JP2577059B2 - チャンネル割付方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無線通信（衛星通信、移動通信、固定無
線）分野におけるマルチキャリアホッピングTDMA通信シ
ステムにおいて、無線回線の効率的使用を可能とするチ
ャネル割付方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図に、本発明の対象とするシステムの例として、
衛星通信システムにマルチキャリアホッピングTDMA方式
を適用した場合の例を示す。

第１図において、１は制御局、2₁〜2_Lは子局、３は衛
星、４はデータバーストを表わしている。

本例ではキャリア数＝Ｍ、１キャリアあたりのチャネ
ル数＝Ｎである。

制御局１は、各子局2₁〜2_Lから呼が生起し、チャネル
割り付け要求を受けると、その呼に割り付けるべきチャ
ネル位置（タイムユニット ｔ およびキャリア f_m）
を決定し、その呼の生起した子局に送信チャネル、およ
びその通信先の子局に受信チャネルを通知する。

以下では、各子局2₁〜2_Lは、１タイムユニット内で１
キャリアのみ送信可能で、最大送受信可能なチャネル数
は１キャリアあたりのチャネル数＝Ｎとする。

第２図に、制御局においてチャネル割り付けを行なう
ための従来の構成の例を示す。

第２図において、５は呼制御管理部、６は使用チャネ
ル数計測部、７はチャネル管理テーブル、８はタイムユ
ニット内空きチャネル検索部を表わしている。

チャネル管理テーブル７は、各チャネルを使用する送
信局および受信局番号を管理する。タイムユニット内空
きチャネル検索部８は指定されたタイムユニットにおけ
る空きチャネル位置をチャネル管理テーブル７を用いて
検索する。使用チャネル数計測部６は、指定されたタイ
ムユニットにおける指定された送信局の送信の有無およ
び受信局の受信の有無をチャネル管理テーブル７を用い
て調べる。呼制御管理部５はチャネル割付処理全体の制
御を行なうものであり、タイムユニット内空きチャネル
数計測部８および使用チャネル数計測部６に指令を発し
制御を行なう。

第３図に、従来のチャネル割付の制御を流れ図として
示す。

以下、第２図および第３図を用いて、従来のチャネル
割付方式について説明する。

新規に送信局2_iから受信局2_jへの呼が生起した場合も
仮定すると、呼制御管理部５は、まずタイムユニット内
空きチャネル検索部８にタイムユニットt₁を指定する。
タイムユニット内空きチャネル検索部８は、チャネル管
理テーブル７を用いてt₁における空きチャネル位置を検
索する。その結果、t₁において空きチャネルがある場合
には、呼制御管理部５は、使用チャネル数計測部６にタ
イムユニットt₁と送信局番号ｉおよび受信局番号ｊを指
定する。使用チャネル数計測部６はチャネル管理テーブ
ルを用いてt₁における送信局2_iの送信使用チャネル総数
および受信局2_jの受信使用チャネル総数を計測する（上
記のように、各子局の１タイムユニット内の許容使用チ
ャネル数を１チャネルとしたので、実際には送信局2_iの
送信使用の有無および受信局2_jの受信使用の有無を調べ
る）。

その結果、送信局2_iが送信に使用しておらず、受信局
2_jが受信に使用していない場合に、検索されたt₁の空き
チャネルを選択し該新規呼に割り付ける。

t₁に空きチャネルがない場合、または、送信局2_iがす
でに送信に使用している場合、または、受信局2_jがすで
に受信に使用している場合には、以降、t₂、t₃、……の
順に同様の処理を行ない、空きチャネルを選択する。ま
た、呼の所要チャネル数がＫチャネルの場合には同様の
処理によってＫチャネルを選択し、呼に割り付ける（選
択された空きチャネルに相当するチャネル管理テーブル
７の要素位置に送信局番号および受信局番号を設定す
る）。Ｋチャネル選択できない場合には呼損とする。

第４図にチャネル管理テーブル７の具体例を示す。

チャネル管理テーブル７では、Ｎ×Ｍのマトリックス
構成をとり、要素（n,m）はチャネル（t_n,f_m）を使用す
る送信局番号Ａと受信局番号Ｂ（Ａ→Ｂ）を保持する。
ただし、空きチャネルは、送信局番号＝０、受信局番号
＝０である。

次に第４図（ａ）のチャネル割付状態に対して、従来
技術のチャネル割付方式を適用した場合について説明す
る。

このチャネル割付状態において、送信局2₁から受信局
2₂に対して所要チャネルが１チャネルの呼（１→２）が
生起したとする。すると、呼制御管理部５は、タイムユ
ニット内空きチャネル検索部８にタイムユニットt₁を指
定する。

タイムユニット内空きチャネル検索部８は、チャネル
管理テーブル７からチャネル（t₁,f_M）に空きチャネル
を見出だす。次に、呼制御管理部５は使用チャネル数計
測部６にはタイムユニットt₁、送信局番号１、受信局番
号２を指定する。使用チャネル数計測部６はチャネル管
理テーブル７から送信局2₁がt₁においてすでに送信に使
用していることを見出だす。

従って、呼制御管理部５はt₁の空きチャネルは選択不
可能と判断する。引き続いて、t₂に対して同様の処理を
行なうと、t₂ではすでに受信局2₂が受信に使用している
ために、空きチャネル（t₂,f₂）および（t₂,f_M）は選択
不可能と判断される。

次に、t₃に対して同様の処理を行なうと、t₂では送信
局2₁が送信に使用しておらず、かつ、受信局2₂が受信に
使用していないから、空きチャネル（t₃,f₂）が割付チ
ャネルとして選択される。

呼（１→２）の所要チャネルは１チャネルであるか
ら、空きチャネルの選択は、この時点で終了し、第４図
（ｂ）に示すように、空きチャネル（t₃,f₂）は呼（１
→２）に割り付けられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような、従来のチャネル割付方式において、
例えば、第４図（ｂ）に示す状態のとき、さらに所要チ
ャネルが５チャネルの呼（３→４）が生起した場合を考
えると、５箇所のタイムユニットから空きチャネルを選
択できず、呼損としなければならない。

これは、第４図（ａ）のチャネル割付状態で呼（１→
２）に対して割付可能な空きチャネル（t₃,f₂），（t₄,
f₁），（t₄,f_M），（t_N,f₁），（t_N,f₂），（t_N,f_M）の
うち、（t₃,f₂）を割り付けたため、t₃に空きチャネル
がなくなってしまったためである。

もし、このとき、他の空きチャネルを選択していれ
ば、この所要チャネルが５チャネルの呼を接続すること
が出来る状態にあった。

以上説明したように、従来のチャネル割付方式では、
まず、タイムユニットを選択し、そのタイムユニット内
の空きチャネルを選択する方式をとっていたため、統計
的に若番のタイムユニット内の空きチャネルが頻繁に選
択され、空きチャネルは老番のタイムユニットに偏る。

従って、複数チャネル必要な呼が生起した場合に、所
要チャネル数に等しいタイムユニットから空きチャネル
を選択できず、これらの複数チャネルを必要とする呼の
呼損率の増大を招くという欠点があった。

本発明は、上述したような従来の技術では、マルチキ
ャリアホッピングTDMA通信システムにおいて、多元トラ
ヒック運用した場合に、複数チャネルを必要とする呼に
対して、その所要チャネル数に等しいタイムユニットか
ら空きチャネルを選択できない場合が多くなり、その呼
損率が増大するという欠点を解決することの可能なチャ
ネル割付方式を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上述の目的は、前記特許請求の範囲
に記載した手段により達成される。

すなわち、本発明は通信データを含むバーストを送受
信して相互に通信を行なう複数の子局と、各子局がバー
ストを送受信するとき用いるタイムユニットを管理する
制御局とからなり、各子局が１タイムユニット内で送受
信可能な送受信キャリアを任意に指定できるマルチキャ
リアホッピングTDMAシステムであって、各チャネルごと
に送信局および受信局番号を管理する第１の手段と、該
第１の手段を用いて、指定されたタイムユニット内にお
ける指定された送信局の送信チャネル総数、および受信
局の受信チャネル総数を計測する第２の手段を具備する
制御局において、前記第１の手段を用いて、各キャリア
内における空きチャネルのあるタイムユニットを検索す
る第３の手段を具備し、新たに呼が生起した場合に、先
に該第３の手段により検索されたタイムユニット内の任
意のキャリアにおける空きチャネルのあるタイムユニッ
トを選択し、次に前記第２の手段により、該タイムユニ
ットにおける新規呼の送信局の送信チャネル総数および
受信チャネル総数を計測する動作を、該新規呼の送信局
の送信チャネル総数および受信チャネル総数が共に許容
チャネル数未満であるタイムユニットが選択されるまで
繰り返し、これにより選択されたタイムユニットにおけ
る空きチャネルを、該新規呼に割り付けるチャネル割付
方式であり、また、前記第１の手段を用いて、各タイム
ユニットにおける空きチャネル数を計測する第３の手段
と、該第３の手段により計測された各タイムユニットの
空きチャネル数に基づいて、空きチャネルの多い順にタ
イムユニット番号を求める第４の手段を具備し、新たに
呼が生起した場合に、先に第３の手段および第４の手段
により求められたタイムユニット順に従ってタイムユニ
ットを選択し、次に、第２の手段により該タイムユニッ
トにおける新規呼の送信局の送信チャネル総数および受
信チャネル総数を計測する動作を、該新規呼の送信局の
送信チャネル総数および受信チャネル総数が共に許容チ
ャネル数未満であるタイムユニットが選択されるまで繰
り返し、これにより選択されたタイムユニットにおける
空きチャネルを該新規呼に割り付けるチャネル割付方式
である。

〔作用〕

本発明は、上述の手段によって、新規の呼が生起した
場合に、各タイムユニット内の空きチャネル数を平均化
するように空きチャネルを選択するものであって、従来
のチャネル割付方式とは、各タイムユニットの空きチャ
ネル数を考慮して空きチャネルを選択する点において相
異する。

以下、本発明の作用に関し、実施例に基づいて詳細に
説明する。

〔実施例〕

第５図に、特許請求の範囲に記載した請求項１の発明
によるチャネル割付方式を実現するために必要な制御局
内の構成の例を示す。

第５図において、呼制御管理部５、使用チャネル数計
測部６、チャネル管理テーブル７は、従来の技術におけ
る制御局内の構成のそれに等しい。また、９はキャリア
内空きチャネル検索部であり、指定されたキャリア内に
おける空きチャネル位置を検索する。

請求項１における第１の手段をチャネル管理テーブル
７で実現し、第２の手段を使用チャネル数計測部６で実
現し、第３の手段をキャリア内空きチャネル検索部９で
実現する。

第６図に上述した構成の制御局におけるチャネル割付
に係る制御を流れ図として示す。

以下、第５図および第６図を用いて特許請求の範囲に
記載した請求項１の発明によるチャネル割付方式につい
て説明する。

新規に送信局2_iから受信局2_jへの呼が生起したとす
る。

呼制御管理部５は、まず、キャリア内空きチャネル検
索部９にキャリアf₁を指定する。キャリア内空きチャネ
ル検索部９はチャネル管理テーブル７を用いてf₁におけ
る空きチャネル位置を検索する。その結果、チャネル
（t_m,f₁）に空きチャネルがあるとすると、呼制御管理
部５は使用チャネル数計測部６にタイムユニットt_mと送
信局番号ｉおよび受信局番号ｊを指定する。使用チャネ
ル数計測部６はチャネル管理テーブル７を用いてt_mにお
ける送信局2_iの送信有無および受信局2_j受信有無を調べ
る。その結果、送信局2_iが送信に使用しておらず、受信
局2_jが受信に使用していない場合に、空きチャネル
（t_m,f₁）を選択し、該新規呼に割り付ける。

t_mにおいて、送信局2_iが送信に使用しているか、また
は、受信局2_jが受信に使用している場合には、f₁におけ
る他の空きチャネルを検索し、同様の処理を行なう。f₁
において、すべての空きチャネルを検索した結果、空き
チャネルが割付チャネルとして選択されなかった場合に
は、以降、f₂、f₃、……の順に同様の処理を行なう。

例えば、前述の第４図（ａ）のチャネル割付状態に対
して、本発明のチャネル割付方式を適用した場合につい
て説明すると、図示のようなチャネル割付状態におい
て、送信局2₁から受信局2₂に対して所要チャネルが１チ
ャネルの呼（１→２）が生起した場合、呼制御管理部５
は、キャリア内空きチャネル検索部９にキャリアf₁を指
定する。キャリア内空きチャネル検索部９はチャネル管
理テーブル７からチャネル（t₄,f₁）に空きチャネルを
見出だす。

次に、呼制御管理部５は使用チャネル数計測部６にタ
イムユニットt₄、送信局番号１、受信局番号２を指定す
る。使用チャネル数計測部６はチャネル管理テーブル７
からt₄において送信局2₁が送信に使用しておらず、か
つ、受信局2₂が受信に使用していないことを見出だす。

その結果、呼制御管理部５は空きチャネル（t₄,f₁）
を割付チャネルとして選択する。所要チャネルが１チャ
ネルであるから、空きチャネルの選択はこの時点で終了
し、第７図に示すように、空きチャネル（t₄,f₁）は呼
（１→２）に割り付けられる。この第７図において、さ
らに、所要チャネル数が５チャネルの呼（３→４）が生
起したとしても、５箇所のタイムユニットから空きチャ
ネルを選択できることがわかる。

以上からわかるように、本発明のチャネル割付方式で
は、まず、キャリアを選択し、そのキャリア内の空きチ
ャネルを選択する方式をとるために、各タイムユニット
の空きチャネル数の平均化が図られ、複数チャネルを必
要とする呼がその所要チャネル数に等しいタイムユニッ
トから空きチャネルを選択できやすくなり、その呼損率
が低減されるから、無線回線をより効率的に使用するこ
とができる。

次に、特許請求の範囲に記載した請求項２の発明によ
るチャネル割付方式を実現するために必要な制御局の構
成の例を第８図に示す。

第８図において、呼制御管理部５、使用チャネル数計
測部６、チャネル管理テーブル７は従来の技術における
制御局内のそれに等しい。

一方、10はタイムユニット内空きチャネル数計測部で
あり、指定されたタイムユニットにおける空きチャネル
数および各空きチャネル位置を求める。また、11はタイ
ムユニットソーティング部であり、各タイムユニットの
空きチャネル数を入力すると、空きチャネルの多い順に
タイムユニット番号を求める。

特許請求の範囲の請求項２における第１の手段をチャ
ネル管理テーブル７で実現し、第２の手段を使用チャネ
ル数計測部６で実現し、第３の手段をタイムユニット内
空きチャネル数計測部10で実現し、第４の手段をタイム
ユニットソーティング部11で実現する。

第９図に、上述した構成の制御局におけるチャネル割
付に係る制御を流れ図として示す。

以下、第８図および第９図を用いて本発明のチャネル
割付方式について説明する。

新規に送信局2_iから受信局2_jへの呼が生起した場合、
呼制御管理部５は、まずタイムユニット内空きチャネル
数計測部10にすべてのタイムユニットt₁〜t_Nを指定す
る。タイムユニット内空きチャネル数計測部10は、チャ
ネル管理テーブル７を用いて各タイムユニットの空きチ
ャネル数と各空きチャネル位置を求め、空きチャネル数
をタイムユニットソーティング部11に与える。

タイムユニットソーティング部11は、各タイムユニッ
トの空きチャネル数に基づいて、空きチャネル数の多い
順にタイムユニット番号を求める。呼制御管理部５は、
タイムユニットソーティング部11により求められた結果
により、使用チャネル数計測部６に最も空きチャネル数
の多いタイムユニット番号t₁と送信局番号ｉおよび受信
局番号ｊを指定する。使用チャネル数計測部６はチャネ
ル管理テーブル７を用いてt₁における送信局2_iの送信有
無および受信局2_jの受信有無を調べる。その結果、送信
局2_iが送信に使用しておらず、受信局2_jが受信に使用し
ていない場合に、タイムユニットt₁内の空きチャネルを
選択し、該新規呼に割り付ける。t₁において、送信局2_i
が送信に使用しているか、または、受信局2_jが受信に使
用している場合には、以降、タイムユニットソーティン
グ部11によって求められたタイムユニットの順に同様の
処理を行ない、空きチャネルを選択する。

例えば、第４図（ａ）のチャネル割付状態に対して、
本発明のチャネル割付方式を適用した場合について説明
すると、図示のようなチャネル割付状態において、送信
局2₁から受信局2₂に対して所要チャネルが１チャネルの
呼（１→２）が生起した場合、呼制御管理部５は、ま
ず、タイムユニット内空きチャネル数計測部10にすべて
のタイムユニットt₁〜t_Nを指定する。タイムユニット内
空きチャネル数計測部10は、チャネル管理テーブル７か
ら、t₁,t₂,t₃,t₄,t_Nの空きチャネル数が各々1,2,1,2,3
チャネルであること、および、各空きチャネル位置が
（t₁,t_M），（t₂,f₂），（t₂,f_M），（t₃,f₂），（t₄,f
₁），（t_N,f₁），（t_N,f₂），（t_N,f_M）であることを見
出だす。

次に、タイムユニット内空きチャネル数計測部10は、
タイムユニットソーティング部11に各タイムユニットに
おける空きチャネル数を与える。タイムユニットソーテ
ィング部11は、空きチャネル数の多いタイムユニット順
t_N,t₂,t₄,t₁,t₃を求める。呼制御管理部５はこの結果、
使用チャネル数計測部６にタイムユニット番号t_N、送信
局番号１および受信局番号２を指定する。使用チャネル
数計測部６はチャネル管理テーブル７からt_Nにおいて送
信局2₁が送信に使用しておらず、かつ、受信局2₂が受信
に使用していないことを見出だす。

その結果、呼制御管理部５はタイムユニット内空きチ
ャネル数計測部10で求めた空きチャネル位置の結果を用
いて、空きチャネル（t_N,f₁）を割付チャネルとして選
択する。

該新規呼の所要チャネルは１チャネルであるから、空
きチャネルの選択は、この時点で終了し、第10図に示す
ように、空きチャネル（t_N,f₁）は、呼（１→２）に割
り付けられる。

この第10図において、さらに所要チャネル数が５チャ
ネルの呼（３→４）が生起したとしても、５箇所のタイ
ムユニットから空きチャネルを選択できることがわか
る。

以上説明したように、本発明のチャネル割付方式で
は、空きチャネルの多いタイムユニットから空きチャネ
ルを選択してゆくため、前記特許請求の範囲に記載した
請求項１の発明に比べて、さらに、各タイムユニットの
空きチャネル数の平均化が図られる。

第11図に、第１表の条件によってトラヒックシミュレ
ーションを行なった場合の従来技術と本実施例の生起呼
量−呼損率特性分布を示す。第11図から、本発明により
同一の生起呼量で呼損率を低減できること、すなわち、
疎通呼量を向上できることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数チャネル
を必要とする呼がその所要チャネルに等しいタイムユニ
ットから空きチャネルを選択できる可能性が大となり、
従来のチャネル割付方式に比べて、複数のチャネルを必
要とする呼の呼損率を大幅に低減できる利点がある。

本発明のチャネル割付方式は、マルチキャリアホッピ
ングTDMA方式を適用した無線通信分野（衛星通信、移動
通信、固定無線通信等）および複数の時分割多重伝送路
で構成されるLAN等に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はマルチキャリアホッピングTDMA方式を用いた衛
星通信システムの構成の例を示す図、第２図は従来のチ
ャネル割付方式を実現するための制御局の構成の例を示
す図、第３図は従来のチャネル割付の制御を示す流れ
図、第４図はチャネル管理テーブルの例を示す図、第５
図は特許請求の範囲に記載した請求項１の発明のチャネ
ル割付方式を実現するための制御局の構成の例を示す
図、第６図は実施例のチャネル割付に係る制御を示す流
れ図、第７図は実施例のチャネル割付後のチャネル管理
テーブルの例を示す図、第８図は特許請求の範囲に記載
した請求項２の発明のチャネル割付方式を実現するため
の制御局の構成の例を示す図、第９図は実施例のチャネ
ル割付の制御を示す流れ図、第10図は実施例のチャネル
割付後のチャネル管理テーブルの例を示す図、第11図は
トラヒックシミュレーションによる従来のチャネル割付
方式と実施例のチャネル割付方式を用いた場合の生起呼
量−呼損率特性分布の例を示す図である。 １……制御局、2₁〜2_L……子局、３……衛星、４……デ
ータバースト、５……呼制御管理部、６……使用チャネ
ル数計測部、７……チャネル管理テーブル、８……タイ
ムユニット内空きチャネル検索部、９……キャリア内空
きチャネル検索部、10……タイムユニット内空きチャネ
ル数計測部、11……タイムユニットソーティング部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通信データを含むバーストを送受信して相
   互に通信を行なう複数の子局と、各子局がバーストを送
   受信するとき用いるタイムユニットを管理する制御局と
   からなり、各子局が１タイムユニット内で送受信可能な
   送受信キャリアを任意に指定できるマチルキャリアホッ
   ピングTDMAシステムであって、 各チャネルごとに送信局および受信局番号を管理する第
   １の手段と、該第１の手段を用いて、指定されたタイム
   ユニット内における指定された送信局の送信チャネル総
   数、および受信局の受信チャネル総数を計測する第２の
   手段を具備する制御局において、 前記第１の手段を用いて、各キャリア内における空きチ
   ャネルのあるタイムユニットを検索する第３の手段を具
   備し、新たに呼が生起した場合に、先に該第３の手段に
   より任意のキャリアにおける空きチャネルのあるタイム
   ユニットを選択し、次に前記第２の手段により、該タイ
   ムユニットにおける新規呼の送信局の送信チャネル総数
   および受信チャネル総数を計測する動作を、該新規呼の
   送信局の送信チャネル総数および受信チャネル総数が共
   に許容チャネル数未満であるタイムユニットが選択され
   るまで繰り返し、これにより選択されたタイムユニット
   における空きチャネルを該新規呼に割り付けることを特
   徴とするチャネル割付方式。
2. 【請求項２】通信データを含むバーストを送受信して相
   互に通信を行なう複数の子局と、各子局がバーストを送
   受信するとき用いるタイムユニットを管理する制御局と
   からなり、 各子局は、１タイムユニット内で送受信可能な送受信キ
   ャリアを任意に指定できるマルチキャリアホッピングTD
   MAシステムであって、各チャネルごとに送信局および受
   信局番号を管理する第１の手段と、該第１の手段を用い
   て、指定されたタイムユニット内における指定された送
   信局の送信チャネル総数、および受信局の受信チャネル
   総数を計測する第２の手段を具備する制御局において、 前記第１の手段を用いて、各タイムユニットにおける空
   きチャネル数を計測する第３の手段と、該第３の手段に
   より計測された各タイムユニットの空きチャネル数に基
   づいて、空きチャネルの多い順にタイムユニット番号を
   求める第４の手段を具備し、新たに呼が生起した場合
   に、先に第３の手段および第４の手段により求められた
   タイムユニット順に従ってタイムユニットを選択し、次
   に、第２の手段により該タイムユニットにおける新規呼
   の送信局の送信チャネル総数および受信チャネル総数を
   計測する動作を、該新規呼の送信局の送信チャネル総数
   および受信チャネル総数が共に許容チャネル数未満であ
   るタイムユニットが選択されるまで繰り返し、これによ
   り選択されたタイムユニットにおける空きチャネルを該
   新規呼に割り付けることを特徴とするチャネル割付方
   式。