JP2746183B2 - 多重アクセス方法 - Google Patents

多重アクセス方法

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JP2746183B2
JP2746183B2 JP7078788A JP7878895A JP2746183B2 JP 2746183 B2 JP2746183 B2 JP 2746183B2 JP 7078788 A JP7078788 A JP 7078788A JP 7878895 A JP7878895 A JP 7878895A JP 2746183 B2 JP2746183 B2 JP 2746183B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/02Hybrid access

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通信システムにおける
多重アクセス方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、パケット通信の場合は、パケット
発生のバースト性により、複数の端末で通信媒体を共有
して使用することが多い。このような場合、通信におい
て共用されている通信媒体では、ポイント・マルチポイ
ントの伝送路を提供している。通信媒体が無線であるな
らば、その通信のアクセス形態は無線基地局から端末へ
信号が伝送される下りの場合には放送となり全端末が受
信可能であるが、端末から無線基地局へ信号が伝送され
る上りの場合には複数の端末が共通の通信媒体を使用す
るマルチアクセスとなることが一般的である。この上り
において、効率的なマルチアクセス方式を提供すること
は、一つの共用通信媒体当りの伝送容量が拡大し、シス
テムの加入者容量の大幅な増加を可能とする。
【0003】従来、種々のマルチアクセス方式が提案さ
れてきている。最も制御が単純で基本的な方式はALO
HA方式(Telecommunication Ne
tworks(ISBN 0−201−16423),
pp.407−408)である。本方式の基本的な考え
方は、パケット信号が新たに発生した場合には、その直
後にパケット信号を送信するというものである。このた
め、衝突は起こりうるが、非常に小さい遅延を達成する
ことが出来る。このように衝突の起こりうるアクセス方
式を以下では衝突系のアクセス方式と呼ぶ。また、他の
端末が現在送信中であるかどうかを受信部で検出し、ア
イドル期間検出後、直ちにパケット信号を送信するCS
MA(Carrier Sense Multiple
Access)方式(Telecommunicat
ion Networks(ISBN 0−201−1
6423)pp.437)もある。この方式では、他の
端末が送信中には送信を行わないため、送出されたパケ
ット信号の衝突を低減することが可能となる。しかしな
がら移動体通信のように、端末が互いに見通しにある場
合が少なく、隠れ端末の影響が大きい場合には、キャリ
アセンスが出来ないため、ICMA(Idle−sig
nal Casting MultipleAcces
s)方式が用いられ、多重アクセス時のパケット信号の
衝突を低減し、スループットを改善している。さらに、
補足効果によるパケット信号衝突時の生き残りを考慮し
て、上り信号の一部を部分エコーとして衝突制御信号に
用いるICMA−PE(Idle−signal Ca
sting Multiple Access wit
h Partial Echo)方式(梅田、尾上、
“部分エコー付き空線制御移動通信ランダムアクセス方
式”、信学技報RCS91−30)が提案されている。
【0004】図8に、ICMA−PEの簡単な説明を行
うためのシーケンス図を示す。端末801からの上り信
号D1u (0)が、無線基地局800に受信された場
合、無線基地局800は衝突制御情報としてbusyフ
ラグを立てるとともに、受信したデータD1u (0)の
一部を部分エコーPE1(0)として加える。このよう
にすることで、補足効果によるパケット信号衝突の生き
残り信号が、どの端末が送信した信号かを判別すること
ができ、生き残り信号の救済が可能となる。しかしなが
ら、衝突系のアクセス方式では送信開始時の衝突は避け
えなく、送信を希望する端末数が多い場合には大きな問
題となる。また、送信を希望する端末数が多い場合には
無線基地局での受信誤りが衝突によるものか無線回線品
質の劣化によるものかを判断することは出来ず、対処が
困難である。
【0005】以上のような衝突系のアクセス方式に対し
て、衝突の発生しないアクセス方式もある。このような
多重アクセス方式を以下では非衝突系のアクセス方式と
呼ぶ。これは端末の送信権を巡回させることによって実
現される。非衝突系のアクセス方式の一つにポーリング
方式と呼ばれる多重アクセス方式がある。ポーリング方
式では、無線基地局が端末の一つ一つに伝送すべき信号
があるか否かを問い合わせ、端末に伝送すべき信号があ
る場合に端末から信号が伝送され、次々に端末にポーリ
ングが行われることになる。このようなポーリング方式
では、無線基地局による集中管理が可能であるため、複
数端末による多重アクセス時の信号衝突は生じないが、
端末に送信すべき信号が発生してもポーリングによって
送信権が付与されるまでは送信出来ないため、送信遅延
が生じるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、限り
ある資源である無線資源やイーサネットのような共有媒
体の一つのチャネルに多くのユーザを収容する多重アク
セス方式において、ALOHA方式に代表される衝突系
の多重アクセス方式は、接続遅延が短いものの、高トラ
ヒック時には、衝突が繰り返し発生することにより、ス
ループットが上がらないという欠点を持ち、一方、ポー
リング方式に代表される非衝突系の多重アクセス方式
は、高トラヒック時にもスループットの低下が起きない
ものの、衝突を避けるためのチャネルの割り当てに時間
が掛かり接続遅延が大きくなるという各々の方式の問題
点を解決するための多重アクセス方式を提供することに
ある。さらに、衝突系のアクセス方式において判別不能
であった受信誤りが衝突によるものか無線回線品質の劣
化によるものかを判別し、無線回線品質の劣化である場
合には、他の無線回線へ移行する判断基準を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は、複数の
端末と無線基地局間の一つの無線通信媒体を共有してパ
ケット通信を行う多重アクセス方法において、前記端末
と前記無線基地局間の通信トラヒックに応じて、衝突の
起こりうる多重アクセス方式と衝突の起こりえない多重
アクセス方式を適応的に使い分けることを特徴とする。
【0008】第2の本発明は、複数の端末と無線基地局
間の一つの無線通信媒体を共有してパケット通信を行う
多重アクセス方法において、前記端末と前記無線基地局
間の通信トラヒックに応じて、衝突の起こりうる多重ア
クセス方式と衝突の起こりえない多重アクセス方式を適
応的に使い分ける多重アクセス方法であって、前記無線
基地局が受信したパケット信号の受信誤り率に応じて、
受信誤り率が小さい場合には衝突の起こりうる多重アク
セス方式を用い、受信誤り率が大きい場合には衝突の起
こりえない多重アクセス方式を用いることを特徴とす
る。
【0009】第3の本発明は、複数の端末と無線基地局
間の一つの無線通信媒体を共有してパケット通信を行う
多重アクセス方法において、前記無線基地局が受信した
パケット信号の受信誤り率に応じて、受信誤り率が小さ
い場合には衝突の起こりうる多重アクセス方式を用い、
受信誤り率が大きい場合には衝突の起こりえない多重ア
クセス方式を用いるという多重アクセス方法であって、
衝突の起こりえない多重アクセス方式を用いても、前記
無線基地局が受信したパケット信号の受信誤り率が向上
しない場合に、他の無線回線に移行することを特徴とす
る。
【0010】第4の本発明は、複数の端末と無線基地局
間の一つの無線通信媒体を共有してパケット通信を行う
多重アクセス方法において、前記無線基地局が受信した
パケット信号の受信誤り率に応じて、受信誤り率が小さ
い場合には衝突の起こりうる多重アクセス方式を用い、
受信誤り率が大きい場合には衝突の起こりえない多重ア
クセス方式を用いるという多重アクセス方法であって、
前記無線基地局が衝突の起こりうるアクセス方式から衝
突の起こりえないアクセス方式に、または、衝突の起こ
りえないアクセス方式から衝突の起こりうるアクセス方
式へ移行した場合でも、端末はその移行を意識せずに多
重アクセスを行うことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明では、受信側が受信誤り率に応じて、衝
突系および非衝突系の多重アクセス方式を適応的に使用
し、低トラヒック時には衝突系の多重アクセス方式を、
高トラヒック時には非衝突系の多重アクセス方式を取
る。また、ポーリング方式のような非衝突系のアクセス
方式を連動して使用するため、衝突系の多重アクセス方
式使用時に起きた受信誤りが、干渉等の無線回線品質の
劣化による受信誤りなのか、衝突による受信誤りなのか
を判別することが出来る。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の多重アクセス方法を実現す
るアクセス制御情報および下りデータの構成例である。
【0013】図1に示すように、アクセス制御情報は、
busy/idle情報およびポーリングアドレスから
構成される。
【0014】本発明の第1の実施例を図2に示すシーケ
ンス図を用いて説明する。図2は上りと下りが時分割多
重されている無線パケット通信のシステムで、上りのマ
ルチアクセスに関してはICMA方式を用いており、無
線基地局100が端末101,102と通信している場
合のシーケンス図である。また、端末101−105の
ポーリングアドレスは各々P101−P105であると
する。
【0015】衝突系のアクセス方式ICMA方式が用い
られているときに、端末101からパケット信号D101
(0),D101 (1)が送信された後、無線基地局10
0からアクセス方式変更信号が全端末に報知される。ア
クセス方式変更信号送信以降は、非衝突系のアクセス方
式であるポーリング方式が用いられ、ポーリングアドレ
スが設定されることになる。この設定されたポーリング
アドレスに基づいて、端末はパケット信号を送信するこ
とになる。ここで、アクセス方式変更信号を無線基地局
から報知せずともポーリングアドレスを設定しているこ
とをアクセス方式の変更に意味付けることも可能であ
る。ポーリング方式が用いられるようになり、端末10
1−102のポーリングアドレスP101,P102に
ポーリングが行われても、送信すべきパケット信号の無
い端末101,102からはパケット信号が無線基地局
100に送信されてこないため、端末103のポーリン
グアドレスP103にポーリングが行われる。端末10
3は送信すべきパケット信号D103 (0)を無線基地局
100に送信する。無線基地局では端末103から継続
するパケット信号がないため、ポーリングアドレスを端
末104のポーリングアドレスP104にして、ポーリ
ングを行う。端末104では、送信すべきパケット信号
104 (0)を送信し、無線基地局100は端末104
からパケット信号D104 (1)が継続して送られてくる
ため、ポーリングアドレスを変更せずにポーリングを行
うことになる。
【0016】上記のような処理を行い、衝突系のアクセ
ス方式と非衝突系のアクセス方式を切替て使用するアク
セス方式が実現される。
【0017】本発明の第2の実施例を図3に示すシーケ
ンス図を用いて説明する。図3は上りと下りが時分割多
重されている無線パケット通信のシステムで、上りのマ
ルチアクセスに関しては衝突系のアクセス方式としてI
CMA方式を用いており、無線基地局200が端末20
1−205と通信している場合のシーケンス図である。
また、端末201−205のポーリングアドレスは各々
P201−P205であるとする。
【0018】端末201,202から無線基地局へのパ
ケット信号が何度か衝突した後、衝突系アクセス方式か
らポーリングアドレスが設定された非衝突系アクセス方
式に移行している。
【0019】衝突系のアクセス方式ICMA方式が用い
られているときに、端末201からパケット信号D201
(0),D201 (1)が送信された後、端末203,2
04からのパケット信号D203 (0),D204 (0)が
衝突し、無線基地局200はポーリングアドレスを設定
し、非衝突系のアクセス方式であるポーリング方式が用
いられることになる。この設定されたポーリングアドレ
スに基づいて、端末はパケット信号を送信することにな
る。ポーリング方式が用いられるようになり、端末20
1−202のポーリングアドレスP201,P202に
ポーリングが行われても、送信すべきパケット信号の無
い端末201,202からはパケット信号が無線基地局
200に送信されてこないため、端末203のポーリン
グアドレスP203にポーリングが行われる。端末20
3は送信すべきパケット信号D20 3 (0)を無線基地局
200に送信する。無線基地局では端末203から継続
するパケット信号がないため、ポーリングアドレスを端
末204のポーリングアドレスP204にして、ポーリ
ングを行う。端末204では、送信すべきパケット信号
204 (0)を送信し、無線基地局200は端末204
からパケット信号D204 (1)が継続して送られてくる
ため、ポーリングアドレスを変更せずにポーリングを行
うことになる。
【0020】本実施例においては無線基地局が受信した
パケット信号の受信誤り率に基づいて多重アクセス方式
の変更を行う。これを図4に示す。尚、受信誤り率の測
定はスライディングウィンドウを用いて行うものとして
いる。図4では、衝突系のアクセス方式から非衝突系の
アクセス方式へ移行する受信誤り率(FER1 )と非衝
突系のアクセス方式から衝突系のアクセス方式へ移行す
る受信誤り率(FER2 )をFER1 >FER2 と定め
ることにより、衝突系のアクセス方式と非衝突系のアク
セス方式間のばたつきを防いでいる。このように、衝突
系のアクセス方式において受信誤り率がFER1 を越え
た場合に衝突系のアクセス方式から非衝突系のアクセス
方式へ移行し、衝突による受信誤りが低下してFER2
を下回った場合には、非衝突系のアクセス方式から衝突
系のアクセス方式に移行する。非衝突系のアクセス方式
から衝突系のアクセス方式への移行は、受信誤り率の閾
値を用いるだけでなく、無線基地局で受信されているパ
ケット信号の送信端末数に基づいて行っても同様の効果
が得られることは明白である。
【0021】本発明の第3の実施例を図5を用いて説明
する。図5は受信誤り率の3つの閾値FER1 ,FER
2 ,FEE3 に基づいて、無線基地局、端末間におい
て、衝突系のアクセス方式もしくは非衝突系のアクセス
方式の何れを用いるか、または、異なる無線回線へ移行
する様子を示している。
【0022】無線基地局および端末が無線回線f1 を用
いてパケット通信を行っている場合に、受信誤り率がF
ER2 を越えると、例えばポーリング方式のような非衝
突系のアクセス方式に移行する。非衝突系のアクセス方
式に移行した後も、受信誤り率が低下せず、FER2
越えてしまう場合には、無線回線品質の劣化と見なし、
他の無線回線f2 へ移行することになる。
【0023】本発明の第4の実施例を図6を用いて説明
する。図6は端末識別子301−305を持つ端末が無
線基地局と通信を行っている場合のシーケンス図であ
る。また、301−305のポーリングアドレスは各々
P301−P305であるとし、上り下りの信号が時分
割多重されている無線パケット通信のシステムで、上り
のマルチアクセス方式に関しては、衝突系のアクセス方
式としてICMA−PE方式を、非衝突系のアクセス方
式としてポーリング方式を用いているものとする。
【0024】まず、端末301が無線基地局300にパ
ケット信号を送出しようとし、busy/idle情報
がidleであるのを確認して、パケット信号D
301 (0)を送出する。前記パケット信号D301 (0)
にはパケット信号を継続して送出するための継続情報が
含まれている。前記パケット信号D301 (0)を受信し
た無線基地局300は、該パケット信号に引続き端末3
01からパケット信号を受信するために、busy/i
dle情報をbusy(B)として、他の端末からのパ
ケット信号送信を抑制する。端末300の送出した継続
のパケット信号D301(1)を無線基地局300が受信
した後、無線基地局300は、busy/idle情報
をidle(I)に変え、他の端末からのパケット信号
受信に備える。ここまでの状態はICMA−PE方式で
あり、衝突系のアクセス方式となっている。
【0025】次に端末303,304が無線基地局30
0からのbusy/idle情報がidle(I)であ
るため、同時にパケット信号D303 (0),D
304 (0)を送出して衝突を起こしたときに、無線基地
局300が非衝突系のアクセス方式に移行する様子を示
している。無線基地局300は、受信電界強度は強くと
も受信したパケット信号に受信誤りが含まれていること
をCRC(Cyclic Redundancy Ch
eck)コード等により判定して、受信誤り率がある閾
値を越えたとして、busy/idle情報をbusy
(B)とする。その後、ポーリングアドレス部にポーリ
ング先のアドレスを入れ、報知し、端末からのパケット
信号送出を待つ。ポーリングアドレスをP301,P3
02と順次変更して、パケット信号を受信しなかった無
線基地局がポーリングアドレスをP303にしたとき
に、端末303からのパケット信号を受信する。このと
き端末303からのパケット信号はD303 (0)のみで
あるので、次のポーリング時にはポーリングアドレスは
P304に変わっている。無線基地局300からポーリ
ングアドレスP4を受信した端末304は継続パケット
信号が存在することを示してパケット信号D304 (0)
を無線基地局300に送出する。前記パケット信号D30
4 (0)を受信した無線基地局300は継続するパケッ
ト信号が存在することを知り、ポーリングアドレスをP
304のままにしてポーリングを行う。再び、P304
というポーリングアドレスを受信した端末304は継続
するパケット信号D304 (1)を送出する。前記パケッ
ト信号D304 (1)を受信した無線基地局300は継続
するパケット信号が無いことを知り、ポーリングアドレ
スを次なるポーリングアドレスP305に変更して、ポ
ーリングを行う。このようにして、無線基地局と端末間
では非衝突系のアクセス方式を使用することになる。
【0026】第4の実施例における端末の状態遷移の例
を示す。図7にあるように端末は送信待ち状態から応答
待ち状態へは、busy/idle情報がidle
(I)の場合、もしくはbusy/idle状態がbu
sy(B)の場合でポーリングアドレスが自局のポーリ
ングアドレスである場合に移行することができ、このと
き無線基地局にパケット信号を送出する。応答待ち状態
から送信待ち状態へは端末からのパケット信号が衝突し
ていない場合に移行する。もし、端末からのパケット信
号が衝突している場合には、応答待ち状態から再送状態
へ移行する。この送信したパケット信号が衝突したか衝
突していないかは、ポーリングアドレス部が0であるか
否かで判断している。再送状態である時間経過した後、
送信待ち状態へ移行する。このように端末は、衝突系/
非衝突系のアクセス方式に係わらず、同じ状態遷移で、
アクセス方式の変更を意識せずに無線基地局との通信が
可能となる。
【0027】
【発明の効果】本発明が提供する多重アクセス方法で
は、受信側が受信誤り率に応じて、衝突系および非衝突
系の多重アクセス方式を適応的に使用し、低トラヒック
時には衝突系の多重アクセス方式を、高トラヒック時に
は非衝突系の多重アクセス方式を取ることにより、接続
遅延も小さく高トラヒック時にも高いスループットを実
現する多重アクセス方式を提供することが可能となる。
また、ポーリング方式のように非衝突系のアクセス系を
連動して使用するため、衝突系のアクセス方式使用時に
起きた受信誤りが、干渉等の無線回線品質の劣化による
受信誤りなのか、衝突による受信誤りなのかを判別する
ことが可能となり、もし、無線回線品質の劣化による受
信誤りが大きいのであれば、異なる無線回線に移行する
判断基準とすることも出来る。また、端末はアクセス方
式が衝突系のアクセス方式なのか、非衝突系のアクセス
方式が用いられているかを意識すること無く動作が可能
であり、端末のアクセス処理量を低減することが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多重アクセス方法を実現するアクセス
制御情報および下りデータの構成例である。
【図2】上りと下りが時分割多重されている無線パケッ
ト通信のシステムで、上りのマルチアクセスに関しては
ICMA方式を用いており、無線基地局100が端末1
01,102と通信している場合のシーケンス図であ
る。
【図3】上りと下りが時分割多重されている無線パケッ
ト通信のシステムで、上りのマルチアクセスに関しては
衝突系のアクセス方式としてICMA方式を用いてお
り、無線基地局200が端末201−205と通信して
いる場合のシーケンス図である。
【図4】受信誤り率に基づく多重アクセス方式の変更の
例を示す図である。
【図5】受信誤り率の3つの閾値FER1 ,FER2
FER3 に基づく多重アクセス方式の変更の例を示す図
である。
【図6】端末識別子301−305を持つ端末が無線基
地局と通信を行っている場合のシーケンス図である。
【図7】端末の状態遷移の例を示す図である。
【図8】ICMA−PE方式の説明図である。
【符号の説明】
100 無線基地局 101−105 端末 200 無線基地局 201−205 端末 300 無線基地局 301−305 端末 800 無線基地局 801 端末

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の端末と無線基地局間の一つの無線通
    信媒体を共有してパケット通信を行う多重アクセス方法
    において、 前記端末と前記無線基地局間の通信トラヒックに応じ
    て、衝突の起こりうる多重アクセス方式と衝突の起こり
    えない多重アクセス方式を適応的に使い分け、前記端末は、前記無線基地局から送信されるbusy/idle
    情報及びアドレス情報に従って、多重アクセスを行い、 前記busy/idle情報がidleの場合、もしくは前記busy/
    idle情報がbusyであり前記アドレス情報が自局のアドレ
    スである場合に、前記端末は、データを送信するととも
    に送信待ち状態から応答待ち状態へ移行し、 前記端末からの信号が衝突していない場合は、応答待ち
    状態から送信待ち状態へ移行し、 前記端末からの信号が衝突している場合には、応答待ち
    状態から再送状態へ移行し、一定時間経過後、送信待ち
    状態へ移行することにより、 前記衝突の起こりうる多重アクセス方式から衝突の起こ
    りえない多重アクセス方式に、または、衝突の起こりえ
    ない多重アクセス方式から衝突の起こりうる多重アクセ
    ス方式へ移行した場合でも、端末はその移行を意識せず
    に多重アクセスを行うことを特徴とする多重アクセス方
    法。
  2. 【請求項2】前記無線基地局が受信したパケット信号の
    受信誤り率に応じて、受信誤り率が小さい場合には衝突
    の起こりうる多重アクセス方式を用い、受信誤り率が大
    きい場合には衝突の起こりえない多重アクセス方式を用
    いることを特徴とする請求項1記載の多重アクセス方
    法。
  3. 【請求項3】前記衝突の起こりえない多重アクセス方式
    を用いた場合であって、前記無線基地局が受信したパケ
    ット信号の受信誤り率が向上しない場合に、他の無線回
    線に移行することを特徴とする請求項2に記載の多重ア
    クセス方法。
JP7078788A 1995-04-04 1995-04-04 多重アクセス方法 Expired - Fee Related JP2746183B2 (ja)

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