JPH0693682B2 - 多重アクセス通信システム - Google Patents

多重アクセス通信システム

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JPH0693682B2
JPH0693682B2 JP60210878A JP21087885A JPH0693682B2 JP H0693682 B2 JPH0693682 B2 JP H0693682B2 JP 60210878 A JP60210878 A JP 60210878A JP 21087885 A JP21087885 A JP 21087885A JP H0693682 B2 JPH0693682 B2 JP H0693682B2
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JP60210878A
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ダイアナ・マーガレツト・バル
ピーター・ジヨン・マーベイ
ポール・ジヨサン・スタイン
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エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/08—Trunked mobile radio systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多重アクセス通信システムに関するもので、こ
れは唯一ではないが、移動無線ダイナミック・チャネル
割当てシステム、ローカルエリアネットワーク（LAN）
および衛星リンクへの独自の応用を有している。説明の
都合上、本発明は移動無線ダイナミック・チャネル割当
て（中継）システムについて記述することになろうが、
同じ方法は他の多重アクセス通信システムにも適用され
ることを理解すべきである。
中継システムは、多数のユーザーが同時にシステムにア
クセスしようとする問題で特徴付けられている。アクセ
スに対するこれらの試み（これはサービスに対するリク
エストとして考えることができるが）は衝突し、切断さ
れ、何らかの形の制御が無いと不安定な状態を作り、そ
こでは、切断されるサービスに対するリクエストの数は
増大し、再送信されるリクエストの数が増大する結果と
なり、それは順次一層の切断に至り、窮極的にはシステ
ムの完全な閉塞に終ることとなる。サービスに対するリ
クエストは信号チャネルを経由して中央システム制御コ
ンピュータ（今後、システム・コントローラと規定され
る）に送信され、システム・コントローラはある前もっ
て決められた規準に従って通話チャネルを割り付ける。
単一チャネル・システムの最も簡単なケースにおいて、
単一チャネルは信号と通話の双方に使用されるべきであ
る。
衝突についてのこれらの問題を緩和するため、制御され
た多重アクセス・プロトコルがアクセスしようと試みる
ユーザーを統制するのに用いられている。単位時間当り
の成功したサービス・リクエストの数であるシステムの
スループットは増大できる。
エヌ アブラムソン（N.Abramson）の「アロハ・システ
ム−計算機通信の別の代替手段（The Aloha System−
Another Alter-native for Computor Communicatio
ns）」エーエフアイピーエス会議予稿（AFIPS Confere
nce Proceedings）1970年秋期合同計算機会議（1970
Fall Joint Computor Conference）、37、281.285は
「純アロハ（Pure−Aloha）」と名付けられた最初の多
重アクセス・プロトコルの１つを提案した。このプロト
コルによって、ユーザーはリクエストを送信し、システ
ム・コントローラからのそのリクエストのある形式の肯
定応答（acknowledgement）を待つことになる。もし何
の肯定応答も聞かれないと、ユーザーは再試行の前にラ
ンダム時間だけ待つことになる。
「純アロハ」のスループットは「スロットされたアロハ
（Slotted Aloha）」とよばれる修正されたプロトコル
によって２倍にされ、これはユーザーに飛び飛びのタイ
ムスロット内でのみリクエストを送信することを許容
し、各リクエストは１タイムスロットを占有する。この
改良されたスループットにもかかわらず、「スロットさ
れたアロハ」は、例えば、話中期間の間に不安定である
と言う実際上の不利な点を有している。
これらの不利な点に打克つ目的で「スロットされたアロ
ハ」は「フレームされたアロハ」と呼ばれるプロトコル
によって拡張され、これは英国特許第2063011A号明細書
に開示されている。フレームされたアロハにおいて、
「アロハ ナウ（Aloha Now）」と呼ばれる同期メッセ
ージは、すぐあとに続くｎ個のタイムスロットが、信号
チャネルを経由してシステム・コントローラにリクエス
ト（新しいリクエストかあるいは成功しなかったリクエ
ストの後の再送信）を送信することがユーザーに許容さ
れていることを指示する間隔で、システム・コントロー
ラによって信号チャネルに送信される。タイムスロット
の数ｎはシステム設計の段階で決められた定数である。
このプロトコルによって、リクエストは既知の時間フレ
ーム内に含まれ、システム制御戦略を簡単化する。しか
し、固定された数ｎのタイムスロットを有すると言う欠
点は、静止期間と話中期間の間のリクエストの数の変動
を考慮に入れないと言うことであり、そしてこれは静止
期間の間の不必要に長いメッセージ遅延と話中期間の間
の不安定性をもたらす。
利用可能なタイムスロットの数とリクエストの数との整
合をとる試みは、英国特許第2069799B号明細書に開示さ
れており、これは「ダイナミック・フレーム長アロハ
（Dynamic Frame Length Aloha:DFLA）」と呼ばれ
る。このプロトコルは、フレームの長さのダイナミック
な（逐次変更可能な）制御を行う手段を含み、この制御
は、フレーム毎にスロットの数ｎを更新する制御であ
る。数値ｎは、混信した（衝突した）、空いた、そして
アクセスが成功したスロットの数のような以前のフレー
ムにおける事象を観測することにより、そして通話到着
率（call arrival rate）の評価から演算される。この
様にフィードバック制御を用いることにより、安定度は
多くの動作条件の下で達成され、更にアクセス時間（リ
クエストを行なおうと希望するユーザーと、肯定応答さ
れているリクエストとの間の時間遅延）は減少する。し
かし、この形のDFLAは、もしフレーム長がサービスに対
するリクエストの非常に強い要求を処理する様に無限に
増大できるなら、その場合にのみ安定化される。実際に
はこのことは可能ではない。と言うのは、アロハ・メッ
セージは異ったフレーム長を規定する有限の数のデータ
ビットのみを含み、従ってDFLAのスループットは重トラ
ヒック負荷の下では低くなり得ると言うことが結果とし
て出てくるからである。更に、非常に長いフレームが望
ましくない状況が存在する。軽トラヒックDFLAの下にお
ける反対の状態では、アクセス時間を最小化するため
に、中央基地局送信機は通常連続的に送信すると言う不
利な点を有する。このことは他の無線システムへの干渉
の可能性を増大し、また送信機の動作寿命を減少するこ
とになろう。
重トラヒック条件の下で安定化を与える他のアプローチ
は、ジョン アイ・カペタナキス（John I.Capetanaki
s）の「パケット放送チャネルのトリー・アルゴリズム
（Tree Algo-rithms for Packet Broadcast Channel
s）」アイトリプルイー情報理論講演予稿（IEEE Transa
ctions on Information Theory）、巻II−25、５号、19
79年９月、pp.505〜515に開示されている。このトリー
・アルゴリズムにおいて、トリーはそこから分岐のベア
ーが伸びているルート・ノードを含んでいる。上記の分
岐の各々は各ノードで２つに分割され、それに続く２に
よる分割は、ソースのペアーの状態が各マイナー・ブラ
ンチによって関連したノードに接続されるまで更にノー
ドで生起する。与えられた実例では、ルート・ノードか
らの分岐の各々が２つのルートされたサブトリーとして
処理されている。信号はスロットのペアーで遂行され、
そこでは上記のスロットの各々は、ディジタル・データ
の固定長ブロックによって形成されたパケットに等しい
幅を有している。運用において、ルートされたサブトリ
ー各々は、サービスのリクエストにおいて、スロットの
ペアーの各スロットに送る様にうながされている。もし
衝突／書直しが検出されると、システムは、サービスに
対する他の一般インビテーションを発する前に競争を解
決する。競争の解決において、２つのルートされたサブ
トリーの１つが考慮され、競争はルートされたサブトリ
ーの他のものが考慮される前に解決される。このタイプ
のトリー・アルゴリズムの不利な点は、個別サブトリー
で連続的に処理するアルゴリズムが実際の実行に対して
複雑過ぎると言うことである。更に、もし１つのノード
においてサービスに対する２つのリクエストが存在し、
１つが他のものよりずっと強いと、弱い方のものはFMチ
ャネルの捕獲（capturing）によって見過されることと
なろう。最後に応答のために１個のスロットのみを許容
することにより、もし競争が存在するなら、一層の分割
あるいはサブセットは考慮されるべきであり、従って追
加の信号を通して時間は失はれる。
本発明の目的は、異ったトラヒック条件に適応できる多
重アクセス通信システムを与えることである。
本発明の１つの態様に従って、基地局と複数のサブステ
ーションを具える多重アクセス通信システムが与えられ
ており、その動作モードはアロハ・インビテーション・
メッセージで送信された動作符号（op−code）に応じて
決定され、動作符号の値と複数の動作モードの特定の１
つが優勢（prevailing）トラヒック条件の評価に応じて
決定されている。
本発明の他の態様に従って、基地局と複数のサブステー
ションを具える多重アクセス通信システムが与えられ、
その動作モードはアロハ・インビテーション・メッセー
ジで送信された動作符号とパラメータに応じて決定さ
れ、動作符号とパラメータの値、そして複数の動作モー
ドの特定の１つとそのモードにおけるダイナミック動作
は優勢なトラヒック条件の評価に応じて決定されてい
る。
異ったダイナミック・モード間が切替えられることによ
って、本発明による通信システムは、それ自身を優勢ト
ラヒック条件に適応できる様にすることが可能である。
特に、本システムは、軽トラヒック・モード、ダイナミ
ック・フレーム長モード、サブステーションの集合のサ
ブセットが形成されるハイブリッド・モードおよびポー
リングを含む２つあるいはそれ以上の異った動作モード
間を切替えることが可能である。軽トラヒック・モード
において、基地局送信機は低いデューティサイクルで動
作することができ、そして例えば各５秒毎に１回アロハ
・インビテーション・メッセージを送り、サブステーシ
ョン（あるいは移動体）は、フレーム中でランダムに選
択された時間（それはスロットされているが）にアクセ
スに対するリクエストを送ることができ、競争あるいは
伝ぱんエラーに際して同じフレーム中で１回あるいは多
数回リクエストを再送信できる。しかし唯一ではない
が、通常フレーム期間は基地局キーイング間隔に等し
い。
ダイナミック・フレーム長モードは英国特許第2069799B
号明細書あるいはその変形において開示された様なもの
である。
ハイブリッド・モードは、もし優勢トラヒック条件が次
の様な場合に適当であろう。すなわち、ダイナミック・
フレーム長モードにおける連続動作が減少されたスルー
プットになり、そこではアロハ・インビテーション・メ
ッセージ・パラメータの値が変化し、従ってサブステー
ションの集合がサブセットに分割され、そして各サブセ
ットがダイナミック・フレーム長の様にランダムアクセ
ス・モードで動作できる様になっていることを基地局が
決定する場合である。このことは、ジョン アイ カペ
タナキスによる論文で開示されたタイプのトリー・アル
ゴリズムを用いる動作よりずっと効率的であると考えら
れている。と言うのは、サブセット中のサブステーショ
ンは、アクセスのためのリクエストを送信するフレーム
中で時間をランダムに選択することができるからであ
る。
もし集合の分割の数がある点に到達し、そこでは個々の
サブステーションがアドレスされるなら、このシステム
はポーリング・モードを採用し、ここで個々のサブステ
ーションがアドレスされ、そして送信のために個々にイ
ンバイトされるか命令される。
この様にして動作符号とパラメータの値を単に変化する
ことにより、アクセス・プロトコルは、トラヒック・レ
ベルが増大（あるいは減少）するにつれて、ランダムア
クセスからポーリング（および再び逆に）に漸近的遷移
を行なうことができ、それによりシステム遅延が最小化
されることを保証している。
ポーリング・モードにおいて、基地局メッセージは、前
にポールされたサブステーションの応答の肯定応答がメ
ッセージ・パラメータの１つとなる様に形成されよう。
以前の肯定応答は送られないか、あるいは、もしそうな
ら、それはポール周期の期間を増大する特殊メッセージ
を含むことになる。
ポーリング以外の動作モードにおいて、サブステーショ
ンは、もしそのタイムスロットがフレーム内にあるな
ら、通話開始のすぐ次のタイムスロットで送信しよう。
このことは、フレーム中でランダムにタイムスロットを
選択する前に次のアロハ・メッセージを待たねばならぬ
他のフレーミング・システムによるよりももっと早いア
クセスを可能とする。
本発明は図面により、実施例をあげて説明されよう。
第１図を参照すると、中継システムはシステム・コント
ローラ（あるいは中央コントローラ）10を含む基地局を
具え、これはデュープレックス・リンクあるいはハーフ
・デュープレックス・リンクによって固定位置12および
３つのデュープレックス無線トランシーバ14,16,18に結
合される。図面では４つの車両20,22,24,26によって構
成された４つのサブステーションが示され、各々は無線
トランシーバ21,23,25および27を具え、無線トランシー
バ14,16,18の任意の１つとハーフ・デュープレックス・
リンクを維持することが可能である。トランシーバ14,1
6,18の数以上のもっと多くの移動体が存在することが指
摘されている。移動体間の通信は、コンピュータ、変調
器および復調器を具えるシステム・コントローラ10によ
って制御されたトランシーバ14,16,18を経由している。
動作において、システムコントローラ10と、移動体20,2
2,24及び26の間の大多数の信号伝送は、専用化されない
チャネルである信号（または制御）チャネルで実施され
る。システムコントローラ10において、コンピュータに
より、呼が一旦設定されると、通話チャネルが、呼に関
連する移動体に割り振られる。移動体に関連する呼は、
グループまたは選択された移動体を基に、割り付けるこ
とができる。例えば、会話の終了に必要ないくつかの信
号伝送は、通話チャネルで実現できる。
広い地域をカバーするために、多重化された固定サイト
が用いられる。これらのサイトにおいて、信号チャネル
は例えば準同期的にあるいは連続的に動作するか、ある
いは分離した信号チャネルは各サイトで用いられよう。
しかし、説明を簡単にするために、単一サイトの例だけ
が記述されよう。
本発明によるシステムで用いられた適応多重アクセス・
プロトコルは、システム・コントローラがメッセージ・
トラヒック負荷を評価し、その瞬間において最も適合し
ていると考えられている動作モードを採用することを可
能にする。英国特許第2069799B号明細書で開示されたタ
イプのシステムは、各フレームにおける書直した、成功
したおよび空いたスロットの数および通話到着率をモニ
タするのに使用され、そこでシステム・コントローラは
フィードバックにより次のフレームにおけるその動作の
モードを決定することができる。動作のモードはメッセ
ージの内容によって移動体に通知される。
中央コントローラはアロハ・インビテーション・メッセ
ージを放送することによって移動体がメッセージ（サー
ビスに対するリクエスト）を送信することを勧奨する。
このメッセージは、 （Ａ）移動体中のデータ変復調器がビット同期を獲得す
るのを保証する様に要求されたビット反転の前文（プリ
アンプル）、すなわち101010…（第2A図）、 （Ｂ）メッセージの情報内容にフレーミングを与えるの
に使われる16ビット同期語32、 （Ｃ）メッセージの意味を規定する４ビット動作符号3
3、 （Ｄ）パラメータと、あとで詳細に議論することになる
データとから作られたセクション34、 （Ｅ）誤り検出および／または誤り訂正に用いられる16
ビットの循環冗長チエック36、および （Ｆ）信号チャネル（あるいは制御チャネル）上で動作
するデータ変復調器によってのみ通常送信され、もし送
信機が次のメッセージが送信されるまでスイッチオンの
ままになっているならアイドル条件フィラーであるとこ
ろの一連のランダムビットおよび／またはビット反転を
具える後文（ポストアンブル）38、 を含んでいる。システムにおける、すべての信号は、例
えば1200ビット／秒における高速周波数シフト・キーイ
ング（FFSK）（２進の「１」は1200Hzで、２進の「０」
は1800Hzである）を使用する２進データ・ストリームと
して送信される。
アクセス・プロトコルの以下の説明において、それは次
の４つのモードで動作すると考えるのが便利である。す
なわち、軽トラヒック・モード（Light Traffic Mod
e:LTM）、ダイナミック・フレーム長モード（Dynamic
Frame Length Mode:DFM）、ハイブリッド・モード（H
ybrid Mode:HM）およびポーリング・モード（Polling
Mode:PM）である。ユーザー集合の異った部分に同時
に用いられるべきこれらのモードの若干の組合せが可能
である。各移動体は、通常、メモリを有する前もってプ
ログラムされたコンピュータを含んでおり、このメモリ
はシステム・コントローラからのメッセージを保持し、
一方、もしメッセージがそれにアドレスされるならば決
定のためにその上で動作する。
異ったモードで使用されたインビテーション・メッセー
ジにおけるパラメータ・セクション34の異った構造は、
第2B図から第2D図までに示されている。異った構造は動
作符号33の値によって区別される。パラメータＡは、14
桁の２進ディジタル信号により形成されかつ、メッセー
ジの伝送を勧奨する移動体を特定するアドレスである。
それは個々の移動体アドレスであり、特定のグループ・
アドレスであり、あるいは移動体集合のサブセットを規
定するのに用いられよう。データ・フィールド39（第2B
図から第2D図）は追加の情報を含んでおり、これは現在
の発明には重要ではない。第2B図から第2D図までの他の
パラメータは、次の種々のモードの説明で規定されよ
う。
LTM（第３図）は、サービス（例えば移動体による通
話）のリクエストの存在がわずかである場合に用いられ
る。このモードにおいて、システム・コントローラ10
は、動作符号＝０（第2B図）を有するアロハメッセージ
42を、例えば５秒毎に１回、周期的に伝送するため、ト
ランシーバ14,16,18（第１図）の一つである基地局送信
機を信号チャネルに合わせる（信号チャンネルをアクセ
スする）。このメッセージにおいて、１は、移動体がア
クセスに利用可能なタイムスロットのフレームを規定す
る。通常、フレーム長は、基地送信局による信号チャン
ネルのアクセス期間と等しく、短いであろう。もし、移
動体がメッセージの伝送を望む一方で、LTMフレーム44
が、例えばスロット46の矢印で示された時刻において進
行中で、そして次に続くスロットがLTMフレーム中に有
るならば、スロット48においても望むであろう。もし移
動体がメッセージの伝送を望む場合に、何れもフレーム
も現状で設定されないと、アロハメッセージを待ちか
つ、次に続くｋ個のスロットの中からランダムにスロッ
トを選択する。ここでｋは、フレーム長より短いか等し
い。話題とすべき他のモードとは異なり、繰返し伝送を
望む移動体は、チャンネルエラーまたは他の伝送による
混言の何れかに起因して、システムコントローラからの
肯定応答が期待されたスロットに続く次のｋ個のスロッ
トからランダムに選択するスロットにより、伝送でき
る。事実、移動体は、一つのフレーム中で数回の伝送を
繰返すことができる。しかし、もし選択されたスロット
がLTMフレーム以外であるならば、移動体は伝送を差し
控え、その代わりに他のアロハ・メッセージを待ち、再
び選択することに注意されたい。LTMにおいて、基地局
送信機が低いデューティサイクルを有し、このデューテ
ィサイクルは、LTMの維持を助けかつ、他の無線システ
ムに対する妨害の可能性を減少する。システム・コント
ローラ10はトラヒックをモニタし、もし適当ならば、た
とえフレームの間であっても、任意の時刻にLTMを終了
し、そして適当な動作符号を持つアロハ・メッセージを
送信することにより、一般にはDFMである他のモードに
はいる。逆に、システム・コントローラ10は動作符号＝
０を有するアロハ・メッセージを送信することにより、
他のモードからLTMにはいることができる。
DFMモードとHMモードは双方とも動作符号＝１（第2C
図）を有するアロハ・メッセージによって示される。
パラメータｍは、４桁の２進ディジタル信号により形成
されかつ、移動体の集合を２ｍ個のサブセット（例え
ば、アドレスの一部が一致する移動体の集合）に分割す
るために用いられる。パラメータｍを、移動体の固有ア
ドレスのｍ桁の有効ビットと、パラメータ（アドレス）
Ａの下位ｍ桁の有効ビットとを比較するための移動体へ
の指示と見なすと都合がよく、移動体は、このｍ桁の有
効ビットが一致する場合の勧奨に応じてのみ、メッセー
ジの伝送が許可される。例えば、 もしｍ＝０なら、どのビット・アドレスも比較されず、
どの移動体も応答しよう。この場合、アドレス・フィー
ルドＡには何の意味もなく、データを移送するのに使う
ことができる。
もしｍ＝１なら、アドレスＡの最小桁位ビット（LSB）
のみが移動体アドレスの最小桁位ビットと比較されるべ
きで、その様にして、各々が移動体アドレスの集合の半
分を有する２つのサブセットを作りあげる様にする。
もしｍ＝２なら、２つのLSBは比較されるべきで、そこ
では４つのサブセットを作りあげる。
この分割はｍ＝13まで続く。
もしｍ＝14なら、アドレスのすべての14ビットは比較さ
れるべきであり、このことはインビテーションが１つの
移動体のみか、あるいは移動体の特定のグループのみに
与えられていることを示している。
ｍ＝14は特殊なケースであり、そこでは移動体はアドレ
スＡを、単にその個別アドレスではないその指示された
アドレスの各々と比較する。（各移動体は、例えば１つ
の個別アドレスと種々のグループ・アドレスの様ないく
つかのアドレスを指示しよう。） ４個の２進ディジットを含むパラメータｎは、フレーム
長を示し、これは移動体がそのメッセージをどこに送信
しようとランダムに選択するところの次に続くタイムス
ロットの数である。簡単のために、次の説明はｎをフレ
ーム中のスロットの数として規定しよう。しかし、ｎの
値はスロットの数に明白な形で関係付ける必要はなく、
事実、スロットの明白な数が導出できるルックアップ・
テーブルのアドレスを含んでいよう。（同様に、ｋとｌ
の値はアドレス・ルックアップ・テーブルであろう。） DFMは英国特許第2069799B号明細書で開示された方法に
基いており、その詳細は参考文献によってとり入れられ
ている。簡潔ではあるが、DFMにおいて、システム・コ
ントローラは送信されるべきアロハ・メッセージに対し
て準備されており、そこで動作符号＝１、ｍ＝０であ
り、そしてそこでｎの値は空きの数、フレームの経歴に
おける非切断および切断されたタイムスロット、そして
評価された新しいリクエストの到着率に基いて決定され
ている。システム・コントローラ10は、過剰の書直しを
妨げ、着延を最小にするためにトラヒック・レベル変動
としてフレーム長を適応的に制御することができる。競
争の起った場合に、繰返しメッセージは同じフレーム中
で送信できず、従ってフレームの終りでメッセージが収
斂を繰返さない様にする。
フィードバック・コントロールによって各フレーム中の
タイムスロットの数ｎを制御するのに用いられるアルゴ
リズムは、次のものを含んでいる。
（ａ）タイムスロット毎の現行の新しいリクエスト到着
率の評価Ｒを保持する。
（ｂ）ｎｇ,nｓおよびｎｅを計算する。これは書直され
（ｎｇ），成功し（ｎｓ）そして空き（ｎｅ）として観
測された前のフレーム中の限定タイムスロットの数であ
る。
（ｃ）前のフレームの最終スロット以来の（そして含
む）スロットの数としてＫを設定する。
（ｄ）ｙ＝ｇ×ｎｇ＋ｓ×ｎｓ＋ｅ×ｎｅ＋Ｒ×Ｋ を設定する。ここで、g,s,eは伝ぱん条件を考慮に入れ
て適切に選ばれた定数である。
（ｅ）要求されたアロハ数を ｎ＝max（1,round（y/1−Ｒ））と設定する。ここでmax
（a,b）はａとｂの最大値を表し、round（．）は最も近
い整数への丸るめを表している。
上に与えられたアルゴリズムは、新しいアロハ・インビ
テーションが前のフレームの終ったあとまで送られず、
そしてアロハ・フレーム内のすべてのスロットはランダ
ムアクセス・リクエストに対して利用可能なことを仮定
している。前のフレーの最終スロットと同様に起るスロ
ット中の新しいアロハ・インビテーションの送信を許容
することおよび／またはシステム・コントローラによっ
て規定された個々のユーザーからのメッセージに対する
アロハ・フレーム内の若干のスロットの保留を許すこと
によってシステム効率は改善できる。これらのケースで
は、修正されたアルゴリズムは使用されよう。
望ましい最大のフレーム長に到達しているが、まだスル
ープットが減少するようなサービスが要求過剰になる
と、アクセスのプロトコルは、ｍの値を０から、１〜14
の間に変更することにより、ハイブリット・モード（H
M）への移行を実現し、そしてこの移行により、サブセ
ットを生成する。ｍ＝14のハイブリット・モードは、特
定のユーザグループからの要求を勧奨するため、同様に
使用される。
理解の都合上、HMはトリー・アルゴリズムの形をしてい
るものと考えられよう。しかし本発明によるシステムで
は、競争はジョン アイ カペタナキスによって引用さ
れた論文で提案されるよりも更に効率的に解決できる。
ｍが１から14までの間の値を有する様にすることにより
形成されたサブセットの各々は、ｎ個のタイムスロット
を有するフレーム中のランダム間隔で順々にメッセージ
を送ることをインバイトされている。各サブセットに対
しDFMアルゴリズムはｎに対する最適値を設定するのに
使用される。しかし、もしサブセットに対する最適フレ
ーム長がｎの最大値を越えると、ｍは増大されよう。こ
の様にして、移動体の集合は漸近的に再分割され、ｎに
対する最適値はｍ＝14（214サブセット）まで維持さ
れ、個々の移動体は純ポーリングに対応する様にアドレ
スされることができる。（それについはあとで議論しよ
う。） HMに戻って、優勢トラヒック・レベルが増大するにつれ
て、サブセットの創生を表示する第4A図から第4D図まで
は、第4A図のDFMから始る。フレーム長がその最大値ｎ
＝15に到達すると、２つのサブセットはｍ＝１で形成さ
れ、各サブセットは例えば８スロット（ｎ＝８）を有す
る（第4B図）。トラヒックが増大するにつれて、フレー
ム長はｍ＝１でｎ＝15を越えるまで増大を続け（第4C
図）、我々はｍ＝２で更に再分割し、従ってｎ＝８を有
する４つの短いフレームが形成され（第4D図）、以下こ
の様に続く。もしアクセスをリクエストする移動体の集
合が等分に分布されると、第4A図から第4D図に示された
対称再分割が適切になる。しかしアクセスを要求する移
動体の集合が等分に分布されないと、２つのサブセット
の１つのみが、例えば第5A図から第5D図までに示された
様に再分割されねばならぬと言うことが起ろう。この様
にして、空の、切断された、そして非切断のスロットの
最近の経歴および通話到着率に応じたシステム・コント
ローラは、時間領域内で最適のパフォーマンスを得るた
めにｍとｎの値を変更できる。
ポーリングは、動作符号＝１とｍ＝14（上に述べた様な
214サブセット）を有するインビテーション・メッセー
ジを使用することにより実行される。しかし、メッセー
ジ・パラメータの採用により、信号の時間オーバーヘッ
ドは、システム・コントローラが各メッセージ語が１つ
の移動体をアドレスする様に配列し、一方、前にポール
された移動体からの応答の肯定応答をすることによって
減少できる。第2D図は、動作符号＝２とＡ（ack）が、
その応答が肯定応答されているところの前にポールされ
た移動体のアドレスであるポーリングのためのインビテ
ーション・メッセージ形式を示している。この配列は移
動体あるいはそのオペレータに確認の利点を与え、それ
は特定の肯定応答メッセージを要求すること無しにポー
ル応答がシステム・コントローラにうまく到着する様に
なっている。どの移動体もポール・メッセージによって
肯定応答されないと、疑似アドレスが使用される。同様
に、肯定応答が可能であるが、疑似アドレスの使用によ
って新しい移動体はポールされない。
適当なアドレス付けと動作符号によって、全車両（flee
t）の部分をポールすることは可能であり、一方、全車
両の残りはランダムアクセス・モードで動作することが
許容される。
信号チャネルがサイトのまわりで連続的に動作している
多重サイト・システムの場合に対して、移動体は１サイ
ト以上からアロハ・インビテーションを受信することに
なろう。DFMとHMモードにおいて、移動体は任意の１フ
レームにおいて１ランダム・アクセス送信以上を行なわ
ないことを保証すべきである。従って、フレーム中で成
功しないランダムアクセス・リクエストを行なうことに
より、移動体は、このフレームにオーバーラップするフ
レームを指定する他のサイトから受信されたアロハ・イ
ンビテーションを無視すべきである。このことは、例え
ば、もし移動体のフレームの終りまでスロットを移動体
が計数するなら達成される。
もし、このプロトコルに「純アロハ」の如き非フレーム
・モードを使う機能を統合することが決められると、例
えば値３の様に動作符号33（第2A図）に適当な値を与え
ることによってこのことは行なわれる。
本発明の実行に際し、もしすべての４つの動作モードが
使われるならそれは選択的である。もし希望するなら、
より少いモードが使われ、そして動作符号とパラメータ
値は適当に変更される。
（要約） 融通性のある多重アクセス通信システムで、これは特に
移動無線システムに適している。
本システムは基地局と複数のサブステーションを具え、
そのアクセスのモードはアロハ・インビテーション・メ
ッセージで送信された動作符号とパラメータに応じて決
定される。動作符号とパラメータおよびそれにより複数
のアクセス・モードの特定の１つとそのモードのダイナ
ミック動作は優勢トラヒック条件の評価から決定され
る。アクセスの特定モードは、軽トラヒック・モード、
ダイナミック・フレーム長モード、サブステーションの
集合のサブセットが形成されるハイブリッド・モードお
よびポーリング・モードの１つを含むことになろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、単一固定サイトを有する移動無線中継システ
ムの実施例を形成するブロック図を図示している。 第2A図は、単一メッセージの異った構成パーツを示して
いる。 第2B図から第2D図までは、インビテーション・メッセー
ジの３つの異った形態を示している。 第３図は、軽トラヒック・モードにおけるシステム・コ
ントローラと移動体の間の信号を示している。 第4A図から第4D図までは、ハイブリッド・モードにおけ
るサブセットの対称構成を図示している。 第5A図から第5D図までは、ハイブリッド・モードにおけ
るサブセットの非対称構成を図示している。 10……システム・コントローラ（あるいは中央コントロ
ーラ）、12……固定位置 14,16,18……デュープレックス無線トランシーバ 20,22,24,26……移動体 21,23,25,27……無線送信局 30……前文（Ａ）、32……16ビット同期語（Ｂ） 33……動作符号（op−code）（Ｃ） 34……パラメータ・セクション（Ｄ） 36……16ビット循環冗長チエック（Ｅ） 38……後文（Ｆ）、39……データフィールド 42……アロハ・メッセージ、44……LTMフレーム 46……矢印、48……スロット

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一つの基地局と複数のサブステーションと
    を具え、動作モードが、アロハ・インビテーション・メ
    ッセージで伝送された認証に応じて定められ、当該認証
    の値、即ち当該認証の値に基づく複数の前記動作モード
    の特定の一つが、適切なトラフィック条件の推定に応じ
    て定められることを特徴とする多重アクセス通信システ
    ム。
  2. 【請求項２】前記認証と共にパラメータが伝送され、当
    該パラメータは、規定された任意の当該認証に基づくダ
    イナミックな動作を規定するために利用されることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多重アクセス通
    信システム。
  3. 【請求項３】前記動作モードの一つが、ダイナミックフ
    レーム長・モードで、当該モードでは、１フレーム中に
    予め定められた最大数のタイムスロットが有りかつ、同
    一フレームにおける繰返し伝送が許容されず、 前記モードのさらなる１つが、ハイブリット・モードで
    あって、当該モードでは、前記サブステーションの集合
    体のサブセットが形成されかつ、当該サブセットの少な
    くとも１つがダイナミックフレーム長モード・ランダム
    アクセス・プロトコルで動作し、 前記アロハ・メッセージ中の前記認証が、当該メッセー
    ジで送られたアドレスの下位ビットの桁数に関する各サ
    ブステーションへの指示を有し、 前記アドレスは、前記サブステーションが前記メッセー
    ジに応答することを許容されているか否かを判断するた
    めに、前記桁数に対応した単数または複数桁の前記サブ
    ステーションの前記アドレスと比較されることを特徴と
    する特許請求の範囲第２項に記載の多重アクセス通信シ
    ステム。
  4. 【請求項４】前記システム内で使用されるサブステーシ
    ョンが、 基地局と通信するためのトランシーバ手段と、 自己のアドレスを記憶するための手段と、 前記アロハ・インビテーション・メッセージ中の前記認
    証の存在を判定するための手段と、 前記認証の少なくとも或る値に応じて、前記自己のアド
    レスと前記アロハ・インビテーション・メッセージ中の
    前記サブステーションのための前記アドレスのｍ桁のビ
    ットを比較するための手段と、 前記比較に応じて、伝送が許容されたか否かを決定する
    ための手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の多重アクセス通信システム。
  5. 【請求項５】一つの基地局と複数のサブステーションと
    を具え、 動作モードがアロハ・インビテーション・メッセージで
    伝送した認証及びパラメータに応じて規定され、 前記認証及び前記パラメータの値、即ちこれら認証及び
    パラメータの値に基づく複数の動作モードの特定の一つ
    及び当該特定のモードでのダイナミックな動作が、適切
    なトラフィック状況の判断に応じて定められることを特
    徴とする多重アクセス通信システム。
  6. 【請求項６】前記複数のモードの一つが、ダイナミック
    ・フレーム長モードであって、当該モードにおいては、
    １フレーム中に予め定められた最大数のタイムスロット
    が有りかつ、同一フレームにおける繰返し伝送が許容さ
    れないことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
    多重アクセス通信システム。
  7. 【請求項７】前記複数のモードの１つが、ハイブリット
    ・モードであって、当該モードにおいては、前記サブス
    テーションの集合体のサブセットが形成されかつ、当該
    サブセットの少なくとも１つがダイナミック・フレーム
    長モード・ランダムアクセス・プロトコルで動作するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項に記
    載の多重アクセス通信システム。
  8. 【請求項８】前記複数のモードの１つが、前記サブステ
    ーションをポーリングするポーリングモードであること
    を特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項の何れか
    一項に記載の多重アクセス通信システム。
  9. 【請求項９】前記システムが前記ポーリングモードで動
    作する場合、 ポーリング・メッセージ中の前記認証が、以前にポーリ
    ングされた前記サブステーションからの応答の承認を含
    むことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の多重
    アクセス通信システム。
  10. 【請求項１０】前記複数のモードの１つが、軽トラフィ
    ック・モードであって、当該モードでは、前記基地局の
    送信機が低いデューティサイクルで動作しかつ、前記サ
    ブステーションが規定されたアクセス期間であるフレー
    ム期間中にアクセスの要求を伝送でき、 前記要求が損なわれた場合、同一の前記フレーム期間中
    に、前記伝送の繰り返しが可能なことを特徴とする特許
    請求の範囲第５項に記載の多重アクセス通信システム。
  11. 【請求項１１】前記軽トラフィック・モードの前記フレ
    ーム長と前記繰返しの周期とが、前記アロハ・インビテ
    ーション・メッセージに規定されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第10項に記載の多重アクセス通信シス
    テム。
  12. 【請求項１２】前記サブステーションは、タイムスロッ
    トがフレーム内の場合、呼の開始の直接的な要求を、当
    該タイムスロットにおいて伝送可能であることを特徴と
    する特許請求の範囲第６項、第７項、第10項及び第11項
    の何れか一項に記載の多重アクセス通信システム。
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