JP4180566B2 - 無線通信システムのタイムスロット割当方法 - Google Patents

Description

この発明は、基地局と複数の加入者局で構成されるＴＤＭＡ方式で無線回線を分割使用する無線通信システムのタイムスロット割当方法に関するものである。

図１は従来の無線通信システムのタイムスロット割当方法を示す図であって、図において、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは４局の加入者局から送信された送信要求であり、３３ａ，３３ｂは基地局の通信用空きタイムスロットであり、３４ａ，３４ｂ，３４ｃは基地局の通信中タイムスロットである。

次に動作について説明する。
従来のタイムスロット割当方法では基地局の通信用空きタイムスロット数が新たに送信要求のあった加入者局数より多い場合については、基地局から加入者局への通信用タイムスロットと加入者局から基地局への通信用タイムスロットを同時に割当てていた。また、基地局の通信用空きタイムスロット数３３ａ，３３ｂが新たな加入者局からの送信要求３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄより少ない場合には、基地局は送信要求の早かった３２ａ，３２ｂを送信した加入者局に対し、通信用空きタイムスロット３３ａ，３３ｂを割当て、送信要求の遅かった３２ｃ，３２ｄを送信した加入者局に対しては通信を拒否する動作を行なっていた。

従来のタイムスロット割当方法は以上のように構成されているので、加入者局が任意のタイムスロット数を要求できないという課題があった。さらに、任意のタイムスロット数を要求できたとしても、一部の加入者局が多くのタイムスロット数を要求した場合にはタイムスロット割当方式によっては無線回線上の通信用タイムスロットが一部の加入者局に占有され、ＴＤＭＡ無線通信システム内の他の加入者局の通信が拒否または中断されるというタイムスロットの割当の偏りが生じるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、一部の加入者局が多くのタイムスロット数を要求して、無線回線上の通信用タイムスロットが一部の加入者局に占有された場合でも、他の加入者局の通信が拒否または中断されるというタイムスロットの割当の偏りを抑えることができる無線通信システムのタイムスロット割当方法を得ることを目的とする。

この発明に係る無線通信システムのタイムスロット割当方法は、基地局及び各加入者局からの送信要求タイムスロット数の総和が無線回線上の通信用タイムスロット数を上回った場合に、送信要求タイムスロット数の総和に対する通信用タイムスロット数の比率を計算する過程と、基地局及び各加入者局の割当タイムスロット総数を、送信要求タイムスロット数の総和と比率との積により決定する過程と、各加入者局の割当タイムスロット数を各加入者局からの送信要求タイムスロット数と比率との積により決定する過程とを備えたものである。
このことによって、一部の加入者局が多くのタイムスロットを送信要求した場合であっても通信用タイムスロットが独占されて他の加入者局の通信が中断されるというタイムスロットの割当の偏りを抑える効果がある。
この発明に係る無線通信システムのタイムスロット割当方法は、基地局に属する加入者局が複数のグループに分けられ、各加入者局から基地局への送信要求タイムスロット数がグループ単位で周期的に収集されるものである。
このことによって、送信要求収集用のタイムスロット数を減らす効果があり、さらに、グループ内の加入者局に割当てる計算処理数を減らすことができる効果がある。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
第１１図は、この発明の実施の形態１の無線通信システムの構成を示す図である。第１１図は、基地局の通信範囲内に３台の加入者局が存在する場合を示している。第１１図において、６は基地局であり、７は基地局６と無線回線でデータを送受信する３台分の加入者局であり、１９−１，１９−２，１９−３はそれぞれ基地局６が接続されたネットワーク（図示されていない）から各加入者局が接続された各端末装置（図示されていない）への下り送信データが一時的に蓄積される下り送信バッファである。５０−１，５０−２，５０−３はそれぞれ各端末装置からネットワークへの上りデータが一時的に蓄積される上り送信バッファであり、５１は下り送信バッファ１９−１，１９−２，１９−３のデータを通信回線を介して無線送信するとともに上り送信バッファのデータを通信回線を介して受信する基地局入出力装置であり、５２は上り送信バッファ５０−１，５０−２，５０−３のデータを通信回線を介して無線送信する加入者局入出力装置である。

５３−１，５３−２，５３−３はそれぞれ対応する上り送信バッファ５０−１，５０−２，５０−３に蓄えられたデータ量情報を含む割当要求信号を無線送信し、自身に対する割当通知信号を制御回線を介して受信したらそこで指定されているタイムスロットを利用して送信するように加入者局入出力装置５２へ制御信号を出力する加入者局スロット割当装置である。
５４はデータが蓄えられている各下り送信バッファ１９−１，１９−２，１９−３の情報を基地局入出力装置５１に出力し、割当要求信号を受信した加入者局７−１，７−２，７−３に対してデータの送信タイミングとしてタイムスロットを割当てて、そのタイムスロットの割当通知を制御回線を介して無線送信する基地局スロット割当装置である。５５は割当処理を実施する上り回線スロット割当手段であり、５６は割当処理を実施する下り回線スロット割当手段である。上り回線スロット割当手段５５および下り回線スロット割当手段５６が、タイムスロット割当手段に相当する。

図２はこの発明の実施の形態１の無線通信システムのタイムスロット割当方法により決定される割当タイムスロット総数と送信要求タイムスロット数の総和との関係を示す図である。図２において、１は各加入者局の送信要求タイムスロット数の総和であり、２は基地局の送信要求タイムスロット数の総和であり、３は１フレーム中の通信用タイムスロット数であり、４は各加入者局の割当タイムスロット総数であり、５は基地局の割当タイムスロット総数である。

図３はこの発明の実施の形態１による基地局と各加入者局間で送受信される通知と報知を示す図である。図３において、６は基地局であり、７−１，７−２，７−３は加入者局であり、８は基地局６が各加入者局７−１，７−２，７−３（以下、「各加入者局７」という。）からの送信要求スロット数を収集する収集期間であり、９は割当計算期間であり、１０は基地局６が割当計算した結果として各加入者局７へ割当タイムスロット数を報知する報知期間であり、１１は送信要求タイムスロット数通知であり、１２は割当タイムスロット数通知である。図３において横軸は時間軸ｔである。

図４はこの発明の実施の形態１のタイムスロット割当方法による基地局で行われるタイムスロット割当処理のフローチャートである。図４において、ステップＳＴ１３は基地局６の送信要求タイムスロット数を収集する処理である。ステップＳＴ１４は各加入者局７の送信要求タイムスロット数を収集する処理である。
ステップＳＴ１５はステップＳＴ１３とステップＳＴ１４で収集した送信要求タイムスロット数の総和（図２の送信要求タイムスロット数の総和１および送信要求タイムスロット数の総和２の合計）が通信用タイムスロット数（図２の１フレーム中の通信用タイムスロット数３）を上回っているか判定する処理である。ステップＳＴ１６は送信要求タイムスロット数の総和に占める通信用タイムスロット数の比率を計算する処理である。ステップＳＴ１７はステップＳＴ１６で計算した比率を用いて基地局６及び加入者局７の割当タイムスロット総数（図２の各加入者局の割当タイムスロット総数４）を決定する処理である。
ステップＳＴ１８は送信要求タイムスロット数の総和が通信用スロット数の総和を上回った場合における各加入者局７の割当タイムスロット数を決定する処理である。ステップＳＴ１９は送信要求タイムスロット数の総和が通信用スロット数の総和を下回った場合における各加入者局７の割当タイムスロット数を決定する処理である。ステップＳＴ２０はステップＳＴ１８またはステップＳＴ１９で決定された割当タイムスロット数を各加入者局７へ通知する処理である。

図５はこの発明の実施の形態１による基地局と各加入者局間の通信の例を示す図である。図５において、２１はフレーム中の通信期間であり、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆは基地局６の割当タイムスロットであり、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは各加入者局７の割当タイムスロットであり、２４ａ，２４ｂ，２４ｃは各加入者局７の送信要求タイムスロット数であり、２５は基地局６から各加入者局７への通信であり、２６ａ，２６ｂ，２６ｃは各加入者局７から基地局６への通信である。図５において横軸は時間軸ｔである。

次に動作について説明する。
この発明に係わるタイムスロット割当方法を図２を交えて以下に説明する。各加入者局７の送信要求タイムスロット数の総和１と基地局６の送信要求タイムスロット数の総和２の合計が１フレーム中の通信用タイムスロット数３を上回っている場合に、比率を計算し、１フレーム中の通信用タイムスロット数３の中で各加入者局７の割当タイムスロット総数４と基地局６の割当タイムスロット総数５を求める。比率の計算には以下の式（１）、各加入者局の割当タイムスロット総数４の計算には以下の式（２）、基地局の割当タイムスロット総数５の計算には以下の式（３）を、各々用いる。
α＝ＮＴ／（ΣＮ１＋ΣＮ２） （１）
ΣＭ１＝α×ΣＮ１ （２）
ΣＭ２＝α×ΣＮ２ （３）
式（１）から式（３）中の記号は、以下の数を表す。
α：比率
ＮＴ：１フレーム中の通信用タイムスロット数
ΣＮ１：加入者局の送信要求タイムスロット数の総和
ΣＮ２：基地局の送信要求タイムスロット数の総和
ΣＭ１：各加入者局の割当タイムスロット総数
ΣＭ２：基地局の割当タイムスロット総数

図４のフローチャートに従って、図３、および図５を交えて以下に説明する。
まず、基地局６でステップＳＴ１３により基地局６の送信要求タイムスロット数の総和２が収集される。図５の例では基地局６の送信要求タイムスロット数（ΣＮ２）の総和２は１２個となる。
次に、ステップＳＴ１４により各加入者局７の送信要求タイムスロット数の総和１が収集される。図５の例では各加入者局７の送信要求タイムスロット数２４ａ，２４ｂ，２４ｃはそれぞれ６個、２個、４個であり、収集期間８（図３）で各加入者局７から送信要求タイムスロット数通知１１ａ，１１ｂ，１１ｃが基地局６へ通知される。図５の例では各加入者局７の送信要求タイムスロット数２４ａ，２４ｂ，２４ｃの総和１（ΣＮ１）は１２個となる。

次に、ステップＳＴ１５により基地局６と各加入者局７の送信要求タイムスロット数の合計（ΣＮ１＋ΣＮ２：図２の各加入者局の送信要求タイムスロット数の総和１と基地局の送信要求タイムスロット数の総和２の合計）と通信用タイムスロット数（ＮＴ：図２の１フレーム中の通信用タイムスロット３）との大小が比較判定される。図５の例では基地局６と各加入者局７の送信要求タイムスロット数の合計（ΣＮ１＋ΣＮ２）は２４個（＝１２個＋６個＋２個＋４個）であり、通信用タイムスロット数（ＮＴ）は１２個であり、送信要求タイムスロット数の合計が上回っているので、ステップＳＴ１６に移る。

次に、ステップＳＴ１６により基地局６と各加入者局７の送信要求タイムスロット数の総和に占める通信用タイムスロット数の比率（α）が計算される。比率は式（１）により求められ、図５の例では、α＝１２／２４＝０．５となる。
次に、ステップＳＴ１７により基地局６の割当タイムスロット総数（ΣＭ２：図２の各加入者局の割当タイムスロット総数４）と各加入者局７の割当タイムスロット総数（ΣＭ１：図２の基地局の割当タイムスロット総数５）が計算される。各加入者局７の割当タイムスロット総数（ΣＭ１）は式（２）、基地局６の割当タイムスロット総数（ΣＭ２）は式（３）により、各々求められ、図５の例では各加入者局７の割当タイムスロット総数（ΣＭ１）＝０．５×１２個＝６個、基地局６の割当タイムスロット総数（ΣＭ２）＝０．５×１２個＝６個となる。

次に、ステップＳＴ１８により各加入者局７の割当タイムスロット数（Ｍ１）が計算される。各加入者局７の割当タイムスロット数（Ｍ１）は以下の式（４）により求められる。
Ｍ１＝α×Ｎ１ （４）
式（４）中の変数は、以下の数を表す。
Ｍ１：加入者局の割当タイムスロット数
Ｎ１：加入者局の送信要求タイムスロット数
図５の例では、加入者局７−１の割当タイムスロット数（Ｍ１）＝０．５×６個＝３個、加入者局７−２の割当タイムスロット数（Ｍ１）＝０．５×２個＝１個、加入者局７−３の割当タイムスロット数（Ｍ１）＝０．５×４個＝２個となる。

次に、ステップＳＴ２０により基地局６から各加入者局７へ割当タイムスロット数が通知される。図３に示すように、通知は割当タイムスロット数通知１２を用いて報知期間１０に行われる。
次に、決定された割当タイムスロット数に基づいて各加入者局７から基地局６への通信２６ａ，２６ｂ，２６ｃ（図５）が行われる。

なお、ステップＳＴ１５、ステップＳＴ１６、ステップＳＴ１７、およびステップＳＴ１８は図３中の割当計算期間９（図３）にて行われる。
ステップＳＴ１９は図５の例では実行されないが、各加入者局７の送信要求タイムスロット数の総和１と基地局６の送信要求タイムスロット数の総和２の合計が１フレーム中の通信用タイムスロット数３以下となる場合には実行される。ステップＳＴ１９では、各加入者局の送信要求タイムスロット数をそのまま各加入者局の割当タイムスロット数にする。
この発明に係わるタイムスロット割当方法は、複信方式としてＴＤＤ（時分割双方向通信方式）およびＦＤＤ（周波数分割複信方式）のいずれが用いられる場合にも適用可能である。

以上のように、このタイムスロット割当方法によれば、基地局６と各加入者局７からの送信要求タイムスロット数が無線回線上の通信用タイムスロット数を上回っていた場合に、送信要求タイムスロット数の総和に占める通信用タイムスロット数の総和の比率を計算し、この比率の値に基づいて各加入者局７の割当タイムスロット数を決定するので、一部の加入者局が多くのタイムスロットを送信要求した場合であっても通信用タイムスロットが独占されて他の加入者局の通信が中断されるというタイムスロットの割当の偏りを抑える効果を得ることができる。

以上のように、この実施の形態１の無線通信システムのタイムスロット割当方法は、基地局及び各加入者局からの送信要求タイムスロット数の総和１，２が無線回線上の通信用タイムスロット数３を上回った場合に、送信要求タイムスロット数の総和に対する通信用タイムスロット数の比率（式（１））を計算する過程（ステップＳＴ１６）と、基地局及び各加入者局の割当タイムスロット総数を、送信要求タイムスロット数の総和と比率との積（式（２）、式（３））により決定する過程（ステップＳＴ１７）と、各加入者局の割当タイムスロット数を各加入者局からの送信要求タイムスロット数と比率との積（式（４））により決定する過程（ステップＳＴ１８）とを備えたものである。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、基地局と各加入者局からの送信要求タイムスロット数が無線回線上の通信用タイムスロット数を上回っていた場合に、送信要求タイムスロット数の総和に占める通信用タイムスロット数の総和の比率を計算し、この比率の値に基づいて各加入者局の割当タイムスロット数を決定するので、一部の加入者局が多くのタイムスロットを送信要求した場合であっても通信用タイムスロットが独占されて他の加入者局の通信が中断されるというタイムスロットの割当の偏りを抑える効果を奏する。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による基地局と各加入者局間の通信手順を示す図である。実施の形態２として、実施の形態１において説明したタイムスロット割当方法を用いる通信手順の一つを説明する。図６において、２７ａ，２７ｂは実施の形態２のＴＤＭＡ無線通信システムのフレームである。８ａはフレーム２７ａでの収集期間であり、９ａはフレーム２７ａでの割当計算期間であり、１０ａはフレーム２７ａでの報知期間であり、１１ａはフレーム２７ａでの送信要求タイムスロット数通知であり、１２ａはフレーム２７ａでの割当タイムスロット数通知であり、２１ａはフレーム２７ａでの通信期間である。８ｂはフレーム２７ｂでの収集期間であり、９ｂはフレーム２７ｂでの割当計算期間であり、１０ｂはフレーム２７ｂでの報知期間であり、１１ｂはフレーム２７ｂでの送信要求タイムスロット数通知であり、１２ｂはフレーム２７ｂでの割当タイムスロット数通知であり、２１ｂはフレーム２７ｂでの通信期間である。７−１，７−２〜７−ｎは、加入者局であり、図６の例では、ｎ個の加入者局（ｎは３以上の正の整数）がある。図６において横軸は時間軸ｔである。

図７はこの発明の実施の形態２による通信の変化の様子を示す図である。図７において、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆはＴＤＭＡ無線通信システムのフレームである。図７において横軸は時間軸ｔである。

次に動作について説明する。
実施の形態２の無線通信システムについて例を用いて説明する。フレーム２７ａにおいては図３と同様に収集期間８ａで各加入者局７−１，７−２〜７−ｎ（以下、「各加入者局７」という。）から送信要求タイムスロット数通知１１ａを収集し、割当計算期間９ａで図４のフローチャートにしたがって割当計算を行い、報知期間１０ａで加入者局７に割当タイムスロット数通知１２ａを報知する。フレーム２７ｂにおいても図３（図２）と同様に収集期間８ｂで各加入者局７から送信要求タイムスロット数通知１１ｂを収集し、割当計算期間９ｂで図４のフローチャートにしたがって割当計算を行い、報知期間１０ｂで加入者局７に割当タイムスロット数通知１２ｂを報知する。割当計算期間９ａ，９ｂでは図４のフローチャートに従い、送信要求タイムスロット数の総数が通信用スロット総数を上回っていた場合は比率が計算され、比率を用いてタイムスロット割当が行われる。この計算には式（１）、式（２）、式（３）、および式（４）が用いられる。
１フレームの中には、収集、通信、割当計算、報知の４つの期間があり、通信期間と割当計算期間は並行する。割当計算の結果に基づいた通信は次のフレームの通信期間に行われる。

図７では、加入者局７−１，７−２，７−３の３局とし、各加入者局７−１，７−２，７−３（以下、「各加入者局７」という。）から基地局６への通信だけを示している。
フレーム２７ａでは各加入者局７からの送信要求タイムスロット数は等しいので、割当タイムスロット数も等しくなり、全ての加入者局は等間隔で通信する。フレーム２７ｂでは加入者局７−１の送信要求タイムスロット数が増加する。各加入者局の送信要求タイムスロット数の総和が通信用タイムスロット数を上回るので図４のフローチャートに従い式（１）、式（２）、式（３）、式（４）の計算を行い割当タイムスロット数が決定される。加入者局７−１の割当タイムスロット数は増加するが、加入者局７−２と加入者局７−３の割当タイムスロット数は０にはならない。
フレーム２７ｃでは各加入者局７からの送信要求タイムスロット数はフレーム２７ｂと等しいので割当タイムスロット数も前フレーム（フレーム２７ｂ）と等しくなる。

フレーム２７ｄでは加入者局７−１の送信要求タイムスロット数が減少し加入者局７−２，７−３と等しくなる。これにより割当タイムスロット数もフレーム２７ａにおける割当タイムスロット数に戻り、全ての加入者局は等間隔で通信する。
フレーム２７ｅでは加入者局７−２の送信要求タイムスロット数が増加する。各加入者局の送信要求タイムスロット数の総和が通信用タイムスロット数を上回るので、この発明に係わるタイムスロット割当方法により割当タイムスロット数が決定される。加入者局７−２の割当タイムスロット数は増加するが、加入者局７−１と加入者局７−３の割当タイムスロット数は０にはならない。

フレーム２７ｆでは各加入者局からの送信要求タイムスロット数はフレーム２７ｅと等しいので割当タイムスロット数も前フレーム（フレーム２７ｅ）と等しくなる。
上記のように、一部の加入者局からの送信要求タイムスロット数が瞬時に変動した場合において、発明の実施の形態２の通信手順では１フレーム中に収集、通信、割当計算、報知の４つの期間があるので、割当タイムスロット数をフレーム単位で変更できる。

以上のように、この実施の形態２の無線通信システムのタイムスロット割当方法は、基地局及び各加入者局からの送信要求タイムスロット数の総和１，２が無線回線上の通信用タイムスロット数３を上回った場合に、送信要求タイムスロット数の総和に対する通信用タイムスロット数の比率（式（１））を計算する過程（ステップＳＴ１６）と、基地局及び各加入者局の割当タイムスロット総数を、送信要求タイムスロット数の総和と比率との積（式（２）、式（３））により決定する過程（ステップＳＴ１７）と、各加入者局の割当タイムスロット数を各加入者局からの送信要求タイムスロット数と比率との積（式（４））により決定する過程（ステップＳＴ１８）とを備え、各加入者局７−１〜７−ｎから基地局６への送信要求タイムスロット数１１ａ，１１ｂが毎フレーム２７ａ，２７ｂで収集されるものである。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、一つのフレーム内で実施の形態１のタイムスロット割当方式を用いた送信要求タイムスロットの収集、割当計算、更新通知の報知を行うので、発明の実施の形態１の効果に加えて、送信要求タイムスロット数の瞬時の変動に対応できる効果を奏する。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による基地局と各加入者局間の通信手順を示す図である。実施の形態３として、実施の形態１において説明したタイムスロット割当方法を用いる通信手順の一つを説明する。図８において、２８は各加入者局７−１〜７−３からの送信要求タイムスロット数を数フレームに分散して収集する期間である。２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは実施の形態２の無線通信システムのフレームである。

８ａはフレーム２７ａでの収集期間であり、１１−１はフレーム２７ａでの加入者局７−１からの送信要求タイムスロット数通知であり、１１−２はフレーム２７ａでの加入者局７−２からの送信要求タイムスロット数通知であり、２１ａはフレーム２７ａでの通信期間である。８ｂはフレーム２７ｂでの収集期間であり、２１ｂはフレーム２７ｂでの通信期間である。
８ｃはフレーム２７ｃでの収集期間であり、９はフレーム２７ｃでの割当計算期間であり、１０はフレーム２７ｃでの報知期間であり、１１−３はフレーム２７ｃでの加入者局７−３からの送信要求タイムスロット数通知であり、１２はフレーム２７ｃでの割当タイムスロット数通知であり、２１ｃはフレーム２７ｃでの通信期間である。８ｄはフレーム２７ｄでの収集期間であり、２１ｄはフレーム２７ｄでの通信期間である。図８において横軸は時間軸ｔである。

次に動作について説明する。
実施の形態３の通信手順を送信要求タイムスロット数をフレーム２７ａ，２７ｂ，２７ｃの３つに分散して収集する図８に示す例で説明する。各加入者局７−１，７−２，７−３（以下、「各加入者局７」という。）からの送信要求タイムスロット数通知１１ａ，１１ｂ，１１ｃを収集する期間２８のうち、フレーム２７ａにおいては収集期間８ａで加入者局７−１，７−２から送信要求タイムスロット数通知１１−１，１１−２を収集し、フレーム２７ｂにおいては加入者局７−３から送信要求タイムスロット数通知が発せられないために収集期間８ｂで収集されず、フレーム２７ｃにおいては収集期間８ｃで加入者局７−３から送信要求タイムスロット数通知１１−３を収集する。
割当計算期間９で図４のフローチャートにしたがって割当計算を行い、報知期間１０で各加入者局７に割当タイムスロット数通知１２を報知する。なお、この計算には式（１）、式（２）、式（３）、式（４）が用いられる。割当タイムスロット数通知１２に基づいた通信は次のフレーム２７ｄ以降の通信期間２１ｄ以降に行われる。

上記実施の形態３では、加入者局が３局の場合で、収集期間も３フレームの場合で説明したが、加入者局数がｎ局であり、収集期間もｍフレームの場合（ｍは４以上の整数）についても同様に実施可能である。
この実施の形態３の通信手順は割当計算と報知を複数フレームに一度行い、収集期間はいくつかのフレームに分散化することにより、フレーム内での送信要求収集用のタイムスロット数を減らすことが可能である。これにより、１フレーム内に収集、通信、割当計算、報知の４つの期間を設けた場合に比べて、収集のタイムスロット数を減少でき、また、割当計算の負荷を小さくできる。図８の例では３つのフレームを繰り返す場合であるので、一つの収集期間で要求タイムスロット数を送信する送信要求収集用のタイムスロット数を、１フレーム内に収集、通信、割当計算、報知の４つの期間を設けた場合に比べて、１／３とすることが可能である。

以上のように、この実施の形態３の無線通信システムのタイムスロット割当方法は、基地局及び各加入者局からの送信要求タイムスロット数の総和１，２が無線回線上の通信用タイムスロット数３を上回った場合に、送信要求タイムスロット数の総和に対する通信用タイムスロット数の比率（式（１））を計算する過程（ステップＳＴ１６）と、基地局及び各加入者局の割当タイムスロット総数を、送信要求タイムスロット数の総和と比率との積（式（２）、式（３））により決定する過程（ステップＳＴ１７）と、各加入者局の割当タイムスロット数を各加入者局からの送信要求タイムスロット数と比率との積（式（４））により決定する過程（ステップＳＴ１８）とを備え、各加入者局７−１〜７−３からの送信要求タイムスロット数１１−１〜１１−３が複数フレーム２７ａ，２７ｂに分散して収集され、各加入者局及び基地局の割当タイムスロット数が複数フレーム２７ａ〜２７ｄに一度（割当計算期間９）決定されるものである。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、実施の形態１の効果に加えて、各加入者局からの送信要求タイムスロットを複数フレームに分散して収集するようにしたので、送信要求タイムスロット同士が衝突する回数を減らし、送信要求収集用のタイムスロット数を減少させる効果を奏する。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４による基地局と各加入者局間の通信手順を示す図である。実施の形態４として、実施の形態１において説明したタイムスロット割当方法を用いる通信手順の一つを説明する。図９において、２９ａ，２９ｂ，２９ｃは基地局に属する加入者局のグループである。２７ａ，２７ｂ，２７ｃは実施の形態４の無線通信システムのタイムスロット割当方法におけるフレームである。
８ａはフレーム２７ａでの収集期間であり、９ａはフレーム２７ａでの割当計算期間であり、１０ａはフレーム２７ａでの報知期間であり、１１ａはフレーム２７ａでのグループ２９ａからの送信要求タイムスロット数通知であり、１２ａはフレーム２７ａでのグループ２９ａへの割当タイムスロット数通知であり、２１ａはフレーム２７ａでの通信期間である。

８ｂはフレーム２７ｂでの収集期間であり、９ｂはフレーム２７ｂでの割当計算期間であり、１０ｂはフレーム２７ｂでの報知期間であり、１１ｂはフレーム２７ｂでのグループ２９ｂからの送信要求タイムスロット数通知であり、１２ｂはフレーム２７ｂでのグループ２９ｂへの割当タイムスロット数通知であり、２１ｂはフレーム２７ｂでの通信期間である。
８ｃはフレーム２７ｃでの収集期間であり、９ｃはフレーム２７ｃでの割当計算期間であり、１０ｃはフレーム２７ｃでの報知期間であり、１１ｃはフレーム２７ｃでのグループ２９ｃからの送信要求タイムスロット数通知であり、１２ｃはフレーム２７ｃでのグループ２９ｃへの割当タイムスロット数通知であり、２１ｃはフレーム２７ｃでの通信期間である。

図１０はこの発明の実施の形態４の無線通信システムのタイムスロット割当方法におけるタイムスロット割当位置を示す図である。図１０において、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄはフレーム２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄでの通信期間であり、２２は基地局６のタイムスロット位置である。３０ａ，３０ｂ，３０ｃは加入者局のグループ２９ａ，２９ｂ，２９ｃの割当計算前のタイムスロット位置であり、３１ａ，３１ｂ，３１ｃは加入者局のグループ２９ａ，２９ｂ，２９ｃの割当計算後のタイムスロット位置である。

次に動作について説明する。
実施の形態４として、加入者局を３グループに分けた場合について、図１０を使って説明する。加入者局を３グループに分けたので無線通信システムはフレーム２７ａ，２７ｂ，２７ｃの３つを繰り返して割当処理を行う。
フレーム２７ａにおいては図３と同様に収集期間８ａで加入者局のグループ２９ａから送信要求タイムスロット数通知１１ａを収集し、割当計算期間９ａで図４のフローチャートにしたがって割当計算を行い、報知期間１０ａで加入者局のグループ２９ａに割当タイムスロット数通知１２ａを報知する。

フレーム２７ｂにおいては図３と同様に収集期間８ｂで加入者局のグループ２９ｂから送信要求タイムスロット数通知１１ｂを収集し、割当計算期間９ｂで図４のフローチャートにしたがって割当計算を行い、報知期間１０ｂで加入者局のグループ２９ｂに割当タイムスロット数通知１２ｂを報知する。
フレーム２７ｃにおいては図３と同様に収集期間８ｃで加入者局のグループ２９ｃから送信要求タイムスロット数通知１１ｃを収集し、割当計算期間９ｃで図４のフローチャートにしたがって割当計算を行い、報知期間１０ｃで加入者局のグループ２９ｃに割当タイムスロット数通知１２ｃを報知する。

割当計算期間９ａ，９ｂ，９ｃでは図４のフローチャートに従い、送信要求タイムスロット数通知１１ａ，１１ｂ，１１ｃ毎に要求される送信要求タイムスロット数の総和が通信用タイムスロット数を上回っていた場合は比率が計算され、比率を用いてタイムスロット割当が行われる。
割当計算期間９ｃの場合、比率（β）は以下の式（５）により、加入者局グループ２９ｃの割当タイムスロット総数（ΣＭ１ｃ）は以下の式（６）により、基地局の割当タイムスロット総数（ΣＭ２）は以下の式（７）により算出する。
β＝ＮＴ／（ΣＮ１ａ＋ΣＮ１ｂ＋ΣＮ１ｃ＋ΣＮ２） （５）
ΣＭ１ｃ＝β×ΣＮ１ｃ （６）
ΣＭ２＝ＮＴ−ΣＭ１ａ−ΣＭ１ｂ−ΣＭ１ｃ （７）

式（５）から式（７）中の変数は、以下の数を表す。
β：比率
ＮＴ：１フレーム中の通信用タイムスロット数
ΣＮ１ａ：収集期間８ａでの（加入者局グループ２９ａの）送信要求タイムスロット数の総和
ΣＮ１ｂ：収集期間８ｂでの（加入者局グループ２９ｂの）送信要求タイムスロット数の総和
ΣＮ１ｃ：収集期間８ｃでの（加入者局グループ２９ｃの）送信要求タイムスロット数の総和
ΣＮ２：基地局の送信要求タイムスロット数の総和
ΣＭ２：基地局の割当タイムスロット総数
ΣＭ１ａ：加入者局グループ２９ａの割当タイムスロット総数
ΣＭ１ｂ：加入者局グループ２９ｂの割当タイムスロット総数
ΣＭ１ｃ：加入者局グループ２９ｃの割当タイムスロット総数
また、加入者局グループ２９ｃ内の各加入者局の割当タイムスロット数は、式（４）により算出する。

実施の形態４におけるタイムスロット割当を図１０の例を用いて説明する。加入者局のグループ２９ａは通信期間２１ａではタイムスロット位置３０ａにタイムスロットが割当てられる。これは、フレーム２７ａ中の割当計算期間９ａで図４のフローチャートと式（２）から式（６）を用いた割当計算により通信期間２１ｂではグループ２９ａの割当タイムスロットが増減してもタイムスロット位置において隣接する加入者局のグループ２９ｂの割当タイムスロット位置を変更する必要をなくすためである。また通信期間２１ａで加入者局のグループ２９ａに割当られていたタイムスロット位置３０ａは、通信期間２１ｂでは基地局の通信用タイムスロット２２になる。
加入者局のグループ２９ｂは通信期間２１ｂではタイムスロット位置３０ｂにタイムスロットが割当られているが、フレーム２７ｂ中の割当計算期間９ｂで先と同様な割当て計算により通信期間２１ｃでは新たなタイムスロット位置３１ｂに更新され、通信期間２１ｂで加入者局のグループ２９ｂに割当てられていたタイムスロットは通信期間２１ｃでは基地局の通信用タイムスロット２２になる。
加入者局のグループ２９ｃは通信期間２１ｃではタイムスロット位置３０ｃにタイムスロットが割当てられているが、フレーム２７ｃ中の割当計算期間９ｃでやはり同様な割当て計算により通信期間２１ｄでは新たなタイムスロット位置３１ｃに更新され、通信期間２１ｃで加入者局のグループ２９ｃに割当られていたタイムスロット３０ｃは通信期間２１ｄでは基地局の通信用タイムスロット２２になる。

図１０で示したように、実施の形態４のタイムスロット割当方法では、特定のグループの割当タイムスロットが割当計算後に更新される場合は元の位置とは異なる位置に移される。元の位置は全て基地局に割当てられる。これは特定のグループの割当タイムスロットを数フレーム維持する必要があるが、このタイムスロット割当方法であれば割当計算後に特定のグループの割当タイムスロットが増減しても他のグループの割当タイムスロットを変更する必要はないためである。また、このようにすれば隣接するグループの割当タイムスロットの間に空きタイムスロットが生じることもない。

上記実施の形態４では、加入者局のグループ数が３つの場合で、収集期間も３フレームの場合で説明したが、加入者局のグループ数がｎ局であり、収集期間もｎフレームの場合（ｎは４以上の整数）についても同様に実施可能である。
実施の形態４では加入者局を複数のグループに分けてグループ単位で収集、割当計算、報知を行う。これにより実施の形態３と同様に収集期間が分散されるため、送信要求収集用のタイムスロット数を減らすことが可能である。図９の例は３つのフレームを繰り返す場合であるので一つの収集期間で、送信要求収集用のタイムスロット数を、１フレーム内に収集、通信、割当計算、報知の４つの期間を設けた場合に比べて、１／３とすることが可能である。
実施の形態３では各加入者局からの送信要求タイムスロットを複数フレームに分散して収集し、収集した送信要求タイムスロットを一括して割当計算、報知を行う。一方、実施の形態４では収集、割当計算、報知とをグループ単位で行うので、グループ内の加入者局に割当てる計算処理数を実施の形態２および実施の形態３に比べて減らすことが可能である。

以上のように、この実施の形態４の無線通信システムのタイムスロット割当方法は、基地局及び各加入者局からの送信要求タイムスロット数の総和１，２が無線回線上の通信用タイムスロット数３を上回った場合に、送信要求タイムスロット数の総和に対する通信用タイムスロット数の比率（式（１））を計算する過程（ステップＳＴ１６）と、基地局及び各加入者局の割当タイムスロット総数を、送信要求タイムスロット数の総和と比率との積（式（２）、式（３））により決定する過程（ステップＳＴ１７）と、各加入者局の割当タイムスロット数を各加入者局からの送信要求タイムスロット数と比率との積（式（４））により決定する過程（ステップＳＴ１８）とを備え、基地局６に属する加入者局が複数のグループ２９ａ，２９ｂ，２９ｃに分けられ、各加入者局から基地局への送信要求タイムスロット数１１ａ，１１ｂ，１１ｃがグループ単位で周期的に収集されるものである。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、加入者局を複数のグループに分けてグループ単位で収集、割当計算、報知を行うことにより実施の形態３と同様に収集期間が分散されるため、送信要求収集用のタイムスロット数を減らす効果を奏し、さらに、収集、割当計算、報知をグループ単位で行うので、グループ内の加入者局に割当てる計算処理数を発明の実施の形態２および実施の形態３に比べ減らすことができる効果を奏する。

以上のように、この発明に係る無線通信システムのタイムスロット割当方法は、複数の加入者局に公平に通信用タイムスロットを割当てることが必要な無線通信システム等に適している。

従来のタイムスロット割当方法を示す図である。 この発明の実施の形態１の無線通信システムのタイムスロット割当方法により決定される割当タイムスロット総数と送信要求タイムスロット数の総和との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１による基地局と各加入者局間で送受信される通知と報知を示す図である。 この発明の実施の形態１のタイムスロット割当方法による基地局で行われるタイムスロット割当処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態１による基地局と各加入者局間の通信の例を示す図である。 この発明の実施の形態２による基地局と各加入者局間の通信手順を示す図である。 この発明の実施の形態２による通信の変化の様子を示す図である。 この発明の実施の形態３による基地局と各加入者局間の通信手順を示す図である。 この発明の実施の形態４による基地局と各加入者局間の通信手順を示す図である。 この発明の実施の形態４の無線通信システムのタイムスロット割当方法におけるタイムスロット割当位置を示す図である。 この発明の実施の形態１の無線通信システムの構成を示す図である。

Claims (1)

1. 基地局及び各加入者局からの送信要求タイムスロット数の総和が無線回線上の通信用タイムスロット数を上回った場合に、上記送信要求タイムスロット数の総和に対する上記通信用タイムスロット数の比率を計算する過程と、
   上記基地局及び各加入者局の割当タイムスロット総数を、上記送信要求タイムスロット数の総和と上記比率との積により決定する過程と、
   各加入者局の割当タイムスロット数を各加入者局からの送信要求タイムスロット数と上記比率との積により決定する過程とを備えた、無線通信システムのタイムスロット割当方法において、
   上記基地局に属する加入者局が複数のグループに分けられ、各加入者局から上記基地局への送信要求タイムスロット数がグループ単位で周期的に収集されることを特徴とするタイムスロット割当方法。

Images