(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局から複数の移動局に対しては周波数分割多重方式を用いて１フレーム信号の送信に要するフレーム時間を単位として常時下り送信フレーム信号を送信し、前記各々の移動局から前記基地局に対しては周波数分割多元接続方式を用いて上り送信フレーム信号を送信し、前記基地局は一つの移動局から送信された上り送信フレーム信号に対して処理を行うランダムアクセス制御の方法において、
前記基地局は、上り送信フレーム信号の発生と同じタイミングで移動局から送信された上り送信フレーム信号を検知すると、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号の送信を禁止する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信し、前記移動局から上り送信フレーム信号の受信完了後、上り送信フレーム信号の衝突の有無及び受信フレームのエラーチェックを行い、衝突がなく受信フレームが正常であると判定されれば、前記移動局に対して上り送信フレーム信号の送信権を付与する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信し、前記移動局との通信を優先的に行うことを特徴とするランダムアクセス制御方法。
【請求項２】
基地局は、上り送信フレーム信号の発生と同じタイミングで上り送信フレーム信号を検知すると、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号の送信を禁止する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信し、移動局から送信された上り送信フレーム信号の受信完了後、上り送信フレーム信号の衝突の有無及び受信フレームのエラーチェックを行い、衝突を検知すると、上り送信フレーム受信エラーと判定し、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号を受け入れる動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信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３】
移動局は、送信した上り送信フレーム信号が基地局で衝突を検知して、上り送信フレーム受信エラーと判定した場合、それぞれで設定されたランダム時間の間、データ送信を停止し、基地局から下り送信フレームを受信すると、前記上り送信フレーム信号を前記基地局に再送信す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制御方法。
【請求項４】
動作制御情報は、移動局に対して上り送信フレーム信号の送信許可又は禁止の制御を指定する送信許可／禁止情報、基地局が前記上り送信フレーム信号を受信したか否かを表す受信／非受信情報及び移動局の情報を表す移動局情報を含むことを特徴とする請求項１乃至３に記載のランダムアクセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局から移動局への送信に周波数分割多重方式（Frequency Division Multiple：以下ＦＤＭ）、移動局から基地局への送信に周波数分割多元接続方式（Frequency Division Multiple Access：以下ＦＤＭＡ）を用いた無線基地局と複数の移動局間における移動局のランダムアクセス送信の制御方法に係り、特に送信権を付与した移動局に対して、送信権を確実に保証するランダムアクセス制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の子局とのデータの送受信を不定期に行うランダムアクセス送信において、送受信データの制御を行うランダムアクセス制御方式が各種通信技術で多種にわたって用いられている。例えば、有線系ではバス方式のイーサネット、ＩＳＤＮ基本群のＤチャネル制御、無線系では時分割多重／時分割多元接続（Time Division Multiple（ＴＤＭ）／Time Division Multiple Access（ＴＤＭＡ））制御方式、ＦＤＭ／ＦＤＭＡ制御方式などが一般的に知られている。
このうちＦＤＭ／ＦＤＭＡは子局とのデータの送受信に異なる周波数を有する送信波を用い、子局を識別することを特徴とするランダムアクセス送信方法であり、ＦＭラジオ、携帯電話等の無線通信に用いられている。
【０００３】
従来の基地局と複数の移動局間無線通信におけるＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方式について、図８，９を用いて説明する。図８は、ＦＤＭ／ＦＤＭＡにおける基地局又は移動局から送信される送信フレームの構成図であり、図９は、従来のＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方式における基地局の制御動作を示した図である。尚、データの送信方法については、基地局から移動局への送信にはＦＤＭを、移動局から基地局への送信にはＦＤＭＡを用いている。
【０００４】
基地局は移動局に対して、下り送信フレーム信号１を送信し、下り送信フレーム信号を受信した移動局は、これに基いて送信データを含む上り送信フレーム信号２を基地局に向けて送信する。図８において、下り送信フレーム信号及び上り送信フレーム信号との対応関係を明らかにするため、各送信フレーム信号にはフレーム番号０〜１７が割り振られており、フレーム番号が１７まで達すると、再び０が割り振られる。
【０００５】
図８のフレーム構造図では基地局及び移動局が１フレームのデータを送信するまでに要する１フレーム時間は４０ｍｓ、移動局が下り送信フレームを受信し、対応した上り送信フレームを基地局に送信するまでの時間差は６０ｍｓである。
【０００６】
また基地局は、移動局から上り送信フレーム信号を受信する際に、他の移動局からの上り送信フレーム信号を同時受信しないよう、すなわち衝突を避けるよう衝突制御処理を行う。基地局は衝突制御処理の結果として、衝突制御ビット情報を下り送信フレーム信号に含有させて移動局に送信し、移動局の上り送信フレーム信号の送信制御を行っている。
【０００７】
衝突制御ビット情報の構成は、図９の衝突制御ビット情報１９に示されている通りであり、衝突制御ビット情報はＩ／Ｂビット、Ｒ／Ｎビット、ＰＥで構成されている。Ｉ／Ｂビットは移動局からの上り送信フレーム信号の送信許可／禁止を、Ｒ／Ｎビットは移動局からの上り送信フレーム信号の受信／非受信を、ＰＥは基地局で受信した上り送信フレーム信号のデータ部分のエコーをそれぞれ表している。基地局は衝突制御ビット情報を含んだ下り送信フレーム信号を各移動局へ４０ｍｓ間隔で常時送信している。
【０００８】
一方、移動局から送信される上り送信フレーム信号には、送信データの他に、移動局が送信する総フレーム数及び現在送信中のフレーム番号の情報が含まれており、これらの情報を基に基地局は移動局の送信データの残りフレーム数を把握することが可能である。
【０００９】
以下、図９を用いて、従来のＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方式における基地局の制御動作について説明する。
基地局は全ての移動局に対して、衝突制御ビット情報を含む下り送信フレーム信号を４０ｍｓ間隔で常時送信する。移動局Ｍｓ１は基地局より下り送信フレーム信号１０を受信すると、下り送信フレーム信号に含まれる衝突制御ビット情報の内容を判定する。判定の結果、Ｉ／Ｂ＝Ｉ（送信許可）であり、かつ移動局Ｍｓ１に送信データがあると、移動局Ｍｓ１は１フレーム目の上り送信フレーム信号Ｍｓ１１１１を基地局に送信する。引き続き移動局は２フレーム目及び３フレーム目の上り送信フレーム信号Ｍｓ１２１６、Ｍｓ１３１７を連続して送信する。
【００１０】
基地局は１フレーム目の上り送信フレーム信号Ｍｓ１１１１を受信完了すると、衝突制御処理を行い、受信完了から２０ｍｓ後に衝突制御処理の結果である衝突制御ビット情報を含む下り送信フレーム信号１１を全移動局に送信する。下り送信フレーム信号１１を受信した移動局Ｍｓ１は、上り送信フレーム信号Ｍｓ１１１１が正しく受信されたことを確認すると、残りの未送信フレームである４フレーム目の上り送信フレーム信号Ｍｓ１４１８を基地局に送信する。
【００１１】
基地局は上り送信フレーム信号１６、１７、１８をそれぞれ受信すると、衝突制御処理を行い、それぞれの上り送信フレーム信号に対応した衝突制御ビット情報を含む下り送信フレーム信号１２、１３、１４を移動局に送信する。移動局は下り送信フレーム信号１２、１３、１４を受信し、各上り送信フレーム信号１６、１７、１８が正しく受信されたことを確認すると、残りの未送信フレームをその都度１フレームずつ基地局に送信する。
【００１２】
図１０は、従来のＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方式における基地局の下り送信フレーム信号の送信ワークフロー図であり、図１１は移動局の上り送信フレーム信号の送信ワークフロー図である。以下、図１０及び図１１を用いて、従来のランダムアクセス制御方式における基地局及び移動局の動作について詳細に説明する。
【００１３】
まず、従来の基地局の動作について説明する。
図１０において、基地局は特定の移動局から上り送信フレーム信号を受信したか否かの判定を行う（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において、受信していないと判定した場合（Ｎｏの場合）、基地局は衝突制御ビット情報としてＩ／Ｂ＝Ｉ（送信許可）、Ｒ／Ｎ＝Ｎ（非受信）、ＰＥを空に設定し（ステップＳ２６）、特定の移動局に対してステップＳ２６で設定した衝突制御ビット情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において下り送信フレーム信号を送信した後、基地局はステップＳ２０に戻り、移動局からの上り送信フレーム信号の送信を待つ。
【００１４】
ステップＳ２０において、上り送信フレーム信号を受信したと判定した場合（Ｙｅｓの場合）、基地局はさらに、受信した上り送信フレーム信号（以下、受信信号という）が正常か否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、受信信号が正常でないと判定した場合（Ｎｏの場合）、基地局はステップＳ２６の衝突制御ビット情報の設定を行う。基地局は以後、受信信号を受信していないと判定した場合と同様の動作を実行する。
【００１５】
ステップＳ２１において、受信信号が正常であると判定された場合（Ｙｅｓの場合）、基地局は受信した受信信号中のデータを基に、ＰＥを生成する（ステップＳ２２）。さらに基地局は、受信信号から未送信である残りのフレーム数の情報を読み取り、判定を行う（ステップＳ２３）。
【００１６】
特定の移動局から上り送信フレーム信号が長時間にわたって送信された場合、基地局では他の移動局からの上り送信フレーム信号を受信できなくなるか、上り送信フレーム信号の衝突が発生する恐れがある。このため基地局は、先頭の上り送信フレーム信号を受信して、衝突制御ビット情報を設定して下り送信フレーム信号として移動局に送信し終えるまでの所要時間である１００ｍｓ間に受信できるフレーム数、つまり２フレームを特定の移動局から送信された上り送信フレーム信号の残りフレーム数の判定基準として、一旦特定の移動局との通信を終了する。
【００１７】
ステップＳ２３において、残りフレーム数が３個未満である場合（Ｙｅｓの場合）、基地局は衝突制御ビット情報としてＩ／Ｂ＝Ｉ（送信許可）、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（受信）、ＰＥにステップＳ２２で生成されたデータを設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ２４で設定された衝突制御ビット情報を含む下り送信フレーム信号を移動局に送信する（ステップＳ２７）。
【００１８】
ステップ２３において、残りフレーム数が３個以上であれば（Ｎｏの場合）、基地局は衝突制御ビット情報としてＩ／Ｂ＝Ｂ（送信禁止）、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（受信）、ＰＥにステップＳ２２で生成されたデータを設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ２４で設定された衝突制御ビット情報を含む下り送信フレーム信号を移動局に送信する（ステップＳ２７）。ステップ２３の判定結果によらず、ステップ２７で下り送信フレーム信号を送信した後、基地局はステップＳ２０に戻り、移動局からの上り送信フレーム信号の送信を待つ。
【００１９】
次に、従来の移動局の動作について説明する。
図１１において、移動局は基地局に送信する送信データがあるか否かの判定を行う（ステップＳ３０）。ステップ３０において、送信データがないと判定した場合（Ｎｏの場合）、移動局は新たな送信データが格納されるのを待つ。
【００２０】
ステップ３０において、上り送信フレーム信号があると判定した場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は上り送信フレーム信号の送信時間を監視するタイマーを起動する（ステップＳ３１）。次に、移動局は、基地局から下り送信フレーム信号を受信すると、下り送信フレーム信号に含まれる衝突制御ビット情報のＩ／Ｂ情報を参照する（ステップＳ３２）。
【００２１】
ステップＳ３２において、Ｉ／Ｂ＝Ｂ（送信禁止）である場合、移動局はタイマーが送信規定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップ３３において、タイマーが送信規定時間を経過していた場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は送信失敗制御を行い（ステップＳ３４）、上り送信フレーム信号の送信を終了する。ステップＳ３３において、送信規定時間内である場合（Ｎｏの場合）、移動局は次の下り送信フレーム信号を受信すると（ステップＳ３５）、ステップＳ３２のＩ／Ｂの判定を行う。
【００２２】
ステップＳ３２において、Ｉ／Ｂ＝Ｉ（送信許可）である場合、移動局は上り送信フレーム信号の送信を開始する（ステップＳ３６、Ｓ３７、Ｓ３８）。移動局は上り送信フレーム信号を３フレーム目まで連続で送信する。
【００２３】
基地局の動作で記述したように、移動局は上り送信フレーム信号を３フレーム目まで送信した時点で、１フレーム目に応答して送信された下り送信フレーム信号を基地局より受信する。移動局は受信した下り送信フレーム信号の衝突制御ビット情報のＲ／Ｎの判定を行う（ステップＳ３９）。
【００２４】
ステップＳ３９において、Ｒ／Ｎ＝Ｎ（非受信）である場合、移動局は上り送信フレーム信号を１フレーム目から再度基地局に送信する。上り送信フレーム信号を再送信するにあたり移動局は、再送信の回数が規定回数を超えたか否かの判定を行う（ステップＳ４６）。
【００２５】
ステップＳ４６において、規定回数以内である場合（Ｎｏの場合）、移動局はランダム時間を経過（遅延）させた後（ステップＳ４７）、ステップＳ３２に戻り再び基地局より下り送信フレーム信号が送信されるのを待つ。下り送信フレーム信号を受信後、移動局はステップＳ３２のＩ／Ｂの判定を行う。
ステップＳ４６において、規定回数を超えていた場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は送信失敗制御を行い（ステップＳ４８）、上り送信フレーム信号の送信を終了する。
【００２６】
ステップＳ３９において、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（受信）である場合、移動局はさらに衝突制御ビット情報のＰＥと既に送信した上り送信フレーム信号の１フレーム目のデータとの内容を比較判定する（ステップＳ４０）。
ステップＳ４０において、内容が一致しない場合（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ４６に移り、上り送信フレーム信号の再送信を上述した方法で行う。
ステップＳ４０において、内容が一致した、つまり上り送信フレーム信号が正確に送信されたと判定された場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は未送信の送信データ（次の送信フレーム）があるか否かを判定する（ステップＳ４１）。
【００２７】
ステップＳ４１において、未送信の送信データがないと判定された場合（Ｎｏの場合）、移動局は既に送信した上り送信フレーム信号の全てのフレームに対して、基地局から下り送信フレーム信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【００２８】
ステップＳ４２において、全てのフレームに対しての下り送信フレーム信号を受信したと判定した場合（Ｎｏの場合）、移動局は送信完了制御を行い（ステップＳ４９）、上り送信フレーム信号の送信を完了する。
ステップＳ４２において、全ての下り送信フレーム信号を受信していないと判定した場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は新たな下り送信フレーム信号が送信されるのを待つ。新たな下り送信フレーム信号を受信すると、移動局は衝突制御ビット情報のＲ／Ｎの判定を行う（ステップＳ４４）。
【００２９】
ステップＳ４４において、Ｒ／Ｎ＝Ｎである場合、移動局は送信失敗制御を行い（ステップＳ４８）、上り送信フレーム信号の送信を終了する。
ステップＳ４４において、Ｒ／Ｎ＝Ｒである場合、移動局はさらに衝突制御ビット情報のＰＥと対応した上り送信フレーム信号のデータとの内容を比較判定する（ステップＳ４５）。
ステップＳ４５において、内容が一致しない場合（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ４８に移り、送信失敗制御を行う。
ステップＳ４５において、内容が一致した場合（Ｙｅｓの場合）、移動局はステップＳ４１に戻り、全ての下り送信フレーム信号を受信するまで上述した操作を繰り返す。
【００３０】
また、ステップＳ４１において、未送信のフレームがあると判定された場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は未送信のフレーム（次フレーム）を１フレーム分基地局に送信する（ステップＳ４３）。さらに移動局は、下り送信フレーム信号を基地局より受信して、上述したステップＳ４４の衝突制御ビット情報のＲ／Ｎの判定、ステップＳ４５のＰＥの内容比較を行い、全ての下り送信フレーム信号を受信するまでこの操作を繰り返す。
以上が従来のランダムアクセス制御方式における基地局及び移動局の動作である。
【００３１】
上述したように、移動局が１フレーム目の上り送信フレーム信号を送信し、基地局で正常に受信したと判定されると、この移動局は基地局への送信権を獲得したことになり、送信権の獲得後は、移動局は優先的に上り送信フレーム信号を送信できるのが従来のランダムアクセス方式の特徴であった。
【００３２】
尚、従来のＦＤＭ／ＦＤＭＡによるランダムアクセス制御方式について、平成１０年（１９９８年）３月１７日公開の特開平１０−０７５４８１号「セルラ通信網」（出願人：富士ゼロックス株式会社、発明者：太田猛史）がある。この発明は、従来と同等のセル間干渉保護比を維持しながら周波数再利用効率を向上させるものである。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＦＤＭ／ＦＤＭＡによるランダムアクセス制御方式では、基地局における衝突検出有無の情報が移動局に送信されるまでの時間差が大きく、一つの移動局が上り送信フレーム信号を送信中でも、一定時間の間他の移動局も上り送信フレーム信号を送信可能なため、上り送信フレーム信号の衝突が発生するという問題点があった。
【００３４】
この問題点について、図９を用いて説明する。基地局がある移動局から上り送信フレーム信号を受信して、対応した下り送信フレーム信号を送信し終わるまでの所用時間は、４０＋２０＋４０＝１００ｍｓとなり、この間、他の移動局は既に基地局が上り送信フレーム信号を受信したことを検知できない。このため例えば、移動局Ｍｓ２が移動局Ｍｓ１より４０ｍｓ遅れて１フレーム目の上り送信フレーム信号Ｍｓ２１を送信した場合、移動局Ｍｓ１は２フレーム目１６を送信しており、移動局Ｍｓ１と移動局Ｍｓ２の送信が衝突してしまい、移動局Ｍｓ１の送信権が保証されない。
【００３５】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、送信権を獲得した移動局及び他の移動局から送信された上り送信フレーム信号の衝突を防ぎ、かつ移動局の送信権を確実に保証できるＦＤＭ／ＦＤＭＡにおけるランダムアクセス制御方法を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、基地局から複数の移動局に対しては周波数分割多重方式を用いて１フレーム信号の送信に要するフレーム時間を単位として常時下り送信フレーム信号を送信し、各々の移動局から基地局に対しては周波数分割多元接続方式を用いて上り送信フレーム信号を送信し、基地局は一つの移動局から送信された上り送信フレーム信号に対して処理を行うランダムアクセス制御の方法において、基地局は上り送信フレーム信号の発生と同じタイミングで移動局から送信された上り送信フレーム信号を検知すると、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号の送信を禁止する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信し、上記移動局から上り送信フレーム信号の受信完了後、上り送信フレーム信号の衝突の有無及び受信フレームのエラーチェックを行い、衝突がなく受信フレームが正常であると判定されれば、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号の送信を禁止する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信後、当該移動局に対して上り送信フレーム信号の送信権を付与する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信し、当該移動局との通信を優先的に行い、基地局は上り送信フレーム信号の発生と同じタイミングで上り送信フレーム信号を検知すると、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号の送信を禁止する動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信し、移動局から送信された上り送信フレーム信号の受信完了後、上り送信フレーム信号の衝突の有無及び受信フレームのエラーチェックを行い、衝突を検知すると、上り送信フレーム受信エラーと判定し、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号を受け入れる動作制御情報を含んだ下り送信フレーム信号を送信するものであり、上り送信フレーム信号の衝突を防ぐことができ、かつ移動局の送信権を確実に保証することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係るランダムアクセス制御方式は、基地局は移動局からの上り送信フレーム信号の検知後、検知が行われたフレーム時間内に移動局の動作制御情報を更新して下り送信フレーム信号として各移動局に送信し、各移動局の動作制御を行うものである。
これにより、基地局は送信権を付与された移動局との通信を確実に行うことができる。
尚、請求項における動作制御情報が送信権ビット情報に、送信許可／禁止情報がＩ／Ｂビットに、受信／非受信情報がＲ／Ｎビットに相当する。
【００３８】
図４は、本発明の実施の形態に係るＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方式における、基地局から送信される下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報の構成図である。
送信権ビット情報は、Ｉ／Ｂビット、Ｒ／Ｎビット、移動局情報で構成されている。
【００３９】
Ｉ／Ｂビットは移動局からの上り送信フレーム信号の送信許可／禁止の情報を３ビットで表す。Ｉ／Ｂビットでは上り送信フレーム信号の送信許可／禁止の情報として、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号の送信を禁ずる送信禁止（Ｉ／Ｂ＝０００，００１，０１０）、送信要求の上り送信フレーム信号を衝突や誤りなく送信した移動局に対して送信権を付与する送信権付与（Ｉ／Ｂ＝１００）、特定の移動局に送信権が付与されていることを示す指定移動局送信許可（Ｉ／Ｂ＝１０１）、全ての移動局からの上り送信フレーム信号の送信を受け入れる状態である空きの情報（Ｉ／Ｂ＝１１１）をそれぞれ設定できる。
【００４０】
特に送信禁止については、送信権が付与されている移動局からの上り送信フレーム信号が残り１つのときに設定する送信禁止１（Ｉ／Ｂ＝０００）、最後の上り送信フレーム信号を受信したか、上り送信フレーム信号の受信エラーのときに設定する送信禁止２（Ｉ／Ｂ＝００１）、ある移動局から送信要求を含んだ上り送信フレーム信号を受信したときに設定する送信禁止３（Ｉ／Ｂ＝０１０）とに区別して設定できる。
【００４１】
Ｒ／Ｎは、移動局からの上り送信フレーム信号の受信／非受信の情報を１ビットで示し、受信ならば１（Ｒ／Ｎ＝１）、非受信ならば０（Ｒ／Ｎ＝０）で表す。
移動局情報は、送信権を付与する移動局の情報を設定する。本実施の形態では移動局情報は、事業者コードと移動局識別番号の組み合わせで構成される３０ビットの情報で表している。
【００４２】
図１から図３は、本発明の実施の形態に係るＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方式における基地局の制御動作を示した図である。また、図５は、基地局の送信権ビット情報のＩ／Ｂの送信条件の関係図であり、縦欄は上り送信フレーム信号の受信状態を、横欄は現在のＩ／Ｂの情報を表している。以下、図を用いて、本発明の実施の形態に係るランダムアクセス制御方式における基地局の制御動作について、事例毎に説明する。
【００４３】
まず、基地局が１つの移動局との通信を行う場合について説明する。
図１は、基地局における送信要求の上り送信フレーム信号の検出及び送信権付与のタイミングを示した図であり、１区画は１０ｍｓを表している。
図１では、既に基地局は全移動局に送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”と設定されている下り送信フレーム信号を送信している。移動局は未送信データがある場合、送信要求及び１フレーム目の上り送信フレーム信号７６を下り送信フレーム信号の送信完了後６０ｍｓまでに基地局に送信する。ここで送信要求の上り送信フレーム信号には、１フレーム目のデータを含めてもよいものとする。
【００４４】
基地局は、上り送信フレーム信号７６の発生と同じタイミング７３で上り送信フレーム信号７６を検知すると、２０ｍｓ後のタイミング７４に送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”から“送信禁止３”に設定変更し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号を全ての移動局に送信する制御を行う。ここでＩ／Ｂの設定変更は図５のＩ／Ｂ送信条件の関係図に基いており、受信状態＝フレーム受信開始、現在のＩ／Ｂ＝“空き”であるため、次のＩ／Ｂは“送信禁止３”と決定される。
【００４５】
“送信禁止３”の情報を含む下り送信フレーム信号を受信した全ての移動局は、現在送信中のフレームを最後に上り送信フレーム信号の送信を停止する。基地局は移動局から上り送信フレーム信号７６の受信完了後、上り送信フレーム信号の衝突の有無及び受信フレームのエラーチェックを行う。
【００４６】
衝突がなく受信フレームが正常であると判定されれば、基地局は４０ｍｓ後のタイミング７５で送信権ビット情報のＩ／Ｂを“送信権付与”に設定し、上り送信フレーム信号７６を送信した移動局にこの送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号を送信する。よってこの移動局に送信権が付与されたことにより、以後他の移動局に優先して残りの未送信データを基地局に送信することが可能である。
【００４７】
次に、２つの移動局間で上り送信フレーム信号が衝突した場合の基地局の動作について説明する。
図２は、２つの移動局から送信された上り送信フレーム信号が衝突した場合の基地局の制御動作を示した図である。
まず、基地局は、全移動局に送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”と設定されている下り送信フレーム信号５０を送信する。下り送信フレーム信号５０を受信した移動局は、未送信のデータがあると送信要求及び１フレーム目の上り送信フレーム信号を基地局に送信する。
図２では、移動局Ｍｓ１とＭｓ２に未送信のデータがあるため、それぞれが上り送信フレーム信号５４及び５５を同じタイミングで送信する。
【００４８】
基地局は、上り送信フレーム信号を検知すると、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”から“送信禁止３”に設定変更し、この送信権ビット情報を含んだ下り送信フレーム信号５１を全ての移動局に送信する。
下り送信フレーム信号５１を受信した全ての移動局は、以後の上り送信フレーム信号の送信を停止するが、既に上り送信フレーム信号５４及び５５が同時に送信されており、移動局Ｍｓ１とＭｓ２の間で衝突が発生する。
【００４９】
基地局は衝突を検知すると、上り送信フレーム信号のフレーム受信エラーと判定する。さらに基地局は、図５のＩ／Ｂ送信条件の関係図に基いて、両方の移動局に送信権を付与せず送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”に設定し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号５２を全ての移動局に送信する。
【００５０】
衝突を起こした移動局Ｍｓ１とＭｓ２では１フレーム目送信後、それぞれで設定されたランダム時間の間、データ送信を停止する。移動局Ｍｓ１が先にデータ送信停止を解除し、基地局より下り送信フレーム信号５２を受信すると、移動局Ｍｓ１は再度送信要求及び１フレーム目の上り送信フレーム信号５６を基地局に送信する。
【００５１】
基地局は、既に送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”に設定しているため、上り送信フレーム信号５６を正常に受信する。上り送信フレーム信号５６を検知すると、基地局は送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”から“送信禁止３”に設定変更し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号５３を全移動局に送信する。
【００５２】
次に、基地局は、上り送信フレーム信号５６が正常に受信されたことを確認すると、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“送信権付与”に設定変更し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号を移動局Ｍｓ１に送信する。以後移動局Ｍｓ１には、基地局との間の送信が確立され、他の移動局に優先して残りの未送信データを基地局に送信することが可能である。
【００５３】
次に、１つの移動局との通信に続いて、他の移動局との通信を開始する場合の基地局の動作について説明する。
図３は、１つの移動局との通信の終了後、他の移動局との通信を開始する場合の基地局の制御動作を示した図である。
【００５４】
基地局は、送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”と設定されている下り送信フレーム信号６０を全ての移動局に送信する。下り送信フレーム信号６０を受信した移動局Ｍｓ１は、未送信のデータがあると送信要求及び１フレーム目のデータを含む上り送信フレーム信号６９を基地局に送信する。
【００５５】
基地局は、上り送信フレーム信号６９を検知すると、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”から“送信禁止３”に設定変更し、Ｒ／Ｎ＝Ｎ（Ｒ／Ｎ＝０：非受信）に設定する。さらに基地局はこの送信権ビット情報を含んだ下り送信フレーム信号６１を全ての移動局に送信する。
【００５６】
全ての移動局は、下り送信フレーム信号６１を受信すると以後の上り送信フレーム信号の送信を停止する。次に基地局は、上り送信フレーム信号６９が正常に受信されたことを確認すると、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“送信権付与”に、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（Ｒ／Ｎ＝１：受信）に設定し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号を移動局Ｍｓ１に送信し、移動局Ｍｓ１との通信を確立する。
【００５７】
送信権が付与されると移動局Ｍｓ１は上り送信フレーム信号の送信を再開し、２フレーム目の上り送信フレーム信号７０を基地局に送信する。基地局は１フレーム目の上り送信フレーム信号６９を受信した際に、残りの未送信フレーム数が２であることを検知しているため、移動局からの上り送信フレーム信号を受信することなく、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“送信許可中”に、Ｒ／Ｎ＝Ｎ（Ｒ／Ｎ＝０：非受信）に設定し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号６３を移動局Ｍｓ１に送信する。
【００５８】
下り送信フレーム信号６３を受信した移動局Ｍｓ１は、最後のフレームの上り送信フレーム信号７１を基地局に送信する。
２フレーム目の上り送信フレーム信号７０を受信した基地局は、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“送信禁止１”に、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（Ｒ／Ｎ＝１：受信）に設定し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号６４を移動局Ｍｓ１に送信する。
さらに基地局は、最後のフレームの上り送信フレーム信号７１を受信すると、送信権ビット情報のＩ／Ｂを“送信禁止２”に、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（Ｒ／Ｎ＝１：受信）に設定し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号６５を移動局Ｍｓ１に送信する。
【００５９】
移動局Ｍｓ１は、既に全てのフレームを送信し終えているため、下り送信フレーム信号６４及び６５を受信することで上り送信フレーム信号７０及び７１が基地局で正常に受信されたかを確認した後、基地局との通信を終了する。
【００６０】
下り送信フレーム信号６５の送信から１フレーム時間経過後、基地局は送信権ビット情報のＩ／Ｂを“空き”に、Ｒ／Ｎ＝Ｎ（Ｒ／Ｎ＝０：非受信）に設定し、この送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号６６を全ての移動局に送信し、再び移動局からの送信要求を待つ。
【００６１】
下り送信フレーム信号６６を受信した移動局Ｍｓ２は、未送信のデータがあると送信要求及び１フレーム目の上り送信フレーム信号７２を基地局に送信する。
基地局は、上り送信フレーム信号７２を検知すると、以後移動局Ｍｓ１との通信と同様にＩ／Ｂを“送信禁止３”に、Ｒ／Ｎ＝Ｎ（Ｒ／Ｎ＝０：非受信）に設定した送信権ビット情報を含んだ下り送信フレーム信号６７を全ての移動局に送信する。
【００６２】
さらに基地局は、上り送信フレーム信号７２が正常に受信されたことを確認すると、Ｉ／Ｂを“送信権付与”に、Ｒ／Ｎ＝Ｒ（Ｒ／Ｎ＝１：受信）に設定した送信権ビット情報を含む下り送信フレーム信号６８を移動局Ｍｓ２に送信し、移動局Ｍｓ２との通信を確立する。
以上が本発明の実施の形態に係るランダムアクセス制御方式における基地局の制御動作である。
【００６３】
図６は、本発明の実施の形態に係るランダムアクセス制御方式における基地局の下り送信フレーム信号の送信フロー図であり、図７は、本発明の実施の形態に係るランダムアクセス制御方式における移動局の上り送信フレーム信号の送信フロー図である。以下、図６及び図７を用いて、本実施の形態のランダムアクセス制御方式における基地局及び移動局の動作について詳細に説明する。
【００６４】
まず、基地局の動作について説明する。
基地局は移動局より上り送信フレーム信号を受信すると、１フレーム目であるか否かを判定する（ステップＳ８０）。ステップＳ８０において、１フレーム目である場合（Ｙｅｓの場合）、基地局は送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”か否かを判定する（ステップＳ８１）。
ステップＳ８１において、Ｉ／Ｂが“空き”である場合（Ｙｅｓの場合）、基地局はＩ／Ｂを“送信禁止３”に設定し、全ての移動局に送信し（ステップＳ８２）、上り送信フレーム信号の送信を停止させる。
【００６５】
ステップＳ８１において、Ｉ／Ｂが“空き”でない場合（Ｎｏの場合）、基地局は受信した上り送信フレーム信号に対して処理を行えないため、ステップＳ８０に戻り、新たな上り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ８０において、１フレーム目でない場合（Ｎｏの場合）、基地局はさらに上り送信フレーム信号が移動局のフレーム信号であるか否かを判定する（ステップＳ８３）。
【００６６】
ステップＳ８３において、移動局のフレーム信号でない場合（Ｎｏの場合）、基地局はステップＳ８０に戻り、新たな上り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ８３において、移動局のフレーム信号である場合（Ｙｅｓの場合）、基地局は受信した上り送信フレーム信号の状態と受信時のＩ／Ｂとを参照し、新たに設定するＩ／Ｂを決定する（ステップＳ８４）。新たなＩ／Ｂの値は、図５の関係図に示される通りに決定される。
【００６７】
さらに基地局は、受信した上り送信フレーム信号のエラーの有無を判定してＲ／Ｎを決定し（ステップＳ８５）、ステップＳ８４及びＳ８５で決定された送信権ビット情報を含む下りフレーム送信信号を移動局に送信する（ステップＳ８６）。ステップＳ８６を実行すると、基地局はステップＳ８０に戻り、新たな上り送信フレーム信号の受信を待つ。
【００６８】
次に、移動局の動作について説明する。
移動局は基地局から下り送信フレーム信号を受信すると、受信した下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”か否かを判定する（ステップＳ９０）。
ステップＳ９０において、Ｉ／Ｂが“空き”でない場合（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
【００６９】
ステップＳ９０において、Ｉ／Ｂが“空き”である場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は基地局に送信されたフレームのカウント数ＮＳ及び基地局において受信されたフレーム番号ＮＲをそれぞれ０に設定し（ステップＳ９１）、ＮＳ＝ＮＳ＋１として送信要求及び１フレーム目のデータを含んだ上り送信フレーム信号を基地局に送信する（ステップＳ９２）。
【００７０】
移動局は１フレーム目のデータの送信途中で基地局より下り送信フレーム信号を受信するが、この下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報のＩ／Ｂが“送信禁止３”であるか否かを判定する（ステップＳ９３）。
ステップＳ９３において、Ｉ／Ｂが“送信禁止３”でない場合（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ９３において、Ｉ／Ｂが“送信禁止３”である場合（Ｙｅｓの場合）、移動局はさらに次の下り送信フレーム信号を受信し、この下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報のＩ／Ｂが“送信権付与”であるか否かを判定する（ステップＳ９４）。
【００７１】
ステップＳ９４において、Ｉ／Ｂが“送信権付与”でない場合（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ９４において、Ｉ／Ｂが“送信権付与”である場合（Ｙｅｓの場合）、移動局はＮＲ＝ＮＲ＋１として、ステップ９４で受信した下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報のＲ／Ｎを基に、基地局において１フレーム目のデータが正常に受信されたか否かを判定する（ステップＳ９５）。
【００７２】
ステップＳ９５において、正常に受信されていない場合（Ｎｏの場合）、移動局はランダム時間遅延などのエラー回復処理を行い（ステップＳ９６）、ステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ９５において、正常に受信されていた場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は未送信のデータ（次の送信データ）があるか否かを判定する（ステップＳ９７）。
【００７３】
ステップＳ９７において、未送信のデータがない場合（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ９７において、未送信のデータがある場合（Ｙｅｓの場合）、移動局はＮＳ＝ＮＳ＋１としてＮＳ番目のフレームのデータを含む上り送信フレーム信号を基地局に送信する（ステップＳ９８）。さらに移動局は未送信のデータ（次の送信データ）がまだあるか否かを判定する（ステップＳ９９）。
【００７４】
ステップＳ９９において、未送信のデータがある場合（Ｙｅｓの場合）、移動局は新たに受信した下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報のＩ／Ｂが“送信許可”か否かを判定する（ステップＳ１００）。
ステップＳ１００において、Ｉ／Ｂが“送信許可”でない場合（Ｎｏの場合）、基地局で何らかの異常が発生したと推定されるため、移動局はランダム時間遅延などのエラー回復処理を行い（ステップＳ１０１）、ステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ１００において、Ｉ／Ｂが“送信許可”である場合（Ｙｅｓの場合）、移動局はＮＳ＝ＮＳ＋１としてＮＳ番目のフレームの上り送信フレーム信号を基地局に送信する（ステップＳ１０２）。
【００７５】
さらに、移動局は、ＮＲ＝ＮＲ＋１として、ステップ１００で判定した下り送信フレーム信号に含まれる送信権ビット情報のＲ／Ｎを基に、基地局においてＮＲ番目のデータが正常に受信されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３において、正常に受信されていない場合（Ｎｏの場合）、移動局はＮＳ＝ＮＲ−１と設定して（ステップＳ１０５）、ステップＳ９９に戻り基地局で正常に受信されなかったＮＳ番目のフレームを再送信する。
ステップＳ１０３において、正常に受信されていた場合（Ｙｅｓの場合）、移動局はＮＲ＝ＮＳか否か、すなわち送信したフレーム信号が全て基地局で受信されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００７６】
ステップＳ１０４において、ＮＲ≠ＮＳであれば（Ｎｏの場合）、移動局はステップＳ９９に戻り、未送信のデータがなくなるまで操作を繰り返す。
ステップＳ１０４において、ＮＲ＝ＮＳであれば（Ｙｅｓの場合）、全てのデータが基地局で受信されたので、基地局との通信は終了したことになる。その後移動局はステップＳ９０に戻り、新たに送信権ビット情報のＩ／Ｂが“空き”である下り送信フレーム信号の受信を待つ。
ステップＳ９９において、未送信のデータがない場合、移動局はステップＳ１０３を実行し、以後は上述した通りに操作を行う。
以上が本発明の実施の形態のランダムアクセス制御方式における基地局及び移動局の動作である。
【００７７】
本実施の形態のＦＤＭ／ＦＤＭＡのランダムアクセス制御方法によれば、基地局の下り送信フレーム信号の送信途中で移動局からの送信要求を検知すると同時に、基地局は下り送信フレーム信号の送信権ビット情報を最新の情報に更新することにより、上り送信フレーム信号の送信開始を基地局が検知した結果を移動局に通知するまでの時間が、従来のランダムアクセス制御方式と比較して２フレーム時間短縮できるため、上り送信フレーム信号の衝突を減少させる効果がある。
【００７８】
また、基地局は移動局からの上り送信フレーム信号の受信結果を下り送信フレーム信号の送信権ビット情報に乗せて送信することで、上り送信フレーム信号の受信の有無を従来のランダムアクセス制御方式と比較して１フレーム時間短縮して移動局に通知できるため、一層上り送信フレーム信号の衝突を減少させる効果がある。
【００７９】
また、複数の移動局から同時に上り送信フレーム信号が送信され、衝突が発生した際には、基地局は全ての移動局からの上り送信フレーム信号の送信を禁止した後、再び新たに上り送信フレーム信号の受信を受け入れることにより、上り送信フレーム信号の衝突を回避でき、特定の移動局に対して確実に送信権を付与することができる。
さらに基地局は一つの移動局に送信権を付与する前に全ての移動局からの上り送信フレーム信号の送信を禁止した後で送信権を付与することで、移動局の送信権を保証できる効果がある。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、基地局は移動局から送信された上り送信フレーム信号を検知すると同時に、移動局に対して送信権を付与する動作制御情報を更新し、さらに更新結果を下り送信フレーム信号として送信することで、他の移動局への上り送信フレーム信号の受信結果の通知が従来と比較して速やかに行えるため、上り送信フレーム信号の衝突の発生を軽減させる効果がある。
【００８１】
また、基地局は移動局から送信要求を含む上り送信フレーム信号を正常に受信すると、全ての移動局に上り送信フレーム信号の送信禁止を行わせ、さらに送信要求のあった移動局に対して送信権を付与し、その移動局と優先的に通信を行い、一方上り送信フレーム信号の受信に失敗した場合、全ての移動局に上り送信フレーム信号の送信禁止を行わせた後、全ての移動局に対して上り送信フレーム信号を受け入れることにより、上り送信フレーム信号の衝突の回避でき、送信権を付与した移動局との通信において、送信権を確実に保証できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るランダムアクセス制御方式における、基地局の上り送信フレーム信号の検出及び送信権付与のタイミングを示した図である。
【図２】本実施の形態のランダムアクセス制御方式における、２つの移動局から送信された上り送信フレーム信号が衝突した場合の基地局の制御動作を示した図である。
【図３】本実施の形態のランダムアクセス制御方式における、異なる移動局との通信を連続して行う場合の基地局の制御動作を示した図である。
【図４】送信権ビット情報の構成図である。
【図５】本実施の形態のランダムアクセス制御方式における送信権ビット情報のＩ／Ｂの送信条件を示した関係図である。
【図６】本実施の形態のランダムアクセス制御方式における基地局の下り送信フレーム信号の送信フロー図である。
【図７】本実施の形態のランダムアクセス制御方式における移動局の上り送信フレーム信号の送信フロー図である。
【図８】ＦＤＭ／ＦＤＭＡにおける基地局又は移動局から送信される送信フレーム信号の構成図である。
【図９】従来のランダムアクセス制御方式における基地局の制御動作を示した図である。
【図１０】従来のランダムアクセス制御方式における基地局の下り送信フレーム信号の送信フロー図である。
【図１１】従来のランダムアクセス制御方式における移動局の上り送信フレーム信号の送信フロー図である。
【符号の説明】
１…下り送信フレーム信号、  ２…上り送信フレーム信号、  １９…衝突制御ビット情報
【図１】
0004447110.tif 000002
【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】
0004447110.tif 000007
【図７】
0004447110.tif 000008
【図８】
0004447110.tif 000009
【図９】
0004447110.tif 000010
【図１０】
0004447110.tif 000011
【図１１】
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