CN101960905A - 无线通信方法、无线通信系统、基站、及终端站 - Google Patents

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Abstract

基站在按每个终端站或终端站和基站间的每个无线链路而特别指定的数据发送频度高的特别指定期间中存在的按需分配区间中，即使在没有从终端站接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个终端站或每个无线链路的频带分配，终端站在由基站分配的频带中发送请求信息或发送数据。

Description

无线通信方法、无线通信系统、基站、及终端站
技术领域
本发明涉及能够实现动态的频带分配的无线通信方法、无线通信系统、基站、及终端站。
本申请基于2008年3月12日在日本申请的特愿2008-062531号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
近年来，在以设备控制、交通、流通、环境保护、食品/农业、地震监控、医疗福利等为中心的领域中，利用无线标识、Bluetooth(注册商标)、Zigbee(注册商标)等短距离的无线通信系统的泛在网络开始普及。今后，伴随应用及服务的开发，期待这些网络使用用户数量的增加。因此，作为能够向更多的用户提供各种应用及服务、进而能够扩大服务区的广域泛在网络备受瞩目。
如图1所示，本网络由与有线网络1连接的基站2、和在广域中点分布的许多无线终端3-1、3-2、...、3-N(N是整数)构成。无线终端3-1、3-2、...、3-N被直接收容在基站2。在图1中，无线终端3-1、3-2分别与基站2建立一个无线链路5。另外，无线终端3-N与基站2建立两个无线链路5。
另外，与有线网络1连接的基站2也可以是多个。
本网络内的无线终端3-1、3-2、...、3-N为电池起动。无线终端3-1、3-2、...、3-N是仅具有数据的测定和测定数据的发送等的最小限度的功能的低功耗/低功能的终端。来自无线终端3-1、3-2、...、3-N的业务具有如下特征，(1-1)数据量少，(1-2)发送间隔比较长，(1-3)关于数据产生周期性高。这种无线终端3-1、3-2、...、3-N在一个基站2的支配下存在许多个。因此，作为业务特性，具有上行链路(从无线终端3-1、3-2、...、3-N向有线网络1侧的基站2的信息的传输)的周期性业务大量存在，整体的业务量增大的倾向。另外，在本网络中，由于其目的在于收集来自尽可能多的无线终端3-1、3-2、...、3-N的数据，因此，需要在一台基站2中高效率地收容尽可能多的无线终端3-1、3-2、...、3-N。因此，在这些网络中，要求能够在一台基站2中高效率地收容许多低功能的无线终端3-1、3-2、...、3-N，同时实现高吞吐量、低传输延迟时间的MAC(Media Access Control，介质访问控制)协议。
作为满足上述要求条件的MAC协议，已知有作为资源利用效率高的集中控制方法的一种的动态时隙分配(DSA：Dynamic Slot Assignment)。该方法中，基站2动态地分配与来自无线终端3-1、3-2、...、3-N的请求对应频带(时隙)。
图2表示TDMA-TDD(Time Division Multiple Access-Time Division Duplex，时分多址-时分双工)的MAC帧的一例。MAC帧为固定长度，分为上行链路和下行链路的两个。下行链路由报告区域(或区间，以下相同)和按需分配区域构成。上行链路由按需分配(DA)区域和随机接入(RA)区域构成。
按需分配区域是无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路的每一个的频带分配区域，是能够非竞争(无竞争)地接入的区域。另一方面，随机接入区域是多个无线终端3-1、3-2、...、3-N通过随机接入而使用的区域，是基于竞争的接入区域。另外，为了发送接收数据、控制信息，使用Bch(Broadcast control channel：广播控制信道)、RFch(Random access Feedback channel：随机接入反馈信道)、Fch(Frame control channel：帧控制信道)、Cch(Control channel：控制信道)、Dch(Data channel：数据信道)、Rch(Random access channel：随机接入信道)。Bch用于帧同步，且为了向无线终端3-1、3-2、...、3-N报告基站2的属性(基站ID(标识符)等)而使用。Fch为了通知在以无线终端3-1、3-2、...、3-N单位或无线链路单位进行频带分配的按需分配区域中的与每个无线终端3-1、3-2、...、3-N或每个无线链路的频带分配相关的信息(例如，能够特别指定分配了频带的无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5的ID、分配信道、分配位置、分配量等)而使用。RFch为了通知随机接入信息(前一帧的随机接入结果、随机接入参数(Initial Window Size，初始窗口尺寸：IWS)和PF(Persistent Factor，坚持因子)、本帧的随机接入的开始位置及时隙数等)而使用。Cch为了发送接收频带请求(Resource Request，资源请求：RREQ)、ARQ(Automatic Repeat Request，自动请求重发)等的每个无线终端或每个无线链路的控制信息而使用。Dch为了发送接收数据而使用。Rch是用于随机接入的信道，为了无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路向基站2随机接入发送上述RREQ而使用。
在动态时隙分配(DSA)中，有无线终端3-1、3-2、...、3-N为了对基站2进行频带请求而使用随机接入的方法。该方法能够灵活且高效率地收容突发产生的非周期的数据，所以被广泛应用。
图3表示使用该方法的上行链路的数据发送序列的一例。在本例中，基站2从MAC帧(MAC Frame)的先头起向无线终端3-1、3-2、...、3-N依次发送Bch、RFch、Fch。基站2支配下的无线终端3-1、3-2、...、3-N通过接收RFch，能够获知在该帧中的随机接入的开始位置、时隙数。在无线终端3-1、3-2、...、3-N向基站2发送数据的情况下，为了请求用于发送数据的频带，以Rch发送包含对无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5进行特别指定的ID的RREQ(频带请求)。这时，无线终端3-1、3-2、...、3-N为了回避与来自其它无线终端3-1、3-2、...、3-N的Rch的冲突，自主地决定作为基于Exponential(指数函数)退避(back off)算法的发送待机时间的退避时间。在该算法中，生成从0到WS(Window Size，窗口尺寸)内的均匀随机数值(整数)。而且，将该随机数值作为退避时隙数。并且，将经过该退避时隙数所需要的时间作为退避时间。另外，在最初的随机接入时，将由RFch通知的IWS作为WS进行使用。
无线终端3-1、3-2、...、3-N在退避时间完成的时刻，利用刚待机完成后的Rch时隙向基站2发送RREQ。在与来自其它的无线终端3-1、3-2、...、3-N的Rch冲突的情况下，应用Exponential退避算法再发送RREQ。在基站2能够正确接收RREQ的情况下，利用下一帧的RFch通知RREQ的接收成功，根据RREQ分配与频带请求值相当的Dch。另外，在分配该Dch的下一帧中，分配用于向无线终端2发送对该Dch的到达确认的ARQ(ARQ-ACK/ARQ-NACK)用的Cch。
无线终端3-1、3-2、...、3-N在接收到ARQ-ACK用的Cch的情况下，完成该数据的发送处理。另一方面，在接收到ARQ-NACK用的Cch的情况下，应用Exponential退避算法再发送RREQ。
在上述根据随机接入的动态时隙分配(DSA)中，特别是在基站2的支配下存在许多无线终端3-1、3-2、...、3-N。因此，向随机接入(RA)的接入增加，RCH(随机接入信道)发生冲突的可能性增大，伴随冲突的开销增加。该开销是基于Exponential退避算法的发送待机时间，其使吞吐量特性及延迟特性劣化。
非专利文献1：太田厚、布房夫、望月伸晃等、“5GHz帯アドバンスドワイヤレスアクセス(AWA)システムの開発-MAC/DCL機能”、2000年電子情報通信学会ソサイエテイ大会、B-5-39、P.327、2000年
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种通过减少随机接入业务而削减伴随冲突的开销，能够改善基站、与通过无线线路和基站连接的无线终端之间的吞吐量特性及延迟特性的无线通信方法、无线通信系统、基站、及终端站。
用于解决课题的方案
(1)本发明是为了解决上述课题而完成的，在本发明一个方式的无线通信方法中，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，所述基站，对按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个该终端站或每个该无线链路的频带分配，所述终端站在所述基站进行了频带分配的频带中发送频带请求信息或所述发送数据。
(2)另外，在本发明一个方式的无线通信方法中，所述特别指定期间基于来自所述基站的外部的指示，设定开始时或结束时。
(3)另外，在本发明一个方式的无线通信方法中，所述特别指定期间对应于每个无线链路的信号交换序列，设定开始时或结束时。
(4)另外，在本发明一个方式的无线通信方法中，所述特别指定期间对应于对所述终端站或所述无线链路的频带分配，设定开始时。
(5)另外，在本发明一个方式的无线通信方法中，所述特别指定期间以如下方式设定结束时：设定为在开始时设定的内部的计时器的超时时；或者，所述基站对在所述特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，所述基站也按每个所述终端站或每个所述无线链路进行频带分配，与相对于进行了频带分配的频带的所述频带请求信息或所述发送数据的接入状态对应地进行设定；或者，设定为在随机接入的频带请求接收时。
(6)另外，在本发明一个方式的无线通信方法中，所述特别指定期间基于按每个所述终端站或每个所述无线链路向所述基站传输的所述发送数据的测定信息，估计开始时、或结束时并进行设定。
(7)另外，本发明一个方式的无线通信方法中，在所述特别指定期间中存在的所述按需分配区间中的每个所述终端站或每个所述无线链路的频带分配，在规定定时或满足规定条件的定时进行。
(8)另外，在本发明一个方式的无线通信系统中，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，所述基站对按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个该终端站或每个该无线链路的频带分配，所述终端站在所述基站进行了频带分配的频带中发送频带请求信息或所述发送数据。
(9)另外，本发明一个方式基站，是无线通信系统中的基站，在该无线系统中，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，对按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个该终端站或每个该无线链路的频带分配，对从所述终端站在进行了所述频带分配的频带中发送的频带请求消息或所述发送数据进行接收。
(10)另外，在本发明一个方式的终端站，是无线通信系统中的终端站，在该无线通信系统中，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，对通过所述基站按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在没有发送随机接入的频带请求的情况下，基站也按每个该终端站或每个该无线链路进行频带分配，在进行了频带分配的频带中发送频带请求信息或所述发送数据。
发明的效果
根据本发明，在基站中，按作为终端站的无线终端或无线链路的每一个，特别指定上行链路的数据发送频度高的期间，对该特别指定的期间(特别指定期间)分配对于该无线终端或无线链路的上行链路的数据发送用的频带。因此，通过基站事先实施上行链路发送用的频带分配，从而能够减少随机接入业务。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式及现有技术中的无线通信系统的基本结构的概略方框图。
图2是表示MAC帧结构的图。
图3是表示现有技术的上行链路数据的数据发送序列的例子的图。
图4是表示本发明的实施方式应用时的接入序列例(以RREQ用的Cch进行上行链路数据发送用的频带分配的情况)的图。
图5是表示本发明的实施方式应用时的接入序列例(以数据用的Dch进行上行链路数据发送用的频带分配的情况)的图。
图6是表示本发明的实施方式的基站2的结构例(基本结构)的方框图。
图7是表示本发明的实施方式的基站2的结构例(按照通知决定特别指定期间的情况)的方框图。
图8是表示本发明的实施方式的基站2的结构例(通过无线链路的监视来决定特别指定期间的情况)的方框图。
图9是表示本发明的实施方式的基站2的结构例(通过无线链路的业务测定来决定特别指定期间的情况)的方框图。
图10是表示认证处理时的序列例的图。
图11是本发明的实施方式的上行链路发送用的频带分配链路的注册判定处理的流程图。
图12是本发明的实施方式的上行链路发送用的频带分配链路的解除处理的流程图。
图13是本发明的实施方式的上行链路发送用的频带分配处理的流程图。
图14是本发明的实施方式的上行链路发送用的频带分配链路的注册判定处理的流程图。
图15是本发明的实施方式的上行链路发送用的频带分配链路的解除处理的流程图。
附图标记说明
1...有线网络
2...基站
3-1、3-2～3-N...无线终端
4...服务器
5...无线链路
21...发送部
22...接收部
23...无线控制部
24...频带分配部
25...连接控制部
26...无线链路监视部
27...无线业务测定部
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。本发明实施方式的无线系统的基本结构与现有技术相同。即，如图1所示，由与有线电网络1连接的基站2、和在广域中点分布的许多无线终端3-1、3-2、...、3-N构成。成为终端站的无线终端3-1、3-2、...、3-N被直接收容在基站2。在该情况下，在有线网络1连接有服务器4。另外，基站2和多个无线终端3-1、3-2、...、3-N之间分别以无线链路5连接。
另外，在下面的说明中，针对在基站2对应于来自无线终端3-1、3-2、...、3-N的请求而动态地分配频带时使用图2所示的TDMA-TDD的MAC帧的情况进行说明。
即，在本发明的实施方式的无线系统中，与上述现有的无线系统同样地，多个无线终端3-1、3-2、...、3-N通过被时间分割的公共无线线路(由各无线链路5构成的线路)与基站2连接。基站2在作为无线帧的MAC帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配的区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理。并且，基站2对于来自无线终端3-1、3-2、...、3-N的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到按需分配区间。无线终端3-1、3-2、...、3-N在发送数据产生的情况下，经过退避时间后，在随机接入区间内的时隙中随机接入发送频带请求信息。在发送失败的情况下，无线终端3-1、3-2、...、3-N在经过退避时间后，再次随机接入发送频带请求信息。在发送成功的情况下，从基站2将上行通信用频带分配到按需分配区间，无线终端3-1、3-2、...、3-N使用分配的频带对发送数据进行发送。
在本发明的实施方式中，如以下所述那样，能够特别指定上行链路的发送数据的发送频度高的期间。另外，基站2对该特别指定的期间的按需分配区间，即使在从无线终端3-1、3-2、...、3-N未接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行对该无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5分配上行链路的数据发送用的频带的动态频带分配。
在作为本发明的实施方式的无线系统的基站2中，作为频带分配方法，对每个无线终端3-1、3-2、...、3-N或每个无线链路5，将上行链路的发送数据的发送频度高的期间作为“特别指定期间”而特别指定。并且，对于该特别指定期间，分配相对于该无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5的上行链路的数据发送用的频带。由此，不需要来自无线终端3-1、3-2、...、3-N的使用随机接入的RREQ(频带请求)的发送，能够谋求随机接入的业务量的减少。该特别指定期间为图2的MAC帧的1个或多个帧的量的时间。
图4及图5是表示在图1的无线系统中应用了本发明的实施方式的频带分配方法的情况下的接入序列例的图。另外，在本例中，作为一例将特别指定期间设为MAC帧的一帧(MAC Frame(1))。在图4中，作为上行链路(UL)发送用的分配频带，对于相应的无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5，将RREQ用Cch分配到按需分配(DA)区域。这时，在下一个MAC帧(MAC Frame(2))中，也可以分配相对于该Cch的ARQ用Cch。
另一方面，在图5中，作为上行链路发送用的分配频带，对于相应的无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5，将发送数据用的Dch分配到按需分配(DA)区域。图4中，在特别指定期间中，通过用Cch发送RREQ(频带请求)，从而不进行向随机接入(RA)区域的发送。另一方面，图5中，通过用Dch直接对发送数据进行发送，从而不进行向随机接入(RA)区域的发送。如本例所示，作为特别指定期间的上行链路(UL)发送用的分配频带(信道)，有下面的(i)、(ii)。
(i)RREQ用的Cch，
(ii)发送数据用的Dch。
接着，作为用于基站2对无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5，特别指定发送数据的发送频度高的期间、即特别指定期间的方法，有下面的(I)～(III)。
(I)按照来自基站2的外部的指示的情况，
(II)基于在基站2的监视/估计进行决定的情况，
(III)组合(I)和(II)的情况。
图6表示基站2的基本的结构例。如图6所示，基站2为了实现无线通信，具备：发送部21、接收部22、无线控制部23、以及频带分配部24。另外，为了管理与图1的由有线网络1等构成的有线侧的通信、以及每个无线链路5的通信，基站2具备连接控制部25。与图1的无线终端3-1、3-2、...、3-N之间进行无线通信的发送部21和接收部22以无线信道单位进行发送接收。无线控制部23进行无线帧的生成/分解、发送部21和接收部22的控制以及每个无线链路的频带管理。频带分配部24实施调度(scheduling)。
在上述(I)中，基站2通过来自有线网络1、例如、服务器4的指示而决定特别指定期间。例如，连接控制部25接受来自有线网络1的指示，特别指定与该指示相应的无线链路5，将该特别指定的相对于无线链路5的特别指定期间的开始/结束指示向无线控制部23通知。
这时，也能够将接收到来自有线网络1的指示的定时作为特别指定期间的开始/结束指示，也能够将在来自有线网络1的指示中包含的特别指定期间的开始/结束定时作为特别指定期间的开始/结束指示。另外，定时可以是时间，也可以是能够表示时间或计算出时间的信息，例如，MAC帧的帧序号。在是时间的情况下，特别指定期间的开始/结束为接收到的时间或所指示的时间，在帧序号的情况下，是接收了指示的帧或被指示的帧。
无线控制部23通过从连接控制部25接收开始指示来设定特别指定期间的开始，通过接收结束指示来设定特别指定期间的结束。图7表示基站2的控制流程。在图7中表示图6的基站2的结构。另外，在图7中，用虚线表示通过来自连接控制部25或有线网络1的指示来决定特别指定期间时的信息的流向。虚线(f1)表示本实施方式，表示以来自有线网络1的服务器4(参照图1)的指示为契机，连接控制部25向无线控制部23指示特别指定期间的开始和结束的情况。
在上述(II)中，在监视每个无线链路5的数据交换序列的情况下，基站2通过从已知的数据交换序列组中特别指定在该无线链路5进行的数据交换序列，从而决定特别指定期间。例如，连接控制部25通过接收来自无线侧或有线侧的数据，根据数据中的数据类别识别数据交换序列的最初数据，从而从已知的数据交换序列组中特别指定该序列，将该序列的最初的数据的接收定时设为特别指定期间的开始，将最终的数据的接收定时设为特别指定期间的结束，向无线控制部23指示。无线控制部23通过从连接控制部25接收开始指示，从而设定特别指定期间的开始，通过接收结束指示，从而设定特别指定期间的结束。图7表示基站2的控制流程。虚线(f2)表示本实施方式，表示连接控制部25指示特别指定期间的开始和结束的情况。
另外，接收定时是时间也可，是能够表示时间或计算出时间的信息、例如MAC帧的帧序号也可。在是时间的情况下，特别指定期间的开始/结束成为接收的时间，在是帧序号的情况下，成为接收的帧。
在上述(II)中，另外如图8所示，在接收部22和无线控制部23之间设置无线链路监视部26，在基站2中监视无线链路5的通信状况及频带分配状况，决定特别指定期间。即，使特别指定期间的开始与对于监视对象的无线链路5的频带分配(例如，在本实施方式中Dch的分配)定时对应。这时，作为监视的Dch，有以下情况：(2-1)仅是上行链路的Dch、(2-2)仅是下行链路的Dch、(2-3)上行链路和下行链路的Dch的情况。另一方面，特别指定期间的结束有以下的(a)～(c)的情况。
(a)开始判定后，起动计时器，将超时(time out)的定时作为结束的情况(再有，在开始判定后再度检测出开始的情况下，在本实施方式中，在再次有监视对象的Dch的分配的情况下，也可以再起动该计时器)，
(b)基于从相应的无线终端，对本实施方式的基站2在特别指定期间中进行了分配的上行链路发送用的频带的接入状况进行判定的情况，
(c)设为随机接入的频带请求的接收定时的情况。
另外，能够单独使用上述(a)～(c)中说明的条件，也能够组合使用。
在上述(b)中，将相对于分配频带的、频带分配信息或发送数据没有发送的次数达到规定数的定时、或相对于分配频带的频带分配信息的接收定时作为结束。
另外，频带分配定时、超时的定时、达到规定数的定时、接收定时可以是时间，也可以是能够表示时间或计算出时间的信息，例如，MAC帧的帧序号。在时间的情况下，是进行了频带分配的时间、超时时间、达到规定数时的时间、接收时间，在帧序号的情况下，是进行了频带分配的帧、超时的帧、达到规定数的帧、接收帧。
在上述(II)中，另外如图9所示，在接收部22和无线控制部23之间设置无线业务测定部27，在基站2中测定无线链路5的上行链路的发送数据(Dch)的业务，基于测定结果估计特别指定期间也可。这时，根据下面表示的测定信息来决定特别指定期间。
(3-1)发送数据的产生信息
(3-2)发送数据的接收信息
关于(3-1)，无线终端3-1、3-2～3-N对发送数据附加该数据的产生信息并进行发送，基站2在接收该数据时，通过求取与前面的数据的产生信息的差分，计算出数据的产生间隔。然后，基于一定间隔、或测定了规定的数据数量的产生间隔，在数据(Dch)接收时，决定下一个数据用的特别指定期间。这时，这时将特别指定期间的开始设为最后接收的数据的产生信息+最小的产生间隔，将特别指定期间的结束设为最后接收的数据的产生信息+最长的产生间隔。
关于(3-2)，基站2存储该数据的接收信息，通过求取与前面的数据的接收信息的差分，计算出发送数据在基站2的接收间隔。然后，基于一定间隔、或测定了规定的数据数量的接收间隔，在数据(Dch)接收时，决定下一个数据用的特别指定期间。这时将特别指定期间的开始设为最后接收的数据的接收信息+最小的接收间隔，将特别指定期间的结束设为最后接收的数据接收信息+最长的接收间隔。
再有，产生信息及接收信息是时间信息也可，是能够表示时间或计算出时间的信息、例如，MAC帧(固定长度)的帧序号也可。
产生信息及接收信息在以时间规定的情况下，分别为产生时间、接收时间，在以帧规定的情况下，为产生帧、接收帧。
上述(III)组合了上述(I)的结构和(II)的结构。例如，对于特别指定期间的开始，应用上述(I)的结构/工作，对于结束，通过上述(II)的监视进行判定。或者，关于开始，通过上述(II)的监视进行判定，关于结束，应用(I)的结构/工作。这样，针对开始及结束时的设定，组合(I)及(II)的结构。
下面，关于通过无线控制部23设定的特别指定期间中的频带分配方法，有下面的(A)、(B)的情况，在频带分配部24中实施。
(A)规定定时
(B)满足规定条件的定时
(A)是例如有每个帧、每个规定的帧数、从特别指定期间的开始起规定的帧数之后等。
(B)是在满足规定的条件时应用(A)的情况，例如，作为规定条件，有对于无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5有下行链路(从基站2向无线终端3-1、3-2、...、3-N的信息的传输)的数据分配的情况、从连接控制部25有指示的情况等。
下面，对本发明的实施方式1～3的无线系统进行说明。
首先，对在实施方式1和实施方式2中公共的处理，参照图10进行说明。图10表示在实施方式1和实施方式2中应用的认证处理时的序列例。在本例中，无线终端3-1、3-2、...、3-N为了在与基站2的同步建立后开始无线通信而实施认证处理。
最初，无线终端3-1、3-2、...、3-N在无线区间中，为了取得作为用于基站2特别指定无线终端2的ID的MAC-ID，对基站2随机接入发送MAC-ID分配请求(步骤S11)。然后，无线终端2接收来自基站2的MAC-ID分配响应(步骤S12)。
然后，实施作为已知的数据交换序列的一种的认证处理序列(认证请求、认证响应、认证完成)。即，无线终端3-1、3-2、...、3-N对基站2发送认证请求(步骤S13)。然后，无线终端3-1、3-2、...、3-N从基站2接收认证响应(步骤S14)。然后，无线终端3-1、3-2、...、3-N对基站2发送认证完成(步骤S15)。本处理由连接控制部25主导进行，且交换的数据是序列的。
对本序列实施上行链路(UL)发送用的频带分配。在特别指定期间决定中，能够应用基于无线链路5的数据交换序列的监视的情况(相当于图7)、和基于无线链路5的频带分配状况的监视的情况(相当于图8)。
在基于上述(II)的内的数据交换序列的监视的情况下，如图10所示，图7的连接控制部25在接收作为认证处理序列的最初的数据的认证请求后，对无线控制部23通知开始指示(步骤S16)。另外，连接控制部25在接收作为认证处理序列的最后的数据的认证完成后，通知结束指示(步骤S17)。这时，无线控制部23将开始指示和结束指示看作特别指定期间的开始和结束。另一方面，在基于上述(II)的无线链路5的频带分配状况的监视的情况下，监视进行认证处理的无线链路5，将对该无线链路5的Dch频带分配的开始作为特别指定期间的开始。另外，对该无线链路5，基站2计数对在特别指定期间分配的分配频带的未接入次数，在达到规定值的情况下，看作该无线链路5的通信结束，作为特别指定期间的结束。
关于特别指定期间的决定，上述两个的任何一个均能够对实施方式1、2应用。
[实施方式1]
在本实施方式中，是在特别指定期间的开始时，还未决定结束时的情况(使用根据估计的特别指定期间的决定方法以外的方法的情况)，关于对认证处理序列设定特别指定期间，在该特别指定期间中进行每帧分配的情况进行说明。
在本实施方式中，针对如下情况下的处理，说明上述的特别指定期间中的上行链路(UL)发送用的频带分配方法，即、作为上述(A)内的每帧，将上行链路(UL)发送用的分配频带作为上述(i)的RREQ(频带请求)用的Cch，对每帧分配一个Cch。
图11表示上行链路(UL)发送用的频带分配链路的注册判定处理。对特别指定期间开始了的无线链路5，判定作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路可否注册(步骤Sa1)。
如果能够注册的话，在特别指定期间结束之前，对该无线链路5分配RREQ用的Cch频带(步骤Sa2)。这时，将RREQ用的Cch频带看作优先确保频带。在此，所谓优先确保频带是必须确保的频带。
在步骤Sa1的注册判定处理中，对(在相对于已经注册完成的链路的优先确保总频带，加上相对于该无线链路5的RREQ用的Cch频带后的)优先确保总频带值和其最大值(事先设定值)进行比较。而且，如果为最大值以下的话，在步骤Sa2中将RREQ用的频带决定为优先确保频带，将该链路作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路进行注册。而且，在频带分配部24的调度时，对作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路而注册的全部链路，分配RREQ用的Cch。在超过最大值的情况下，从优先确保总频带值中减去加上的Cch频带，返回比较前的值。
图12表示上行链路(UL)发送用的频带分配链路的解除处理。本处理在特别指定期间的结束时实施，从上行链路(UL)发送用的频带分配链路中解除该链路(步骤Sb1)。然后，通过从优先确保总频带值中减去该链路用的RREQ用的频带，从而更新优先确保总频带值(步骤Sb2)。
[实施方式2]
在本实施方式中，是在特别指定期间的开始时没有决定结束时的情况(在使用根据估计的特别指定期间的决定方法以外的方法的情况)，关于对认证处理序列设定特别指定期间，在该特别指定期间中且具有分配条件的情况下的分配例进行说明。
在本实施方式中，针对特别指定期间的上行链路(UL)发送用的频带分配方法与上述(B)的分配条件一致的情况进行说明。分配条件是，作为下行链路的Dch发送产生时，在同一帧以后，仅分配一次UL发送用的频带。图10中相当于认证响应的信息发送时。另外，对将上行链路(UL)发送用的分配频带作为上述(ii)的数据发送用的Dch的情况下的分配处理进行说明。
在本例中，将分配频带不是设为RREQ用的Cch，而设为数据发送用的Dch，但不限定于此。例如，如认证处理序列那样，在交换的消息是固定长度，且是序列的情况下能够实现Dch的直接分配。将特别指定期间开始了的无线链路作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路进行注册。另外，从上行链路(UL)发送用的频带分配链路解除特别指定期间结束了的无线链路。
在频带分配部24的调度开始时，在最初进行在实施方式1中说明的对优先确保频带的分配之后，减去该分配的频带，计算出能分配的频带(剩余频带)。接着，对上行链路(UL)发送用的频带分配链路的全部链路，实施图13所示的上行链路(UL)发送用的频带分配处理。首先，判定是否与分配条件一致(步骤Sc1)。在一致的情况下，通过比较剩余频带和上行链路(UL)发送用的分配频带，判定是否能够确保上行链路(UL)发送用的频带(步骤Sc2)。如果上行链路(UL)发送用的分配频带值是剩余频带值以下的话就能够分配，作为上行链路(UL)发送用的频带分配处理，对相应的无线链路5分配数据发送用的Dch(步骤Sc3)。这时，通过从剩余频带值减去分配频带值，从而更新剩余频带。
另外，在不满足分配条件的情况下(步骤Sc1中“否”)，不实施对该无线链路的上行链路(UL)发送用的频带分配处理。
另一方面，在虽然满足分配条件(步骤Sc1中“是”)，但在本调度帧中不能够分配的情况(步骤Sc2中“否”)，实施在下一个帧以后的上行链路(UL)发送用的频带分配的优先处理(步骤Sc4)。本处理将满足分配条件的对上行链路(UL)发送用的频带分配链路的分配频带，在下一个帧之后作为(实施方式1中说明了的)优先确保频带而确保，在下一个帧以后确实地实施分配。在分配完成时从优先确保频带解除。
另外，在本例中，将上行链路(UL)发送用的分配频带作为数据发送用的Dch，但以RREQ用的Cch也能够应用。
(实施方式3)
本实施方式是在特别指定期间的开始时，决定了结束时的情况(使用根据估计的特别指定期间的决定方法的情况)，针对在无线链路5的通信中，向数据的上行链路(UL)发送(图3的“data”相当于数据)的应用进行说明。关于特别指定期间的决定，基于上述(II)的使用产生信息的业务估计来进行。在数据接收时，通过求取与前面的数据的产生信息的差分，从而计算出数据的产生间隔。然后，根据测定的产生间隔，预测下一个数据产生期间，将该预测期间作为特别指定期间。产生间隔的测定通过无线终端3-1、3-2、...、3-N对数据附加产生信息并发送，在基站2将数据产生间隔在一定区间中保持或保持一定数据数量，进行计算。然后，将特别指定期间的开始设为最后的接收数据的产生信息+最短的产生间隔。另外，将特别指定期间的结束设为最后的接收数据的产生信息+最长的产生间隔。
另外，也能够对本实施方式的特别指定期间设定作为特别指定期间的上限值的阈值，对阈值以下的无线链路5实施下述的上行链路(UL)发送用的频带分配。由此，能够对产生间隔的偏移小、即周期性高的数据的上行链路(UL)发送优先实施频带分配。
在本实施方式中，针对如下情况下的分配处理，说明特别指定期间的上行链路(UL)发送用的频带分配方法，即，作为上述(A)的每个帧，将上行链路(UL)发送用的分配频带设为上述(i)的RREQ用的Cch，对每个帧分配一个Cch。图14表示上行链路(UL)发送用的频带分配链路的注册判定处理。首先，对特别指定期间开始了的无线链路5判定是否能够作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路进行注册(Sd1)。如果能够注册的话，在特别指定期间的全部帧中，对该无线链路分配RREQ用的Cch频带。将RREQ用的Cch频带看作优先确保频带。在本注册判定处理中，在特别指定期间的全部帧中判定是否能够确保优先确保频带。优先确保频带的判定能够使用在实施方式1中说明了的方法。而且，在全部帧中能够将RREQ用的频带确定为优先确保频带时，将该链路作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路进行注册(步骤Sd2)。然后，在频带分配部24的调度时，对作为上行链路(UL)发送用的频带分配链路而注册的全部链路，分配RREQ用的Cch。
图15表示上行链路(UL)发送用的频带分配链路的解除处理。本处理在特别指定期间期满时，或在途中结束特别指定期间的情况下实施。在上行链路接收时，从上行链路(UL)发送用的频带分配链路解除该链路(步骤Se1)。
然后，针对特别指定期间是否期满进行判定(步骤Se2)。
在特别指定期间期满的情况下(步骤Se2中“是”)，结束图15所示的处理。
如果在特别指定期间的途中结束的情况下(步骤Se2中“否”)，即，以随机接入接收到频带请求的情况下，或在上行链路发送用的频带分配中接收到频带请求时，通过对未分配帧，从优先确保总频带值中减去该链路用的RREQ用的频带，从而更新优先确保总频带值(步骤Se3)。
如上所述，上述的实施方式例如在进行TDMA/TDD的动态的时隙(频带)分配(DSA)时使用，该TDMA/TDD是多个无线终端3-1、3-2、...、3-N共有由多个无线链路5构成的无线线路的情况下的通信方法。如图2所示，在MAC帧内的上行链路区间中设定按需分配区间和随机接入区间。并且，无线终端3-1、3-2、...、3-N在随机接入区间中向基站2发送频带分配请求。在发送成功并从基站2分配了按需分配区间的频带的情况下，无线终端3-1、3-2、...、3-N在分配频带中向基站2发送发送数据。在发送失败的情况下，无线终端3-1、3-2、...、3-N反复进行在经过退避时间后再次发送频带分配请求的过程。并且，对每个无线终端3-1、3-2、...、3-N或每个无线链路5分析/决定上行链路的发送数据的发送频度高的期间。在该特别指定期间中，基站2对该无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5分配按需分配频带。即，通过基站2，对无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5的每一个特别指定上行链路的数据发送频度高的期间(特别指定期间)。而且，相对于该期间，分配对该无线终端3-1、3-2、...、3-N或无线链路5的上行链路的数据发送用的频带。在此，作为决定该特别指定期间的方法，能够使用根据来自外部的指示的方法、或在基站2中进行频带分配状况的监视、业务的估计的方法等。据此，基站2事先实施上行链路(UL)发送用的频带分配，由此并不一定无线终端3-1、3-2、...、3-N在随机接入区间发送频带分配请求也可。因此，能够减少随机接入(RA)业务。即，只要使用本发明的实施方式，即使在业务集中的期间，也具有能够抑制随机接入区间的数据冲突，能够使吞吐量提高的效果。
另外，上述各实施方式的说明基于图2所示的现有技术的帧结构进行说明，但不限定于此。例如，即使是Bch、RFch、Fch等的顺序更换了的帧也能够应用。另外，上述的本发明的实施方式的各结构(图6～图9所示的各方框)能够通过计算机及其外围装置和利用该计算机执行的程序的组合来实现，可适宜地进行各构成的分割、统合等变更。
产业上的可利用性
本发明能够应用在通过减少随机接入业务而削减伴随冲突的开销，能够改善基站、和通过无线线路与基站连接的无线终端之间的吞吐量特性及延迟特性的无线通信方法、无线通信系统、基站、及终端站等中。

Claims (10)

1.一种无线通信方法，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，
所述基站，对在按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个该终端站或每个该无线链路的频带分配，
所述终端站在所述基站进行了频带分配的频带中发送频带请求信息或所述发送数据。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，所述特别指定期间基于来自所述基站的外部的指示，设定开始时或结束时。
3.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，所述特别指定期间对应于每个无线链路的信号交换序列，设定开始时或结束时。
4.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，所述特别指定期间对应于对所述终端站或所述无线链路的频带分配，设定开始时。
5.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，所述特别指定期间以如下方式设定结束时：设定为在开始时设定的内部的计时器的超时时；或者，所述基站对在所述特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，所述基站也按每个所述终端站或每个所述无线链路进行频带分配，与相对于进行了频带分配的频带的所述频带请求信息或所述发送数据的接入状态对应地进行设定；或者，设定为在随机接入的频带请求接收时。
6.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，所述特别指定期间基于按每个所述终端站或每个所述无线链路向所述基站传输的所述发送数据的测定信息，估计开始时、或结束时并进行设定。
7.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，在所述特别指定期间中存在的所述按需分配区间中的每个所述终端站或每个所述无线链路的频带分配，在规定定时或满足规定条件的定时进行。
8.一种无线通信系统，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，
所述基站对在按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个该终端站或每个该无线链路的频带分配，
所述终端站在所述基站进行了频带分配的频带中发送频带请求信息或所述发送数据。
9.一种无线通信系统中的基站，在该无线通信系统中，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，
对在按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在从所述终端站没有接收到随机接入的频带请求的情况下，也进行每个该终端站或每个该无线链路的频带分配，
对从所述终端站在进行了所述频带分配的频带中发送的频带请求消息或所述发送数据进行接收。
10.一种无线通信系统中的终端站，在该无线通信系统中，多个终端站通过公共的无线线路与基站连接，所述基站在无线帧内的上行通信用频带中，将频带分配用的频带作为按需分配区间进行管理，将剩余的频带作为随机接入区间进行管理，对于来自所述终端站的频带请求信息，将请求的量的上行通信用频带分配到所述按需分配区间，所述终端站在产生了发送数据的情况下，在退避时间经过后，在随机接入区间随机接入发送频带请求信息，在发送成功的情况下使用从所述基站分配的频带对所述发送数据进行发送，其中，
对在通过所述基站按每个所述终端站或所述终端站和该基站之间的每个无线链路而特别指定的、所述发送数据的发送频度高的特别指定期间中存在的所述按需分配区间，即使在没有发送随机接入的频带请求的情况下，基站也按每个该终端站或每个该无线链路进行频带分配，在进行了频带分配的频带中发送频带请求信息或所述发送数据。
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