JP2006238172A - 通信システム、無線通信端末、基地局装置、通信方法および通信制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】リソースのレジストレーション数等によりＢＳのリソースを有効に使用する。
【解決手段】複数の周波数を用いて時分割多重方式により無線通信端末および基地局装置間で通信期間の単位である通信スロットを用いデータ通信を行う通信システムにおいて、無線通信端末は通信を開始するための接続要求を送信する接続要求送信手段を備え、基地局装置は通信スロットの使用状況を入手するスロット状況入手手段と通信スロットの使用状況に基づいて通信装置が通信を行う割当て通信スロットをあらかじめ決定する通信スロット決定手段と割当て通信スロットを記憶する記憶手段と通信装置から送信される接続要求を受け取る接続要求受信手段と、接続要求に対し記憶手段に記憶された割当て通信スロットを通信装置に通知する使用スロット通知手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、周波数分割多重や時分割多重などの手法により提供される複数の無線リソースを用いて基地局装置および無線通信端末間で通信を行う技術に関し、特に無線リソースを複数のセクションに区分して管理する基地局装置にあって、各セクションへの無線通信端末の割り当て数を平準化する技術に関する。

一般にワイヤレスインターネットアクセスシステムでは、データ通信をする際に、ユーザターミナル（ＵＴ：Ｕｓｅｒ Ｔｅｒｍｉｎａｌ（ユーザが使用する無線通信端末））から基地局（ＢＳ：ＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ）に対して、ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）を利用して接続要求（ＲＡ：Ｒｅｑｕｅｓｔ Ａｃｃｅｓｓ）を送信する。基地局は、ユーザターミナルから送信された接続要求ＲＡを受信したら接続要求ＲＡと同一の無線リソース（たとえば時分割多重方式の場合は同一の周波数・タイムスロット）を用いてユーザターミナルに対し基地局と通信を開始しても良いことを示す接続割当（ＡＡ：Ａｃｃｅｓｓ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）を送信し、トラフィックチャネル（ＴＣＨ：Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）の使用許可を与える。その後、同一の無線リソースをトラフィックチャネルに移行し、通信をする。

また、基地局とユーザターミナル間の通信におけるデータ量が多い場合は、１つのユーザに対し複数の無線リソースをトラフィックチャネルとして割り当てて通信をすることも行われている。さらに基地局とユーザターミナル間の通信量が増え、ランダムアクセスチャネルやトラフィックチャネルで利用可能な無線リソース数を上回った場合、基地局は、無線リソース公平分配機能を起動するなどして各ユーザターミナルの無線リソース使用量を均等にするように制御している。

また、この種の従来の技術として特許文献１に記載されるものがある。同文献に記載される技術では、無線通信システムにおいて、端末側で受信強度やダウンロード状況を監視して監視結果を基地局に送信する。基地局側でかかる監視結果を参照して無線リソースを割り当て制御に反映させることにより、データ転送が中断することを抑制して当該セクタのスループットを向上させている。
特開２００２−２９１０４２号公報

ここで、基地局全体における利用可能な無線リソース数ｎには最大値があり、セッション接続しているユーザ数や、通信中のユーザ（アクティブユーザ）の数に依存せず、その最大値は常に一定に維持される。つまり基地局全体が有する無線リソース数をＮとすると、利用可能な無線リソース数ｎは「Ｎ＞ｎ」となるように維持される。その理由は、新たに通信を開始しようとするユーザターミナルが基地局に常にアクセス可能となるようにランダムアクセスチャネルに常に空きチャネルをある程度確保する必要があるからである。

このように従来はランダムアクセスチャネルに空きチャネルを固定的に確保する必要があるために基地局全体の無線リソースが有効に使われていなかった。また基地局内部において無線リソースをキャリア周波数等により複数のセクションに区分して管理している場合、かかるセクション間で無線リソースの平準化を図ることができないという問題があった。

つまり、無線リソースをたとえばキャリア周波数に応じて信号処理を行うモデムボードごとにセクション化しておき、基地局に接続するユーザターミナルをモデムボードが担当する無線リソースの中からユーザターミナルに割り当てる手法をとる場合、一度無線リソースの割当てを行うと、再接続による再割当をしない限り、ユーザターミナルがモデムボード間を移動することはできないため、特定のモデムボードにユーザーが偏ってしまう場合がある。つまり各モデムボードが提供できる無線リソースは限られているため、あるモデムボードにユーザが偏った場合、他のモデムボードの無線リソースには余裕があるにもかかわらず、当該モデムボードに接続している複数のユーザターミナルのトータルリソース数は限られている為、各ユーザターミナルの帯域（スループット）に影響を及ぼしてしまう問題が生じていた。

この発明は、このような事情に鑑み、無線リソースの使用率を平準化し、無線リソースを有効に使用し得る技術を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、第１の発明にあっては、複数の周波数を用いて時分割多重方式により無線通信端末および基地局装置間で通信期間の単位である通信スロットを用い、データ通信を行う通信システムにおいて、前記無線通信端末は、通信を開始するための接続要求を送信する送信手段を備え、前記基地局装置は、前記通信スロットの使用状況を入手する入手手段と、前記通信スロットの使用状況に基づいて前記無線通信端末が通信を行う割当て通信スロットをあらかじめ決定する決定手段と、前記割当て通信スロットを記憶する記憶手段と、前記無線通信端末から送信される前記接続要求を受け取る受信手段と、該接続要求に対し前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを前記無線通信端末に通知する通知手段とを備えることを特徴とする通信システムを提供する。

また第２の発明にあっては、上記第１の発明の通信システムにおいて、前記通知手段は、前記無線通信端末から送信される前記接続要求に対し、所定時間後に再び前記接続要求を送信するよう前記無線通信端末に通知する手段を備え、該所定時間後に送信される接続要求に対し、前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを該無線通信端末に通知することを特徴とする通信システムを提供する。

また第３の発明にあっては、上記第１又は第２の発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、周波数ごとに異なる前記通信スロットを有する複数の送受信装置を含み、前記決定手段は、前記送受信装置に対し前記割当て通信スロットをあらかじめ通知する手段を含むことを特徴とする通信システムを提供する。

また第４の発明にあっては、上記第１から第３の発明の通信システムにおいて、前記決定手段は、前記複数の送受信装置にそれぞれ割り当てられた割当て通信スロットの数の差が所定の値以内になるよう割当て通信スロットをあらかじめ決定することを特徴とする通信システムを提供する。

また第５の発明にあっては、上記第１から第４の発明の通信システムにおいて、前記無線通信端末が送信する前記接続要求の送信先の送受信装置は、前記所定時間後に送信された該無線通信端末からの接続要求に対し該送受信装置とは異なる送受信装置に割り当てられた割当て通信スロットを通知することを特徴とする通信システムを提供する。

また第６の発明にあっては、通信を開始するための接続を要求する接続要求を基地局に送信する送信手段と、前記接続要求に応じて返送される接続待機指示を基地局から受信する受信手段と、前記接続待機指示を受信すると所定時間待機したうえで前記接続要求を再送する再送手段とを備えることを特徴とする無線通信端末を提供する。

また第７の発明にあっては、通信期間の単位である通信スロットを用い、複数の周波数を用いて時分割多重方式によりデータ通信を行う通信システムに用いられる基地局装置であって、前記通信スロットの使用状況を入手する入手手段と、前記通信スロットの使用状況に基づいて通信に用いるために割当てられる通信スロットである割当て通信スロットを予め決定する決定手段と、前記割当て通信スロットを記憶する記憶手段と、通信を開始するために他の通信装置から送信される接続要求を受け取る受信手段と、該接続要求に対し前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを前記通信装置に通知する通知手段とを備えることを特徴とする基地局装置を提供する。

また第８の発明にあっては、上記第７の発明の基地局装置において、前記通知手段は、前記他の通信装置から送信される前記接続要求に対し、所定時間後に再び前記接続要求を送信するよう前記通信装置に通知する手段を備え、該所定時間後に送信される接続要求に対し、前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを該通信装置に通知することを特徴とする基地局装置を提供する。

また第９の発明にあっては、上記第７又は第８の発明の基地局装置において、前記基地局装置は、周波数ごとに異なる前記通信スロットを有する複数の送受信装置を含み、前記決定手段は、前記送受信装置に対し前記割当て通信スロットを予め通知する手段を含むことを特徴とする基地局装置を提供する。

また第１０の発明にあっては、上記第７から第９の発明の基地局装置において、前記決定手段は、前記複数の送受信装置にそれぞれ割当てられた割当て通信スロットの数の差が所定の値以内になるよう割当て通信スロットを予め決定することを特徴とする基地局装置を提供する。

また第１１の発明にあっては、上記第７から第１０の発明の基地局装置において、前記他の通信装置が送信する前記接続要求の送信先の送受信装置は、前記所定時間後に送信された該他の通信装置からの接続要求に対し該送受信装置とは異なる送受信装置に割当てられた割当通信スロットを通知することを特徴とする基地局装置を提供する。

また第１２の発明にあっては、無線通信端末および基地局装置問で通信期間の単位である通信スロットを用い、複数の周波数を用いて時分割多重方式によりデータ通信を行う通信方法であって、前記無線通信端末は、通信を開始するための接続要求を送信するステップを含み、前記基地局装置は、前記通信スロットの使用状況を入手するステップと、前記通信スロツトの使用状況に基づいて前記無線通信端末および基地局装置が通信を行う割当て通信スロットを予め決定するステップと、前記割当て通信スロットを記憶するステップと、前記無線通信端末から送信される前記接続要求を受け取るステップと、該接続要求に対し前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを前記通信装置に通知するステップとを含むことを特徴とする通信方法を提供する。

また第１３の発明にあっては、上記第１２の発明の通信方法において、前記通信スロットを前記通信装置に通知するステップは、前記無線通信端末から送信される前記接続要求に対し、所定時間後に再び前記接続要求を送信するよう前記通信装置に通知するステップを含み、該所定時間後に送信される接続要求に対し、前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを該通信装置に通知するステップをさらに含むことを特徴とする通信方法を提供する。

また第１４の発明にあっては、通信期間の単位である通信スロットを用い、複数の周波数を用いて時分割多重方式によりデータ通信を行う通信システムに用いられるコンピュータに対し、前記通信スロットの使用状況を入手するステップと、前記通信スロットの使用状況に基づいて通信に用いるために割当てられる通信スロットである割当て通信スロットを予め決定するステップと、前記割当て通信スロットを記憶するステップと、通信を開始するために他の通信装置から送信される接続要求を受け取るステップと、該接続要求に対し記憶された割当て通信スロットを前記通信装置に通知するステップと、を実行させることを特徴とする通信制御プログラムを提供する。

この発明によれば、複数の周波数を用いて時分割多重方式により通信期間の単位である通信スロットを用いてデータ通信を行うにあたって、通信装置に割り当てる通信スロットを決定するにあたり通信スロットの使用状況を反映することができるので、無線リソースの効率的な利用が可能となる。したがって基地局全体としてのトータルスループットが向上し、無線リソースが混雑した場合であってもスムーズなデータ通信を維持することができる利点がある。しかも無線リソースの利用効率が向上するのに伴って、基地局へのユーザ端末の登録可能数を増加することができる利点もある。特に、スムーズなデータ通信を維持できるのでＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）や専用回線の設定に有利である。又、基地局内の送受信装置当たりのパケットを分散化できるなどの利点も得られる。

以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
図２は、この発明の一実施形態に係るワイヤレスインターネットアクセスシステムの概略を示すブロック図である。同図に示すように、ユーザターミナル（無線通信端末：ＵＴ）１はベースステーション（基地局：ＢＳ）２と無線により通信可能な機能を有する端末である。このユーザターミナル１は、ＣＰＵやメインメモリ、入出力装置等、情報処理端末として一般的な構成要素を備える他、ベースステーション２と通信するための無線通信部を備えている。無線通信部には、ベースステーション２に対し接続要求を送信する送信部と、ベースステーション２から送信される接続待機指示を受信する受信部が含まれ、ＣＰＵには上記接続待機指示を受信し、所定時間待機した上で接続要求を再送するよう指示する待機部が含まれる。また、この接続要求を再送する再送部が無線通信部に含まれる。

ベースステーション２は、有線でＩＰ（インターネットプロトコル）網３に接続されており、ユーザターミナル１に対しインターネットアクセスサービスを提供するものである。ベースステーション２は多数のユーザターミナル１と接続可能であり、通常の形態においてユーザターミナル１からも複数のベースステーション２が認識可能である。

図３はベースステーション２におけるモデム周辺の構成を示すブロック図である。また図４は各モデムボードの内部構成を示すブロック図である。図５は各処理系の内部構成を示すブロック図である。これらの図に示すように、ベースステーション２はマルチアンテナ・マルチキャリア型として構成されている。主制御部４は、ベースステーション２を制御するものであり、同図に示す各部構成要素も主制御部４の指示のもとに動作するようになっている。データ入出力インタフェース５は、ＩＰ網３（図２参照）とのデータ入出力を行うインタフェース等、図示しないベースステーション２の内部回路との間でデータ入出力を行う回路である。

モデム部６は変復調を行う回路であり、複数（この例では２個）のモデムボード（セクション）６−１，６−２により構成される。パス制御部７は、モデム部６と無線通信部８（８−１〜８−ｎ）との間のデータ伝送パスを構成制御するものである。無線通信部８（８−１〜８−ｎ）は、それぞれアンテナ８０１、高周波回路部（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）８０２、デジタル・ダウン・コンバータ（ＤＤＣ）８０３、デジタル・アップ・コンバータ（ＤＵＣ）８０４から構成される。アンテナ８０１および高周波回路部８０２は電波の送受信を行うものである。デジタル・ダウン・コンバータ８０３は受信信号（アナログ信号）をデジタル化するものである。デジタル・アップ・コンバータ８０４は送信信号（デジタルデータ）をアナログ化するものである。

モデム部６においてモデムボード６−１，６−２は、それぞれ複数のキャリア周波数（この例ではｆ１〜ｆ４，ｆ５〜ｆ８）の変復調を担当している。モデムボード６−１は、各キャリア周波数ごとに処理系６０（６０−１〜６０−４）を有する。各処理系６０は時分割多重による分割数（この例では３分割）に対応して複数のデジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６００（６００−１〜６００−３）を有する。各デジタル信号処理部６００は、変復調処理を行うプログラムを図示しないメインメモリに格納している。かかるプログラムに基づいてデジタル信号処理部６００が動作すると、担当するキャリア周波数・スロットのデータの変復調処理を行う。Ｔｘ／Ｒｘバッファ６０１は、キャリア周波数ごとの送受信データを一時保持するバッファである。モデムボード６−２もモデムボード６−１と同様の構成となっている。

図２〜５を用いて説明すると、この実施形態に係るワイヤレスインターネットアクセスシステムでは、ユーザターミナル１がベースステーション２に接続すると、ベースステーション２は当該ユーザターミナル１をモデムボード６−１，６−２のいずれかに登録したうえで、ランダムアクセスチャネルによりリクエストアクセス信号（接続要求）ＲＡをユーザターミナル１からベースステーション２に送信すると共に、アクセス割当信号（接続割当）ＡＡをベースステーション２からユーザターミナル１に送信すること（以下「ＲＡ／ＡＡ交換」という。）により、データ通信に使用する無線リソース（トラフィックチャネルＴＣＨ）の割り当てを行う。

ここで本システムで利用可能な無線リソースは、たとえば通信を行うチャネルであって周波数分割多重方式・時分割多重方式・空間分割多重（ＳＤＭＡ：Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式などを採用してＮ個提供されているものとする。このＮ個の無線リソースのうち、所定個が報知チャネル（ＢＣＨ：Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）用あるいはＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）におけるアライブ信号（接続を確認するための信号）の伝送用、公平分配機能用（通信中のユーザの接続を切断して接続の機会を他のユーザにも与える制御のための信号用）などに割り当てられており、残りのｎ個の無線リソースがランダムアクセスチャネルおよびトラフィックチャネル（ＴＣＨ：Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）用に割り当てられている。

上記の無線リソースの割り当てにあたっては、まずユーザターミナル１がベースステーション２にリクエストアクセス信号ＲＡを送信する。このリクエストアクセス信号ＲＡを受信するとベースステーション２は、ユーザターミナル１に割り当てる無線リソースを決定し、割り当てた無線リソースを示すアクセス割当信号ＡＡをユーザターミナル１に返す。割り当てる無線リソースを決定する際、当該ユーザターミナル１が登録されているモデムボード内における無線リソースの中から選択する。このことにより無線リソースの選択処理を高速化し、レイヤ２により同一フレーム内で同一チャネルを使用してＲＡ／ＡＡ交換と呼ばれる接続要求を無線リソース割当通知を行えるようにしている。

ここでこの実施形態では、モデムボード６−１，６−２間の無線リソースを平準化するための管理処理（以下「無線リソースマネージャタスク」と呼ぶ。）を導入し、無線リソースが混んでくると、ユーザターミナル１に無線リソースを割り当てるたびに（あるいは無線リソース割り当て処理を規定回数実行するたびに）同タスクを起動する形態をとる。またモデムボード６−１，６−２の空きリソース数を監視し、両者の差が閾値を越えて不均衡になると同タスクを起動する形態をとることもできる。いずれの形態にしても、モデムボード６−１，６−２の無線リソースが平準化することによりベースステーション２全体としての無線リソースの利用効率が向上する。

ただし無線リソースマネージャタスクは、両方のモデムボード６−１，６−２の使用状況に基づいて処理を行う必要があるため、レイヤ３で処理を行うこととする。このため、レイヤ２で行われるＲＡ／ＡＡ交換との整合性を図る必要が生じる。この実施形態では、通常のＲＡ／ＡＡ交換にはない制御信号（後述する。）を取り交わす手順（以下「拡張ＲＡ／ＡＡ交換」と呼ぶ。）を設定し、上記の整合性を確保している。以下の説明において、通常のＲＡ／ＡＡ交換を行うモードを「通常ＲＡ／ＡＡ交換モード」、拡張ＲＡ／ＡＡ交換を行うモードを「拡張ＲＡ／ＡＡ交換モード」と呼ぶことにする。

図６は、通常ＲＡ／ＡＡ交換モードの手順を示す通信フロー図である。また図１は、拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードの手順を示すフロー図である。図１〜６を用いて説明すると、ベースステーション２が現在、使用している無線リソース数と、レジストレーション数の２つのパラメータによって、ランダムアクセスチャネルの空き数を最適化し、さらに通常ＲＡ／ＡＡ交換モードにするか、拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードにするかを決めることを選択する。このアルゴリズム（後述）は、毎フレームタイミングに同期させる必要がある。

上記の拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードでは、ベースステーション２は通常のアクセス割当信号ＡＡをユーザターミナル１に通知せず、代わりにアクセス割当ペンディング信号（接続待機指示）ＡＡ＿Ｐｅｎｄｉｎｇをユーザターミナル１に通知する。ユーザターミナル１はアクセス割当ペンディング信号ＡＡ＿Ｐｅｎｄｉｎｇを受信すると所定時間の待機処理に進む。ここで、アクセス割当ペンディング信号ＡＡ＿Ｐｅｎｄｉｎｇはウェイト値を含み、このウェイト値に従って上記の待機処理が実行されるものとする形態をとることもできる。このウェイト値は、数フレーム程度の値とし、後述する無線リソースマネージャタスクの予想所要時間に合わせて適宜設定することにより、ユーザターミナル１の待機時間を短縮最適化できる。

図７は、この実施形態においてリクエストアクセス信号ＲＡを受信した際のベースステーションで実行されるアルゴリズムの概略を示すフロー図である。図１，２，７に示すように、ベースステーション２はリクエストアクセス信号ＲＡを受信すると、まず現在使用しているリソース数をチェックする（Ｓ１）。すなわちまずリソース数と第１の閾値αとを比較し、使用しているリソース数が第１の閾値より小さい場合（Ｓ１：Ｎｏ）、アグリゲーション許可モードを選択する（Ｓ２）。また使用しているリソース数が第１の閾値αより大きい場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、アグリゲーション禁止モードに進む（Ｓ３）。

アグリゲーション禁止モードとは、１ユーザに割り当てるリソース数をたとえば１リソースに制限するモードであり、かかる制限をもってユーザが使用するリソースを抑制していく。さらにベースステーション２は、使用しているリソース数を第２の閾値β（α＜β）と比較する（Ｓ４）。この結果、使用しているリソース数が第２の閾値βを超えていない場合（Ｓ４：Ｎｏ）、無線リソース公平分配機能（ＦａｉｒｎｅｓｓＭＡＣ機能）を起動せずに次に進む（Ｓ５）。もし、使用しているリソース数が第２の閾値βを超えている場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、無線リソース公平分配機能を有効にする（Ｓ６）。この機能は、データ通信中のユーザターミナル１のうちの一部の接続を解放するなどして、ユーザ全体に対し極力同一の無線リソースを公平に割り振る機能であり、既存の手法を採用できるのでここでは詳細な説明は省略する。

次に、ベースステーション２は自己に現在レジストレーションされているユーザターミナル１の数（以下「レジストレーション数」という。）をチェックする（Ｓ７）。レジストレーション数が第３の閾値γを超えている場合（Ｓ７：Ｎｏ）、ランダムアクセスチャネルの空き数を削減する処理に進む（Ｓ８）。一方、レジストレーションされている数が第３の閾値γを下回ってる場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ランダムアクセスチャネルの空き数を増加する処理に進む（Ｓ９）。第３の閾値γは１点だけで設けるものではなく、複数の閾値を持って処理を分岐し、レジストレーション数に相関させてランダムアクセスチャネルの空き数をコントロールして最適化を図る形態をとることもできる。

さらにベースステーション２はレジストレーション数を第４の閾値φ（φ＜γ）と比較する（Ｓ１０）。もしレジストレーション数が第４の閾値φを下回っている場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、通常ＲＡ／ＡＡ交換モードによる処理が行われる（Ｓ１１）。またレジストレーション数が第４の閾値φを超えている場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ベースステーション２は拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードによる処理を選択する。（Ｓ１２）。

この拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードでは、ベースステーション２は上述のようにユーザターミナル１にアクセス割当ペンディング信号ＡＡ＿Ｐｅｎｄｉｎｇを送信する一方、レイヤ３に移行して無線リソースマネージャタスクに問い合わせをする。無線リソースマネージャタスクは、無線リソースの平準化を考慮したリソース選択処理を実行する。

同処理では、まず各モデムボードの無線リソースの使用状況を確認し、当該ユーザターミナル１がどのモデムボードにレジストレーションされているかに拘わらず、空きリソースの多いモデムボードを選択し、そのモデムボードに属する無線リソースの中から割り当てる無線リソースを適宜選択し、当該ユーザターミナル１に割り当てるべき無線リソースを返すと共に、その無線リソースに係るモデムボードに対しその旨を通知する。この通知を受けるとモデムボードは所定の前処理を実行する。すなわち、当該無線リソースに係るＤＳＰ（変復調回路）に当該ユーザターミナル１が割り振られた旨を通知し、当該ユーザターミナル１からの通信要求を待機させる。

ベースステーション２は、無線リソースマネージャタスクから返送された無線リソースを所定のメモリ領域（記憶手段）に格納しておき、ウェイト処理を終了したユーザターミナル１からリクエストアクセス信号ＲＡがベースステーション２に届くと、ベースステーション２は、上記の無線リソースマネージャータスクにより得られた無線リソースを割り当てる旨のアクセス割当信号ＡＡをユーザターミナル１に通知する。ユーザターミナル１は、このアクセス割当信号ＡＡを受信すると、割り当てられた無線リソースを用いたトラフィックチャネルによるデータ通信を開始する。当該無線リソースに係るＤＳＰはユーザターミナル１からのデータ通信開始の要求を受けて直ちにデータ通信を開始する。

上述のようにこの実施形態によれば、ベースステーション２へのレジストレーション数が閾値φを超えていることを判断基準としてベースステーション２の混雑時を判定し、混雑時には当該ユーザターミナル１がどのモデムボードにレジストレーションされているかに拘わらず、すべてのモデムボードを対象して無線リソースに余裕があるモデムボードを選択し、選択したモデムボードの中から無線リソースを選択して当該ユーザターミナル１に割り当てる。したがって、モデムボード間の無線リソースの使用状態の不均衡が是正され、一方のモデムボードの無線リソースに余裕があるにも拘わらず、他方のモデムボードの無線リソースが不足するといった事態を回避できる。

また上述したレジストレーションされたモデムボードに規定されずに無線リソースを選択するモードをとるにあたってベースステーション２はレイヤ３に移行するが、拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードによりユーザターミナル１に待機をかけることによって、レイヤ２におけるＲＡ／ＡＡ交換の応答即時性とレイヤ３における無線リソースマネージャタスクの冗長性とを整合させることが可能となる。さらに無線リソースマネージャタスクがユーザターミナル１からのトラフィックチャネルによる通信開始手順に前置し、割り当てた無線リソースに係るモデムボードに通知して無線リソースを待機させておくことにより、トラフィックチャネルによる通信開始手順を迅速に行うことが可能となり、拡張ＲＡ／ＡＡ交換による待機処理時間をある程度補償することが可能となる。

以上、この発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

また、ベースステーション（基地局）内に設定される無線リソースのセクション（上記の実施形態ではモデムボード）に対しユーザターミナル（無線端末）を登録し、同セクション内の無線リソースを割り当ててユーザターミナルを接続するにあたって、ベースステーションへのユーザターミナルのレジストレーション数（登録数）が閾値を上回ること等を判断基準としてベースステーションの混雑時を判定し、混雑時には、ユーザターミナルから接続要求があったときに当該ユーザターミナルがどのセクションに登録されているかに拘わらず、無線リソースの空きが多いセクションを選択し、かかるセクションの無線リソースを当該ユーザターミナルに割り当てるモードに移行する形態をとることにより、各セクションの無線リソースの使用率を平準化することが可能となる。同モードに移行するにあたって、ベースステーションおよびユーザターミナル間において、接続要求に対し直ちに接続割当を返送する通常の接続制御手順の他、接続要求に対し待機および接続要求再送を通知する手順を付加することにより、ユーザターミナルへの無線リソース割当に対し要求される高速性と、セクションを越えた無線リソースの割当処理を行うにあたって生じる冗長性とを両立することができる。またユーザターミナルの待機時間をベースステーションが指定する形態をとることにより、ユーザターミナルの待機時間をベースステーションのその時点の処理能力に規定される範囲内で短縮・最適化することができる。また上記の無線リソースの割当処理に引き続き、ユーザターミナルからの再度の接続要求を待たずに、割り当てた無線リソースに対し当該ユーザターミナルの割当を通知しておき、当該無線リソースを待機状態にしておくことによりユーザターミナルの通信開始の手順を簡略・高速化し、上記の待機による通信開始時の冗長性をある程度補償することもできる。

また、たとえばユーザターミナルやベースステーションにおいてＲＡ／ＡＡ交換処理を実行するにあたって、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）型の演算装置あるいはＣＰＵ型の演算を搭載したコンピュータシステムに所定のプログラムを組み込むことによりかかる処理を実行する機能を構築する形態が一般的であるが、かかる形態において一連の処理をメインＣＰＵのみではなくローカルＣＰＵに適宜分散して実行することは設計上任意に選択し得る事項である。また上記のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて頒布されることができ、機能の一部を実現する形態で頒布されるものであっても良い。たとえばＯＳ（オペレーション・システム）が提供する基本機能を利用したアプリケーションソフトの形式で頒布されるものであっても良い。さらにコンピュータシステムにすでに記録されている既存システムのプログラムとの組み合わせで所定の機能を実現できるもの、いわゆる差分プログラムで頒布される形態をとることも可能である。

また上記のコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、可搬型の磁気ディスクや光磁気ディスク等の記憶媒体等以外にも、ハードディスク等の記憶装置その他不揮発性の記憶装置を含む。さらにインターネットその他のネットワーク等、任意の伝送媒体を介して他のコンピュータシステムから提供される形態でも良い。この場合、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、ネットワーク上のホストやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、伝送媒体において一定時間プログラムを保持しているものも含む。

また上記においてメインＣＰＵやサブＣＰＵによる分散処理方式により制御部を構築する形態に言及したが、少なくともその一部のプロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｌｌｅｙ）により構築する形態も可能である。この場合、ＦＰＧＡに組み込む回路プログラム情報の頒布については、上記のプログラムの頒布と同様に各種の形態をとることも可能である。

拡張ＲＡ／ＡＡ交換モードの手順を示すフロー図である。 この発明の一実施形態に係るワイヤレスインターネットアクセスシステムの概略を示すブロック図である。 ベースステーションのモデム周辺の構成を示すブロック図である。 各モデムボードの内部構成を示すブロック図である。 各処理系の内部構成を示すブロック図である。 通常ＲＡ／ＡＡ交換モードの手順を示す通信フロー図である。 リクエストアクセス信号ＲＡを受信した際のベースステーションで実行されるアルゴリズムの概略を示すフロー図である。

符号の説明

１…ユーザターミナル ２…ベースステーション ３…ＩＰ網 ４…主制御部 ５…データ入出力インタフェース ６…モデム部 ６−１，６−２…モデムボード ６０（６０−１〜６０−４）…処理系 ６００（６００−１〜６００−３）…ＤＳＰ ６０１…Ｔｘ／Ｒｘバッファ６０１ ７…パス制御部 ８（８−１〜８−ｎ）…無線通信部 ８０１…アンテナ ８０２…高周波回路部 ８０３…ＤＤＣ ８０４…ＤＵＣ

Claims (14)

1. 複数の周波数を用いて時分割多重方式により無線通信端末および基地局装置間で通信期間の単位である通信スロットを用い、データ通信を行う通信システムにおいて、
   前記無線通信端末は、通信を開始するための接続要求を送信する送信手段を備え、
   前記基地局装置は、前記通信スロットの使用状況を入手する入手手段と、前記通信スロットの使用状況に基づいて前記無線通信端末が通信を行う割当て通信スロットをあらかじめ決定する決定手段と、前記割当て通信スロットを記憶する記憶手段と、前記無線通信端末から送信される前記接続要求を受け取る受信手段と、該接続要求に対し記憶された割当て通信スロットを前記無線通信端末に通知する通知手段とを備えること
   を特徴とする通信システム。
2. 前記通知手段は、前記無線通信端末から送信される前記接続要求に対し、所定時間後に再び前記接続要求を送信するよう前記無線通信端末に通知する手段を備え、
   該所定時間後に送信される接続要求に対し、前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを該無線通信端末に通知すること
   を特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記基地局装置は、周波数ごとに異なる前記通信スロットを有する複数の送受信装置を含み、
   前記決定手段は、前記送受信装置に対し前記割当て通信スロットをあらかじめ通知する手段を含むこと
   を特徴とする請求項１または２記載の通信システム。
4. 前記決定手段は、前記複数の送受信装置にそれぞれ割り当てられた割当て通信スロットの数の差が所定の値以内になるよう割当て通信スロットをあらかじめ決定することを特徴とする請求項１ないし３記載の通信システム。
5. 前記無線通信端末が送信する前記接続要求の送信先の送受信装置は、前記所定時間後に送信された該無線通信端末からの接続要求に対し該送受信装置とは異なる送受信装置に割り当てられた割当て通信スロットを通知することを特徴とする請求項１ないし４記載の通信システム。
6. 通信を開始するための接続を要求する接続要求を基地局に送信する送信手段と、
   前記接続要求に応じて返送される接続待機指示を基地局から受信する受信手段と、
   前記接続待機指示を受信すると所定時間待機したうえで前記接続要求を再送する再送手段とを備えること
   を特徴とする無線通信端末。
7. 通信期間の単位である通信スロットを用い、複数の周波数を用いて時分割多重方式によりデータ通信を行う通信システムに用いられる基地局装置であって、
   前記通信スロットの使用状況を入手する入手手段と、
   前記通信スロットの使用状況に基づいて通信に用いるために割当てられる通信スロットである割当て通信スロットを予め決定する決定手段と、
   前記割当て通信スロットを記憶する記憶手段と、
   通信を開始するために他の通信装置から送信される接続要求を受け取る受信手段と、
   該接続要求に対し前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを前記通信装置に通知する通知手段とを備えること
   を特徴とする基地局装置。
8. 前記通知手段は、前記他の通信装置から送信される前記接続要求に対し、所定時間後に再び前記接続要求を送信するよう前記通信装置に通知する手段を備え、
   該所定時間後に送信される接続要求に対し、前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを該通信装置に通知すること
   を特徴とする請求項７記載の基地局装置。
9. 前記基地局装置は、周波数ごとに異なる前記通信スロットを有する複数の送受信装置を含み、
   前記決定手段は、前記送受信装置に対し前記割当て通信スロットを予め通知する手段を含むこと
   を特徴とする請求項７または８記載の基地局装置。
10. 前記決定手段は、前記複数の送受信装置にそれぞれ割当てられた割当て通信スロットの数の差が所定の値以内になるよう割当て通信スロットを予め決定することを特徴とする請求項７ないし９記載の基地局装置。
11. 前記他の通信装置が送信する前記接続要求の送信先の送受信装置は、前記所定時間後に送信された該他の通信装置からの接続要求に対し該送受信装置とは異なる送受信装置に割当てられた割当通信スロットを通知することを特徴とする請求項７ないし１０記載の基地局装置。
12. 無線通信端末および基地局装置問で通信期間の単位である通信スロットを用い、複数の周波数を用いて時分割多重方式によりデータ通信を行う通信方法であって、
    前記無線通信端末は、通信を開始するための接続要求を送信するステップを含み、
    前記基地局装置は、前記通信スロットの使用状況を入手するステップと、前記通信スロツトの使用状況に基づいて前記無線通信端末および基地局装置が通信を行う割当て通信スロットを予め決定するステップと、前記割当て通信スロットを記憶するステップと、前記無線通信端末から送信される前記接続要求を受け取るステップと、該接続要求に対し前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを前記通信装置に通知するステップとを含むこと
    を特徴とする通信方法。
13. 前記通信スロットを前記通信装置に通知するステップは、前記無線通信端末から送信される前記接続要求に対し、所定時間後に再び前記接続要求を送信するよう前記通信装置に通知するステップを含み、
    該所定時間後に送信される接続要求に対し、前記記憶手段に記憶された割当て通信スロットを該通信装置に通知するステップをさらに含むこと
    を特徴とする請求項１２記載の通信方法。
14. 通信期間の単位である通信スロットを用い、複数の周波数を用いて時分割多重方式によりデータ通信を行う通信システムに用いられるコンピュータに対し、
    前記通信スロットの使用状況を入手するステップと、
    前記通信スロットの使用状況に基づいて通信に用いるために割当てられる通信スロットである割当て通信スロットを予め決定するステップと、
    前記割当て通信スロットを記憶するステップと、
    通信を開始するために他の通信装置から送信される接続要求を受け取るステップと、
    該接続要求に対し記憶された割当て通信スロットを前記通信装置に通知するステップと、を実行させることを特徴とする通信制御プログラム。
    

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