この取り決めの下で、フレーム６０２−２の第１のタイムスロットは、４個のパケットＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の全てを受信できない全ての受信機に割り当てられ、フレーム６０２−２の第２のタイムスロットは、４個のパケットＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうちの３個を受信できない全ての受信機に割り当てられ、フレーム６０２−２の第３のタイムスロットは、４個のパケットＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうちの２個を受信できない全ての受信機に割り当てられ、フレーム６０２−２の第４のタイムスロットは、４個のパケットＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうちの１個を受信できない全ての受信機に割り当てられる。このようにして、受信機１は（参照番号Ｌ２によって示された）第３のタイムスロットの期間にＮＡＣＫパケットを送信し、受信機２及び３は（参照番号Ｌ１によって示された）第４のタイムスロットの期間にＮＡＣＫパケットを送信する。フレーム６０２−２の第４のタイムスロットに２台のトランスミッタがあるので、衝突が基地局で検出され、基地局はこの衝突状態をＮＡＣＫパケットの受信と同じものとみなす。現在のラウンド中にいずれかの受信機が被ったパケット損失の最大個数は２個であるので、基地局は、パケットＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４の回復のための２個のＦＥＣパリティパケットＦ１及びＦ２を送信するための計算及び準備を行う。このＦ１及びＦ２は、まだ送信されていない重複なしのＦＥＣパリティパケットである。
【００３９】
ラウンド２（すなわち、フレーム６０２−３及び６０２−４）において、ＦＥＣパリティパケットＦ１及びＦ２は、それぞれ、第１及び第２のタイムスロットで送信される。データパケットＰ５及びＰ６は第３及び第４のタイムスロットで送信される。ＦＥＣパリティパケットＦ１及びＦ２は前のラウンドで送信されたデータパケットに関係するので、現在のラウンドのデータパケットＰ５及びＰ６はＦＥＣパリティパケットＦ１及びＦ２とは別個に応答される。このように、ＦＥＣパリティパケットＦ１及びＦ２はフレーム６０２−４の第１及び第２のタイムスロットにおいてアップリンクデータチャネルで応答され、データパケットＰ５及びＰ６はフレーム６０２−４の第３及び第４のタイムスロットで応答される。したがって、データパケットＰ６を受信できない受信機２は、フレーム６０２−４の第４のタイムスロットでＮＡＣＫパケットを送信し、同様に、パケットＰ６とＰ６の両方を受信できない受信機３はフレーム６０２−４の第３のタイムスロットでＮＡＣＫパケットを送信する。
【００４０】
確認応答タイムスロットの個数は動作中のマルチキャスト受信機の台数に依存せず、送信されたダウンリンクデータパケットの個数だけに依存するので、本発明の方法は、マルチキャスト受信機の台数の増加に対してスケーラブルである。本発明の方法はまた、リライアブルなデータ配信を保障するためにＦＥＣ技術を利用している。送信されるデータパケット毎に各受信機にタイムスロットが割り振られる従来技術よりも、本発明の方法は帯域幅の点で顕著に効率的である。図６に示すように、本発明の方法を使用すると、従来技術における４個ではなく、２個のＦＥＣパリティパケットだけを誤り回復のために送信すればよい。
【００４１】
なお、図６は、上記の事前防御スキームの使用を説明していない。事前防御が使用される場合には、アップリンクスロットとダウンリンクスロットの個数は相違する。例えば、ダウンリンク事前防御率が１．５であるならば、４個のデータパケットの送信のために、４個のデータパケットと２個のＦＥＣパリティパケットのための６個のダウンリンクタイムスロットが使用され得る。この実施例では、アップリンクチャネルは、アップリンク事前防御が使用されない限り、４個の確認応答タイムスロットだけを必要とする。
【００４２】
図７及び８はそれぞれ、詳細なフローチャート７００及び８００であり、基地局及び受信機のそれぞれで実行される上述の機能を示している。図７において、ステップ７０１では、基地局のＭＡＣレイヤが、専用制御チャネルにおいて、ダウンリンクデータチャネル及びアップリンクデータチャネル内のマルチキャストのためのタイムスロットアロケーション割当をブロードキャストする。ステップ７０２では、基地局のＭＡＣレイヤが、前のマルチキャスト送信が完了したか否かを調査する。前のマルチキャスト送信が完了していない場合には、ステップ７０３で、基地局のＭＡＣレイヤが、不完全な送信の受信情報を収集する。不完全な送信毎に、基地局のＭＡＣレイヤは、ステップ７０４で、誤り回復に必要なＦＥＣパリティパケットを求める。このＦＥＣパリティパケットは、次に、ステップ７０５で、送信のために、増加したマルチキャストグループ番号において現在のフレームに利用可能なタイムスロット内に割り当てられる。前の不完全な送信に関係する全てのＦＥＣパリティパケットが送られた後、現在のフレームに空きスロットがまだ存在する場合には、ステップ７０７で、基地局のＭＡＣレイヤが、プロトコルスタック内の上位レイヤプロトコルから新しいマルチキャストメッセージの新しいパケットを取り込む。ステップ７０８において、基地局のＭＡＣレイヤは、適切なタイムスロットで送信するためにＦＥＣパリティパケットと新しいデータパケットを準備する。
【００４３】
図８において、受信機のＭＡＣレイヤは、専用制御チャネルから、ダウンリンクデータチャネル及びアップリンクデータチャネル内のマルチキャスト送信のタイムスロット割当及びグループ情報を受信する（ステップ８０１）。ステップ８０２では、受信機のＭＡＣレイヤが、そのＰＨＹレイヤから現在のフレームのマルチキャストデータパケットを受信する。グループ情報を使用して、ステップ８０３では、受信機のＭＡＣレイヤが、データパケットを対応のマルチキャストグループに分類する。いずれか一つのグループから幾つかの又は全てのデータパケットが、通信チャネルで失われる。データパケットのマルチキャストグループ毎に、受信機のＭＡＣレイヤは、ステップ８０４で、現在のラウンドで受信された検証済みのデータパケット及び重複のないＦＥＣパリティパケットをカウントし、マルチキャストグループを正確に復号可能にするために次のラウンドで受信されるべき付加的なデータパケット又はＦＥＣパリティパケットを求める。ステップ８０５では、受信機のＭＡＣレイヤが、パケットのマルチキャストグループを正確に復号するために必要な個数のパケットが受信されたか否かを判定する。必要なパケットが受信された場合には、ステップ８０６で、受信機のＭＡＣレイヤが、データパケットを復号し、上位のプロトコルスタックへ配信する（ステップ８０８）。しかしながら、ステップ８０５において、受信機のＭＡＣレイヤがマルチキャストグループのための付加的なデータパケット又はＦＥＣパリティパケットが必要であると判定した場合には、ＭＡＣレイヤは、ステップ８０７で、対応のＮＡＣＫパケットを準備する。全てのＮＡＣＫパケットが準備された後、ステップ８１０では、受信機のＭＡＣレイヤが、アップリンクデータチャネル内の適切なタイムスロットでＮＡＣＫパケットを送信する。
【００４４】
図９は、図５の誤り検出ブロック５０３の動作を説明するフローチャートである。上述したように、誤り検出ブロック５０３は検証済みデータパケットを追跡し、適切なＮＡＣＫ応答を送信機へ供給する。図９に示すように、誤り検出ブロック５０３は、ステップ９０１で、ＰＨＹレイヤから検証済みパケットを受信する。上述したように、これらのパケットは、１回以上のラウンドからのデータパケット又はＦＥＣパリティパケットである。ワイヤレスチャネル内の干渉はパケットを改竄し、検証を妨げる。検証済みパケットは対応のマルチキャストグループに応じて分類され（ステップ９０３）、ＮＡＣＫパケットがステップ９０２で制御チャネルから受信されたグループ割当情報に応じて指定のタイムスロットで送信される。マルチキャストグループ毎に、誤り検出ブロック５０３は、存在すれば、受信された重複のないＦＥＣパリティパケットの個数（ステップ９０５）と、まだ適切に受信されていないデータパケットの個数（ステップ９０６）の両方を求める。ステップ９０８で、誤り検出ブロック５０３は、次のラウンドで必要とされる付加的なパケットの個数を求め、この情報に基づいて、適切なＮＡＣＫパケットが提供されて指定されたタイムスロットで送信される。
【００４５】
図１０は、図６を参照して既に述べたフィードバックグルーピングメカニズムを説明するマルチキャストシステムのフローチャートである。図１０に示すように、ステップ１００１では、ダウンリンクデータチャネル及びアップリンクデータチャネル割当とマルチキャストパケットグループ情報とが、専用制御チャネルから受信される。確認応答パケットが損失パターンに一意にインデックス付けをできるようにするために、制御チャネルからのグループ情報は各マルチキャストパケットグループに割り振られたタイムスロットの個数を含む。当然ながら、このような情報は異なる形式で、例えば、パケットヘッダで配布されてもよい。ステップ１００２では、受信パケットは対応のマルチキャストパケットグループに分類され、ステップ１００３では、次のラウンドにおける各マルチキャストパケットグループの所要のＦＥＣパリティパケットが、例えば、図９を参照して説明した方法を使用して求められる。上述したように、一実施形態では、アップリンクデータチャネル内の確認応答タイムスロット割当はダウンリンクデータチャネル内のグループ割り振りの後に続く（ステップ１００４）。しかしながら、事前防御が使用される場合には、アップリンクデータチャネルとダウンリンクデータチャネルのタイムスロット割当は異なる。事前防御が使用されるか否かとは無関係に、各マルチキャストパケットグループのタイムスロットの個数と、ダウンリンクデータチャネル及びアップリンクデータチャネルにおけるタイムスロットの割り振りは、ステップ１００１に関して説明した方式で指定される。マルチキャストパケットグループに対応する確認応答タイムスロットのグループ毎に、ステップ１００５では、第１のタイムスロットが、現在のラウンドの全てのパケットが改竄されて受信されたことを示し、その結果、このラウンドのデータパケットと同数のＦＥＣパリティパケットが次のラウンドで必要とされる。ステップ１００６では、各受信機が、現在のタイムスロットがそのＦＥＣパリティパケットの必要性を示すか否かを判定する。もしそうであるならば、ステップ１００８で、受信機はＮＡＣＫパケットを送出する。現在のマルチタスクパケットグループに応答するためのその他のタイムスロットでは、送信は行われない。本実施形態では、確認応答タイムスロットの位置は（一実施形態では、必要とされるＦＥＣパリティパケットの個数にも一致する）受信された改竄パケットの個数を示すので、カウンタがＮＡＣＫパケットの時刻を追跡するために使用される。例えば、カウンタは、カウンタ内のカウントが受信された改竄パケットの個数に一致するまでデクリメントされる（ステップ１０１０−１０１１）。現在のラウンドは、全てのマルチキャストパケットグループに応答が行われたときに終了する（ステップ１０１２）。
【００４６】
図１１は、本発明の一実施例に係るＮＡＣＫパケットの受信とＮＡＣＫパケット衝突の処理の両方に関する基地局の動作を説明するフローチャートである。ステップ１１０１では、基地局は、各アップリンクデータチャネルタイムスロットのパケット送信を検出する。ステップ１１０２では、基地局は、受信したＮＡＣＫパケットが検証されたか否か（すなわち、誤りなしかどうか）を判定する。もしそうであるならば、ステップ１１０４で、基地局は、ＮＡＣＫパケットが適切に受信されたものと判断する。そうでなければ、ステップ１１０３で、基地局は、受信信号電力が予め決定された平均ノイズ電力スレッショルドを超えるか否かを判定する。このような高い受信信号電力が検出されたならば、ＮＡＣＫパケット衝突が起こったと考えられるので、これは２台以上の受信機が現在のタイムスロットによって指定された個数の改竄データパケットを被ったことを示す。基地局に関して、基地局は現在のタイムスロットでＮＡＣＫパケットを受信したことと同じこととしてこの信号状態を取り扱う。しかしながら、ステップ１１０３で、基地局が平均ノイズ電力スレッショルドよりも低い信号電力を検出した場合には、ＮＡＣＫパケットは受信されていないと見なされる（すなわち、静止チャネル）。現在のｔのタイムスロットにＮＡＣＫパケット送信が存在しないことは、検証済みＡＣＫパケットと同じ情報を伝えている。したがって、ステップ１１０５で、基地局は、上位レベルプロトコルに、肯定確認応答の情報を伝達する結果を出力する。
【００４７】
図１２は、本発明の一実施形態に係る基地局内のＦＥＣ計算ブロック４０５の動作を説明するフローチャートである。図１２に示すように、ステップ１２０１では、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、マルチキャストバッファ４０４からパケット回復要求を受信する。マルチキャストパケットの一つ以上のグループが同時に共存するので、パケット回復要求はまた、複数のマルチキャストグループに関連する。ステップ１２０２では、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、全てのマルチキャストパケットグループが処理されたか否かを判定する。もしそうであるならば、ＦＥＣ計算は要求されない。そうでなければ、ステップ１２０３で、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、送信を完了していないマルチキャストパケットグループを選択する。一実施形態では、処理されるべきマルチキャストパケットグループは、最先に送信を開始したマルチキャストパケットグループから始めて、時間順に選択される。ステップ１２０４では、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、選択されたマルチキャストグループの所要のＦＥＣパリティパケットが計算されたかどうかをチェックする。所要のＦＥＣパリティパケットが計算されていないならば、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、ステップ１２０８でマルチキャストバッファ４０４からデータパケットを取得し、ステップ１２０９でＦＥＣパリティパケットを計算する。ＦＥＣ計算ブロック４０５は、ＦＥＣパリティパケットが送信中の改竄にも脆弱であるので、現在のラウンドで要求されるよりも多数のＦＥＣパリティパケットを計算してもよい。計算すべき付加的なＦＥＣパリティパケットの個数は、受信機の総数及び現在のチャネル条件に依存する。このような冗長性を判定するアルゴリズムが本発明の範囲内で使用されてもよい。ステップ１２１０で、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、次に、ＦＥＣパリティパケットを受信機へ送信する。ステップ１２０４−１２０５で、所要のＦＥＣパリティパケットが既に計算されているならば、ＦＥＣ計算ブロック４０５は既存のＦＥＣパリティパケットを受信機へ供給する。典型的に、ＦＥＣ計算ブロック４０５は、重複のないＦＥＣパリティパケット（すなわち、前に送信されていないＦＥＣパリティパケット）を送信する。さもなければ、ステップ１２０６で、重複のないＦＥＣパリティパケットの個数がパケット損失を回復するために必要な個数よりも少ない場合に、前に送信されたＦＥＣパリティパケットがステップ１２０７で送信される。
【００４８】
図１３は、本発明の一実施形態によるＭＡＣレイヤデータパケット１３００のデータフォーマットを示す。図１３に示すデータフォーマットは、システムに限定されない態様において本発明を説明しており、実際のシステムでは、付加的なシステム関連フィールドが含まれる。図１３に示すように、データパケット１３００の最初の２個のフィールドであるラベル付きデータフィールド１３０１ａ及び１３０１ｂは、それぞれ、宛先アドレス及び発信アドレスである。ダウンリンクデータチャネル送信の場合、宛先アドレスはマルチキャストグループアドレスであり、発信アドレスは基地局のＭＡＣアドレスである。アップリンクデータチャネルの場合、着信アドレスは同様にマルチキャストアドレスであるが、発信アドレスは受信機のＭＡＣアドレスである。パケットタイプフィールド１３０２は、データパケットと、ＦＥＣパリティパケットと、ＮＡＣＫパケットとを区別する。データパケットタイプの場合、「シーケンス番号」フィールド（１３０３）は、マルチキャストグループのＭＡＣシーケンス番号を格納する。各マルチキャストグループは、０から最大値まで変化する連続的なシーケンス番号を追跡する。「開始シーケンス番号」フィールド１３０４ａ及び「最終シーケンス番号」フィールド１３０４ｂはデータパケットのためには使われない。ペイロードフィールド１３０５は任意の個数のデータワードを格納する。
【００４９】
ＦＥＣパリティパケット内で、「シーケンス番号」フィールド１３０３はマルチキャストグループのＭＡＣ  ＦＥＣシーケンス番号を格納する。（ＭＡＣ  ＦＥＣシーケンス番号はデータパケット内のＭＡＣパケットシーケンス番号とは異なる。）。ＦＥＣシーケンス番号は同様に０から最大値まで連続的に番号付けされる。ＦＥＣパリティパケットの「開始シーケンス番号」フィールド１３０４ａ及び「最終シーケンス番号」フィールド１３０４ｂは、そのＦＥＣパリティパケットが対応する開始ＭＡＣデータパケットのシーケンス番号及び最終ＭＡＣデータパケットのシーケンス番号を指定する。
【００５０】
一実施形態では、タイムスロットの位置が失われたデータパケットの個数を示すので、シーケンス番号フィールド１３０３、１３０４ａ及び１３０４ｂは使用されない。
【００５１】
上記の詳細な説明は本発明の具体的な実施形態を説明するためだけに提供されており、本発明の範囲を制限することを意図していない。本発明の範囲に含まれる多種多様の変形及び変更が考えられる。例えば、種々の受信機からの確認応答のトラフィックのグループ化は、上記の方法とは異なる方法で実施され得る。特に、アップリンクデータチャネルタイムスロットが２進カウンタとして使用され得る（すなわち、ｎ番目のタイムスロットは２（ｎ−１）のパケット損失を示すために使用される）。このようなスキームでは、アップリンクデータチャネルタイムスロットの個数はダウンリンクデータチャネルタイムスロットの個数よりも遙かに少ない。例えば、７個のダウンリンクデータチャネルタイムスロット毎に、３個のアップリンクデータチャネルタイムスロットだけが必要である。当然ながら、このようなスキームは、受信機が他の送信のそれぞれを監視できることを要するので、アプリケーションが限定される。その他のアップリンクデータチャネルタイムスロットの符号化が同様に行われる。
【００５２】
上記の説明では、ＮＡＣＫ衝突をＮＡＣＫパケットの受信と等価的に取り扱うことによって、ＡＣＫパケットの必要性が取り除かれている。しかし、ＮＡＣＫ衝突を確実に検出するため、システムは様々なレベルのバックグラウンド信号変動を識別できる能力を要する。或いは、あるシステムはＡＣＫスキームとＮＡＣＫスキームの両方を実施してもよい。ＡＣＫパケットの衝突を回避するため、ある受信機が、おそらく無作為的に、受信機の「リーダー」として選択され、このリーダーは各アップリンクデータチャネルタイムスロットでＡＣＫパケットを供給する役割を担う。同時に、リーダー以外の各受信機は、上記の方法でＮＡＣＫパケットだけを送信する。このスキームの下で、誤りが発生した場合には、ＮＡＣＫパケットとＡＣＫパケットが衝突し、改竄された確認応答パケットが送信機で受信される。このようにして、適切に受信されたＡＣＫパケットは、対応するデータパケットが全ての受信機によって正しく受信されたことを示し、改竄された応答パケットは、少なくとも１台の受信機がパケットを正しく受信できなかったことを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術のマルチキャストプロトコルが抱えるフィードバック爆発問題を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシステムトポロジー２００を表す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るＴＤＭＡ／ＴＤＤスキーム３００を説明する図である。
【図４】基地局２０１のＭＡＣレイヤ及び物理レイヤ（ＰＨＹ）内の機能ブロックを示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るマルチキャスト受信機のＭＡＣレイヤ及びＰＨＹレイヤ内の機能ブロック５００を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るアップリンクデータチャネル及びダウンリンクデータチャネルのスケジューリングを説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基地局で実行される機能を表す詳細フローチャート７００である。
【図８】本発明の一実施形態に係る受信機で実行される機能を表す詳細フローチャート８００である。
【図９】図５の誤り検出ブロック５０３の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図６に関して既に述べたフィードバックグルーピング機構を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に係るＮＡＣＫパケット受信とＮＡＣＫパケット衝突処理の両方に関する基地局の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態に係る基地局内のＦＥＣ計算ブロック４０５の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態に係るＭＡＣレイヤデータパケットのデータフォーマットを示す図である。
【図１】
2007510363.tif 000003
【図２】
2007510363.tif 000004
【図３】
2007510363.tif 000005
【図４】
2007510363.tif 000006
【図５】
2007510363.tif 000007
【図６】
2007510363.tif 000008
【図７】
2007510363.tif 000009
【図８】
2007510363.tif 000010
【図９】
2007510363.tif 000011
【図１０】
2007510363.tif 000012
【図１１】
2007510363.tif 000013
【図１２】
2007510363.tif 000014
【図１３】
2007510363.tif 000015
【国際調査報告】
2007510363.tif 000016
2007510363.tif 000017
2007510363.tif 000018