(57)【要約】無線通信システム（３２）における高データレートの伝送のための方法では、情報信号は少なくとも２つのモデム（３８，４０，４２）によって処理され、変調された情報信号は２つの搬送波周波数を使用して送られて、集約される。この方法では、単一の伝送のためのエアーインターフェイスの標準規格と一致する広い帯域幅上で、多数のデータを並行して送る。装置、すなわち移動体（３４）にはマルチリンク（ｍｕｌｔｉ−ｌｉｎｋ， ＭＬ）のプロトコルプロセッサ（３６）が含まれていて、このプロトコルプロセッサ（３６）は、情報信号をモデム（３８，４０，４２）からポイント−ツウ−ポイントプロトコル（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＰＰＰ）のフォーマットへ集約して、インターネットのような従来のデータベースのシステムとインターフェイスさせる。ＭＬのプロセッサ（３６）はさらに集約バンドルを受信して、バンドルをその構成要素部分へ分割して、モデム（３８，４０，４２）によって変調させる。【選択図】図３
2004509502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置であって、
第１の搬送波周波数を有する第１の信号を復調して、第１の情報信号を生成するように動作する第１のモデムと、
第２の搬送波周波数を有する第２の信号を復調して、第２の情報信号を生成するように動作する第２のモデムとが含まれていて、第１の搬送波周波数と第２の搬送波周波数とは異なっていて、
第１および第２の情報信号を集約するように動作するマルチリンクインターネットプロセッサがさらに含まれている無線通信装置。
【請求項２】
第１および第２の情報信号の集約が、ポイント−ツウ−ポイントプロトコル（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＰＰＰ）のフォーマットである請求項１記載の装置。
【請求項３】
マルチリンクインターネットプロトコルプロセッサに接続されていて、かつ第３の搬送波周波数を有する第３の信号を復調して、第３の情報信号を生成するように動作する第３のモデムがさらに含まれていて、
第３の搬送波周波数が、第１および第２の搬送波周波数とは異なる請求項１記載の装置。
【請求項４】
第１、第２、および第３の搬送波周波数が、所定の帯域幅内である請求項３記載の装置。
【請求項５】
第１および第２のモデムに接続されていて、かつ第１の搬送波周波数の第１の信号と、第２の搬送波周波数の第２の信号とを受信するように動作するアナログユニットがさらに含まれている請求項１記載の装置。
【請求項６】
アナログユニットが、第１および第２の搬送波周波数の信号を受信し、前記信号の各々を、第１および第２のモデムの対応する一方のモデムへ供給する請求項５記載の装置。
【請求項７】
第１のモデムが、第１の搬送波周波数の情報信号を変調するように動作し、第２のモデムが、第２の搬送波周波数の情報信号を変調するように動作する請求項６記載の装置。
【請求項８】
マルチリンクインターネットプロトコルプロセッサが、第１および第２のモデムのロードバランシングを行うように、第１および第２の情報信号をスケジュールする動作をする請求項１記載の装置。
【請求項９】
マルチリンクインターネットプロトコルプロセッサが、装置内に記憶されている複数のコンピュータ可読命令にしたがって動作する請求項８記載の装置。
【請求項１０】
マルチリンクインターネットプロトコルプロセッサが、集約形バンドルを生成するように動作し、集約形バンドルには、第１の情報信号のフラグメントが第２の情報信号のフラグメントよりも多く含まれている請求項８記載の装置。
【請求項１１】
無線通信において、
各々がユニークな搬送波周波数を有する複数の信号を受信することと、
複数の信号の各々を、複数の情報信号へ復調することと、
複数の情報信号を集約することとが含まれている方法。
【請求項１２】
複数の情報信号から構成されている集約形バンドルを受信することと、
集約形バンドルを分割することと、
複数の情報信号の各々を、各々がユニークな搬送波周波数を有する複数の変調信号へ変調することと、
複数の変調信号の各々を送ることとがさらに含まれている請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
複数の変調信号が、ユーザ別の無線ネットワークのエアーインターフェイスに一致する無線ネットワークのエアーインターフェイスにしたがって送られる請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
集約には、複数の情報信号の各々について、複数のデータレートをそれぞれ判断することと、
複数の情報信号を複数のデータレートにしたがってスケジュールすることとがさらに含まれている請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
無線システムは、符号分割多重アクセス（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ， ＣＤＭＡ）システムである請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
無線通信装置であって、
サービスネットワークを実行させるように働き、複数の情報信号をバンドルへ集約する第１の組のコンピュータ可読命令と、
無線ネットワークを実行するように働く第２の組のコンピュータ可読命令とを記憶するメモリ記憶デバイス、
第１の組のコンピュータ可読命令に応答して、複数の情報信号をバンドルへ集約するように動作するマルチリンクインターネットプロトコルプロセッサ、および、
マルチリンクインターネットプロトコルプロセッサに接続されていて、かつ各々が異なる搬送波周波数を有する複数の信号を復調して、複数の情報信号を生成するように動作する複数の変調デバイスが含まれている無線通信装置。
【請求項１７】
無線ネットワークが、エアーインターフェイスのユーザ別伝送と一致する請求項１６記載の無線通信装置。
【請求項１８】
無線ネットワークが、符号分割多重アクセス（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ， ＣＤＭＡ）のエアーインターフェイスのユーザ別伝送と一致する請求項１７記載の無線通信装置。
【請求項１９】
マルチリンクインターネットプロトコルプロセッサが、集約形のバンドルを受信して、バンドルを構成情報信号へ分割するように動作し、複数の変調デバイスが、異なる搬送波周波数の構成情報信号を変調するように動作する請求項１８記載の無線通信装置。
【請求項２０】
複数の変調デバイスの各々に接続されていて、かつ変調信号を送るように動作するトランシーバがさらに含まれている請求項１９記載の無線通信装置。
【請求項２１】
トランシーバは、ユーザ別デバイスと一致するエアーインターフェイスを使用して、変調信号を送るように動作する請求項２０記載の無線通信装置。
【請求項２２】
音声通信を受信するためのモデムと、
モデムに接続されていて、かつ音声通信を処理するためのボコーダとがさらに含まれている請求項１６記載の無線通信装置。
【請求項２３】
第１の搬送波周波数と関係付けられた第１のモデムと、
第２の搬送波周波数と関係付けられた第２のモデムとが含まれていて、第１の搬送波周波数が第２の搬送波周波数とは異なっていて、
第１および第２のモデムに接続されていて、かつ第１および第２のモデムを介してデータ流をスケジュールするように動作するルータがさらに含まれている無線通信装置。
【請求項２４】
第１のモデムとルータとの間に接続されている第１のポイント−ツウ−ポイントプロトコルプロセッサと、
第２のモデムとルータとの間に接続されている第２のポイント−ツウ−ポイントプロトコルプロセッサとがさらに含まれている請求項２３記載の無線通信装置。
【請求項２５】
ルータがインターネットプロトコルパケットを受信するように動作し、
ルータが、第１および第２のモデムを介してデータ流をスケジュールするように動作する請求項２４記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
分野
本発明は、無線データ通信に関する。とくに、本発明は、無線通信システムにおける高データレート伝送のための新規で向上した方法および装置に関する。
【０００２】
背景
例えばインターネットを介して、情報へ簡単にアクセスできるようになったために、無線データサービスに対する需要が増加した。無線通信装置は、現在、移動ユーザに世界規模の音声通信を提供するのに適している。現在のシステムにはＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、符号分割多重アクセス）、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、提案されている高データレート（Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ， ＨＤＲ）システム、および種々の提案されている第３世代のＣＤＭＡシステムが含まれ、各システムには情報の伝送および処理のための所定のプロトコルがある。音声サービスとデータサービスとの間には、要件および応用において相当な違いがあるので、音声通信とより低いデータレートの伝送とのために設計された多数の既存の無線システムを、より高いデータレートの伝送に容易に拡張することはできない。
【０００３】
既存のシステムおよび技術に対応できる高データレートの伝送方法が必要とされている。さらに加えて、新しい形または変更形、あるいはこの両者の形の無線ネットワークの伝送プロトコルを必要としないデータ伝送方法が求められている。
【０００４】
要約
開示される実施形態では、無線通信システムにおける高データレート伝送のための新規で向上した方法を提供する。１つの実施形態では、ＣＤＭＡ無線通信システムはマルチリンク−ポイント ツウ ポイントプロトコル（Ｍｕｌｔｉ−Ｌｉｎｋ Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＭＬ−ＰＰＰ）を実行して、広帯域幅伝送から受信したデータ流を集約する。集約されたデータは、インターネットプロトコルとのインターフェイスのようなデータ処理に対応できる。データは、移動体から送られるときは、ＭＬ−ＰＰＰのフォーマットで受信され、個々のデータ流へ分割される。各データ流は、異なる搬送波上で変調され、並行して同報通信される。ＭＬ−ＰＰＰを適用すると、新しい形または変更形のエアーインターフェイスの無線ネットワークプロトコルを必要とすることなく、ＣＤＭＡシステムにおいて高データレートの伝送が可能であり、単一の搬送波を使用して実現できるデータレートよりも速いデータレートが得られる。
【０００５】
現在開示している方法および装置の特長、目的、および長所は、後述の詳細な説明を、一致する参照符号によって全体的に対応して同定している図面と共に参照することによって、より明らかになるであろう。
【０００６】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の例示的な実施形態では、ＣＤＭＡの無線通信システムは、ＭＬ−ＰＰＰ形のプロトコルを実行し、ＨＤＲのエアーインターフェイス方法を使用して広帯域幅伝送から受信したデータ流を集約する。他の実施形態では、種々のユーザ別接続方法を実行できるが、ＨＤＲのエアーインターフェイス方法が、とくにデータ伝送には非常に効果的である。
【０００７】
図１には、本発明の例示的な実施形態のアーキテクチャ階層１０が示されている。物理層１２は、順方向リンクおよび逆方向リンクにおけるチャンネル構造、周波数、電力の出力、変調形式、およびコード化仕様を示す。媒体アクセス制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ， ＭＡＣ）層１４は、物理層１２上で送受信するのに使用される手続きを規定している。ＨＤＲシステムでは、ＭＡＣ層１４には、ユーザまたは接続のバランスをとるためのスケジューリング能力が含まれている。このようなバランシングでは、通常は、不良の受信可能範囲をもつチャンネルのスループットレートを低くスケジュールして、資源を解放し、適切に接続されているチャンネルのスループットを高くする。次の層、すなわちリンクアクセス制御（Ｌｉｎｋ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ， ＬＡＣ）層１６では、無線リンクへのアクセス手続きを行う。無線リンクプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＲＬＰ）層１８では、８ビットバイトのアラインされたデータ流の再伝送および重複検出を行う。パケットサービスと関連付けると、ＬＡＣ層１６では、ポイント−ツウ−ポイントプロトコル（ＰＰＰ）のパケットを送る。高レベルデータリンク制御（Ｈｉｇｈ Ｌｅｖｅｌ Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＨＤＬＣ）層２０は、ＰＰＰとＭＬ−ＰＰＰとを通信させるためのリンク層である。制御情報は特定のパターンで配置されていて、誤りを低減するために、データとは相当に異なる。ＨＤＬＣ層２０では、ＰＰＰを処理する前に、データをフレーム化する。次にＰＰＰ層２２では、圧縮、認証、暗号化、およびマルチプロトコル支援を行う。インターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＩＰ）層２４は、異なるノードごとにインターネットワークのアドレッシングを追跡し続け、出力メッセージをルート設定し、入力メッセージを認識する。
【０００８】
ＰＰＰの上で実行されるプロトコル、例えばＩＰ層２４では、ユーザトラヒックを送る。これらの層の各々には、１つ以上のプロトコルが含まれていることに注意すべきである。プロトコルでは、シグナリングメッセージまたはヘッダ、あるいはこの両者を使用して、エアーインターフェイスの反対側の同位エンティティへ情報を送る。例えば、高データレート（Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ， ＨＤＲ）システムでは、プロトコルは、デフォルトのシグナリングアプリケーションを使用してメッセージを送る。
【０００９】
アーキテクチャ１０は、インターネットのようなＩＰネットワークと、無線移動体のようなアクセス端末とをデータ接続するためのアクセスネットワーク（Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ， ＡＮ）に適用できる。アクセス端末（Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｒｍｉｎａｌ， ＡＴ）はユーザをデータ接続する。ＡＴは、ラップトップ形のパーソナルコンピュータのようなコンピュータへ接続されるか、またはパーソナルディジタルアシスタントのような独立形のデータ装置である。無線アプリケーションにはいろいろあり、しばしばＩＰ機器またはウエブ機器と呼ばれる装置は増加し続けている。図１に示されているように、ＲＬＰ層１８より上の層はサービスネットワーク層であり、ＨＤＬＣ層２０より下の層は無線ネットワーク層である。言い換えると、無線ネットワーク層ではエアーインターフェイスのプロトコルが実行される。例示的な実施形態の無線ネットワーク層では“ＴＬ８０−５４４２１−１ ＨＤＲ Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”（“ＨＡＩ仕様”と呼ばれる）を実行する。ＨＡＩ仕様は、“１ｘＥＶＤＯ”と呼ばれることもある。ＨＤＲは、一般的に、無線通信システムにおける効率的なデータ伝送方法を与える。代わりの実施形態では、“ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｃｄｍａ２０００ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ”（“ｃｄｍａ２０００の標準規格”と呼ばれる）、“ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ”（“ＩＳ−９５の標準規格”と呼ばれる）、または他のユーザ別接続システム、例えば“ＡＮＳＩ Ｊ−ＳＴＤ−０１ Ｄｒａｆｔ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｗ−ＣＤＭＡ （Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ） Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ １．８５ ｔｏ １．９９ ＧＨｚ ＰＣＳ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（“Ｗ−ＣＤＭＡ”と呼ばれる）が実行される。
【００１０】
音声およびデータ伝送に多重アクセスシステムを使用することについては、次の米国特許、すなわち、
米国特許第４，９０１，３０７号（“ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ”）、
米国特許第５，１０３，４５９号（“ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ”）、および、
米国特許第５，５０４，７７３号（“ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＡＴＴＩＮＧ ＯＦ ＤＡＴＡ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ”）に開示されおり、各文献は本発明の譲受け人に譲渡され、ここではとくに参考文献として取り上げている。周波数スペクトルは有限の資源であるので、これらのシステムでは、スペクトルを共用し、一方で多数のユーザを最小の干渉で支援する方法を提供することによって、この資源の使用を最大化するための方法を提供している。これらの方法を高速データ伝送に拡張すると、既存のハードウエアおよびソフトウエアを再使用することができる。このような標準規格および方法に既に精通している設計者は、その知識と経験とを使用して、これらのシステムを高速データ伝送に拡張することができる。
【００１１】
１つの実施形態では、図３および４に示されているように、無線システムにおいてアーキテクチャ１０を実行すると、データ伝送に多数の搬送波を使用することができる。図２に示されているように、広い帯域幅の周波数割当てには、多数の搬送波が含まれている。所与の帯域幅Ｂは、水平方向の周波数軸に沿って示されている。１つの実施形態では、Ｂは約５メガヘルツである。図２に示されているように、ＷＣＤＭＡのような広帯域のトランシーバチャンネルでは、全帯域幅Ｂを使用する。広帯域のプロトコルは音声通信用に設計されているので、広帯域のプロトコルをデータ通信に拡張するのは容易ではなく、音声およびデータを混合するのは非効率的である。ＣＤＭＡの各搬送波が、例えば１．２５メガヘルツであるときは、この各搬送波（１ｘＭＣ）の３本分には、帯域幅Ｂは十分であることに注意すべきである。この概念は、無線ネットワークのエアーインターフェイスプロトコルを変更して、異なる搬送波上でデータ流を送ることによって、３ｘＭＣに利用される。
【００１２】
本発明の例示的な実施形態では、ＭＬ−ＰＰＰを使用して、新しいエアーインターフェイスを生成することなく、または既存の無線ネットワークのエアーインターフェイスを変更することなく、すなわち図１のアーキテクチャ１０の既存の層１２、１４、１６、１８を使用して、３本の搬送波２６、２８、３０を、ＰＰＰの処理およびＩＰのルート設定のためにフォーマット化されたフラグメントへ集約する。
【００１３】
１つの実施形態にしたがって、図３では、移動体３４と基地局４６とをエアーインターフェイス６２を介して接続するシステム３２を示している。システム３２には、無線ネットワークの部分とサービスネットワークの部分とが構成されていて、各部分は図１に示されているアーキテクチャ層にしたがって定められている。移動体３４にはＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６が構成されていて、ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は３つのモデム３８、４０、４２に双方向で接続される。無線リンクプロトコル層は、これらの接続を介して実行される。既に記載したように、サービスネットワーク層はＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６側で実行され、無線ネットワーク層はモデム側で実行される。モデム３８、４０、４２はアナログトランシーバユニット４４にも双方向で接続される。エアーインターフェイスの伝送はＣＤＭＡの標準規格にしたがって実行され、ＣＤＭＡの標準規格には、例えばＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、Ｗ−ＣＤＭＡ、およびＨＤＲが含まれるが、これらに制限されない。例示的な実施形態では、ＨＡＩは、この仕様にしたがう逆方向チャンネルのコード化および反復、インターリービング、コード生成、および誤り訂正のステップを特定している。同様に、物理層１２は、順方向チャンネルのパイロット、同期、およびページング生成、並びに変調、復調、およびコード化を特定して、エアーインターフェイス上でスペクトラム拡散伝送を行う。
【００１４】
ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６はマルチリンク処理を行って、多数の独立したリンクを協働させ、各構成リンクよりも、より広い帯域幅をもつ仮想リンクを生成する。この実施形態では、個々のリンクは各モデム３８、４０、４２を介して処理され、集約されたデータはバンドルとして導体６４を介して送られる。ＭＬ−ＰＰＰにしたがうと、単一のデータ流が多数のデータ流へ分割されるときに、“フラグメント”が形成される。通常は、各フラグメントにはヘッダが含まれていて、ヘッダには順序番号と、パケットの最初または最後を示すフィールドとが構成されている。例示的な実施形態では、各ＭＬ−ＰＰＰのフラグメントはＩＰパケットであるので、最初および最後のパケットがある。
【００１５】
モデム３８、４０、４２によって変調または復調された各信号は、アンテナ４５に接続されているアナログトランシーバ４４を介して、移動体３４との間で送受信される。各モデムは特定の搬送波と関係付けられていて、移動体３４は各搬送波の信号をアンテナ４５を介して送受信する。
【００１６】
ＭＬ−ＰＰＰ形式か、または同様のマルチリンク形式のプロトコルを使用すると、データは分割されて、再結合されるので、待ち時間は低減し、スループットは向上する。フラグメントの構成は、ローディングを向上するように設計およびスケジュールされるので、帯域幅が効率的に使用されることになる。図３の例示的な実施形態では、移動体３４から送られるデータパケットは、フラグメントとして、導体６４を介して、ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６によって受信される。データは、ＩＰネットワークまたはコンピュータネットワークから送られたＩＰパケットとして受信される。受信されたデータパケットは、３つの独立データ流から構成されている。データ流は、通信パイプラインであると考えられる。独立データ流はＩＰパケットへ分割される。例示的な実施形態では、各ＩＰパケットはＭＬ−ＰＰＰのフラグメントであり、したがってＩＰパケットはＭＬ−ＰＰＰのバンドルへ集約される。ＩＰパケットはデータ流の部分であり、送信元と宛先とが含まれているが、隣り合うパケットに関係付けられている必要はない。
【００１７】
ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は、フラグメントを分割して、３つの元のデータ流を再構成する。３つのデータ流の１つはモデム３８へ、別のデータ流はモデム４０へ、さらに別のデータ流はモデム４２へ供給される。各モデム３８、４０、４２はユニークな搬送波上で、言い換えると、３つの異なる周波数を使用して、受信されたデータ流を変調する。データ流は、モデム３８、４０、４２からアナログトランシーバ４４へ送られる。次に、独立したデータ流の各々は、所定の帯域幅内の異なる周波数で送られる。実際には、各データ流は対応する帯域幅を有し、３つの帯域幅は重複しないことが理想的である。代わりの実施形態では、任意の数のモデムを採用して、任意の数の異なる帯域幅を反映させる。
【００１８】
図４は、１つの実施形態にしたがう例示的なシステムにおけるモデムの搬送波と帯域幅との対応関係を示している。移動体３４がデータを受信すると、信号を搬送波周波数によって分割し、適切な処理用モデムに記憶する。ベースバンド信号はモデム３８、４０、４２からＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６へ供給されて、集約され、バンドルとして導体６４を介して送られる。ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は、移動体３４およびエアーインターフェイス６２の要件に合ったソフトウエアにしたがって動作する。データは、所望の方式にしたがってフラグメント化されて、結合される。この点で、ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６はロードバランシングを行って、例えば、モデム４２のスループットをモデム３８よりも高くする。この場合は、ＭＬ−ＰＰＰのプロセッサ３６によって生成された集約形バンドルには、モデム３８よりもモデム４２のデータフラグメントがより多く含まれることになる。処理は動的であり、ロードは、移動体３４が処理するデータごとに変化するので、それにしたがってＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６はバンドルを調節することになる。
【００１９】
ＨＤＲの通信システムでは、ＭＡＣ層は、通常は、サービス品質にしたがってユーザをスケジュールすることによってロードバランシングを行うように設計されている。サービス品質は、ユーザの受信可能範囲に基づいて、またはこの場合は、搬送波に基づいて判断され、よりよい受信可能範囲のユーザへスループットを割り当てる。受信可能範囲は、システム内のユーザ数、物理的な環境、速いフェージングの程度、マルチパス、等によって影響を受ける。システム３２は、ＭＡＣ層の組込まれたロードバランシング機能を利用して、３つの通信の各々のサービス品質にしたがって３つのモデム３８、４０、４２をスケジュールする。所与の搬送波の伝送がユーザの干渉、環境上の制約、等によって劣化するときは、この搬送波のスループットは、より低くスケジュールされ、より高いサービス品質の別の搬送波のスループットを増加する。
【００２０】
さらに加えて、ＩＰ層２４においてロードバランシングが行われることもあり、このときはスループットは目標のＩＰアドレスによって判断される。このレベルでは、全てのＩＰパケットの送信元と宛先が分かっているので、モデム３８、４０、４２は任意に組合される。ＩＰ層においてスケジューリングすると、ＭＬ−ＰＰＰをスケジューリングの決定から取り除く。１つの実施形態では、それぞれがＰＰＰプロセッサを有する多数の経路上でデータが処理される。したがって各経路にはルータが用意されている。ルータは、有効経路間の選択によって、ＩＰのスケジューリングを可能にする。
【００２１】
ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６にはマイクロプロセッサが構成されていて、このマイクロプロセッサにはメモリが備えられていて、このメモリにはマルチリンクの集約および分離を行うためのソフトウエアの命令が記憶されていることに注意すべきである。さらに加えて、効率化および高速化のために、ハードウエア、ファームウエア、またはその組み合わせを構成してもよい。ＭＬ−ＰＰＰの特定の動作は、システム３２ごとにユニークであるように設計することができる。ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は、通常のＰＰＰのトランザクションと無線ラジオネットワークの伝送との間にインターフェイスを与えている。マルチリンクの能力をＰＰＰのインターフェイスに載せると、高品質の伝送を維持しつつ、広い帯域幅を十分に利用することができる。
【００２２】
図３を参照すると、移動ユニット３４は、基地局４６との間でエアーインターフェイス６２を介してデータを送受信することができる。図１に示されているように、プロトコルの下位の方の層１８では、エアーインターフェイス６２上での無線リンク伝送を規定している。対応する基地局４６では、３つのアンテナ６６、６８、７０において多数の搬送波の伝送を受信する。基地局４６内では、各データ流は対応する経路を有し、各経路は搬送波周波数の帯域に対応している（図４参照）。各経路にはベーストランシーバサブシステム（Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ， ＢＴＳ）が構成されていて、ＢＴＳは順方向のＣＤＭＡチャンネルを生成して、移動体の伝送を復調する。音声伝送では、ＢＴＳはボコードされたフレームを生成する。各アンテナ６６、６８、７０はＢＴＳ４８、５０、５２にそれぞれ接続される。また、各ＢＴＳ４８、５０、５２は基地局制御装置（Ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ， ＢＳＣ）５４、５６、５８へそれぞれ接続される。音声伝送では、ＢＳＣはボコードされたフレームをＢＴＳから受信し、それらをＰＣＭ信号へ変換する。代わりの実施形態では、多数の経路を処理するための統合形のＢＴＳが用意される。基地局４６からの音声伝送では、ＢＳＣは陸線の音声信号をボコードされたフレームへ変換して、それらを適切なＢＴＳへ送る。代わりの実施形態では、多数のＢＴＳまたは統合形のＢＴＳとインターフェイスしている統合形のＢＳＣが用意される。ＢＴＳは、所定の搬送波周波数の帯域幅をもつ受信情報を、対応するアンテナを介して送る。各ＢＳＣ５４、５６、５８はパケットデータサービスノード（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｎｏｄｅ， ＰＤＳＮ）６０へ接続される。このやり方では、基地局４６は、移動体３４への多数の搬送波の伝送を処理することができる。ＰＤＳＮ６０はＭＬ−ＰＰＰを使用して、ＩＰネットワークと通信するためにデータを処理する。
【００２３】
移動局３４から送られた信号は、エアーインターフェイス６２を介して、基地局４６においてユーザ別信号（ｓｉｎｇｌｅ−ｕｓｅｒ ｓｉｇｎａｌ）として受信される。言い換えると、モデム３８によって変調された信号は、アンテナ６６によって受信されて、ＢＴＳ４８において復調され、モデム４０によって変調された信号は、アンテナ６８によって受信されて、ＢＴＳ５０において復調される、等である。これらの個々の対の各々は、ＩＳ−９５の標準規格にしたがうＣＤＭＡシステムのような無線システムにおいてユーザ別チャンネル（ｓｉｎｇｌｅ−ｕｓｅｒ ｃｈａｎｎｅｌ）としての役割を果たす。基地局４６の各経路への伝送は、通常のユーザ別伝送であり、移動体３４によって個々に処理される。基地局４６には、移動体の各モデムに適応する多数の経路が構成されている。１つの実施形態では、移動体３４には、基地局４６において有効な搬送波周波数の数よりも、より多くの数の搬送波周波数を変調する能力が含まれている。この場合は、移動体３４は、基地局４６で処理できる経路のみを使用する。このやり方では、移動体３４は、基地局４６の能力と容量とを判断した後で、種々の基地局とインターフェイスする。
【００２４】
基地局４６からの信号は、ＰＤＳＮ６０においてＩＰフォーマットで受信される。ＰＤＳＮ６０は、ＭＬ−ＰＰＰの処理を使用して、集約形バンドルを分割する。各フラグメントには、順序番号が割り当てられている。移動体３４は、順序番号を利用して、バンドルを再構成する。ＰＤＳＮ６０はＭＬ−ＰＰＰのフラグメントを出力する。この点で、ＨＤＬＣのフレーム化が行われる。ＢＳＣ５４、５６、５８はフラグメントを受取って、ＲＬＰのパケットを生成する。ＲＬＰのパケットはＭＬ−ＰＰＰのパケットであり、シグナリング情報が含まれていることもある。ＲＬＰパケットはＢＴＳ４８、５０、５２へ供給され、エアーインターフェイス６２を介して送られる。移動体３４がＢＴＳ４８、５０、５２から信号を受信すると、応答して、モデム３８、４０、４２はＲＬＰパケットを回復し、回復されたＲＬＰパケットは、ＭＬ−ＰＰＰのフラグメントを形成するようにさらに処理される。ＭＬ−ＰＰＰのプロセッサ３６はフラグメントを集約して、生成されたバンドルをＩＰネットワークへ送る。
【００２５】
図５には、１つの実施形態にしたがうマルチリンクのフラグメントのフォーマット８０が示されている。各フラグメントには、１本のデータ流の一部分が収められている。フラグメント内の第１の部分またはフィールドには、ＰＰＰヘッダ８２が収められている。ＰＰＰヘッダ８２内には、アドレスフィールド９２および制御フィールド９４が構成されている。
【００２６】
ＰＰＰヘッダの次にはプロトコル識別子（ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ， ＰＩＤ）８４があり、ＰＩＤ８４の次にはＭＬ−ＰＰＰヘッダ８６があり、ＭＬ−ＰＰＰヘッダ８６は、ＰＰＰデータパケットの各フラグメントとでインクリメントする順序フィールド９８と、フラグメントがＰＰＰデータパケットを開始するか、または終了するかを示すアラインメントフィールド９６とから構成されている。例示的な実施形態では、フラグメント化されていないＭＬ−ＰＰＰのフォーマットが構成されている。ＰＰＰのデータパケットは、２つの資源間の通信を意図したデータ流の一部である。ＭＬ−ＰＰＰのバンドルには、多数の対の資源の幾つかのデータ流がＰＰＰパケットに分割されて含まれている。多数の対の資源のフラグメントは集約、すなわちインターリーブされて、バンドルを形成する。バンドルという用語は、多数の対の資源間のリンクを束ねたものを指す。アラインメントフィールド９６は、ＰＰＰデータパケットのフラグメントを一緒に保持するのを助け、各フラグメントがどこで始まっていて、終了しているのかが識別される。図５に示した１つの実施形態では、アラインメントフィールド９６には、開始ビット“Ｂ”および終了ビット“Ｅ”が含まれている。開始ビット“Ｂ”および終了ビット“Ｅ”は、パケット内の最初のフラグメントと最後のフラグメントとを除く全てのフラグメントでは取り除かれている。
【００２７】
伝送中は、ＭＬ−ＰＰＰのヘッダ８６のサイズは、他の構成要素に対応して低減することに注意すべきである。ＭＬ−ＰＰＰヘッダ８６の後には、フラグメントデータ８８がある。フラグメントの最後には、フレーム検査シーケンス（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ， ＦＣＳ）フィールド９０または他の誤り訂正フィールドがある。ＦＣＳフィールド９０は、パリティ検査に使用されるか、またはチェックサムを計算して、伝送データを確認するのに使用される。
【００２８】
図６は、システム３２内での多数の搬送波の伝送において、データが導体６４を介して移動体３４へ受信され、かつ移動体３４からエアーインターフェイス６２を介して送られることを示している。データはＭＬ−ＰＰＰのバンドルで受信され、そのデータの一部分を“ＭＬ”と表示した経路に関連付けて示した。バンドルは一連のフラグメントから構成されていて、一連のフラグメントを、左側から逆時間順に図示した。各フラグメントは、経路番号と順序文字（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｌｅｔｔｅｒ）とによって識別される。モデム３８によって処理されたフラグメントの全ては経路“１”を介して、モデム４０からのフラグメントは経路“２”を介して、モデム４２からのフラグメントは経路“３”を介して送られる。図示されているように、第１のフラグメントは、経路１の“１Ａ”と表示されているところから始まる。次のフラグメントは、経路２の“２Ａ”と表示されているところから、次のフラグメントは、経路３の“３Ａ”と表示されているところから始まる。
【００２９】
同様に、次の４つのフラグメントは同じ順番で受信され、経路１、２、および３をそれぞれ循環する。ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は、８個目のフラグメントを受信する前に、モデム３８には、他のモデム４０、４２よりも、より長い処理時間が必要であると判断する。ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は、８個目のフラグメントまでに、スケジューリングを調節して、モデム３８に適応することを試みて、この時点で、２個の予備フレームがモデム３８に割り当てられる。各モデムからＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６へ送られるデータも示されている、図示されているように、ＭＬ−ＰＰＰ３６は３つのデータ流を受信し、データをフラグメントに分割し、フラグメントを集約する。集約形のバンドルは、導体６４を介して異なる場所へ供給される。
【００３０】
移動体３４から送られるデータについて、ＭＬ−ＰＰＰ３６は集約されたデータを受信して、それを、その宛先にしたがって構成データ流へ分割する。受信されたデータは、通常は、ＩＰパケット形のネットワークトラヒックである。
【００３１】
例示的な実施形態にしたがって、ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６は、各データ流と関係する、すなわち各モデムと関係するデータレートを判断する。ロードバランシングは、高データレートのモデムを選択するように行われる。このやり方で、システムの待ち時間を低減する。
【００３２】
例示的な実施形態にしたがって、移動体３４には、メモリ記憶デバイス（図示されていない）が含まれていて、メモリ記憶デバイスには、移動体３４の動作を制御するコンピュータ可読命令が記憶されている。メモリ記憶デバイスは、ＭＬ−ＰＰＰプロセッサ３６内に構成してもよい。コンピュータ可読命令は専用のハードウエアと連係して、情報信号を集約および分離し、情報信号を変調および復調し、エアーインターフェイスを介して信号を送受信する。ロードバランシングの決定基準を構成する命令と、構成の詳細とが含まれていることもある。１つの実施形態では、ＭＬ−ＰＰＰ３６は、少なくとも１つの特定用途向け集積回路から構成されている。代わりの実施形態では、ハードウエア、ソフトウエア、および／またはファームウエアの組合せであって、移動体３４の種々の機能を実行するように設計された組合せが構成される。
【００３３】
本発明の１つの実施形態では、移動体３４には、音声通信のための並列処理経路（図示されていない）が含まれている。音声経路にはモデムが含まれていて、モデムは、音声を処理するためのボコーダに接続されている。３つのモデムを備えたデータ経路と、１つのモデムを備えた音声経路とは並行に動作する。
【００３４】
したがって、無線通信システムにおける高データレート伝送のための斬新で向上した方法および装置を開示した。本明細書に記載した例示的な実施形態では、開示したＨＤＲのＣＤＭＡシステムをＨＡＩ仕様によって開示しているが、本発明の種々の実施形態は無線のユーザ別接続方法に応用できる。効率的な通信を行なうために、例示的な実施形態はＨＤＲに関連付けて記載しているが、ＩＳ−９５、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＩＳ−２０００、ＧＳＭ、ＴＤＭＡ、等に応用しても効率的である。
【００３５】
当業者には、上述で全体的に参照したデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、符号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光のフィールドまたは粒子、あるいはその組み合わせによって、都合よく表されることが分かるであろう。
【００３６】
当業者には、本明細書に開示されている実施形態に関連して記載した種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップを、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはこの両者の組合わせとして構成してもよいことが分かるであろう。種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、その機能に関して概ね記載した。機能がハードウエアとして構成されるか、またはソフトウエアとして構成されるかは、全体的なシステムに課せられた特定の応用および設計上の制約に依存する。熟練した職人には、これらの環境下におけるハードウエアまたはソフトウエアの互換性、および各特定の応用ごとに上述の機能を構成することがどのくらい最良であるかが分かるであろう。
【００３７】
例として、本明細書に開示されている実施形態に関連して記載した種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップは、本明細書に記載した機能を実行するように設計されたディジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ， ＤＳＰ）；特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ， ＡＳＩＣ）；フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ， ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス；ディスクリートのゲートまたはトランジスタ論理；ディスクリートのハードウエア構成要素、例えばレジスタおよびＦＩＦＯ；１組のファームウエアの命令を実行するプロセッサ；従来形のプログラマブルソフトウエアモジュールおよびプロセッサ；あるいはその組み合わせで構成または実行される。プロセッサは、マイクロプロセッサであることが好都合であるが、その代わりに、プロセッサは従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または状態機械であってもよい。ソフトウエアモジュールは、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、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはこの技術において知られている他の形態の記憶媒体内にあってもよい。プロセッサはＡＳＩＣ（図示されていない）内に備えられていてもよい。ＡＳＩＣは電話装置内に備えられていてもよい。その代わりに、プロセッサは電話装置内に備えられていてもよい。プロセッサは、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合わせとしてか、またはＤＳＰのコアなどと組合せて使用される２つのマイクロプロセッサとして構成されていてもよい。
【００３８】
上述の好ましい実施形態の説明は、当業者が本発明を生成または使用できるように与えられている。これらの実施形態の種々の変形は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義されている全体的な原理は、本発明の能力を使用せずに他の実施形態に応用できる。したがって、本発明は、本明細書に示した実施形態に制限されることを意図されていないが、本明細書で開示した原理および新規な特徴に一致する最も幅広い技術的範囲に一致することを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つの実施形態にしたがう無線通信システムの階層化アーキテクチャを示す図。
【図２】１つの実施形態の周波数帯域幅割り当てと、従来技術の無線通信システムとの比較を示す図。
【図３】１つの実施形態にしたがう図１のアーキテクチャを用いた無線通信システムを示す図。
【図４】１つの実施形態にしたがう移動体を示す図。
【図５】１つの実施形態にしたがう無線通信におけるロードバランシングを示す図。
【図６】本発明のシステムにおけるデータ伝送の経路と順序とを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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