JP2008205918A

JP2008205918A - Ｔｄｍａ通信方法及びｔｄｍａ通信システム

Info

Publication number: JP2008205918A
Application number: JP2007040804A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nishino; 満西野; Hiroshi Nakamoto; 博司中本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: JP5069019B2

Abstract

【課題】上りの無線フレームの利用効率を向上させることができるＴＤＭＡ通信方法及びＴＤＭＡ通信システムを提供する。
【解決手段】デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信方法であって、伝送される信号のフレームとして、デマンド情報とデータとを結合した複合フレームを用いる。
【選択図】図４

Description

本発明は、動的にタイムスロットを予約して割り当てするデマンドアサイン型のＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ、時分割多元接続）通信方法及びＴＤＭＡ通信システムに関する。

基地局と複数の加入者局との間で単一局対多数局の通信を行うパケット交換型のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセスネットワークにおいては、デマンドアサイン型のＴＤＭＡ方式が広く用いられている（例えば、非特許文献１）。

この揚合、加入者局から基地局への上り方向通信にはＴＤＭＡが用いられ、基地局から加入者への下り方向通信にはＴＤＭ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ、時分割多重）が用いられ、また、送受分離についてはＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割複信）又はＦＤＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、周波数分割複信）が用いられる場合もあるが、周波数利用効率の観点からＴＤＤが用いられる場合が多い。回線割り当て方法としては、回線交換型の一定帯域を割り付ける方式ではなく、パケット交換により伝送帯域をデータ量に応じて動的に割り当てる方式が用いられている。割り当ての制御は無線フレーム周期で行われ、上りについてはデマンドアサイン方式が用いられる。

図１に従来の方式における無線フレームの一例を示す。

無線フレームは下り領域と上り領域とに分けられ、下り領域は上りのデマンド及びデータ領域を各加入者局へ割り当てるアサイン信号を含むアサイン領域と、データを送信する下りデータ領域とから構成される。また、上り領域は送信局間のタイミングを調整するＤＭＦ領域と、送信待ちフレーム数を基地局へ通知するデマンド領域と、データを送信する上りデータ領域とから構成される。

図２に従来の方式における上りデマンドアサイン手順を示す。

各加入者局は基地局からアサイン信号によって割り当てられたデマンドスロットにおいて、デマンドフレームにより帯域を要求し、基地局はデマンド信号を集約して、各加入者局ヘデータフレームのタイムスロットを割り当て、その情報をアサイン信号により各加入者局へ送出し、各加入者局は割り当てられたタイムスロットのみデータフレームを送信する。加入者局間の公平性を確保するため、また伝送遅延を低減させるために、デマンド信号についてはデマンド領域があらかじめ割り当てられるので、これがコリジョンにより廃棄されることは無い。デマンドスロット割り当て手順と、データスロット割り当て手順とはそれぞれ独立に処理される。

図３に従来方式における上りデータフレーム及びデマンドフレームの一例を示す。

データフレームはガードタイム（ＧＴ）及びプリアンブルを含む無線オーバーヘッドと、データの識別情報であるヘッダ、データ及び前方誤り訂正符号のＦＥＣを含む無線ＭＡＣとから構成される。無線ＭＡＣはフレーム処理を高速化するため固定長であり、無線ＭＡＣフレーム長を越えるデータは無線ＭＡＣフレーム長単位に分割され、それぞれ別のデータフレームに収容される。また、デマンドフレームはガードタイム（ＧＴ）及びプリアンブルを含む無線オーバーヘッドと、送信待ちフレーム数情報を含むデマンド及び前方誤り訂正符号のＦＥＣを含むデマンド情報とから構成される。データを送信する際は、デマンドアサインにより、１つのデマンドフレームと、それに続いてデータ量に応じて１つ又は複数のデータフレームとを送出する。従って、データフレームのシンボル数をａ、無線フレーム周期内で送信するデータフレーム数をＮ、デマンドフレームのシンボル数をｂとすると、送信する総シンボル数は（ａ×Ｎ）＋ｂシンボルとなる。また、送信するデータが無い場合でも、割り当てデマンド領域において送信待ちフレーム数が０のデマンドフレーム（ｂシンボル）を送出する。

ワイヤレスＩＰアクセスシステム信号処理技術（ＮＴＴＲ＆ＤＶｏｌ．５１Ｎｏ．１１２００２）

このように、上りデータとしてデマンド及び複数のデータがそれぞれデマンドフレーム及びデータフレームで送出されるが、それぞれのフレームでは無線オーバーヘッドを付与する必要がある。無線伝送においては、有線伝送よりも伝送条件が厳しいことが一般的であり、このため、伝送品質を安定させるために比較的大きな無線オーバーヘッドが付与される。従って、従来方式によると、特に上り送信待ちバッファ数が常に１以上となる常時通信状態において、上りの送信総シンボル数における無線オーバーヘッドの割合が大きくなり、上りの無線フレームの利用効率が低下してしまう。特に最近では、ＴＶ電話、加入者宅に設置された映像サーバ等各種サーバヘのアクセスや、ピアツーピア通信によるファイル交換等、上りの帯域を常時使用するトラフィックが増えており、上り通信の帯域利用効率向上の重要性が増大してきている。

プリアサインを用いる方法では、デマンドを省略できるが、固定的に伝送帯域を確保してしまうので、加入者局数が多いほどシステム全体での周波数利用効率が低下する。また、無線ＭＡＣを可変長にする方法では、データの分割によるデータフレームの無線オーバーヘッドの増加を抑止することはできるが、デマンドのオーバーヘッドは削減できず、また、固定長無線ＭＡＣに比べてフレーム処理が複雑化して処理速度が低下する恐れがある。

従って本発明の目的は、デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信方法及びＴＤＭＡ通信システムにおいて、上りの無線フレームの利用効率を向上させることができるＴＤＭＡ通信方法及びＴＤＭＡ通信システムを提供することにある。

本発明によれば、デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信方法であって、伝送される信号のフレームとして、デマンド情報とデータとを結合した複合フレームを用いるＴＤＭＡ通信方法が提供される。

デマンド情報とデータとを結合した複合フレームを用いて伝送しているので、上りの無線フレーム利用効率を向上することが可能となり、ＴＤＭＡ通信システムの総スループットを向上できる。

データが、複数の固定長データであることが好ましい。

複合フレームが、単一の無線オーバーヘッドと、複合ヘッダと、デマンド情報と、データとから構成されていることも好ましい。

上述した複合フレームを用いる方法と、デマンド情報をデマンドフレームで送出し、データをデータフレームで送出する方法とを通信状況に応じて切り替えることも好ましい。この場合、切り替えを、デマンド情報に含まれる送信待ちフレーム数を参照して行うことがより好ましい。

パケット交換形のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセス網に用いていることが好ましい。

本発明によれば、さらに、デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信システムであって、伝送される信号のフレームとして、デマンド情報とデータとを結合した複合フレームを用いるように構成されたＴＤＭＡ通信システムが提供される。

複合フレームが、単一の無線オーバーヘッドと、複合ヘッダと、デマンド情報と、データとから構成されていることが好ましい。

上述の複合フレームを用いる方法と、デマンド情報をデマンドフレームで送出し、データをデータフレームで送出する方法とを通信状況に応じて切り替えるように構成されていることも好ましい。この場合、切り替えを、デマンド情報に含まれる送信待ちフレーム数を参照して行うように構成されていることがより好ましい。

本発明によれば、デマンドアサイン方式により動的に伝送帯域を割り当てるＴＤＭＡ通信方式において、上りの無線フレーム利用効率を向上することが可能となるため、ＴＤＭＡ通信システムの総スループットを向上できる利点がある。

図４は本発明の一実施形態における上り複合フレームの一例を示す。なお、この実施形態は、基地局と複数の加入者局との間で単一局対多数局の通信を行うパケット交換型のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセスネットワークにおけるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信システムであり、その伝送に用いている複合フレームの一例が図４に示されている。

複合フレームはガードタイム（ＧＴ）及びプリアンブルを含む無線オーバーヘッドと、局識別情報、複合フレームを構成するフレーム種別、フレーム数及びフレーム位置情報を含む複合ヘッダと、送信待ちフレーム数情報を含むデマンド及び前方誤り訂正符号のＦＥＣを含むデマンド情報と、フレーム位置データの識別情報であるヘッダ、データ及び前方誤り訂正符号のＦＥＣを含む無線ＭＡＣとから構成される。無線ＭＡＣはフレーム処理を高速化するために従来方式と同様に固定長であり、データ量に応じてＮ個（無線ＭＡＣ＃１〜＃Ｎ）収容される。

従来はフレーム毎に必要であった無線オーバーヘッドを一つに統合できるため送信シンボル数を削滅可能であり、必要シンボル数は、
｛ａ−（ＧＴ＋プリアンブル）｝×Ｎ＋｛ｂ−（ＧＴ＋プリアンプル）｝＋（ＧＴ＋プリアンブル＋複合ヘッダ）となる。

図５に本実施形態における上りデマンドアサイン手順を示す。

各加入者局は基地局からアサイン信号によって割り当てられた複合フレームスロットにおいて、複合フレームを送信する。基地局は複合フレームに含まれるデマンド信号を集約して、各加入者局へ次回の複合フレームタイムスロットを割り当て、その情報をアサイン信号により各加入者局へ送出し、各加入者局は割り当てられたタイムスロットのみ複合フレームを送信する。複合フレームは領域があらかじめ割り当てられるため、コリジョンにより廃棄されない。無線フレーム毎の複合スロット割り当て手順はそれぞれ独立に処理される。

図６に本実施形態における無線フレームの一例を示す。

同図から分かるように、ＤＭＦ領域を除いた上り領域はすべて複合データ領域として利用している。

図７に本発明を適用した場合の具体的なフレーム構成の一例を従来方式と比較して示す。

従来方式では上りデータ送信に必要なシンボル数は（３１８×Ｎ）＋１４４であるが、本発明の方式を用いることにより、必要シンボル数は（１９０×Ｎ）＋１６＋１５２となる。

図８に図７のフレームを前提としたＮ＝１の場合における本発明のフレーム効率を示す。

同図において横軸は上り送信待ちバッファ数が常に１以上になる状態の、常時通信中である確率、縦軸は従来方式を１とした場合の本発明方式の上り所要シンボル数である。

常時通信中である確率が約２０％以上の領域では本発明の方式が有効であり、最大で２０％程度の所要シンボル数の削減が可能である。また、Ｎ＞１では、複数のデータフレームを多重するため、所要シンボル数をさらに削減可能であり、フレーム効率を大幅に向上できる。

常時通信中である確率が約２０％未満の領域では従来方式の方がフレーム効率に勝る領域が存在する。従って、複合フレーム方式と従来方式とを切り替える方式も有効である。

図９に本発明の他の実施形態におけるデマンドアサイン手順を示す。

本発明の他の実施形態においては、通信状態によって従来方式と複合フレーム方式を切り替え、フレーム効率を向上する。

従来方式から複合フレームを用いる方式への切り替えは、デマンド信号に含まれる送信待ちフレーム数を参照して、デマンドフレーム中のデマンド信号に含まれる送信待ちフレーム数がｊ回連続で１以上である場合に実施し、複合フレームを用いる方式から従来方式へは、複合フレームのデマンド信号を参照して、デマンド信号に含まれる送信待ちフレーム数がｋ回連続で０個である場合に実施する。ｊ、ｋの値については、常時通信中トラフィックが全トラフィックに占める割合が大きいほど、ｊを小さく、ｋを大きく設定することが有効と考えられる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

従来の方式における無線フレームの一例を説明する図である。従来の方式における上りデマンドアサイン手順を示す図である。従来方式における上りデータフレームとデマンドフレームの一例を示す図である。本発明の一実施形態における上り複合フレームの一例を示す図である。図４で述べた実施形態における上りデマンドアサイン手順を示す図である。図４で述べた実施形態における無線フレームの一例を示す図である。本発明を適用した場合の具体的なフレーム構成の一例を従来方式と比較して示す図である。図７のフレームを前提としたＮ＝１の場合における本発明のフレーム効率を示す図である。本発明の他の実施形態におけるデマンドアサイン手順を示す図である。

Claims

デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信方法であって、伝送される信号のフレームとして、デマンド情報とデータとを結合した複合フレームを用いることを特徴とするＴＤＭＡ通信方法。
前記データが、複数の固定長データであることを特徴とする請求項１に記載のＴＤＭＡ通信方法。
前記複合フレームが、単一の無線オーバーヘッドと、複合ヘッダと、デマンド情報と、データとから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＴＤＭＡ通信方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載の複合フレームを用いる方法と、デマンド情報をデマンドフレームで送出し、データをデータフレームで送出する方法とを通信状況に応じて切り替えることを特徴とするＴＤＭＡ通信方法。
前記切り替えを、デマンド情報に含まれる送信待ちフレーム数を参照して行うことを特徴とする請求項４に記載のＴＤＭＡ通信方法。
パケット交換形のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセス網に用いていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＴＤＭＡ通信方法。
デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のＴＤＭＡ通信システムであって、伝送される信号のフレームとして、デマンド情報とデータとを結合した複合フレームを用いるように構成されていることを特徴とするＴＤＭＡ通信システム。
前記複合フレームが、単一の無線オーバーヘッドと、複合ヘッダと、デマンド情報と、データとから構成されていることを特徴とする請求項７に記載のＴＤＭＡ通信システム。
請求項７又は８に記載の複合フレームを用いる方法と、デマンド情報をデマンドフレームで送出し、データをデータフレームで送出する方法とを通信状況に応じて切り替えるように構成されていることを特徴とするＴＤＭＡ通信システム。
前記切り替えを、デマンド情報に含まれる送信待ちフレーム数を参照して行うように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のＴＤＭＡ通信システム。