JP2010177823A - 無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理性能が低い無線端末にデータチャネルが動的に割り当てられる場合でも、無線端末における送信待ち時間の増大を回避する。
【解決手段】本発明に係る無線基地局ＢＳは、複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネルとして、上り通信フレームに含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネルとして割り当てる割り当て部１２２と、無線端末が制御情報を受信してから、無線基地局ＢＳへの送信データを送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を無線端末から受信する受信部１１１とを備える。割り当て部１２２は、端末性能情報に基づいて、複数の下りタイムスロットのうち、上り通信フレームの開始時点から少なくとも所要応答時間前の下りタイムスロットを制御チャネルとして無線端末に割り当てる。
【選択図】図７

Description

本発明は、直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法に関する。

有限な無線通信資源を有効に活用し、無線基地局が複数の無線端末と無線通信を実行可能とする多元接続方式として、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式や直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式などが知られている。多元接続方式としてＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式を使用し、複信方式として時分割複信（ＴＤＤ）方式を使用する無線通信システムとしては、例えば次世代ＰＨＳ（ＸＧＰ）規格がある（非特許文献１参照）。

このような無線通信システムでは、無線基地局は、無線通信資源を時間方向および周波数方向に分割して得られた複数のチャネルの少なくとも１つを無線端末に割り当てる。各チャネルは、１つのタイムスロットおよび１つのサブチャネルを組み合わせて構成されており、次世代ＰＨＳシステムでは物理リソース単位（ＰＲＵ）と称される。

このようにして構成されたチャネルを無線端末に割り当てる割り当て方式としては、データ伝送に用いられるデータチャネルを通信フレーム毎に動的に変更する方式が近年注目されている。当該方式によれば、例えば、伝送すべきデータ量の変化に応じて、割り当てるデータチャネルの数を即座に変更できるため、無線通信資源を効率的に利用できる。

具体的には、無線基地局は、無線状態が良好なチャネルを制御チャネルとして無線端末に固定的に割り当て、当該制御チャネルを介して、データチャネルの割り当て結果を示す制御情報を無線端末に送信する。無線端末は、制御チャネルを介して受信した制御情報に基づいてデータチャネルを特定し、特定したデータチャネルを介して無線基地局への送信データを送信する。

"ARIB STD-T95「OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System (Next Generation PHS) ARIB STANDARD」1.0版" 平成19年12月12日、社団法人電波産業会

ところで、実際に提供される無線端末には、処理性能が低い無線端末と、処理性能が高い無線端末とが混在していることが一般的である。このため、無線端末が制御情報を受信してから送信データを無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間（所要タイムスロット数）は、無線端末の処理性能に応じて異なる。

しかしながら、従来のチャネル割り当て方式では、処理性能が低い無線端末において次のような問題が生じる。具体的には、制御チャネルとして割り当てられた下りタイムスロットと、データチャネルとして割り当てられた上りタイムスロットとの間の時間差が無線端末の所要応答時間よりも短い場合、無線端末は、当該上りタイムスロットにおける送信データの送信に間に合わなくなる。このような場合、送信データの送信が先送りになるため、送信待ち時間が増大する問題があった。

そこで、本発明は、処理性能が低い無線端末にデータチャネルが動的に割り当てられる場合でも、無線端末における送信待ち時間の増大を回避できる無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システム（無線通信システム１０）であって、前記時分割複信方式に応じた下り通信フレーム（下り通信フレームＦＤｎ）に含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネル（制御チャネルANCH）として割り当て、前記下り通信フレームの後の上り通信フレーム（上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１））に含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネル（データチャネルEXCH）として割り当てる無線基地局（無線基地局ＢＳ）と、前記無線基地局によって割り当てられた前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報（制御情報MAP）を前記無線基地局から受信し、前記制御情報に基づいて特定した前記データチャネルを介して、前記無線基地局への送信データを送信する無線端末（無線端末ＭＳ）とを備え、前記無線端末は、前記無線端末が前記制御情報を受信してから、前記送信データを前記無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を前記無線基地局に送信し、前記無線基地局は、前記無線端末から受信した前記端末性能情報に基づいて、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記上り通信フレームの開始時点から少なくとも前記所要応答時間前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、制御チャネルとして割り当てられた下りタイムスロットと、データチャネルとして割り当てられた上りタイムスロットとの間の時間差を少なくとも無線端末ＭＳの所要応答時間分だけ確保することができ、無線端末は、当該上りタイムスロットにおいて送信データをより確実に送信することができる。したがって、処理性能が低い無線端末にデータチャネルが動的に割り当てられる場合でも、無線端末における送信待ち時間の増大を回避できる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記無線基地局は、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記開始時点から少なくとも前記所要応答時間前であって、且つ、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低い下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記無線端末は、前記開始時点から前記所要応答時間前の前記下りタイムスロットである許容下りタイムスロットを特定可能な情報を前記端末性能情報として前記無線基地局に送信し、前記無線基地局は、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記端末性能情報に基づいて特定される前記許容下りタイムスロット、または前記許容下りタイムスロットよりも前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れかの特徴に係り、前記無線端末は、前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線基地局に送信する際に、前記端末性能情報を前記無線基地局に送信することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１〜第４の何れかの特徴に係り、前記複数の下りタイムスロットそれぞれは、周波数軸方向において複数のサブチャネルに分割され、前記無線基地局は、前記複数の下りタイムスロットの何れかと、前記複数のサブチャネルの何れかとの組み合わせを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第５の特徴に係り、前記複数の上りタイムスロットそれぞれは、周波数軸方向において複数のサブチャネルに分割され、前記無線基地局は、前記データチャネルとして割り当てる上りタイムスロットまたはサブチャネルの少なくとも一方を、１通信フレーム単位または複数通信フレーム単位で変更することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システム（無線通信システム１０）において、無線端末（無線端末ＭＳ）と無線通信を実行する無線基地局（無線基地局ＢＳ）であって、前記時分割複信方式に応じた下り通信フレーム（下り通信フレームＦＤｎ）に含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネル（制御チャネルANCH）として前記無線端末に割り当て、前記下り通信フレームの後の上り通信フレーム（上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１））に含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネル（データチャネルEXCH）として前記無線端末に割り当てる割り当て部（割り当て部１２２）と、前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報（制御情報MAP）を前記無線端末に送信する基地局側送信部（送信部１１２）と、前記制御チャネルを介して前記無線端末が前記制御情報を受信してから、前記データチャネルを介して前記無線基地局への送信データを送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を前記無線端末から受信する基地局側受信部（受信部１１１）とを備え、前記割り当て部は、前記基地局側受信部が受信した前記端末性能情報に基づいて、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記上り通信フレームの開始時点から少なくとも前記所要応答時間前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システム（無線通信システム１０）において、前記時分割複信方式に応じた下り通信フレーム（下り通信フレームＦＤｎ）に含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネル（制御チャネルANCH）として無線基地局（無線基地局ＢＳ）から割り当てられ、前記下り通信フレームの後の上り通信フレーム（上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１））に含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネル（データチャネルEXCH）として前記無線基地局から割り当てられる無線端末（無線端末ＭＳ）であって、前記無線基地局によって割り当てられた前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報（制御情報MAP）を前記無線基地局から受信する端末側受信部（受信部２１１）と、前記制御情報に基づいて特定された前記データチャネルを介して、前記無線基地局への送信データを送信する端末側送信部（送信部２１２）とを備え、前記端末側送信部は、前記端末側受信部が前記制御情報を受信してから、前記端末側送信部が前記送信データを前記無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を前記無線基地局に送信することを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、無線基地局が、時分割複信方式に応じた下り通信フレームに含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネルとして無線端末に割り当てるステップと、前記無線基地局が、前記下り通信フレームの後の上り通信フレームに含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネルとして前記無線端末に割り当てるステップと、前記無線端末が、前記無線基地局によって割り当てられた前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報を前記無線基地局から受信するステップと、前記無線端末が、前記制御情報に基づいて特定した前記データチャネルを介して、前記無線基地局への送信データを送信するステップとを含む無線通信方法であって、前記無線端末が前記制御情報を受信してから、前記送信データを前記無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を、前記無線端末から前記無線基地局に送信するステップをさらに含み、前記制御チャネルを割り当てるステップでは、前記無線端末から受信した前記端末性能情報に基づいて、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記上り通信フレームの開始時点から少なくとも前記所要応答時間前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

本発明によれば、処理性能が低い無線端末にデータチャネルが動的に割り当てられる場合でも、無線端末における送信待ち時間の増大を回避できる無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおいて用いられる上り通信フレームまたは下り通信フレームの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおいて用いられる制御チャネルおよびデータチャネルを説明するための図である。 本発明の実施形態に係るチャネル割り当て処理の概要について説明するための図である。 本発明の実施形態に係るチャネル割り当て処理の概要について説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線端末の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る端末性能情報であるＴＣＣＨパターンを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体動作シーケンスを示すシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る無線端末の動作フロー例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線基地局の動作フロー例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの概要、（２）無線通信システムの詳細構成例、（３）無線通信システムの動作例、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの概要
まず、本実施形態に係る無線通信システムの概要について、（１．１）無線通信システムの概略構成、（１．２）通信フレームの構成例、（１．３）制御チャネルおよびデータチャネル、（１．４）割り当て処理の概要の順に説明する。

（１．１）無線通信システムの概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局ＢＳおよび無線端末ＭＳを有する。

本実施形態では、無線通信システム１０は、非特許文献１に記載の次世代ＰＨＳに基づく構成を有している。すなわち、無線通信システム１０には、無線基地局ＢＳが複数の無線端末ＭＳと多重化通信を行うための多重化方式としてＯＦＤＭＡ方式とＴＤＭＡ方式とが採用されている。無線通信システム１０には、上り方向ＵＬおよび下り方向ＤＬの双方向の通信を行うための複信方式としてＴＤＤ方式が採用されている。

無線基地局ＢＳは、無線通信資源を時間方向および周波数方向に分割して得られた割り当て単位であるＰＲＵの少なくとも１つを無線端末ＭＳに割り当てる。各ＰＲＵは、１つのタイムスロットおよび１つのサブチャネルを組み合わせて構成される。無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳに割り当てたＰＲＵを用いて、無線端末ＭＳと無線通信を実行する。図１においては、１つの無線端末ＭＳのみを図示しているが、多数の無線端末ＭＳが無線基地局ＢＳと無線通信を実行していてもよい。

無線通信システム１０では、ＯＦＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０における全周波数帯域がａ個のサブチャネルに周波数分割され、ＴＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０の１通信フレームにおける上り通信フレームおよび下り通信フレームそれぞれがｂ個のタイムスロットに時間分割されている。その結果、上り通信フレームおよび下り通信フレームそれぞれにおいて、ａ×ｂ個のＰＲＵが定義される。

無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳへのＰＲＵ割り当て時において、ａ×ｂ個のＰＲＵのうち、自局が未割り当てのＰＲＵそれぞれについて、干渉源からの被干渉レベルを測定する。そして、無線基地局ＢＳは、自局が未割り当てであって、且つ、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いＰＲＵを無線端末ＭＳに割り当てる。

（１．２）通信フレームの構成例
図２は、上り方向ＵＬの通信において用いられる上り通信フレーム、または下り方向ＤＬの通信において用いられる下り通信フレームの構成例を示す図である。次世代ＰＨＳ規格では、上り通信フレームの構成と下り通信フレームの構成とは等しいため、図２を参照して、上り通信フレームおよび下り通信フレームについて説明する。

図２の例では、上り通信フレームおよび下り通信フレームそれぞれが、９個のサブチャネルに周波数分割され、４個のタイムスロットに時間分割されている。その結果、上り通信フレームおよび下り通信フレームそれぞれにおいて、３６個のＰＲＵが定義される。

以下の説明においては、上り通信フレームに含まれる４つの上りタイムスロットのうち、最初の上りタイムスロットに対応するＰＲＵを「上りタイムスロット番号１のＰＲＵ」、その後の上りタイムスロットに対応するＰＲＵを「上りタイムスロット番号２のＰＲＵ」、その後の上りタイムスロットに対応するＰＲＵを「上りタイムスロット番号３のＰＲＵ」、最後の上りタイムスロットに対応するＰＲＵを「上りタイムスロット番号４のＰＲＵ」と称する。

同様に、下り通信フレームに含まれる４つの下りタイムスロットのうち、最初の下りタイムスロットに対応するＰＲＵを「下りタイムスロット番号１のＰＲＵ」、その後の下りタイムスロットに対応するＰＲＵを「下りタイムスロット番号２のＰＲＵ」、その後の下りタイムスロットに対応するＰＲＵを「下りタイムスロット番号３のＰＲＵ」、最後の下りタイムスロットに対応するＰＲＵを「下りタイムスロット番号４のＰＲＵ」と称する。

このように、時間軸上においては、１通信フレームが、４つの上りタイムスロットからなる上り通信フレームと、４つの下りタイムスロットからなる下り通信フレームとに分割されている。

次世代ＰＨＳ規格においては、図２に示すような各ＰＲＵを動的に無線端末ＭＳに割り当てる方式がある。

この方式は、FM-Mode(fast access channel based on MAP mode)と称され、主にデータ通信などに用いられる。本実施形態では、無線基地局ＢＳが、FM-Modeに従ったＰＲＵ割り当てを行うものとする。

（１．３）制御チャネルおよびデータチャネル
図３は、次世代ＰＨＳ規格のFM-Modeにおいて規定される制御チャネルおよびデータチャネルを説明するための図である。

無線基地局ＢＳは、下りタイムスロット番号１〜４のＰＲＵの何れかを制御チャネルとして無線端末ＭＳに固定的に割り当てる。次世代ＰＨＳ規格のFM-Modeにおいて当該制御チャネルはＡＮＣＨ(Anchor channel)と称され、以下の説明においては制御チャネルANCHと表記する。図３の例では、下りタイムスロット番号１のＰＲＵが、制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てられている。

無線基地局ＢＳは、上りタイムスロット番号１〜４のＰＲＵの何れかをデータチャネルとして無線端末ＭＳに動的に割り当てる。具体的には、無線基地局ＢＳは、データチャネルEXCHとして無線端末ＭＳに割り当てるＰＲＵを、１通信フレーム単位または複数通信フレーム単位で変更できる。次世代ＰＨＳ規格のFM-Modeにおいて当該データチャネルはＥＸＣＨ(Extra channel)と称され、以下の説明においてはデータチャネルEXCHと表記する。同様にして、無線基地局ＢＳは、下りタイムスロット番号１〜４のＰＲＵの何れかを、データチャネルEXCHとして無線端末ＭＳに動的に割り当てる。

無線基地局ＢＳは、制御チャネルANCHを介して、データチャネルEXCHの割り当て結果を示す制御情報を無線端末ＭＳに送信する。すなわち、当該制御情報は、データチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵの識別情報を含む。次世代ＰＨＳ規格のFM-Modeにおいて当該制御情報はＭＡＰと称され、以下の説明においては制御情報MAPと表記する。無線端末ＭＳは、制御チャネルANCHを介して受信した制御情報MAPに基づいてデータチャネルEXCHを特定し、特定したデータチャネルEXCHを介して無線基地局ＢＳとデータを送受信する。

次世代ＰＨＳ規格のFM-Modeにおいては、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、制御情報MAPの反映タイミングが、Timing1およびTiming2の２種類規定されている。

図３（ａ）に示すTiming1では、下り通信フレームＦＤｎにおいて無線基地局ＢＳから無線端末ＭＳに送信される制御情報MAPは、下り通信フレームＦＤ（ｎ＋１）におけるデータチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵの識別情報と、上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）におけるデータチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵの識別情報とを含む。すなわち、Timing1では、制御情報MAPが送信された通信フレームの０．５通信フレーム後に、当該制御情報MAPが反映される。

図３（ｂ）に示すTiming2では、下り通信フレームＦＤ（ｎ−１）において無線基地局ＢＳから無線端末ＭＳに送信される制御情報MAPは、下り通信フレームＦＤ（ｎ＋１）におけるデータチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵの識別情報と、上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）におけるデータチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵの識別情報とを含む。すなわち、Timing2では、制御情報MAPが送信された通信フレームの２通信フレーム後に、当該制御情報MAPが反映される。このように、Timing2では、ＭＡＰが反映されるまでに１．５通信フレーム分の時間を要するため、レイテンシが発生する。そこで、本実施形態では、できる限りTiming2を使用せずに、Timing1の使用可能性を高めることによってレイテンシを低減する。

（１．４）割り当て処理の概要
次に、図４および図５を参照して、本実施形態に係るチャネル割り当て処理の概要について説明する。

図４の例では、Timing1使用時において、下り通信フレームＦＤｎに含まれる下りタイムスロット番号４のＰＲＵが制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てられ、下り通信フレームＦＤｎの後の上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）に含まれる上りタイムスロット番号１のＰＲＵがデータチャネルEXCHとして無線端末ＭＳに割り当てられている。この場合、無線端末ＭＳは、制御情報MAPを受信したタイムスロットにおいて、制御情報MAPの復調と、送信データの準備とを行う必要がある。このような処理は、処理性能が非常に高い無線端末ＭＳのみ実行でき、それ以外の無線端末は実行できない。すなわち、処理性能が低い無線端末ＭＳはTiming1を使用できない。

したがって、本実施形態では、処理性能が低い無線端末ＭＳもTiming1を使用できるようにするため、次のような処理を行う。具体的には、無線端末ＭＳは、無線端末ＭＳが制御情報MAPを受信してから、送信データを無線基地局ＢＳに送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を無線基地局ＢＳに送信する。無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳから受信した端末性能情報に基づいて、下り通信フレームＦＤｎにおける下りタイムスロット番号１〜４のＰＲＵのうち、上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）の開始時点から少なくとも所要応答時間前のＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。

このような割り当て処理を行うことで、処理性能が低い無線端末ＭＳがTiming1を使用できる可能性を高めることができる。例えば、図５の例では、Timing1使用時において、下り通信フレームＦＤｎに含まれる下りタイムスロット番号１のＰＲＵが制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てられ、上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）に含まれる上りタイムスロット番号１のＰＲＵがデータチャネルEXCHとして無線端末ＭＳに割り当てられている。この場合、制御チャネルANCHとして割り当てられたＰＲＵと、データチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵとの間の時間差を４タイムスロット分だけ確保でき、無線端末ＭＳの所要応答時間を確保可能となる。

（２）無線通信システムの詳細構成例
次に、無線通信システム１０の詳細構成、具体的には、（２．１）無線端末の構成例、（２．２）無線基地局の構成例について説明する。

（２．１）無線端末の構成例
図６は、無線端末ＭＳの構成例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、無線端末ＭＳは、アンテナ２０１、無線通信部２１０、制御部２２０および記憶部２４０を有する。

無線通信部２１０は、アンテナ２０１を介して信号を無線基地局ＢＳから受信する受信部２１１と、アンテナ２０１を介して信号を無線基地局ＢＳに送信する送信部２１２とを有する。制御部２２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末ＭＳが具備する各種機能を制御する。記憶部２４０は、例えばメモリによって構成され、無線端末ＭＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。

制御部２２０は、取得部２２１、解析部２２２および選択部２２３を有する。取得部２２１は、記憶部２４０に記憶されている端末性能情報を取得し、取得した端末性能情報を送信部２１２に渡す。本実施形態では、端末性能情報は、下り通信フレームＦＤｎにおける下りタイムスロット番号１〜４のうち、上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）の開始時点から所要応答時間前の下りタイムスロット番号である許容ＡＮＣＨスロット番号を示す情報である。

具体的には、無線基地局ＢＳへの接続要求時に用いられるＴＣＣＨ(Timing Correct Channel)を介して送信される、所定パターンのビット列を許容ＡＮＣＨスロット番号を示す情報として用いる。すなわち、取得部２２１は、図８に示すように、許容ＡＮＣＨスロット番号に対応するパターンのビット列（以下、ＴＣＣＨパターンと称する）を送信部２１２に渡す。送信部２１２は、当該ＴＣＣＨパターンを無線基地局ＢＳに送信する。

図８の例では、許容ＡＮＣＨスロット番号１〜３に対して、ＴＣＣＨパターン１〜３がそれぞれ対応付けられている。許容ＡＮＣＨスロット番号なしに対して、ＴＣＣＨパターン４〜６がそれぞれ対応付けられている。許容ＡＮＣＨスロット番号１は、所要応答時間が最も長いこと（つまり、処理性能が最も低いこと）を表す。許容ＡＮＣＨスロット番号２は、許容ＡＮＣＨスロット番号１の次に、所要応答時間が長いことを表す。許容ＡＮＣＨスロット番号３は、許容ＡＮＣＨスロット番号２の次に、所要応答時間が長いことを表す。許容ＡＮＣＨスロット番号なしは、所要応答時間が最も短い（つまり、処理性能が最も高いこと）を表す。

解析部２２２は、ＴＣＣＨパターンを無線基地局ＢＳに送信した結果、許容ＡＮＣＨスロット番号のＰＲＵ、または許容ＡＮＣＨスロット番号よりも前のＰＲＵが制御チャネルANCHとして割り当てられたか否かを解析する。以下においては、許容ＡＮＣＨスロット番号のＰＲＵ、または許容ＡＮＣＨスロット番号よりも前のＰＲＵを「許容ＡＮＣＨスロット」と称する。解析部による解析結果は、選択部２２３に通知される。

選択部２２３は、許容ＡＮＣＨスロットが制御チャネルANCHとして割り当てられた場合に、Timing1を選択する。選択部２２３は、許容ＡＮＣＨスロットが制御チャネルANCHとして割り当てられなかった場合に、Timing2を選択する。選択部２２３による選択結果は、送信部２１２に通知される。

送信部２１２は、Timing1が選択された場合に、Timing1を要求するメッセージ（Extension Function Request）を無線基地局ＢＳに送信する。送信部２１２は、Timing2が選択された場合に、Timing2を要求するメッセージ（Extension Function Request）を無線基地局ＢＳに送信する。

また、本実施形態において受信部２１１は、無線基地局ＢＳによって割り当てられた制御チャネルANCHを介して、データチャネルEXCHの割り当て結果を示す制御情報MAPを無線基地局ＢＳから受信する端末側受信部を構成する。本実施形態において送信部２１２は、制御情報MAPに基づいて特定されたデータチャネルEXCHを介して、無線基地局ＢＳへの送信データを送信する端末側送信部を構成する。

（２．２）無線基地局の構成例
図７は、無線基地局ＢＳの構成例を示す機能ブロック図である。図７に示すように、無線基地局ＢＳは、アンテナ１０１、無線通信部１１０、制御部１２０、有線通信部１３０および記憶部１４０を有する。

無線通信部１１０は、アンテナ１０１を介して信号を無線端末ＭＳから受信する受信部１１１と、アンテナ１０１を介して信号を無線端末ＭＳに送信する送信部１１２とを有する。制御部１２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局ＢＳが具備する各種機能を制御する。記憶部１４０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局ＢＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部１３０は、有線通信網とのインタフェースとして機能する。

制御部１２０は、解析部１２１および割り当て部１２２を有する。解析部１２１は、受信部１１１が受信したＴＣＣＨパターンを解析する。すなわち、本実施形態において受信部２１１は、無線端末ＭＳの所要応答時間に基づく端末性能情報（ＴＣＣＨパターン）を無線端末ＭＳから受信する基地局側受信部を構成する。

解析部１２１は、図８に示すような対応付けに基づき、ＴＣＣＨパターンから、許容ＡＮＣＨスロットを特定する。割り当て部１２２は、無線端末ＭＳにＰＲＵを割り当てる機能と、割り当てたＰＲＵの情報を管理する機能と、割り当てたＰＲＵを解放する機能とを有する。割り当て部１２２は、解析部１２１によって特定された許容ＡＮＣＨスロットを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。具体的には、割り当て部１２２は、許容ＡＮＣＨスロットであって、且つ、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。また、割り当て部１２２は、データチャネルEXCHとして割り当てるＰＲＵを１通信フレーム単位または複数通信フレーム単位で変更することができる。

制御チャネルANCHの割り当て後において、送信部２１２は、当該制御チャネルANCHを介して、制御情報MAPを無線端末ＭＳに送信する。すなわち、本実施形態において送信部２１２は、制御情報MAPを無線端末ＭＳに送信する基地局側送信部を構成する。

（３）無線通信システムの動作例
次に、無線通信システムの動作例について、（３．１）全体動作シーケンス、（３．２）無線端末の動作例、（３．３）無線基地局の動作例の順に説明する。

（３．１）全体動作シーケンス
図９は、無線通信システム１０の全体動作例を示すシーケンス図である。

ステップＳ１０１において、無線端末ＭＳは、アイドル状態またはスリープ状態である。その後、無線端末ＭＳにおいて、無線基地局ＢＳに接続する必要が生じたものとする。

ステップＳ１０２において、無線端末ＭＳの送信部２１２は、ＴＣＣＨを介して、ＬＣＨの確立を要求するメッセージ（接続要求メッセージ）であるLCH Assignment Requestを無線基地局ＢＳに送信する。その際、送信部２１２は、許容ＡＮＣＨスロット番号を示すＴＣＣＨパターンを無線基地局ＢＳに送信する。無線基地局ＢＳの受信部１１１は、ＴＣＣＨパターンを受信する。

ステップＳ１０３において、無線基地局ＢＳの割り当て部１２２は、許容ＡＮＣＨスロットであって、且つ、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。

ステップＳ１０４において、無線基地局ＢＳの送信部１１２は、ＳＣＣＨを介して、制御チャネルANCHの割り当て結果の情報を含む応答メッセージであるLCH Assignment Responseを無線端末ＭＳに送信する。無線端末ＭＳの受信部２１１は、LCH Assignment Responseを受信する。

ステップＳ１０５において、無線端末ＭＳの送信部２１２は、ＩＣＣＨを介して、リンクの設定を要求するメッセージであるRink Setup Requestを無線基地局ＢＳに送信する。無線基地局ＢＳの受信部１１１は、Rink Setup Requestを受信する。

ステップＳ１０６において、無線基地局ＢＳの送信部１１２は、ＩＣＣＨを介して、Rink Setup Requestに対する応答メッセージであるRink Setup Responseを無線端末ＭＳに送信する。無線端末ＭＳの受信部２１１は、Rink Setup Responseを受信する。

ステップＳ１０７において、無線端末ＭＳの送信部２１２は、Timing1またはTiming2を要求するメッセージであるExtension Function Requestを無線基地局ＢＳに送信する。無線基地局ＢＳの受信部１１１は、Extension Function Requestを受信する。

ステップＳ１０８において、無線基地局ＢＳの送信部１１２は、ＩＣＣＨを介して、Extension Function Requestに対する応答メッセージであるExtension Responseを無線端末ＭＳに送信する。無線端末ＭＳの受信部２１１は、Extension Responseを受信する。

（３．２）無線端末の動作例
図１０は、無線端末ＭＳの動作例を示すフローチャートである。

ステップＳ２００において、無線端末ＭＳは、無線基地局ＢＳへの接続処理を開始する。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０３において、送信部２１２は、許容ＡＮＣＨスロットが存在する場合には、ＴＣＣＨパターン１〜３の何れかを無線基地局ＢＳに送信し、許容ＡＮＣＨスロットが存在しない場合には、ＴＣＣＨパターン４〜６の何れかを無線基地局ＢＳに送信する。

ステップＳ２０４において、受信部２１１は、制御チャネルANCHの割り当て結果の情報を含むLCH Assignment Responseを無線基地局ＢＳから受信する。

ステップＳ２０５において、解析部２２２は、LCH Assignment Responseに基づき、無線基地局ＢＳから許容ＡＮＣＨスロットが割り当てられたか否かを判定する。選択部２２３は、許容ＡＮＣＨスロットが制御チャネルANCHとして割り当てられた場合にTiming1を選択し、許容ＡＮＣＨスロットが制御チャネルANCHとして割り当てられなかった場合にTiming2を選択する。

送信部２１２は、Timing1が選択された場合に、Timing1を要求するExtension Function Requestを無線基地局ＢＳに送信する（ステップＳ２０６）。Timing2が選択された場合に、送信部２１２は、Timing2を要求するメッセージ（Extension Function Request）を無線基地局ＢＳに送信する（ステップＳ２０７）。

（３．３）無線基地局の動作例
図１１は、無線基地局ＢＳの動作例を示すフローチャートである。

ステップＳ３００において、受信部１１１は、許容ＡＮＣＨスロット番号を示すＴＣＣＨパターンを受信する。

ステップＳ３０１において、解析部１２１は、受信部１１１が受信したＴＣＣＨパターンを解析し、無線端末ＭＳが要求する許容ＡＮＣＨスロットが存在するか否かを判定する。割り当て部１２２は、許容ＡＮＣＨスロットが存在しない場合には、通常の割り当て処理を行う（ステップＳ３０４）。すなわち、割り当て部１２２は、自局が未割り当てであって、且つ、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。

許容ＡＮＣＨスロットが存在する場合、ステップＳ３０２において割り当て部１２２は、自局が未割り当ての許容ＡＮＣＨスロットであって、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いものが存在するか否かを判定する。割り当て部１２２は、自局が未割り当ての許容ＡＮＣＨスロットであって、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いものが存在しない場合には、通常の割り当て処理を行う（ステップＳ３０４）。

自局が未割り当ての許容ＡＮＣＨスロットであって、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いものが存在する場合、ステップＳ３０３において割り当て部１２２は、当該ＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。

ステップＳ３０５において、送信部１１２は、制御チャネルANCHの割り当て結果の情報を含むLCH Assignment Responseを無線端末ＭＳに送信する。

なお、自局が未割り当ての許容ＡＮＣＨスロットであって、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いものが存在しない場合には、割り当て部１２２は、割り当て済みの許容ＡＮＣＨスロットを使用する無線端末に、許容ＡＮＣＨスロット以外の空きＰＲＵを割り当て直すことで、割り当て済みの許容ＡＮＣＨスロットを未割り当ての状態にすることができる。そして、割り当て部１２２は、未割り当ての状態にした許容ＡＮＣＨスロットを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当ててもよい。

（４）作用・効果
以上説明したように、無線通信システム１０によれば、制御チャネルANCHとして割り当てられたＰＲＵと、データチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵとの間の時間差を少なくとも無線端末ＭＳの所要応答時間分だけ確保することができ、無線端末ＭＳは、当該データチャネルEXCHにおいて送信データをより確実に送信することができる。したがって、処理性能が低い無線端末ＭＳにデータチャネルEXCHが動的に割り当てられる場合でも、無線端末ＭＳにおける送信待ち時間の増大を抑制できる。

本実施形態によれば、無線基地局ＢＳは、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低いＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。無線端末ＭＳは、干渉の影響により、制御チャネルANCHを介して制御情報MAPを正常に受信できない場合、データチャネルEXCHを特定できず、データ送受信ができなくなる。このため、制御チャネルANCHとして被干渉レベルが閾値よりも低いＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てることによって、そのような問題を解消できる。

本実施形態によれば、無線端末ＭＳは、許容ＡＮＣＨスロット番号を示すＴＣＣＨパターンを端末性能情報として無線基地局ＢＳに送信する。無線基地局ＢＳは、下りタイムスロット番号１〜４のＰＲＵのうち、ＴＣＣＨパターンに基づいて特定される許容ＡＮＣＨスロットを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てる。これにより、無線基地局ＢＳは、制御チャネルANCHとして割り当てるべきＰＲＵを容易に決定できる。

本実施形態によれば、無線端末ＭＳは、無線基地局ＢＳへの接続を要求する接続要求メッセージ（LCH Assignment Request）を無線基地局ＢＳに送信する際に、端末性能情報を無線基地局ＢＳに送信する。このため、既存の通信シーケンスを大幅に変更することなく、端末性能情報を無線基地局ＢＳに送信できる。

本実施形態によれば、無線基地局ＢＳは、データチャネルEXCHとして割り当てるＰＲＵを１通信フレーム単位または複数通信フレーム単位で変更する。このような動的な割り当てが行われる場合においても、上記のように上り通信フレームＦＵ（ｎ＋１）の開始時点を基準として所要応答時間を確保することで、制御チャネルANCHとして割り当てられたＰＲＵと、データチャネルEXCHとして割り当てられたＰＲＵとの間の時間差を少なくとも所要応答時間だけ確保することができる。

（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、無線端末ＭＳは、許容ＡＮＣＨスロットを示す情報（ＴＣＣＨパターン）を端末性能情報として無線基地局ＢＳに送信していたが、これに限らず、次のような方法を採用してもよい。

例えば、無線端末ＭＳが、制御情報MAPを受信してから送信データを無線基地局ＢＳに送信するまでに要するタイムスロット数を示す情報を端末性能情報として無線基地局ＢＳに送信し、無線基地局ＢＳが、当該情報に基づいて許容ＡＮＣＨスロットを特定してもよい。

あるいは、無線端末ＭＳが、所要応答時間が長い（つまり、処理性能が低い）旨の情報を端末性能情報として無線基地局ＢＳに送信し、無線基地局ＢＳが、当該情報を受信した場合に下りタイムスロット番号１のＰＲＵを制御チャネルANCHとして無線端末ＭＳに割り当てるといった方法でもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

ＢＳ…無線基地局、ＭＳ…無線端末、１０…無線通信システム、１０１…アンテナ、１１０…無線通信部、１１１…受信部、１１２…送信部、１２０…制御部、１２１…解析部、１２２…割り当て部、１３０…有線通信部、１４０…記憶部、２０１…アンテナ、２１０…無線通信部、２１１…受信部、２１２…送信部、２２０…制御部、２２１…取得部、２２２…解析部、２２３…選択部、２４０…記憶部

Claims (9)

1. 直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システムであって、
   前記時分割複信方式に応じた下り通信フレームに含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネルとして割り当て、前記下り通信フレームの後の上り通信フレームに含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネルとして割り当てる無線基地局と、
   前記無線基地局によって割り当てられた前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報を前記無線基地局から受信し、前記制御情報に基づいて特定した前記データチャネルを介して、前記無線基地局への送信データを送信する無線端末と
   を備え、
   前記無線端末は、前記無線端末が前記制御情報を受信してから、前記送信データを前記無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を前記無線基地局に送信し、
   前記無線基地局は、前記無線端末から受信した前記端末性能情報に基づいて、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記上り通信フレームの開始時点から少なくとも前記所要応答時間前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てる無線通信システム。
2. 前記無線基地局は、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記開始時点から少なくとも前記所要応答時間前であって、且つ、干渉源からの被干渉レベルが閾値よりも低い下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てる請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記無線端末は、前記開始時点から前記所要応答時間前の前記下りタイムスロットである許容下りタイムスロットを特定可能な情報を前記端末性能情報として前記無線基地局に送信し、
   前記無線基地局は、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記端末性能情報に基づいて特定される前記許容下りタイムスロット、または前記許容下りタイムスロットよりも前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てる請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記無線端末は、前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線基地局に送信する際に、前記端末性能情報を前記無線基地局に送信する請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信システム。
5. 前記複数の下りタイムスロットそれぞれは、周波数軸方向において複数のサブチャネルに分割され、
   前記無線基地局は、前記複数の下りタイムスロットの何れかと、前記複数のサブチャネルの何れかとの組み合わせを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てる請求項１〜４の何れか一項に記載の無線通信システム。
6. 前記複数の上りタイムスロットそれぞれは、周波数軸方向において複数のサブチャネルに分割され、
   前記無線基地局は、前記データチャネルとして割り当てる上りタイムスロットまたはサブチャネルの少なくとも一方を、１通信フレーム単位または複数通信フレーム単位で変更する請求項５に記載の無線通信システム。
7. 直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システムにおいて、無線端末と無線通信を実行する無線基地局であって、
   前記時分割複信方式に応じた下り通信フレームに含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネルとして前記無線端末に割り当て、前記下り通信フレームの後の上り通信フレームに含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネルとして前記無線端末に割り当てる割り当て部と、
   前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報を前記無線端末に送信する基地局側送信部と、
   前記制御チャネルを介して前記無線端末が前記制御情報を受信してから、前記データチャネルを介して前記無線基地局への送信データを送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を前記無線端末から受信する基地局側受信部と
   を備え、
   前記割り当て部は、前記基地局側受信部が受信した前記端末性能情報に基づいて、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記上り通信フレームの開始時点から少なくとも前記所要応答時間前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てる無線基地局。
8. 直交周波数分割多元接続方式／時分割多元接続方式、および時分割複信方式を使用する無線通信システムにおいて、前記時分割複信方式に応じた下り通信フレームに含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネルとして無線基地局から割り当てられ、前記下り通信フレームの後の上り通信フレームに含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネルとして前記無線基地局から割り当てられる無線端末であって、
   前記無線基地局によって割り当てられた前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報を前記無線基地局から受信する端末側受信部と、
   前記制御情報に基づいて特定された前記データチャネルを介して、前記無線基地局への送信データを送信する端末側送信部と
   を備え、
   前記端末側送信部は、前記端末側受信部が前記制御情報を受信してから、前記端末側送信部が前記送信データを前記無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を前記無線基地局に送信する無線端末。
9. 無線基地局が、時分割複信方式に応じた下り通信フレームに含まれる複数の下りタイムスロットの何れかを制御チャネルとして無線端末に割り当てるステップと、
   前記無線基地局が、前記下り通信フレームの後の上り通信フレームに含まれる複数の上りタイムスロットの何れかをデータチャネルとして前記無線端末に割り当てるステップと、
   前記無線端末が、前記無線基地局によって割り当てられた前記制御チャネルを介して、前記データチャネルの割り当て結果を示す制御情報を前記無線基地局から受信するステップと、
   前記無線端末が、前記制御情報に基づいて特定した前記データチャネルを介して、前記無線基地局への送信データを送信するステップと
   を含む無線通信方法であって、
   前記無線端末が前記制御情報を受信してから、前記送信データを前記無線基地局に送信するまでに要する所要応答時間に基づく端末性能情報を、前記無線端末から前記無線基地局に送信するステップをさらに含み、
   前記制御チャネルを割り当てるステップでは、前記無線端末から受信した前記端末性能情報に基づいて、前記複数の下りタイムスロットのうち、前記上り通信フレームの開始時点から少なくとも前記所要応答時間前の下りタイムスロットを前記制御チャネルとして前記無線端末に割り当てる無線通信方法。

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