JP2009010721A

JP2009010721A - 通信方法および通信システム

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Publication number: JP2009010721A
Application number: JP2007170505A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Tanigawa; 弘展谷川; Yasuhiro Nakamura; 泰浩中村; Nobuaki Takamatsu; 信昭高松
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-15
Also published as: WO2009001640A1; CN101689965A; US8509793B2; US20100178926A1

Abstract

【課題】従来のフレームフォーマットを用いた通信方法よりも細かい通信制御が可能で、より大きな伝送容量と、より柔軟なユーザへのリソース分配が可能な通信方法および通信システムを提供する。
【解決手段】基地局１０から複数の端末のうちの少なくとも１つの端末２０に対し通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するダウンリンクフレーム生成部１４と、複数の端末のうちの少なくとも１つの端末から基地局１０に対し通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するアップリンクフレーム生成部２４と、を備えており、ダウンリンクフレームのフレームフォーマットは、各端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報をダウンリンク期間で各端末へ通知するＭＡＰフィールドを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、通信方法および通信システムに関し、特に、デジタル携帯電話システムやＰＨＳシステムなどの無線アクセス方式であるＯＦＤＭＡ方式を使用した通信方法および通信システムに関する。

デジタル携帯電話システムやＰＨＳシステムなどの無線アクセス方式として、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）とＴＤＤ(Time Division Duplex：時分割双方向伝送)を組み合わせたＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式が採用されている。最近では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割）の技術によるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：直交周波数分割多重接続）を用いたＯＦＤＭＡ方式が提案されている。

ＯＦＤＭは、データを変調する搬送波を、互いに直交した複数の「サブキャリア」（細分化された搬送波）に分割し、データ信号をそれぞれのサブキャリアに分散させて送信する方式である。

以下、ＯＦＤＭ方式の概要について説明する。
図１０は送信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ変調装置には、送信データが入力される。この送信データは、シリアル／パラレル変換部２０１に供給されて、低速な複数の伝送シンボルからなるデータに変換される。つまり、伝送情報を分割して、複数の低速なデジタル信号を生成する。このパラレルデータは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部２０２に供給される。

パラレルデータは、ＯＦＤＭを構成する各サブキャリアに割り当てられ、周波数領域においてマッピングされる。ここで、各サブキャリアに対してBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の変調が施される。マッピングデータは、ＩＦＦＴ演算を施すことによって、周波数領域の送信データから時間領域の送信データに変換される。これにより、互いに直交する関係にある複数のサブキャリアがそれぞれ独立に変調されたマルチキャリア変調信号が生成される。ＩＦＦＴ部２０２の出力は、ガードインターバル付加部２０３に供給される。

ガードインターバル付加部２０３は、図１１に示すように、伝送データの有効シンボルの後部をガードインターバルとして、伝送シンボル毎に有効シンボル期間の前部にコピーを付加する。このガードインターバル付加部で得られたベースバンド信号は、直交変調部２０４に供給される。

直交変調部２０４は、ガードインターバル付加部２０３から供給されるベースバンドＯＦＤＭ信号に対して、ＯＦＤＭ変調装置の局部発振器２０５から供給されるキャリア信号を用いて、直交変調を施し、中間周波数（ＩＦ）信号もしくは無線周波数（ＲＦ）信号に周波数変換する。すなわち、直交変調部は、ベースバンド信号を所望の伝送周波数帯域に周波数変換した後に伝送路に出力する。

図１２は、受信側に用いられるＯＦＤＭ復調装置の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ復調装置には、図１０のＯＦＤＭ変調装置によって生成されたＯＦＤＭ信号が所定の伝送路を介して入力される。

このＯＦＤＭ復調装置に入力されたＯＦＤＭ受信信号は、直交復調部２１１に供給される。直交復調部２１１は、ＯＦＤＭ受信信号に対して、ＯＦＤＭ復調装置の局部発振器２１２から供給されるキャリア信号を用いて直交復調を施し、ＲＦ信号もしくはＩＦ信号からベースバンド信号に周波数変換し、ベースバンドＯＦＤＭ信号を得る。このＯＦＤＭ信号は、ガードインターバル除去部２１３に供給される。

ガードインターバル除去部２１３は、ＯＦＤＭ変調装置のガードインターバル付加部２０３で付加された信号を、図示しないシンボルタイミング同期部から供給されるタイミング信号に従って除去する。このガードインターバル除去部２０３で得られた信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部２１４に供給される。

ＦＦＴ部２１４は、入力される時間領域の受信データをＦＦＴすることによって周波数領域の受信データに変換する。さらに周波数領域においてデマッピングされ、各サブキャリア毎にパラレルデータが生成される。ここで、各サブキャリアに施されたBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の変調に対する復調がなされたことになる。ＦＦＴ部２１４で得られたパラレルデータは、パラレル／シリアル変換部２１５に供給されて、受信データとして出力される。

以上のようにＯＦＤＭは、搬送波を複数のサブキャリアに分割する方式である。そして、ＯＦＤＭＡは、上記ＯＦＤＭにおけるサブキャリアの中から複数のサブキャリアを集めてグループ化し、各グループを各ユーザに１つ又は複数割り当てて多重通信を行う方式である。上記各グループはそれぞれサブチャネルと呼ばれる。つまり、各ユーザは割り当てられた１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行うのである。また、サブチャネルは通信を行うデータ量や伝播環境等に応じて適応的に増減して割り当てられる。

次に、ＯＦＤＭＡ方式を採用した通信システムにおけるチャネルの構成例を挙げ、説明する。
特許文献１には、下り回線（ダウンリンク）の通信を広帯域チャネルにより行い、上り回線（アップリンク）の通信を狭帯域チャネルにより行う、帯域幅の異なる非対称のチャネルによる通信方法が示されている。
図１３は、特許文献１における端末装置と基地局の間の伝送制御の構成である。アクセス方式としてＯＦＤＭＡ方式が適用され、上り回線と下り回線とで、１フレーム内の異なるタイムスロットが時分割で使用される。

１フレーム内の前半の所定数のスロットＴ１，Ｔ２，‥‥Ｔｎ（ｎは任意の整数）は、アップリンク期間Ｔｕのスロットとされ、端末装置から基地局への上り回線の伝送に使用されるスロットとしてある。１フレーム内の後半の所定数のスロットＲ１，Ｒ２，‥‥Ｒｎ（ｎは任意の整数）は、ダウンリンク期間Ｔｄのスロットとされ、基地局から端末装置への下り回線の伝送に使用されるスロットとしてある。このように、アップリンク期間とダウンリンク期間が互いに異なる（上り下りそれぞれの時間が異なっており、上り下りを構成するスロットが互いに異なる）フレームを上下非対称のフレームであるという。

図１４は、上記フレーム構成のデータが無線伝送されるチャネル構成例である。
この例では、使用可能周波数帯Ｂ０の下側と上側には、各広帯域チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の帯域幅よりも狭いガードバンド部Ｂ１及びＢ２が存在し、このＢ１，Ｂ２に、広帯域チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４よりも帯域幅が狭い狭帯域チャンネルＣＨ５，ＣＨ６を配置している。

このガードバンド部に配置された狭帯域チャンネルＣＨ５，ＣＨ６は、上り回線（アップリンク）での低速アクセス専用通信チャンネルとして使用し、図１３に示すフレーム構成の前半のアップリンク期間Ｔｕだけが無線伝送に使用される。

特許文献２には、下り回線（ダウンリンク）用及び上り回線（アップリンク）用のそれぞれの送信待ちセルの状況に基づいて、各通信相手に使用されるタイムスロットの割り当てを行うようにして、基地局と移動局の間で通信が行われる通信方法が示されており、非対称な各チャネルの送受信量及びＱoＳに応じてユーザチャネルを割り当てるＯＦＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用した通信システムが示されている。
図１５は、特許文献２の通信システムの構成を示す模式図である。基地局（ＢＴＳ）と移動局（ＭＳ）との間で、ＯＦＤＭＡ方式を採用した通信が行われる。

図１６は、特許文献２の無線通信システムに用いられるフレームフォーマットを示す模式図である。単位フレーム（１フレーム）は、図に示すように、アクセスチャネル（Ａｃｈ）、上り方向の制御チャネル（Ｃｃｈ）、下り方向の制御チャネル（Ｃｃｈ）、下り方向のユーザチャネル（Ｕｃｈ）、及び上り方向のユーザチャネル（Ｕｃｈ）を含む構成となっている。
下り方向のユーザチャネル及び上り方向のユーザチャネルのそれぞれが含むタイムスロット数は、固定されておらず、ユーザチャネルの割り当て結果に基づいて、境界線の位置が決定される。

特開２０００−１１５８３４特開２０００−２３６３４３

ところが、従来の通信方法によるフレームフォーマットでは、伝送容量の変更が容易ではなく、ユーザへのリソース分配の柔軟性が足りないなどの課題があり、さらに、アダプティブアレイアンテナの技術に対する考慮がなされていないなどの課題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、従来のフレームフォーマットを用いた通信方法よりも細かい通信制御が可能で、より大きな伝送容量と、より柔軟なユーザへのリソース分配が可能な通信方法および通信システムを提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明に係る通信方法は、基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行う通信方法において、前記基地局から前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末に対し通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームと、前記基地局から前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末に対し通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームと、をそれぞれ所定のフレームフォーマットで通信し、前記ダウンリンクフレームのフレームフォーマットは、前記各端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報を前記ダウンリンク期間で前記各端末へ通知するＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする。
上記方法で各端末へ端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報を通知するＭＡＰフィールドを含むフレームフォーマットを使用することにより、従来のフレームフォーマットを用いた通信方法よりも細かい通信制御が可能で、より大きな伝送容量と、より柔軟なユーザへのリソース分配が可能となる。

また、本発明に係る通信方法は、前記アップリンクフレームのフレームフォーマットは、前記ダウンリンク期間で前記各端末へ前記情報を通知した後、使用可能とされたサブチャネルの内、当該端末で使用するサブチャネルと使用しないサブチャネルが区別されて、前記アップリンク期間で前記各端末から前記基地局へ通知するＲＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする。
上記方法でダウンリンクの無線品質が悪いサブチャネルの解放を要求するためのＲＭＡＰフィールドを使用することにより、基地局から指示されたサブチャネルが使用できるか否かを端末が判断して基地局へ返信することができる。

また、本発明に係る通信方法は、前記サブチャネルがアダプティブアレイのビーム形成の際に必要となるトレーニングシンボルを含むことを特徴とする。
上記方法でトレーニングシンボルを含むことにより、アダプティブアレイアンテナの技術を本発明に係る通信方法および通信システムに採用することができる。

また、本発明に係る通信方法は、前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、ハイブリッドＡＲＱ用のフィールドであるＡＣＫＣＨフィールドを含むことを特徴とする。
上記方法でＡＣＫＣＨフィールドを含むことにより、高速パケット伝送技術であるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）等を採用することができる。

また、本発明に係る通信方法は、前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、適応変調部分の変調方式と符号化率を示すフィールドであるＭＩフィールドと、端末側からのアップリンクによる変調方式と符号化率要求とを示すＭＲフィールドと、を含むことを特徴とする。
上記方法でＭＩフィールドおよびＭＲフィールドを含むことにより、通信環境に対応した変調方式を採用することができる。

また、本発明に係る通信方法は、前記ダウンリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、端末間のシンボルタイミングを合わせるために使用するフィールドであるＳＤフィールドを含むことを特徴とする。
上記方法でＳＤフィールドを含むことにより、端末側が送信するアップリンクのシンボルタイミングを相対制御し、端末間のシンボルタイミングを合わせることができる。

また、本発明に係る通信方法は、前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、物理フィールドの有効／無効を示すＶフィールドを含むことを特徴とする。
上記方法でＶフィールドを含むことにより、有意でないデータの不要な再送を防止することができる。

前記課題を解決するために、本発明に係る通信システムは、基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行う通信システムにおいて、前記基地局から前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末に対し通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するダウンリンクフレーム生成部と、前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末から前記基地局に対し通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するアップリンクフレーム生成部と、を備え、前記ダウンリンクフレームのフレームフォーマットは、前記各端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報を前記ダウンリンク期間で前記各端末へ通知するＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする。
上記構成により、従来のフレームフォーマットを用いた通信方法よりも細かい通信制御が可能で、より大きな伝送容量と、より柔軟なユーザへのリソース分配が可能となる。

また、本発明に係る通信システムは、前記アップリンクフレームのフレームフォーマットは、前記ダウンリンク期間で前記各端末へ前記情報を通知した後、使用可能とされたサブチャネルの内、当該端末で使用するサブチャネルと使用しないサブチャネルが区別されて、前記アップリンク期間で前記各端末から前記基地局へ通知するＲＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする。
上記構成により、基地局から指示されたサブチャネルが使用できるか否かを端末が判断して基地局へ返信することができる。

また、本発明に係る通信システムは、前記サブチャネルがアダプティブアレイのビーム形成の際に必要となるトレーニングシンボルを含むことを特徴とする。
上記構成により、アダプティブアレイアンテナの技術を本発明に係る通信方法および通信システムに採用することができる。

また、本発明に係る通信システムは、前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、ハイブリッドＡＲＱ用のフィールドであるＡＣＫＣＨフィールドを含むことを特徴とする。
上記構成により、高速パケット伝送技術であるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）等を採用することができる。

また、本発明に係る通信システムは、前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、適応変調部分の変調方式と符号化率を示すフィールドであるＭＩフィールドと、端末側からのアップリンクによる変調方式と符号化率要求とを示すＭＲフィールドと、を含むことを特徴とする。
上記構成により、通信環境に対応した変調方式を採用することができる。

また、本発明に係る通信システムは、前記ダウンリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、端末間のシンボルタイミングを合わせるために使用するフィールドであるＳＤフィールドを含むことを特徴とする。
上記構成により、端末側が送信するアップリンクのシンボルタイミングを相対制御し、端末間のシンボルタイミングを合わせることができる。

また、本発明に係る通信システムは、前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、物理フィールドの有効／無効を示すＶフィールドを含むことを特徴とする。
上記構成により、有意でないデータの不要な再送を防止することができる。

本発明によれば、従来のフレームフォーマットを用いた通信方法よりも細かい通信制御が可能で、より大きな伝送容量と、より柔軟なユーザへのリソース分配が可能な通信方法および通信システムを提供することができる。

以下、本発明に係る通信方法および通信システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本通信方法は、基地局（ＣＳ：cell station）と複数の端末（ＰＳ：personal station）との間において、各周波数帯毎に複数のサブチャネルで構成されたフレームによって通信を行う。図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムにおいて、基地局及び端末の送信機能を示すブロック図である。

図１に示すように、基地局１０における送信機能としては、上位層から送られてきたデータを通信の優先度に応じてＱｏＳのクラス分けを行うＱｏＳ制御部１１、クラス分けされた優先度に応じて通信のスケジューリングを行うスケジューラ１２、後述するサブチャネルをスロット毎に割り当てる帯域割当部１３、端末２０に対して通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームを生成するダウンリンクフレーム生成部１４、ダウンリンクフレームの信号を変調する変調部１５、無線信号を端末に対して送信する送信部１６、帯域割当部１３や変調部１５を制御して通信を管理する通信管理部１７を有している。ダウンリンクフレーム生成部１４は、ＱｏＳ制御部１１、スケジューラ１２を通じて上位層から送られ、帯域割当部１３を通じて各サブチャネルに割り当てられた物理フレームを４つ連続させてダウンリンクフレームを生成する。

また、端末２０における送信機能としては、上位層から送られてきたデータを通信の優先度に応じてＱｏＳのクラス分けを行うＱｏＳ制御部２１、クラス分けされた優先度に応じて通信のスケジューリングを行うスケジューラ２２、後述するサブチャネルをスロット毎に割り当てる帯域割当部２３、基地局１０に対して通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームを生成するアップリンクフレーム生成部２４、アップリンクフレームの信号を変調する変調部２５、無線信号を基地局に対して送信する送信部２６、帯域割当部２３や変調部２５を制御して通信を管理する通信管理部２７を有している。アップリンクフレーム生成部２４は、ＱｏＳ制御部２１、スケジューラ２２を通じて上位層から送られ、帯域割当部２３を通じて各サブチャネルに割り当てられた物理フレームを４つ連続させてアップリンクフレームを生成する。

図２は、本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるフレーム構成を示す説明図である。
上記フレームは、基地局から端末への通信を行うダウンリンク期間のタイムスロットと、端末から基地局への通信を行うアップリンク期間のタイムスロットとが隣り合うように配置されている。

また、上記フレームにおける複数のサブチャネルの割り当てを示すフレーム構成は、ダウンリンク（基地局から端末へのリンク：下り回線）期間のフレームであるダウンリンクフレームと、アップリンク（端末から基地局へのリンク：上り回線）期間のフレームである。

図２のフレーム構成は、例えば、従来より広く普及しているＰＨＳシステムと同様にタイムスロットが４個（Ｓ１〜Ｓ４）の場合の構成であり、縦軸が周波数軸、横軸が時間軸を示す。この構成により、従来のＰＨＳシステムに組み入れて使用が可能である。
図２において、ダウンリンク期間及びアップリンク期間は、共に周波数軸に対して、２８個の周波数帯に分割されている。最初の周波数帯に割り当てられるサブチャネルは、コントロールサブチャネルと呼ばれ、制御チャネル（ＣＣＨ）で使用している。
なお、上記の最初の周波数帯は、最も高い周波数帯あるいは最も低い周波数帯のどちらでも良い。

図２の例は、ＰＨＳシステムの例であり、コントロールサブチャネルＣ_１〜Ｃ_４には４つの基地局が割り当てられている。

そして、残りの２７の周波数帯（グループ）は、タイムスロット毎に時間軸方向に４個に分割され、全部で１０８のサブチャネルで構成されている。これらはデータを送受信するトラフィックサブチャネルＴ_１〜Ｔ_１０８である。つまり、サブチャネルが時間軸方向に分割されているためにサブチャネル数（エクストラサブチャネル数）が１０８と多い。
さらに、このトラフィックサブチャネルは、アンカーサブチャネルとエクストラサブチャネルと呼ばれるサブチャネルにより構成されている。

アンカーサブチャネルとは、どのサブチャネルをどの端末が使用するかを各端末に通知するために使用したり、再送制御でデータが正しくやりとりできたかを基地局と端末でネゴシエーションするために使用するためのサブチャネルであり、各端末に１つが通信開始時に割り当てられる。

エクストラサブチャネルとは、実際に使用するデータを送信するサブチャネルであり、１つの端末に対して、任意の数を割り当てることができる。この場合、割り当てられたエクストラサブチャネルが多いほど、帯域が広がるので高速な通信が可能となる。

次に、前記トラフィックサブチャネルの割り当てについて説明する。図３はサブチャネルの割り当ての一例を示す説明図である。この図３に示す例では、各トラフィックサブチャネルの割り当てを様々な模様によって示している。

図３に示す例では、コントロールサブチャネルにおける４つの基地局のうちＣ_３の基地局の制御チャネルを示している。なお、Ｃ_３、Ｔ_２などの記号は図２に対応している。

ユーザ１の端末に対するアンカーサブチャネルとして、Ｔ_５が割り当てられている。そして、ユーザ１の端末に対するエクストラサブチャネルとして、Ｔ_２、Ｔ_４、Ｔ_６、Ｔ_７、Ｔ_８、Ｔ_９、Ｔ_１０、Ｔ_１５、Ｔ_１７、Ｔ_２４、・・・、Ｔ_１０５が割りあてられている。これらサブチャネルはダウンリンクとアップリンクとで共通である。

また、ユーザ２の端末に対するアンカーサブチャネルとして、Ｔ_２３が割り当てられている。そして、ユーザ２の端末に対するエクストラサブチャネルとして、Ｔ_１３、Ｔ_１４、Ｔ_１８、Ｔ_２０、・・・が割りあてられている。ユーザ２において、サブチャネルの割り当てはユーザ１と同様ダウンリンクとアップリンクとで共通である。

また、Ｔ_１、Ｔ_３、Ｔ_１１、Ｔ_１２、Ｔ_１９、Ｔ_２１、・・・、Ｔ_１０７は他の基地局と他の端末の間で使用されており、Ｔ_１６、Ｔ_２２、・・・、Ｔ_１０６、Ｔ_１０８は使用していないサブチャネルである。

次に、サブチャネルのフォーマットについて図４を用いて説明する。
図４に示すように、１つの周波数帯は、ダウンリンクの４つのサブチャネルとアップリンクの４つのサブチャネルで構成されており、全体の時間軸上の長さは例えば５ｍｓである。各サブチャネルはＰＲ（PReamble）、ＰＳ（Pilot Symbol）、ＴＳ（Training Symbol）、サブチャネルペイロード、ＧＴ（Guard Time）により構成され、時間軸上の長さは例えば６２５μｓである。

ＰＲはプリアンブルであり、フレーム送信の開始を認識させ、同期をとるタイミングを与えるための信号である。
ＰＳはパイロットシンボルであり、搬送波の絶対位相を正しく識別するために位相の基準を得るための既知の信号波形や、既知のデータのことである。
ＴＳは、アダプティブアレイのビーム形成の際に必要となるトレーニングシンボルであり、アダプティブアレイアンテナの技術を本実施の形態に係る通信方法および通信システムに採用することができる。
サブチャネルペイロードは、物理層（ＰＨＹ）のデータを収容する部分である。
ＧＴはガードタイムである。

さらに、次に、ダウンリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマット図５を用いて説明する。
アンカーサブチャネルのサブチャネルペイロードは、ＭＡＰ、ＡＣＫＣＨ、ＳＤ、ＰＣ、Ｖ、ＭＩ、ＭＲ、ＰＨＹペイロードの各フィールドで構成されている。
なお、上記ＰＨＹペイロードがＭＡＣデータ単位として伝送され、ＭＡＣフォーマットは図６のように構成される。

図５において、ＭＡＰは、次フレームで割り当てられるエクストラサブチャネルの配置情報（ＭＡＰ情報）を収容したフィールド（１０８ビット）である。ＭＡＰフィールドに収容されたビット配列は、端末に送信するＭＡＰ情報（当該端末に対し、使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報）であり、１フレームに含まれるトラフィックサブチャネルに番号を付けて、これに対応したビット列として表している。

ＡＣＫＣＨは、高速パケット伝送技術であるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）等で使用されるハイブリッドＡＲＱ（Automatic Repeat Request：自動再送要求）用のフィールド（１ビット）である。

ＳＤ（Shift Direction）は、シンボルタイミングのずれは干渉となるため、端末側が送信するアップリンクのシンボルタイミングを相対制御し、端末間のシンボルタイミングを合わせるために使用するフィールド（１ビット）である。

ＰＣ（Power Control）は、端末毎に行うアップリンクの送信出力の制御用のフィールド（１ビット）であり、送信出力の増大・減少を指示し、通信レートを適切に制御するためするに使用する。

Ｖ（Valid）は、ＰＨＹフィールドの有効／無効を示すフィールド（１ビット）であり、有意でないデータの不要な再送を防止する。上下対象でサブチャネルを割り当てるため、一方にデータが無い場合があり、この場合データ再送は不要である。

ＭＩ（Modulate Indicator）は、適応変調部分の変調方式と符号化率とを示すフィールド（４ビット）である。これにより、複数の変調方式から、通信環境に対応した変調方式を採用することができる。

ＭＲ（Modulate Request）は、端末側からのアップリンクによる変調方式と符号化率要求とを示すフィールド（４ビット）であり、この端末側からの要求で変調方式を変更することができる。

そして、各エクストラサブチャネルのサブチャネルペイロードに収容されたＰＨＹペイロードがこれに連結される。最後のエクストラサブチャネルの終わりの部分は、ＰＨＹペイロード長にあわせたＣＲＣ（Cyclic Redundancy Checking：巡回冗長符号）フィールド（１６〜３２ビット）が収容される。

ＣＲＣフィールドの演算対象は、図７に示すように、ＭＲとＰＨＹペイロードである。ＣＲＣエラーの場合と、ハイブリッドＡＲＱ（自動再送要求）によりＣＲＣエラーが無くなったとき、端末はＭＲ，ＰＣ，ＳＤを無効として扱い、直前のフレームの状態を維持する。

次に、アップリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマット図８を用いて説明する。
アンカーサブチャネルのサブチャネルペイロードは、ＲＣＨ、ＰＣ、Ｖ、ＭＩ、ＭＲ、ＲＭＡＰ、ＰＨＹペイロードの各フィールドで構成されている。

ＲＣＨ（Ranging Channel）は、基地局に対する端末の帯域要求を示すフィールド（７ビット）であり、端末の通信環境に応じた通信を行うことができる。

ＰＣ、Ｖ、ＭＩ、ＭＲはダウンリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマットと同様である。

ＲＭＡＰ（Refuse MAP）は、ダウンリンクの無線品質が悪いサブチャネルの解放を要求するためのフィールド（１０８ビット）であり、基地局から指示されたサブチャネルが使用できるか否かを端末が判断して基地局へ返信する。
例えば、端末の近くに他の端末や他の基地局などが存在し、これらからの干渉波による妨害レベルが大きくて、これに該当するサブチャネルでの正常な通信を行うことができない場合などは、該当するサブチャネルは使用できないとして基地局へ返信する。即ち、使用できないサブチャネルに該当するＲＭＡＰのビットを“０”にする。

そして、各エクストラサブチャネルのサブチャネルペイロードに収容されたＰＨＹペイロードがこれに連結される。最後のエクストラサブチャネルの終わりの部分は、ＰＨＹペイロード長にあわせたＣＲＣフィールド（１６〜３２ビット）が収容される。

ＣＲＣフィールドの演算対象は、図９に示すように、ＭＲ，ＲＭＡＰ，ＰＨＹペイロードである。ＣＲＣエラーの場合と、ハイブリッドＡＲＱ（自動再送要求）によりＣＲＣエラーが無くなったとき、端末はＭＲ，ＲＭＡＰを無効として扱う。ＭＲが無効の場合は直前のフレームの状態を維持する。ＲＭＡＰが無効の場合は端末が拒否したサブチャネルは無かったものとして扱う。

以上、詳述したように、本発明の実施の形態に係る通信システムは、基地局１０から複数の端末のうちの少なくとも１つの端末２０に対し通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するダウンリンクフレーム生成部１４と、複数の端末のうちの少なくとも１つの端末から基地局１０に対し通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するアップリンクフレーム生成部２４と、を備えており、ダウンリンクフレームのフレームフォーマットは、各端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報をダウンリンク期間で各端末へ通知するＭＡＰフィールドを含むものである。
これによって、従来のフレームフォーマットを用いた通信方法よりも細かい通信制御が可能で、より大きな伝送容量と、より柔軟なユーザへのリソース分配が可能となる。

本発明の実施の形態に係る通信システムにおいて、基地局及び端末の送信機能を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を示す説明図である。図２のフレームにおけるＭＡＰ構成の一例を示す説明図である。サブチャネルのフォーマットを示す説明図である。ダウンリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマットを示す説明図である。ＭＡＣフォーマットの構成を示す図である。ダウンリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマットにおけるＣＲＣフィールドの演算対象を示す図である。アップリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマットを示す説明図である。アップリンクの物理層（ＰＨＹ）のフォーマットにおけるＣＲＣフィールドの演算対象を示す図である。送信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。ガードインターバルを示す説明図である。受信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。特許文献１の端末装置と基地局の間の伝送制御の構成図である。図１１のフレーム構成のデータが無線伝送されるチャネル構成例である。特許文献２の通信システムの構成を示す模式図である。特許文献２の無線通信システムに用いられるフレームフォーマットを示す模式図である。

符号の説明

１０基地局
１１、２１ＱｏＳ制御部
１２、２２スケジューラ
１３、２３帯域割当部
１４ダウンリンクフレーム生成部
１５、２５変調部
１６、２６送信部
１７、２７通信管理部
２０端末
２４アップリンクフレーム生成部
Ｓ１〜Ｓ４タイムスロット
Ｃ_１〜Ｃ_４コントロールサブチャネル
Ｔ_１〜Ｔ_１０８トラフィックサブチャネル

Claims

基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行う通信方法において、
前記基地局から前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末に対し通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームと、前記基地局から前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末に対し通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームと、をそれぞれ所定のフレームフォーマットで通信し、
前記ダウンリンクフレームのフレームフォーマットは、前記各端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報を前記ダウンリンク期間で前記各端末へ通知するＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする通信方法。
前記アップリンクフレームのフレームフォーマットは、前記ダウンリンク期間で前記各端末へ前記情報を通知した後、使用可能とされたサブチャネルの内、当該端末で使用するサブチャネルと使用しないサブチャネルが区別されて、前記アップリンク期間で前記各端末から前記基地局へ通知するＲＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記サブチャネルは、アダプティブアレイのビーム形成の際に必要となるトレーニングシンボルを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、ハイブリッドＡＲＱ用のフィールドであるＡＣＫＣＨフィールドを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信方法。
前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、適応変調部分の変調方式と符号化率を示すフィールドであるＭＩフィールドと、端末側からのアップリンクによる変調方式と符号化率要求とを示すＭＲフィールドと、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信方法。
前記ダウンリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、端末間のシンボルタイミングを合わせるために使用するフィールドであるＳＤフィールドを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の通信方法。
前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、物理フィールドの有効／無効を示すＶフィールドを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の通信方法。
基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行う通信システムにおいて、
前記基地局から前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末に対し通信を行うダウンリンク期間であるダウンリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するダウンリンクフレーム生成部と、
前記複数の端末のうちの少なくとも１つの端末から前記基地局に対し通信を行うアップリンク期間であるアップリンクフレームを所定のフレームフォーマットで生成するアップリンクフレーム生成部と、
を備え、
前記ダウンリンクフレームのフレームフォーマットは、前記各端末毎に使用可能又は使用不可能なサブチャネルが示された情報を前記ダウンリンク期間で前記各端末へ通知するＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする通信システム。
前記アップリンクフレームのフレームフォーマットは、前記ダウンリンク期間で前記各端末へ前記情報を通知した後、使用可能とされたサブチャネルの内、当該端末で使用するサブチャネルと使用しないサブチャネルが区別されて、前記アップリンク期間で前記各端末から前記基地局へ通知するＲＭＡＰフィールドを含むことを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
前記サブチャネルは、アダプティブアレイのビーム形成の際に必要となるトレーニングシンボルを含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の通信システム。
前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、ハイブリッドＡＲＱ用のフィールドであるＡＣＫＣＨフィールドを含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の通信システム。
前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、適応変調部分の変調方式と符号化率を示すフィールドであるＭＩフィールドと、端末側からのアップリンクによる変調方式と符号化率要求とを示すフィールドと、を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の通信システム。
前記ダウンリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、端末間のシンボルタイミングを合わせるために使用するフィールドであるＳＤフィールドを含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の通信システム。
前記ダウンリンクフレームおよび前記アップリンクフレームの所定のフレームフォーマットは、物理フィールドの有効／無効を示すＶフィールドを含むことを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の通信システム。