(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル移動通信システムにおいて高速データ転送を行う方法であって、
無線インターフェイスに割り当てられた最大数の並列なサブチャンネルを有する非透過的マルチチャンネルデータ接続を確立し、上記最大数はマルチチャンネル接続により必要とされる特定の最大転送容量により決定され；
変化するユーザデータレートでターミナルインターフェイスからユーザデータを受信し；
受信したデータフレームを正しく確認しそして欠陥データフレームを再送信する通信プロトコルを使用することにより非透過的マルチチャンネルデータ接続を経てユーザデータをデータフレームにおいて送信し；
上記マルチチャンネル接続を介して送信されるべきデータフレームを送信バッファにバッファし；
送信されたデータフレームを、考えられる再送信のために、受信端から確認が受け取られるまで送信バッファに記憶し；
ターミナルインターフェイスにおけるマルチチャンネル接続の実際のユーザデータレートを決定し；
マルチチャンネル接続の最小数のサブチャンネルを決定し、この数は、実際のユーザデータレートにより決定され；
上記最小数のサブチャンネルに数が対応する上記マルチチャンネル接続の特定の割り当てられたサブチャンネルを経てユーザデータをデータフレームにおいて送信し；
サブチャンネルの上記最小数が上記最大数よりも低い場合に、マルチチャンネル接続への過剰サブチャンネルの割り当てを維持しながら、マルチチャンネル接続に割り当てられた各過剰サブチャンネルにおいて送信を中断するか又は不連続送信をアクチベートし、；
送信バッファの充満レベルを監視し；
送信バッファ(63)の充満レベルが第１のスレッシュホールド値に達するまで増加した場合に上記マルチチャンネル接続の上記割り当てられた過剰サブチャンネルの少なくとも１つにおいて送信を再開するか又は不連続送信をデアクチベートするかを行い；そして
送信バッファの充満レベルが第２のスレッシュホールドレベルに減少した場合にマルチチャンネル接続の上記過剰サブチャンネルの少なくとも１つにおいて送信を中断するか又は不連続送信を再アクチベートするかを行う；
という段階を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
送信バッファの充満レベルに基づいて上記割り当てられたサブチャンネルの上記最大数を動的に変更する；
という段階を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記サブチャンネルの上記最小数が、データ接続に割り当てられたサブチャンネルの上記最大数に一致する場合には、割り当てられた全てのサブチャンネルを経てユーザデータを送信するという段階を備えた請求項１、又は２に記載の方法。
【請求項４】
送信バッファを有する送信機と、
受信機と、
上記送信機と上記受信機との間を接続可能なマルチチャンネル非透過的回路交換データ接続であって、無線インターフェイスに割り当てられた並列なサブチャンネルを有し、上記割り当てられたサブチャンネルの最大数が特定の最大転送容量により決定される上記マルチチャンネルデータ接続と、
上記データ接続を経てデータフレームにおいてデータを転送し、正しく受け取られたデータフレームを確認すると共に、受け取られた欠陥データフレームを再送信する上記接続がサポートする通信プロトコルとを備え、上記送信バッファは、送信されるべきデータフレームをバッファし、そして首尾良い受信の確認を受け取るまで送信したデータフレームを記憶することに適しており、
上記送信機は、実際のユーザデータレートを監視するように構成されており、
上記送信機は、上記送信バッファの充満レベルを監視するように構成され、そして
上記送信機は、上記実際のユーザデータレートにより必要とされるサブチャンネルの最小数に対応する上記特定のサブチャンネルの数である、割り当てられたサブチャンネルの上記最大数の内の特定のものを経て、ユーザデータをデータフレームにおいて送信し、そして送信バッファの充填レベルに従い上記最小数のサブチャンネルよりも多くが要求されない場合には、上記特定のサブチャンネルに属しないマルチチャンネル接続の割り当てられたサブチャンネルの上記最大数の内の残余可能な１つ又は複数のものにおいて送信を中断するか又は不連続送信をアクチベートするように構成されたことを特徴とするデジタル移動通信システム。
【請求項５】
上記送信機は、移動ステーションのターミナルアダプタでありそして上記受信機は、移動通信ネットワークのネットワークアダプタである請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
上記送信機は、移動通信ネットワークのネットワークアダプタであり、そして上記受信機は、移動ステーションのターミナルアダプタである請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
デジタル移動通信システムにおいてマルチチャンネル非透過的データ接続を介してデータ転送するためのデータ送信機であって、上記マルチチャンネルデータ接続は無線インターフェイスに割り当てられた並列なサブチャンネルを有し、上記割り当てられたサブチャンネルの数は特定の最大転送容量により決定され、そして上記マルチチャンネル接続上の上記データ転送は上記マルチチャンネルデータ接続を経てデータをデータフレームにおいて転送し、受け取られた欠陥データフレームを再送信する通信プロトコルを有し、上記データ送信機は送信されるべきデータフレームをバッファするための送信バッファを含み、上記データ送信機は、実際のユーザデータレート及び上記送信バッファの充満レベルを監視するように構成されている、上記データ送信機において、
上記データ送信機は、実際のユーザデータレートにおいて送信するのに必要なサブチャンネルの最小数を決定するように構成されており、
上記データ送信機は、上記送信バッファの充填レベルを監視するように構成されており、そして
上記データ送信機は、マルチチャンネル接続の上記割り当てられたサブチャンネルの内の上記最小数の特定のものを経てユーザデータをデータフレームにおいて送信し、そして送信バッファの充填レベルに従い上記最小数のサブチャンネルよりも多くが要求されない場合には、上記特定のサブチャンネルに属しないマルチチャンネル接続の上記割り当てられたサブチャンネルの内の残余可能な１つ又は複数のものにおいて送信を中断するか又は不連続送信をアクチベートするように構成されている、
データ送信機。
【請求項８】
上記データ送信機は、上記送信バッファの充填レベルに従い上記最小数のサブチャンネルよりも多くが要求される場合には、上記残余可能なサブチャンネルの少なくとも１つにおいて送信を再開するか又は不連続送信をデアクチベートするように構成されている、請求項７に記載のデータ送信機。
【請求項９】
上記データ送信機が移動ステーションのターミナルアダプタである請求項７又は８に記載のデータ送信機。
【請求項１０】
上記データ送信機が移動通信ネットワークのネットワークアダプタである請求項７又は８に記載のデータ送信機。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、移動通信システムの無線インターフェイスにおける高速マルチチャンネルデータサービス（ＨＳＣＳＤ）に係る。
先行技術の説明
時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）型の移動テレコミュニケーションシステムにおいては、各々多数のタイムスロットより成る次々のＴＤＭＡフレームにおいて無線経路上で時分割通信が行われる。各タイムスロットにおいて、短い情報パケットが無線周波数バーストとして送信され、この無線周波数バーストは、一定の時間巾を有しそして１組の変調ビットで構成される。タイムスロットは、主として制御チャンネル及びトラフィックチャンネルの送信に使用される。トラフィックチャンネルでは、スピーチ及びデータが送信される。制御チャンネルでは、ベースステーションと移動加入者ステーションとの間の信号送信が行われる。ＴＤＭＡ無線システムの一例は、環ヨーロッパ移動通信システムＧＳＭ（移動通信用のグローバルなシステム）である。
従来のＴＤＭＡシステムでは、各移動ステーションにデータ又はスピーチ送信のために１つのトラフィックチャンネルが指定される。従って、ＧＳＭシステムは、例えば、同じ搬送波で異なる移動ステーションに対し８個までの並列接続をもつことができる。１つのトラフィックチャンネルの最大データ転送レートは、使用可能な帯域巾と、送信に使用されるチャンネルコード化及びエラー修正方法とに基づいて比較的低いレベルに制限され、例えば、ＧＳＭシステムでは、１２ｋビット／ｓ、６ｋビット／ｓ又は３．６ｋビット／ｓに制限される。
デジタル移動通信システムは、一般に、多数の接続形式を使用するが、それらは、透過的接続及び非透過的接続の２つの分類に分けることができる。透過的接続においては、移動通信システムのトラフィックチャンネルを経て透過的にデータが転送され、これは、無線経路におけるエラー修正がチャンネルコード化のみを用いて実行されることを意味する。ＧＳＭシステムでは、チャンネルコード化は、順方向エラー修正（ＦＥＣ）である。非透過的接続は、チャンネルコード化に加えて、データが他端に正しく受信されなかった場合にトラフィックチャンネルを経てデータ送信を繰り返すという付加的なプロトコルを使用する。ＧＳＭシステムでは、この通信プロトコルは、移動ステーションＭＳのターミナルアダプタと、通常は移動サービス交換センターＭＳＣにあるインターワーキングファンクションＩＷＦとの間に使用される無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）である。このＲＬＰは、フレーム構造を有する平衡型（ＨＤＬＣ型）データ転送プロトコルである。ＲＬＰによるエラー修正は、トラフィックチャンネル上で崩壊したフレームを再送信することをベースとする。ＲＬＰの上には、レーヤ２リレー（Ｌ２Ｒ）という別のプロトコルがある。本発明においては、これらプロトコルを実行するＴＡＦ又はＩＷＦの機能的部分をＬ２Ｒ／ＲＬＰユニットと称する。
通常のデータ転送状態においては、Ｌ２Ｒ／ＲＬＰユニットは、ユーザデータを２００ビット長さのプロトコルデータ単位（ＰＤＵ）にパックし、これらは、２４０ビットのＲＬＰフレームにおいて無線インターフェイスを経て第２のＬ２Ｒ／ＲＬＰユニットへ送信される。２つのＬ２Ｒ／ＲＬＰユニット間に転送されるべきデータ又は他の情報がない場合は、不連続送信（ＤＴＸ）が適用される。このＤＴＸは、データ転送の休止中に無線経路の送信を最小（即ち送信中断）へと減少する方法を指す。その目的は、移動ステーションにとって非常に重要な事柄である送信器の電力消費を低減し、そしてシステムの容量に影響を及ぼす無線経路の全干渉レベルを低減することである。ＤＴＸは、アップリンク及びダウンリンク方向に対して独立して動作する。移動通信ネットワークは、ＤＴＸの使用を許すか又は禁止する。
通常のＬ２Ｒ／ＲＬＰ動作においては、ＰＤＵがおそらくは部分的に満たされるだけである。というのは、アプリケーションが最大ユーザレートをトラフィックチャンネルの最大レート以下に制限するからである。ＰＤＵは、ターミナルインターフェイスの実際のユーザデータレートが充分に高くなるか、又は再送信や他の混雑により生じる遅延のために、Ｌ２Ｒ／ＲＬＰバッファが１つのＰＤＵを完全に満たすに充分なユーザデータを有する場合に、いっぱいになる。又、場合によっては、ＰＤＵを部分的に満たすよりも、ＰＤＵをいっぱいに満たす方が好ましいことも考えられる。これは、タイマーやカウンタを使用して、いっぱいのＰＤＵを形成するに充分なデータが（例えば、バッファに）得られるまで、又は部分的にのみ満たされたＰＤＵであってもＰＤＵの形成がもはや遅延され得なくなるまで、ＰＤＵの形成を若干遅らせることにより実行できる。タイマーは、２０ｍｓ程度、即ち、ＴＤＭＡフレームの反復周期程度の典型的な値を有する。付加的なデータ送信遅延を導入しないためには、タイマーの値を比較的短くしなければならない。
しかしながら、今日の移動通信ネットワークのデータレートは、新規な高速データサービスにとって充分なものではない。本発明の優先権主張日には公開されていない本出願人の出願中のＰＣＴ出願ＷＯ９５／３１８７８には、移動通信システムのための高いデータレートを導入する解決策が提案されており、即ち１つの高速データ接続に対して２つ以上の並列なトラフィックチャンネル（サブチャンネル）が無線経路に使用される。高速データ信号は、無線経路を経て送信するために送信端において並列なサブチャンネルに分配され、そして受信端において合成される。このように、割り当てられたトラフィックチャンネルの数に基づき従来のデータレートの８倍までの転送レートを有するデータ転送サービスを提供することができる。ＧＳＭシステムでは、例えば、２つの並列サブチャンネルで全ユーザデータ転送レート１９．２ｋビット／ｓが得られる。この原理は、マルチスロットチャンネル技術とも称される。このようにして得られる高速データサービスは、ＨＳＣＳＤ（高速回路交換データ）サービスと称される。
ＨＳＣＳＤサービスにおけるユーザデータレートが、無線リンクプロトコルの最大容量より低い場合には、部分的に満たされたＰＤＵが形成されそしてＲＬＰフレームにおいて無線インターフェイスを経て送信される。又、あるサブチャンネルは、それらのＲＬＰフレームにおいていっぱいのＰＤＵを搬送し、そしてあるサブチャンネルは、それらのＲＬＰフレームにおいて部分的に満たされた又は空のＰＤＵを時々搬送する。
移動ステーションの場合には、送信容量のこの不充分な使用が、不必要に高い電力消費、ＲＦ及び他の素子の加熱、そしておそらくは、実際のユーザデータレートに必要とされる以上に複雑な受信、送信及び隣接セル監視のスケジューリングを招くことになる。
無線インターフェイスの場合には、これは、アップリンク方向、ダウンリンク方向又はその両方において干渉の増加を招く。ベースステーション及びＩＷＦについては、ＭＳの場合と同様に、複雑さの低減が大きな問題ではない。
公知のＤＴＸ実施、及び若干遅延されるＰＤＵの形成は、状態をある程度緩和できるが、完全ではない。ＤＴＸは、主として、送信されるべきものが全くない場合に使用される。あるデータを送信しなければならず（低いレートで）、その送信が割り当てられた帯域巾の一部分しか必要としないときは、従来のＤＴＸでは充分でない。
発明の要旨
本発明の目的は、マルチチャンネル高速データリンクに適した不連続送信を提供することである。
この目的は、デジタル移動通信システムにおいて高速データ転送を行う方法であって、無線インターフェイスに割り当てられた多数の並列なサブチャンネルを有する非透過的データ接続を確立し、その数は、特定の最大転送容量により決定され；変化するユーザデータレートでターミナルインターフェイスからユーザデータを受信し；受信したデータフレームを正しく確認しそして欠陥データフレームを再送信する通信プロトコルを使用することにより非透過的データ接続を経てユーザデータをデータフレームにおいて送信し；送信されるべきデータフレームを送信バッファにバッファし；そして送信されたデータフレームを、考えられる再送信のために、受信端から確認が受け取られるまで送信バッファに記憶するという段階を備えた方法によって達成される。この方法は、ターミナルインターフェイスにおける実際のユーザデータレートを決定し；最小数のサブチャンネルを決定し、この数は、実際のユーザデータレートにより決定され；上記最小数のサブチャンネルに数値が対応する特定のサブチャンネルのみを経てユーザデータをデータフレームにおいて送信し；接続に割り当てられた各過剰サブチャンネルにおいて送信を中断するか又は不連続送信をアクチベートし；送信バッファの充満レベルを監視し；送信バッファの充満レベルが第１のスレッシュホールド値に達した場合に上記過剰サブチャンネルの少なくとも１つにおいて送信を継続するか又は不連続送信をデアクチベートし；そして送信バッファの充満レベルが第２のスレッシュホールドレベルに減少した場合に上記過剰サブチャンネルの少なくとも１つにおいて送信を中断するか又は不連続送信を再アクチベートするという段階を更に備えたことを特徴とする。
本発明の基本的な考え方は、データリンクに割り当てられた最大データ転送容量が必要とされない場合には特定のサブチャンネルのみを経て無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）のフレームを選択的に送信することである。これは、無線インターフェイスのインターリーブがＲＬＰフレームを多数のＴＤＭＡフレームにわたって分散させるために重要である。ＲＬＰフレームが何ら一貫性を伴わずに任意に選択されたサブチャンネルを経て送信される場合には、多数の又はおそらくは全ての割り当てられたサブチャンネルが一貫して「アクティブ」となる。本発明によれば、送信は特定のサブチャンネルのみに集中されるが、接続に割り当てられた他のサブチャンネルは、送信を全く搬送しないか、又はサブチャンネル特有のＤＴＸを使用する。アクティブなサブチャンネルの数を少なくすることの直接的な利点は、送信器の電力消費を減少し、温度の問題を少なくし、そして受信、送信及び隣接セル測定のタイミングを簡単にすることを含む。更に、無線インターフェイスにおける不必要な送信の数が少なくなるので、移動通信ネットワークの干渉レベルも低くなる。
サブチャンネルの所要の最小数は、送信バッファへのデータ流、即ち実際のユーザデータレートを監視することにより決定できる。更に、バッファされるデータの量を監視することにより、上記最小数以上のアクティブなサブチャンネルが必要とされるかどうか決定し、そして使用するサブチャンネルの数を動的に増加及び減少することができる。上記のデータ量、例えば、データレート、バッファ状態、ＰＤＵ又はＲＬＰフレームの数等を表すことができる。使用するサブチャンネルの数、及び異なるサブチャンネルに対する重みの決定は、入力及びバッファされるデータの量の種々の数学的及び統計学的変数に基づいて行われ、このような変数は、例えば、瞬時値、固定平均値、移動平均値、又は他の統計学的変数（幾何学的平均値、中間値等）である。これは、送信容量の必要性及び利用性の急激な、ゆっくりとした、一時的な又は長時間の変化に対し、制御プロセスが、制御された状態で反応できるようにする。このような変化は、例えば、ハンドオーバー、有効到達範囲の不良（一時的又は長時間）、データ転送要求、崩壊したデータの再送信要求、接続への新たなサブチャンネルの割り当て、接続からのサブチャンネルの除去、及び無線インターフェイスチャンネルコード化の変化によって生じるものである。
データ転送が継続されるサブチャンネルを選択する方法は、色々ある。本発明の１つの実施形態は、サブチャンネルを次の原理に基づいて編成するサブチャンネル優先リストを使用する。即ち、１）ＴＤＭＡフレームにおけるサブチャンネルの位置に基づく順序、２）接続におけるサブチャンネルの総数に基づく所定の順序、３）接続中に交渉すべき順序、又は４）任意の順序。多数のＴＤＭＡフレームの時間中に同じに維持される場合には任意の順序でも有効である。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、単一チャンネルの非透過的接続に本発明を適用できる移動通信システムの一部分を示す図である。
図２は、単一チャンネルの非透過的ＧＳＭトラフィックチャンネルの機能的ユニットを異なるプロトコルレベルで示すブロック図である。
図３は、Ｌ２Ｒ  ＰＤＵを示す図である。
図４は、ＲＬＰフレームを示す図である。
図５は、マルチチャンネルの非透過的接続に本発明を適用できるＧＳＭ移動通信システムの一部分を示す図である。
図６は、本発明によるＨＳＣＳＤ接続に対する構成のブロック図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、ＴＤＭＡ又はＣＤＭＡのような種々の多重アクセス方法を使用するデジタル移動通信システムにおいて高速データ送信に適用することができる。異なる多重アクセス方法においては、トラフィックチャンネルの物理的な概念が異なり、主として、ＴＤＭＡシステムのタイムスロット、ＣＤＭＡシステムの分散コード、ＦＤＭＡシステムの無線チャンネル、又はその組合せ等によって定められる。しかしながら、本発明の基本的な概念は、トラフィックチャンネルの形式及び使用する多重アクセス方法とは独立している。
本発明は、全てのデジタルデータ転送システムにおいて、多数の並列サブチャンネル（例えば、マルチスロットアクセス）を含む非透過的データリンクに使用することができる。
本発明は、パンヨーロピアンデジタル移動通信システムＧＳＭ、ＤＣＳ１８００（デジタルコミュニケーションシステム）、ＥＩＡ／ＴＩＡ暫定規格ＩＳ／４１．３に基づく移動通信システム、等のデジタルＴＤＭＡ移動通信システムにおいてデータ転送の用途に特に良く適している。以下、本発明は、ＧＳＭシステムを一例として使用して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、ＧＳＭシステムの基本的構造を非常に簡単に示すもので、システムの特性や他の観点に注意を払っていない。ＧＳＭシステムの詳細な説明については、ＧＳＭ推奨勧告及び「移動通信用のＧＳＭシステム(The GSM System for Mobile Communications)」、Ｍ．モーリ及びＭ．ポーテット、パライゼウ、フランス、１９９２年、ＩＳＢＮ：２−９５０７１９０−０−７を参照されたい。
移動サービス交換センターＭＳＣは、入呼び及び出呼びの接続を取り扱う。これは、公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）の交換機と同様の機能を行う。これに加えて、加入者位置管理のような移動通信のみの特徴である機能を、ネットワークの加入者レジスタ（図示せず）と一緒に実行する。移動ステーションＭＳは、ベースステーションシステムＢＳＳにより中央のＭＳＣに接続される。ベースステーションシステムＢＳＳは、ベースステーションコントローラＢＳＣ及びベースステーションＢＴＳより成る。
ＧＳＭシステムは、各々多数のタイムスロットより成る次々のＴＤＭＡフレームにおいて時分割トラフィックが無線経路で行われるような時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システムである。各タイムスロットにおいて、短い情報パケットが高周波バーストとして送信され、この高周波バーストは一定巾を有しそして１組の変調ビットで構成される。タイムスロットは、主として、制御チャンネル及びトラフィックチャンネルを送信するのに使用される。トラフィックチャンネルにおいては、スピーチ及びデータが送信される。制御チャンネルにおいては、ベースステーションと移動加入者ステーションとの間の信号送信が行われる。ＧＳＭシステムの無線インターフェイスに使用されるチャンネル構造は、ＧＳＭ推奨勧告０５．０２に詳細に定められている。この推奨勧告に基づく動作においては、通話の開始時に、移動ステーションＭＳに搬送波からのタイムスロットがトラフィックチャンネルとして指定される（単一スロットアクセス）。ＭＳは、このタイムスロットに同期して、高周波バーストを送信及び受信する。
ＧＳＭシステムにおいては、移動ステーションＭＳのネットワークターミナルＴＡＦ（ターミナル適応ファンクション）３１と、固定ネットワーク（通常はＭＳＣ）のネットワークアダプタＩＷＦ（インターワーキングファンクション）４１との間にデータリンクが確立される。データリンクは、接続の時間中に無線インターフェイスから１つ（以上）のトラフィックチャンネルを指定する回路交換接続である。ＧＳＭネットワークでは、データ転送のデータリンクは、Ｖ．１１０レート適応、Ｖ．２４インターフェイス適合、ＵＤＩコード化デジタル全二重接続である。Ｖ．１１０接続は、元々は、推奨勧告ＣＣＩＴＴブルーブックＶ．１１０に規定されたようにＩＳＤＮ（サービス総合デジタル網）用に開発されたデジタル送信チャンネルである。ターミナルアダプタＴＡＦは、ＭＳに接続されたデータターミナルＴＥをＶ．１１０接続に適応させるもので、この接続は、図１においては、トラフィックチャンネルｃｈ０を用いて回路交換接続にわたって確立される。ネットワークアダプタＩＷＦは、Ｖ．１１０接続を、ＩＳＤＮのような別のＶ．１１０ネットワーク、又は別のＧＳＭネットワーク、或いは例えば公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮのような別のトランシットネットワークに適応させる。
更に、トラフィックチャンネルは、無線経路の送信エラーの影響を減少するという目的でチャンネルコード化ＦＥＣ（順方向エラー修正）を使用する。ＧＳＭシステムは、ＧＳＭ推奨勧告０５．０３に従うコンボルーションコード化を使用し、その効率は、コンボルーションコード比Ｘ／Ｙで表すことができ、これは、Ｘデータビットがチャンネルコード化においてＹコードビットで表されることを意味する。全レートのＧＳＭトラフィックチャンネルでは、ユーザデータレート９．６ｋビット／ｓ、４．８ｋビット／ｓ及び２．４ｋビット／ｓに対して各々コンボルーションコード比１／２（穴の開いた）、１／３及び１／６が使用される。
ＧＳＭトラフィックチャンネルにおけるＴＡＦとＩＷＦとの間の回路交換非透過的接続は、多数のプロトコルレーヤ（層）を備えている。
ＭＳターミナルアダプタＴＡＦとデータターミナル装置との間のターミナルインターフェイス、及びＩＷＦと例えば音声モデムＭＯＤＥＭとの間のインターフェイスは、ＣＣＩＴＴ  Ｖ．２４に基づくものであり、そして図２において、ターミナルインターフェイスは、記号Ｌ２でマークされている。本発明に関する限り、当該プロトコルは、Ｌ２Ｒ（レーヤ２リレー）及びＲＬＰ（無線リンクプロトコル）であり、これらは両方とも、ターミナルアダプタＴＡＦにあり、そしてネットワークアダプタＩＷＦは、接続の両端にある。更に、図２に示すように、接続は、異なる種類のレート適応（ＲＡ）ファンクション、例えば、ＲＡ１’をＴＡＦと、ＢＳＳに位置するＣＣＵユニット（チャンネルコードユニット）との間に有し、ＲＡ１をＣＣＵとＩＷＦとの間に有し、ＲＡＡをＣＣＵと、ベースステーションから離れて位置するトランスコーダユニットＴＲＡＵとの間に有し、そしてＲＡ２をＴＲＡＵとＩＷＦとの間に有する。レート適応ＲＡファンクションは、ＧＳＭ推奨勧告０４．２１及び０８．２０に規定されている。ＣＣＵとＴＲＡＵとの間の通信は、ＧＳＭ推奨勧告０８．６０に規定されている。
無線インターフェイスのレート適応された情報ＲＡ１’は、更に、ＭＳ及びＣＣＵのブロックＦＥＣで示されたように、チャンネルコード化され、その方法はＧＳＭ推奨勧告５．０３に規定されている。
しかしながら、本発明は、ＴＡＦ及びＩＷＦのＬ２Ｒ／ＲＬＰ動作と、それらの間の通信のみに係る。上記した他の下位レーヤプロトコル、ファンクション及びユニットは、Ｌ２Ｒ／ＲＬＰユニット間にＧＳＭ推奨勧告に基づく送信経路を与えるものに過ぎず、チャンネルコード化ＦＥＣを除くと本発明にとって重要ではない。従って、他のファンクションについては、ここでは詳細に説明しない。
非透過的なキャラクタ指向プロトコルのＬ２Ｒ（レーヤ２リレー）ファンクションは、例えば、ＧＳＭ推奨勧告０７．０２に規定されている。Ｌ２Ｒは、ターミナルインターフェイスから発信されるユーザデータ及び状態情報を、図３に示すような２００ビット、２５オクテット長さのＰＤＵ（プロトコルデータ単位）にパックする。これらオクテットは、０から２４まで番号付けされており、オクテット０が最初に送信される。オクテットのビットは、１から８まで番号付けされ、ビット１が最初に送信される。ＰＤＵにおいては、オクテットは、状態オクテット、キャラクタ（上位レーヤデータ）又は充満ビットである。オクテット０は、常に、状態オクテットである。状態オクテットは、Ｖ．２４接続の状態に対する３つのビットＳＡ、ＳＢ及びＸと、状態オクテットに続くデータオクテットの数を指示する５ビットと、空及びＰＤＵのようなデータオクテットの特殊な指示とを備えている。図３においては、状態オクテット０の後に３つのデータオクテットが続き、これにはワード「ＧＳＭ」がパックされ、その後、新たな状態オクテット４が続く。
Ｌ２Ｒ  ＰＤＵは、ＲＬＰプロトコルに基づきフレームにパックされ、このようなフレームが図４に示されている。ＲＬＰプロトコルは、ＧＳＭ推奨勧告０４．２２に規定されている。ＲＬＰは、フレーム構造をもつ平衡型（ＨＤＬＣ型）のデータ転送プロトコルであり、そのエラー修正は、受信者の要求があった際に崩壊したフレームを再送信することに基づく。ＲＬＰは、移動ステーションＭＳのターミナルアダプタＴＡＦから、通常ＭＳＣに位置するネットワークアダプタＩＷＦへと延びる。図４に示すように、ＲＬＰフレーム構造は、ヘッダフィールド（１６ビット）と、情報フィールド（２００ビット）と、フレームチェックシーケンス（２４ビット）とを含む。２００ビットのＬ２Ｒ  ＰＤＵは、情報フィールドにパックされる。その結果、正味のＲＬＰデータレートは、１つのチャンネルに対する最大データレート９．６ｋビット／ｓより明らかに上であり、これは、公称ユーザレートを減少せずに特定数の再送信を許す。例えば、ターミナルインターフェイスのユーザレートが９６００ビット／ｓでありそして無線インターフェイスのデータレートが１２ｋビット／ｓである場合は、「過剰容量」が、使用されるキャラクタ構造に基づき、少なくとも１２．５％となる。
送信バッファは、Ｖ．２４インターフェイスから受け取ったデータをバッファし、ＭＳが無線インターフェイスを経てデータを直ちに送信できない場合にも、データが失われることはない。受信バッファは、Ｖ．２４インターフェイスへ転送されるデータをバッファし、トラフィックチャンネルから受け取ったデータをＶ．２４インターフェイスを経て例えばターミナル装置ＴＥへ直ちに送ることができない場合でもそのデータが失われることはない。又、ＲＬＰプロトコルは、送信及び受信バッファの充満レベルを調整するのに使用される流れコントローラも備えている。この流れコントローラは、ＧＳＭ推奨勧告０７．０２に規定されている。流れコントローラをアクチベートするのに使用される基準は、ハーフフル(half full)送信又は受信バッファである。
単一のＧＳＭトラフィックチャンネルにおける最大のユーザデータレートは、９．６ｋビット／ｓに制限される。
高速データサービス（ＨＳＣＳＤ）においては、多数のトラフィックチャンネルがデータ通話に指定され、即ち２つ以上のタイムスロットが同じＴＤＭＡフレームから指定される。多数のトラフィックチャンネルに基づき高速データ転送をいかに実行するかの例が、本出願人の出願中のＰＣＴ出願ＷＯ９５／３１８７８及びＷＯ９６／１８２４８に開示されている。しかしながら、本発明に関する限り、唯一の重要な事柄は、マルチチャンネルデータリンクを確立できることである。
図５は、多数の並列のトラフィックチャンネルにおいてこのようなデータ転送を実施するＧＳＭネットワークアーキテクチャーを示している。図５は、図１と同様であるが、図５においては、ＴＡＦとＩＷＦとの間に、Ｎ個の並列なトラフィックチャンネルｃｈ０−ｃｈｎより成る回路交換非透過的接続がある。但し、Ｎ＝１、２、３・・・である。移動ステーションにおいては、ＴＡＦは、データターミナル装置から発信した高速データ信号ＤＡＴＡ  ＩＮを並列トラフィックチャンネルｃｈ０−ｃｈｎに分割する分割器として働くと共に、並列トラフィックチャンネルｃｈ０−ｃｈｎから受け取ったサブ信号を高速データ信号ＤＡＴＡ  ＯＵＴへと合成する合成器としても働く。対応的に、マルチチャンネルデータリンクの他端では、ＩＷＦは、入力の高速データ信号ＤＡＴＡ  ＩＮを並列のトラフィックチャンネルｃｈ０−ｃｈｎに分割する分割器として働くと共に、並列トラフィックチャンネルｃｈ０−ｃｈｎから受け取ったサブ信号を高速データ信号ＤＡＴＡ  ＯＵＴへと合成する合成器としても働く。
又、図２のプロトコル構造は、図５のマルチチャンネル接続アーキテクチャーにも適用できる。本発明の好ましい実施形態においては、Ｌ２Ｒ／ＲＬＰユニットは、同じ接続に割り当てられた全てのトラフィックチャンネルに共通である。これらの中で、ＲＬＰは、上記分割器及び合成器として同時に機能する。しかしながら、各トラフィックチャンネルには、図２に示すように、専用のレート適応ファンクション（ＲＡ）及びチャンネルコード化ファンクション（ＦＥＣ）が設けられている。従って、Ｌ２Ｒ／ＲＬＰユニットの観点から、マルチチャンネルデータリンクは、単一チャンネルのリンクと実質的に同様であり、それらの間の「送信チャンネル」のみが、それまで以上の容量を有する。
ＨＳＣＳＤ接続は、図６のブロック図にも示され、この場合、Ｌ２Ｒ及びＲＬＰプロトコルファンクションは、ＴＡＦ／ＭＳにおいて個別のユニット６２及び６３に分配され、そして対応的に、受信端のＩＷＦ／ＭＳＣにおいてユニット６４及び６５に分配される。ユニットＬ２Ｒは、上記のように、Ｌ２Ｒ  ＰＤＵにデータをパックする。しかしながら、ＨＳＣＳＤにおいては、若干変更されたＰＤＵが使用され、即ちＰＤＵにおけるビット数は小さくて、１９２である。その理由は、ＲＬＰプロトコルにおけるユーザデータレートの減少を補償することであり、このような減少は、ＲＬＰフレームのＨＳＣＳＤにより要求される余分なオーバーヘッド情報により生じる。本発明に関しては、ＰＤＵのＨＳＣＳＤ及びＲＬＰフレームにより生じる差は問題でなく、ここでは詳細に述べない。ＰＤＵ及びＲＬＰの用語は、ここでは、全てのバージョンを指すものとする。
Ｌ２Ｒユニット６２は、ＰＤＵをＲＬＰユニット６３に出力する。ＲＬＰユニット６３は、ＰＤＵをＲＬＰフレームに挿入し、そしてそれらをサブチャンネルｃｈ１−ｃｈｎにおいて分割する。但し、ｎは整数であり、≧２である。無線トランシーバＴＲｘは、各サブチャンネルに対し（レート適応及びチャンネルコード化に続いて）バーストの形成、インターリーブ及び変調を実行し、そして対応するサブチャンネルタイムスロットにおいて無線インターフェイスを経て送信を行う。ＢＴＳ無線トランシーバＴＲｘは、サブチャンネルタイムスロットにおいてバーストを受信し、各サブチャンネルに対してインターリーブ解除を別々に実行し、そして（チャンネルデコードに続いて）各サブチャンネルｃｈ１−ｃｈｎのＲＬＰフレームをＲＬＰユニット６４へ送信し、このユニットは、ＰＤＵを合成しそしてそれらをＬ２Ｒユニット６５に送る。ＢＴＳとＩＷＦとの間では、ＲＬＰフレームは、ＴＲＡＵフレームにおいて転送されねばならないが、これは、本発明にとって重要ではない。
ＨＳＣＳＤサービスのユーザデータレートが、接続に割り当てられた最大容量に実質的に対応するときには、全ＰＤＵが全てのサブチャンネルにおいて送信される。前記のように、ＨＳＣＳＤサービスのユーザデータレートが無線リンクプロトコルの最大容量より低い場合には、Ｌ２Ｒユニット６２は、部分的に充満されたＰＤＵを形成し、そしてそれらをＲＬＰフレームにおいて無線インターフェイスサブチャンネルを経て送信する。しかしながら、従来は、送信が全てのサブチャンネルｃｈ０−ｃｈｎに任意に分散され、その結果、全てのサブチャンネルが若干アクティブとなった。
本発明によれば、ＲＬＰユニット６３は、接続に割り当てられた最大のデータ転送容量が必要とされない場合に、ＲＬＰフレームを送信するのに、サブチャンネルｃｈ１−ｃｈｎの特定の部分のみを使用する。他の未使用のサブチャンネルには送信が全く存在しないか、又はチャンネル特有のＤＴＸを有する。使用するサブチャンネルの最大数は、Ｌ２Ｒユニットへの実際のユーザデータレートに基づいて定められ、そして付加的なチャンネルの必要性は、バッファされたデータ量に基づいて定められる。これは、ここに例示する実施形態では、図６を参照して説明する。
入力データの量、並びにＬ２Ｒユニット６２及びＲＬＰユニット６３におけるバッファの充満レベルは、ＤＴＸコントロールユニット６１により監視される。先ず、データ通話に割り当てられた最大転送容量が３つのトラフィックチャンネルであり、即ち３ｘ９．６ｋビット／ｓ＝２８．８ｋビット／ｓであると仮定する。ＤＴＸコントローラ６１は、Ｌ２Ｒユニット６２へのデータ流の実際のユーザデータレートを監視する。平均ユーザデータレートが２つのサブチャンネルの容量即ち１９２００ビット／ｓを越えた場合には、必要とされる最小容量が３つのサブチャンネルであり、即ちデータリンクに割り当てられた最大容量と同じである。この場合、ＤＴＸコントローラ６１は、３つのサブチャンネル全部において通常の仕方で送信するようにＲＬＰユニット６３に指令する。
更に、Ｌ２Ｒユニット６２への平均ユーザデータレートが通話中に１９．２ｋビット／ｓより低い値、例えば、１８ｋビット／ｓまで低下すると仮定する。ＤＴＸコントローラ６１は、上記の平均ユーザデータレート１８ｋビット／ｓに対して最小数のトラフィックチャンネル、即ち２つのサブチャンネルを定義する。従って、ＤＴＸコントロールユニット６１は、２つのサブチャンネル、例えば、サブチャンネルｃｈ１及びｃｈ２のみにおいてアクティブに送信するようにＲＬＰユニット６３に指令する。第３のサブチャンネルｃｈ３での送信は、一時的に中断されるか、又はＧＳＭ仕様に基づく不連続な送信ＤＴＸがそのチャンネル上でアクチベートされる。このような場合には、ＲＬＰユニット６３が、ＧＳＭ推奨勧告０４．０６の第５．４．２．３項に基づくＬ２充満フレームをサブチャンネルｃｈ３に送信する。ＴＲｘは、ＲＬＰユニット６３からこれらのＲＬＰフレームを受信するが、それらをＧＳＭ推奨勧告０５．０８の第８．３項に規定された特定のＴＤＭＡフレームサブグループのみにおいて無線経路に送信する。その他の時間には、サブチャンネルは、ＤＴＸモードでの送信をもたない。
ＤＴＸコントローラ６１は、平均ユーザデータレートを監視すると同時に、少なくともＲＬＰユニット６３のバッファの充満レベルを監視し続ける。ＲＬＰバッファは、最初に送信されるべきＲＬＰフレームと、既に送信されたが受信端からまだ確認を受け取っていないＲＬＰフレームとの両方を含む。ＤＴＸコントローラ６１は、バッファ充満レベルとして例えば２つのスレッシュホールド値を有する。ＲＬＰバッファの充満レベルが特定のスレッシュホールド値より低い場合には、ＤＴＸコントローラ６１は、現在数のサブチャンネルで充分であると考える。バッファがこのスレッシュホールド値まで充満した場合は、ＤＴＸコントローラ６１は、現在数のサブチャンネルではデータ送信に不充分であると考える。これにより、ＤＴＸコントローラ６１は、サブチャンネルｃｈ３からＤＴＸをデアクチベートする。ＲＬＰユニット６３は、たとえ平均ユーザデータレート１８ｋビット／ｓに対応する最小容量が２つのサブチャンネルであっても、ユーザデータをＲＬＰフレームにおいてサブチャンネルｃｈ３に送信し始める。その結果として、ＲＬＰユニット６３のバッファは、空になり始める。このバッファが低い所定スレッシュホールド値まで空になるや否や、ＤＴＸコントローラ６１は、平均ユーザデータレートに対応する最小容量即ち２つのサブチャンネルを送信に充分なものであると考える。従って、ＤＴＸコントローラ６１は、サブチャンネルｃｈ３においてＤＴＸを再アクチベートする。ＲＬＰユニット６３は、サブチャンネルｃｈ１及びｃｈ２を経てユーザデータのみを含むＲＬＰフレームの送信を再開する。充満フレームは、サブチャンネルｃｈ３を経て送信される。
平均ユーザデータレートが９．６ｋビット／ｓよりも下がった場合には、必要とされる最小容量が１つのサブチャンネルとなる。このような場合には、ＤＴＸモードが、例えばサブチャンネルｃｈ２においてもアクチベートされ、ユーザデータは、サブチャンネルｃｈ１のみに送信される。ＤＴＸコントローラ６１は、ＲＬＰユニット６３のバッファ充満レベルを連続的に監視し、そして必要に応じて、１つ以上のサブチャンネルからＤＴＸをデアクチベートする。
平均ユーザデータレートの値が再び１９．２ｋビット／ｓより高くなった場合には、ＤＴＸコントローラ６１は、再び全ての割り当てられたサブチャンネルｃｈ１−ｃｈ３を通常に使用する。
或いは又、ＲＬＰユニット６３のバッファの充満レベルは、両方向に多数のスレッシュホールド値を有してもよい。バッファが特定のスレッシュホールド値に充満すると、ＤＴＸは、１つ以上のサブチャンネルからデアクチベートされ、次のスレッシュホールド値に達すると、ＤＴＸは、再び１つ以上のサブチャンネルからデアクチベートされ、等々となる。同様に、バッファがあるスレッシュホールド値まで空になると、ＤＴＸは１つ以上のサブチャンネルにおいてデアクチベートされ、次のスレッシュホールド値に到達すると、ＤＴＸは、再び１つ以上のサブチャンネルにおいてアクチベートされ、等々となる。
受信端においては、ＢＴＳ及びＩＷＦが通常に動作して、全てのサブチャンネルにおいて受信を行う。特定のサブチャンネルにおけるＤＴＸは、ＧＳＭ推奨勧告に基づいて取り扱われる。
本発明は、ＭＳ送信に適用したときに最も効果的である。又、この方法は、移動通信ネットワークから移動ステーションへ送信するときにも適用でき、これにより、移動通信ネットワークの無線干渉レベルが低くされる。
上記のように、ユーザデータレートを決定しそしてバッファ充満レベルを監視するために、種々の統計学的方法を適用できる。又、上記のように、一度に使用されるべきトラフィックチャンネルは、特定の優先リストに基づいて選択されてもよい。
添付図面及びそれを参照した上記の説明は、単に、本発明を例示するものに過ぎない。本発明の方法は、請求の範囲内でその細部を種々変更できることを理解されたい。
【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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