JP3970467B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、特にＴＤＭＡ−ＴＤＤが採用されたシステムの無線通信制御を行う無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信では、多数の利用者が同じ周波数帯を共用して相手と通信を行うため、それぞれの組の通信が混信しないように利用者毎に時間を区切って同一周波数を共用するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ：時分割多重）が広く実用化されている。
【０００３】
また、ＰＨＳ（Personal Handyphone System) や自宅などに固定配置されて通信を行う加入者端末装置であるＳＵ（Subscriber Unit)では、同一の搬送波で送信と受信とを時間的に交互に行うＴＤＤ（Time Division Duplexing ：時分割双方向）伝送が行われている。このようなＴＤＭＡ−ＴＤＤシステムにより、与えられた周波数帯域を効率よく利用している。
【０００４】
図１５はＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームのスロット配置を示す図である。１つの無線基地局からの周波数に対し、５ｍｓの１フレーム（３８４Ｋｂｐｓ）に送信スロット及び受信スロットがそれぞれＴＸ１〜ＴＸ４、ＲＸ１〜ＲＸ４と４ｃｈずつ多重されている。
【０００５】
また、フレーム内には電波遅延差やクロックジッタ等によって生じる無線信号の衝突防止を図るために、１６ビットのガードビットｇが設けられている。ＴＸ及びＲＸのビット構成は、ガードビットｇを含んで２４０ビットである。
【０００６】
無線基地局から近距離にあるＳＵ１は、無線基地局からの下りデータを送信スロットＴＸ１のスロット時間で受信する。そして、受信後、一定時間（２．５ｍｓｅｃ）経過後に上りデータを出力する。無線基地局は、近距離にあるＳＵ１からの上りデータを受信スロットＲＸ１で受信することができる。
【０００７】
一方、無線基地局からある程度離れた距離にあるＳＵ２は、無線基地局からの下りデータを、伝播遅延時間ｔｄ０だけ遅れて送信スロットＴＸ２のスロット時間で受信する。
【０００８】
したがって、ＳＵ２が上りデータを出力する場合は、無線基地局側から見て（２．５ｍｓｅｃ＋ｔｄ０）の時間だけ遅延して出力されることになるが、図に示すようにガードビットｇの保護範囲内にあるため、無線基地局はＳＵ２からの上りデータを受信スロットＲＸ２で受信することが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤ技術では、無線基地局やＳＵの出力パワーを増加させたとしても、カバレッジ（サービスエリア）を広く拡大できないといった問題があった。
【００１０】
図１６は従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤの問題点を説明するための図である。無線基地局から遠距離にあるＳＵ３は、無線基地局からの下りデータを、伝播遅延時間ｔｄ１だけ遅れて送信スロットＴＸ３のスロット時間で受信する。
【００１１】
したがって、ＳＵ３が上りデータを出力する場合は、無線基地局側から見て（２．５ｍｓｅｃ＋ｔｄ１）の時間だけ遅延して出力されることになるが、この場合は図に示すようにガードビットｇの保護範囲から外れてしまい、受信スロットＲＸ３、ＲＸ４にまたがってしまう。このため、無線基地局では、受信スロットＲＸ３、ＲＸ４では受信不可能となり、結局、使用できるタイムスロット数が減少してしまう。
【００１２】
このように、無線基地局から遠距離にあるＳＵ３では、無線基地局との通信を行うことができず、他のより近い距離にある無線基地局と送受信を行うことになる。
【００１３】
したがって、複数のＳＵが設置されると、そのＳＵをカバーできるだけの無線基地局も設置されることになるが、できるだけ少ない無線基地局で広くＳＵをカバーしたほうが経済的である。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、無線基地局のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行う無線通信システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、無線通信制御を行う無線通信システム１において、フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する連続タイムスロット割り当て手段１１と、連続タイムスロット期間で、端末装置２００と通信を行って、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する伝播情報算出手段１２と、から構成される伝播情報算出装置１０と、連続タイムスロット期間で伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する送信タイミング算出手段２１と、送信タイミングにもとづいて、信号を送信する信号送信手段２２と、から構成される送信タイミング算出装置２０と、を有し、複数の送信タイムスロットと複数の受信タイムスロットとから構成される１フレームがｎフレーム多重化されたスーパーフレームに対して、連続タイムスロット割り当て手段１１は、隣接する２つの送信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して送信連続タイムスロットとし、かつ隣接する２つの受信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して受信連続タイムスロットとし、スーパーフレームの１フレーム毎に、１組の送信連続タイムスロットと受信連続タイムスロットとを生成して、１つのスーパーフレームでｎ局の無線基地局に対する連続タイムスロット割り当てを行う、ことを特徴とする無線通信システム１が提供される。
【００１６】
ここで、連続タイムスロット割り当て手段１１は、フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する。伝播情報算出手段１２は、連続タイムスロット期間で、端末装置２００と通信を行って、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する。送信タイミング算出手段２１は、連続タイムスロット期間で、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。信号送信手段２２は、送信タイミングにもとづいて、信号を送信する。また、複数の送信タイムスロットと複数の受信タイムスロットとから構成される １フレームがｎフレーム多重化されたスーパーフレームに対して、連続タイムスロット割り当て手段１１は、隣接する２つの送信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して送信連続タイムスロットとし、かつ隣接する２つの受信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して受信連続タイムスロットとし、スーパーフレームの１フレーム毎に、１組の送信連続タイムスロットと受信連続タイムスロットとを生成して、１つのスーパーフレームでｎ局の無線基地局に対する連続タイムスロット割り当てを行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は無線通信システムの原理図である。無線通信システム１は、伝播情報算出装置１０と送信タイミング算出装置２０から構成される。
【００１８】
伝播情報算出装置１０は、無線基地局１００内に配置され、送信タイミング算出装置２０は、電話機等と接続する端末装置２００内に配置される。端末装置２００と無線基地局１００とは、それぞれのアンテナを介して無線通信を行う。
【００１９】
なお、端末装置２００は、固定した位置で通信を行う加入者端末装置であるものとして以降説明する。
伝播情報算出装置１０に対し、連続タイムスロット割り当て手段１１は、ＴＤＭＡ−ＴＤＤのフレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する。
【００２０】
具体的には、１つの制御タイムスロットと、拡大させたガードビットと、を合わせた２タイムスロット分を連続タイムスロットとする。図２で後述する。
伝播情報算出手段１２は、連続タイムスロット期間で、端末装置２００と通信を行って、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する。
【００２１】
具体的には、まず、端末装置２００へテストデータを送信する。そして、端末装置２００から折り返されたテストデータを受信するまでの時間を計測することで、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播時間または距離（＝電波の伝播時間＊光の速さ）を伝播情報として算出する。
【００２２】
端末装置２００に対し、送信タイミング算出手段２１は、連続タイムスロット期間で、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
【００２３】
すなわち、無線基地局１００での該当する受信スロットのタイミングに間に合うように“早出し”タイミングを算出する。信号送信手段２２は、算出した送信タイミングにもとづいて、信号を無線基地局１００へ送信する。
【００２４】
また、送信タイミング算出装置２０は、算出した送信タイミングの情報をフラッシュメモリのような不揮発性のメモリ（図示せず）に記憶させる。これにより、無線基地局１００との通信を開始する際に、再び送信タイミングの算出処理を行わなくてもすむ。
【００２５】
次に連続タイムスロットと送信タイミングについて説明する。図２は連続タイムスロットと送信タイミングを説明するための図である。通常のフレームは、送信スロットＴＸ１〜ＴＸ４及び受信スロットＲＸ１〜ＲＸ４として、４ｃｈずつ多重されて１フレームが構成される。
【００２６】
まず、端末装置２００が無線基地局１００へ、後述の時刻通知要求を送信すると、連続タイムスロット割り当て手段１１は、図のように連続タイムスロットを割り当てる。
【００２７】
すなわち、送信スロットＴＸ１と、送信スロットＴＸ２までをガードビットとしたタイムスロットと、からなる上りの連続タイムスロットＴａと、受信スロットＲＸ１と、受信スロットＲＸ２までをガードビットとしたタイムスロットと、からなる下りの連続タイムスロットＲａとを生成する。
【００２８】
無線基地局１００から遠距離にある端末装置２００では、無線基地局１００からの下りデータを、伝播遅延時間ｔｄ２だけ遅れて図の位置で受信する。
したがって、端末装置２００が上りデータを出力する場合は、無線基地局１００側から見て（２．５ｍｓｅｃ＋ｔｄ２）の時間だけ遅延して出力されることになるが（２．５ｍｓｅｃという時間は、下りデータを検出してから上りデータを送信するまでの、あらかじめ定められた時間である）、図に示すように連続タイムスロットＲａによって、ガードビットの保護範囲が拡大しているので、無線基地局１００は端末装置２００からの上りデータを連続タイムスロットＲａで受信することが可能である（結局、ガードビットが拡大したＲＸ１で受信するということ）。
【００２９】
したがって、伝播情報算出手段１２は、このような連続タイムスロットが割り当てられた期間内に、無線基地局１００と端末装置２００（この連続タイムスロットが割り当てられた期間であれば、他のタイムスロットにまたがることなく、互いに正常通信を行うことができる距離にある無線基地局１００と端末装置２００）間で下りデータ及び上りデータの通信を行って、伝播情報を生成する。
【００３０】
そして、送信タイミング算出手段２１は、算出された伝播情報にもとづいて、このような連続タイムスロットが割り当てられた期間内に、上りデータが受信スロットＲＸ１に間に合うような送信タイミング（早出しタイミング）ｔを算出する。
【００３１】
この送信タイミングｔの決定後は、連続タイムスロットの割り当ては解除される。その後は、端末装置２００が下りデータを伝播遅延時間ｔｄ２だけ遅れた送信スロットＴＸ１で受信しても、早出しタイミングである送信タイミングｔで上りデータを早めに送信できるので、受信スロットＲＸ１に間に合う。
【００３２】
このように、無線通信システム１は、連続タイムスロットを生成し、連続タイムスロット期間で伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて送信タイミングｔを算出して信号を送信する構成とした。
【００３３】
これにより、無線基地局１００から遠距離の位置にあり、無線基地局１００のカバレッジ範囲外にあった端末装置２００に対しても、カバレッジ範囲が拡大するので、無線基地局１００から端末装置２００へサービスを提供することが可能になる。
【００３４】
また、カバレッジが拡大するために、無線基地局の数も全体として削減され、またタイムスロットが有効活用されるので、経済的で効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
【００３５】
次に無線通信システム１が適用されるＷＬＬ（Wireless Local Loop)について説明する。図３はＷＬＬの概要を示す構成図である。ＷＬＬは、従来有線で施設されていた加入者側交換機と加入者宅の間を無線にて実現するシステムである。
【００３６】
ＷＬＬシステムは、交換機６１を含む公衆網６０、基地局制御装置５０、複数のカバレッジＣ１、Ｃ２から構成されている。
カバレッジＣ１は、無線基地局１０１と加入者端末装置２０１、２０２を含む。カバレッジＣ２は、無線基地局１０２と加入者端末装置２０３を含む。また、加入者端末２０１〜２０３には電話機が接続している。
【００３７】
基地局制御装置５０は、交換機６１と無線基地局１０１、１０２と有線回線で接続し、無線基地局１０１、１０２の制御を行う。加入者端末装置２０１、２０２は無線基地局１０１と無線回線でそれぞれ接続し、電話機を無線基地局１０１に無線接続するための加入者無線制御を行う。
【００３８】
同様に、加入者端末装置２０３は無線基地局１０２と無線回線で接続し、電話機を無線基地局１０２に無線接続するための加入者無線制御を行う。
このようなＷＬＬシステムに対し、無線基地局１０１が加入者端末装置２０１、２０２だけでなく、遠距離にある加入者端末装置２０３もカバレッジＣ１に入れることができれば、無線基地局の数を減らすことができて経済的である。本発明では、このような無線基地局のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信の実現を可能にする。
【００３９】
なお、ＷＬＬシステムでは、特にＰＨＳのデータ伝送方式を利用したＰＨＳ−ＷＬＬシステムが近年になって開発されており、加入者端末装置は、ＰＨＳと同様な網主導型の構成になっているのが一般的である。
【００４０】
次に連続タイムスロット割り当て手段１１について説明する。図４は連続タイムスロットの割り当てを示す図である。
ＴＤＭＡ−ＴＤＤでは、６２５μｓのタイムスロットを送信スロットＴＸ１〜ＴＸ４及び受信スロットＲＸ１〜ＲＸ４として、４ｃｈずつ多重して５ｍｓの１フレームが構成される。そして、このフレームが２０フレーム分構成されて、スーパーフレームＳＦ（１００ｍｓ）を生成する。
【００４１】
ここで、スーパーフレームＳＦの１フレーム目に対し、ＢＴＥ（Base Transceiver Equipment：無線基地局）１の連続タイムスロットとして、下りタイムスロットＴＸ１とＴＸ２、上りタイムスロットＲＸ１とＲＸ２を割り当てる。
【００４２】
ＢＴＥ２には、２フレーム目の下りタイムスロットＴＸ２とＴＸ３、上りタイムスロットＲＸ２とＲＸ３を連続タイムスロットとして割り当てる。
このようにして、連続タイムスロットを割り当てることにより、スーパーフレームＳＦに、最終的にＢＴＥ２０まで連続タイムスロットを割り当てることができる。
【００４３】
すなわち、ＢＴＥ２０には、２０フレーム目の下りタイムスロットＴＸ２とＴＸ３、上りタイムスロットＲＸ２とＲＸ３が連続タイムスロットとして割り当てられる。
【００４４】
また、１つのフレームに２つの無線基地局の連続タイムスロットを割り当てることもできる。図５は１つのフレームに２つの無線基地局の連続タイムスロットを割り当てた時のスーパーフレームＳＦを示す図である。
【００４５】
ＢＴＥ１は、１フレーム目の下りタイムスロットＴＸ１とＴＸ２、上りタイムスロットＲＸ１とＲＸ２に連続タイムスロットを割り当てる。ＢＴＥ２は、１フレーム目の下りタイムスロットＴＸ３とＴＸ４、上りタイムスロットＲＸ３とＲＸ４に連続タイムスロットを割り当てる。
【００４６】
このようにして、連続タイムスロットを割り当てることにより、スーパーフレームＳＦに、最終的にＢＴＥ４０まで連続タイムスロットを割り当てることができる。
【００４７】
すなわち、２０フレーム目の下りタイムスロットＴＸ１とＴＸ２、上りタイムスロットＲＸ１とＲＸ２には、ＢＴＥ３９の連続タイムスロットが割り当てられ、２０フレーム目の下りタイムスロットＴＸ３とＴＸ４、上りタイムスロットＲＸ３とＲＸ４には、ＢＴＥ４０の連続タイムスロットが割り当てられる。
【００４８】
このように、１つのスーパーフレームＳＦのタイムスロットをすべて連続タイムスロットとして割り当てれば、最大４０の無線基地局に割り当てることが可能になる。
【００４９】
ただし、図４、図５のいずれの場合でも、送信スロットＴＸ及び受信スロットＲＸの境界をまたいでの連続タイムスロット割り当ては行わない。
また、連続タイムスロットを割り当てて、送信タイミングｔが算出された後は、連続タイムスロットの割り当ては解除される。その後は送信スロットＴＸ及び受信スロットＲＸのそれぞれ１スロット分を制御タイムスロットとし、残りのタイムスロットをベアラタイムスロットして通信を行う、通常のＴＤＭＡ−ＴＤＤに戻る。
【００５０】
次に無線基地局１００と端末装置２００で通信を行って、送信タイミングｔを算出するシーケンスについて説明する。図６は送信タイミングｔを算出するシーケンスを示す図である。
〔Ｓ１〕端末装置２００は、制御チャネルのＳＣＣＨ（Signalling Control Channel：個別セル用チャネル）を用いて、時刻通知要求を無線基地局１００へ送信する。ここで、ＳＣＣＨとは、無線基地局１００と端末装置２００の間で呼接続に必要な情報を転送する場合に使用される制御チャネルである。
〔Ｓ２〕無線基地局１００の連続タイムスロット割り当て手段１１は、上りタイムスロット及び下りタイムスロットそれぞれに連続タイムスロットを割り当てる。
〔Ｓ３〕連続タイムスロット割り当て手段１１は、テストデータを端末装置２００へ送信する。そして、内部が持つタイマを起動させて、テストデータ送信時の時刻を記憶する。
〔Ｓ４〕端末装置２００では、テストデータを受信して、無線基地局１００へ折り返し送信する。
【００５１】
なお、テストデータが端末装置２００から折り返し送信されず、連続タイムスロット割り当て手段１１内のタイマがタイムアウトした場合は、ステップＳ３、Ｓ４の動作を繰り返す。
〔Ｓ５〕無線基地局１００の伝播情報算出手段１２は、端末装置２００から折り返し送信されたテストデータを受信し、受信時の時刻を計測する。そして、ステップＳ３で記憶した時刻と、受信時の時刻とから無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播時間または距離を算出する。ここでは伝播時間を算出したとする。
〔Ｓ６〕伝播時間を伝播情報として、端末装置２００へ送信する。
〔Ｓ７〕送信タイミング算出手段２１は、伝播時間にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングｔを算出する。
【００５２】
すなわち、無線基地局１００での該当する受信スロットのタイミングに間に合うように早出しのタイミングを算出する。
〔Ｓ８〕端末装置２００は、求めた送信タイミングｔにしたがって、ＳＣＣＨを用いてリンクチャネル確立要求を無線基地局１００へ送信する。
〔Ｓ９〕無線基地局１００は、リンクチャネル確立要求を正常受信した場合には、ＳＣＣＨによるリンクチャネル割り当てを端末装置２００へ返送する。
〔Ｓ１０〕その後、無線基地局１００と端末装置２００間で位置登録、発信、着信が行われる。ただし、端末装置２００から無線基地局１００へ上りデータを送信する場合は、すべてステップＳ７で算出した送信タイミングｔにしたがって、信号送信手段２２により送信される。
【００５３】
次に無線通信方法について説明する。図７は無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ２０〕フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する。
〔Ｓ２１〕連続タイムスロット期間で、端末装置と通信を行って、無線基地局と端末装置間の電波の伝播情報を算出する。
【００５４】
伝播情報の算出として、端末装置へテストデータを送信して端末装置から折り返されたテストデータを受信するまでの時間を計測し、無線基地局と端末装置間の電波の伝播時間または距離を算出する。
〔Ｓ２２〕連続タイムスロット期間で、伝播情報にもとづいて、端末装置から無線基地局へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
〔Ｓ２３〕送信タイミングにもとづいて、信号を送信する。
【００５５】
以上説明したように、無線通信システム１及び無線通信方法は、連続タイムスロットを生成し、連続タイムスロット期間で端末装置２００と通信を行って無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて、送信タイミングｔを算出して信号を送信する構成とした。
【００５６】
これにより、無線基地局１００のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
また、無線基地局１００と端末装置２００で通信を行って、自動的に送信タイミングｔを決定するため、無線基地局１００や端末装置２００に対して、特別な工事等を行わなくてすむので、作業効率及び保守管理の向上を図ることが可能になる。
【００５７】
次に無線通信システム１の変形例について説明する。図８は無線通信システム１の変形例を示す原理図である。
変形例である無線通信システム２は、基地局位置情報取得装置３０と送信タイミング算出装置４０から構成される。
【００５８】
基地局位置情報取得装置３０は、無線基地局１００内に配置され、送信タイミング算出装置４０は、電話機等と接続する端末装置２００内に配置される。端末装置２００と無線基地局１００とは、それぞれのアンテナを介して無線通信を行う。また、端末装置２００は加入者端末装置に該当する。
【００５９】
基地局位置情報取得装置３０に対し、基地局位置情報取得手段３１は、無線基地局１００の位置情報である基地局位置情報を取得する。
例えば、衛星による位置測位システムであるＧＰＳ（Global Positioning System)等を利用して、基地局位置情報を取得する。基地局位置情報通知手段３２は、基地局位置情報を端末装置２００へ通知する。
【００６０】
送信タイミング算出装置４０に対し、端末位置情報取得手段４１は、端末装置２００の位置情報である端末位置情報を取得する。
例えば、衛星による位置測位システムであるＧＰＳ等を利用して、端末位置情報を取得する。
【００６１】
伝播情報算出手段４２は、基地局位置情報と端末位置情報とから、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する。すなわち、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播時間または距離（＝電波の伝播時間＊光の速さ）を伝播情報として算出する。
【００６２】
送信タイミング算出手段４３は、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。この送信タイミングは上述した早出しのタイミングと同じものである。信号送信手段４４は、この送信タイミングにもとづいて、信号を無線基地局１００へ送信する。
【００６３】
また、送信タイミング算出装置４０は、算出した送信タイミングの情報をフラッシュメモリのような不揮発性のメモリ（図示せず）に記憶させる。
次に無線基地局１００と端末装置２００で通信を行って、送信タイミングを算出するシーケンスについて説明する。図９は送信タイミングを算出するシーケンスを示す図である。
〔Ｓ３０〕無線基地局１００の基地局位置情報取得手段３１は、ＧＰＳより自己の位置情報である基地局位置情報を取得する。
〔Ｓ３１〕端末装置２００の端末位置情報取得手段４１は、ＧＰＳより自己の位置情報である端末位置情報を取得する。
〔Ｓ３２〕無線基地局１００の基地局位置情報通知手段３２は、制御チャネルのＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel ：報知チャネル）を用いて、基地局位置情報を端末装置２００へ送信する（実際には複数の端末装置に対して報知する）。
【００６４】
ここで、ＢＣＣＨとは、無線基地局１００から端末装置２００に制御信号を報知するための制御チャネルである。
〔Ｓ３３〕端末装置２００の伝播情報算出手段４２は、基地局位置情報と端末位置情報から伝播情報を算出する。
〔Ｓ３４〕送信タイミング算出手段４３は、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
【００６５】
すなわち、無線基地局１００での該当する受信スロットのタイミングに間に合うように早出しのタイミングを算出する。
〔Ｓ３５〕端末装置２００は、求めた送信タイミングにしたがって、ＳＣＣＨを用いてリンクチャネル確立要求を無線基地局１００へ送信する。
〔Ｓ３６〕無線基地局１００は、リンクチャネル確立要求を正常受信した場合には、ＳＣＣＨによるリンクチャネル割り当てを端末装置２００へ返送する。
〔Ｓ３７〕その後、無線基地局１００と端末装置２００間で位置登録、発信、着信が行われる。ただし、端末装置２００から無線基地局１００へ上りデータを送信する場合は、すべてステップＳ３４で算出した送信タイミングにしたがって、信号送信手段４４により送信される。
【００６６】
次に基地局位置情報通知手段３２が基地局位置情報を通知する際に用いる制御チャネルであるＢＣＣＨのフォーマット構成について説明する。図１０はＢＣＣＨのフォーマット構成を示す図である。
【００６７】
ＢＣＣＨは１２４ビットのビット構成を持つ。チャネル種別であるＣＩが４ビット、自局の呼び出し符号である発識別符号が４２ビット、情報部であるＩが６２ビット、ＣＲＣが１６ビットである。
【００６８】
情報部Ｉは、８ビットのオクテット１〜オクテット７と、６ビットのオクテット８で構成される。オクテット１の“予約”は、自営用または公衆用のいずれかを示すビットである。“メッセージ種別”は７ビット目から始まって(0 0 0 1 0 0 1) である時に、ＢＣＣＨのメッセージであることを示す。
【００６９】
オクテット２の“ＬＣＣＨインターバル値”は、下りＬＣＣＨ（論理制御チャネル）用のスロットの間欠周期を示す。なお、ＬＣＣＨとは、ＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＳＣＣＨ、ＵＳＣＣＨを含み、リンクチャネル確立フェーズで用いられる機能チャネルの総称である。
【００７０】
オクテット３の“着信群分けファクタ”は、ＰＣＨ（一斉呼び出しチャネル）情報の群分け数に対応する値を示す。オクテット３の“一斉呼び出しエリア番号”は、公衆用ではＣＳ−ＩＤ（無線基地局のＩＤ）の一斉呼び出しエリア番号のビット長を示す。
【００７１】
そして、オクテット４〜オクテット７に、基地局位置情報が記載される。図では４オクテット分の領域が、基地局位置情報の記載領域として確保されている。
次に無線通信方法について説明する。図１１は無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ４０〕無線基地局の位置情報である基地局位置情報を取得する。
〔Ｓ４１〕基地局位置情報を通知する。
〔Ｓ４２〕端末装置の位置情報である端末位置情報を取得する。
〔Ｓ４３〕基地局位置情報と端末位置情報とから、無線基地局と端末装置間の電波の伝播情報を算出する。
〔Ｓ４４〕伝播情報にもとづいて、端末装置から無線基地局へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
〔Ｓ４５〕送信タイミングにもとづいて、信号を送信する。
【００７２】
以上説明したように、無線通信システム２及び無線通信方法は、無線基地局１００と端末装置２００のそれぞれの位置情報から、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて、送信タイミングｔを算出して信号を送信する構成とした。
【００７３】
これにより、無線基地局１００のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
次に上記で説明した無線通信システム１、２または無線通信方法で求めた送信タイミングの決定後に行われる位置登録、発信及び着信のシーケンスについて説明する。図１２は位置登録シーケンスを示す図である。
【００７４】
無線基地局から端末装置への着信接続を行う場合、端末装置は、あらかじめ自己が所在する位置を無線基地局へ登録するための位置登録を行う。
〔Ｓ５０〕制御タイムスロットを用いたＳＣＣＨによる、リンクチャネル確立要求及びリンクチャネル割り当てを行う。
〔Ｓ５１〕無線基地局と端末装置は、同期バースト信号により、同期確立を行う。
〔Ｓ５２〕端末装置は、無線基地局へ位置登録要求を行う。
〔Ｓ５３〕無線基地局は、端末装置へ位置登録受け付けを返送する。
〔Ｓ５４〕無線基地局は、端末装置へ無線チャネルの切断を指示する。
〔Ｓ５５〕端末装置は、無線チャネルの切断完了を通知する。
【００７５】
なお、ステップＳ５１以降からベアラタイムスロットが用いられる。また、端末装置から無線基地局への送信（点線矢印）はすべて、早出しタイミングである送信タイミングにもとづいて行われる。
【００７６】
図１３は発信シーケンスを示す図である。発信とは、端末装置からの要求によって、音声やデータ等の伝送を行うために使用されるサービスチャネル（ＳＣＨ）を確立するための呼接続フェーズである。
〔Ｓ６０〕制御タイムスロットを用いたＳＣＣＨによる、リンクチャネル確立要求及びリンクチャネル割り当てを行う。
〔Ｓ６１〕無線基地局と端末装置は、同期バースト信号により、同期確立を行う。
〔Ｓ６２〕端末装置は、無線基地局へ呼設定を行う。
〔Ｓ６３〕無線基地局は、端末装置へ呼設定受け付けを返送する。
〔Ｓ６４〕無線基地局は、端末装置へ呼び出しを行う。
〔Ｓ６５〕無線基地局は、端末装置へＲＢＴ（リングバックトーン）を送信する。
〔Ｓ６６〕無線基地局は、端末装置へ応答を行う。
〔Ｓ６７〕端末装置は、無線基地局を介して通話を行う。
【００７７】
なお、ステップＳ６１以降からベアラタイムスロットが用いられる。また、端末装置から無線基地局への送信（点線矢印）はすべて、早出しタイミングである送信タイミングにもとづいて行われる。
【００７８】
図１４は着信シーケンスを示す図である。着信とは、ネットワーク側からの要求によって、音声やデータ等の伝送を行うために使用するＳＣＨを確立するための呼接続フェーズである。
〔Ｓ７０ａ〕無線基地局は端末装置へ着呼メッセージ（ＰＣＨ）を送信して呼の着信を示す。
〔Ｓ７０〕制御タイムスロットを用いたＳＣＣＨによる、リンクチャネル確立要求及びリンクチャネル割り当てを行う。
〔Ｓ７１〕無線基地局と端末装置は、同期バースト信号により、同期確立を行う。
〔Ｓ７２〕端末装置は、無線基地局へ着呼応答を行う。
〔Ｓ７３〕無線基地局は、端末装置へ呼設定を行う。
〔Ｓ７４〕端末装置は、無線基地局へ呼設定受け付けを返送する。
〔Ｓ７５〕端末装置は、無線基地局へ呼び出しを行う。
〔Ｓ７６〕端末装置は、無線基地局へ応答を行う。
〔Ｓ７７〕無線基地局は、端末装置へ応答確認を返送する。
〔Ｓ７８〕端末装置は、無線基地局を介して通話を行う。
【００７９】
なお、ステップＳ７１以降からベアラタイムスロットが用いられる。また、端末装置から無線基地局への送信（点線矢印）はすべて、早出しタイミングである送信タイミングにもとづいて行われる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無線通信システムは、スーパーフレーム中の送信タイムスロットと受信タイムスロットに対して、連続タイムスロットを割り当て、連続タイムスロット期間で端末装置と通信を行って無線基地局と端末装置間の電波の伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて、送信タイミングを算出して信号を送信する構成とした。これにより、１つのスーパーフレームに対して効率よく連続タイムスロットを割り当てることにより、無線基地局のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無線通信システムの原理図である。
【図２】 連続タイムスロットと送信タイミングを説明するための図である。
【図３】 ＷＬＬの概要を示す構成図である。
【図４】 連続タイムスロットの割り当てを示す図である。
【図５】 １つのフレームに２つの無線基地局の連続タイムスロットを割り当てた時のスーパーフレームを示す図である。
【図６】 送信タイミングを算出するシーケンスを示す図である。
【図７】 無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】 無線通信システムの変形例を示す原理図である。
【図９】 送信タイミングを算出するシーケンスを示す図である。
【図１０】 ＢＣＣＨのフォーマット構成を示す図である。
【図１１】 無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】 位置登録シーケンスを示す図である。
【図１３】 発信シーケンスを示す図である。
【図１４】 着信シーケンスを示す図である。
【図１５】 ＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームのスロット配置を示す図である。
【図１６】 従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤの問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 無線通信システム
１０ 伝播情報算出装置
１１ 連続タイムスロット割り当て手段
１２ 伝播情報算出手段
２０ 送信タイミング算出装置
２１ 送信タイミング算出手段
２２ 信号送信手段
１００ 無線基地局
２００ 端末装置
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、特にＴＤＭＡ−ＴＤＤが採用されたシステムの無線通信制御を行う無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信では、多数の利用者が同じ周波数帯を共用して相手と通信を行うため、それぞれの組の通信が混信しないように利用者毎に時間を区切って同一周波数を共用するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ：時分割多重）が広く実用化されている。
【０００３】
また、ＰＨＳ（Personal Handyphone System) や自宅などに固定配置されて通信を行う加入者端末装置であるＳＵ（Subscriber Unit)では、同一の搬送波で送信と受信とを時間的に交互に行うＴＤＤ（Time Division Duplexing ：時分割双方向）伝送が行われている。このようなＴＤＭＡ−ＴＤＤシステムにより、与えられた周波数帯域を効率よく利用している。
【０００４】
図１５はＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームのスロット配置を示す図である。１つの無線基地局からの周波数に対し、５ｍｓの１フレーム（３８４Ｋｂｐｓ）に送信スロット及び受信スロットがそれぞれＴＸ１〜ＴＸ４、ＲＸ１〜ＲＸ４と４ｃｈずつ多重されている。
【０００５】
また、フレーム内には電波遅延差やクロックジッタ等によって生じる無線信号の衝突防止を図るために、１６ビットのガードビットｇが設けられている。ＴＸ及びＲＸのビット構成は、ガードビットｇを含んで２４０ビットである。
【０００６】
無線基地局から近距離にあるＳＵ１は、無線基地局からの下りデータを送信スロットＴＸ１のスロット時間で受信する。そして、受信後、一定時間（２．５ｍｓｅｃ）経過後に上りデータを出力する。無線基地局は、近距離にあるＳＵ１からの上りデータを受信スロットＲＸ１で受信することができる。
【０００７】
一方、無線基地局からある程度離れた距離にあるＳＵ２は、無線基地局からの下りデータを、伝播遅延時間ｔｄ０だけ遅れて送信スロットＴＸ２のスロット時間で受信する。
【０００８】
したがって、ＳＵ２が上りデータを出力する場合は、無線基地局側から見て（２．５ｍｓｅｃ＋ｔｄ０）の時間だけ遅延して出力されることになるが、図に示すようにガードビットｇの保護範囲内にあるため、無線基地局はＳＵ２からの上りデータを受信スロットＲＸ２で受信することが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤ技術では、無線基地局やＳＵの出力パワーを増加させたとしても、カバレッジ（サービスエリア）を広く拡大できないといった問題があった。
【００１０】
図１６は従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤの問題点を説明するための図である。無線基地局から遠距離にあるＳＵ３は、無線基地局からの下りデータを、伝播遅延時間ｔｄ１だけ遅れて送信スロットＴＸ３のスロット時間で受信する。
【００１１】
したがって、ＳＵ３が上りデータを出力する場合は、無線基地局側から見て（２．５ｍｓｅｃ＋ｔｄ１）の時間だけ遅延して出力されることになるが、この場合は図に示すようにガードビットｇの保護範囲から外れてしまい、受信スロットＲＸ３、ＲＸ４にまたがってしまう。このため、無線基地局では、受信スロットＲＸ３、ＲＸ４では受信不可能となり、結局、使用できるタイムスロット数が減少してしまう。
【００１２】
このように、無線基地局から遠距離にあるＳＵ３では、無線基地局との通信を行うことができず、他のより近い距離にある無線基地局と送受信を行うことになる。
【００１３】
したがって、複数のＳＵが設置されると、そのＳＵをカバーできるだけの無線基地局も設置されることになるが、できるだけ少ない無線基地局で広くＳＵをカバーしたほうが経済的である。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、無線基地局のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行う無線通信システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、無線通信制御を行う無線通信システム１において、フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する連続タイムスロット割り当て手段１１と、連続タイムスロット期間で、端末装置２００と通信を行って、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する伝播情報算出手段１２と、から構成される伝播情報算出装置１０と、連続タイムスロット期間で伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する送信タイミング算出手段２１と、送信タイミングにもとづいて、信号を送信する信号送信手段２２と、から構成される送信タイミング算出装置２０と、を有し、複数の送信タイムスロットと複数の受信タイムスロットとから構成される１フレームがｎフレーム多重化されたスーパーフレームに対して、連続タイムスロット割り当て手段１１は、隣接する２つの送信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して送信連続タイムスロットとし、かつ隣接する２つの受信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して受信連続タイムスロットとし、スーパーフレームの１フレーム毎に、１組の送信連続タイムスロットと受信連続タイムスロットとを生成して、１つのスーパーフレームでｎ局の無線基地局に対する連続タイムスロット割り当てを行う、ことを特徴とする無線通信システム１が提供される。
【００１６】
ここで、連続タイムスロット割り当て手段１１は、フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する。伝播情報算出手段１２は、連続タイムスロット期間で、端末装置２００と通信を行って、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する。送信タイミング算出手段２１は、連続タイムスロット期間で、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。信号送信手段２２は、送信タイミングにもとづいて、信号を送信する。また、複数の送信タイムスロットと複数の受信タイムスロットとから構成される １フレームがｎフレーム多重化されたスーパーフレームに対して、連続タイムスロット割り当て手段１１は、隣接する２つの送信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して送信連続タイムスロットとし、かつ隣接する２つの受信タイムスロットから連続タイムスロットを生成して受信連続タイムスロットとし、スーパーフレームの１フレーム毎に、１組の送信連続タイムスロットと受信連続タイムスロットとを生成して、１つのスーパーフレームでｎ局の無線基地局に対する連続タイムスロット割り当てを行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は無線通信システムの原理図である。無線通信システム１は、伝播情報算出装置１０と送信タイミング算出装置２０から構成される。
【００１８】
伝播情報算出装置１０は、無線基地局１００内に配置され、送信タイミング算出装置２０は、電話機等と接続する端末装置２００内に配置される。端末装置２００と無線基地局１００とは、それぞれのアンテナを介して無線通信を行う。
【００１９】
なお、端末装置２００は、固定した位置で通信を行う加入者端末装置であるものとして以降説明する。
伝播情報算出装置１０に対し、連続タイムスロット割り当て手段１１は、ＴＤＭＡ−ＴＤＤのフレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する。
【００２０】
具体的には、１つの制御タイムスロットと、拡大させたガードビットと、を合わせた２タイムスロット分を連続タイムスロットとする。図２で後述する。
伝播情報算出手段１２は、連続タイムスロット期間で、端末装置２００と通信を行って、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する。
【００２１】
具体的には、まず、端末装置２００へテストデータを送信する。そして、端末装置２００から折り返されたテストデータを受信するまでの時間を計測することで、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播時間または距離（＝電波の伝播時間＊光の速さ）を伝播情報として算出する。
【００２２】
端末装置２００に対し、送信タイミング算出手段２１は、連続タイムスロット期間で、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
【００２３】
すなわち、無線基地局１００での該当する受信スロットのタイミングに間に合うように“早出し”タイミングを算出する。信号送信手段２２は、算出した送信タイミングにもとづいて、信号を無線基地局１００へ送信する。
【００２４】
また、送信タイミング算出装置２０は、算出した送信タイミングの情報をフラッシュメモリのような不揮発性のメモリ（図示せず）に記憶させる。これにより、無線基地局１００との通信を開始する際に、再び送信タイミングの算出処理を行わなくてもすむ。
【００２５】
次に連続タイムスロットと送信タイミングについて説明する。図２は連続タイムスロットと送信タイミングを説明するための図である。通常のフレームは、送信スロットＴＸ１〜ＴＸ４及び受信スロットＲＸ１〜ＲＸ４として、４ｃｈずつ多重されて１フレームが構成される。
【００２６】
まず、端末装置２００が無線基地局１００へ、後述の時刻通知要求を送信すると、連続タイムスロット割り当て手段１１は、図のように連続タイムスロットを割り当てる。
【００２７】
すなわち、送信スロットＴＸ１と、送信スロットＴＸ２までをガードビットとしたタイムスロットと、からなる上りの連続タイムスロットＴａと、受信スロットＲＸ１と、受信スロットＲＸ２までをガードビットとしたタイムスロットと、からなる下りの連続タイムスロットＲａとを生成する。
【００２８】
無線基地局１００から遠距離にある端末装置２００では、無線基地局１００からの下りデータを、伝播遅延時間ｔｄ２だけ遅れて図の位置で受信する。
したがって、端末装置２００が上りデータを出力する場合は、無線基地局１００側から見て（２．５ｍｓｅｃ＋ｔｄ２）の時間だけ遅延して出力されることになるが（２．５ｍｓｅｃという時間は、下りデータを検出してから上りデータを送信するまでの、あらかじめ定められた時間である）、図に示すように連続タイムスロットＲａによって、ガードビットの保護範囲が拡大しているので、無線基地局１００は端末装置２００からの上りデータを連続タイムスロットＲａで受信することが可能である（結局、ガードビットが拡大したＲＸ１で受信するということ）。
【００２９】
したがって、伝播情報算出手段１２は、このような連続タイムスロットが割り当てられた期間内に、無線基地局１００と端末装置２００（この連続タイムスロットが割り当てられた期間であれば、他のタイムスロットにまたがることなく、互いに正常通信を行うことができる距離にある無線基地局１００と端末装置２００）間で下りデータ及び上りデータの通信を行って、伝播情報を生成する。
【００３０】
そして、送信タイミング算出手段２１は、算出された伝播情報にもとづいて、このような連続タイムスロットが割り当てられた期間内に、上りデータが受信スロットＲＸ１に間に合うような送信タイミング（早出しタイミング）ｔを算出する。
【００３１】
この送信タイミングｔの決定後は、連続タイムスロットの割り当ては解除される。その後は、端末装置２００が下りデータを伝播遅延時間ｔｄ２だけ遅れた送信スロットＴＸ１で受信しても、早出しタイミングである送信タイミングｔで上りデータを早めに送信できるので、受信スロットＲＸ１に間に合う。
【００３２】
このように、無線通信システム１は、連続タイムスロットを生成し、連続タイムスロット期間で伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて送信タイミングｔを算出して信号を送信する構成とした。
【００３３】
これにより、無線基地局１００から遠距離の位置にあり、無線基地局１００のカバレッジ範囲外にあった端末装置２００に対しても、カバレッジ範囲が拡大するので、無線基地局１００から端末装置２００へサービスを提供することが可能になる。
【００３４】
また、カバレッジが拡大するために、無線基地局の数も全体として削減され、またタイムスロットが有効活用されるので、経済的で効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
【００３５】
次に無線通信システム１が適用されるＷＬＬ（Wireless Local Loop)について説明する。図３はＷＬＬの概要を示す構成図である。ＷＬＬは、従来有線で施設されていた加入者側交換機と加入者宅の間を無線にて実現するシステムである。
【００３６】
ＷＬＬシステムは、交換機６１を含む公衆網６０、基地局制御装置５０、複数のカバレッジＣ１、Ｃ２から構成されている。
カバレッジＣ１は、無線基地局１０１と加入者端末装置２０１、２０２を含む。カバレッジＣ２は、無線基地局１０２と加入者端末装置２０３を含む。また、加入者端末２０１〜２０３には電話機が接続している。
【００３７】
基地局制御装置５０は、交換機６１と無線基地局１０１、１０２と有線回線で接続し、無線基地局１０１、１０２の制御を行う。加入者端末装置２０１、２０２は無線基地局１０１と無線回線でそれぞれ接続し、電話機を無線基地局１０１に無線接続するための加入者無線制御を行う。
【００３８】
同様に、加入者端末装置２０３は無線基地局１０２と無線回線で接続し、電話機を無線基地局１０２に無線接続するための加入者無線制御を行う。
このようなＷＬＬシステムに対し、無線基地局１０１が加入者端末装置２０１、２０２だけでなく、遠距離にある加入者端末装置２０３もカバレッジＣ１に入れることができれば、無線基地局の数を減らすことができて経済的である。本発明では、このような無線基地局のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信の実現を可能にする。
【００３９】
なお、ＷＬＬシステムでは、特にＰＨＳのデータ伝送方式を利用したＰＨＳ−ＷＬＬシステムが近年になって開発されており、加入者端末装置は、ＰＨＳと同様な網主導型の構成になっているのが一般的である。
【００４０】
次に連続タイムスロット割り当て手段１１について説明する。図４は連続タイムスロットの割り当てを示す図である。
ＴＤＭＡ−ＴＤＤでは、６２５μｓのタイムスロットを送信スロットＴＸ１〜ＴＸ４及び受信スロットＲＸ１〜ＲＸ４として、４ｃｈずつ多重して５ｍｓの１フレームが構成される。そして、このフレームが２０フレーム分構成されて、スーパーフレームＳＦ（１００ｍｓ）を生成する。
【００４１】
ここで、スーパーフレームＳＦの１フレーム目に対し、ＢＴＥ（Base Transceiver Equipment：無線基地局）１の連続タイムスロットとして、下りタイムスロットＴＸ１とＴＸ２、上りタイムスロットＲＸ１とＲＸ２を割り当てる。
【００４２】
ＢＴＥ２には、２フレーム目の下りタイムスロットＴＸ２とＴＸ３、上りタイムスロットＲＸ２とＲＸ３を連続タイムスロットとして割り当てる。
このようにして、連続タイムスロットを割り当てることにより、スーパーフレームＳＦに、最終的にＢＴＥ２０まで連続タイムスロットを割り当てることができる。
【００４３】
すなわち、ＢＴＥ２０には、２０フレーム目の下りタイムスロットＴＸ２とＴＸ３、上りタイムスロットＲＸ２とＲＸ３が連続タイムスロットとして割り当てられる。
【００４４】
また、１つのフレームに２つの無線基地局の連続タイムスロットを割り当てることもできる。図５は１つのフレームに２つの無線基地局の連続タイムスロットを割り当てた時のスーパーフレームＳＦを示す図である。
【００４５】
ＢＴＥ１は、１フレーム目の下りタイムスロットＴＸ１とＴＸ２、上りタイムスロットＲＸ１とＲＸ２に連続タイムスロットを割り当てる。ＢＴＥ２は、１フレーム目の下りタイムスロットＴＸ３とＴＸ４、上りタイムスロットＲＸ３とＲＸ４に連続タイムスロットを割り当てる。
【００４６】
このようにして、連続タイムスロットを割り当てることにより、スーパーフレームＳＦに、最終的にＢＴＥ４０まで連続タイムスロットを割り当てることができる。
【００４７】
すなわち、２０フレーム目の下りタイムスロットＴＸ１とＴＸ２、上りタイムスロットＲＸ１とＲＸ２には、ＢＴＥ３９の連続タイムスロットが割り当てられ、２０フレーム目の下りタイムスロットＴＸ３とＴＸ４、上りタイムスロットＲＸ３とＲＸ４には、ＢＴＥ４０の連続タイムスロットが割り当てられる。
【００４８】
このように、１つのスーパーフレームＳＦのタイムスロットをすべて連続タイムスロットとして割り当てれば、最大４０の無線基地局に割り当てることが可能になる。
【００４９】
ただし、図４、図５のいずれの場合でも、送信スロットＴＸ及び受信スロットＲＸの境界をまたいでの連続タイムスロット割り当ては行わない。
また、連続タイムスロットを割り当てて、送信タイミングｔが算出された後は、連続タイムスロットの割り当ては解除される。その後は送信スロットＴＸ及び受信スロットＲＸのそれぞれ１スロット分を制御タイムスロットとし、残りのタイムスロットをベアラタイムスロットして通信を行う、通常のＴＤＭＡ−ＴＤＤに戻る。
【００５０】
次に無線基地局１００と端末装置２００で通信を行って、送信タイミングｔを算出するシーケンスについて説明する。図６は送信タイミングｔを算出するシーケンスを示す図である。
〔Ｓ１〕端末装置２００は、制御チャネルのＳＣＣＨ（Signalling Control Channel：個別セル用チャネル）を用いて、時刻通知要求を無線基地局１００へ送信する。ここで、ＳＣＣＨとは、無線基地局１００と端末装置２００の間で呼接続に必要な情報を転送する場合に使用される制御チャネルである。
〔Ｓ２〕無線基地局１００の連続タイムスロット割り当て手段１１は、上りタイムスロット及び下りタイムスロットそれぞれに連続タイムスロットを割り当てる。
〔Ｓ３〕連続タイムスロット割り当て手段１１は、テストデータを端末装置２００へ送信する。そして、内部が持つタイマを起動させて、テストデータ送信時の時刻を記憶する。
〔Ｓ４〕端末装置２００では、テストデータを受信して、無線基地局１００へ折り返し送信する。
【００５１】
なお、テストデータが端末装置２００から折り返し送信されず、連続タイムスロット割り当て手段１１内のタイマがタイムアウトした場合は、ステップＳ３、Ｓ４の動作を繰り返す。
〔Ｓ５〕無線基地局１００の伝播情報算出手段１２は、端末装置２００から折り返し送信されたテストデータを受信し、受信時の時刻を計測する。そして、ステップＳ３で記憶した時刻と、受信時の時刻とから無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播時間または距離を算出する。ここでは伝播時間を算出したとする。
〔Ｓ６〕伝播時間を伝播情報として、端末装置２００へ送信する。
〔Ｓ７〕送信タイミング算出手段２１は、伝播時間にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングｔを算出する。
【００５２】
すなわち、無線基地局１００での該当する受信スロットのタイミングに間に合うように早出しのタイミングを算出する。
〔Ｓ８〕端末装置２００は、求めた送信タイミングｔにしたがって、ＳＣＣＨを用いてリンクチャネル確立要求を無線基地局１００へ送信する。
〔Ｓ９〕無線基地局１００は、リンクチャネル確立要求を正常受信した場合には、ＳＣＣＨによるリンクチャネル割り当てを端末装置２００へ返送する。
〔Ｓ１０〕その後、無線基地局１００と端末装置２００間で位置登録、発信、着信が行われる。ただし、端末装置２００から無線基地局１００へ上りデータを送信する場合は、すべてステップＳ７で算出した送信タイミングｔにしたがって、信号送信手段２２により送信される。
【００５３】
次に無線通信方法について説明する。図７は無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ２０〕フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する。
〔Ｓ２１〕連続タイムスロット期間で、端末装置と通信を行って、無線基地局と端末装置間の電波の伝播情報を算出する。
【００５４】
伝播情報の算出として、端末装置へテストデータを送信して端末装置から折り返されたテストデータを受信するまでの時間を計測し、無線基地局と端末装置間の電波の伝播時間または距離を算出する。
〔Ｓ２２〕連続タイムスロット期間で、伝播情報にもとづいて、端末装置から無線基地局へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
〔Ｓ２３〕送信タイミングにもとづいて、信号を送信する。
【００５５】
以上説明したように、無線通信システム１及び無線通信方法は、連続タイムスロットを生成し、連続タイムスロット期間で端末装置２００と通信を行って無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて、送信タイミングｔを算出して信号を送信する構成とした。
【００５６】
これにより、無線基地局１００のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
また、無線基地局１００と端末装置２００で通信を行って、自動的に送信タイミングｔを決定するため、無線基地局１００や端末装置２００に対して、特別な工事等を行わなくてすむので、作業効率及び保守管理の向上を図ることが可能になる。
【００５７】
次に無線通信システム１の変形例について説明する。図８は無線通信システム１の変形例を示す原理図である。
変形例である無線通信システム２は、基地局位置情報取得装置３０と送信タイミング算出装置４０から構成される。
【００５８】
基地局位置情報取得装置３０は、無線基地局１００内に配置され、送信タイミング算出装置４０は、電話機等と接続する端末装置２００内に配置される。端末装置２００と無線基地局１００とは、それぞれのアンテナを介して無線通信を行う。また、端末装置２００は加入者端末装置に該当する。
【００５９】
基地局位置情報取得装置３０に対し、基地局位置情報取得手段３１は、無線基地局１００の位置情報である基地局位置情報を取得する。
例えば、衛星による位置測位システムであるＧＰＳ（Global Positioning System)等を利用して、基地局位置情報を取得する。基地局位置情報通知手段３２は、基地局位置情報を端末装置２００へ通知する。
【００６０】
送信タイミング算出装置４０に対し、端末位置情報取得手段４１は、端末装置２００の位置情報である端末位置情報を取得する。
例えば、衛星による位置測位システムであるＧＰＳ等を利用して、端末位置情報を取得する。
【００６１】
伝播情報算出手段４２は、基地局位置情報と端末位置情報とから、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出する。すなわち、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播時間または距離（＝電波の伝播時間＊光の速さ）を伝播情報として算出する。
【００６２】
送信タイミング算出手段４３は、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。この送信タイミングは上述した早出しのタイミングと同じものである。信号送信手段４４は、この送信タイミングにもとづいて、信号を無線基地局１００へ送信する。
【００６３】
また、送信タイミング算出装置４０は、算出した送信タイミングの情報をフラッシュメモリのような不揮発性のメモリ（図示せず）に記憶させる。
次に無線基地局１００と端末装置２００で通信を行って、送信タイミングを算出するシーケンスについて説明する。図９は送信タイミングを算出するシーケンスを示す図である。
〔Ｓ３０〕無線基地局１００の基地局位置情報取得手段３１は、ＧＰＳより自己の位置情報である基地局位置情報を取得する。
〔Ｓ３１〕端末装置２００の端末位置情報取得手段４１は、ＧＰＳより自己の位置情報である端末位置情報を取得する。
〔Ｓ３２〕無線基地局１００の基地局位置情報通知手段３２は、制御チャネルのＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel ：報知チャネル）を用いて、基地局位置情報を端末装置２００へ送信する（実際には複数の端末装置に対して報知する）。
【００６４】
ここで、ＢＣＣＨとは、無線基地局１００から端末装置２００に制御信号を報知するための制御チャネルである。
〔Ｓ３３〕端末装置２００の伝播情報算出手段４２は、基地局位置情報と端末位置情報から伝播情報を算出する。
〔Ｓ３４〕送信タイミング算出手段４３は、伝播情報にもとづいて、端末装置２００から無線基地局１００へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
【００６５】
すなわち、無線基地局１００での該当する受信スロットのタイミングに間に合うように早出しのタイミングを算出する。
〔Ｓ３５〕端末装置２００は、求めた送信タイミングにしたがって、ＳＣＣＨを用いてリンクチャネル確立要求を無線基地局１００へ送信する。
〔Ｓ３６〕無線基地局１００は、リンクチャネル確立要求を正常受信した場合には、ＳＣＣＨによるリンクチャネル割り当てを端末装置２００へ返送する。
〔Ｓ３７〕その後、無線基地局１００と端末装置２００間で位置登録、発信、着信が行われる。ただし、端末装置２００から無線基地局１００へ上りデータを送信する場合は、すべてステップＳ３４で算出した送信タイミングにしたがって、信号送信手段４４により送信される。
【００６６】
次に基地局位置情報通知手段３２が基地局位置情報を通知する際に用いる制御チャネルであるＢＣＣＨのフォーマット構成について説明する。図１０はＢＣＣＨのフォーマット構成を示す図である。
【００６７】
ＢＣＣＨは１２４ビットのビット構成を持つ。チャネル種別であるＣＩが４ビット、自局の呼び出し符号である発識別符号が４２ビット、情報部であるＩが６２ビット、ＣＲＣが１６ビットである。
【００６８】
情報部Ｉは、８ビットのオクテット１〜オクテット７と、６ビットのオクテット８で構成される。オクテット１の“予約”は、自営用または公衆用のいずれかを示すビットである。“メッセージ種別”は７ビット目から始まって(0 0 0 1 0 0 1) である時に、ＢＣＣＨのメッセージであることを示す。
【００６９】
オクテット２の“ＬＣＣＨインターバル値”は、下りＬＣＣＨ（論理制御チャネル）用のスロットの間欠周期を示す。なお、ＬＣＣＨとは、ＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＳＣＣＨ、ＵＳＣＣＨを含み、リンクチャネル確立フェーズで用いられる機能チャネルの総称である。
【００７０】
オクテット３の“着信群分けファクタ”は、ＰＣＨ（一斉呼び出しチャネル）情報の群分け数に対応する値を示す。オクテット３の“一斉呼び出しエリア番号”は、公衆用ではＣＳ−ＩＤ（無線基地局のＩＤ）の一斉呼び出しエリア番号のビット長を示す。
【００７１】
そして、オクテット４〜オクテット７に、基地局位置情報が記載される。図では４オクテット分の領域が、基地局位置情報の記載領域として確保されている。
次に無線通信方法について説明する。図１１は無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ４０〕無線基地局の位置情報である基地局位置情報を取得する。
〔Ｓ４１〕基地局位置情報を通知する。
〔Ｓ４２〕端末装置の位置情報である端末位置情報を取得する。
〔Ｓ４３〕基地局位置情報と端末位置情報とから、無線基地局と端末装置間の電波の伝播情報を算出する。
〔Ｓ４４〕伝播情報にもとづいて、端末装置から無線基地局へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する。
〔Ｓ４５〕送信タイミングにもとづいて、信号を送信する。
【００７２】
以上説明したように、無線通信システム２及び無線通信方法は、無線基地局１００と端末装置２００のそれぞれの位置情報から、無線基地局１００と端末装置２００間の電波の伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて、送信タイミングｔを算出して信号を送信する構成とした。
【００７３】
これにより、無線基地局１００のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
次に上記で説明した無線通信システム１、２または無線通信方法で求めた送信タイミングの決定後に行われる位置登録、発信及び着信のシーケンスについて説明する。図１２は位置登録シーケンスを示す図である。
【００７４】
無線基地局から端末装置への着信接続を行う場合、端末装置は、あらかじめ自己が所在する位置を無線基地局へ登録するための位置登録を行う。
〔Ｓ５０〕制御タイムスロットを用いたＳＣＣＨによる、リンクチャネル確立要求及びリンクチャネル割り当てを行う。
〔Ｓ５１〕無線基地局と端末装置は、同期バースト信号により、同期確立を行う。
〔Ｓ５２〕端末装置は、無線基地局へ位置登録要求を行う。
〔Ｓ５３〕無線基地局は、端末装置へ位置登録受け付けを返送する。
〔Ｓ５４〕無線基地局は、端末装置へ無線チャネルの切断を指示する。
〔Ｓ５５〕端末装置は、無線チャネルの切断完了を通知する。
【００７５】
なお、ステップＳ５１以降からベアラタイムスロットが用いられる。また、端末装置から無線基地局への送信（点線矢印）はすべて、早出しタイミングである送信タイミングにもとづいて行われる。
【００７６】
図１３は発信シーケンスを示す図である。発信とは、端末装置からの要求によって、音声やデータ等の伝送を行うために使用されるサービスチャネル（ＳＣＨ）を確立するための呼接続フェーズである。
〔Ｓ６０〕制御タイムスロットを用いたＳＣＣＨによる、リンクチャネル確立要求及びリンクチャネル割り当てを行う。
〔Ｓ６１〕無線基地局と端末装置は、同期バースト信号により、同期確立を行う。
〔Ｓ６２〕端末装置は、無線基地局へ呼設定を行う。
〔Ｓ６３〕無線基地局は、端末装置へ呼設定受け付けを返送する。
〔Ｓ６４〕無線基地局は、端末装置へ呼び出しを行う。
〔Ｓ６５〕無線基地局は、端末装置へＲＢＴ（リングバックトーン）を送信する。
〔Ｓ６６〕無線基地局は、端末装置へ応答を行う。
〔Ｓ６７〕端末装置は、無線基地局を介して通話を行う。
【００７７】
なお、ステップＳ６１以降からベアラタイムスロットが用いられる。また、端末装置から無線基地局への送信（点線矢印）はすべて、早出しタイミングである送信タイミングにもとづいて行われる。
【００７８】
図１４は着信シーケンスを示す図である。着信とは、ネットワーク側からの要求によって、音声やデータ等の伝送を行うために使用するＳＣＨを確立するための呼接続フェーズである。
〔Ｓ７０ａ〕無線基地局は端末装置へ着呼メッセージ（ＰＣＨ）を送信して呼の着信を示す。
〔Ｓ７０〕制御タイムスロットを用いたＳＣＣＨによる、リンクチャネル確立要求及びリンクチャネル割り当てを行う。
〔Ｓ７１〕無線基地局と端末装置は、同期バースト信号により、同期確立を行う。
〔Ｓ７２〕端末装置は、無線基地局へ着呼応答を行う。
〔Ｓ７３〕無線基地局は、端末装置へ呼設定を行う。
〔Ｓ７４〕端末装置は、無線基地局へ呼設定受け付けを返送する。
〔Ｓ７５〕端末装置は、無線基地局へ呼び出しを行う。
〔Ｓ７６〕端末装置は、無線基地局へ応答を行う。
〔Ｓ７７〕無線基地局は、端末装置へ応答確認を返送する。
〔Ｓ７８〕端末装置は、無線基地局を介して通話を行う。
【００７９】
なお、ステップＳ７１以降からベアラタイムスロットが用いられる。また、端末装置から無線基地局への送信（点線矢印）はすべて、早出しタイミングである送信タイミングにもとづいて行われる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無線通信システムは、スーパーフレーム中の送信タイムスロットと受信タイムスロットに対して、連続タイムスロットを割り当て、連続タイムスロット期間で端末装置と通信を行って無線基地局と端末装置間の電波の伝播情報を算出し、伝播情報にもとづいて、送信タイミングを算出して信号を送信する構成とした。これにより、１つのスーパーフレームに対して効率よく連続タイムスロットを割り当てることにより、無線基地局のカバレッジを拡大させ、効率のよい無線通信を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無線通信システムの原理図である。
【図２】 連続タイムスロットと送信タイミングを説明するための図である。
【図３】 ＷＬＬの概要を示す構成図である。
【図４】 連続タイムスロットの割り当てを示す図である。
【図５】 １つのフレームに２つの無線基地局の連続タイムスロットを割り当てた時のスーパーフレームを示す図である。
【図６】 送信タイミングを算出するシーケンスを示す図である。
【図７】 無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】 無線通信システムの変形例を示す原理図である。
【図９】 送信タイミングを算出するシーケンスを示す図である。
【図１０】 ＢＣＣＨのフォーマット構成を示す図である。
【図１１】 無線通信方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】 位置登録シーケンスを示す図である。
【図１３】 発信シーケンスを示す図である。
【図１４】 着信シーケンスを示す図である。
【図１５】 ＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームのスロット配置を示す図である。
【図１６】 従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤの問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 無線通信システム
１０ 伝播情報算出装置
１１ 連続タイムスロット割り当て手段
１２ 伝播情報算出手段
２０ 送信タイミング算出装置
２１ 送信タイミング算出手段
２２ 信号送信手段
１００ 無線基地局
２００ 端末装置
Claims (7)
- 無線通信制御を行う無線通信システムにおいて、
フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する連続タイムスロット割り当て手段と、前記連続タイムスロット期間で、端末装置と通信を行って、無線基地局と前記端末装置間の電波の伝播情報を算出する伝播情報算出手段と、から構成される伝播情報算出装置と、
前記連続タイムスロット期間で、前記伝播情報にもとづいて、前記端末装置から前記無線基地局へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する送信タイミング算出手段と、前記送信タイミングにもとづいて、前記信号を送信する信号送信手段と、から構成される送信タイミング算出装置と、
を有し、
複数の送信タイムスロットと複数の受信タイムスロットとから構成される１フレームがｎフレーム多重化されたスーパーフレームに対して、
前記連続タイムスロット割り当て手段は、
隣接する２つの前記送信タイムスロットから前記連続タイムスロットを生成して送信連続タイムスロットとし、かつ隣接する２つの前記受信タイムスロットから前記連続タイムスロットを生成して受信連続タイムスロットとし、
前記スーパーフレームの１フレーム毎に、１組の前記送信連続タイムスロットと前記受信連続タイムスロットとを生成して、１つの前記スーパーフレームでｎ局の無線基地局に対する連続タイムスロット割り当てを行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記伝播情報算出手段は、前記伝播情報の算出として、前記端末装置へテストデータを送信して前記端末装置から折り返された前記テストデータを受信するまでの時間を計測し、前記無線基地局と前記端末装置間の前記電波の伝播時間または距離を算出することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 前記送信タイミング算出装置は、算出した前記送信タイミングの情報を不揮発性のメモリに記憶させることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 前記連続タイムスロット割り当て手段は、前記送信タイミングが算出された後は、前記連続タイムスロットの割り当てを解除することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 無線通信制御を行う無線通信システムにおいて、
フレーム内のタイムスロットを連続して割り当てて、連続タイムスロットを生成する連続タイムスロット割り当て手段と、前記連続タイムスロット期間で、端末装置と通信を行って、無線基地局と前記端末装置間の電波の伝播情報を算出する伝播情報算出手段と、から構成される伝播情報算出装置と、
前記連続タイムスロット期間で、前記伝播情報にもとづいて、前記端末装置から前記無線基地局へ送信すべき信号の送信タイミングを算出する送信タイミング算出手段と、前記送信タイミングにもとづいて、前記信号を送信する信号送信手段と、から構成される送信タイミング算出装置と、
を有し、
２ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）個の送信タイムスロットと２ｍ個の受信タイムスロットとから構成される１フレームがｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）フレーム多重化されたスーパーフレームに対して、
前記連続タイムスロット割り当て手段は、
隣接する２つの前記送信タイムスロットから前記連続タイムスロットを生成して送信連続タイムスロットとし、かつ隣接する２つの前記受信タイムスロットから前記連続タイムスロットを生成して受信連続タイムスロットとし、
前記スーパーフレームの１フレーム中に、ｍ組の前記送信連続タイムスロットと前記受信連続タイムスロットとを生成して、１つの前記スーパーフレームでｍ×ｎ局の無線基地局に対する連続タイムスロット割り当てを行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記伝播情報算出手段は、前記伝播情報の算出として、前記端末装置へテストデータを送信して前記端末装置から折り返された前記テストデータを受信するまでの時間を計測し、前記無線基地局と前記端末装置間の前記電波の伝播時間または距離を算出することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
- 前記送信タイミング算出装置は、算出した前記送信タイミングの情報を不揮発性のメモリに記憶させることを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
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