JPH11215549A - 通信システムへのアクセス - Google Patents

通信システムへのアクセス

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JPH11215549A
JPH11215549A JP10309313A JP30931398A JPH11215549A JP H11215549 A JPH11215549 A JP H11215549A JP 10309313 A JP10309313 A JP 10309313A JP 30931398 A JP30931398 A JP 30931398A JP H11215549 A JPH11215549 A JP H11215549A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、通信システムにアクセスする方法
に関する。 【解決手段】 本発明は、エンドユーザデバイスが通信
システム内の共有チャネル資源へのアクセスを競い合う
ような通信システムを提供する。エンドユーザデバイス
は、通信チャネルを用いてデータパケットを送信する
が、必要に応じて、ピギーバック欄を用いて次のパケッ
トの送信に対する割り当て資源の変更をリクエストす
る。システムコントローラは、このピギーバック欄によ
るリクエストに応答して個々のエンドユーザデバイスに
割り当てられる資源をチャネルのスループットが最適化
されるように変更する。こうして、パケット交換網は要
求された場合、回路交換網のように機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信システム、よ
り詳細には、エンドユーザデバイスが通信システムの共
有チャネル資源へのアクセスを競い合う方法およびシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】多重アクセス方法の最近の進歩により、
競合するエンドユーザデバイスが共有される網資源に順
番にアクセスすることが可能になっている。ただし、無
線通信網の出現とともに、多くのアクセス方法が共有資
源を割り当てるのに適さなくなってきた。より具体的に
は、従来の方法では、トラヒックタイプの差異や各ユー
ザによって申し出られるサービス品質（QoS）の要件に
よって、各ユーザによって達成できる（各ユーザが受け
る）信号品質（つまり、SNR）が大きく左右されるとい
う問題がある。近年通信網上で多様なアプリケーション
を用いることができるようになっているが、各エンドユ
ーザによって要求されるQoSに基づいて共有資源を割り
当てることに加えて、実際的な通信システムの帯域幅を
いかに効率的に用いるかがますます重要な問題となりつ
つある。上述の現存のシステムの短所は、移動エンドユ
ーザと基地局との間に用いられる移動無線通信システム
においてはより顕著となり、特に、音声、音響・ビジュ
アル、およびデータ通信等のトラヒックが統合された混
合物として同一チャネルにてサポートされる場合は、こ
の問題は一層顕著となる。つまり、各エンドユーザのQo
S要件がある一つの設定された呼の最中に劇的に変化す
ることや、エンドユーザと基地局との間のトラヒックの
タイプが劇的に変化することがある。
【０００３】Mark J. KarolおよびKai Y. EngによるUS
5751708、並びに、Mark J. Karol,Zhoa LiuおよびKai
Y. Engによる論文“Distributed-Queueing (sic) Reque
st Update Multiple Access (DQRUMA) for Wireless Pa
cket (ATM) Networks”, IEEEInternational Conferenc
e on Communications, 18~22 June 1995, ICC'95 Seatt
le,Gateway to Globalization,pages 1224~1231におい
て開示されるアクセス方法においては、エンドユーザデ
バイスは、送信されるパケットに共有通信資源へのアク
セスをリクエストするピギーバック欄を付加することが
できる。
【０００４】US 5598417 Aにおいては、TDM（時分割多
重）無線通信システムが開示されるが、ただし、タイム
スロットが唯一の資源であり、このシステムでは、通信
サービスが２つのグループに制限される。一方のグルー
プは、音声呼、回路接続データ呼、およびフレーム当た
り１スロットを用いて伝送されるシステム制御情報を扱
い（フレームは複数のタイムスロットから構成され
る）、他方のグループは、フレームの残りのスロットを
用いて伝送されるパケット交換データを扱う。このシス
テムは、フレーム当たり異なる数のスロットを割り当て
ることでフレキシブルな伝送速度を達成するが、ただ
し、これは幾つかのサービスタイプに限定される。
【０００５】US 5572546においては、ランダムアクセス
プロトコルが開示されるが、これは、スロットALOHAと
同等なもので、全ての端末が互いを聞くことができるこ
とを想定し、このシステムは、移動端末が基地局しかを
聞くことができない移動セルラシステムに対しては本質
的に適さない。このプロトコルの用途は主としてマルチ
ホップモデムおよび同軸ケーブルに限定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、当分野におい
てはエンドユーザデバイスが通信チャネルの共有資源へ
のアクセスを競い合うことができる方法およびシステム
に対する必要性が存在する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一面によると、
エンドユーザデバイスが通信システム内の資源にリクエ
ストするための方法が開示される。この方法は：前記エ
ンドユーザデバイスによって送信されるべき複数の情報
パケットを生成するステップ；および前記情報パケット
を、シーケンスにて、前記通信システムの通信チャネル
を用いて送信するステップを含み；特徴として各情報パ
ケットはピギーバック欄を含み、これは、前記エンドユ
ーザデバイスによって前記シーケンス内のもう一つの情
報パケットを送信するために要求される資源を通信シス
テムのコントローラに対して示す。
【０００８】本発明のもう一面によると通信システムが
開示される。このシステムは：少なくとも一つのエンド
ユーザデバイス、およびこの通信システム内の通信チャ
ネルを含み、前記エンドユーザデバイスによってこの通
信チャネルを用いて情報パケットがシーケンスにて送信
され；特徴として各情報パケットはピギーバック欄を含
み、これは、前記エンドユーザデバイスによって前記シ
ーケンス内のもう一つの情報パケットを送信するために
要求される資源を通信システムのコントローラに対して
示す。
【０００９】この情報（ピギーバック欄）は、複数のエ
ンドユーザデバイスが同一の通信チャネルを用いて送信
することを可能にする。この方法では、各ユーザの信号
が総トラヒック量が最適となるように多重化され、通信
チャネル内に利用可能な有限な資源との関連で最適なチ
ャネルスループットが達成される。
【００１０】本発明の一つの長所は、各エンドユーザデ
バイスに提供されるサービスの柔軟性が最小のコストに
て追加の制御スキームを用いることなく達成できること
である。
【００１１】本発明では、エンドユーザデバイスの絶え
ず変化する要件を収容することができるが、これは帯域
幅を増加あるいは低減することによって達成される。ピ
ギーバック欄を用いて将来の資源割り当ての変更をリク
エストする本発明による方法は、パケット交換タイプの
通信システムにおいて用いるのに適し、本発明による方
法では、パケット交換通信システムは、特定のエンドユ
ーザデバイスのQoSパラメータに基づいて、少なくとも
一時的に、回路交換通信システムのように動作する。
【００１２】移動端末は、あるタイプのサービスをサポ
ートするために、ある情報データ速度をある遅延要件と
ともにリクエストする。これを達成するために、ピギー
バック欄によってデータ速度のレンジおよび遅延の感度
を表すセットの値が示される。基地局は、ピギーバック
欄によって示されるこの遅延の感度の値に基づいて、空
いた資源が存在する限り、自身の資源を、リクエストさ
れたデータ速度がサポートできるように割り当てる。
【００１３】空中インタフェースではリクエストされた
データ速度をサポートするのに用いることができる資源
の量が限られているために、空中インタフェースは自身
のスペクトルを複数の周波数セグメント、時間セグメン
ト、（スペクトル）拡散コード、あるいは、これらの組
合せに分割する。より進歩したシステムでは、資源はさ
らに指向性アンテナを用いることで空間的に分割され
る。ただし、システムに割り当てられたスペクトルがど
のように分割されるかに関係なく、資源は有限であり、
ある限られた総データ速度しかサポートすることはでき
ない。しかも、これら資源はシステムの多数の移動ユー
ザの間で割り当てることを必要とされる。
【００１４】例えば、符号分割多重アクセスの場合、
（スペクトル）拡散符号間の相関によって用いることが
できる符号の数が制限される。ある符号によってサポー
トされるデータ速度が高くなればなるほど、その符号
の、システム内の他の符号に対する相関は高くなる。こ
のために、基地局は、より低いデータ速度をサポートす
るより大きなセットの符号を提供するか、逆により高い
データ速度をサポートするより小さなセットの符号を提
供するかのいずれかを選択することを迫られる。ピギー
バック欄を用いてあるデータ速度がリクエストされた場
合、基地局は、空いた資源が存在する場合、単に、移動
局が適当な符号に変更することを許することでこの要求
に答える。
【００１５】本発明の一つの実施例を、以下に、単に一
例として図面を参照しながら説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】エンドユーザデバイス（移動局）
１は、複数の通信プロトコルの任意の一つを用いて、ア
ンテナ１０、１１を介し空中インタフェース１２を横断
して、網コントローラ（例えば、基地局１３および移動
交換センタ１４）と通信する。以下の実施例において
は、通信プロトコルとしてCDMA（符号分割多重アクセ
ス）が用いられる。これは、移動局がほとんど無相関の
符号（コード）を持つスペクトル拡散符号化信号を用い
て通信することを可能にし、これによって衝突が同時に
ブロードカーストされる他の信号を破壊することのない
多重アクセス通信プロトコルが提供される。移動局１と
それと最も近い基地局１３との間でいったん通信チャネ
ルが設定されたら、移動交換センタ１４は、もう一つの
移動交換センタ１５あるいは公衆音声／データ網１６に
向けてもう一つの接続を設定する。
【００１７】図２は、移動局が移動通信網に接続された
後に、ｎ個の移動局（１、２、．．．ｎ）と基地局２０
との間に空中インタフェース１２を介して設定される論
理チャネルを示す。各移動局（１、２、．．．ｎ）は、
ランダムアクセスチャネル（RACH）を用いてシステムコ
ントローラ２１にリクエストを送信することでデータパ
ケットを送信する許可について互いに競い合う。基地局
は、動的資源割り当てテーブル（DRA）２２を用いて網
内に十分な空いた資源が存在するか否か決定し、存在す
る場合はフィードバックチャネルを用いてデータパケッ
トを送信する許可を返信する。
【００１８】図３は、移動局からデータを送信するため
に必要とされるプロトコルをより詳細に示す。いったん
接続が設定されると、移動局は、ユーザが音声呼を発信
すること、インターネット接続を設定すること、ファッ
クスあるいはｅ−メールを送信すること、あるいは、他
のデータ交換プロセスを行なうことを希望するまで、待
機状態にとどまる。いったんデータがパケットに分割さ
れ、バッファに到着すると、移動局は、ランダムアクセ
スチャネル（RACH）を用いてリクエストをブロードカー
ストすることでトラヒックチャネル（TCH）の割り当て
を求める。ランダムアクセスチャネル（RACH）上へのこ
れらリクエストの到着は本質的にランダムプロセスであ
るために、１）競合し合うエンドユーザデバイスがたま
たま同一の符号を同時に選択し、かつ、符号相互相関が
所定の閾値以下となった場合（つまり、ハード閉塞）あ
るいは２）物理チャネルのSNR劣化が激し過ぎてこれら
リクエストを復号できない場合（つまり、ソフト閉塞）
は、アクセスは失敗する。アクセスが失敗した場合は、
エンドユーザデバイスは、スロットALOHAバックオフ再
試行プロトコル（a slotted ALOHA back-off and retry
protocol）を用いてこのリクエストを再送信すること
を要求される。ランダムアクセスチャネル（RACH）を用
いてのリクエスト（信号）には、移動局のアクセス識別
（アクセスID）およびサービス要件の指標（例えば、要
求されるトラヒックの特定のタイプ、パケットの数等）
が含まれる。このランダムアクセスチャネル（RACH）を
用いてのリクエストがいったん正常に復号されると、シ
ステムコントローラはフォワードアクセスチャネル（FA
CH）を用いてリクエストを受け取った確認の信号（RAAc
k）を返信する。この確認、すなわち、アクノレッジメ
ント信号（RAAck）には、移動局アクセスIDが含まれ、
これは、移動局によって選択されたのと同一の直交符号
を用いて送信される。次に、システムコントローラは、
動的資源割り当てテーブル（DRA）２２（これは、特定
の移動局に対するアクセスIDおよび送信要件を含む）に
アクセスし、通信チャネルの空いた資源を決定する。シ
ステムコントローラ２１は、移動局と、用いる資源（例
えば、帯域幅、マルチコード、スペクトル拡散係数、デ
ータ速度、遅延等）および要求されるQoS閾値について
協議する。移動局は、次に、送信許可信号（TxPerm）を
待つ。この許可信号は協議された資源が割り当てられた
こと、およびシステムコントローラが協議に基づいて動
的資源割り当てテーブル（DRA）２２の更新を完了した
ことを示す。移動局は、次に、データパケット内にピギ
ーバック欄を設け、この中に、次のあるいはそれ以降の
パケットの送信に対して要求される資源の変更を示す指
標を挿入した上で、データパケットを送信する。この資
源の変更には、要求される帯域幅の変更も含まれ、結果
として、図４に示すような信号帯域幅プロフィルとな
る。移動局と基地局との間の上りリンク通信および下り
リンク通信を制御するために時分割ジュープレックス
（TDD）が用いられる場合は、このピギーバック欄は、
特定の上りリンクへのアクセスをリクエストするために
用いられる。スロットALOHAプロトコルがパケット伝送
のタイミングを管理するために用いられる場合は、この
ピギーバック欄は、特定のスロットへのアクセスをリク
エストするために用いられるる。いったんデータパケッ
トが正常に受信および復号されると、システムコントロ
ーラ２１は、フォワードアクセスチャネル（FACH）を用
いて送信アクノレッジメント（TxAck）信号を返信する
ことで、移動局に、最も最近送信されたパケットがバッ
ファから除去されたことを示す。次に、移動局とシステ
ムコントローラは、移動局によって要求される資源の変
更を再び協議し、システムコントローラは動的資源割り
当てテーブル（DRA）２２を適当に更新する。
【００１９】図５は、上述のCDMAプロトコルと共に用い
るのに適当なタイプのデータパケットを示す。このパケ
ットは、先頭に幾つかのパイロットビット（Pilot）を
含むが、これは、基地局によってパケットの開始を識別
するために用いられる。これに続く電力制御ビット（TP
C）は、基地局の電力が増加されるべきかあるいは低減
されるべきか否かを示す。続く速度情報ビット（RI）
は、基地局にユーザが用いることを希望する伝送速度を
知らせるために用いられる。最後にピギーバック欄（PG
BK）がデータの前に挿入される。
【００２０】図６は、上述のCDMAプロトコルと共に用い
るのに適当な代替のタイプのデータパケットを示す。こ
の代替においては、さらに、トラヒックチャネル（TC
H）に加えて、トラヒックチャネルが割り当てられると
きに設定される第二の双方向の関連する制御チャネル
（ACCH）が用いられる。トラヒックチャネルは、データ
を伝送するために用いられ、他方、この制御チャネル
（ACCH）は、制御情報（つまり、パイロット（Pilot）
ビット、電力制御ビット（TPC）ビット、速度情報（R
I）ビット、ピギーバック（PGBK）欄）を送信するため
に用いられる。このデータ情報と制御情報は同相／直交
多重化される。
【００２１】上述の説明は、単に、本発明を解説するた
めのものと解釈されるべきであり、当業者においては類
似する実施例が明きらかである。例えば、データパケッ
トを送信するためにTDMAあるいはFDMA等の他の通信プロ
トコルを用いることもできる。いずれのプロトコルが用
いられる場合も、パケットの伝送が動的に協議され、さ
らに、当初の割り当てが不十分であることが判明した場
合、割り当てが呼の最中に動的に変更される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による移動通信システムのブロック図を
示す図である。
【図２】説明の実施例において用いられる通信チャネル
を示す図である。
【図３】本発明による移動無線通信システムの動作の流
れ図を示す図である。
【図４】本発明による移動無線通信システムの通信チャ
ネル上を送信される信号の帯域幅プロフィルを示す図で
ある。
【図５】本発明による移動無線通信システムの通信チャ
ネル上を送信されるデータパケットの構造を示す図であ
る。
【図６】本発明による移動無線通信システムの通信チャ
ネル上を送信される代替のデータパケットの構造を示す
図である。
【符号の説明】
１、２、．．ｎ エンドユーザデバイス（移動局） １０、１１ アンテナ １２ 空中インタフェース １３ 基地局 １４ 移動交換センタ １５ もう一つの移動交換センタ １６ 公衆音声／データ網 ２０ 基地局 ２１ システムコントローラ ２２ 動的資源割り当てテーブル（DRA）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロレンツ フレッド フレイバーグ イギリス国 エスエヌ５ ６イービー ウ ィルトシアー，スウィンドン，グランジ パーク，ブレイドンハム ロード 16 (72)発明者 ディヴィッド ジョナサン リーダー イギリス国 エスエヌ５ ６エーダブリュ ウィルトシアー，スウィンドン，グラン ジ パーク，マーニー ロード 22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンドユーザデバイスが通信システム内
    の資源をリクエストするための方法であって、この方法
    が：前記エンドユーザデバイスによって送信されるべき
    複数の情報パケットを生成するステップ；および前記情
    報パケットを、シーケンスにて、前記通信システムの通
    信チャネルを用いて送信するステップを含み；各情報パ
    ケットがピギーバック欄を含み、このピギーバック欄
    が、前記エンドユーザデバイスによって前記シーケンス
    内のもう一つの情報パケットを送信するために要求され
    る資源を通信システムのコントローラに対して示すこと
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記もう一つの情報パケットが前記シー
    ケンス内の次の情報パケットであることを特徴とする請
    求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記通信システムのコントローラが、前
    記エンドユーザデバイスに割り当てられた資源の変更を
    示すことを特徴とする請求項１あるいは２の方法。
  4. 【請求項４】 通信システムであって、このシステム
    が：少なくとも一つのエンドユーザデバイス、およびこ
    の通信システム内の通信チャネルを含み、前記エンドユ
    ーザデバイスによって情報パケットがこの通信チャネル
    を用いてシーケンスにて送信され；各情報パケットがピ
    ギーバック欄を含み、このピギーバック欄が、前記エン
    ドユーザデバイスによって前記シーケンス内のもう一つ
    の情報パケットを送信するために要求される資源を通信
    システムのコントローラに対して示すことを特徴とする
    通信システム。
JP30931398A 1997-10-31 1998-10-30 通信システムへのアクセス Expired - Lifetime JP3144778B2 (ja)

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EP97308747 1997-10-31

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