JP4440909B2

JP4440909B2 - 無線通信システム、無線通信端末及び基地局並びに無線通信方法

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Inventors: 弘展谷川; 泰浩中村; 信昭高松
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Filing date: 2006-09-25
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Description

本発明は、無線通信システム、無線通信端末及び基地局並びに無線通信方法に関する。

近年、移動体通信において、通信速度に対する要求やユーザ数確保に対する要求により、広帯域にチャネルをアサインでき、チャネルの帯域が高速に可変できる通信方式が望まれている。これを実現する方法として、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を多元接続技術として採用するＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access:IEEE802.16シリーズ）等が次世代のブロードバンド移動体通信システムとして注目されている。

このＷｉＭＡＸでは、１つの広い周波数帯域を複数の端末が参照できるようにし、その参照可能な帯域の特定の部分（周波数及びタイミング）を、端末毎に通信帯域を割り当てるための情報提供部分（ＭＡＰ）としている。このようなＷｉＭＡＸにおいて、広いサービスエリアをカバーするためにセルを複数配置しようとした場合、セル間でＭＡＰを干渉させないように、当該ＭＡＰの周波数及びタイミングをセル毎に決定している。この場合、ＭＡＰが取り得る周波数の組み合わせの数に上限があることから、セル設計を行い、ＭＡＰが同じ周波数となるセルが電波的に重ならないようにする必要がある。
「第二世代コードレス電話システム標準規格 RCR STD-28」社団法人電波産業界（ARIB）「ＷｉＭＡＸ標準規格 802.16_2004」ＷｉＭＡＸＦＯＲＵＭ

しかしながら、上記のようなセル設計を有効とするためには、セルが想定するエリアに対する実際のエリアの誤差範囲（経時的なものを含め）が十分小さい必要がある。このため、市街地のようなエリアの誤差範囲が拡大しやすい環境では、誤差を考慮してエリアを十分大きくしなければならない。このようなエリアの拡大は送信電力や通信遅延の増大を招き、また、ユーザ数が増すにつれて干渉の影響が生じやすいとの問題がある。

一方、上記のようなセル設計に関する問題を回避するために、セル設計を行わない方法もある。すなわち、従来のＰＨＳ(Personal Handyphone System)のように、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネル（ＣＣＨ）を用いて基地局間で自律分散制御を行うことにより、ＭＡＰなどの制御情報の通信タイミング（つまり共有制御チャネルの使用タイミング）をセル毎に異ならせて通信する方法がある。しかしながら、この方法によると、セル間の干渉が起こり得る最大のセル数分だけ上記制御情報の通信タイミングを用意しなければならないため、１つの基地局がその通信タイミングを使用できる周期、つまり共有制御チャネルを使用できる周期が長くなってしまう（約１００ｍｓ周期）。その結果、１つの端末に対して通信帯域を変えることのできる周期が長くなり、無線リソースの利用効率が低下するという問題が生じてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、セル設計を必要とせず（送信電力及びエリアが小さく）、高速な帯域可変が可能な、広帯域・帯域可変・多ユーザに対応した移動体通信を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、無線通信システムに係る第１の解決手段として、ＯＦＤＭＡ方式により、基地局と無線通信端末とで通信を行い、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、各無線通信端末に適応的に割り当て可能な複数のトラフィックチャネルとを使用して通信を行う無線通信システムであって、前記無線通信端末は、前記共有制御チャネルを介して前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の通信を行う通信制御手段とを備え、前記基地局は、前記無線通信端末から前記共有制御チャネルを介して前記個別制御チャネルの割り当ての要求を受けた場合に、前記トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして適応的に割り当てるチャネル割当手段を備え、前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を毎フレームごとに無線通信端末に送信する機能を有し、前記通信制御手段は、前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すデータ通信用のトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行うことを特徴とする。

また、本発明では、無線通信システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記無線通信端末は、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルのチャネル品質を判定する第１の判定手段を備え、前記通信制御手段は、前記第１の判定手段による判定結果に基づいて、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルを拒否するための情報を前記個別制御チャネルを介して前記基地局に送信することを特徴とする。

また、本発明では、無線通信システムに係る第３の解決手段として、上記第１または第２のいずれかの解決手段において、前記基地局は、各無線通信端末の上りチャネルのチャネル品質を判定する第２の判定手段を備え、前記チャネル割当手段は、前記第２の判定手段による判定結果に基づいて、前記無線通信端末に割り当てる個別制御チャネル及びデータ通信用のトラフィックチャネルを決定することを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第１の解決手段として、ＯＦＤＭＡ方式により基地局と通信を行い、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、前記基地局から適応的に割り当てられたトラフィックチャネルとを使用して通信を行う無線通信端末であって、前記共有制御チャネルを介して、前記基地局に対し、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を含む制御情報を通信する個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、前記基地局から適応的に割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して前記制御情報の通信を毎フレームごとに行う通信制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルのチャネル品質を判定する第１の判定手段を備え、前記通信制御手段は、前記第１の判定手段による判定結果に基づいて、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルを拒否するための情報を前記個別制御チャネルを介して前記基地局に送信することを特徴とする。

また、本発明では、基地局に係る第１の解決手段として、上記第１または第２の解決手段を有する無線通信端末から前記共有制御チャネルを介して前記個別制御チャネルの割り当ての要求を受けた場合に、前記トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備えることを特徴とする。

また、本発明では、基地局に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を無線通信端末に送信する機能を有することを特徴とする。

また、本発明では、基地局に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、各無線通信端末の上りチャネルのチャネル品質を判定する第２の判定手段を備え、前記チャネル割当手段は、前記第２の判定手段による判定結果に基づいて、前記無線通信端末に割り当てる個別制御チャネル及びデータ通信用のトラフィックチャネルを決定することを特徴とする。

また、本発明では、無線通信方法に係る第１の解決手段として、ＯＦＤＭＡ方式により、基地局と無線通信端末とで通信を行い、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、各無線通信端末に適応的に割り当て可能な複数のトラフィックチャネルとを使用して通信を行う無線通信方法であって、前記無線通信端末が、前記共有制御チャネルを介して前記基地局に対し、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報含む制御情報を通信する個別制御チャネルの割り当てを要求する第１ステップと、前記基地局が、前記無線通信端末から前記共有制御チャネルを介して前記個別制御チャネルの割り当ての要求を受けた場合に、前記トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして適応的に割り当てる第２ステップと、前記無線通信端末が、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すデータ通信用のトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行う毎フレームごとに行う第３ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、各無線通信端末に適応的に割り当て可能な複数のトラフィックチャネルとを使用して通信を行う無線通信システムにおいて、トラフィックチャネルのいずれかを無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当て、当該個別制御チャネルを介して１フレーム（５ｍｓ）単位で基地局との制御情報の通信を行うので、非常に高速に無線リソース（帯域）の割り当て制御を行うことができる。従って、セル設計を必要とせず（送信電力及びエリアが小さく）、高速な帯域可変が可能な、広帯域・帯域可変・多ユーザに対応した移動体通信を実現することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態における無線通信システム、基地局、及び無線通信端末の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態における無線通信システムは、基地局ＣＳと無線通信端末Ｔとを備えている。

なお、基地局ＣＳは、例えば一定の距離間隔で複数設けられているが、図１では図示の簡略化のために１つの基地局ＣＳのみを図示し、また、基地局ＣＳは複数の無線通信端末Ｔと無線通信を行うものであるが、図１では１つの無線通信端末Ｔを図示する。また、以下の説明では、本実施形態における無線通信システムが、時分割多重接続方式（ＴＤＭＡ）、時分割複信方式（ＴＤＤ）に加えて直交周波数分割多重接続方式（ＯＦＤＭＡ）を多元接続技術として採用するものとする。なお、以下では無線通信端末Ｔを端末Ｔと称す。

図１に示すように、基地局ＣＳは、制御部１、無線通信部２及び記憶部３を備えており、制御部１は、その機能要素としてチャネル品質判定部１ａ（第２の判定手段）、ＱｏＳ制御部１ｂ及びスケジューラ１ｃ（チャネル割当手段）を備えている。また、この基地局ＣＳは、公衆回線網Ｎと接続されており、当該公衆回線網Ｎを介して他の基地局や公衆回線網Ｎに接続されているサーバ等と通信可能である。

基地局ＣＳにおいて、制御部１は、記憶部３に記憶されている基地局制御プログラムや、無線通信部２を介して取得した受信信号、公衆回線網Ｎを介して取得した外部信号に基づいて本基地局ＣＳの全体動作を制御する。この制御部１において、チャネル品質判定部１ａは、無線通信部２を介して取得したチャネルの品質要素に基づいて、各端末Ｔの上りチャネルの品質を判定し、当該判定結果をスケジューラ１ｃに出力する。なお、上りチャネルの品質を判定する該品質要素として、既に通信を行なっており希望波が存在するチャネルの品質を判定する場合は、該希望波に対する妨害波の強弱に基づくチャネル品質を示すＳＩＮＲ(Signal-to-Interference. and Noise Power Ratio:信号対雑音.干渉電力比)、ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)、ＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference. and Noise Power Ratio）、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）、復調後の通信レートなどを用いる。また、チャネルを割り当てる際にまだ使用していないチャネルの品質を判定する場合は、そのチャネルで受信（キャリアセンス）した信号の強度すなわち妨害波となる信号の強度を示すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）などを用いる。

ＱｏＳ制御部１ｂは、上位層で動作するアプリケーションや通信接続される端末Ｔのユーザ優先度に基づいて、端末Ｔにサービスクラスを割り当て、当該サービスクラスに応じた無線リソースの割り当てや、通信タイミングの割り当てを行うようにスケジューラ１ｃに要求する。なお、詳細は後述するが、上記無線リソースは、ＯＦＤＭＡサブチャネル（以下単にサブチャネルと称す）単位で割り当てられ、通信タイミングは、ＴＤＭＡスロット（以下単にスロットと称す）単位で割り当てられる。

スケジューラ１ｃは、通信接続される端末Ｔに割り当てられたサービスクラスや、基地局ＣＳと端末Ｔ間のパケットの待ち行列の状態、上記チャネル品質判定部１ａの判定結果（つまり上りチャネルのチャネル品質）に基づいて、端末Ｔに対するサブチャネル及びスロットの割り当てに関するスケジューリングを行う。また、このスケジューラ１ｃは、上りチャネルのチャネル品質に応じてパケットの符号化レートや変調方式の割り当てを行う。なお、スロットとしては、下りチャネル用スロット及び上りチャネル用スロットの両方がスケジューリングされる。

ここで、スケジューラ１ｃにおけるサブチャネル、下りチャネル用スロット及び上りチャネル用スロットのスケジューリングについて詳細に説明する。上述したようにＯＦＤＭＡ方式では、直交関係にある複数のサブキャリアを複数端末Ｔで共有し、任意の複数のサブキャリアを任意の通信タイミング（本実施形態ではＴＤＭＡを採用するのでこの通信タイミングはスロットとなる）で各端末Ｔに適応的に割り当て、サブチャネルとして位置づけることにより多元接続を実現する技術である。図２に、このようなサブチャネルとＴＤＭＡスロットとの関係を示す。なお、図２において縦軸は周波数、横軸は時間を示している。

この図２に示すように、１つの周波数チャネルにおける１サブチャネルを各基地局毎に所定の周期（約１００ｍｓ）で使用可能な共有制御チャネル（ＣＣＨ）として使用し、残りの周波数チャネルをトラフィックチャネル（ＴＣＨ）として使用する。そして、従来のＰＨＳ（ＯＦＤＭＡを使用しないＰＨＳ）と同様に、１フレーム当たりＴＤＭＡスロットは下りチャネル用及び上りチャネル用ともに４スロットずつ設けられ、またＴＤＤを採用しているので下りチャネル用及び上りチャネル用ともに対称にサブチャネルが使用される。

本実施形態では、上記のＴＣＨの内、いずれかを端末Ｔ専用の個別制御チャネル（以下アンカーサブチャネル：ＡＳＣＨと称す）として割り当てる。また、本実施形態では、データ通信用に割り当てられるＴＣＨをエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）と称する。つまり、本実施形態におけるＣＣＨは、従来のＰＨＳと同様に、全基地局及び全端末間で共有されており、１つの基地局ＣＳがＣＣＨを使用できるタイミングの周期は非常に長い（約１００ｍｓ）が、本実施形態におけるＡＳＣＨはＴＣＨの中から割り当てるので、１フレーム周期（５ｍｓ）毎に使用することができる。以下では、図２のようなサブチャネルのスケジュール情報をＭＡＰと称す。

なお、上記ＣＣＨは、従来ＰＨＳと同様に、ＬＣＨの割り当て要求及び応答、端末Ｔへの着信要求、システムの報知情報等の通信に使用され、一方、上記ＡＳＣＨはＥＳＣＨの割り当て情報の通信に使用される。

制御部１は、上記のようなスケジューラ１ｃによるスケジューリングに基づいて、ＡＳＣＨ及びＥＳＣＨや、変調方式、符号化レートの割り当て情報を無線通信部２を介して端末Ｔに送信し、また、上記スケジューリングによって決定された変調方式、符号化レートにて変調、誤り訂正符号化を行うように無線通信部２を制御する。

無線通信部２は、制御部１による制御の下、制御部１から出力される制御信号またはデータ信号の誤り訂正符号化、変調及びＯＦＤＭＡによる多重化を行い、多重化信号（ＯＦＤＭＡ信号）をＲＦ周波数帯に周波数変換した後、送信信号として端末Ｔに送信する。

より具体的に説明すると、図３に示すように無線通信部２の送信機側は、誤り訂正符号化部２ａ、インタリーバ２ｂ、シリアル−パラレル変換部２ｃ、デジタル変調部２ｄ、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２ｅ、ＧＩ(Guard Interval)付加部２ｆ、及び送信部２ｇを備えている。

誤り訂正符号化部２ａは、例えばＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダであり、上記スケジューラ１ｃによって割り当てられた符号化レートに基づいて、制御部１から入力される制御信号またはデータ信号のビット列に冗長情報である誤り訂正符号を付加し、インタリーバ２ｂに出力する。インタリーバ２ｂは、上記誤り訂正符号化部２ａによって誤り訂正符号が付加されたビット列にインタリーブ処理を施す。シリアル−パラレル変換部２ｃは、上記インタリーブ処理後のビット列を、スケジューラ１ｃによって割り当てられたＡＳＣＨまたはＥＳＣＨに含まれるサブキャリア毎にビット単位で分割してデジタル変調部２ｄに出力する。

デジタル変調部２ｄは、サブキャリアと同数設けられており、各サブキャリア毎に分割されたビットデータを、当該ビットデータに対応するサブキャリアを用いてデジタル変調し、変調信号をＩＦＦＴ部２ｅに出力する。なお、各デジタル変調部２ｄは、上記スケジューラ１ｃによって割り当てられた変調方式、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等を用いてデジタル変調を行う。

ＩＦＦＴ部２ｅは、各デジタル変調部２ｄから入力される変調信号を逆フーリエ変換して直交多重化することによりＯＦＤＭＡ信号を生成し、当該ＯＦＤＭＡ信号をＧＩ付加部２ｆに出力する。ＧＩ付加部２ｆは、上記ＩＦＦＴ部２ｅから入力されるＯＦＤＭＡ信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加して送信部２ｇに出力する。送信部２ｇは、上記ＧＩ付加部２ｆから入力されるＯＦＤＭＡ信号をＲＦ周波数帯に周波数変換し、送信信号として端末Ｔに送信する。

一方、図示は省略するが無線通信部２の受信機側は、上記送信機側と逆動作を行う構成要素を備える。すなわち、無線通信部２の受信機側は、端末Ｔから受信した受信信号をＩＦ周波数帯に周波数変換して受信ＯＦＤＭＡ信号を抽出し、当該受信ＯＦＤＭＡ信号からガードインターバルを除去し、ＦＦＴ処理、デジタル復調、パラレル−シリアル変換処理、デインタリーバ処理及び誤り訂正復号処理することでビット列を再構築し、制御部１に出力する。

図１に戻って説明すると、記憶部３は、上記制御部１で使用される基地局制御プログラムやその他各種データを記憶すると共に、制御部１におけるフロー制御や再送制御等に使用されるバッファとしての機能を有する。

次に、端末Ｔの構成について説明する。図１に示すように、端末Ｔは、通信制御部１０（通信制御手段）、無線通信部１１、操作部１２、表示部１３、及び記憶部１４を備えている。また、通信制御部１０は、その機能要素としてチャネル要求部（チャネル要求手段）１０ａを備えている。

端末Ｔにおいて、通信制御部１０は、記憶部１３に記憶されている端末制御プログラムや無線通信部１１を介して取得した受信信号、操作部１２から入力される操作信号に基づいて、本端末Ｔの全体動作を制御する。この通信制御部１０において、チャネル要求部１０ａは、自端末の上位制御手段（例えば制御部１０において動作する上位層のアプリケーション）または基地局ＣＳから通信要求を受けた場合、基地局ＣＳにＡＳＣＨの割り当てを要求するためのＡＳＣＨ割当要求信号を生成し、当該ＡＳＣＨ割当要求信号を無線通信部１１を介して基地局ＣＳに送信する。このＡＳＣＨ割当要求信号の送信には上記ＣＣＨが用いられる。また、この通信制御部１０は、基地局ＣＳから割り当てられた上記ＡＳＣＨを無線接続して制御情報の通信を行うと共に、上記ＡＳＣＨを介して基地局ＣＳから得られたＥＳＣＨの割り当て情報が示すデータ通信用のＥＳＣＨを無線接続して基地局ＣＳとのデータ通信を行う。

無線通信部１１は、通信制御部１０による制御の下、通信制御部１０から出力される制御信号またはデータ信号の誤り訂正符号化、デジタル変調及びＯＦＤＭＡによる多重化を行い、多重化信号（ＯＦＤＭＡ信号）をＲＦ周波数帯に周波数変換した後、送信信号として基地局ＣＳに送信する。なお、無線通信部１１にて使用するサブチャネル、変調方式、符号化レートは、基地局ＣＳ（具体的にはスケジューラ１ｃ）によって割り当てられたものである。なお、この無線通信部１１の送信機側及び受信機側の構成は、上記基地局ＣＳにおける無線通信部２と同様であるので説明を省略する。

操作部１２は、電源キー、各種ファンクションキー、テンキー等の操作キーから構成されており、これら操作キーによる操作入力に基づいた操作信号を通信制御部１０に出力する。表示部１３は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、通信制御部１０から入力される表示信号に基づいて所定の画像を表示する。記憶部１４は、上記通信制御部１０で使用される端末制御プログラムや各種データを記憶すると共に、再送制御等に使用されるバッファとしての機能を有する。

次に、上記のように構成された本無線通信システムにおける基地局ＣＳと端末Ｔ間の通信動作について図４のフローチャートを用いて説明する。

まず、端末Ｔの通信制御部１０は、アイドル状態（待受状態）において、無線通信部１１を介して、基地局ＣＳから送信される下りチャネルのＣＣＨに含まれる着信応答要求を監視すると共に、自端末の上位アプリケーションからの発信要求を監視し、着信または発信を行うか否かを判断する。ここで、着信応答要求または発信要求があった場合、通信制御部１０は、無線通信部１１を介して、基地局ＣＳとの同期化に関する制御信号の送受信や各種パラメータの交換（ネゴシエーション）等を行い、基地局ＣＳとのコネクションを確立する（ステップＳ１）。このような端末Ｔと基地局ＣＳ間のコネクション確立に関する通信は、ＣＣＨを使用して行われる。

上記のように基地局ＣＳとのコネクションが確立すると、通信制御部１０は、無線通信部１１を介し、上りチャネルのＣＣＨを使用してＬＣＨ割当要求信号を基地局ＣＳに送信する（ステップＳ２）。

一方、基地局ＣＳの制御部１は、無線通信部２を介して上記ＬＣＨ割当要求信号を受信すると、スケジューラ１ｃに端末Ｔに対するＡＳＣＨの割り当てを行うよう指示する。ここで、チャネル品質判定部１ａは、無線通信部２を制御して、上りチャネルのキャリアセンスを行い（ステップＳ３）、取得した各上りチャネルの品質要素に基づいて、各端末Ｔの上りチャネルの品質を判定し、当該判定結果をスケジューラ１ｃに出力する。なお、該品質要素は、該チャネルをキャリアセンスすることにより得られるＲＳＳＩすなわち妨害波となる信号の強度などを用いる。スケジューラ１ｃは、上記チャネル品質判定部１ａの判定結果に基づき、空きチャネルとみなせる（チャネル品質の良い）トラフィックチャネルを、端末Ｔに対するＡＳＣＨとして割り当てた後、下りチャネルのＣＣＨを使用し、無線通信部２を介して上記ＡＳＣＨの割り当て情報を端末Ｔに送信する（ステップＳ４）。

そして、端末Ｔの通信制御部１０は、無線通信部１１を介して、上記ＡＳＣＨの割り当て情報を受信すると、下りチャネルのキャリアセンスによって基地局ＣＳから割り当てられたＡＳＣＨの捕捉を行い（ステップＳ５）、当該捕捉が可能の場合、無線通信部１１を制御してＡＳＣＨの無線接続を行う（ステップＳ６）。

続いて、基地局ＣＳのチャネル品質判定部１ａは、無線通信部２を制御して、上りチャネルのキャリアセンスを行い（ステップＳ７）、取得した各上りチャネルの受信信号のＲＳＳＩに基づいて、各端末Ｔの上りチャネルのチャネル品質を判定し、当該判定結果をスケジューラ１ｃに出力する。スケジューラ１ｃは、上記チャネル品質判定部１ａの判定結果に基づき、空きチャネルとみなせる（チャネル品質の良い）トラフィックチャネルを、端末Ｔに対するＥＳＣＨとして割り当てた後、下りチャネルのＡＳＣＨを使用し、無線通信部２を介して上記ＥＳＣＨの割り当て情報（ＭＡＰ）を端末Ｔに送信する（ステップＳ８）。

そして、端末Ｔの通信制御部１０は、無線通信部１１を介して、上記ＥＳＣＨの割り当て情報を受信すると、無線通信部１１を制御してＥＳＣＨの無線接続を行い、当該ＥＳＣＨを使用して基地局ＣＳとのデータ通信を行う（ステップＳ９）。

以上のように本実施形態によれば、トラフィックチャネルのいずれかを端末Ｔ専用の個別制御チャネル（ＡＳＣＨ）として割り当て、当該ＡＳＣＨを介して１フレーム（５ｍｓ）単位で基地局ＣＳとの制御信号（つまりＥＳＣＨの割り当て情報）の通信を行うことにより、従来のように長周期（約１００ｍｓ）のＣＣＨを使用する場合と比較して、非常に高速に無線リソース（帯域）の割り当て制御を行うことができる。その結果、無線リソースの利用効率を向上することができる。

このように、ＰＨＳなどに採用されるＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式にＯＦＤＭＡを採用することで、セル設計を必要とせず送信電力及びエリアを小さくでき、且つ個別制御チャネル（ＡＳＣＨ）を使用することで高速な帯域可変が可能となり、広帯域・帯域可変・多ユーザに対応した移動体通信を実現することが可能である。

なお、上記実施形態では、個別制御チャネル（ＡＳＣＨ）を使用してＥＳＣＨの割り当て情報を送受信したが、これに限らず、その他の制御情報を上記ＡＳＣＨを使用して送受信しても良い。

また、端末Ｔに、基地局ＣＳから割り当てられたＥＳＣＨ（データ通信用のトラフィックチャネル）のチャネル品質を判定する判定部（第１の判定手段）を設け、通信制御部１０は、上記判定部による判定結果に基づいて、基地局ＣＳから割り当てられたＥＳＣＨを拒否するための情報（ＲＭＡＰ）を個別制御チャネル（ＡＳＣＨ）を介して基地局ＣＳに送信するような構成を採用しても良い。移動体通信では、ＥＳＣＨのチャネル品質は時事刻々と変化するため、このような構成を採用することにより、割り当てられたＥＳＣＨのチャネル品質が劣化した場合には基地局ＣＳに対してＲＭＡＰを送信し、新たなチャネル品質の良いＥＳＣＨの割り当てを要求する。

また、上記実施形態では、無線通信システムとして、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、時分割複信（ＴＤＤ）に加えて直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）を多元接続技術として採用した次世代のブロードバンド移動体通信システムを例示して説明したが、本無線通信システムはこれに限定されず、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、各無線通信端末に適応的に割り当て可能な複数のトラフィックチャネルとを使用して通信を行う無線通信システムであれば適用可能である。

本発明の一実施形態における基地局ＣＳと無線通信端末（端末）Ｔとを備える無線通信システムの構成ブロック図である。本発明の一実施形態における無線通信システムのサブチャネル及びスロットのスケジューリングを示す模式図である。本発明の一実施形態における無線通信部２の詳細説明図である。本発明の一実施形態における無線通信システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

ＣＳ…基地局、Ｔ…無線通信端末（端末）、１…制御部、１０…通信制御部、２、１１…無線通信部、３、１４…記憶部、１ａ…チャネル品質判定部、１ｂ…ＱｏＳ制御部、１ｃ…スケジューラ、１２…操作部、１３…表示部、１０ａ…チャネル要求部、Ｎ…公衆回線網

Claims

ＯＦＤＭＡ方式により、基地局と無線通信端末とで通信を行い、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、
各無線通信端末に適応的に割り当て可能な複数のトラフィックチャネルと、
を使用して通信を行う無線通信システムであって、
前記無線通信端末は、
前記共有制御チャネルを介して前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、
前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の通信を行う通信制御手段と、
を備え、
前記基地局は、前記無線通信端末から前記共有制御チャネルを介して前記個別制御チャネルの割り当ての要求を受けた場合に、前記トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして適応的に割り当てるチャネル割当手段を備え、
前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を毎フレームごとに無線通信端末に送信する機能を有し、
前記通信制御手段は、前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すデータ通信用のトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行う
ことを特徴とする無線通信システム。
前記無線通信端末は、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルのチャネル品質を判定する第１の判定手段を備え、
前記通信制御手段は、前記第１の判定手段による判定結果に基づいて、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルを拒否するための情報を前記個別制御チャネルを介して前記基地局に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記基地局は、各無線通信端末の上りチャネルのチャネル品質を判定する第２の判定手段を備え、
前記チャネル割当手段は、前記第２の判定手段による判定結果に基づいて、前記無線通信端末に割り当てる個別制御チャネル及びデータ通信用のトラフィックチャネルを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
ＯＦＤＭＡ方式により基地局と通信を行い、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、前記基地局から適応的に割り当てられたトラフィックチャネルと、を使用して通信を行う無線通信端末であって、
前記共有制御チャネルを介して、前記基地局に対し、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を含む制御情報を通信する個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、
前記基地局から適応的に割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して前記制御情報の通信を毎フレームごとに行う通信制御手段と、
を備えることを特徴とする無線通信端末。
前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルのチャネル品質を判定する第１の判定手段を備え、
前記通信制御手段は、前記第１の判定手段による判定結果に基づいて、前記基地局から割り当てられたデータ通信用のトラフィックチャネルを拒否するための情報を前記個別制御チャネルを介して前記基地局に送信する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信端末。
請求項４または５に記載の無線通信端末から前記共有制御チャネルを介して前記個別制御チャネルの割り当ての要求を受けた場合に、前記トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備えることを特徴とする基地局。
前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を無線通信端末に送信する機能を有することを特徴とする請求項６に記載の基地局。
各無線通信端末の上りチャネルのチャネル品質を判定する第２の判定手段を備え、
前記チャネル割当手段は、前記第２の判定手段による判定結果に基づいて、前記無線通信端末に割り当てる個別制御チャネル及びデータ通信用のトラフィックチャネルを決定することを特徴とする請求項６または７に記載の基地局。
ＯＦＤＭＡ方式により、基地局と無線通信端末とで通信を行い、各基地局毎に所定の周期で使用可能な共有制御チャネルと、各無線通信端末に適応的に割り当て可能な複数のトラフィックチャネルとを使用して通信を行う無線通信方法であって、
前記無線通信端末が、前記共有制御チャネルを介して前記基地局に対し、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報含む制御情報を通信する個別制御チャネルの割り当てを要求する第１ステップと、
前記基地局が、前記無線通信端末から前記共有制御チャネルを介して前記個別制御チャネルの割り当ての要求を受けた場合に、前記トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして適応的に割り当てる第２ステップと、
前記無線通信端末が、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すデータ通信用のトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行う毎フレームごとに行う第３ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。