JPH06244794A - マルチチャネルアクセス制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチビーム移動体衛星通信方式のスロット
付きアロハ方式で移動局からバースト信号を送信するマ
ルチチャネルアクセス制御方式において、再送によるス
ループットの低下を防止する。 【構成】 基地局は移動局からの信号で信号の衝突が生
じ同期語が検出できなかったものについては、そのビー
ム番号、アクセスチャネル番号およびスロット番号から
なる再送要求を送信し、移動局はこの再送要求の内容が
自局が送信したときに記憶した内容と一致する場合のみ
マルチチャネル衝突解消アルゴリズムで再送を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチビーム移動体衛
星通信方式のアクセス制御に関する。特にスロット付き
アロハ方式によるマルチチャネルアクセスで信号衝突が
生じた場合の再送制御方式に関し、アクセスチャネルの
スループット低下を防ぐ再送制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スロット付きアロハ方式を用い
たアクセスチャネルでは、スロット当たりの平均パケッ
ト数が「１」より少ないときは、トラヒックの増加とと
もにスループットが増加する。しかし、スロット当たり
の平均パケット数が「１」より大きくなると、トラヒッ
クの増加に従いスループットが低下し、再送による伝送
時間が増大する。このスループット低下を防ぐ一つの方
式として、マルチチャネル衝突解消アルゴリズムがあ
る。

【０００３】マルチチャネル衝突解消アルゴリズムで
は、基地局にスロット単位で受信レベルを検出するため
のレベル検出器を設け、受信レベルが一定値以上である
にもかかわらず、バースト信号の同期語を検出できない
スロットを検出すると、バースト信号が誤ったために受
信できないと判断する。バースト信号が誤る原因には、
複数の移動局が同時に信号を送出して衝突を起こした場
合と、１台の移動局から送られた信号が伝搬状態により
誤る場合とがある。なお、レベル検出器としては、受信
信号を包絡線検波した後、低域通過フィルタを通し、ス
ロット単位で出力レベルの平均値を算出する構成などが
用いられる。以下では、信号衝突により誤った場合の再
送制御の一例について述べる。

【０００４】図８は、シングルビームの衛星通信方式
に、３チャネルのアクセスチャネルを用いたアクセスチ
ャネル衝突解消アルゴリズムの例を示すタイミングチャ
ートである。

【０００５】アクセスチャネルはチャネル番号として、
＃１から＃３がある。ここで、符号４〜８は、移動局Ａ
ないしＥから送信されたランダムアクセス信号を示し、
９ａ〜９ｅはスロットＳ１〜Ｓ５を示す。なお、ここで
は説明を簡単にするため、移動局と基地局との間の伝搬
遅延時間および両局の処理時間は「０」であるものとし
て説明する。

【０００６】基地局はスロットＳ１において、受信レベ
ルが高く、同期語の検出ができない信号を検出すると、
複数の移動局からの信号が衝突したと判定する。この例
では、アクセスチャネル＃１では移動局Ａと移動局Ｂか
らの信号４、５が衝突し、またアクセスチャネル＃３で
は移動局Ｄと移動局Ｅからの信号７、８が衝突してい
る。そこで、基地局では、衝突が生じたアクセスチャネ
ル＃１と＃３の中から最もアクセスチャネル番号の若い
アクセスチャネル＃１を選択する。そして、全移動局に
衝突を検出したアクセスチャネル番号とスロット番号と
を放送し、アクセスチャネル＃１のスロットＳ１で信号
を送信した移動局に再送を求める。このとき、移動局が
同一アクセスチャネル上で信号を送出すると再び衝突が
発生するため、マルチチャネル衝突解消アルゴリズムで
は、移動局に全アクセスチャネル＃１〜＃３から１チャ
ネルをランダムに選択させ、次のスロットＳ２で信号を
再送させる。基地局はスロットＳ２で再び信号が衝突し
たことを検出すると、スロットＳ２で信号を送信した移
動局に対して同様の手順で、スロットＳ３で再送させ
る。スロットＳ１のアクセスチャネル＃１で衝突した信
号４、５が基地局で受信できると、基地局は他に衝突の
生じたアクセスチャネルがあったかどうかを調べる。衝
突を検出したアクセスチャネルがあった場合には、前記
と同様に、そのアクセスチャネルに信号を送信した移動
局から次のスロットＳ４で再送させる。

【０００７】このように、マルチチャネル衝突解消アル
ゴリムでは、衝突が起こったときに、移動局の送信タイ
ミングをランダムに遅延させるのではなく、使用するア
クセスチャネルをランダムに選択させて再衝突を防ぐた
め、再送待ち時間を短くできる特徴がある。また、同一
スロットで衝突した全信号を一度に再送させるのではな
く、各チャネルで衝突した信号が衝突しなくなるまで、
他のアクセスチャネルで衝突した信号の再送を停止させ
ておく。このため、再送呼同士の衝突を少なくでき、ア
クセスチャネルに加わる負荷が増加したときにもスルー
プットが低下しない特徴がある。

【０００８】このような利点のあるマルチチャネル衝突
解消アルゴリズムを複数ビーム共通に配置したマルチビ
ーム移動体衛星通信方式のアクセスチャネルに適用した
場合次のような問題が生ずる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１にマルチビーム移
動体衛星通信方式におけるアクセスチャネルの構成例を
示し、図２に移動局の位置と受信レベルとの関係を説明
する図を示す。

【００１０】このマルチビーム移動体衛星通信方式は、
マルチビームアンテナ１１を備えた衛星１０を介して、
基地局１３がビーム１、ビーム２、ビーム３で形成され
るエリア内の移動局と通信を行う構成である。ここで、
ビーム１〜３は共通にアクセスチャネルが配置されてお
り、符号１ａ、１ｂ、１ｃは、ビーム１〜３に共通に配
置されたアクセスチャネル＃１を示し、符号２ａ、２
ｂ、２ｃは、ビーム１〜３に共通に配置されたアクセス
チャネル＃２を示し、符号３ａ、３ｂ、３ｃはビーム１
〜３に共通に配置されたアクセスチャネル＃３を示す。

【００１１】また、図２において、符号１４ａは移動局
Ａを、符号１４ｂは移動局Ｂを、符号１４ｃは移動局Ｃ
を示す。また、曲線１５はビームを構成する衛星のアン
テナ利得を示し、曲線１５ａはビーム１を構成する衛星
のアンテナ利得、曲線１５ｂはビーム２の、曲線１５ｃ
はビーム３のアンテナ利得を示す。

【００１２】アクセスチャネル１ａ〜１ｃ、２ａ〜２
ｃ、３ａ〜３ｃをビーム１〜３に共通に配置すると、移
動局Ａ、Ｂから送信された信号は、ビーム１のアクセス
チャネル１ａ、２ａ、３ａだけでなく、ビーム２のアク
セスチャネル１ｂ、２ｂ、３ｂによっても基地局１３へ
運ばれる。また、移動局Ｃから送信された信号は、ビー
ム２のアクセスチャネル１ｂ、２ｂ、３ｂだけでなく、
ビーム３のアクセスチャネル１ｃ、２ｃ、３ｃによって
も基地局へ運ばれる。これらの信号は、衛星上のアンテ
ナの利得１５ａ、１５ｂ、１５ｃに応じたレベルで基地
局で受信され、ビーム１の移動局からの信号はビーム１
のアクセスチャネル１ａ、２ａまたは３ａで最も高いレ
ベルで受信され、ビーム２の移動局からの信号はビーム
２のアクセスチャネル１ｂ、２ｂまたは３ｂで最も高い
レベルで受信される。

【００１３】移動局Ａ、Ｂ、Ｃが同時に信号を送出した
場合、移動局ＡとＢからの信号は同じビーム１から送信
されているため、両信号は互いに干渉して基地局では信
号を受信できない。しかし、移動局Ｃから送られてきた
信号は、移動局の位置により受信できる場合とできない
場合とがある。すなわち、移動局Ｃがビーム１寄りのと
きは、ビーム２のアクセスチャネル１ｂ、２ｂ、３ｂで
伝送される信号は、ビーム１の移動局から伝送された信
号と干渉して基地局では受信できない。また、ビーム３
のアクセスチャネル１ｃ、２ｃ、３ｃで伝送される信号
は、受信レベルが低くて受信できない。しかし、移動局
Ｃがビーム３寄りのときには、ビーム２のアクセスチャ
ネル１ｂ、２ｂまたは３ｂで伝送される信号は干渉して
受信できないが、ビーム３のアクセスチャネル１ｃ、２
ｃまたは３ｃで伝送される信号は信号レベルが高いと同
時に干渉量も小さく、基地局で受信できる。

【００１４】このようなアクセスチャネルにマルチチャ
ネル衝突解消アルゴリズムを適用した場合、基地局側で
信号衝突が発生したと判断して移動局に再送要求を送出
し、信号を受信できた移動局Ｃからの信号が再び再送さ
れることになるため、アクセスチャネルに加わるトラヒ
ックが増大してアクセスチャネルを圧迫し、スループッ
トが劣化することとなる。

【００１５】本発明は、マルチビーム移動体衛星通信方
式でのマルチアクセスチャネル制御方式において、移動
局からの再送を少なくしてスループットを改善したマル
チチャネルアクセス制御方式を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、マルチビーム
衛星通信方式で複数ビームに共通に配置された複数のア
クセスチャネルを用いて移動局からスロット付きアロハ
方式でバースト信号を基地局に送信し、このバースト信
号の衝突が発生したときにはバースト信号の再送を行う
マルチチャネルアクセス制御方式において、前記移動局
は、ビームごとに異なる同期語のバースト信号を送信す
る手段と、送信したときのビーム番号、チャネル番号お
よびスロット番号を記憶する手段とを備え、前記基地局
は、ビームごとに異なる同期語を放送する手段と、スロ
ット単位でアクセスチャネルのビームごとの信号レベル
と前記移動局からの同期語とを検出する手段と、同期語
が検出できたビームと同期語が検出できなかったビーム
とを判定する手段と、同期語が検出できなかったビーム
に対して、そのビーム番号、アクセスチャネル番号およ
びスロット番号の情報を含む再送要求信号を送信する手
段とを備え、前記移動局は、この基地局からの再送要求
信号の内容が送信したときに記憶した内容と合致する場
合には前記バースト信号の再送を行う手段を備えること
を特徴とする。

【００１７】なお、移動局からの再送は、基地局からの
再送要求のあった次のスロットで同一ビームの複数のア
クセルチャネルの中からランダムに選択して行うマルチ
チャネル衝突解消アルゴリズムにしたがうことができ
る。

【００１８】

【作用】本発明のマルチビーム移動体衛星通信方式では
スロット付きアロハ方式によって移動局からの基地局に
対してマルチチャネルアクセスが行われる。移動局は、
基地局へバースト信号を送出するときは、その信号を送
出したビーム番号、アクセスチャネル番号、スロット番
号を記憶しておく。このビーム番号は基地局からビーム
ごとに放送されている。基地局では受信した信号につい
て所定の信号レベルは検出されても同期語が検出できな
かったアクセスチャネルの配置されたビームに対して、
そのビーム番号、アクセスチャネル番号およびスロット
番号を含んだ再送要求信号を移動局に対して送信する。
移動局はこの再送要求信号の内容が記憶している送信内
容と合致したときは、再度信号を基地局へマルチチャネ
ル衝突解消アルゴリズムに基づいて送信する。

【００１９】これにより、同一スロットに信号を送信し
た複数の移動局のうちで、基地局で同期語を検出できな
かった移動局のみが再送を行うため、移動局から再送を
少なくできる。

【００２０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００２１】図１が本発明の一実施例が適用されるマル
チビーム移動体衛星通信方式でのアクセスチャネル構成
を示すものであり、この図１の構成において、本発明の
特徴とする点は、移動局Ａ、Ｂ、Ｃは、ビームごとに異
なる同期語のバースト信号を送信する手段と、送信した
ときのビーム番号、チャネル番号およびスロット番号を
記憶する手段と、基地局１３からの再送要求信号の内容
が送信したときに記憶した内容と合致する場合には前記
バースト信号の再送を行う手段とを備え、基地局１３
は、ビームごとに異なる同期語を放送する手段と、スロ
ット単位でアクセスチャネルのビームごとの信号レベル
と前記移動局からの同期語とを検出する手段と、同期語
が検出できたビームと同期語が検出できなかったビーム
とを判定する手段と、同期語が検出できなかったビーム
に対して、そのビーム番号、アクセスチャネル番号およ
びスロット番号の情報を含む再送要求信号を送信する手
段とを備えることにある。

【００２２】さらに基地局と移動局との信号送信タイミ
ング図を図３に、図４（ａ）に移動局からの送信バース
ト信号の構成、（ｂ）に基地局からの送信信号の構成
を、図５に移動局の構成を、図６に基地局の構成、図７
に基地局の受信部の構成を示して上記実施例をさらに詳
細に説明する。

【００２３】本実施例では、ビーム数が３のマルチビー
ム方式であり、全ビーム共通にアクセスチャネルが３チ
ャネル配置されているものとして説明する。

【００２４】図３の信号送信タイミング図において、符
号１６ａは基地局１３からビーム１向けの下りチャネル
を示し、符号１７はフレームを、符号１８は５つのフレ
ーム１７により構成される超フレームを示す。また基地
局からの信号は、ビーム１では従来と同様にアクセスチ
ャネル＃１〜＃３を用いて送信され、そのバースト信号
２１は図４（ａ）に示されるように同期語２２と送信デ
ータ２３とで構成されている。この同期語２２は、移動
局送信バーストのビーム単位にそのパターンが異なるも
のである。

【００２５】基地局からの信号は、図４（ｂ）に示され
るように５フレームで１超フレームを構成し、基地局送
信同期語１９、スロット番号９、基地局から放送される
ビーム単位に番号（パターン）の異なるビーム番号２
４、再送要求を行うための再送要求情報２５および基地
局からの送信データ２６で構成される。この再送要求情
報２５は、再送を指示する再送フラグ２５ａと、再送要
求のチャネル番号２５ｂ、およびそのスロット番号２５
ｃからなっている。

【００２６】移動局の構成は図５に示されており、移動
局アンテナ２７、アンテナ２７に接続される送受共用器
２８、入力信号を復調した後で同期語を分離する受信器
２９、フレーム信号内のデータとスロット番号、ビーム
番号および再送要求とを分離するための分離器３０、入
力信号に同期語を多重して変調を行う送信器３１、送信
シンセサイザ３２、受信シンセサイザ３３、送信タイミ
ングを制御するタイミング制御部３４、移動機の制御を
行う制御部３５を備える。

【００２７】また、基地局は図６に示すように、基地局
アンテナ３６、送受共用器３７、低雑音増幅器および高
出力増幅器等からなる無線装置３８、ビーム１ないしビ
ーム３からのビームを受信するビーム１受信部３９ａな
いしビーム３受信部３９ｃ、それぞれのビームに対して
入力信号に同期語を多重して変調を行うビーム送信機４
０ａないし４０ｃ、制御部４２から入力される送信デー
タにスロット番号、ビーム番号および再送要求を多重す
る多重器４１ａないし４１ｃを備え、制御部４２は地上
通信網の交換機に接続される。

【００２８】ビーム受信部３９の詳細な構成は図６に示
されており、チャネル＃１からチャネル＃３の受信信号
のレベルを検出する信号レベル検出器４３ａ、４３ｂ、
４３ｃ、各チャネルの受信機４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、
この３台の受信機４４ａ〜４４ｃから並列に入力される
信号を１系統の信号に変換するバッファ４５、信号レベ
ル検出器４３ａ〜４３ｃからの入力データおよび受信機
４４ａ〜４４ｃからの入力データを基にアクセスチャネ
ルのスロットごとに信号衝突が発生したか否かを判定す
る衝突検出器４６を備える。

【００２９】次に図３および図４を参照して本実施例の
動作をビーム１の領域にいる移動局が信号を送信する場
合の例でもって説明する。

【００３０】移動局は、まず、基地局からフレームごと
に送信されてくるビーム番号２４を基に、送信器３１で
バースト信号の同期語２２を該当ビーム１のパターンに
設定する。そして制御部３５で３つのアクセスチャネル
１ａ〜１ｃ（＃１〜＃３）の中から１チャネルをランダ
ムに選択し、送信シンセサイザ３２の送信周波数を設定
し、タイミング制御部３４からのタイミングにしたがっ
て信号２１を送信する。ここで、移動局がアクセスチャ
ネル＃１を用いて送信した場合には、送信したスロット
番号９ｂ（Ｓ２）とアクセスチャネル番号＃１を記憶す
る。

【００３１】移動局から送られてきた信号２１は衛星１
０を経由して基地局１３に伝送され、ビーム１の受信部
３９ａに入力される。受信部３９ａでは、信号レベル検
出器４３ａにより受信レベルを測定し、スロットＳ１〜
Ｓ５ごとに信号が送られてきたか否かを判定して結果を
衝突検出器４６に出力する。また受信機４４ａによりバ
ースト信号の同期語２２とビームごとのパターンとを比
較し、同期語２２が検出できたか否かを衝突検出器４６
に出力するとともに、検出できたときはビーム番号も併
せて衝突検出器４６に出力する。衝突検出器４６では、
まず、衝突が生じたアクセスチャネルのスロット、すな
わち、信号が送られてきていると判定されたにも係わら
ず同期語を検出できなかったアクセスチャネルのスロッ
トの検出処理を行う。衝突が生じた信号は受信機４４で
同期語パターンからビーム番号を検出できなかったビー
ムの中のいずれかのビームから送られた信号である。そ
こで衝突検出器４６は、衝突が生じたスロットを検出す
るたびに、受信機４４から入力されたビーム番号からそ
の他のビーム番号（検出できないビーム番号）を選び出
し、そのビーム番号とアクセスチャネル番号ならびにス
ロット番号を制御部４２に出力する。制御部４２では、
各受信部３９の衝突検出器４６から入力されるチャネル
番号およびスロット番号にしたがい、マルチチャネル衝
突解消アルゴリズムを動作させ、入力されたデータの中
から、一組のチャネル番号とスロット番号を選択する。
そして衝突と判定したビームに対しては、“１”に設定
した再送フラグ２５ａを、また衝突と判定しなかったビ
ームに対しては“０”に設定した再送フラグ２５ａを、
先に選択したチャネル番号とスロット番号とに多重して
再送要求情報２５を作成し、該当ビーム番号の多重器４
１に出力する。多重器４１は再送要求にスロット番号２
５ｃ、ビーム番号２５ｂおよび送信データ２６を多重し
てバースト信号を構成し、接続された各送信機４０ａ〜
４０ｃに出力して各ビームに送信する。

【００３２】この基地局からのバースト信号を受信した
移動局は、再送フラグ２５ａに“１”が設定された再送
要求情報２５を検出すると、信号を送信したときに記憶
したアクセスチャネル＃１、スロット番号Ｓ２を基地局
から送られてきたアクセスチャネル番号およびスロット
番号と一致するかを調べる。一致しないときには再送を
行わず、一致したときには信号が衝突したと判定し、信
号を受信してからあらかじめ決められた時間を経過した
後、３チャネルのアクセスチャネルのなかからランダム
に１チャネル（アクセスチャネル＃２）を選択して再送
する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、ビーム間で共通に
アクセスチャネルを配置したマルチビーム移動体衛星通
信方式において、従来のマルチチャネル衝突解消アルゴ
リズムを適用した場合、同じアクセスチャネル番号の同
一スロットで信号が検出され、同期語が検出された信号
も再送されることになるのを、本発明によれば、移動局
からの複数のアクセスチャネルで伝送されてきた信号の
うち、基地局で同期語が検出できた信号は再送されず、
検出できなかった信号のみが再送されるため、無効なト
ラヒックが増加せず、チャネルを効率よく運用できスル
ープットを改善できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるマルチビーム移動体通信方
式におけるアクセスチャネルの構成を示す図。

【図２】各ビームの衛星のアンテナ利得と移動局の位置
との関係を説明する図。

【図３】本発明実施例での移動局と基地局とのタイミン
グチャート。

【図４】移動局と基地局との間で送受される信号構成
図。（ａ）は移動局からの信号、（ｂ）は基地局からの
信号。

【図５】移動局の構成を示す図。

【図６】基地局の構成を示す図。

【図７】基地局受信部の構成を示す図。

【図８】シングルビーム衛星通信のマルチチャネルアク
セス制御方式でのアクセスチャネル衝突解消アルゴリズ
ムの一例を説明するタイミングチャート。

【符号の説明】

１〜３ ビーム １ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃ アクセスチャネ
ル ４〜８ ランダムアクセス信号 ９ａ〜９ｅ スロットＳ１〜Ｓ５ １０ マルチビーム衛星 １１ マルチビームアンテナ １３ 基地局 １４ａ〜１４ｃ 移動局Ａ〜Ｃ １５ 衛星のアンテナ利得 １６ａ ビーム１向け下りチャネル １７ 基地局送信フレーム １８ 超フレーム １９ 基地局送信同期語 ２０ 基地局送信フレームタイミング ２１ 移動局送信バースト信号 ２２ ビーム単位の同期語 ２３ 移動局送信データ ２４ 基地局から放送されるビーム単位のビーム番号 ２５ 再送要求情報 ２５ａ 再送フラグ ２５ｂ チャネル番号 ２５ｃ スロット番号 ２６ 基地局送信データ ２７ 移動局アンテナ ２８ 送受共用器 ２９ 受信器 ３０ 分離器 ３１ 送信器 ３２ 送信シンセサイザ ３３ 受信シンセサイザ ３４ タイミング制御部 ３５ 制御部 ３６ 基地局アンテナ ３７ 送受共用器 ３８ 無線装置 ３９ａ〜３９ｃ ビーム１〜ビーム３受信部 ４０ａ〜４０ｃ ビーム１〜ビーム４送信機 ４１ａ〜４１ｃ 多重器 ４２ 制御部 ４３ａ〜４３ｃ 信号レベル検出器 ４４ａ〜４４ｃ 受信機 ４５ バッファ ４６ 衝突検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチビーム衛星通信方式で複数ビーム
   に共通に配置された複数のアクセスチャネルを用いて移
   動局からスロット付きアロハ方式でバースト信号を基地
   局に送信し、このバースト信号の衝突が発生したときに
   はバースト信号の再送を行うマルチチャネルアクセス制
   御方式において、 前記移動局は、 ビームごとに異なる同期語のバースト信号を送信する手
   段と、 送信したときのビーム番号、チャネル番号およびスロッ
   ト番号を記憶する手段とを備え、 前記基地局は、 ビームごとに異なる同期語を放送する手段と、 スロット単位でアクセスチャネルのビームごとの信号レ
   ベルと前記移動局からの同期語とを検出する手段と、 同期語が検出できたビームと同期語が検出できなかった
   ビームとを判定する手段と、 同期語が検出できなかったビームに対して、そのビーム
   番号、アクセスチャネル番号およびスロット番号の情報
   を含む再送要求信号を送信する手段とを備え、 前記移動局は、この基地局からの再送要求信号の内容が
   送信したときに記憶した内容と合致する場合には前記バ
   ースト信号の再送を行う手段を備えることを特徴とする
   マルチチャネルアクセス制御方式。
2. 【請求項２】 移動局からの再送は、基地局からの再送
   要求のあった次のスロットで同一ビームの複数のアクセ
   ルチャネルの中からランダムに選択して行う請求項１記
   載のマルチチャネルアクセス制御方式。