JP4268721B2 - タイムスロット割当方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、時分割デュープレックス通信方式におけるタイムスロット割当方法及び装置に関する。特に、本発明は、例えば電気通信システムの基地局と移動局間の時分割デュープレックス方式において、タイムスロットを割り当てる方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
時分割デュープレックス(time divisional duplex:以下、TDDという。)方式、例えば屋外における移動通信のための移動通信グローバル(global system for mobile communications:以下、GSMという。)方式や、屋内の移動通信のためのディジタルヨーロッパコードレス電話(digital european cordless telephone:以下、DECTという。)方式の規格では、受信チャンネルと送信チャンネルは時間軸上で分離されている。例えばDECT規格では、情報は、24個のタイムスロットを有する長さが10msのタイムフレームで伝送される。前半の12タイムスロットは、ダウンリンク接続用として用いられ、そこでは、データが基地局から移動局に伝送される。一方、後半の12タイムスロットは、アップリンク接続用として用いられ、そこでは、データが移動局から基地局に伝送される。GSM規格では、周波数分割デュープレックス(frequency divisional duplex:以下、FDDという。)方式と、TDD方式が組み合わされて用いられる。情報は、8つのタイムスロットを有するタイムフレームで伝送され、アップリンクの接続は低周波数帯域で行われ、ダウンリンクの接続は高周波数帯域で行われる。各タイムフレームの8つのタイムスロットは、それぞれ異なる移動局に割り当てられる。したがって、ダウンリンクタイムフレーム内のある移動局に割り当てられたタイムスロットとアップリンクタイムフレーム内の同じ移動局に割り当てられたタイムスロットは、互いに異なる。すなわち、例えば、ダウンリンクタイムフレーム内の1番目のタイムスロットは、ある移動局に割り当てられ、アップリンクタイムフレーム内の4番目のタイムスロットは、同じ移動局に割り当てられる。アップリンクのタイムスロットとダウンリンクのタイムスロットを時間的に分離することによって、データの受信と送信が同時に起こらないので、移動局の構成をより簡単にすることができる。
【0003】
例えばGSM方式の電気通信システムでは、データの転送レートは、制限されており、データの転送レートを高めるためには、1つの移動局に対して、1タイムフレーム当たり複数のタイムスロットを割り当てることが行われている。特開平5−25033号公報において、情報を同じ周波数で送受信するTDディジタル移動電気通信システムが開示されている。このシステムでは、移動局と基地局間で転送するデータ量に応じて、1つの移動局に割り当てる1つのアップリンクタイムフレーム内のタイムスロットの数を1〜Nとし、1つのダウンリンクタイムフレーム内のタイムスロットの数を1〜Nとしている。各タイムフレームは、アップリンクのデータ転送とダウンリンクのデータ転送のいずれかに割り当てられる。したがって、アップリンクのタイムフレームは、ダウンリンクのデータ転送のためには用いることができず、アップリンクのデータ量とダウンリンクのデータ量が異なる非対称の情報伝送を行うことはできない。
【0004】
特開平7−107546号公報において、TDMA無線通信システムが開示されている。このシステムでは、1つのタイムフレーム、又は複数のタイムフレームからなる1つのスーパーフレーム内のアップリンク及びダウンリンクのタイムスロットの数は、基地局と移動局間の全トラフィック量に基づいて、変更される。データ転送量が急速に多くなった場合、各タイムフレームにおけるアップリンクタイムスロットとダウンリンクタイムスロット間の切換点の位置が、頻繁に変化する。したがって、このシステムでは、装置の回路構成が複雑になってしまう。
【0005】
また、特開平6−54916号公報において、スロット割当方法が開示されている。この開示されている方法でも、同様の問題が存在する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した実情に問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、時分割デュープレックス方式を採用した通信システムにおいて、転送する情報量に応じてタイムスロットを簡単且つ効率的に割り当てるタイムスロット割当方法及び装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るタイムスロット割当方法は、時分割デュープレックス通信システムにおけるタイムスロットの割当方式であって、情報を、所定数のタイムスロットからなるタイムフレームで伝送する。例えばGSM方式では、タイムフレームのタイムスロットの数は8である。各タイムフレームは、1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットが隣接した固定ブロックを有する。本発明に係るタイムスロット割当方法は、通信装置、例えば移動局において実行され、受信タイムスロットはダウンリンクのタイムスロットであり、送信タイムスロットはアップリンクのタイムスロットである。そして、本発明では、伝送すべき情報量に応じて、受信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを受信タイムスロットとして割り当て、送信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを送信タイムスロットとして割り当てる。したがって、受信及び送信用のタイムスロットが、受信タイムスロット及び送信タイムスロットからなる固定ブロックから拡張されて配置、すなわち新たな受信タイムスロットが固定ブロックの受信タイムスロットの横に追加され、新たな送信タイムスロットが固定ブロックの送信タイムスロットの横に追加される。これによって、新たに追加又は割り当てたタイムスロットを、隣接した2つのタイムフレームの境界線を挟んで配置することができる。換言すると、新たに割り当てたタイムスロットを1つのタイムフレームから隣接したタイムフレームに拡張して配置することができる。
【0008】
したがって、本発明では、アップリンクの情報量とダウンリンクの情報量が大きく異なるときであっても、効率的且つ簡単に非対称の情報伝送を行うことができる。また、本発明では、固定ブロックによって受信タイムスロットと送信タイムスロットの切換点を固定しているので、ある移動局に対するデータ量を、他の移動局に割り当てたタイムスロットを再割当することなく、変化させることができる。したがって、本発明は、特に1つのタイムフレームを複数の通信装置、例えば移動局に割り当てる多元接続通信システムにおいて有益である。
【0009】
また、本発明では、新たに割り当てられる受信タイムスロットの数と送信タイムスロットの数は、互いに独立である。これによって、2つの通信装置間で、データ又は情報を非対称的に転送することができる。固定ブロックの受信タイムスロットと送信タイムスロットは、送信タイムスロットが受信タイムスロットの前に又は先行されて、例えば移動局等の1つの第1の通信装置に割り当てられる。換言すると、送信タイムスロットは、時間的に受信タイムスロットよりも前に位置しており、タイミングの観点からは問題がある。送信タイムスロットが時間的に前にあると、基地局は、それに合わせてアップリンクのタイムスロットを受信しなければならない。この要求を満たすために、アップリンクのタイムスロットの伝送タイミングを、例えば基地局が伝搬遅延を考慮して調整する。この伝搬遅延は、通信装置、すなわち例えば移動局が速い速度で移動したり、マルチパス効果がある屋外の環境においてはより重要である。アップリンクタイムスロットの伝送タイミングの調節は、タイミングアドバンス(timing advance)と呼ばれる。本発明に係るタイムスロット割当方法は、移動局内で実行され、送信タイムスロットが受信タイムスロットよりも前に位置するとき、タイミングアドバンスは役に立たないので、移動局から基地局に伝送されるアップリンクタイムスロットの伝送タイミングは、必要でない。
【0010】
新たなタイムスロットは、同じ第1の通信装置に固定ブロックとして割り当てられ、又は1つのタイムフレームが複数の通信装置に割り当てられる多元接続通信システムでは、新たなタイムスロットは、第1の通信装置以外の通信装置に割り当てられる。本発明は、この多元接続通信システムにおいても、非対称なデータ転送を行うことができる。
【0011】
上述したタイミングアドバンスは、1つのタイムフレームの全てのタイムスロットがデータ転送に用いられたときのみに重要になる。送信タイムスロットが受信タイムスロットよりも前に位置していても、送信タイムスロットと受信タイムスロットを切り換える切換点が、タイムフレームのある点において生ずる。この切換点では、受信タイムスロットが送信タイムスロットよりも先行し、例えば移動局において、タイミングアドバンスにより、前の受信タイムスロットを後の送信タイムスロットの中にオーバーラップさせることができる。この場合、ガード区間は、隣接したタイムスロットの少なくとも一方に設けることができる。換言すると、ガード区間は、前の受信タイムスロット又は後ろの送信タイムスロットのいずれにも設けることができる。なお、ガード区間は、受信タイムスロットの最後に設けた方が良い。
【0012】
本発明に係るタイムスロット割当装置は、時分割デュープレックス通信システムにおけるタイムスロット割当装置であって、情報を、所定数のタイムスロットからなるタイムフレームで伝送する。各タイムフレームは、1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットが隣接した固定ブロックを有する。本発明に係るタイムスロット割当装置では、伝送すべき情報量に応じて、受信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを受信タイムスロットとして割り当て、送信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを送信タイムスロットとして割り当てる。このタイムスロット割当装置は、電気通信システムにおける通信装置、例えば移動局及び/又は基地局に設けられている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るタイムスロット割当方法及び装置について、図面を参照しながら説明する。
【0014】
図1は、例えば移動通信グローバル(global system for mobile communications:以下GSMという。)方式におけるタイムフレームの構造を示すフォーマット図である。
【0015】
この図1に示すように、GSM方式における各タイムフレームF1,F2,F3は、8つのタイムスロットTS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS8を含んでいる。なお、本発明は、このGSM方式に限定されるものではなく、また、タイムスロットの数も8つに限定されるものではない。
【0016】
各タイムフレームF1〜F3は、先頭の2つのタイムスロットTS1,TS2からなる固定ブロックを含んでおり、タイムスロットTS1は送信タイムスロットであり、タイムスロットTS2は受信タイムスロットである。
【0017】
本発明を、例えば電気通信システムにおける移動局で用いる場合、送信タイムスロットTS1は、移動局から基地局にデータ又は情報を伝送するためのアップリンクのタイムスロットであり、受信タイムスロットTS2は、基地局から移動局にデータ又は情報を伝送するダウンリンクのタイムスロットである。したがって、送信タイムスロットTS1と受信タイムスロットTS2は一対として、例えば1つの基地局と1つの移動局等の1つの通信単位に割り当てられる。これにより、移動局を、1つのタイムフレームを幾つかの移動局に割り当てる多元接続通信システムの一部として用いることができる。タイムスロットTS1,TS2から構成される固定ブロックは、常にタイムフレームF1〜F3の所定位置に存在する。
【0018】
図1に示す各タイムフレームF1〜F3の残りの6つのタイムスロットTS3〜TS8は、情報を転送するのに用いられる。送信タイムスロットTS1は、受信タイムスロットTS2の前に位置しているが、この送信タイムスロットが時間的に前にあることに起因する問題は、対処することができる。例えば、基地局が移動局に伝送するタイムスロットTS2のタイミングを調節することによって、この問題を対処することができる。
【0019】
図1に示す具体例では、各タイムフレームF1〜F3は、固定ブロックのタイムスロットTS1,TS2のみを用いているので、まだ空きがある。タイムフレームF3の最後のタイムスロットTS8は、図2に示すタイムフレームF4の固定ブロックに追加されたタイムスロットである。
【0020】
図1に示す各タイムフレームF1〜F3と同様に、図2に示す各タイムフレームF4〜F6の固定ブロックを構成するタイムスロットTS1,TS2によって、情報が伝送される。
【0021】
ところで、この具体例では、送受信する情報がより多いため、固定ブロックの送信タイムスロットTS1の時間軸上で前のタイムスロットTS8を送信タイムスロットとして新たに割り当て、受信タイムスロットTS2の時間軸上で後ろのタイムスロットTS3,TS4を受信タイムスロットとして新たに割り当てている。これにより、移動局と基地局間又は複数の移動局と基地局間で、より多くの情報又はデータを転送することができる。この複数の移動局との間でデータを転送する場合、新たに割り当てられた送信タイムスロット及び/又は受信タイムスロットは、異なる移動局に割り当てることができる。例えば、タイムフレームF5において、タイムスロットTS3〜TS5は、1つ以上の異なる移動局に割り当てることができる。なお、固定ブロックの位置は基本的には変更していないことから、情報の送信と受信を切り換える切換点は、各タイムフレームのタイムスロットTS1とタイムスロットTS2の間であり、常に同じ位置にある。図2に示す具体例では、各タイムフレームF4〜F6は、転送すべきデータで全てのタイムスロットが占められていないので、切換点は1つである。図2に示すように、本発明では、送信タイムスロット数と受信タイムスロットの数を独立して増やすことができ、アップリンクのデータ量とダウンリンクのデータ量が異なる非対称のデータ伝送を行うことができる。多元接続通信システムの場合、新たに割り当てられたタイムスロットは、1つ以上の異なる移動局に割り当てることができる。ところで、ある移動局に対するタイムスロットの伝送又は受信が正常な間隔で行われないことがある。しかし、タイムスロットの割当パターンは、少なくとも幾つかのタイムフレーム、例えば図1に示す2つのタイムフレームF1,F2においては、継続される。図2に示すように、タイムスロットの割当パターンは、タイムフレームF4〜F6において変化している。タイムスロットの割当パターンは、タイムフレーム毎に変化しない方が望ましく、転送すべきデータ量が変化するときのみ変化する。具体的には、図2に示すように、転送されるデータ量が減り、タイムフレームF4からタイムフレームF5において、1つの送信タイムスロットが減り、タイムフレームF5からタイムフレームF6において、2つの受信タイムスロットが減っている。
【0022】
多元接続通信システムにおいて、異なるタイムスロットは、異なる移動局に割り当てられ、固定ブロックの送信タイムスロットTS1と受信タイムスロットTS2が第1の移動局に割り当てられているときに、例えば図3に示すように、タイムフレームF7のタイムスロットTS3,TS4は第1の移動局の新たな受信タイムスロットとして用いられ、タイムスロットTS8は、第2の移動局に割り当てられた送信タイムスロットとして用いられる。また、タイムスロットTS3,TS4を、それぞれ第2の移動局、第3の移動局に割り当てることができる。
【0023】
更に転送する情報量が増えたときは、各タイムフレームの全てのタイムスロットを用いることによって、最大の情報転送レートが得られる。具体的には、送信タイムスロットTS1と受信タイムスロットTS2は、各タイムフレームの最初の位置に固定されるが、例えば図3のタイムフレームF7に示すように、タイムフレームF7のタイムスロットTS3〜TS7は、追加の(新たに割り当てられた)受信タイムスロットとして用いられる。さらに、これらのタイムスロットTS3〜TS7は、それぞれ異なる移動局に割り振る又は割り当てることができる。また、タイムフレームF7のタイムスロットTS8は、新たな送信タイムスロットとして用いることができ、最後の新たな受信タイムスロットTS7とそれに続く新たな送信タイムスロットTS8は、互いに隣接している。移動局が基地局の近くにある場合、伝搬遅延は小さく、重要な問題とならない。一方、移動局が基地局から遠い、例えば数キロメータ離れている場合には、移動局は、伝送タイムスロットTS8を、伝搬遅延を補償するために、前進させて伝送しなければならない。換言すると、タイミングアドバンス(timing advance)が必要である。したがって、移動局は、最後の新たに割り当てられた受信タイムスロットTS7を受信するための時間が少なくなる。
【0024】
ここで、図4を用いて詳細に説明する。図4は、図3に示すタイムフレームF7の最後の新たに割り当てられた受信タイムスロットTS7と、送信タイムスロットTS8と、タイムフレームF7に続くタイムフレームF8のタイムスロットTS1との部分Aを拡大して示す図である。この図4に示すように、受信タイムスロットTS7の最後の部分は空いており、新たに割り当てられたタイムスロットTS8を前進させて伝送するためのガード区間として用いることができる。なお、同じ移動局に割り当てられた受信タイムスロットと送信タイムスロットが互いに隣接したときのみに、タイミングアドバンスの問題が生じる。したがって、連続した受信タイムスロットと送信タイムスロットとが1つの移動局に割り当てられないときには、問題はない。
【0025】
最大の情報転送レートを有するタイムフレームF7に続くタイムフレームF8においては、転送すべき情報量が減り、タイムスロットTS3〜TS5のみが新たな受信タイムスロットとして割り当てられる。これに続くタイムフレームF9は、伝送すべき情報量が更に減り、送信タイムスロットTS1と受信タイムスロットTS2からなる基本的なタイムフレームとなっている。
【0026】
図5は、本発明を適用した通信装置の具体的な構成を示すブロック図である。この通信装置は、例えば移動通信システムにおける移動局又は基地局である。図5に示すように、通信装置10は、情報によって変調された所定周波数の搬送波を送信又は受信するためのアンテナ11と、アンテナ11で受信された信号が入力される受信回路12と、受信回路12から供給される受信信号を復調するコントローラ13と、コントローラ13からの情報をアンテナ11を介して送信する送信回路14とを備える。
【0027】
コントローラ13は、図5に示すように、伝送すべき情報量に応じて、タイムスロットを割り当てる割当回路15と、必要に応じてガード区間を設定するガード区間設定回路16とを備える。
【0028】
割当回路15は、伝送すべき情報量を決定し、図1乃至図4を用いて説明した方法により、この情報量に応じて所定のタイムフレームの受信タイムスロットと送信タイムスロットを割り当てる。そして、送信回路14は、コントローラ13からの情報を、割当回路15によって割り当てられたタイムスロット内で、アンテナ11を介して、例えば基地局の通信装置に伝送する。
【0029】
ガード区間設定回路16は、例えば図3及び図4に示すように、新たに割り当てた受信タイムスロットと送信タイムスロットが隣接したとき、隣接したタイムスロットの少なくとも1つにガード区間を設けるように、割当回路15を制御する。上述したように、このような状態は、先行する受信タイムスロットとそれに続く送信タイムスロットが同一の通信装置、例えば移動局に対して割り当てられたときのみに生じる。そして、ガード区間設定回路16は、ガード区間を新たに割り当てられた受信タイムスロットの最後に、例えば図3及び図4に示すようにタイムフレームF7の新たに割り当てられた受信タイムスロットTS7の最後にガード区間17として設ける。
【0030】
【発明の効果】
本発明では、伝送すべき情報量に応じて、受信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを受信タイムスロットとして割り当て、送信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを送信タイムスロットとして割り当てる。これによって、新たに追加又は割り当てたタイムスロットを、隣接した2つのタイムフレームの境界線を挟んで配置することができ、転送する情報量に応じてタイムスロットを簡単且つ効率的に割り当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットとからなる固定ブロックを、その先頭に有するタイムフレームの具体的なフォーマットを示す図である。
【図2】新たな送信タイムスロットと受信タイムスロットが割り当てられたタイムフレームの具体的なフォーマットを示す図である。
【図3】全てのタイムスロットが送信又は受信データで占められ、新たな切換点が設けられたタイムフレームの具体的なフォーマットを示す図である。
【図4】前の受信タイムスロットに隣接した新たな送信タイムスロットのタイミングアドバンスを拡大して示す図である。
【図5】本発明を適用した通信装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 通信装置、11 アンテナ、12 受信回路、13 コントローラ、14送信回路、15 割当回路、16 ガード区間設定回路
Claims (14)
- 時分割デュープレックス通信システムにおけるタイムスロット割当方法において、
情報を伝送するためのタイムフレームが所定数のタイムスロットからなるとともに、各タイムフレームが、1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットとが隣接した固定ブロックを有し、伝送すべき情報量に応じて、該受信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを受信タイムスロットとして割り当て、該送信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを送信タイムスロットとして割り当てるステップを有するタイムスロット割当方法。 - 上記新たに割り当てられる受信タイムスロットの数と送信タイムスロットの数は、互いに独立であることを特徴とする請求項1記載のタイムスロット割当方法。
- 上記固定ブロックの1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットは、第1の通信装置に割り当てられ、該送信タイムスロットは、該受信タイムスロットに先行していることを特徴とする請求項1記載のタイムスロット割当方法。
- 上記新たに割り当てられたタイムスロットは、上記第1の通信装置に割り当てられることを特徴とする請求項3記載のタイムスロット割当方法。
- 上記タイムフレームの1つは、複数の通信装置に割り当てられ、上記新たに割り当てられたタイムスロットは、上記第1の通信装置以外の通信装置に割り当てられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のタイムスロット割当方法。
- 上記固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットと該固定ブロックに続く固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットとは、互いに隣接し、ガード区間が、該新たに割り当てられたタイムスロットの少なくとも1つの中に設けられることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1記載のタイムスロット割当方法。
- 上記固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットは、受信タイムスロットであり、上記後続の固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットは、送信タイムスロットであり、上記ガード区間は、該受信タイムスロットの最後に設けられることを特徴とする請求項6記載のタイムスロット割当方法。
- 時分割デュープレックス通信システムにおけるタイムスロット割当装置において、
情報を伝送するためのタイムフレームが所定数のタイムスロットからなるとともに、各タイムフレームが、1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットとが隣接した固定ブロックを有し、伝送すべき情報量に応じて、該受信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを受信タイムスロットとして割り当て、該送信タイムスロットに隣接した少なくとも1つのタイムスロットを送信タイムスロットとして割り当てる割当手段を備えるタイムスロット割当装置。 - 上記新たに割り当てられる受信タイムスロットの数と送信タイムスロットの数は、互いに独立であることを特徴とする請求項8記載のタイムスロット割当装置。
- 上記固定ブロックの1つの受信タイムスロットと1つの送信タイムスロットは、第1の通信装置に割り当てられ、該送信タイムスロットは、該受信タイムスロットに先行していることを特徴とする請求項8又は9記載のタイムスロット割当装置。
- 上記新たに割り当てられたタイムスロットは、上記第1の通信装置に割り当てられることを特徴とする請求項10記載のタイムスロット割当装置。
- 上記タイムフレームの1つは、複数の通信装置に割り当てられ、上記新たに割り当てられたタイムスロットは、上記第1の通信装置以外の通信装置に割り当てられることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項記載のタイムスロット割当装置。
- 上記固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットと該固定ブロックに続く固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットとは、互いに隣接し、ガード区間が、該新たに割り当てられたタイムスロットの少なくとも1つの中に設けられることを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1記載のタイムスロット割当装置。
- 上記固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットは、受信タイムスロットであり、上記後続の固定ブロックに新たに割り当てられたタイムスロットは、送信タイムスロットであり、上記ガード区間は、該受信タイムスロットの最後に設けられることを特徴とする請求項13記載のタイムスロット割当装置。
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