JP6687012B2 - 無線通信システム、基地局装置、移動局装置、及び無線通信制御方法 - Google Patents
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Description
移動局と、
上記移動局と通信する基地局であって、周囲に上記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している基地局と、を有する。
周囲に上記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している。
TDMAスロットが、上記基地局の送信スロットと、移動局の送信スロットと、移動局の探索スロットとを含み、
上記探索スロットにより上記基地局を探索する。
上記基地局は、周囲に上記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している。
初めに、本発明の実施形態による無線通信システム、基地局装置、移動局装置、及び無線通信制御方法について、説明する。本実施形態は一例として、TDMAを前提とした一次元管制路上のハンドオーバ制御方法に関する。図2は、本発明の実施形態による無線通信システムを示すブロック図である。図3Aは、図2の移動局の動作を説明するためのフローチャートである。図3Bは、図2の基地局の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図3Cは、図2の移動局の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
接続安定化手段は、各移動局(第1移動局、第2移動局、・・・)が、少なくとも一つ以上の基地局との接続を維持するための簡易なアルゴリズムを有し、接続先情報を更新する。接続安定化手段は、各移動局が接続する基地局を選択することから、ハンドオーバ動作において中心的な役割を果たす。接続安定化手段は、ハンドオーバ時の不安定性を軽減するために、可能な限り、1つの移動局に対し同時に2つの基地局との接続を維持する。
輻輳回避手段は、TDMAを用いた通信において生じる輻輳の問題を回避するために講じる手段である。TDMAにおいて、ある受信者が同一時刻に異なる送信者が送信した複数の電波を受信すると、干渉が生じ信号を復元できない。干渉が生じた電波の波形から元の信号を復元する技術も存在するが、本実施形態ではそのような技術を用いる必要が無いよう、予め干渉が生じないように通信スロットと基地局の配置を行うことで、輻輳を回避する方法を取る。以下に詳細に説明する。
進入監視手段は、主に基地局が、接近する移動局の存在を検出するための手段である。移動局から見れば、接続可能な基地局の存在を検出する手段と言える。進入監視手段は、次の二つの手段から成る。
通信スロット制御手段は、各通信者(第1移動局、第1基地局、第2移動局、第2基地局、・・・)が電波を送信するタイムスロット、電波を受信するタイムスロットを、制御情報に基づき制御する。
移動局の送受信装置10は図6に示すように、復調器101、受信判定器102、制御用メモリ103、タイムフレーム制御器104、変調器105、クロック発生器106、GPS受信器107、及び乱数発生器108を、有する。図2の接続安定化部11、輻輳回避部12、進入監視部13、通信スロット制御部14は、タイムフレーム制御器104などから構成される。
基地局の送受信装置20は図7に示すように、復調器201、受信判定器202、制御用メモリ203、タイムフレーム制御器204、変調器205、クロック発生器206、及びGPS受信器207を、有する。図2の接続安定化部21、輻輳回避部22、進入監視部23、通信スロット制御部24は、タイムフレーム制御器204などから構成される。
タイムフレーム制御器104、204の各々の動作をより具体的に述べる。タイムフレーム制御器104は、タイムスロット毎に制御用メモリを参照し、送信タイミングであるか受信タイミングであるか、送信タイミングであれば送信相手IDを、受信タイミングであれば受信相手IDを取得する。受信タイミングとは、図5のS1、S6、及びS11である。
以上説明したように、本実施形態の基地局は、近傍に移動局が存在しない時には常に停波している。これにより本実施形態の基地局は、極めて省電力である。本実施形態によれば近傍に移動局が存在しない時には、受信処理に係る電力のみが消費され、基地局の送信電力はほぼ0にすることができる。例えば1日に数分といった頻度でのみ送信が必要になるシステムの場合、極めて高効率である。
本発明に係る具体例の想定状況について、説明する。
図8は、本実施形態のハンドオーバフローの一例を説明するためのシーケンス図である。図8は、最も基本的なハンドオーバフローを示す。移動局が、まず第1基地局及び第2基地局に接続し通信を行う状況から始まり、ハンドオーバを行って第1基地局との接続を切断し、第2基地局及び第3基地局と通信を行う状況へ移行するシーケンスを示す。ここでは、基地局間ネットワークは存在しないものとする。
ハンドオーバ前には、移動局は第1基地局及び第2基地局と接続し、通信を行う。すなわち移動局の制御用メモリ(図6の制御用メモリ103)が第1基地局及び第2基地局のIDを接続先IDとして格納している。
第3基地局は、直前のフローF1においては停波していた。従って、移動局が第3基地局の存在を検出することはできないが、移動局が他局へ送信する信号を第3基地局が受信し、移動局の進入を検出することが可能である。第3基地局は、近傍に移動局が存在しない時には常に停波しているので、受信処理に係る電力のみが消費され、送信電力はほぼ0になる。第3基地局は、移動局の送信スロットS2又はS7のいずれかにおいて、初めて復調に成功し受信成功を判定する。
第3基地局は、当該受信信号に自己IDが含まれていないことから、当該信号の送信者が未接続の移動局であることを判定し、次回の第3基地局の送信スロットS11において、応答信号の送信を開始する。
移動局は、第3基地局による信号を、受信スロットS11において受信する。移動局は第3基地局のIDを制御用メモリ(図6の制御用メモリ103)に新たに追加し、連続受信カウンタの数値を保持する。
この時点で移動局は、接続先IDとして第2基地局のIDと第3基地局のIDとを保持しているが、第3基地局については移動局からの送信スロット番号を保持していない。従って、移動局が保持している送信スロット番号は、第2基地局に対する送信スロットS7のみである。送信スロットS7において、移動局は第3基地局を接続先IDに追加して送信することで、第3基地局への接続要求を行う。すなわち移動局は、第2基地局向けの信号に、第3基地局への応答確認信号を混ぜ込んで、送信する。
第3基地局は、受信スロットS7において移動局による第3基地局向けの接続先IDを含む信号を受信するので、応答確認を判定し、移動局と第3基地局との間の通信スロット(図10のS12)を割り当てる。すなわち第3基地局は、移動局に通信スロットを指定する。
この時点で、移動局は第1基地局との通信を切断する。すなわち移動局は第1基地局との通信(図9のS1及びS2)を終了し、第3基地局との通信(図10のS11及びS12)を開始する。移動局が第1基地局に対して送信していたユーザーデータの行先も第3基地局に変わるが、後に双方からデータを回収し連結することも可能である。移動局が空間的に移動するに従い、本フローを繰り返す。
次に、移動局が初期状態ではどの基地局とも接続状態にない場合の、ネットワークへの参加を含むフローを説明する。また、ハンドオーバ先の基地局に既に接続している移動局が存在する状況を想定する。ハンドオーバ先の基地局に既に接続している移動局は、位置変動が小さいものとする。これは、移動局の一方が特定区域上空を旋回しながら継続的に情報収集を行っているような状況や、移動速度が異なる複数種類の移動局が混在する状況を意味する。
第1移動局は接続先IDを保持していないので、探索スロットS16においてのみ送信を行う。すなわち第1移動局は探索スロットS16においてのみ探索信号を送信し、基地局探索を行う。第1移動局は各フレームの送信タイミングS16において、乱数発生器(図6の乱数発生器108)の出力を参照し、当該タイミングにおいて送信するかしないかを判定する。探索スロットS16においては、送信する場合であっても制御用データのみを送信する。
第1基地局は初期状態では停波しているが、第1移動局からの信号をスロットS16において受信すると、(具体例1)と同様に応答信号を送信する。第1基地局はカテゴリAに属するので、応答信号の送信スロットはS1である。
第1移動局は、スロットS1において第1基地局からの応答信号を10回連続で受信すると、スロットS16において第1基地局のIDを含む信号(応答確認信号)を送信し、接続要求を行う。これは、第1移動局の接続先IDが0個であったためであり、10回連続受信を以て接続先IDに第1基地局のIDを追加する(ケースR1)。
第1基地局は、スロットS16において第1移動局からの信号に自身のIDが含まれている接続要求を受信すると、接続先IDに第1移動局を追加し、第1移動局に対し通信スロットS2を割り当てる。すなわち、通信スロットを指定する。第1基地局はスロットS1において、第1移動局のIDと通信用スロット番号S2を含む制御用信号をユーザーデータと共に送信する。
第1移動局は、スロットS1において第1基地局より受信した信号から、送信スロット番号(スロットS2)を取得し、自身の制御用メモリに格納する。以降、第1移動局と第1基地局は、通信スロットS2とS1を用いて、制御データとユーザーデータを含む通信を行う。第1移動局は接続先基地局IDを有するので、探索スロットS16における送信は行わない。この時点で図12から図13の状況へ移行する。
第2基地局は、初期状態(図11)及び図12の状態において第2移動局と接続しており、送信スロットS6において第2移動局へ向けた送信を行っている。従って、第2基地局は第1移動局の送信信号を受信することは可能であるものの、それにより何らかの判定を行う必要はなく、第1移動局は第2基地局による第2移動局向けの送信信号受信回数を直接カウントすることが可能である。第1移動局がスロットS6において第2基地局の送信信号を10回連続受信したことを以て、第1移動局は接続先IDに第2基地局のIDを追加する。
第1移動局は、接続先IDとして第2基地局のIDを保持しているものの第2基地局への送信スロット番号を保持していない。よって、(具体例1)と同様に第1基地局向けの送信スロットS2において、接続先IDに第2基地局のIDを追加し送信することにより、第2基地局に対し接続要求を行う。すなわち送信スロットS2において第1移動局は応答確認信号を送信し、第2基地局に対し接続要求を行う。
第2基地局は、スロットS2における受信信号に自局IDが含まれていることを検出し、接続要求を受け付ける。第2基地局は既に第2移動局と接続しており、カテゴリBの基地局に対する移動局の送信スロットの内、スロットS7は割り当て済みである。第2基地局は、制御用メモリを参照して未割り当てのスロット番号を取得し、新たな通信スロットとしてスロットS8を第1移動局との通信用に割り当てる。第2基地局は、送信スロットS6において、接続先IDとして第1移動局と第2移動局のIDを、各々の送信スロットとしてスロットS7とスロットS8を、制御データに追加し送信する。
第1移動局は受信スロットS6において、第2基地局の送信信号内に自局ID及び割り当てスロット番号を検出し、割り当てスロット番号(スロットS8)を制御用メモリに格納する。以降、スロットS8において第2基地局向けの通信を開始する。この時点で図12から図13の状況へ移行する。第1移動局は、スロットS2及びスロットS8において、各々第1基地局及び第2基地局向けに、制御データと要求に応じたユーザーデータを配信する。一方、第2基地局は、スロットS6において、第1移動局及び第2移動局向けに、制御データとユーザーデータを送信する。従って、第2基地局はスロットS6において、ユーザーデータを含めたマルチキャスト送信を行っている。
(基地局ネットワークが存在する場合のハンドオーバ制御)
上述した実施形態では、各基地局間には基地局ネットワークが存在しないものとして、説明した。本発明は基地局ネットワークの存在を前提とするものではないが、基地局ネットワークが存在する場合にも、低コストなハンドオーバ制御方法として利用可能である。基地局ネットワークが存在する場合には、全ての移動局の通信状況やデータの送受信を一元管理することができる。
本発明の実施形態では、移動局はハンドオーバの際に2つの基地局と接続する期間を有する。従って、この2つの基地局の間で基地局ネットワークが分断している場合、移動局を介してこの2つの孤立ネットワーク間を接続しているとみなすことができる。本発明の通信制御方法をそのまま用いることにより、この情報中継伝送を実現可能である。
(付記1)TDMA(Time Division Multiple Access)方式により通信を行う無線通信システムにおいて、移動局と、前記移動局と通信する基地局であって、周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している基地局と、を有する無線通信システム。
(付記2)TDMAスロットが、前記基地局の送信スロットと、前記移動局の送信スロットと、前記移動局の探索スロットとを含み、前記移動局は、前記探索スロットにより前記基地局を探索する、付記1に記載の無線通信システム。
(付記3)前記基地局は、前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局は、前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送する、付記1又は付記2に記載の無線通信システム。
(付記4)前記移動局は、基地局から到来する信号を検知し、新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、付記1乃至付記3のいずれか一つに記載の無線通信システム。
(付記5)前記移動局が所定数の基地局と接続されている状態で、前記新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、付記4に記載の無線通信システム。
(付記6)前記移動局が所定数の基地局と接続されている状態で、新たな基地局と接続を確立したときには、既接続の基地局から前記新たな基地局へと接続を切り替える、付記5に記載の無線通信システム。
(付記7)TDMA(Time Division Multiple Access)方式により移動局と通信を行う基地局装置において、周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している、基地局装置。
(付記8)移動局が他の基地局へ送信する信号を受信することにより、前記移動局の進入を監視する進入監視手段を有する、付記7に記載の基地局装置。
(付記9)前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局はユニキャスト方式により情報伝送する、付記7又は付記8に記載の基地局装置。
(付記10)TDMA(Time Division Multiple Access)方式により基地局と通信を行う移動局装置において、TDMAスロットが、前記基地局の送信スロットと、移動局の送信スロットと、移動局の探索スロットとを含み、前記探索スロットにより前記基地局を探索する、移動局装置。
(付記11)前記基地局はマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局はユニキャスト方式により情報伝送する、付記10に記載の移動局装置。
(付記12)前記基地局から到来する信号を検知し、新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、付記10又は付記11に記載の移動局装置。
(付記13)所定数の基地局と接続されている状態で、前記新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、付記10又は付記11に記載の移動局装置。
(付記14)所定数の基地局と接続されている状態で、新たな基地局と接続を確立したときには、既接続の基地局から前記新たな基地局へと接続を切り替える、付記13に記載の移動局装置。
(付記15)TDMA(Time Division Multiple Access)方式により通信を行う基地局と移動局の無線通信制御方法において、前記基地局は、周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している、無線通信制御方法。
(付記16)TDMAスロットが、前記基地局の送信スロットと、前記移動局の送信スロットと、前記移動局の探索スロットとを含み、前記移動局は、前記探索スロットにより前記基地局を探索する、付記15に記載の無線通信制御方法。
(付記17)前記基地局は、前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局は、前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送する、付記15又は付記16に記載の無線通信制御方法。
(付記18)前記移動局は、基地局から到来する信号を検知し、新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、付記15乃至付記17のいずれか一つに記載の無線通信制御方法。
(付記19)前記移動局が所定数の基地局と接続されている状態で、前記新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、付記15乃至付記17のいずれか一つに記載の無線通信制御方法。
(付記20)前記移動局が所定数の基地局と接続されている状態で、新たな基地局と接続を確立したときには、既接続の基地局から前記新たな基地局へと接続を切り替える、付記19に記載の無線通信制御方法。
(付記21)TDMA(Time Division Multiple Access)方式により移動局と通信を行う基地局装置を制御するプログラムが記録された記録媒体であって、
コンピュータに、
周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止させる処理を実行させる、プログラムが記録された記録媒体。
(付記22)移動局が他の基地局へ送信する信号を受信することにより、前記移動局の進入を監視する処理を実行させる、付記21に記載のプログラムが記録された記録媒体。
(付記23)前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送する処理を実行させる、付記21又は付記22に記載のプログラムが記録された記録媒体。
(付記24)TDMA(Time Division Multiple Access)方式により基地局と通信を行う移動局装置を制御するプログラムが記録された記録媒体であって、
コンピュータに、
TDMAスロットに含まれる探索スロットにより前記基地局を探索する処理を実行させる、プログラムが記録された記録媒体。
(付記25)前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送する処理を実行させる、付記25に記載のプログラムが記録された記録媒体。
(付記26)前記基地局から到来する信号を検知し、新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない処理を実行させる、付記24又は付記25に記載のプログラムが記録された記録媒体。
(付記27)所定数の基地局と接続されている状態で、前記新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない処理を実行させる、付記24又は付記25に記載のプログラムが記録された記録媒体。
(付記28)所定数の基地局と接続されている状態で、新たな基地局と接続を確立したときには、既接続の基地局から前記新たな基地局へと接続を切り替える処理を実行させる、付記27に記載のプログラムが記録された記録媒体。
200、2001、2002、200N 基地局
10、20、201、202 送受信装置
11、21 接続安定化部
12、22 輻輳回避部
13、23 進入監視部
14、24 通信スロット制御部
101、201 復調器
102、202 受信判定器
103、203 制御用メモリ
104、204 タイムフレーム制御器
105、205 変調器
106、206 クロック発生器
107、207 GPS受信器
108 乱数発生器
Claims (9)
- TDMA(Time Division Multiple Access)方式により通信を行う無線通信システムにおいて、
移動局と、
前記移動局と通信する基地局であって、周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している基地局と、を有し、
前記移動局は同時に2つ以上の基地局と接続され、
前記基地局は、前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局は、前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送する無線通信システム。 - TDMAスロットが、前記基地局の送信スロットと、前記移動局の送信スロットと、前記移動局の探索スロットとを含み、
前記移動局は、前記探索スロットにより前記基地局を探索する、請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記移動局は、基地局から到来する信号を検知し、新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。
- 前記移動局が所定数の基地局と接続されている状態で、前記新たな基地局から到来した信号が十分に安定なときには新たな基地局と接続を確立し、前記新たな基地局から到来した信号が十分に不安定なときには新たな基地局と接続を確立しない、請求項3に記載の無線通信システム。
- 前記移動局が所定数の基地局と接続されている状態で、新たな基地局と接続を確立したときには、既接続の基地局から前記新たな基地局へと接続を切り替える、請求項4に記載の無線通信システム。
- TDMA(Time Division Multiple Access)方式により移動局と通信を行う基地局装置において、
移動局は同時に2つ以上の基地局と接続され、
前記基地局は、前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局は、前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送し、
周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している、基地局装置。 - 移動局が他の基地局へ送信する信号を受信することにより、前記移動局の進入を監視する進入監視手段を有する、請求項6に記載の基地局装置。
- TDMA(Time Division Multiple Access)方式により基地局と通信を行う移動局装置において、
移動局は同時に2つ以上の基地局と接続され、
前記基地局は、前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局は、前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送し、
TDMAスロットが、前記基地局の送信スロットと、前記移動局の送信スロットと、前記移動局の探索スロットとを含み、
前記探索スロットにより前記基地局を探索する、移動局装置。 - TDMA(Time Division Multiple Access)方式により通信を行う基地局と移動局の無線通信制御方法において、
移動局は同時に2つ以上の基地局と接続され、
前記基地局は、前記移動局に対してマルチキャスト方式により情報伝送し、前記移動局は、前記基地局に対してユニキャスト方式により情報伝送し、
前記基地局は、周囲に前記移動局がない場合には通信接続に関わる制御情報を含む信号送信を停止している、無線通信制御方法。
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