JPH0595358A - 無線伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 複数の端末局と、これらを統制する中心局と
からなり、各端末局がランダムに中心局へアクセスする
無線伝送方式において、チャネルトラヒックが変動する
環境であってもスループットを良好にし、伝送遅延を短
縮する。 【構成】 端末局は中心局から各スロットごとに報知さ
れる送信可情報を見て、あらかじめ送信確率計算および
記憶回路１６に記憶している送信確率Ｐで中心局に空き
スロットで信号を送出する。このとき、端末局は送信許
可状態が連続する場合は、送信確率Ｐを順次大きくして
送信開始となる頻度を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の端末局とこれら
端末局を統制する中心局とで構成された無線通信方式に
関し、特に各端末局から中心局に対してランダムアクセ
スで信号を伝送する無線伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の端末局および中心局を備えた移動
通信方式において、端末局から中心局へのいわゆる上り
回線で、同一周波数の無線チャネルを多数の端末局が多
重利用する技術としてランダムアクセス方式がある。こ
のランダムアクセス方式では、複数の端末局からの送信
信号の衝突によってスループットが低下するため、衝突
を少なくし、スループットを改善させるアクセス方式が
とられる。

【０００３】このアクセス方式に対応するものとして、
空線制御方式が挙げられる。この空線制御方式とは、中
心局が上りチャネルの使用中あるいは空きを検知して端
末局に報知し、上りチャネルをある端末局が使用中の場
合は他の端末局からの信号送出を抑えることによって信
号衝突を避ける方法である。しかしこの方法によって
も、上りチャネルが使用中から空きに変わった際には、
送信待ちしている複数の端末局が一斉に信号を送出する
ことにより信号衝突が生じやすい。この信号衝突を避け
るために、端末局にある確率値Ｐ（以下Ｐを送信確率と
称する。）をあらかじめ記憶させておき、その送信確率
Ｐにより送信禁止から送信許可に変わった際の多数の端
末局からの一斉信号送出を軽減する方式がある。

【０００４】以下に、この送信確率を考慮した空線制御
方式の代表的な方法であるＰ-persistent ＩＣＭＡ方式
について図面を参照して説明する。

【０００５】図５は、この無線伝送方式での中心局と端
末局間の信号伝送のタイムチャートを示し、また図６
は、端末局の信号送出動作を示すフローチャートであ
る。

【０００６】端末局から中心局への上り信号および中心
局から端末局への下り信号３１はスロット化されてお
り、上り信号のスロットと下り信号のスロットは同期し
ている。下り信号３１を構成する各スロット３２の末尾
には端末局の送信を制御する送信禁止／許可情報３３が
付加されている。中心局は各スロット３２において上り
チャネルを監視しており、図１に示すように、端末局１
からの上り信号を検出したスロットでは、下り信号の同
一スロットの送信禁止／許可情報３３を送信禁止に変更
し、次スロットでの他の端末局の発信を禁止して信号の
衝突を避ける。中心局に対する上り情報が生起した端末
局２、３は、中心局からの発信禁止／許可情報３３が送
信禁止であることを受信すると、以後送信許可になるま
で送信禁止／許可情報３３を監視し続ける。送信許可に
なった時点で端末局２、３は記憶している送信確率値Ｐ
にしたがって次スロットでの送信開始または送信待ちを
判断する。この結果、端末局２はＰの確率で送信を開始
し、端末局３は１−Ｐの確率で送信待ちとなる。

【０００７】このようにして送信禁止から送信許可に変
わった際の複数の端末局の一斉信号送出を避け、信号衝
突の発生を少なくできる。送信待ちとなった端末局３は
１スロットだけ待ってから再度送信禁止／許可情報３３
を監視する。この時点で送信許可であれば前と同様に送
信確率Ｐにしたがった処理を行い、送信禁止であればラ
ンダムな時間経過後に以上の処理を初めから再度行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】送信確率Ｐは、チャネ
ルトラヒックが多い環境では小さな値に設定して信号の
送出を抑えて信号衝突の発生を減少すべきである。逆に
チャネルトラヒックの少ない環境では送信確率を大きな
値に設定して伝送遅延を短くするために信号送出を促進
すべきである。しかし、チャネルトラヒックが大きく変
動する環境においては、従来の空線制御方式ではその送
信確率は固定であるため、上記の条件を満足できない頻
度が増え、スループットの低下、あるいは伝送遅延の長
時間化を招いていた。具体的には、端末局が記憶してい
る送信確率の値を小さく設定した場合には、チャネルト
ラヒックが少なくなると、チャネルが空いているにもか
かわらず送信待ちとなる確率が高くなり、伝送遅延時間
が長くなる。逆に送信確率の値を大きく設定した場合に
は、チャネルトラヒックが大きくなると信号衝突が起こ
り易くなり、スループットが低下してしまう。送信確率
Ｐの値をチャネルトラヒック量に応じて変化させること
ができれば最適であるが、チャネルトラヒック量を正確
に把握することは設備的、技術的に困難である。

【０００９】このように、従来の方式では、チャネルト
ラヒックが大きく変動する環境においてスループットの
低下、あるいは伝送遅延の長時間化を招く欠点があっ
た。

【００１０】本発明の目的は、送信確率Ｐの値を送信可
のスロット数に応じて徐々に増加させることにより、チ
ャネルトラヒックが大きく変化する環境において、高ス
ループット、伝送遅延の短縮化を図ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、中心局と複数
の端末局とがスロット分割された無線回線によって接続
され、上記中心局は、上記端末局からの上りチャネルが
空いているか使用されているか否かを検知する手段と、
この検知結果を端末局に対して報知情報として下りチャ
ネルで報知する手段とを備え、上記端末局は、この報知
情報を受信して取り出す手段と、あらかじめ設定された
中心局に対して送信を行う送信確率Ｐを記憶する手段
と、中心局からの上記報知情報が上りチャネルの空きを
示している場合は上記送信確率Ｐで送信を開始し、上記
報知情報が上りチャネルの使用中を示している場合は確
率１−Ｐで送信待ちを行う手段とを備えた無線伝送方式
において、上記端末局は、上記上りチャネルの空きを示
す報知情報が複数スロットにわたり連続する場合には送
信確率Ｐをスロットごとに増加させる手段を備えたこと
を特徴とする。

【００１２】なお、端末局は、上りチャネルの空きを示
す報知情報が連続するごとに初期送信確率Ａに乗数（た
だし１より大）を掛けた送信確率Ｐを新たな送信確率と
して記憶する手段を備えることができる。

【００１３】また、端末局は、上りチャネルの空きを示
す報知情報が連続するごとに初期送信確率Ａに送信確率
加算数Ｃを加算した送信確率Ｐを新たな送信確率として
記憶する手段を備えることができる。

【００１４】さらに、中心局は、通信環境に関する情報
を報知する手段を含み、端末局は、受信した通信環境に
関する情報に基づいて送信確率Ｐを増加させる手段を備
えることができる。

【００１５】

【作用】端末局では、上りチャネルの空きを示す報知情
報を計数して、これが連続する場合に、送信確率Ｐを徐
々に増加させる。これにより、送信許可スロットが連続
する通信環境、すなわちチャネルトラヒックが小さい場
合の伝送遅延時間を短縮することができる。また、送信
確率Ｐの初期値はチャネルトラヒックが大きい場合を勘
案して小さな値としているため、チャネルトラヒックが
大きい場合でも信号衝突の発生する確率を小さくでき高
スループットを達成できる。

【００１６】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 （第一実施例）図１に本発明第一実施例の端末局の構成
を、図２に中心局の構成を示す。

【００１７】端末局は、アンテナ１１と、送信信号と受
信信号を分配する送受分配器１２と、上り情報の符号
化、変調を行い上り信号を生成する送信部１３と、上り
情報を送出するまで記憶しておく上り情報バッファ１４
と、受信した下り信号の復調および復号化を行い下り情
報を取り出す受信部１５と、送信確率初期値Ａと送信確
率乗数Ｂを記憶し、下り情報の送信禁止／許可情報３３
をもとに送信確率を演算記憶する送信確率計算および記
憶回路１６と送受信タイミング制御および送信確率にし
たがって送信開始を決定する端末局制御回路１７を備え
る。

【００１８】ここで、本実施例の特徴とする点は、送信
確率計算および記憶回路１６において、送信許可のスロ
ットが連続する場合に、その送信確率ＰをＡ×Ｂ、Ａ×
Ｂ² のように送信確率Ｐを増加させて送信確率を可変に
する点にある。

【００１９】次に中心局の構成を説明する。中心局は、
アンテナ２１と、送信信号と受信信号とを分配する送受
分配器２２と、下り情報の符号化および変調を行い下り
信号を生成する送信部２３と、上りチャネルが使用中で
あるか、空いているかを調べる上り信号検出回路２４
と、受信した上り信号の復調および復号化を行い上り信
号を取り出す受信部２５と、送受信タイミング制御およ
び上り信号検出回路の検出結果にしたがって下り信号の
送信禁止／許可情報３３を設定する中心局制御回路２６
とを備える。この中心局構成は従来のものと変わりな
い。

【００２０】次に本実施例の中心局の送信禁止／許可情
報設定動作を説明する。この中心局の送信禁止／許可情
報設定動作は図６に示す従来の信号伝送タイムチャート
と同一である。中心局制御回路２６は、上り信号検出回
路２４に対して、各スロットにおいて上りチャネルが使
用中であるか空きであるかを調べさせる。スロットが使
用中であれば送信部２３に対して下り信号中の同一スロ
ットの末尾にある送信禁止／許可情報３３を送信禁止に
するように命令し、空きであれば送信許可にするように
命令する。このように中心局は各スロットの送信禁止／
許可情報を設定して端末局へ報知する。

【００２１】次に端末局での送信確率決定動作を説明す
る。図３に端末局の送信確率決定動作のフローチャート
を示す。端末局制御回路１７は、受信部１５で送信禁止
／許可情報３３をスロットごとに受信してその受信結果
にしたがって次のように送信確率の決定動作を行う。送
信禁止／許可情報３３が送信禁止のスロットでは送信確
率の設定動作は行わない。送信禁止から送信許可に変わ
ったスロットでは、送信確率計算および記憶回路１６に
対して送信確率Ｐを送信確率初期値Ａに設定し記憶させ
る。以後、送信禁止／許可情報３３が送信許可であるス
ロットが連続する場合には、スロットごとにその時点で
記憶している送信確率値Ｐと送信確率乗数Ｂを乗算した
値Ｐ×Ｂを新たに送信確率値Ｐとして記憶させる。送信
禁止に変わった場合、新たに送信許可となるまで送信確
率決定動作は行わない。以上の動作により、送信許可を
示すスロットが連続する場合において送信確率値Ｐは、
１スロット経過するごとに、Ａ、Ａ×Ｂ、Ａ×Ｂ² 、Ａ
×Ｂ³ ・・・となる。乗数Ｂを１より大きい値に設定す
ることにより、連続して送信許可を示すスロットの経過
とともに送信確率Ｐは増加していく。送信確率値Ｐと送
信確率乗数Ｂが乗算した値Ｐ×Ｂが１より大きくなった
場合はＰ＝１．０に設定する。端末局は以上の送信確率
決定動作を各スロットにおいて行う。

【００２２】次に端末局からの信号送出動作を説明す
る。すなわち上り情報が生起した端末局では中心局に対
する信号送出を行う。このときの端末局の動作は図５の
タイムスロットおよび図６のフローチャートに示す従来
例の信号送出動作と同様である。ただし、信号送出動作
は各スロットで送信確率決定動作後に処理される。端末
局制御回路１７は上り情報が生起して上り情報バッファ
１４にその情報が蓄えられたことを検知すると、受信部
１５で中心局からの下り信号を受信させ、下り信号の送
信禁止／許可情報３３を取り出す。この情報が送信禁止
であれば送信部１３に上り情報の送信禁止を命令し、以
後送信許可となるまで送信禁止／許可情報３３を監視し
続ける。送信許可の場合は、送信確率計算および記憶回
路１６が記憶している更新後の送信確率値Ｐをもとに送
信待ちまたは送信開始を判断し、送信開始と判断した場
合には、送信部１３に次スロットでの送信開始を命令
し、送信部１３は上り情報を送信する。送信待ちと判断
した場合には、送信部１３に上り情報の送出を禁止し、
次のスロットの送信禁止／許可情報３３を監視する。引
き続き送信許可の場合には再度送信確率値Ｐにしたがっ
た動作を行う。送信禁止に変わった場合はランダムな時
間待ちをした後に以上の動作を最初から繰り返す。

【００２３】このように、第一実施例では、端末局は送
信許可スロットにおいて、送信確率計算および記憶回路
１６で記憶している送信確率初期値Ａと送信確率乗数Ｂ
をもとに送信確率を乗算によって決定するものとした。
この送信確率初期値Ａと送信確率乗数Ｂの値は必要とす
るスループットと、許容できる伝送遅延量により任意に
設定できる。 （第二実施例）この第二実施例は、第一実施例において
は端末局の送信禁止／許可情報監視動作をすべてのスロ
ットで行っていた点を変更し、中心局に対する上り情報
が端末局に生起した時点で開始し、信号送出時点で終了
するものとしたものである。

【００２４】図５にこの第二実施例の端末局の信号送出
および送信確率決定動作のフローチャートを示す。その
動作を説明する。上り情報バッファ１４に上り情報が記
憶された時点で端末局制御回路１７は送信禁止／許可情
報３３の受信を受信部１５に命令する。この情報が送信
禁止の場合は送信許可になるまで監視し続ける。送信禁
止から送信許可に変わった場合、および上り情報生起時
に送信禁止／許可情報３３が送信許可であった場合は記
憶している送信確率値Ｐを送信確率初期値Ａに設定す
る。そしてこの送信確率値Ｐにしたがって送信または送
信待ちを判断し、送信となった場合はその時点で送信禁
止／許可情報監視動作を終了する。送信待ちとなった場
合は次スロットの送信禁止／許可情報３３を監視し、送
信許可の場合はその時点での送信確率値Ｐと送信確率乗
数Ｂとを乗算した値Ｐ×Ｂを新たに送信確率値Ｐとして
設定記憶し、この送信確率値にしたがって、送信または
送信待ちを判断する。送信禁止となった場合には、ラン
ダムな遅延後に上り信号生起時と同様の動作を再度行
う。中心局の動作は第一実施例と同様である。

【００２５】この第二実施例では、端末局が送出信号を
保持している期間のみ送信禁止／許可情報受信動作を行
えばよいため、端末局の省電力化に有効である。 （第三実施例）この第三実施例は、第一実施例におい
て、送信確率値Ｐを送信確率初期値Ａと送信確率乗数Ｂ
との乗算で更新していたのに対して、加算によって更新
するようにしたものである。具体的に送信確率決定の動
作を説明する。送信確率計算および記憶回路１６は送信
確率初期値Ａと送信確率加算数Ｃを記憶している。端末
局制御回路１７は送信禁止／許可情報３３を各スロット
で受信部１５に受信させ監視する。この情報が送信禁止
から送信許可に変わったスロットにおいて送信確率計算
および記憶回路１６は送信確率値Ｐを送信確率初期値Ａ
に設定し、以後送信許可スロットが連続する場合にその
時点で記憶している送信確率値Ｐに送信確率加算数Ｃを
加算した値を新たに送信確率値Ｐとして記憶する。その
結果、送信許可スロットが連続する場合には送信確率値
Ｐは、Ａ＋Ｃ、Ａ＋２Ｃ、Ａ＋３Ｃ、・・・と更新され
ている。その他の中心局の動作および端末局の送信信号
送出動作は第一実施例と同一である。 （第四実施例）この第四実施例は、送信確率値Ｐの増加
の度合いを可変とし、これを中心局から報知された情報
にしたがって変更できるようにしたものである。具体的
に説明する。中心局は端末局に対して通信環境に関する
報知情報を定期的に送信している。端末局制御回路１７
は、この報知情報を必要に応じて受信部１５に受信させ
る。また端末局の送信確率計算および記憶回路１６は以
下の表１に示す識別番号と送信確率初期値Ａおよび送信
確率乗数Ｂの対応を表すテーブルを記憶している。中心
局は報知情報内にこの識別番号を含ませて報知してお
り、端末局制御回路１７は報知情報を受信した際に含ま
れているその識別番号を調べ、変更されていた場合には
その識別番号を送信確率計算および記憶回路１６に通知
する。送信確率計算および記憶回路１６はこの識別番号
から対応する送信確率初期値Ａと送信確率乗数Ｂを判別
し記憶する。以後端末局は変更した送信確率初期値Ａと
送信確率乗数Ｂを用いて送信確率の更新を行う。以上の
動作を第一実施例に示した送信信号送出動作や送信確率
決定動作と平行して行う。

【００２６】

【表１】 本実施例の動作により、中心局は報知情報内の識別番号
を操作し、端末局の送信確率の増加の度合いを変更させ
ることができる。送信確率値Ｐの増加の度合いは中心局
の管理する無線セルのトラヒック量等の通信環境に応じ
て操作するのがよい。なお、この実施例では表１に示す
テーブルを用いたが、他のテーブルを用いることも可能
である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、従来の送信確率固
定の方式ではチャネルトラヒックが大きく変動する環境
においては特性が劣化する問題があったが、本発明では
チャネルトラヒックが小さい場合には、送信許可スロッ
トの継続とともに送信確率は大きくなり、信号が送出し
易くなるため、無駄な伝送遅延を削減できる。またチャ
ネルトラヒックが大きい場合には送信確率が十分大きく
なる前に一つの端末局が送信開始となり、複数の送信待
ち端末局の一斉信号送出を防ぎ、信号衝突の発生を低減
してスループットの上昇、伝送不完了率の低下を実現で
きる。本発明のランダムアクセス方式は従来方式と比較
してチャネルトラヒックが大きく変動する環境におい
て、高スループット、短い伝送遅延を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の端末局の構成を示す図。

【図２】本発明第一実施例の中心局の構成を示す図。

【図３】本発明第一実施例の端末局の送信確率決定動作
を説明するフローチャート。

【図４】本発明第二実施例の端末局の信号送出および送
信確率決定動作を説明するフローチャート。

【図５】従来例端末局の信号伝送タイムチャート。

【図６】従来例中心局の信号送出動作のタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１１、２１ アンテナ １２、２２ 送受分配器 １３、２３ 送信部 １４ 上り情報バッファ １５、２５ 受信部 １６ 送信確率計算および記憶回路 １７ 端末局制御回路 ２４ 上り信号検出回路 ２６ 中心局制御回路 ３１ 下り信号 ３２ スロット ３３ 送信禁止／許可情報

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心局と複数の端末局とがスロット分割
   された無線回線によって接続され、 上記中心局は、上記端末局からの上りチャネルが空いて
   いるか使用されているか否かを検知する手段と、この検
   知結果を端末局に対して報知情報として下りチャネルで
   報知する手段とを備え、 上記端末局は、この報知情報を受信して取り出す手段
   と、あらかじめ設定された中心局に対して送信を行う送
   信確率Ｐを記憶する手段と、中心局からの上記報知情報
   が上りチャネルの空きを示している場合は上記送信確率
   Ｐで送信を開始し、上記報知情報が上りチャネルの使用
   中を示している場合は確率１−Ｐで送信待ちを行う手段
   とを備えた無線伝送方式において、 上記端末局は、上記上りチャネルの空きを示す報知情報
   が複数スロットにわたり連続する場合には送信確率Ｐを
   スロットごとに増加させる手段を備えたことを特徴とす
   る無線伝送方式。
2. 【請求項２】 端末局は、上りチャネルの空きを示す報
   知情報が連続するごとに初期送信確率Ａに乗数（ただし
   １より大）を掛けた送信確率Ｐを新たな送信確率として
   記憶する手段を備える請求項１記載の無線伝送方式。
3. 【請求項３】 端末局は、上りチャネルの空きを示す報
   知情報が連続するごとに初期送信確率Ａに送信確率加算
   数Ｃを加算した送信確率Ｐを新たな送信確率として記憶
   する手段を備える請求項１記載の無線伝送方式。
4. 【請求項４】 中心局は、通信環境に関する情報を報知
   する手段を含み、 端末局は、受信した通信環境に関する情報に基づいて送
   信確率Ｐを増加させる手段を備える請求項１記載の無線
   伝送方式。