JP5350698B2

JP5350698B2 - 無線通信システム

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Publication number: JP5350698B2
Application number: JP2008185647A
Authority: JP
Inventors: 真也小林; 博行村上
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: JP2010028334A

Description

本発明は無線通信システムに関し、より詳しくは、時分割複信方式（ＴＤＤ：Time Division Duplex）の無線通信システムにおいて、異なる装置間、例えば主装置と従属装置との間の無線通信における伝送技術に関する。

従来から、主装置と従属装置との間の無線通信において、擬似的に同時送受信を実現する方式として、時分割複信方式（ＴＤＤ）がある（例えば特許文献１参照）。
従来の無線通信システムでは、周期的に無線フレームを繰り返しており、例えば図１０に示すように、一つの無線フレーム１００は、報知スロット（図中“報”）１０１，下り専用スロット（図中“Ｄ”）１０２，共用スロット（図中“共１〜共３”）１０３−１〜１０３−３，及び上り専用スロット（図中“Ｕ”）１０４から構成される。

なお、以下の説明において、主局（主装置）から従属局（従属装置）への送信を下り方向として下りあるいは下り伝送といい、従属局から主局への送信を上り方向として上りあるいは上り伝送という。
無線フレーム１００は、報知スロット１０１，下り専用スロット１０２，共用スロット１０３−１〜１０３−３，上り専用スロット１０４の順で送受信されるよう規定されているが、それらの数や構成はシステムによって異なる。

共用スロット１０３−１〜１０３−３を上り／下りのどちらで使用するかは報知スロット１０１により、主局から従属局に伝達する。
共用スロット１０３−１〜１０３−３が下りに指定されていた場合、図１中実線で示すように、主局は共用スロット１０３−１〜１０３−３でデータを送信して従属局は受信する。

逆に、共用スロット１０３−１〜１０３−３が上りに指定されていた場合、図１中破線で示すように、従属局は共用スロット１０３−１〜１０３−３でデータを送信して主局は受信する。
なお、各スロットの先頭には主局と従属局の送信が衝突しないようにするガードタイム（図中“Ｇ”で示す斜線部分）と、主局と従属局との無線同期をとるための同期信号（図中の横縞部分）が必要となる。特にガードタイムＧは、無線の衝突を避けるために無線区間の伝播遅延の２倍以上の時間が必要となる。
特開２００４−１４０７２６号公報

しかしながら、上述した従来の無線通信システムでは、共用スロット１０３−１〜１０３−３の上り下りの割り当てによって上り下りの帯域を制御しているため、１フレーム内の共用スロット１０３−１〜１０３−３の数によって、上り下りの送信時間に係る比率が決まってしまい、比率の設定に係る柔軟性が少ない。
具体的には、図１０に示す例では、下り専用スロット１０２が１つ、共用スロット１３−１〜１０３−３が３つ、上り専用スロット１０４が１つであり、各スロットの大きさが同じ場合、上りと下りとの配分比率は、１：４、２：３、３：２、４：１の４パターンしか構成できない。

そこで、上りと下りとの比率の設定の柔軟性を高めるために１フレームを細かく分割して１フレーム中のスロット数を増やすことが考えられる。
しかし、各スロットの先頭のガードタイムや同期信号の送受信中は、データを伝送できない。従って、１フレーム中のスロット数を増やすと、そのスロット数に比例してガードタイムと同期信号が増えてしまい、その結果、主局と従属局との間のデータ伝送量が低減してしまう。

近年、データ通信は高速化しており、遅延時間が少ないことが求められている。遅延時間を少なくするためには上りと下りの周期を短くしてＴＤＤの送信待ち時間を減らす必要があり、高速通信においては１フレームの周期は短くなる傾向にある。
その中で、１フレーム中のスロット数を増やすことにより、ガードタイム及び同期信号を増やしてしまうと、上りと下りとを合わせたデータ伝送量はより低減してしまう。

従って、本発明は上記した課題に鑑みなされたものであり、時分割複信方式を採用した無線通信システムにおいて、１フレーム当りのデータ伝送量を減らすことなく、１フレーム当りの上りと下りとの比率の設定に係る柔軟性を向上することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、時分割複信方式で主装置と従属装置とが無線通信を行うものであって、前記主装置が、単位無線フレームにおける下りスロット又は上りスロットの少なくとも一方の比率を設定する設定部と、前記下りスロット内に前記比率の情報を含めて前記従属装置に送信する第１送信部とを備え、前記従属装置が、前記主装置の前記第１送信部によって送信された前記下りスロットを受信する受信部と、前記比率の情報に応じた上りスロットの送信開始タイミングと送信容量とを示す第１テーブルと、前記第１テーブルに基づき、前記受信部が受信した前記下りスロットに含まれる前記比率の情報に応じた前記送信開始タイミングに、前記比率の情報に応じた前記送信容量に対応する上りスロットを前記主装置に送信する第２送信部とを備えている。

本発明に係る無線通信システムによれば、主装置の設定部によって設定された比率により主装置と従属装置との無線通信が行われるので、単位無線フレームのスロットの分割数を増加させてデータ伝送量を減らすことなく、単位無線フレーム当りの下りスロットと上りスロットの比率の設定に係る柔軟性を向上できる。

以下、本発明に係る無線通信システムを実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

〔１〕本発明の第１実施形態について
まず、本発明の第１実施形態としての無線通信システム１ａについて説明する。図１は無線通信システム１ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、本発明に係る無線通信システム１ａは、ポイントツウポイント（Point-to-Point）で時分割複信方式（ＴＤＤ）の無線通信を行うものであり、主局（主装置）１０ａと従属局（従属装置）２０ａとを備えている。

主局１０ａは、アンテナ１１，送信部（第１送信部）１２ａ，受信部１３ａ，ＬＡＮ（Local Area Network）信号終端部１４，ＬＡＮ受信部１５，ＬＡＮ送信部１６，比率設定部（設定部）１７，ヘッダ生成部１８ａ，及び送信制御部１９ａを備えている。
送信部１２ａはアンテナ１１を用いて従属局２０ａにデータを送信するものである。つまり、送信部１２ａは所定のタイミングで送信データに基づいて変調された所定の周波数の送信信号をアンテナ１１から電波として放射する。

ここでは、送信部１２ａは、比率設定部１７によって設定された比率（送信比率）に応じて、下り専用スロット（下りスロット）を従属局２０ａへ送信する。このとき、送信部１２ａは、下り専用スロットのヘッダ内に比率の情報（以下、単に比率という）を含めて従属局２０ａへ送信する。
なお、下り専用スロットとは、主局１０ａから従属局２０ａへのデータ伝送に割り当てられたスロットのことをいい、以下の説明において主局１０ａから従属局２０ａへの送信データ全体を指す場合もある。

また、後述する上り専用スロット（上りスロット）とは、従属局２０ａから主局１０ａへのデータ伝送に割り当てられたスロットのことをいい、以下の説明において従属局２０ａから主局１０ａへの送信データ全体を指す場合もある。
受信部１３ａはアンテナ１１を用いて従属局２０ａからデータを受信するものである。つまり、受信部１３ａはアンテナ１１に入感した信号を復調して受信データを得る。

ＬＡＮ信号終端部１４は、外部のネットワーク（ここではＬＡＮ）に接続された終端部分であり、ＬＡＮとのインターフェースとして機能するものである。
ＬＡＮ受信部１５は、ＬＡＮ信号終端部１４を介して外部からデータを受信するものである。ＬＡＮ受信部１５が受信した従属局２０ａに送信すべきデータは、バッファ等（図示略）に一時的に保存され、送信部１２ａによって従属局２０ａに送信される。

ＬＡＮ送信部１６は、ＬＡＮ信号終端部１４を介して外部にデータを送信するものである。なお、ＬＡＮ送信部１６は、受信部１３ａに接続され、受信部１３ａが従属局２０ａから受信したデータを外部のＬＡＮに送信する。
比率設定部１７は、主局１０ａと従属局２０ａとの間のＴＤＤの無線通信における、単位無線フレーム内の下り専用スロットと上り専用スロットとの少なくとも一方の送信時間の比率（以下、送信比率ともいう）を任意に設定するものである。

つまり、比率設定部１７は、下り及び上りのそれぞれの伝送容量を動的に設定変更すべく、一つの無線フレームにおいて下り伝送及び上り伝送に用いることができる時間を２分割した、一つの無線フレームにおける一つの下り伝送と一つの上り伝送の送信比率（分割率）を任意に設定する。従って、比率設定部１７が下り又は上りのいずれか一方の比率を設定することは、即ち、他方の比率を設定することにも該当する。

ここでは、比率設定部１７は、下り専用スロットの送信比率を設定する。具体的には、後述する図４に示すように、比率設定部１７が設定する送信比率は、単位無線フレームからガードタイムを差し引いた時間のうちの下り専用スロットに割り当てられる比率を示している。
例えば、主局１０ａ内のメモリ等（図示略）には比率設定部１７が設定可能な比率（ここでは下り専用スロットの比率）が保持されており、比率設定部１７は、その比率の中から所定の比率を設定する。比率設定部１７が設定し得る比率は、従属局２０ａの後述する制御用テーブル３０ａに保持されている。

ヘッダ生成部１８ａは、下り専用スロットのヘッダを生成するものである。特に、ヘッダ生成部１８ａは、比率設定部１７によって設定された比率をヘッダに含める。
送信制御部１９ａは、送信部１２ａによるデータ送信を制御するものである。具体的には、送信制御部１９ａは、比率設定部１７によって設定された送信比率に基づいて、下り伝送が当該送信比率になるように、送信部１２ａによるデータ伝送を制御する。例えば、主局１０ａは送信比率に応じた下り専用スロットの送信終了タイミングやデータサイズをテーブル（図示略）で保持しており、送信制御部１９ａがそのテーブルに基づいて、比率設定部１７によって設定された送信比率での通信を実現させている。

従属局２０ａは、アンテナ２１，送信部（第２送信部）２２ａ，受信部２３ａ，ＬＡＮ信号終端部２４，ＬＡＮ受信部２５，ＬＡＮ送信部２６，同期検出部２７，時間計測部２８，抽出部２９ａ，制御用テーブル（第１テーブル）３０ａ，及び送信制御部３１ａを備えている。
送信部２２ａは、アンテナ２１を用いて主局１０ａにデータを送信するものである。つまり、送信部２２ａは所定のタイミングで送信データに基づいて変調された所定の周波数の送信信号をアンテナ２１から電波として放射する。

受信部２３ａはアンテナ２１を用いて主局１０ａからデータを受信するものである。つまり、受信部２３ａはアンテナ２１に入感した信号を復調して受信データを得る。
ＬＡＮ信号終端部２４は、ＬＡＮに接続された終端部分であり、ＬＡＮとのインターフェースとして機能するものである。
ＬＡＮ受信部２５は、ＬＡＮ信号終端部２４を介して外部からデータを受信するものである。ＬＡＮ受信部２５が受信した主局１０ａに送信すべきデータは、バッファ（図示略）等に一時的に保存され、送信部２２ａによって主局１０ａ送信される。

ＬＡＮ送信部２６は、ＬＡＮ信号終端部２４を介して外部にデータを送信するものである。なお、ＬＡＮ送信部２６は、受信部２３ａに接続され、受信部２３ａが主局１０ａから受信したデータを外部のＬＡＮに送信する。
同期検出部２７は、受信部２３ａが主局１０ａから受信した同期信号を検出することにより、主局１０ａとの無線通信のための同期をとるものである。

時間計測部２８は、同期検出部２７によって同期信号が検出されると、下りの受信開始から時刻のカウントアップを開始する。時間計測部２８は、例えば、従属局２０ａ内のシステムクロックに基づいて時間をカウントする。
抽出部２９ａは、受信部２３ａが主局１０ａから受信した受信データ（下り専用スロット）のヘッダから送信比率を抽出するものである。

制御用テーブル３０ａは、送信比率に応じた送信開始タイミングと送信容量とを示すテーブルである。
制御用テーブル３０ａは、例えば図２に示すように、送信比率（ここでは、２／１６〜１５／１６）に応じて、どのタイミングで上り専用スロットを送信開始するかを示す送信開始タイミングと、その上り専用スロットで送信可能な送信比率に応じたデータサイズ（送信容量；図中“サイズ”と表記）と保持している。

送信制御部３１ａは、送信部２２ａによるデータ送信を制御するものであり、制御用テーブル３０ａに基づき、主局１０ａから受信した送信比率に応じた送信開始タイミングに、送信比率に応じた送信容量に対応するデータ（上り専用スロット）を送信部２２ａに送信させる。
ここで、図３を参照しながら、無線通信システム１ａの動作例を説明する。図３に示すように、主局１０ａと従属局２０ａとは、まず、ガードタイム後、同期信号により同期を取って通信を開始する。なお、図中の符号４０は、主局１０ａと従属局２０ａとの間の一つの無線フレーム（単位無線フレーム）を示す。

そして、最初に主局１０ａの送信部１２ａが従属局２０ａに下り専用スロット（図中“Ｄ”と表記）４１を送信する。
このとき、送信制御部１９ａは、送信部１２ａによって送信される下り専用スロット４１に、ヘッダ生成部１８ａによって生成されたヘッダ４２を含める。
そして、このヘッダ４２には、比率設定部１７によって設定された送信比率（図中“比率”と表記）４３が含まれている。

このようにして、主局１０ａは、１フレーム４１内での下りの送信比率４３を従属局２０ａに通知する。
そして、通知を受けた従属局２０ａは、下り専用スロット４１を受信している間に、その通知された下りの送信比率４３から上り専用スロット（図中“Ｕ”と表記）４４の送信開始タイミング及びサイズを算出する。

具体的には、受信部２３ａが下り専用スロット４１を受信すると、抽出部２９ａがヘッダ４２の送信比率４３を抽出し、送信制御部３１ａが制御用テーブル３０ａに基づいて上り専用スロット４４の送信開始タイミング及びサイズを算出する。
次いで、送信制御部３１ａが算出した送信タイミング及びサイズに基づいて上り専用スロット４４を送信部２２ａに送信させる。

なお、主局１０ａは、送信部１２ａによる下り専用スロット４１の送信後、ガードタイム（図中“Ｇ”と表記）４５経過後に、受信部１３ａにより上り専用スロット４４を受信する。さらにその後、主局１０ａは若干のガードタイムの後、次の無線フレームに移って、次の下り専用スロット４７を従属局２０ａに送信する。
ところで、従属局２０ａでは、下り専用スロット４１の先頭の同期信号により同期検出部２７が同期を検出すると、時間計測部２８が下り専用スロット４１の受信開始を始点として時間のカウントアップを行う。

そして、従属局２０ａの送信制御部３１ａは時間計測部２８によって計測されている時間に基づいて、制御用テーブル３０ａから取得した送信開始タイミングに送信部２２ａに上り専用スロット４４の送信を開始させる。
つまり、送信部２２ａは、取得された送信開始タイミングになったら上り専用スロット４４の送信を開始する。

なお、従属局２０ａは、送信部２２ａが上り専用スロット４４を送信した後は、ガードタイム４５と同じ時間または略同時間のガードタイム４６の後に、次のフレームの下り専用スロット４７を受信する。
次に、図４を参照しながら従属局２０ａのより具体的な動作例について説明する。図４は、図３に示す動作例と同じ動作例を示しており、送信比率４３が“１１／１６”であった場合の従属局２０ａの動作例である。

上述したように、従属局２０ａの時間計測部２８は、下り専用スロット４１の受信開始から時刻のカウントを開始する。
一方、抽出部２９ａが下り専用スロット４１のヘッダ４２から送信比率４３を取り出し、送信制御部３１ａは、制御用テーブル３０ａから送信比率４３が一致する項目を検索する。ここでは、送信比率４３が“１１／１６”であった場合であり、送信制御部３１ａは、下り専用スロットの送信比率“１１／１６”に対応する送信開始タイミング“１１”及びサイズ“５”を制御用テーブル３０ａから取得する。

そして、送信部２２ａは、送信制御部３１ａに制御され、時間計測部２８による時刻のカウントが送信開始タイミングである“１１”になったら、上り専用スロット４４の送信を開始する。
さらに、送信部２２ａは、送信制御部３１ａに制御され、上り専用スロットのサイズ“５”分のデータを送信すると、送信を停止し、従属局２０ａは受信に遷移する。

つまり、送信部２２ａは、下り専用スロット４１と上り専用スロット４４との送信時間を１６分割したうちのタイミングが“１１／１６”になった時点で送信を行う。このとき、送信部２２ａは、タイミング“１／１６”で送信できるデータサイズを“１”とした場合の、上り専用スロット４４が送信可能な時間“５／１６”に対応するデータサイズ“５”分のデータを主局１０ａに送信する。

なお、この第１実施形態では、送信比率の分母が“１６”、分子が“２〜１５”であったが、これらの値は本発明において限定されない。つまり、送信比率は任意に設定することができる。ただし、制御用テーブル３０ａがその任意の送信比率とそれに対応する送信開始タイミング及びデータサイズを保持している。

このように、本発明の第１実施形態の無線通信システム１ａにあっては、主局１０ａの比率設定部１７が単位無線フレームにおける下りスロットの送信時間の送信比率を設定し、送信部１２ａが下りスロットにその送信比率を含めて従属局２０ａに送信する。そして、従属局２０ａの受信部２３ａが下りスロットを受信し、制御用テーブル３０ａが送信比率に応じた送信開始タイミングとデータサイズとを保持し、送信部２２ａが制御用テーブル３０ａに基づいて、送信比率に応じた送信開始タイミングに、送信比率に応じた送信容量に対応するデータを送信する。そのため、時分割複信方式の無線通信において、分割するスロットの数を増加させ、データ伝送を行えないガードタイムや同期信号の送受信を増大させてデータ伝送量を減らす（即ち、無線伝送効率を落とす）ことなく、主局１０ａが単位無線フレーム当りの下りと上りの送信比率を任意に設定変更することができ、送信比率の設定に係る柔軟性を向上することができる。

つまり、比率設定部１７は、単位無線フレームのデータ伝送時間を２つに分割して得られる送受信比率を設定し、従属局２０ａの送信部２２ａは制御用テーブル３０ａに基づいて、その比率に応じた上り伝送を行うので、一つの下り専用スロットと一つの上り専用スロットのためのガードタイムと同期信号の送受信を用意するだけで、送受信比率の設定変更を柔軟に行うことができる。

〔２〕本発明の第２実施形態について
次に、本発明の第２実施形態としての無線通信システム１ｂについて説明する。図５は無線通信システム１ｂの機能構成を示すブロック図である。なお、図５において既述の符号と同一の符号は同一の部分もしくは略同一の部分を示している。
無線通信システム１ｂは、送信比率を変更する際に通信フラグを用いるように構成され、主局１０ｂ及び従属局２０ｂが、共に、送信比率に応じて無線パラメータとしての送信電力の調整と自動利得調整（ＡＧＣ：Auto Gain Control）とを行う点を除いては、上述した第１実施形態の無線通信システム１ａと同様に構成されている。従って、以下の説明においては、上述した第１実施形態の無線通信システム１ａと共通部分はその説明を省略し、第１実施形態の無線通信システム１ａに対する変更部分を中心に詳細に説明する。

図５に示すように、主局１０ｂは、アンテナ１１，送信部（第１送信部）１２ｂ，受信部１３ｂ，ＬＡＮ信号終端部１４，ＬＡＮ受信部１５，ＬＡＮ送信部１６，比率設定部１７，ヘッダ生成部１８ｂ，送信制御部１９ｂ，制御用テーブル（第２テーブル）３２，抽出部３３，及びフラグ制御部３４を備えている。
送信部１２ｂは、送信制御部１９ｂに制御され、例えば図６に示すように、無線フレーム５０における下り専用スロット５１のヘッダ５２において、フラグ制御部３４によって制御（決定）されたフラグ５４を付加して、従属局２０ｂに送信する。なお、フラグ５４の種類については、フラグ制御部３４の説明箇所にて詳述する。

さらに、送信部１２ｂは、送信制御部１９ｂに制御され、後述する図７に示す制御用テーブル３２に基づいて、送信比率に応じた送信電力で従属局２０ｂにデータ（下り専用スロット５１）を送信する。
受信部１３ｂは、従属局２０ｂから送信されたデータ（上り専用スロット５６等）を受信するものであり、ここでは制御用テーブル３２に基づいて、送信比率に応じた所定の利得調整を行う。つまり、受信部１３ｂは、制御用テーブル３２に基づいて利得を調整する利得調整部としての機能を備えている。

ヘッダ生成部１８ｂは、ヘッダを生成するものであり、比率設定部１７で設定された現状の送信比率、または、比率設定部１７で設定された新たな送信比率とともに、フラグ制御部３４によって制御されたフラグをヘッダに含める。
従って、送信部１２ｂは、送信制御部１９ｂに制御され、例えば図６に示すように、無線フレーム５０における下り専用スロット５１のヘッダ５２において、設定比率５３にフラグ５４を付加して、従属局２０ｂに送信する。

送信制御部１９ｂは、送信部１２ｂによる下り専用スロットの送信を制御するものであり、制御用テーブル３２に基づいて、送信部１２ｂによる下り専用スロットの送信電力を送信比率に応じた送信電力に制御する。
ここで、送信電力を制御するのは、無線通信システム１ｂの無線通信の規格等において所定時間当たりの平均送信電力が定められている場合に、送信比率が変更されて下り／上り専用スロットの送信時間が変化しても平均送信電力を一定に保つためである。

さらに、無線通信システム１ｂでは、送信電力及び送信時間が変化するので、受信部１３ｂ及び後述する受信部２３ｂは、その変化に応じて受信利得も制御している。
なお、主局１０ｂも送信比率に応じた下り専用スロットの送信終了タイミングやデータサイズをテーブルで保持してもよく、送信制御部１９ｂがそのテーブルに基づいて、比率設定部１７によって設定された送信比率での通信を実現させてもよい。

制御用テーブル３２は、例えば図７に示すように、送信比率と、それに応じた送信電力（ｄＢ）と利得（ｄＢ）とを保持している。ここでは、送信比率２／１６〜１５／１６に応じて、送信電力Ａ１〜Ａ１４及び利得Ｂ１〜Ｂ１４をそれぞれ保持している。
抽出部３３は、受信部１３ｂが従属局２０ｂから受信した受信データ（上り専用スロット５６）からヘッダ５７に含まれるフラグ５８を抽出するものである。

フラグ制御部３４は、ヘッダに含まれるフラグを制御（決定）するものである。具体的には、フラグ制御部３４は、送信比率を変更することを示す変更情報としてリクエストフラグ及び変更フラグ、並びに、送信比率を変更しない場合の通常の通信フラグの３種類のフラグを制御する。
リクエストフラグは送信比率の変更を要求することを示すフラグである。また、変更フラグはリクエストフラグに対する応答（後述するリクエスト応答フラグ）があった場合に、送信比率を実際に変更することを示すフラグである。

また、従属局２０ｂは、アンテナ２１，送信部（第２送信部）２２ｂ，受信部２３ｂ，ＬＡＮ信号終端部２４，ＬＡＮ受信部２５，ＬＡＮ送信部２６，同期検出部２７，時間計測部２８，抽出部２９ｂ，制御用テーブル（第１テーブル及び第２テーブル）３０ｂ，送信制御部３１ｂ，フラグ制御部３５，及びヘッダ生成部３６を備えている。
送信部２２ｂは、送信制御部３１ｂに制御され、例えば図６に示すように、無線フレーム５０における上り専用スロット５６のヘッダ５７において、フラグ制御部３５によって制御（決定）されたフラグ５８を付加して、主局１０ｂに送信する。なお、フラグ５８の種類については、フラグ制御部３５の説明箇所にて詳述する。

さらに、送信部２２ｂは、送信制御部３１ｂに制御され、後述する図８に示す制御用テーブル３０ｂに基づいて、送信比率に応じた送信電力で主局１０ｂにデータ（上り専用スロット５６）を送信する。
受信部２３ｂは、主局１０ｂから送信されたデータ（下り専用スロット５１等）を受信するものであり、ここでは制御用テーブル３０ｂに基づいて、送信比率に応じた所定の利得調整を行う。つまり、受信部２３ｂは、制御用テーブル３０ｂに基づいて利得を調整する利得調整部としての機能を備えている。

抽出部２９ｂは、受信部２３ｂが主局１０ｂから受信した受信データ（下り専用スロット５１）からヘッダ５２に含まれる比率５３とともに、フラグ５４を抽出する。
制御用テーブル３０ｂは、例えば図８に示すように、上述した図２の制御用テーブル３０ａに加えて、送信比率に応じた上り専用スロットの送信電力（ｄＢ）と利得（ｄＢ）とを保持している。ここでは、送信比率２／１６〜１５／１６に応じて、送信電力Ｃ１〜Ｃ１４及び利得Ｄ１〜Ｄ１４をそれぞれ保持している。

なお、これら送信電力Ｃ１〜Ｃ１４及び利得Ｄ１〜Ｄ１４は、装置仕様によっては主局１０ｂの制御用テーブル３２の送信電力Ａ１〜Ａ１４及び利得Ｂ１〜Ｂ１４とそれぞれ同一であってもよい。
このように、制御用テーブル３０ｂは、送信比率に応じた送信開始タイミングと送信容量とを示す第１テーブルと、送信比率に応じた送信電力と利得とを示す第２テーブルとの２つのテーブルを併合して保持している。なお、従属局２０ｂはこれら２つのテーブルを別テーブルとして保持していてもよい。

送信制御部３１ｂは、送信部２２ｂによるデータ送信を制御するものであり、図６に示すように、ヘッダ生成部３６によって生成されたヘッダ５７を含む上り専用スロット５６を制御用テーブル３０ｂに基づく所定のタイミングで所定のサイズ分送信部２２ｂに送信させる。
さらに、送信制御部３１ｂは、抽出部２９ｂによって抽出された送信比率５３に応じて、制御用テーブル３０ｂに基づく所定の送信電力で送信部２２ｂにデータを送信させる。つまり、送信制御部３１ｂは、制御用テーブル３０ｂに基づいて送信比率５３に応じた送信電力を制御する。

フラグ制御部３５は、ヘッダに含まれるフラグを制御（決定）するものである。具体的には、フラグ制御部３５は、送信比率の変更に応じるか否かを示す応答情報としてリクエスト応答フラグ，リクエスト非応答フラグ，及び変更応答フラグ、並びに、送信比率が変更されない場合の通常の通信フラグの４種類のフラグを制御する。
リクエスト応答フラグは、主局１０ｂからの送信比率を変更したいという要求（リクエストフラグ）に応じることを示すフラグである。逆に、リクエスト非応答フラグは、主局１０ｂからの送信比率を変更したいという要求に応じないことを示すフラグである。また、変更応答フラグは、主局１０ｂからの実際の送信比率の変更要求（変更要求フラグ）に応じることを示すフラグである。

ヘッダ生成部３６は、上り専用スロット５６のヘッダ５７を生成するものであり、ここではフラグ制御部３５によって決定されたフラグをヘッダに含める。
ここで、図９を参照しながら、送信比率を変更する際の主局１０ｂと従属局２０ｂとのデータ（特にフラグ）のやり取りについて説明する。
図９に示すように、まず、主局１０ｂの送信部１２ｂが、送信制御部１９に制御され、比率設定部１７で選定された新たな送信比率を、下り専用スロット５１のヘッダ５２の比率５３として含めて従属局２０ｂに送信する（図中の矢印Ｔ１参照）。

このとき、送信部１２ｂは、フラグ制御部３４によって制御されたリクエストフラグ（図中“Req”）をフラグ５４としてヘッダ５２に含めて従属局２０ｂへ送信する。
ただし、これら新たな送信比率やリクエストフラグを送信する下り専用スロット５１は、変更前の送信比率（初期時はデフォルトの送信比率）に基づくものである。
これに対して、従属局２０ｂは、受信部２３ｂが新送信比率とリクエストフラグとを含む下り専用スロット５１を受信すると、抽出部２９ｂがそれら新送信比率とリクエストフラグとを抽出する。

そして、主局１０ｂからの送信比率の変更要求に応じる場合には、フラグ制御部３５が、リクエスト応答フラグを主局１０ｂに送信するフラグとして決定する。例えば、フラグ制御部３５は、制御用テーブル３０ｂを検索し、新たな送信比率が制御用テーブル３０ｂから検索されれば、送信比率の変更要求に応じると判断してリクエスト応答フラグを選定する。

この場合、送信部２２ｂは、リクエスト応答フラグ（図中“Ack/Req”）をフラグ５８としてヘッダ５７に含めて主局１０ｂに送信する（図中の矢印Ｔ２参照）。
なお、従属局２０ｂのフラグ制御部３５は、何らかの理由（例えば制御用テーブル３０ｂに新たな送信比率が保持されていなかったこと）により、主局１０ｂからの送信比率変更要求に応じることができない場合は、リクエスト非応答フラグ（Nack/Req）を選定し、送信部２２ｂはリクエスト非応答フラグをフラグ５８として主局１０ｂに送信する。これにより、主局１０ｂと従属局２０ｂとは送信比率を変更することなく、無線通信を行う。

次に、従属局２０ｂからリクエスト応答フラグを受信した主局１０ｂにおいては、抽出部３３が、その上り専用スロット５６からフラグ５８のリクエスト応答フラグを抽出する。
続いて、フラグ制御部３４は、リクエスト応答フラグに応じて、変更フラグを選定し、ヘッダ生成部１８ｂがヘッダに変更フラグを含める。

そして、送信部１２ｂがヘッダ５２の送信比率５３に変更後の新たな送信比率を含め、フラグ５４に変更フラグ（図中“Change”）を入れて、従属局２０ｂに送信する（図中の矢印Ｔ３参照）。
これに対して、従属局２０ｂでは、抽出部２９ｂが下り専用スロットから変更フラグを抽出し、フラグ制御部３５が変更フラグに応じて、変更応答フラグを選定する。

そして、送信部２２ｂは、フラグ５８として変更応答フラグ（図中“Ack/Change”）を上り専用スロット５６に含めて主局１０ｂに送信する（図中の矢印Ｔ４参照）。
次いで、主局１０ｂにおいて、抽出部３３が変更応答フラグを抽出すると、比率設定部１７が、上記新たな送信比率を現在の送信比率として設定し（図中のブロックＴ５参照）、送信制御部１９ｂは以降の通信を、当該新たな送信比率に基づいて送信部１２ｂに実行させる。具体的には、送信部１２ｂは送信比率５３を新たな送信比率、フラグ５４を通常の通信フラグ“０”として、新たな送信比率に対応したサイズで下り専用スロットを従属局２０ｂに送信する（図中の矢印Ｔ６参照）。

つまり、送信部１２ｂは、送信比率５３を上記新たな送信比率、フラグ５４を通常の通信フラグ“０”にして、新たな送信比率に送信時間やサイズが対応した下り専用スロットを従属局２０ｂに送信する。
このとき、送信制御部１９ｂは、制御用テーブル３２に基づいて、新たな送信比率に応じた送信電力になるように送信部１２ｂによる下り専用スロットの送信を制御する。さらに、受信部１３ｂは、制御用テーブル３２に基づいて、新たな送信比率に応じた自動利得調整を行う。

一方、従属局２０ｂでは、ヘッダに含まれた送信比率が、事前に通知があった新たな送信比率であり通信フラグが通常の通信フラグ“０”の下り専用スロットを受信したか、あるいは、その下り専用スロットを受信していなくても通信フラグが変更要求フラグ（Change）の下り専用スロットを受信してから所定時間以上経過した場合に、送信制御部３１ｂが現在の送信比率を新たな送信比率に切り替えて、上り専用スロットの送信タイミング及びサイズを制御用テーブル３０ｂに基づいて変更する（図中のブロックＴ７参照）。なお、かかる所定時間は、例えば時間計測部２８によって計測される。

このとき、送信制御部３１ｂは、制御用テーブル３２に基づいて、新たな送信比率に応じた送信電力になるように送信部２２ｂによる上り専用スロットの送信を制御する。さらに、受信部２３ｂは、制御用テーブル３０ｂに基づいて、新たな送信比率に応じた自動利得調整を行う。
そして、フラグ制御部３５が通常の通信フラグ“０”を選定し、送信部２２ｂは、送信制御部１９ｂに制御され、ヘッダのフラグが“０”であり、新送信比率に応じた送信タイミング及びサイズの上り専用スロットを主局１０ｂに送信する（図中の矢印Ｔ８参照）。

このように、本発明の第２実施形態としての無線通信システム１ｂにあっては、主局１０ｂの送信部１２ｂが比率を変更することを示す変更情報（リクエストフラグや変更フラグ）を下り専用スロット内に含めるように構成され、従属局２０ｂの送信部２２ｂが、送信比率の変更に応じるか否かを示す応答情報（リクエスト応答フラグ，リクエスト非応答フラグ，変更応答フラグ）を上り専用スロット内に含めるように構成されるとともに、比率設定部１７は、従属局２０ｂからの応答情報に応じて新たな送信比率を設定するように構成されている。そのため、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、送信比率を確実に変更することができ、送信比率の設定に係る柔軟性をより向上できる。

例えば、送信比率の変更に伴って、主局１０ｂや従属局２０ｂで送信電力の変更や自動利得調整を行わなければならない場合にも、送信比率の変更を確実に行うことができる。
つまり、送信電力の変更や自動利得調整にはある程度の時間を要する。そのため、主局１０ｂからの送信比率の変更を指示する下り専用スロットのサイズが小さいと、従属局２０ｂがその下り専用スロットを受信して上り専用スロットを返すまでに、送信電力の変更や自動利得調整を行うことができず、結果的に送信比率を変更できない場合がある。

しかしながら、無線通信システム１ｂによれば、主局１０ｂと従属局２０ｂとは、実際に送信比率を変更する前に、送信比率を変更することを変更情報と応答情報とにより事前に確認し合うので、送信電力の変更や自動利得調整が間に合わなくなることを抑止でき、その結果、送信比率をより確実に変更することができる。
また、主局１０ｂ及び従属局２０ｂのそれぞれが、制御用テーブル３２，３０ｂに送信比率に応じた送信電力と利得とを保持し、送信制御部１９ｂ，３１ｂが制御用テーブル３２，３０ｂに基づいて送信電力を制御し、受信部１３ｂ，２３ｂが備える利得調整部が制御用テーブル３２，３０ｂに基づいて利得を調整するように構成されている。そのため、送信比率が変更され、上り／下り専用スロットの送信時間やサイズが変更された場合であっても、制御用テーブル３２，３０ｂに基づいて送信電力を送信比率に応じて変更でき、その結果、所定時間当たりの平均送信電力を一定に保つことができる。

しかも、受信側ではその送信電力に応じて（即ち、送信比率に応じて）利得を調整するので、送信電力に変更があっても、受信精度が落ちることがない。
換言すると、送信比率の変更により自動利得調整や送信電力等の無線パラメータの変更が必要となる無線通信システム１ｂにおいても、上りと下りの送受信比率を変更することができる。

〔３〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、無線通信システム１ａ，１ｂが、一つの主局１０ａ，１０ｂに対して、一つの従属局２０ａ，２０ｂを備えた場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、無線通信システム１ａ，１ｂは複数の従属局２０ａ，２０ｂを備えていてもよく、この場合であっても主局１０ａ，１０ｂは複数の従属局２０ａ，２０ｂのうちの一の従属局２０ａ，２０ｂとポイントツウポイントで時分割複信方式の無線通信を行うように構成される。

また、上述した実施形態では、比率設定部１７が主局１０ａ，１０ｂの下り専用スロットの送信比率を設定し、送信部１２ａ，１２ｂがその下り専用スロットの送信比率をヘッダに含めて従属局２０ａ，２０ｂに送信する場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、比率設定部１７が設定する比率は、下り専用スロット又は上り専用スロットの少なくとも一方の送信比率であってもよいし、これらの両方の比率（送受信比率）であってもよい。

従って、送信部１２ａ，１２ｂが従属局２０ａ，２０ｂに送信する比率も、下り専用スロット又は上り専用スロットの少なくとも一方の送信比率であってもよいし、これらの両方の比率（送受信比率）であってもよい。
いずれにしても、制御用テーブル３０ａ，３０ｂ，３２は、主局１０ａ，１０ｂと従属局２０ａ，２０ｂとでやり取りされる比率に対応している必要がある。

さらに、上述した第２実施形態では、従属局２０ｂが、第１テーブルと第２テーブルとを併合した制御用テーブル３０ｂを備えた場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、従属局２０ｂは第１テーブルと第２テーブルとを別に備えていてもよい。
また、上述した実施形態では、送信比率、あるいは、送信比率とフラグとを、下り専用スロットのヘッダに含める場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、下り専用スロットに報知スロットを別途追加し、その報知スロットに送信比率、あるいは、送信比率とフラグとを入れてもよい。

本発明の第１実施形態としての無線通信システムの機能構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態としての無線通信システムの従属局の制御用テーブルの構成例を示す図である。本発明の第１実施形態としての無線通信システムの動作例を説明するための図である。図３に示す動作例における従属局のより具体的な動作内容を説明するための図である。本発明の第２実施形態としての無線通信システムの機能構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態としての無線通信システムの動作例を説明するための図である。本発明の第２実施形態としての無線通信システムの主局の制御用テーブルの構成例を示す図である。本発明の第２実施形態としての無線通信システムの従属局の制御用テーブルの構成例を示す図である。本発明の第２実施形態としての無線通信システムにおいて送信比率を変更する場合の主局と従属局とのデータのやり取りの一例を説明するための図である。従来の無線通信システムの無線フレームを示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ：無線通信システム
１０ａ，１０ｂ：主局（主装置）
１１，２１：アンテナ
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ：受信部
１３ａ，１３ｂ：送信部（第１送信部）
１４，２４：ＬＡＮ（Local Area Network）信号終端部
１５，２５：ＬＡＮ受信部
１６，２６：ＬＡＮ送信部
１７：比率設定部（設定部）
１８ａ，１８ｂ，３６：ヘッダ生成部
１９ａ，１９ｂ，３１ａ，３１ｂ：送信制御部
２０ａ，２０ｂ：従属局（従属装置）
２３ａ，２３ｂ：送信部（第２送信部）
２７：同期検出部
２８：時間計測部
２９ａ，２９ｂ，３３：抽出部
３０ａ：制御用テーブル（第１テーブル）
３０ｂ：制御用テーブル（第１テーブル，第２テーブル）
３２：制御用テーブル
３４，３５：フラグ制御部
４０，５０：単位無線フレーム
４１，４７，５１，６０：下り専用スロット（下りスロット）
４２，５２，５７：ヘッダ
４３，５３：比率
４４，５６：上り専用スロット（上りスロット）
４５，４６，５５，５９：ガードタイム
５４：フラグ（変更情報）
５８：フラグ（応答情報）
１００：無線フレーム
１０１：報知スロット
１０２：下り専用スロット
１０３−１〜１０３−３：共用スロット
１０４：上り専用スロット

Claims

時分割複信方式で主装置と従属装置とが無線通信を行う無線通信システムであって、
前記主装置が、
単位無線フレームにおける下りスロット又は上りスロットの少なくとも一方の比率を設定する設定部と、
前記下りスロット内に前記比率の情報を含めて前記従属装置に送信する第１送信部とを備え、
前記従属装置が、
前記主装置の前記第１送信部によって送信された前記下りスロットを受信する受信部と、
前記比率の情報に応じた上りスロットの送信開始タイミングと送信容量とを示す第１テーブルと、
前記第１テーブルに基づき、前記受信部が受信した前記下りスロットに含まれる前記比率の情報に応じた前記送信開始タイミングに、前記比率の情報に応じた前記送信容量に対応する上りスロットを前記主装置に送信する第２送信部とを備え、
前記主装置の第１送信部が、前記比率を変更することを示す変更情報を前記下りスロット内に含めるように構成され、
前記従属装置の前記第２送信部が、前記比率の変更に応じるか否かを示す応答情報を前記上りスロット内に含めるように構成され、
前記主装置の前記設定部は、前記従属装置からの前記応答情報に応じて新たな前記比率を設定するとともに、
前記主装置は、前記比率に応じた前記下りスロットの送信電力と前記上りスロットの受信利得とを示す第２テーブルと、前記第２テーブルに基づいて前記第１送信部の送信電力を制御する第１送信制御部と、前記第２テーブルに基づいて受信利得を調整する第１利得調整部とをさらに備え、
前記従属装置は、前記比率に応じた前記上りスロットの送信電力と前記下りスロットの受信利得とを示す第３テーブルと、前記第３テーブルに基づいて前記第２送信部の送信電力を制御する第２送信制御部と、前記第３テーブルに基づいて受信利得を制御する第２利得調整部とをさらに備えていることを特徴とする無線通信システム。
前記第１テーブルと前記第３テーブルとが同一テーブルで構成されていることを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム。