JP3019092B1 - 無線ランダムアクセス制御方法および装置 - Google Patents

無線ランダムアクセス制御方法および装置

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Abstract

【要約】 【課題】 複数移動局から基地局への送信の衝突時、移
動局内でのランダム遅延を改良し未送信区間を極力抑え
ることで、できるだけ無線区間を有効に利用することが
できる無線ランダムアクセス制御をする。 【解決手段】 送受信用アンテナと、基地局へ無線信号
を送信するための送信回路，変調回路と、基地局より受
信した無線通信データを受信する受信回路と、受信デー
タを２値データへ変換する復調回路と、変換された２値
のデータを２値データにデスクランブル解析し、基地局
より送信されたデータの宛先を解析し、また、ある一定
間隔内に受信したデータの宛先の移動局数を検出し、自
局を除く他の移動局の数に基づいて自局の送信開始時の
送信タイミング衝突後から次の送信開始までの遅延時間
を算出する制御部とを有し、算出したランダム遅延時間
後に送信管理部を制御して基地局へデータを送信するこ
とを特徴とする無線ランダムアクセス制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動無線システム
における衝突時の通信無線ランダムアクセス制御に関
し、特に、移動局内でのランダム遅延を改良し未送信区
間を極力抑える無線ランダムアクセス制御方法および装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の背景として、複数の移動局がラ
ンダムに基地局へ送信するときに、２局以上の移動局の
送信開始タイミングが重なった場合に、通信タイミング
が割り当てられなかった移動局内でランダム遅延を発生
させ、再度送信タイミングの重なった移動局との送信開
始タイミングが重ならないように制御を行うが、前記ラ
ンダム遅延の発生方法が単純なため、不要に送信の無線
区間が空いてしまい、無線区間でのデータの送信速度が
劣化してしまうという問題点があった。
【０００３】なお、図８は従来、２つの移動局の送信開
始タイミングが衝突した場合の様子を示す図、図９は従
来、３つの移動局の送信開始タイミングが衝突した場合
の様子を示す図である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題に鑑み、移動局内でのランダム遅延を改
良し未送信区間を極力抑えることで、できるだけ無線区
間を有効に利用することができる無線ランダムアクセス
制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、複数の移動局がランダムに基地局へ送信
するときに、各移動局は基地局からの受信データを全て
受信し、受信データがどの移動局宛の受信データかを解
析する。解析結果から現状在圏している無線ゾーン内で
データの送受信を行っている移動局数を求め、自局を除
く他の移動局の数から、送信開始時の送信タイミング衝
突後の次の送信開始までの遅延時間を算出することによ
り、不要な無線区間の発生を抑えることが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。
【０００７】図１は本発明の実施形態である移動局の構
成を示すブロック図である。
【０００８】図１において、本実施形態における移動局
は、図示してない基地局との送受信用に使用される送受
信アンテナ１と、基地局へ無線信号を送信するための送
信回路２と、「１」，「０」の２値の信号を送信可能な
信号へ変換する変調回路４と、基地局からの送信信号を
受信する受信回路３と、受信回路３にて受信した信号を
「１」，「０」の２値の信号へ変換する復調回路５と、
これらを制御する制御部６を含む。
【０００９】制御部６は、送信管理部６１と、信号符号
部６２と、信号復号部６３と、宛先判断部６４と、ＣＰ
Ｕ６５とを備えている。
【００１０】図示してない基地局より送信した無線通信
データを受信回路３にて受信し、復調回路５によって２
値データへ変換する。変換された２値のデータを制御部
６の信号復号部６３にて２値データにデスクランブル解
析を行い、宛先判断部６４にて基地局より送信されたデ
ータの宛先を解析し、ＣＰＵ６５にて、ある一定間隔内
に受信したデータの宛先の移動局数を検出し、基地局と
通信している移動局数を推定する。
【００１１】推定した移動局数を基に送信開始時の送信
タイミング衝突後の次の送信開始まで遅延時間を算出
し、最適な送信タイミングを取ることが出来る。
【００１２】送信管理部６１は、自局(移動局)側で送信
データが発生した場合に基地局が受信可能状態かを確認
して、受信可能である場合に基地局へ規定されたタイミ
ングで送信を開始する。信号符号部６２は、ＣＰＵ６５
から基地局へ送信するデータに基地局側と予め決められ
たスクランブルコードでスクランブル処理を行ってい
る。信号復号部６３は信号符号部６２とは反対に基地局
からの信号を決められたスクランブルコードでデスクラ
ンブル処理を行い、その結果をＣＰＵ６５と宛先判断部
６４へ伝送している。
【００１３】宛先判断部６４は、信号復号部６３にてデ
スクランブル処理されたデータから、その信号内に定義
されている移動機識別子情報から自局か他局か又は空き
信号かを判断して、その結果をＣＰＵ６５へ通知する。
ＣＰＵ６５は宛先判断部６４の情報を基に、基地局とデ
ータの送受信を現在行っている移動局数を推定し、送信
開始時に他の移動局と送信開始タイミングが衝突した場
合に、推定した移動局数から最適なランダム遅延時間を
算出(後述する)し、ランダム遅延後に、送信管理部６１
に制御して基地局へデータを送信する。
【００１４】本実施形態の動作について図面を参照して
説明する。
【００１５】図２は２つの移動局の送信開始タイミング
が衝突した場合の様子を示す図、図３は３つの移動局の
送信開始タイミングが衝突した場合の様子を示す図であ
る。
【００１６】本実施形態ではＴＤＭＡ( Time Division
Multiple Access)方式のパケット通信用物理チャネルを
使用した場合で、上りアクセスには部分エコー付空線制
御ランダムアクセス方式（ＩＣＭＡ−ＰＥ）を使用した
場合について説明する。
【００１７】本実施形態の移動局は、基地局からどのよ
うなタイミングで自局宛のユーザデータがどのサブフレ
ームで送信されてくるか分からないため、基地局から送
信される全てのサブフレームを受信する必要がある。そ
の結果、移動局の受信回路３は、常時、受信している必
要がある。基地局からの無線信号は送受信アンテナ１で
受信される。
【００１８】図７(Ａ)はパケット用物理チャネル下り信
号フォーマット、同(Ｂ)は衝突制御ビット(Ｅ)の構成を
示す図である。
【００１９】部分エコー付空線制御ランダムアクセス方
式では、基地局からの下り信号フォーマット上の衝突制
御ビット(パケット用物理チャネルの下り信号フォーマ
ット上の“Ｅ”、図７(Ｂ)参照)で、次のスロットでの
送信許可／禁止（Ｉ／Ｂビット）、信号受信／非受信
（Ｒ／Ｎビット）、部分エコー（ＰＥビット）を各移動
局に向けて通知することで、移動局に対して基地局の受
信状態を通知してくる。これらの動作は、既に標準規格
で規定されたもので、実際にサービスしている「携帯電
話」の基準局の標準の動作を活用すれば済むことで、基
地局側に格別の手段を設ける必要などない。
【００２０】衝突制御ビットは、図７(Ｂ)に示すよう
に、全部で２２ビットの情報で、基地局より各スロット
毎に送信され、Ｉ／Ｂビットは３ビット、Ｒ／Ｎビット
も３ビット、ＰＥビットは１６ビットで構成される。Ｉ
／Ｂビットは「０００」で送信禁止（Ｂ）、「１１１」
で送信許可（Ｉ）を意味し、基地が受信可能であるかを
Ｉ／Ｂビットにより移動局へ通知する。Ｒ／Ｎビットは
「０００」で非受信（Ｎ）、「１１１」で受信（Ｒ）を
意味する。ＰＥビットは、基地局側でどの移動局からの
データが受信されたかを明確にするため、基地局で受信
したスロットの移動局の上り信号の１６ビットのＣＲＣ
(Cyclic Redundancy Check)演算結果をＥビット内のＰ
Ｅビットに設定して基地局より移動局へ送信される。
【００２１】移動局では、Ｉ／Ｂビットの送信許可
（Ｉ）により送信したデータが基地局側で受信できたか
を、同一スロット内の次の衝突制御ビットのＲ／Ｎビッ
ト及びＰＥビットにより判断が可能になっている。
【００２２】移動局は衝突制御ビットの解析をするため
に、基地局からの無線信号を送受信アンテナ１を通し
て、受信回路３にて受信して、復調回路５にて「１」，
「０」の２値の信号へ変換する。次に変換した信号は暗
号化されているため信号復号部６３にてＣＰＵ６５から
指定されたスクランブルコードでデスクランブル処理を
行い、宛先判断部６４とＣＰＵ６５へデスクランブル後
の信号を渡す。
【００２３】宛先判断部６４では識別子情報を解析して
ＣＰＵ６５へ渡す。またＣＰＵ６５ではデスクランブル
後の信号から衝突制御ビットを抽出して、基地局への送
信開始可能かを判断する。
【００２４】本実施の形態の動作について図面を参照し
て説明する。図５は本発明の実施形態における処理手順
を示すフローチャートである。
【００２５】図５に示すように、移動局が基地局への送
信データが存在するかを判断し(ステップＡ１)、送信デ
ータが発生した場合に、送信データが送信開始できるタ
イミングを取るまでのタイマをスタートする（ステップ
Ａ２）。また、移動局で受信した衝突制御ビットから次
のスロットでの送信を開始して良いかをＩ／Ｂビットで
判断する（ステップＡ３）。送信許可（Ｉ）の場合に、
次の送信スロットのタイミングで１ユニット目のデータ
を送信開始する（ステップＡ４）。１ユニット目のデー
タが基地局で受信できたかを衝突制御ビットのＲ／Ｎと
ＰＥビットとで判断するため、次の衝突制御ビットを受
信する（ステップＡ５）。受信した衝突制御ビットのＲ
／Ｎビットが受信（Ｒ）だった場合（ステップＡ８）
は、受信したＰＥビットと１ユニット目で送信したデー
タのＣＲＣ演算結果を照合し（ステップＡ９）、１ユニ
ット目に送信したデータのＣＲＣ演算結果と一致した場
合は、基地局が１ユニット目の送信データを正常に受信
したことになる。
【００２６】次に送信するユニットが存在すれば（ステ
ップＡ１０）、次のユニットを20msec後に同一スロット
にて送信する（ステップＡ１１）。次に送信するユニッ
トが存在しなければ、送信完了したことになる。
【００２７】ステップＡ８又はステップＡ９において、
１ユニット目のデータが基地局へ届かなかったり、他の
移動局と送信開始タイミングが衝突した場合に、Ｒ／Ｎ
ビットが未受信（Ｎ）であったり、ＰＥビットが１ユニ
ット目で送信したデータのＣＲＣ演算結果と異なる場合
に、１ユニット目の送信を再送する。再送する場合にリ
サイクルが規定回数よりオーバーしていないかを判断し
（ステップＡ１２）、オーバーしていない場合に、ラン
ダム遅延時間を発生させて（ステップＡ１３）、ランダ
ム遅延時間経過後に再度ステップＡ２から制御を行う。
【００２８】ここで前記ランダム遅延時間を算出する方
法について説明する。図６はランダム遅延時間の算出手
順を示すフローチャートである。
【００２９】図６に示すように、移動局内のＣＰＵ６５
は、現在基地局とデータの送受信を行っている移動局を
基地局からの受信データを宛先判断部６４で解析するこ
とにより、１スーパーフレーム毎に、宛先判断部６４の
解析結果を統計し、基地局が自局を含め何局の移動局に
対してデータを送信したかを算出する（ステップＢ
２）。例えば、図４に示すようなタイミングで送信され
てきた場合で説明する。図４の例では、自局を含めた移
動局７局に対してデータを送信してきたことになる。算
出された移動局数からランダム遅延時間の最大値を以下
のように求める（ステップＢ３）。
【００３０】ランダム遅延最大時間＝１スーパーフレー
ム時間内の送信された移動局数×１０ｍｓｅｃ
【００３１】前記式により、各移動局では、算出された
ランダム遅延最大時間内の乱数を更に発生させ、タイマ
に設定する（ステップＢ４）。タイマがタイムアウトし
たら（ステップＢ６）、ＣＰＵ６５はデスクランブルさ
れた受信データから衝突制御ビット（Ｉ／Ｂ）を解析し
て、送信許可（Ｉ）のスロットを検出したら、送信管理
部６１に対して、再度１ユニット目の送信開始指示を制
御する。
【００３２】本動作を繰り返すことにより、図８に示す
従来例のように、２つの移動局♯１、♯２の送信開始タ
イミングが衝突した場合、ランダム遅延発生後、再度送
信を監視するまでに図８のような未送信区間が発生して
しまうが、本発明では図２に見られるように、ランダム
遅延の最大値を、変化されることにより未送信区間を抑
制することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の未送信区間が発生していたのに比べ、未送信区間
を極力抑えることが可能となる。これにより、無線区間
を有効に利用することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である移動局の構成を示すブ
ロック図
【図２】２つの移動局の送信開始タイミングが衝突した
場合の様子を示す図
【図３】３つの移動局の送信開始タイミングが衝突した
場合の様子を示す図
【図４】スーパーフレームの内容について示す図
【図５】本発明の実施形態における手順を示すフローチ
ャート
【図６】ランダム遅延時間の算出手順を示すフローチャ
ート
【図７】(Ａ)パケット用物理チャネル下り信号フォーマ
ット、(Ｂ)衝突制御ビットの構成
【図８】従来、２つの移動局の送信開始タイミングが衝
突した場合の様子を示す図
【図９】従来、３つの移動局の送信開始タイミングが衝
突した場合の様子を示す図
【符号の説明】
１ アンテナ ２ 送信回路 ３ 受信回路 ４ 変調回路 ５ 復調回路 ６ 制御部 ６１ 送信管理部 ６２ 信号符号部 ６３ 信号復調部 ６４ 宛先判断部 ６５ ＣＰＵ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の移動局と基地局とがランダムに送
    受信することのできる移動無線通信システムにおいて、
    各移動局は、基地局からの受信データを全て受信し、受
    信データがどの移動局宛のものであるかを解析し解析結
    果から現状在圏している無線ゾーン内で基地局とデータ
    の送受信を行っている移動局数を求め、自局を除く他の
    移動局の数に基づいて自局の送信開始時の送信タイミン
    グ衝突後から次の送信開始までの遅延時間を算出するこ
    とを特徴とする無線ランダムアクセス制御方法。
  2. 【請求項２】 算出される遅延時間の最大値は、(送信
    された移動局数×単位微少時間)であることを特徴とす
    る請求項１記載の無線ランダムアクセス制御装置。
  3. 【請求項３】 複数の移動局と基地局とがランダムに送
    受信することのできる移動無線通信システムにおいて、
    各移動局には、 送受信用のアンテナと、基地局へ無線信号を送信するた
    めの送信回路と変調回路と、基地局よりの無線通信デー
    タを受信する受信回路と、受信データを２値データへ変
    換する復調回路と、変換された２値のデータを２値デー
    タにデスクランブル解析し、基地局より送信されたデー
    タの宛先を解析し、また、ある一定間隔内に受信したデ
    ータの宛先の移動局数を検出し、自局を除く他の移動局
    の数に基づいて自局の送信開始時の送信タイミング衝突
    後から次の送信開始までの遅延時間を算出する制御部と
    を有することを特徴とする無線ランダムアクセス制御装
    置。
  4. 【請求項４】 制御部は、変換された２値のデータを２
    値データにデスクランブル解析を行う信号復号部と、基
    地局より受信したデータの宛先を解析する宛先判断部
    と、 ある一定間隔内に受信したデータの宛先の移動局
    数を検出し、基地局と通信している移動局数を推定し、
    推定した移動局数を基に送信開始時の送信タイミング衝
    突後の次の送信開始まで遅延時間を算出するＣＰＵを具
    有することを特徴とする請求項３記載の無線ランダムア
    クセス制御装置。
  5. 【請求項５】 制御部は、送信データが発生した場合に
    基地局が受信可能状態かを確認して、受信可能である場
    合に基地局へ規定されたタイミングで送信をする送信管
    理部と、ＣＰＵから基地局へ送信するデータに基地局側
    と予め決められたスクランブルコードでスクランブル処
    理を行う信号符号部と、基地局からの受信信号を決めら
    れたスクランブルコードでデスクランブル処理を行い、
    その結果をＣＰＵと宛先判断部へ伝送する信号復号部
    と、信号復号部にてデスクランブル処理されたデータか
    ら、その信号内に定義されている識別子情報から自局か
    他局か又は空き信号かを判断して、その結果をＣＰＵへ
    通知する宛先判断部と、宛先判断部の情報を基に、基地
    局とデータの送受信を現在行っている移動局数を推定
    し、送信開始時に他の移動局と送信開始タイミングが衝
    突した場合に、推定した移動局数から最適なランダム遅
    延時間を算出するＣＰＵとを具有し、算出したランダム
    遅延時間後に送信管理部を制御して基地局へデータを送
    信することを特徴とする請求項３記載の無線ランダムア
    クセス制御装置。
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