JP5827496B2 - 無線通信システム、基地局装置、及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、基地局装置、及び無線通信方法 Download PDF

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本発明は、無線通信システム、基地局装置、及び無線通信方法に関する。
タクシーなどに用いられている無線通信システムでは、1つの搬送波周波数を用いて、複数の基地局装置と、各基地局装置の通信エリア内に位置する移動局装置とが通信を行っている。基地局装置が配置される位置の関係によっては、隣接する基地局装置の通信エリアに重なり合う部分(オーバーリーチ・エリア)が生じることがある。この通信エリアが重なり合う部分に移動局装置が位置する場合において、基地局装置から送信されたデータを移動局装置に混信を生じさせることなく受信させるために、複数の基地局装置のいずれか1つにデータの送信を行わせるようにしている(例えば、特許文献1)。
特開2010−034824号公報
しかしながら、特許文献1に記載さている技術では、複数の基地局装置のうちいずれか1つの基地局装置がデータの送信を開始すると、当該基地局装置におけるデータの送信が完了するまで、他の基地局装置はデータを送信することができないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、1つの搬送波周波数を用いて移動局装置と通信をする無線通信システムにおいて、複数の基地局装置が、他の基地局装置におけるデータの送信の完了を待たずにデータを送信することができる無線通信システム、基地局装置、及び無線通信方法を提供することにある。
上記問題を解決するために、本発明は、1つの搬送波周波数を用いて複数の移動局装置と通信する複数の基地局装置と、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置に送信する制御局装置とを具備する無線通信システムであって、前記基地局装置は、自装置から前記移動局装置に送信するデータがある場合、自装置における予め定められた時間間隔で分割されたフレームと、前記移動局装置におけるフレームとを同期させる同期信号を送信するために自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、前記データを送信する無線通信部を備え、前記制御局装置は、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置のうち前記移動局装置と通信できる第1基地局装置に送信する際に、前記複数の基地局装置のうち前記第1基地局装置以外の他の基地局装置がデータ送信をしているか否かを判定する基地局選択部と、前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていると判定した場合、前記同期フレームにおいて前記データを送信することを示す制御情報を前記データに付加して前記第1基地局装置に送信し、前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていないと判定した場合、前記データを前記第1基地局装置に送信するデータ通信部とを備え、前記基地局装置における前記無線通信部は、前記制御局装置の前記データ通信部から受信したデータに前記制御情報が付加されている場合、前記同期フレームを用いて当該データを前記移動局装置に送信し、前記制御情報が付加されていない場合、自装置に割り当てられている同期フレームと、他の基地局装置に同期フレームとして割り当てられていないフレームとを用いて当該データを送信することを特徴とする無線通信システムである。
また、本発明は、1つの搬送波周波数を用いて複数の移動局装置と通信する複数の基地局装置と、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置に送信する制御局装置とを具備する無線通信システムにおける基地局装置であって、自装置から前記移動局装置に送信するデータがある場合、自装置における予め定められた時間間隔で分割されたフレームと、前記移動局装置におけるフレームとを同期させる同期信号を送信するために自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、前記データを送信する無線通信部を備え、前記制御局装置は、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置のうち前記移動局装置と通信できる第1基地局装置に送信する際に、前記複数の基地局装置のうち前記第1基地局装置以外の他の基地局装置がデータ送信をしているか否かを判定する基地局選択部と、前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていると判定した場合、前記同期フレームにおいて前記データを送信することを示す制御情報を前記データに付加して前記第1基地局装置に送信し、前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていないと判定した場合、前記データを前記第1基地局装置に送信するデータ通信部とを備え、前記基地局装置における前記無線通信部は、前記制御局装置の前記データ通信部から受信したデータに前記制御情報が付加されている場合、前記同期フレームを用いて当該データを前記移動局装置に送信し、前記制御情報が付加されていない場合、自装置に割り当てられている同期フレームと、他の基地局装置に同期フレームとして割り当てられていないフレームとを用いて当該データを送信することを特徴とする基地局装置である。
また、本発明は、1つの搬送波周波数を用いて複数の移動局装置と通信する複数の基地局装置と、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置に送信する制御局装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局装置が、自装置から前記移動局装置に送信するデータがある場合、自装置における予め定められた時間間隔で分割されたフレームと、前記移動局装置におけるフレームとを同期させる同期信号を送信するために自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、前記データを送信する無線通信ステップと、前記制御局装置が、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置のうち前記移動局装置と通信できる第1基地局装置に送信する際に、前記複数の基地局装置のうち前記第1基地局装置以外の他の基地局装置がデータ送信をしているか否かを判定する基地局選択ステップと、前記制御局装置が、前記基地局選択ステップにおいて他の基地局装置がデータ送信をしていると判定した場合、前記同期フレームにおいて前記データを送信することを示す制御情報を前記データに付加して前記第1基地局装置に送信し、前記基地局選択ステップにおいて他の基地局装置がデータ送信をしていないと判定した場合、前記データを前記第1基地局装置に送信するデータ通信ステップとを有し、前記無線通信ステップでは、前記制御局装置から受信したデータに前記制御情報が付加されている場合、前記同期フレームを用いて当該データを前記移動局装置に送信し、前記制御情報が付加されていない場合、自装置に割り当てられている同期フレームと、他の基地局装置に同期フレームとして割り当てられていないフレームとを用いて当該データを送信することを特徴とする無線通信方法である。
この発明によれば、各基地局装置に割り当てられている同期信号を送信するフレームにおいて、データを送信することができる。その結果、基地局装置は、他の基地局装置におけるデータの送信の完了を待たずに、データを送信することができる。その結果、無線通信システムにおけるスループットを向上させることができる。
本実施形態における無線通信システム100の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における制御局装置1が送信データを基地局装置2に送信する処理を示すフローチャートである。 実施形態における基地局装置2がデータを送信する処理の一例を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。ここでは、説明を簡単にするために複数の基地局装置として、無線通信システムが2つの基地局装置を具備する場合について説明する。また、基地局装置及び移動局装置において用いられる通信方式は、1つのチャネルに対して1つの搬送波を割り当てるSCPC(Single Channel Per Carrier)方式を用いたFDMA(Frequency Division Multiple Access)方式とする。
また、本実施形態における無線通信システムでは、予め定められた時間間隔で分割されたフレームごとに、データを送信する基地局装置が選択される。また、予め定められた数のフレームを1つのクラスタフレームとする。各基地局装置は、自装置と無線通信をする移動局装置におけるフレームが始まるタイミングと、自装置におけるフレームが始まるタイミングとを同期させるために、フレームが始まるタイミングを示す同期信号を送信する。移動局装置は、この同期信号を受信して、自装置におけるフレームが始まるタイミングを、基地局装置におけるフレームが始まるタイミングと一致させる。基地局装置が同期信号を送信するフレームを同期フレームという。また、各基地局装置には、異なるフレームが同期フレームとして予め割り当てられている。同期フレームとして割り当てられているフレームでは、当該フレームが割り当てられている基地局装置のみが送信を行うことができる。すなわち、同期フレームは、複数の基地局装置のうちいずれか1つの基地局装置に対して排他的に割り当てられる。
隣接する基地局装置の通信エリアに重なり合う部分(オーバーリーチ・エリア)において、移動局装置に混信が生じないように、複数の基地局装置のうちいずれかの基地局装置が送信しているフレームでは、少なくとも当該基地局装置に隣接して配置されている基地局装置は送信を行わない。すなわち、移動局装置において混信の可能性がない基地局装置は、同じフレームにおいて送信を行うようにしてもよい。
図1は、本実施形態における無線通信システム100の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム100は、制御局装置1と、複数の基地局装置2A、2Bと、複数の移動局装置3A〜3Dとを具備している。制御局装置1と基地局装置2A、2Bとは、有線回線で接続されている。この有線回線は、例えば、専用回線、あるいは公衆回線が用いられる。基地局装置2A、2Bは、それぞれが移動局装置3A〜3Dと通信可能な通信エリア20a、20bを形成している。図1において、通信エリア20aと、通信エリア20bとは、重なり合う領域を有しており、移動局装置3Cが当該領域に位置している。
ここで、基地局装置2Aと基地局装置2Bとは、同じ構成を有している。以下、基地局装置2Aと基地局装置2Bとのいずれか、あるいは両方を示す場合には、基地局装置2と示す。また、移動局装置3A〜3Dのいずれか、あるいは全てを示す場合には、移動局装置3と示す。
ここで、制御局装置1と、基地局装置2と、移動局装置3との動作の概要について説明する。制御局装置1は、外部より移動局装置3に送信すべきデータが入力され、入力されたデータを移動局装置3に送信する複数の基地局装置2からいずれかを選択し、有線回線を通じて、選択した基地局装置にデータを送信する。基地局装置2は、制御局装置1から受信したデータを無線信号として移動局装置3に送信する。移動局装置3は、基地局装置2が送信した無線信号を受信してデータを得る。
続いて、制御局装置1の構成について説明する。制御局装置1は、図1に示すように、データ入力部11と、基地局選択部12と、データ通信部13とを備えている。
データ入力部11には、外部より移動局装置3に対して送信すべきデータと、当該データの宛先とを含む送信データが入力される。データ入力部11に入力されるデータは、例えば、音声をデジタル化したデータや、移動局装置3を制御するデータなどである。また、データの宛先は、例えば、移動局装置3を識別する移動局識別子、又は、ブロードキャストとして全ての移動局装置3を示す識別子である。
基地局選択部12は、データ入力部11に入力された送信データに基づいて、基地局装置2を選択する。具体的には、基地局選択部12は、送信データに含まれる宛先が示す移動局装置3と通信可能な基地局装置2を選択する。このとき、基地局選択部12は、送信をしている基地局装置2があるかないかを判定し、送信している基地局装置がある場合、データを同期フレームにおいて送信することを示す制御情報を送信データに付加する。
データ通信部13は、データ入力部11に入力された送信データを、基地局選択部12が選択した基地局装置2に有線回線を通じて送信する。
基地局装置2は、データ通信部21と、データバッファ部22と、無線通信部23とを備えている。データ通信部21は、有線回線を通じて制御局装置1から送信される送信データを受信し、受信した送信データをデータバッファ部22に記憶させる。データバッファ部22は、制御局装置1から受信した送信データを記憶する。
無線通信部23は、予め自装置に割り当てられている同期フレームにおいて、同期信号を送信する。また、無線通信部23は、移動局装置3に送信されていない送信データがデータバッファ部22に記憶されていると、当該送信データを読み出し、読み出した送信データに制御情報が付加されているか否かを検出する。
そして、制御情報が送信データに付加されていた場合、無線通信部23は、自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、送信データに含まれるデータを、送信データに含まれる宛先が示す移動局装置3に送信する。
一方、制御情報が送信データに付加されていない場合、無線通信部23は、他の基地局装置2に予め割り当てられている同期フレーム以外のフレームにおいて、送信データに含まれるデータを、送信データに含まれる宛先が示す移動局装置3に送信する。
また、無線通信部23は、制御局装置1に備えられている基地局選択部12に無線通信部23の状態を示す状態情報を、有線回線を通じて送信する。この状態情報は、制御情報が付加されていない送信データを送信している期間において送信中であることを示し、他の期間において待機中であることを示す。
また、無線通信部23は、同期信号、及びデータを送信する際に、自装置を識別できる情報を含めて送信を行う。例えば、狭帯域デジタル通信方式標準規格ARIB STD−T61(http://www.arib.or.jp/tyosakenkyu/kikaku_tushin/tsushin_kikaku_number.html)に準拠した無線通信システムにおいて、RICH(Radio Information Channel;無線情報チャネル)のうち未定義となっている下位2ビットを用いるようにしてもよい。
図2は、本実施形態における制御局装置1が送信データを基地局装置2に送信する処理を示すフローチャートである。
制御局装置1において、データ入力部11に外部から送信データが入力されると(ステップS1)、基地局選択部12が送信データに基づいて複数の基地局装置2からいずれかの基地局装置2を選択する(ステップS2)。
続いて、基地局選択部12は、各基地局装置2に備えられている無線通信部23から受信する状態情報に基づいて、ステップS2において選択した基地局装置2以外に送信中である基地局装置2があるか否かを判定する(ステップS3)。
ステップS3において、選択した基地局装置2以外の基地局装置2のうち送信中である基地局装置2がある場合、基地局選択部12は、送信データに制御情報を付加し、制御情報が付加された送信データを、選択した基地局装置2に有線回線を通じて送信させる制御をデータ通信部13に対して行う(ステップS4)。
一方、ステップS3において、選択した基地局装置2以外の基地局装置2のうち送信中である基地局装置2がない場合、基地局選択部12は、データ入力部11に入力された送信データを、選択した基地局装置2に有線回線を通じて送信させる制御をデータ通信部13に対して行う(ステップS5)。すなわち、ステップS5では、入力された送信データがそのまま、基地局装置2に送信される。
図3は、本実施形態における基地局装置2がデータを送信する処理の一例を示す図である。ここでは、基地局装置2Aから送信すべき11フレーム分のデータが入力され、11フレーム分のデータが送信されている最中に、基地局装置2Bから送信すべき2フレーム分のデータが入力される場合について説明する。
また、基地局装置2A、2Bは、それぞれが異なるクラスタフレームにおいて、2クラスタフレーム(8フレーム)ごとに同期信号を送信することが予め定められているものとする。また、図1に示されているように、移動局装置3が位置しているものとする。図3に示すように、基地局装置2Aには1番フレーム、9番フレーム、・・・と8フレームごとに同期信号を送信する同期フレームが割り当てられ、基地局装置2Bには5番フレーム、13番フレーム、・・・と8フレームごとに同期フレームが予め割り当てられている。
2番フレームのタイミングにおいて、制御局装置1のデータ入力部11に11フレーム分のデータ量を有し移動局装置3A宛の送信データが入力されると、基地局選択部12は基地局装置2Aを選択する。このとき、選択した基地局装置2A以外の基地局装置である基地局装置2Bの無線通信部23から受信する状態情報が送信中であることを示していないので、基地局選択部12は制御情報を送信データに付加せずに、当該送信データを基地局装置2Aに送信させる制御をデータ通信部13に対して行う。すなわち、基地局装置2Bが送信をしていないので、データ通信部13は、入力された送信データをそのまま基地局装置2Aに送信する。
基地局装置2Aにおいて、データ通信部21は受信した送信データをデータバッファ部22に記憶させ、無線通信部23は、データバッファ部22に記憶されている送信データを読み出し、当該送信データに制御情報が付加されていないと判定する。無線通信部23は、他の基地局装置2Bに割り当てられている同期フレーム(5番フレーム、13番フレーム)以外のフレーム(2〜4番フレーム、6〜12番フレーム、及び14番フレーム)を用いて送信データに含まれるデータ(データD1〜D11)を移動局装置3Aに送信する。
5番フレームのタイミングにおいて、制御局装置1のデータ入力部11に2フレーム分のデータ量を有し移動局装置3C宛の送信データが入力されると、基地局選択部12は基地局装置2Bを選択する。このとき、選択した基地局装置2B以外の基地局装置である基地局装置2Aの無線通信部23から受信する状態情報が送信中であることを示しているので、基地局選択部12は制御情報を送信データに付加し、制御情報が付加された送信データを基地局装置2Bに送信させる制御をデータ通信部13に対して行う。
基地局装置2Bにおいて、データ通信部21は受信した送信データをデータバッファ部22に記憶させ、無線通信部23は、データバッファ部22に記憶されている送信データを読み出し、当該送信データに制御情報が付加されていると判定する。無線通信部23は、自装置に割り当てられている同期フレーム(5番フレーム、及び13番フレーム)において、同期信号とともに、送信データに含まれるデータ(データD21〜D22)を移動局装置3Cに送信する。
以上のように、無線通信システム100において、基地局装置2は、自装置に予め割り当てられている同期フレームにおいて、同期信号に加えてデータを送信するようにしたので、他の基地局装置2がデータの送信を完了するまで待つことなく、データの送信を行うことができる。その結果、オーバーリーチ・エリアに位置する移動局装置3において混信が生じることを防ぎつつ、無線通信システム100におけるスループットを向上させることができる。
また、制御局装置1において、送信データに制御情報を付加するようにしたので、各基地局装置2は、制御局装置1から受信した送信データを同期フレームのみを用いて送信するか、他の基地局装置2に割り当てられている同期フレーム以外のフレームを用いて送信するかを区別することができる。これにより、基地局装置2は、他の基地局装置2がデータを送信しているフレームでデータを送信することを防ぐことができ、各移動局装置3において混信が生じることを防ぐことができる。
また、基地局装置2は、データを送信する際に自装置を識別できる情報を付加して送信するようにした。これにより、各移動局装置3は、データを受信しているときに、受信したデータがいずれの基地局装置2から送信されたデータであるかを識別することができる。オーバーリーチ・エリアに位置する移動局装置3、例えば、図1における移動局装置3Cは、図3に示したような送信が行われた場合に、基地局装置2AからデータD1〜D11と基地局装置2BからデータD21〜D22とを、データD1〜D3、データD21、データD4〜D10、データD22、データD11の順で、2つの基地局装置2から送信された異なるデータを受信する。移動局装置3Cは、各データに送信元の基地局装置2を識別する情報が付加されているので、混ざって受信された2つのデータ(データD1〜11と、データD21〜22と)のうち、基地局装置2から送信されたデータを容易に検出することができる。
上述の制御局装置1、及び基地局装置2は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述したデータ入力部11と、基地局選択部12と、データ通信部13、21と、データバッファ部22と、無線通信部23とそれぞれの機能をコンピュータシステムに実行させるプログラムがコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
1つの搬送波周波数を用いて通信を行う複数の通信装置を具備する無線通信システムに適用することができる。本発明によれば、通信装置は、他の通信装置におけるデータの送信の完了を待たずに、混信が生じることを避けつつ、データの送信を行うことができる。
1…制御局装置
2,2A,2B…基地局装置
3,3A,3B,3C,3D…移動局装置
11…データ入力部
12…基地局選択部
13,21…データ通信部
20a,20b…通信エリア
22…データバッファ部
23…無線通信部
100…無線通信システム

Claims (3)

  1. 1つの搬送波周波数を用いて複数の移動局装置と通信する複数の基地局装置と、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置に送信する制御局装置とを具備する無線通信システムであって、
    前記基地局装置は、
    自装置から前記移動局装置に送信するデータがある場合、自装置における予め定められた時間間隔で分割されたフレームと、前記移動局装置におけるフレームとを同期させる同期信号を送信するために自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、前記データを送信する無線通信部を
    備え、
    前記制御局装置は、
    前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置のうち前記移動局装置と通信できる第1基地局装置に送信する際に、前記複数の基地局装置のうち前記第1基地局装置以外の他の基地局装置がデータ送信をしているか否かを判定する基地局選択部と、
    前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていると判定した場合、前記同期フレームにおいて前記データを送信することを示す制御情報を前記データに付加して前記第1基地局装置に送信し、前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていないと判定した場合、前記データを前記第1基地局装置に送信するデータ通信部と
    を備え、
    前記基地局装置における前記無線通信部は、
    前記制御局装置の前記データ通信部から受信したデータに前記制御情報が付加されている場合、前記同期フレームを用いて当該データを前記移動局装置に送信し、前記制御情報が付加されていない場合、自装置に割り当てられている同期フレームと、他の基地局装置に同期フレームとして割り当てられていないフレームとを用いて当該データを送信する
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 1つの搬送波周波数を用いて複数の移動局装置と通信する複数の基地局装置と、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置に送信する制御局装置とを具備する無線通信システムにおける基地局装置であって、
    自装置から前記移動局装置に送信するデータがある場合、自装置における予め定められた時間間隔で分割されたフレームと、前記移動局装置におけるフレームとを同期させる同期信号を送信するために自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、前記データを送信する無線通信部
    を備え、
    前記制御局装置は、
    前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置のうち前記移動局装置と通信できる第1基地局装置に送信する際に、前記複数の基地局装置のうち前記第1基地局装置以外の他の基地局装置がデータ送信をしているか否かを判定する基地局選択部と、
    前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていると判定した場合、前記同期フレームにおいて前記データを送信することを示す制御情報を前記データに付加して前記第1基地局装置に送信し、前記基地局選択部が他の基地局装置がデータ送信をしていないと判定した場合、前記データを前記第1基地局装置に送信するデータ通信部と
    を備え、
    前記基地局装置における前記無線通信部は、
    前記制御局装置の前記データ通信部から受信したデータに前記制御情報が付加されている場合、前記同期フレームを用いて当該データを前記移動局装置に送信し、前記制御情報が付加されていない場合、自装置に割り当てられている同期フレームと、他の基地局装置に同期フレームとして割り当てられていないフレームとを用いて当該データを送信する
    ことを特徴とする基地局装置。
  3. 1つの搬送波周波数を用いて複数の移動局装置と通信する複数の基地局装置と、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置に送信する制御局装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記基地局装置が、自装置から前記移動局装置に送信するデータがある場合、自装置における予め定められた時間間隔で分割されたフレームと、前記移動局装置におけるフレームとを同期させる同期信号を送信するために自装置に対して予め割り当てられている同期フレームにおいて、前記データを送信する無線通信ステップと、
    前記制御局装置が、前記移動局装置に送信すべきデータを前記複数の基地局装置のうち前記移動局装置と通信できる第1基地局装置に送信する際に、前記複数の基地局装置のうち前記第1基地局装置以外の他の基地局装置がデータ送信をしているか否かを判定する基地局選択ステップと、
    前記制御局装置が、前記基地局選択ステップにおいて他の基地局装置がデータ送信をしていると判定した場合、前記同期フレームにおいて前記データを送信することを示す制御情報を前記データに付加して前記第1基地局装置に送信し、前記基地局選択ステップにおいて他の基地局装置がデータ送信をしていないと判定した場合、前記データを前記第1基地局装置に送信するデータ通信ステップと
    を有し、
    前記無線通信ステップでは、前記制御局装置から受信したデータに前記制御情報が付加されている場合、前記同期フレームを用いて当該データを前記移動局装置に送信し、前記制御情報が付加されていない場合、自装置に割り当てられている同期フレームと、他の基地局装置に同期フレームとして割り当てられていないフレームとを用いて当該データを送信する
    ことを特徴とする無線通信方法。
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