JP3964762B2

JP3964762B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP3964762B2
Application number: JP2002256862A
Authority: JP
Inventors: 茂孝野口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: JP2004096558A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局と移動局を含む無線通信システムにおいて用いられる無線通信技術に関するものであり、特に、他の無線通信システムに属する無線通信システムとの間における干渉を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、無線通信システムにおいて、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯等の周波数が利用されつつある。これらの周波数帯においては、それを利用するための特別な免許は不要である。例えば、ＩＳＭバンド（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ａｎｄＭｅｄｉｃａｌｂａｎｄ）を用いて無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を構築する無線通信システムが規格化されている。
【０００３】
無線通信システムの一種として、例えば、時分割多重接続方式、すなわちＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎａｌＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式がある。ＴＤＭＡ方式は、同一の周波数帯において異なる時間領域を各移動局に割当て通信を行う方式である。ＴＤＭＡ方式による無線通信システムは、無線通信を行うための時間領域の割当通知を含む制御信号の発信を行う基地局と、制御信号を発信しない複数の移動局からなる集中制御方式と、基地局を利用せずに通信局（端末）と、がお互いに通信要求を行う分散制御方式の無線通信システムである。
【０００４】
集中制御方式による無線通信システムとしては、ＡＲＩＢ（電波産業会）のＲＣＲＳＴＤ−２８（ＰＨＳ）やＳＴＤ−Ｔ７０（ＨｉＳＷＡＮａ）、ＳＴＤ−Ｔ７２（ｗｉｒｅｌｅｓｓ１３９４）、ＥＴＳＩ（欧州通信標準化機関）のＨｉｐｅｒＬＡＮ／２、また業界団体によるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等が存在する。また、基地局信号を利用せずに通信端末がお互いに通信要求を行う分散制御方式の無線通信システムとしては、ＩＥＥＥ８０２委員会の８０２．１１ａ、ＡＲＩＢのＲＣＲＳＴＤ−Ｔ３３、ＳＴＤ−Ｔ７１（ＣＳＭＡ／ＣＡ）等がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平１１−０９８０３２号公報（第００７２段落、図１）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの規格に基づいて製造された無線通信機器は、同一の地域で同一の周波数を用いて種々のシステムが通信を行うことも想定される。すなわち、同じエリア内において同じ周波数帯で通信を行うことによる、他の無線通信システムとの相互干渉が問題になる場合がある。そのため、他の無線通信システムとの相互干渉を回避し、共存を可能とするための方式が様々に提案、規格化されている。
【０００６】
例えば、８０２．１１ａ、ＳＴＤ−Ｔ７１のＣＳＭＡ／ＣＡ方式、ランダムバックオフ方式、ＳＴＤＴ−７０、７１、７２のキャリアセンス方式、ＳＴＤＴ−７１の基地局間同期方式、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２のＤｙｎａｍｉｃＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｅｌｅｃｔｉｏｎ方式などが挙げられる。
【０００７】
図１２は、一般的なＴＤＭＡ方式の集中制御方式の無線通信システムにおけるネットワーク構成例を示す図である。図１３は、一般的なＴＤＭＡ方式のうち集中制御方式の無線通信システムにおけるシーケンス例とフレーム構成例とを示す図である。無線通信システム２１０は、例えば、通信時間領域の集中調整を行うための１つの基地局２１１と２つの移動局２１２、２１３と、基地局２１１と接続される広域ネットワーク（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）２０１とを含んでいる。
【０００８】
基地局２１１は、基地局２１１自身の送信データ２５２と、移動局２１２の送信データ２５３と、移動局２１３の送信データ２５４と、の送信時間領域の割り当てを、制御情報２５１に載せて送信することにより、無線通信システム２１０内でデータの衝突が発生しないように時間領域の管理を行う。しかしながら、無線通信システム２１０内における有効利用可能な周波数帯域は限られている。特に、免許を必要としない周波数帯域は、複数の異なる無線通信システムが混在して利用する可能性が高いため、他の無線通信システムからの電波干渉により自己の無線通信システムの伝送効率が低下してしまう場合もある。電波干渉を回避するために、ある一定期間毎にキャリアセンスを行う方式が一般的である。キャリアセンス方式とは、通信を開始する前にキャリアセンスにより自己が送信しようとする周波数チャンネルが空いているか否かの確認を行い、空きがある旨を確認した後に通信を開始する方式である。
【０００９】
しかしながら、キャリアセンス方式は、キャリアセンス期間中のみ同一周波数の検知を行う方式であり、他の期間はキャリアセンスを行わない。自己の無線通信システムが通信可能状態にあり、かつ、実際の通信は行っていない期間内に他の無線通信システムがキャリアセンスを行うと、他の無線通信システムは、送信しようとする周波数帯が空いていると判断し、この判断に従って他の通信無線システムは通信を始めてしまう。かかる場合に、自己の通信システムと他の通信システムとの双方が干渉を起こし、伝送効率が著しく低下するという問題がある。キャリアセンス方式における干渉の問題を回避するための方式として、キャリアセンスを周波数チャンネルが空くまで続ける方式（ｐ−ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔＣＳＭＡ／ＣＤ方式）、キャリアセンスに加えてフレーム送信前にランダムパルスを発信して衝突を検知する方式（ランダムパルス送出ＣＳＭＡ／ＣＡ方式）がある。
【００１０】
しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式やＣＳＭＡ／ＣＡ方式などの方式を用いた場合でも、自己の無線通信システムが送信するフレーム内に空き時間領域がある場合には、他の無線通信システムは、自己の無線通信システムに空きがあると判断し通信を開始してしまう可能性がある。さらに、無線通信システム全体の利用時間領域に空きがあると、電波の利用効率が低下し、電波資源を有効に利用するという観点からの問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、同一周波数帯を使用する他の無線通信システムによる干渉を防止し、かつ、無線通信システム全体の利用時間領域の利用効率を上げる技術を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、移動局の通信を制御する制御信号を送信する基地局であって、前記基地局と前記移動局との間においてデータ信号を送受信する第１のデータ送受信時間領域を割り当てる送受信時間領域割り当て手段と、前記データ信号を割り当て可能であるが実際には割り当てが行われない時間領域である第１の空白期間内に第２のデータ送受信領域として、データ信号の送受信時間領域として既に割り当てられたデータ信号の少なくとも一部を再度割り当てるデータ信号再割り当て手段を有することを特徴とする基地局が提供される。
【００１３】
さらに、前記基地局は、前記第１の空白期間内に前記第２のデータ送受信領域を割り当てた後にまだ残っている第２の空白期間内にダミー信号を送信するためのデータを割り当てるダミー信号割り当て手段を有するのが好ましい。
【００１４】
すなわち、前記課題を解決するために、少なくとも１つの移動局に通信を制御する制御信号を送信し、あるいは前記移動局にデータ信号を送受信する基地局は、該基地局と前記移動局との間に前記データ信号を送受信するための第１のデータ送受信時間領域を割り当てる。
【００１５】
次に、前記基地局は、前記データ信号を割り当て可能な時間領域にあるが、実際には前記データ信号の送受信時間の割り当てが行われない第１の空白期間に、前記割り当てた第１のデータ信号の送受信時間領域の全部あるいは一部を、第２のデータ送受信領域として再度割り当てる。さらに、前記基地局は、前記第１の空白期間に前記第２のデータ送受信領域を割り当てた後に残る第２の空白期間にダミー信号を割り当てる。
【００１６】
続いて、前記基地局は、前記割り当てた第１のデータ送受信領域と第２のデータ送受信領域の情報を、前記制御信号に載せて送信し、前記基地局は前記割り当てた第１のデータ送受信領域と第２のデータ送受信領域とに基づいて、前記データ信号を送受信する。更に、前記基地局は、前記割り当てたダミー信号の送信領域に基づいて、前記ダミー信号を送信する
一方、前記移動局は、前記基地局からの制御信号を受信し、前記制御信号に含まれる前記基地局から割り当てられた第１のデータ送受信時間領域と、前記第２のデータ送受信時間領域とに基づいて、データ信号を送受信する。
【００１７】
つまり、基地局が、１つの通信フレーム内において、移動局と送受信する全てのデータ信号の割り当てを終えても、なお通信フレーム内にデータ信号を割り当てる時間領域が残っている場合であって、自己の無線通信システムに属する基地局あるいは移動局が、何の信号も送信していない空白期間内に他の無線通信システムがキャリアセンスを行うと、自己の無線通信システムが使用する周波数帯域が空いていると誤認するために、無線通信システム間の干渉が生じてしまう。
【００１８】
そこで、前記基地局は、前記空白期間に前記データ信号の全部あるいは一部を割り当て、更に割り当て後にも空白期間が解消されないときには、更にダミー信号を割り当てることにより、前記空白期間を解消して、他の無線通信システムの誤ったキャリアセンス結果を回避できる。
【００１９】
また、前記空白期間に割り当てるデータ信号の送受信時間領域は、優先度の高い移動局との送受信時間領域から割り当てることにより、通信データの二重化が図れ、優先度の高い移動局へのデータ通信の誤り率の低下が可能になる。更に、前記基地局が、前記移動局から送信されるデータ信号の受信感度（ビットエラーレートやパケットエラーレート等を含む）を計測して、受信感度の悪い移動局から優先的に送受信時間領域を前記空白期間に割り当てることにより、受信感度の悪い移動局のデータ誤り率を低下させることができ、無線通信システム全体の利用効率の向上が可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本明細書において、無線通信システムを制御する制御信号を発信する局を基地局と称する。基地局は、アクセスポイント、ポーリングマスタ、ハブステーション又は制御局等と呼ばれることもある。一方、通信を行う各機器を移動局と称する。移動局は、例えば、端末又はステーションなどと称されることもある。ノートＰＣやＰＤＡなども無線通信システムを備えていれば移動局として機能する。
【００２１】
本発明の実施の形態について説明する前に、まず、発明者の考察について説明する。発明者は、自己の無線通信システムにおいて、通信可能な状態にあるが実際には通信を行わない空白期間（フレーム内の空き時間領域）に、既に割り当てたデータ信号と同じデータ信号の全部又は一部を割り当てることにより、キャリアセンスを行った後に通信を開始する方式の他の無線通信システム内の局であって少なくとも送信側の局が、自己の無線通信システムの周波数チャンネルにおいて空きがあると誤認識する可能性を低減させることができると考えた。さらに、それでも空白期間が残る場合には、データ信号とは関係のないダミー信号を割り当てる。
【００２２】
これにより、自己の無線通信システムが通信可能状態にある場合に、他の無線通信システムからの電波の割り込みが防止でき、他の無線通信システムとの間の電波干渉を減少させることができる。
【００２３】
上記考察に基づき、以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態による無線通信システムの構成例を示した図である。本発明の一実施の形態の無線通信システム１０は、基地局１１と、第１移動局（端末局）１２と、第２移動局１３と、第３移動局１４と、を含んで構成されるＴＤＭＡ（時分割多元接続方式）分散制御方式の無線通信システムであり、基地局１１は広帯域ネットワーク１と接続されており、インターネット等のデータのやり取りが可能となっている。
【００２４】
例えば、無線通信システム１０は、５．１６ＧＨｚから５．２４ＧＨｚ帯の周波数帯を使用し、４つの周波数チャネルが利用可能な信号周波数帯域２０ＭＨｚのＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）通信方式の無線通信システムである。
【００２５】
一方、無線通信システム２０は、無線通信システム１０と同一の周波数帯域を使用する無線通信システムであり、第４移動局２１と、第５移動局２２と、第６移動局２３とを含んで構成される。
【００２６】
例えば、無線通信システム２０は、前述したＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式のような分散制御方式の通信システムであり、送信する前にキャリアセンスを行い、周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているかどうかを確認した後に、送信を行う機能を有している。
【００２７】
図２は、本発明の一実施の形態による無線通信システムを構成する基地局又は移動局の構成例を示す機能ブロック図である。図１及び図２に示すように、無線通信システム１０を構成する基地局又は移動局は、アンテナ２９と、アンテナ共用器３２と、ＲＦ／ＩＦ受信器３３と、信号強度検出器３４と、Ａ／Ｄ変換器３５と、復調器３６と、バス制御部３８と、変調器３９と、Ｄ／Ａ変換器４０と、ＲＦ／ＩＦ送信器４１と、通信制御部３１とを含んで構成されている。
【００２８】
尚、基地局１１と第１から第３までの各移動局１２、１３、１４とのそれぞれの構成は、基地局と移動局との送受信に関する機能の違いにより通信制御部３１の機能に一部異なる点があるが、ほぼ同様の構成を有している。基地局１１と移動局１２，１３，１４との送受信に関する機能の違いは、主として、基地局１１が、制御信号或いはデータ信号の時間領域の割当てと、データ信号の再割り当てと、ダミー信号の割り当てとに関する機能を有している点である。
【００２９】
無線通信システム２０を構成する移動局２１、２２、２３のブロック構成に関しても、前述の無線通信システム１０とほぼ同様であるが、無線通信システム１０とは通信方式が異なっている。具体的には、通信制御部３１の機能が分散制御方式（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ）に適合した構成を有している点が異なる。
【００３０】
次に、基地局１１と、移動局１２〜１４との動作について、図２に示す機能ブロック図に基づき説明する。送受信用アンテナ２９から入力した受信信号は、アンテナ共用器３２で受信側の経路が選択され、ＲＦ／ＩＦ受信器３３により受信信号の増幅と中間周波数（ＩＦ）帯への周波数変換が行われる。中間周波数（例えば中心周波数２０ＭＨｚ）に変換された受信信号は、Ａ／Ｄ変換器３５によりアナログ形式からデジタル形式の信号に変換され、通常は復調器３６において受信信号が復調され、外部とのインターフェイズ等の機能を有するバス制御部３８を経由してデータ（Ｄａｔａ）としてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置に取り込まれる。
【００３１】
また、信号強度検出器３４は、受信信号の強度を検出する機能を有しており、受信感度（信号対ノイズ比）を計測ができる。復調器３６は、受信感度の計測手段の１つである受信データの誤り率を計測する機能を有しており、受信信号のＢＥＲ（ビットエラーレート：ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）やＰＥＲ（パケットエラーレート：ＰａｃｋｅｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）等を計測できる。
【００３２】
例えばパーソナルコンピュータＰＣ等から出力されたデータ（Ｄａｔａ）は、バス制御部３８を経由して、変調器３９において、制御情報の付加と無線通信に使用する送信信号の形式（パケット形式等）への変換が行われる。次に、送信信号はＤ／Ａ変換器４０により、デジタル形式からアナログ形式の信号に変換され、ＲＦ／ＩＦ送信器４１において送信信号の増幅と高周波（ＲＦ）信号への周波数変換が行われ、アンテナ共用器３２を経由して送受信用アンテナ２９から空中線に信号が送信される。
【００３３】
通信制御部３１は、基地局１１又は移動局１２〜１４までのいずれかの通信装置において、それぞれの通信装置全体を制御する機能と、図２に示す各構成要素への電源供給を制御する機能とを有している。基地局１１においては、前述したように制御信号又はデータ信号の時間領域の割当て機能と、データ信号の再割り当て機能と、ダミー信号の割り当て機能と、を具備している。
【００３４】
図３は、本発明の一実施の形態による無線通信システムの通信フレームの構成の例を示した図である。本実施の形態による無線通信技術において用いられる通信データのデータ構造は、ある一定時間毎に区切られたフレームを基本構成としており、１つのフレーム５１−１、５１−２、５１−３は、基地局１１が送受信に使用する周波数チャネル、送受信タイミング等を移動局１２〜１４までの少なくともいずれかに報知するための情報を含んだ制御情報フェイズ５２と、基地局１１から移動局１２〜１４の少なくともいずれかに対してデータ信号を送信するためのダウンリンクフェイズ５３と、移動局１２〜１４までのいずれかから基地局１１にデータ信号を送信するためのアップリンクフェイズ５４と、に分割されて構成されている。
【００３５】
さらに、制御情報フェイズ５２は、フレームの同期等の情報を得るためのプリアンブル５５と、フレーム内での送受信用の時間領域と周波数チャネルの情報とを含むデータペイロード１〜Ｎ（５６−１から５６−ｎ）までと、を含んで構成されている。尚、１フレームの長さは、無線通信システム毎に規定されているが、ダウンリンクフェイズ５３とアップリンクフェイズ５４とに関する時間領域の長さの割合は、データ信号の通信容量等に合わせて適宜変更が可能である。
【００３６】
図４と図５とは、本発明の一実施の形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートであり、主として基地局１１に関する動作例を示す図である。尚、説明の簡単化のために、通信を行う基地局と移動局の構成要素は、図６に示す構成を仮定する。適宜、図１から図３までを参照する。
【００３７】
まず、ステップＳ１１において、基地局１１の通信制御部３１は、（Ｎ−１）番目の通信フレーム５１−１のアップリンクフェイズ５４において、移動局１２、移動局１３から要求されたデータ信号の送受信時間領域と、基地局１１自身が必要とするデータ信号の送受信時間領域とを調整し、例えばＮ番目の通信フレーム５１−２におけるデータ信号の送受信時間領域を割り当てる。
【００３８】
ステップＳ１２において、基地局１１の通信制御部３１は、ステップＳ１１において割り当てたＮ番目の通信フレーム中に、空白期間（無線通信システム１０に属する基地局１１と移動局１２〜１４との間で何ら信号の送信をしていない期間）があるか否かを判断する。空白期間が通信フレーム中に存在しないときは、ステップＳ１７（図５）に進む。
【００３９】
ステップＳ１３において、基地局１１の通信制御部３１は、上記空白期間の長さが、データ信号を再送するのに十分な長さであるか否かを判断する。空白期間の長さがデータ信号を再送するのに十分ではないときは、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１４において、基地局１１の通信制御部３１は、データ信号を割当ての優先度に基づき、上記空白期間に対して再割り当てする。基地局１１の通信制御部３１は、最初に優先度の最も高い移動局に関係する送受信データ信号から割り当てる。
【００４０】
ステップＳ１５で、次に優先度の高い移動局に関係するデータ信号を割り当てるのに十分な空白期間の長さが残っているか否かを判断する。空白期間がまだ残っている場合には、さらにデータ信号の再割り当てを行う。空白期間がもう残っていなければ、次のステップＳ１７（図５）に進む。ステップＳ１５において空白期間が残っていればステップＳ１６に進み、ステップＳ１６において基地局１１の通信制御部３１は残りの空白期間に対してダミー信号の割り当て処理を行う。このダミ−信号は、他の無線通信システム（例えば無線通信システム２０）がキャリアセンスを行った際に、その周波数チャネルが使用されている旨を認識させるための信号であり、認識させることができれば信号の種類・内容は問わない。
【００４１】
図５に進み、ステップＳ１７において、基地局１１の送信装置（バス制御部３８、変調器３９、Ｄ／Ａ変換器４０、ＲＦ／ＩＦ送信器４１、アンテナ共用器３２）は、ステップＳ１１、ステップＳ１４において割り当てたデータ信号の送受信領域（再送受信領域も含む）と、上記ダミー信号の時間領域とを移動局１２と移動局１３とに対し、制御信号に載せて送信を行う。
【００４２】
ステップＳ１８において、基地局１１の送信装置は、移動局１２、１３に対してデータ信号を割り当てた送受信時間領域において送信する。ステップＳ１９において、基地局１１の通信制御部３１は、ステップＳ１４の割り当てに基づいて、データ信号の再送信が必要か否かを判断し、データ信号の再送信が割り当てられているときは、次のステップＳ２０において、基地局１１が、移動局１２、１３に対してデータ信号の再送信を行う。
【００４３】
ステップＳ２１において、基地局１１の通信制御部３１は、ステップＳ１６の割り当てに基づいて、ダミー信号の送信が必要か否かを判断し、ダミー信号の再送信が割り当てられている場合には、次のステップＳ２２において、基地局１１の送信装置はダミー信号の送信を行う。ステップＳ２３において、基地局１１の受信装置（アンテナ共用器３２、ＲＦ／ＩＦ受信器３３、信号強度検出器３４、Ａ／Ｄ変換器３５、復調器３６、バス制御部３８）は、移動局１２、１３からのデータ信号を上記ステップＳ１１、Ｓ１４において割り当てた送受信時間領域において受信する。
【００４４】
ステップＳ２４において、基地局１１の通信制御部３１は、ステップＳ１４における割り当てに基づいて、データ信号の再受信が必要か否かを判断し、データ信号の再受信が割り当てられている場合には、次のステップＳ２５において、基地局１１の受信装置は、移動局１２、１３からのデータ信号の再受信を行う。ステップＳ２６において、基地局１１の通信制御部３１は、ステップＳ１６の割り当てに基づいて、ダミー信号の送信が必要か否かを判断し、ダミー信号の再送信が割り当てられている場合には、次のステップＳ２７において基地局１１の送信装置はダミー信号の送信を行う。
【００４５】
本実施の形態による無線通信技術では、ダミー信号の送信領域は基地局１１に割り当てられており、基地局１１が送信を行っているが、ダミー信号の送信を移動局１２又は移動局１３に割り当て、移動局１２又は移動局１３が送信を行っても良い。
【００４６】
次に、図６から図８までを参照して、本発明の第１の実施の形態による基地局と移動局の具体的な動作例について説明する。適宜、図１から図５までも参照する。図６は、基地局と移動局との関係を示した図である。本実施の形態では、図１に示した無線通信システム１０を構成する基地局と移動局の中で、基地局１１と第１移動局１２、第２移動局１３とが通信を行い、第１移動局１２は、基地局１１と最初に通信を開始し、後から通信を開始した第２移動局１３よりも通信の割当て優先度が大きいものと仮定する。
【００４７】
図７は、本実施の形態による技術において、空白期間にデータ信号を再割り当てする前の時間領域の割り当て例を示した図であり、図８は、本実施の形態による技術において、空白期間にデータ信号を再割り当てした後の時間領域の割り当てを示した図である。図７において、基地局１１は、基地局１１自身に関して移動局１２、１３に対して時間領域６１において制御信号を送信するように割り当てる。基地局１１は、第１移動局１２に対しては時間領域６２で基地局１１からの制御信号を受信するように割り当て、第２移動局１３に対しては時間領域６３で基地局１１からの制御信号を受信するように割り当てる。
【００４８】
ダウンリンクフェイズにおいて、基地局１１は、基地局１１自身に対して時間領域６４でデータ信号（ＤａｔａＡ）を第１移動局１２に送信し、第２移動局１３に対して時間領域６６で基地局１１からのデータ信号（ＤａｔａＢ）を送信するように割り当てる。基地局１１は、第１移動局１２に対しては時間領域６５で基地局１１からのデータ信号（ＤａｔａＡ）を受信するように割り当て、第２移動局１３に対しては時間領域６８でデータ信号（ＤａｔａＢ）を受信するように割り当てる。
【００４９】
アップリンクフェイズにおいて、基地局１１は、基地局１１自身に対して時間領域７１において第１移動局１２からのデータ信号（ＤａｔａＣ）を受信し、時間領域７３で第２移動局１３からのデータ信号（ＤａｔａＤ）を受信するように割り当てる。基地局１１は、第１移動局１２に対しては時間領域７２で基地局１１にデータ信号（ＤａｔａＣ）を送信するように割り当て、第２移動局１３に対しては時間領域７４で基地局１１にデータ信号（ＤａｔａＤ）を送信するように割り当てる。
【００５０】
上記のような時間領域の割り当てを行った後に、ダウンリンクフェイズに空白期間７７−１が存在し、アップクリンクフェイズに空白期間７８−１が存在しているため、データ信号の通信容量に基づいてデータ信号の再割り当てが可能か否かを判断する。空白期間７７−１は、ＤａｔａＡとＤａｔａＢのどちらか一方を割り当てるのに十分な時間領域があるが、両方を割り当てるのには不十分である。そこで、例えば、第１移動局１２と第２移動局１３との優先度に基づいて、ＤａｔａＡを空白期間７７−１に割り当てる（図８の領域７７−２）。基地局１１と第１移動局１２とで時間領域６９−２と７０−２においてＤａｔａＡを再送信する（図８）。
【００５１】
同様に、空白期間７８−１は、ＤａｔａＣとＤａｔａＤのどちらか一方を割り当てるのに十分な領域があるが、両方を割り当てるのには不十分である。そこで、第１移動局１２と第２移動局１３との優先度に基づいて、ＤａｔａＣを空白期間７８−１に割り当てる（図８の領域７８−２）。基地局１１と第１移動局１２とで時間領域７５−２と７６−２においてＤａｔａＣを再送信する（図８）。
【００５２】
このように、空白期間にデータ信号を再割り当てすることにより、図８に示すように無線通信システム１０においては、フレーム内で常時電波を送信していることになる（空白期間がなくなる）。従って、他の無線通信システムからのキャリアセンスによって自己の無線通信システムは通信を行うことがないという誤認を防止することができ、無線通信システム間における干渉を防止できるという利点がある。
【００５３】
また、仮に、第２の移動局１３の方が時間割当てにおける優先度が高い場合には、空白期間７７−１にはＤａｔａＢが、空白期間７８−１にはＤａｔａＤが割り当てられるが、この場合はＤａｔａＢとＤａｔａＤを割り当てた後においても、空白期間が残る。そこで、このような場合には、更に、基地局１１が、再割り当て後の空白期間にダミー信号を割り当てることにより、フレーム内において無線通信システム１０は、常時電波を送信している状態とすることが可能になる。
【００５４】
更に、例えば、ＤａｔａＡの通信容量が大きく、空白期間７７−１に割り当てられない場合には、優先度が次に高い移動局１３と関係するＤａｔａＢを割り当てることになる。このようにして、移動局の優先度の高いデータ信号から順番に再割り当てを行うことにより、より重要な移動局に対する通信の誤り率を低くすることができるという利点がある。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態による無線通信技術について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態による無線通信システムにおける、基地局１１と移動局１２，１３との関係を示した図である。本実施の形態による無線通信システムでは、図１に示した無線通信システム１０を構成する基地局と移動局との中で、基地局１１と第１移動局１２、基地局１１と第３移動局１４とが通信を行い、基地局１１と移動局１２、１４が通信する際の受信感度に従い、優先度を決定する。
【００５６】
第１移動局１２は、第３移動局１４と比較して基地局１１との距離が近く、受信感度が第３移動局１４より良い状態にある。本実施の形態においては、受信感度の悪い方の移動局に関して、データ信号の再割り当ての際の優先度を高くする。従って、データ信号の再割当ての際の優先度は第３の移動局１４が、第１の移動局１２よりも高くなる。
【００５７】
図１０は、本実施の形態による無線通信システムにおける時間領域の割当て例であって、空白期間にデータ信号を再割り当てする前の時間領域の割り当て例を示す図であり、図１１は、本実施の形態による技術を用いて、空白期間にデータ信号を再割り当てした後の時間領域の割り当て例を示す図である。図１０に示すように、基地局１１は、基地局１１自身に対して第１移動局１２と第３移動局１４とに対して、時間領域８１において制御信号の送信を割り当てる。基地局１１は、第１移動局１２に対しては時間領域８２において基地局１１からの制御信号を受信するように割り当て、第３移動局１４に対しては時間領域８３において基地局１１からの制御信号を受信するように割り当てる。
【００５８】
ダウンリンクフェイズにおいて、基地局１１は、基地局１１自身に対して時間領域８４においてデータ信号（ＤａｔａＦ）を第１移動局１２に送信し、第３移動局１４に対して時間領域８６において基地局１１からのデータ信号（ＤａｔａＧ）を送信するように割り当てる。基地局１１は、第１移動局１２に対しては時間領域８５において基地局１１からのデータ信号（ＤａｔａＦ）を受信するように割り当て、第３移動局１４に対しては時間領域８８においてデータ信号（ＤａｔａＧ）を受信するように割り当てる。
【００５９】
アップリンクフェイズにおいて、基地局１１は、基地局１１自身に対して時間領域９１において、第１移動局１２からのデータ信号（ＤａｔａＨ）を受信し、時間領域９３において第３移動局１４からのデータ信号（ＤａｔａＩ）を受信するように割り当てる。基地局１１は、第１移動局１２に対しては時間領域９２において基地局１１にデータ信号（ＤａｔａＨ）を送信するように割り当て、第３移動局１４に対しては時間領域９４において基地局１１にデータ信号（ＤａｔａＩ）を送信するように割り当てる。
【００６０】
上記のように時間領域の割り当てを行った後において、例えば、ダウンリンクフェイズに空白期間９７−１が存在し、アップクフェイズに空白期間９８−１が存在しているとすると、データ信号の通信容量に基づいてデータ信号の再割り当てが可能か否かを判断する。空白期間９７−１は、ＤａｔａＦとＤａｔａＧとのいずれか一方を割り当てるのに十分な長さの時間領域であるが、ＤａｔａＦとＤａｔａＧとの両方を割り当てるのには不十分な長さしかない。そこで、第１移動局１２と第３移動局１４との時間割当てに関する優先度に基づいて、ＤａｔａＧを空白期間９７−１に割り当てる（図１１の領域８９−２、９０−２、９７−２）。空白期間９７−１にはＤａｔａＧが割り当てた後も空白期間が残ってしまうので、基地局１１は、再割り当て後の空白期間にダミー信号（図１１の領域９０−３、９７−３）を割り当てる。同様に、空白期間９８−１は、ＤａｔａＣとＤａｔａＤのどちらに対しても割り当てを行うのには十分でない。そこで、基地局１１は、ダミー信号を空白期間９８−１に割り当てる（図１１の領域９５−３、９８−３）。
【００６１】
以上のようにして、受信状態の悪い移動局に関係するデータ信号の方を優先してデータ信号の再割り当てを行うことにより、特に受信状態の悪い無線通信の誤り率が低下し、無線通信範囲を広げることができ、また、無線通信効率が向上するという利点がある。
【００６２】
尚、上記“優先度”は、第１の実施の形態で説明したように、先に通信を開始した方の移動局を優先する方法、第２の実施の形態で説明したように、受信状態の悪い移動局を優先する方法以外にも、例えば、高い通信費を負担している移動局の優先度を高くする方法もある。
【００６３】
以上、実施の形態に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。その他、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【００６４】
【発明の効果】
本発明による無線通信技術を用いることにより、同一周波数帯を使用する他の無線通信システムによる干渉を防止でき、かつ、無線通信システム全体の利用時間領域の利用効率を上げることができる。
【００６５】
また、他の無線通信システムも、自己の無線通信システムの周波数帯の空きに関する誤った判断を防止でき、自己の無線通信システムの使用周波数帯とは異なる周波数帯を使用するなどの方法を選択する指針を得ることができる。
従って、無線通信システム間における干渉を避けることができ、他の無線通信システムにおいても通信効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による無線通信システムの構成例を示した図である。
【図２】本発明の一実施の形態による無線通信システムを構成する基地局あるいは移動局の構成例を示した機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態による無線通信システムの通信フレームの構成例を示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートであり、主に基地局１１についての時間領域の割り当てに関する動作の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートであり、主に基地局１１についての送信あるいは受信に関する動作の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の基地局と移動局との関係を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係わる空白期間にデータ信号を再割り当てする前の時間領域の割り当てを示した図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係わる空白期間にデータ信号を再割り当てした後の時間領域の割り当てを示した図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の基地局と移動局との関係を示した図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる空白期間にデータ信号を再割り当てする前の時間領域の割り当てを示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係わる空白期間にデータ信号を再割り当てした後の時間領域の割り当てを示した図である。
【図１２】一般的なＴＤＭＡ方式の集中制御方式の無線通信システムにおけるネットワーク構成を示した図である。
【図１３】一般的なＴＤＭＡ方式のうち集中制御方式の無線通信システムにおけるシーケンスとフレーム構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
１…広帯域ネットワーク（ＷＡＮ）、１０…無線通信システム、１１…基地局、１２、１３、１４、２１、２２、２３…移動局、２９…送受信用アンテナ、３０…無線通信装置、３１…通信制御部、３２…アンテナ共用器、３３…ＲＦ／ＩＦ受信器、３４…信号強度検出器、３５…Ａ／Ｄ変換器、３６…復調器、３８…バス制御部、３９…変調器、４０…Ｄ／Ａ変換器、４１…ＲＦ／ＩＦ送信器、５１−１…（Ｎ−１）番目のフレーム、５１−２…（Ｎ）番目のフレーム、５１−３…（Ｎ＋１）番目のフレーム、５２…制御情報、５３…ダウンリンクフェイズ、５４…アップリンクフェイズ、５５…プリアンブル、５６−１、５６−Ｎ…データペイロード、６１〜６３…第１の実施の形態に係わる制御情報の時間領域、６４〜６６、６８…第１の実施の形態に係わるダウンリンクフェイズのデータ信号の送受信時間領域、７１〜７４…第１の実施の形態に係わるアップリンクフェイズのデータ信号の送受信時間領域、７７−１、７８−１…第１の実施の形態に係わる空白期間、６９−２、７０−２、７７−２…第１の実施の形態に係わるダウンリンクフェイズのデータ信号の再送受信領域、７５−２、７６−２，７８−２…第１の実施の形態に係わるアップリンクフェイズのデータ信号の再送受信領域、８１〜８３…第２の実施の形態に係わる制御情報の時間領域、８４〜８６、８８…第２の実施の形態に係わるダウンリンクフェイズのデータ信号の送受信時間領域、９１〜９４…第２の実施の形態に係わるアップリンクフェイズのデータ信号の送受信時間領域、９７−１、９８−１…第２の実施の形態に係わる空白期間、８９−２、９０−２、９７−２…第２の実施の形態に係わるダウンリンクフェイズのデータ信号の再送受信領域、８９−３、９７−３…第２の実施の形態に係わるダウンリンクフェイズのダミー信号の送信領域、９５−３、９８−３…第２の実施の形態に係わるアップリンクフェイズのダミー信号の送信領域。

Claims

移動局の通信を制御する制御信号を送信する基地局であって、
前記基地局と前記移動局との間においてデータ信号を送受信する第１のデータ送受信時間領域を割り当てる送受信時間領域割り当て手段と、
前記データ信号を割り当て可能であるが実際には割り当てが行われない時間領域である第１の空白期間内に第２のデータ送受信領域として、データ信号の送受信時間領域として既に割り当てられたデータ信号の少なくとも一部を再度割り当てるデータ信号再割り当て手段を有することを特徴とする基地局。
さらに、前記基地局は、
前記第１の空白期間内に前記第２のデータ送受信領域を割り当てた後にまだ残っている第２の空白期間内にダミー信号を送信するためのデータを割り当てるダミー信号割り当て手段を有することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
前記ダミー信号は、
前記基地局が制御しない他の基地局又は他の移動局のキャリアセンス処理により、前記他の基地局又は前記他の移動局に、前記基地局と前記移動局とが通信中であることを認識させる信号であることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
前記移動局に関する予め決定された優先度に基づいて、前記第１の空白期間に対するデータ信号の再割り当てを、前記優先度の高い移動局から順番に割り当てることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
前記移動局中において、前記基地局との通信開始時間を基準として前記優先度の決定を行うことを特徴とする請求項４に記載の基地局。
前記基地局は、該移動局との通信の際の受信感度を計測する受信感度計測手段を有しており、
前記移動局との通信における受信感度を基準として前記優先度の決定を行うことを特徴とする請求項４に記載の基地局。
前記基地局は、
割り当てた前記第１のデータ送受信領域と第２のデータ送受信領域との情報を、
前記制御信号に載せて送信することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
さらに、前記基地局は、
割り当てた前記ダミー信号の送信領域に関する情報も、前記制御信号に載せて送信することを特徴とする請求項７に記載の基地局。
前記基地局は、割り当てた前記第１のデータ送受信領域と第２のデータ送受信領域とに基づいて、前記データ信号を送受信することを特徴とする請求項７に記載の基地局。
さらに、前記基地局は、
割り当てた前記ダミー信号の送信領域において前記ダミー信号を送信することを特徴とする請求項９に記載の基地局。
請求項１に記載の基地局との間で通信を行う移動局であって、
前記基地局からの制御信号を受信する制御信号受信手段と、
前記制御信号に含まれ前記基地局から割り当てられた第１のデータ送受信時間領域と前記第２のデータ送受信時間領域とに基づいて、データ信号を送受信するデータ信号送受信手段と
を有することを特徴とする移動局。
さらに、前記移動局は、
前記基地局からのダミー信号の送信時間領域を含む制御信号を受信し、前記割り当てたダミー信号の送信時間領域に基づいてダミー信号を送信するダミー信号送信手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の移動局。
請求項１から請求項９のいずれかに記載の基地局と、
請求項１１又は請求項１２に記載の少なくとも１つ以上の移動局と
を含む無線通信システム。