JP5145382B2 - 無線チャンネルでヘッダを復号する方法とシステム - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は無線通信システムと方法に関するもので、特に無線チャンネルによりデータを送信および受信するシステムと方法に関する。

（発明の背景）
無線電話通信を加入者に提供するのに公衆無線電話システムが広く用いられている。例えば、移動体通信用の全世界システム（ＧＳＭ）システムは１９９０年代の初めから稼動している。ＧＳＭシステムの設計と動作は当業者によく知られているので、ここで詳しく説明する必要はない。

ＧＳＭシステムが拡張されて無線パケット・データ通信が促進された。詳しく述べると、無線チャンネルによるパケット・データ通信を促進するために、一般パケット無線サービス(General Packet Radio Service)(ＧＰＲＳ)が設計された。ＧＰＲＳシステムについては、例えば、欧州電気通信標準協会（ＥＴＳＩ）刊行物であるＧＳＭ ０３．６０ Ｖ．５．２．０ １９９７-１、「ディジタル・セルラ電気通信システム(Digital cellular telecommunications system)（フェーズ２＋）；一般パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）；サービス説明(Service description);ステージ２（ＧＳＭ ０３．６０ バージョン５．２．０）」に説明されており、これをここに援用する。ＧＰＲＳの設計と動作は当業者によく知られているので、ここに詳しく説明する必要はない。

増強されたＧＰＲＳ（ＥＧＰＲＳ）や、ＧＳＭ展開のための増強されたデータ転送速度（ＥＤＧＥ）などの、ＧＰＲＳの拡張が現在設計されている。これはマルチメディア・データと、パケットに基づく音声の高速通信を促進し、同時にインターネット・プロトコル（ＩＰ）などの外部ネットワーク・プロトコルとの互換性を増強するためのものである。ＥＧＰＲＳシステムとＥＤＧＥシステムについては、ＧＳＭ ０４．６０ Ｖ６．２．０（１９９８−１０）、「ディジタル・セルラ電気通信システム（フェーズ２＋）；一般パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）； 移動局（ＭＳ）・基地局装置（ＢＳＳ）インターフェース； 無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）プロトコル（ＧＳＭ ０４．６０ バージョン６．２．０ リリース１９９７）」と、ＧＳＭ ０５．０３ Ｖ８．０．０（１９９９−０７）、「ディジタル・セルラ電気通信システム（フェーズ２＋）；チャンネル符号化（ＧＳＭ ０５．０３ バージョン８．０．０ リリース１９９９）」に述べられており、これをここに援用する。ＥＧＰＲＳとＥＤＧＥの設計と動作は当業者によく知られているので、ここに詳しく説明する必要はない。

図１はＧＰＲＳ構造の全体ブロック図である。図１に示すように、ＧＰＲＳ構造は、無線電話リンクを用いてＧＰＲＳネットワークと通信する複数の移動局（ＭＳ）を含む。ＭＳは移動体端末（ＭＴ）と端末装置（ＴＥ）を含む。理解されるように、ここではＴＥとＭＴを２つの別個のブロックとして示したが、これらは、共用の構成要素を用いて単一の携帯用ハウジング内に実現してよい。Ｕｍアクセス点は移動体のアクセスに用いられ、Ｒ基準点はメッセージの発信または受信に用いられる。ＧＰＲＳ間インターフェースＧｐは、メッセージの交換のために２つの独立のＧＰＲＳネットワークを接続する。Ｇｉ基準点はＧＰＲＳネットワークとパケット・データ・ネットワーク（ＰＤＮ）または他のネットワークとを接続する。複数の異なるパケット・データ・ネットワークまたはその他のネットワークに対して１つ以上のＧＰＲＳネットワーク・インターフェースがあってよい。かかるネットワークは、所有権も通信プロトコル（Ｘ．２５やＴＣＰ／ＩＰなど）も異なってよい。

図２はＧＰＲＳ論理構造の全体像である。図２に示すように、ＧＰＲＳは、処理中のＧＰＲＳ支援ノード（ＳＰＳＮ）とゲートウエイＧＰＲＳ支援ノード（ＧＧＳＮ）という２つのネットワーク・ノードを加えることにより、ＧＳＭ構造上に論理的に実現される。ＧＧＳＮはパケット・データ・プロトコル・アドレスを評価するためにパケット・データ・ネットワークがアクセスするノードであり、付属するＧＰＲＳユーザのための経路選択情報を含む。ＳＧＳＮはＭＳを処理中のノードである。ＧＰＲＳが付属すると、ＳＧＳＮは例えばＭＳの移動性と機密保護に関する情報を含む移動性管理コンテキストを確立する。ＭＳは無線電話リンクを用いて複数の基地局システム（ＢＳＳ）と通信する。ＧＰＲＳ論理構造のその他の詳細は上に引用したＧＳＭ ０３．６０に述べられており、ここで詳細に説明する必要はない。

図３はＧＰＲＳシステムの伝送平面を示す。図３に示すように、伝送平面は、流れ制御、誤り検出、誤り訂正、誤り回復などの関連する情報転送制御手続きと共に、ユーザ情報転送を行う層化プロトコル構造を含む。基底の無線インターフェースからの、ネットワーク・サブシステム・プラットフォームの伝送平面の独立は、Ｇｂインターフェースを介して保持される。図３に示すように、ＭＳとＢＳＳの間の一次層２（Ｌ２）インターフェースは無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）ブロックによる。ＲＬＣ部は無線資源に関連する制御機構へのアクセスを提供する。ＭＡＣ部は物理層へのアクセスを可能にする。図３の伝送平面とＲＬＣ／ＭＡＣブロックは、上に引用したＧＳＭ ０３．６０ と ＧＳＭ ０４．６０ に定義されている。

図４Ａと図４Ｂは、ＧＰＲＳについての、ＭＡＣヘッダを持つダウンリンクＲＬＣデータ・ブロックと、ＭＡＣヘッダを持つアップリンクＲＬＣデータ・ブロックをそれぞれ示す。この中のデータ・ブロックとフィールドの設計は上に引用したＧＳＭ ０４．６０ に定義されているので、ここでは詳細に説明しない。

ＧＰＲＳによりマルチメディアや音声などの実時間サービスを提供するとき、図１のＰＤＮまたはその他のネットワークに起因するプロトコル関連のオーバーヘッド負担を減らすことが一般に望ましい。プロトコル・オーバーヘッドは、２つのベアラを導入することにより減らすことができる。第１のベアラはＥＧＰＲＳによる最適化音声（ＯＶＥ）と呼ばれるもので、これは標準電話に似たパケット音声サービスを提供し、また最大スペクトル効率になるように最適化するのに用いられる。ＯＶＥベアラでは、唯一のオーバーヘッドは帯域内信号から生じ、これは適応マルチレート（ＡＭＲ）ヴォコーダと、ＲＬＣ／ＭＡＣオーバーヘッドと、チャンネル符号化に起因する。第２のベアラはＥＧＰＲＳによる一般的実時間サービス（ＧＲＥ）と呼ばれるもので、端末相互間のＩＰ接続性でマルチメディア・サービスを提供するのに用いられる。このベアラはビデオ電話などのアプリケーションに用いてよい。ＲＬＣ／ＭＡＣオーバーヘッドはＯＶＥの場合と同様である。その他のオーバーヘッドには、リンク層や、複数のリンク層フレームを記述するオプションのリンク・フィールドなどがある。

したがって、オーバーヘッドの主な要因は、ＧＭＳ無線チャンネルによりデータと共に繰り返し送信および受信するＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ内のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダである。ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳでは、ヘッダとデータは別個に符号化される。ＯＶＥでは少なくとも或るＡＭＲモードにおいて、またＧＲＥベアラでは少なくとも或る符号化方式において、ヘッダの性能はペイロードの性能より悪い。これは、例えば音声またはビデオのフロントエンド・クリッピングに起因する性能のロスの原因になる。したがって、オーバーヘッドの大きな要因にならないようにしてヘッダを高い信頼度で復号する必要がある。

十分な量のチャンネル符号化を行うとヘッダの性能が十分良くなることが知られている。しかし同様に望ましいのは、チャンネル符号化に起因するオーバーヘッドを減らすこと、好ましくは最小にすることである。したがって、例えば、ＲＬＣ／ＭＡＣペイロードは重畳コードの１／１２という低い速度を用いて符号化し、ヘッダはせいぜい１／３という低い速度で符号化して、データのために利用可能なチャンネル符号化の量を最大にする。このように、オーバーヘッドの大きな要因にならないようにしてＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを高い信頼度で符号化するシステムと方法が引き続き必要である。

（発明の概要）
したがって本発明の目的は、無線チャンネルによりデータを送信および受信するための改善されたシステムと方法を与えることである。

本発明の別の目的は、無線チャンネルによりデータと共に繰り返し送信および受信するヘッダを復号するシステムと方法を与えることである。

本発明の更に別の目的は、無線チャンネルによりオーバーヘッドの大きな要因にならないようにしてヘッダを高い信頼度で復号することができるシステムと方法を与えることである。

かかる目的を達成する本発明の方法は、複数のヘッダ・フィールドを含み且つ無線チャンネルによりデータと共に繰り返し送信および受信するヘッダを、少なくとも１つの最初に受信したヘッダを最初に復号して、複数のヘッダ・フィールドの値を識別することにより復号する方法とシステムで与えられる。複数のヘッダ・フィールドは、確定値を有する不変のヘッダ・フィールドと変化する値を有する変化するヘッダ・フィールドとを含む。ここで、不変のヘッダ・フィールドは一般にパケット化されたデータ（音声、マルチメディアおよび／または処理されたデータ）の持続フロー通信セッションの間変化しないが、変化するデータ・フィールドは一般にデータ・パケット毎に変化する。少なくとも１つのその後受信するヘッダは少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドの確定値を用いて復号するので、少なくとも１つの変化するヘッダ・フィールドを一層高い信頼度で復号することができる。その後、少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドの確定値を用いて少なくとも１つのその後受信したヘッダの復号に成功するとこれに応じて、変化するヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のヘッダをデータと共に受信して復号する。

本発明は、無線チャンネルを制御する実時間フロー（持続フロー）（例えば、ＧＳＭシステムにおけるＴＤＭＡフレーム内のタイム・スロット）は、実時間フローが不連続伝送になるまでは、連続的に無線資源の制御を保持するであろうという認識から生まれた。したがって、連続的に使用するＴＤＭＡチャンネル（例えば、関連するＧＳＭ ＴＤＭＡフレーム）は同じ実時間フローからである可能性が大きい。したがって、その後の送信および受信中はヘッダ・フィールドの値は不変と仮定し、かかる仮定に基づいて、変化するヘッダ・フィールドの復号を改善することができる。

少なくとも１つの最初に受信したヘッダの最初の復号では、複数のヘッダ・フィールドに関連する記号のソフト値を識別するのに予測復号を用いてよい。その後の復号は、少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドに関連する記号に１の確率値またはその他の制約された復号を用いて、少なくとも１つのその後受信したヘッダを予測復号することが可能で、これにより少なくとも１つの変化するヘッダ・フィールドを一層高い信頼度で予測符号化することができる。最初の復号は所定の回数繰り返し行ってよい。または、選択判定基準に対して複数のヘッダ・フィールドの値の識別に成功するまで、最初の復号を繰り返し行ってよい。

本発明は、複数のヘッダ・フィールドを含み、且つ移動体通信用の全世界システム（ＧＳＭ）無線チャンネルにより一般パケット無線システム（ＧＰＲＳ）内でデータと共に繰り返し送信および受信する、無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）ヘッダを復号するのに特に有用である。詳しく述べると、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダについて、少なくとも１つの最初に受信したＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを最初に復号して複数のヘッダ・フィールドの値を識別する。複数のヘッダ・フィールドは、確定値を有する不変のヘッダ・フィールドと変化する値を有する符号化およびパンクチャー方式(Coding and Puncturing Scheme)（ＣＰＳ）ヘッダ・フィールドとを含む。少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドの確定値を用いて少なくとも１つのその後受信したヘッダをその後復号することにより、復号候補の選択を制約するによりＣＰＳヘッダ・フィールドを一層高い信頼度で復号することができる。ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダでは、非常にまれではあるが電力削減（ＰＲ）フィールドも変化する値を有するので、その後復号する間は少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドの確定値を用いて少なくとも１つのその後受信したヘッダを復号することにより、ＣＰＳフィールドとＰＲフィールドの両方を一層高い信頼度で復号することができる。この復号の間はＰＲフィールドを不変として扱うので、ＣＰＳフィールドを一層高い信頼度で復号することができる。上に説明したように、予測復号を用いてよく、また最初の復号を所定の回数、または複数のヘッダ・フィールドの値の識別に成功するまで繰り返し行ってよい。

本発明の別の形態では、持続フロー通信セッションの間、不変のヘッダ・フィールドと変化するヘッダ・フィールドとを含む第１のヘッダを、無線チャンネルによりデータと共に繰り返し送信してヘッダを復号する。不変のヘッダ・フィールドと変化するヘッダ・フィールドとを含む第１のヘッダを復号して、不変のヘッダ・フィールドと変化するヘッダ・フィールドとを含む第１のヘッダの復号に成功したという指示を与える。第１のヘッダの復号に成功すると、変化するヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは含まない第２のヘッダを繰り返し送信する。次に、変化するヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のヘッダを復号する。

本発明のこの形態は、ヘッダの不変のフィールドは、一度復号に成功するとその後のヘッダでは繰り返す必要がないという認識から生まれた。したがって、変化するヘッダ・フィールドだけは含む必要があるが、少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは除外してよい新しいヘッダを用いる。第１のヘッダと同じコード化ヘッダ長さを用いてよいので、符号化の速度が上がり、変化するヘッダ・フィールドの復号の信頼度を高めることができる。このように、第１のヘッダと第２のヘッダは好ましくは同じコート化長さを有し、第１のヘッダは第１の復号速度で復号し、第２のヘッダは第１の復号速度より高い第２の復号速度で復号する。少なくとも１つのスチールビット(stealing bit)を用いて、第１のヘッダではなく第２のヘッダの送信であることを示してよい。

また本発明のこの形態は、持続フロー通信セッションの間、不変のヘッダ・フィールドと変化する値を有するＣＰＳヘッダ・フィールドとを含む第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダをＧＳＭ無線チャンネルによりデータと共に繰り返し送信することにより、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダに適用することができる。不変のヘッダ・フィールドとＣＰＳヘッダ・フィールドとを含む第１のヘッダを復号する。復号に成功したとの指示を与える。次に指示に応じて、ＣＰＳヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、持続フロー通信セッションに関連するデータと共にＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信する。次に、第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する。第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダはＣＰＳヘッダ・フィールドだけでなくＰＲヘッダ・フィールドを含んでもよい。上に説明したように、ＰＲヘッダ・フィールドは、第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダ内で不変であるとして処理してよい。したがって、オーバーヘッドの大きな要因にならないようにして、高い信頼度でヘッダの復号を行うことができる。

ＧＰＲＳシステムの全体ブロック図である。 ＧＰＲＳシステムの論理構造を示す。 ＧＰＲＳシステムの伝送平面の従来のプロトコル・スタックを示す。 ＧＰＲＳシステムのＭＡＣヘッダを持つダウンリンクＲＬＣデータ・ブロックを示す。 ＧＰＲＳシステムのＭＡＣヘッダを持つアップリンクＲＬＣデータ・ブロックを示す。 本発明の或る実施の形態に係る、移動局（ＭＳ）の簡単化されたブロック図である。 ８相シフト・キーイング（８ＰＳＫ）モードにおける、ＥＧＰＲＳの提案されたＲＬＣ／ＭＡＣブロックの例を示す。 ガウス最小シフト・キーイング（ＧＭＳＫ）モードにおける、ＥＧＰＲＳの提案されたＲＬＣ／ＭＡＣブロックの例を示す。 本発明の或る実施の形態に係る、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する動作を示す流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの第１のバージョンを示す。 本発明の或る実施の形態に係る、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの第２のバージョンを示す。 本発明の或る実施の形態に係る、図８Ａと図８Ｂの第１および第２のヘッダを復号する動作を示す流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、第１のヘッダの送信に成功した例を示す。 本発明の或る実施の形態に係る、第１のヘッダの送信に成功しなかった例を示す。 本発明の或る実施の形態に係る、図７と図９の動作の組み合わせを示す流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、図７と図９の動作の組み合わせを示す流れ図である。

（好ましい実施の形態の詳細な説明）
本発明の好ましい実施の形態を示す添付の図面を参照して、本発明を以下に詳細に説明する。しかし本発明は多くの異なる形式で実現可能であって、ここに示す実施の形態に限定されるものではない。かかる実施の形態は、この開示を十分かつ完全に行って本発明の範囲を当業者に十分伝えるためのものである。同じ番号は全て同じ要素を指す。

当業者が理解するように、本発明は方法、システム（装置）、コンピュータ・プログラム製品として実現してよい。したがって、本発明は完全にハードウエアの形態、または完全にソフトウエアの形態、またはソフトウエアとハードウエアを結合した形態をとることができる。

本発明の種々の形態について、ブロック図と流れ図を含む図面で詳細に示す。理解されるように、各ブロックやブロックの組み合わせはコンピュータ・プログラム命令で実現することできる。かかるコンピュータ・プログラム命令をプロセッサやその他のプログラム可能なデータ処理装置に与えて機械を生成し、プロセッサまたはその他のプログラム可能なデータ処理装置上で実行する命令はブロック内で指定された機能を実現する手段を生成する。また、かかるコンピュータ・プログラム命令はコンピュータ読み取り可能なメモリ内に記憶され、プロセッサはまたはその他のプログラム可能なデータ処理装置に命令して特定の方法で機能し、コンピュータ読み取り可能なメモリ内に記憶された命令は流れ図のブロック内に指定された機能を実現する命令手段を含む製品を生成する。

したがって図のブロックは、指定された機能を実行する手段の組み合わせや、指定された機能を実行するステップの組み合わせや、指定された機能を実行するプログラム命令を支援する。また理解されるように、図の各ブロックや図のブロックの組み合わせは、指定された機能またはステップを実行する専用のハードウエアに基づくコンピュータ・システムにより、または専用のハードウエアとコンピュータ命令の組み合わせにより、実現することができる。

本発明は、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダ内のフィールドの多くが実時間フローの間の連続したＲＬＣ／ＭＡＣヘッダにおいて一般に確定しているという認識から生まれた。したがって、ヘッダを正しく復号化した後は、変化するのは符号化およびパンクチャー方式（ＣＰＳ）フィールドだけと、場合によっては電力削減（ＰＲ）フィールドである。ＣＰＳフィールドは一般的に変化する。移動体端末が同じチャンネル上にあるときはＰＲフィールドは恐らく変化しないので、１つの基地局装置がハンドオーバの間に受信する電力割り当ては変化しない。しかし、移動体端末がＲＡＮ領域を変えるときは、または基地局装置サイトを変えるときでも、このフィールドは変化する可能性がある。

したがって、実時間フローを識別した後は、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダ内のフィールドの多くは変化しない。これは、受信機が多くのヘッダ・フィールドの事前値を１の確率で知っていることを意味する。

通話の開始などで実時間フローが始まると、連続したＲＬＣ／ＭＡＣブロックのヘッダを復号する。これは、好ましくは複数のヘッダ・フィールドの値の識別に成功する（例えば所定の信頼選択判定基準を満たすことにより）までソフト値を累積することにより行う。例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）に合格するまでヘッダを復号する。または、確定数の連続したＲＬＣ／ＭＡＣブロックについてヘッダを復号する。復号は、事後ソフト出力ビタビ・アルゴリズム（ＡＰＲＩＳＯＶＡ）復号、または先行するフレームから供給される事前値による最大事後（ＭＡＰ）復号などの、既知の方法を用いて行う。ＡＰＲＩＳＯＶＡ復号については、Strauch 他の文献「ＧＳＭシステム内の複雑度の低いソース制御チャンネル復号(Low Complexity Source Controlled Channel Decoding in a GSM System)」、IEEE、ページ2571-2574（1999）と、Hagenauer の「ソース制御チャンネル復号(Source-Controlled Channel Decoding)」、IEEE Transactions on Communications, Vol. 43, No. 9, ページ2248-2456（1995年9月）に述べられており、またＭＡアルゴリズムについては、Bahl 他の「記号誤り率を最小にするための線形符号の最適復号(Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate)」、IEEE Transactions on Information Theory、1994年3月、ページ284-287に述べられているので、ここで説明する必要はない。

フローがそのユーザに属する実時間フローであると識別した後は、例えば１の事前確率値を用いて既知のフィールドを確定ビットとして処理してよい。この場合、未知のビットの回りのフィールドの事前値が分からない場合に比べて、復号器から出る未知のフィールドは高い信頼度を有する。その後のヘッダについて複数のＣＲＣの失敗があるとリンク失敗を宣言して、再確立手続きを行う。

図５は本発明に係る移動局の簡単化されたブロック図である。図５に示すように、移動局は無線信号を復調する無線部４１０と、ビットのストリームを生成する等化器４２０と、チャンネルの影響を推定するチャンネル推定値４４０と、ビットのストリームを復号する復号器４３０を含む。本発明では、復号器４３０は好ましくはＡＰＲＩＳＯＶＡまたはＭＡＰ復号器などの予測復号器である。当業者によく知られているように、等化器４２０はソフト出力ビタビ・アルゴリズムまたはＭＡＰアルゴリズムを実現してもよい。少なくとも１つの最初に受信したヘッダを最初に復号して不変のヘッダ・フィールドと変化するヘッダ・フィールドの値を識別した後、少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドに１の確率を用いてその後の復号を改善することにより、少なくとも１つの変化するヘッダ・フィールドを高い信頼度で予測復号することができる。

図６Ａと図６Ｂは、８位相シフト・キーイング（８ＰＳＫ）モードとガウス最小シフト・キーイング（ＧＭＳＫ）モードにおけるＥＧＰＲＳシステムの提案されたＲＬＣ／ＭＡＣブロックの例をそれぞれ示す。チャンネル符号化の後、ＲＬＣ／ＭＡＣブロックは、ＧＳＭ時分割多元接続（ＴＤＭＡ）フレーム構造内の４フレーム（各フレームは８スロットを含む）にわたって分散された４タイム・スロットにまたがる。符号化データは一般にこれらの４タイム・スロット上で交互配置される。達成可能な符号化速度は、８ＰＳＫでは１／１２から１／５まで、またＧＭＳＫでは１／４から１／２まで変化する。ＲＬＣ／ＭＡＣブロックはアップリンク状態フラグ（ＵＳＦ）フィールドを含み、これにより移動体端末はアップリンク・チャンネルの状態を検出することができる。ペイロード・タイプ（ＰＴ）フラグは実時間トラヒックのタイプを識別する。一時フロー識別子（ＴＦＩ）フィールドはデータが属する一時ブロック・フローを識別する。電力削減（ＰＲ）フィールドは次のＲＬＣ／ＭＡＣブロック内のＢＣＣＨに対する電力の削減を示す。符号化およびパンクチャー（ＣＰＳ）フィールドはチャンネル符号化プロトコルを示す。暗号化標識（Ｋ）は暗号化が活動状態かどうかを示す。ＣＲＣは巡回冗長検査フィールドである。ＲＬＣ／ＭＡＣブロック内のフィールドは当業者によく知られているので、ここで詳細に説明する必要はない。

図７は、本発明に係るＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する動作を示す流れ図である。図７に示すように、動作は少なくとも１つの最初に受信したＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを最初に復号して、複数のヘッダ・フィールドの値を識別することから始まる（ブロック５１０）。複数のヘッダ・フィールドは、確定値を有するＰＴ、ＴＦＩ、および／またはＫなどの不変のヘッダ・フィールドと、変化する値を有するＣＰＳおよび／またはＰＲフィールドを含む。ブロック５２０で、ＰＴ、ＴＦＩ、ＰＲ、ＣＰＳ、Ｋフィールドの少なくともいくつかの復号に成功したかどうかをテストする。例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）に合格したことは復号に成功したことを示す。成功しない場合は動作は５１０に戻り、次の送信で別のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する。成功した場合は動作は先に進む。これも理解されることであるが、全てのフィールドを識別する可能性を高めるためにブロック５１０と５２０の最初の復号動作を或る確定数のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダ（例えば、５ヘッダ）について繰り返して行う。

図７の説明を続けると、フィールドを正しく識別した後、ブロック５３０で、ＰＲおよび／またはＣＰＳフィールドの確定値を用いて、その後受信したＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号することにより、ＰＲおよび／またはＣＰＳヘッダ・フィールドを高い信頼度で復号することができる。これは、１の事前確率値を持つ既知のフィールドを用いて行ってよい。この場合、復号器から得られる未知のフィールドは未知のビットの回りのフィールドの事前値が分からなかった場合より大きな信頼度を有する。詳しく述べると、図５の復号器４３０は不変のヘッダ・フィールドに関連する記号について１の確率値が与えられる。

ブロック５４０で、事前復号についてＣＲＣ失敗があったかどうかのテストを行う。失敗があった場合は、リンク失敗を宣言して再確立手続きを行う。失敗がなかった場合は、ブロック５３０−５４０の動作を繰り返すことにより、ＰＲおよび／またはＣＰＳフィールドの事前値を用いて、その後受信したＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する（ブロック５５０）。符号化ヘッダのサイズを一定にすることにより、スチールビットを必要とせずに受信機がチャンネルを復号することが好ましい。

本発明の第２の形態に係る、ヘッダの効率的な復号について以下に説明する。本発明のこの形態は、無線チャンネルによりデータと共に繰り返し送信および受信する２つのヘッダを用いる。図８Ａと図８Ｂは、ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの第１（長い）と第２（短い）のバージョンの例をそれぞれ示す。図８Ａのヘッダは図６Ａに示したＲＬＣ／ＭＡＣヘッダと同じである。図８Ａに示すように、第１のヘッダは不変のフィールドＰＴ、ＴＦＩ、および／またはＫと、変化するフィールドＣＰＳおよび／またはＰＲとを含む。オプションのインターリービング（interleaving）を用いて２０ビットのＲＬＣヘッダを生成し、重畳コーディングを用いて６０ビットのＲＬＣヘッダを生成する。

他方、図８Ｂでは変化するフィールド（ＣＰＳおよび／またはＰＲ）だけを含む。オプションのインターリービングを用いて１２ビットのＲＬＣヘッダを生成し、次に重畳コーディングを用いて、好ましくは図８Ａと同じサイズ（６０ビット）のＲＬＣヘッダを生成する。したがって、第２のヘッダは、第１のヘッダと同じ符号化ヘッダ長さ（６０ビット）までのＣＰＳおよび／またはＰＲフィールドだけを符号化する。したがって、パンクチャーでは符号化の速度は１／１２まで上がり、信頼度が高まり、且つデータとヘッダの間は同じ余裕を持つ。

図９は本発明に係る、第１および第２のヘッダを復号する動作を示す流れ図である。図９に示すように、ブロック７１０で図８Ａの第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを繰り返し送信して復号する。ブロック７０２で、ヘッダ内の少なくともいくつかのフィールドが識別されたかどうかをテストする。識別されない場合は、ブロック７７０で、復号されないすなわち信頼できないヘッダおよびペイロードを記憶するバッファから次のＲＬＣ／ＭＡＣブロックを、復号が完了するまで取り出す。バッファを用いることにより、実時間フローがフロントエンド・クリッピングを受けるのを防ぐことができる。バッファのサイズはフローの最大許容待ち時間に依存する。フローの最大待ち時間はサービスの質に依存する。これについては、本発明者の出願番号第 号、「移動局で実行中のアプリケーションに基づいて移動局とパケット無線通信ネットワークの間の通信のサービスの質を指定する方法とシステム(Methods and Systems for Specifying a Quality of Service for Communication Between a Mobile Station and a Packet Wireless Communications Network Based Upon an Application That is Executing on the Mobile Station)」、現在出願中（代理人書類番号第８１９４−３５８号）、に指定されており、これをここに援用する。

次にブロック７８０で、次のＲＬＣ／ＭＡＣブロック・ヘッダを第１のヘッダからの信頼度推定値で復号する。したがって、ＲＬＣ／ＭＡＣブロック・ヘッダのその後の復号は、少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドについて漸進的に信頼性が高くなる推定値を与えることができる。後で説明するように、復号に成功した後は確定値を用いてよい。

または、ヘッダ内の不変のフィールドを復号する可能性が得られるまで、第１のヘッダを複数の無線リンク・ブロックについて繰り返してよい。例えば、第１のヘッダを５回繰り返してよい。ブロック７１０での復号は多数決などの方法を用いて行ってよい。または、ＣＲＣに合格するまで復号を行ってよい。更に別の方法では、復号器は等化器４２０が与える連続的な受信機サンプルからのソフト情報を組み合わせてよい。５回試行しても復号に失敗した場合は、動作不可状態を示すＲＬＣブロックを用いて戻りチャンネルで送信をリセットして、動作を再開してよい。ブロック７２０で第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを正しく復号すると、ブロック７３０で、不変のフィールドの確定値を用いてその後の第１のヘッダを復号する。第１のヘッダの復号に成功したという指示を送信機に与える。しかし、所定数の第１のヘッダを送信する場合は指示を与える必要はない。

ブロック７４０に移って、確定数のＲＬＣブロックの動作不可条件を受信しない場合、および／またはタイマが時間切れの場合、および／または第１のヘッダ内のフィールドを正しく識別した場合は、ブロック７４０で、図８Ｂの第２の（短い）ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを送信および受信して、ブロック７５０で復号する。短いヘッダは、好ましくは長いヘッダより多くのチャンネル符号化で送信する。全てのデータの受信と復号が終わるまで、ブロック７６０で追加の第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを受信すればブロック７５０でデータと共に復号する。

ヘッダ・タイプを示す１つ以上のスチールビットを用いることにより、第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダ（図８Ｂ）を図８Ａの第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダと区別することができる。または、確定数の第１のヘッダを送信する場合はヘッダ・タイプを決定するのにスチールビットを用いる必要はなく、受信機はヘッダ・タイプを決定する符号化されたスチールビットのための余裕を必要としい。図１０Ａは、第１のヘッダを送信機から受信機に所定回数（５回）送信し、第１のヘッダの送信に５回成功した後に第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを送信する場合を示す。これに対して、図１０Ｂは、第１のＲＬＣヘッダの送信に失敗して、第１のＲＬＣヘッダを再送信する場合を示す。図１０Ｂにおいて、リンクを３回連続してリセットしなければならない場合は送信を中止してよい。上に述べたように、他の送信および／または時間切れ方法を用いてよい。

図７と図９の方法を組み合わせて用いてよい。例えば図１１に示すように、図７の動作の後に図９の動作を行ってよい。詳しく述べると、ブロック５１０で第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを最初に復号する。次に、ＰＲおよび／またはＣＰＳの識別された値を得ると、ブロック５３０で、これらの識別された値を用いて第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する。次にブロック７５０で、例えばＰＲフィールドの事前値を用いて、短い（第２の）ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する。

図１２に示す更に別の形態では、第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの送信で最初の送信を開始し、ブロック７５０で復号する。復号に成功すると、ブロック５３０で、ＰＲおよび／またはＣＰＳの識別された値を用いて第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する。図７と図９の方法の別の組み合わせを用いてもよい。したがって、オーバーヘッドの大きな要因にならないようして高い信頼度でヘッダを復号することができる。

図面と明細書を用いて、本発明の一般的な好ましい実施の形態を開示した。特定の用語を用いたが、これらは一般的な、説明的な意味で用いたのであって制限するものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲に規定されている。

Claims (10)

1. 持続フロー通信セッションの間、無線チャンネルによりデータと共にヘッダを送信する方法であって、
   不変のヘッダ・フィールドと変化するヘッダ・フィールドとを含む第１のヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記無線チャンネルにより繰り返し送信し、
   前記第１のヘッダの復号に成功したとの指示を受信し、
   前記受信した指示に応じて、前記変化するヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの前記不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記無線チャンネルにより繰り返し送信する、ステップを含み、
   前記第１のヘッダと第２のヘッダは同じ符号長さを有し、前記第１のヘッダを繰り返し送信するステップは第１の符号化速度で行い、また前記第２のヘッダを繰り返し送信するステップは前記第１の符号化速度より速い第２の符号化速度で行う、ヘッダの送信方法。
2. 第２のヘッダを繰り返し送信する前記ステップは、前記第２のヘッダの送信であることを示す少なくとも１つのスチールビットと共に前記第２のヘッダを繰り返し送信するステップを含む、請求項１記載の送信方法。
3. 持続フロー通信セッションの間、移動体通信用の全世界システム（ＧＳＭ）無線チャンネルにより一般パケット無線システム（ＧＰＲＳ）内でデータと共に無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）ヘッダを送信する方法であって、
   不変のヘッダ・フィールドと変化する値を有する符号化およびパンクチャー方式（ＣＰＳ）ヘッダ・フィールドとを含む第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記ＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信し、
   前記不変のヘッダ・フィールドと前記ＣＰＳヘッダ・フィールドとを含む前記第１のヘッダの復号に成功したとの指示を受信し、
   前記受信した指示に応じて、前記ＣＰＳヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの前記不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記ＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信する、ステップを含み、
   前記第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダと第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダは６０ビットの符号化長さを有し、前記第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する前記ステップは１／３の復号速度で行い、また前記第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを復号する前記ステップは１／１２の復号速度で行う、送信方法。
4. 前記ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの電力削減（ＰＲ）フィールドは変化する値も有し、第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを繰り返し送信する前記ステップは、
   前記示すステップに応じて、ＣＰＳおよびＰＲヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記ＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信する、ステップを含む、請求項３記載の送信方法。
5. 第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを繰り返し送信する前記ステップは、前記第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの送信であることを示す少なくとも１つのスチールビットと共に前記第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを繰り返し送信するステップを含む、請求項３記載の送信方法。
6. 持続フロー通信セッションの間、無線チャンネルによりデータと共にヘッダを送信する基地局であって、
   不変のヘッダ・フィールドと変化するヘッダ・フィールドを含む第１のヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記無線チャンネルにより繰り返し送信する送信機と、
   前記不変のヘッダ・フィールドと前記変化するヘッダ・フィールドとを含む前記第１のヘッダの復号に成功したとの指示を受信する受信機と、を含み、
   前記送信機は、前記受信機から受信した指示に応じて、前記変化するヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの前記不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記無線チャンネルにより繰り返し送信し、
   前記第１のヘッダと第２のヘッダは同じ符号長さを有し、前記送信機は前記第１のヘッダを第１の符号化速度で符号化し、また前記第２のヘッダを前記第１の符号化速度より速い第２の符号化速度で符号化する、基地局。
7. 前記送信機は、前記第２のヘッダの送信であることを示す少なくとも１つのスチールビットと共に前記第２のヘッダを繰り返し送信する、請求項６記載の基地局。
8. 持続フロー通信セッションの間、移動体通信用の全世界システム（ＧＳＭ）無線チャンネルにより一般パケット無線システム（ＧＰＲＳ）内でデータと共に無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）ヘッダを送信する基地局装置（ＢＳＳ）であって、
   不変のヘッダ・フィールドと変化する値を有する符号化およびパンクチャー方式（ＣＰＳ）ヘッダ・フィールドとを含む第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記ＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信する送信機と、
   前記不変のヘッダ・フィールドと前記ＣＰＳヘッダ・フィールドとを含む前記第１のヘッダの復号に成功したとの指示を受信する受信機と、を含み、
   前記送信機は、前記受信した指示に応じて、前記ＣＰＳヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの前記不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記ＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信し、
   前記第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダと第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダは６０ビットの符号化長さを有し、前記送信機は前記第１のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを１／３の復号速度で符号化し、また前記送信機は前記第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを１／１２の復号速度で符号化する、基地局装置。
9. 前記ＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの電力削減（ＰＲ）フィールドは変化する値も有し、前記受信した指示に応じて前記送信機は、ＣＰＳおよびＰＲヘッダ・フィールドは含むが少なくとも１つの不変のヘッダ・フィールドは除外する第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを、前記持続フロー通信セッションに関連するデータと共に前記ＧＳＭ無線チャンネルにより繰り返し送信する、請求項８記載の基地局装置。
10. 前記送信機は、前記第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダの送信であることを示す少なくとも１つのスチールビットと共に前記第２のＲＬＣ／ＭＡＣヘッダを繰り返し送信する、請求項８記載の基地局装置。