JP5224795B2

JP5224795B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP5224795B2
Application number: JP2007319064A
Authority: JP
Inventors: 清一太田; 佑輔中畝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: JP2009141912A

Description

この発明は、非連続的かつ非定期的に無線通信移動局にデータが流れるパケット通信のような無線通信（以下、「可変データ量無線通信」と略記する場合あり）における無線通信システムに関する。

無線通信移動局側からみて、音声通信のように連続的かつ定期的にデータが流れる通信ではなく、非連続的かつ非定期的にデータが流れるパケット通信のような可変データ量無線通信による無線通信システムがある。無線通信システムにおいて、無線通信基地局が同時に複数群の無線通信移動局宛の送信データをエアフレーム単位で送信する場合、各無線通信移動局は、自局宛のデータを取得するために、エアフレーム全体を受信し、その中から自局宛のデータの識別して受信する必要があった。このように自局宛のデータの識別して受信する方法（以下、「自局宛データ識別手法」として略記する場合有り）では、無線通信移動局は、エアフレーム全体の受信期間中、受信機の電源を常にオンとしなければならないため、無線通信移動局の消費電力が大きくなる。

そこで、従来の自局宛データ識別を事前に行う改良方法が考えられる。この改良方法は、複数群に送信データを送信するためのタイムスロットからなるエアフレームを構成し、エアフレームの先頭に各群のタイムスロット位置を情報を別途設けることで、事前に自局宛のデータが格納されているタイムスロットを識別し、間欠受信を行うことにより無線通信移動局の消費電力の低減を図る間欠受信方法である。このような間欠受信方法は、例えば特許文献１に開示されている。

特開平５−７５５２３号公報

パケット通信のような可変データ量無線通信では、無線通信基地局から複数の無線通信移動局に対しエアフレーム単位に送信される送信データは無線通信移動局からみて非連続的かつ非定期的なデータとなる。このため、無線通信基地局と所定の無線通信移動局との関係において、あるエアフレームでは多量にデータの送信を行うが、別のエアフレームではデータの送信を全く行わない可能性がある。

このように、可変データ量無線通信は、エアフレーム毎に送信データの送信対象となる無線通信移動局の内容が大きく異なるという特徴を有している。

無線通信基地局と複数の無線通信移動局とからなる無線通信システムにおいて、各エアフレーム毎に当該エアフレーム中に送信データが存在する無線通信移動局の情報を複数の無線通信基地局に通知しない場合を考える。この場合、複数の無線通信移動局全てがエアフレーム中に自身を送信対象とする送信データが存在する可能性があるため、複数の無線通信移動局はすべてが、無線通信基地局から送信されるエアフレームにおけるすべてのタイムスロットの受信処理を行わなければならないことになる。

そこで、上述した従来の間欠受信方法を可変データ量無線通信に適用することが考えられる。この場合、従来の間欠受信方法では自局宛データ識別情報として、送信対象となる全ての無線通信移動局を包含するすべての群についてタイムスロット位置を示す情報をエアフレーム内に含ませることが必要となる。

このため、自局宛データ識別情報として、最大「群数×タイムスロット数」の情報格納エリアが必要となり、群数を大きくすれば自局宛データ識別情報のデータ量が必然的に多くなる結果、ユーザデータの伝送効率が下がるという問題点があった。

一方、群数を小さくすれば各群に属する無線通信移動局の数が多くなり、同時受信する無線通信移動局の数が増加してしまい、間欠受信による消費電力の低減効果が発揮できなくなるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、無線通信基地局と複数の無線通信移動局からなる環境において、ユーザデータの伝送効率を確保しつつ、かつ無線通信移動局の消費電力の低減を図ることが可能な無線通信システムを得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の無線通信システムは、無線通信基地局と、前記無線通信基地局よりエアフレーム単位で送信される送信データを受信する複数の無線通信移動局とを備え、前記エアフレームは、先頭に配置された割り当て情報と送信実データとからなり、前記送信実データは複数の割当送信データを含み、前記割り当て情報は、前記複数の割当送信データに対応して設けられ、前記複数の無線通信移動局のうち送信対象の無線通信移動局を認識可能に指示する送信対象指定情報を含み、前記複数の割当送信データを構成する割当送信データ数は、前記エアフレーム単位で可変設定されており、前記複数の無線通信移動局それぞれの受信部は、前記送信データの受信時において前記割り当て情報を受信し、前記送信実データの受信期間中において、前記送信対象指定情報に基づき、前記複数の割当送信データのうち自身が送信対象として指定された指定割当送信データの受信期間のみ電源オン状態となり、前記指定割当送信データに対する受信動作を行っている。

この発明における請求項１記載の無線通信システムにおいて、複数の無線通信移動局それぞれの受信部は、送信実データの受信期間中において、複数の割当送信データのうち自身が送信対象として指定された指定割当送信データの受信期間のみ電源オン状態となり、指定割当送信データに対する受信動作を行うため、複数の無線通信移動局それぞれの消費電力低減化を図ることができる。

加えて、指定割当送信データの判断基準となる割り当て情報は、複数の割当送信データに対応して設けられ、複数の無線通信移動局のうち送信対象の無線通信移動局を指示する送信対象指定情報を含むため、割り当て情報の情報量が複数の無線通信移動局の数の影響を受けることはない。したがって、エアフレーム中における送信実データの割合であるユーザデータの伝送効率を常に一定の水準で維持できる。

その結果、請求項１記載の本願発明である無線通信システムは、ユーザデータの伝送効率を確保しつつ、かつ無線通信移動局の消費電力の低減を図ることができる効果を奏する。

＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である無線通信システムの環境を模試的に示す説明図である。

同図に示すように、無線通信基地局１からエアフレーム単位に送信される送信データを受信する複数の無線通信移動局２（２ａ〜２ｃ）が存在し、無線通信移動局２は３つ（所定数）の群３（３Ａ〜３Ｃ）に分類される。図１の例では、複数の移動局２ａが群３Ａに属し、複数の移動局２ｂが群３Ｂに属し、移動局２ｃが群３Ｃに属する例が示されている。複数の無線通信移動局２全体で３つの群３Ａ〜３Ｃに属している。

なお、各無線通信移動局２は自身の持つ情報によりどの群に属するからは固定的に決定される。したがって、無線通信移動局２の移動等によって属する群３が変化することはない。

このような構成の実施の形態１の無線通信システムでは、複数の無線通信移動局２間で共通に受信する所定数の群３を構成し、無線通信基地局１と所定数の群に属する複数の無線通信移動局２との間で可変データ量無線通信を行う。

図２は、実施の形態１の無線通信システムにおいて、無線通信基地局１が複数の無線通信移動局２に対し送信する送信データであるエアフレームＡＦ１のフォーマット内容を示す説明図である。

同図に示すように、エアフレームＡＦ１は先頭に配置された割り当て群情報ＡＧと送信実データＴＲＤ１とから構成される。送信実データＴＲＤ１はｎ個のタイムスロットＴＳ１〜ＴＳｎから構成される。各タイムスロットＴＳｉ（ｉ＝１〜ｎのいずれか）は所定数の群のうち、送信対象となる群に割り当てられた無線通信移動局２を送信対象とした送信データ（以下、「群割当送信データ」と略記する場合あり）を格納している。

割り当て群情報ＡＧは送信実データＴＲＤ１におけるタイムスロットＴＳ１〜ＴＳｎに対応づけられたタイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ１〜ＡＧＴｎから構成される。各タイムスロット割り当て群情報ＡＧＴｉ（ｉ＝１〜ｎ）はタイムスロットＴＳｉに格納された群割当送信データの送信対象となる群を指示している。このように、タイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ１〜ＡＧＴｎは、複数の群割当送信データ毎に所定数の群のうち送信対象の群を指示する送信対象指定情報として機能する。

ただし、エアフレームＡＦ１のフォーマット形式、すなわち、エアフレームＡＦ１に割り当てる各群用のタイムスロットの割り当て数（ｎ）および割り当てパターン（割り当て群情報ＡＧ内の送信対象指定情報の内容）は、各エアフレームＡＦ１で任意に設定可能であり、エアフレームＡＦ１毎に異なる。

したがって、無線通信基地局１から送信されるエアフレームＡＦ１毎に上記タイムスロットの割り当て数および上記割り当てパターンを変更することができる。なお、変更されたエアフレームＡＦ１のフォーマット形式は制御情報として予め全ての無線通信移動局２に送信されるため、無線通信移動局２は最新のエアフレームＡＦ１のフォーマット形式は事前に認識することができ、正確に受信することができる。

図３は図１で示した各無線通信移動局２による、図２で示したフォーマットのエアフレーム受信処理内容を示すフローチャートである。すなわち、図２で示したエアフレームＡＦ１のフォーマットで、無線通信基地局が同時に複数群の無線通信移動局宛の送信データを送信する場合に、無線通信移動局が自局宛の送信実データを事前に識別し、自局宛の送信実データのみを受信するエアフレーム受信処理内容を示すフローチャートである。以下、同図を参照して無線通信移動局によるエアフレーム受信処理内容を説明する。

無線通信移動局２によるエアフレーム受信処理が開始されると、まず、ステップＳ１において、無線通信移動局２は受信部の電源をオンにする。

そして、ステップＳ２において、エアフレームＡＦ１内の先頭に配置された割り当て群情報ＡＧを受信し、ステップＳ３で割り当て群情報ＡＧを復調／符号化する。

その後、ステップＳ４において、割り当て群情報ＡＧの内容を確認し、ステップＳ５において、割り当て群情報ＡＧ内に自局に割り当てられた群を送信対象として指定したタイムスロット割り当て群情報ＡＧＴｉの有無を認識する。そして、自局の群を送信対象として指定したタイムスロット割り当て群情報ＡＧＴｉが存在する場合(YES)はステップＳ６に移行し、存在しない場合(NO)はステップＳ８に移行する。

図４は、実施の形態１の移動体通信システムで用いられるエアフレームＡＦ１の具体的内容例を示す説明図である。同図に示すように、エアフレームは割り当て群情報ＡＧ及び送信実データＴＲＤ１から構成される。そして、送信実データＴＲＤ１はタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ６から構成され、割り当て群情報ＡＧはタイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ１〜ＡＧＴ６から構成される。

タイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ１はタイムスロットＴＳ１が群Ａに割り当てられた無線通信移動局２を送信対象とする群割当送信データを格納していることを示し、タイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ２はタイムスロットＴＳ２が群Ｂに割り当てられた無線通信移動局２を送信対象とするの群割当送信データを格納していることを示している。

同様にして、タイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ３及びＡＧＴ６はタイムスロットＴＳ３及びＴＳ６が群Ａに割り当てられた無線通信移動局２を送信対象とする群割当送信データを格納していることを示している。また、タイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ４及びＡＧＴ５はタイムスロットＴＳ４及びＴＳ５が群Ｃに割り当てられた無線通信移動局２を送信対象とする群割当送信データを格納していることを示している。

したがって、無線通信移動局２は自局に割り当てられた群が群Ａである場合、タイムスロットＴＳ１，ＴＳ３，及びＴＳ６に自局に対する群割当送信データが格納されていることを確認することができ、ステップＳ５の判断はYESとなる。

したがって、図４の例では、無線通信移動局２は自局に割り当てられた群Ｘ（群Ａ〜群Ｃと異なる群）である場合、自局に対する群割当送信データが格納されているタイムスロットＴＳが存在しないこと確認することができ、ステップＳ５の判断はNOとなる。

ステップＳ５でYESとされた場合に実行されるステップＳ６において、タイムスロットＴＳ１〜ＴＳｎのうち、割り当て群情報ＡＧが自局の群を指定した指定タイムスロットＴＳｊを選択的に受信する。この際、送信実データＴＲＤ１の受信期間中において、割り当て群情報ＡＧのタイムスロット割り当て群情報ＡＧＴ１〜ＡＧＴｎに基づき、自局に割り当てられた群以外の群を送信対象とするタイムスロットＴＳの受信期間中は受信部の電源をオフにする間欠受信を行う。

図４で示した例において、無線通信移動局２は自局に割り当てられた群が群Ａである場合、タイムスロットＴＳ１，ＴＳ３，及びＴＳ６を、自局の群を送信対象として指定した指定タイムスロットＴＳｊとして受信する。

その後、ステップＳ７において、ステップＳ６で受信した指定タイムスロットＴＳｊを復調／復号化して無線通信移動局２によるエアフレーム受信処理を終了する。

ステップＳ５でNOとされた場合に実行されるステップＳ８において、次のエアフレーム受信まで受信部の電源をオフし、無線通信移動局２よりエアフレーム受信処理を終了する。なお、無線通信基地局１からのエアフレーム送信は所定周期で行われるため、各無線通信移動局２の受信部は次のエアフレーム受信開始タイミングを認識することができる。

上述のように、無線通信移動局２の受信部がオン状態になるのは、割り当て群情報ＡＧの受信期間と、自身に割り当てられた群を送信対象とした指定タイムスロットＴＳｊの受信期間のみである。したがって、エアフレーム受信処理時における他の受信期間において、無線通信移動局２の受信部は電源オフ状態となる。

このように、実施の形態１の無線通信システムにおいて、各無線通信移動局２は、エアフレーム受信処理を行うことにより、自局に割り当てられた群宛の指定タイムスロットＴＳｊを識別し、自局（群）宛の群割当送信データのみを選択的に受信することができる。

ステップＳ６の受信処理において、無線通信移動局２は、エアフレームＡＦ１の先頭に配置された割り当て群情報ＡＧの受信期間と、自局に割り当てられた群を送信対象とする指定タイムスロットＴＳｊ受信期間以外は、受信部の電源をオフとするため、無線通信移動局２の消費電力を低減化を図ることができる。

加えて、割り当て群情報ＡＧの内容を確認した結果、送信実データＴＲＤ１に自局に割り当てられた群を送信対象とする群割当送信データが皆無の場合、送信実データＴＲＤ１の全送信期間中において受信部の電源をオフにすることができる。その結果、無線通信移動局２の消費電力の低減を図ることができる。

上述した消費電力の低減効果は無線通信基地局１の送信対象とする群数を増加させることにより、受信部の電源をオフにすることができる無線通信移動局２の数を増加せることができる分、大きくすることができる。

さらに、割り当て群情報ＡＧに必要な情報量は送信実データＴＲＤ１におけるタイムスロットＴＳの数によって規定される。このため、消費電力の低減効果を高めるべく無線通信基地局１の送信対象とする群数を増加させても、割り当て群情報ＡＧ自体の情報量が増加することはない。

したがって、各無線通信移動局２の消費電力低下目的で無線通信基地局１の送信対象とする群数を増加させても、ユーザデータの伝送効率（エアフレームＡＦ１の期間内における送信実データＴＲＤ１の比率）が下がることはない。

その結果、実施の形態１の無線通信システムは、ユーザデータの伝送効率を確保しつつ、かつ無線通信移動局の消費電力の低減を効果的に図ることができる効果を奏する。

＜実施の形態２＞
図５は、実施の形態２の無線通信システムにおいて利用され、無線通信基地局１が複数の無線通信移動局２に対し送信するユーザデータであるエアフレームＡＦ２のフォーマット内容を示す説明図である。なお、無線通信基地局１と複数の無線通信移動局２との関係は図１で示した実施の形態１の構成と同様である。

同図に示すように、エアフレームＡＦ２は割り当て移動局情報ＡＭと送信実データＴＲＤ２とから構成される。送信実データＴＲＤ２はタイムスロットＴＭ１〜ＴＭｎとから構成される。各タイムスロットＴＭｉ（ｉ＝１〜ｎのいずれか）は送信対象の無線通信移動局２に対する送信データ（以下、「移動局割当送信データ」と略記する場合あり）を格納している。

割り当て移動局情報ＡＭは送信実データＴＲＤ２におけるタイムスロットＴＭ１〜ＴＭｎに対応したタイムスロット割り当て移動局情報ＡＭＴ１〜ＡＭＴｎから構成される。各タイムスロット割り当て移動局情報ＡＭＴｉ（ｉ＝１〜ｎ）はタイムスロットＴＭｉに格納された移動局割当送信データの送信対象となる無線通信移動局２自体を指示する送信対象指定情報として機能する。

ただし、エアフレームＡＦ２のフォーマット形式、すなわち、エアフレームＡＦ２に割り当てる各群用のタイムスロットの割り当て数（ｎ）および割り当て移動局情報ＡＭ内で割り当てパターンは、エアフレームＡＦ１と同様、各エアフレームＡＦ２で任意に設定可能である。

実施の形態２の移動体通信システムにおいて、図５で示したフォーマットのエアフレーム受信処理内容は図３で示した実施の形態３と同様に行われる。

ただし、ステップＳ５の処理は以下のようになる。割り当て移動局情報ＡＭ内に自局を送信対象としたタイムスロット割り当て移動局情報ＡＭＴｉの有無を認識する。そして、自局を指定したタイムスロット割り当て移動局情報ＡＭＴｉが存在する場合(YES)はステップＳ６に移行し、存在しない場合(NO)はステップＳ８に移行する。

また、ステップＳ６の処理は以下のようになる。タイムスロットＴＭ１〜ＴＭｎのうち、割り当て移動局情報ＡＭが自局を送信対象として指示した指定タイムスロットＴＭｊを選択的に受信する。この際、送信実データＴＲＤ２の受信期間中において、割り当て移動局情報ＡＭのタイムスロット割り当て移動局情報ＡＭＴ１〜ＡＭＴｎに基づき、自局以外を送信対象とするタイムスロットＴＳの受信期間中は受信部の電源をオフにする間欠受信を行う。

このように、実施の形態２の無線通信システムにおいて、各無線通信移動局２は、エアフレーム受信処理を行うことにより、自局宛の指定タイムスロットＴＭｊを事前に識別し、自局を送信対象とした移動局割当送信データのみを選択的に受信することができる。

ステップＳ６相当の受信処理時において、無線通信移動局２は、エアフレームＡＦ２の先頭に配置した割り当て移動局情報ＡＭの受信期間と、自局を指定する指定タイムスロットＴＭｊ受信期間以外は、受信部の電源をオフとするため、無線通信移動局２の消費電力を低減化を図ることができる。

加えて、割り当て移動局情報ＡＭの内容を確認した結果、送信実データＴＲＤ２に自局の移動局割当送信データが皆無の場合、送信実データＴＲＤ２の全送信期間中において受信部の電源をオフにすることができる。その結果、無線通信移動局２の消費電力の低減を図ることができる。

上述した消費電力の低減効果は無線通信基地局１の送信対象とする移動局数を増加させることにより大きくなる。なお、移動局数は群数より多いため消費電力低減効果は実施の形態１以上に実施の形態２の無線通信システムの方が大きい。

さらに、割り当て移動局情報ＡＭは送信実データＴＲＤ２におけるタイムスロットＴＭの数によって規定されいる。このため、消費電力の低減効果を高めるべく無線通信基地局１の送信対象とする移動局数を増加させても、割り当て移動局情報ＡＭ自体の情報量が増加することはない。

したがって、各無線通信移動局２の消費電力低下目的で無線通信基地局１の送信対象とする移動局数を増加させても、ユーザデータの伝送効率（エアフレームＡＦ２の期間内における送信実データＴＲＤ２の比率）が下がることはない。

その結果、実施の形態２の無線通信システムは、ユーザデータの伝送効率を確保しつつ、かつ実施の形態１以上に無線通信移動局の消費電力の低減を効果的に図ることができる。

この発明の移動体通信システムの活用例として、パケット通信のような可変データ量無線通信にて、無線通信基地局が同時に複数群の無線通信移動局宛のデータの送信を行う無線通信システム等に適用可能である。

この発明の実施の形態１である無線通信システムの環境を模試的に示す説明図である。実施の形態１の無線通信システムにおいて、無線通信基地局が複数の無線通信移動局に対し送信するエアフレームのフォーマット内容を示す説明図である。図１で示した各無線通信移動局による、図２で示したフォーマットのエアフレーム受信処理内容を示すフローチャートである。実施の形態１の移動体通信システムで用いられるエアフレームの具体的内容例を示す説明図である。実施の形態２の無線通信システムにおいて利用され、無線通信基地局が複数の無線通信移動局に対し送信するエアフレームのフォーマット内容を示す説明図である。

符号の説明

１無線通信基地局、２（２ａ〜２ｃ）無線通信移動局、３（３Ａ〜３Ｃ）群、ＡＦ１，ＡＦ２エアフレーム、ＡＧＴ１〜ＡＧＴｎタイムスロット割り当て群情報、ＴＭ１〜ＴＭｎ，ＴＳ１〜ＴＳｎタイムスロット、ＴＲＤ１，ＴＲＤ２送信実データ。

Claims

無線通信基地局と、
前記無線通信基地局よりエアフレーム単位で送信される送信データを受信する複数の無線通信移動局とを備え、
前記エアフレームは、先頭に配置された割り当て情報と送信実データとからなり、前記送信実データは複数の割当送信データを含み、前記割り当て情報は、前記複数の割当送信データに対応して設けられ、前記複数の無線通信移動局のうち送信対象の無線通信移動局を認識可能に指示する送信対象指定情報を含み、前記複数の割当送信データを構成する割当送信データ数は、前記エアフレーム単位で可変設定されており、
前記複数の無線通信移動局それぞれの受信部は、前記送信データの受信時において前記割り当て情報を受信し、前記送信実データの受信期間中において、前記送信対象指定情報に基づき、前記複数の割当送信データのうち自身が送信対象として指定された指定割当送信データの受信期間のみ電源オン状態となり、前記指定割当送信データに対する受信動作を行うことを特徴とする、
無線通信システム。
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記複数の無線通信移動局はそれぞれ所定数の群のいずれかに予め割り当てられており、
前記割り当て情報は割り当て群情報を含み、
前記送信対象指定情報は、前記複数の割当送信データそれぞれにおいて、前記所定数の群のうち送信対象の群を指示する情報を含む、
無線通信システム。
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記割り当て情報は割り当て移動局情報を含み、
前記送信対象指定情報は、前記複数の割当送信データそれぞれにおいて、前記複数の無線通信移動局のうち送信対象の無線通信移動局自体を指示する情報を含む、
無線通信システム。