包发送方法及其装置 【发明背景】
本发明涉及用于无线通信进行包发送的包发送系统，尤其是使用码分多址式无线通信的包发送方法及其装置。
背景技术
在码分多址式(以下称之为CDMA)无线通信中，多个用户共享同一个频带。
确切地说，通过用不同的模拟随机噪音编码序列来扩散在各用户的每个通信通道中传输的数据，从而在同一个频带内多路复用多个通道。不过，当多路化的通道数增加时，各通道之间的干涉增大，产生了干扰。
具有以下的(1)—(4)步骤的传统包交换方法记载在特开平10-23041号公报中。
(1)将包分解成无附加位的短包时隙。
(2)在时间轴上压缩包时隙。即，包时隙的传输高速化。
(3)根据数学逻辑，决定包时隙分配形式。
(4)在由该包时隙分配形式决定的时间内，传输高速化的包时隙。
过去，通过进行上述包交换，减少了干扰并且增加了通信系统容量。
不过，上述(2)所示的“包时隙在时间轴方向上的压缩(传输速度高速化)”意味着频带宽度扩大。就是说，当使干扰减少且通信系统容量增大时，所用地频带宽度扩大了，单位带宽内的通信系统容量没有增加。即，频带效率没有提高。
此外，该包交换方法如上述(3)、(4)所示，根据特殊数学逻辑决定了高速化的包时隙的传输时刻。但是，为了适用该数学逻辑，必须压缩各包时隙(高速化)，因此，如上所述地，为了进行这种压缩，不得不扩大频带。
此外，该数学逻辑用于在压缩前的1个包时隙期间内分割被压缩包时隙的传输时刻，结果在超过1个包时隙的期间内没有减少干扰。
此外，如(1)所示，将包分解成包时隙。因而，在传输侧与接收侧两方的装置中，必须有包时隙分配形式，两者的装置结构变复杂了。
本发明用于解决上述问题，本发明的目的是提供一种能够利用简单结构来抑制CDMA通信的干扰的包发送方法及其装置。尤其是，提供一种通过简单结构减少干扰、增加通信系统容量并提高频带利用率的包发送方法及其装置。
发明概述
在本发明的包发送装置中，它包括：暂时存储输入的包并在各时隙输出包的缓冲器、检测存储在缓冲器中的包的数量的检测器、根据检测结果来控制所述缓冲器在各时隙输出的包的数量的控制机构、对由所述缓冲器输出的包进行码分多址处理并发送出去的发送机构。
此外，在本发明的包发送装置中，具有定向性地发送经过多路复用化的包。
此外，在本发明的包发送装置中，它具有暂时存储所输入的包并在各时隙内输出所述包的缓冲器、检测在预定时刻之前输入并存储在缓冲器中的包的数量及在预定时刻之后的规定时间内输入缓冲器中的包的数量的检测器、根据检测结果来控制缓冲器在各时隙内输出的包的数量的控制机构、对由缓冲器输出的包进行码分多址处理并发送出去的发送机构。
此外，在本发明的包发送装置中，它包括暂时存储所输入的包并在各时隙内输出所述包的缓冲器、检测出存储在缓冲器中的包数及所存储的各包在缓冲器的存储时间的检测器、根据检测结果来控制缓冲器在各时隙内输出的包的数量的控制机构、对由缓冲器输出的包进行码分多址处理并发送出去的发送机构。
此外，在本发明的包发送装置中，它包括暂时存储输入包并输出所述包的多个FIFO缓冲器、在每个FIFO缓冲器中检测出存储在各FIFO缓冲器中的包的数量的检测器、根据所检测的包数来控制各FIFO缓冲器的包输出时刻的控制机构、对由FIFO缓冲器输出的包进行码分多址处理并发送出去的发送机构。
此外，在本发明的包发送装置中，它包括：暂时存储所输入的包并输出所述包的缓冲器、检测存储在所述缓冲器中的包的数量的检测器、根据检测结果以按照时间将由所述缓冲器输出的包数平均化的方式控制所述缓冲器的包输出的控制机构、对由所述缓冲器输出的包进行码分多址处理并发送出去的发送机构。
进而，在本发明的包发送方法中，在缓冲器中存储所输入的包。检测所述缓冲器所存储的包的数量，根据检测结果来控制所述缓冲器在各时隙中输出的包的数量，对所输出的包进行码分多址处理并发送出去。
附图简介
图1从概念上说明了第一实施例的包发送方法。
图2例举出了一般的蜂窝式通信系统。
图3例举出了第一实施例的基站从交换站接收的包。
图4例举出了前处理结束时的包状态。
图5例举出了第一实施例的基站中的包发送方法。
图6是举例表示本发明第二实施例的基站的结构的结构图。
图7是举例表示图5所示包发送方法的具体算法的流程图。
图8是说明图7所示算法的发射装置结构图。
图9是用于说明包延迟的说明图。
图10是举例表示实施例4的算法的流程图。
图11是举例表示实施例5的基站的结构的说明图。
发明的最佳实施例
实施例1
在实施例1中，说明本发明的包发送方法适用于蜂窝式系统的场合。
首先，从概念上说明实施例1的包发送方法。图1从概念上说明了第一实施例的包发送方法。在图中，1、2是同时(即时间t1-t2)在同一频带内的两个包。各横轴t表示时间轴。在这里，“包”是指数据位的集合。包通常具有附加位(Overhead)，在附加位中包含了与包长度、发送源、目的地、路由信息、数据类型等有关的信息。
在第一实施例的包发送方法中，如此控制各包的传输时刻，即图1的包1是在包3的时刻(即时间t1-t2)发送的，包2是在包4的时刻(即时间t2-t3)发送的。但是，包3、4与包1、2一样地以相同频带发送。
就是说，通过控制各包的传输时刻来控制同时存在于同频带内的包的数量，从而抑制了CDMA通信的干扰。尤其是，通过按照时间将同时存在于同一频带内的包的数量平均化。从而减少了干扰并增大了通信系统容量。
另外，与特开平10-23401号公报所述的传统包交换方法不同，没有扩大包的频带宽度，却增加了通信系统容量。即，频带利用率提高了。
以下，以蜂窝式通信系统为例进行详细说明。图2是举例说明普通蜂窝式通信系统的说明图。在图中，5是基站，6是移动站，7是交换站。移动站6在基站5之间进行无线通信。而交换站7进行基站5与一般加入电话等的中继。
在第一实施例中，本发明的包发送方法适用于图2所示的基站5。更详细地说明了基站5从交换站7接收的包通过CDMA式无线通信被发送给移动站6的情况。
图3例举出了第一实施例的基站5从交换站7接收的包。在图3中，8a-8n是包。各横轴t是时间轴。图2所示的基站5对图3所示的接收包进行奇偶校验和时刻调整等各种处理(以下称为前处理)。
图4例举出了前处理结束时的包状态。在图中，与图3所示相同或相当的部分采用了相同符号并省略了对其的说明。图4的T11-T17是时隙。
即，8a-8e是在时隙T11中结束了前处理的包。同样地，8f、8g是在时隙T13中结束了前处理的包，8h是在时隙T14中结束了前处理的包，8i、8j是在时隙T15中结束了前处理的包。8k-8m是在时隙T16中结束了前处理的包8n是在时隙T17中结束了前处理的包。
通常，在前处理结束后，无线发送这些包。例如，同时向同一频带发送包8a-8e。另一方面，第一实施例的基站在图5所示时刻发送结束了前处理的各包。图5例举出了第一实施例的基站发送图4所示包的发送方法。在图中，与图4所示相同或相当的部分采用相同符号并省略了说明。时隙T21-T24对应于图4所示的时隙T11-T14。时隙T21-T24不妨与时隙T11-T14是一样的。这是电路的设计事项。
如图5所示，在时隙T21中发送包8a、8b，在接着的时隙T22中发送包8c、8d，在时隙T23中发包8e、8f、8g，在时隙T24中发送包8h。就是说，延迟了部分包的发送时刻，按照时间对同时向同一频带发送的包的数量进行平均化。由此一来，能够减少干扰并且增加通信系统容量。
说明发送包数量的时间平均化。例如，在时刻t1-t2期间内，输入基站5的包序列在时刻t3-t4的期间内被输出(发射)。以函数f(t)来表示在时刻t输入的包数，以函数g(t)来表示输出的包数。为了简化说明起见。除时间t1-t2外的时刻的输入包数为零。因此，定义下式(1)、(2)所示的变量Avef、Aveg。Avef=∫t2t1f(t)dtt2-t1--------(1)]]>Aveg=∫t3t4(t)dtt4-t3-------(2)]]>当下式(3)成立时，输出包数按时间平均化。∫t2t1(f(t)-Avef)2dtt2-t1>∫t3t4(g(t)-Aveg)2dtt4-t3--------(3)]]>即，输出包数的时间平均化意味着输出包数的时间变化少。
如上所述，第一实施例1的包发送方法控制各包的延迟量且控制同时向同一频带发送的包的数量。从而，能够抑制CDMA通信的干扰。尤其是，通过按时间对同时向同一频带发送的包的数量进行平均化，能够减少无线干扰并增加通信系统容量。
与特开平10-23401号公报所述的包发送方法不同，不用分解包进行发送，在接收侧(如图2所示的移动站6)不需要包时隙分配形式这样的特别信息(与包分解有关的信息)，接收侧的结构没有复杂化。
此外，由于不扩大频带宽却增加了通信系统容量，所以提高了频带利用率。
实施例2
在第二实施例中，说明第一实施例所示的包发送装置的具体结构。概括地说，它具有暂时存储输入包并予以输出的缓冲器，并且控制同时由缓冲器输出的包数。
图6是举例表示本发明第二实施例的基站的结构的结构图。在图中，与图2所示相同或相当的部分采用了相同符号并省略了说明。在图6中，22a-22c是设置在每个用户通道中的包发送路线，9是对由交换站7输入的包进行前处理的前处理部，10是使来自前处理部9的将包延迟输出的缓冲器，11是对来自缓冲器10的包进行码分多址处理后发送的发送部。前处理部9由设置在每个用户通道内的且进行前处理的用户通道前处理部24a-24c构成。
说明缓冲器10。缓冲器10由设置在每个用户通道内的FIFO(先进先出)式缓冲器23a-23c构成。FIFO方式是指按照输入顺序输出数据的输入输出方式。
这样，通过在每个用户通道中设置FIFO式缓冲器(以下称之为FIFO缓冲器)，避免了在使各包延迟时属于同一用户通道的包中发生输入顺序与输出顺序调换。此外，同个用户的包为两个以上时，它们也不能同时输出。
当在基站改变属于同个用户通道的包的发送顺序时，就不能进行正确的CDMA通信。如果属于同个用户通道的包为两个以上并同时输出，也不能进行正确的CDMA通信。
12是计数器，它对每个时隙检测出包是否输入到各FIFO缓冲器23a-23c中。13是缓冲器控制机构，它根据计数器12的检测结果来控制FIFO缓冲器23a-23c的包输出。
现在说明缓冲器控制机构13。如上所述，计数器12对每个时隙检测出包是否输入到各FIFO缓冲器23a-23c中并且将检测结果输入缓冲器控制机构13。缓冲器控制机构13控制FIFO缓冲器23a-23c的包输出。由此一来，缓冲器控制机构13能够掌握输入到各FIFO缓冲器23a-23c中的且未输出的包(以下称之为未输出包)的数量。
缓冲器控制机构13根据未输出包数控制各包的延迟量。确切地说，通过按时间对缓冲器10的输出包数进行平均，从而控制FIFO缓冲器23a-23c的包输出。
这样，第二实施例的包发送装置根据存在于缓冲器中的未输出包数来控制包输出，从而能够通过简单结构抑制CDMA通信的干扰。尤其是，能够通过简单结构实现能够按时间平均输出包数的CDMA通信装置。
此外，由于属于同一用户的包在两个以上的情况下不能同时输出，所以，能够正确地进行CDMA通信。
此外，由于在每个用户通道中都分配了FIFO缓冲器，所以，能够利用简单结构获得能正确地进行CDMA通信并且能控制各包延迟量的包发送装置。
实施例3
利用图4-图8来表示本发明的包发送方法的算法。在第三实施例中，在图6所示的缓冲器10中，在输入包数倾向减少的场合，使部分包的输出时刻延迟。另一方面，在输入包数倾向增加的场合下，尽可能不延迟地输出包。由此一来，能够减少发送时的干扰。
例如，预先检测出今后将输入图6所示的缓冲器10中的包数，检测出的包数与目前存储在缓冲器10中的包数进行比较，由此判断出最适于减少干扰的输出包数。
图7是举例表示图5所示包发送方法的具体算法的流程图。即，图4所示的包通过图7所示的算法如图5所示地进行转换。在图7中，14-17是构成算法的处理。
在说明图7所示的算法的过程中，定义以下(1)-(7)所示的变量。
(1)Nn(T)，在时隙T前，由图示的前处理部9输入缓冲器10中的且未输出到发送部11中的未输出包数(初始值为0)。
(2)N(T)，在时隙T中由前处理部9输入到缓冲器10中的包数。
(3)Nx(T)，在时隙T结束时存在于缓冲器10中的未输出包数，即Nx(T)＝Nn(T)＋N(T)。
(4)AveT，比2大的任意数。
(5)Np(T)，“在时隙T结束时存在于缓冲器10中的未输出包数”及“在随后的时隙(T＋1)－(T＋AveT-1)时间内输入缓冲器10的包数”之和，即Np(T)＝Nn(T)＋N(T)＋N(T＋1)…＋N(T＋(AveT-1))。
(6)Nq(T)，在Np(T)的1个时隙内的平均值，即Np(T)/AveT]，在Nq(T)包含小数点以后的值时，通过入、舍、四舍五入等进行整数化。
(7)Na(T)，在对应于时隙T的时隙中缓冲器10所输出的包数，在这里，Na(T)＝min(Nx(T)，Nq(T))。不过，[x]表示如果x包含小数点以后的值则通过舍、入或四舍五入等被整数化的结果。min(a，b)表示a、b中小的那个数。时隙(T＋1)意味着时隙T后的时隙。
在这里，变量Nq(T)的目的是要判断输入缓冲器10的包数的增减倾向。确切地说，变量Nq(T)是在缓冲器10在时隙T－(T＋(AveT－1)的AveT时隙期间内应输出的包数(即Np(T))的1个时隙内的平均值。因此，如果未输出包数Nx(T)大于该平均值Nq(T)，则能够判断出输入包数与减少倾向，相反，则能判断出有增加倾向。
图8是说明图7所示算法的发射装置结构图。在图6所示的发射装置中，能够实现图7所示的发送方法，在这里，为说明简单化起见而说明图8所示的发射装置。在图中，与图6所示相同的符号表示相同或相应的部分。
在图8中，25a-25i是延迟机构，它使输入包延迟1个时隙地输出。12a-12d是计数器，它们检测出输入到各FIFO23a-23c及各延迟机构25a-25i中的包数。
以图4所示的时隙T11为例地说明图7所示的算法。变量AveT取4。在时隙T11开始时刻Ta，位于图8所示的缓冲器10中的未输出包数为0。即，Nn(T11)＝0。
通过计数器12a检测到的包数即在时隙T11中新输入到缓冲器10中的包数为5。因此，N(T11)＝5。
随后，在时隙T11结束时刻Tb，存在于缓冲器10中的未输出包数为5。即，Nx(T11)＝N(T11)＋Nn(T11)＝0＋5＝5(图7所示的处理14)。
另一方面，在时隙T11由计数器12b、12c、12d检测到的包数即在图4所示时隙T12、T13、T14新输入到缓冲器10中的包数分别为0、2、1。因此，N(T12)＝0，N(T13)＝2，N(T14)＝1。
在时隙T11开始时刻Ta已位于缓冲器10中的包数与在时隙T11-T14新输入到缓冲器10中的包数之和为8，即Np(T11)＝Nn(T11)＋N(T11)＋N(T12)＋N(T13)＋N(T14)＝0＋5＋0＋2＋1＝8。
用时隙T11-T14的时间幅度AveT，即用时隙数4相除的结果为2。即，Nq(T11)＝Np(T11)/AveT＝8/4＝2(图7所示的处理14)。另外，如果除值Nq(T11)包含小数点后的值，则通过舍、入或四舍五入等进行整数化。
因此，在对应于时隙T11的间隙中，缓冲器10输出的包数是存在于缓冲器10中的未输出包数Nx(T11)与输入缓冲器10的包数平均值Nq(T11)中的比较小的那个数Na(T11)＝2。即，Na(T11)＝min(Nx(T11)，Nq(T11))＝min(5，2)＝2(图7所示的处理15)。
图8所示的缓冲器控制机构13如此进行控制，即Na(T11)个包即2个包从缓冲器10中被输出(图7所示的处理16)。确切地说，缓冲器10在对应于时隙11的时隙即图5所示的时隙T21中输出这两个包8a、8b。此时，随意输出5个包8a-8e中的任意2个包。不过，如果按照输入图6所示缓冲器10的顺序输出包。则很难长时间延迟包发送。
如上所述，不能同时传输属于同个用户通道的两个以上的包。因此，造成了通过上述算法求出的Na(T)值超过实际可传输包数的情况。在这种情况下，在可传输范围内，可以从缓冲器10中输出尽可能接近Na(T)的包数。如果Nq(T)大于Nx(T)，即Nq(T)＞5，则输出存在于缓冲器10中的所有包(即图4所示的5个包8a-8e)。
如上所述，如果Nq(T11)≥Nx(T11)，即当今后要输入缓冲器10的包数有增加趋势时，在时隙T11存在于缓冲器10中的未输出包5全部被输出。另一方面，如果Nq(T11)＜Nx(T11)，即当今后要输入缓器10的包数有减少趋势时，只按照平均值Nq(T11)输出包。通过使在减少倾向时的输出包数大致等于平均值Nq(T11)，减少干扰的效果增强了。
以后，在时隙T12-T17中，反复进行同样的处理。在时隙T11接收的5个包中的2个被发送出去，其余3个包留了下来。在时隙T12的开始时刻Tb存在于缓冲器10中的包数Nn(T12)为3。
在这里，虽然平均化的时间幅度AveT取为时隙4，但它可以是随意决定的值。通常，如果AveT的值大，则抑制干扰效果强，另一方面，容易在包发送中产生较大的延迟。以后再描述细节。
实施例4
在实施例4中，限制了图6所示的缓冲器10的各包的延迟量。以下，以第三实施例所示的算法为例地进行说明。
如上所述，当按时间平均发送包数时，如果与平均有关的时间幅度(即AveT)大，则抑制干扰的效果增强。不过，同时可能在包发送中产生较大延迟。
图9是说明包延迟的说明图。在图中，18a-18d是包，各横轴是时间轴，图9(a)举例表示基站2由图2所示交换站7接收的包。如图所示，例如在时隙T31中接收4个包(18a-18d)，其后没有接收新的包。在这种情况下，如果采用第三实施例所示的算法，则在各时隙中发送的包数总共变为1(图9(b))。
在第四实施例中，各包的延迟量受到限制。图9(c)举例表示将各包延迟量最大值限制在2个时隙内的情况。在时隙T33中，延迟2个时隙以上的包(及包18c、18d)被优先或强制地发送出去。
图10是举例说明第四实施例算法的流程图。在图中，与图7所示相同或相当的部分采用了相同的符号并省略了说明。除了追加处理19、20外，它与图7所示的算法是一样的。在图中，D是允许的最长包延迟时间，它可以是随意设定值。即，当存在达到预定的最长延迟量D但仍没有发送出去的包时，马上发送它们。
如上所述，在第四实施例的包发送方法中，通过控制在同时向同一频带发送的包数时控制包的延迟量，来抑制CDMA通信的干扰；同时，实现了包延迟不延长的包发送方法。
尤其是，通过在按时间平均化发送包数时控制各包的延迟量，从而在抑制干扰的效果增强的同时，能够实现包延迟不延长的包发送方法。
实施例5
蜂窝式通信系统的基站可以以基站为中心地全方位(360度方向)发射电波。不过，当作为一个区(电波波及区)地处理全方位时，频率利用率没有提高。因而，例如通过采用多个定向天线，每120度地将全方位分成三个区域，作为不同区地处理它们。划分区被称为扇区。
在第五实施例中，在每个扇区内控制包的延迟量。即，在每个扇区内，控制同时向同一频带内发送的包数。
图11是举例说明第五实施例的基站的结构的说明图。在图中，与图6所示相同或相当的部分采用了相同符号并省略了说明。图11的21a-21c分别是发射有定向性电波的发射部。
这样，通过在每个扇区内控制同时在同一频带内发送的包数，能够进一步抑制CDMA通信的干扰。
尤其是，通过在每个扇区内控制同时向同一频带内发送的包数，能够大量减少无线干扰并且极大增加通信系统容量。