JP2004056210A - 移動体通信システム、基地局装置、および移動局装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】送信パケットの衝突頻度の軽減または通信システムリソースの有効利用を図り、移動体通信のスループットを向上させること。
【解決手段】本移動体通信システムでは、基地局（ＢＳ）１００が管理するセル１９０内に、移動局（ＭＳ）１５０−１〜１５０−７が存在し、ＢＳ１００およびＭＳ１５０−１〜ＭＳ１５０−７間には、回線が確立している。そして、ＢＳ１００が設定する制限条件に適合する点線で囲まれた移動局（ＭＳ１５０−２〜１５０−４、１５０−５）の４局のみが、送信パケットをＢＳ１００にランダムに送信する。ここで、ＢＳ１００が設定する制限条件とは、各移動局が通信に使用するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、データ送信時の伝送レート、送信電力、または受信電力等に対する制限条件である。
【選択図】 図１
【解決手段】本移動体通信システムでは、基地局（ＢＳ）１００が管理するセル１９０内に、移動局（ＭＳ）１５０−１〜１５０−７が存在し、ＢＳ１００およびＭＳ１５０−１〜ＭＳ１５０−７間には、回線が確立している。そして、ＢＳ１００が設定する制限条件に適合する点線で囲まれた移動局（ＭＳ１５０−２〜１５０−４、１５０−５）の４局のみが、送信パケットをＢＳ１００にランダムに送信する。ここで、ＢＳ１００が設定する制限条件とは、各移動局が通信に使用するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、データ送信時の伝送レート、送信電力、または受信電力等に対する制限条件である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システム、基地局装置、および移動局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムにおいて、複数の移動局が同一のチャネルである共通アクセスチャネルを用いて基地局にランダムアクセスするランダムアクセス方式がある。ランダムアクセスでデータを送るシステムでは、パケットの衝突を回避するため、乱数によって送信タイミングを決定し、送信を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、移動局数が増えてくると、通信システムのスループットが低下するという問題がある。これは、移動局数が増えてくると、いくら乱数に基づいて送信タイミングを決定しても、パケットの衝突が起きる可能性が高くなり、このとき、基地局における受信性能は低下し、各移動局に対するデータの再送要求の頻度が増加することが原因である。
【０００４】
また、逆に移動局数が少ない場合でも、一つの移動局に対し割り当てられる通信システムのリソースは一定であるため、通信に使用されないリソースの割合が増加するだけであり、通信のスループット自体は向上しないという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、送信パケットの衝突頻度の軽減または通信システムリソースの有効利用をすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる移動体通信システム、基地局装置、および移動局装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の移動体通信システムは、基地局と、前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限する条件を設定する設定手段と、前記条件を満たす場合、前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局と、を有する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、基地局に対しデータを送信することができる移動局の数を制限するため、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、各移動局が基地局にデータを送信する時のスループットを向上させることができる。
【０００８】
また、基地局は、上記条件に適合した移動局のみがランダムアクセスをしてくることが事前にわかっているので、通信システムの制御が容易になる。さらに、上記条件は自由に決めることができるので、どのような移動局でも送信は可能である。つまり、常に通信品質のよい移動局が必ず送信できるとは限らない。
【０００９】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、一定期間のみ前記条件が設定される構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、例えば、伝搬路環境があまり変動しない系においては、上記条件が課されている期間、基地局および移動局間で高スループットの効率的な通信が行われるので、通信を要求する移動局の数は、上記条件を課さない場合よりも早く減少しており、一定時間経過後に上記条件を緩和または撤廃するように設定することにより、比較的短時間で全ての移動局と通信を行うことができる。
【００１１】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記基地局と通信可能な移動局の数に応じて前記条件を変更する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセスの条件を変更するため、状況に応じたランダムアクセスの制限を課すことができ、送信パケットの衝突頻度を有効に低下させることができる。
【００１３】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件が複数存在する場合、複数の前記条件をそれぞれ異なる期間において使用する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、複数の上記条件を組み合わせることにより、基地局が移動局を選別し、優先順位を付けてランダムアクセスさせることと同等の効果があり、しかも、それぞれの条件の適用期間において、効率的なランダムアクセスが行われるため、最終的には、移動体通信のスループットを大きく向上させることができる。
【００１５】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局が使用するＭＣＳまたは伝送レートに関する条件である構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、例えば、自局が基地局の近くに位置するため、高い伝送レートによる伝送が可能な移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることができる、また、例えば、自局が基地局から遠い所に位置するため、低い伝送レートによる伝送しか実行できない移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることもできる。
【００１７】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局の送信電力または受信電力に関する条件である構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、移動局の送信電力または受信電力に対しランダムアクセスの条件を課すため、有効にランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【００１９】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局がデータを送信する際に許容できる遅延時間に関する条件である構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、移動局の許容遅延時間に対し、ランダムアクセスの条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。また、許容遅延時間が短いものから優先的に送信させることもできる。
【００２１】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局の送信電力の平均値に対する送信電力の瞬時値の比に関する条件である構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、各移動局の平均的なチャネル品質に対する瞬時のチャネル品質の高さ、すなわち、各移動局にとって瞬時の品質が良いか悪いかを判断することができ、有効にランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができる。
【００２３】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局が送信を行う際の平均データレートに対する送信可能なデータレートの比に関する条件である構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、これまでの平均送信データレートに対する現在の送信可能データレートが高いか低いかを判断することができ、各移動局は、送信状態が良くなったときに送信することができる。
【００２５】
本発明の移動体通信システムは、基地局と通信可能な移動局の数に応じて、移動局が基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定する設定手段と、前記確率または前記頻度に従って前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局と、を有する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいて移動局のランダムアクセス時の確率または頻度を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００２７】
本発明の基地局装置は、自局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限する条件を設定する設定手段と、前記条件を前記移動局に送信する送信手段と、を有する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、ランダムアクセス時に基地局に対しデータを送信することができる移動局の数を制限することができる。また、上記条件に適合した移動局のみがランダムアクセスをしてくることが事前にわかっているので、通信システムの制御が容易になる。
【００２９】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、一定期間のみ前記条件が設定される構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、例えば、伝搬路環境があまり変動しない系においては、上記条件が課されている期間、基地局および移動局間で高スループットの効率的な通信が行われるので、通信を要求する移動局の数は、上記条件を課さない場合よりも早く減少しており、一定時間経過後に上記条件を緩和または撤廃するように設定することにより、比較的短時間で全ての移動局と通信を行うことができる。
【００３１】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、自局と通信可能な移動局の数に応じて前記条件を変更する構成を採る。
【００３２】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセスの条件を変更するため、状況に応じたランダムアクセスの制限を課すことができ、送信パケットの衝突頻度を有効に低下させることができる。
【００３３】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記条件が複数存在する場合、複数の前記条件をそれぞれ異なる期間において使用する構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、複数の上記条件を組み合わせることにより、基地局が移動局を選別し、優先順位を付けてランダムアクセスさせることと同等の効果があり、しかも、それぞれの条件の適用期間において、効率的なランダムアクセスが行われるため、最終的には、移動体通信のスループットを大きく向上させることができる。
【００３５】
本発明の基地局装置は、自局と通信可能な移動局の数に応じて、移動局が自局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定する設定手段と、前記確率または前記頻度を前記移動局に送信する送信手段と、を有する構成を採る。
【００３６】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいて移動局のランダムアクセス時の確率または頻度を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００３７】
本発明の移動局装置は、基地局に対しランダムアクセスを行う際の条件を満たす場合、前記基地局に対しランダムアクセスを行う構成を採る。
【００３８】
この構成によれば、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、各移動局が基地局にデータを送信する時のスループットを向上させることができる。
【００３９】
本発明の移動局装置は、基地局と通信可能な移動局の数に応じて設定された、自局が基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度に従って前記基地局に対しランダムアクセスを行う構成を採る。
【００４０】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいて設定された、ランダムアクセス時の確率または頻度に従ってランダムアクセスを行うため、通信システムのリソースが効率的に割り当てられ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００４１】
本発明の移動体通信方法は、基地局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限するようにした。
【００４２】
この方法によれば、基地局にランダムアクセスする際に制限するため、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００４３】
本発明の移動体通信方法は、基地局と通信可能な移動局の数に応じて、基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定するようにした。
【００４４】
この方法によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセス時の確率または頻度を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、基地局装置と通信可能な移動局に対し制限条件を課すことにより、ランダムアクセスする移動局数を調整し、また、基地局装置と通信可能な移動局の数に応じて、通信リソースの割り当てを変更することである。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成の一例を示す図である。
【００４８】
基地局（ＢＳ）１００が管理するセル１９０内には、移動局（ＭＳ）１５０−１〜１５０−７が存在している。そして、ＢＳ１００およびＭＳ１５０−１〜ＭＳ１５０−７間には、回線が確立している。
【００４９】
従来のランダムアクセス方式を使用する移動体通信システムでは、ＢＳ１００に対し、全ての移動局ＭＳ１５０−１〜ＭＳ１５０−７が、パケットをランダムに送信するが、本実施の形態では、ＢＳ１００が設定する制限条件に適合する点線で囲まれた移動局（ＭＳ１５０−２〜１５０−４、１５０−５）の４局のみが、パケットをランダムに送信する。
【００５０】
ここで、ＢＳ１００が設定する制限条件とは、各移動局が通信に使用するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、データ送信時の伝送レート、送信電力、または受信電力等に対する制限条件である。諸条件については、他の実施の形態において詳述する。
【００５１】
図２は、上記移動体通信システムの通信シーケンスを示す図である。ここでは、基地局（ＢＳ）および２つの移動局（ＭＳ１、ＭＳ２）間で通信が行われる場合を例にとって説明するが、移動局数は、これに限定されない。
【００５２】
図２において、ＢＳは、制限条件を決定し（ＳＴ１０１０）、ＭＳ１およびＭＳ２にこの制限条件を送信する（ＳＴ１０２０）。制限条件の送信に使用するチャネルは、共通チャネルでもよいし、個別チャネルであっても良い。
【００５３】
送信された制限条件を受信したＭＳ１およびＭＳ２は、この制限条件に自局が適合するか否か確認する（ＳＴ１０３０、ＳＴ１０５０）。ＢＳが決定した制限条件に、ＭＳ１は適合せず、ＭＳ２のみが適合することとすると、ＳＴ１０３０において、制限条件に適合していないことを確認したＭＳ１は、データの送信待ち状態となる（ＳＴ１０４０）。一方、ＳＴ１０５０において、制限条件に適合していることを確認したＭＳ２は、ＢＳに対し、ランダムアクセスを開始し、データの送信を行う（ＳＴ１０６０）。ここで、ランダムアクセスが行われるランダムアクセス期間は、固定であっても良いし、可変であっても良い。ランダムアクセス期間を可変とする場合は、ＢＳがＭＳ１およびＭＳ２に制限条件を送信する際に、このランダムアクセス期間またはランダムアクセスに使用するスロット等の使用リソースも通知する。
【００５４】
ＭＳ２から送信されたデータを受信したＢＳは、誤り検出等によりデータの判定を行い（ＳＴ１０７０）、受信成功の場合には、ＡＣＫ信号、受信失敗の場合には、ＮＡＣＫ信号を、ＭＳ２に対し送信する。
【００５５】
ＭＳ２は、ＮＡＣＫ信号を受信した場合、乱数に基づいて次のアクセスタイミングを決める通常のランダムアクセスによりデータ再送を行っても良いし、また、ＳＴ１０３０、ＳＴ１０５０に戻って、制限条件の確認を再度行っても良い。
【００５６】
上記の構成により、基地局に対しデータを送信することができる移動局の数を制限するため、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、各移動局が基地局にデータを送信する時のスループットを向上させることができる。また、基地局は、制限条件に適合した移動局のみがランダムアクセスをしてくることが事前にわかっているので、通信システムの制御が容易になるという利点もある。
【００５７】
なお、現在は、制限条件に適合する移動局は、ＭＳ１５０−２〜１５０−４、１５０−５の４局のみであるが、各移動局は、当然移動していることが想定され、移動に伴い伝搬路環境が変化するため、恒常的に上記制限条件を満たすとは限らない。また、移動局が停止していたとしても、伝搬路環境は干渉量が変化することによっても変化する。よって、上記制限条件を満たす移動局は固定ではなく、伝搬路環境の変動の激しい系においては、充分な時間が経過した後は、通信を要求する全ての移動局が、基地局に対しパケットを送信することが可能である。
【００５８】
また、伝搬路環境があまり変動しない系においては、上記制限条件が課されている期間、基地局および移動局間で高スループットの効率的な通信が行われるので、通信を要求する移動局の数は、上記制限を課さない場合よりも早く減少しており、一定時間経過後に上記制限条件を緩和または撤廃するように設定することにより、比較的短時間で全ての移動局と通信を行うことが可能である。なお、制限条件の適用期間については、移動局と基地局の間であらかじめ決めておいても良い。
【００５９】
さらに、アクセス条件は自由に決めることができるので、どのような移動局でも送信は可能である。つまり、常に通信品質のよい移動局が必ず送信できるとは限らない。
【００６０】
図３は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置１００の内部構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、通信システムがＣＤＭＡ方式を採用している場合を例にとって説明するが、本実施の形態はＣＤＭＡ方式に限定されない。
【００６１】
図３に示す基地局装置は、バッファ１０１、送信フレーム作成部１０２、符号化部１０３、変調部１０４、拡散部１０５、送信無線部１０６、アンテナ１０７、受信無線部１０８、逆拡散部１０９、復調部１１０、復号化部１１１、報告値抽出部１１２、および制限条件決定部１１４を有する。
【００６２】
図３において、バッファ１０１は、送信待ちに対応できるように、送信データをバッファリングする。送信フレーム作成部１０２は、バッファ１０１に記憶されているデータから送信フレーム分のデータを取得する。符号化部１０３は、送信フレーム作成部１０２から出力されるデータの符号化を行う。変調部１０４は、符号化されたデータに変調処理を施す。拡散部１０５は、変調後のデータに拡散処理を施す。送信無線部１０６は、拡散後のデータにアップコンバート等の所定の無線処理を施し、アンテナ１０７を介して無線送信する。
【００６３】
一方、受信無線部１０８は、アンテナ１０７で受信された信号にダウンコンバート等の所定の無線処理を施す。逆拡散部１０９は、無線処理が施された信号に逆拡散処理を施す。復調部１１０は、逆拡散後の信号に復調処理を施す。復号化部１１１は、復調後のデータを復号化し、受信データを得る。
【００６４】
報告値抽出部１１２は、復号化された受信データから所定の報告値を抽出する。制限条件決定部１１４は、各移動局に課す制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。送信フレーム作成部１０２は、制限条件決定部１１４から出力された制限条件を送信フレームの構成にあうようにデータを追加し、符号化部１０３に出力する。以降は、制限条件信号も、上記の通常の送信データと同様に処理され、無線送信される。
【００６５】
これにより、基地局は、ランダムアクセスする移動局を制限する制限条件を各移動局に対し、通知することができる。
【００６６】
図４は、本発明の実施の形態１に係る移動局装置の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００６７】
図４に示す移動局装置は、アンテナ１５１、受信無線部１５２、逆拡散部１５３、復調部１５４、復号化部１５５、報告値抽出部１５６、制限条件抽出部１５７、アクセス判定部１５９、バッファ１６０、送信フレーム作成部１６１、符号化部１６２、変調部１６３、拡散部１６４、および送信無線部１６５を有する。
【００６８】
図４において、受信無線部１５２は、アンテナ１５１で受信された信号にダウンコンバート等の所定の無線処理を施す。逆拡散部１５３は、無線処理が施された信号に逆拡散処理を施す。復調部１５４は、逆拡散後の信号に復調処理を施す。復号化部１５５は、復調後のデータを復号化し、受信データを得る。
【００６９】
報告値抽出部１５６は、復号化された受信データから所定の報告値を抽出し、制限条件抽出部１５７に出力する。制限条件抽出部１５７は、受信データから、基地局により課せられた制限条件を抽出し、アクセス判定部１５９に出力する。アクセス判定部１５９は、自局が制限条件に適合するか否か、すなわち、基地局に対しランダムアクセスが可能か否か判定し、制限条件に適合している場合には、バッファ１６０を制御し、バッファリングされていた送信データを送信フレーム作成部１６１に出力させる。制限条件に適合していないと判定された場合、すなわち、ランダムアクセス不可であった場合は、データの送信待ちとなるため、バッファ１６０は、送信データをバッファリングする。
【００７０】
送信フレーム作成部１６１は、バッファ１６０に記憶されているデータから送信フレーム分のデータを取得する。符号化部１６２は、送信フレーム作成部１６１から出力されたデータの符号化を行う。変調部１６３は、符号化されたデータに変調処理を施す。拡散部１６４は、変調後のデータに拡散処理を施す。送信無線部１６５は、拡散後のデータにアップコンバート等の所定の無線処理を施し、アンテナ１５１を介して無線送信する。
【００７１】
次いで、上記構成を有する移動局装置の動作について、図５に示すフロー図を用いて説明する。
【００７２】
移動局が、基地局から送信された制限条件を受信した場合（ＳＴ１５１０）、すなわち、制限条件抽出部１５７において制限条件が抽出された場合、アクセス判定部１５９は、自局が制限条件に適合するか否か確認する（ＳＴ１５２０）。そして、制限条件に適合すると確認された場合は、アクセス判定部１５９は、バッファ１６０を制御し、バッファリングしていた送信データを出力させることにより、データを基地局に対し送信する（ＳＴ１５３０）。一方、制限条件に適合しないと確認された場合は、アクセス判定部１５９は、バッファ１６０を制御し、送信データをバッファリングさせることにより、送信待ち状態となる（ＳＴ１５４０）。そして、一定時間経過後、ＳＴ１５２０に戻り、制限条件の確認を行う。
【００７３】
これにより、移動局は、基地局から通知された制限条件に適合した場合のみ、ランダムアクセスを行うことができる。
【００７４】
このように、本実施の形態によれば、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限するため、パケットの衝突頻度を低下させることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態の特徴は、アクセス観測部２０１および伝送レート制限条件決定部２０２を有し、基地局とアクセス状態にある移動局の数を観測し、この移動局数に基づいて移動局のランダムアクセスを制限する制限条件を決定することである。
【００７７】
図７は、上記構成を有する基地局装置の動作を説明するフロー図である。
【００７８】
アクセス観測部２０１は、復号化部１１１の出力から各移動局のアクセス状態を観測し、基地局とアクセス状態にある移動局の数（以下、アクセスＭＳ数という）を伝送レート制限条件決定部２０２に出力する。
【００７９】
伝送レート制限条件決定部２０２は、まず、アクセス観測部２０１から出力されたアクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っているか否か判定する（ＳＴ１０１０）。アクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っている場合は、各移動局がデータを送信する場合の伝送レートに対する制限条件を変更するか否か判定する（ＳＴ１０４０）。ここで、アクセスＭＳ数は所定の範囲内に入っているが、常に一定条件を満たすＭＳのみにアクセスを許可していると、他のＭＳは送信ができなくなるため、必要に応じて適宜条件を変える必要がある。ＳＴ１０４０では、例えば、制限条件を変えずにいた時間に基づいて、その判定を行い、制限条件を変更するか否か決定する。アクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っていない場合は、伝送レートに対する制限条件を変更し（ＳＴ１０２０）、送信フレーム作成部１０２に出力することにより、制限条件を各移動局に送信する（ＳＴ１０３０）。ここで、制限条件の送信に用いられるチャネルは、共通チャネルでも良いし、個別チャネルであっても良い。
【００８０】
この伝送レートに対する制限条件は、例えば、伝送レートの下限を設定、すなわち、ある一定の伝送レート以上の伝送を行うことができる移動局のみがランダムアクセスの対象となるという制限条件を設定しても良い。これにより、例えば、自局が基地局の近くに位置するため、高い伝送レートによる伝送が可能な移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることができる。
【００８１】
また、逆に伝送レートの上限を設定しても良い。これにより、例えば、自局が基地局から遠い所に位置するため、低い伝送レートによる伝送しか実行できない移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることができる。
【００８２】
さらに、伝送レートに対する範囲（上限および下限）を設定し、この範囲内の伝送レートにより伝送を行うことができる移動局のみがランダムアクセスの対象となるという制限条件を設定しても良い。
【００８３】
図８は、本発明の実施の形態２に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
この移動局装置の特徴は、伝送レート決定部２５１を有することである。
【００８５】
伝送レート決定部２５１は、ランダムアクセスチャネル以外のチャネル、例えば、ＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）等の受信品質（平均ＣＩＲ、瞬時ＣＩＲ等）に基づいて、自局がデータ送信時に可能な伝送レート（以下、可能伝送レートという）を決定し、アクセス判定部１５９に出力する。
【００８６】
アクセス判定部１５９は、伝送レート決定部２５１から出力された可能伝送レートを制限条件抽出部１５７から出力された制限条件に照らし合わせ、自局が制限条件に適合しているか否か判定する。
【００８７】
なお、ここでは、ランダムアクセスチャネル以外のチャネルの受信品質に基づいて、可能伝送レートを決定する場合を例にとって説明したが、個別チャネルの送信電力から可能伝送レートを決定しても良い。
【００８８】
このように、本実施の形態によれば、基地局とアクセス状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセスの制限条件を決定するため、状況に応じたランダムアクセスの制限を課すことができ、送信パケットの衝突頻度を有効に低下させることができる。
【００８９】
なお、ここでは、移動局に対する制限として、伝送レートに対し制限条件を設定する場合を例にとって説明したが、通信に用いるＭＣＳに対し制限条件を設定しても良い。
【００９０】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
本実施の形態の特徴は、送信電力制限条件決定部３０１を有することである。
【００９２】
送信電力制限条件決定部３０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、個別チャネルの送信電力の制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。
【００９３】
この送信電力に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の電力値のみを移動局に通知し、移動局は、この値の上下１ｄＢの範囲が制限条件である、と解釈するように設定しても良い。また、送信電力の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【００９４】
基地局から制限条件を受信した移動局は、自局が制限条件に適合した送信電力で送信を行っているか確認する。制限条件を満たしている場合は、移動局は、アクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスをする。ちなみに、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の内部構成を有している。
【００９５】
制限条件と比較する送信電力は、制限条件を受信した時の移動局の送信電力でも良いし、移動局がパケットを送信する際の送信タイミングから数スロット前の時点の送信電力としても良い。そして、この送信電力は、瞬時送信電力でも良いし、平均送信電力としても良い。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、移動局の送信電力に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【００９７】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
本実施の形態の特徴は、許容遅延時間制限条件決定部４０１を有することである。
【００９９】
許容遅延時間制限条件決定部４０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、個別チャネルの許容遅延時間に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。ここで、許容遅延時間とは、移動局がデータを送信する際に、どこまでデータ送信の遅延を許容できるかを示した時間である。例えば、ストリーミングのようにリアルタイム性が要求される通信においては、この許容遅延時間は非常に短くなるが、ファイル転送等のリアルタイム性が要求されない通信においては、この許容遅延時間は相対的に長くなる。
【０１００】
例えば、基地局は、ある特定の許容遅延時間を移動局に通知し、移動局は、自局の許容遅延時間がこの値よりも短い場合、送信可能と判断し、ランダムアクセスを実行する。
【０１０１】
図１１は、本発明の実施の形態４に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
アクセス判定部１５９は、自局が所有している許容遅延時間に関する情報を制限条件抽出部１５７から出力される許容遅延時間に対する制限条件と照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判定する。そして、ランダムアクセス可能と判定した場合は、アクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを行う。
【０１０３】
このように、本実施の形態によれば、移動局の許容遅延時間に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。また、許容遅延時間が短いものから優先的に送信させることも可能である。
【０１０４】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態の特徴は、送信電力比制限条件決定部５０１を有することである。
【０１０６】
送信電力比制限条件決定部５０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、個別チャネルの送信電力比に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。ここで、送信電力比とは、個別チャネルの平均送信電力に対する瞬時送信電力の比である。
【０１０７】
この比を用いることにより、各移動局の平均的なチャネル品質に対する瞬時のチャネル品質の高さがわかり、各移動局にとって瞬時の品質が良いか悪いかを判断することが可能である。
【０１０８】
この送信電力比に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の値のみを移動局に通知し、移動局は、この値の上下１ｄＢの範囲が制限条件である、と解釈するように設定しても良い。また、送信電力比の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【０１０９】
図１３は、本発明の実施の形態５に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
この移動局装置の特徴は、平均送信電力算出部５５１および送信電力比算出部５５２を有することである。
【０１１１】
平均送信電力算出部５５１は、送信電力制御部（図示せず）から瞬時送信電力に関する情報を通知され、それを一定期間蓄積することにより、平均送信電力を算出し、送信電力比算出部５５２に出力する。
【０１１２】
送信電力比算出部５５２は、送信電力制御部（図示せず）から通知される瞬時送信電力および平均送信電力算出部５５１の出力から送信電力比を算出し、アクセス判定部１５９に出力する。
【０１１３】
アクセス判定部１５９は、送信電力比算出部５５２から出力される送信電力比を制限条件抽出部１５７から出力される制限条件に照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１１４】
このように、本実施の形態によれば、移動局の送信電力比に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【０１１５】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１６】
本実施の形態の特徴は、送信データレート比制限条件決定部６０１を有することである。
【０１１７】
送信データレート比制限条件決定部６０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、送信データレート比に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。ここで、送信データレート比とは、移動局がこれまでの送信可能なデータレートの平均値（以下、平均送信データレートという）に対する現在の送信可能なデータレートの比である。
【０１１８】
この比を用いることにより、これまでの平均送信データレートに対する現在の送信可能データレートが高いか低いかを判断することができ、各移動局は、送信状態が良いときに送信することが可能である。
【０１１９】
この送信データレート比に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の値のみを移動局に通知し、移動局は、この値上下１０％の範囲が制限条件である、と解釈するように設定してもよい。また、送信データレート比の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【０１２０】
図１５は、本発明の実施の形態６に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２１】
この移動局装置の特徴は、送信データレート決定部６５１および平均送信データレート算出部６５２を有することである。
【０１２２】
送信データレート決定部６５１は、送信可能なデータレートの範囲内から現時点での送信データレートを決定し、平均送信データレート算出部６５２に出力する。また、送信可能なデータレートをアクセス判定部１５９に出力する。
【０１２３】
平均送信データレート算出部６５２は、送信データレート決定部６５１から通知された現時点での送信データレートを一定期間蓄積することにより、平均送信データレートを算出し、アクセス判定部１５９に出力する。
【０１２４】
アクセス判定部１５９は、送信データレート決定部６５１から出力される送信可能なデータレートおよび平均送信データレート算出部６５２から出力される平均送信データレートの比を算出し、この比を制限条件抽出部１５７から出力される制限条件に照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１２５】
このように、本実施の形態によれば、移動局の送信データレート比に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【０１２６】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
本実施の形態の特徴は、平均受信電力制限条件決定部７０１を有することである。
【０１２８】
平均受信電力制限条件決定部７０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、各移動局の平均受信電力に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。
【０１２９】
この平均受信電力に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の電力値のみを移動局に通知し、移動局は、この値の上下１ｄＢの範囲が制限条件である、と解釈するように設定しても良い。また、送信電力比の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【０１３０】
図１７は、本発明の実施の形態７に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３１】
この移動局装置の特徴は、受信電力算出部７５１および平均受信電力算出部７５２を有することである。
【０１３２】
受信電力算出部７５１は、復調部１５４から出力される復調後の受信信号から受信電力を算出し、平均受信電力算出部７５２に出力する。
【０１３３】
平均受信電力算出部７５２は、受信電力算出部７５１から出力された受信電力を一定期間蓄積することにより平均受信電力を算出し、アクセス判定部１５９に出力する。また、忘却係数等を用いて常に平均受信電力を計算していく態様でも良い。
【０１３４】
アクセス判定部１５９は、平均受信電力算出部７５２から出力される平均受信電力を制限条件抽出部１５７から出力される制限条件に照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１３５】
なお、ここでは、平均受信電力に対し制限条件を設定する場合を例にとって説明したが、例えば、ＴＤＤ方式を採用する通信システムでは、平均受信電力の代わりに瞬時受信電力に対し制限条件を設定しても良い。このとき、制限条件の受信電力と比較する受信電力は、制限条件を受信した時の受信電力でも良いし、パケットを送信する際の送信タイミングから最も近い時点での受信電力でも良いし、数スロット前のスロット以前で最新の受信電力としても良い。
【０１３６】
このように、本実施の形態によれば、移動局の平均受信電力に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【０１３７】
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
本実施の形態の特徴は、アクセス制御部８０１を有し、基地局とアクセス状態にある移動局の数に基づいて、移動局のランダムアクセスを制御することである。
【０１３９】
図１９は、本実施の形態に係る基地局装置の動作を説明するフロー図である。
【０１４０】
アクセス制御部８０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っているか否か判定する。具体的には、まず、アクセスＭＳ数がｍ以上か否か判定する（ＳＴ８０１０）。アクセスＭＳ数がｍ以上であった場合、次に、アクセスＭＳ数がｎ（ｍ＜ｎ）以下か否か判定する（ＳＴ８０２０）。アクセスＭＳ数がｎ以下であった場合、ＳＴ８０３０に移り、制限条件を変更すべきか否か判定する（ＳＴ８０３０）。制限条件を変更すべきと判定した場合、アクセス制御部８０１は、新しい制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力することにより、各移動局に送信する（ＳＴ８０４０）。
【０１４１】
ＳＴ８０１０において、アクセスＭＳ数がｍより小さかった場合、すなわち、アクセスＭＳ数が少ないと判断した場合は、次に、制限条件を変更するか否か判断する（ＳＴ８０５０）。そして、制限条件を変更すべきと判断した場合、アクセス制御部８０１は、新しい制限条件を含んだ制御情報を送信する（ＳＴ８０６０）。制限条件を変更すべきでないと判断した場合、アクセス制御部８０１は、移動局のランダムアクセス回数を増加させることを決定し（ＳＴ８０７０）、制御情報を送信する（ＳＴ８０６０）。
【０１４２】
ＳＴ８０２０において、アクセスＭＳ数がｎより大きかった場合、すなわち、アクセスＭＳ数が多いと判断した場合は、次に、制限条件を変更するか否か判断する（ＳＴ８０８０）。そして、制限条件を変更すべきと判断した場合、アクセス制御部８０１は、新しい制限条件を含んだ制御情報を送信する（ＳＴ８０９０）。制限条件を変更すべきでないと判断した場合、アクセス制御部８０１は、移動局のランダムアクセス回数を減少させることを決定し（ＳＴ８１００）、制御情報を送信する（ＳＴ８０９０）。
【０１４３】
例えば、ランダムアクセス回数が１回の場合は、図２０（ａ）に示すようなランダムアクセスとなるが、これを２回に増加させた場合、図２０（ｂ）に示すように、移動局は、２つのパケットを独立にランダムアクセスさせることが可能となる。よって、より効率的に通信システムのリソースを利用することができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。なお、図２０において、点線は、ランダムアクセスで送信許可が出るまでの時間間隔を表しており、この間隔は一定ではない。
【０１４４】
なお、ここでは、移動局のランダムアクセス回数を制御する場合を例にとって説明したが、ランダムアクセスの確率を制御しても良い。
【０１４５】
図２１は、本発明の実施の形態８に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４６】
この移動局装置の特徴は、アクセス制御情報抽出部８５１を有することである。
【０１４７】
アクセス制御情報抽出部８５１は、基地局のアクセス制御部８０１から通知されたランダムアクセスに関する制御情報（制限条件を含む）を、報告値抽出部１５６から出力される受信データから抽出し、アクセス判定部１５９に出力する。
【０１４８】
アクセス判定部１５９は、アクセス制御情報抽出部８５１から出力される制御情報に基づいて自局のランダムアクセス回数を設定し、また、自局がランダムアクセス可能か否かも判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１４９】
このように、本実施の形態によれば、基地局とアクセス状態にある移動局の数に基づいて移動局のランダムアクセス回数を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【０１５０】
本発明は、実施の形態２から実施の形態７までを適宜組み合わせて実施することも可能である。この場合、それぞれの実施の形態は、単独でも充分な効果が認められることは既述の通りであるが、実施の形態２から実施の形態７までに記載の複数の制限条件を組み合わせることにより、基地局が各条件に合う移動局を選別しているので、優先順位を付けてランダムアクセスさせることと同等の効果があり、しかも、それぞれの制限条件の適用期間において、効率的なランダムアクセスが行われるため、最終的には、移動体通信のスループットの大きな向上が期待できる。なお、制限条件の組み合わせパターンについては、移動局と基地局の間であらかじめ決めておいても良い。
【０１５１】
また、本発明は、実施の形態１（または、実施の形態２から実施の形態７）と実施の形態８を組み合わせて実施しても良い。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信パケットの衝突頻度軽減および通信システムリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成の一例を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの通信シーケンスを示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る基地局装置の内部構成の一例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る移動局装置の内部構成の一例を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る移動局装置の動作を説明するフロー図
【図６】本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２に係る基地局装置の動作を説明するフロー図
【図８】本発明の実施の形態２に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態４に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態４に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態５に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態５に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態６に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態６に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１６】本発明の実施の形態７に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１７】本発明の実施の形態７に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１８】本発明の実施の形態８に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１９】本発明の実施の形態８に係る基地局装置の動作を説明するフロー図
【図２０】ランダムアクセス回数を増加した場合を示す図
【図２１】本発明の実施の形態８に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
１００ 基地局
１５０−１〜１５０〜７ 移動局
１０６、１６５ 送信無線部
１０８、１５２ 受信無線部
１１４ 制限条件決定部
１５７ 制限条件抽出部
１５９ アクセス判定部
２０１ アクセス観測部
２０２ 伝送レート制限条件決定部
２５１ 伝送レート決定部
３０１ 送信電力制限条件決定部
４０１ 許容遅延時間制限条件決定部
５０１ 送信電力比制限条件決定部
５５１ 平均送信電力算出部
５５２ 送信電力比算出部
６０１ 送信データレート比制限条件決定部
６５１ 送信データレート決定部
６５２ 平均送信データレート算出部
７０１ 平均受信電力制限条件決定部
７５１ 受信電力算出部
７５２ 平均受信電力算出部
８０１ アクセス制御部
８５１ アクセス制御情報抽出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システム、基地局装置、および移動局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムにおいて、複数の移動局が同一のチャネルである共通アクセスチャネルを用いて基地局にランダムアクセスするランダムアクセス方式がある。ランダムアクセスでデータを送るシステムでは、パケットの衝突を回避するため、乱数によって送信タイミングを決定し、送信を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、移動局数が増えてくると、通信システムのスループットが低下するという問題がある。これは、移動局数が増えてくると、いくら乱数に基づいて送信タイミングを決定しても、パケットの衝突が起きる可能性が高くなり、このとき、基地局における受信性能は低下し、各移動局に対するデータの再送要求の頻度が増加することが原因である。
【０００４】
また、逆に移動局数が少ない場合でも、一つの移動局に対し割り当てられる通信システムのリソースは一定であるため、通信に使用されないリソースの割合が増加するだけであり、通信のスループット自体は向上しないという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、送信パケットの衝突頻度の軽減または通信システムリソースの有効利用をすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる移動体通信システム、基地局装置、および移動局装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の移動体通信システムは、基地局と、前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限する条件を設定する設定手段と、前記条件を満たす場合、前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局と、を有する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、基地局に対しデータを送信することができる移動局の数を制限するため、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、各移動局が基地局にデータを送信する時のスループットを向上させることができる。
【０００８】
また、基地局は、上記条件に適合した移動局のみがランダムアクセスをしてくることが事前にわかっているので、通信システムの制御が容易になる。さらに、上記条件は自由に決めることができるので、どのような移動局でも送信は可能である。つまり、常に通信品質のよい移動局が必ず送信できるとは限らない。
【０００９】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、一定期間のみ前記条件が設定される構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、例えば、伝搬路環境があまり変動しない系においては、上記条件が課されている期間、基地局および移動局間で高スループットの効率的な通信が行われるので、通信を要求する移動局の数は、上記条件を課さない場合よりも早く減少しており、一定時間経過後に上記条件を緩和または撤廃するように設定することにより、比較的短時間で全ての移動局と通信を行うことができる。
【００１１】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記基地局と通信可能な移動局の数に応じて前記条件を変更する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセスの条件を変更するため、状況に応じたランダムアクセスの制限を課すことができ、送信パケットの衝突頻度を有効に低下させることができる。
【００１３】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件が複数存在する場合、複数の前記条件をそれぞれ異なる期間において使用する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、複数の上記条件を組み合わせることにより、基地局が移動局を選別し、優先順位を付けてランダムアクセスさせることと同等の効果があり、しかも、それぞれの条件の適用期間において、効率的なランダムアクセスが行われるため、最終的には、移動体通信のスループットを大きく向上させることができる。
【００１５】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局が使用するＭＣＳまたは伝送レートに関する条件である構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、例えば、自局が基地局の近くに位置するため、高い伝送レートによる伝送が可能な移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることができる、また、例えば、自局が基地局から遠い所に位置するため、低い伝送レートによる伝送しか実行できない移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることもできる。
【００１７】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局の送信電力または受信電力に関する条件である構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、移動局の送信電力または受信電力に対しランダムアクセスの条件を課すため、有効にランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【００１９】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局がデータを送信する際に許容できる遅延時間に関する条件である構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、移動局の許容遅延時間に対し、ランダムアクセスの条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。また、許容遅延時間が短いものから優先的に送信させることもできる。
【００２１】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局の送信電力の平均値に対する送信電力の瞬時値の比に関する条件である構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、各移動局の平均的なチャネル品質に対する瞬時のチャネル品質の高さ、すなわち、各移動局にとって瞬時の品質が良いか悪いかを判断することができ、有効にランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができる。
【００２３】
本発明の移動体通信システムは、上記の構成において、前記条件は、前記移動局が送信を行う際の平均データレートに対する送信可能なデータレートの比に関する条件である構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、これまでの平均送信データレートに対する現在の送信可能データレートが高いか低いかを判断することができ、各移動局は、送信状態が良くなったときに送信することができる。
【００２５】
本発明の移動体通信システムは、基地局と通信可能な移動局の数に応じて、移動局が基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定する設定手段と、前記確率または前記頻度に従って前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局と、を有する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいて移動局のランダムアクセス時の確率または頻度を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００２７】
本発明の基地局装置は、自局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限する条件を設定する設定手段と、前記条件を前記移動局に送信する送信手段と、を有する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、ランダムアクセス時に基地局に対しデータを送信することができる移動局の数を制限することができる。また、上記条件に適合した移動局のみがランダムアクセスをしてくることが事前にわかっているので、通信システムの制御が容易になる。
【００２９】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、一定期間のみ前記条件が設定される構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、例えば、伝搬路環境があまり変動しない系においては、上記条件が課されている期間、基地局および移動局間で高スループットの効率的な通信が行われるので、通信を要求する移動局の数は、上記条件を課さない場合よりも早く減少しており、一定時間経過後に上記条件を緩和または撤廃するように設定することにより、比較的短時間で全ての移動局と通信を行うことができる。
【００３１】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、自局と通信可能な移動局の数に応じて前記条件を変更する構成を採る。
【００３２】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセスの条件を変更するため、状況に応じたランダムアクセスの制限を課すことができ、送信パケットの衝突頻度を有効に低下させることができる。
【００３３】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記条件が複数存在する場合、複数の前記条件をそれぞれ異なる期間において使用する構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、複数の上記条件を組み合わせることにより、基地局が移動局を選別し、優先順位を付けてランダムアクセスさせることと同等の効果があり、しかも、それぞれの条件の適用期間において、効率的なランダムアクセスが行われるため、最終的には、移動体通信のスループットを大きく向上させることができる。
【００３５】
本発明の基地局装置は、自局と通信可能な移動局の数に応じて、移動局が自局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定する設定手段と、前記確率または前記頻度を前記移動局に送信する送信手段と、を有する構成を採る。
【００３６】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいて移動局のランダムアクセス時の確率または頻度を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００３７】
本発明の移動局装置は、基地局に対しランダムアクセスを行う際の条件を満たす場合、前記基地局に対しランダムアクセスを行う構成を採る。
【００３８】
この構成によれば、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、各移動局が基地局にデータを送信する時のスループットを向上させることができる。
【００３９】
本発明の移動局装置は、基地局と通信可能な移動局の数に応じて設定された、自局が基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度に従って前記基地局に対しランダムアクセスを行う構成を採る。
【００４０】
この構成によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいて設定された、ランダムアクセス時の確率または頻度に従ってランダムアクセスを行うため、通信システムのリソースが効率的に割り当てられ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００４１】
本発明の移動体通信方法は、基地局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限するようにした。
【００４２】
この方法によれば、基地局にランダムアクセスする際に制限するため、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００４３】
本発明の移動体通信方法は、基地局と通信可能な移動局の数に応じて、基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定するようにした。
【００４４】
この方法によれば、基地局と通信可能な状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセス時の確率または頻度を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、基地局装置と通信可能な移動局に対し制限条件を課すことにより、ランダムアクセスする移動局数を調整し、また、基地局装置と通信可能な移動局の数に応じて、通信リソースの割り当てを変更することである。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成の一例を示す図である。
【００４８】
基地局（ＢＳ）１００が管理するセル１９０内には、移動局（ＭＳ）１５０−１〜１５０−７が存在している。そして、ＢＳ１００およびＭＳ１５０−１〜ＭＳ１５０−７間には、回線が確立している。
【００４９】
従来のランダムアクセス方式を使用する移動体通信システムでは、ＢＳ１００に対し、全ての移動局ＭＳ１５０−１〜ＭＳ１５０−７が、パケットをランダムに送信するが、本実施の形態では、ＢＳ１００が設定する制限条件に適合する点線で囲まれた移動局（ＭＳ１５０−２〜１５０−４、１５０−５）の４局のみが、パケットをランダムに送信する。
【００５０】
ここで、ＢＳ１００が設定する制限条件とは、各移動局が通信に使用するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、データ送信時の伝送レート、送信電力、または受信電力等に対する制限条件である。諸条件については、他の実施の形態において詳述する。
【００５１】
図２は、上記移動体通信システムの通信シーケンスを示す図である。ここでは、基地局（ＢＳ）および２つの移動局（ＭＳ１、ＭＳ２）間で通信が行われる場合を例にとって説明するが、移動局数は、これに限定されない。
【００５２】
図２において、ＢＳは、制限条件を決定し（ＳＴ１０１０）、ＭＳ１およびＭＳ２にこの制限条件を送信する（ＳＴ１０２０）。制限条件の送信に使用するチャネルは、共通チャネルでもよいし、個別チャネルであっても良い。
【００５３】
送信された制限条件を受信したＭＳ１およびＭＳ２は、この制限条件に自局が適合するか否か確認する（ＳＴ１０３０、ＳＴ１０５０）。ＢＳが決定した制限条件に、ＭＳ１は適合せず、ＭＳ２のみが適合することとすると、ＳＴ１０３０において、制限条件に適合していないことを確認したＭＳ１は、データの送信待ち状態となる（ＳＴ１０４０）。一方、ＳＴ１０５０において、制限条件に適合していることを確認したＭＳ２は、ＢＳに対し、ランダムアクセスを開始し、データの送信を行う（ＳＴ１０６０）。ここで、ランダムアクセスが行われるランダムアクセス期間は、固定であっても良いし、可変であっても良い。ランダムアクセス期間を可変とする場合は、ＢＳがＭＳ１およびＭＳ２に制限条件を送信する際に、このランダムアクセス期間またはランダムアクセスに使用するスロット等の使用リソースも通知する。
【００５４】
ＭＳ２から送信されたデータを受信したＢＳは、誤り検出等によりデータの判定を行い（ＳＴ１０７０）、受信成功の場合には、ＡＣＫ信号、受信失敗の場合には、ＮＡＣＫ信号を、ＭＳ２に対し送信する。
【００５５】
ＭＳ２は、ＮＡＣＫ信号を受信した場合、乱数に基づいて次のアクセスタイミングを決める通常のランダムアクセスによりデータ再送を行っても良いし、また、ＳＴ１０３０、ＳＴ１０５０に戻って、制限条件の確認を再度行っても良い。
【００５６】
上記の構成により、基地局に対しデータを送信することができる移動局の数を制限するため、ランダムアクセス時のパケットの衝突を防止することができ、各移動局が基地局にデータを送信する時のスループットを向上させることができる。また、基地局は、制限条件に適合した移動局のみがランダムアクセスをしてくることが事前にわかっているので、通信システムの制御が容易になるという利点もある。
【００５７】
なお、現在は、制限条件に適合する移動局は、ＭＳ１５０−２〜１５０−４、１５０−５の４局のみであるが、各移動局は、当然移動していることが想定され、移動に伴い伝搬路環境が変化するため、恒常的に上記制限条件を満たすとは限らない。また、移動局が停止していたとしても、伝搬路環境は干渉量が変化することによっても変化する。よって、上記制限条件を満たす移動局は固定ではなく、伝搬路環境の変動の激しい系においては、充分な時間が経過した後は、通信を要求する全ての移動局が、基地局に対しパケットを送信することが可能である。
【００５８】
また、伝搬路環境があまり変動しない系においては、上記制限条件が課されている期間、基地局および移動局間で高スループットの効率的な通信が行われるので、通信を要求する移動局の数は、上記制限を課さない場合よりも早く減少しており、一定時間経過後に上記制限条件を緩和または撤廃するように設定することにより、比較的短時間で全ての移動局と通信を行うことが可能である。なお、制限条件の適用期間については、移動局と基地局の間であらかじめ決めておいても良い。
【００５９】
さらに、アクセス条件は自由に決めることができるので、どのような移動局でも送信は可能である。つまり、常に通信品質のよい移動局が必ず送信できるとは限らない。
【００６０】
図３は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置１００の内部構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、通信システムがＣＤＭＡ方式を採用している場合を例にとって説明するが、本実施の形態はＣＤＭＡ方式に限定されない。
【００６１】
図３に示す基地局装置は、バッファ１０１、送信フレーム作成部１０２、符号化部１０３、変調部１０４、拡散部１０５、送信無線部１０６、アンテナ１０７、受信無線部１０８、逆拡散部１０９、復調部１１０、復号化部１１１、報告値抽出部１１２、および制限条件決定部１１４を有する。
【００６２】
図３において、バッファ１０１は、送信待ちに対応できるように、送信データをバッファリングする。送信フレーム作成部１０２は、バッファ１０１に記憶されているデータから送信フレーム分のデータを取得する。符号化部１０３は、送信フレーム作成部１０２から出力されるデータの符号化を行う。変調部１０４は、符号化されたデータに変調処理を施す。拡散部１０５は、変調後のデータに拡散処理を施す。送信無線部１０６は、拡散後のデータにアップコンバート等の所定の無線処理を施し、アンテナ１０７を介して無線送信する。
【００６３】
一方、受信無線部１０８は、アンテナ１０７で受信された信号にダウンコンバート等の所定の無線処理を施す。逆拡散部１０９は、無線処理が施された信号に逆拡散処理を施す。復調部１１０は、逆拡散後の信号に復調処理を施す。復号化部１１１は、復調後のデータを復号化し、受信データを得る。
【００６４】
報告値抽出部１１２は、復号化された受信データから所定の報告値を抽出する。制限条件決定部１１４は、各移動局に課す制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。送信フレーム作成部１０２は、制限条件決定部１１４から出力された制限条件を送信フレームの構成にあうようにデータを追加し、符号化部１０３に出力する。以降は、制限条件信号も、上記の通常の送信データと同様に処理され、無線送信される。
【００６５】
これにより、基地局は、ランダムアクセスする移動局を制限する制限条件を各移動局に対し、通知することができる。
【００６６】
図４は、本発明の実施の形態１に係る移動局装置の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００６７】
図４に示す移動局装置は、アンテナ１５１、受信無線部１５２、逆拡散部１５３、復調部１５４、復号化部１５５、報告値抽出部１５６、制限条件抽出部１５７、アクセス判定部１５９、バッファ１６０、送信フレーム作成部１６１、符号化部１６２、変調部１６３、拡散部１６４、および送信無線部１６５を有する。
【００６８】
図４において、受信無線部１５２は、アンテナ１５１で受信された信号にダウンコンバート等の所定の無線処理を施す。逆拡散部１５３は、無線処理が施された信号に逆拡散処理を施す。復調部１５４は、逆拡散後の信号に復調処理を施す。復号化部１５５は、復調後のデータを復号化し、受信データを得る。
【００６９】
報告値抽出部１５６は、復号化された受信データから所定の報告値を抽出し、制限条件抽出部１５７に出力する。制限条件抽出部１５７は、受信データから、基地局により課せられた制限条件を抽出し、アクセス判定部１５９に出力する。アクセス判定部１５９は、自局が制限条件に適合するか否か、すなわち、基地局に対しランダムアクセスが可能か否か判定し、制限条件に適合している場合には、バッファ１６０を制御し、バッファリングされていた送信データを送信フレーム作成部１６１に出力させる。制限条件に適合していないと判定された場合、すなわち、ランダムアクセス不可であった場合は、データの送信待ちとなるため、バッファ１６０は、送信データをバッファリングする。
【００７０】
送信フレーム作成部１６１は、バッファ１６０に記憶されているデータから送信フレーム分のデータを取得する。符号化部１６２は、送信フレーム作成部１６１から出力されたデータの符号化を行う。変調部１６３は、符号化されたデータに変調処理を施す。拡散部１６４は、変調後のデータに拡散処理を施す。送信無線部１６５は、拡散後のデータにアップコンバート等の所定の無線処理を施し、アンテナ１５１を介して無線送信する。
【００７１】
次いで、上記構成を有する移動局装置の動作について、図５に示すフロー図を用いて説明する。
【００７２】
移動局が、基地局から送信された制限条件を受信した場合（ＳＴ１５１０）、すなわち、制限条件抽出部１５７において制限条件が抽出された場合、アクセス判定部１５９は、自局が制限条件に適合するか否か確認する（ＳＴ１５２０）。そして、制限条件に適合すると確認された場合は、アクセス判定部１５９は、バッファ１６０を制御し、バッファリングしていた送信データを出力させることにより、データを基地局に対し送信する（ＳＴ１５３０）。一方、制限条件に適合しないと確認された場合は、アクセス判定部１５９は、バッファ１６０を制御し、送信データをバッファリングさせることにより、送信待ち状態となる（ＳＴ１５４０）。そして、一定時間経過後、ＳＴ１５２０に戻り、制限条件の確認を行う。
【００７３】
これにより、移動局は、基地局から通知された制限条件に適合した場合のみ、ランダムアクセスを行うことができる。
【００７４】
このように、本実施の形態によれば、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限するため、パケットの衝突頻度を低下させることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態の特徴は、アクセス観測部２０１および伝送レート制限条件決定部２０２を有し、基地局とアクセス状態にある移動局の数を観測し、この移動局数に基づいて移動局のランダムアクセスを制限する制限条件を決定することである。
【００７７】
図７は、上記構成を有する基地局装置の動作を説明するフロー図である。
【００７８】
アクセス観測部２０１は、復号化部１１１の出力から各移動局のアクセス状態を観測し、基地局とアクセス状態にある移動局の数（以下、アクセスＭＳ数という）を伝送レート制限条件決定部２０２に出力する。
【００７９】
伝送レート制限条件決定部２０２は、まず、アクセス観測部２０１から出力されたアクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っているか否か判定する（ＳＴ１０１０）。アクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っている場合は、各移動局がデータを送信する場合の伝送レートに対する制限条件を変更するか否か判定する（ＳＴ１０４０）。ここで、アクセスＭＳ数は所定の範囲内に入っているが、常に一定条件を満たすＭＳのみにアクセスを許可していると、他のＭＳは送信ができなくなるため、必要に応じて適宜条件を変える必要がある。ＳＴ１０４０では、例えば、制限条件を変えずにいた時間に基づいて、その判定を行い、制限条件を変更するか否か決定する。アクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っていない場合は、伝送レートに対する制限条件を変更し（ＳＴ１０２０）、送信フレーム作成部１０２に出力することにより、制限条件を各移動局に送信する（ＳＴ１０３０）。ここで、制限条件の送信に用いられるチャネルは、共通チャネルでも良いし、個別チャネルであっても良い。
【００８０】
この伝送レートに対する制限条件は、例えば、伝送レートの下限を設定、すなわち、ある一定の伝送レート以上の伝送を行うことができる移動局のみがランダムアクセスの対象となるという制限条件を設定しても良い。これにより、例えば、自局が基地局の近くに位置するため、高い伝送レートによる伝送が可能な移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることができる。
【００８１】
また、逆に伝送レートの上限を設定しても良い。これにより、例えば、自局が基地局から遠い所に位置するため、低い伝送レートによる伝送しか実行できない移動局のみを選択し、ランダムアクセスの対象とすることができる。
【００８２】
さらに、伝送レートに対する範囲（上限および下限）を設定し、この範囲内の伝送レートにより伝送を行うことができる移動局のみがランダムアクセスの対象となるという制限条件を設定しても良い。
【００８３】
図８は、本発明の実施の形態２に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
この移動局装置の特徴は、伝送レート決定部２５１を有することである。
【００８５】
伝送レート決定部２５１は、ランダムアクセスチャネル以外のチャネル、例えば、ＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）等の受信品質（平均ＣＩＲ、瞬時ＣＩＲ等）に基づいて、自局がデータ送信時に可能な伝送レート（以下、可能伝送レートという）を決定し、アクセス判定部１５９に出力する。
【００８６】
アクセス判定部１５９は、伝送レート決定部２５１から出力された可能伝送レートを制限条件抽出部１５７から出力された制限条件に照らし合わせ、自局が制限条件に適合しているか否か判定する。
【００８７】
なお、ここでは、ランダムアクセスチャネル以外のチャネルの受信品質に基づいて、可能伝送レートを決定する場合を例にとって説明したが、個別チャネルの送信電力から可能伝送レートを決定しても良い。
【００８８】
このように、本実施の形態によれば、基地局とアクセス状態にある移動局の数に基づいてランダムアクセスの制限条件を決定するため、状況に応じたランダムアクセスの制限を課すことができ、送信パケットの衝突頻度を有効に低下させることができる。
【００８９】
なお、ここでは、移動局に対する制限として、伝送レートに対し制限条件を設定する場合を例にとって説明したが、通信に用いるＭＣＳに対し制限条件を設定しても良い。
【００９０】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
本実施の形態の特徴は、送信電力制限条件決定部３０１を有することである。
【００９２】
送信電力制限条件決定部３０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、個別チャネルの送信電力の制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。
【００９３】
この送信電力に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の電力値のみを移動局に通知し、移動局は、この値の上下１ｄＢの範囲が制限条件である、と解釈するように設定しても良い。また、送信電力の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【００９４】
基地局から制限条件を受信した移動局は、自局が制限条件に適合した送信電力で送信を行っているか確認する。制限条件を満たしている場合は、移動局は、アクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスをする。ちなみに、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の内部構成を有している。
【００９５】
制限条件と比較する送信電力は、制限条件を受信した時の移動局の送信電力でも良いし、移動局がパケットを送信する際の送信タイミングから数スロット前の時点の送信電力としても良い。そして、この送信電力は、瞬時送信電力でも良いし、平均送信電力としても良い。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、移動局の送信電力に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【００９７】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
本実施の形態の特徴は、許容遅延時間制限条件決定部４０１を有することである。
【００９９】
許容遅延時間制限条件決定部４０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、個別チャネルの許容遅延時間に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。ここで、許容遅延時間とは、移動局がデータを送信する際に、どこまでデータ送信の遅延を許容できるかを示した時間である。例えば、ストリーミングのようにリアルタイム性が要求される通信においては、この許容遅延時間は非常に短くなるが、ファイル転送等のリアルタイム性が要求されない通信においては、この許容遅延時間は相対的に長くなる。
【０１００】
例えば、基地局は、ある特定の許容遅延時間を移動局に通知し、移動局は、自局の許容遅延時間がこの値よりも短い場合、送信可能と判断し、ランダムアクセスを実行する。
【０１０１】
図１１は、本発明の実施の形態４に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
アクセス判定部１５９は、自局が所有している許容遅延時間に関する情報を制限条件抽出部１５７から出力される許容遅延時間に対する制限条件と照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判定する。そして、ランダムアクセス可能と判定した場合は、アクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを行う。
【０１０３】
このように、本実施の形態によれば、移動局の許容遅延時間に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。また、許容遅延時間が短いものから優先的に送信させることも可能である。
【０１０４】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態の特徴は、送信電力比制限条件決定部５０１を有することである。
【０１０６】
送信電力比制限条件決定部５０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、個別チャネルの送信電力比に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。ここで、送信電力比とは、個別チャネルの平均送信電力に対する瞬時送信電力の比である。
【０１０７】
この比を用いることにより、各移動局の平均的なチャネル品質に対する瞬時のチャネル品質の高さがわかり、各移動局にとって瞬時の品質が良いか悪いかを判断することが可能である。
【０１０８】
この送信電力比に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の値のみを移動局に通知し、移動局は、この値の上下１ｄＢの範囲が制限条件である、と解釈するように設定しても良い。また、送信電力比の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【０１０９】
図１３は、本発明の実施の形態５に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
この移動局装置の特徴は、平均送信電力算出部５５１および送信電力比算出部５５２を有することである。
【０１１１】
平均送信電力算出部５５１は、送信電力制御部（図示せず）から瞬時送信電力に関する情報を通知され、それを一定期間蓄積することにより、平均送信電力を算出し、送信電力比算出部５５２に出力する。
【０１１２】
送信電力比算出部５５２は、送信電力制御部（図示せず）から通知される瞬時送信電力および平均送信電力算出部５５１の出力から送信電力比を算出し、アクセス判定部１５９に出力する。
【０１１３】
アクセス判定部１５９は、送信電力比算出部５５２から出力される送信電力比を制限条件抽出部１５７から出力される制限条件に照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１１４】
このように、本実施の形態によれば、移動局の送信電力比に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【０１１５】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１６】
本実施の形態の特徴は、送信データレート比制限条件決定部６０１を有することである。
【０１１７】
送信データレート比制限条件決定部６０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、送信データレート比に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。ここで、送信データレート比とは、移動局がこれまでの送信可能なデータレートの平均値（以下、平均送信データレートという）に対する現在の送信可能なデータレートの比である。
【０１１８】
この比を用いることにより、これまでの平均送信データレートに対する現在の送信可能データレートが高いか低いかを判断することができ、各移動局は、送信状態が良いときに送信することが可能である。
【０１１９】
この送信データレート比に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の値のみを移動局に通知し、移動局は、この値上下１０％の範囲が制限条件である、と解釈するように設定してもよい。また、送信データレート比の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【０１２０】
図１５は、本発明の実施の形態６に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２１】
この移動局装置の特徴は、送信データレート決定部６５１および平均送信データレート算出部６５２を有することである。
【０１２２】
送信データレート決定部６５１は、送信可能なデータレートの範囲内から現時点での送信データレートを決定し、平均送信データレート算出部６５２に出力する。また、送信可能なデータレートをアクセス判定部１５９に出力する。
【０１２３】
平均送信データレート算出部６５２は、送信データレート決定部６５１から通知された現時点での送信データレートを一定期間蓄積することにより、平均送信データレートを算出し、アクセス判定部１５９に出力する。
【０１２４】
アクセス判定部１５９は、送信データレート決定部６５１から出力される送信可能なデータレートおよび平均送信データレート算出部６５２から出力される平均送信データレートの比を算出し、この比を制限条件抽出部１５７から出力される制限条件に照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１２５】
このように、本実施の形態によれば、移動局の送信データレート比に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【０１２６】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
本実施の形態の特徴は、平均受信電力制限条件決定部７０１を有することである。
【０１２８】
平均受信電力制限条件決定部７０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数に基づいて、各移動局の平均受信電力に対する制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力する。
【０１２９】
この平均受信電力に対する制限条件は、例えば、基地局がある特定の電力値のみを移動局に通知し、移動局は、この値の上下１ｄＢの範囲が制限条件である、と解釈するように設定しても良い。また、送信電力比の下限値のみを通知しても良いし、あるいは、上限値のみを通知しても良い。上限値および下限値の両方を通知し、これらの範囲内を制限条件としても良い。
【０１３０】
図１７は、本発明の実施の形態７に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３１】
この移動局装置の特徴は、受信電力算出部７５１および平均受信電力算出部７５２を有することである。
【０１３２】
受信電力算出部７５１は、復調部１５４から出力される復調後の受信信号から受信電力を算出し、平均受信電力算出部７５２に出力する。
【０１３３】
平均受信電力算出部７５２は、受信電力算出部７５１から出力された受信電力を一定期間蓄積することにより平均受信電力を算出し、アクセス判定部１５９に出力する。また、忘却係数等を用いて常に平均受信電力を計算していく態様でも良い。
【０１３４】
アクセス判定部１５９は、平均受信電力算出部７５２から出力される平均受信電力を制限条件抽出部１５７から出力される制限条件に照らし合わせ、自局がランダムアクセス可能か判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１３５】
なお、ここでは、平均受信電力に対し制限条件を設定する場合を例にとって説明したが、例えば、ＴＤＤ方式を採用する通信システムでは、平均受信電力の代わりに瞬時受信電力に対し制限条件を設定しても良い。このとき、制限条件の受信電力と比較する受信電力は、制限条件を受信した時の受信電力でも良いし、パケットを送信する際の送信タイミングから最も近い時点での受信電力でも良いし、数スロット前のスロット以前で最新の受信電力としても良い。
【０１３６】
このように、本実施の形態によれば、移動局の平均受信電力に対しランダムアクセスの制限条件を課すため、ランダムアクセスの対象となる移動局数を制限することができ、送信パケットの衝突頻度を低下させることができる。
【０１３７】
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図３および図６に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
本実施の形態の特徴は、アクセス制御部８０１を有し、基地局とアクセス状態にある移動局の数に基づいて、移動局のランダムアクセスを制御することである。
【０１３９】
図１９は、本実施の形態に係る基地局装置の動作を説明するフロー図である。
【０１４０】
アクセス制御部８０１は、アクセス観測部２０１から出力されるアクセスＭＳ数が所定の範囲内に入っているか否か判定する。具体的には、まず、アクセスＭＳ数がｍ以上か否か判定する（ＳＴ８０１０）。アクセスＭＳ数がｍ以上であった場合、次に、アクセスＭＳ数がｎ（ｍ＜ｎ）以下か否か判定する（ＳＴ８０２０）。アクセスＭＳ数がｎ以下であった場合、ＳＴ８０３０に移り、制限条件を変更すべきか否か判定する（ＳＴ８０３０）。制限条件を変更すべきと判定した場合、アクセス制御部８０１は、新しい制限条件を決定し、送信フレーム作成部１０２に出力することにより、各移動局に送信する（ＳＴ８０４０）。
【０１４１】
ＳＴ８０１０において、アクセスＭＳ数がｍより小さかった場合、すなわち、アクセスＭＳ数が少ないと判断した場合は、次に、制限条件を変更するか否か判断する（ＳＴ８０５０）。そして、制限条件を変更すべきと判断した場合、アクセス制御部８０１は、新しい制限条件を含んだ制御情報を送信する（ＳＴ８０６０）。制限条件を変更すべきでないと判断した場合、アクセス制御部８０１は、移動局のランダムアクセス回数を増加させることを決定し（ＳＴ８０７０）、制御情報を送信する（ＳＴ８０６０）。
【０１４２】
ＳＴ８０２０において、アクセスＭＳ数がｎより大きかった場合、すなわち、アクセスＭＳ数が多いと判断した場合は、次に、制限条件を変更するか否か判断する（ＳＴ８０８０）。そして、制限条件を変更すべきと判断した場合、アクセス制御部８０１は、新しい制限条件を含んだ制御情報を送信する（ＳＴ８０９０）。制限条件を変更すべきでないと判断した場合、アクセス制御部８０１は、移動局のランダムアクセス回数を減少させることを決定し（ＳＴ８１００）、制御情報を送信する（ＳＴ８０９０）。
【０１４３】
例えば、ランダムアクセス回数が１回の場合は、図２０（ａ）に示すようなランダムアクセスとなるが、これを２回に増加させた場合、図２０（ｂ）に示すように、移動局は、２つのパケットを独立にランダムアクセスさせることが可能となる。よって、より効率的に通信システムのリソースを利用することができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。なお、図２０において、点線は、ランダムアクセスで送信許可が出るまでの時間間隔を表しており、この間隔は一定ではない。
【０１４４】
なお、ここでは、移動局のランダムアクセス回数を制御する場合を例にとって説明したが、ランダムアクセスの確率を制御しても良い。
【０１４５】
図２１は、本発明の実施の形態８に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この移動局装置は、図４に示した移動局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４６】
この移動局装置の特徴は、アクセス制御情報抽出部８５１を有することである。
【０１４７】
アクセス制御情報抽出部８５１は、基地局のアクセス制御部８０１から通知されたランダムアクセスに関する制御情報（制限条件を含む）を、報告値抽出部１５６から出力される受信データから抽出し、アクセス判定部１５９に出力する。
【０１４８】
アクセス判定部１５９は、アクセス制御情報抽出部８５１から出力される制御情報に基づいて自局のランダムアクセス回数を設定し、また、自局がランダムアクセス可能か否かも判断する。そして、制限条件を満たしている場合には、移動局はアクセス可能なスロットに向けてランダムアクセスを実行する。
【０１４９】
このように、本実施の形態によれば、基地局とアクセス状態にある移動局の数に基づいて移動局のランダムアクセス回数を制御するため、通信システムのリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【０１５０】
本発明は、実施の形態２から実施の形態７までを適宜組み合わせて実施することも可能である。この場合、それぞれの実施の形態は、単独でも充分な効果が認められることは既述の通りであるが、実施の形態２から実施の形態７までに記載の複数の制限条件を組み合わせることにより、基地局が各条件に合う移動局を選別しているので、優先順位を付けてランダムアクセスさせることと同等の効果があり、しかも、それぞれの制限条件の適用期間において、効率的なランダムアクセスが行われるため、最終的には、移動体通信のスループットの大きな向上が期待できる。なお、制限条件の組み合わせパターンについては、移動局と基地局の間であらかじめ決めておいても良い。
【０１５１】
また、本発明は、実施の形態１（または、実施の形態２から実施の形態７）と実施の形態８を組み合わせて実施しても良い。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信パケットの衝突頻度軽減および通信システムリソースの有効な割り当てをすることができ、移動体通信のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成の一例を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの通信シーケンスを示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る基地局装置の内部構成の一例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る移動局装置の内部構成の一例を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る移動局装置の動作を説明するフロー図
【図６】本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２に係る基地局装置の動作を説明するフロー図
【図８】本発明の実施の形態２に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態４に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態４に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態５に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態５に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態６に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態６に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１６】本発明の実施の形態７に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１７】本発明の実施の形態７に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１８】本発明の実施の形態８に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１９】本発明の実施の形態８に係る基地局装置の動作を説明するフロー図
【図２０】ランダムアクセス回数を増加した場合を示す図
【図２１】本発明の実施の形態８に係る移動局装置の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
１００ 基地局
１５０−１〜１５０〜７ 移動局
１０６、１６５ 送信無線部
１０８、１５２ 受信無線部
１１４ 制限条件決定部
１５７ 制限条件抽出部
１５９ アクセス判定部
２０１ アクセス観測部
２０２ 伝送レート制限条件決定部
２５１ 伝送レート決定部
３０１ 送信電力制限条件決定部
４０１ 許容遅延時間制限条件決定部
５０１ 送信電力比制限条件決定部
５５１ 平均送信電力算出部
５５２ 送信電力比算出部
６０１ 送信データレート比制限条件決定部
６５１ 送信データレート決定部
６５２ 平均送信データレート算出部
７０１ 平均受信電力制限条件決定部
７５１ 受信電力算出部
７５２ 平均受信電力算出部
８０１ アクセス制御部
８５１ アクセス制御情報抽出部
Claims (19)
- 基地局と、
前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限する条件を設定する設定手段と、
前記条件を満たす場合、前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局と、
を有することを特徴とする移動体通信システム。 - 一定期間のみ前記条件が設定されることを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。
- 前記基地局と通信可能な移動局の数に応じて前記条件を変更することを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。
- 前記条件が複数存在する場合、複数の前記条件をそれぞれ異なる期間において使用することを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。
- 前記条件は、前記移動局が使用するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄＣｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）または伝送レートに関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動体通信システム。
- 前記条件は、前記移動局の送信電力または受信電力に関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動体通信システム。
- 前記条件は、前記移動局がデータを送信する際に許容できる遅延時間に関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動体通信システム。
- 前記条件は、前記移動局の送信電力の平均値に対する送信電力の瞬時値の比に関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動体通信システム。
- 前記条件は、前記移動局が送信を行う際の平均データレートに対する送信可能なデータレートの比に関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動体通信システム。
- 基地局と通信可能な移動局の数に応じて、移動局が基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定する設定手段と、
前記確率または前記頻度に従って前記基地局に対しランダムアクセスを行う移動局と、
を有することを特徴とする移動体通信システム。 - 自局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限する条件を設定する設定手段と、
前記条件を前記移動局に送信する送信手段と、
を有することを特徴とする基地局装置。 - 一定期間のみ前記条件が設定されることを特徴とする請求項１１記載の基地局装置。
- 自局と通信可能な移動局の数に応じて前記条件を変更することを特徴とする請求項１１記載の基地局装置。
- 前記条件が複数存在する場合、複数の前記条件をそれぞれ異なる期間において使用することを特徴とする請求項１１記載の基地局装置。
- 自局と通信可能な移動局の数に応じて、移動局が自局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定する設定手段と、
前記確率または前記頻度を前記移動局に送信する送信手段と、
を有することを特徴とする基地局装置。 - 基地局に対しランダムアクセスを行う際の条件を満たす場合、前記基地局に対しランダムアクセスを行うことを特徴とする移動局装置。
- 基地局と通信可能な移動局の数に応じて設定された、自局が基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度に従って前記基地局に対しランダムアクセスを行うことを特徴とする移動局装置。
- 基地局に対しランダムアクセスを行う移動局を制限することを特徴とする移動体通信方法。
- 基地局と通信可能な移動局の数に応じて、基地局に対しランダムアクセスを行う際の確率または頻度を設定することを特徴とする移動体通信方法。
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