JP3049239B1 - 無線ネットワ―クのためのチャネル割り当て装置 - Google Patents

無線ネットワ―クのためのチャネル割り当て装置

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JP3049239B1
JP3049239B1 JP11036964A JP3696499A JP3049239B1 JP 3049239 B1 JP3049239 B1 JP 3049239B1 JP 11036964 A JP11036964 A JP 11036964A JP 3696499 A JP3696499 A JP 3696499A JP 3049239 B1 JP3049239 B1 JP 3049239B1
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雄一郎 大野
誠 川合
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株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信研究所
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Abstract

【要約】 【課題】 従来例の方法に比較して遅延時間を低減する
ことができる無線ネットワークのためのチャネル割り当
て装置を提供する。 【解決手段】 ホスト100のトラヒックモニタ部10
5は、TDMAのタイムスロットの使用状況をモニタし
て、各タイムスロット毎に拡散符号の多重数及び各ステ
ーション200の位置を検出して、TDMAフレームを
複数k個のサブフレームに分割し、これらの情報に基づ
いて、CDMAのための拡散符号とTDMAのためのタ
イムスロットとで指定されるチャネルを、各サブフレー
ム毎に1つずつかつ各サブフレームの先頭から同一の遅
延時間を有するように、チャネル要求したステーション
に対して割り当て、ここで、各サブフレームの先頭から
同一の遅延時間を有する複数のタイムスロットのうち、
拡散符号の多重数の最大値が最小であるチャネルを、チ
ャネル要求したステーションに割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホストと、複数の
ステーションとを備えた、例えば無線LANなどの無線
ネットワークにおいて、符号分割多重アクセス(以下、
CDMAという。)でかつ時分割多重アクセス(以下、
TDMAという。)でパケット通信を行う無線ネットワ
ークのためのチャネル割り当て装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば無線LANなどの無線ネットワー
クのためのパケット通信方式が、例えば従来技術文献1
「小川明,“CDMAによるパケット通信”,電子情報
通信学会技術研究報告,SSSE97−118,IN9
7−111,CS97−109,pp.79−84,1
997年9月」において開示されており、特にこの従来
技術文献1では、CDMA ALOHA方式のうちで、
ランダムアクセス性の高いCDMA Unslotte
d ALOHA方式(以下、従来例という。)につい
て、そのスループット特性と遅延特性を示しており、ま
た、特性向上策としていくつかのアクセス制御方式につ
いて開示している。
【0003】この従来例のシステムモデルでは、各ユー
ザは固有に割り当てられた拡散符号を用いてパケットを
1ホップで中央局に送信する。そして、当該モデルの仮
定として、ユーザ数は十分に多く、パケットの到着は生
起確率のポアソン過程に従うと仮定している。また、パ
ケット長は固定(Lビット)とし、生起負荷Gをパケッ
ト長時間Tpに発生する平均パケット時間と定義して、
シミュレーションを行っている。
【0004】従来例のシステムでは、ユーザ毎に固有の
拡散符号を用いているために、従来技術文献1の図3に
示すように、生起されたトラヒックの増加に伴って、ス
ループットは一度最大値をとった後、CDMAの多元接
続干渉のために急激に減少する。すなわち、従来例のシ
ステムは、トラヒックの増大に適応的に対応できず、ス
ループットは比較的小さいという問題点があった。
【0005】この問題点を解決するために、本特許出願
人は、特願平10−045596号の特許出願におい
て、時分割多重アクセス(TDMA)のタイムスロット
の使用状況をモニタして、各タイムスロット毎に拡散符
号の多重数を検出し、検出された各タイムスロット毎の
拡散符号の多重数に基づいて、CDMAのための拡散符
号とTDMAのためのタイムスロットとで指定されるチ
ャネルを、チャネル要求したステーションに対して割り
当てる方法を提案している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来例の方法では、特に低い負荷のときに、上述のCDM
A−ALOHAのようなランダムアクセス方式に比較し
て遅延時間が大きくなるという問題点があった。
【0007】本発明の目的は以上の問題点を解決し、従
来例の方法に比較して遅延時間を低減することができる
無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置
は、ホストと、複数のステーションとを備えた無線ネッ
トワークの中で複数のステーション毎に独立した同一の
拡散符号を使用し、かつ各タイムスロット毎に複数の拡
散符号を使用して符号分割多重アクセス(CDMA)で
かつ時分割多重アクセス(TDMA)で、ホストとステ
ーションとの間、もしくは、各ステーション間でパケッ
ト通信を行う無線ネットワークのためのチャネル割り当
て装置であって、時分割多重アクセス(TDMA)のタ
イムスロットの使用状況をモニタして、各タイムスロッ
ト毎に拡散符号の多重数を検出する検出手段と、上記時
分割多重アクセス(TDMA)のフレームを複数k個の
サブフレームに分割し、上記検出手段によって検出され
た各タイムスロット毎の拡散符号の多重数に基づいて、
CDMAのための拡散符号とTDMAのためのタイムス
ロットとで指定されるチャネルを、各サブフレーム毎に
1つずつかつ各サブフレームの先頭から同一の遅延時間
を有するように、チャネル要求したステーションに対し
て割り当てるチャネル割当手段とを備えたことを特徴と
する。
【0009】また、請求項2記載の無線ネットワークの
ためのチャネル割り当て装置は、請求項1記載の無線ネ
ットワークのためのチャネル割り当て装置において、上
記チャネル割当手段は、各サブフレームの先頭から同一
の遅延時間を有する複数のタイムスロットのうち、拡散
符号の多重数の最大値が最小であるチャネルを、チャネ
ル要求したステーションに割り当てることを特徴とす
る。
【0010】さらに、請求項3記載の無線ネットワーク
のためのチャネル割り当て装置は、請求項1又は2記載
の無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置にお
いて、上記分割数kの最大値は、チャネル要求時の上記
時分割多重アクセス(TDMA)のフレームの使用チャ
ネル数に基づくフレーム利用率が1/kの所定数倍以下
であるときのkの最大値で設定されることを特徴とす
る。
【0011】本発明に係る請求項4記載の無線ネットワ
ークのためのチャネル割り当て装置は、ホストと、複数
のステーションとを備えた無線ネットワークの中で複数
のステーション毎に独立した同一の拡散符号を使用し、
かつ各タイムスロット毎に複数の拡散符号を使用して符
号分割多重アクセス(CDMA)でかつ時分割多重アク
セス(TDMA)で、ホストとステーションとの間、も
しくは、各ステーション間でパケット通信を行う無線ネ
ットワークのためのチャネル割り当て装置であって、時
分割多重アクセス(TDMA)のタイムスロットの使用
状況をモニタして、各タイムスロット毎に拡散符号の多
重数と、各ステーションの当該無線ネットワーク中の位
置とを検出する検出手段と、上記時分割多重アクセス
(TDMA)のフレームを複数k個のサブフレームに分
割し、上記検出手段によって検出された各タイムスロッ
ト毎の拡散符号の多重数と各ステーションの位置とに基
づいて、CDMAのための拡散符号とTDMAのための
タイムスロットとで指定されるチャネルを、各サブフレ
ーム毎に1つずつかつ各サブフレームの先頭から同一の
遅延時間を有するように、チャネル要求したステーショ
ンに対して割り当てるチャネル割当手段とを備えたこと
を特徴とする。
【0012】また、請求項5記載の無線ネットワークの
ためのチャネル割り当て装置は、請求項4記載の無線ネ
ットワークのためのチャネル割り当て装置において、上
記チャネル割当手段は、各サブフレームの先頭から同一
の遅延時間を有する複数のタイムスロットのうち、拡散
符号の多重数の最大値が最小であるチャネルを、チャネ
ル要求したステーションに割り当てることを特徴とす
る。
【0013】さらに、請求項6記載の無線ネットワーク
のためのチャネル割り当て装置は、請求項4又は5記載
の無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置にお
いて、上記分割数kの最大値は、チャネル要求時の上記
時分割多重アクセス(TDMA)のフレームの使用チャ
ネル数に基づくフレーム利用率が1/kの所定数倍以下
であるときのkの最大値で設定されることを特徴とす
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。
【0015】図1は、本発明に係る一実施形態である無
線ネットワークの無線通信システムの構成を示すブロッ
ク図であり、図2は、図1のホスト100の構成を示す
ブロック図であり、図3は、図1のステーション200
−1乃至200−7(以下、総称して符号を200と付
す。)の構成を示すブロック図である。
【0016】この実施形態の無線通信システムは、例え
ば無線LANなどの無線ネットワークに適用するもので
あって、図1に示すように、ホスト100と、複数のス
テーション200とを備えた無線ネットワークの中で複
数のステーション200毎に設定される各セグメントネ
ットワークSN1,SN2,SN3(以下、総称して符
号をSNと付す。)内で独立した、スペクトル拡散無線
通信方式(以下、SS方式という。)による同一の拡散
符号を使用し、かつ各タイムスロット毎に複数の拡散符
号を使用してCDMAでかつTDMAで、ホスト100
とステーション200との間、もしくは、各ステーショ
ン200間でパケット通信を行う。ここで、当該無線ネ
ットワーク内では、同一の周波数帯域を使用する。そし
て、本実施形態のホスト100は、TDMAのタイムス
ロットの使用状況をモニタして、各タイムスロット毎に
拡散符号の多重数及び各ステーション200の位置を検
出して、TDMAフレームを複数k個のサブフレームに
分割し、これらの情報に基づいて、チャネル要求したス
テーションの近傍内に存在する他のステーションの使用
チャネルのタイムスロットと重ならないチャネルのう
ち、各タイムスロット毎の拡散符号の多重数が最小であ
るチャネル(CDMAのための拡散符号とTDMAのた
めのタイムスロットとで指定される。)を、各サブフレ
ーム毎に1つずつかつ各サブフレームの先頭から同一の
遅延時間を有するように、チャネル要求したステーショ
ンに対して割り当てるトラヒックモニタ部105をホス
ト100に備えたことを特徴としている。すなわち、本
実施形態の通信システムは、デマンドアサイン型CDM
A−TDMAの方式を使用する。
【0017】図1において、ホスト100は、好ましく
は、リアルタイムにCDMAの拡散符号を変更すること
のできる送受信機を複数個持ち、ステーション200
は、好ましくは、上記送受信機を少なくとも1個以上有
する。
【0018】図4は、図1の無線通信システムにおいて
用いる1フレームにおける拡散符号の種類とタイムスロ
ットの位置との関係を示す図である。無線回線は、制御
チャネルと、あらかじめ用意された複数p個のCDMA
拡散符号を使用する通信チャネルで構成される。図4の
例では、制御チャネルには拡散符号#0が割り当てら
れ、通信チャネルには拡散符号#1乃至#pが割り当て
られている。そして、ステーション200の位置に依存
せず、1つのセグメントネットワークSN内の複数N個
のステーションにはp個のCDMA拡散符号のうちのい
ずれか1つの拡散符号が割り当てられ、各拡散符号ごと
にp個のセグメントネットワークを構成する。各セグメ
ントネットワークSNはフレーム構造を有するTDMA
チャネルを構成する。
【0019】図1のホスト100の構成を示す図2にお
いて、ホスト100は、アンテナ101と、サーキュレ
ータ102と、制御パケット送信部120及び制御パケ
ット受信部110を有する制御パケット送受信部103
と、データパケット送信部140及びデータパケット受
信部130を有するデータパケット送受信部104と、
トラヒックモニタ部105と、回線制御部106と、上
位レイヤ処理部107とを備える。
【0020】トラヒックモニタ部105によって発生さ
れた制御用送信信号データは、送信バッファメモリ12
1を介して変調器122に入力され、変調器122は、
所定の無線周波数の搬送波信号を、拡散符号発生器15
0で発生された所定の制御チャネル用拡散符号を用い
て、入力された制御用送信信号データに従ってスペクト
ル拡散変調して、変調後の送信信号を高周波送信機12
3に出力する。高周波送信機123は入力された送信信
号に対して増幅などの処理を実行した後、サーキュレー
タ102を介してアンテナ101からステーション20
0に向けて送信する。一方、アンテナ101で受信され
た制御チャネルの受信信号は、サーキュレータ102を
介して高周波受信機111に入力され、高周波受信機1
11は入力された受信信号に対して低雑音増幅などの処
理を実行した後、復調器112に出力する。復調器11
2は、入力される受信信号を、拡散符号発生器150で
発生された制御チャネル用拡散符号を用いて、スペクト
ル逆拡散により復調して、復調後の受信信号データをト
ラヒックモニタ部105に出力する。
【0021】送受信すべきデータを処理する上位レイヤ
処理装置107によって発生された通信用送信信号デー
タは、送信バッファメモリ142を介して変調器143
に入力され、変調器143は、所定の無線周波数の搬送
波信号を、拡散符号発生器160で発生された所定の通
信チャネル用拡散符号を用いて、入力された通信用送信
信号データに従ってスペクトル拡散変調して、変調後の
送信信号を高周波送信機144に出力する。高周波送信
機144は入力された送信信号に対して増幅などの処理
を実行した後、サーキュレータ102を介してアンテナ
101からステーション200に向けて送信する。一
方、アンテナ101で受信された通信チャネル用受信信
号は、サーキュレータ102を介して高周波受信機13
1に入力され、高周波受信機131は入力された受信信
号に対して低雑音増幅などの処理を実行した後、復調器
132に出力する。復調器132は、入力される受信信
号を、拡散符号発生器160で発生された通信チャネル
用拡散符号を用いて、スペクトル逆拡散により復調し
て、復調後の受信信号データを上位レイヤ処理装置10
7に出力するとともに、トラヒックモニタのためにトラ
ヒックモニタ部105に出力する。
【0022】トラヒックモニタ部105は、検索エンジ
ン152と、更新エンジン153と、各ステーション2
00によるチャネル使用状況及びステーション200の
位置情報を記憶するデータベースメモリ154とを備
え、ホスト100が各ステーション200との通信にお
いて使用すべき通信チャネルを決定して、決定した通信
チャネルに対応する拡散符号の指定データを回線制御部
106を介して拡散符号発生器160に送ることによ
り、拡散符号発生器160が当該指定データに対応する
拡散符号を発生するように制御するとともに、決定した
通信チャネルに対応するタイムスロットの指定データを
回線制御部106を介して送信タイミング制御部141
に送ることにより、送信タイミング制御部141が送信
バッファメモリ142による通信チャネル用送信信号デ
ータの書き込み及び読み出しを制御することにより通信
チャネル用送信信号が対応するタイムスロットで送信さ
れるように制御する。また、トラヒックモニタ部105
は、各ステーション200からチャネル要求信号を受信
したとき、詳細後述するように、各ステーション200
が使用すべき通信チャネルを決定して、当該通信チャネ
ルを含む制御用送信信号データを、制御チャネルを介し
て各ステーション200に送信する。
【0023】より具体的には、トラヒックモニタ部10
5は、ステーション200のチャネル使用状況、ステー
ション200の位置情報を受け取るか、データパケット
から取り出された利用チャネル、発信ステーションの位
置情報をデータパケット受信部130を通して受け取る
と、管理制御部151は更新エンジン153にそれらの
情報を通知し、これに応答して、更新エンジン153は
データベースメモリ154内のデータベースを、受け取
った情報に従って更新する。また、ステーション200
から制御パケット受信部110を通してチャネル要求信
号を受け取るか、自身の回線制御部106からチャネル
要求信号を受けとると、管理制御部131は検索エンジ
ン152を起動する。検索エンジン152はデータベー
スメモリ154を、該当ステーション200の位置情報
と現在のチャネル利用状況に従って検索し、最適のチャ
ネルを管理制御部151に通知する。これに応答して、
管理制御部151は検索結果を回線制御部106を介し
て送信タイミング制御部141及び拡散符号発生器16
0に通知し、もしくは、制御パケット送信部120の送
信バッファメモリ121に通知する。
【0024】なお、各ステーション200の位置情報
は、例えば1フロア内の無線LANであれば、1フロア
の事務室を格子状に区分して位置のアドレスを予め付
し、それをステーション200に入力し、その情報を制
御チャネルを介してステーション200に送信すること
により、トラヒックモニタ部105のデータベースメモ
リ154に記憶される。また、各ステーション200の
位置情報は、例えば、3つの位置情報送信機から送信さ
れる信号に基づいて、公知の方法により自身の位置を検
出するように構成してもよい。
【0025】図1のステーション200の構成を示す図
3において、ステーション200は、アンテナ201
と、サーキュレータ202と、制御パケット送信部22
0及び制御パケット受信部210を有する制御パケット
送受信部203と、データパケット送信部240及びデ
ータパケット受信部230を有するデータパケット送受
信部204と、回線制御部206と、上位レイヤ処理部
207とを備える。
【0026】上位レイヤ処理装置207からのチャネル
要求信号に基づいて、回線制御部206は、チャネル要
求信号を含む制御チャネル用送信信号データを発生し
て、送信バッファメモリ221を介して変調器222に
入力され、変調器222は、所定の無線周波数の搬送波
信号を、拡散符号発生器250で発生された所定の制御
チャネル用拡散符号を用いて、入力された制御用送信信
号データに従ってスペクトル拡散変調して、変調後の送
信信号を高周波送信機223に出力する。高周波送信機
223は入力された送信信号に対して増幅などの処理を
実行した後、サーキュレータ202を介してアンテナ2
01からホスト100に向けて送信する。一方、アンテ
ナ201で受信された制御チャネルの受信信号は、サー
キュレータ202を介して高周波受信機211に入力さ
れ、高周波受信機211は入力された受信信号に対して
低雑音増幅などの処理を実行した後、復調器212に出
力する。復調器212は、入力される受信信号を、拡散
符号発生器250で発生された制御チャネル用拡散符号
を用いて、スペクトル逆拡散により復調して、復調後の
受信信号データを回線制御部206に出力する。
【0027】送受信すべきデータを処理する上位レイヤ
処理装置207によって発生された通信用送信信号デー
タは、送信バッファメモリ241を介して変調器243
に入力され、変調器243は、所定の無線周波数の搬送
波信号を、拡散符号発生器260で発生された所定の通
信チャネル用拡散符号を用いて、入力された通信用送信
信号データに従ってスペクトル拡散変調して、変調後の
送信信号を高周波送信機244に出力する。高周波送信
機244は入力された送信信号に対して増幅などの処理
を実行した後、サーキュレータ202を介してアンテナ
201からホスト100に向けて送信する。一方、アン
テナ201で受信された通信チャネル用受信信号は、サ
ーキュレータ202を介して高周波受信機231に入力
され、高周波受信機231は入力された受信信号に対し
て低雑音増幅などの処理を実行した後、復調器232に
出力する。復調器232は、入力される受信信号を、拡
散符号発生器260で発生された通信チャネル用拡散符
号を用いて、スペクトル逆拡散により復調して、復調後
の受信信号データを上位レイヤ処理装置207に出力す
る。
【0028】回線制御部206は、上位レイヤ処理装置
207からのチャネル要求信号に基づいて、チャネル要
求信号を含む制御チャネル用送信信号データを発生して
制御パケット送信部220に出力する一方、ホスト10
0により指定され、制御パケット受信部210により受
信されたチャネル割当信号のデータに基づいて、指定さ
れた通信チャネルに対応する拡散符号の指定データを拡
散符号発生器260に送ることにより、拡散符号発生器
260が当該指定データに対応する拡散符号を発生する
ように制御するとともに、指定された通信チャネルに対
応するタイムスロットの指定データを送信タイミング制
御部241に送ることにより、送信タイミング制御部2
41が送信バッファメモリ242による通信チャネル用
送信信号データの書き込み及び読み出しを制御すること
により通信チャネル用送信信号が対応するタイムスロッ
トで送信されるように制御する。
【0029】図5は、図1の無線通信システムのホスト
100とステーション200との間のチャネル割り当て
時の通信手順を示すタイミングチャートである。図5に
おいて、ステーション200からの送信を促す同期信号
である制御情報信号が、常時ホスト100のトラヒック
モニタ部105から制御パケット送信部120を介して
ステーション200に対してブロードキャストされる。
これに応答して、ステーション200は、送信又は受信
すべきデータがあるときに、チャネル要求信号をホスト
100の制御パケット受信部110を介してトラヒック
モニタ部105に対して送信する。これに応答して、ト
ラヒックモニタ部105は、各ステーション200のチ
ャネル使用状況とステーション200の位置情報に基づ
いて、CDMAのコード及びTDMAのタイムスロット
を決定してその割り当て情報を含むチャネル割当信号
を、チャネル要求したステーション200に対して、ホ
スト100の制御チャネル送信部120を介して送信す
る。そして、ステーション200とホスト100との間
で、指定されたチャネルを用いてパケットデータ通信が
行われる。このときの通信状況は、ホスト100のトラ
ヒックモニタ部105によってモニタされる。
【0030】図5の例では、ステーション200とホス
ト100との間のパケットデータ通信について説明して
いるが、1つのセグメントネットワークSN内での2つ
のステーション200間で、ホスト100から指定され
たチャネルを用いて、パケットデータ通信を行うことも
できる。
【0031】本実施形態においては、遅延時間を低減す
るため,TDMAフレームの利用状況に応じて、複数の
タイムスロットを割り当てる方法を用いる。すなわち、
本実施形態では、ホスト100のトラヒックモニタ部1
05は、TDMAのタイムスロットの使用状況をモニタ
して、各タイムスロット毎に拡散符号の多重数及び各ス
テーション200の位置を検出して、TDMAフレーム
を複数k個のサブフレームに分割し、これらの情報に基
づいて、チャネル要求したステーション200の近傍内
に存在する他のステーションの使用チャネルのタイムス
ロットと重ならないチャネルのうち、各タイムスロット
毎の拡散符号の多重数が最小であるチャネル(CDMA
のための拡散符号とTDMAのためのタイムスロットと
で指定される。)を、各サブフレーム毎に1つずつかつ
各サブフレームの先頭から同一の遅延時間を有するよう
に、チャネル要求したステーションに対して割り当てる
ことを特徴としている。ここで、好ましくは、各サブフ
レームの先頭から同一の遅延時間を有する複数のタイム
スロットのうち、拡散符号の多重数の最大値が最小であ
るチャネルを、チャネル要求したステーションに割り当
てる。以下、このチャネル割り当て方法について詳述す
る。
【0032】図6は、図1の無線通信システムにおける
TDMAフレームのフレーム構成を示す図である。本実
施形態では、タイムスロットを2n個持つTDMAフレ
ーム上で、1回のチャネル割り当て要求に対して複数k
個のスロットを割り当てる場合を考える。まず、TDM
Aフレームを複数k個のサブフレームに分割する。各サ
ブフレームはそれぞれ2n/k(=N)個のスロットを
持ち、1回のチャネルのスロット割り当て要求に対し
て、図6に示すように、各サブフレームに1つずつかつ
各サブフレームの先頭から同一のタイムラグ(遅延時
間)を持つように、多元接続干渉(MAI)の低いスロ
ットを割り当てる。すなわち、多重数が最小のスロット
を割り当てる。ここで、kの最大値は,チャネル割り当
て要求時のTDMAフレームの利用状況に応じて、次式
のように決める。
【0033】
【数1】kmax=max(k|フレーム利用率≦a×
(1/k))
【0034】ここで、aはシステムのハードウエアによ
って予め定まる定数であって、例えば拡散率などのシス
テム固有の性能に定まる定数である。ここで、0<a<
1のときはkは小さくなり、1<aのときkは大きくな
ります。また、フレーム利用率は、次式で定義される。
【0035】
【数2】フレーム利用率=(TDMAフレーム上の利用
チャンネル数)/(TDMAフレーム上の全体のチャン
ネル数)
【0036】すなわち、上記数1から明らかなように、
分割数kの最大値は、チャネル要求時のTDMAフレー
ムの使用チャネル数に基づくフレーム利用率がa×(1
/k)以下であるときのkの最大値で設定される。
【0037】図7乃至図9は、図1のホスト100のト
ラフィックモニタ部105によって実行されるチャネル
割り当て処理を示すフローチャートである。図7乃至図
9において、パラメータiはサブフレーム中のタイムス
ロット用カウンタの計数値であり、パラメータjはTD
MAフレーム中のサブフレーム用カウンタの計数値であ
り、パラメータkはサブフレーム数である。
【0038】図7において、まず、ステップS1でチャ
ネル要求信号を受信したか否かが判断され、受信するま
でステップS1の処理を繰り返し、ステップS1でYE
Sのときは、ステップS2においてステーションがどの
セグメントネットワークに位置するかに応じて、CDM
Aチャネル(拡散コード)を選定する。次いで、ステッ
プS3においてスロット最大割り当て数kmaxを上記数
1を用いて計算し、ステップS4で当該スロット最大割
り当て数kmaxをパラメータkに代入する。そして、ス
テップS5では、2n/kを計算して各サブフレームの
スロット数Nとして代入する。次いで、ステップS6に
おいて同時送信パケット数のしきい値Nthを決定す
る。ここでは、チャネル要求時点での各タイムスロット
における多重数に基づいて決定し、基本的には多重数の
低いものを優先的に割り当てる。ここで、割り当てチャ
ネルの組すべてがしきい値Nthを下回ることが条件で
あり、しきい値Nthは0を初期値とし、現在のしきい
値Nthに合うチャネルがなかった場合、(セグメント
ネットワークの数−1)を上限として当該しきい値Nt
hを1ずつインクリメントさせる。
【0039】次いで、ステップS7及びS8においてそ
れぞれパラメータiを0にリセットしかつパラメータj
を1にリセットし、ステップS9においてTDMAフレ
ーム上のスロットシリアル番号(j×N+i)のスロッ
トは空きスロットでかつ同時送信パケット数がしきい値
Nth以下であるか否かが判断され、YESであるとき
は、ステップS10においてj=kであるか否かが判断
され、ステップS10でNOのときはステップS11で
パラメータjを1だけインクリメントした後、ステップ
S9に戻る。ステップS9でNOのときは図8のステッ
プS12に進む。
【0040】図8のステップS12において、i=Nで
あるか否かが判断され、NOであるときは隣接するスロ
ットに移行するために、ステップS13においてパラメ
ータiを1だけインクリメントした後、ステップS8に
戻る。一方、ステップS12でYESのときは、ステッ
プS14において、k=1であるか否かが判断され、Y
ESのときは前回と同じであるので、ステップS15で
スロット割り当て失敗を判断して、図7のステップS1
に戻る。一方、ステップS14でNOであるときは、ス
テップS16においてパラメータkにk/2を代入する
ことにより分割数パラメータkの値を減少させた後、図
7のステップS5に戻り、上記の処理を繰り返す。
【0041】図7のステップS10でYESのときは、
図9のステップS17に進み、サブフレーム数k及び割
り当てスロットiを設定する。すなわち、ステップS1
8においてスロット割り当て成功と判断して、図7のス
テップS1に戻る。
【0042】以上の実施形態においては、トラヒックモ
ニタ部105は、各タイムスロット毎に拡散符号の多重
数及び各ステーション200の位置に基づいて、使用す
べきチャネルを決定しているが、本発明はこれに限ら
ず、各タイムスロット毎に拡散符号の多重数のみに基づ
いて、好ましくは、その最小の多重数を有するタイムス
ロットを割り当てることにより使用すべきチャネルを決
定してもよい(変形例)。
【0043】
【実施例】本発明者は、本実施形態の装置の有効性を確
認するために、次の表に示す緒元で以下のシミュレーシ
ョンを行った。
【0044】
【表1】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― ステーション数:256 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― フレーム長:8スロット ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 拡散符号数(SN数):16 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 拡散率:63 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― メッセージ到着:ポアソン到着 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― メッセージ長:指数長(平均5パケット長) ―――――――――――――――――――――――――――――――――― パケット長:1000ビット ――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0045】本実施形態の装置では、同一の拡散符号を
使うステーションを、セグメントネットワーク(SN)
という単位で区別した。各セグメントネットワーク(S
N)は、トラヒック負荷を均一とした。各ステーション
は,メッセージ到着毎にスロット割り当てを受け、メッ
セージをパケットに分割して送信するものとした。パケ
ットはホストステーションで等電力で受信され、従来技
術文献2「J. M. Holtzman,”A Simple, Accurate Meth
od to Calculate Spread-Spectrum Multiple-Access Er
ror Probabilities”, IEEE Transactions on Communic
ations Vol. 40, No. 3, pp.461-464,1992年3月」に記
載の方法に基づいてビットエラーを起こし、1ビット以
上のエラーが発生したパケットは廃棄されるものとし
た。
【0046】図10に、1スロット割り当てと複数スロ
ット割り当てとを、メッセージ遅延で比較した結果を示
す。図10から明らかなように、低負荷時においてメッ
セージ遅延が30〜40%削減できることがわかった。
また同様に、図11にパケット損失率を示す。10-4
パケット損失率を基準とすると、5%ほど収容トラヒッ
クが減少するだけであり、本実施形態のチャネル割り当
て処理が効果的に機能していることがわかる。
【0047】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ホスト100のトラヒックモニタ部105は、TD
MAのタイムスロットの使用状況をモニタして、各タイ
ムスロット毎に拡散符号の多重数及び各ステーション2
00の位置を検出して、TDMAフレームを複数k個の
サブフレームに分割し、これらの情報に基づいて、チャ
ネル要求したステーションの近傍内に存在する他のステ
ーションの使用チャネルのタイムスロットと重ならない
チャネルのうち、各タイムスロット毎の拡散符号の多重
数が最小であるチャネル(CDMAのための拡散符号と
TDMAのためのタイムスロットとで指定される。)
を、各サブフレーム毎に1つずつかつ各サブフレームの
先頭から同一の遅延時間を有するように、チャネル要求
したステーションに対して割り当てる。ここで、好まし
くは、各サブフレームの先頭から同一の遅延時間を有す
る複数のタイムスロットのうち、拡散符号の多重数の最
大値が最小であるチャネルを、チャネル要求したステー
ションに割り当てる。従って、従来例の方法に比較して
TDMAフレーム上のタイムスロットの利用効率を上げ
ることができ、遅延時間を低減することができる。これ
により、無線ネットワークにおける周波数帯域を有効的
に利用することができる。
【0048】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
1記載の無線ネットワークのためのチャネル割り当て装
置によれば、ホストと、複数のステーションとを備えた
無線ネットワークの中で複数のステーション毎に独立し
た同一の拡散符号を使用し、かつ各タイムスロット毎に
複数の拡散符号を使用して符号分割多重アクセス(CD
MA)でかつ時分割多重アクセス(TDMA)で、ホス
トとステーションとの間、もしくは、各ステーション間
でパケット通信を行う無線ネットワークのためのチャネ
ル割り当て装置であって、時分割多重アクセス(TDM
A)のタイムスロットの使用状況をモニタして、各タイ
ムスロット毎に拡散符号の多重数を検出する検出手段
と、上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームを
複数k個のサブフレームに分割し、上記検出手段によっ
て検出された各タイムスロット毎の拡散符号の多重数に
基づいて、CDMAのための拡散符号とTDMAのため
のタイムスロットとで指定されるチャネルを、各サブフ
レーム毎に1つずつかつ各サブフレームの先頭から同一
の遅延時間を有するように、チャネル要求したステーシ
ョンに対して割り当てるチャネル割当手段とを備える。
従って、本発明によれば、従来例の方法に比較してTD
MAフレーム上のタイムスロットの利用効率を上げるこ
とができ、遅延時間を低減することができる。これによ
り、無線ネットワークにおける周波数帯域を有効的に利
用することができる。
【0049】また、請求項2記載の無線ネットワークの
ためのチャネル割り当て装置によれば、請求項1記載の
無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置におい
て、上記チャネル割当手段は、各サブフレームの先頭か
ら同一の遅延時間を有する複数のタイムスロットのう
ち、拡散符号の多重数の最大値が最小であるチャネル
を、チャネル要求したステーションに割り当てる。従っ
て、本発明によれば、従来例の方法に比較してTDMA
フレーム上のタイムスロットの利用効率を上げることが
でき、遅延時間を低減することができる。これにより、
無線ネットワークにおける周波数帯域を有効的に利用す
ることができる。
【0050】さらに、請求項3記載の無線ネットワーク
のためのチャネル割り当て装置によれば、請求項1又は
2記載の無線ネットワークのためのチャネル割り当て装
置において、上記分割数kの最大値は、チャネル要求時
の上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームの使
用チャネル数に基づくフレーム利用率が1/kの所定数
倍以下であるときのkの最大値で設定される。従って、
本発明によれば、従来例の方法に比較してTDMAフレ
ーム上のタイムスロットの利用効率を上げることがで
き、遅延時間を低減することができる。これにより、無
線ネットワークにおける周波数帯域を有効的に利用する
ことができる。
【0051】本発明に係る請求項4記載の無線ネットワ
ークのためのチャネル割り当て装置によれば、ホスト
と、複数のステーションとを備えた無線ネットワークの
中で複数のステーション毎に独立した同一の拡散符号を
使用し、かつ各タイムスロット毎に複数の拡散符号を使
用して符号分割多重アクセス(CDMA)でかつ時分割
多重アクセス(TDMA)で、ホストとステーションと
の間、もしくは、各ステーション間でパケット通信を行
う無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置であ
って、時分割多重アクセス(TDMA)のタイムスロッ
トの使用状況をモニタして、各タイムスロット毎に拡散
符号の多重数と、各ステーションの当該無線ネットワー
ク中の位置とを検出する検出手段と、上記時分割多重ア
クセス(TDMA)のフレームを複数k個のサブフレー
ムに分割し、上記検出手段によって検出された各タイム
スロット毎の拡散符号の多重数と各ステーションの位置
とに基づいて、CDMAのための拡散符号とTDMAの
ためのタイムスロットとで指定されるチャネルを、各サ
ブフレーム毎に1つずつかつ各サブフレームの先頭から
同一の遅延時間を有するように、チャネル要求したステ
ーションに対して割り当てるチャネル割当手段とを備え
る。従って、本発明によれば、従来例の方法に比較して
TDMAフレーム上のタイムスロットの利用効率を上げ
ることができ、遅延時間を低減することができる。これ
により、無線ネットワークにおける周波数帯域を有効的
に利用することができる。
【0052】また、請求項5記載の無線ネットワークの
ためのチャネル割り当て装置によれば、請求項4記載の
無線ネットワークのためのチャネル割り当て装置におい
て、上記チャネル割当手段は、各サブフレームの先頭か
ら同一の遅延時間を有する複数のタイムスロットのう
ち、拡散符号の多重数の最大値が最小であるチャネル
を、チャネル要求したステーションに割り当てる。従っ
て、本発明によれば、従来例の方法に比較してTDMA
フレーム上のタイムスロットの利用効率を上げることが
でき、遅延時間を低減することができる。これにより、
無線ネットワークにおける周波数帯域を有効的に利用す
ることができる。
【0053】さらに、請求項6記載の無線ネットワーク
のためのチャネル割り当て装置によれば、請求項4又は
5記載の無線ネットワークのためのチャネル割り当て装
置において、上記分割数kの最大値は、チャネル要求時
の上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームの使
用チャネル数に基づくフレーム利用率が1/kの所定数
倍以下であるときのkの最大値で設定される。従って、
本発明によれば、従来例の方法に比較してTDMAフレ
ーム上のタイムスロットの利用効率を上げることがで
き、遅延時間を低減することができる。これにより、無
線ネットワークにおける周波数帯域を有効的に利用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る一実施形態である無線ネットワ
ークの無線通信システムの構成を示すブロック図であ
る。
【図2】 図1のホスト100の構成を示すブロック図
である。
【図3】 図1のステーション200の構成を示すブロ
ック図である。
【図4】 図1の無線通信システムにおいて用いる1フ
レームにおける拡散符号の種類とタイムスロットの位置
との関係を示す図である。
【図5】 図1の無線通信システムのホスト100とス
テーション200との間のチャネル割り当て時の通信手
順を示すタイミングチャートである。
【図6】 図1の無線通信システムにおけるTDMAフ
レームのフレーム構成を示す図である。
【図7】 図1のホスト100のトラフィックモニタ部
105によって実行されるチャネル割り当て処理の第1
の部分を示すフローチャートである。
【図8】 図1のホスト100のトラフィックモニタ部
105によって実行されるチャネル割り当て処理の第2
の部分を示すフローチャートである。
【図9】 図1のホスト100のトラフィックモニタ部
105によって実行されるチャネル割り当て処理の第3
の部分を示すフローチャートである。
【図10】 図1の無線通信システムのシミュレーショ
ン結果であって、1セグメントネットワーク当りのトラ
ヒック負荷に対するメッセージ遅延を示すグラフであ
る。
【図11】 図1の無線通信システムのシミュレーショ
ン結果であって、1セグメントネットワーク当りのトラ
ヒック負荷に対するパケット損失率を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
100…ホスト、 101,201…アンテナ、 102,202…サーキュレータ、 103,203…制御パケット送受信部、 104,204…データパケット送受信部、 105…トラヒックモニタ部、 106,206…回線制御部、 107,207…上位レイヤ処理部、 110,210…制御パケット受信部、 111,211…高周波受信機、 112,212…復調器、 113,213…受信バッファメモリ、 120,220…制御パケット送信部、 121,221…送信バッファメモリ、 122,222…変調器、 123,223…高周波送信機、 130,230…データパケット受信部、 131,231…高周波受信機、 132,232…復調器、 133,233…受信バッファメモリ、 140,240…データパケット送信部、 141,241…送信タイミング制御部、 142,242…送信バッファメモリ、 143,243…変調器、 144,244…高周波送信機、 151…管理制御部、 152…検索エンジン、 153…更新エンジン、 154…データベースメモリ、 200,200−1乃至200−7…ステーション、 SN,SN1乃至SN3…セグメントネットワーク。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホストと、複数のステーションとを備え
    た無線ネットワークの中で複数のステーション毎に独立
    した同一の拡散符号を使用し、かつ各タイムスロット毎
    に複数の拡散符号を使用して符号分割多重アクセス(C
    DMA)でかつ時分割多重アクセス(TDMA)で、ホ
    ストとステーションとの間、もしくは、各ステーション
    間でパケット通信を行う無線ネットワークのためのチャ
    ネル割り当て装置であって、 時分割多重アクセス(TDMA)のタイムスロットの使
    用状況をモニタして、各タイムスロット毎に拡散符号の
    多重数を検出する検出手段と、 上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームを複数
    k個のサブフレームに分割し、上記検出手段によって検
    出された各タイムスロット毎の拡散符号の多重数に基づ
    いて、CDMAのための拡散符号とTDMAのためのタ
    イムスロットとで指定されるチャネルを、各サブフレー
    ム毎に1つずつかつ各サブフレームの先頭から同一の遅
    延時間を有するように、チャネル要求したステーション
    に対して割り当てるチャネル割当手段とを備えたことを
    特徴とする無線ネットワークのためのチャネル割り当て
    装置。
  2. 【請求項2】 上記チャネル割当手段は、各サブフレー
    ムの先頭から同一の遅延時間を有する複数のタイムスロ
    ットのうち、拡散符号の多重数の最大値が最小であるチ
    ャネルを、チャネル要求したステーションに割り当てる
    ことを特徴とする請求項1記載の無線ネットワークのた
    めのチャネル割り当て装置。
  3. 【請求項3】 上記分割数kの最大値は、チャネル要求
    時の上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームの
    使用チャネル数に基づくフレーム利用率が1/kの所定
    数倍以下であるときのkの最大値で設定されることを特
    徴とする請求項1又は2記載の無線ネットワークのため
    のチャネル割り当て装置。
  4. 【請求項4】 ホストと、複数のステーションとを備え
    た無線ネットワークの中で複数のステーション毎に独立
    した同一の拡散符号を使用し、かつ各タイムスロット毎
    に複数の拡散符号を使用して符号分割多重アクセス(C
    DMA)でかつ時分割多重アクセス(TDMA)で、ホ
    ストとステーションとの間、もしくは、各ステーション
    間でパケット通信を行う無線ネットワークのためのチャ
    ネル割り当て装置であって、 時分割多重アクセス(TDMA)のタイムスロットの使
    用状況をモニタして、各タイムスロット毎に拡散符号の
    多重数と、各ステーションの当該無線ネットワーク中の
    位置とを検出する検出手段と、 上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームを複数
    k個のサブフレームに分割し、上記検出手段によって検
    出された各タイムスロット毎の拡散符号の多重数と各ス
    テーションの位置とに基づいて、CDMAのための拡散
    符号とTDMAのためのタイムスロットとで指定される
    チャネルを、各サブフレーム毎に1つずつかつ各サブフ
    レームの先頭から同一の遅延時間を有するように、チャ
    ネル要求したステーションに対して割り当てるチャネル
    割当手段とを備えたことを特徴とする無線ネットワーク
    のためのチャネル割り当て装置。
  5. 【請求項5】 上記チャネル割当手段は、各サブフレー
    ムの先頭から同一の遅延時間を有する複数のタイムスロ
    ットのうち、拡散符号の多重数の最大値が最小であるチ
    ャネルを、チャネル要求したステーションに割り当てる
    ことを特徴とする請求項4記載の無線ネットワークのた
    めのチャネル割り当て装置。
  6. 【請求項6】 上記分割数kの最大値は、チャネル要求
    時の上記時分割多重アクセス(TDMA)のフレームの
    使用チャネル数に基づくフレーム利用率が1/kの所定
    数倍以下であるときのkの最大値で設定されることを特
    徴とする請求項4又は5記載の無線ネットワークのため
    のチャネル割り当て装置。
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