(57)【要約】【課題】  無線アクセス網において上りリンクのランダムアクセスのためのチャンネル割当方法を提供する。【解決手段】  無線アクセス網(radio  access  network)において上りリンク(uplink)ランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の割当に好適で、かつ、新しい構造のＲＡＣＨを用いて無線アクセス網におけるランダムアクセス処理性能を向上させられるのに適するランダムアクセスのためのチャンネル割当方法を提供する。具体的には、本発明は、以下を提供する：所定のフレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ)を設定する段階と、移動局が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当する所定のランダムアクセスチャンネルを介して接続点にアクセスを試みる段階と、を備えてなることを特徴とするランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。【選択図】図２
2006333404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のフレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ)を設定する段階と、
移動局が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当する所定のランダムアクセスチャンネルを介して接続点にアクセスを試みる段階と、
を備えてなることを特徴とするランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項２】
前記接続点が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に関する情報をブロードキャストチャンネルを介して前記移動局を含めて複数の移動局に伝送する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項３】
前記情報は、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当するランダムアクセスチャンネルの個数であることを特徴とする請求項２に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項４】
前記情報は、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当するランダムアクセスチャンネルのインデックスであることを特徴とする請求項２に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項５】
前記フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルのうち、前記チャンネル領域(Ｉｃ)を除く残りの領域を、アクセス再試みのために割り当てるチャンネル領域(Ｒｃ)に設定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項６】
前記移動局が、前記フレーム(ｔ)でアクセス試みに失敗する場合に、該フレーム(ｔ)の次のフレーム(ｔ＋１)に該当するランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ')を除く残りのチャンネル領域(Ｒｃ')を介して前記接続点にアクセスを再試みする段階をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項７】
前記アクセス試みに失敗した前記フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルを、その次のフレーム(ｔ＋１)でｍ(≧２)個に分割することを特徴とする請求項６に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項８】
前記アクセス再試みのためのチャンネル領域(Ｒｃ')を前記移動局に割り当てられなかった場合に、該移動局に、所定時間だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルを割り当てることを特徴とする請求項６に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【請求項９】
前記所定時間だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルは、該フレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域に該当することを特徴とする請求項８に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線アクセス網(radio  access  network)において上りリンク(uplink)のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術による無線アクセス網は、接続点(access  point；以下、「ＡＰ」と称する。)と、エアーインターフェース(air  interface)を介してＡＰに接続しようとする移動局(mobile  terminal；以下、「ＭＴ」と称する。)とから構成される。ここで、エアーインターフェースとしては、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ-ＣＤＭＡなどが使用される。
【０００３】
ＭＴが、上りリンク(ＭＴからＡＰへ)を介してデータを伝送しようとするときには、上りリンク資源(resource)の割当を受けなければならない。このような上りリンク資源を受けるために、ＭＴは、資源要請(resource  request；以下、「ＲＲ」と称する。)パケットをランダムアクセスチャンネル(Random  access  channel；以下、「ＲＡＣＨ」と称する。)を介してＡＰに送る。
【０００４】
上りリンク資源を要請する各ＭＴは、ＡＰからアクセス成功または失敗の応答を受け取るまで、毎フレームごとにＲＡＣＨを介してＲＲパケットを伝送する。当該フレームは、限定された個数のミディアムアクセス制御(Medium  access  control；以下、「ＭＡＣ」と称する。)フレームである。
【０００５】
一方、アクセス試みの結果、すなわち、アクセス成功または失敗(衝突)は、次のフレームの下りリンク(ＡＰからＭＴへ)チャンネルのうち、アクセスフィードバックチャンネル(access  feedback  channel；以下、「ＡＦＣＨ」と称する。)を介して該当のＭＴに通報される。
【０００６】
上記のランダムアクセス過程では、一つ以上のＭＴが同ＲＡＣＨを介してアクセスすることから衝突(Collision)が生じ、ランダムアクセス過程で衝突が生じたＭＴは、ＲＲパケットをＡＰへ再伝送しなければならない。この再伝送されてきたＲＲパケットをＡＰが処理する方式によって、ＲＡＣＨの割当方法は下記の３種類に分けられる。
【０００７】
第一に、ＡＰが、割り当てるＲＡＣＨの個数を任意のｎ個と固定して割り当てる方法
[１]。
【０００８】
所定のＭＴが、ＲＲパケットをＲＡＣＨを介してＡＰに伝送するときに衝突が生じると、衝突の生じた回数に従って二進指数バックオフ(binary  exponential  back-off)アルゴリズムによってウィンド大きさ(Window  size＝フレーム数)が定められる。そして、この定められたウィンド大きさの間に待った後、ランダムアクセスを再び試みる。すなわち、当該アルゴリズムによって定められた個数のフレーム以降に、ＭＴがＲＲパケットをＲＡＣＨを介してＡＰに再伝送する。
【０００９】
一方、ＲＡＣＨを介したランダムアクセスは、各ＭＴで管理するコンテンションウィンド(Contention  Window；以下、「ＣＷ」と称する。)によって制御される。
【００１０】
各ＭＴは、ＲＲパケットの再伝送回数(ａ)によってＣＷの大きさを決定し、その方式は次の通りである。
【００１１】
初期の試み(initial  attempt)において再伝送回数(ａ)は０であり、よって、ＣＷ０は、現在フレームのＲＡＣＨ数(ｎ)に該当する大きさである。
【００１２】
一方、再伝送(retransmission)時には、再伝送回数(ａ)は１以上の値であり、したがって、ＣＷの大きさは、アクセス再試みのためのＲＲパケットの再伝送回数(ａ)によって、各々２５６(２ａ≧２５６の時)、２ａ(ｎ<２ａ≦２５６の時)、またはｎ(ｎ≧２ａの時)である。
【００１３】
一方、ＲＡＣＨを介したランダムアクセスの制御のために、ＭＴは、当該ＲＲパケットの再伝送回数(ａ)を用いてＣＷの大きさを決定した後に、１と再伝送回数(ａ)によるＣＷ大きさ間の均一分布ランダム変数(ｒ)を選択する。ここで、選択されたｒは、ＭＴがアクセスを試みるＲＡＣＨの番号となる。
【００１４】
この第一の割当方法では、毎フレームにおいてＲＡＣＨの個数ｎは変わらない。
【００１５】
第二に、分割アルゴリズム(Split  algorithm)によって動的にＲＡＣＨを割り当てる方法[２][３][４]。
【００１６】
図１は、従来技術によるランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の割当例を示す図であり、分割アルゴリズム(split  algorithm)を用いて動的にＲＡＣＨを割り当てる例を示す。
図１で、フレームｔのＲＡＣＨを介して集合ＱｉのＭＴがランダムアクセスを試みた後に、集合ＱｉのＭＴのうち、衝突の生じたＭＴにフレームｔの次の所定フレームに該当する衝突解消のための所定期間(contention  solution  period)が与えられる。ここで、Ｑｉは、任意のフレームｉにランダムアクセスしたＭＴの集合を示す。
【００１７】
この第二の割当方法では、毎フレームごとにＲＡＣＨの個数が異なってくる。
【００１８】
この第二の割当方法をより詳細に説明すると、次の通りである。
【００１９】
フレームｔでＲＲパケットの伝送によってランダムアクセスを試みた集合ＱｔのＭＴは、アクセスに成功したＭＴとアクセスに失敗(衝突)したＭＴとに区分される。なかでも、アクセスに成功したＭＴ、つまり、伝送したＲＲパケットの衝突が生じていないＭＴは、ＡＰから上りリンクの資源、つまり、所定チャンネルを獲得する。これに対し、アクセスに失敗したＭＴ、つまり、伝送したＲＲパケットの衝突が生じたＭＴのためには、ＡＰにおいて衝突解消のための所定期間(contention  solution  period)が始まる。
【００２０】
一方、アクセスに失敗したＭＴがＲＲパケットを伝送したフレームｔのＲＡＣＨ(すなわち、衝突の生じたＲＡＣＨ)は、次のフレームである(ｔ＋１)でｍ(≧２)個に分割(split)される。例えば、ｃ個のＲＡＣＨで衝突が生じたとすれば、フレーム(ｔ＋１)においてＲＡＣＨ数は(ｃ×ｍ)となる。
【００２１】
したがって、フレームｔにおいて任意のｋ番目のＲＡＣＨにランダムアクセスを試みて衝突の生じたｊ個(≧２)のＭＴは、次のフレーム(ｔ＋１)においてｋ番目のＲＡＣＨが分割されたｍ個のＲＡＣＨのいずれか一つを介して再びランダムアクセスを試みる。すなわち、フレームｔのｋ番目のＲＡＣＨが、次のフレーム(ｔ＋１)においてｍ個に分割され、これら分離されたｍ個のＲＡＣＨのうちいずれか一つを介してＲＲパケットを伝送するようになる。
【００２２】
ところで、フレーム(ｔ＋１)で再びｃ'個のＲＡＣＨにおいて衝突が生じた場合には、フレーム(ｔ＋２)においてＲＡＣＨ数はｃ'×ｍとなる。その結果、フレームｔでランダムアクセスを試みて衝突の生じたｊ個のＭＴは、ｐ(≧１)フレームの以降には全てＲＲパケットを送ることができる。
【００２３】
第二の割当方法は、前述した第一の割当方法に比べて処理率(throughput=アクセスに成功したＲＡＣＨ数／１フレームに割り当てられた全体ＲＡＣＨ数)が高く、また、衝突の生じたＭＴに対する再伝送時間が短い。
【００２４】
第三に、次の式１のアルゴリズムによって動的にＲＡＣＨを割り当てる方法[５]。
【００２５】
【数１】
2006333404.tif 000003
r(t)：フレームｔに割り当てられたＲＡＣＨ数
α：加重値
Nf(t)：フレームｔでランダムアクセス時に衝突したＲＡＣＨ数
Ns(t)：フレームｔでアクセスに成功したＲＡＣＨ数
Iidle(t)：フレームｔでＲＡＣＨへのアクセスがなかった場合には１、そうでない場合には０。
【００２６】
フレームｔのＲＡＣＨは、ＭＴのランダムアクセス試みによる結果、すなわち、ランダムアクセスの成功と失敗(衝突)によって区分される。
【００２７】
第三の方法では、フレームｔの全ＲＡＣＨの中で衝突の生じたＲＡＣＨ数だげフレーム(ｔ＋１)に新しいＲＡＣＨを追加する一方で、全ＲＡＣＨの中でアクセスに成功したＲＡＣＨ数だけフレーム(ｔ＋１)から削除する。
【００２８】
例えば、フレームｔのＲＡＣＨの個数ｒ(ｔ)が１０であり、この中、３個のＲＡＣＨで衝突が生じ、５個のＲＡＣＨでアクセスに成功し、残り２個のＲＡＣＨにはランダムアクセスの試みがなかったとすれば、フレーム(ｔ＋１)に動的に割り当てられるＲＡＣＨの個数ｒ(ｔ＋１)は”１０＋３−５＝８”となる。
【００２９】
一方、毎フレームごとに最小ＲＡＣＨの個数は１以上でなければならない。したがって、フレーム(ｔ＋１)のＲＡＣＨ数ｒ(ｔ＋１)が１よりも小さい時にも、ｒ(ｔ＋１)＝１である。
【００３０】
もし、フレームｔのＲＡＣＨに対する如何なるアクセス試みもなかったとすれば、フレーム(ｔ＋１)のＲＡＣＨ数ｒ(ｔ＋１)は、”ｒ(ｔ)−１”である。
【００３１】
そして、ＲＲパケットの伝送時に衝突の生じたＭＴは、前述の第一の方法と同様に、ＲＲパケットの再伝送回数(ａ)によってＣＷの大きさを決定し、ＲＲパケットを再伝送する。
【００３２】
第三の割当方法においても、毎フレームごとにＲＡＣＨの個数が可変的である。また、第一の割当方法に比べて、処理率(throughput＝アクセスに成功したＲＡＣＨ数／１フレームに割り当てられた全体ＲＡＣＨ数)は略等しいか、やや高いが、衝突の生じたＭＴに対する再伝送時間は長い。
【非特許文献１】［１］HIPERLAN  Type  2；Data  Link  Control(DLC)  Layer；Part1：Basic  Data  Transport  Functions,  Broadband  Radio  Access  Networks(BRAN),ETSI  TS101761-1  V1.3.１,Dec(2001)。
【非特許文献２】［２］Peter  Mathys  and  Philippe  Flajolet,  ”Q-ary  Collision  Resolution  Algorithm  in  Radio-Access  Systems  with  Free  or  Blocked  Channel  Access”,  IEEE  Transactions  on  Information  Theory,  Vol.  IT-31,  No.2,  March  1985。
【非特許文献３】［３］D.  Petra,  A.  Kramling,  and  A.  Hettich,  ”MAC  Protocol  for  Wireless  ATM:  Contention  Free  versus  Contention  Based  Transmission  of  Reservation  Requests”,  7th  IEEE  PIMRC,  1996。
【非特許文献４】［４］Benny  Van  Hooudt  and  Chris  Blondia,  ”Analysis  if  an  Identifier  Splitting  Algorithm  Combined  with  Polling  (ISAP)  for  Contention  Resolution  in  a  Wireless  Access  network”,  IEEE  Journal  on  Selected  Area  in  Communications,  Vol.18,  No.11,  Nov.  2000。
【非特許文献５】[５]Gyung-Ho  Hwang  and  Dong-Ho  Cho、”Adaptive  Random  Channel  Allocation  Scheme  in  HIPERLAN  Type  2”,  IEEE  Communications  Letters,Vol.6,No.1  Jan  2002。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
しかしながら、以上で説明された従来技術による各割当方法では次のような問題点があった。
【００３４】
第一の割当方法では、毎フレーム別ＲＡＣＨ数が同一なので、ランダムアクセスを試みるＭＴが流動的な場合には、チャンネル資源の浪費または不足現象を引き起こすことになる。すなわち、所定フレームにおいて必要以上のＲＡＣＨ数が設定されると、無線資源の浪費につながり、逆に、必要以下のＲＡＣＨ数が設定されると、ＭＴのアクセス試みに衝突が増加し、全体的なアクセス時間が増加してしまう。
【００３５】
また、ＲＲパケットの再伝送のためのアルゴリズムに二進指数バックオフアルゴリズムを使用することから、処理率(throughput＝アクセスに成功したＲＡＣＨ数／１フレームに割り当てられた全体ＲＡＣＨ数)が他の割当方法に比べて相対的に低い。
【００３６】
また、各ＭＴで二進指数バックオフアルゴリズムを用いてランダムアクセスの再試みに必要なウィンド大きさ(Window  size＝フレーム個数)を計算しなければならないため、ＭＴの複雑度が増加する。しかも、衝突の生じたＭＴに対する再伝送遅延が大きい。
【００３７】
第二の割当方法では、分割アルゴリズムを用いて動的にＲＡＣＨを割り当てることによって、ランダムアクセスを試みて衝突の生じたＭＴは、所定のｐ(≧１)フレームを経て迅速にＲＲパケットの再伝送に成功することができるが、ＲＲパケットの再伝送のための期間(contention  solution  period)の間、新しいランダムアクセスのためのＲＲパケットの伝送が許されない。すなわち、図１において、フレームｔで生じた衝突について、これを解消するための期間に該当するフレームｎの間には新しいＭＴのランダムアクセスを許さず、フレーム(ｔ＋ｎ＋１)になってはじめて新しいランダムアクセスを許すため、新しいＭＴに対するアクセス遅延を招く。
【００３８】
第三の割当方法では、毎フレームにおけるＲＡＣＨ数が動的に変わるため、第一の割当方法に比べて資源を效率的に使用することはできるが、第一の割当方法と同様に、各ＭＴにおいて二進指数バックオフアルゴリズムを使用するため、ＭＴの複雑度が増加する。また、平均処理率が低い。
【００３９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、無線アクセス網において上りリンクＲＡＣＨの割当に適するランダムアクセスのためのチャンネル割当方法を提供することにある。
【００４０】
本発明の他の目的は、新しい構造のＲＡＣＨを用いて無線アクセス網でのランダムアクセス処理性能を向上させるのに好適なランダムアクセスのためのチャンネル割当方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
上記目的を達成するために、本発明に係るランダムアクセスのためのチャンネル割当方法は、所定フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)のうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ)を設定する段階と、移動局(ＭＴ)が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当する所定のＲＡＣＨを介して接続点(ＡＰ)にアクセスを試みる段階と、を備えてなる。
【００４２】
好ましくは、前記接続点が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に対する情報をブロードキャストチャンネルを介して、前記移動局を含めて複数の移動局に伝送する段階をさらに含む。ここで、前記情報は、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当するランダムアクセスチャンネルの個数であるか、あるいは、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当するランダムアクセスチャンネルのインデックスである。
【００４３】
好ましくは、前記フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルのうち、前記チャンネル領域(Ｉｃ)を除く残りの領域を、アクセス再試みのために割り当てるチャンネル領域(Ｒｃ)と設定する段階をさらに備える。
【００４４】
好ましくは、前記移動局が、前記フレーム(ｔ)でアクセス試みに失敗する場合に、該フレーム(ｔ)の次のフレーム(ｔ＋１)に該当するランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ')を除く残りのチャンネル領域(Ｒｃ')を介して前記接続点にアクセスを再試みする段階をさらに備える。ここで、前記アクセス試みに失敗した前記フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルを、次のフレーム(ｔ＋１)でｍ(≧２)個に分割(split)する。また、前記アクセス再試みのためのチャンネル領域(Ｒｃ')を前記移動局に割り当てられなかった場合に、該移動局に、所定時間だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルを割り当てる。ここで、前記所定時間だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルは、該フレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域に該当する。
【００４５】
上記に加えて、本発明は、以下を提供する：
（項目１）  所定のフレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ)を設定する段階と、
移動局が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当する所定のランダムアクセスチャンネルを介して接続点にアクセスを試みる段階と、
を備えてなることを特徴とするランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目２）  前記接続点が、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に関する情報をブロードキャストチャンネルを介して前記移動局を含めて複数の移動局に伝送する段階をさらに備えることを特徴とする項目１に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目３）  前記情報は、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当するランダムアクセスチャンネルの個数であることを特徴とする項目２に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目４）  前記情報は、前記チャンネル領域(Ｉｃ)に該当するランダムアクセスチャンネルのインデックスであることを特徴とする項目２に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目５）  前記フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルのうち、前記チャンネル領域(Ｉｃ)を除く残りの領域を、アクセス再試みのために割り当てるチャンネル領域(Ｒｃ)に設定する段階をさらに含むことを特徴とする項目１に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目６）  前記移動局が、前記フレーム(ｔ)でアクセス試みに失敗する場合に、該フレーム(ｔ)の次のフレーム(ｔ＋１)に該当するランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域(Ｉｃ')を除く残りのチャンネル領域(Ｒｃ')を介して前記接続点にアクセスを再試みする段階をさらに備えることを特徴とする項目１に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目７）  前記アクセス試みに失敗した前記フレーム(ｔ)のランダムアクセスチャンネルを、その次のフレーム(ｔ＋１)でｍ(≧２)個に分割することを特徴とする項目６に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目８）  前記アクセス再試みのためのチャンネル領域(Ｒｃ')を前記移動局に割り当てられなかった場合に、該移動局に、所定時間だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルを割り当てることを特徴とする項目６に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
（項目９）  前記所定時間だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルは、該フレーム(ｔ＋１＋δ)のランダムアクセスチャンネルのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるチャンネル領域に該当することを特徴とする項目８に記載のランダムアクセスのためのチャンネル割当方法。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、新規にＡＰにランダムアクセスを試みるＭＴのための専用の領域Ｉｃを備えるため、衝突解消のための期間(contention  resolution  period)にかかわらず毎フレームごとにＩｃ領域を介した新規ＭＴのランダムアクセスを支援することが可能になる。
【００４７】
なお、新規にＡＰにアクセスを試みるＭＴに専用で割り当てる領域Ｉｃ(≧１)の大きさ(ＲＡＣＨの個数)を可変するため、ＭＴのランダムアクセスに対するＡＰの処理率(throughput)が低下しない。さらに、本発明では、アクセス遅延(access  delay)及びアクセス変動(access  variance)は減少する。
【００４８】
当該のアクセス遅延の減少、特に、アクセス変動の減少は、今後、実時間マルチメディアトラフィック(realtime  multimedia  traffic)を処理するのに必須なもので、本発明を、実時間マルチメディアトラフィックを処理するのに適用すると、使用者側面のサービス品質(ＱｏＳ)をより向上させることが可能になる。
【００４９】
また、本発明は、二進指数バックオフアルゴリズムを用いて衝突を解消するＭＴに比べて簡単なＲＲパケット再伝送アルゴリズムを使用するため、ＭＴ具現の複雑度を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係るランダムアクセスのためのチャンネル割当方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００５１】
図２は、本発明によるＲＡＣＨの構造を示す図で、特に、分割アルゴリズム(Split  algorithm)を用いて動的にＲＡＣＨを割り当てる方法において、新たにランダムアクセスを試みるＭＴに対するアクセス遅延を解消するための構造である。
【００５２】
図２を参照すると、本発明によるＲＡＣＨは、可変的なＩｃとＲｃとに区分される。Ｉｃ(≧１)は、新規にＡＰにアクセスを試みるＭＴに専用で割り当てる領域であり、Ｒｃ(≧０)は、アクセス試みに際して衝突の生じたＭＴの衝突解消(contention  solution)のための領域である。したがって、新たにＡＰにランダムアクセスを試みるＭＴは、Ｉｃ(≧１)に該当するＲＡＣＨを介してＲＲパケットを伝送する。図２において、ＲはＲＡＣＨを示す。
【００５３】
すなわち、フレームのＲＡＣＨを、新規にＡＰにアクセスを試みるＭＴに専用で割り当てるチャンネル領域Ｉｃ(≧１)と、アクセス失敗による衝突解消のためにアクセスを再試みするＭＴに割り当てるチャンネル領域Ｒｃ(≧０)とに分けてあらかじめ設定する。
【００５４】
一方、Ｉｃは、各ＡＰのトラフィック状況により動的に変わる。そして、衝突解消のための領域Ｒｃは、分割アルゴリズムを用いてＲＡＣＨを割り当てる。
【００５５】
次に、当該ＲＡＣＨ構造を適用したＲＡＣＨ割当手順について説明する。
【００５６】
図３は、本発明の一実施の形態によるＲＡＣＨの割当手順を説明するための図である。
【００５７】
図３を参照すると、図３のＲＡＣＨ構造において、Ｉｃ＝２であり、分割ファクター(split  factor)＝３である。そして、ｒ(ｔ)はフレームｔに割り当てられたＲＡＣＨ数である。
【００５８】
なお、図３において、”Ｃ”は、アクセス失敗(アクセス時に衝突)したＲＡＣＨを表し、”Ｓ”は、アクセスに成功したＲＡＣＨを表し、”Ｉ”は、ランダムアクセス試みのないＲＡＣＨを表す。そして、Ｒｘは、ＲＡＣＨのインデックスであり、よって、フレームｔにおいて”１≦ｘ≦８”、フレーム(ｔ＋１)において”１≦ｘ≦１１”となる。
【００５９】
ここで、分割ファクターは、所定フレームで衝突の生じたＲＡＣＨを、次のフレームで幾つのＲＡＣＨに分割するかを定めるファクターである。したがって、以前フレームｔで衝突の生じたＲＡＣＨは、分割ファクターが３なので、次のフレーム(ｔ＋１)で３個のＲＡＣＨに分割される。
【００６０】
また、図３は、ＡＰで設定可能な最大フレーム当たりＲＡＣＨの個数(ＲＭＡＸ)が１１の場合である。
【００６１】
もし、フレームｔの８個のＲＡＣＨのうち総４個のＲＡＣＨで衝突が生じたとすれば、これら４個のＲＡＣＨは、ＲＲパケットの再伝送のための分割アルゴリズムによって次のフレーム(ｔ＋１)でそれぞれ３個ずつのＲＡＣＨに分割される。
【００６２】
言い換えれば、フレームｔでインデックスＲ１のＲＡＣＨを介してアクセスを試みたＭＴは、フレーム(ｔ＋１)でインデックスＲ３、Ｒ４及びＲ５のうち一つのＲＡＣＨを介して再びアクセスを試みる。
【００６３】
同様に、フレームｔでインデックスＲ３のＲＡＣＨを介してアクセスを試みたＭＴは、フレーム(ｔ＋１)でインデックスＲ６、Ｒ７及びＲ８のうち一つのＲＡＣＨを介して再びアクセスを試み、フレームｔでインデックスＲ５のＲＡＣＨを介してアクセスを試みたＭＴは、フレーム(ｔ＋１)でインデックスＲ９、Ｒ１０及びＲ１１のうち一つのＲＡＣＨを介して再びアクセスを試みる。
【００６４】
ところが、フレームｔでインデックスＲ６のＲＡＣＨを介してアクセスを試みたＭＴは、フレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨの割当を受けることができない。これは、ＡＰで設定可能な最大フレーム当たりＲＡＣＨの個数(ＲＭＡＸ)を１１とした場合であるためである。このように衝突の生じたＲＡＣＨの分割によってできるフレーム(ｔ＋１)の全体ＲＡＣＨの大きさ(個数)がＲＭＡＸを超過し、フレームｔで衝突の生じたＭＴ全てに、フレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨを割り当てられないことがあるが、この問題点に鑑みて、本発明では、フレームｔで衝突の生じたＭＴの中でフレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨが割り当てられなかったＭＴは、所定時間(フレーム)だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)でランダムアクセスを試みするようにしている。特に、これらＭＴに、フレーム(ｔ＋１＋δ)のＲＡＣＨのうち、新規にＡＰにアクセスを試みるＭＴの専用割当領域であるＩｃ領域に該当するＲＡＣＨのうち一つを割り当てる。ここで、δ≧１であり、δはフレーム単位の遅延時間を表す。また、δは、ＡＰでトラフィックの状況に応じて任意の値に調節する。
【００６５】
したがって、フレームｔでインデックスＲ６のＲＡＣＨを介してアクセスを試みたＭＴは、フレーム(ｔ＋１＋δ)のＲＡＣＨのうちＩｃ領域に該当するＲＡＣＨを介して再びアクセスを試みる。
【００６６】
一方、図３において、以前フレームｔで衝突の生じたＲＡＣＨを分割ファクターによって次のフレーム(ｔ＋１)で分割するための関数ＲＦ(ｉ)について定義する。ここで、ｉは、フレームｔにおいてＲＡＣＨのインデックスＲｘのｘに該当する。
【００６７】
まず、新規のアクセス試みのためにフレームのＩｃ領域に該当するＲＡＣＨ(Ｒ１，Ｒ２，．．．，ＲＩｃ)を割り当てる。したがって、新規のアクセス試みに当たっては、フレームのＲ１からＲＩｃまでのＲＡＣＨを割り当てる。
【００６８】
次に、関数ＲＦ(ｉ)について定義すれば、
【数Ａ】
2006333404.tif 000004
のとき、
【数Ｂ】
2006333404.tif 000005
、または、
【数Ｃ】
2006333404.tif 000006
のとき、所定時間(フレーム)遅延(δ)以降にフレーム(ｔ＋１＋δ)で[Ｒ１，ＲＩｃ]、すなわち、フレーム(ｔ＋１＋δ)のＲ１からＲＩｃまでのＲＡＣＨを割り当てる。
【００６９】
ここで、θｉは、フレームｔからｉ番目以下のＲＡＣＨのうち、衝突の生じたＲＡＣＨの個数である。例えば、図３においてθ５は２(Ｒ１とＲ３)である。
【００７０】
次に、本発明によるＲＡＣＨの割当手順の一例を説明する。
【００７１】
図４は、本発明の一実施の形態によるＲＡＣＨの割当手順を示す図である。図４を参照すると、初期Ｉｃの値を全ＭＴに通報する。すなわち、ＡＰは、ブロードキャストチャンネル(broad  cast  channel：以下、「ＢＣＨ」と称する。)を介して全ＭＴに初期Ｉｃの値を伝送する(ステップＳ１)。これにより、ＭＴは、フレームｔのＩｃ領域に該当するＲＡＣＨを介して最初にランダムアクセス試みのためのＲＲパケットを伝送する。
【００７２】
ここで、Ｉｃの値は、フレームｔのＲＡＣＨのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるＲＡＣＨの個数となるか、あるいは、フレームｔのＲＡＣＨのうち、新規のアクセス試みのために専用で割り当てるＲＡＣＨのインデックスとなる。
【００７３】
ＭＴのＩｃ領域に該当するＲＡＣＨを介したランダムアクセス試みがあった後に、アクセス試みの時にＲＲパケットの衝突が生じるか否かを確認する(ステップＳ２)。すなわち、ランダムアクセス時にＭＴがＲＲパケットを伝送したＲＡＣＨのうち、衝突の生じたＲＡＣＨがあるか確認する。
【００７４】
もし、アクセス試みの時にＲＲパケットの衝突が生じると、ＡＰは、衝突の生じたＲＡＣＨを分割ファクターによって次のフレーム(ｔ＋１)で分割する(ステップＳ３)。
【００７５】
次いで、ＲＡＣＨの分割によってできるフレーム(ｔ＋１)の全体ＲＡＣＨの大きさ(個数)がＲＭＡＸを超過し、フレームｔで衝突の生じたＭＴのうち、フレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨの割当を受けなかったＭＴがあるか確認する(ステップＳ４)。
【００７６】
もし、ＲＡＣＨの分割によってできるフレーム(ｔ＋１)の全体ＲＡＣＨの大きさ(個数)がＲＭＡＸを超過し、フレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨを受けなかったＭＴがあれば、ＡＰは、それらＭＴに所定時間(フレーム)だけ遅延させたフレーム(ｔ＋１＋δ)のＩｃ領域に該当するＲＡＣＨのうち一つを割り当てる(ステップＳ５)。
【００７７】
一方、ＲＡＣＨの分割によってできるフレーム(ｔ＋１)の全体ＲＡＣＨの大きさ(個数)がＲＭＡＸを超過せず、フレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨが割り当てられなかったＭＴがなければ、ＡＰは、フレームｔで衝突の生じた全ＭＴにフレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨを割り当てる(ステップＳ６)。
【００７８】
ここで、ランダムアクセス再試みのためのＲＡＣＨを割り当てるために、ＡＰは、アクセス試みの時にＲＲパケットの衝突の生じたＭＴにランダムアクセスの再試みのための割当情報をフィードバック(Feedback)する。
【００７９】
このフィードバック情報は、ＭＴがフレーム(ｔ＋１)でどの範囲のＲＡＣＨを介して再びアクセスすべきかを知らせる情報であって、本発明では、分割以降のフレーム(ｔ＋１)のＲｃ領域に該当するＲＡＣＨのインデックスであると好ましく、場合によって、フレーム(ｔ＋１＋δ)のＩｃ領域に該当するＲＡＣＨのインデックスであると好ましい。
【００８０】
さらに、本発明においてＭＴがＡＰにランダムアクセスを試みる時の平均アクセス遅延
【数Ｄ】
2006333404.tif 000007
は、次のようにして求められた。
【００８１】
まず、Ｄ(ｎ)は、ｎ個のＭＴが上りリンクを介してＡＰにランダムアクセスを試み全部アクセスに成功するまでかかる時間、つまり、フレーム個数である。Ｄ(ｎ)は、下記の式２で示される。
【００８２】
【数２】
2006333404.tif 000008
式中、
【数Ｅ】
2006333404.tif 000009
は多項(multinomial)確率関数であって、ｎ個のＭＴが伝送したｎ個のＲＲパケットが、ｍ個に分割されたＲＡＣＨにどのように分布して伝送されるかを表す確率である。すなわち、分割されたＲＡＣＨのうち、１番目のＲＡＣＨにｓ１個のＲＲパケットが、２番目のＲＡＣＨにｓ２個のＲＲパケットが、ｍ番目のＲＡＣＨにｓｍ個のＲＲパケットが伝送される確率を表す。また、
【数Ｆ】
2006333404.tif 000010
は、下記の式３のように定義される。
【００８３】
【数３】
2006333404.tif 000011
式中、ｐｉは、ＲＲパケットがｍ個のＲＡＣＨのうちｉ番目のＲＡＣＨを介して伝送される確率(１／ｍ)である。
【００８４】
この式３を式２のＤ(ｎ)に代入すると、次の式４が得られる。
【００８５】
【数４】
2006333404.tif 000012
式４を用いて、最初のランダムアクセスを試みて上りリンク資源を獲得する(access  success)までかかる平均アクセス遅延
【数Ｇ】
2006333404.tif 000013
は、次の式５で示される。
【００８６】
【数５】
2006333404.tif 000014
式中、ｐ(ｉ)は、Ｉｃ領域に該当するＲＡＣＨのうち一つを介してＲＲパケットを伝送する確率(ポアゾン(Poisson)分布で表す。)である。そして、
【数Ｈ】
2006333404.tif 000015
はＡＰ観点でのＲＲパケットの発生率である。
【００８７】
一方、本発明によるＭＴのランダムアクセスに対するＡＰの処理率(throughput)
【数Ｉ】
2006333404.tif 000016
は、次のようにして求められる。
【００８８】
Ｎ(ｎ)は、ｎ個のＭＴが上りリンクを介してＡＰにランダムアクセスを試み、全部アクセスに成功するまでかかる時間、つまり、フレーム個数である。Ｎ(ｎ)は、下記の式６で示される。
【００８９】
【数６】
2006333404.tif 000017
式６を、Ｎ(ｎ)に対して再帰的(recursive)にまとめると、次の式７の通りになる。
【００９０】
【数７】
2006333404.tif 000018
Ｎ(ｎ)に対する平均を
とする時、
は下記の式８で示される。
【００９１】
【数８】
2006333404.tif 000019
したがって、本発明によるＭＴのランダムアクセスに対するＡＰの処理率
は、全体割り当てられたＲＡＣＨの個数に対するランダムアクセスに成功したＲＡＣＨの個数の割合で表され、下記の式９で示される。
【００９２】
【数９】
2006333404.tif 000020
まとめると、本発明は、無線アクセス網(radio  access  network)において上りリンク(uplink)ランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の割当に好適で、かつ、新しい構造のＲＡＣＨを用いて無線アクセス網におけるランダムアクセス処理性能を向上させられるのに適するランダムアクセスのためのチャンネル割当方法を提供する。
【００９３】
以上、具体的な図面及びそれに基づく実施形態に挙げて本発明を説明してきたが、本発明は、これら図面及び実施形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない限り、各種の変更及び修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、当該変更及び修正も特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲に属するということは言うまでもない。
【００９４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した参考文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】従来技術によるランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の割当例を示す図である。
【図２】本発明によるランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の割当手順を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるランダムアクセスチャンネル(ＲＡＣＨ)の割当手順を示す図である。
【図１】
2006333404.tif 000021
【図２】
2006333404.tif 000022
【図３】
2006333404.tif 000023
【図４】
2006333404.tif 000024