(57)【要約】【課題】無線リソースの使用量を抑えつつスループットおよび遅延特性を向上させることが可能なランダムアクセス制御方法を得ること。【解決手段】本発明にかかるランダムアクセス制御方法では、基地局が、パケットの衝突の有無に基づいて伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断し、特定のチャネルを用いて通常状態または輻輳状態を示すＣＳを送信し、一方、移動機が、所定時間が経過しても自機の送信成功が認識できない場合に前記特定のチャネル上のＣＳを抽出し、前記ＣＳに基づいてＣＷの最大値を示すＣＷサイズを決定し、前記ＣＷサイズに基づいてＣＷを決定し、前記ＣＷに基づいて再送パケットを送信する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局および当該基地局と通信を行う複数の移動機で構成された無線通信システムにおけるランダムアクセス制御方法であって、
前記基地局が、
パケットの衝突の有無に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断する輻輳判断ステップと、
特定のチャネルを用いて、通常状態または輻輳状態を示すＣＳ（Contention  Status）を送信する制御信号送信ステップと、
を実行し、
前記移動機が、
所定時間が経過しても自機の送信成功が認識できない場合に、前記特定のチャネル上のＣＳを抽出する制御信号抽出ステップと、
前記ＣＳに基づいて、バックオフ時間（ＣＷ）の最大値を示すＣＷサイズを決定する送信パラメータ決定ステップと、
前記ＣＷサイズに基づいてＣＷを決定するＣＷ決定ステップと、
前記ＣＷに基づいて再送パケットを送信する再送ステップと、
を実行することを特徴とするランダムアクセス制御方法。
【請求項２】
前記送信パラメータ決定ステップでは、前記ＣＳが通常状態を示している場合に「ＣＷサイズ＝ｘ」とし、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合に「ＣＷサイズ＝ｙ」とすること（ｘおよびｙは「ｙ＞ｘ」を満たす値）を特徴とする請求項１に記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項３】
前記送信パラメータ決定ステップでは、前記ＣＳが通常状態を示している場合には現在のＣＷサイズをａ（任意の整数）だけ加算し、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合には現在のＣＷサイズをｂ（任意の整数）だけ減算す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制御方法。
【請求項４】
前記特定のチャネルを制御チャネルとすることを特徴とする請求項１、２または３に記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項５】
前記制御信号送信ステップでは、前記ＣＳに加えて、送信禁止（Ｂｕｓｙ）または送信許可（Ｉｄｌｅ）を示すＩ／Ｂを送信し、
前記制御信号抽出ステップでは、さらにＩ／Ｂを抽出し、
前記送信パラメータ決定ステップでは、さらに、前記ＣＳに基づいて、前記Ｉ／ＢがＩｄｌｅであった場合の再送パケットの送信確率であるPersistent値を決定し、
前記再送ステップでは、前記Ｉ／ＢがＩｄｌｅの場合に、前記ＣＷおよび前記Persistent値に基づいて再送パケットを送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項６】
前記送信パラメータ決定ステップでは、前記ＣＳが通常状態を示している場合に「Persistent値＝ｋ」とし、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合に「Persistent値＝ｌ」とすること（ｋおよびｌは「０〜１」かつ「ｋ＞ｌ」を満たす値）を特徴とする請求項５に記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項７】
前記送信パラメータ決定ステップでは、前記ＣＳが通常状態を示している場合には現在のPersistent値を０〜１の範囲でｃ（任意の整数）だけ加算し、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合には現在のPersistent値を０〜１の範囲でｄ（任意の整数）だけ減算することを特徴とする請求項５に記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項８】
前記特定のチャネルをパケット通信用チャネルとすることを特徴とする請求項１、２または３に記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項９】
前記ＣＳを１ビットで表現することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１０】
前記ＣＳを複数ビットで表現することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１１】
受信電力の大きさまたはランダムアクセスの失敗確率に応じて前記ＣＷサイズを調整することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１２】
受信電力の大きさまたはランダムアクセスの失敗確率に応じて前記Persistent値を調整することを特徴とする請求項５、６または７に記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１３】
前記輻輳判断ステップでは、単位時間あたりのトラヒック発生をポアソン分布で近似し、ポアソン分布の平均値に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１４】
前記輻輳判断ステップでは、フィルタ処理を行い、当該フィルタ結果に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１５】
前記輻輳判断ステップでは、Ｉｄｌｅ（アクセスなし）、ランダムアクセスの成功、ランダムアクセスの失敗、の３つのイベントによる状態遷移に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のランダムアクセス制御方法。
【請求項１６】
ランダムアクセスを採用する複数の移動機とともに無線通信システムを構成する基地局であって、
パケットの衝突の有無に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断する輻輳判断手段と、
制御チャネルを用いて、通常状態または輻輳状態を示すＣＳ（Contention  Status）、および送信禁止（Ｂｕｓｙ）または送信許可（Ｉｄｌｅ）を示すＩ／Ｂ、を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１７】
ランダムアクセスを採用する複数の移動機とともに無線通信システムを構成する基地局であって、
パケットの衝突の有無に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断する輻輳判断手段と、
パケット通信用チャネルを用いて、通常状態または輻輳状態を示すＣＳ（Contention  Status）を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１８】
前記ＣＳを１ビットで表現することを特徴とする請求項１６または１７に記載の基地局。
【請求項１９】
前記ＣＳを複数ビットで表現することを特徴とする請求項１６または１７に記載の基地局。
【請求項２０】
前記輻輳判断手段は、単位時間あたりのトラヒック発生をポアソン分布で近似し、ポアソン分布の平均値に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一つに記載の基地局。
【請求項２１】
前記輻輳判断手段をフィルタで構成し、フィルタ結果に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一つに記載の基地局。
【請求項２２】
前記輻輳判断手段は、Ｉｄｌｅ（アクセスなし）、ランダムアクセスの成功、ランダムアクセスの失敗、の３つのイベントによる状態遷移に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一つに記載の基地局。
【請求項２３】
基地局とともに無線通信システムを構成し、当該基地局に対してランダムアクセスを行う移動機であって、
所定時間が経過しても自機の送信成功が認識できない場合に、請求項１６に記載の基地局が送信する、制御チャネル上のＩ／ＢおよびＣＳを抽出する制御信号抽出手段と、
前記ＣＳに基づいて、バックオフ時間（ＣＷ）の最大値を示すＣＷサイズを決定するＣＷサイズ決定手段と、
前記ＣＷサイズに基づいてＣＷを決定するＣＷ決定手段と、
前記ＣＳに基づいて、前記Ｉ／ＢがＩｄｌｅであった場合の再送パケットの送信確率であるPersistent値を決定するPersistent値決定手段と、
前記Ｉ／ＢがＩｄｌｅの場合に、前記ＣＷおよび前記Persistent値に基づいて再送パケットを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする移動機。
【請求項２４】
基地局とともに無線通信システムを構成し、当該基地局に対してランダムアクセスを行う移動機であって、
所定時間が経過しても自機の送信成功が認識できない場合に、請求項１７に記載の基地局が送信する、パケット通信用チャネル上のＣＳを抽出する制御信号抽出手段と、
前記ＣＳに基づいて、バックオフ時間（ＣＷ）の最大値を示すＣＷサイズを決定するＣＷサイズ決定手段と、
前記ＣＷサイズに基づいてＣＷを決定するＣＷ決定手段と、
前記ＣＷに基づいて再送パケットを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする移動機。
【請求項２５】
前記ＣＷサイズ決定手段は、前記ＣＳが通常状態を示している場合に「ＣＷサイズ＝ｘ」とし、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合に「ＣＷサイズ＝ｙ」とすること（ｘおよびｙは「ｙ＞ｘ」を満たす値）を特徴とする請求項２３または２４に記載の移動機。
【請求項２６】
前記ＣＷサイズ決定手段は、前記ＣＳが通常状態を示している場合には現在のＣＷサイズをａ（任意の整数）だけ加算し、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合には現在のＣＷサイズをｂ（任意の整数）だけ減算することを特徴とする請求項２３または２４に記載の移動機。
【請求項２７】
前記ＣＷサイズ決定手段は、受信電力の大きさまたはランダムアクセスの失敗確率に応じて前記ＣＷサイズを調整することを特徴とする請求項２３〜２６のいずれか一つに記載の移動機。
【請求項２８】
前記Persistent値決定手段は、前記ＣＳが通常状態を示している場合に「Persistent値＝ｋ」とし、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合に「Persistent値＝ｌ」とすること（ｋおよびｌは「０〜１」かつ「ｋ＞ｌ」を満たす値）を特徴とする請求項２３に記載の移動機。
【請求項２９】
前記Persistent値決定手段は、前記ＣＳが通常状態を示している場合には現在のPersistent値を０〜１の範囲でｃ（任意の整数）だけ加算し、前記ＣＳが輻輳状態を示している場合には現在のPersistent値を０〜１の範囲でｄ（任意の整数）だけ減算することを特徴とする請求項２３に記載の移動機。
【請求項３０】
受信電力の大きさまたはランダムアクセスの失敗確率に応じて前記Persistent値を調整することを特徴とする請求項２８または２９に記載の移動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおいて用いられているランダムアクセス制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、無線通信システムにおいて用いられているランダムアクセス制御方法の一例として、下記特許文献１に記載されている方式がある。この方式では、基地局で決定した同一のバックオフウィンドウサイズを複数の端末に報知し、衝突レートを一定にするように動的に調整し、全体的なスループットを改善している。具体的には、衝突レートの基準となる衝突カウンタ値が小さければ（輻輳状態でないときは）バックオフウィンドウサイズを小さくし、逆の場合は（輻輳状態のときは）バックオフウィンドウサイズを大きくし、それを基地局から全端末に報知している。各端末は、指示されたバックオフウィンドウサイズの範囲でランダムアクセスを行う。
【０００３】
なお、一般的な“binary  exponential  back-off”による分散制御（無線ＬＡＮ等）では、時間的に前から試行し続けているユーザのウィンドウサイズが大きくなる傾向になり、その後に登場したユーザのウィンドウサイズが相対的に小さくなる傾向になる、という問題があったが、上記記載のランダムアクセス制御方法を用いれば、最近登場したユーザであっても試行の機会が同等となるので、ユーザ間の不公平が改善できる。
【０００４】
つぎに、下記非特許文献１に記載されている移動体衛星通信システムにおけるランダムアクセス制御方法について説明する。たとえば、移動局は、フォワードリンク制御用物理チャネルに含まれるＰＥ（Partial  Echo）を受信することにより、自局のランダムアクセスが成功したかどうかを理解する。タイマ時間が経過しても自局のＰＥを受信できない場合は、２５フレーム（＝１秒）以内でランダム遅延の経過（ＣＷ：Contention  Window）を待った後、フォワードリンク制御用物理チャネルに含まれるＩ／ＢにてＩｄｌｅかＢｕｓｙかをチェックし、Ｉｄｌｅかつ「Persistent=1.0」であれば直ちに再送処理を行う（バックオフ制御）。ただし、「Persistent=0.5」の場合は、Ｉｄｌｅであっても０．５の確率でしか再送が行われない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３７４２６２号公報
【非特許文献１】ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１においては、基地局がバックオフウィンドウサイズすなわちＣＷ幅を動的に調整し、当該ＣＷ幅そのものを移動機に対して報知することとしているので、無線リソースの使用量が大きくなる、という問題があった。
【０００７】
また、上記非特許文献１については、上記バックオフ制御におけるランダム制御幅（ＣＷ）が一定であり、また、Ｉｄｌｅの場合は「Persistent=1.0」で固定となっているので、トラヒックが増加傾向の場合は収束に時間がかかる可能性がある、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線リソースの使用量を抑えつつスループットおよび遅延特性を向上させることが可能なランダムアクセス制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるランダムアクセス制御方法は、基地局および当該基地局と通信を行う複数の移動機で構成された無線通信システムにおけるランダムアクセス制御方法であって、前記基地局が、たとえば、パケットの衝突の有無に基づいて、伝送路が通常状態か輻輳状態かを判断する輻輳判断ステップと、特定のチャネルを用いて、通常状態または輻輳状態を示すＣＳ（Contention  Status）を送信する制御信号送信ステップと、を実行し、一方、前記移動機が、所定時間が経過しても自機の送信成功が認識できない場合に、前記特定のチャネル上のＣＳを抽出する制御信号抽出ステップと、前記ＣＳに基づいて、バックオフ時間（ＣＷ）の最大値を示すＣＷサイズを決定する送信パラメータ決定ステップと、前記ＣＷサイズに基づいてＣＷを決定するＣＷ決定ステップと、前記ＣＷに基づいて再送パケットを送信する再送ステップと、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、伝送路の輻輳状態に応じてＣＷサイズおよびPersistent値を調整し衝突確率を制御できるので、無線リソースの増加量をたとえば１ビットに抑えつつ従来技術と比較して大幅にスループットおよび遅延特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるランダムアクセス制御方法、基地局および移動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるランダムアクセス制御方法を実現する基地局の構成例を示す図である。この基地局は、ネットワーク側とのインタフェースであるインタフェース部１と、移動機側とのインタフェースである無線部２と、パケットが衝突したかどうかを検出し送信許可状態であるか送信禁止状態であるかを示す情報（Ｉｄｌｅ／Ｂｕｓｙ）を出力する衝突検出部３と、輻輳状態かどうかを判断しその結果（ＣＳ：Contention  Status）を出力する輻輳検出部４と、フォワードリンク制御用物理チャネル上のＡＣ（Access  Channel）に上記ＣＳおよびＩ（送信許可）／Ｂ（送信禁止）を含めて送信する送信部５と、を備えている。
【００１３】
また、図２は、本発明にかかるランダムアクセス制御方法を実現する移動機の構成例を示す図である。この移動機は、基地局側とのインタフェースである無線部１１と、フォワードリンク制御用物理チャネル上の信号を受信するデータ受信部１２と、インタフェース部１３と、フォワードリンク制御用物理チャネル上のＡＣ（Access  Channel）に含まれるＣＳに基づいてＣＷサイズを決定するＣＷサイズ決定部１４と、フォワードリンク制御用物理チャネル上のＡＣに含まれるＣＳに基づいてPersistent値を決定するPersistent値決定部１５と、上記で決定したＣＷサイズに基づいてバックオフ時間を決定するバックオフ時間決定部１６と、既知のパケット送信処理にしたがって送信パケットを記憶する送信バッファ１７と、上記で決定したバックオフ時間、Persistent値およびＩ／Ｂに従って再送パケットを送信するデータ送信部１８と、を備えている。
【００１４】
なお、初送の場合は、従来同様の処理で、Ｉ／Ｂを確認し、ＩｄｌｅであればPersistent値にしたがってパケットを送信し、Ｂｕｓｙであればパケット送信を中止する。そして、送信が成功した場合には基地局から自局のＰＥ（Partial  Echo）を受け取る。一方で、タイマ時間が経過しても自局のＰＥを受信できない場合、すなわち、送信が失敗した場合には、後述する本実施の形態のランダムアクセス制御方法を実行する。
【００１５】
つづいて、上記のように構成される基地局および移動機における本実施の形態の再送時のランダムアクセス制御方法（制御チャネルを用いた方法）について説明する。
【００１６】
まず、基地局では、衝突検出部３が、無線伝送路においてパケットが衝突したかどうかを検出し、衝突していなければＩｄｌｅ状態を示す情報（Ｉｄｌｅ）を、衝突していればＢｕｓｙ状態を示す情報（Ｂｕｓｙ）を出力する。
【００１７】
つぎに、輻輳検出部４では、衝突検出部３から得られる情報（Ｉｄｌｅ／Ｂｕｓｙ）に基づいて伝送路が輻輳状態かどうかを判断し、その結果をＣＳ（０：通常、１：輻輳）として出力する。
【００１８】
そして、送信部５では、衝突検出部３および輻輳検出部４から得られる情報に基づいて、フォワードリンク制御用物理チャネル上のＡＣに、０（通常）か１（輻輳）を設定したＣＳおよび０（送信禁止）か１（送信許可）を設定したＩ／Ｂを含めて、移動機に報知する。図３は、本実施の形態のＡＣの構成例を示す図である。本実施の形態においては、Ｉ／Ｂ，ＰＥ，ＴＡ（タイムアライメント），ＣＲＣで構成される従来のＡＣに、輻輳状態であるか通常状態であるかを移動機に通知するためのビットであるＣＳを追加している。本実施の形態において、ＣＳは、１ビットの情報であり、たとえば、１のとき輻輳状態を表し、０のとき通常状態を表す。なお、図３ではＣＳを従来のＡＣの先頭に追加する例について記載しているが、ＣＳを追加する位置については任意であり、移動機が確認できればどこに追加してもよい。
【００１９】
一方、タイマ時間が経過しても自局のＰＥを受信できない場合、移動機では、まず、データ受信部１２において、フォワードリンク制御用物理チャネル上のＡＣに含まれるＩ／ＢとＣＳを抽出する。そして、伝送路がＩｄｌｅであるかＢｕｓｙであるかを示す情報（Ｉｄｌｅ／Ｂｕｓｙ）をデータ送信部１８に出力し、伝送路が通常状態（ＣＳ＝０）であるか輻輳状態（ＣＳ＝１）であるかを示す情報をＣＷサイズ決定部１４およびPersistent値決定部１５に出力する。
【００２０】
つぎに、ＣＷサイズ決定部１４では、データ受信部１２から得られた上記伝送路が通常状態であるか輻輳状態であるかを示す情報に基づいて、ＣＷの最大値を示すＣＷサイズを決定する。具体的には、通常状態であれば「ＣＷサイズ＝ｘ」とし、輻輳状態であれば「ＣＷサイズ＝ｙ」とする。ただし、ｘおよびｙは、整数の固定値とし、かつ「ｙ＞ｘ」を満たす値とする。
【００２１】
なお、ＣＷサイズ決定部１４によるＣＷサイズの決定処理についてはこれに限らず、たとえば、通常状態の場合に現在のＣＷサイズをａ（任意の整数）だけ加算し、輻輳状態の場合に現在のＣＷサイズをｂ（任意の整数）だけ減算する処理、を行うこととしてもよい。この場合、上記ａおよびｂは、「ａ＝ｂ」であってもよいし、「ａ≠ｂ」であってもよい。
【００２２】
つぎに、バックオフ時間決定部１６では、ＣＷサイズ決定部１４により決定されたＣＷサイズに基づいてバックオフ時間（ＣＷ）を決定する。
【００２３】
また、Persistent値決定部１５では、データ受信部１２から得られた上記伝送路が通常状態（ＣＳ＝０）であるか輻輳状態（ＣＳ＝１）であるかを示す情報に基づいて、Persistent値を決定する。たとえば、通常状態であれば「Persistent値＝ｋ」とし、輻輳状態であれば「Persistent値＝ｌ」とする。ただし、ｋおよびｌは、０〜１の値とし、かつ「ｋ＞ｌ」を満たす値とする。
【００２４】
なお、Persistent値決定部１５によるPersistent値の決定処理についてはこれに限らず、たとえば、通常状態の場合に現在のPersistent値を０〜１の範囲でｃ（任意の値）だけ加算し、輻輳状態の場合に現在のPersistent値を０〜１の範囲でｄ（任意の値）だけ減算する処理、を行うこととしてもよい。この場合、上記ｃおよびｄは、「ｃ＝ｄ」であってもよいし、「ｃ≠ｄ」であってもよい。
【００２５】
そして、データ送信部１８では、データ受信部１２から得られるＩｄｌｅ／ＢｕｓｙがＩｄｌｅであった場合に、バックオフ時間決定部１６から得られるバックオフ時間およびPersistent値決定部１５から得られるPersistent値に基づいて、送信バッファ１７に記憶されている再送すべきパケットを読み出し送信する。
【００２６】
このように、本実施の形態においては、フォワードリンク制御用物理チャネル上の従来のＡＣに、輻輳状態であるか通常状態であるかを移動機に通知するためのビットであるＣＳを追加することとした。これにより、伝送路の輻輳状態に応じてＣＷサイズおよびPersistent値を調整し衝突確率を制御できるので、無線リソースの増加量を１ビットに抑えつつ従来技術と比較して大幅にスループットを向上させることができる。また、伝送路の輻輳状態に応じてＣＷサイズおよびPersistent値を調整し再送までの待ち時間を制御できるので、従来技術と比較して大幅に再送遅延を低減させることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、ＣＳを１ビットで表現したが、複数ビットで表現することも可能である。この場合、ＣＷサイズおよびPersistent値をきめ細かく調整することができる。また、ＣＳを複数ビットで表現する場合、低負荷，中負荷，高負荷の順でＣＷサイズおよびPersistent値を単調に増加または減少させなくてもよい。たとえば、ＣＷサイズであれば低負荷および高負荷では小さく、中負荷では大きくしてもよい。Persistent値であれば、低負荷および高負荷では大きく、中負荷では小さくしてもよい。
【００２８】
また、Ｂｕｓｙが続いた後のＩｄｌｅでは、パケットが衝突する可能性が高いので、Persistent値決定部１５によるPersistent値の決定処理において、強制的にPersistent値を１未満に設定することとしてもよい。
【００２９】
また、輻輳時は、ランダムアクセスでショートパケット（Short  Packet）を送信すると衝突の発生確率が高くなるので、移動機側で送信データをある程度保持しておき、ロングパケット（Long  Packet）としてまとめて送信することとしてもよい。
【００３０】
また、基地局との伝送路状態が移動機毎に異なっていると、良好な伝送路を持つ移動機の方が常にランダムアクセスに成功する可能性があり、移動機間で不公平が生じる場合がある。このような場合は、移動機は、受信電力の大きさまたは失敗確率に応じてＣＷサイズやPersistent値を調整することとしてもよい。具体的には、受信電力が小さい場合やランダムアクセスの失敗確率が高い場合は、ＣＷサイズを小さくする処理および／またはPersistent値を大きくする処理を実行する。一方、逆の場合は、ＣＷサイズを大きくする処理および／またはPersistent値を小さくする処理を実行する。
【００３１】
実施の形態２．
前述した実施の形態１では、制御チャネルを用いたランダムアクセス制御方法について説明したが、本実施の形態においては、パケット通信用チャネルを用いたランダムアクセス制御方法について説明する。なお、本実施の形態においては、ＡＣ中にＩ／Ｂを含めないので、移動機については、Persistent制御を行わない、すなわち、Persistent値決定部１５が存在していない。その他の基地局および移動機の構成については、前述した実施の形態１の図１および図２と基本的に同様である。
【００３２】
ここで、実施の形態１と異なる処理の概要を簡単に説明する。まず、図１に示す基地局において、本実施の形態の送信部５は、パケット通信用チャネル上に、ＣＳ，ＰＥ，ＴＡ，ＣＲＣを含めたＡＣ（Access  Channel）を埋め込んで送信する。また、図２に示す移動機には、前述した実施の形態１とは異なりPersistent値決定部１５が存在せず、データ受信部１２がパケット通信用チャネル上の信号を受信し、ＣＷサイズ決定部１４がパケット通信用チャネル上のＡＣに含まれるＣＳに基づいてＣＷサイズ（ＣＷの最大値）を決定し、データ送信部１８が上記ＣＷサイズに基づいて決定されたバックオフ時間に従って再送パケットを送信する。このように、送信機がＡＣにＩ／Ｂを含めないで送信しているので、本実施の形態の移動機は、Ｉ／Ｂを検出する機能が存在せず、Persistent制御を実施しない構成となっている。
【００３３】
つづいて、上記のように構成される基地局および移動機における本実施の形態の再送時のランダムアクセス制御方法（パケット通信用チャネルを用いた方法）を、詳細に説明する。ここでは、前述した実施の形態１と異なる処理について説明する。
【００３４】
本実施の形態の基地局においては、送信部５が、輻輳検出部４から得られる情報に基づいて、パケット通信用チャネル上に、ＰＥ，ＴＡ，ＣＲＣに加えてＣＳを含めたＡＣを埋め込み、移動機に送信する。図４は、実施の形態２における再送時のランダムアクセス制御方法（パケット通信用チャネルを用いた方法）を示す図であり、ランダムアクセス制御を行うチャネルとしてパケット通信用チャネルを用いていることが、実施の形態１との相違点である。パケット通信用チャネルには制御チャネルと異なりＡＣがないので、本実施の形態では、スーパーフレーム中の各フレームにおいて、それぞれ４ＴＳ（ＴＳ１〜Ｔｓ４）をスチールし、そこにＡＣを埋め込み送信する。また、図４に示すように、ＡＣの直前のＴＳ０は、たとえば「ＳＳＣ＝ａｌｌ  １」とする。
【００３５】
また、本実施の形態において、ＣＳは、前述同様、１ビットの情報であり、１のとき輻輳状態を表し、０のとき通常状態を表す。なお、図４ではＡＣの先頭にＣＳを配置する例について記載しているが、ＣＳの位置については任意であり、移動機が確認できればパケット通信用チャネル上のどこに配置してもよい。
【００３６】
一方、パケットを送信した後、所定のタイマ時間が経過しても自局のＰＥを受信できない場合、本実施の形態の移動機は、まず、データ受信部１２において、パケット通信用チャネル上のＡＣに含まれるＣＳを確認する。そして、伝送路が通常状態（ＣＳ＝０）であるか輻輳状態（ＣＳ＝１）であるかを示す情報をＣＷサイズ決定部１４に出力する。その後、前述した実施の形態１と同様の処理で、ＣＷサイズ決定部１４がＣＷサイズを決定し、バックオフ時間決定部１６が、ＣＷサイズ決定部１４により決定されたＣＷサイズに基づいてバックオフ時間（ＣＷ）を決定する。
【００３７】
そして、データ送信部１８では、バックオフ時間決定部１６から得られるバックオフ時間に基づいて、送信バッファ１７に記憶されている再送すべきパケットを読み出し送信する。
【００３８】
このように、本実施の形態においては、パケット通信用チャネル上に、輻輳状態であるか通常状態であるかを移動機に通知するためのビットであるＣＳを含めたＡＣを埋め込み、移動機に送信することとした。これにより、伝送路の輻輳状態に応じてＣＷサイズを調整し衝突確率を制御できるので、無線リソースの増加量を１ビットに抑えつつ従来技術と比較してスループットおよび遅延特性を大幅に向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、ＣＳを１ビットで表現したが、複数ビットで表現することも可能である。この場合、ＣＷサイズをきめ細かく調整することができる。
【００４０】
実施の形態３．
つづいて、前述した実施の形態１および２において、基地局の輻輳検出部４がＣＳを決定する際のアルゴリズムを、詳細に説明する。
【００４１】
一般的に、単位時間あたりのトラヒック発生は、ポアソン分布で近似することができる。また、このポアソン分布は、下記（１）式で表すことができる。なお、Ｘは確率変数（０，１，２，３，…，ｎ，…）を表し、λはポアソン分布の平均を表す。
【００４２】
【数１】
2008124567.tif 000003
【００４３】
たとえば、λ＝１の場合、確率分布は図５のようになる。これをトラヒックの発生と考え、横軸を同時アクセス数Ｘとし、縦軸を確率Ｐとすると、トラヒックが０件（アクセスなし）の確率は約３７％、トラヒックが１件（同時アクセスなし）の確率が同じく約３７％、トラヒックが２件（同時アクセスあり）の確率が約１８％、…と解釈することができる。
【００４４】
ランダムアクセスの場合は、２件以上のトラヒックが発生すると、衝突してどちらもランダムアクセス失敗となる可能性が高いため、以下の状態をカウントすることにより、ポアソン分布の形状を決定するパラメータλ´を推定することができる。
状態０：アイドル状態（アクセスなし、すなわち、Ｘ＝０）
状態１：成功状態（１件だけアクセスし成功、すなわち、Ｘ＝１）
状態２：衝突状態（２件以上のアクセスが重なり失敗、Ｘ≧２）
【００４５】
一方で、たとえば、既知のＩＣＭＡ−ＰＥというアクセス方式においては、アクセス権を確保した移動機が独占的に連続送信を行うことができるため、下記に示す状態３が定義される。
状態３：予約状態（特定の移動機が独占的に送信しているため（Ｂｕｓｙのため）アクセス不可）
【００４６】
すなわち、この状態３は、本来、上記状態０〜２のいずれかに属するものであるため、単純に上記状態０〜２をカウントして平均を取っただけでは、実際のパラメータλ（≠λ´）を決定することはできない。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、基地局が、上記状態０〜３のカウント結果に基づいて、以下の方法で実際のパラメータλ（≠λ´）を推定する。
【００４８】
まず、入力パラメータとして、λ（ポアソン分布の平均値）とSEG（アクセス権を確保した移動機が独占的に連続送信する時間）とCWMax（衝突したときにランダム遅延させるときの最大値）、を定義し、「λ＝λx」，「SEG＝SEGz」，「CWMax＝CWy」という値を設定したときに状態０〜３がどのような分布になるかをモンテカルロシミュレーションにより求める。
【００４９】
たとえば、SEGとCWMaxを固定値としてλに様々な値をいれて、状態０〜３がどのような分布になるかを求め、図６に示すようなテーブルを事前に得る。
【００５０】
そして、輻輳検出部４では、所定のΔｔ時間にわたる状態０〜３のカウント結果に基づいて、状態０〜３の発生確率Ｐ0x，Ｐ1x，Ｐ2x，Ｐ3xを求め、さらに、上記で事前に得られているテーブルを参照し、上記で求めた発生確率に最も近いλiを実際のλとして決定する。ここで、λiは、下記（２）式に示す２乗誤差が最も小さいものと定義する。
Ｅ＝（Ｐ0i−Ｐ0x）2＋（Ｐ1i−Ｐ1x）2＋（Ｐ2i−Ｐ2x）2＋（Ｐ3i−Ｐ3x）2      …（２）
【００５１】
その後、輻輳検出部４では、上記で決定したλと予め設定されたしきい値とを比較し、たとえば、λが特定のしきい値よりも大きい場合に輻輳状態（ＣＳ＝１）と判定する。
【００５２】
このように、本実施の形態においては、輻輳検出部が、単位時間あたりのトラヒック発生をポアソン分布で近似し、ポアソン分布の平均値λに基づいてＣＳを決定することとした。これにより、移動機では、伝送路の輻輳状態に応じたＣＷサイズの調整が可能となり、衝突確率を制御できるので、結果として従来よりもスループットおよび遅延特性を向上させることができる。
【００５３】
実施の形態４．
つづいて、実施の形態４では、基地局の輻輳検出部４がＣＳを決定する際の、実施の形態３とは異なるアルゴリズムを説明する。
【００５４】
図７は、実施の形態４の輻輳検出部４の構成例を示す図である。本実施の形態の輻輳検出部４は、遅延器２１−０〜２１−（Ｎ−１）と、乗算器２２−０〜２２−Ｎと、加算器２３と、を備え、状態Ｘ（ｍ）〜状態Ｘ（ｍ−Ｎ）に対してそれぞれウェイトｈ0，ｈ1，ｈ2，…ｈN（ｈ0＞ｈ1＞ｈ2＞…＞ｈN）を乗算し、さらに、それぞれの乗算結果を加算し、その加算結果をフィルタ結果Ｙ（ｍ）として出力する。
【００５５】
上記輻輳検出部４では、まず、前述した３つの状態（状態０，状態１，状態２）にそれぞれポイントＰ0，Ｐ1，Ｐ2（Ｐ0＜Ｐ1＜Ｐ2）を付与する。そして、上記構成によりフィルタ処理を行い、たとえば、フィルタ結果Ｙ（ｍ）が予め規定したしきい値を超えたときに輻輳状態（ＣＳ＝１）であると判定する。以降、最近Ｎ個の状態を徐々にシフトしながらフィルタ処理を継続し、フィルタ結果Ｙ（ｍ）が得られる度に輻輳状態かどうかを判定する。
【００５６】
なお、前述した状態３に関しては、状態０〜２のどれに該当するか不確定であるが、予約状態が長く続いた直後のスロットではランダムアクセスが集中する可能性があるので、たとえば、予約状態がＭ（任意の整数）スロット以上にわたって続いた直後の重みには、予め規定されたρという係数をかけることとする。
【００５７】
このように、本実施の形態においては、フィルタで輻輳検出部を構成し、フィルタ結果Ｙ（ｍ）に基づいてＣＳを決定することとした。これにより、移動機では、伝送路の輻輳状態に応じたＣＷサイズの調整が可能となり、衝突確率を制御できるので、結果として従来よりもスループットおよび遅延特性を向上させることができる。
【００５８】
なお、Ｂｕｓｙが続いた後のＩｄｌｅでは、パケットが衝突する可能性が高いので、衝突状態のウェイトを通常よりも低めに設定することとしてもよい。
【００５９】
実施の形態５．
つづいて、実施の形態５では、基地局の輻輳検出部４がＣＳを決定する際の、実施の形態３および４とは異なるアルゴリズムを説明する。
【００６０】
図８は、実施の形態５のＣＳの決定方法を示す図であり、詳細には、前述の３つの状態（状態０，状態１，状態２）を、それぞれＩｄｌｅ，成功，失敗の３つのイベントに分けて、図示の状態遷移からＣＳを決定している。ここでは、Ｓ０およびＳ１を通常状態（ＣＳ＝０）とし、Ｓ２およびＳ３を輻輳状態（ＣＳ＝１）としている。
【００６１】
たとえば、初期状態（アイドル状態）をＳ０（通常状態）とし、この状態でランダムアクセスが発生し、成功または失敗するとＳ１（通常状態）に遷移し、成功の間はＳ１の状態を維持する。また、Ｓ１の状態で、Ｎ１Ａ回中Ｎ１Ｂ回以上が失敗となった場合には、Ｓ２（輻輳状態）に遷移する。また、Ｓ２の状態において、成功または失敗の場合は、この状態を維持し、この状態でＩｄｌｅになるとＳ３（輻輳状態）に遷移する。また、Ｓ３の状態において、Ｎ２Ａ回中Ｎ２Ｂ回以上がＩｄｌｅとなった場合には、Ｓ０（通常状態）に遷移する。
【００６２】
なお、前述した状態３に関しては、確率的にＩｄｌｅまたは成功とみなすものとする。具体的には、たとえば、各状態（Ｓ０〜Ｓ３）においてそれぞれしきい値を持たせ、一様乱数を発生させ、その値がしきい値を超える場合は成功、そうでない場合はＩｄｌｅとみなして、状態遷移を行う。
【００６３】
このように、本実施の形態においては、上記３つの状態（状態０，状態１，状態２）を、それぞれＩｄｌｅ，成功，失敗の３つのイベントに分けて、図８に示す状態遷移からＣＳを決定することとした。これにより、移動機では、伝送路の輻輳状態に応じたＣＷサイズの調整が可能となり、衝突確率を制御できるので、結果として従来よりもスループットおよび遅延特性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかるランダムアクセス制御方法は、移動体通信システムに有用であり、特に、パケット再送時のランダムアクセス制御方法として適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明にかかるランダムアクセス制御方法を実現する基地局の構成例を示す図である。
【図２】本発明にかかるランダムアクセス制御方法を実現する移動機の構成例を示す図である。
【図３】ＡＣの構成例を示す図である。
【図４】実施の形態２における再送時のランダムアクセス制御方法を示す図である。
【図５】トラヒック件数毎の確率分布を示す図である。
【図６】SEGとCWMaxを固定値としてλに様々な値をいれた場合の、状態０〜３の分布を表すテーブルを示す図である。
【図７】実施の形態４の輻輳検出部の構成例を示す図である。
【図８】実施の形態５のＣＳの決定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  インタフェース部
２  無線部
３  衝突検出部
４  輻輳検出部
５  送信部
１１  無線部
１２  データ受信部
１３  インタフェース部
１４  ＣＷサイズ決定部
１５  Persistent値決定部
１６  バックオフ時間決定部
１７  送信バッファ
１８  データ送信部
２１−０〜２１−（Ｎ−１）  遅延器
２２−０〜２２−Ｎ  乗算器
２３  加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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