JP2007195102A - Wireless communication system and base station - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、端末局からの通信回線割当要求に対して基地局にて通信回線を割り当て、基地局と複数の端末局とからなるシステムにおいて通信を行う無線通信システム、及び基地局に関するものである。 The present invention relates to a radio communication system and a base station that allocate communication lines in a base station in response to a communication line assignment request from a terminal station and perform communication in a system including a base station and a plurality of terminal stations. .
例えば、特開平8−23297号公報には、伝送速度が異なる通信要求に対する従来の回線割当方法が記載されている。この従来の回線割当方法は、基地局と複数の端末局からなる通信システムにおいて、端末局間の通信回線の割り当てが基地局により行われるものであり、低速呼、中速呼、高速呼といったような異なる伝送速度による端末局間の通信要求に対して基地局が通信回線を割り当てる場合に、無線通信システムが保有する周波数帯域内の左端側に1以上の低速呼を、中央部には1以上の中速呼を、右端側には1以上の高速呼を配置するように回線割当を行う。基地局はこの回線割当方法によって割り当てた通信回線の情報を発呼側端末局と着呼側端末局に送信し、端末局間での通信回線が確立される。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-23297 describes a conventional line allocation method for communication requests having different transmission rates. In this conventional line allocation method, in a communication system consisting of a base station and a plurality of terminal stations, communication lines are allocated between the terminal stations by the base station, such as a low speed call, a medium speed call, and a high speed call. When a base station allocates a communication line in response to a communication request between terminal stations with different transmission rates, one or more low-speed calls are placed on the left end side in the frequency band possessed by the wireless communication system, and one or more are placed in the central portion. Line allocation is performed so that one or more high-speed calls are arranged on the right end side. The base station transmits information on the communication line assigned by this line assignment method to the calling terminal station and the called terminal station, and a communication line is established between the terminal stations.
特開平8−23297号公報に記載された従来の技術によれば、基地局は、端末局間の通信回線に使用する帯域を無線通信システムの周波数帯域内で割り当てる処理を行っており、周波数帯域の左端側から低速呼を、右端側から高速呼といったような一定の規則によって通信回線が配置される。このような割当処理によれば、新たな呼に対する空き回線のサーチ時間が短縮されるものの、通信回線の配置に制限が課されるという問題点があった。一方、低速呼、中速呼及び高速呼をその無線通信システムの周波数帯域内で、任意の位置にある程度まとまりをもって配置する場合には、通信回線の配置に対する制限は小さいものの、空き回線のサーチ開始位置が複雑に配置されて割当処理が複雑になり、サーチに要する時間が増大するという問題点もあった。 According to the conventional technique described in JP-A-8-23297, the base station performs processing for allocating a band used for a communication line between terminal stations within the frequency band of the wireless communication system. Communication lines are arranged according to certain rules such as a low-speed call from the left end side and a high-speed call from the right end side. According to such an allocation process, although the search time for a free line for a new call is shortened, there is a problem that a restriction is imposed on the arrangement of communication lines. On the other hand, when low-speed calls, medium-speed calls, and high-speed calls are arranged to some extent in a certain position within the frequency band of the wireless communication system, a search for an empty line is started although the restriction on the arrangement of communication lines is small. There is also a problem that the position is complicatedly arranged and the allocation process becomes complicated, and the time required for the search increases.
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、周波数分割多重方式を利用する無線通信に関し、使用する周波数帯域内において複数種類の帯域幅の通信回線を効率よく回線割当することができる無線通信システム、及び基地局を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and relates to wireless communication using a frequency division multiplex system, and efficiently allocates a plurality of types of bandwidth communication lines within a frequency band to be used. An object of the present invention is to obtain a wireless communication system and a base station.
請求項1の発明に係る無線通信システムは、端末局と基地局との間で通信回線を割り当てて、複数の端末局と基地局との間で通信を行う無線通信システムにおいて、上記基地局は、上記端末局からの通信回線割当要求を受信し、割り当てた通信回線の情報を上記端末局に送信し、その通信回線により上記端末局と通信する送受信機と、システム周波数帯域を複数の周波数スロットに分割し、各周波数スロットには1種類の帯域幅の通信回線を割り当てて、上記通信回線割当要求に基づく通信回線の割り当てを行う回線割当制御部とを備えたものである。
The wireless communication system according to the invention of
請求項2の発明に係る基地局は、端末局からの通信回線割当要求を受信し、割り当てた通信回線の情報を上記端末局に送信し、その通信回線により上記端末局と通信する送受信機と、システム周波数帯域を複数の周波数スロットに分割し、各周波数スロットには1種類の帯域幅の通信回線を割り当てて、上記通信回線割当要求に基づく通信回線の割り当てを行う回線割当制御部とを備えたものである。
A base station according to the invention of
請求項3の発明に係る無線通信システムは、端末局からの通信回線割当要求に基づいて基地局にて通信回線を割り当てて、端末局間で通信を行う無線通信システムにおいて、上記基地局は、上記端末局からの通信回線割当要求を受信し、割り当てた通信回線の情報を上記端末局に送信する送受信機と、システム周波数帯域を複数の周波数スロットに分割し、各周波数スロットには1種類の帯域幅の通信回線を割り当てて、上記通信回線割当要求に基づく通信回線の割り当てを行う回線割当制御部とを備えたものである。
The wireless communication system according to the invention of
請求項4の発明に係る基地局は、端末局からの通信回線割当要求を受信し、割り当てた通信回線の情報を上記端末局に送信する送受信機と、システム周波数帯域を複数の周波数スロットに分割し、各周波数スロットには1種類の帯域幅の通信回線を割り当てて、上記通信回線割当要求に基づく通信回線の割り当てを行う回線割当制御部とを備えたものである。 A base station according to a fourth aspect of the present invention receives a communication channel allocation request from a terminal station, and transmits / receives information of the allocated communication channel to the terminal station, and a system frequency band is divided into a plurality of frequency slots. Each frequency slot includes a line allocation control unit that allocates a communication line of one type of bandwidth and allocates a communication line based on the communication line allocation request.
この発明によれば、基地局は、システム周波数帯域を複数の周波数スロットに分割し、各周波数スロットには1種類の帯域幅の通信回線を割り当てて、端末局からの通信回線割当要求に基づく通信回線の割り当てを行うので、回線割当処理において、システム周波数帯域上の空き領域へ通信回線をより速やかに割り当てることができ、また、システム周波数領域上の任意の位置に通信回線を割り当てることができ、複数種類の帯域幅が共存する通信回線割り当て処理に対する制約を小さくすることができる。 According to the present invention, the base station divides a system frequency band into a plurality of frequency slots, assigns a communication line of one type of bandwidth to each frequency slot, and performs communication based on a communication line assignment request from a terminal station. Since line assignment is performed, in the line assignment process, a communication line can be assigned more quickly to an empty area on the system frequency band, and a communication line can be assigned to an arbitrary position on the system frequency area. It is possible to reduce restrictions on communication line allocation processing in which a plurality of types of bandwidths coexist.
実施の形態1
この発明の実施の形態1に係る無線通信システムについて図1乃至図8を用いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係る無線通信システムの構成図である。1は回線割り当てを行う基地局であり、2は複数の端末局である。複数の端末局2はそれぞれ、端末局2−1乃至端末局2―Nと表記する。3は共通の制御回線であり、基地局1と端末局2との間で制御信号を送受信する。4は基地局1と各端末局2との間で割り当てられた通信回線であり、各端末局2から制御回線3を通じて基地局1へ送信される通信回線割当要求に基づいて基地局1によって割り当てられるものであり、各端末局2ごとに異なる周波数の通信回線が割り当てられる。
A radio communication system according to
図2はこの発明の実施の形態1に係る衛星を介した無線通信システムの構成図であり、通信衛星を中継して基地局1と端末局2との間で通信を行う無線通信システムの構成を示す。図2において、5は通信衛星であり、静止衛星や周回衛星などの非静止衛星である。通信衛星5は多くの場合、通信用トランスポンダを有し、通信中継局として動作する。したがって、図1と図2との相違は、基地局1と端末局2とから見た伝送路上に通信衛星5が介在するか否かであり、基地局1と端末局2との間の制御回線3または通信回線4による通信という場合は、図1と図2の双方による無線通信システムによる通信が含まれる。
FIG. 2 is a configuration diagram of a radio communication system via a satellite according to the first embodiment of the present invention, and a configuration of a radio communication system that performs communication between the
図3はこの発明の実施の形態1に係る衛星を介した無線通信システムの構成図であり、端末局2間で通信を行う無線通信システムの構成を示す。基地局1と端末局2との間は制御回線3により、制御信号を送受信しており、端末局2(発呼側の端末局2)から基地局1へ通信衛星5を介して通信回線割当要求を送信し、基地局1から端末局2へ通信衛星5を介して回線割当情報を送信する。通信回線割当要求は通信相手先である着呼側の端末局2を特定したものであり、基地局1は回線割当情報を発呼側及び着呼側の端末局2双方に送信する。この回線割当情報に基づいて発呼側の端末局2と着呼側の端末局2との間で通信回線4により通信が行われる。
FIG. 3 is a configuration diagram of the radio communication system via the satellite according to the first embodiment of the present invention, and shows the configuration of the radio communication system that performs communication between the
次に基地局1及び端末局2の構成について説明する。図4はこの発明の実施の形態1に係る基地局の機能ブロック図であり、図5はこの発明の実施の形態1に係る端末局の機能ブロック図である。図4において、6は電波を送受信するアンテナであり、7は送信信号の高出力増幅、受信信号の低雑音増幅や、送受信信号の合成・分配を行う送受信回路であり、8は送信データを変調し高周波変換して送信信号を生成し、受信信号を低周波変換し復調して受信データを生成する変復調部である。9は送信データ及び受信データの符号化(復号化)処理やフレーム処理等の信号処理を行う信号処理部であり、10は基地局1により送受信する送受信データの入出力端点である。11は端末局2からの通信回線割当要求に基づいて、基地局1と端末局2との間の通信回線4の割り当て(図1及び図2の無線通信システムの場合)、または端末局2間の通信回線4の割り当て(図3の無線通信システムの場合)を行う回線割当制御部である。
Next, the configurations of the
基地局1は、制御回線3により端末局2からの通信回線割当要求信号を受信しており、受信した回線割当要求信号は変復調部8により復調され、信号処理部9によって復号して回線割当制御部11へ入力する。回線割当制御部11では端末局2の識別や、空き回線の抽出や割当等の処理を行い、回線割当情報を信号処理部9へ出力する。回線割当情報は信号処理部9での信号処理、変復調部8での変調処理・周波数変換、送受信回路7での増幅を経て、アンテナ6を介して、制御回線3により端末局2へ送信する。図1及び図2に示した無線通信システムにおいては、基地局1と端末局2との間の通信回線4を割り当てるので、回線割り当て後、回線割当制御部11は、変復調部8に対して、割り当てた通信回線4における送受信信号の変復調処理及び周波数変換を行う旨の回線設定指令を送出し、変復調部8はこの指令に従って割り当てた通信回線4の送受信信号の変復調処理及び周波数変換を行う。図3に示した無線通信システムにおいては、端末局2間の通信回線4を割り当てるので、回線割り当て後は、基地局1内でその割り当てた通信回線4の送受信を行う必要はないが、無線通信システムの基地局機能により端末局2間の通信状態をモニタして、例えば、その通信回線の品質によっては帯域幅を変更するシステム構成とすることもあり、上記のような回線割当制御部11から変復調部8へ回線設定指令を送出して、割り当てた通信回線のモニタを行うこともある。
The
図5において、12は端末局2において電波を送受信するアンテナであり、13は送信信号の高出力増幅、受信信号の低雑音増幅や、送受信信号の合成・分配を行う送受信回路であり、14は送信データを変調し高周波変換して送信信号を生成し、受信信号を低周波変換し復調して受信データを生成する変復調部である。15は送信データ及び受信データの符号化(復号化)処理やフレーム処理等の信号処理を行う信号処理部であり、16は端末局2により送受信する送受信データの入出力端点である。17は基地局1に対する通信回線割当要求を生成し、基地局1からの回線割当情報に基づいて、変復調部14に対して変復調する通信回線の設定を指令する回線制御部である。回線制御部17の回線設定指令によって、端末局2は、基地局1と端末局2との間の通信回線4での送受信(図1及び図2の無線通信システムの場合)、または端末局2間の通信回線4での送受信(図3の無線通信システムの場合)を開始する。なお、回線制御部17が生成する通信回線割当要求は、自局の識別番号を含み、通信に必要な帯域幅又は伝送速度、更に図3の無線通信システムの場合には相手側端末局の識別番号を含むものとし、この通信回線割当要求は信号処理部15での信号処理、変復調部14での変調処理・周波数変換、送受信回路での増幅を経て、アンテナ12を介して、制御回線3により基地局1へ送信する。また、基地局1からの回線割当情報は、アンテナ12で受信し、送受信回路13での低雑音増幅、変復調部14での低周波変換及び復調、信号処理部15での復号を経て、割り当てられた回線情報(周波数又はチャネル番号や、帯域幅又は伝送速度などの情報)を判読し、この回線情報を回線制御部17へ入力する。
In FIG. 5, 12 is an antenna that transmits and receives radio waves in the
次に基地局1における回線割当処理について説明する。図6はこの発明の実施の形態1に係る無線通信システムにおける周波数割当を説明する模式図である。図6において、18は無線通信システムにおいて使用することができる周波数帯域の全域を示しており、これをシステム周波数帯域という。このシステム周波数帯域18は1つの無線通信システムを構築する際に、その無線通信システムに対して有限幅の周波数帯域が割り当てられるものである。19はシステム周波数帯域18を分割して得られる周波数スロットである。20は周波数スロット19上に割り当てた通信回線であり、20aは帯域幅Aの通信回線、20bは帯域幅Bの通信回線、20cは帯域幅Cの通信回線をそれぞれ表している。図6において、無線通信システムにおいて利用できる通信回線の帯域幅をA、B、Cの3種類としているが、帯域幅の種類は3種類に限られるものではない。この発明に係る無線通信システムにおいて、各端末局2は、音声や映像、データなど多種多様な情報を通信するものであり、その伝送に必要な伝送速度、換言すれば通信帯域幅を確保するために、帯域幅A、B、Cの互いに異なる帯域幅の通信回線を選択することができるようにする。
Next, the line allocation process in the
ここで、周波数スロット19には、帯域幅A、B、Cのうち1種類の帯域幅の通信回線だけを割り当てることができるという制約を課すことにする。この制約を図6により説明すれば、周波数スロット#1には帯域幅Cの通信回線のみが、周波数スロット#3には帯域幅Bの通信回線のみが配置されるという意味である。もし仮にシステム周波数帯域を3分割して周波数スロット数を3とし、それぞれに帯域幅A、B、Cの通信回線が割り当てられた場合、帯域幅Cの通信回線を要求する端末局2が増加してきたときに、帯域幅Cを割り当てることができる周波数スロット内に空き帯域がなくなっても、上記制約のもとでは、それ以外の周波数スロットに帯域幅Cの通信回線を割り当てられないことになる。従って、帯域幅の種類の数に対して、周波数スロットの数は十分に多いものとする必要がある。
Here, a restriction is imposed on the
図7は基地局1が通信回線の割り当てる手順の一例を示す模式図である。図7に示す手順の例では、1つの周波数スロットに帯域幅Aの通信回線を8回線、帯域幅Bの通信回線を4回線、帯域幅Cの通信回線を2回線割り当てることができるものとする。図7(a)の状態では、全ての周波数スロットに空き領域があり、いずれの帯域幅の通信回線も割り当てることが可能となっている。この状態において、端末局2−1が帯域幅Aの通信回線の割り当て要求をし、基地局1の回線割当制御部11がシステム周波数帯域18上に通信回線を割り当てた状態を図7(b)に示す。回線割当制御部11は、端末局2−1による回線割当要求に対して、全ての周波数スロットが割当て可能であり、周波数スロット#1を選択し、帯域幅A専用に指定して端末局2−1用の通信回線21を割り当てる。次に端末局2−2が帯域幅Bの通信回線を要求し、基地局1の回線割当制御部11がシステム周波数帯域18上に通信回線を割り当てた状態を図7(c)に示す。回線割当制御部11は、端末局2−2による回線割当要求に対して、周波数スロット#1が帯域幅A専用であるため、ここには通信回線を割り当てできないと判断し、帯域幅の専用指定がされていない周波数スロット#2を選択し、このスロットを帯域幅B専用に指定して端末局2−2用の通信回線22を割り当てる。さらに端末局2−3が帯域幅Bの通信回線を要求し、基地局1の回線割当制御部11がシステム周波数帯域18上に通信回線を割り当てた状態を図7(d)に示す。回線割当制御部11は、端末局2−3による回線割当要求に対して、周波数スロット#2が帯域幅B専用であり、空きの回線容量があるため、周波数スロット#2を選択し、このスロットに端末局2−3用の通信回線23を割り当てる。さらに端末局2−4が帯域幅Aの通信回線を要求し、基地局1の回線割当制御部11がシステム周波数帯域18上に通信回線を割り当てた状態を図7(e)に示す。回線割当制御部11は、端末局2−4による回線割当要求に対して、周波数スロット#1が帯域幅A専用であり、空きの回線容量があるため、周波数スロット#1を選択し、このスロットに端末局2−4用の通信回線24を割り当てる。なお、回線割当制御部11がそれぞれ割り当てた通信回線の回線情報は制御回線3により各端末局2に送信され、基地局1と端末局2との間、又は端末局2間での通信を開始する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a procedure in which the
図8は基地局1の回線割当制御部11が通信回線の割当制御に用いる管理テーブルの一例を示す表である。図8に示すように、回線割当の管理テーブルは、周波数スロット番号#1乃至#Nにより分類され、各周波数スロット番号に対する基本情報として周波数範囲が記載され、その周波数スロット番号ごとに帯域幅指定が入力される。図8の例では、図7の例に対応するように、周波数スロット#1に帯域幅指定Aが、周波数スロット#2には帯域幅指定Bが入力されており、この周波数スロット#1は帯域幅A専用、周波数スロット#2は帯域幅B専用となっている。周波数スロット#3には“未指定”の符号が入力されており、これはその周波数スロットが空き状態であることも表している。さらに管理テーブルには、各周波数スロット番号ごとに空き回線数が入力されており、周波数スロット#1では、帯域幅Aが6回線、帯域幅Bでは2回線が空き回線数として入力されている。即ち、周波数スロットのサイズ(周波数帯域幅)、その周波数スロットに指定された帯域幅、及びその周波数スロットに既に割り当てた通信回線数に基づけば、さらにその周波数スロットに割り当てることができる空き回線数を求めることができ、これを管理テーブル情報としている。
FIG. 8 is a table showing an example of a management table used by the line allocation control unit 11 of the
以上のように、基地局1の回線割当制御部11は、端末局2から帯域幅を指定した回線割当要求を受信したとき、まず、同じ帯域幅が指定された周波数スロットがあるかどうかを管理テーブルから検索し、該当する周波数スロットに空き回線があれば、その周波数スロットに優先的に通信回線を割り当てる。これにより、同じ種類の帯域幅の通信回線が周波数スロット単位でグループ化される。端末局2の要求した帯域幅が指定された周波数スロットが無い場合、及びその帯域幅指定がある周波数スロットがあったとしても空き回線がない場合には、回線割当制御部11は帯域幅指定が未指定の周波数スロットを選択して通信回線を割り当て、その周波数スロットに帯域幅指定、及び空き回線数を入力する。そのような未指定の周波数スロットも存在しない場合には、端末局2が要求した帯域幅と異なる帯域幅の通信回線を指定するか、もしくは通信できないことを制御回線3を通じて端末局2に通知する。このような通信回線の割り当て処理によって、回線割当制御部11はシステム周波数帯域上の空き領域へ通信回線をより速やかに割り当てることができ、また、複数種類の帯域幅が指定される通信回線を周波数スロットごとに専用の帯域幅を指定して割り当てることにより、システム周波数領域上の任意の位置に通信回線を割り当てることができ、複数種類の帯域幅が共存する通信回線割り当て処理に対する制約を小さくすることができる。
As described above, when the line assignment control unit 11 of the
図9はシステム周波数帯域の一部が何らかの理由で使用できない場合を示す模式図である。この場合、周波数スロット毎に有効・無効の状態を回線割当制御部11が保持する管理テーブル上に入力しておき、使用不可帯域に相当する周波数スロットは、通信回線の割り当て対象から除外する。回線割当制御部11は、管理テーブル上の無効となっている周波数スロットについては通信回線を割り当てず、有効となっている周波数スロットに対して上記同様の割り当て処理を行うことができる。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a case where a part of the system frequency band cannot be used for some reason. In this case, a valid / invalid state is input for each frequency slot on the management table held by the line allocation control unit 11, and the frequency slot corresponding to the unusable band is excluded from communication line allocation targets. The line assignment control unit 11 can perform the same assignment process as described above for a valid frequency slot without assigning a communication line to the invalid frequency slot on the management table.
実施の形態2
実施の形態1における基地局は、端末局2が回線割当要求により要求する帯域幅について、該当する周波数スロット等に通信回線を割り当てる回線割当処理を行っているが、各端末局2の通信品質を考慮して、通信回線を割り当てる際の帯域幅を決定することもできる。図10は、帯域幅を制限して通信回線の割り当てを行う場合について説明する模式図である。基地局1と各端末局2との間の通信品質はその間の伝送路の通信環境に依存して変化する。この通信環境の変化を考慮して基地局1が回線割当制御を行うために、各端末局2は受信している制御回線3において通信品質情報(受信電力やビットエラー等の品質情報)を測定し、通信回線割当要求とともに、測定した通信品質情報を送信するようにする。基地局1は通信回線割当要求を受信すると、その要求を送信した端末局の通信品質情報を取得し、良好である場合には通信回線割当要求に含まれる帯域幅の要求値により通信回線を割り当て、通信品質が劣化している場合には帯域幅の要求値よりも狭い帯域幅の割り当てる。
The base station in the first embodiment performs line allocation processing for allocating a communication line to a corresponding frequency slot or the like for the bandwidth requested by the
図10の例示において、端末局2−1と基地局1との間には通信障害物が存在し、このため送受信できるマイクロ波電力が減少している。端末局2―1が通信回線割当要求を広い帯域幅Cを指定して送信した場合、基地局1は帯域幅B及びCでの通信は不可と判断し、より狭い帯域幅である帯域幅Aで通信回線を割り当てる。なお、割り当ての際の周波数スロットのサーチ処理は実施の形態1において説明した処理と同様である。また、端末局2−2について見れば、端末局2−1に比べて通信品質の劣化の程度は軽度であり、基地局1は広い帯域幅Cを割り当てないが、より狭い帯域幅B(帯域幅Aよりも広い)の通信回線を割り当てる。端末局2−3は通信品質の劣化がないので、基地局1は端末局2−3が広い帯域幅Cを指定してきたときには、その帯域幅Cの通信回線を割り当てる。また、端末局からの通信品質情報により通信品質の劣化が重度である場合には、基地局1は通信回線を割り当てることができないとの情報を端末局に送信する。
In the illustration of FIG. 10, there is a communication obstacle between the terminal station 2-1 and the
このような通信回線の割当制御によって、不要に広い帯域幅の通信回線を割り当てることがないので、より効率的な通信回線の割り当てを行うことができ、有限のシステム周波数帯域の有効利用を図ることができる。 Such communication line allocation control does not unnecessarily allocate a wide bandwidth communication line, so more efficient communication line allocation can be performed and effective use of a finite system frequency band can be achieved. Can do.
1 基地局
2 端末局
3 制御回線
4 通信回線
11 回線割当制御部
18 システム周波数帯域
19 周波数スロット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
A transmitter / receiver that receives a communication line assignment request from a terminal station and transmits information on the assigned communication line to the terminal station, and a system frequency band is divided into a plurality of frequency slots, and each frequency slot has one type of band. A base station comprising: a line assignment control unit that assigns a communication line having a width and assigns a communication line based on the communication line assignment request.
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