JPH0342822B2

JPH0342822B2 -

Info

Publication number: JPH0342822B2
Application number: JP60231652A
Authority: JP
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1991-06-28
Also published as: JPS6291033A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複数の局が複数のチヤネルが複数のチ
ヤネルを共有する通信システム、例えばローカ
ル・エリア・ネツトワーク（LAN）や無線通信
システムの送信チヤネル制御方式に関する。

（従来技術とその問題点）従来から複数の局が複数のチヤネルを共有して
利用するシステムとしては衛星通信や移動通信の
ような無線通信システムと、LAN特にブロー
ド・バンドLANと呼ばれるデータ通信ネツトワ
ークがある。移動通信システムにおいては例えば
自動車電話システムのように中心局が全チヤネル
を管理し、移動端末からの回線利用要求が生じた
場合には中心局が空きチヤネルを指定し子局がそ
のチヤネルの送信権を得るという方式をとつてい
る。中心局が一局のみの場合はこの方式で特に問
題は生じないが、中心局が複数存在するような場
合には複数の中心局で同時に同じ周波数チヤネル
を利用して干渉を起す。これを防ぐために、電波
の伝播距離を測定して中心局毎に通信ゾーンを設
定し、隣接する通信ゾーンでは異なつた周波数チ
ヤネルを使用するように指定し、同一の周波数を
再利用する場合には距離が十分離れて干渉を起さ
ないゾーンにするように方法がとられている。こ
のようなシステムの設計法の詳細は文献（伊藤、
松坂、「自動車電話方式の概要」、研究実用化報
告、第26巻第７号、1821〜1836ページ、1977）に
記されている。

しかしながら、このようなセル方式では周波数
を十分有効に利用することができない。すなわち
隣接するゾーンでは異つた周波数を使用すること
に決めてあるので、トラヒツク量に変動が起りあ
る特定のゾーン内ではトラヒツク量が非常に多
く、周辺のゾーンではトラヒツク量が少い場合で
も、隣接ゾーンの周波数チヤネルを使用すること
はできないので、トラヒツク量の多いゾーンでは
呼損が起り、トラヒツクの少いゾーンは殆んど使
われないということになる。このような問題を解
決するには各中心局で全周波数チヤネルを観測し
空いているチヤネルを利用する方法が考えられ
る。しかし、この方法では中心局では空いている
と観測されても移動端末の側では干渉を受けてい
る場合があるので、中心局のみで使用する周波数
チヤネルを決定することはできない。従つて中心
局と移動端末との間で周波数チヤネル決定までに
何度かのやりとりが必要となり時間がかかるとい
う欠点がある。更に移動通信においてはいわゆる
フエージングと呼ばれる受信電界変動があるた
め、干渉波の存在を正しく検出することは困難で
あり、かなり高い確率で干渉波を見逃してしまう
という欠点もある。

また、移動通信システムとは全く異つたシステ
ムであるローカル・エリア・ネツトワーク
（LAN）にも同様な技術的問題がある。LANに
おいては回線への送信権の制御方式として各種の
方式が提案されているがその中の有力な方式に多
重チヤネル形CSMA／CD方式と呼ばれるものが
ある。この方式は文献（野村、岡田、中西「ブロ
ードバンドバス形ネツトワークにおける多重チヤ
ネル形CSMA／CD方式−Ψ−net」、信学技報
SE83−291983）に詳しく記述されている。この
方式では複数の端末が共通バスを介して結合され
ており、バス上では複数の周波数チヤネルを利用
することができる。送信すべきデータを持つ端末
は空いている回線を見つけて送信する。LANに
おいては移動通信の場合のように信号が伝送され
ているのに検出できないことは殆んどないが、殆
んど同時に２つの端末が同じチヤネルに送信を開
始した場合には伝播遅延のために他方の端末が送
信していることに気付かずに送信を開始して衝突
を起すことがある。このような衝突の確率が回線
の利用効率の上限を定めており、伝播遅延が大き
くなると回線の利用効率が上らないという欠点が
あつた。

このような問題を解決する方法としてシステム
もしくは端末毎にチヤネル間に優先順位を付与
し、各システムでは優先順位の高いチヤネルから
順次利用する方法がある。この優先順位をシステ
ム間で異つた順番になるようにすれば干渉を起す
確率は大幅に減少する。この場合にどのようにし
て優先順位を定めれば良いかが問題となる。一般
的にシステム間で異つたチヤネルの優先順位が高
くなるようにするには以下のようにする。

まず、各システムで送信前にチヤネルの状態を
観測してチヤネルが空いていれば送信するように
する。このときチヤネルが空いていなければ次の
チヤネルを観測するようにする。チヤネルが空い
ていて送信できれば、そのチヤネルの優先準位を
上げ、チヤネルが空いていなければそのチヤネル
に対しては優先順位を下げる。このようにすれば
一度空いていて使用に成功したチヤネルは次回か
ら優先的に使用されるようになる。従つて優先順
位はどんどん上る。逆に他システムに使用されて
いて送信できなかつたチヤネルは優先順位が下り
使用頻度が下る。そしてこのチヤネルは別のシス
テムによつて使用されるようになる。

本発明では具体的にどのようなアルゴルズムで
優先順位を制御すれば良いかを述べる。特願昭60
−85836号明細書「無線通信方式」にはこの方法
として、あるチヤネルで送信に成功した場合、そ
のチヤネルの優先度を一定値だけ増加させ、逆に
使用中であつた場合にはそのチヤネルの優先度を
一定値だけ下げる方法が記されている。

しかし、この方法では必ずしも正しく優先順位
を付与できるとは限らない。その例を第３図に示
す。第３図には２システムで２チヤネルを使用す
る場合の例を示す。各システムではそれぞれのチ
ヤネルに対して優先度関数を定義し、優先度関数
の大きいチヤネルから使用する。第３図ａは初期
状態を示し、２システムともチヤネル間の優先度
関数に差はない。今、仮にトラヒツク量が２シス
テムとも0.3アーラン程度であつたとする。最初
にシステム１に呼が発生しシステム１はチヤネル
１を使用してチヤネル１の優先度関数を上げる。
システム２に次に呼が発生するとチヤネル１は使
用中であるのでチヤネル２を使用する。この場合
システム２ではチヤネル１の優先度関数を下げ、
チヤネル２の優先度関数を上げる。以降は呼が発
生するとシステム１ではチヤネル１を優先的に使
用し、システム２ではチヤネル２を優先的に使用
するので、それぞれのチヤネルの優先度関数はど
んどん増大する。この場合トラヒツク量も比較的
少いので干渉を起すことは殆んどない。呼の発生
はランダムであるので時には１つのシステムで２
チヤネルを使用する要求が発生する。今システム
１でこのような状態になり、チヤネル２を観測す
るとする。この場合システム２はチヤネル２を優
先的に使用しているので使用中であると観測され
る確率は比較的高い。しかしシステム２の平均呼
量は0.3アーランであるので使用中である確率は
約0.3であり、0.7の確率では回線は空いている。
従つてシステム１にとつてチヤネル２の優先度
は、上下動を繰り返しながら徐々に増大してゆ
く。従つて、それぞれの優先度関数は第３図ｂの
ようになるであろう。しかし、優先度関数を実際
に何等かの数値で表現する場合には上限がある。
従つて優先度が表現できる最大値になればこれ以
上は増加させることはできないので最大値で飽和
することになる。そうすると十分に長い時間が経
過すると、どちらのチヤネルの優先度関数も飽和
してしまい第３図ｃのようになる。こうなると、
もはや優先度を区別することはできなくなつてし
まう。これを防止するにはある程度優先度関数が
成長した時点例えば第３図ｂの状態で優先度関数
を固定してしまう方法が考えられる。しかしこの
方法では後にトラヒツクの変動があつた場合に対
応することができない。

（発明の目的）本発明の目的は上述の従来技術の問題点を解決
し定常状態において飽和することのない優先度を
有する送信チヤネル制御方法を提供することにあ
る。

（発明の構成）本発明によれば複数のシステムが複数のチヤネ
ルを共有する通信システムにおいて、各システム
で個々のチヤネルに対して送信成功確率を記憶
し、送信にあたつて前記送信成功確率の高いチヤ
ネルから順次使用するとともに送信結果をもつて
前記成功確率を更新することを特徴とした送信チ
ヤネル制御方法を提供することができる。

（発明の原理）前述のような優先度関数の飽和の問題を解決す
るには、チヤネルが空いていて送信できた場合の
優先度関数の増加量とチヤネルが使用中であつた
場合の優先度関数の減少量に差をつけ、定常状態
では優先度関数が一定値を保つようにする方法が
考えられる。この場合に増加量と減少量にどの程
度差をつければ良いかということが問題となる。
今、任意のチヤネルｉを使用しようとしたとき
に、そのチヤネルが他のシステムで使用中である
確率をＰ(i)とするとチヤネルｉをアクセスするた
びに確率Ｐ(i)で優先度関数を減少させ確率１−Ｐ
(i)で増加させることになる。従つて増加量と減少
量の比ＲをＲ＝｛１−Ｐ(i)｝／Ｐ(i) ……(1) とすれば優先度関数は一定値になる。これ以外の
比で増減を制御すると必ず優先度関数はどちらか
へ移行してゆき、飽和を起してしまう。このよう
に制御するにはＰ(i)の値がいくらであるかという
情報が必要になる。従つて本発明においてはチヤ
ネル毎に過去に成功した確率を記憶し優先度がそ
の成功率値そのものになるように制御する。こう
すれば優先度は飽和することがなくかつ、トラヒ
ツクの変動に対しても追従することができる。

またこの場合定常状態において増加量と減少量
の比はＲとなる。

（実施例）第１図に本発明の一実施例を示す。入力端子１
０２から発呼要求信号が到着するとプロセツサ５
０はまず最も優先度の高いチヤネル番号をシンセ
サイザ４０に設定する。シンセサイザ４０では対
応したキヤリア周波数の信号を出力し、入力端子
１００から受信される受信信号と、乗算器１０で
乗算する。乗算器１０から出力される中間周波信
号はパワー検出器２０へ入力され、受信パワーが
検出される。パワー検出器２０の出力は判定回路
３０へ入力され、回線が空いているかどうかが判
定される。判定回路出力はマイクロプロセツサ５
０へ入力される。マイクロプロセツサではもし判
定回路３０で回線が使用中であると判定されれば
次のチヤネルをシンセサイザ４０にセツトする。
もし全ての回線が使用中であればビジー信号を端
子１０１から出力する。もし空いているチヤネル
が見つかれば端子１０１から送信可信号を送出す
る。

マイクロプロセツサ５０ではこれらの動作とと
もに判定回路３０の出力に基いて優先度関数の更
新を行なう。優先度関数の更新は以下のようにし
て行なわれる。各チヤネルｉに対してマイクロプ
ロセツサでは優先度関数として送信成功率Ｑ(i)
と、そのチヤネルへのアクセス回数Ｎ(i)を記憶し
ておく。ここでアクセス回数とはそのチヤネルを
観測した回数を言う。もしも判定回路３０の出力
が、回線が空いていることを示すならばＱ(i)＝｛Ｑ(i)Ｎ(i)＋１｝／｛Ｎ(i)＋１｝Ｎ(i)＝Ｎ(i)＋１ ……(2) として更新する。上式はそれぞれ右辺の値を左辺
に代入することを意味する。また回線が使用中で
ある場合にはＱ(i)＝Ｑ(i)Ｎ(i)／｛Ｎ(i)＋１｝Ｎ(i)＝Ｎ(i)＋１ ……(3) とする。

このようにすれば、Ｑ(i)にはチヤネルｉに送信
できた確率、Ｎ(i)にはアクセス回数が記憶され
る。このＱ(i)を優先度として用い、チヤネルを設
定する場合にはＱ(i)の大きいチヤネルから順に設
定する。Ｎ(i)が十分大きくなればＱ(i)はチヤネル
使用率Ｐ(i)に一致する。

第２図には本発明の送信チヤネル制御方法を用
いた場合のＱ(i)の変動の様子を示す。第２図では
２システムで３チヤネルを使用する場合の例を示
す。第２図１，２，３はそれぞれチヤネル番号を
示し、実線はシステム１の優先度関数、破線はシ
ステム２の優先度関数の変化の様子を示す。シス
テム１はチヤネル１を優先的に使用し、システム
２はチヤネル２を優先的に使用するように定まつ
てゆく。また時間の経過とともにそれぞれ成功確
率に定まつてゆく様子がわかる。

なお、この場合にもＮ(i)を無限に大きくするこ
とはできないが、Ｐ(i)がほぼ正しく求まつていれ
ば、優先度が飽和するような現象は生じない。

ここで送信に成功した場合の優先度関数の増加
量と送信できなかつた場合の減少量の比Ｒを求め
てみよう。増加量D_sは D_s＝｛Ｑ(i)Ｎ(i)＋１｝／｛Ｎ(i)＋１｝−Ｑ(i) ＝１−Ｑ(i)／｛Ｎ(i)＋１｝ ……(4) また減少量D_fは D_f＝Ｑ(i)−Ｑ(i)Ｎ(i)／｛Ｎ(i)＋１｝＝Ｑ(i)／｛Ｎ(i)＋１｝従つてD_sとD_fの比ＲはＲ＝D_s／D_f＝｛１−Ｑ(i)｝／Ｑ(i) ……(5) となる。Ｑ(i)が成功確率Ｐ(i)に等しくなれば(5)式
は(1)式と一致し、優先度関数は一定値となる。

このような制御を実現するために重要なのは(1)
式を実現することであり、優先度関数そのものを
成功率にすることは必ずしも必要ではない。しか
し、(1)式を実現するためにはＰ(i)を何等かの方法
で求めることは必要であり、Ｐ(i)を変換した関数
を別に優先度関数として定めることは特に意味を
持たない。従つて本実施例では優先度関数がＰ(i)
そのものになるように制御している例を示した。

（発明の効果）以上詳細に記したように本発明によればシステ
ム毎に異つた優先度でチヤネルを使用することが
でき、かつ優先度の飽和することのない送信チヤ
ネル制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は本
発明の動作を示す図、第３図は従来方式の動作を
示す図である。図において参照数字１０，２０，
３０，４０，５０はそれぞれ、乗算器、パワー検
出器判定回路、プロセツサ、シンセサイザを示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

１複数のシステムが複数のチヤネルを共有する
通信システムにおいて、各システムで個々のチヤ
ネルに対して送信成功率を記憶し、送信にあたつ
て前記送信成功率の高いチヤネルから順次使用す
るとともに送信結果をもつて前記成功率を更新す
ることを特徴とした送信チヤネル制御方法。