JP2011010042A - 無線基地局および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より無線リソースを有効利用できる無線通信基地局および無線通信方法を提供する。
【解決手段】 複数の無線端末との間でＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により無線通信を実行する無線基地局は、各無線端末に、通信フレームにおける一対のタイムスロットを割り当てて無線通信を実行しており、無線通信中の無線端末から、割り当てた一対のタイムスロットのうち、上りタイムスロットの間欠使用の実行に関する情報を受信すると、情報の送信元となる無線端末における、上りタイムスロットの間欠使用の実行を把握後、無線通信中の他の無線端末のうち、上りタイムスロットにおけるデータのトラフィック量が大きい無線端末を検出した場合に、間欠使用されている上りタイムスロットの未使用時を、当該他の無線端末にさらに割り当てる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（時分割多元接続／時分割複信）方式により無線通信を行う無線基地局および無線基地局の無線通信方法に関する。

ＰＨＳ等、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式を採用する無線基地局と無線端末からなる無線通信システムでは、フレームを時分割し、時分割した一対の送信用タイムスロットと、受信用タイムスロットを、通信を要求する各無線端末を割当てる。
図５にフレーム構成を示す。無線端末は、無線基地局から無線端末への方向（ダウンリンク、ＤＬ）における下りタイムスロットをデータ受信する受信用タイムスロットとし、無線端末から無線基地局への方向（アップリンク、ＵＬ）における上りタイムスロットをデータ送信する送信用タイムスロットとして割り当てられる。一方、無線基地局は、ダウンリンクの下りタイムスロットで、各無線端末にデータ送信（送信用タイムスロット）し、アップリンクの上りタイムスロットで、各無線端末からのデータを受信する（受信用タイムスロット）。これにより、１つの無線基地局と複数の無線端末との間に、同時にそれぞれのチャネルを確保することが可能となる。

しかし、上述する無線通信システムでは、１つのタイムスロットで通信できるデータ量や、接続可能な無線端末数が限られている。そのため、同一の一対のタイムスロットに、送受信するデータ量の少ない複数の無信端末を割当てることで、タイムスロットの利用効率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
これにより、空きスロットを、多くのデータを送信、受信している無線端末にさらに割当てることや、新たに接続する無線端末に割当てることが可能となる。

特開平９−１７２６７４号公報

特許文献１に記載の技術では、一対のタイムスロットのうち、一方のタイムスロットにおけるデータのトラフィック量が多く、他方が少ない様な無線通信、特に、下りタイムスロットのトラフィック量が多く、上りタイムスロットのトラフィック量が少ない場合には、データのトラフィック量が多いと判断され、一の無線端末に一対のタイムスロットの割当が行われる。そのため、タイムスロットの使用効率が低下する要因となっていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、トラフィック量の少ない上りタイムスロットをアップリンクにおけるデータのトラフィック量が多い他の無線端末と共用させることで、より無線リソースを有効利用できる無線通信基地局および無線通信方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の無線端末との間でＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により無線通信を実行する無線基地局であって、各無線端末に、通信フレームにおける一対のタイムスロットを割り当てるタイムスロット割当部（タイムスロット割当部１８２）と、前記タイムスロット割当部によって割り当てられた一対のタイムスロットで、前記各無線端末と無線通信を実行する無線通信部（アンテナ１０１、無線処理部１０２、信号処理部１０４）と、無線通信中の無線端末における、前記タイムスロット割当部によって割り当てられた一対のタイムスロットのうち、前記無線基地局へのデータ送信に使用する上りタイムスロットの間欠使用を把握する間欠使用把握部（間欠使用把握部１０６）と、無線通信中の無線端末のうち、上りタイムスロットにおけるデータのトラフィック量が大きい無線端末を検出する検出部（検出部１０７）と、を備え、無線通信中の無線端末から上りタイムスロットの間欠使用の実行に関する情報が前記無線通信部において受信され、かつ、当該情報の送信元となる無線端末に割り当てられた上りタイムスロットの間欠使用が前記間欠使用把握部において把握された場合に、前記タイムスロット割当部は、前記検出部で検出された他の無線端末に、前記間欠使用されている上りタイムスロットの未使用時を、当該他の無線端末にさらに割り当てる。

本発明によれば、例えば、上りタイムスロットのトラフィック量が少なく、当該上りタイムスロットの間欠使用を実行中の無線端末が、当該上りタイムスロットを使用しないタイミングでは、アップリンクにおけるデータのトラフィック量が多い他の無線端末に当該上りタイムスロットを使用させるので、無線リソースの有効利用が可能となる。
また、本発明における無線基地局は、前記検出部は、前記上りタイムスロットで無線端末から送信されるデータに含まれる、データ送信継続フラグのオン／オフに応じて、データのトラフィック量の大小を判断する。

また、本発明における無線基地局は、前記無線基地局と前記複数の無線端末は、適応変調を利用した無線通信を実行しており、前記タイムスロット割当部は、前記上りタイムスロットを間欠使用している無線端末と、前記他の無線端末との間欠使用の比率を、前記上りタイムスロットにおける変調方式の変調多値数に応じて設定する。
また、本発明における無線基地局は、前記タイムスロット割当部は、前記上りタイムスロットを間欠使用している無線端末と、前記他の無線端末との間欠使用の比率を、前記上りタイムスロットで送信するデータの種別に応じて設定する。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の無線端末との間でＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により無線通信を実行する無線基地局の無線通信方法であって、各無線端末に、通信フレームにおける一対のタイムスロットを割り当てて無線通信を実行するステップと、無線通信中の無線端末から、前記割り当てた一対のタイムスロットのうち、前記無線基地局へのデータ送信に使用する上りタイムスロットの間欠使用の実行に関する情報を受信するステップと、前記情報の送信元となる無線端末における、前記上りタイムスロットの間欠使用の実行を把握するステップと、無線通信中の他の無線端末のうち、上りタイムスロットにおけるデータのトラフィック量が大きい無線端末を検出した場合に、前記間欠使用されている上りタイムスロットの未使用時を、当該他の無線端末にさらに割り当てるステップと、を含む。

本発明は、トラフィック量の少ない上りタイムスロットをアップリンクにおけるデータのトラフィック量が多い他の無線端末と共用させることで、より無線リソースを有効利用できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムを示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示した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における、データ通信中の動作を示したフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおけるフレーム構成を示す図である。 フレーム構成を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（１）無線通信システムの構成

まず、本実施形態に係る無線通信システムの構成について説明する。
（１．１）全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局１００、及び、複数の無線端末２００を備える。本実施形態では、無線基地局１００及び無線端末２００は、時分割多元接続−時分割複信（ＴＤＭＡ−ＴＤＤ）方式を用いた無線通信を実行する。

（１．２）無線基地局の構成
図２は、無線基地局１００の構成を示す機能ブロック図である。
図２に示すように、無線基地局１００は、アンテナ１０１、無線処理部１０２、信号処理部１０３、バッファ部１０４、上位層処理部１０５、間欠使用把握部１０６、検出部１０７、及び制御部１０８を備える。

無線処理部１０２は、アンテナ１０１を用いて無線信号（ＲＦ信号）の送信又は受信を行う。無線処理部１０２は、受信系統（ＬＮＡ、ダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換器）及び送信系統（Ｄ／Ａ変換器、アップコンバータ及びパワーアンプ）などを有する。
無線処理部１０２は、信号送信時において、信号処理部１０３からのベースバンド信号をアナログ信号に変換する。無線処理部１０２は、当該アナログ信号をアップコンバート及び増幅して無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ１０１から送出する。また、無線処理部１０２は、制御部１０８からの指示に従って、無線信号の送信電力を制御する。
無線処理部１０２は、信号受信時において、アンテナ１０１からの無線信号を増幅、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換することで、無線信号をベースバンド信号に変換する。当該ベースバンド信号は、信号処理部１０３に入力される。

信号処理部１０３は、信号受信時において、ベースバンド信号からユーザデータを復調するとともに、誤り訂正復号を行う。信号処理部１０３は、信号送信時において、制御部１０８から指示される変調クラスを用いて、ユーザデータを変調するとともに、誤り訂正符号化を行う。
また、信号処理部１０３は、信号受信時において、アップリンクＵＬにおけるＲＳＳＩや、ＣＲＣ等の受信品質を測定する。

バッファ部１０４は、信号受信時において、受信したユーザデータの順序制御を行うため、ユーザデータを一時的に記憶する。バッファ部１０４は、信号送信時において、ユーザデータの送信が完了するまで、当該ユーザデータを一時的に記憶する。

上位層処理部１０５は、ユーザデータを生成する。例えば、上位層処理部１０５は、ＲＴＰ（Transport Protocol for Real-Time Applications : RFC 1889）／ＵＤＰ（User Datagram Protocol : RFC 768）／ＩＰ（Internet Protocol : RFC 791）などの通信プロトコルを実行する。

間欠使用把握部１０６は、一対のタイムスロットを割り当てている無線端末２００の、上りタイムスロットにおける間欠使用への移行を把握する。この間欠使用への移行の把握には、上位層処理部１０５から出力される、無線端末２００から受信した上りタイムスロットのおける間欠使用に関する情報を利用する。また、間欠使用把握部１０６は、間欠使用に関する情報を送信した無線端末２００に割り当てている上りタイムスロットにおいて間欠使用が開始されたか否かを判断する。そして、開始されたと判断した場合には、さらに、当該無線端末２００におけるのぼりタイムスロットの間欠使用の頻度、つまり、データ送信を行う通信フレームの間隔も併せて把握する。

検出部１０７は、各無線端末２００から受信するデータのトラフィック量を判定し、トラフィック量の大きい無線端末２００を検出する。トラフィック量の判定にあたり、各無線端末２００から受信したデータに含まれるデータ送信継続フラグを参照する。この送信継続フラグは、各無線端末２００が、当該データを送信した上りタイムスロットが含まれる通信フレームの次の通信フレームにおける、データ送信の有無を無線基地局１００に通知するフラグである。そして、検出部１０７は、送信継続フラグを参照し、当該フラグがオンであれば、アップリンクにおけるトラフィック量は大きいと判断し、一方、当該フラグがオフであれば、トラフィック量は小さいと判断する。

制御部１０８は、変調方式設定部１８１と、タイムスロット割当部１８２と、を備える。

変調方式設定部１８１は、無線端末２００によって通知されるダウンリンクＤＬのＲＳＳＩ等の受信品質に基づき、ダウンリンクＤＬの通信に適用する変調クラスを選択する。さらに、信号処理部１０３で測定されたアップリンクＵＬの受信品質を利用して、アップリンクＵＬにて無線端末２００がデータを送信する際の変調クラスや送信電力を、無線端末２００に通知する。

タイムスロット割当部１８２は、無線端末２００に対し、各フレームに含まれる一対のタイムスロット（上りタイムスロットおよび下りタイムスロット）を割当てる。このタイムスロットの割当ては、次の（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）のいずれかが実行される。
（ａ）空きタイムスロットがある場合
空きタイムスロットがある場合に、無線端末２００から接続要求する信号を送信されると、空きタイムスロットのいずれかを当該無線端末２００に割当てる。また、空きタイムスロットがある場合に、検出部１０７において、上りタイムスロットにおけるデータのトラフィック量の大きい無線端末２００が検出されると、空きタイムスロットのいずれかを当該無線端末２００にさらに割当てる。
（ｂ）空きタイムスロットが少ない、又は、ない場合
空きタイムスロットが少ない場合、又は、空きスロットがない場合には、通信中の複数の無線端末２００に同一タイムスロットを割当てる再割当てを行う。タイムスロットの再割当ては、空きタイムスロット数が設定される閾値以下となった場合や、閾値以下となった場合に新たに無線端末２００から接続要求する信号が送信された場合に行われる。
（ｃ）空きタイムスロットが少ない、又は、なく、かつ、間欠使用されている上りタイムスロットがある場合
間欠使用把握部１０６より、上りタイムスロットを間欠使用している無線端末２００の存在と、その間欠使用の頻度を通知された場合、検出部１０７から出力される情報から、アップリンクにおけるトラフィック量が大きいと判断された無線端末２００を検出する。そして、上りタイムスロットを間欠使用している無線端末２００が、その上りタイムスロットを使用していない通信フレーム（タイミング）の上りタイムスロットを、検出した無線端末２００に現在割り当てている一対のタイムスロットに加えてさらに割り当て、これらの無線端末に当該上りタイムスロットを共用させる。なお、トラフィック量が大きいと判断された無線端末２００が複数存在する場合には、例えば、各無線端末２００と通信中のデータの種別に基づいて、割り当てる無線端末２００を判断したり、抽出した複数の無線端末２００の全てに上りタイムスロットを共用したりしてよい。
また、タイムスロット割当部１８２は、上りタイムスロットを共用させた後に、共用させている各無線端末２００が当該上りタイムスロットを使用する比率（頻度）の再設定を行う。この再設定は、各無線端末２００のアップリンクにおいて設定されている変調方式の変調多値数や、データの種別を利用して行う。例えば、６４ＱＡＭといった変調多値数の大きい変調方式は、ＢＰＳＫといった変調多値数の小さい変調方式よりも、１回で送信できるデータ量が大きいため、当該変調多値数の小さい変調方式よりも、上りタイムスロットを使用する比率を小さく設定する。

なお、制御部１０８は、無線端末２００との通信において、自動再送制御（ＡＲＱ）や、ＣＲＣを用いた誤り検出なども行う。

（２）無線通信システム１０の動作
次に、本実施形態に係る無線通信システム１０における無線基地局１００の動作について説明する。

図３は、無線基地局１００における動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３１において、無線基地局１００は、通信中の複数の無線端末２００の何れかから、割り当てている上りタイムスロットの間欠使用の実行に関する情報を受信し、間欠使用に切り替える無線端末の存在を把握する。
ステップＳ３２において、無線基地局１００は、ステップＳ３１に把握した、間欠使用に切り替える無線端末２００における、上りタイムスロットの使用頻度を把握する。
ステップＳ３３において、無線基地局１００は、現在通信中の無線端末２００のうち、上りタイムスロットのトラフィック量が大きい無線端末２００を検出する。
ステップＳ３４において、無線基地局１００は、上りタイムスロットにおけるトラフィック量の大きい無線端末２００の存在の有無を判断する。トラフィック量が大きい無線端末２００が存在する場合には、ステップＳ３５に進み、一方、トラフィック量が大きい無線端末２００が存在しない場合には、処理を終了する。
ステップＳ３５において、無線基地局１００は、無線端末２００に割当可能な空きタイムスロットの有無を判定する。空きタイムスロットがない場合には、ステップＳ３６に進み、一方、空きタイムスロットがある場合には、ステップＳ３８に進む。
ステップＳ３６において、無線基地局１００は、上りタイムスロットを間欠使用する無線端末２００と、トラフィック量が大きい無線端末２００で、間欠使用されている上りタイムスロットを共用させる。
ステップＳ３７において、無線基地局１００は、上りタイムスロットを共用させている複数の無線端末２００における、当該上りタイムスロットを使用する比率を設定する。
ステップＳ３８において、無線基地局１００は、上りタイムスロットのトラフィック量が大きい無線端末２００に一対の空きタイムスロットをさらに割り当てる。

図４は、本実施形態に係る無線通信システム１０がタイムスロットを使用して無線通信を行っているときのフレーム構成を示す図である。図４（Ａ）では、割り当て可能なタイムスロットの全てが、無線端末２００に割り当てられており、例えば、無線端末２００Ａと無線端末２００Ｂが一対のタイムスロットが割り当てられている無線通信を行っている。

このとき、無線端末２００Ａが、上りタイムスロットを間欠使用に切り替えたとする。そして、上りタイムスロットのトラフィック量が大きい無線端末２００として、無線端末２００Ｂが検出された場合、当該無線端末２００Ｂに、無線端末２００Ａが間欠使用している上りタイムスロットを、現在使用している一対のタイムスロットに加えて割り当てて共用させる（図４（Ｂ）を参照）。これにより、タイムスロットの利用効率を高めることができる。

なお、上述した実施の形態では、無線端末２００から送信されるデータ送信継続フラグを利用して、上りタイムスロットのトラフィック量を検出した。しかし、本発明は、これに限るものではなく、無線基地局１００が各無線端末２００から上りタイムスロットで送信されるデータ量を測定して、上りタイムスロットのトラフィック量の大小を判定しても良い。

１０…無線通信システム、１００…無線基地局、１０１…アンテナ、１０２…無線処理部、１０３…信号処理部、１０４…バッファ部、１０５…上位層処理部、１０６…間欠使用把握部、１０７…検出部、１０８…制御部、１８１…変調方式設定部、１８２…タイムスロット割当部、２００…無線端末。

Claims (5)

1. 複数の無線端末との間でＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により無線通信を実行する無線基地局であって、
   各無線端末に、通信フレームにおける一対のタイムスロットを割り当てるタイムスロット割当部と、
   前記タイムスロット割当部によって割り当てられた一対のタイムスロットで、前記各無線端末と無線通信を実行する無線通信部と、
   無線通信中の無線端末における、前記タイムスロット割当部によって割り当てられた一対のタイムスロットのうち、前記無線基地局へのデータ送信に使用する上りタイムスロットの間欠使用を把握する間欠使用把握部と、
   無線通信中の無線端末のうち、上りタイムスロットにおけるデータのトラフィック量が大きい無線端末を検出する検出部と、を備え、
   無線通信中の無線端末から上りタイムスロットの間欠使用の実行に関する情報が前記無線通信部において受信され、かつ、当該情報の送信元となる無線端末に割り当てられた上りタイムスロットの間欠使用が前記間欠使用把握部において把握された場合に、
   前記タイムスロット割当部は、前記検出部で検出された他の無線端末に、前記間欠使用されている上りタイムスロットの未使用時を、当該他の無線端末にさらに割り当てる、
   ことを特徴とする無線基地局。
2. 前記検出部は、前記上りタイムスロットで無線端末から送信されるデータに含まれる、データ送信継続フラグのオン／オフに応じて、データのトラフィック量の大小を判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記無線基地局と前記複数の無線端末は、適応変調を利用した無線通信を実行しており、
   前記タイムスロット割当部は、前記上りタイムスロットを間欠使用している無線端末と、前記他の無線端末との間欠使用の比率を、前記上りタイムスロットにおける変調方式の変調多値数に応じて設定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
4. 前記タイムスロット割当部は、前記上りタイムスロットを間欠使用している無線端末と、前記他の無線端末との間欠使用の比率を、前記上りタイムスロットで送信するデータの種別に応じて設定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
5. 複数の無線端末との間でＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により無線通信を実行する無線基地局の無線通信方法であって、
   各無線端末に、通信フレームにおける一対のタイムスロットを割り当てて無線通信を実行するステップと、
   無線通信中の無線端末から、前記割り当てた一対のタイムスロットのうち、前記無線基地局へのデータ送信に使用する上りタイムスロットの間欠使用の実行に関する情報を受信するステップと、
   前記情報の送信元となる無線端末における、前記上りタイムスロットの間欠使用の実行を把握するステップと、
   無線通信中の他の無線端末のうち、上りタイムスロットにおけるデータのトラフィック量が大きい無線端末を検出した場合に、前記間欠使用されている上りタイムスロットの未使用時を、当該他の無線端末にさらに割り当てるステップと、
   を含むことを特徴とする無線通信方法。
   
   

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