JP2675374B2 - 無線通信制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無線基地局が配下の無線端末局との間で発
着信制御、および通信を行なう複数の無線チャネルを具
備する無線通信方式において、該無線チャネルを効率的
に運用することにより、無線基地局に対する無線端末局
からの発信情報の伝送効率、および無線基地局と無線端
末局との通信の接続率を高める手段を持つ無線通信制御
方式に関するものである。

なお、本明細書において「チャネル」（「無線チャネ
ル」ともいう）という言葉を用いるが、その具体的な意
味は、周波数分割多元接続方式の場合は「周波数」、時
分割多元接続方式の場合は「タイムスロット」であり、
本発明は周波数分割多分接続方式、時分割多元接続方式
のどちらの場合にも同様の構成で実現可能である。

〔従来の技術〕

従来方式 その1. 第７図は、無線基地局と複数の無線端末局からなる通
常の無線通信システム構成を示す図である。

第７図に示すように、無線ゾーン内の無線基地局１の
配下に複数の無線端末局2a〜2cが存在する無線通信方式
の場合、通信チャネルの他に無線端末局2a〜2cの発着信
制御を行なう制御チャネルとして着信制御チャネルと発
信制御チャネルを各々少なくとも１チャネル設定し、該
制御チャネルを時分割して複数の無線端末局が共有する
方法がある。

着信待ち受け中の無線端末局は在圏無線ゾーンの着信
制御チャネルを受信する。無線基地局から無線端末局へ
の下りの着信制御チャネルの信号構成の一例を第８図に
示す。

無線端末局は、着信情報（P₁,P₂,P₃,……,P_j）3a〜3d
中に自局への着信情報が検知された場合は着信制御を行
ない、無線基地局による通信チャネルの指定を行なった
後に該通信チャネルで通信を行なう。

着信待ち受け動作中に無線端末局加入者より発信要求
送出指示があった場合、該無線端末局から無線基地局へ
上りの発信制御チャネルをランダムアクセスして発信情
報が送出される。

上りの発信制御チャネルは、第８図に示す下り着信制
御チャネル中の基地局情報（B₁,……B_j）4a,4bにより予
め無線端末局に報知される。無線端末局のアクセス方式
としてはアロハ方式、スロッテドアロハ方式等がある。

無線端末局および無線基地局は、該発信制御チャネル
を用いて発信制御を行ない、無線基地局による通信チャ
ネルの指定を行なった後に該通信チャネルで通信を行な
う。

以上説明した従来方式その1.での無線端末局の発着信
制御フローを第９図に示す。

また、無線端末局が移動性を有し、無線端末局の在圏
無線ゾーンを位置登録する必要がある場合、位置登録情
報は該無線端末局から無線基地局へ上りの発信制御チャ
ネルをランダムアクセスして送出される。

従来方式 その2. 上記の従来方式その1.では、一つのチャネルで複数の
無線端末局の発着信制御を行なう共通制御チャネルを通
信チャネル以外に専用に設ける方法を示したが、この他
に、一つのチャネルで一つの無線端末局の発着信個別制
御を行なう方法もある。

無線端末局は、通信に使用されていない空きチャネル
を区別する手段を持ち、着信待ち受け中の無線端末局
は、下りの空きチャネルを循環的に切り替えて順次受信
する。無線端末局への着信情報は下りの空きチャネルの
一つを用いて送信される。無線端末局は着信情報が送信
されるチャネルを区別する手段を持ち、着信情報が送信
される場合、受信チャネルの循環を中断し、該着信情報
が送信されるチャネルを受信する。

無線端末局は、自局への着信情報を受信した場合、該
チャネルに対応する上りのチャネルで着信応答情報を送
信し着信制御を行ない、該チャネルを用いて通信を行な
う。受信した着信情報が自局に該当しない場合、上記の
受信チャネルの循環を再開する。

無線端末局からの発信情報は、上りの空きチャネルを
用いて無線基地局へ送信され、該チャネルを用いて発信
制御および通信を行なう。

以上説明した従来方式その2.での無線端末局の発着信
制御フローを第10図に示す。

従来方式 その3. 以上説明した従来方式その1.その2.の他に、これらを
組み合わせた方式もある。

すなわち、無線端末局の着信制御を行なう制御チャネ
ルとして着信制御チャネルを設定し、該着信制御チャネ
ルにより複数の無線端末局の着信共通制御を行ない、発
信は一つの空き通信チャネルで一つの無線端末局の発信
個別制御を行なう方式である。

着信待ち受け中の無線端末局は、在圏無線ゾーンの下
り着信制御チャネルを受信する。無線端末局は自局への
着信情報を受信した場合、上り着信制御チャネルを用い
て着信制御を行ない、無線基地局による通信チャネルの
指定を行なった後に該チャネルで通信を行なう。

無線端末局は、空き通信チャネルを判別する手段を持
ち、無線端末局からの発信情報は、上りの空き通信チャ
ネルを用いて無線基地局へ送信され、該通信チャネルを
用いて発信制御を行ない、該通信チャネルで通信を行な
う。

以上説明した従来方式その3.での無線端末局の発着信
制御フローを第11図に示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来方式その1.では、発信制御、着信制御に
各々少なくとも１チャネルを専有するため、通信量の少
ない無線ゾーンでは発着信の頻度が低く、無線チャネル
を無駄に専有する欠点があった。

通信量が多い無線ゾーンでは、通信チャネルに空きが
無い場合、共通制御チャネルで発着信を受け付けても通
信ができないため制御チャネルに無駄が生じる欠点があ
った。また、無線端末局から発信を行なうチャネルが限
定されるためランダムアクセスの衝突率が増大し、発信
完了率を上昇させるためには発信信号の再送を必要とす
るため、発信接続遅延が増大する欠点があった。

従来方式その2.その3.では、一つの無線端末局からの
発信で一つの無線チャネルを専有する個別制御方式であ
るため、発信接続が失敗した場合でも一定時間は無線チ
ャネルを無駄に専有する欠点があった。

また、発信要求送信の際に無線端末局が無線ゾーン内
の空きチャネルを探す方法として、無線端末局が無線ゾ
ーン内の全ての無線チャネルを記憶し、該チャネルを循
環的に切り替えて受信し、空きチャネルを見付ける必要
がある。無線ゾーン内に多数の無線チャネルが存在する
場合、空き通信チャネルを見付けるために、発信接続遅
延が大きくなる欠点を有する。

さらに、無線端末局がサービスエリア内で別の無線ゾ
ーンへ移動する可能性を持つ場合、移動するごとに記憶
内容を変更するか、初めにサービスエリア内の全ての無
線チャネルを記憶する必要があり、サービスエリア内に
多数の無線ゾーンが存在する場合や、サービスエリア内
に新たな無線ゾーンを設定する場合に、空き通信チャネ
ルを見付ける制御が困難となる欠点がある。

また、従来方式その3.では、無線端末局が空きチャネ
ルを探す方法として、無線基地局が全ての空き通信チャ
ネルを着信制御チャネルにおいて報知し、無線端末局は
該報知情報を受信して空き通信チャネルを知る方法があ
るが、無線ゾーン内に多数の無線チャネルが存在する場
合、該報知情報が大きくなり着信制御チャネルを専有す
る割合が増加する欠点がある。

本発明は、上記の欠点を解決し、効率的な発着信制御
を行なうことにより、無線チャネルの使用効率を高める
無線通信制御方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に
記載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、サービスエリアが一つ以上の無
線ゾーンで構成され、該各無線ゾーンは無線基地局を具
備し、無線ゾーン内には複数の無線端末局が存在し、上
記無線基地局は配下の無線端末局との間に、発着信制御
および通信を行なう複数の無線チャネルを具備する無線
通信方式において、無線基地局に、上記無線チャネルを
着信制御チャネルと通信チャネルに分割し、通信チャネ
ルの内、通信に使用されていない空き通信チャネルの一
部または全部を、複数無線端末局の発信制御を行なう共
通発信制御チャネルとして設定する手段と、無線端末局
への着信は着信制御チャネル、無線端末局からの発信は
上記発信制御チャネルを用いて行なう手段と、無線基地
局が無線端末局との間で通信を開始するときに、該発信
制御チャネルを含む上記空き通信チャネルの中から通信
チャネルを設定して、該通信チャネルを用いて通信を行
なう手段とを設けた無線通信制御方式である。

〔作用〕

本発明は、共通制御チャネルを用いて無線端末局の発
着信を行なう無線通信方式において、空き通信チャネル
が存在する場合、該チャネルの一部または全部を発信制
御チャネルとして使用し、また、通信チャネルに空きが
ない場合は、発信制御チャネルを持たず、発信制御を中
断するよう構成する。

〔実施例〕

第１図は、本発明の無線通信制御方式の動作を説明す
る図であり、同図（ａ）は従来方式で共通制御チャネル
を用いて無線端末局の発着信を行なう場合の無線チャネ
ル構成図、同図（ｂ）は本発明の無線通信制御方式で空
き通信チャネルが存在する場合の無線チャネル構成図、
同図（ｃ）は本発明の無線通信制御方式で空き通信チャ
ネルが無く更に通信チャネルを使用する必要が生じた場
合の無線チャネル構成図を示している。同図において、
下りの着信制御チャネルは無線基地局が無線端末局への
着信情報を伝送するためのチャネルであり、上りの着信
制御チャネルは、無線端末局が基地局に対して、着信応
答信号を伝送するためのチャネルである。

また、上りの発信制御チャネルは無線端末局の発信要
求を無線基地局に伝送するためのチャネルであり、下り
の発信制御チャネルは無線端末からの発信要求に対して
の応答無線基地局から無線端末に対して送るためのチャ
ネルである。

まず、最初に第１図（ｂ）の空き通信チャネルがある
場合について、同図（ａ）の従来方式と比較して説明
し、同図（ｃ）の空き通信チャネルが無い場合について
は後述する。

すなわち、従来は第１図（ａ）に示すように、無線チ
ャネルを着信制御チャネル5a,6a、発信制御チャネル5b,
6b通信チャネル5c〜5e,6c〜6eに固定的に設定し、空き
通信チャネル5c,5d,6c,6dが存在する場合でもチャネル
構成は一定であったが、本方式では同図（ｂ）に示すよ
うに、発信制御チャネルの内、チャネル7b,7c,8b,8cを
発信制御チャネルとして設定する。

第１図（ｂ）において、着信待ち受け中の無線端末局
は在圏無線ゾーンの着信制御チャネル7aを受信する。無
線端末局は、自局への着信情報が検出された場合着信制
御を行ない、無線基地局による通信チャネルの指定を受
信した後に該チャネルで通信を行なう。

上りの発信制御チャネルは、下りの着信制御チャネル
8a中の基地局情報（第８図の符号4a,4bで示される情
報）により報知される。着信待ち受け動作中に無線端末
局加入者より発信要求送出指示があった場合、該無線端
末局は上記基地局情報を参照し、上りの発信制御チャネ
ル7bまたは7cをランダムアクセスして発信情報を送出す
る。無線端末局のアクセス方式としては、アロハ方式、
スロッテドアロハ方式等がある。

発信制御チャネル7bまたは7cを用いて発信制御を行な
い、通信チャネルの指定を行なった後に該指定された通
信チャネルで通信を行なう。

通信チャネルとして複数チャネルを必要とする場合、
発着信制御の際に必要なチャネル数を無線基地局へ報告
し、無線基地局は必要数の通信チャネルを割り当てる。

また、無線端末局が移動性を有し、該無線端末局の在
圏無線ゾーンを位置登録する必要がある場合、位置登録
情報は該無線端末局から無線基地局へ上りの発信制御チ
ャネル7bまたは7cをランダムアクセスして送出される。

また、第２図は、無線基地局の動作を説明するブロッ
ク構成図を示しており、11a〜11dは送信装置、12a〜12d
は受信装置、13a〜13dは信号処理部、14は着信処理部、
15はチャネル管理部、16は発信処理部を表わしている。

下りの着信制御チャネルでは、着信処理部14で受信し
た無線端末局への着信情報とチャネル管理部15で管理さ
れる発信制御チャネルに関する基地局情報が、信号処理
部13aで符号化され、送信装置11aより報知される。空き
通信チャネルを発信制御チャネルとして使用する場合、
該チャネルの管理はチャネル管理部15で行なわれる。

無線端末局からの着信応答情報は、受信装置12aで受
信され、信号処理部13aから着信処理部14へ伝達され、
該無線端末局が通信チャネルを使用する場合、チャネル
管理部15で指定するチャネルを使用する。

無線端末局からの発信情報は、チャネル管理部15で管
理される上り発信制御チャネルの受信装置12bで受信さ
れ、信号処理部13bから発信処理部16へ伝達され、発信
応答情報は発信処理部16から信号処理部13bへ伝達さ
れ、送信装置11bより下り発信制御チャネルで送信され
る。通信チャネルを使用する場合、チャネル管理部15で
指定するチャネルを使用する。

勿論、これらの回路構成をソフトウエア手段で代用す
ることも可能である。

以上説明した本方式で空き通信チャネルが存在する場
合の無線端末局の発着信制御フローを第３図に示す。

次に、空き通信チャネルが無い場合について説明す
る。

第１図（ｃ）は前述のごとく本発明の無線通信制御方
式において、通信チャネルに空きが無い場合の無線チャ
ネル構成図を示しており、同図に示すごとく、全ての通
信チャネルが使用中の場合、発着信信号を受信しても通
信に割り当てるチャネルが存在しないため、発着信制御
は不必要となる。

通信チャネル9c〜9e,10c〜10eが使用中のときは、9b,
10bは発信制御チャネルとして設定されるが、新たな発
着信等により、さらに通信チャネルを必要とする場合、
発信制御を中断し、不必要な発信制御チャネル9b,10bを
通信チャネルとして割り当て、本図に示すようなチャネ
ル構成とする。

通信チャネルに空きが無く発信制御チャネルが存在し
ない場合、下りの着信制御チャネル10a中の基地局情報
で発信禁止の情報を送信し、着信待ち受け中の無線端末
局は該情報を受信して発信制御チャネルが存在しないこ
とを知る。

次に、例えば通信が終了し、通信チャネル9e,10eに空
きが生じた場合、新たに通信チャネル9e,10eを発信制御
チャネルに設定し、下りの着信制御チャネル10a中の基
地局情報中の発信禁止を解除し、発信制御チャネルを報
知し、発着信制御を再開する。

また、無線端末局が移動性を有し、該無線端末局の在
圏無線ゾーンを位置登録する必要がある場合、基地局情
報を受信して発信制御チャネルが通信中であることを知
り、位置登録情報は上りの着信制御チャネル9aをランダ
ムアクセスして送出される。

以上説明した本方式で通信チャネルに空きが無く、さ
らに通信チャネルを使用する必要が生じた場合の無線端
末局の発着信制御フローを第４図に示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、空き通信チャネ
ルが存在する場合、該チャネルの一部または全部を発信
制御チャネルとして設定することにより、利用されてい
ない無線チャネルを有効に活用する手段を提供すること
になる。

従って、複数の空き通信チャネルが存在する場合に、
複数の発信制御チャネルを設定することによりランダム
アクセスの衝突率は減少し、発信接続遅延は減少する。

第５図は、発信制御チャネルをランダムアクセスした
場合の平均発信接続遅延を示す。

アクセス方式は、スロッテドアロハ方式とし、伝送に
成功するまで再送を繰り返し、再送間隔は２秒とする。
横軸は信号の生起率（信号数／スロット間隔）、縦軸は
無線区間の発信接続遅延を示す。20は発信制御チャネル
が１チャネルの場合、21は発信制御チャネルが２チャネ
ルの場合、22は３チャネルの場合を示す。

第５図より、信号生起率が0.3（信号数／スロット間
隔）の場合、発信制御チャネルを１チャネルから２チャ
ネルに増加させることにより無線区間の発信接続遅延を
40％程度に軽減できることがわかる。最繁時に信号量が
80アーランの無線ゾーンに対して、呼損が３％となる通
信チャネル数を設定した場合、最繁時に空き通信チャネ
ルが存在する確率は約64％であり、本方式は広く適用可
能である。

また、無線ゾーン内の無線チャネルを通信チャネルと
制御チャネルに割り当てる場合、発信制御チャネルを固
定的に設定せず、通信量が増大した場合は発信制御を中
断して、着信制御チャネル以外の全ての無線チャネルを
通信チャネルとして使用することにより、発信制御チャ
ネルを固定的に設定する場合と比較して、空き通信チャ
ネル無しによる呼損を低減することが可能となる。

第６図は、従来発信制御チャネルとして割り当ててい
た無線チャネルを、本方式により通信チャネルとして使
用した場合の運べる呼量を示すものである。

横軸は通信チャネル数、縦軸は各々のチャネル数で運
べる呼量を示す。17は従来方式で呼損が３％となるよう
に通信チャネル数を決定した場合で、18は本方式により
17と比べて通信チャネルが１チャネル増加した場合、19
は通信チャネルが２チャネル増加した場合の運べる呼量
を示す。

第６図より、通信チャネルが３チャネル、発信制御チ
ャネルが１チャネルの従来方式の無線ゾーンに対して本
方式を適用することにより、運べる呼量、すなわち、加
入者容量は約1.8倍に増加することがわかる。

また、今後ディジタル通信方式により様々な通信サー
ビスが要求され、サービスの種類により無線通信に必要
なチャネル数が異なることが予想される。

従って、発信制御と通信を同一チャネルで行なうこと
を特徴とする発信個別制御では、様々な通信に対するチ
ャネル割り当てが困難となる。発信制御方法として、一
つのチャネルで複数の無線端末局の発信制御を行なう共
通制御を用いる本方式によれば、制御チャネルを用いて
無線基地局が必要数の通信チャネルを割り当てることが
可能であり、また無線ゾーン内に多数の通信チャネルが
存在する場合の発信制御も容易であり、無線ゾーンの増
加や無線チャネルの増加等のシステムの拡張性をも有
し、優れた制御方法といえる。

上記の共通制御の利点を生かし、かつ、無線チャネル
を有効に活用し、発信接続遅延を減少させる本発明の効
果は大きいといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無線通信制御方式の動作を説明する図
であり、同図（ａ）は従来方式の無線チャネル構成図、
同図（ｂ）は空き通信チャネルが存在する場合の無線チ
ャネル構成図、同図（ｃ）は通信チャネルに空きが無く
さらに通信チャネルを使用する必要が生じた場合の無線
チャネル構成図、第２図は無線基地局の動作を説明する
ブロック構成図、第３図は本方式で空き通信チャネルが
存在する場合の無線端末局の発着信制御フローを示す
図、第４図は本方式で通信チャネルに空きが無くさらに
通信チャネルを使用する必要が生じた場合の無線端末局
発着信制御フローを示す図、第５図、第６図は本発明の
効果を説明する図であり、第５図は発信制御チャネルを
ランダムアクセスした場合の平均発信接続遅延を示す
図、第６図は従来方式に対して無線ゾーン内の通信チャ
ネル数を増加した場合の運べる呼量を示す図、第７図は
無線基地局と複数の無線端末局からなる無線システム構
成図、第８図は無線基地局から無線端末局への下りの着
信制御チャネルの信号構成の一例を示す図、第９図〜第
11図は従来方式の無線端末局の発着信制御フローを示す
図であり、第９図は通信、発信制御、着信制御を各々別
のチャネルで行なう場合、第10図は通信チャネルを用い
て無線端末局の発着信の個別制御を行なう場合、第11図
は着信は専用のチャネルで共通制御とし、発信は通信チ
ャネルを用いて個別制御とした場合を示す図である。 １……無線基地局、2a〜2c……無線端末局、3a〜3d……
着信情報、4a,4b……基地局情報、 5a〜5e……上りの無線チャネル、 6a〜6e……下りの無線チャネル、 7a〜7e……上りの無線チャネル、 8a〜8e……下りの無線チャネル、 9a〜9e……上りの無線チャネル、 10a〜10e……下りの無線チャネル、 11a〜11d……送信装置、12a〜12d……受信装置、13a〜1
3d……信号処理部、14……着信処理部、15……チャネル
管理部、16……発信処理部、17……従来方式で運べる呼
量、18……通信チャネルを１チャネル増加した場合の運
べる呼量、 19……通信チャネルを２チャネル増加した場合の運べる
呼量、20……発信制御チャネルが１チャネルの場合の平
均発信遅延時間、21……発信制御チャネルが２チャネル
の場合の平均発信遅延時間、 22……発信制御チャネルが３チャネルの場合の平均発信
遅延時間

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サービスエリアが一つ以上の無線ゾーンで
   構成され、該各無線ゾーンは無線基地局を具備し、無線
   ゾーン内には複数の無線端末局が存在し、上記無線基地
   局は配下の無線端末局との間に、発着信制御および通信
   を行なう複数の無線チャネルを具備する無線通信方式に
   おいて、 無線基地局に、 上記無線チャネルを着信制御チャネルと通信チャネルに
   分割し、通信チャネルの内、通信に使用されていない空
   き通信チャネルの一部または全部を、複数無線端末局の
   発信制御を行なう共通発信制御チャネルとして設定する
   手段と、 無線端末局への着信は着信制御チャネル、無線端末局か
   らの発信は上記発信制御チャネルを用いて行なう手段
   と、 無線基地局が無線端末局との間で通信を開始するとき
   に、該発信制御チャネルを含む上記空き通信チャネルの
   中から通信チャネルを設定して、該通信チャネルを用い
   て通信を行なう手段とを設けたことを特徴とする無線通
   信制御方式。