JPH02100534A - 時分割無線通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタル無線通信方式に利用する。

本発明は、一つの中央処理装置と複数ｎ個の端末装置と
がそれぞれ各端末装置が共通に使用する上り回線および
下り回線により通信を行う無線通信方式に利用する。

本発明は、各端末装置が送信すべき情報があるときに下
り回線の同期信号に同期して設定される上り回線のタイ
ムスロットにバースト信号を送信する方式において、 端末装置をｍ群に群分けし、上り回線のタイムスコツト
に割付け、割付けられた群のタイムスロット以外のタイ
ムスロットでは各端末の送信を禁止することにより、 上り回線で複数の端末装置からのバースト信号が衝突す
ることを回避し通信回線を効率的に利用することができ
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

第１図を参照して、この時分割無線通信方式は、一つの
中央処理装置１と、複数ｎ個の端末装置２１〜２ｎとを
備える。中央処理装置１および端末装置２１〜２ｎは、
この各端末装置から中央処理装置１へ信号を伝送する一
つの共通回線である上り回線および中央処理装置１から
各端末装置へ信号を伝送する別の一つの共通回線である
下り回線により信号を送受信する送信手段および受信手
段をそれぞれ備えている。この中央処理装置１の送信手
段は、下り回線に周期的な同期信号を送信する手段を含
み、各端末装置の送信手段は、送信すべき情報があると
きに、下り回線から受信される前記同期信号のタイミン
グに同期する上り回線のタイムスロットにバースト信号
を送信する手段を含む。

第４図はこのような時分割無線通信方式の信号配置図で
あり、下り回線には中央処理装置１から同期信号Ｆが周
期的に送信され、上り回線はこの同期信号Ｆにしたがっ
てタイムスコツトが設定され、各端末装置はこのタイム
スロットにバースト信号りを送信する。ｎ個の端末装置
２１〜２ｎは送信すべき情報が発生したときに、任意の
タイムスロットにバースト信号りを送信することができ
る。この方式は「スロッテッドアロハ」として広く知ら
れている。

第４図に示す例は、スロッテッドアロハで一つの端末装
置からバースト信号りが送信され、これが中央処理装置
１に受信されて、中央処理装置１は次の下り回線の同期
信号Ｆにつづいて受信確認信号Ａを送信し、上り回線の
通信が成功した場合である。しかし、第５図に示すよう
に、二つの端末装置２１および２にで同時に送信すべき
情報が発生し、上り回線の同一のタイムスロットに二つ
の端末装置からバースト信号が送信されると衝突となる
。このバースト信号には、中央処理装置１ではバースト
信号を適正に受信することができず、受信確認信号は送
信されない。各端末装置２１および２にでは受信確認信
号が到来しないことにより、その情報の再送を行う。再
送の遅延時間は各端末装置でランダムにとるように設定
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来例方式では、各端末装置の送信すべき信号の生
起率すなわちトラフィックが大きくなると、通信のスル
ープットが急速に劣化する。第６図はこれを示す図であ
り、横軸に信号の生起率λをとり縦軸にスルーブツトＳ
を示す。曲線６１は上述のスロッテッドアロハの特性を
示す。すなわちこの方式ではスループットは高々０．３
６８であり、トラフィックが増大するとスループ７）Ｓ
は急速に減少して通信回線は利用できなくなる。第６図
には、曲線６２に、上り回線のタイムスロットを下り回
線の同期信号に同期させない「アロハ」方式の特性を参
考までに示す。

本発明はこれを改良するもので、トラフィックが大きい
ときにスルーブツトを向上することができるスロッテッ
ドアロハ方式の改良方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ｎ個の端末装置を複数ｍ個（ただしｍ≦ｎ）
の群に群分けし、かつ上り回線のタイムスロットをその
ｍ個の群にそれぞれ割付け、前記端末装置の各送信手段
は、その端末装置に割付けられたタイムスロット以外で
は送信を禁止する規制手段を含むことを特徴とする。

さらに、前記中央処理装置に、上り回線のトラフィック
を監視する監視手段と、この監視手段の出力にしたがっ
て規制信号を下り回線に送信する規制制御手段とを設け
、端末装置には、下り回線の受信信号からこの規制信号
を検出する検出手段と、この検出手段が検出する規制信
号にしたがって上り回線のトラフィックが大きいときに
この規制規制手段の動作を有効とする制御手段とを備え
ることにより、トラフィックが小さいときには従来のス
ロッテッドアロハ方式として動作し、トラフィックが大
きいときには改良されたスロッテッドアロハ方式として
動作することになり、トラフィックの広い範囲でスルー
ブツトを向上することができる。

〔作用〕

本発明の方式では、複数ｎ個の端末装置を複数ｍ個の群
に群分けする。そして、上り回線のタイムスロットをそ
れぞれこのｍ個の群に割付け、各端末装置は自端末装置
に割付けられたタイムスロット以外ではバースト信号の
送信を規制する。

この規制は各端末装置のトラフィックを監視して、トラ
フィックが大きくスループットが低下する場合に実行す
ることが有効である。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例方式の端末装置ブロック構成図、
第２図は同中央処理装置のブロック構成図、第３図は同
方式構成図である。

この実施例方式は、第１図を参照して、一つの中央処理
装置１と、複数ｎ個の端末装置２１〜２ｎとを備え、中
央処理装置１および各端末装置２゜〜２ｎは、端末装置
から前記中央処理装置へ信号を伝送する一つの周波数の
共通回線である上り回線、および中央処理装置から前記
端末装置へ信号を伝送する別の一つの周波数の共通回線
である下り回線により信号を送受信するように構成され
ている。

さらに、中央処理装置１の送信手段は、下り回線に周期
的な同期信号を送信する手段として、タイミング回路１
１およびフレーム同期発生回路１２を含み、端末装置２
１〜２ｎの送信手段は、送信すべき情報があるときに上
り回線にバースト信号を送信する構成であり、その上り
回線のバースト信号は、下り回線から受信される前記同
期信号のタイミングに同期するように制御される。

すなわち、第１図において端末装置２．〜２ｎは、下り
回線を受信する受信回路２０と、この受信回路２０の出
力信号を処理する信号処理回路２３と、この信号処理回
路２３の出力信号を一次蓄積して受信出力端子に送出す
るバッファ回路２４とを備え、送信入力端子に到来する
送信信号を一次蓄積するバッファ回路２６と、このバッ
ファ回路２６の続出出力をバースト信号に多重する信号
処理回路２７と、この信号処理回路２７の出力をバース
ト信号として上り回線に送信する送信回路２８とを備え
る。受信回路２０により下り回線から検出される同期信
号は同期回路２５により検出処理されて、制御回路２１
に与えられる。制御回路２１は二つの信号処理回路２３
および２７と、二つのバッファ回路２４および２６とを
制御するプロセッサである。

また第２図において中央処理装置１は、上り回線の信号
を受信する受信回路１６と、この受信回路１６の出力信
号を処理する信号処理回路１７と、この信号処理回路１
７の出力受信信号を一次蓄積して受信出力端子に送出す
るバッファ回路１８とを備え、送信入力端子に到来する
送信人力を一次蓄積するバッファ回路３０と、このバッ
ファ回路３０の続出出力を信号処理してバースト信号に
多重する信号処理回路３１と、この信号処理回路３１の
出力信号を下り回線に送信する送信回路３２とを備える
。

中央処理装置１にはプロセンサによる制御回路１３を備
え、この制御回路はタイミング回路１１の出力タイミン
グ信号にしたがって二つの信号処理回路１７および３１
、および二つのバッファ回路１８および３０を制御する
。

ここで本発明の特徴とするところは、ｎ個の端末装置を
複数ｍ個（ただしｍ≦ｎ）の群に群分けし、かつ上り回
線のタイムスロットはそのｍ個の群にそれぞれ割付けら
れ、各端末装置２１〜２ｎは、自端末装置に割付けられ
たタイムスロット以外では送信を禁止するように制御回
路２１に規制手段が設定されている。すなわち、各制御
回路２１には自端末装置がどの群に属するかを記憶する
記憶回路を含み、自端末族１置が属する群以外のタイム
スロットにはバースト信号の送信を規制する制御論理が
設定されている。

さらに、この実施例方式では、中央処理装置１には、上
り回線のトラフィックを監視する監視回路３１と、この
監視回路３１の出力にしたがって規制信号を下り回線に
送信するように制御回路１３に論理が設定され、この制
御回路１３の制御により規制信号を発生する規制信号発
生回路１４が設けられている。また端末装置２．〜２ｎ
には、下り回線の受信信号からこの規制信号を検出する
規制信号検出回路２２を備え、制御回路２１にはこの規
制信号検出回路２２の検出出力にしたがって上り回線の
トラフィックが大きいときに前記規制規制手段の動作を
有効とする制御手段とを備えている。

第７図は上り回線のタイムスロットをｍ群に割付けた一
例を示す図である。この例では端末装置の数ｎが６であ
り、群の数ｍを３とする。上り回線のタイムスロットの
時間幅ｔ１をＱ＝５個毎すなわち５ｘｔ＋毎に区切り、
その５×ｔ１毎にその始めの５タイムスロツトを第１群
に、次の５タイムスロツトを第２群に、さらに次の５タ
イムスロツトを第３群に割付ける。これを１５ｘｔ＋　
毎に繰り返えす。一方端末装置の数は上述のように６で
あるとすると、これを２個づつ第１群、第２群、第３群
にそれぞれ割付ける。各端末装置では自端末装置が割付
けられた群のタイムスロット以外の時間には送信を禁止
する。例えば第１群に属する端末装置は第１群に割付け
られたタイムスロットに限り送信が許容され、それ以外
の第２群または第３群のタイムスロットでは送信が禁止
される。

この実施例では中央処理装置１は第８図に示すよう（こ
、各同期信号Ｆにつづいて、そのタイムスロットがどの
群に割付けられているかを示す識別信号Ｇ１〜Ｇ３のい
ずれかを送信する。第１群に割付けられているタイムス
ロットでは識別信号Ｇ１を送信する。第２群に割付けら
れているタイムスロットには識別信号Ｇ２を送信する。

、第３群に割付けられているタイムスロットには識別信
号Ｇ３を送信する。各端末装置、はこの識別信号を受信
することによりタイムスロットがいずれの群に割付けら
れているかを識別することができる。

もっともこの識別信号をタイムスロット毎に送信しなく
とも、循環の法則を方式の初期設定で各端末装置および
中央処理装置に設定しておき、端末装置では中央処理装
置１から下り回線に送信される同期信号に同期してタイ
ムスロットを計数して群別を識別することができる。回
線が安定な固定通信方式ではきわめて稀にしかも特定の
群にのみ識別信号を送信すれば十分である。しかし、こ
の方式を移動通信に実施する場合などには、通信回線の
接続がしばしば途切れることが考えられ、端末装置側か
らの速やかな応答を可能にするには、第８図に示すよう
にタイムスロットの識別信号をひんばんに送信すること
がよい。

第９図は本発明実施例方式で第１群にバースト信号が送
信され、その送信が成功した場合の例を示す。また第１
０図には同様にバースト信号が送信されたが衝突が発生
して送信が成功せず、再送が実行された場合の例を示す
。

第１１図は中央処理装置の制御回路１３の要部制御論理
を示すフローチャートである。第１２図は端末装置の制
御回路２１の要部制御論理を示すフローチャートである
。

第６図に示すように、群別の制御を行うと信号の生起率
が大きいときには回線のスルーブツトが向上する。すな
わち第６図において曲線６３〜６５が本発明を実施した
場合の特性であり、それぞれ、ｍは群の数、ｑは一つの
群内のタイムスロットの数（第７図ではｑ＝５とした）
を示す。この図かられかるように、信号の生起率λ　（
トラフィック）が大きいときに本発明を実施することが
有効であるから、トラフィックを監視してトラフィック
が大きいときに群別の制御を実施し、トラフィンクが小
さいときには従来のスロッテッドアロハ方式を実施する
と、広いトラフィック範囲においてさらに有効になるこ
とがわかる。

第１３図にこの場合の中央処理装置の制御論理を示す。

このときにはトラフィックが大きいときに第８図に示す
ように群別を示す識別信号６１〜Ｇ３が規制信号として
下り回線に送信され、各端末装置ではこの規制信号を受
信すると、それぞれ自端末装置に割付けられたタイムス
ロット以外では送信が規制されることになる。

つぎに本発明の効果を簡単な数式で説明する。

信号の衝突は次の２通りが考えられる。

（ｉ）複数の端末装置が自群内のタイムスロットであり
、同一時刻のスロットで信号を送信し衝突する。

（ｉ　ｉ）複数の端末装置が他群内のタイムスロツ＋−
であり、信号が発生（再送される場合も含む）し、自群
のタイムスロットとなった時に、それらの信号が同一時
刻のスロットで送信され信号の衝突が発生する。

自群のタイムスロット以外で信号が生起する確率をｐと
すれば信号の衝突率は（ｉ）　と（ｉ　ｉ）の衝突率の
和で求まり、 Ｃ−（１−ｐ）（１−ｅｘｐ（−λ’ｔｌ））＋ｐ（１
−ｅｘｐ（−λ’　　ｔ２））　　　　、、、、、、−
（１）となる。ここで、ｔｌは、スロット長であり、ｔ
２は他群タイムスロットの影響を受ける信号が発生する
時間長で ｔ２＝　（（Ｍ−１）　　・Ｎ＋１）ｔ。

となる。また、λ′は群分は後の信号の（再送される信
号と新たに発生する信号を含む）生起率であり、全群で
の信号の生起率をλとすればλ′＝λ／ｍ　　　　　　
　　　　・　（２）となる。またｐは、自群の最終スロ
ットで生起した信号は次スロットが他群であるために次
の自群のタイムスロットまで信号の送信ができないこと
を考慮に入れれば、 ｐ＝（（ｍ−１）ｑ＋　１）／（ｍｑ）　　　　（３）
となる。

スルーブツトＳは、 ５＝（１−Ｃ）　　λＴ（４） で求まる。ただし、ここでＴは１１言号が通信回線を専
有する時間（信号長）で、スロット長ｔ１　に等しいと
仮定する。式（４）から、再送を考えない場合のスルー
ブツトを計算し、結果を第６図に示す。

（ｔ＋　＝１００ｍｓｅｃ　） これから、”ＮＱに依存するが、本発明によるスループ
ット特性はいずれも、スロッテッドアロハのスルーブツ
ト特性に比べ、高トラヒツク時においては急減すること
なく、十分、高トラヒツク時に対処できる。

群分けをすることで、１つの群当たりの信号の生起率は
式（２）のように２７ｍと小さくなり信号の衝突率が減
少し、スループットがピークとなる時の信号の生起率は
ｍ倍されｍλとなり、高トラヒツク時においても有効に
回線が使用できる。

第６図において最大スループットがスロッテッドアロハ
よりも低い場合がある。したがって、スロッテッドアロ
ハで最大スループット０．３６８　ヲＭえる信号の生起
率λとなった後に、群分けを実施すれば、最大スループ
ットはスロッテッドアロハの０．３６８　となり、高ト
ラヒツクでもスループットが急減することなく、より有
効に回線が使用できる。

例えば、ｍ＝５、ｑ＝５の場合でも、λ＜２５（ｐａｃ
ｋｅｔ／５ｅｃ）の範囲ではスロッテッドアロハ方式を
、λ＞２５　（ｐａｃｋｅｔ／５ｅｃ）の範囲では、ス
ロッテッドアロハではスループットが急減するために群
分は方式に切り替える。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、トラフィックが大
きいときに回線のスループットが著しく改善されて通信
回線の効率的な利用をはかることができる。

特に、トラフィックを監視して制御を切り換える場合に
は、トラフィックの広い範囲で回線のスルーブツトが向
上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例端末装置のブロック構成図。 第２図は本発明実施例中央処理装置のブロック構成図。 第３図は本発明実施例方式構成図。 第４図は従来例の回線信号配置図。 第５図は従来例の回線信号配置図であって信号の衝突が
発生した場合を説明する図。 第６図は本発明の詳細な説明するための特性図であって
、横軸に信号の生起率をとり縦軸に回線のスルーブツト
を示す図。 第７図は本発明実施例の回線信号の配置図。 第８図は本発明実施例の下り回線の信号配置図。 第９図は本発明実施例の回線信号の配置図であって信号
に衝突がない場合の説明図。 第１０図は本発明実施例の回線信号の配置図であって信
号に衝突があった場合の説明図。 第１１図は本発明実施例中央処理装置制御回路の制御論
理を説明するフローチャート。 第１２図は本発明実施例端末装置制御回路の制御論理を
説明するフローチャート。 第１３図は本発明実施例中央処理装置制御回路の制御論
理を説明するフローチャートであり、トラフィックを監
視してトラフィックに応じて制御を切り換える場合を示
すフローチャート。 １・・・中央処理装置、２１〜２ｎ・・・端末装置特許
出願人　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　井　出　直　孝 菖 圓 菖　２　図 烹 昂 藻 図 中処込理浅Ｘ／′）制ｍｌ論理 肩１１　ロ 菖 回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一つの中央処理装置と、複数ｎ個の端末装置とを備
   え、 前記中央処理装置および前記端末装置は、前記端末装置
   から前記中央処理装置へ信号を伝送する一つの共通回線
   である上り回線および前記中央処理装置から前記端末装
   置へ信号を伝送する別の一つの共通回線である下り回線
   により信号を送受信する送信手段および受信手段をそれ
   ぞれ備え、前記中央処理装置の送信手段は、下り回線に
   周期的な同期信号を送信する手段を含み、 前記端末装置の送信手段は、送信すべき情報があるとき
   に、下り回線から受信される前記同期信号のタイミング
   に同期する上り回線のタイムスロットにバースト信号を
   送信する手段を含む 時分割無線通信方式において、 前記ｎ個の端末装置は複数ｍ個（ただしｍ≦ｎ）の群に
   群分けされ、かつ上り回線のタイムスロットはそのｍ個
   の群にそれぞれ割付けられ、前記端末装置の各送信手段
   は、その端末装置に割付けられたタイムスロット以外で
   は送信を禁止する規制手段を含む ことを特徴とする時分割無線通信方式。 ２、請求項１記載の時分割無線通信方式において、前記
   中央処理装置には、上り回線のトラフィックを監視する
   監視手段と、この監視手段の出力にしたがって規制信号
   を下り回線に送信する規制制御手段とを備え、 前記端末装置には、下り回線の受信信号からこの規制信
   号を検出する検出手段と、この検出手段の検出出力にし
   たがって上り回線のトラフィックが大きいときに前記規
   制規制手段の動作を有効とする制御手段とを備えた ことを特徴とする時分割無線通信方式。