JP5301979B2 - 無線基地局及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線端末との間で時分割複信及び時分割多重により信号を伝送する無線基地局、及び、当該無線基地局における通信制御方法に関する。

複数の無線端末と無線基地局との間で時分割複信（ＴＤＤ）及び時分割多重（ＴＤＭＡ）により通信を行う無線通信システムでは、各無線端末と無線基地局との距離は無線端末毎に異なる。このため、各無線端末に異なるタイムスロットを割り当てられているにもかかわらず、距離の違いにより発生する伝搬遅延によって、無線基地局が、各無線端末からのバースト信号を同時に受信してしまう場合がある。

このようなバースト信号の同時受信（衝突）を防止するために、例えば特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、無線基地局が各無線端末へ衝突防止のための制御信号を送信する。各無線端末は、受信した制御信号に基づいて、バースト信号の送信タイミングを強制的に調整する。このような制御は、タイムアライメント制御と称される。
特開２００１−１６９３４３号公報 特開２００２−７７０８７号公報

しかしながら、無線端末が、無線基地局に対して遠方から近傍へ移動すると、上述のようなタイムアライメント制御を行っても、無線基地局によって受信されるバースト信号の時間位置（受信ウィンドウ）が、タイムスロットの前側に外れる場合がある。また、無線端末が、無線基地局に対して近傍から遠方へ移動すると、上述のようなタイムアライメント制御を行っても、無線基地局によって受信されるバースト信号の受信ウィンドウ）が、タイムスロットの後側に外れる場合がある。

このように、無線基地局における受信タイミングが極度に遅延したバースト信号と、極度に進んだバースト信号とが混在する場合、これらの信号の衝突が発生し、正常な復調が困難となる。

特に、ＰＨＳ（Personal Handy Phone System）の無線通信システムでは、マクロセル化に伴い、無線端末と無線基地局との距離の変化が大きいため、上述した信号の衝突が生じやすい。

上記問題点に鑑み、本発明は、各無線端末からの信号の衝突を防止する無線基地局及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の側面は、下り方向の通信に用いられる下り時間帯と、前記下り時間帯に続く、上り方向の通信に用いられる上り時間帯とからなり、前記下り時間帯が複数の下りタイムスロットに分割され、前記上り時間帯が複数の上りタイムスロットに分割されたフレームが構成され、前記下りタイムスロット及び前記上りタイムスロットを用いて、複数の無線端末との間で時分割複信及び時分割多重により信号を伝送する無線基地局であって、前記複数の無線端末に割り当てられた前記上りタイムスロットを用いて伝送される複数の信号を受信する受信部（受信処理部１５２）と、前記受信部により受信された前記複数の信号の時間位置を検出する時間位置検出部（ユニークワード検出部１５６及び上りタイムスロット割り当て部１５８）と、前記受信部により受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つ以上の信号が存在する場合に、前記時間位置が重複している２つ以上の信号の送信元の前記無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた前記上りタイムスロットとは別の前記上りタイムスロットを割り当てる割り当て部（上りタイムスロット割り当て部１５８）とを備えることを要旨とする。

このような無線基地局は、各無線端末から受信した信号の時間位置が重複している場合、すなわち、信号の衝突が発生した場合には、当該衝突が発生した信号の送信元の無線端末の少なくともいずれかに対して、直前まで割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てる。これにより、衝突が発生した信号の送信元の無線端末によって、信号送信に用いられる上りタイムスロットが、それまでとは異なるようになり、衝突を防止することが可能となる。

本発明の第２の側面は、前記割り当て部は、前記受信部により受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つの信号が存在する場合に、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の一方に対して直前に割り当てていた前記上りタイムスロットを、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の他方に対して割り当て、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の他方に対して直前に割り当てていた前記上りタイムスロットを、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の一方に対して割り当てることを要旨とする。

２つの信号の時間位置が重複する場合、前方の信号の時間位置が、当該信号の送信元の無線端末に割り当てられている上りタイムスロットの後方に外れている状態、及び、後方の信号の時間位置が、当該信号の送信元の無線端末に割り当てられている上りタイムスロットの前方に外れている状態の少なくともいずれかの状態にある。したがって、無線基地局が、これら２つの信号の送信元の無線端末に割り当てる上りタイムスロットを入れ替えることにより、重複していた２つの信号の時間位置を離隔させ、衝突を防止することが可能となる。

本発明の第３の側面は、前記割り当て部は、前記受信部により受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つの信号が存在する場合に、前記上りタイムスロットの時間帯に前記時間位置が収まっている前記信号のうち、前記時間位置の前端と前記上りタイムスロットの前端との時間差が最も短い前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最初の前記上りタイムスロットを割り当て、前記上りタイムスロットの時間帯に前記時間位置が収まっている前記信号のうち、前記時間位置の後端と前記上りタイムスロットの後端との時間差が最も短い前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最後の前記上りタイムスロットを割り当て、前記時間位置が重複している前記２つの信号のうち、後方の前記時間位置に対応する前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最初から２番目の前記上りタイムスロットを割り当て、前記時間位置が重複している前記２つの信号のうち、前方の前記時間位置に対応する前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最後から２番目の前記上りタイムスロットを割り当てることを要旨とする。

このように、無線基地局が、上りタイムスロットの時間帯に時間位置が収まっている信号のうち、時間位置の前端と上りタイムスロットの前端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初の上りタイムスロットを割り当てることにより、各無線端末からの信号を複数の上りタイムスロットからなる上り時間帯の前端以降に収めることができる。

また、無線基地局が、上りタイムスロットの時間帯に時間位置が収まっている信号のうち、時間位置の後端と上りタイムスロットの後端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後の上りタイムスロットを割り当てることにより、各無線端末からの信号を複数の上りタイムスロットからなる上り時間帯の後端以前に収めることができる。したがって、下りタイムスロットを用いた下り方向の通信に対する支障を防止することができる。

また、無線基地局が、時間位置の前端と上りタイムスロットの前端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初の上りタイムスロットを割り当てることにより、最初の信号の時間位置の後端から当該最初の上りタイムスロットの後端までの時間を可能な限り長くすることができる。また、無線基地局が、上りタイムスロットの時間帯に時間位置が収まっている信号のうち、時間位置の後端と上りタイムスロットの後端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後の上りタイムスロットを割り当てることにより、最後の信号の時間位置の前端から当該最後の上りタイムスロットの前端までの時間を可能な限り長くすることができる。

このため、無線基地局が、時間位置が重複している２つの信号のうち、後方の時間位置に対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初から２番目の上りタイムスロットを割り当て、時間位置が重複している２つの信号のうち、前方の時間位置に対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後から２番目の上りタイムスロットを割り当てることで、無線端末によって最初のタイムスロットを用いて伝送される信号と、無線端末によって最初から２番目のタイムスロットを用いて伝送される信号とが衝突する可能性を減じることができるとともに、無線端末によって最後のタイムスロットを用いて伝送される信号と、無線端末によって最後から２番目のタイムスロットを用いて伝送される信号とが衝突する可能性を減じることができる。また、重複していた２つの信号の時間位置を離隔させ、衝突を防止することが可能となる。

本発明の第４の側面は、前記時間位置検出部は、前記複数の信号に対応するデータに含まれるユニークワードの時間位置を検出することを要旨とする。

ユニークワードの時間位置を検出することにより、２つの信号に対応するデータに含まれるユニークワードの時間位置の差に基づいて、当該２つの信号の時間位置が重複しているか否かを判定可能となる。また、伝搬環境の悪化等により、無線基地局が、信号全体に対応するデータを取得することができない場合であっても、少なくともユニークワードを取得することができれば、２つの信号の時間位置が重複しているか否かを判定可能となる。

本発明の第５の側面は、前記受信部により受信された前記複数の信号の受信品質を測定する測定部（受信品質測定部１５４）を有し、前記割り当て部は、前記測定部により測定された前記受信品質が所定レベル未満に劣化した場合に、前記時間位置が重複している２つ以上の信号の送信元の前記無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた前記上りタイムスロットとは別の前記上りタイムスロットを割り当てることを要旨とする。

信号に衝突が生じていても、受信品質が良好である場合には、当該信号の伝送の送信元の無線端末に対して、新たな上りタイムスロットを割り当てる必要がない。したがって、受信品質が劣化している場合にのみ、新たに上りタイムスロットを割り当てることで、処理負担を軽減することができる。

本発明の第６の側面は、下り方向の通信に用いられる下り時間帯と、前記下り時間帯に続く、上り方向の通信に用いられる上り時間帯とからなり、前記下り時間帯が複数の下りタイムスロットに分割され、前記上り時間帯が複数の上りタイムスロットに分割されたフレームが構成され、前記下りタイムスロット及び前記上りタイムスロットを用いて、複数の無線端末との間で時分割複信及び時分割多重により信号を伝送する無線基地局における通信制御方法であって、前記無線基地局が、前記複数の無線端末に割り当てられた前記上りタイムスロットを用いて伝送される複数の信号を受信するステップと、前記無線基地局が、受信された前記複数の信号の時間位置を検出するステップと、前記無線基地局が、受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つ以上の信号が存在する場合に、前記時間位置が重複している２つ以上の信号の送信元の前記無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた前記上りタイムスロットとは別の前記上りタイムスロットを割り当てるステップとを備えることを要旨とする。

本発明によれば、無線基地局において、複数の無線端末の移動に伴う各無線端末からの信号の衝突を防止することが可能となる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの構成、（２）無線基地局の動作、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの構成
まず、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成について、（１．１）無線通信システムの全体概略構成、（１．２）無線基地局の構成、（１．３）無線端末の構成の順に説明する。

（１．１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。

図１に示すように、無線通信システム１０は、ＰＨＳの無線通信システムである。この無線通信システム１０は、無線基地局１と、無線端末２Ａ、無線端末２Ｂ、無線端末２Ｃ及び無線端末２Ｄとを含む。図１において、無線端末２Ａ乃至２Ｄは、無線基地局１が提供するセル３に在圏している。無線基地局１と、無線端末２Ａ乃至２Ｄとは、時分割複信及び時分割多重により信号を伝送する。

無線基地局１は、無線端末２Ａ乃至２Ｄとの通信に先立って、これら無線端末２Ａ乃至２Ｄに対して、フレーム内のタイムスロットを割り当てる。

図２は、フレームの構成を示す図である。図２に示すように、フレームは、下り方向（無線基地局１から無線端末２Ａ乃至２Ｄに向かう方向）の通信に用いられる下り時間帯と、当該下り時間帯に続く、上り方向（無線端末２Ａ乃至２Ｄから無線基地局１に向かう方向）の通信に用いられる上り時間帯とからなり、下り時間帯が４つの下りタイムスロットＤ１乃至Ｄ４に分割され、上り時間帯が４つの下りタイムスロットＵ１乃至Ｕ４に分割されている。

初期状態においては、無線基地局１は、無線端末２Ａに対して、下りタイムスロットＤ１及び上りタイムスロットＵ１を割り当て、無線端末２Ｂに対して、下りタイムスロットＤ２及び上りタイムスロットＵ２を割り当てる。また、無線基地局１は、無線端末２Ｃに対して、下りタイムスロットＤ３及び上りタイムスロットＵ３を割り当て、無線端末２Ｄに対して、下りタイムスロットＤ４及び上りタイムスロットＵ４を割り当てる。無線端末２Ａ乃至２Ｄは、割り当てられた下りタイムスロットを用いて、無線基地局１からの信号を受信し、割り当てられた上りタイムスロットを用いて、無線基地局１へ信号を送信する。

（１．２）無線基地局の構成
次に、無線基地局１の構成について、（１．２．１）無線基地局の概略構成、（１．２．２）無線基地局の詳細構成の順に説明する。

（１．２．１）無線基地局の概略構成
図３は、無線基地局１の概略構成図である。図３に示すように、無線基地局１は、制御部１０２、記憶部１０３、有線通信部１０４、無線通信部１０６及びアンテナ１０８を含む。

制御部１０２は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１が具備する各種機能を制御する。記憶部１０３は、例えばメモリによって構成され、無線基地局１における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

有線通信部１０４は、図示しない上位のネットワークにおけるゲートウェイサーバ等との間で通信を行う。無線通信部１０６は、ＲＦ回路、ベースバンド回路等を含み、変調及び復調、符号化及び復号等を行い、アンテナ１０８を介して無線信号の送信及び受信を行う。

（１．２．２）無線基地局の詳細構成
次に、無線基地局１の詳細構成、具体的には、制御部１０２及び無線通信部１０６の機能ブロック構成について説明する。図４は、無線基地局１の制御部１０２及び無線通信部１０６の機能ブロック構成図である。

図４に示すように、無線通信部１０６は、受信処理部１５２、受信品質測定部１５４及びユニークワード検出部１５６を含む。また、制御部１０２は、上りタイムスロット割り当て部１５８及び無線端末送信制御部１６０を含む。

無線通信部１０６内の受信処理部１５２は、無線端末２Ａ乃至２Ｄのそれぞれに割り当てられた上りタイムスロットを介して、当該無線端末２Ａ乃至２Ｄから送信された各信号を受信する。更に、受信処理部１５２は、受信した各信号を受信品質測定部１５４へ出力する。

また、受信処理部１５２は、入力した各信号の復調及び復号を行って受信データを生成し、その都度、当該受信データをユニークワード検出部１５４と、制御部１０２内の受信品質測定部１５６へ出力する。

無線通信部１０６内の受信品質測定部１５４は、受信した信号の受信品質を測定する。

具体的には、受信品質測定部１５４は、受信処理部１５２からの各信号を入力する。更に、受信品質測定部１５４は、入力した各信号の受信品質である、受信信号強度（ＲＳＳＩ： Received Signal Strength Indicator）を測定する。あるいは、受信品質測定部１５４は、受信処理部１５２からの受信データを入力する。更に、受信品質測定部１５４は、入力した各受信データの受信品質である、フレームエラーレート（ＦＥＲ：Flame Error Rate）を測定する。受信品質測定部１５４は、測定した受信品質を、対応する受信データとともにユニークワード検出部１５６へ出力する。また、受信品質測定部１５４は、測定した受信品質を、無線端末送信制御部１６０へ出力する。

無線通信部１０６内のユニークワード検出部１５６は、受信品質と、当該受信品質に対応する受信データとを入力する。更に、ユニークワード検出部１５６は、入力した受信品質のいずれかが、予め定められた所定レベル未満に劣化しているか否かを判定する。受信品質が、予め定められた所定レベル未満に劣化している場合、ユニークワード検出部１５６は、入力した各受信データに含まれる同期データである、ユニークワードの時間位置を検出する。更に、ユニークワード検出部１５４は、検出した各ユニークワードの時間位置を、制御部１０２内のユニークワード検出部１５６へ出力する。

制御部１０２内のユニークワード検出部１５６は、各ユニークワードの時間位置を入力する。更に、ユニークワード検出部１５６は、連続する２つの受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が所定範囲内であるか否かを判定する。

連続する２つの受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が所定範囲内である場合、上りタイムスロット割り当て部１５８は、当該連続する２つのデータに対応する信号が衝突していると見なす。次に、上りタイムスロット割り当て部１５８は、信号の衝突を防止するために、無線端末２Ａ乃至２Ｄのうち、衝突が生じた信号の送信元の無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てる。

更に、上りタイムスロット割り当て部１５８は、無線端末２Ａ乃至２Ｄのいずれかに対して新たに割り当てた上りタイムスロットの情報（変更後の上りタイムスロットの情報）を、無線端末送信制御部１６０へ出力する。

無線端末送信制御部１６０は、受信品質測定部１５４からの受信品質を入力するとともに、上りタイムスロット割り当て部１５８からの変更後の上りタイムスロットの情報を入力する。次に、無線端末送信制御部１６０は、受信品質に応じて、当該受信品質に対応する信号の送信元である無線端末２Ａ乃至２Ｄ毎に、送信電力、変調方式及び周波数帯域幅を制御するための制御情報を生成する。

更に、無線端末送信制御部１６０は、制御情報と、変更後の上りタイムスロットの情報とを、無線通信部１０６及びアンテナ１０８を介して、対応する無線端末２Ａ乃至２Ｄへ送信する。

（２）無線基地局の動作
次に、無線基地局１の動作を説明する。図５は、無線基地局１の動作を示すフローチャートである。なお、以下では、初期状態において、無線基地局１は、無線端末２Ａに対して、図２に示すフレーム内の下りタイムスロットＤ１及び上りタイムスロットＵ１を割り当て、無線端末２Ｂに対して、図２に示すフレーム内の下りタイムスロットＤ２及び上りタイムスロットＵ２を割り当てているものとする。また、初期状態において、無線基地局１は、無線端末２Ｃに対して、図２に示すフレーム内の下りタイムスロットＤ３及び上りタイムスロットＵ３を割り当て、無線端末２Ｄに対して、図２に示すフレーム内の下りタイムスロットＤ４及び上りタイムスロットＵ４を割り当てているものとする。

無線端末２Ａ乃至２Ｄは、それぞれ割り当てられた上りタイムスロットを用いて、無線基地局１に対して信号を送信している。ステップＳ１０１において、無線基地局１内の無線通信部１０６は、無線端末２Ａ乃至２Ｄから送信され、アンテナ１０８によって受信された４つの信号を入力する。次に、無線通信部１０６は、入力した各信号について、受信品質を測定する。更に、無線通信部１０６は、測定した各受信品質の何れかが、予め定められた所定値未満に劣化したか否かを判定する。

測定した受信品質の何れかが所定値未満に劣化した場合、ステップＳ１０２において、無線通信部１０６は、各信号を復調及び符号化して得られる受信データに含まれるユニークワード（ＵＷ）の時間位置を検出する。ここで、ユニークワードの時間位置は、当該ユニークワードの検出時刻を示す。

図６は、受信データの構成を示す図である。図６に示す受信データは、２４０ビットのビット長を有する。この受信データは、先頭から順に、４ビット長の過渡応答用ランプタイム（Ｒ）、２ビット長のスタートシンボル（ＳＳ）、６ビット長のプリアンプル（ＰＲ）、１６ビット長のユニークワード（ＵＷ）、１８０ビット長の情報、１６ビット長のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）、１６ビット長のガードにより構成されている。

再び、図６に戻って説明する。ステップＳ１０３において、無線通信部１０６は、連続する２つの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、予め定められた所定値以内であるか否かを判定する。

ここで、所定値は、連続する２つの信号の時間位置（受信ウィンドウ）が重複する場合における、これら連続する２つの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差の最大値である。

したがって、連続する２つの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、所定値以内の場合には、連続する２つの信号の受信ウィンドウは重複し、信号の衝突が生じていることになる。一方、連続する２つの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、所定値を超える場合には、連続する２つの信号の受信ウィンドウは重複せず、信号の衝突は生じていないことになる。

例えば、図７乃至図９では、連続する２つの信号に対応する受信ウィンドウは、受信ウィンドウ＃１と受信ウィンドウ＃２、受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３、受信ウィンドウ＃３と受信ウィンドウ＃４の３組存在する。

図７では、受信ウィンドウ＃１と受信ウィンドウ＃２に対応する２つのユニークワードの時間位置の差は、所定値を超えており、受信ウィンドウ＃１と受信ウィンドウ＃２は重複していない。また、受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３に対応する２つのユニークワードの時間位置の差は、所定値を超えており、受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３は重複しておらず、受信ウィンドウ＃３と受信ウィンドウ＃４に対応する２つのユニークワードの時間位置の差は、所定値を超えており、受信ウィンドウ＃３と受信ウィンドウ＃４は重複していない。

一方、図８（ａ）及び図９（ａ）では、受信ウィンドウ＃１と受信ウィンドウ＃２に対応する２つのユニークワードの時間位置の差は、所定値を超えており、受信ウィンドウ＃１と受信ウィンドウ＃２は重複していない。また、受信ウィンドウ＃３と受信ウィンドウ＃４に対応する２つのユニークワードの時間位置の差は、所定値を超えており、受信ウィンドウ＃３と受信ウィンドウ＃４は重複していない。一方、受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３に対応する２つのユニークワードの時間位置の差は、所定値以内であり、受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３は重複している。

再び、図５に戻って説明する。ステップＳ１０３において、連続する２つの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、予め定められた所定値を超えると判定された場合、すなわち、受信ウィンドウが重複しておらず、信号の衝突が生じていない場合、ステップＳ１０４において、制御部１０２は、各受信品質に応じて、当該受信品質に対応する信号の送信元である無線端末２Ａ乃至２Ｄ毎に、送信電力、変調方式及び周波数帯域幅を制御するための制御情報を生成する。

ステップＳ１０５において、制御部１０２は、無線端末２Ａ乃至２Ｄ毎の制御情報を、無線通信部１０６及びアンテナ１０８を介して、対応する無線端末２Ａ乃至２Ｄへ送信する。無線端末２Ａ乃至２Ｄは、制御情報を受信する。更に、無線端末２Ａ乃至２Ｄは、制御情報に基づいて、送信電力、変調方式及び周波数帯域幅を変更する。

一方、連続する２つの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、予め定められた所定値以内である場合（ステップＳ１０３において肯定判断の場合）、すなわち、受信ウィンドウが重複し、信号の衝突が生じている場合、ステップＳ１１１において、制御部１０２は、無線端末２Ａ乃至２Ｄの少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てる。更に、制御部１０２は、無線端末２Ａ乃至２Ｄの少なくともいずれかに新たに割り当てた上りタイムスロットの識別情報を含んだ、変更後上りタイムスロット情報を生成する。

上りタイムスロットの割り当て方法としては、２つの方法が考えられる。第１の方法では、２つの受信ウィンドウが重複している場合、制御部１０２は、これら重複している２つの受信ウィンドウに対応する２つの信号の送信元の無線端末のうち、一方の無線端末に対して直前に割り当てていた上りタイムスロットを他方の無線端末に割り当て、他方の無線端末に対して直前に割り当てていた上りタイムスロットを一方の無線端末に割り当てる。

例えば、図８（ａ）では、上りタイムスロットＵ２を用いて伝送された信号の受信ウィンドウ＃２と、上りタイムスロットＵ３を用いて伝送された信号の受信ウィンドウ＃３とが重複している。この場合、図８（ｂ）に示すように、制御部１０２は、受信ウィンドウ＃２に対応する信号の送信元の無線端末２Ｂに対して直前に割り当てていた上りタイムスロットＵ２を、受信ウィンドウ＃３に対応する信号の送信元の無線端末２Ｃに対して割り当てる。また、制御部１０２は、受信ウィンドウ＃３に対応する信号の送信元の無線端末２Ｃに対して直前に割り当てていた上りタイムスロットＵ３を、受信ウィンドウ＃２に対応する信号の送信元の無線端末２Ｂに対して割り当てる。これにより、受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３とは、重複しなくなり、信号の衝突が防止される。

また、第２の方法では、２つの受信ウィンドウが重複している場合、制御部１０２は、上りタイムスロットの時間帯に受信ウィンドウが収まっている信号のうち、受信ウィンドウの前端と上りタイムスロットの前端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初の上りタイムスロットを割り当てる。また、制御部１０２は、上りタイムスロットの時間帯に受信ウィンドウが収まっている信号のうち、受信ウィンドウの後端と上りタイムスロットの後端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後の上りタイムスロットを割り当てる。

更に、制御部１０２は、受信ウィンドウが重複している２つの信号のうち、後方の受信ウィンドウに対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初から２番目の上りタイムスロットを割り当て、受信ウィンドウが重複している２つの信号のうち、前方の受信ウィンドウに対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後から２番目の上りタイムスロットを割り当てる。

例えば、図９（ａ）では、上りタイムスロットＵ２を用いて伝送された信号の受信ウィンドウ＃２と、上りタイムスロットＵ３を用いて伝送された信号の受信ウィンドウ＃３とが重複している。また、上りタイムスロットＵ１を用いて伝送された信号の受信ウィンドウ＃１は、上りタイムスロットＵ１の時間帯に収まっており、上りタイムスロットＵ４を用いて伝送された信号の受信ウィンドウ＃４は、上りタイムスロットＵ４の時間帯に収まっている。

更に、受信ウィンドウ＃１と受信ウィンドウ＃４とを比較すると、受信ウィンドウ＃４の前端とタイムスロットＵ４の前端との時間差は、受信ウィンドウ＃１の前端とタイムスロットＵ１の前端との時間差よりも短い。一方、受信ウィンドウ＃１の後端とタイムスロットＵ１の後端との時間差は、受信ウィンドウ＃４の後端とタイムスロットＵ４の後端との時間差よりも短い。

この場合、図９（ｂ）に示すように、制御部１０２は、受信ウィンドウ＃４に対応する信号の送信元の無線端末２Ｄに対して、最初の上りタイムスロットである上りタイムスロットＵ１を割り当てるとともに、受信ウィンドウ＃１に対応する信号の送信元の無線端末２Ａに対して、最後の上りタイムスロットである上りタイムスロットＵ４を割り当てる。

更に、図９（ｃ）に示すように、制御部１０２は、重複している受信ウィンドウ＃２と受信ウィンドウ＃３のうち、後方の受信ウィンドウ＃３に対応する信号の送信元の無線端末２Ｃに対して、最初から２番目の上りタイムスロットである上りタイムスロットＵ２を割り当てるとともに、前方の受信ウィンドウ＃２に対応する信号の送信元の無線端末２Ｂに対して、最後から２番目の上りタイムスロットである上りタイムスロットＵ３を割り当てる。

再び、図５に戻って説明する。ステップＳ１１２において、制御部１０２は、各受信品質に応じて、当該受信品質に対応する信号の送信元である無線端末２Ａ乃至２Ｄ毎に、送信電力、変調方式及び周波数帯域幅を制御するための制御情報を生成する。

ステップＳ１１３において、制御部１０２は、無線端末２Ａ乃至２Ｄ毎の制御情報と、無線端末２Ａ乃至２Ｄ毎の変更後上りタイムスロット情報とを、無線通信部１０６及びアンテナ１０８を介して、対応する無線端末２Ａ乃至２Ｄへ送信する。無線端末２Ａ乃至２Ｄは、制御情報及び変更後上りタイムスロット情報を受信する。更に、無線端末２Ａ乃至２Ｄは、制御情報に基づいて、送信電力、変調方式及び周波数帯域幅を変更するとともに、変更後上りタイムスロット情報によって特定される上りタイムスロットを用いて、無線基地局１に対して、信号を送信する。

その後、ステップＳ１１４において、無線通信部１０６は、無線端末２Ａ乃至２Ｄからの各信号を復調及び符号化して得られる受信データに含まれるユニークワードについて、当該受信データに対応する信号の伝送に用いられた上りタイムスロットの時間帯における時間位置を検出する。

更に、ステップＳ１１５において、無線通信部１０６は、連続する２つの受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、予め定められた所定値以内であるか否かを判定する。

連続する２つの受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、予め定められた所定値を超えると判定された場合、すなわち、受信ウィンドウが重複しておらず、信号の衝突が生じていない場合には、再び、ステップＳ１０１における受信品質が所定値未満に劣化したか否かの判定以降の動作が繰り返される。

一方、連続する２つの受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が、予め定められた所定値以内であると判定された場合、すなわち、受信ウィンドウが重複し、信号の衝突が生じている場合には、再び、ステップＳ１１１における、上りタイムスロットの割り当て及び変更後上りタイムスロット情報の生成以降の動作が繰り返される。

（３）作用・効果
本発明の実施形態に係る無線通信システム１０において、無線端末２Ａ乃至２Ｄは、自身に割り当てられた上りタイムスロットを用いて信号を送信する。無線基地局１は、この信号を受信し、復調及び復号によって受信データを取得する。更に、無線基地局１は、受信データに含まれるユニークワードの時間位置を検出し、連続する２つの受信データに含まれるユニークワードの時間位置の差が所定値以内である場合には、受信ウィンドウが重複し、信号の衝突が発生したと判断して、無線端末２Ａ乃至２Ｄのうち、衝突が生じた信号の送信元の無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てる。

具体的には、第１の方法では、２つの受信ウィンドウが重複している場合、無線基地局１は、これら重複している２つの受信ウィンドウに対応する２つの信号の送信元の無線端末のうち、一方の無線端末に対して直前に割り当てていた上りタイムスロットを、他方の無線端末に対して割り当てる。また、無線基地局１は、他方の無線端末に対して直前に割り当てていた上りタイムスロットを、一方の無線端末に対して割り当てる。

連続する２つの信号の受信ウィンドウが重複する場合、前方の信号の受信ウィンドウが、当該信号の伝送に用いられる上りタイムスロットの後側に外れている状態、及び、後方の信号の受信ウィンドウが、当該信号の伝送に用いられる対応する上りタイムスロットの前方に外れている状態の少なくとも何れかの状態にある。この場合には、第１の方法が採用されることにより、重複していた２つの信号の受信ウィンドウを離隔させ、衝突を防止することが可能となる。

あるいは、第２の方法では、２つの受信ウィンドウが重複している場合、無線基地局１は、上りタイムスロットの時間帯に受信ウィンドウが収まっている信号のうち、受信ウィンドウの前端と上りタイムスロットの前端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初の上りタイムスロットを割り当てる。また、無線基地局１は、上りタイムスロットの時間帯に受信ウィンドウが収まっている信号のうち、受信ウィンドウの後端と上りタイムスロットの後端との時間差が最も短い信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後の上りタイムスロットを割り当てる。更に、無線基地局１は、受信ウィンドウが重複している２つの信号のうち、後方の受信ウィンドウに対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初から２番目の上りタイムスロットを割り当て、受信ウィンドウが重複している２つの信号のうち、前方の受信ウィンドウに対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後から２番目の上りタイムスロットを割り当てる。

第２の方法が採用されることにより、無線端末２Ａ乃至２Ｄからの信号を、複数の上りタイムスロットからなる上り時間帯の前端以降、且つ、後端以前に収めることができ、下りタイムスロットを用いた下り方向の通信に対する支障を防止することができる。更には、最初の信号の受信ウィンドウの後端から最初の上りタイムスロットの後端までの時間を可能な限り長くすることができるとともに、最後の信号の受信ウィンドウの前端から最後の上りタイムスロットの前端までの時間を可能な限り長くすることができる。

このため、無線基地局１が、受信ウィンドウが重複している２つの信号のうち、後方の受信ウィンドウに対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最初から２番目の上りタイムスロットを割り当て、受信ウィンドウが重複している２つの信号のうち、前方の受信ウィンドウに対応する信号の送信元の無線端末に対して、上り時間帯のうちの最後から２番目の上りタイムスロットを割り当てることで、無線端末によって最初のタイムスロットを用いて伝送される信号と、無線端末によって最初から２番目のタイムスロットを用いて伝送される信号とが衝突する可能性を減じることができるとともに、無線端末によって最後のタイムスロットを用いて伝送される信号と、無線端末によって最後から２番目のタイムスロットを用いて伝送される信号とが衝突する可能性を減じることができる。また、重複していた２つの信号の時間位置を離隔させ、衝突を防止することが可能となる。

また、無線基地局１は、無線端末２Ａ乃至２Ｄからの信号に対応する受信データに含まれるユニークワードの時間位置を検出し、ユニークワードの時間位置の差に基づいて、受信ウィンドウの重複、更には、信号の衝突を判定している。したがって、伝搬環境の悪化等により、無線基地局１が、信号全体に対応する受信データを取得することができない場合であっても、少なくともユニークワードを取得することができれば、受信ウィンドウが重複しているか否かを判定可能となる。

また、無線基地局１は、無線端末２Ａ乃至２Ｄからの信号について、受信品質を測定し、各受信品質の何れかが、予め定められた所定値未満に劣化した場合にのみ、無線端末２Ａ乃至２Ｄに対して、直前に割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てる。信号に衝突が生じていても、受信品質が良好である場合には、当該信号の送信元の無線端末に対して、直前に割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てる必要がない。したがって、無線基地局１が、受信品質が劣化している場合にのみ、直前に割り当てていた上りタイムスロットとは別の上りタイムスロットを割り当てることで、処理負担を軽減することができる。

（４）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、図２、図７乃至図９に示すように、上り時間帯が４つの上りタイムスロットに分割される場合を例に説明したが、更に多くの上りタイムスロットに分割される場合においても、同様に本発明を適用することができる。例えば、上りタイムスロットの割り当て時に上述した第２の方法が採用される場合、当該第２の方法によって、４つの信号の送信元の無線端末２Ａ乃至２Ｄに対して、最初と、最初から２番目と、最後と、最後から２番目の４つの上りタイムスロットが割り当てられるが、それ以外の信号（上りタイムスロットの時間帯に受信ウィンドウが収まっている信号）の送信元の無線端末に対しては、残りの上りタイムスロットが割り当てられる。

また、上述した実施形態では、２つの信号が衝突する場合について説明したが、３つ以上の信号が衝突する場合についても同様に本発明を適用することができる。この場合には、無線基地局１は、例えば、信号に対する上りタイムスロットの割り当てパターンを全て導出し、それらの割り当てパターンのうち、受信ウィンドウが重複しない割り当てパターンを特定する。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係るフレームの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る、無線基地局における制御部及び無線通信部の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る受信データの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る上りタイムスロットと受信ウィンドウとの対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る上りタイムスロットの割り当ての第１の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る上りタイムスロットの割り当ての第２の例を示す図である。

符号の説明

１…無線基地局、２Ａ〜２Ｃ…無線端末、３…セル、１０…無線通信システム、１０２…制御部、１０３…記憶部、１０４…有線通信部、１０６…無線通信部、１０８…アンテナ、１５２…受信処理部、１５４…受信品質測定部、１６４…ユニークワード検出部、１５８…上りタイムスロット割り当て部、１６０…無線端末送信制御部

Claims (6)

1. 下り方向の通信に用いられる下り時間帯と、前記下り時間帯に続く、上り方向の通信に用いられる上り時間帯とからなり、前記下り時間帯が複数の下りタイムスロットに分割され、前記上り時間帯が複数の上りタイムスロットに分割されたフレームが構成され、前記下りタイムスロット及び前記上りタイムスロットを用いて、複数の無線端末との間で時分割複信及び時分割多重により信号を伝送する無線基地局であって、
   前記複数の無線端末に割り当てられた前記上りタイムスロットを用いて伝送される複数の信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記複数の信号の時間位置を検出する時間位置検出部と、
   前記受信部により受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つ以上の信号が存在する場合に、前記時間位置が重複している２つ以上の信号の送信元の前記無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた前記上りタイムスロットとは別の前記上りタイムスロットを割り当てる割り当て部と
   を備える無線基地局。
2. 前記割り当て部は、前記受信部により受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つの信号が存在する場合に、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の一方に対して直前に割り当てていた前記上りタイムスロットを、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の他方に対して割り当て、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の他方に対して直前に割り当てていた前記上りタイムスロットを、前記時間位置が重複している前記２つの信号の送信元の前記無線端末の一方に対して割り当てる請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記割り当て部は、前記受信部により受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つの信号が存在する場合に、前記上りタイムスロットの時間帯に前記時間位置が収まっている前記信号のうち、前記時間位置の前端と前記上りタイムスロットの前端との時間差が最も短い前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最初の前記上りタイムスロットを割り当て、前記上りタイムスロットの時間帯に前記時間位置が収まっている前記信号のうち、前記時間位置の後端と前記上りタイムスロットの後端との時間差が最も短い前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最後の前記上りタイムスロットを割り当て、前記時間位置が重複している前記２つの信号のうち、後方の前記時間位置に対応する前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最初から２番目の前記上りタイムスロットを割り当て、前記時間位置が重複している前記２つの信号のうち、前方の前記時間位置に対応する前記信号の送信元の前記無線端末に対して、前記上り時間帯のうちの最後から２番目の前記上りタイムスロットを割り当てる請求項１又は２に記載の無線基地局。
4. 前記時間位置検出部は、前記複数の信号に対応するデータに含まれるユニークワードの時間位置を検出する請求項１乃至３の何れかに記載の無線基地局。
5. 前記受信部により受信された前記複数の信号の受信品質を測定する測定部を有し、
   前記割り当て部は、前記測定部により測定された前記受信品質が所定レベル未満に劣化した場合に、前記時間位置が重複している２つ以上の信号の送信元の前記無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた前記上りタイムスロットとは別の前記上りタイムスロットを割り当てる請求項１乃至４の何れかに記載の無線基地局。
6. 下り方向の通信に用いられる下り時間帯と、前記下り時間帯に続く、上り方向の通信に用いられる上り時間帯とからなり、前記下り時間帯が複数の下りタイムスロットに分割され、前記上り時間帯が複数の上りタイムスロットに分割されたフレームが構成され、前記下りタイムスロット及び前記上りタイムスロットを用いて、複数の無線端末との間で時分割複信及び時分割多重により信号を伝送する無線基地局における通信制御方法であって、
   前記無線基地局が、前記複数の無線端末に割り当てられた前記上りタイムスロットを用いて伝送される複数の信号を受信するステップと、
   前記無線基地局が、受信された前記複数の信号の時間位置を検出するステップと、
   前記無線基地局が、受信された前記複数の信号のうち、前記時間位置が重複している２つ以上の信号が存在する場合に、前記時間位置が重複している２つ以上の信号の送信元の前記無線端末の少なくともいずれかに対して、直前に割り当てていた前記上りタイムスロットとは別の前記上りタイムスロットを割り当てるステップと
   を備える通信制御方法。

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