JPH04252526A - 基地局制御型ミニスロット予約ランダムアクセス制御方式 - Google Patents

基地局制御型ミニスロット予約ランダムアクセス制御方式

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JPH04252526A
JPH04252526A JP3026816A JP2681691A JPH04252526A JP H04252526 A JPH04252526 A JP H04252526A JP 3026816 A JP3026816 A JP 3026816A JP 2681691 A JP2681691 A JP 2681691A JP H04252526 A JPH04252526 A JP H04252526A
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JP
Japan
Prior art keywords
signal
slot
reservation
base station
mobile device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3026816A
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English (en)
Inventor
Hidetoshi Kayama
英俊 加山
▲ヨシ▼田 博
Hiroshi Yoshida
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、移動通信におけるラン
ダムアクセス制御方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現行の大容量自動車電話におけるランダ
ムアクセス制御には、ICMA−DR(Idle−si
gnal  casting  multiple  
accesswith  data  slot  r
eservation)方式が採用されている。ICM
A−DR方式は従来のICMA方式を改良したものであ
る。このICMA方式は、移動機から基地局への上り制
御信号同士の衝突による信号消滅を低減するために、上
り制御チャネルの使用状況を下り制御チャネルにおいて
報知する方法であり、空き状態の場合は空線信号を報知
して各移動機のアクセスを許可し、使用中の場合には禁
止信号を報知して他の移動機の発呼を禁止する方式であ
る。そして、ICMA−DR方式は通信の効率をさらに
高めるために、上記ICMA方式に予約制御を取り入れ
たものである。
【0003】図5は上述のICMA−DR方式における
制御チャネルの信号について説明する図である。同図に
示すように移動機から基地局へのランダムアクセス信号
は短い予約信号5−1と後に続くメッセージ信号5−2
に分離され、アクセスを行なう移動機は先ず予約信号の
みを基地局に送信する。基地局では予約信号を正確に受
信した場合、予約確認信号5−3を移動機に送信し、空
線信号5−4を禁止信号5−5に変える。前記移動機は
基地局からの前記予約確認信号を受信した後、上り制御
チャネルを介してメッセージ信号を送信する。
【0004】一方、移動通信の無線伝送方式がTDMA
の場合、メッセージ信号が短いスロットで区切られるた
め、従来のICMA−DR方式をTDMA通信に適用す
る方法として、文献〔梅田ほか,“移動通信ランダムア
クセスにおける間欠スロット空線制御方式”,1990
年春信学全大,B351.〕において間欠スロット空線
制御方式が提案されている。
【0005】図6は3chTDMAにおける間欠スロッ
ト空線制御方式の制御チャネルの信号について説明する
図である。同図に示すように基地局が報知する空線・禁
止信号6−1,6−2,6−3,6−4はそれぞれ上り
の各制御スロット6−5,6−6,6−7,6−8に対
応して設定され、移動機は、空線信号6−1の時に予約
信号6−5をslotted  ALOHAモードで基
地局に送信する。基地局では、前記予約信号が正確に受
信できた場合、これに続くスロットに対する制御信号を
禁止信号6−2に変えて、前記移動機のメッセージ信号
6−6,6−7,6−8の送信を促す。この方式ではメ
ッセージ信号の転送が複数のスロットにまたがって行な
われる場合に限り、従来のICMA−DR方式と同様の
特性を得ることが可能となる。
【0006】また、従来の衛星通信におけるチャネルの
アクセス方式として、文献〔L.G.Roberts,
“Dynamic  allocation  ofs
atellite  capacity  throu
gh  packet  reservation”,
in  Proc.AFIPS  Nat.Compu
t.Conf.,June  1973,pp.711
−716.〕において提案されたランダム予約方式があ
る。
【0007】図7はある地球局が3スロットのメッセー
ジを転送する場合の、ランダム予約方式の概念を示す図
であって、同図に示すように、地球−衛星局間のチャネ
ルはスロットに分割されており、さらにMスロット毎に
、一つのスロットをV個のミニスロットに区切った予約
用スロット7−1が設置される。メッセージ転送を行な
う地球局は、予約用スロットのV個のミニスロットから
一つをランダムに選択し、slotted  ALOH
Aモードで予約信号7−2を送信する。(この送信時点
を例えばt=0とする)
【0008】アクセスを行なった地球局は、衛星局から
戻ってきた自局の予約信号のサムチェックを行なって信
号の衝突判定を行なう。この判定の結果、例えばt=1
0の時点で信号が衝突せずに衛星局に到達したことを確
認した場合には次の処理を行なう。
【0009】すなわち、予め他の地球局のアクセス信号
の状況をモニターしていて、予約用ミニスロットがある
時点、すなわち、予約時点(t=5)において、他の地
球局より予約されているスロット数が例えば13あると
すると、t=6から13個のスロットの後から送信が可
能であるから、このような自局の送信可能なスロットt
=21,22,24を計算から割り出し、伝搬遅延を考
慮してt=16,17,19においてメッセージの送信
7−3,7−4,7−5を行なう。
【0010】また、他の地球局により予約されたスロッ
ト数がなくなればスロットはすべて予約用とする。この
方式では、メッセージ転送を行なおうとする各地球局は
予め衛星局から戻ってくる各地球局の予約信号の状況を
モニターし、どの地球局がどのスロットを予約している
かを把握することにより、現在予約されているスロット
数を割り出す必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】伝送速度が高速である
TDMAの移動通信システムでは信号の実時間長が短く
なるため、発呼等の制御信号は1スロットで十分伝送可
能な場合が多い。この場合、従来の間欠スロット空線制
御方式を用いたのでは、この方式の空線制御の性能を決
めるパラメータである全信号長に対する予約信号長の比
a(=予約信号長/全信号長)が0.5と大きくなり、
制御が効果的となるようなaをとることができず、スル
ープットの改善効果は期待できない。
【0012】図4でm=1の曲線4−1は、図6でデー
タのスロット数が1の場合の間欠スロット空線制御方式
におけるスループット特性(シミュレーション値)であ
り、slotted  ALOHAの太線4−6は予約
信号を使用せずにメッセージ信号の1スロットのみをs
lotted  ALOHAで送信した場合のスループ
ット特性(理論値)を示したものである。この図では両
者の比較を実際のシステムに即したものとするため、間
欠スロット空線制御方式における予約信号を除いた、デ
ータスロットのみのトラヒックおよびスループットにつ
いて示している。これを見ると間欠スロット空線制御を
行なった場合の方がslotted  ALOHAより
も特性が劣化することがわかる。
【0013】また、衛星通信で提案されているランダム
予約方式を用いた場合、基地局は受信した各移動機から
の予約信号およびメッセージ信号を衛星局と同様に各移
動機に報知する必要があると同時に、各移動機は基地局
にアクセスするのに先立って基地局から報知される前記
予約信号、メッセージ信号を長時間モニターし、現在予
約されているスロット数を把握したうえで予約信号を送
信することが必要となり、周波数利用効率、移動機のス
ロット予約状況のモニターによる消費電力増加および接
続遅延時間等が問題となる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明では前記問題点を
解決するために、基地局と移動機の間に、移動機から基
地局への上り制御チャネルおよび基地局から移動機への
下り制御チャネルを有する移動通信システムで、上り制
御チャネルが予め定められた時間幅のスロットで区切ら
れており、さらに該スロットは、スロット内部が小さな
時間幅のミニスロットに区切られた予約用スロットと、
区切られていないメッセージ転送用スロットとの2種類
のスロットからなり、移動機から基地局へアクセスを行
なう際の信号が予約信号とメッセージ信号に分割されて
いて、移動機が前記予約用スロット内の複数のミニスロ
ットのうちの1つのミニスロットをランダムに選択し、
前記予約信号をランダムアクセスで送信することによっ
て、前記メッセージ転送用スロットを使用するための予
約を行ない、さらに移動機が前記予約信号によって予約
されたメッセージ転送用スロットを介してメッセージ信
号を基地局に送信するランダム予約型アクセス方式にお
いて、基地局が各移動機に対し、前記下り制御チャネル
を介して、前記上り制御チャネルの該スロットの種類が
予約用スロットであるかメッセージ転送用スロットであ
るかを指定する信号を報知し、該スロットの種類がメッ
セージ転送用スロットである場合にはさらに、該スロッ
トによってメッセージを送信すべき移動機を指定する信
号を報知し、移動機は基地局からの前記スロット種類指
定用の信号と移動機指定用の信号に従って基地局へのア
クセス動作を行なうことに特徴がある。
【0015】
【作用】本発明によれば、上述の如く構成された制御に
よって、メッセージ信号のデータスロット数が少ない高
速TDMA移動通信においても、周波数利用効率、移動
機の消費電力および接続遅延時間等を犠牲にすることな
く、従来の移動通信におけるランダムアクセスと同等の
スループット特性を得ることが可能となる。さらにメッ
セージ信号のデータスロット数が多い場合には、従来以
上のスループット特性を得ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の一実施例を説明する図であって
、基地局制御型ミニスロット予約ランダムアクセス制御
方式を、4chTDMA−TDDに適用した場合の制御
チャネルの構成の例を示したものである。ここでは1フ
レーム内の4スロットの内、1スロットを制御チャネル
(CCH)とし、他のスロットを通話チャネル(TCH
)としており、移動機から基地局への上り期間と、基地
局から移動機への下り期間が1フレーム毎に交互に割り
当てられている。
【0017】上り制御チャネルには予約用1−1とメッ
セージ転送用1−2の2種類があり、予約用のスロット
の場合はスロット内がさらに複数(図1では5個)のミ
ニスロット1−3に分けられている。ここで予約用ミニ
スロットにおいて移動機から送信される予約信号1−4
としては、ミニスロットの数を多くするために信号長を
できるだけ短くし、かつ基地局での衝突判定を容易にす
るため各移動機で同一の予約信号パターンを用いるのが
好適である。
【0018】また、メッセージ信号には、例えば、位置
登録、発信、ダイアル情報等が考えられる。下り制御チ
ャネルには、次の上り期間のフレームの制御チャネルが
予約用か、メッセージ転送用かを指定するR(Rese
rvation)/M(Message)信号1−5と
、メッセージ転送用である場合には予約済の移動機を指
定するための予約受付番号1−6が含まれている。その
他の信号1−7には、例えば着信情報や通話チャネル指
定情報などが含まれる。
【0019】前記予約受付番号1−6に対する移動機の
指定は、該移動機のIDではなく、直前の予約用フレー
ムで予約を受付けたミニスロットの番号で指定する。す
なわち、移動機は予約が受付けられたときに該予約の際
に用いたミニスロットの番号を記憶しておき、基地局は
その番号で指定するのである。これは移動機のIDは桁
数が多く伝送効率が良くないからである。
【0020】図1ではミニスロットの1番と5番に予約
信号が受け付けられているので、この場合の下り制御チ
ャネルの予約受付番号は1または5となる。複数の予約
が受け付けられた場合、基地局は上り制御チャネルを連
続してメッセージ転送用にし、前記予約受付番号を順次
報知することによって、予約用スロットで受け付けられ
たすべての予約に対してメッセージ信号を受け付ける。 また逆に、予約が受け付けられていない場合は予約が受
け付けられるまで、上り制御チャネルを連続して予約用
とする。
【0021】図2は基地局制御型ミニスロット予約ラン
ダムアクセス制御方式における、基地局の動作アルゴリ
ズムをフローチャートで示したものである。下り制御チ
ャネルにおいてR信号を報知(このときの制御信号を2
−1で示す)した後、次の予約用スロットで移動機から
の予約信号がなければ引き続きR信号を報知し、予約信
号があれば基地局は各ミニスロットの予約信号について
誤り検出を行ない、信号の衝突判定を行なう。誤りが設
定値以下の場合は、他の移動機による予約信号と衝突し
ていないものとみなして予約を受け付け、次の下り制御
チャネルにおいてM信号と、予約信号を受け付けたミニ
スロットの番号nを予約受付番号とする下り制御信号(
このときの制御信号を2−2で示す)を報知する。
【0022】次の上り制御チャネル(メッセージ転送用
)で指定した予約受付番号に対応する移動機からのメッ
セージ信号を受信した後、前述の予約用スロットで複数
の予約信号を受け付けた場合は、引き続き次の予約受付
番号とM信号を報知し、前述の予約用スロットで予約さ
れたすべての移動機が送信を完了するまで繰り返される
。予約された移動機の送信がすべて終了すると再びR信
号を報知し、移動機からの予約信号を待ち受ける。
【0023】図3は本方式における移動機の動作アルゴ
リズムをフローチャートで示したものである。基地局に
発呼や位置登録等でアクセスを行なおうとする移動機は
、まず下り制御チャネル(CCH)のR/M信号をモニ
ターし、次の上り制御チャネルが予約用なのかメッセー
ジ転送用なのかを判断する。M信号、つまりメッセージ
転送用の場合は引き続き下り制御チャネルのモニターを
行ない、R信号になると次の上り制御チャネルにおいて
、ランダムに選択されたミニスロットのタイミングで予
約信号の送信を行なう。
【0024】次に再び下り制御チャネルのR/M信号の
モニターを行ない、M信号でなければ予約信号の送信が
失敗したものとして再送スケジュールに入る。M信号で
あれば次に予約受付番号の解読を行ない、自局が送信時
に選択したミニスロット番号と一致していれば、続く上
り制御用チャネルにおいてメッセージ信号の送信を行な
う。前記予約受付番号が自局の選択したミニスロット番
号に一致しなければ引き続き下り制御チャネルのR/M
信号と予約受付番号をモニターし、予約受付番号が一致
せずにR信号になった場合は予約信号の送信が失敗した
ものとし、再送スケジュールに入る。
【0025】
【発明の効果】本発明である基地局制御型ミニスロット
予約ランダムアクセス制御方式を用いることにより、メ
ッセージ信号が1スロットで十分伝送可能な高速TDM
A移動通信システムにおいても、周波数利用効率や移動
機の消費電力および接続遅延時間を犠牲にすることなく
、従来の空線制御方式と同等もしくはそれ以上にスルー
プット特性を改善することが可能となる。図4において
slotted  ALOHAのスループット特性(理
論値)と、本発明を用いてミニスロットの数mを1から
5まで変化させたときのスループット特性(シミュレー
ション値)を比較し、本発明による効果を示した。ここ
でメッセージ信号のスロットの数は1とした。同図の横
軸は、メッセージ信号のトラヒックであり、縦軸はメッ
セージ信号のスループットを示している。ここでは前述
のように、予約信号は情報量を持たないものとして、全
体のトラヒックおよびスループットから予約信号の分を
差し引いて表示している。この図からm=1、すなわち
間欠スロット空線制御方式の場合はスループットはsl
otted  ALOHAと比較して劣化するが、mが
特に3以上の場合はslotted  ALOHAと比
較して特性が大きく改善されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する図である。
【図2】基地局の動作の例を示すフローチャートである
【図3】移動機の動作の例を示すフローチャートである
【図4】本発明のスループット特性の改善効果について
説明する図である。
【図5】ICMA−DR方式の制御チャネルの信号につ
いて説明する図である。
【図6】3chTDMA方式の制御チャネルの信号につ
いて説明する図である。
【図7】ランダム予約方式の概念を示す図である。
【符号の説明】
1−1    予約用上り制御チャネル1−2    
メッセージ転送用上り制御チャネル1−3    ミニ
スロット 1−4    予約信号 1−5    R/M信号 1−6    予約受付信号 1−7    その他の下り制御信号 2−1,2−2    制御信号 4−1    ミニスロットが1の場合のスループット
特性4−2    ミニスロットが2の場合のスループ
ット特性4−3    ミニスロットが3の場合のスル
ープット特性4−4    ミニスロットが4の場合の
スループット特性4−5    ミニスロットが5の場
合のスループット特性4−6    slotted 
 ALOHAの場合のスループット特性

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基地局と移動機の間に、移動機から基
    地局への上り制御チャネルおよび基地局から移動機への
    下り制御チャネルを有する移動通信システムで、上り制
    御チャネルが予め定められた時間幅のスロットで区切ら
    れており、さらに該スロットは、スロット内部が小さな
    時間幅のミニスロットに区切られた予約用スロットと、
    区切られていないメッセージ転送用スロットとの2種類
    のスロットからなり、移動機から基地局へアクセスを行
    なう際の信号が予約信号とメッセージ信号に分割されて
    いて、移動機が前記予約用スロット内の複数のミニスロ
    ットのうちの1つのミニスロットをランダムに選択して
    、前記予約信号をランダムアクセスで送信することによ
    って、前記メッセージ転送用スロットを使用するための
    予約を行ない、さらに移動機が前記予約信号によって予
    約されたメッセージ転送用スロットを介してメッセージ
    信号を基地局に送信するランダム予約型アクセス方式に
    おいて、基地局が各移動機に対し、下り制御チャネルを
    介して、上り制御チャネルのスロットの種類が予約用ス
    ロットであるかメッセージ転送用スロットであるかを指
    定する信号を報知し、該スロットの種類がメッセージ転
    送用スロットである場合にはさらに、該スロットによっ
    てメッセージを送信すべき移動機を指定する信号を報知
    し、移動機は基地局からのスロット種類指定用の信号と
    移動機指定用の信号に従って基地局へのアクセス動作を
    行なうことを特徴とする、基地局制御型ミニスロット予
    約ランダムアクセス制御方式。
JP3026816A 1991-01-28 1991-01-28 基地局制御型ミニスロット予約ランダムアクセス制御方式 Pending JPH04252526A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06268577A (ja) * 1993-03-17 1994-09-22 Uchu Tsushin Kiso Gijutsu Kenkyusho:Kk ランダムアクセス無線通信システムの回線制御方法
KR100429540B1 (ko) * 1998-08-26 2004-08-09 삼성전자주식회사 이동통신시스템의패킷데이터통신장치및방법
JP2009112057A (ja) * 1994-06-24 2009-05-21 Gpne Corp ページング方法および装置

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