JPH07154363A - 無線通信回線制御方式 - Google Patents

無線通信回線制御方式

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JPH07154363A
JPH07154363A JP32576893A JP32576893A JPH07154363A JP H07154363 A JPH07154363 A JP H07154363A JP 32576893 A JP32576893 A JP 32576893A JP 32576893 A JP32576893 A JP 32576893A JP H07154363 A JPH07154363 A JP H07154363A
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earth station
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博康 石川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来のS−ALOHA方式やDAMA方式のリ
クエスト信号送信時のパケット衝突の問題を解決し、ト
ラフィック量が増大すると共に大きく劣化する伝送遅延
特性を大幅に改善することを可能とする衛星通信システ
ムを構成することを目的とする。 【構成】通信衛星を介して地上の中央地球局と複数の小
型地球局間でTDMA/TDM方式で通信を行なうシス
テムにおいて、小型地球局からのリクエスト信号として
各地球局ごとに事前に割当てたトーン信号を用い、中央
局では複数のトーン信号からなる合成信号から何れの小
形地球局からリクエスト信号が送信されたかを常時確認
するようにすることにより 従来のS−ALOHA方式
やDAMA方式で問題となるリクエストパケット信号の
衝突の問題を改善するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル固定無線通
信システム,ディジタル移動無線通信システム,ディジ
タル固定衛星通信システム並びにディジタル移動体衛星
通信システム等の無線通信システムにおける回線制御方
式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、商用化されている小型地球局を用
いた固定衛星通信システムの一つとして、VSAT(V
ery Small Aperture Termin
al)システムが挙げられる。VSATシステムの運用
に対しては、リクエスト制御手順としてスロッテッドア
ロハ(S−ALOHA)方式とデマンドアサイン型多重
リクエスト(DAMA)方式が主として検討されてい
る。S−ALOHA方式は全ユーザーが決められたスロ
ットタイミングに基づき、ランダムに通信パケットを地
上の中央地球局に対して送信することにより通信のやり
取りを行なう方式であり、カードの照合、POSデータ
等データ長の短い通信に対して有効である。
【0003】一方、DAMA方式では、まず最初に地上
のVSAT局から通信チャネル要求信号(リクエスト信
号)が中央地球局に対し送信され、中央地球局ではリク
エスト信号で通知された通信情報量に基づき、VSAT
局に対して情報伝送に必要なTDMAスロット数を割当
てる。VSAT局では中央地球局から肯定応答として送
信されたACK(achnowledge )信号に含まれる通信チ
ャネル割当て情報を基に、指定された通信スロットタイ
ミングで情報信号の伝送を行なう。このように、DAM
A方式では一旦通信チャネルが割当てられると他のVS
AT局から送信されるパケット信号との間の衝突が無く
なるため、高品質で安定した通信を行なうことができ
る。しかしながら、DAMA方式ではS−ALOHA方
式とは異なり必ずリクエスト信号を送信して通信チャネ
ル割当て情報を中央地球局から取得する必要があるた
め、情報伝送を開始するまでに2ホップの伝送遅延を生
じてしまう。そのため、送信すべき情報量が1スロット
程度の情報伝送には向かず、ファイル転送,バッチ処理
等の比較的データ量の多い通信に対して、より高いスル
ープットを実現することが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】リクエスト制御手順と
して前記に示すS−ALOHA方式を適用した場合、ト
ラフィック量、すなわち通信の要求頻度が増加すると通
信チャネルの割当て要求を意味するリクエスト用パケッ
ト信号の衝突が頻繁に起こり、伝送遅延が極めて大きく
なり、スループットが低下するという問題がある。一
方、デマンドアサイン方式においても依然として最初の
チャネル割当て要求信号送信時に他のVSAT局のリク
エスト用パケット信号と衝突するという問題が存在し、
トラフィック量が増加すると頻繁にリクエスト信号の送
信時にパケット信号の衝突が発生し、伝送遅延量が極め
て大きくなるという問題が生じる。一方、予約スロット
を事前に各地球局に割当てるポーリング方式では、地球
局の数が多くなると全ての地球局において平均的に通信
を開始するまでの伝送遅延量が大きくなり、しかも周波
数の有効利用を図ることができなくなるという問題が存
在する。
【0005】本発明は、このような従来技術の欠点を解
消し、トラフィック量が増加してもリクエストパケット
信号の衝突を避けて伝送遅延が増大しないようにするこ
とができる無線通信回線制御方式を提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による無線通信回線制御方式は、複数の小型
地球局と、その小型地球局との間で無線通信を行ないか
つ全小型地球局の回線制御を行なう中央地球局とから構
成され、回線制御手順として小型地球局から中央地球局
への上り回線を時分割多重アクセス制御方式(TDMA
方式)により行ない、中央地球局から小型地球局への下
り回線を時分割多重信号(TDM信号)により放送する
TDMA/TDM無線通信方式において、小型地球局に
対してリクエスト信号として各小型地球局ごとに異なる
周波数及び送信タイミングを持つトーン信号からなるリ
クエスト信号を事前に付与することにより、複数の小型
地球局から中央地球局に対して通信チャネルの割当てを
要求するためのリクエスト信号を送出し、中央地球局で
は複数のトーン信号からなる合成信号を受信してその受
信信号を各トーン信号の周波数ごとに分離し、トーン信
号の周波数とスロットタイミングから、何れの小型地球
局からリクエスト信号が送信されたかを常時認識し、そ
の情報を用いて中央地球局からは通信チャネルの割当て
を要求する小型地球局群に対して通信チャネルの割当て
情報を放送型の下りTDMチャネルを用いて伝送するこ
とを特徴とする構成を有している。
【0007】更に、小型地球局はリクエスト信号送出
後、最初に伝送される中央地球局からの通信チャネル割
当て情報を基に自局が使用すべき通信スロットタイミン
グを認識し、最初に伝送する第1の1スロットにおいて
自局が伝送するデータ内容及びデータ送信の際に必要と
なるスロット数を中央地球局に伝送し、中央地球局では
全小型地球局からの要求スロット数を認識することによ
り通信回線のタイムテーブルを作成し、中央地球局で最
も効率的で伝送遅延の少ない通信サービスを指示するこ
とを特徴とする構成とすることができる。
【0008】
【作用】このように異なる周波数を有するトーン信号を
通信チャネル割当て要求用のリクエスト信号として用い
ることにより、複数の小型地球局がリクエスト信号を中
央地球局に対して同時に伝送することが可能となり、従
来のS−ALOHA方式やDAMA方式のリクエスト用
パケット信号の送出の際に生じるパケットの衝突の問題
を解決することができる。すなわち、リクエスト用パケ
ット信号の衝突によるリトライの繰り返しが無くなるた
め、たとえトラフィック量が増加してもリクエスト信号
送信時刻から実際に通信が開始される時刻の時間差を意
味する伝送遅延量が増加することなく、通信チャネルの
割当てを各小型地球局に対して行なうことができる。
【0009】更に、各通信チャネルスロットにリクエス
ト信号送信区間を設定することにより、小型地球局で通
信の要求が発生するとほぼ同時にリクエスト信号を中央
地球局に対して送信することができ、事前に地球局から
の通信チャネル割当て要求タイミングが設定されている
ポーリング型のシステムに対しても伝送遅延量を改善す
ることができる。
【0010】
【実施例】図1に、本発明方式のシステム構成図の実施
例につき示す。図において各小型地球局3(3−1,3
−2,3−3,3−4)には事前に周波数f1 〜fL
スロット番号kのリクエスト用トーン信号が割当てられ
ており、小型地球局から通信の要求が生じた場合にはそ
のリクエスト用トーン信号を用いて通信衛星1を介して
中央地球局2に対して通信チャネルの割当て要求を行な
う。ここで、各小型地球局3から送信されるトーン信号
は異なる周波数が割当てられているため、複数の小型地
球局3が同時にリクエスト信号を中央地球局2に対して
送信したとしても、中央地球局2の有する受信機により
トーン信号を各周波数ごとに分離することができる。こ
の受信機出力に基づき、通信チャネルの割当てを要求し
ている特定の小型地球局に対する通信チャネルの割当て
が中央地球局2の有する回線制御装置により行なわれ、
通信の対象となる小型地球局3の識別番号(ID番号)
と割当てスロット番号からなる通信チャネル情報は下り
の時分割多重(TDM)回線により放送される。ここで
小型地球局3では、中央地球局2からのTDM信号を常
時受信しており、自局のID信号が含まれているTDM
スロットの情報信号のみを自局が有する送受信装置を用
いて検出し、自局に割当てられた通信スロット番号から
送信タイミングを認識し、小型地球局からの情報信号の
送信を開始する。
【0011】図2に、本発明方式におけるTDMA信号
フレームフォーマット及びリクエスト信号スペクトルの
実施例につき示す。図において、Tf は1TDMAフレ
ーム4のフレーム長(フレーム周期)、Ts はTDMA
スロット5のスロット長(1TDMAフレーム中にNス
ロット)、Ta は1TDMAスロット(Ts区間)にお
けるリクエスト信号送信区間6、Tg は各スロット間の
ガードタイム9を各々表す。また、f1 ,f2 ,…,f
L は各スロットごとに小型地球局が送信するトーン信号
7の周波数、Δfはトーン信号の周波数間隔8を各々表
しており、各トーン信号7は中央地球局2の有する受信
機により分離することが可能である。ここで、各小型地
球局3には上記に示したように各々事前に個別のスロッ
ト番号とトーン周波数が割当てられており、小型地球局
3は通信の要求がある場合に自局に割当てられたスロッ
トとトーン信号を利用して、各スロット毎に割当てられ
ているリクエスト信号送信区間を利用してトーン信号か
らなるリクエスト信号を中央地球局2に対して伝送す
る。
【0012】一方、本発明で対象とするシステムはスロ
ッテッドアロハ方式であることから、中央地球局2では
小型地球局3から伝送されるトーン信号区間のタイミン
グを認識できるため、その区間で受信された受信信号を
蓄積し、通常の離散フーリエ変換器(DFT)あるいは
高速フーリエ変換器(FFT)によって周波数スペクト
ル解析を行なうことにより、異なる周波数を有する複数
のトーン信号を各周波数成分ごとに分離検出することが
できる。この周波数スペクトル解析結果を用いて、どの
スロットでどの周波数のトーン信号が伝送されたかを判
断することにより中央地球局2では通信要求のある小型
地球局3を認識することができる。その後、通信要求の
ある小型地球局3に対して通信チャネルスロット10
(TDMAスロットのリクエスト信号送信区間を除く区
間)が割当てられ、通信が開始される。尚、上記の実施
例の他にTDMA信号のフレームフォーマットとして
は、リクエスト信号送信用のスロット区間を通信チャネ
ル用スロットとは別に設ける手法や、小型地球局3に割
当て可能なリクエスト信号が不足する場合、小型地球局
3を通信回線の使用目的が同じグループ別に中央地球局
2において管理し、同一リクエストチャネルの衝突を回
避する手法等が考えられる。
【0013】次に図3に、本発明方式の回線制御手順の
実施例につき示す。図において、1TDMAフレーム1
3はN個のスロットから構成されており、各スロットの
先頭には小型地球局3からのリクエスト信号送信区間
(図2の6に相当)が設けられている。ただし、簡単の
ため各スロット間に設定されるガードタイムTg =0と
している。また、小型地球局3−1〜3−Lには各々周
波数の異なるリクエスト用トーン信号f1 〜fL (19
〜21)、並びに各小型地球局が各々送信すべきスロッ
ト番号が事前に割当てられている(スロット番号を事前
に割当てず、最寄りのスロットを用いてリクエスト信号
を小型地球局から送信する手法も考えられる)。図にお
いて、時刻t1 に小型地球局3−1及び小型地球局3−
Lを含む複数の小型地球局からリクエスト信号が同時に
中央地球局2に対して送信されたものとする。中央地球
局2では衛星回線を信号が伝搬することにより生じる伝
搬遅延量分だけ後に複数の小型地球局3からのリクエス
ト信号を同時に受信し、トーン信号検出用の受信機を用
いて各周波数ごとのトーン信号の有無を検出する。その
結果に基づき、中央地球局2の回線制御装置は通信チャ
ネルの割当てを要求している小型地球局3に対して順次
通信チャネル用のスロットを割当て、その情報を下りの
TDM回線により全小型地球局3に対し報知する。ここ
で、通信チャネル用のスロットは基本的に1スロットに
つき小型地球局1局しか利用することができないため、
たとえ同時に複数の小型地球局3が通信割当ての要求を
行なっても、実際には通信チャネルの割当てに際し、事
前に設定した小型地球局間のある種の優先順位付けに基
づいて順次通信チャネルの割当てを行なう必要がある。
例えば図3では、小型地球局3−1と小型地球局3−L
が同時にリクエスト信号を送信しているが、前者に対し
て#3のスロットが割当てられ、後者に対しては#4の
スロットが割当てられている。
【0014】一方、小型地球局3では、中央地球局2か
らのTDM信号を常時受信し、自局に一致する認識番号
(ID番号)が付加されているTDMスロット信号が受
信されると、そのスロット伝送されているスロットタイ
ミング番号からなる情報データを解読する。そのスロッ
トタイミング情報を基に、各小型地球局3は自局に割当
てられた通信チャネルスロット(21〜23)を用いて
通信を開始する。すなわち、図3において小型地球局3
−1は#3(19)のスロットを、小型地球局3−2は
#5(20)のスロットを、小型地球局3−Lは#4の
スロットを各々用いて、毎TDMAフレームごとに通信
をそれぞれ行なう。この時、各小型地球局3は自局が送
るべき固定網からのデータ量を把握しているため、必要
な通信スロット数をリクエスト直後の通信チャネルスロ
ットを用いて中央地球局2に通達することにより、中央
地球局2は通信スロットの回線制御を事前にコントロー
ルすることが可能となる。
【0015】以上、固定衛星通信システムを例に取り実
施例を説明してきたが、本発明方式は移動体衛星通信シ
ステムに対しても適用可能であり、その構成は小型地球
局が地上で移動するだけであり、その実現法は上記に示
した実施例より容易に類推することができる。また、上
記の実施例において、小型地球局を陸上移動通信システ
ムの移動端末に、中央地球局を陸上移動通信システムの
基地局や回線制御局に各々置き換えることにより、本発
明は陸上移動通信システムの回線制御手順としても利用
することが可能であり、固定の無線端末を用いる陸上系
の通信システム等あらゆる無線通信システムに対して適
用することが可能である。尚、本発明は衛星通信システ
ムにおける回線制御手順に重点をおいたものであり、小
型地球局、並びに中央地球局の有する送受信機としては
多種多用のものが想定できる。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は次
の効果を有するものである。 (1)異なる周波数のトーン信号をリクエスト信号とし
て利用することにより、複数の小型地球局が同時にリク
エスト信号を中央地球局に伝送することが可能となり、
従来のS−ALOHA方式やDAMA方式のリクエスト
信号送信時のパケット衝突の問題を解決し、トラフィッ
ク量が増大すると共に大きく劣化する伝送遅延特性を大
幅に改善することが可能である。 (2)リクエストパケット信号の衝突によるリトライの
繰り返しが無くなるため、トラフィック量が増加しても
小型地球局の数が事前に割当てうるリクエスト信号数以
下であれば伝送遅延特性の劣化なく、通信チャネルの割
当てを行なうことができる。 (3)各通信チャネルスロットにリクエスト信号送信区
間を設定することにより、小型局から通信の要求が発生
するとほぼ同時にリクエストパケット信号を中央地球局
に対して送信することができ、事前に地球局からの通信
チャネル割当て要求タイミングが設定されているポーリ
ング型のシステムに対しても伝送遅延量を改善すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による衛星通信方式のシステム構成概念
を示す図である。
【図2】本発明による衛星通信方式に適用するTDMA
フレームフォーマットの実施例を示す図である。
【図3】本発明による衛星通信方式回線制御手順の実施
例を示す図である。
【符号の説明】
1 通信衛星 2 中央地球局 3 小型地球局 4 TDMAフレーム 5 TDMAスロット 6 リクエスト信号区間 7 トーン信号 8 トーン信号間隔 9 ガードタイム 10 通信チャネル区間 11 リクエスト信号区間 12 通信チャネル区間 13 TDMA区間 18 リクエスト信号f1 19 リクエスト信号f2 20 リクエスト信号fL 21,24 通信チャネル#3 22,25 通信チャネル#4 23,26 通信チャネル#5 27 アサインメント信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の子局と、該子局との間で無線通信
    を行ないかつ全子局の回線制御を行なう親局とから構成
    され、回線制御手順として子局から親局への上り回線を
    時分割多重アクセス制御方式(TDMA方式)により行
    ない、親局から子局への下り回線を時分割多重信号(T
    DM信号)により放送するTDMA/TDM無線通信方
    式において、 該子局に対してリクエスト信号として各子局ごとに周波
    数及び送信タイミングが異なるトーン信号からなるリク
    エスト信号を事前に付与することにより、複数の該子局
    から該親局に対して通信チャネルの割当てを要求するた
    めのリクエスト信号を送出し、該親局では複数のトーン
    信号からなる合成信号を受信してその受信信号を各トー
    ン信号の周波数ごとに分離し、該トーン信号の周波数と
    スロットタイミングから、何れの子局からリクエスト信
    号が送信されたかを常時認識し、その情報を用いて該親
    局からは通信チャネルの割当てを要求する該子局群に対
    して通信チャネルの割当て情報を放送型の下りTDMチ
    ャネルを用いて伝送するように構成されたことを特徴と
    する無線通信回線制御方式。
  2. 【請求項2】 該子局はリクエスト信号送出後、最初に
    伝送される親局からの通信チャネル割当て情報を基に自
    局が使用すべき通信スロットタイミングを認識し、最初
    に伝送する第1のスロットにおいて自局が伝送するデー
    タ内容及びデータ送信の際に必要となるスロット数を親
    局に伝送し、親局では全子局からの要求スロット数を認
    識することにより通信回線のタイムテーブルを作成し、
    親局で最も効率的で伝送遅延の少ない通信サービスを指
    示することが可能なように構成された請求項1に記載の
    無線通信回線制御方式。
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