JP2001160983A - 無線パケット通信の送信予約制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 収容可能な端末数を増加させる無線パケット
通信の送信予約制御方式を提供する。 【解決手段】 １フレームが１つの予約スロットおよび
複数個の送信用スロットで構成される。各音声端末は、
音声符号化間隔である基準フレームの他に、仮想フレー
ムを持つ。仮想フレームは、基準フレームと同じ長さで
あって、先頭スロットがずらされている。新規に送信予
約を要求した音声端末には、複数の仮想フレームの１つ
が割り振られる。伝送速度を超える一時的な高トラフィ
ックが生じた場合には、各端末の送信タイミングを可能
な範囲で後ろのスロットへ移す。また、予約の割り当て
を行う際に、データパケットの一部に音声パケットより
優先して予約を割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線パケット通信
の送信予約制御方式に関し、特に多元接続方式にＣＤＭ
Ａ（符号分割多元接続）方式を採用し、端末から基地局
へのアクセス方式に送信予約アクセス方式を採用した無
線パケット通信システムに適したものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信は急速に普及し、従来
は音声のみのサービスであったが、インターネットの普
及によって、データ、画像、動画など、より高速で大容
量なメディアの伝送が求められており、それを実現する
ための研究も盛んに行われている。符号分割多元接続
（ＣＤＭＡ）を用いたパケット通信は、このような性質
の異なる様々なメディアを効率よく伝送するマルチメデ
ィア移動体通信に適した方式として注目されている。本
発明者は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を用いたパケ
ット通信において、基地局を設け、送信予約割り当てを
行う方式として、ALOHA Reservation方式をＣＤＭＡに
適応したSlotted CDMA ALOHA Reservation方式を本発明
の先行技術として提案している。

【０００３】図１３は、無線パケット通信のシステムモ
デル図である。図中、５１−１〜５１−Ｎｖは音声端末
１〜Ｎｖ、５２−Ｎｖは音声端末Ｎｖの乗算器、５３−
Ｎｖは音声端末ＮｖのＰＮ系列発生器、５４−１〜５４
−Ｎｄはデータ端末１〜Ｎｄ、５５−Ｎｄはデータ端末
Ｎｄの乗算器、５６−Ｎｄはデータ端末ＮｄのＰＮ系列
発生器、５７は合成出力の等価回路、５８は基地局であ
る。音声端末５１−１〜５１−Ｎｖは、それぞれ、ＰＮ
系列発生器５３−１（図示せず）〜５３−Ｎｖから発生
される、割り当てられた固有の拡散系列を用い、乗算器
５２−１（図示せず）〜５２−Ｎｖにおいて、入力され
た情報信号を直接拡散する。同様に、データ端末５４−
１〜５４−Ｎｄは、ＰＮ系列発生器５３−１（図示せ
ず）〜５３−Ｎｄから発生される、割り当てられた固有
の拡散系列を用い、乗算器５２−１（図示せず）〜５２
−Ｎｄにおいて、入力された情報信号を直接拡散する。
各端末から送信されたスペクトル拡散信号は、合成出力
の等価回路５７で示すように、等価的に加算されて基地
局５８で受信される。

【０００４】このモデル図においては、Ｎｖ個の音声端
末５１−１〜５１−Ｎｖと、Ｎｄ個のデータ端末５４−
１〜５４−Ｎｄとが、１つの基地局（無線制御局を兼ね
る）５８と無線で通信を行う。物理的に１つの端末装置
が、機能的に、音声端末とデータ端末とを兼ねていたと
しても、ここでは別の端末として扱う。音声端末５１−
１〜５１−Ｎｖは、音声パケットを送信する端末であ
る。通話中は、ボイスアクティベーション（Voice-acti
vation）を行っている。以下の記載では、ボイスアクテ
ィベーションにより、有音を検知していて、送信すべき
音声パケットを保持してる状態の音声端末を、有音状態
の音声端末と呼び、それ以外の音声端末は、無音状態の
音声端末と呼ぶ。なお、データ端末５４−１〜５４−Ｎ
ｄには、このような区別がない。

【０００５】音声端末５１−１〜５１−Ｎｖは、フレー
ム（音声符号化フレーム）の間隔で音声符号化を行う。
符号化された音声は、フレーム単位で発生し、送信部に
供給されパケット化される。フレーム長は、音声符号化
方式等によって決まる一定長である。送信部において
は、そのフレーム中に区切られた、ある１つの送信用ス
ロットのタイミングで音声パケットを送信する。有音状
態の音声端末は、有音状態が続く間において、１フレー
ムに１つの音声パケットを連続して送信する。一方、デ
ータ端末５４−１〜５４−Ｎｄは、フレーム毎にランダ
ムに１つのデータパケットを送信する。

【０００６】図１４は、先行技術の無線パケット通信の
送信予約制御方式のフレーム構成図である。図中、横方
向に時間をとり、縦方向にチャネルを配置し、チャネル
数が１６の具体例を示している。このフレーム構成は、
端末から基地局への上りリンクにおけるものである。１
フレームの最初の期間は予約を受け付けるための予約用
スロットであり短期間である。その後の期間はパケット
を送信するための送信用スロットとなっている。下りリ
ンクについては、上りリンクとは別の周波数帯域を使用
するので、説明を省略する。また、コネクション型の通
信サービスに適用する場合には、呼設定動作がすでに完
了し、リンクが形成された後の通信フェーズについて、
この送信予約制御方式を適用する。なお、コネクション
確立動作は、予約用スロットを用いて行うことも可能で
ある。

【０００７】先行技術の無線パケット通信の送信予約制
御方式は、音声端末５１−１〜５１−Ｎｖ中の有音状態
のもの、または、データ端末５４−１〜５４−Ｎｄが、
パケットを送信する際には、あらかじめ基地局５８の送
信許可（予約）を必要とする。したがって、通信品質を
維持できるように基地局５８がトラフィックを制御する
ことが可能となっている。音声パケットおよびデータパ
ケットの長さは、固定長であって、送信用スロットの長
さに等しい。パケットを送信しようとする端末は、予約
用スロット期間中において、そのスロットの長さに等し
い固定長の予約要求パケットを基地局に送信するが、こ
の送信予約要求パケットも直接拡散されている。同期制
御や電力制御等は、それぞれの制御処理によって完全に
行われることを前提とする。

【０００８】ここで、要求される通信品質を満足するこ
とが可能な最大の同時送信パケット数を、チャネル数と
定義する。ＣＤＭＡの場合、同時送信数が増えるのに応
じて他局間干渉が大きくなる。したがって、データパケ
ットは、同時送信数によっては、送信が失敗する可能性
がある。送信が失敗した場合には、再送を行う。一方、
音声については、冗長度が大きいため、誤りが問題とな
りにくく、また補間処理などの他の手段をとることもで
きる。したがって、音声については、パケットの同時送
信数が、上述したチャネル数以下ならば、音声パケット
の送信は必ず成功するものとする。

【０００９】次に、音声端末５１−１〜５１−Ｎｖにつ
いて、予約制御処理方式を説明する。まず、音声端末５
１−１〜５１−Ｎｖは、フレーム単位で音声符号化を行
い、有音を検知すれば１つの音声パケットを生成する。
送信すべきパケットが生じた場合、予約用スロットのタ
イミングで、基地局５８に送信の許可を求めるための予
約要求パケットを送信する。予約要求パケットの送信
は、予約要求パケットのトラフィックの増大を防止する
ため、有音状態に遷移した後の最初に音声パケットを送
信する場合だけに行われる。有音状態から無音状態へ遷
移し、予約が必要でなくなった場合は、基地局に予約要
求を取り下げるための予約解除パケットを送信する。

【００１０】基地局５８は、各音声端末５１−１〜５１
−Ｎｖから送信された予約要求に対して、１フレーム当
たりのチャネル数の範囲内で、予約を要求した音声端末
に送信許可を与える。送信許可は、次のフレームの先頭
までに、任意のタイミングで下り回線を使用して種々の
制御信号と共に各端末へ送信される。予約を要求した音
声端末５１−１〜５１−Ｎｖは、基地局５８の送信許可
を得た後、次のフレームからパケットの送信を開始す
る。

【００１１】あるフレームにおいて、各音声端末５１−
１〜５１−Ｎｖからの予約要求数がチャネル数以下の場
合には、予約を要求した音声端末５１−１〜５１−Ｎｖ
は、全て次のフレームで音声パケットを送信することが
できる。しかし、予約要求数がチャネル数を超えている
場合、基地局５８は、パケットの衝突を回避するため、
一部の音声端末５１−１〜５１−Ｎｖの予約要求を拒否
する。音声端末５１−１〜５１−Ｎｖの有音状態のもの
においては、フレーム毎に、１つずつ連続して音声パケ
ットを生成している。音声の即時性を保つため、送信を
拒否された音声パケットは廃棄される。また端末間の公
平性を保つため、予約を拒否する音声端末の選別は、前
のフレームで送信した音声端末も、新しく予約を要求し
た音声端末も平等に扱われる。

【００１２】次に、音声パケットとデータパケットとを
統合して扱う場合、違和感なく音声を伝達するために
は、音声パケットは、符号化音声データの発生に応じて
速やかに送信するという即時性を保証されなければなら
ない。一方、データパケットは、遅延を生じてでも誤り
や抜けがなく完全に送信しなければならない。そこで、
音声パケットを優先させ、データパケットはチャネルに
空きがあるときに送信する。すなわち、データ端末５４
−１〜５４−Ｎｄが、送信すべきデータパケットを生成
した場合、予約用スロットで予約要求パケットを送信す
る。

【００１３】基地局５８は、音声端末５１−１〜５１−
Ｎｖの有音のものに予約を割り当てた後、チャネルに空
きがあれば、データ端末５４−１〜５４−Ｎｄにも予約
を割り当てる。予約を得られなかったデータ端末５４−
１〜５４−Ｎｄの予約要求は、次のフレームまで留保さ
れる。複数のデータ端末５４−１〜５４−Ｎｄから予約
要求があるときは、予約要求パケットを基地局５８が受
信した順に予約を割り当てる。送信許可は、下り回線で
各データ端末５４−１〜５４−Ｎｄに送信される。デー
タパケットは送信後、要求された品質を満足し、送信の
成功が確認されて送信終了となる。送信が失敗した場合
は、再送を行う。

【００１４】一般に音声通話では収容端末数を増やすた
めにボイスアクティベーションを使用する。したがっ
て、音声トラフィックは、時間変動が大きく、一時的に
システムの伝送速度を超えることがある。その場合、上
述した先行技術において、基地局５８は、パケットの衝
突を回避するため、一部の音声パケットの送信を制限す
る。ところが音声通話には、即時性が要求されるため、
送信の制限は音声パケットを廃棄することにつながり、
通信品質が低下する。これを避けるために、音声トラフ
ィックの変動や回線品質の変動に対して十分なマージン
を確保しておけばよい。しかし、その分だけ、システム
が収容できる端末数が減少してしまうという問題があ
る。

【００１５】また、音声パケットとデータパケットを統
合した通信システムでは、音声パケットを単純に優先さ
せれば、データパケットの送信ができなくなる。データ
パケットは、データの連続性が要求されるので、送信を
遅らせることになる。そのため、データパケットの送信
に要する時間（遅延時間）が、音声の高トラフィック時
に一方的に劣化するという問題がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、収容可能な端末
数を増加させる無線パケット通信の送信予約制御方式を
提供することを目的とするものである。また、本発明
は、優先度の異なる無線パケットを統合した通信システ
ムで、優先度の高い無線パケットを優先した場合にも、
優先度の低い無線パケットの遅延が劣化しない無線パケ
ット通信の送信予約制御方式を提供することを目的とす
るものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載の発明においては、基準フレームが複数スロットに分
割され、前記各スロットが符号多重化された複数チャネ
ルを有し、複数の端末からの無線パケットの送信予約の
要求に応じて、基地局が前記端末に対し、前記スロット
および前記チャネルを割り当てる無線パケット通信の送
信予約制御方式であって、前記基準フレームと同じ長さ
であり先頭スロットがずれた複数の仮想フレームの１つ
を、新規に前記送信予約を要求した前記端末に割り振る
仮想フレーム決定手段、および、前記送信予約を要求中
の前記端末に対し、前記チャネルに空きがある限りにお
いて、前記送信予約を要求中の端末に割り振られた前記
仮想フレーム内に前記送信予約を割り当てる送信予約割
り当て手段を有するものである。すなわち、端末に割り
振られた仮想フレームに時間的なずれがあるため、各端
末に許容可能な遅延を確保している。したがって、伝送
速度を超える一時的な高トラフィックが生じた場合に
は、各端末の送信タイミングを、可能な範囲で後ろのス
ロットへ移すことにより、実際の端末収容能力を超えて
仮想的な予約を与えることができるため、パケット廃棄
率を減少させることができる。その結果、収容可能な端
末数を増加させることができる。

【００１８】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の無線パケット通信の送信予約制御方式におい
て、前記送信予約割り当て手段は、前記基準フレーム内
の前記各スロット毎に、順次、前記送信予約を要求中の
送信予約未割り当て端末に対し、該送信予約未割り当て
端末に割り振られた前記仮想フレームの先頭スロットか
らの遅れに応じた優先順位で前記送信予約を割り当てる
ものである。したがって、前記送信予約を要求中の端末
に対して、できるだけ多くの送信予約を与えるようにす
ることができる。

【００１９】請求項３に記載の発明においては、基準フ
レームが複数スロットに分割され、前記各スロットが符
号多重化された複数チャネルを有し、複数の端末からの
優先度の異なる無線パケットの送信予約の要求に応じ
て、基地局が前記端末に対し、前記スロットおよび前記
チャネルを割り当てる無線パケット通信の送信予約制御
方式であって、前記基準フレームと同じ長さであり先頭
スロットがずれた複数の仮想フレームの１つを、新規に
前記送信予約を要求した、前記優先度の高い前記無線パ
ケットを送信する前記端末に割り振る仮想フレーム決定
手段、前記送信予約を要求中の前記優先度の高い無線パ
ケットを送信する端末に対し、該優先度の高い無線パケ
ットを送信する端末に割り振られた前記仮想フレーム内
に、前記送信予約を割り当て可能と予測される限りにお
いて、前記送信予約を要求中の前記優先度の低い前記無
線パケットを送信する前記端末の少なくとも一部に対
し、優先的に前記送信予約を割り当てる第１の送信予約
割り当て手段、前記送信予約を要求中の優先度の高い無
線パケットを送信する端末に対し、前記チャネルに空き
がある限りにおいて、該優先度の高い無線パケットを送
信する端末に割り振られた前記仮想フレーム内に前記送
信予約を割り当てる第２の送信予約割り当て手段、およ
び、前記送信予約を要求中の優先度の低い無線パケット
を送信する端末の残りのものに対し、前記チャネルに空
きがある限りにおいて、前記送信予約を割り当てる第３
の送信予約割り当て手段を有するものである。すなわ
ち、端末に割り振られた仮想フレームに時間的なずれが
あるため、優先度の高い端末に許容可能な遅延を確保し
ている。したがって、優先度の高い端末に、伝送速度を
超える一時的な高トラフィックが生じた場合には、各優
先度の高い端末の送信タイミングを、可能な範囲で後ろ
のスロットへ移すことにより、優先度の高い端末の実際
の収容能力を超えて仮想的な予約を与えることができる
ため、優先度の高い端末のパケット廃棄率を減少させる
ことができる。その結果、優先度の高い端末の収容可能
な端末数を増加させることができる。また、送信予約の
割り当てを行う際に、優先度の高い端末に送信予約を割
り当て可能と予測される限りにおいて、優先度の低い端
末の一部に優先度の高い端末よりも優先して送信予約を
割り当てることにより、優先度の高い端末の高トラフィ
ック時における優先度の低い端末のパケット遅延特性の
一方的な劣化を防ぐことができる。

【００２０】請求項４に記載の発明においては、請求項
３に記載の無線パケット通信の送信予約制御方式におい
て、前記第２の送信予約割り当て手段は、前記基準フレ
ーム内の前記各スロット毎に、順次、前記送信予約を要
求中の前記優先度の高い無線パケットを送信する送信予
約未割り当て端末に対し、該送信予約未割り当て端末に
割り振られた前記仮想フレームの先頭スロットからの遅
れに応じた優先順位で前記送信予約を割り当てるもので
ある。したがって、前記送信予約を要求中の優先度の高
い端末に対して、できるだけ多くの送信予約を与えるよ
うにすることができる。

【００２１】請求項５に記載の発明においては、請求項
３または４に記載の無線パケット通信の送信予約制御方
式において、前記第１の送信予約割り当て手段は、前記
基準フレーム内の前記各スロット毎に、順次、前記送信
予約を要求中の前記優先度の高い無線パケットを送信す
る送信予約未割り当て端末に対し、該送信予約未割り当
て端末に割り振られた前記仮想フレーム内に前記送信予
約を割り当て可能と予測される限りにおいて、優先的に
前記送信予約を割り当てるものである。したがって、優
先度の高い端末に送信予約を割り当て可能であるかどう
かの予測を容易に行うことができる。

【００２２】請求項６に記載の発明においては、請求項
１ないし５のいずれか１項に記載の無線パケット通信の
送信予約制御方式において、前記仮想フレームを、前記
基準フレームと同じ長さとするのに代えて、前記基準フ
レームの複数のｎ倍の長さとし、前記送信予約は、前記
仮想フレーム内に、ｎ個が割り当てられるものである。
したがって、無線パケット通信システムが複数の基準フ
レームにわたる遅延を許容する場合に、この遅延の許容
による、パケットの廃棄までの時間的余裕を享受すると
ともに、これに加えて、仮想フレームによる各端末に確
保された許容可能な遅延による、パケット廃棄率特性の
優位を保つことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の無線パケット通
信の送信予約制御方式の第１，第２の実施の形態を説明
するためのフレーム構成図である。図１３と同様、基地
局と複数の端末で構成され、端末から基地局への上りパ
ケット通信におけるもので、横方向に時間をとり、縦方
向に符号多重チャネルを配置している。先行技術では、
音声符号化フレームが１つの予約用スロットと１つの送
信用スロットで構成されていたのに対し、この実施の形
態では、１フレームが１つの予約スロットおよび４個の
送信用スロットで構成される。各スロットの長さは、予
約用パケット長，送信パケット長に等しい。各スロット
の長さは、具体的な通信システムに応じて決定される
が、先行技術との比較のため、伝送速度を先行技術の４
倍にして、１スロットの時間長を１／４に短縮してい
る。その結果、スペクトル拡散率を１／４倍にするの
で、チャネル数は、先行技術の１／４に減っている。後
述する仮想フレームと区別するため、基地局の「フレー
ム」を、以後、「基準フレーム」と呼ぶことにする。全
ての音声端末の音声符号化は、この基準フレーム長の単
位で行われ、送信部に音声符号化信号が入力される。

【００２４】各音声端末は、基準フレームの他に、仮想
フレームを持つ。仮想フレームは、基準フレームと同じ
長さであって、先頭スロットがずれている。例えば、図
中、０番目の仮想フレームは０番目の送信用スロットを
先頭とし、１番目の仮想フレームは１番目の送信用スロ
ットを先頭とする。新規に送信予約を要求した音声端末
には、基地局により複数の仮想フレームの１つが割り振
られる。なお、データ端末には仮想フレームの概念はな
く、常に基準フレームにしたがう。

【００２５】図２は、本発明の無線パケット通信の送信
予約制御方式の第１の実施の形態の処理を説明するフロ
ーチャートである。本発明の第１の実施の形態において
は、音声パケットだけの無線パケット通信システム、あ
るいは、音声パケットとデータパケットを統合して扱う
無線パケット通信における、音声端末だけに着目した送
信予約制御方式を前提とする。

【００２６】音声端末は、Ｓ１１において、無線パケッ
トの送信予約を要求する予約要求パケットを送信する。
基地局は、Ｓ２１において、各基準フレームの最初の予
約用スロットにおいて、予約要求パケット、および、後
述する予約解除パケットを受信する。基地局は、Ｓ２２
において、新規に予約要求した音声端末に仮想フレーム
を割り振る。あるいは、予約解除した音声端末の仮想フ
レームを解除する。Ｓ２３において、チャネルに空きが
ある限りにおいて、予約要求中の音声端末に割り振られ
た仮想フレーム内の、ある１つのスロットのある１つの
チャネルに予約を割り当てる。仮想フレーム内に予約割
り当てを行うことにより、先行技術に比べて、許容可能
な遅延を確保することができる。これが可能であるの
は、音声パケットが音声符号化の間隔（フレーム単位）
で発生するためである。ただし、この具体例では、基地
局の処理自体は、基準フレームを単位とする送信予約処
理を行う。基地局は、Ｓ２４において、音声端末に、予
約を割り当てたスロットおよびチャネルを指定した送信
許可信号を送信して、１つの基準フレームの処理を終了
する。なお、図示の例では、予約を割り当てない音声端
末には、送信許可信号はもちろん、送信不許可信号も送
信しない。

【００２７】音声端末は、Ｓ１２において、送信許可信
号を受信したか否かを判定し、受信しなかったときには
Ｓ１３に処理を進めるが、受信しなかったときにはＳ１
４に処理を進め、音声パケットを廃棄してＳ１５に処理
を進める。Ｓ１３においては、基地局によって指定され
た送信用スロットの指定チャネルで、音声パケットを送
信し、Ｓ１５に処理を進める。Ｓ１５においては、音声
の無音状態を検出したか否かを判定し、無音状態を検出
しなかったときには、Ｓ１２に処理を戻す。無音状態を
検出したときには、Ｓ１６に処理を進め、次の基準フレ
ームの送信予約スロットにおいて予約解除パケットを送
信し、Ｓ１７〜Ｓ１９において、最後の音声パケットの
送信を行い、連続した音声パケットの送信を終了する。

【００２８】図３ないし図５は、本発明の無線パケット
通信の送信予約制御方式の第１の実施の形態の処理を具
体的に説明するためのフレーム構成図である。全てのチ
ャネルが音声端末によって占有されているという極端な
状態において、新たに送信要求パケットがあった場合に
ついて示している。図３は、第１番目の基準フレームの
終了時、図４は、第２番目の基準フレームの終了時、図
５は、第３番目の基準フレームの終了時のフレーム構成
図である。

【００２９】図３において、第１番目の基準フレームの
第１番目〜第３番目の送信用スロット、およびその、第
１〜第３チャンネルは、全て、第１番目〜第３番目の仮
想フレームが割り振られた音声端末に割り当てられてい
る。ある１つの音声端末が、無音状態から有音状態に遷
移した直後に、この音声端末は、予約用スロットにおい
て予約要求パケットを送る。基地局は、この予約要求パ
ケットを受けて、第１番目の基準フレーム期間内に、次
の第２番目の基準フレームにおける送信用スロットの予
約割り当てを決定し、図示しない下りチャネルを用い
て、予約割り当てする端末に対し、送信用スロット番
号，使用チャネル番号を指定する送信許可信号を送信す
る。

【００３０】図４において、予約要求パケットを送信し
た音声端末は、第２番目の基準フレームにおいて、第０
番目の送信用スロットの第１番目のチャネルが割り当て
られたとする。最初に割り当てられる送信用スロットを
基準スロットと定義する。したがって、このときの第０
番目の送信用スロットが基準スロットであり、この音声
端末は仮想フレーム０が割り振られたことになる。各音
声端末は、その基準スロットを先頭とし、長さが基準フ
レームと同じ仮想フレームを持つ。基準スロットは、各
音声端末に割り当てる基準スロットの分布が、基準フレ
ーム内で一様となるように、基地局において決定され
る。パケットを送信する送信用スロットおよびチャネル
は、基準フレーム毎に、基地局によって指定され、１つ
前の基準フレームにおいて、図示しない下りチャネルを
用いて各端末に指定される。この送信用スロットの決定
は、各音声端末が平等に、できるだけ仮想フレームの最
初の基準スロットに近くなるように行われる。各音声端
末は、各音声端末に割り振られた仮想フレームの中の、
基地局によって指定された送信用スロットの指定チャネ
ルで音声パケットを送信する。

【００３１】図示の例では、チャネルが空いていないの
で、第１番目のチャネルの第０番目〜第３番目の送信用
スロットを使用していた仮想フレーム０〜２の音声端末
は、第２番目の基準フレームおいては、送信用スロット
を１スロットずつ後方にずらされる。第３番目の送信用
スロットを使用していた第３番目の仮想フレームが割り
振られていたある１つの音声端末は、この第２番目の基
準フレームでは送信用スロットが割り当てられず、第３
番目の基準フレームの送信用スロットが仮想予約され
る。なお、送信用スロットは、有音音声端末に平等に割
り当てるため、図３において予約要求パケットを送信し
た音声端末が、第２番目の基準フレームにおいて、予約
割り当てされない場合もある。

【００３２】図３において予約要求パケットを送信した
音声端末は、図５において、第３番目の基準フレームに
おいても、基準スロットである第０番目の送信用スロッ
トの第２番目のチャネルが割り当てられたとする。一
方、図４において仮想予約されていた音声パケットは、
第０番目の送信用スロットの第１番目のチャネルが割り
当てられたとする。その結果、図４の、第２番目の基準
フレームにおいて、第３番目の送信用スロットの第２番
目のチャネルを使用していた音声端末は、この第３番目
の基準フレームでは、送信用スロットが割り当てられ
ず、次の基準フレームに仮想予約される。また、図４に
おいて仮想予約されていた音声端末は、この第３番目の
基準フレームにおいても、次の音声パケットに対する送
信用スロットが割り当てられず、再び、次の基準フレー
ムに仮想予約される。

【００３３】なお、図４において、第２番目の基準フレ
ームにおいて割り当てられず、仮想予約されていた音声
端末が、この第３番目の基準フレームにおいて、図示の
第０番目の送信用スロットの第１番目のチャネル等に、
割り当てられるとは限らない。当然割り当ての優先度は
高くなるが、他の音声パケットとの優先関係あるいは抽
選により割り当てられない場合もある。上述した説明で
は、送信用スロットだけがずれる例を示したが、同時に
チャネル番号も変わりうる。

【００３４】上述した実施の形態でも、先行技術と同様
に、有音状態の音声端末は、毎フレーム連続して１ずつ
の音声パケットを生成するので、各音声端末の仮想フレ
ーム内で送信予約が得られない場合は、即時性を保つた
め音声パケットが廃棄される。しかし、複数スロットと
仮想フレームを導入することにより、音声端末が１つの
基準スロットで必ず１回送信すべき音声パケットを、仮
想フレームの最後尾の送信用スロットで送信したとして
も、音声パケットの廃棄が発生しなくなる。つまり、あ
る１つの基準フレームの音声トラフィックが、一時的に
基準フレームの収容能力（図示の例では、延べ１６チャ
ネル）を超えたとしても、一部の音声端末の予約を、次
の基準フレームに先送りすることで、音声パケットの廃
棄につながる予約の拒否を避けることができる。

【００３５】次の基準フレームに予約を先送りされた音
声端末も、自身の仮想フレーム内で予約を得られれば、
音声パケットは廃棄されない。ただし、必ずしも次の基
準フレームで予約を得られる保証もないことから、仮想
予約と呼んでいる。仮想予約をしたとしても、送信チャ
ネル数が増加したわけではないので、音声トラフィック
が、チャネル数を超えた状態が長く続くと、やがて音声
パケットの廃棄が生じる。しかし、その前に過負荷状態
が解消されれば、音声パケットは廃棄されず、さらにい
ずれかの端末が有音状態から無音状態に遷移して、送信
チャネルに空きが生じれば、遅延を解消してもとの状態
に戻る。

【００３６】図６は、本発明の無線パケット通信の送信
予約制御方式の第１の実施の形態の処理に一般式を導入
するためのフレーム構成図である。ここで、１つの基準
フレームは、Ｍ個の送信用スロットで構成されているも
のとし、先頭の送信用スロットから順に０番からＭ−１
番まで番号ｋが与えられる。直前の基準フレームのｋ＋
１番目の送信用スロットが基準スロットである仮想フレ
ームは、このｋ＋１番目の送信用スロットから始まり、
この基準フレームのｋ番目の送信用スロットで終わる。
直前の基準フレームのｋ＋２番目の送信用スロットが基
準スロットである仮想フレームは、このｋ＋２番目の送
信用スロットから始まり、この基準フレームのｋ＋１番
目の送信用スロットで終わる。同様にして、この基準フ
レームのｋ−１番目の送信用スロットが基準スロットで
ある仮想フレームは、このｋ−１番目の送信用スロット
から始まり、次の基準フレームのｋ−２番目の送信用ス
ロットで終わる。この基準フレームのｋ番目の送信用ス
ロットが基準スロットである仮想フレームは、このｋ番
目の送信用スロットから始まり、次の基準フレームのｋ
−１番目の送信用スロットで終わる。

【００３７】予約割り当ての処理は、基準フレーム単位
で行われる。基地局は、基準フレームの先頭にある予約
スロットで受信した予約要求パケット、予約解除パケッ
トと以前の予約状況にもとづいて、最初の０番目の送信
用スロットから順に予約を割り当てる。以下、ｋ番目の
送信用スロットに着目し、ｋ−１番目までの送信用スロ
ットの予約割り当てが完了したものとして、このｋ番目
の送信用スロットに予約を割り当てる方式について説明
する。

【００３８】基地局は、予約を要求している音声端末の
中から、着目している送信用スロットをその仮想フレー
ム内に含んでいて、未だにその仮想フレーム内で予約を
得られていない音声端末の中から、その基準スロットか
らの待ち時間が長い音声端末を優先して、チャネル数の
許容範囲で予約を割り当てる。このとき、着目している
送信用スロットの次のｋ＋１番目の送信用スロットを基
準スロットとしている音声端末の優先度が最も高い。こ
の音声端末に予約が割り当てられなかった場合、この音
声端末の音声パケットは、１つの仮想フレームの期間内
において音声パケットを送信できないので廃棄される。

【００３９】着目している送信用スロットの次の、ｋ＋
２番目の送信用スロットを基準スロットとしている音声
端末の優先度が次に高い。この音声用端末は、ｋ＋１番
目の送信用スロットまでに音声パケットを送信すればよ
い。このように、予約の優先順位は、徐々に低くなり、
基準スロットがｋの音声端末の優先度が最も低くなる。
空きチャネルに対し、優先度の順に音声端末が割り当て
られるが、優先度の同じ端末は、抽選により均等に選択
される。以上のような予約割り当て方式を、基準フレー
ムの最初の送信用スロット０から最後のＭ−１番目の送
信用スロットまで行えば、この基準フレームの予約割り
当てが完了する。予約を割り当てられた音声端末は、次
の基準フレームの予約された送信スロットの指定チャネ
ルで音声パケットを送信する。

【００４０】次に、本発明の無線パケット通信の送信予
約制御方式の第２の実施の形態を説明する。この第２の
実施の形態においては、音声パケットとデータパケット
を統合して扱う無線パケット通信システムに適用され
る。先に、図１に示したフレーム構成は、音声端末が一
時的な高トラフィックに耐える能力を有している。この
ことを利用し、データパケットの一部を、音声パケット
より優先して予約（優先予約）させるというものであ
る。優先予約を行った後に残りのチャネルに対して、第
１の実施の形態と同様の方式で、音声端末の予約を行
い、最後に残ったチャネルに対し、残りのデータ端末の
データパケットの予約を行う。すなわち、第１の実施の
形態と比較して、部分的にデータパケットの優先順位を
音声パケットよりも高くしている。

【００４１】図７は、本発明の無線パケット通信の送信
予約制御方式の第２の実施の形態の処理を説明するフロ
ーチャートである。音声端末におけるパケット送信処理
については、図２のＳ１１〜Ｓ１９に示した第１の実施
の形態の場合と同様であるので説明を省略する。データ
端末側の、Ｓ３１において、予約要求パケットを送信す
る。データは、音声データなどを除けば、一般に長期に
わたり連続して発生しない。また、予約要求パケットを
送信する時点で、データ量があらかじめわかっていて、
何パケットに相当するかが計算できる場合が多い。した
がって、予約要求パケット送信時に、パケット数を通知
する。もちろん、データ送信要求がある毎に予約要求パ
ケットを送信するようにしてもよい。いずれの場合も、
予約要求解除パケットは必要ない。

【００４２】基地局側においては、図２のＳ２１と同様
に、予約要求パケットおよび予約解除パケットを受信す
る。Ｓ４２においても、図２のＳ２２と同様に、新規に
予約要求した音声端末に仮想フレームを割り振るととも
に、予約解除した音声端末の仮想フレームを解除する。
Ｓ４３においては、基準フレーム毎に、予約中のデータ
端末の一部に優先予約を割り当てる。優先予約数の決定
に際しては、音声端末の仮想予約を考慮する必要があ
る。予約を要求中の音声端末に対し、その音声端末に割
り振られた仮想フレーム内で、１つの送信用スロットの
１つのチャネルに、予約を割り当て可能と予測される限
りにおいて、予約を要求中のデータ端末の少なくとも一
部に対し、優先的に予約を割り当てる。より具体的な説
明は後述するが、基準フレーム内の各スロット毎に、順
次、予約要求中の未割り当ての音声端末に対し、この音
声端末に割り振られた仮想フレーム内に予約を割り当て
可能と予測される限りにおいて、優先的に前記送信予約
を割り当てる。

【００４３】Ｓ４４においては、図２のＳ２３と同様
に、予約中の音声端末の仮想フレーム内に予約を割り当
てる。Ｓ４５においては、チャネルに空きがある限りに
おいて、基準フレーム毎に予約中の残りのデータ端末に
予約を割り当てる。Ｓ４６においては、図２のＳ２４と
同様に、送信用スロットおよびチャネル指定を伴う送信
許可信号を送信する。

【００４４】データ端末側のＳ３２においては、送信許
可信号を受信したか否かを判定し、受信したときにはＳ
３３に処理を進め、受信しないときにはＳ３４に処理を
進める。Ｓ３３においては、指定送信用スロットの指定
チャネルでデータパケットを送信し、Ｓ３５に処理を進
める。Ｓ３４においては、データパケットを送信待ちに
して留保してＳ３５に処理を進める。Ｓ３５において
は、所定数のデータパケット送信が完了したか否かを判
定し、送信が完了しないときにはＳ３２に処理を戻し、
送信が完了したときには処理を終了する。なお、上述し
た説明では、エラー発生時の再送制御などの処理の説明
を省いた。また、１つのデータ端末からデータパケット
を送信する際には、１基準フレーム内では１つのデータ
パケットしか送信できないようにすると、システムが簡
単になる。しかし、１基準フレーム内において複数のデ
ータパケットを送信することが可能なシステムであって
もよい。

【００４５】再び、図６を参照して、Ｓ４３における優
先予約数の決定について詳述する。次の基準フレームま
での１フレーム区間の間に、有音状態の音声端末数の変
動はないという仮定の下で、すでにｋ−１番目までの送
信用スロットの予約割り当ては完了しているものとし、
ｋ（０＜ｋ＜Ｍ−１）番目の送信予約スロットに着目し
て、その優先予約数Ｙ_kを導出する。

【００４６】すでに、ｋ＋１番目の送信用スロットを基
準スロットに持つ音声端末が、ｋ−１番目の送信用スロ
ットまでに未だに予約を割り当てられていなかった場
合、このｋ番目の送信用スロットで予約を割り当てられ
ないと、音声パケットは廃棄される。これを避けるため
にはｋ番目の送信用スロットにおけるデータパケットの
優先予約数は、

【数１】 以下でなければならない。Ｃは１スロットあたりのチャ
ネル数、Ｘ_k（ｉ）は（ｋ＋ｉ）番目の送信用スロット
を基準スロットに持ち、ｋ番目の送信用スロットを仮想
フレーム内に含んでいて、未だにその仮想フレーム内で
予約を割り当てられていない音声端末の数と定義する。
ここで、数式の表記において、ｋ＋ｉがＭ−１を超えた
場合、着目している基準フレームを超えて、次の基準フ
レームに達するので、対応するスロット番号は、ｋ＋ｉ
mod Ｍとする。

【００４７】次に、ｋ＋２番目の送信用スロットを基準
スロットに持つ音声端末が未だに予約を割り当てられて
いない場合は、ｋ番目の送信用スロットか、または、次
のｋ＋１番目の送信用スロットで予約を割り当てられな
いと音声パケットが廃棄される。したがって、ｋ番目の
スロットの優先予約数は、

【数２】 以下であるという条件も同時に満足する必要がある。こ
のようにしてｋ番目のスロットを基準スロットに持つ音
声端末まで考慮した場合のデータパケットの優先予約数
Ｙ_kは、

【００４８】

【数３】 でなければならない。ここで、記号min（・）は、ｉを
１からＭまでの正の整数とした場合の括弧内の最小値で
ある。

【００４９】これに音声に対するデータの優先度を表す
パラメータβ（０≦β≦１）を乗じたものを、ｋ番目の
スロットのデータパケット優先予約数Ｙ_kとする。

【数４】 このようにして、基準フレームの基準スロット０ないし
Ｍ−１について、それぞれ、データ端末が優先予約され
る。

【００５０】図８は、送信用スロット数Ｍを４とした場
合の、データ端末の優先予約の具体例の説明図である。
まず、０番目の送信用スロットにおけるデータ端末の優
先予約を行う。 （１）仮想フレーム１の音声端末が、未だに予約を割り
当てられていない総数は、Ｘ₀（１）である。この音声
端末には、着目している０番目の送信用スロットで予約
を割り当てなければならない。そのため、仮想フレーム
１の音声端末の予約割り当てのみを考慮したとき、この
０番目の送信用スロットで割り当て可能なデータ端末の
優先予約数は、

【数５】 以下でなければならない。

【００５１】（２）仮想フレーム２の音声端末が未だに
予約を割り当てられていない総数は、Ｘ₀（２）であ
る。この音声端末には、着目している０番目またはその
次の１番目の送信用スロットで予約を割り当てなければ
ならない。そのため、１番目の送信用スロットへの予約
割り当てまでをあらかじめ考慮したとき、０番目の送信
用スロットで割り当て可能なデータ端末の優先予約数
は、

【数６】 以下でなければならない。

【００５２】（３）仮想フレーム３の音声端末が未だに
予約を割り当てられていない総数は、Ｘ₀（３）であ
る。この音声端末には、着目している０番目から２番目
の送信用スロットまでに予約を割り当てなければならな
い。そのため、２番目の送信用スロットへの予約割り当
てまでをあらかじめ考慮したとき、０番目の送信用スロ
ットで割り当て可能なデータ端末の優先予約数は、

【数７】 以下でなければならない。

【００５３】（４）仮想フレーム０の音声端末が未だに
予約を割り当てられていない総数は、Ｘ₀（０）であ
る。この音声端末は、着目している０番目から３番目の
送信用スロットまでに予約を割り当てられなければなら
ない。そのため、３番目の送信用スロットへの音声端末
の予約割り当てまでをあらかじめ考慮したとき、０番目
の送信用スロットで割り当て可能なデータ端末の優先予
約数は、

【数８】 以下でなければならない。

【００５４】（５）上述した４つのケースのうち、最も
データ端末の優先予約数が少ないものが、いずれのケー
スにおいても、音声パケットの廃棄を想定しなくてもよ
い限度内で、データ端末に優先予約できる最大のチャネ
ル数である。したがって、最終的に、この着目している
０番目の送信用スロットにおけるデータ端末の優先予約
数は、上述した計数βも考慮すれば、

【数９】 となる。その結果、０番目の送信用スロットにおいて
は、優先予約されたデータパケット分だけ、音声パケッ
トに割り当てられるチャネル数が減少し、０番目の送信
用スロット終了までに予約が割り当てられなかった音声
端末の数が増えることになる。

【００５５】次に、着目している送信用スロットを、１
つ進めて１番目の送信用スロットについて、データ端末
の優先予約を行う。優先予約方法は、上述した方法を、
送信用スロットを１つ進めるだけであるので、説明を省
略する。このようにして、全ての送信用スロットについ
て、データ端末の優先予約を行うことができる。

【００５６】上述した説明では、システムが音声パケッ
トに関し、１フレームにわたる遅延を許容する場合につ
いて説明した。しかし、システムによっては、複数のｎ
フレームにわたる遅延を許容する場合もある。先に説明
した先行技術においても、同様であり、ｎフレームの遅
延が許容される場合、先行技術では、音声パケットが送
信できなかった場合に直ちに廃棄する代わりに、ｎフレ
ーム間送信側で保持しておき、送信が可能になるのを待
つ。すなわち、パケットの廃棄が生じるまでｎフレーム
の余裕が生まれる。その間に、トラフィックが減少して
送信スロットが空くのを待てばよい。一方、データパケ
ットは、送信待ちをしている音声パケットがある間は、
送信されずに待機するようにする。

【００５７】一方、本発明の実施の形態においてｎフレ
ームの遅延が許容される場合も、廃棄されるまでのタイ
ムリミットがｎフレーム分まで延長され、その結果、仮
想フレームの長さが、基準フレームのｎ倍になるが、パ
ケットの予約の手法などは基本的には変わらない。ただ
し、基準フレーム長を単位として１つの符号化音声が出
力されるので、音声パケットの送信予約は、１つの仮想
フレーム内に、ｎ個が割り当てられることになる。音声
パケット予約の優先順位については、未だ予約されてい
ない音声端末の中で、本来送信すべき時間、すなわち、
仮想フレームの先頭の送信用スロットである基準スロッ
ト、からの時間的遅れが長い音声端末が優先される。し
たがって、廃棄されるまでのタイムリミットがｎフレー
ム分だけ延長される結果、先行技術が得ることになった
パケット廃棄までの時間的余裕は、本発明の実施の形態
においても、同様に享受することができる。これに加え
て、仮想フレームを用いることで得られるパケット廃棄
率特性の優位を享受することができる。一方、データパ
ケットは、音声端末の１フレーム遅延許容の場合と同様
に、一部が音声パケットより優先予約され、残りが音声
パケットの遅延が解消されるまで待機する。

【００５８】１フレームがＭ個のスロットで構成され、
音声端末に関しｎフレームまでの遅延が許されていると
する場合の、着目する、あるｋ番目の送信用スロットの
データパケット優先予約数は、次式の通りである。

【数１０】 すなわち、表記上は（２）式と変わらない。ただし、Ｘ
_k（ｌ）は、送信待ち音声パケットの中で、廃棄される
スロットまでの残り制限時間をスロット単位で表した場
合にｌ（Ｌの小文字）となる音声端末の数を表す。また
min（・）は、ｉを１からＭ・ｎ（仮想フレームの全ス
ロット数）までの正の整数とした場合の括弧内の最小値
である。

【００５９】最後に、上述した第１，第２の実施の形態
について、計算機シミュレーションを行った結果を示し
ておく。シミュレーションでは、図１３に示した、Ｎｖ
個の音声端末とＮｄ個のデータ端末とが、基地局に接続
されている状況を想定し、呼の発生と消滅に伴う接続端
末数の変動はないものとする。また全ての音声端末は、
ボイスアクティベーションを行っているものとする。

【００６０】図９は、シミュレーションに用いる音声端
末の状態遷移図である。全ての音声端末は、基準フレー
ム単位で無音状態か有音状態のどちらかに遷移する。無
音状態の音声端末は、確率λで有音状態へ遷移し、１−
λで無音状態に留まる。有音状態の音声端末は確率μで
無音状態に遷移し、１−μで有音状態に留まる。

【００６１】状態遷移確率λは、音声端末の平均無音時
間と基準フレーム長から求まり、次式の通りである。

【数１１】 状態遷移確率μは、音声端末の平均有音時間と基準フレ
ーム長から求まり、次式の通りである。

【数１２】 有音状態の音声端末は、基準フレーム毎に音声パケット
を発生する。一方、データ端末には状態遷移はなく、基
準フレーム毎にデータパケット発生確率αにしたがっ
て、１つのデータパケットを生成する。ただし予約要求
パケットを送信してから、実際にデータパケットを送信
するまでの送信待機時間中は、新たなデータパケットが
発生しないものとする。

【００６２】表１にシミュレーションの諸元を示す。た
だし、他セルからの干渉は考慮せず、送信電力制御は完
全に行われるものとする。よって、パケットの同時送信
数がチャネル数以下である場合に、パケットの送信は必
ず成功するものとする。また予約要求パケットや制御信
号の送信誤りおよび伝搬遅延は考慮しない。

【００６３】

【表１】 データ端末の優先予約数Ｙ_kは、実数で得られるため、
実際に使用する場合は整数にする必要がある。パラメー
タβの影響を正確に反映させるために、使用する度に小
数部を繰り上げ確率にして整数にする。例えばＹ_kが
１．２であった場合、２０％の確率で２となり、８０％
の確率で１となる。

【００６４】システムの性能評価は、音声パケットの廃
棄率とデータパケットの平均遅延時間を比較することで
行う。音声端末のトラフィックを表す音声オファードロ
ードＧ_vを、次式のように定義する。

【数１３】 ここで、Ｎ_v：音声端末数 λ：無音状態から有音状態への状態遷移確率 μ：有音状態から無音状態への状態遷移確率 Ｃ：１スロットあたりのチャネル数 Ｍ：１フレーム当たりの送信スロット数 である。

【００６５】なお、λ／（λ＋μ）は、ボイスアクティ
ビティ係数

【数１４】 に等しい。

【００６６】また、データ端末のトラフィックを表すデ
ータオファードロードを、次式のように定義する。

【数１５】 ここで、Ｎ_d：データ端末数 α：データパケット発生確率 Ｃ：１スロットあたりのチャネル数 Ｍ：１フレーム当たりの送信スロット数

【００６７】比較のため、先行技術と本発明の実施の形
態における新方式との１フレーム当たりのパケット収容
数は同じとすることから、先行技術と新方式の１フレー
ム当たりのスロット数Ｍ、１スロットあたりのチャネル
数Ｃは、表２のようになる。

【表２】 音声パケット廃棄率は、生成された音声パケット数に対
する廃棄された音声パケット数の割合で与える。データ
パケットの平均遅延時間は、データ端末が予約要求パケ
ットを送信した次の基準フレームから、送信が完了する
までの時間をフレーム単位で計測し、送信に成功したデ
ータパケット数で平均したものとする。

【００６８】音声パケット廃棄率特性を比較するため、
データ端末が存在しない状況を想定して、シミュレーシ
ョンを行った。図１０は、音声パケット廃棄率特性を示
す線図である。新方式が先行技術に比べて優れた廃棄率
特性を有していることがわかる。表３に、規定された廃
棄率を満足できる最大のオファードロードを使って定量
的に比較を行った結果を示す。

【表３】 表３の廃棄率は、音声パケット伝送においてシステムが
満足しなければならない廃棄率を表し、従来方式と新方
式はそれぞれ規定の音声パケット廃棄率を満たす最大オ
ファードロードを示す。改善効果は、先行技術に対する
新方式の比から得られるオファードロードの増加分であ
る。廃棄率とフレームのパケット収容数を同じにした場
合のオファードロードが増加していることから、新方式
が収容可能な端末数を増加させることがわかる。

【００６９】データパケットの平均遅延時間特性と、デ
ータ端末が存在する場合の音声パケット廃棄率特性を評
価するため、音声端末数を８０に固定し、データ端末数
を変えてシミュレーションを行った。図１１は、データ
端末のオファードロードに対するデータパケットの平均
遅延時間特性を表す線図である。βは、音声パケットに
対するデータパケットの優先度である。図１２は、デー
タ端末のオファードロードに対する音声パケット廃棄率
特性を表す線図である。なお、システムに加わる全体の
オファードロードは、データ端末のオファードロードＧ
_dに音声端末のオファードロードＧ_vを加えたものとな
る。この場合、音声オファードロードＧ_vの期待値は約
0.854となる。

【００７０】図１１において、β＝0.025を除くと、全
て先行技術よりも短時間でデータパケットの送信が完了
しており、新方式がデータパケットの平均遅延時間特性
を改善していることがわかる。最も改善効果が大きいの
はβ＝1の場合で、βが小さくなるにしたがって改善効
果は小さくなる。β＝0.025の場合は、データのオファ
ードロードＧ_dが0.07以上の領域で、優劣が逆転してい
るが、これはデータパケットへの優先度が低すぎて、音
声パケットの廃棄率改善が優先されたためだと考えられ
る。

【００７１】図１２において、データ端末のオファード
ロードＧ_dが0のときの特性は、音声パケットのみで評価
した図１０の特性（音声オファードロードＧ_vが0.854）
と一致している。先行技術の廃棄率特性が、データのオ
ファードロードＧ_dに対して一定なのは、先行技術の予
約制御方式が、音声パケットを単純に優先するからと考
えられる。新方式は優先予約の影響で、データパケット
のオファードロードＧ_dが増加するにしたがって、音声
パケット廃棄率特性は劣化し、βによってはやがて先行
技術より悪くなる。

【００７２】図１１に示したデータパケットの平均遅延
時間特性と、図１２に示した音声パケット廃棄率特性と
はトレードオフの関係にある。どちらが優先されるか
は、βによって決まる。β＝1のように、βを大きくし
てデータ端末を優先すれば、データパケットの平均遅延
時間特性は大きく改善するが、音声パケット廃棄率特性
は、データパケットのオファードロードＧ_dが増加する
にしたがって劣化し、やがて先行技術より悪くなる。逆
にβ＝0.025のように、音声端末を優先してβを小さく
すれば、音声パケット廃棄率特性は常に先行技術より優
れたものとなるが、データパケットの平均遅延時間特性
の改善効果は小さくなり、データパケットのオファード
ロードＧ_dが増加すれば、やがて先行技術より悪くな
る。β＝0.05では、音声パケット廃棄率特性は、先行技
術に対して優れているか悪くともほぼ同じ性能で、デー
タパケットの平均遅延時間特性を改善している。よっ
て、システムによって決まる音声とデータの要求品質に
よって、最適なβを決定すればよい。

【００７３】上述した説明では、予約スロットを１基準
フレームに１回設けている。これに代えて、予約スロッ
トを複数の基準フレームに１回設けてもよい。この場
合、予約要求，予約解除については、複数の基準フレー
ムに１回可能になる。また、上述した説明では、予約要
求パケット，予約解除パケットを音声パケットやデータ
パケットと同じ周波数帯域を用いて伝送しているが、別
の周波数帯域を用いて伝送してもよい。上述した説明で
は、音声パケットと一般的なデータパケットという２種
類のパケットを統合してパケット通信する場合を例示し
た。しかし、上述した音声パケットは即時性の維持が要
求されるパケットの典型例にすぎない。また、ボイスア
クティベーションは、これを伴う場合に効果が顕著であ
るが、必須のものではない。即時性の維持が要求される
メディアとしては、音声のほか、例えば、テレビ電話，
テレビ会議，監視カメラなどの画像データがある。これ
らのメディアを伝送するパケットは、即時性を維持しな
がら廃棄される率をできるだけ抑制することがサービス
品質の向上につながる。一方、一般的なデータは、受信
側で蓄積されてから利用されるので、即時性は要求され
ず、むしろ、データ誤りやデータ抜けがないという連続
性が要求される。連続性が要求されるメディアを伝送す
るパケットは、連続性を維持した上で、伝送遅延をでき
るだけ抑制することがサービス品質の向上につながる。

【００７４】また、上述した説明から明らかなように、
本発明の無線パケット通信の送信予約制御方式の実施の
形態は、音声パケット，データパケットという２種類の
異なる性質のパケットに、送信予約の優先度に差を持た
せる構成である。したがって、このような構成により、
送信予約の優先度を異ならせることが好ましい用途の無
線パケット通信システムに、本発明の無線パケット通信
の送信予約制御方式を適用可能である。また、本発明の
無線パケット通信の送信予約制御方式は、端末が移動端
末である無線パケット通信システム、あるいは、端末が
必ずしも移動するとは限らない無線ＬＡＮシステム、い
ずれに対しても適用可能である。なお、本発明の無線パ
ケット通信の送信予約制御方式の技術思想は、基準フレ
ームが複数スロットに分割され、各スロットが周波数多
重化された複数チャネルを有する無線パケット通信にも
転用可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の無線パケ
ット通信の送信予約制御方式は、収容可能な端末数を増
加できるという効果がある。例えば、ボイスアクティビ
ティの使用などによって、一時的に音声端末数がフレー
ム当たりの収容能力を超えたとしても、仮想フレームを
用いて、音声パケットの廃棄を回避し、相対的にシステ
ムの端末収容能力を向上させるという効果がある。ま
た、優先度の異なるパケットを統合した通信システム
で、優先度の高い端末のパケットを優先した場合にも、
優先度の低い端末のパケットの遅延が劣化しないという
効果がある。例えば、音声端末の高トラフィック時に、
データ端末の特性が単純に劣化するのを防止することに
より、メディア間の品質管理（ＱｏＳ）が可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線パケット通信の送信予約制御方式
の第１，第２の実施の形態を説明するためのフレーム構
成図である。

【図２】本発明の無線パケット通信の送信予約制御方式
の第１の実施の形態の処理を説明するフローチャートで
ある。

【図３】第１番目の基準フレームの終了時のフレーム構
成図である。

【図４】第２番目の基準フレームの終了時のフレーム構
成図である。

【図５】第３番目の基準フレームの終了時のフレーム構
成図である。

【図６】本発明の無線パケット通信の送信予約制御方式
の第１の実施の形態の処理に一般式を導入するためのフ
レーム構成図である。

【図７】本発明の無線パケット通信の送信予約制御方式
の第２の実施の形態の処理を説明するフローチャートで
ある。

【図８】送信用スロット数を４とした場合の、データ端
末の優先予約の具体例の説明図である。

【図９】シミュレーションに用いる音声端末の状態遷移
図である。

【図１０】音声端末のオファードロードに対する音声パ
ケット廃棄率特性を示す線図である。

【図１１】データ端末のオファードロードに対するデー
タパケットの平均遅延時間特性を表す線図である。

【図１２】データ端末のオファードロードに対する音声
パケット廃棄率特性を表す線図である。

【図１３】無線パケット通信のシステムモデル図であ
る。

【図１４】先行技術の無線パケット通信の送信予約制御
方式のフレーム構成図である。

【符号の説明】

５１−１〜５１−Ｎｖ 音声端末１〜Ｎｖ、５２−Ｎｖ
音声端末Ｎｖの乗算器、５３−Ｎｖ 音声端末Ｎｖの
ＰＮ系列発生器、５４−１〜５４−Ｎｄ データ端末１
〜Ｎｄ、５５−Ｎｄ データ端末Ｎｄの乗算器、５６−
Ｎｄ データ端末ＮｄのＰＮ系列発生器、５７ 合成出
力の等価回路、５８ 基地局

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K033 AA02 AA09 BA14 BA15 CA06 CA12 CB01 CB06 CB18 CC01 DA17 DB10 5K067 AA23 BB04 CC08 CC10 DD53 EE02 EE10 EE72

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準フレームが複数スロットに分割さ
   れ、前記各スロットが符号多重化された複数チャネルを
   有し、複数の端末からの無線パケットの送信予約の要求
   に応じて、基地局が前記端末に対し、前記スロットおよ
   び前記チャネルを割り当てる無線パケット通信の送信予
   約制御方式であって、 前記基準フレームと同じ長さであり先頭スロットがずれ
   た複数の仮想フレームの１つを、新規に前記送信予約を
   要求した前記端末に割り振る仮想フレーム決定手段、お
   よび、 前記送信予約を要求中の前記端末に対し、前記チャネル
   に空きがある限りにおいて、前記送信予約を要求中の端
   末に割り振られた前記仮想フレーム内に前記送信予約を
   割り当てる送信予約割り当て手段、 を有することを特徴とする無線パケット通信の送信予約
   制御方式。
2. 【請求項２】 前記送信予約割り当て手段は、前記基準
   フレーム内の前記各スロット毎に、順次、前記送信予約
   を要求中の送信予約未割り当て端末に対し、該送信予約
   未割り当て端末に割り振られた前記仮想フレームの先頭
   スロットからの遅れに応じた優先順位で前記送信予約を
   割り当てるものである、 ことを特徴とする請求項１に記載の無線パケット通信の
   送信予約制御方式。
3. 【請求項３】 基準フレームが複数スロットに分割さ
   れ、前記各スロットが符号多重化された複数チャネルを
   有し、複数の端末からの優先度の異なる無線パケットの
   送信予約の要求に応じて、基地局が前記端末に対し、前
   記スロットおよび前記チャネルを割り当てる無線パケッ
   ト通信の送信予約制御方式であって、 前記基準フレームと同じ長さであり先頭スロットがずれ
   た複数の仮想フレームの１つを、新規に前記送信予約を
   要求した、前記優先度の高い前記無線パケットを送信す
   る前記端末に割り振る仮想フレーム決定手段、 前記送信予約を要求中の前記優先度の高い無線パケット
   を送信する端末に対し、該優先度の高い無線パケットを
   送信する端末に割り振られた前記仮想フレーム内に、前
   記送信予約を割り当て可能と予測される限りにおいて、
   前記送信予約を要求中の前記優先度の低い前記無線パケ
   ットを送信する前記端末の少なくとも一部に対し、優先
   的に前記送信予約を割り当てる第１の送信予約割り当て
   手段、 前記送信予約を要求中の優先度の高い無線パケットを送
   信する端末に対し、前記チャネルに空きがある限りにお
   いて、該優先度の高い無線パケットを送信する端末に割
   り振られた前記仮想フレーム内に前記送信予約を割り当
   てる第２の送信予約割り当て手段、および、 前記送信予約を要求中の優先度の低い無線パケットを送
   信する端末の残りのものに対し、前記チャネルに空きが
   ある限りにおいて、前記送信予約を割り当てる第３の送
   信予約割り当て手段、 を有することを特徴とする無線パケット通信の送信予約
   制御方式。
4. 【請求項４】 前記第２の送信予約割り当て手段は、前
   記基準フレーム内の前記各スロット毎に、順次、前記送
   信予約を要求中の前記優先度の高い無線パケットを送信
   する送信予約未割り当て端末に対し、該送信予約未割り
   当て端末に割り振られた前記仮想フレームの先頭スロッ
   トからの遅れに応じた優先順位で前記送信予約を割り当
   てるものである、 ことを特徴とする請求項３に記載の無線パケット通信の
   送信予約制御方式。
5. 【請求項５】 前記第１の送信予約割り当て手段は、前
   記基準フレーム内の前記各スロット毎に、順次、前記送
   信予約を要求中の前記優先度の高い無線パケットを送信
   する送信予約未割り当て端末に対し、該送信予約未割り
   当て端末に割り振られた前記仮想フレーム内に前記送信
   予約を割り当て可能と予測される限りにおいて、優先的
   に前記送信予約を割り当てるものである、 ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線パケッ
   ト通信の送信予約制御方式。
6. 【請求項６】 前記仮想フレームを、前記基準フレーム
   と同じ長さとするのに代えて、前記基準フレームの複数
   のｎ倍の長さとし、 前記送信予約は、前記仮想フレーム内に、ｎ個が割り当
   てられるものである、 ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記
   載の無線パケット通信の送信予約制御方式。