(57)【要約】中央局（ＢＳ）と複数の加入者局（Ｍ）との間の伝送チャネル（１，２）でデータを通信するため、中央局（ＢＳ）と特定の加入者局（Ｍ）との間の各伝送接続に関して、伝送されるべきペイロードを符号化し、および／または変調する方法が、中央局（ＢＳ）および特定の加入者局（Ｍ）によってサポートされる複数の方法から選択される。この目的で、伝送チャネル（１，２）のロードが検出され、および該選択は、検出されたロードを考慮して実行される。
2004536489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央局（ＢＳ）と複数の加入者局（Ｍ）との間の伝送チャネル（１，２）でのデータ通信の方法であって、該中央局（ＢＳ）と特定の加入者局（Ｍ）との間の各伝送接続に関して、伝送されるべきペイロードを符号化し、および／または変調する方法は、該中央局（ＢＳ）および該特定の局（Ｍ）によってサポートされる複数の方法から選択され、該伝送チャネル（１，２）のロードが検出され、および該選択は該検出されたロードを考慮して実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
該中央局（ＢＳ）と同時に通信する加入者局の数、および／または送信バッファの充填レベル、および／または該中央局（ＢＳ）で未解決のままの加入者局（Ｍ）の伝送能力要求の量に従って、伝送チャネルのロードを検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
符号化および／または変調の方法の選択は、コンステレーションの１シンボル当たりに異なる数のビットを有する少なくとも２の変調コンステレーションの中から選択すること、および／または異なる符合速度ｒを有する少なくとも２の異なる符号化の中から選択することを含み、該変調コンステレーションの１シンボル当たりのビット数および／または符号速度ｒは、それぞれ、高いほうが選択されると、伝送チャネルのロードがより高いことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
符号化および／または変調の方法が、接続された伝送の必要とされる帯域幅および／またはサービスの品質、および／または伝送チャネル（１，２）の品質をさらに考慮して選択されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
該伝送チャネル（１，２）の品質は、該伝送チャネル（１，２）で得られたビット誤り比率に従って判断されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該中央局（ＢＳ）と加入者局（Ｍ）との間の通信に使用される符号化および／または変調の方法は、該伝送接続がアクティブである間、循環して新たに選択されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
該符号化および／または変調方法の選択は、下り回線および上り回線に関して別個に実行されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
該伝送チャネル（１，２）は、ＴＤＭＡ体系に従ってアクセスされることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
該符号化および／または変調方法の選択は、該中央局（ＢＳ）と通信するすべての加入者局（Ｍ）に関して同様に実行されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
該符号化および／または変調方法の選択は、各伝送接続に関して個別に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
該伝送チャネル（１，２）は、複数の時間スロットに分割され、各時間スロットにおいては、選択された符号化および／または変調方法に依存している多くのデータ・パケットが伝送されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
１の時間スロットにおいて、様々な加入者局（Ｍ）に向けられたデータ・パケットが伝送されることを特徴とする、請求項９および１１に記載の方法。
【請求項１３】
１の時間スロットにおいて、１の加入者局に関するデータ・パケットのみが、該データ・パケットを復号し、および／または復調するために使用されるべき方法を定義する制御情報（ＭＳ）とともに伝送されることを特徴とする、請求項１０および１１に記載の方法。
【請求項１４】
該時間スロットは、固定長を有することを特徴とする、請求項８から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
該データ・パケットは、ＡＴＭセルか、またはＩＰパケットであることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
加入者局（Ｍ）から該中央局（ＢＳ）への伝送に関して、該中央局（ＢＳ）によってあらかじめ定義された数（ｎ）のデータ・パケットが１の時間スロットで伝送されることを特徴とする、請求項８から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
該伝送チャネル（２）は信号期間に分割され、および該中央局は、信号期間の各時間スロットで伝送されうるデータ・パケットの数（ｎ）を示す、各信号期間に関する制御データ・パケットを伝送することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
符号化および／または変調の方法を選択することは、伝送されるべきデータのインターリービングを選択することを含むことを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
中央局（ＢＳ）およびチャネル（１，２）によって該中央局（ＢＳ）と通信するように適応している複数の加入者局（Ｍ）を有する遠距離通信システムのためのチャネル・アクセスを制御するため、特に請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法を実行するための装置（４）であって、チャネルのロードを考慮して、該中央局と特定の加入者局によってサポートされる複数の符号化および／または変調方法の中から符号化および／または変調方法を選択し、および該特定加入者局（Ｍ）との該中央局（ＢＳ）との伝送接続にそれを割り当てるように適応していることを特徴とする装置。
【請求項２０】
送信バッファ（３）の充填レベルを監視する手段を特徴とする、請求項１９に記載のアクセス制御装置。
【請求項２１】
該中央局（ＢＳ）と同時に通信する加入者局（Ｍ）の数を監視する手段を特徴とする、請求項１９または２０に記載のアクセス制御装置。
【請求項２２】
該中央局（ＢＳ）で未解決のままの加入者局（Ｍ）からの伝送能力要求の量を監視する手段を特徴とする、請求項１９から２１のいずれか１項に記載のアクセス制御装置。
【請求項２３】
伝送接続のビット誤り比率を監視する手段を特徴とする、請求項１９または２２のいずれか１項に記載のアクセス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、中央局と複数の加入者局との間のデータ通信の方法、より特定的には、限定的ではないが、セルラー無線通信システム、およびこれらの局の、共通に使用される伝送チャネルへのアクセスを制御する装置に関する。
ＥＰ  ０  ９０３  ８８３  Ａ２は、中央局と特定の加入者局との間の各伝送接続に関して、転送されるべきペイロードを符号化し、および／または変調する方法が、中央局と特定の加入者局のコマンドに従っている複数の方法から選択される、移動体遠隔通信システムにおけるデータ通信の方法を開示する。
この公知の方法は、変化するチャネル状況への、変調および符号化の動的な適応を可能にし、すなわち、チャネル上の伝送状況が容認できないことがわかると、伝送接続を維持するために、それぞれより頑強な変調または符号化に転換することが可能である。このように、チャネル・フェージングによる障害は、ある程度まで抑制することができる。よってこの方法は、一定の伝送接続に関して、それぞれ頑強性または帯域幅要件において異なり、およびそれらの中から、チャネル品質によって選択することができる、変調および符号化の、一組の適切な組み合わせがあることを必要とする。この選択は必然的に、チャネル品質を検討するのに利用可能であることがわかっているセットの該組み合わせから、最も小さい帯域幅の要件を持つ一つを選択することに等しい。すなわち、すべての利用可能な組み合わせから、最も強くない組み合わせが選択される。さらに、伝送能力は、該システムがフル・ロードで動作していないときには使用されないままである。
【０００２】
本発明の目的は、伝送チャネルでのデータ通信の方法、およびその伝送能力のより完全な使用を可能にしつつ、同時に伝送品質を最適化する、前記伝送チャネルへの様々な伝送接続のアクセスを制御する装置を供給することである。本発明の該方法および装置のさらなる効果は、様々なレベルの伝送帯域幅および／またはサービスの品質を必要とする伝送接続に関するそれらの適応性である。
該目的は、通信チャネルのロードを検討して、中央局と特定の加入者局との間の伝送接続のために採用される、符号化および／または変調方法を選択することによって達成される。よって、チャネルへのロードが低いときは、むしろ頑強な変調および符号化方法をそれぞれ使用することが可能である。この手段は誤り率の減少につながり、または伝送電力の低減を可能にするので、隣接するセルとの可能性のある干渉が減少する。チャネルのロードが増加するとき、該方法は、できるだけ多数の加入者局を収容できるようにするために、求められるサービスの品質の制限内で、それぞれあまり頑強ではない符号化および変調に転換する。
【０００３】
１の方法では、伝送バッファの充填レベルが、伝送チャネルのロードを決定するために使用される。伝送バッファの充填レベルは、本質的に、伝送されるべきデータの生成の速度と、通信チャネルの速度との差の時間積分のように振る舞い、よってチャネルの結果的オーバーロードに関する大変敏感なインジケータである。該充填レベルは、上り回線または下り回線の伝送チャネルのロードを制御するのに特に適している。
他に、および／または加えて、中央局と同時に通信する加入者局の数は、伝送チャネルのロードを決定するために使用されうる。そのような基準は、加入者局の伝送能力要件が均一であるとき、または中央局が応じる加入者局の数が大きすぎて、個別の加入者局の帯域幅要件における差がわずかになる場合に、特に効果的である。
効果的に、下り回線伝送チャネル（すなわち、加入者局と中央局との間）のロードが、中央局によって受信され、まだ満たされていない伝送能力要求に関するカウンタのレベルから決定される。
【０００４】
本発明の方法が実行される無線通信システムが、異なる帯域幅および／またはサービス品質を有する加入者局の伝送接続をサポートする場合、これらは、符号化および／または変調方法を選択するときに有利に考慮される。
符号化および／または変調方法を選択するときに、伝送チャネルの品質を検討することも、特に効果的にある。チャネルの品質が考慮されなかった場合、伝送接続に関する変調および／または符号化方法は、悪い条件下でも（例えば、加入者局がセルの境界にあるとき）、それが伝送条件を満たすように選択される必要がある。対照的に、チャネルの品質が考慮される場合、あまり頑強ではないが、より少ない帯域幅を必要ともする符号化および／または変調方法が、良い伝送条件を有する加入者局のために使用されうる。このように、伝送能力は、例えば、多数の加入者局にサービスを提供し、または受信条件の悪い加入者局へのより頑強な伝送接続を用いるなど、他の目的のために確保され、および使用されうる。
加入者局の伝送条件が可変的であるので、現在の伝送条件および伝送チャネルのロードに適応するために、伝送接続が続く間、中央局と加入者局との間の伝送接続のために使用される符号化および／または変調方法を、周期的に再選択することが効果的である。
【０００５】
下り回線および上り回線方向で非対称データ速度を有するサービスに関して、特にマルチメディア・サービスに関して、下り回線および上り回線にそれぞれ符号化および／または変調方法を選択することが効果的である。
伝送チャネルは、好ましくは、時分割多重方式を用いる。
符号化および／または変調方法の管理および利用できる伝送時間で伝送されるべきデータの配分は、本発明の第一の実施態様によれば、符号化および／または変調方法の選択が、基地局と通信するすべての加入者局に関して均一的に実行される場合、特に単純である。このように、すべての加入者局に同様に影響する、伝送チャネルの伝送品質における変化を考慮することが可能である。例えば、基地局によってサービスを提供されるセルにおける、またはセルのセクターにおける伝送品質が、天候条件、特に降水によって変わる場合、これは、伝送条件が困難なときはいつも、より頑強な符号化および／または変調方法を選択することによって責任を取ることができる。そのような困難な伝送条件の検出は、困難な条件下で増加する、伝送チャネルのロードを検出することによって、本発明に従って自動的に実行されうる。これに対する理由は、より頻繁な伝送誤りにより、データ伝送が、一定のペイロード・データ速度を維持するために繰り返されなければならないことかもしれない。当然、困難な伝送条件は、他の方法、例えば、ビット誤り率を監視することによって、または基地局の環境における天候条件を直接的に測定することによっても検出されうる。
【０００６】
符号化および／または変調方法の選択が、各伝送接続に関して別個に実行される場合、サービスの品質、データ速度等に関する、個別の加入者局または伝送接続の要件は、より柔軟に考慮されうる。
どのような場合でも、伝送チャネルを複数の時間スロットに分割することは実践的であり、時間スロットに収容されうるデータ・パケットの数は、これらのデータ・パケットを符号化し、および／または変調するために選択された方法に従って変化する。
そのような時間スロットにおいて、様々な加入者局に宛てられたパケットを伝送することができる。これが、同じ方法がすべての加入者局に関して選択される場合に特に有用であるのは、時間スロットの中で、それに宛てられたデータ・パケットがどこで開始するかを決定することができるように、加入者局は該方法を知るだけでよいからである。
【０００７】
符号化および／または変調方法が、各伝送接続に関して個別に選択される場合、加入者局は、該加入者局に宛てられたデータ・パケットの開始を決定することができるように、該時間スロットでデータを受信する他の加入者局によって使用されるすべての方法を知らなければならない。そのような場合、同じ加入者局に宛てられたデータ・パケットのみを、各時間スロットで伝送することが好ましい。
個別に選択された方法に関する制御情報は、好ましくは、該方法に従って符号化され／変調されたデータ・パケットともに、同じ時間スロットで各加入者局に伝送される。
制御情報の符号化および／または変調は、データ・パケットのそれからは独立して、およびあらかじめ定義された、非可変的な方法に従って実行されるべきである。同じ時間スロットを用いた伝送接続のデータの結果的なインターリービングは、各伝送接続に関して個別に実行される。このように、各加入者局は、それを実際に向けられたデータを復号するだけでよく、および他の伝送接続のインターリービング状況を考慮する必要なく、即座に時間スロットへの伝送接続の割り当てを修正することが可能である。
【０００８】
下り回線の伝送、すなわち加入者局から中央局への伝送において、１の時間スロットで伝送されるデータ・パケットの数は、中央局であらかじめ定義されることが好ましい。このあらかじめ定義された数のデータ・パケットを伝送するために必要な時間、およびそれに従った時間スロットの長さは、採用される符号化および／または変調方法によって変わってもよい。あらかじめ決められた長さを有する時間スロットの使用に対するこの方法の有利な点は、加入者局が、連続して複数のデータ・パケットを伝送する場合、中央局での重複受信を防止するために、２の時間スロットの間の境界に従来挿入されている保護インターバルの数を減らすことができる点である。このように、伝送の効率は改善される。
さらなる肯定的な効果は、従来データ・パケットとともに伝送され、および受信側で実行されるべきデータ・パケットの復調に関する同期情報を含むプリアンブルが、連続して伝送される複数のデータ・パケットに関して１回だけ伝送されるだけでよいので、再度、下り回線伝送能力がより効率的に使用されることである。
【０００９】
様々な加入者局に伝送時間を割り当てるために、伝送チャネルは好ましくは信号期間に分割され、および中央局は、信号期間の各時間スロットで伝送されうるデータ・パケットの数を示す、各信号期間に関する制御データ・パケットを伝送する。制御情報はさらに、時間スロットが割り当てられる加入者局およびそれによって使用されるべき符号化および／または変調方法を識別してもよい。
プリアンブルおよび該プリアンブルに続く１またはそれ以上のデータ・パケットを含む時間スロットの中で、データ・パケットを伝送するためよりも、プリアンブルを伝送するより頑強な符号化および／または変調方法を使用することが好ましい。
【００１０】
本発明がより良く理解できるように、本発明の実施態様が、添付の図面を参照して例示的にのみ説明される。
【００１１】
図１を参照すると、本発明が適用される移動体無線通信システムの単純化された概略図が示されている。該システムは、複数の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３を中央局として含み、その各々は、それぞれ基地局ＢＳ１、ＢＳ２、またはＢＳ３に割り当てられた地理的セルＺ１、Ｚ２、Ｚ３に存在する複数の加入者局Ｍと通信するように適応しており、Ｍのうち１のみが図に示されている。加入者局Ｍおよび基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３はそれぞれ、通話伝送、ファクシミリ、データ伝送、ビデオ・オン・デマンド等の複数の異なる遠隔通信サービスをサポートする。これらすべてのサービスは、許容できるデータ伝送遅延およびこれらの遅延の散乱、伝送誤りに対する許容範囲、下り回線ならびに上り回線データ速度等、無線通信システムとは異なる品質要件を有する。
求められた品質で、できるだけ幅広いそのようなサービスを伝送できるようにするために、基地局および加入者局はそれぞれ、様々なメモリ深度ならびに様々なコード速度を伴う畳み込み符号化；様々なブロック・サイズを伴うブロック符号化、特にＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号化など、伝送されるべきデータに関する複数の様々な符号化および／または変調方法、およびｎ＝２，４，８，１６．．．等であるｎ−ＰＳＫ（位相変換キーイング）、ｎ−ＡＳＫ（振幅変換キーイング）、またはｎ−ＱＡＭ（直交振幅変調）等、複数の変調方法をサポートする。
【００１２】
図２は、基地局ＢＳ、および上り回線チャネル１ならびに下り回線チャネル２によって基地局ＢＳと通信する加入者局Ｍのブロック図である。チャネル１、２は、搬送波周波数を特徴とし、および複数の加入者局Ｍとの、基地局ＢＳのＴＤＭＡ（時分割多重方式）上り回線ならびに下り回線通信に関して使用される。
基地局ＢＳは、無線通信システムの他の基地局と、あるいはさらなる通信ネットワークとのデータ・パケットの交換のためのコア・ネットワーク（図２には図示されていない）とも呼ばれる、データ伝送ネットワークに接続される。
次の例では、データ・パケットはＡＴＭ（非同期転送モード）セルであると仮定する；しかしながら、本発明は、ＩＰ（インターネット・プロトコル）パケットまたは他の種類のデータ・パケットにも適用可能である。
【００１３】
基地局ＢＳは、入力バッファ３を介して、データ伝送ネットワーク（コア・ネットワーク）からＡＴＭセルを受信する。ＡＴＭはそれぞれ、セルが属する基地局ＢＳによって維持される加入者局Ｍへの接続を特定するヘッダ、および前記加入者局Ｍへ伝送されるべきペイロードを含む。入力バッファ３は、ＭＡＣ（メディア・アクセス・コントロール）ユニット４およびそれに接続される符号器５を有する。ＭＡＣユニット４の目的は、上り回線および下り回線伝送能力を、受信されたＡＴＭセルのヘッダに含まれる情報に従って、基地局ＢＳへの接続を維持する様々な加入者局Ｍへ割り当てること、および関連する接続ならびにその品質要件に適切である符号化方法を用いて、符号器５によるデータの符号化を制御することである。
符号器５は、連続して接続される複数のステージ、すなわちブロック符号器６である第一のステージ、好ましくはＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号器、任意で第二のステージとしてインターリービング・ユニット７、および最後のステージとして畳み込み符号器８を含む。
【００１４】
周期的にパイロット・シーケンスを、符号器５によって供給されるデータ・ストリームに挿入するためのマルチプレクサ９は、符号器５の出力に接続される。マルチプレクサ９は、ＭＡＣユニット４によってあらかじめ定義された変調方法でマルチプレクサ９によって供給されるデータ・ストリームを変調するため、その出力に接続された変調器１１を有する。こうして得られたシンボルのシーケンスは、０．３のロールオフ係数でＮｙｑｕｉｓｔフィルタにかけられ、そして上り回線チャネル１に出力される。
上り回線チャネル１で伝送される無線信号は、その構造が図３に示されている、一定の持続期間Ｔfを有する一連のフレームを含む。各フレームは、複数の固定長時間スロット“スロット１”、“スロット２”、．．．“スロットＮ”が続く、パイロット・シーケンス１０から生成された同期シンボルシーケンス“Ｓｙｎｃ”を含む。該時間スロットは、加入者局Ｍまたはペイロードに関する信号情報を含んでもよい。
【００１５】
信号時間スロット、一例として、“スロット１”の構造が図３に示されている。信号時間スロットは、ヘッダＨおよび信号情報Ｓを含む。ヘッダＨは、文字シンボルシーケンス、およびどの加入者局にその後の信号情報が向けられているか、すなわちそれが特定の加入者局に宛てられているのか、またはそれらすべてに向けられているのかの表示を含む。
その後の信号情報Ｓの意味の表示は、ヘッダＨに含まれうる。各上り回線フレームは、いわゆる“期間制御ＰＤＵ（プロトコル・データ・ユニット）”がすべての加入者局に伝送される、そのような信号時間スロットを含む。期間制御ＰＤＵの信号情報は、ＭＡＣユニット４がそれらに送信許可を認めたか、もしそうであればどの時間スロットかを加入者局に知らせる。
【００１６】
“スロット２”などのデータ時間スロットは、ｐサブユニットを含み、それぞれモデム信号セクションＭＳ１，．．．ＭＳｐおよびセル・セクションＣ１からＣｐを含む。各モデム信号セクションは、上述された文字シンボルシーケンスを含まないことによって、信号時間スロットのヘッダとは異なるので、加入者局は、信号とデータ時間スロットとを区別することができる。各モデム信号セクションＭＳ１，．．．ＭＳｐは、その後のセル・セクションＣ１，．．．，Ｃｐが向けられている加入者局Ｍの識別を含み、好ましくはさらに、下り回線において使用されるべき伝送電力および／または周波数の表示など、加入者局Ｍに向けられる制御情報を含む。セル・セクションＣ１，．．．Ｃｐは、基地局での符号化および復調によって、ＡＴＭセルから得られたシンボルを含む。
図３において、信号セクションＭＳ１，．．．，Ｍｓｐおよびセル・セクションＣ１，．．．，Ｃｐは、時間が交互に示されている。当然、時間スロットの始まりでヘッダにおける信号セクションを一括すること、およびヘッダの後のセル・セクションのみを伝送することも可能である。
【００１７】
本発明の第一の実施態様によれば、基地局ＢＳによって使用される符号化および／復調方法は、上り回線チャネルに接続されたすべての加入者局Ｍに関して同じである。よって、モデム信号セクションＭＳ１，．．．，ＭＳｐにおいて、採用された符号化および／または復調方法の表示を伝送する必要はない；この情報は、すべての加入者局に宛てられたチャネルの信号時間スロットにおいて伝送されうる。
１のＡＴＭセルを転送するために、無線によって加入者局へと伝送されなければならないチャネルシンボルの数は、無線伝送のために使用される変調および／または符号化に依存する。ブロック符号器６において、ＡＴＭセルは、１６のオーバーヘッドを伴う対で符号化され、伝送されるべきビットの量は、２×５３＝１０６から１２２へ増加すると仮定する。符号率ｒ＜１の畳み込み符号器８によるその後の畳み込み符号化は、係数１／ｒだけデータ量をさらに増やす。上り回線チャネル１で最終的に伝送されるべきシンボルの数は、採用されるコンステレーションの状態の数、すなわち、それによって符号化されうるビット数に依存する。１２２Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号化バイトは、ｒ＝１／２で符号化された畳み込みであると仮定する場合、２４４バイトを生じる。ＱＰＳＫなどの４の状態を有するコンステレーションが使用される場合、１２２のシンボルが伝送に必要とされる。その代わり、畳み込み符号化が、ｒ＝２／３の符号速度で実行され、かつ８の状態を有する変調が採用される場合、必要とされるシンボルの数は、６１に減少する。わかるとおり、選択された符号化および／変調方法に従って、上り回線時間スロットで伝送されうるセルの数ｐを決定することが可能である。
【００１８】
時間スロットで伝送されるセルは、１の、または複数の様々な加入者局に向けられうる。時間スロットのセルは一緒に符号化されるので、該データがそのために利用可能な時間の中で伝送されうることを確証するため、同じ変調がすべてのセルに関して使用されなければならない。
本発明の簡単な実施態様によれば、同一の符号化および変調方法が、フレームのすべての時間スロットに関して選択される。
フレームで伝送されうるＡＴＭセルの数は、符号化および変調方法の選択された組み合わせのスペクトル効率に比例する。すなわち、それはそれらの頑強性に反比例する。２の時間スロットまたは２のフレームの間の境界において、符号化および変調方法の一定の組み合わせから別の、あまり頑強ではない組み合わせに変更することが常に可能である。これは、時間スロットに収容されうるセルの数を増やし、すなわち、多数の加入者局がサービスを提供されうる追加の伝送能力が作られる。
【００１９】
無線通信システムの伝送能力がすべて使用されない場合、より頑強な通信に転換することが可能であるのは、そのような転換により低減される、時間スロット当たりに伝送されるセルの数が、現存する接続の伝送需要を満たすのに十分である場合である。より頑強な組み合わせへの転換は一般的に、誤り率の減少につながるので、より少ない伝送繰り返しが必要になる。さらに、該転換は、伝送電力を低減し、および隣接するセルとの干渉のリスクを低減することを可能にする。
伝送条件の悪化が、より頑強な組み合わせへの転換を求める場合、現存する接続の数が大きすぎて、伝送チャネルの能力が、このより頑強な組み合わせを用いてすべての接続を収容するには十分でない場合、問題が生じるかもしれない。そのような場合、転換の条件は、第一に、接続の数を低減することによって満たされなければならない。最悪の場合、これは、加入者局Ｍへの現存の接続を無線通信システムに中断させることによって実行されてもよい。そのような状況では、すべての接続を、最終的に接続が割り込まれることにつながるかもしれない、大きく低減した品質に苦しませるよりも、制限された数の接続に割り込むことが好ましいかもしれない。好ましくは、接続数の低減は、転換を可能にするための十分に自由な能力が作られるまで、接続を確立しようとする他の加入者局へ、接続を終わらせる加入者局によって解放された伝送能力を再割り当てすることなく実行される。
【００２０】
符号化および変調方法の組み合わせへの転換の必要性は、多くの理由から生じるかもしれない。あまり頑強ではないが、スペクトル的にはより効率的である組み合わせへの転換の１の理由は、移動体無線通信システムの切迫したオーバーロードでありうる。
そのようなオーバーロードを検出するいくつかの方法がある。第一は、同時に維持される接続の数のカウントを維持する、カウンタを伴うＭＡＣユニット４を供給することを含む。ＭＡＣユニット４は、このカウンタのレベルが一定の制限を越えるときに、より頑強な組み合わせを選択するように動作する。この単純な配列は、移動体無線通信システムの加入者局が、伝送速度およびサービスの品質に関して本質的に同質の要件を有するとき、または１の伝送チャネルで同時にサービスを提供できる加入者局の数が大変大きく、それらによって維持される接続の品質要件およびデータ速度における任意の差がごくわずかになる場合に特に適している。
【００２１】
オーバーロードを検出する第二の方法は、入力バッファ３の充填レベルを監視することである。セルが、入力バッファ３から読み取られ、およびそれらがコア・ネットワークから受信される同じシーケンスで符号器５に出力されると仮定する場合、入力バッファ３の充填レベルは、入力バッファ３において次に読み取られるべきセルのアドレスを指している読み取りポインタと、転換ネットワークから到着する次のセルが書き込まれるアドレスを指している書き込みポインタとの間の差から、容易に得ることができる。この差が制限を越える場合、これは転換ネットワークから到着するセルの速度が、チャネル１の伝送能力に近いか、またはそれを超えることさえも示している。符号化および／または変調方法のあまり頑強でない組み合わせがそのような状況で使用される場合、入力バッファ３におけるデータ・ジャムをクリアすることが可能である。これが、入力バッファ３の充填レベルを、第二の、より低い制限よりも低くさせる場合、ＭＡＣユニット４は、本来の、より頑強な組み合わせに戻る。
【００２２】
オーバーロードを検出する第三の方法は、加入者局Ｍによって戻された上り回線チャネル１の品質に関する情報に従って、ＭＡＣユニット４によって選択された符号化および変調方法を有することである。そのような情報は、例えば、加入者局による、欠陥を伴って受信されたセルの伝送を反復することを要求する頻度から、ＭＡＣユニット４によって引き出されてもよい。ここでも、そのような再伝送の頻度が第一の制限を越える場合、ＭＡＣユニットはより頑強な組み合わせに転換することを定めることができ、および再伝送の頻度が第二の、より低い閾値より下に下がる場合、あまり頑強でない組み合わせに戻ることが可能である。
第四の方法は、ＭＡＣユニット４の外部で供給された信号に従って、組み合わせ（符号化／変調）を選択することである。そのような信号は、例えば、基地局ＢＳによって供給されるセルの領域において配分される、降水（雨）センサ（図２には図示されていない）によって供給されうる。降水は一般的に、伝送条件の悪化につながるので、この代替的な方法に従って、降水センサがセルの領域での降水を示す場合にはより頑強な組み合わせへの転換が実行され、および降水が無い場合にはあまり頑強でない方法が使用される。
【００２３】
本発明の第二の実施態様に従って、符号化および変調方法の組み合わせは、図３に図示された上り回線フレームの各時間スロット“スロット１”から“スロットＮ”に関して、個別に決定される。この実施態様は、無線通信システムが、伝送遅延、データ速度、ビット誤り比率等に関する異なる要件を有する様々な種類の接続を伝送することができることになっている場合に、特に適切である。この実施態様は、チャネル・ロードまたは伝送条件の変化により柔軟に反応できる。この実施態様の上り回線フレームの構造は、図３を参照して上述されたものと本質的に同じである；本質的な違いは、時間スロットに収容できるセルの数が、該時間スロットに関して使用される符号化および変調方法に従って変わるので、モデム信号セクションＭＳ１，．．．，ＭＳｐ、ならびにセル・セクションＣ１，Ｃｐの数ｐが、ある時間スロットから次の時間スロットで変化しうることである。
この実施態様において、ロードが臨界閾値を超える場合、すべての現存する伝送接続をより頑強な組み合わせに転換する必要は無い；それらの制限された数を転換することで十分である。特定の接続に関して、より頑強な組み合わせが必要とされることが分かった場合、この接続は、自由な能力が利用でき、かつこのより頑強な符号化を採用する別の時間スロットへと簡単に割り当てることができる。この接続に関して本来使用される時間スロットにおいて、伝送能力はこうして解放される。この伝送能力は、別の接続に割り当てられてもよい。必要な場合には、この自由な能力は、この本来の時間スロットに残っているすべての接続を、より頑強な組み合わせに転換するためにも使用されうる。
【００２４】
再度図２を参照すると、加入者局Ｍは、それぞれ上り回線チャネル１を受信し、および下り回線チャネル２を送信するための受信ならびに送信セクションを含む。受信セクションは：復調器３１；他の中でも、復調器３１によって使用されるべき復調方法を決定するために使用され、かつ変調器１１の変調方法に逆相似である制御手段３２；復調されたデータ・ストリームから同期シーケンスを引き出すためのデマルチプレクサ３３；符号器５の符号化方法の逆である制御ユニット３２によって決定された復号方法を用いて、データ・ストリームに関するペイロードを復号するための復号器３５；デマルチプレクサ３３によって受信される同期シーケンスに従って、復号器３１ならびに復調器３５の操作を制御するための同期ユニット３４；および出力バッファ３９を含む。復号器３５は、畳み込み復号器３６、任意のデインターリービング・ユニット３７およびブロック復号器３８を含む。制御ユニット３２は、データ・ブロックにおける修正不可能エラーに関して、それからメッセージを受信するために、ブロック復号器３８に接続される。さらに、制御ユニット３２は、受信部分によって使用されるべき復調および／または復号方法の、およびその結果、ＭＡＣユニット４による将来的な下り回線フレームにおける加入者局Ｍへ割り当てられた送信時間インターバルの、および下り回線で使用されるべき符号化ならびに変調方法の表示を含む、基地局ＢＳに由来する信号情報を含むセルをそこから受信するために、出力バッファ３９に接続される。
加入者局Ｍの送信セクションは：入力バッファ５１；ブロック符号器５３、任意でインターリービング・ユニット５４ならびに畳み込み符号器５５を含む符号器５２；マルチプレクサ５６；変調器５７；およびパイロット・シーケンス生成器５８を含む。送信セクションの素子の相互接続は、本質的に、基地局ＢＳの送信セクションと同じである。後者はすでに詳細に説明されたので、再度詳細には説明しない。
【００２５】
図４は、加入者局Ｍから基地局ＢＳへ、下り回線チャネル２で伝送される下り回線信号のフレームの構造を示す。下り回線フレームは、周期的に分配されない複数の時間スロットへと分割される。下り回線チャネルの時間スロットの開始時間、持続期間、および割り当ては、１上り回線フレームごとに１回伝送される期間制御ＰＤＵを用いて、基地局ＢＳによって加入者局Ｍへと通信される。下り回線信号の各時間スロットは、プリアンブルＰｒ、データ・セクションならびに安全時間インターバルＴgを含み、その持続期間は、様々な加入者局Ｍから伝送されるデータが、その後の伝送遅延にかかわらず、基地局で重複しないように、基地局によってサービスを提供されるセルのサイズに従って決定される。
時間スロットの長さは、そこで伝送されるセルの数によって、ある時間スロットから次の時間スロットで変わりうる。セルの数ｎは、０から５の値を取りうる。ＲＱＣＨスロットまたは制御スロットと呼ばれる、ｎ＝０を有する時間スロットは、ＭＡＣヘッダのための１バイト、ＭＡＣユニット４によって割り当てられるべき下り回線伝送能力に関する伝送加入者局ならびにその要件の表示、および該局によって必要とされる上り回線伝送電力を含む、たった５バイトをそのデータ・セクションに有する。ＭＡＣユニット４は通常、それらが伝送するべきデータを有しているかどうかをポーリングするために、そのようなＲＱＣＨスロットを、それに登録された加入者局Ｍに割り当てる。
【００２６】
他の時間スロットは、ＲＱＣＨスロットに含まれる表示に加えて、１またはそれ以上のＡＴＭセルを含み、セルの数は、ＭＡＣユニット４によって割り当てられる。
時間スロットの可変的な長さは、下り回線伝送能力の大変効率的な使用を見込んでいる。ＲＱＣＨスロットは大変短いので、ＭＡＣユニットに登録された加入者局の伝送要件は、いくらか短い期間でポーリングされうる；一方で、１の加入者局によって１の下り回線フレームで送信されるべきいくつかのＡＴＭセルは、単一の時間スロットへとそれらを結合させることによって、挿入された保護時間インターバルなしに伝送されることができ、それによって、チャネルの伝送能力を効率的に利用する。
下り回線チャネルで基地局ＢＳに伝送するために加入者局Ｍによって使用されるべき符号化および変調方法は、基地局のＭＡＣユニット４によって選択され、および期間制御ＰＤＵで加入者局Ｍへ伝送される。この目的では、基地局と加入者局の両方が、送信のために同じ符号化および／または変調方法をサポートする必要は無い。加入者局に関する費用を低くするために、これらによってサポートされる方法は、基地局によってサポートされる方法のサブセットのみであること、または個別の加入者局によってサポートされる方法が、加入者局が提供され、あるいは最適化されるサービスの種類に従って、ある加入者局から次の加入者局で変わりうることが適切かもしれない。後者の場合、加入者局によってサポートされる符号化および変調方法の表示は、接続を確立するときに基地局に伝送されなければならないので、基地局のＭＡＣユニット４は、加入者局によって使用されるべき方法を選択するときに、この情報を考慮しうる。
【００２７】
ＭＡＣユニット４は、接続の品質要件、下り回線チャネル２の品質、およびそのロードによって、それによってサポートされる方法の中から、加入者局によって使用されるべき符号化および変調方法を選択する。
下り回線チャネルの品質は、大変単純にそのビット誤り比率に基づいて推測されうる。この目的で、加入者局Ｍの受信セクションのように、基地局の受信セクションは：復調器７１；同期ユニット７２；同期シーケンス７４を引き出すためのデマルチプレクサ７３；畳み込み復号器７６、任意のデインターリービング・ユニット７７ならびにブロック復号器７８を含む復号器７５；および出力バッファ７９を含む。ブロック復号器７８は、そこから初期ＡＴＭセルを再確立するために、受信されたデータ・ストリームのＲｅｅｄ  Ｓｏｌｏｍｏｎ復号を実行する。ブロック復号器７８の出力は、ＭＡＣユニット４に接続され、それによって、ＡＴＭセルを復号するときに見つかった伝送誤りに関する情報を、ブロック復号器７８が出力する。この情報は、２の目的にかなう。一方でＡＴＭセルにおける修正不可能伝送誤りがＭＡＣユニット４に信号送信される場合、ＭＡＣは、欠陥を伴って受信されたセルの伝送を繰り返すことを要求する信号メッセージを、加入者局Ｍに送信しうる。他方で、ＭＡＣユニット４は、この情報に基づいて、下り回線チャネル２の伝送品質を推測し（この目的では、ブロック復号器７８によって修正できない誤りに、および修正可能な誤りに基づいた情報が使用されうる）、および結果的に、誤りの数を減らすために、次の一斉送信期間制御ＰＤＵによって加入者局Ｍに、より頑強な符号化および変調方法を採用させ、またはそれは、伝送の誤り率が大変低いためにこれが可能らしい場合、使用されるべきあまり頑強でない組み合わせを決定する。
【００２８】
下り回線チャネル２のロードを推測するために、ＭＡＣユニット４は、伝送能力に対する要求が加入者局から受信されるといつも増加し、および要求が、割り当てられている伝送時間によって応じられているときはいつも減少するカウンタを含む。増加または減少ステップは定数でもよく、他には、それぞれ要求された、または割り当てられた伝送能力に比例してもよい。
下り回線チャネルのロードがあまりに大きくなる場合、すなわち、カウンタのレベルがあらかじめ決められた閾値を超える場合、ＭＡＣユニット４は、下り回線伝送において比較的低い誤り比率を有する基地局によって維持される接続の１またはそれ以上を選択し、およびこれらに関して、増加したスペクトル効率性を有する符号化および変調の組み合わせを選択する。このように、加入者局の伝送能力要求により迅速に応じること、およびカウンタ・レベルを下げることが可能になる。このレベルがそれから、第一の閾値より低い第二の閾値より下に下がる場合、ＭＡＣユニット４は、比較的高い誤り比率を有する接続に、より頑強な組み合わせを割り当ててもよい。
【００２９】
図５は、基地局ＢＳのより高度な実施態様を示す。図２に記載の基地局ＢＳのそれに対応する素子は、同じ参照記号で示されており、新たに説明されない。受信セクションの構造は、両方の基地局において同じである。送信セクションにおいては、入力バッファ３および符号器５の複数のアセンブリが存在するが、そのようなアセンブリの１だけが図５には示されている。入力バッファの上流では、ＡＴＭノードからセルを受信し、およびそれらが属する接続に基づいて、これらをこの接続に割り当てられた入力バッファ３に搬送するデマルチプレクサ１２がある。ＭＡＣユニット４は、入力バッファ３からのＡＴＭセルの読み取りを制御する。ＡＴＭセルが、入力バッファからのｎセルのグループで読み取られる。各接続に関して、上り回線および下り回線に関する符号化および変調方法の組み合わせが選択される。セルのグループは、選択された組み合わせ、下り回線伝送電力および周波数等に関する表示を含むモデム信号情報と組み合わされる。ＡＴＭセルは、符号器５を通過して変調器１１に行く；信号情報は畳み込み符号器１３を通過して変調器１４に行く。畳み込み符号器１３の符号速度は畳み込み符号器８のそれよりも小さく、例えばｒ＝１／４の値を有する。変調器１４は、変調器１１によって使用されるシンボルのサブセットのみであるシンボルを有するコンステレーションを使用する。このように、変調器１４は、ＢＰＳＫ変調を使用しうる一方で、変調器１１はＱＰＳＫ，８−ＰＳＫなどを使用する。
【００３０】
この実施態様において、マルチプレクサ９は、変調器の下流に配置され、および個別のシンボル・ブロックが時間スロットを形成し、ならびにパイロット・シーケンスの循環反復によってフレームへと分割される、ＴＤＭＡ伝送シンボルシーケンスを形成するために、変調器１１，１４ならびにパイロット・シーケンス１０によって生成されたシンボル・ブロックを結合する。そのような時間スロットの構造は図６に示されている；第一のセクションは、その符号化オーバーヘッドを伴うモデム信号ＭＳを含む；第二は、ｎの符号化されたＡＴＭセルに対応するシンボル・ブロックＣ１，．．．，Ｃｎを含む。この伝送シンボルシーケンスは、フィルタ１５を介して上り回線チャネル１に出力される。
この実施態様において、ＭＡＣユニット４は、結果のシンボル・ブロックがあらかじめ決められた、一定の長さの時間スロットを満たすように、対応する接続に関して選択された符号化および変調に従って、ＡＴＭセルの数ｎを選択する。選択された符号化および／または変調に従って、時間スロットで伝送されうるＡＴＭセルの数は、例えば１から４の間の値ｎを取ってもよい。
【００３１】
上り回線信号を評価するために、受信加入者局は、変調器１４によって使用される変調方法に相補的な復調方法を用いれば十分である。このように、加入者局Ｍは、最初に受信された上り回線信号におけるパイロット・シーケンスを検出し、およびそれに基づいて上り回線信号の時間スロットの間の境界を見つけることができる。それによって、上り回線信号の個別の時間スロットのヘッダの位置を認識し、これらを評価し、それから時間スロットが、関与する加入者局に関するペイロードを含むか、およびペイロードはどのように変調され、かつ符号化されるかを見つけることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明が適用される遠隔通信システムの概略図である。
【図２】図２は、上り回線伝送チャネルおよび下り回線伝送チャネルを介して通信する中央局および加入者局のブロック図である。
【図３】図３は、図２に記載の中央局から加入者局へのデータ伝送のための上り回線フレームの、および上り回線フレームの個別の時間スロットの構造の概略図である。
【図４】図４は、図２に記載の加入者局から中央局へのデータ伝送のための下り回線フレームの、およびこのフレームの個別の時間スロットの構造を示す。
【図５】図５は、本発明のさらなる実施態様に従った中央局のブロック図である。
【図６】図６は、図５に従って、中央局によって伝送される上り回線信号の時間スロットの構造を示す。
【図３】
2004536489.tif 000003
【図４】
2004536489.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004536489.tif 000005
2004536489.tif 000006
2004536489.tif 000007
2004536489.tif 000008
2004536489.tif 000009
2004536489.tif 000010
2004536489.tif 000011
2004536489.tif 000012
2004536489.tif 000013
2004536489.tif 000014
2004536489.tif 000015
2004536489.tif 000016
2004536489.tif 000017
2004536489.tif 000018
2004536489.tif 000019
2004536489.tif 000020
2004536489.tif 000021
2004536489.tif 000022
2004536489.tif 000023
2004536489.tif 000024
2004536489.tif 000025
2004536489.tif 000026
2004536489.tif 000027
2004536489.tif 000028
2004536489.tif 000029
2004536489.tif 000030
2004536489.tif 000031
2004536489.tif 000032
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004536489.tif 000033
2004536489.tif 000034
【国際調査報告】
2004536489.tif 000035
2004536489.tif 000036
2004536489.tif 000037