JP2004527143A

JP2004527143A - プリアンブルの生成

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Publication number: JP2004527143A
Application number: JP2002546332A
Authority: JP
Inventors: オデンワルダー、ジョセフ・ピー; サーカール、サンディップ; ホルツマン、ジャック・エム
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2004-09-02
Also published as: BR0115762A; US20020097780A1; NO20032430D0; CA2430560A1; WO2002045311A8; IL155851A0; MXPA03004719A; EP1338107A1; KR20040028688A; WO2002045311A1; NO20032430L; AU2002219820A1

Abstract

パケット化されたデータがチャンネル感知方法で遠隔局へ送信される通信システムでは、プリアンブルは各ディスクリートなデータ送信により遠隔局へ送信されなければならない。ここではパケット化されたデータの送信で使用するための最適化されたプリアンブル構造を生成するための方法および装置が提供される。最適化されたプリアンブル構造は容易に検出可能でデコード可能であり、遠隔局への全体的な送信で小さいフラクショナルオーバーヘッドを占める。プリアンブルにより伝播される必要がある情報は基本的な構造ユニットを生成するために使用され、これはその後、冗長的に置換される。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線音声およびデータ通信システム、特にデータパケットの最適化されたプリアンブルを生成する改良された方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信分野は、例えばコードレス電話、ページング、無線ローカルループ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、インターネット電話、衛星通信システムを含む多くの応用を有する。特に重要な応用は移動体加入者用のセルラ電話システムである（ここで使用される用語“セルラ”システムはセルラおよびパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）周波数の両者を含む）。種々のオバーザエアインターフェースが例えば周波数分割多元アクセス（ＦＤＭＡ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、コード分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）を含むこのようなセルラ電話システムに対して開発されている。その接続では、例えばＡｄｖａｎｃｅｄＭｏｂｉｌｅＰｈｏｎｅＳｅｒｖｉｃｅ（ＡＭＰＳ）、ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅ（ＧＳＭ）、暫定標準９５（ＩＳ−９５）を含む種々の国内および国際標準が設定されている。特にＩＳ−９５とそこから派生したＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＡＮＳＩＪ−ＳＴＤ−００８（ここではしばしばＩＳ−９５と集合的に呼ぶ）、データに対して提案された高いデータレートのシステム等は米国電気通信工業会（ＴＩＡ）と他のよく知られた標準の組織により公表されている。
【０００３】
ＩＳ−９５標準の使用にしたがって構成されたセルラ電話システムは、高い効率と頑丈なセルラ電話サービスを提供するためにＣＤＭＡ信号処理技術を使用する。実質上ＩＳ−９５標準の使用にしたがって構成された例示的なセルラ電話システムは米国特許第５，１０３，４５９号明細書と第４，９０１，３０７号明細書に記載されており、これらは本出願人に譲渡され、ここで参考文献とされる。ＣＤＭＡシステムでは、オバーザエアパワー制御は致命的な問題である。ＣＤＭＡシステムのパワー制御の例示的な方法は米国特許第５，０５６，１０９号明細書に記載されており、これは本出願人に譲渡され、ここで参考文献とされる。
【０００４】
ＣＤＭＡオバーザエアインターフェースの主な利点は、通信が同じ無線周波数（ＲＦ）帯域で行われることである。例えば所定のセルラ電話システムの各遠隔加入者装置（例えばセルラ電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、セルラ電話に接続されたラップトップ、ハンドフリーカーキット等）はＲＦスペクトルの同じ１．２５ＭＨｚにわたって逆方向リンク信号を送信することにより同じ基地局と通信できる。同様に、このようなシステムの各基地局はＲＦスペクトルの別の１．２５ＭＨｚで順方向リンク信号を送信することにより遠隔装置と通信できる。同じＲＦスペクトルで信号を送信することによって例えばセルラ電話システムの周波数再使用と２以上の基地局間でソフトハンドオフを行う能力の増加を含む種々の利点が与えられる。増加した周波数再使用によってもっと多数の呼が所定の量のスペクトルで行われる。ソフトハンドオフは２以上の基地局のカバー区域から遠隔局を移り変って、２つの基地局との同時にインターフェースすることを含む頑丈な方法である。対照的に、ハードハンドオフは第２の基地局とのインターフェースを設定する前に第１の基地局とのインターフェースを終了することを含んでいる。ソフトハンドオフを行う例示的な方法は米国特許第５，２６７，２６１号明細書に記載されており、これは本出願人に譲渡され、ここで参考文献とされる。
【０００５】
通常のセルラ電話システムでは、公共交換電話網（ＰＳＴＮ）（典型的には電話会社）と移動体交換センタ（ＭＳＣ）は標準化されたＥ１および／またはＴ１電話線（以下Ｅ１／Ｔ１ラインと呼ぶ）によって１以上の基地局制御装置（ＢＳＣ）と通信する。ＢＳＣは基地局トランシーバサブシステム（ＢＴＳ）（以下基地局またはセルサイトとも呼ぶ）および相互に、Ｅ１／Ｔ１ラインを有するバックホール上で通信する。ＢＴＳは無線でＲＦ信号により遠隔装置と通信する。
【０００６】
容量を増加するため、国際通信連合は最近、無線通信チャンネルによって高速度のデータおよび高品質のスピーチサービスを提供するための方法のサブミッションを依頼している。依頼はいわゆる“第３世代”または“３Ｇ”システムを説明している。例示的な提案であるｃｄｍａ２０００ＩＴＵ−Ｒ無線送信技術（ＲＴＴ）候補サブミッション（ここではｃｄｍａ２０００と呼ぶ）はＴＩＡにより発行された。ｃｄｍａ２０００の標準はＩＳ−２０００の草案で与えられ、ＴＩＡにより承認されている。ｃｄｍａ２０００の提案は多数の方法でＩＳ−９５と競合する。別のＣＤＭＡ標準はＷ−ＣＤＭＡ標準であり“３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ“３ＧＰＰ”、文書番号第３ＧＴＳ２５．２１１、３ＧＴＳ２５．２１２、３ＧＴＳ２５．２１３、３ＧＴＳ２５．２１４”である。
【０００７】
無線データ応用の需要が増加すると、非常に効率的な無線データ通信システムの要求が顕著に増加する。ＩＳ−９５、ｃｄｍａ２０００、およびＷＣＤＭＡ標準は順方向および逆方向リンクによってデータトラフィックと音声トラフィックの両者を送信できる。固定したサイズのコードチャンネルフレームのデータトラフィックの送信方法は米国特許第５，５０４，７７３号明細書（発明の名称“ＭＥＴＨＯＤＡＮＤＡＰＰＡＲＡＴＵＳＦＯＲＴＨＥＦＯＲＭＡＴＴＩＮＧＯＦＤＡＴＡＦＯＲＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ”）に詳細に記載され、これは本出願人に譲渡され、ここで参考文献とされる。
【０００８】
音声トラフィックサービスとデータトラフィックサービスの大きな違いは、前者は厳しい最大遅延要求を有することである。典型的に、スピーチトラフィックフレームの全体的な１方向遅延は１００ミリ秒よりも小さくなければならない。対照的に、データトラフィックフレームの遅延はデータ通信システムの効率を最適化するために変化することを許容される。特に音声トラフィックサービスにより許容されることができるよりも非常に大きい遅延を必要とするさらに効率的なエラー補正コード化技術が利用可能となる。データの例示的な実効的コード化方式は米国特許出願第０８／７４３，６８８号明細書（発明の名称“ＳＯＦＴＤＥＣＩＳＩＯＮＯＵＴＰＵＴＤＥＣＯＤＥＲＦＯＲＤＥＣＯＤＩＮＧＣＯＮＶＯＬＵＴＩＯＮＡＬＬＹＥＮＣＯＤＥＤＣＯＤＥＷＯＲＤＳ ”、１９９６年１１月６日）に記載されており、これは本出願人に譲渡され、ここで参考文献とされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
音声トラフィックとデータトラフィックの別の大きな違いは音声トラフィックが全てのユーザに対して固定した共通のサービスグレード（ＧＯＳ）を必要とすることである。典型的に、音声トラフィックサービスを提供するデジタルシステムではこれは全てのユーザに対する固定した等しい送信速度と、スピーチトラフィックフレームに対する最大の許容可能なエラー率の問題となる。対照的に、データトラフィックサービスにおける再送信プロトコルの有効性のために、ＧＯＳはユーザにより異なり、変化されることができ、それによってデータ通信システムの全体の効率を増加する。データトラフィック通信システムのＧＯＳは典型的に予め定められた量のデータの転送で招かれる遅延全体として規定される。
【００１０】
種々のプロトコルは、情報がその目的地に到達するように、パケット交換ネットワーク上で、パケット化されたトラフィックを伝送するために存在する。１つのこのようなプロトコルは“インターネットプロトコル”、ＲＦＣ７９１（１９８１年９月）である。インターネットプロトコル（ＩＰ）はメッセージをパケットに分解し、パケットを送信者から目的地へ伝送し、目的地でパケットをもとのメッセージに再度組立てる。ＩＰプロトコルは、各データパケットが、ソースと、ホストおよび目的地コンピュータを特有に識別する目的地アドレスフィールドとを含んでいるＩＰヘッダで開始することを必要とする。ＲＦＣ７９３（１９８１年９月）で公表された送信制御プロトコル（ＴＣＰ）は１つのアプリケーションから別のアプリケーションへの確実で順序正しいデータ転送を行う。ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）はＴＣＰの確実な機構が必要ではないときに有効であるさらに簡単なプロトコルである。ＩＰによる音声トラフィックサービスでは、音声パケットの再送信が遅延制約により効率が悪いために、ＴＣＰの確実な機構は必ずしも必要ではない。ＵＤＰは通常音声トラフィックの送信に使用される。
【００１１】
無線通信システムにおけるデータトラフィックサービスに対する消費者の要求が増加しているために、無線通信システムでデータトラフィック容量の増加が必要とされる。データトラフィック容量を増加する１方法はデータトラフィックのパケットを送信するために使用されるタイミングを最適にすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
容易に検出可能でデコード可能なプリアンブルを生成する優秀で改良された方法および装置が提供される。チャンネルとは、ここで使用されるとき、無線通信サービスプロバイダに割当てられる周波数帯域幅の少なくとも一部を意味する。以下説明する実施形態では、チャンネルは音声トラフィックとデータトラフィックとの両者に専用とされるか、またはチャンネルはデータトラフィックだけに専用とされる。
【００１３】
１つの特徴では、チャンネル感知方法で無線通信システム中のデータパケットを送信する方法が与えられ、この方法はデータペイロードを少なくとも１つのサブパケットに再度パッケージングし、少なくとも１つのプリアンブルペイロードを生成し、少なくとも１つのプリアンブルペイロードは少なくとも１つのサブパケットに対応し、少なくとも１つのプリアンブルユニットを形成するために少なくとも１つのプリアンブルペイロードを拡散することを含んでいる。
【００１４】
別の特徴では、無線通信システムにおけるデータペイロードの送信を最適化する方法が提供され、この方法は、最初のサブパケット数を選択し、各サブパケットは実質上データペイロードの類似のコピーを伝送し、最初のサブパケット数に対応するデータレートを決定し、データレートにしたがってプリアンブルパッケージの長さを決定し、フラクショナルオーバーヘッドを決定し、プリアンブルパッケージの長さはサブパケットのビットと比較され、フラクショナルオーバーヘッドが予め定められたしきい値量よりも大きいならば、新しい数のパケットを選択し、フラクショナルオーバーヘッドが予め定められたしきい値量以下ならば、プリアンブルパッケージを生成することを含んでいる。
【００１５】
別の特徴では、データペイロードの送信を最適化する方法が与えられ、この方法は、データペイロードの送信のデータレートを決定し、データペイロードについての対応するパケットサイズおよびプリアンブルの長さを決定するために検索テーブルを使用し、パケットは少なくとも１つのサブパケットを含み、プリアンブルはそれぞれ少なくとも１つのサブパケットに添付されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴、目的、利点は図面を伴った以下の詳細な説明から明白になるであろう。図面では同一の参照符号は全体を通して対応して識別されている。
図１で示されているように、無線通信ネットワーク１０は通常複数の移動局または遠隔加入者装置１２ａ−１２ｄ、複数の基地局１４ａ−１４ｃ、基地局制御装置（ＢＳＣ）またはパケット制御機能１６、移動局制御装置（ＭＳＣ）またはスイッチ１８、パケットデータサーブノード（ＰＤＳＮ）またはインターネットワーキング機能（ＩＷＦ）２０、公共交換電話網（ＰＳＴＮ）２２（典型的には電話会社）、インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク１８（典型的にはインターネット）を含んでいる。簡潔性の目的で、４つの遠隔局１２ａ−１２ｄ、３つの基地局１４ａ−１４ｃ、１つのＢＳＣ１６、１つのＭＳＣ１８、１つのＰＤＳＮ２０が示されている。任意の数の遠隔局１２、基地局１４、ＢＳＣ１６、ＭＳＣ１８、ＰＤＳＮ２０が存在できることが当業者により理解されよう。
【００１７】
１実施形態では、無線通信ネットワーク１０はパケットデータサービスネットワークである。遠隔局１２ａ−１２ｄはセルラ電話、即ちＩＰベースのウェブブラウザアプリケーションで動作するラップトップコンピュータに接続されたセルラ電話、関連するハンズフリーカーキットまたはＩＰベースのウェブブラウザアプリケーションで動作するＰＤＡに関連するセルラ電話であってもよい。遠隔局１２ａ−１２ｄは例えばＥＩＡ／ＴＩＡ／ＩＳ−７０７標準規格に記載されているような１以上の無線パケットデータプロトコルを実行するために有効に構成されてもよい。特別な実施形態では、遠隔局１２ａ−１２ｄはＩＰネットワーク２４を目的地とするＩＰパケットを生成し、ポイント・ツー・ポイントプロトコル（ＰＰＰ）ＩＰパケットを使用してＩＰパケットをフレームにカプセル化する。
【００１８】
１実施形態ではＩＰネットワーク２４はＰＤＳＮ２０に結合され、ＰＤＳＮ２０はＭＳＣ１８に結合され、ＭＳＣはＢＳＣ１６とＰＳＴＮ２２に結合され、ＢＳＣ１６は例えばＥ１、Ｔ１の非同期転送モード（ＡＴＭ）、ＩＰ、ＰＰＰ、フレームリレイ、ＨＤＳＬ、ＡＤＳＬ、ｘＤＳＬを含む任意の幾つかの既知のプロトコルにしたがって音声および／またはデータパケットの伝送用に構成されている無線により、基地局１４ａ−１４ｃに結合されている。別の実施形態では、ＢＳＣ１６はＰＤＳＮ２０に直接結合され、ＭＳＣ１８はＰＤＳＮ２０に結合されない。１実施形態では、遠隔局１２ａ−１２ｄはＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００−２−Ａ（草案、編集版３０）、（１９９９年１１月１９日）で出版されている“３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ２ “３ＧＰＰ２ ””、“ＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒｃｄｍａ２０００ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍＳｙｓｔｅｍｓ”、３ＧＰＰ２文書番号Ｃ＞Ｐ０００２−Ａ、ＴＩＡＰＮ−４６９４で規定されたＲＦインターフェースによって基地局１４ａ−１４ｃと通信し、この文献はここで参考文献とされている。
【００１９】
無線通信ネットワーク１０の典型的な動作中、基地局１４ａ−１４ｃは電話呼、ウェブブラウジングまたは他のデータ通信にかかわる種々の遠隔局１２ａ−１２ｄから逆方向リンク信号のセットを受信し、復調する。所定の基地局１４ａ−１４ｃにより受信された各逆方向リンク信号はその基地局１４ａ−１４ｃ内で処理される。各基地局１４ａ−１４ｃは順方向リンク信号のセットを変調して遠隔局１２ａ−１２ｄへ送信することにより複数の遠隔局１２ａ−１２ｄと通信してもよい。例えば、基地局１４ａは同時に第１および第２の遠隔局１２ａ、１２ｂと通信し、基地局１４ｃは同時に第３および第４の遠隔局１２ｃ、１２ｄと通信する。結果的なパケットはＢＳＣ１６へ転送され、これは呼リソース割当てと、１つの基地局１４ａ−１４ｃから別の基地局１４ａ−１４ｃへの特定の遠隔局１２ａ−１２ｄの呼のソフトハンドオフの総合的な処理を含む移動管理機能を行う。例えば、遠隔局１２ｃは同時に２つの基地局１４ｂ、１４ｃと通信している。結果として、遠隔局１２ｃが基地局の１つ１４ｃから十分に遠くへ移動するとき、呼は他の基地局１４ｂへハンドオフされる。
【００２０】
送信が通常の電話呼であるならば、ＢＳＣ１６は受信したデータをＭＳＣ１８へ伝送し、これはＰＳＴＮ２２とインターフェースするための付加的な伝送サービスを提供する。送信がＩＰネットワーク２４を目的地とするデータ呼のようなパケットベースの送信であるならば、ＭＳＣ１８はデータパケットをＰＤＳＮ２０へ伝送し、これはパケットをＩＰネットワーク２４へ送信する。その代わりに、ＢＳＣ１６はパケットを直接ＰＤＳＮ２０へ伝送し、これはパケットをＩＰネットワーク２４へ送信する。
【００２１】
逆方向チャンネルは遠隔局１２ａ−１２ｄから基地局１４ａ−１４ｃへの送信である。逆方向リンク送信の性能はパイロットチャンネルと他の逆方向トラフィックチャンネルとのエネルギレベル比として測定されることができる。パイロットチャンネルは受信されたトラフィックチャンネルのコヒーレントな復調を行うためにトラフィックチャンネルに付随する。ｃｄｍａ２０００システムでは、ｃｄｍａ２０００を使用して各個人の加入者の無線構造により特定されるように、逆方向トラフィックチャンネルはアクセスチャンネル、強化したアクセスチャンネル、逆方向共通制御チャンネル、逆方向専用制御チャンネル、逆方向基本チャンネル、逆方向補足チャンネル、逆方向補足コードチャンネルを含んでいるがそれらに限定されない多数のチャンネルを含むことができる。
【００２２】
基地局の範囲内の異なる遠隔局により送信される信号は直交信号ではないが、所定の遠隔局により送信される異なるチャンネルは直交ウォルシュコードの使用により相互に直交する。各チャンネルは最初にウォルシュコードを使用して拡散され、ウォルシュコードはチャンネル化と、受信機の位相エラーを防止するために与えられる。
【００２３】
前述したように、パワー制御はＣＤＭＡシステムではきわめて重要な問題である。典型的なＣＤＭＡシステムでは、基地局は基地局の範囲内の各遠隔局へ送信される送信中へパワー制御ビットをパンクチャする。パワー制御ビットを使用して、遠隔局はパワー消費と、他の遠隔局との干渉が減少されるように、その送信の信号強度を有効に調節できる。この方法で、基地局の範囲の各個々の遠隔局のパワーはほぼ同じであり、これは最大のシステム容量を可能にする。遠隔局には出力パワー調節のための少なくとも２つの手段が与えられる。一方は遠隔局により実行されるオープンループパワー制御プロセスであり、他方は遠隔局と基地局の両者を含むクローズループ補正プロセスである。
【００２４】
しかしながら、順方向リンクでは、同じセル内の遠隔局間で干渉問題が生じないので、基地局は基地局の範囲内の全ての遠隔局へ最大のパワー送信レベルで送信できる。この容量は音声トラフィックとデータトラフィックの両者を伝送できるシステムを設計するために利用されることができる。最大のパワー送信レベルは隣接する基地局の動作に干渉する高さであってはならないことに注意すべきである。
【００２５】
音声トラフィックの可変速度のエンコードおよびデコードを使用するシステムでは、基地局は一定のパワーレベルで音声トラフィックを送信しない。可変速度のエンコードおよびデコードの使用はスピーチ特性を可変速度で最適にエンコードされる音声フレームに変換する。例示的なＣＤＭＡシステムでは、これらの速度は全速度、半速度、１／４速度、１／８速度である。これらのエンコードされた音声フレームはその後異なるパワーレベルで送信されることができ、システムが正確に設計されるならば所望のターゲットフレームエラー率（ＦＥＲ）を実現する。例えばデータレートがシステムの最大のデータレート容量よりも小さいならば、データビットは冗長的にフレームにパックされることができる。このような冗長パッキングが生じると、受信機でのソフト結合プロセスは崩壊したビットの回復を可能にするので、パワー消費と、他の遠隔局に対する干渉は減少される。可変速度のエンコードとデコードの使用は米国特許第５，４１４，７９６号明細書（発明の名称“ＶＡＲＩＡＢＬＥＲＡＴＥＶＯＣＯＤＥＲ ”）に詳細に記載されており、これは本発明の出願人に譲渡され、ここで参考文献とされている。音声トラフィックフレームの送信は必ずしも基地局が送信する最大のパワーレベルを使用せず、パケット化されたデータトラフィックは残りのパワーを使用して送信されることができる。
【００２６】
したがって、音声フレームがＸｄＢで所定の瞬間ｘ（ｔ）ｄＢで送信されるが基地局が最大の送信容量ＹｄＢを有するならば、データトラフィックの送信に使用されることができる（Ｙ−Ｘ）ｄＢの残留パワーが存在する。
【００２７】
音声トラフィックと共にデータトラフィックを送信するプロセスは問題とすることができる。音声トラフィックフレームは異なる送信パワーレベルで送信されるので、量（Ｙ−Ｘ）ｄｂは予測可能ではない。この不確定を処理する１方法はデータトラフィックペイロードを反復および冗長サブパケットに再度パッケージすることである。１つの崩壊したサブパケットが別の崩壊したサブパケットと結合するソフト結合のプロセスにより、反復および冗長サブパケットの送信は最適なデータ送信レートを生成できる。
【００２８】
ｃｄｍａ２０００システムの学名がここで使用されているがこれは単に例示のためである。このような使用は本発明をｃｄｍａ２０００システムの構成に限定することを意図しない。例示的なＣＤＭＡシステムでは、データトラフィックはパケットで転送されることができ、これはスロットを占有するサブパケットから構成される。スロットサイズは１．２５ｍｓとして指定されるが、スロットサイズは本発明の技術的範囲に影響せずにここで説明する実施形態で変更してもよいことが理解されるべきである。
【００２９】
例えば、遠隔局が７６．８ｋｂｐｓでデータ送信をリクエストするが基地局がこの送信レートはリクエストされた時間で可能ではないことを知っているならば、遠隔局の位置と利用可能な残留パワー量により、基地局はデータを多数のサブパケットにパッケージすることができ、これらは低い利用可能な残留パワーレベルで送信される。遠隔局は崩壊したビットを有するデータサブパケットを受信するが、サブパケットの崩壊したビットをソフト結合することができ、それによって許容可能なＦＥＲ内でデータペイロードを受信する。
【００３０】
この方法では、遠隔局は付加的なサブパケットを検出し、デコードできなければならない。付加的なサブパケットは冗長データペイロードビットを伝送するので、これらの付加的なサブパケットの送信は代わりに“再送信”と呼ばれる。
【００３１】
遠隔局が再送信を検出することを可能にする１方法は、周期的な間隔でこのような再送信を送信することである。この方法では、プリアンブルが第１の送信されるサブパケットに添付され、それにおいてプリアンブルはデータペイロードのターゲット目的地である遠隔局と、サブパケットの送信レートと、全てのデータペイロード量を伝送するために使用されるサブパケット数とを識別する情報を伝播する。サブパケットの到着タイミング、即ち再送信が到着するように予定されている周期のインターバルは通常予め定められたシステムパラメータであるが、システムがこのようなシステムパラメータをもたないならば、タイミング情報はプリアンブルに含まれてもよい。データパケットのＲＬＰシーケンス番号のような他の情報も含まれることができる。遠隔局は将来の送信が特定の時間に到着することを通知されているので、このような将来の送信はプリアンブルビットを含む必要はない。
【００３２】
マルチパス干渉としても知られているレイリーフェーディングは、同一の信号の多数のコピーが破壊的な方法で受信機に到着するときに生じる。実質的なマルチパス干渉は周波数帯域幅全体のフラットフェーディングを発生するために生じることができる。遠隔局が急速に変化する環境を移動しているならば、サブパケットが再送信を予定しているときに深いフェードが生じる可能性がある。このような状態が生じるとき、基地局はサブパケットを送信するために付加的な送信パワーを必要とする。これはもしも残留パワーレベルがサブパケットの再送信に不十分であるならば問題である。
【００３３】
図２は信号強度対時間のグラフであり、周期的な送信が時間ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５で生じる。時間ｔ_２では、チャンネルはフェードし、そのため送信パワーレベルは低いＦＥＲを実現するために増加されなければならない。
【００３４】
遠隔局が再送信を検出することを可能にする別の方法は、送信されるサブパケット毎にプリアンブルを添付し、その後、最適のチャンネル状態中にサブパケットを送信することである。最適のチャンネル状態は遠隔局により送信される情報を通じて基地局で決定されることができる。最適のチャンネル状態はデータリクエストメッセージ（ＤＲＣ）により伝送されるチャンネル状態情報、または動作期間に遠隔局により基地局へ送信されるパワー強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ）により決定される。チャンネル状態情報は種々の方法により送信されることができるが、これはこの発明の主題ではない。このような方法は１９９７年９月１６日出願の米国特許出願第０８／９３１，５３５号明細書（発明の名称“ＣＨＡＮＮＥＬＳＴＲＵＣＴＵＲＥＦＯＲＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭ”）に記載されており、これは本発明の出願人に譲渡され、ここで参考文献とされている。最適のチャンネル状態の１つの測定尺度はレイリーフェーディング状態である。
【００３５】
好ましいチャンネル状態中にのみ送信する方法は、送信の予め定められたタイミング期間を持たないチャンネルで理想的である。例示的な実施形態では、基地局はレイリーフェーディングエンベロープのピークでのみ送信し、信号強度は時間に対して描かれ、信号強度のピークは予め定められたしきい値により識別される。このような方法が実行されるならば、容易に検出可能でデコード可能なプリアンブルは再送信に重要である。しかしながら、プリアンブルビットは送信パワーを浪費するオーバーヘッドビットであるので、サブパケット毎にプリアンブルを添付することは問題である。例えばプリアンブルがＫビットの長さであるとを仮定すると、データペイロードはＭのサブパケットに分割され、全てのサブパケットの総数はＮである。１つだけのプリアンブルを必要とする周期的な送信はＫ／Ｎビットのオーバーヘッドを有し、このオーバーヘッドを送信するためのエネルギ量は１０ｌｏｇ_１０（Ｋ／Ｎ）である。しかしながら、各サブパケットに対して１つのプリアンブルを必要とする不規則な送信では、オーバーヘッドはＭＫ／Ｎであり、このオーバーヘッドを送信するためのエネルギ量は１０ｌｏｇ_１０（ＭＫ／Ｎ）である。
【００３６】
図３は信号強度対時間のグラフを示している。信号強度がしきい値ｘを超えていないため遠隔局への信号強度が時間ｔ_２、ｔ_３ではなくｔ_１、ｔ_４、ｔ_５で良好であることを基地局が決定したならば、基地局は時間ｔ_１、ｔ_４、ｔ_５でのみ送信する。
【００３７】
この実施形態では、再送信のデコードはそれに添付されたプリアンブルの検出およびデコードに依存している。受信されたプリアンブルで低いＦＥＲを確実にする１方法はプリアンブルビットの送信パワーレベルを上げることである。別の方法は再送信から別々のチャンネルでプリアンブルメッセージを送信することである。例えば、幾つかの無線通信システムでは、基地局の範囲の遠隔局はプリアンブルメッセージのための割当てられたチャンネルを絶えず走査するようにプログラムされている。遠隔局はデータチャンネルを周期的に走査するようにはプログラムされていない。特別な遠隔局をターゲットとするプリアンブルメッセージが到達したならば、遠隔局はデータ再送信が別々のデータチャンネルで特定された時間に到着していることを知り、したがってそれを検出する。しかしながらこの方法はプリアンブルメッセージが失われたならば、そのプリアンブルメッセージに対応するデータ送信も失われるので依然として問題である。
【００３８】
ここで説明した例示的な実施形態はデータペイロードに関連するプリアンブルビットのフラクショナルオーバーヘッドを最小にする弾力性のあるプリアンブルを発生する技術を提供する。
【００３９】
例示的な実施形態では、プリアンブルサブパケットを発生する方法および装置が与えられる。プリアンブル情報の弾力性と検出能力を改良するため、プリアンブル情報ビットは基本ユニットを形成するために拡散され、そのエレメントは“チップ”と呼ばれる。用語“チップ”は拡散関数の出力ビットを指し、多数の拡散ビットは単一のデータビットを表すために使用される。
【００４０】
基本的なプリアンブルユニットは予め定められた期間に対して反復され、プリアンブルユニットの各反復は“−１”または“＋１”により乗算される。プリアンブル情報におけるこれらの演算はプリアンブル情報をさらに容易に検出可能にし弾力性のあるものにする。テーブル１はこの目的を実現する特別な反復および順列パターンを示している。
【表１】

【００４１】
この特別な例では、もとのプリアンブル情報は１９２チップを含む基本ユニットに拡散される。付随するデータペイロードがパックされているデータサブパケットの送信レートに基づいて、この基本的な１９２チッププリアンブルユニットはテーブル１に表示される順列／反復パターンにしたがって反復される。
【００４２】
以後、１９２−チッププリアンブルユニットの任意の所定の反復／組合わせにより生成される総ビットをプリアンブルパッケージと呼ぶ。したがってチャンネル感知するように即ち不規則的に送信される各データサブパケットは、添付されたプリアンブルパッケージを有する。
【００４３】
テーブル２はデータサブパケットを有する反復されたプリアンブルユニットの送信を示している。各“Ｄ”はデータペイロードを伝送するサブパケットを示し、各“Ｐ”は１９２チップのプリアンブルユニットを示している。示されているように、等しい数の正の“Ｐ”および負の“Ｐ”のパターンは共に容易に検出可能である。別の順列パターンが可能であり、この実施形態の技術的範囲内のものである。

テーブル２
図４は基本的なプリアンブルユニットと反復されたプリアンブルパターンを発生する装置の図である。遠隔局識別子、サブパケットインデックス、サブパケット送信レートのような情報を含むがそれに限定されないプリアンブル情報はエンコーダ素子４０で符号化される。符号化された情報は所望のＮチッププリアンブルユニットを発生する拡散発生器４２へ入力される。Ｎチッププリアンブルユニットはその後マッピング素子４４へ入力され、ここでＮチッププリアンブルユニットは反復され、プリアンブルパケットを生成するために予め定められた順列パターンにしたがって＋１または−１により乗算される。
【００４４】
エンコーダ素子４０はＭ入力ビット毎にＮ出力を発生する一定の長さＫを有するコンボリューションエンコーダであり、Ｍ／Ｎの符号化レートを発生する。その代わりに、エンコーダ素子４０はブロックコーダまたはリード−ソロモンエンコーダであってもよい。拡散素子４２はＸ入力ビットからＹ直交出力ビットを生成するように構成されている任意の素子で構成することができる。
【００４５】
図５はさらに特別な実施形態の装置であり、遠隔局識別子は残りのプリアンブル情報とは別に符号化される。
【００４６】
６ビットを含む遠隔局識別ビットは率６／１２でエンコーダ５０に入力される。４ビットを含む他のプリアンブル情報は率４／１２でエンコーダ５１に入力される。エンコーダ５０の１２ビット出力とエンコーダ５１の１２ビット出力は同位相成分（Ｉ）と直角位相成分（Ｑ）を形成するために変調素子５２へ入力され、ここでエンコーダ５０からの各ビットと、エンコーダ５１からの各ビットはもとのプリアンブル情報毎に１２の値を生成するように対にされる。ＩおよびＱ成分はもとのプリアンブル情報毎に１９２値を形成するために拡散素子５３において短い１６チップウォルシュ関数を使用して拡散される。１９２チップはマッピング素子５４に入力され、テーブル１で示されているパターン等の予め定められたパターンにしたがって並べられる。
【００４７】
図５の装置は遠隔局識別子ビットが他のプリアンブル情報から別に分離されて符号化されるという利点を有する。遠隔局識別子は別に符号化されるので、遠隔局は送信の目的とする受信者のアイデンティティを決定するためにプリアンブル全体をデコードする必要はない。
【００４８】
別の例示的な実施形態では、プリアンブルパッケージの長さを選択する方法および装置が提供される。プロセッサはデータペイロードを転送することに必要とされるサブパケット数を決定するように構成される。サブパケット数とサブパケットの送信レートに基づいて、プリアンブルパッケージの寸法が選択される。プリアンブルパッケージの寸法が一度選択されると、総ビットと比較して全てのプリアンブルパケットのフラクショナルオーバーヘッドが決定される。フラクショナルオーバーヘッドが大き過ぎるならば、プロセッサは異なる数のサブパケットでこの解析を反復する。
【００４９】
図６は処理素子によるサブパケットプリアンブルの長さの決定を示しているフローチャートである。ステップ６１で、初期値がサブパケット数に対して選択される。初期値はチャンネル状態により設定されることができる。例えばチャンネル状態が好ましい状態であるならば、高いレートのパケットが恐らく送信される。高いレートのパケットでは、多数のビットを伝送する単一のサブパケットが使用される。したがって初期値は１である。しかしながら、チャンネル状態が好ましくないならば、低いレートのパケットが恐らく送信される。低いレートのパケットではそれぞれ少数のビットを伝播する多数のサブパケットが使用される。したがって初期値は４である。
【００５０】
ステップ６２では、データ送信レートの決定が行われる。ステップ６３では、プリアンブルパッケージの寸法の評価が行われる。ステップ６４では、フラクショナルオーバーヘッドＰ／（Ｎ＋Ｐ）が決定され、ここでＰは各データサブパケットに添付された全てのプリアンブルパッケージの寸法であり、Ｎはデータサブパケットの総ビット数である。フラクショナルオーバーヘッドがしきい値量よりも大きいならば、新しいサブパケット数がステップ６５で選択される。プロセスの流れはステップ６２に戻り、フラクショナルオーバーヘッドが指示された許容範囲内になるまで反復される。実験により、最適なフラクショナルオーバーヘッドは０．２５００％よりも少ない。
【００５１】
別の実施形態では、予め定められたプリアンブル長を使用する方法および装置が与えられる。プロセッサまたはスケジュール装置は予め定められたプリアンブル長、送信レート、メモリ素子中の検索テーブルに記憶されたサブパケット数を有する。このような検索テーブルは特別なデータレートとパケット寸法でフラクショナルオーバーヘッド量よりも少ないことが知られている最適のプリアンブル長を記憶している。テーブル３は検索テーブルの１例である。
【表２】

【００５２】
テーブル３は、１４の１６−チップウォルシュチャンネルが基地局に利用可能であるときの可能なサブパケット寸法、データレート、プリアンブルパッケージ寸法の１例を示している。任意の時間点で、基地局は送信に有効なある数のウォルシュチャンネルだけを有することに注意すべきである。ウォルシュチャンネル数は変化し、そのため表３で前述したパラメータ値も変化する。
【００５３】
以上、最適化されたプリアンブル構造を使用してデータトラフィックを送信する優秀で改良された方法および装置が説明された。当業者はここで説明した実施形態と共に説明した種々の例示された論理ブロック、モジュール、回路、アルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両者の組合わせとして構成されてもよいことを理解するであろう。種々の例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、ステップをそれらの機能に関して説明した。その機能がハードウェアまたはソフトウェアとして構成されるかはシステム全体に課された特定の応用および設計の制約に基づいている。当業者はこれらの状態下でハードウェアとソフトウェアの互換性と、各特定の応用で前述の機能をいかに最良に実行できるかを認識する。例として、ここで記載した実施形態と共に説明した種々の例示された論理ブロック、モジュール、回路、アルゴリズムステップはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能な論理装置、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理装置、例えばレジスタおよびＦＩＦＯ等のディスクリートなハードウェアコンポーネント、１セットのファームウェア命令を実行するプロセッサ、任意の通常のプログラム可能なソフトウェアモジュール、プロセッサまたはその任意の組合わせで構成され、あるいは実行されてもよい。プロセッサは有効にはマイクロプロセッサであると有効であるが、その代わりに、プロセッサは任意の通常のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または状態マシンであってもよい。ソフトウェアモジュールは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、取出し可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたは技術で知られている任意の他の形態の記憶媒体に保持することができる。当業者はさらに先の説明を通して参照されたデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップが電圧、電流、電磁波、磁界または分子、光フィールドまたは粒子、或いはその任意の組合わせにより有効に表されることを認識するであろう。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態を示し上述した。しかしながら多数の置換がここで説明された実施形態に対して本発明の技術的範囲内で行われてもよいことが当業者に明白であろう。それ故、本発明は特許請求の範囲を除いて限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
例示的なデータ通信システムの図。
【図２】
データトラフィックパケットの周期的送信のグラフ。
【図３】
最適な送信状態中のデータトラフィックパケットの送信を示したグラフ。
【図４】
プリアンブルユニットとプリアンブルパッケージを生成する装置のブロック図。
【図５】
遠隔局識別子が別々に符号化されるプリアンブルユニットを生成するための装置のブロック図。
【図６】
サブパケットプリアンブルの長さの決定を示しているフローチャート。

Claims

チャンネル感知方法で無線通信システムでデータパケットを送信する方法において、
データペイロードを少なくとも１つのサブパケットに再度パッケージし、
少なくとも１つのプリアンブルペイロードを生成し、それにおいて少なくとも１つのプリアンブルペイロードは少なくとも１つのサブパケットに対応し、
少なくとも１つのプリアンブルユニットを形成するために少なくとも１つのプリアンブルペイロードを拡散するステップを含んでいる送信方法。
少なくとも１つのプリアンブルユニットを順次配列するステップをさらに含んでいる請求項１記載の方法。
少なくとも１つのプリアンブルユニットを順次配列するステップは順列パターンにしたがって行われる請求項２記載の方法。
順列パターンは、予め定められた反復で少なくとも１つのプリアンブルユニットを反復し、
少なくとも１つのプリアンブルユニットの一部を−１で乗算するステップを含んでいる請求項２記載の方法。
少なくとも１つのプリアンブルペイロードを符号化するステップをさらに含んでおり、少なくとも１つのプリアンブルペイロードを拡散するステップは符号化されたプリアンブルペイロードで行われる請求項１記載の方法。
少なくとも１つのプリアンブルペイロードの遠隔局識別子は少なくとも１つのプリアンブルペイロードの残りの部分から分離して別にエンコードされる請求項５記載の方法。
コンボリューション符号化は少なくとも１つのプリアンブルペイロードを符号化するステップで使用される請求項５記載の方法。
ブロックコード化は少なくとも１つのプリアンブルペイロードを符号化するステップで使用される請求項５記載の方法。
少なくとも１つのプリアンブルペイロードを拡散するステップは複数の直交コードを使用する請求項１記載の方法。
複数の直交コードはウォルシュコードである請求項９記載の方法。
無線通信システムでのデータペイロードの送信を最適化する方法において、
サブパケットの最初の数を選択し、各サブパケットは実質上データペイロードの類似のコピーを伝播し、
サブパケットの最初の数に対応するデータレートを決定し、
データレートにしたがってプリアンブルパッケージの長さを決定し、
フラクショナルオーバーヘッドを決定し、プリアンブルパッケージの長さがサブパケットのビットと比較され、
フラクショナルオーバーヘッドが予め定められたしきい値量よりも大きい場合には、新しいサブパケット数を選択し、
フラクショナルオーバーヘッドが予め定められたしきい値量以下の場合には、プリアンブルパッケージを生成するステップを含んでいる方法。
サブパケットの最初の数を選択するステップは、サブパケットの最初の数を選択するベースとしてチャンネル状態を使用する請求項１１記載の方法。
データペイロードの送信を最適化する方法において、
データペイロードの送信のデータレートを決定し、
データペイロードの対応するパケットサイズとプリアンブルの長さを決定するために検索テーブルを使用し、パケットは少なくとも１つのサブパケットを含み、プリアンブルはそれぞれ少なくとも１つのサブパケットに添付される方法。
検索テーブルは複数の検索テーブルの１つであり、複数の検索テーブルのそれぞれは有効なウォルシュチャンネル数に対応する請求項１３記載の方法。
データペイロード送信パラメータを受信するエンコード素子と、
符号化されたデータペイロード送信パラメータを受信し、それを拡散する拡散素子と、
拡散され符号化されたデータペイロード送信パラメータを順列で配置するマッピング素子とを具備しているデータペイロード送信のためのプリアンブルを発生する装置。
拡散素子へ入力される前に、符号化されたデータペイロード送信パラメータを変調する変調素子をさらに具備している請求項１５記載の装置。
プロセッサを具備し、そのプロセッサはそのプロセッサにより実行可能な命令セットを含むプロセッサの読取可能な記憶素子に結合されており、そのプロセッサは、
少なくとも１つのサブパケットにデータペイロードを再パッケージし、
少なくとも１つのプリアンブルペイロードを発生し、その少なくとも１つのプリアンブルペイロードは少なくとも１つのサブパケットに対応し、
少なくとも１つのプリアンブルユニットを形成するため少なくとも１つのプリアンブルペイロードを拡散するように動作するデータパケットへプリアンブルを発生する装置。
少なくとも１つのサブパケットへデータペイロードを再パッケージする手段と、
少なくとも１つのサブパケットに対応する少なくとも１つのプリアンブルペイロードを発生する手段と、
少なくとも１つのプリアンブルユニットを形成するために少なくとも１つのプリアンブルペイロードを拡散する手段とを具備しているデータパケットに対するプリアンブルを発生する装置。
少なくとも１つのプリアンブルユニットを順次配列する手段をさらに具備している請求項１８記載の装置。
少なくとも１つのプリアンブルペイロードを符号化する手段をさらに具備している請求項１８記載の装置。
データペイロードの実質上類似のコピーを伝送する各サブパケットの最初の数を選択する手段と、
サブパケットの最初の数に対応してデータレートを決定する手段と、
データレートにしたがってプリアンブルパッケージの長さを決定する手段と、
フラクショナルオーバーヘッドを決定する手段と、
フラクショナルオーバーヘッドが予め定められたしきい量よりも大きいか否かを決定し、新しいサブパッケージ数を選択し、フラクショナルオーバーヘッドが予め定められたしきい値量以下であるならば、プリアンブルパッケージを発生する手段とを具備し、プリアンブルパッケージの長さはサブパケットのビットと比較される無線通信システムでデータペイロードの送信を最適にする装置。
検索テーブルを記憶する手段と、
パケットのデータレートを決定する手段とを具備し、パケットは少なくとも１つのサブパケットを含み、プリアンブルがそれぞれ少なくとも１つのサブパケットに添付されており、さらに、
検索テーブルで複数のパラメータを発見するためにパケットのデータレートを使用する手段を具備し、複数のパラメータはプリアンブル長を含んでいる最適化されたプリアンブル構造を発生する装置。