JP3629153B2

JP3629153B2 - 無線通信システム

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Publication number: JP3629153B2
Application number: JP27406698A
Authority: JP
Inventors: 清利光
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000106690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信を行う無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声とデータのように異なるＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）が要求される情報を一つの無線通信システムで効率的に伝送する方法のーつとしてワイヤレスＡＴＭがある。ワイヤレスＡＴＭでは、一般にＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式が用いられるが、ワイヤレスＡＴＭにおけるフレームはＡＴＭセルを伝送するための情報チャネルと、この情報チャネルの制御や情報チャネルを獲得するためのアクセス用の制御チャネルとから構成される。
【０００３】
ワイヤレスＡＴＭは、ＣＢＲ（ＣｏｎｓｔａｎｔＢｉｔＲａｔｅ）、ｒｔ−ＶＢＲ（ｒｅａｌｔｉｍｅ−ＶａｒｉａｂｌｅＢｉｔＲａｔｅ）、ｎｒｔ−ＶＢＲ（ｎｏｎｒｅａｌｔｉｍｅ−ＶａｒｉａｂｌｅＢｉｔＲａｔｅ）、ＵＢＲ（ＵｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄＢｉｔＲａｔｅ）、ＡＢＲ（ＡｖａｉｌａｂｌｅＢｉｔＲａｔｅ）等の様々なサービスが提供可能なプロトコルであるが、これら全てを提供するためには、その制御が非常に複雑となり、実現は困難であった。
【０００４】
また、ユーザ要求の大半は、電話等の音声通信サービスや、インターネットに代表されるようなＴＣＰ（ＴｒａｎｓｐｏｒｔＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）ベースのデータ通信サービスである。これらはＣＢＲとＵＢＲでサービス可能であり、また、特にＵＢＲはその制御も容易であることから、ＣＢＲとＵＢＲのみを提供するような通信システムが重要となる。
【０００５】
ところで、マルチメデイア通信の需要の高まりにつれ、必要な情報量が大きくなり、その結果、移動体通信に要求される信号伝送速度が向上している。ＭＭＡＣ（マルチメディア移動アクセス）推進協議会においても、１ＯＭｂｐｓ以上の高速通信の検討を行っている。このような高速通信を実現するためには、広い帯域幅が必要となるが、現在の周波数の利用状況をみると、広い帯域幅を確保するためには高い周波数を使わざるをえない。
【０００６】
しかしながら、高い周波数は電波の直進性が高く、距離減衰が大きいため、基地局（送信アンテナ）近傍の見通しの良いところでは良好な伝送特性（ＢＥＲ：ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ．ＰＥＲ：ＰａｃｋｅｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ等）が得られるものの、見通し外等ではその特性は急激に劣化してしまう。このような状況では、良好な伝送特性が得られる時には、ＦＥＣ（ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）やＡＲＱ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｃｏｖｅｒｙＱｕｏｔｉｅｎｔ）のような誤り訂正技術は不要となり、一方、伝送特性の悪い時には、ＦＥＣでは訂正できない程の誤りが生じたり、ＡＲＱで再送しても、再送された情報も完全に誤ってしまう等、ＦＥＣやＡＲＱの効果が得られなくなってしまう。従って、高い周波数を利用する広帯域通信では、ＦＥＣやＡＲＱは単なる冗長になってしまうという問題があった。
【０００７】
上記問題の解決方法のーつとして、高い周波数を利用した広帯域通信では無線データリンクでの再送制御を行わず、ＴＣＰのようなトランスポート層以上の再送制御に委ねる方式が考えられる。つまり、この方式は、無線データリンクでの送達確認（Ａｃｋ）を行わず、ＴＣＰでの送達確認のみを行う方式である。ＴＣＰの再送制御は、通常、下りチャネルで２つのＴＣＰセグメントを正しく受信した場合にＡｃｋ信号を返信し、このＡｃｋ信号がある一定時間経っても返信されなかった場合に行われる。
【０００８】
さて、下りチャネルでＵＢＲでの情報配送を行う場合、１ユーザあたりの伝送速度は同時に利用するユーザ数（多重数）に依存する。つまり、多重数が１の時は、全帯域を１ユーザで占有して情報伝送を行うため最大の伝送速度が得られるものの、多重数がＮの時は、Ｎ分の１の伝送速度しか得られなくなる。従って、多重数が多い場合は、２つのＴＣＰセグメントを受信するのに時間がかかり、Ａｃｋ返送の頻度も下がってしまう。
【０００９】
しかしながら、従来の無線通信システムでは、もともと無線データリンクでの再送制御を前提にして設計されており、ＴＣＰ等の上位層での再送制御に効率的な無線アクセス方式はほとんど険討されていなかった。また、従来の無線アクセス方式を、上位層での再送制御のみを送信するような無線システムに適用した場合、ＴＣＰのＡｃｋ返送の頻度が下がっているにも関わらず帯域を割り当てたままにしておくなど、周波数を有効活用することができないという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ユーザの二−ズの高い電話等の音声通話サービスとＴＣＰをベースとしたインターネットサービスを移動体通信で実現するためには、高い周波数を利用する広帯域通信が不可欠となる。高い周波数を利用した広帯域通信では、上述したように、無線データリンクでの再送制御を行うよりも、ＴＣＰ層での再送制御を行った方が効果的である。しかしながら、従来の無線アクセス方式は、無線データリンク層での再送を前提に設計されているため、ＴＣＰのような上位層のみの再送を行う無線システムでは、周波数の有効利用が困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、周波数の有効利用が可能な無線通信システムの提供を目的とする。
【００１２】
また、本発明は、フレームにおける通話スロット等の通信路をその上限まで、複数の移動局で共用することのできる無線通信システムの提供を目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、フレームにおける通話スロット等の通信路をその上限まで、複数の移動局で共用することのできる無線通信システムにおいて、通信路が全て使用中であるとき第２の通信路において発生し得る無用なアクセスを制限することのできる無線通信システムの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、移動局と、該移動局と通信可能な基地局とを有し、前記移動局と前記基地局間で、少なくとも情報伝送用の１つ以上の第１の通信路と、該第１の通信路を獲得するための第２の通信路とを用いて通信を行う無線通信システムにおいて、前記基地局が、前記第１の通信路を利用している移動局の総数を計測する計測手段と、少なくとも前記計測の結果に基づいて、一つの第１の通信路を共用できる移動局の数の上限を設定する設定手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
これにより、第１の通信路を、その上限まで、複数の移動局で共用することが可能になり、周波数の有効利用が可能となる。
【００１６】
また、基地局から移動局への通信の伝送速度は、音声通信や、データ通信などのように要求される通信種別または通信品質によって異なる。そこで、第１の通信路を利用して通信を行う移動局数の計測を、移動局と基地局との間で通信される通信の品質要求毎に行うこととする。これにより、１つの第１の通信路を共有できる移動局数を通信品質毎に算出できるため、複数の通信品質をサポートする通信システムであっても、周波数の有効利用が可能となる。
【００１７】
さらに、１つの第１の通信路を共有できる移動局数を算出するための処理を簡単にするため、基地局は、第１の通信路を利用して通信を行う移動局数と、１つの第１の通信路を利用できる移動局数の上限の対応表を具備していることとする。これにより、より簡易な処理で周波数の有効利用が可能となる。
【００１８】
さらに、第２の通信路を用いた無用なアクセスを制限するために、基地局は、全ての第１の通信路における移動局の利用数を調べ、その結果が、各第１の通信路を利用できる移動局数の上限と一部または全部等しい場合は、第１の通信路を獲得するための第２の通信路を用いた通信を一部または全部制限する。これは、本発明の効果である、第１の通信路が全て使用中であっても、さらに第１の通信路を共用して用いられることを考慮したアクセス制限である。これにより、第１の通信路を有効に活用しつつ、第２の通信路における無用なアクセスを制限することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する場合の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態である無線通信システムの全体構成を概略的に示した図である。同図に示すように、ネットワーク１０１には複数の無線基地局１０２とサーバ１０３が接続されており、互いに通信を行うことが可能とされている。各無線基地局１０２が形成するサービスエリア１０５内に属する無線通信端末（以下、簡単に無線端末と呼ぶ）１０４は、無線基地局１０２を介して、他の無線端末１０４やサーバ１０３と通信を行う。また、ネットワーク１０１に接続された固定の端末（図示しない）と通信してもよい。
【００２１】
無線端末１０４から無線基地局１０２への上りチャネルの通信方式には、たとえば時分割多元接続（ＴＤＭＡ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）が用いられている。また、下りチャネルの通信方式には、たとえばＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓ１ｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式による時分割多重（ＴＤＭ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ）方式や、上りチャネルよりも広帯域な下りチャネルを割り当てる非対称無線システム（ＡＷＬ：ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＷｉｒｅｌｅｓｓＬｉｎｋ（ＰＨ０７−１７６７９１）などが用いられている。
【００２２】
図２に前記の無線基地局１０２の構成を示す。同図に示すように、無線基地局１０２は、基地局全体の制御を行う制御部３０１と、アンテナ３０２と、アンテナ３０２で受信した信号を処理する受信部３０３と、アンテナ３０２より送信する信号を処理する送信部３０４と、フレーム中の通話スロットを利用して通信を行う無線端末１０４の数と一つの通話スロットを利用できる無線端末１０４の数との対応表が記憶された対応表記憶部３０５と、通話スロットを使用している無線端末１０４の数（多重数）を計測する多重数計測部３０６と、多重数計測部３０６により計測された多重数を基に対応表記憶部３０５の対応表を参照して最大共用数を求め、この最大共用数未満のスロットを通話スロットとして割り当てる通信路割当部３０７とから構成される。
【００２３】
図３に上り／下りチャネルの通信方式としてＴＤＭＡ／ＴＤＤを採用した場合のフレームの構成の例を示す。同図に示すように、フレーム２０１は、情報を伝送するための複数の通話スロット２０３と、通話スロット２０３を獲得するための制御スロット２０２からなる。これは、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）等で実用化されている、１フレーム長が５ｍｓｅｃであるフレーム例を示しており、制御スロット２０２は上下各１スロット（２０２ａ，２０２ａ’ ）、通話スロット２０３は上下各７スロット（２０３ａ〜２０３ｇ，２０３ａ’ 〜２０３ｇ’ ）からなる。ここで、通話スロット２０３ａ〜２０３ｇが請求項に記載の「第１の通信路」、制御スロット２０２ａが「第２の通信路」に相当する。また、図３では制御スロット２０２のスロット長と通話スロット２０３のスロット長が等しいものとしているが、これらのスロット長は必ずしも同じである必要はない。例えば、アクセスに必要な情報量が実際の情報量に比べ小さいことに着目し、制御スロット２０２を情報スロット２０３よりも小さくしてフレーム２０１を構成する方法も考えられる。
【００２４】
図４はアクセススロットのスロット長を通話スロット４０３のスロット長の１／４とし、制御スロット４０２を上下各４スロット（４０２ａ〜４０２ｄ，４０２ａ’ 〜４０２ｄ’ ）、通話スロット３０３を上下各７スロット（４０３ａ〜４０３ｇ，４０３ａ’ 〜４０３ｇ’ ）としてフレーム４０１を構成した場合の例である。このようなフレーム構成にした場合、アクセス時の衝突を軽減できるという効果がある。また、上りチャネルの通信方式としては上述したＴＤＭＡの他にＦＤＭＡ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）やＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）を用いることができる。ＦＤＭＡの場合、第１の通信路（通信チャネル）の搬送波周波数をｆｌ〜ｆ７とし、第２の通信路（制御チャネル）の搬送波周波数をｆ０として上りチャネルを構成する。ＣＤＭＡの場合、第１の通信路（通信チャネル）の拡散符号をＣ１〜Ｃ７とし、第２の通信路（制御チヤネル）の拡散符号をＣ０として上りチャネルを構成する。
【００２５】
さて、図３において、無線基地局１０２のサービスエリア内に入った無線端末１０４は、アクセススロット２０２ａを利用してランダムアクセスを行う。ランダムアクセスに成功した無線端末１０４には通話スロット２０３が割り当てられる。この通話スロット２０３の割当の際、従来は、使用されていない空きスロットなどを検出してこのスロツトを割り当てていたが、本実施形態では、現在の多重数に応じて、未使用の空きスロットを割り当てたり、使用中のスロットを共用するように割り当てを行う。以下に、その方式について詳細に説明する。
【００２６】
無線基地局１０２は、現在通話スロット２０３を使用している無線端末１０４の数（多重数）を計測する。計測の際、対象とする無線システムが、ＣＢＲ（音声など）、ＵＢＲ（データなど）等の様々なＱｏＳを保証するシステムであれば、ＱｏＳ毎に多重数を計測する。
【００２７】
まず、ＵＢＲのようなＴＣＰベースのトラフィック（遅延の変動やある程度のセルロスを許容できる）のみを取り扱うシステムの場合について、つまり、無線端末１０４が無線基地局１０２を介してサーバ１０３に、ＴＣＰ／ＩＰを利用してインターネットアクセスし、所望の情報をダウンロードする場合を例に取り説明する。
【００２８】
保証すべきＱｏＳがーつなので、無線基地局１０２は通話スロット２０３を使用している無線端末１０４の総数（多重数）を計測する。無線基地局１０２は計測した多重数から、下りチャネルにおける１つの無線端末１０４あたりの平均伝送速度を推定する。例えば、下りチャネルの情報伝送速度が５Ｍｂｐｓとし、２端末が多重した場合、１端末の平均情報伝送速度は２．５Ｍｂｐｓと推定される。この場合、１フレームで伝送できる平均情報量は高々６．２５ｋｂｉｔ（２．５Ｍｂｐｓ×２．５ｍｓｅｃ）である。ＴＣＰ／ＩＰｏｖｅｒＡＴＭにおけるＴＣＰの典型的な最大セグメント長（ＭＳＳ）は９１８０Ｂｙｔｅであるから、２ＴＣＰセグメントを受信するのに、１２（９１８０×８／６２５０）フレーム程度も必要になる。同様に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔの場合について考察すると、ＥｔｈｅｒｎｅｔにおけるＴＣＰの典型的な最大セグメント長（ＭＳＳ）は１４６０Ｂｙｔｅであるから、２ＴＣＰセグメントを受信するのに、２（１４６０×８／６２５０）フレーム程度必要になる。また、多重数が大きくなれば、１ユーザあたりの伝送速度が低下するため、２ＴＣＰセグメントを受信するのに必要なフレーム数はさらに大きくなってしまう。特に、上りチャネルよりも下りチャネルの伝送速度の早い非対称無線システム（ＡＷＬ：ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＷｉｒｅｌｅｓｓＬｉｎｋ）においても、ＴＣＰの最大セグメント長は大きくした方が効率的であるとの報告もある。以上のことから、上りチャネルで伝送されるＴＣＰのＡｃｋ信号の送信頻度は低下の傾向、つまり、上りの通話スロット２０３が使用されなくなる傾向にあると言える。
【００２９】
そこで、多重数に応じて、上り通話スロットを複数のユーザで共用できるようにする。このとき、本発明のポイントは、無制限にユーザからのランダムアクセスによる送信を受け付けるのではなく、１スロットで共用できる無線端末１０４の数に上限値を設け、その上限値を多重数を基に算出するという点にある。
【００３０】
先の例では、２端末が多重した場合、１端末が返すＴＣＰのＡｃｋ信号は１２フレームに１回以下であるため、例えば、１スロットに２端末を多重させ、ランダムにＴＣＰのＡｃｋ信号を返送するようにしてもパケットの衝突が起こる可能性は小さい。しかも、有線のネットワークで代表的な通信制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＤ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｉｎｑＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）が実用化されているが、これは、あるサーバが情報伝送している場合は、他のサーバからの情報伝送を停止する通信制御方式であるため、情報が有線のネットワークを伝送される段階でユーザ毎にバースト的になっている。つまり、あるユーザが情報を受信している場合は、他のユーザは何も情報を受け取っていなかったりする。従って、ユーザが返信するＡｃｋ信号が衝突する可能性は小さいと言える。
【００３１】
また、何らかの方法で、情報の平等な伝送が実現できたとする。この場合は、ＴＣＰのＡｃｋ信号はほぼ周期的に発生するので、ＴＣＰのＡｃｋ信号の衝突は、ほとんど最初のＡｃｋ信号の衝突であり、それ以降はほとんど衝突しない。最初のＡｃｋ信号の衝突については、その最悪値は、ポアソン過程で呼を発生させたスロット付きアロハ（ＳｌｏｔｔｅｄＡｌｏｈａ）のスループットから推定できる。スロット付きアロハのスループット特性は、平均オファードロード（ＡｖｅｒａｇｅＯｆｆｅｒｅｄＬｏａｄ）が大きくなるにつれ向上し、平均オファードロードが１パケット／スロットの時にスループット（Ｔｈｒｏｕｑｈｐｕｔ）の最大値０．３６となり、その後は、平均オファードロードが大きくなるにつれスループットが小さくなる。平均オファードロードが１を越えた時のスループットの低下の原因は、パケット衝突の頻度が大きくなることにあることが知られている。従って、１スロットを共有してＴＣＰのＡｃｋ信号を送信できるユーザ数は、その平均オファードロードが１以下（上述の例でほ、１２端末以下の多重）であれば、その衝突の影響はそれほど大きくないと考えられる。
【００３２】
図５に多重数の計測から通話スロットの割り当てまでの処理の流れの一例を示す。
【００３３】
ステップ１で、多重数の計測を行う。ステップ２で、ステップ１の結果を基に、下りチャネルにおける１ユーザあたりの伝送速度を推定する。そして、ステップ３にて、ＴＣＰのセグメント長の検出を行い、その結果とステップ２の推定結果より、ＴＣＰのＡｃｋ信号が返信されるフレームの周期を推定し、ステップ４では、１スロットに共用できる最大無線端末数（最大共用数）を算出する。そして、ステップ５にて最大共用数未満のスロットを通話スロットとして割り当てる。割り当て方法としては、未使用の通話スロットよりも、使用中であるが、共用数が最大共用数未満のスロットを割り当てる方法などがある。
【００３４】
実際の、多重数と１スロットあたりに共用できるユーザ数の関係については、下りの伝送速度やＴＣＰのセグメント長等、様々な要因が絡み合ってくるので、その都度、無線基地局１０２が算出する方法が性能の向上には最も有利であるが、無線基地局１０２の負担は大きくなってしまう問題がある。
【００３５】
そこで、特に、ＴＣＰのセグメント長が固定であるとみなせるシステムでは、多重数と１スロットあたりに収容できるユーザ数との関係について、図６に示すような対応表を予め作成しておき、多重数の計測結果を対応表に照らし合わせ、最大共用数を調べ、通話スロットの割り当てを行う方法などが考えられる。
【００３６】
以上説明したように、本発明を適用することで、ユーザに対し、同じ通信サービスの快適性（同じ伝送速度など）を提供しつつ、上りチャネルの周波数を効率的に使用できることがわかる。本発明の適用によって新たに空きチャネルが生じるので、予めこれを下りチャネルに割り当てるよう回線設計をしておけば、トータルで必要な帯域幅は同じであるにも関わらず、従来よりも１ユーザあたりの伝送速度、同時に収容できるユーザ数を増やすことが可能になる。
【００３７】
また、通話スロット２０３ａ〜２０３ｇおよび通話スロット２０３ａ’ 〜２０３ｇ’ を上りチャネルと下りチャネルに動的に割り当てるシステムに本発明を適用しても効果的である。つまり、本発明の適用により生じた上りの空きチャネルを動的に下りチャネルに割り当でたり、逆に、端末から大容量のデータを送り、基地局からはＡｃｋ信号が伝送される場合は、下りチャネルに生じた空きチャネルを動的に上りチャネルに割り当てることにより、周波数の有効利用が可能となる。
【００３８】
また、全ての通話チャネルが使用中で、さらなる通話チャネル獲得の要求を受け付けられない場合にはｂｕｓｙ信号を報知し、通話チャネル獲得のためのランダムアクセスを制限すれば、移動局からの無駄なランダムアクセスによる無駄な電力消費や、パケットの衝突、他チャンネルへの干渉等を減らすことができる。このような制御をするために、従来は、全ての通話スロットが使用中であるか否かを調べ、全て使用中であれば、ランダムアクセスを制限（拒否）するための制御信号を報知する制御を行っていたが、上述したように、一つの通話スロットを、複数の移動局が共用できるようなシステムでは、通話スロットを共用できるにも関わらずランダムアクセスを制限してしまう。
【００３９】
そこで、図７に示すように、無線基地局１０２に、全ての通話スロットにおける移動局の利用状況を調べ、もし、各通話スロットにおける利用者数が最大共用数と等しい場合は、移動局に対し、新たに通話スロットを獲得するためのランダムアクセスを制限（拒否）するための制御信号を報知するためのアクセス制御部３０８を設ける。これにより、これ以上通話チャネルを割り当てられないにも関わらず通話チャネルを獲得するための無駄なランダムアクセスが行われる回数を減らすことができる。
【００４０】
図８に、この方式のフローチャートを示す。ここでは、第１の通信路の総数をｎとする。ステップ１で、各第１の通信路において利用している移動局の数Ｍｉ（１≦ｉ≦ｎ）を調べる。ステップ２で、各第１の通信路における最大共用数Ｎｉ（１≦ｉ≦ｎ）を調べる。そして、ステップ３にて、全ての第１の通信路において、ＭｉとＮｉが、Ｍｉ＝Ｎｉの条件を満たすか否かを調べ、もし、その条件を満たせば、ステップ５にて、新たに通話スロットを獲得するためのランダムアクセスを制限（拒否）するための制御信号を報知する。
【００４１】
また、図８では、ステップ４の条件を満たさない場合は、ステップ１に戻るフローチャートを示したが、ステップ４の条件を満たさない場合には、新たに通話スロットを獲得するためのランダムアクセスを受け付けていることを示す信号を報知しても構わない。
【００４２】
次に、ＵＢＲのようなＴＣＰベースのトラフィックの他、ＣＢＲのような音声も収容できる通信システムに本発明を適用する場合について説明する。基本的には、先に説明したＵＢＲのようなトラフィックのみの場合と同じであるが、ＣＢＲ呼を収容する場合、ＣＢＲ呼に対しては、例えば、固定の通話スロットを割り当て、それをフレーム周期で使用する。この場合、無線基地局１０２は通話スロットを使用している無線端末１０４の数（多重数）を計測する場合に、単純な総数をカウントするのではなく、ＱｏＳ毎に分けて計測する。
【００４３】
つまり、この例では、ＣＢＲ呼の多重数とＵＢＲ呼の多重数を分けて計測する。なぜなら、ＣＢＲ呼の場合、固定の帯域（伝送速度）を割り当てるため、１端末が使用する帯域（伝送速度）は多重数に左右されないのに対し、ＵＢＲ呼に対しては、ＣＢＲで占有された帯域以外の残りの帯域を多重数で分けて使用するため、１端末が使用する帯域（伝送速度）が多重数に大きく影響するからである。
【００４４】
この場合も図５に示したフローチャートと同様に、１スロットに共用できる最大無線端末数を算出する。ステップ１で、多重数の計測を行う。但し、図５で示したフローチャートとの相違点として、ＱｏＳ毎に多重数を計測する。ここでは、ＣＢＲ（音声）とＵＢＲ（データ）の２種類のＱｏＳがある場合について説明する。ステップ２では、ステップ１の結果を基に、下りチャネルにおけるＵＢＲ呼の１ユーザあたりの平均伝送速度を推定する。具体的な推定例の一例を示すと、例えば、下りチャネル全体の伝送速度をＶ．ＣＢＲ呼を伝送するユーザｉの伝送速度をＶｃ、多重数をＮｃとし、ＵＢＲ呼を伝送するユーザ１の多重数をＮｕとすると、ＵＢＲ呼に対する１ユーザあたりの平均伝送速度Ｖｕは、
Ｖｕ＝（Ｖ−Ｖｃ ×Ｎｃ）／Ｎｕ
と推定できる。
【００４５】
そして、ステップ３にて、ＴＣＰのセグメント長を検出し、その結果とステップ２の推定結果から、ＴＣＰのＡｃｋ信号が返信されるフレームの周期を推定し、ステップ４で、１スロットに収容できる最大無線端末数（最大共用数）を算出する。そして、ステップ５にて最大共用数未満のスロットを通話スロットとして割り当てる。割り当て方法としては、未使用の通話スロットよりも、他の無線端末がＵＢＲ呼を伝送しているが、共用数が最大共用数未満のスロットを割り当てる方法などがある。
【００４６】
また、このようにＵＢＲのようなＴＣＰベースのトラフィックの他、ＣＢＲのような音声も収容できる通信システムにおいて、先に示したようなランダムアクセスの制御を行う場合について説明する。ＣＢＲ呼の場合、１スロットを他の移動局と共用して使えないため、全ての通話スロットが使用中になった段階で、新たなＣＢＲ呼の受け付けはできなくなる。従って、ＣＢＲとＵＢＲの２種類の情報を伝送するシステムでは、アクセス制御のための信号を複数種類報知する必要がある。
【００４７】
図９に、ＣＢＲとＵＢＲの２種類の情報を伝送する場合のフローチャートを示す。ここでは、第１の通信路の総数をｎとする。ステップ１で、各第１の通信路において利用している移動局の数Ｍｉ（１≦ｉ≦ｎ）を調べる。ステップ２で、全ての第１の通信路において、Ｍｉ≧１の条件を満たすか否かを調べる。もし、ステップ２の条件を満たした場合は、ステップ３で、各第１の通信路における最大共用数Ｎｉ（１≦ｉ≦ｎ）を調べる。そして、ステップ４にて、全ての第１の通信路において、ＭｉとＮｉが、Ｍｉ＝Ｎｉの条件を満たすか否かを調べ、もし、その条件を満たせば、ステップ５にて、新たに通話スロットを獲得するための全てのランダムアクセスを制限（拒否）するための制御信号を報知することとする。また、ステップ４の条件を満たさない場合は、ステップ６にて、ＣＢＲの送信要求を有する移動局に対してのみ、新たに通話スロットを獲得するためのランダムアクセスを制限（拒否）を行う旨の制御信号を報知する。つまり、ＵＢＲの送信要求を有する移動局に対しては、新たに通話スロットを獲得するためのランダムアクセスを受け付けることになる。
【００４８】
また、図９では、ステップ２の条件を満たさない場合は、ステップ１に戻るフローチャートを示したが、ステップ２の条件を満たさない場合には、ＣＢＲ、ＵＢＲ共に、新たに通話スロットを獲得するためのランダムアクセスを受け付けていることを示す信号を報知しても構わない。
【００４９】
以上、主にＡＴＭをバックボーンネットワークとした場合について説明したが、本発明はＡＴＭに限定されることなくＥｔｈｅｒｎｅｔ等、他のネットワークシステムにでも十分適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１の通信路を、その上限まで、複数の移動局で共用することが可能になり、周波数の有効利用が可能となる。
【００５１】
また、第１の通信路を利用して通信を行う移動局数の計測を、移動局と基地局との間で通信される通信の品質要求毎に行うことで、１つの第１の通信路を共有できる移動局数を通信品質毎に算出できるため、複数の通信品質をサポートする通信システムであっても、周波数の有効利用が可能となる。
【００５２】
さらに、第２の通信路を用いた無用なアクセスを制限するために、基地局は、全ての第１の通信路における移動局の利用数を調べ、その結果が、各第１の通信路を利用できる移動局数の上限と一部または全部等しい場合は、第１の通信路を獲得するための第２の通信路を用いた通信を一部または全部制限することで、第１の通信路を有効に活用しつつ、第２の通信路における無用なアクセスを制限することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である無線通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態における無線基地局の構成を示す図である。
【図３】上り／下りチャネルの通信方式としてＴＤＭＡ／ＴＤＤを採用した場合のフレームの構成の例を示す図である。
【図４】同じく上り／下りチャネルの通信方式としてＴＤＭＡ／ＴＤＤを採用した場合のフレームの構成の他の例を示す図である。
【図５】本実施形態の通信方式において多重数の計測から通話スロットの割り当てまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】多重数と１スロットあたりに収容できるユーザ数との対応表の例を示す図である。
【図７】本実施形態における無線基地局の他の構成を示す図である。
【図８】図７の無線基地局によるアクセス制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】ＣＢＲとＵＢＲの２種類の情報を伝送する場合の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ネットワーク
１０２無線基地局
１０３サーバ
１０４無線端末
１０５サービスエリア
３０１制御部
３０２アンテナ
３０３受信部
３０４送信部
３０５対応表記憶部
３０６多重数計測部
３０７通信路割当部

Claims

移動局と、該移動局と通信可能な基地局とを有し、前記移動局と前記基地局間で、少なくとも情報伝送用の１つ以上の第１の通信路と、該第１の通信路を獲得するための第２の通信路とを用いて通信を行う無線通信システムにおいて、
前記基地局が、
前記第１の通信路を利用している移動局の総数を計測する計測手段と、
少なくとも前記計測の結果に基づいて、一つの第１の通信路を共用できる移動局の数の上限を設定する設定手段と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記計測手段は、前記移動局と前記基地局との間で行われる通信の種別または品質要求毎に、前記第１の通信路を利用している移動局の総数を計測することを特徴とする無線通信システム。
請求項１または２記載の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記第１の通信路を利用して通信を行う移動局の数と一つの第１の通信路を利用できる移動局の数との対応表をさらに具備していることを特徴とする無線通信システム。
請求項１ないし３記載のいずれかの無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記計測手段により計測された前記第１の通信路を利用している移動局の総数が、前記設定手段により設定された個々の第１の通信路を利用できる移動局数の上限と一部または全部等しい場合、前記第１の通信路を獲得するための前記第２の通信路を用いた通信の一部または全部を制限する手段をさらに具備することを特徴とする無線通信システム。