JP6055333B2

JP6055333B2 - 無線通信システム

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Publication number: JP6055333B2
Application number: JP2013025503A
Authority: JP
Inventors: 俊明亀野; 英伸福政; 秀一竹花; 修作福元; 悠一信澤
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Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2016-12-27
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Description

本発明は、無線通信システム、基地局装置、通信装置、通信制御方法、およびプログラムに関する。本発明は、特に、マシン通信する通信装置を複数含む無線通信システム、無線通信システムを構成する基地局装置、通信装置、無線通信システムと基地局装置と通信装置とにおける通信制御方法、および基地局装置と通信装置とを制御するためのプログラムに関する。

従来、ＬＴＥ（Long Term Evolution）をはじめとする公衆無線通信システムにおいては、パケット接続によって利用者に様々なサービスを提供することが可能となっている。このような公衆無線通信システムでは、サービスに応じて要求される情報速度および遅延量などが異なる。それゆえ、公衆無線通信システムは、ＱｏＳ（Quality of Service）に応じた複数のクラスを用意し、サービス毎に適切なベアラを設定している。図１９は、ＬＴＥにおけるクラス分けを表した図である。図１９を参照して、ＬＴＥでは、９つのクラスが用意されている。

また、近年、利用者の操作を伴わずにマシン同士が通信（マシン通信）を行うＭＴＣ（Machine Type Communication）の分野が注目を集めている。ＭＴＣの応用分野は、セキュリティ、医療、農業、ファクトリーオートメーション、ライフライン制御など多岐にわたる。ＭＴＣの応用分野として、以下の非特許文献１に示すように、スマートメータと呼ばれる測定器で測定した電力等の情報を集約することにより送配電を効率的に行うスマートグリッドが、特に注目を集めている。

このようなＭＴＣデバイス同士の通信およびＭＴＣデバイスを管理するＭＴＣサーバとＭＴＣデバイスとの間の通信は、今後大きく伸びることが予想されている。現在、非特許文献２に記載されているように、当該通信に対して、ＬＴＥなどの３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）ネットワークを使った方式、ＩＥＥＥ８０２．１５規格の近距離通信方式を使った方式などを適用することが検討されている。

ところで、ＭＴＣでは非常に多くのデバイスが関わることにより、制御信号が膨大になることが懸念されている。これに対し、以下の非特許文献２には、グループベースのＭＴＣ管理方法が提案されている。このＭＴＣ管理方法では、様々なＱｏＳ要求のＭＴＣデバイスをＱｏＳの許容値によりグループ分けし、各ＭＴＣデバイスに対してグループに応じたＡＧＴＩ（Access Grant Time Interval）が割り当てられる。

ＭＴＣデバイスの通信方式としては、たとえば以下の非特許文献３に記載されているように、ＩＤＭＡ（Interleave Division Multiple Access）方式が注目されている。また、非特許文献３には、ＩＤＭＡ方式をＭＴＣ通信に利用する利点として、スケジューリングが不要になることと、マルチユーザ干渉キャンセラーを効果的に適用できることとが挙げられている。

以下では、ＩＤＭＡ方式における信号の受信処理および復調処理について説明する。移動体通信におけるチャネルに対しては、ＩＤＭＡとＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）とを組み合わせて用いるＯＦＤＭ−ＩＤＭＡと呼ばれる方式を用いることが特に有効である。以下の非特許文献４には、このようなＯＦＤＭ−ＩＤＭＡの原理が説明されている。また、図２０は、ＯＦＤＭ−ＩＤＭＡの原理を説明するための図である。

図２０を参照して、まず、各ユーザの各ＭＴＣデバイスは、送信目的のデータをエンコーダで符号化する。次いで、各ＭＴＣデバイスは、符号化したデータをインターリーバでインターリーブする。次いで、各ＭＴＣデバイスは、インターリーブされた信号を変調する。次いで各ＭＴＣデバイスは、変調された信号に対して逆離散フーリエ変換を行なう。これにより、各ＭＴＣデバイスでは、送信信号が生成される。エンコーダは、ＭＴＣデバイス間で共通のものが使われる。インターリーバは、デバイス毎に異なるものが使われる。

基地局装置のアンテナに入力される信号は、複数のＭＴＣデバイスの信号が混ざり合っている。また、基地局装置のアンテナに入力される信号には、雑音および干渉がさらに加わっている。基地局装置は、当該信号に対して離散フーリエ変換を行なう。次いで、基地局装置は、離散フーリエ変換により得られた信号に対して、ＭＵＤ（Multi User Detection：マルチユーザ検出）を行なう。これより、基地局装置は、受信した信号を各ユーザの信号に分離する。ＭＵＤは、複数のユーザの信号が混ざり合った信号から各ユーザの信号成分を抽出するものである。ＭＵＤでは、ＩＤＭＡ信号に対しては繰り返し処理によって徐々に干渉成分を減らしていく方法が採られる。

図２１は、ＭＵＤの動作を説明するための図である。図２１を参照して、基地局装置においてＤＦＴ処理された信号は、ＥＳＥ（Elementary Signal Estimator）に送られる。ＥＳＥは、ガウス近似を用いて、ビット毎の平均値および分散を求める。ＥＳＥは、当該平均値および分散を、各ユーザのデバイスのインターリーバに対応したデインターリーバに送る。デインターリーバは、デインターリーブした信号（出力）をＡＰＰ（A Posteriori Probability）デコーダに送る。ＡＰＰデコーダは、チャネルビットの対数尤度の受信系列から復号を行い、復号結果を各ユーザ用の復号された信号として出力するとともに、再符号化して対数尤度情報の精度を向上してインターリーバに出力する。ＥＳＥは、各ＡＰＰデコーダから送られた各ユーザの送信信号の尤度情報をもとに、平均値および分散を再計算する。ＭＵＤは、以上の処理を繰り返し行うことにより、信号推定の精度を高めていく。

また、特開２００７−６０２１２号公報（特許文献１）には、基地局装置と携帯端末装置との間のアップリンク通信において、送信データの中継を行うリレー（中継装置、リピータ）を用いる構成が開示されている。

また、以下の非特許文献５には、マシン通信に適用されるセルラ技術のグローバル標準化動向が説明されている。

特開２００７−６０２１２号公報特表２０１１−５１１４８６号公報

富永ほか、スマートグリッドとＩＣＴ[II]，電子情報通信学会誌 Vol．95， No．1, 2012年 Shao-Yu Lien et.al., Toward Ubiquitous Massive Accesses in 3GPP Machine-to-Machine Communications， IEEE Communications Magazine， April 2011 松本ほか、小パケット通信おけるＩＤＭＡの特性評価、電子情報通信学会技報、RCS2011−342, 2011年3月 Li Ping et.al., The OFDM−IDMA Approach to Wireless Communication Systems, IEEE Wireless Communications, June 2007 池田ほか、"マシン通信システム向けセルラ技術標準化活動"、パナソニック技報、Vol.57, No.1, 2011年4月号

しかしながら、非特許文献２のＭＴＣ管理方法は、個々のＭＴＣデバイスが接続要求をおこなう必要がある。それゆえ、当該ＭＴＣ管理方法では、接続要求に関わる制御信号を削減することはできない。また、当該ＭＴＣ管理方法では、システムがＭＴＣデバイスの許容値をみたさない場合は接続が拒否される。それゆえ、当該ＭＴＣ管理方法では、大量のＭＴＣデバイスを接続するという要求を満たすことができない。

一方、非特許文献３の方法では、アクセス要求の手順を省略している。それゆえ、基地局装置は、どのＭＴＣデバイスが送信してくるかがわからない。したがって、実際には、基地局装置は、データを送信していないＭＴＣデバイスの信号も想定して受信処理を行なう必要がある。具体的には、基地局装置は、実際に送信されていない信号の受信処理を行なうため、実際に送信されていない信号の成分を考慮して演算処理の変数値を生成する必要がある。このため、ＭＵＤの繰り返し処理の初期段階において、誤差が発生する。このように、基地局装置のＭＵＤにおいては、余分な演算が発生するとともに、受信性能が劣化する可能性がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、複数のマシン通信する通信装置（ＭＴＣデバイス）が基地局装置に対して効率的に接続可能な無線通信システム、無線通信システムを構成する基地局装置、通信装置、無線通信システムと基地局装置と通信装置とにおける通信制御方法、および基地局装置と通信装置とを制御するためのプログラムを提供することにある。

（１）本発明のある局面に従うと、無線通信システムは、各々がマシン通信する複数の通信装置と、複数の通信装置と無線通信する基地局装置とを備えた無線通信システムである。基地局装置は、複数の通信装置のうち、第１のアプリケーションデータフォーマットを用いて基地局装置に対してデータを送信する第１のグループの通信装置の各々から、基地局装置にアクセスを要求するための要求信号を受信する受信手段と、第１のグループの通信装置のうちゲートウェイとして動作している通信装置に対して、第１の無線リソースを割り当てる割当手段とを含む。ゲートウェイとして動作している通信装置は、第１のグループにおいてゲートウェイとして動作していない通信装置の各々から、データを受信する受信手段と、第１の無線リソースを用いて、ゲートウェイとして動作していない通信装置の各々から受信したデータを基地局装置に送信する送信手段を含む。

（２）好ましくは、第１のグループの通信装置の各々は、第２の無線リソースを用いて、基地局装置へのアクセスを要求するための要求信号を基地局装置に送信する。

（３）好ましくは、基地局装置は、第１のグループの通信装置の中から、ゲートウェイとして機能させる通信装置を決定し、基地局を介して、第１のグループにおけるゲートウェイとして機能させる通信装置以外の通信装置の各々に、第１のグループにおけるゲートウェイを特定させるための情報を通知する。

（４）好ましくは、基地局装置は、第１のグループの通信装置のうち、複数の通信装置をゲートウェイとして機能させる。第１のグループにおける複数の通信装置のうちゲートウェイとして動作していない通信装置の各々は、複数のゲートウェイのうちのいずれかを介して、基地局装置にデータを送信する。

（５）好ましくは、複数の通信装置のうち、第２のアプリケーションデータフォーマットを用いて基地局装置にデータを送信する第２のグループの通信装置の各々は、第１のグループにおいてゲートウェイとして動作している通信装置を介して、基地局装置にデータを送信する。

（６）好ましくは、第１のグループの通信装置の各々が送信するデータは、通信装置毎に異なるインターリーブパターンにより生成されたインターリーブ分割多重アクセス方式に基づくデータである。

（７）好ましくは、第１のアプリケーションデータフォーマットでは、データのブロックサイズが予め定められた値に規定されている。

（８）好ましくは、第１のグループの通信装置の各々は、予め定められた第１の機能を有する。第２のグループの通信装置の各々は、予め定められた第２の機能を有する。

上記の構成によれば、複数のマシン通信する通信装置（ＭＴＣデバイス）は基地局装置に対して効率的に接続可能となる。

無線通信システムの概略構成を表した図である。ＭＴＣデバイスのハードウェア構成の概略を表す図である。基地局装置の典型的なハードウェア構成を表した図である。ＭＴＣデバイスのグループ分けを説明するための図である。アクセス要求受付区間の一例を説明するための図である。アクセス許可信号に含まれるリソース割当情報のフォーマットを表した図である。割り当てられたリソースの一例を説明するための図である。細分化したそれぞれのグループ同士で異なったＭＣＳおよびＴＦを割り当てる場合における、リソース割当情報のフォーマットを表した図である。細分化したそれぞれのグループ同士で異なったＭＣＳおよびＴＦを割り当てる場合における、割り当てられたリソースの一例を説明するための図である。グループＡのＭＴＣデバイスに用いられるアプリケーションのデータフォーマットを表した図である。グループＢのＭＴＣデバイスに用いられるアプリケーションのデータフォーマットを表した図である。ＭＴＣデバイスの機能的構成と、基地局装置の機能的構成とを説明するための図である。無線通信システムにおける処理の流れを表したシーケンスチャートである。グループＡおよびグループＢの各ＭＴＣデバイスに対して割り当てられたリソースの一例を説明するための図である。無線通信システムにおける通信のある局面を表した図である。グループ数が３つで、ゲートウェイの数が３つの無線通信システムの概略構成を表した図である。１つのグループに対して複数のゲートウェイを割り当てた無線通信システムの概略構成を表した図である。グループの数が３つ、かつゲートウェイの数が２つである無線通信システムの概略構成を表した図である。ＬＴＥにおけるクラス分けを表した図である。ＯＦＤＭ−ＩＤＭＡの原理を説明するための図である。ＭＵＤの動作を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施の形態に係る通信システムについて説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜Ａ．システム構成＞
図１は、無線通信システム１の概略構成を表した図である。図１を参照して、無線通信システム１は、複数のＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄと、基地局装置（ｅＮＢ：evolved Node B）２００と、ＭＭＥ（Mobile Management Entity）３００と、サーバ装置４００とを少なくとも備えている。

基地局装置２００は、セル９００を構成する。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄは、基地局装置２００と通信可能なセル９００に在圏している。基地局装置２００は、ＭＭＥ３００と通信可能に接続されている。ＭＭＥ３００は、ネットワーク（移動通信ネットワークおよび／またはインターネット）５００を介して、サーバ装置４００と通信可能に接続されている。

ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄは、マシン通信する通信装置である。ここで、「マシン通信する通信装置」とは、予め定められた形式（または種類）のデータを自動的に送信または受信する通信装置を意味する。

ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、監視カメラである。ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄは、電力メータ（スマートメータ（登録商標））である。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄは、通信機能を備えている。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄは、基地局装置２００と通信する。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄから送信されたデータ（画像データまたは測定データ）は、基地局装置２００およびＭＭＥ３００を介して、サーバ装置４００に送信される。

ＭＭＥ３００は、主に移動局装置（ＵＥ：User Equipment）の移動性管理、セッション管理、非アクセス層シグナリングの処理及びセキュリティ、アラームメッセージ伝送、アラームメッセージに合った基地局の選択などを実行する。

ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄは、ＭＴＣゲートウェイとしての機能を有している。ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄの各々は、他のＭＴＣデバイスを傘下（配下）にしたローカルネットワーク（以下、単に「ローカルネットワーク」と称する）を構成可能である。たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ａは、ＭＴＣデバイス１００Ｂを傘下にしたローカルネットワークを構成可能である。いずれのＭＴＣデバイスがゲートウェイとして動作するかは、ＭＭＥ３００またはＭＭＥ３００よりも上位の装置（たとえば、サーバ装置４００）によって決定される。なお、各ローカルネットワークでは、ネットワークに適切なＲＡＴ（Radio Access Technology）が選択されており、ＭＴＣゲートウェイとして動作しているＭＴＣデバイス以外のＭＴＣデバイスは、ＭＴＣゲートウェイとの間で当該ＲＡＴにおいて規定された通信を行なう。

以下では、説明の便宜上、ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄを区別することなく１つのＭＴＣデバイスを表す場合には、「ＭＴＣデバイス１００」と称する。

＜Ｂ．処理の概要＞
以下、無線通信システム１で行なわれる処理の概要について説明する。

無線通信システム１では、少なくとも各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄの送信するデータのブロックサイズが共通するように、ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｄがグループ分けされている。すなわち、基地局装置２００にデータを送信する際のアプリケーションデータフォーマット（図１０，１１等）の違いに応じて、グループ分けがなされている。さらに、同一のグループでは、各ＭＴＣデバイスのトラフィック分布が共通するように、無線通信システム１が構成されている。

また、以下では、機能が共通するＭＴＣデバイス１００Ａ，１００ＢがグループＡ（第１のグループ）に、機能が共通するＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００ＤがグループＢ（第２のグループ）に分けられているとする。どのＭＴＣデバイスがどのグループに属しているのかは、後述するグループＩＤで特定される（図４）。

基地局装置２００またはＭＭＥ３００は、複数のグループ（グループＡ，グループＢ）の各々に対して、アクセス要求受付区間を設定する。たとえば、基地局装置２００またはＭＭＥ３００は、グループＡに対してアクセス要求受付区間ＰＡを設定し、グループＢに対してアクセス要求受付区間ＰＢを設定する。なお、基地局装置２００およびＭＭＥ３００以外の他の実体（図示せず）が、アクセス要求受付区間を設定するように、無線通信システム１を構成してもよい。

アクセス要求受付区間とは、無線通信システム１のアップリンクで利用可能な無線リソースをいう。具体的には、アクセス要求受付区間とは、連続する複数のリソースブロックで構成される。たとえば、基地局装置２００またはＭＭＥ３００は、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々に対して、グループＡにおいて共通する無線リソースＲＡαを割り当て、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々に対して、グループＢにおいて共通する無線リソースＲＢαを割り当てる。アクセス要求受付区間の詳細については、後述する。

各ＭＴＣデバイス１００は、グループ毎に設定されたアクセス要求受付区間において、予め定められた信号フォーマットのアクセス要求信号を、基地局装置２００に送信する。基地局装置２００は、アクセス要求信号に対応したアクセス許可信号を各ＭＴＣデバイス１００に対して一括して送信する。具体的には、基地局装置２００は、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々に対して、当該グループＡにおいて共通する無線リソースＲＡβを割り当て、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々に対して、当該グループＢにおいて共通する無線リソースＲＢβを割り当てる。

さらに、基地局装置２００は、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの中から、ＭＴＣゲートウェイとして機能させるＭＴＣデバイスを決定する。また、基地局装置２００は、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの中から、ＭＴＣゲートウェイとして機能させるＭＴＣデバイスを決定する。

基地局装置２００は、無線リソースＲＡβの割り当てを示すリソース割当情報およびグループＡにおけるＭＴＣゲートウェイを特定（指定）するためのゲートウェイ割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ１）を、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々に送信する。また、無線リソースＲＢβの割り当てを示すリソース割当情報およびグループＢにおけるＭＴＣゲートウェイを特定するためのゲートウェイ割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ２）を、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々に送信する。

ゲートウェイ割当情報においてＭＴＣゲートウェイとして動作することを指示されたＭＴＣデバイス（たとえば、グループＡにおけるＭＴＣデバイス１００Ｂ、グループＢにおけるＭＴＣデバイス１００Ｃ）は、通常のＭＴＣデバイスとして動作するのみならず、ＭＴＣゲートウェイとしても動作する。

各グループにおいてＭＴＣゲートウェイとして動作していないＭＴＣデバイス（たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｄ）は、ローカルネットワークにおいて規定された無線リース（ＭＴＣゲートウェイによって指定された無線リソース）を用いて、予め定められた信号フォーマットで、データを自デバイスが属するグループのＭＴＣゲートウェイに送信する。たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ａは、映像データをＭＴＣデバイスＢに送信する。

各グループにおいてＭＴＣゲートウェイとして動作しているＭＴＣデバイスは、同じグループにおいてＭＴＣゲートウェイとして動作していないＭＴＣデバイスから、上記データを受信する。たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ｂは、ＭＴＣデバイス１００Ａから映像データを受信する。

各グループにおいてＭＴＣゲートウェイとして動作しているＭＴＣデバイスは、ＭＴＣゲートウェイとして動作していないＭＴＣデバイスから受信したデータと、自デバイスが自ら取得したデータとを、アクセス許可信号に含まれるリソース割当情報にしたがって、予め定められた信号フォーマットを用いて基地局装置２００に送信する。具体的には、グループＡにおいてゲートウェイとして機能しているＭＴＣデバイス（たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ｂ）は、無線リソースＲＡβを用いて、映像データを基地局装置２００に送信する。グループＢにおいてゲートウェイとして機能しているＭＴＣデバイス（たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ｃ）は、無線リソースＲＢβを用いて、測定データを基地局装置２００に送信する。

上記のように、無線通信システム１では、複数のＭＴＣデバイス１００をグループ化してアクセス要求、リソース割り当て、およびデータ送信を一括して行うことにより、多くのＭＴＣデバイス１００のネットワーク（基地局装置２００，ＭＭＥ３００，サーバ装置４００）への接続を効率的に行うことができる。

さらに、各グループにおいてＭＴＣデバイスの１つをゲートウェイとして機能させることにより、無線リソースの割り当ての際の当該ネットワーク側からの制御情報をグループ単位で送信すればよい。このため、各グループにおいてＭＴＣデバイスの１つをゲートウェイとして機能させることにより、ゲートウェイとして機能させない場合よりも、ネットワーク（基地局装置２００，ＭＭＥ３００，サーバ装置４００）における負荷（トラフィック）を分散させることができる。それゆえ、各グループにおいてＭＴＣデバイスの１つをゲートウェイとして機能させることにより、ゲートウェイとして機能させない場合よりも、多くのＭＴＣデバイス１００のネットワーク（基地局装置２００，ＭＭＥ３００，サーバ装置４００）への接続を効率的に行うことができる。

なお、以下では、説明の便宜上、基地局装置２００が、複数のグループの各々に対してアクセス要求受付区間を設定する構成を例に挙げて説明する。

＜Ｃ．ハードウェア構成＞
（ｃ１．ＭＴＣデバイス１００）
図２は、ＭＴＣデバイス１００のハードウェア構成の概略を表す図である。図２を参照して、ＭＴＣデバイス１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、メモリ１１１と、通信処理回路１１２と、無線ＩＦ１１３と、センサ１１４と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器１１５と、タイマ１１６と、電源制御回路１１７と、電源１１８と、ＭＴＣ−ＧＷ（Gateway）処理部１１９と、短距離網処理部１２０と、短距離網ＩＦ部１２１とを含んで構成される。

ＣＰＵ１１０は、電源制御回路１１７から起動指示信号が入力された場合、メモリ１１１に記憶されたプログラムを読み出す。ＣＰＵ１１０は、読み出したプログラムを動作させてＭＴＣデバイス１００全体の動作を制御する。ＣＰＵ１１０は、メモリ１１１から予め記憶された機器識別子（デバイスＩＤ）およびＭＴＣグループ識別子（グループＩＤ）を読み出す。ＣＰＵ１１０は、通信処理回路１１２から入力された基地局装置２００からの受信情報から、グループＩＤに対応したアクセス要求受付区間に対応する情報を抽出する。ＣＰＵ１１０は、上記抽出されたアクセス要求受付区間に対応する情報をメモリ１１１に記憶する。ＣＰＵ１１０は、上記アクセス要求受付区間に対応して、スケジュール情報を生成し、電源制御回路１１７に設定する。

ＣＰＵ１１０は、Ａ／Ｄ変換器１１５から入力されたディジタルデータをメモリ１１１に一時記憶する。ＣＰＵ１１０は、上記アクセス要求受付区間に対応して、アクセス要求信号を生成する。ＣＰＵ１１０は、生成されたアクセス要求信号を、基地局装置２００へ送信する信号として通信処理回路１１２に出力する。ＣＰＵ１１０は、通信処理回路１１２から入力された基地局からのアクセス許可信号に対応して、メモリ１１１に一時記憶しておいたディジタルデータを基地局装置２００に送信するための信号を生成する。ＣＰＵ１１０は、生成された信号を、通信処理回路１１２に出力する。ＣＰＵ１１０は、電源制御回路１１７から停止指示信号が入力された場合、動作中のプログラムの動作を停止することにより、タイマ１１６および電源制御回路１１７以外の動作を停止させる。

通信処理回路１１２は、無線ＩＦ１１３から入力された基底周波数帯域の信号（受信した信号）を処理して情報信号系列または制御情報系列を生成する。通信処理回路１１２は、静止得された系列を、ＣＰＵ１１０に出力する。通信処理回路１１２は、ＣＰＵ１１０から入力された信号を、基地局装置２００に送信するための基底周波数帯域の信号として、無線ＩＦ１１３に出力する。

無線ＩＦ１１３は、基地局装置２００から電波で受信した信号をダウンコンバートして、基底周波数帯域の信号を生成する。無線ＩＦ１１３は、生成した基底周波数帯域の信号を通信処理回路１１２に出力する。無線ＩＦ１１３は、通信処理回路１１２から入力された基底周波数帯域の信号をアップコンバートして無線周波数帯域の信号を生成する。無線ＩＦ１１３は、生成した無線周波数領域の信号を、電力を増幅して電波で基地局装置２００に出力する。

センサ１１４は、ＭＴＣデバイス１００の周囲環境を表すアナログデータを検知する。センサ１１４は、例えば、画像を撮影するカメラ、あるいは電力を計測するための電圧計および電流計を含む電力センサが該当する。センサ１１４は、検知したアナログデータをＡ／Ｄ変換器１１５に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１１５は、センサ１１４から入力されたアナログデータをＡ／Ｄ変換してディジタルデータを生成する。Ａ／Ｄ変換器１１５は、生成したディジタルデータをＣＰＵ１１０に出力する。

タイマ１１６は、現在の時刻を逐次に計測し、計測した時刻情報をＣＰＵ１１０および電源制御回路１１７に出力する。

電源制御回路１１７においては、電源１１８を起動させる起動時刻と停止させる停止時刻とに関する情報を表すスケジューリング情報が予め設定されている。但し、「停止」とは、タイマ１１６および電源制御回路１１７が動作し、その他の機能部が停止する状態を意味する。電源制御回路１１７は、タイマ１１６から入力された時刻情報が、当該時刻情報に対応するスケジューリング情報が表す起動時刻に達した場合、起動することを表す起動指示信号を生成する。電源制御回路１１７は、タイマ１１６から入力された時刻情報が、該時刻情報に対応するスケジューリング情報が表す停止時刻に達した場合、停止することを表す停止指示信号を生成する。電源制御回路１１７は、生成した起動指示信号又は停止指示信号をＣＰＵ１１０及び電源１１８に出力する。

電源１１８は、電源制御回路１１７から起動指示信号が入力された場合、ＭＴＣデバイス１００の各部に電力を供給する。電源１１８は、電源制御回路１１７から停止指示信号が入力されＣＰＵ１１０の動作が停止した後、タイマ１１６及び電源制御回路１１７以外の各部への電源１１８の供給を停止する。

ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、ＣＰＵ１１０に対して、ＭＴＣゲートウェイ情報を要求する。ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、ＭＴＣゲートウェイ情報を入手した場合は、ＭＴＣゲートウェイ傘下として短距離通信網で通信するＭＴＣデバイスとして、ＭＴＣ端末登録要求信号を生成する。ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、ＭＴＣ端末登録要求信号を、短距離網処理部１２０に出力する。

ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、ＭＴＣゲートウェイからの受信信号（登録可否）を短距離網処理部１２０から入手した場合、受信信号をＣＰＵ１１０へ出力する。ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、一定時間経過しても受信がない場合、登録否の信号を生成する。ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、生成した信号をＣＰＵ１１０に出力する。

ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、ＭＴＣゲートウェイ割当情報を入手した場合、ＭＴＣゲートウェイとして他のＭＴＣデバイスと短距離通信網で通信するＭＴＣデバイスとして、短距離網処理部１２０からの送られてくる別のＭＴＣデバイスからの登録要求信号を待つ。ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、登録要求信号を入手した場合は、当該登録要求信号をＣＰＵ１１０に出力する。ＭＴＣ−ＧＷ処理部１１９は、ＣＰＵ１１０からの登録可否の信号を受信した場合、当該受信した信号を短距離網処理部１２０へ出力する。

短距離網処理部１２０は、短距離網ＩＦ部１２１から入力された無線周波数帯域の受信信号を、基底周波数帯域の受信信号に変換する。短距離網処理部１２０は、変換した受信信号をＣＰＵ１１０に出力する。短距離網処理部１２０は、ＣＰＵ１１０から送信信号が入力される。短距離網処理部１２０は、入力された送信信号を基底周波数帯域から無線周波数帯域の送信信号に変換する。短距離網処理部１２０は、変換した無線周波数帯域の送信信号を短距離網ＩＦ部１２１に出力する。

短距離網ＩＦ部１２１は、短距離網処理部１２０から入力された無線周波数帯域の送信信号を、他のＭＴＣデバイスまたはＭＴＣゲートウェイに送信する。短距離網ＩＦ部１２１は、ＭＴＣデバイスまたはＭＴＣゲートウェイからの無線周波数帯域の受信信号を受信する。短距離網ＩＦ部１２１は、受信した無線周波数帯域の受信信号を短距離網処理部１２０に出力する。

ＭＴＣデバイス１００における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ１１０により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、メモリ１１１に予め記憶されている場合がある。また、ソフトウェアは、メモリカードその他の記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供される場合もある。このようなソフトウェアは、ＩＣカードリーダライタその他の読取装置によりその記憶媒体から読み取られて、あるいは、無線ＩＦ１１３を介してダウンロードされた後、メモリ１１１に一旦格納される。そのソフトウェアは、ＣＰＵ１１０によってメモリ１１１から読み出され、さらにメモリ１１１に実行可能なプログラムの形式で格納される。ＣＰＵ１１０は、そのプログラムを実行する。

同図に示されるＭＴＣデバイス１００を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、メモリ１１１、メモリカードその他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。

なお、記録媒体としては、ＤＶＤ-ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、当該プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。また、ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

（ｃ２．基地局装置２００）
図３は、基地局装置２００の典型的なハードウェア構成を表した図である。図３を参照して、基地局装置２００は、アンテナ２１０と、無線処理部２３０と、制御・ベースバンド部２５０とを備える。

無線処理部２３０は、デュプレクサ２３０１と、パワーアンプ２３０３と、ローノイズアンプ２３０５と、送信回路２３０７と、受信回路２３０９と、直交変復調部２３１１とを備える。制御・ベースバンド部２５０は、ベースバンド回路２５１と、制御装置２５２と、電源装置２５５と、タイミング制御部２５３と、通信インターフェイス２５４とを備える。制御装置２５２は、ＣＰＵ２５２１と、ＲＯＭ２５２２と、ＲＡＭ２５２３と、不揮発性メモリ２５２４と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２５２５とを備える。

直交変復調部２３１１は、ベースバンド回路２５１で処理されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を直交変復調し、アナログ信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）と変換する。送信回路２３０７は、直交変復調部２３１１で生成されたＲＦ信号を、電波として送出する周波数に変換する。受信回路２３０９は、受信した電波を直交変復調部２３１１で処理する周波数に変換する。

パワーアンプ２３０３は、送信回路２３０７で生成したＲＦ信号を、アンテナ２１０から送信するために電力増幅する。ローノイズアンプ２３０５は、アンテナ２１０で受信した微弱電波を増幅し、受信回路２３０９に渡す。

制御装置２５２は、基地局装置２００全体の制御、および呼制御のプロトコルや制御監視を行なう。タイミング制御部２５３は、伝送路等から抽出した基準クロックを基に、基地局装置２００内部で使用する各種クロックを生成する。

通信インターフェイス２５４は、イーサネット（登録商標）などの伝送路を接続し、ＩＰｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）、ＩＰｖ６（Internet Protocol Version 6）等のプロトコルを処理してＩＰパケットの授受を行なう。

ベースバンド回路２５１は、通信インターフェイス２５４を用いて授受するＩＰパケットと、無線上に乗せるＯＦＤＭ信号（ベースバンド信号）の変換（変復調）を行なう。また、ベースバンド信号は無線処理部２３０との間で授受される。

電源装置２５５は、基地局装置２００に供給される電圧を、基地局装置２００内部で使用する電圧に変換する。

基地局装置２００における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ２５２１により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、ＨＤＤ２５２５等に予め記憶されている場合がある。また、ソフトウェアは、メモリカード（図示せず）その他の記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供される場合もある。このようなソフトウェアは、ＩＣカードリーダライタその他の読取装置によりその記憶媒体から読み取られて、あるいは、通信インターフェイス２５４を介してダウンロードされた後、ＨＤＤ２５２５に一旦格納される。そのソフトウェアは、ＣＰＵ２５２１によってＨＤＤ２５２５から読み出され、さらに不揮発性メモリ２５２４に実行可能なプログラムの形式で格納される。ＣＰＵ２５２１は、そのプログラムを実行する。

同図に示される基地局装置２００を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、ＨＤＤ２５２５、不揮発性メモリ２５２４、メモリカードその他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、基地局装置２００の各ハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

なお、記録媒体としては、ＤＶＤ-ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、コンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。また、ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

＜Ｄ．処理の詳細＞
次に、無線通信システム１で行なわれる処理の詳細について説明する。

図４は、ＭＴＣデバイス１００のグループ分けを説明するための図である。上述したように、共通の機能（特性）を持つＭＴＣデバイス同士が共通のグループに分けられている。

図４を参照して、データテーブル４では、サービス分野、アプリケーション、およびサービス業者にて、グループを表すグループＩＤが対応付けられている。データテーブル４は、基地局装置２００またはＭＭＥ３００に格納されている。サービス分野としては、たとえば、セキュリティ分野、医療分野、計測分野等が挙げられる。アプリケーションとしては、たとえば、ビルメンテナンス、自動車、人体の状態測定（心拍数、体温、血圧等）、老人サポート、電力、ガス、水道等の分野で用いられるアプリケーションが挙げられる。

例えば、グループＩＤが“０００１”（「グループＡ」に対応）の監視カメラによるビルメンテナンスのためのアプリケーションでは、監視カメラ（ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ）の映像を３００ｋｂｐｓで連続的に送信する。たとえば、ＭＴＣデバイス１００ＡおよびＭＴＣ１００Ｂは、Ａ社の監視カメラに該当する。ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは，遅延を許容して通信効率を高めるために、一秒間に一回３００ｋｂｉｔのデータブロックを基地局装置２００に送信する。

グループＩＤが“０００９”（「グループＢ」に対応）の電力メータによる消費電力測定のアプリケーションでは、電力メータ（ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ）は、１時間に１回の割合で３２ビットのデータブロックを送信する。たとえば、ＭＴＣデバイス１００ＣおよびＭＴＣ１００Ｄは、Ｉ社の監視カメラに該当する。

各ＭＴＣデバイス１００は、位置登録処理によって、ＭＭＥ３００からグループＩＤの割り当てを受ける。なお、位置登録の際の通信は、以下のアクセス要求受付区間に縛られない。あるいは、予めメモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＵＳＩＭ（Universal Subscriber Identification Module）等）に設定されたＩＤをグループＩＤとして用いることも可能である。

基地局装置２００は、各グループに対してアクセス要求受付区間をそれぞれ設定する。基地局装置２００は、設定したアクセス要求受付区間を報知情報として各ＭＴＣデバイス１００に通知する。この際、無線通信システム１では、各グループのＭＴＣデバイス１００が自装置のグループを表した情報を含む情報ブロックのみを受信するようにし、図示しない非ＭＴＣデバイス（ＭＴＣデバイス以外のユーザ端末装置）は当該情報を受信しないように、各端末装置（ＭＴＣデバイスおよび非ＭＴＣデバイス）を構成してもよい。または、位置登録の際に、グループを表した情報を、ＭＴＣデバイス１００に通知することも可能である。

各ＭＴＣデバイス１００は、自装置のグループに割り当てられたアクセス要求受付区間において、上記グループＩＤに基づき、報知情報等で指示されたフォーマットでアクセス要求信号を基地局装置２００に送信する。

基地局装置２００は、受信した信号に基づいて、どのＭＴＣデバイス１００がアクセス要求信号を送信したかを判定する。なお、アクセス要求信号として直交性の高い信号を使用することにより、基地局装置２００は複数のＭＴＣデバイス１００から同時にアクセス要求信号を受信することが可能とする。

図５は、アクセス要求受付区間の一例を説明するための図である。具体的には、図５は、グループＡに割り当てられたアクセス要求受付区間ＰＡを表した図である。図５を参照して、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは割り当てられたアクセス要求受付区間ＰＡで、アクセス要求を基地局装置２００に送信する。アクセス要求受付区間ＰＡは、１つのフレームにおける予め定められたサブフレーム（上りリンクサブフレーム）における、周波数方向に連続した６つのリソースブロックで構成される。具体的には、アクセス要求受付区間ＰＡは、リソースブロックＥ１とリソースブロックＥ６とで規定される区間である。

なお、ＬＴＥでは、複数の上りリンクサブフレームの各々は、時間軸方向に隣接した２つのスロット（上りリンクスロット）で構成される。各スロットは、周波数軸方向に複数のリソースブロックを含む。各リソースブロックは、１８０ｋＨｚ×０．５ｍｓｅｃの領域で構成される。また、各リソースブロックは、複数のリソースエレメント（周波数軸方向に１２個、時間軸方向に７個の計８４個のリソースエレメント）で構成される。

このように、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々は、１つのフレームにおける予め定められたサブフレーム（上りリンクサブフレーム）における、周波数方向に連続した６つのリソースブロック（無線リソース）を用いて、データを基地局装置２００に送信する。

ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、グループＡに対応する、フレームの番号、上りリンクサブフレームの番号、および周波数オフセットに基づき、アクセス要求受付区間ＰＡを判断する。なお、フレームの番号は、役１０秒間隔で繰り返されるため、区間同士の間隔を長くするためには、別のパラメータが必要となる。また、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、ｒｏｏｔｓｅｑｕｅｎｃｅｉｎｄｅｘで与えられるパラメータを使って系列を生成し、デバイスＩＤに対応したシフト処理を行なう。

基地局装置２００は、ＭＴＣデバイス１００から送信されたアクセス要求信号を受信する。基地局装置２００は、受信したアクセス要求信号が、指定したグループのデバイスからのアクセス要求信号であることを確認する。基地局装置２００は、アクセス要求信号の数が許容数以下であれば、これらのＭＴＣデバイス１００に対してリソース割当情報（アクセス許可，スケジューリング）を含む制御信号を送信する。

図６は、アクセス許可信号（制御情報）に含まれるリソース割当情報のフォーマットを表した図である。図６を参照して、リソース割当情報のフォーマット６を用いることにより、１つのリソース割当情報によって、複数のデバイスの割り当てを通知することができる。デバイス数Ｎは、割り当てを行うＭＴＣデバイス１００の数を表す。デバイスＩＤ（ＩＤ_１〜ＩＤ_Ｎ）は各ＭＴＣデバイス１００のＩＤを示す。ゲートウェイリソース情報のフィールドには、割り当てるリソースにおけるリソースブロックの開始位置と長さとの情報が含まれている。ゲートウェイフラグは、ＭＴＣゲートウェイとして指定したＭＴＣデバイスを指定する。指定される基準としては、たとえば、通信品質の最も良いＭＴＣデバイスであることが挙げられる。ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）は送信の際の変調方式と符号化率との組み合わせを示す。ゲートウェイＴＦ（Transport Format）は送信フォーマットを示す。

図７は、割り当てられたリソースの一例を説明するための図である。図７を参照して、デバイスＩＤによって指定されたＮ個のＭＴＣデバイス１００のうちゲートウェイフラグにより指定されたＭＴＣデバイス１００は、リソース情報のフィールドで示されるリソースブロックを使用する。リソースを割り当てられたＭＴＣデバイス１００は、指定されたＭＣＳとＴＦとを使用する。つまり、リソースを割り当てられたＭＴＣデバイス１００は、区間ＱＡにおいて、指定されたＭＣＳとＴＦとを使用して、データ（映像データ等）を、基地局装置２００に送信する。

たとえば、グループＡのＭＴＣゲートウェイ（たとえば、ＭＴＣ１００Ｂ）は、割り当てられた区間ＱＡで、データを基地局装置２００に送信する。区間ＱＡは、１つのフレームにおける予め定められた上りリンクサブフレームにおける、周波数方向に連続した１２個のリソースブロックで構成される。具体的には、区間ＱＡは、リソースブロックＥ１０１とリソースブロックＥ１１２とで規定される区間である。この場合、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々は、１つのフレームにおける予め定められた上りリンクサブフレームにおける、周波数方向に連続した１２つのリソースブロック（無線リソース）を用いて、映像データを基地局装置２００に送信する。

ところで、上記の図６では、１つのグループ（たとえばグループＡ）において、ＭＴＣゲートウェイが１つ存在する構成を説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、基地局装置２００からの距離に応じて１つのグループを複数のグループ（以下、「サブグループ」とも称する）に細分化して、細分化したそれぞれのグループにおいてＭＴＣゲートウェイが存在するように、無線通信システム１を構成してもよい。つまり、細分化したそれぞれのグループ同士で異なったＭＣＳおよびＴＦを割り当てるように、無線通信システム１を構成してもよい。

図８は、細分化したそれぞれのグループ同士で異なったＭＣＳおよびＴＦを割り当てる場合における、リソース割当情報のフォーマット８を表した図である。つまり、図８は、１つのグループを細分化することにより構成された複数のサブグループの各々において１つのＭＴＣデバイスをＭＴＣゲートウェイとして動作させる場合における、ＭＴＣゲートウェイに対するリソース割当情報のフォーマット８を表した図である。

図８を参照して、フォーマット８では、１つのグループ（たとえば、グループＡ）が２つのサブグループに細分化されている。フォーマット８におけるデバイスＩＤ_Ａ１〜ＩＤ_ＡＮで特定されるＮＡ個のＭＴＣデバイス１００のうちゲートウェイフラグにより指定されたＭＴＣデバイス１００（つまり、ＭＴＣゲートウェイ）は、ゲートウェイリソース情報_ＶＡで指定されるリソースブロックを使用する。リソースを割り当てられたＭＴＣデバイス１００は、指定されたゲートウェイＭＣＳ_ＡとゲートウェイＴＦ_Ａとを使用して、データを基地局装置２００に送信する。

デバイスＩＤ_Ｂ１〜ＩＤ_ＢＮで特定されるＮＢ個のＭＴＣデバイス１００のうちのゲートウェイフラグにより指定されたＭＴＣデバイス１００（つまり、ＭＴＣゲートウェイ）は、ゲートウェイリソース情報_ＶＢで指定されるリソースブロックを使用する。リソースを割り当てられたＭＴＣデバイス１００は、指定されたゲートウェイＭＣＳ_ＢとゲートウェイＴＦ_Ｂとを使用して、データを基地局装置２００に送信する。

つまり、ＮＡ個のＭＴＣデバイス１００のうちの指定された一つのＭＴＣデバイス１００は、割り当てられた無線リース（たとえば後述する区間ＱＢ）において、ゲートウェイＭＣＳ_ＡとゲートウェイＴＦ_Ａとを使用して、データ（映像データ等）を基地局装置２００に送信する。また、ＮＢ個のＭＴＣデバイス１００のうち指定された１つのＭＴＣデバイス１００は、別途割り当てられた無線リソース（後述する区間ＱＣ）において、ゲートウェイＭＣＳ_ＢとゲートウェイＴＦ_Ｂとを使用して、データ（映像データ等）を基地局装置２００に送信する。

図９は、細分化したそれぞれのグループ同士で異なったＭＣＳおよびＴＦを割り当てる場合における、割り当てられたリソースの一例を説明するための図である。図９を参照して、たとえば、ＮＡ個のＭＴＣデバイス１００のうちの指定された一つのＭＴＣデバイス１００は、割り当てられた区間ＱＢで、データを基地局装置２００に送信する。区間ＱＢは、１つのフレームにおける予め定められた上りリンクサブフレームにおける、周波数方向に連続した１０個のリソースブロックで構成される。具体的には、区間ＱＢは、リソースブロックＥ２０１とリソースブロックＥ２１０とで規定される区間である。

また、ＮＢ個のＭＴＣデバイス１００のうちの指定された一つのＭＴＣデバイス１００は、割り当てられた区間ＱＣで、データを基地局装置２００に送信する。区間ＱＣは、１つのフレームにおける予め定められた上りリンクサブフレームにおける、周波数方向に連続した１１個のリソースブロックで構成される。具体的には、区間ＱＣは、リソースブロックＥ３０１とリソースブロックＥ３１１とで規定される区間である。なお、リソースブロックＥ３０１は、リソースブロックＥ２１０と隣接している。

図１０は、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ（監視カメラ）に用いられるアプリケーションのデータフォーマットを表した図である。図１０を参照して、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、撮像により得られた動画データを、３００ｋビットで送信するデータフォーマット１０を用いて、撮像した映像データを、基地局装置２００およびＭＭＥ３００を介してサーバ装置４００に送信する。

図１１は、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ（電力メータ）に用いられるアプリケーションのデータフォーマットを表した図である。図１１を参照して、ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄは、測定により得られた消費電力データを、１６ビットで送信するデータフォーマット１１を用いて、基地局装置２００およびＭＭＥ３００を介してサーバ装置４００に送信する。

また、ＭＴＣデバイスから送信するデータには図１０および１１に示すアプリケーションデータのほかにあらかじめ設定された自身のＩＰアドレスや宛先となるＭＴＣサーバのＩＰアドレスを含むＩＰヘッダ、およびポート番号等を含むＴＣＰまたはＵＤＰのヘッダ等の情報を含めることも可能である。

基地局装置２００は、同時に同じグループの複数のＭＴＣデバイス１００の送信を割り当てると、各ＭＴＣデバイス１００から同時に送信される信号の長さは統一化される。異なるデータ長の送信データを共通のＴＦに割り当てるとパディングが必要になるので非効率になるが、この場合は統一されたデータ長の信号を共通のＴＦに対応付けることで効率的な送信が可能になる。各ＭＴＣデバイスは、ＭＴＣデバイス１００に対して固有に割り当てられたデバイスＩＤを使って、送信する信号を生成する。

ところで、無線通信システム１では、複数のＭＴＣデバイス１００が共通の無線リソースを使用することになるので、信号は衝突し互いに干渉を与える可能性がある。基地局装置２００が、他のＭＴＣデバイス１００の信号の干渉を抑圧して、各ＭＴＣデバイス１００から送信されたデータを抽出する方法はいくつか考えられる。無線通信システム１では、データを抽出する方法として、上述したＩＤＭＡ方式を用いる。

ＩＤＭＡ方式に関する上述した非特許文献３ではセル内のすべての端末に共通のＭＣＳのみ通知し、スケジューリングを行わないとしているが、無線通信システム１ではアクセス要求信号に応じてＭＴＣデバイス１００のスケジューリングを行なう。しかし、スケジューリングは複数のＭＴＣデバイス１００に対して一括して送ることができるため、スケジューリングに要する制御情報は、１つ１つのＭＴＣデバイスに対してスケジューリングを行なう従来の方法に比べて、圧倒的に小さくなる。

また、ＩＤＭＡ信号の受信および復調処理については、図２０および図２１に基づいて説明した方法を用いる。このため、ここでは繰り返し説明は行なわない。

信号推定の精度を高めていくための上述したＭＵＤによる繰り返し処理を行う際、各ＭＴＣデバイス１００のデータが共通のＭＣＳおよびＴＦを用いて送信されることは重要である。各ＭＴＣデバイス１００がそれぞれ異なるＭＣＳおよび／または異なるＴＦでデータを基地局装置２００に送信すると、基地局装置２００でのＭＵＤ処理がＭＴＣデバイス１００毎に異なるため、処理の割り当てが複雑になる。ＭＣＳおよびＴＦが統一されていると、基地局装置２００は、繰り返し行われる各ＭＴＣデバイス１００から送られてくる信号の復号処理を並列化して行うことが容易になる。すなわち、ＭＣＳおよびＴＦが共通化できない場合は、図２１のインターリーバの長さや、デコーダの処理量、記憶容量等が異なってくることに加え、処理遅延もばらばらになる。ＭＣＳおよびＴＦを統一することにより、各ユーザのデインターリーバ，ＡＰＰデコーダ，およびインターリーバの構成を共通化させて、インターリーブパターンのみを変更すればよい。ＭＣＳおよびＴＦを統一することにより、処理遅延も均一になるため、基地局装置２００は、復号処理の並列化が行いやすい。さらに、ＭＣＳおよびＴＦを統一することにより、基地局装置２００は、ＭＣＳおよびＴＦを決定するための品質測定、およびデータ量の通知などの処理を行う必要がなくなる。

＜Ｅ．機能的構成＞
図１２は、ＭＴＣデバイス１００の機能的構成と、基地局装置２００の機能的構成とを説明するための図である。なお、図１２では、ＭＴＣデバイスに関しては、便宜上、グループＡの２つのＭＴＣデバイス１００Ａ，Ｂのみを記載している。図１２を参照して、ＭＴＣデバイス１００は、送信部１０１と、受信部１０２とを備える。基地局装置２００は、割当部２０１と、送信部２０２と、受信部２０３とを備える。

（１）基地局装置２００の割当部２０１は、複数のＭＴＣデバイス１００のうち、第１のアプリケーションデータフォーマットを用いて基地局装置２００にデータを送信するグループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々に対して、グループＡにおいて共通する無線リソースＲＡαを割り当てる。また、割当部２０１は、複数のＭＴＣデバイス１００のうち、第２のアプリケーションデータフォーマットを用いて基地局装置２００にデータを送信するグループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ（図示せず）の各々に対して、グループＢにおいて共通する無線リソースＲＢαをさらに割り当てる。

グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂにおける各送信部１０１は、無線リソースＲＡαを用いて、基地局装置２００へのアクセスを要求するための要求信号を基地局装置に２００送信する。また、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄにおける各送信部１０１は、無線リソースＲＢαを用いて、基地局装置２００へのアクセスを要求するための要求信号を基地局装置に２００送信する。

基地局装置２００の受信部２０３は、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々から、要求信号を受信する。また、受信部２０３は、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々から、要求信号を受信する。

また、割当部２０１は、要求信号を送信したＭＴＣデバイス１００Ａ，１００ＢのうちのＭＴＣゲートウェイとして動作させるＭＴＣデバイス（図１２では、ＭＴＣデバイス１００Ｂ）に対して、無線リソースＲＡβを割り当てる。さらに、割当部２０１は、要求信号を送信したＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００ＤのうちのＭＴＣゲートウェイとして動作させるＭＴＣデバイス（たとえば、ＭＴＣデバイス１００Ｃ）に対して、無線リソースＲＢβを割り当てる。

基地局装置２００の送信部２０２は、無線リソースＲＡβの割り当てを示すリソース割当情報とグループＡにおけるＭＴＣゲートウェイを特定（指定）するためのゲートウェイ割当情報とを含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ１）を、要求信号を送信したＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ通信装置の各々に送信する。また、送信部２０２は、無線リソースＲＢβの割り当てを示す割当情報とグループＢにおけるＭＴＣゲートウェイを特定するためのゲートウェイ割当情報とを含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ２）を、要求信号を送信したＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々に送信する。

グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各受信部１０２は、基地局装置２００から、無線リソースＲＡβの割り当てを示すリソース割当情報およびゲートウェイ割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ１）を受信する。一方、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各受信部１０２は、基地局装置２００から、無線リソースＲＢβの割り当てを示すリソース割当情報およびゲートウェイ割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ２）を受信する。

グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａの送信部１０１は、グループＡのローカルネットワークにおいて指定された無線リソースを用いて、対象となるデータ（監視カメラで撮像された映像データ）を、ＭＴＣゲートウェイとして動作しているＭＴＣデバイス１００Ｂに送信する。グループＡのＭＴＣデバイス１００Ｂの送信部１０１は、無線リソースＲＡβを用いて、対象となるデータ（各監視カメラで撮像された映像データ）を基地局装置２００に送信する。

また、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｄの送信部１０１は、グループＢのローカルネットワークにおいて指定された無線リソースを用いて、対象となるデータ（電力メータにより測定された消費電力）を、ＭＴＣゲートウェイとして動作しているＭＴＣデバイス１００Ｃに送信する。グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃの送信部１０１は、無線リソースＲＢβを用いて、対象となるデータ（各電力メータにより測定された消費電力）を基地局装置２００に送信する。

（２）グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々に対して、共通のグループＩＤが設定されている。また、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々に対しても、グループＡとは異なる、共通のグループＩＤが設定されている。

前記基地局装置２００の割当部２０１は、グループＡのグループＩＤを有するＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々に対して、グループＡにおいて共通する無線リソースＲＡαを割り当てる。また、割当部２０１は、グループＢのグループＩＤを有するＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々に対して、グループＢにおいて共通する無線リソースＲＢαを割り当てる。

（３）無線リソースＲＡβの割り当てを示す割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ１）、および無線リソースＲＢβの割り当てを示す割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ２）は、ＭＴＣデバイス１００を識別するための複数のデバイスＩＤを含んでいる（図６等）。

無線リソースＲＡβの割り当てを示す割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ１）は、グループＡにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作するＭＴＣデバイスが使用する信号形式（ＭＣＳおよび／またはＴＦ）をさらに含む。また、無線リソースＲＢβの割り当てを示す割当情報を含んだアクセス許可信号（制御情報Ｃ２）は、グループＢにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作するＭＴＣデバイスが使用する共通の信号形式（ＭＣＳおよび／またはＴＦ）をさらに含む。

（４）グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの各々が送信する映像データは、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ毎に異なるインターリーブパターンにより生成されたインターリーブ分割多重アクセス方式に基づくデータである。つまり、第１グループ内でも、異なるインターリーブパターンにより映像データが生成される。また、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの各々が送信する消費電力は、ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ毎に異なるインターリーブパターンにより生成されたインターリーブ分割多重アクセス方式に基づくデータである。

（５）第１のアプリケーションデータフォーマットでは、データのブロックサイズが予め定められた値に規定されている。また、第２のアプリケーションデータフォーマットでは、データのブロックサイズが予め定められた値に規定されている。

（６）グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、監視カメラといった撮像機能を有する。さらに、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、基地局装置２００との間における通信において同じトラフィック分布を有する。

グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄは、電力メータといった消費電力測定機能を有する。さらに、ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄは、基地局装置２００との間における通信において同じトラフィック分布を有する。

＜Ｆ．制御構造＞
図１３は、無線通信システム１における処理の流れを表したシーケンスチャートである。各ＭＴＣデバイス１００は、予め位置登録を行っており、上記のデバイスＩＤとして、個別のＩＤ（たとえばＴＭＳＩ：ｔｅｍｐｏｒａｒｙｍｏｂｉｌｅｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｉｄｅｎｔｉｔｙ）が割り当てられている。なお、位置登録の際の通信は、以下のアクセス要求受付区間に縛られない。あるいは、位置登録を行わずに、個別のデバイスＩＤとして、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＵＳＩＭ（Universal Subscriber Identification Module）等に予め設定されたＩＤ（たとえば、ＩＭＥＩ：International Mobile Equipment Identity、またはＩＭＳＩ：International Mobile Subscriber Identity）を用いることも可能である。

図１３を参照して、シーケンスＳＱ２において、各ＭＴＣデバイス１００（１００Ａ〜１００Ｄ）は、基地局装置２００から報知情報を受信する。これにより、各ＭＴＣデバイス１００は、自装置の属するグループのアクセス要求受付区間の情報を受信する。

この際、各グループのＭＴＣデバイス１００は自装置のグループの情報を含む情報ブロックのみの受信が可能なように各ＭＴＣデバイス１００を構成する。また、図示しない非ＭＴＣデバイス（ＭＴＣデバイス１００以外のユーザ端末）は、これらの情報を受信しないようにする。報知情報は、ＰＲＡＣＨのリースブロック割り当てと、信号フォーマットと、使用可能なプリアンブル系列（Preamble sequence）とを、セットで含んでいる。プリアンブル系列は、アクセス要求を送信する際に用いる信号系列である。あるいは、基地局装置２００は、同様の情報を位置登録の際にＭＴＣデバイス１００に個別に通知することも可能である。

シーケンスＳＱ４において、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａは、自装置の上記ＩＤと対応したプリアンブルパターンを選択して、指定されたアクセス要求受付区間ＰＡにアクセス要求信号を送信する。シーケンスＳＱ６において、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ｂは、自装置の上記ＩＤと対応したプリアンブルパターンを選択して、指定されたアクセス要求受付区間ＰＡにアクセス要求信号を送信する。

シーケンスＳＱ８において、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃは、自装置の上記ＩＤと対応したプリアンブルパターンを選択して、指定されたアクセス要求受付区間ＰＢにアクセス要求信号を送信する。シーケンスＳＱ１０において、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｄは、自装置の上記ＩＤと対応したプリアンブルパターンを選択して、指定されたアクセス要求受付区間ＰＢにアクセス要求信号を送信する。

なお、たとえば、ＩＤは１６ビットで与えられ、プリアンブルパターンの数は５１２とする。ＭＴＣデバイス１００は、ＩＤの下位９ビットに対応するプリアンブルパターンを選択する。プリアンブルパターンは、プリアンブル系列と、当該プリアンブル系列のサイクリックシフトとによって決定される。ＬＴＥのＰＲＡＣＨのパターンにならって、系列長を８３９とすると、一つの系列のシフトで上記のパターン数が確保できる。プリアンブルパターンの数を増やす場合には、複数のプリアンブル系列を用いてパターン数を増やすか、系列長の長いプリアンブル系列を使うようにすればよい。

シーケンスＳＱ１２において、基地局装置２００は、マッチドフィルタ等を用いて、アクセス要求受付区間ＰＡおよびアクセス要求受付区間ＰＢで受信した信号の各々に、どのプリアンブルパターンが含まれるかを検出する。基地局装置２００は、検出されたプリアンブルパターンに対応するＭＴＣデバイス１００を判定して、送信割り当てを行うか否かを判断する。プリアンブルパターンに対してＭＴＣデバイス１００のＩＤは１対多の対応関係を有するため、基地局装置２００がＭＴＣデバイス１００を一意に特定できるとは限らない。この場合、基地局装置２００は、プリアンブルに対応するＭＴＣデバイス１００のＩＤの内、アクセス要求受付区間を設定したグループに属する複数のＭＴＣデバイスに対して、送信割り当てを行なう。なお、グループに属するＭＴＣデバイス１００の数が多い場合には、シーケンスＳＱ４，ＳＱ６，ＳＱ８，ＳＱ１０において、プリアンブルパターンの数を増やすなどの対策をとる。

シーケンスＳＱ１４において、基地局装置２００は、送信割り当てを行うＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂに対して、リソース割当情報およびゲートウェイ割当情報を含むアクセス許可信号を一括送信する。つまり、基地局装置２００は、グループＡ用のリソース割当情報およびゲートウェイ割当情報を含む制御情報Ｃ１を、グループＡのＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂに送信する。

制御情報Ｃ１に含まれるゲートウェイ割当情報においてＭＴＣデバイス１００Ｂがゲートウェイとして動作することが指定されている場合、シーケンスＳＱ１６において、ＭＴＣデバイス１００Ｂは、ＭＴＣゲートウェイとして動作を開始する。また、ＭＴＣデバイス１００Ｂと同じグループのＭＴＣデバイス１００Ａは、ＭＴＣデバイス１００ＢがＭＴＣゲートウェイに指定されたことを認識する。

シーケンスＳＱ１８において、基地局装置２００は、送信割り当てを行うＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄに対して、リソース割当情報およびゲートウェイ割当情報を含むアクセス許可信号を一括送信する。つまり、基地局装置２００は、グループＢ用のリソース割当情報およびゲートウェイ割当情報を含む制御情報Ｃ２を、グループＢのＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄに送信する。

制御情報Ｃ２に含まれるゲートウェイ割当情報においてＭＴＣデバイス１００Ｃがゲートウェイとして動作することが指定されている場合、シーケンスＳＱ２０において、ＭＴＣデバイス１００Ｃは、ＭＴＣゲートウェイとして動作を開始する。また、ＭＴＣデバイス１００Ｃと同じグループのＭＴＣデバイス１００Ｄは、ＭＴＣデバイス１００ＣがＭＴＣゲートウェイに指定されたことを認識する。

シーケンスＳＱ２２において、ＭＴＣデバイス１００Ａは、ＭＴＣデバイス１００Ａを含むローカルネットワークにおいて指定された無線リソースを用いて、グループＡにおいてＭＴＣゲートウェイとして機能しているＭＴＣデバイス１００Ｂに対して映像データを送信する。シーケンスＳＱ２６において、ＭＴＣデバイス１００Ｂは、ＭＴＣデバイス１００Ａから受信した映像データとＭＴＣデバイス１００Ｂが自ら撮像した映像データとに対してＭＤＵの処理を行ない、割り当てられた無線リソースを用いて（図１４参照）、ＭＴＣデバイス１００Ａから受信した映像データと、ＭＴＣデバイス１００Ｂが自ら撮像した映像データとを、基地局装置２００に送信する。このように、ＭＴＣデバイス１００Ｂは、自らが撮像した映像データを基地局装置２００に送信するのみならず、ＭＴＣデバイス１００Ａからの映像データを中継して基地局装置２００に送信する。なお、ＭＴＣデバイス１００ＡおよびＭＴＣデバイス１００Ｂの各々が送信する映像データは、ＩＤＭＡを用いて生成される。ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ、自装置についてのＩＤと対応したパターンのインターリーバを用いる。

基地局装置２００は、対応したインターリーバでＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂの信号を分離して受信する。ＩＤＭＡ信号の受信手順については説明済みであるので、ここでは説明を繰り返さない。

シーケンスＳＱ２４において、ＭＴＣデバイス１００Ｄは、ＭＴＣデバイス１００Ｄを含むローカルネットワークにおいて指定された無線リソースを用いて、グループＢにおいてＭＴＣゲートウェイとして機能しているＭＴＣデバイス１００Ｃに対して消費電力の測定データを送信する。シーケンスＳＱ２８において、ＭＴＣデバイス１００Ｃは、ＭＴＣデバイス１００Ｄから受信した測定データとＭＴＣデバイス１００Ｃが自ら測定することより得られた測定データとに対してＭＤＵの処理を行ない、割り当てられた無線リソースを用いて（図１４参照）、ＭＴＣデバイス１００Ｄから受信した測定データと、ＭＴＣデバイス１００Ｃが自ら測定することより得られた測定データとを、基地局装置２００に送信する。このように、ＭＴＣデバイス１００Ｃは、自らが測定することにより得られた測定データを基地局装置２００に送信するのみならず、ＭＴＣデバイス１００Ｄからの測定データを中継して基地局装置２００に送信する。なお、ＭＴＣデバイス１００ＣおよびＭＴＣデバイス１００Ｄの各々が送信する消費電力データは、ＩＤＭＡを用いて生成される。ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄは、それぞれ、自装置についてのＩＤと対応したパターンのインターリーバを用いる。

基地局装置２００は、対応したインターリーバでＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄの信号を分離して受信する。ＩＤＭＡ信号の受信手順については説明済みであるので、ここでは説明を繰り返さない。

ところで、上述した非特許文献３の方法ではアクセス要求の手順を経ないので、どのＭＴＣデバイスが送信してくるかがわからない。それゆえ、基地局装置で全てのインターリーバを試す必要がある。しかしながら、本実施の形態の方法では、予めアクセス要求を受け付けるため、基地局装置２００が送信割当を行なったＭＴＣデバイス１００のインターリーバのみを復調すればよい。

また、シーケンスＳＱ１２のプリアンブルの受信時に、ＭＴＣデバイス１００と基地局装置２００との間の伝搬路の状態を測定し、当該測定結果をＭＵＤの処理で利用することも可能である。

図１４は、グループＡおよびグループＢの各ＭＴＣデバイスに対して割り当てられたリソースの一例を説明するための図である。

図１４を参照して、グループＡのＭＴＣゲートウェイとして動作しているデバイス１００Ｂは、たとえば割り当てられた区間ＱＤで、映像データを基地局装置２００に送信する。区間ＱＤは、１つのフレームにおける予め定められた上りリンクサブフレームにおける、周波数方向に連続した１２個のリソースブロックで構成される。具体的には、区間ＱＤは、リソースブロックＥ４０１とリソースブロックＥ４１２とで規定される区間である。

また、グループＢのＭＴＣゲートウェイとして動作しているデバイス１００Ｃは、たとえば割り当てられた区間ＱＥで、測定データを基地局装置２００に送信する。区間ＱＥは、１つのフレームにおける予め定められた上りリンクサブフレームにおける、周波数方向に連続した１２個のリソースブロックで構成される。具体的には、区間ＱＥは、リソースブロックＥ５０１とリソースブロックＥ５１２とで規定される区間である。

図１５は、無線通信システム１における通信のある局面を表した図である。具体的には、図１５は、図１３のシーケンスＳＱ２２、ＳＱ２４，ＳＱ２６，ＳＱ２８における通信を説明するため図である。図１５を参照して、ＭＴＣデバイス１００ＢとＭＴＣデバイス１００Ｃとが各グループＡ，Ｂにおいて、ＭＴＣゲートウェイとして機能している。

ＭＴＣデバイス１００Ｂは、上述したように、ＭＴＣデバイス１００Ａから映像データを受信し、当該受信した映像データをＭＴＣデバイス１００Ｂが撮像することにより取得した映像データとともに基地局装置２００に送信する。ＭＴＣデバイス１００Ｃは、上述したように、ＭＴＣデバイス１００Ｄから測定データを受信し、当該受信した測定データをＭＴＣデバイス１００Ｃが測定することにより取得した測定データとともに基地局装置２００に送信する。

＜Ｇ．変形例＞
（ｇ１．第１の変形例）
上述した無線通信システム１（図１，１５等）では、グループ数が２つ（グループＡ，Ｂ）、ゲートウェイの数が２つ（ＭＴＣデバイス１００Ｂ，１００Ｃ）であった。グループの数およびゲートウェイの数は、これに限定されず、たとえば、グループ数が３つで、ゲートウェイの数が３つであってもよい。

図１６は、グループ数が３つで、ゲートウェイの数が３つの無線通信システム１Ａの概略構成を表した図である。図１６を参照して、無線通信システム１Ａは、複数のＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｉと、基地局装置２００と、ＭＭＥ３００と、サーバ装置４００とを少なくとも備えている。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｉは、基地局装置２００と通信可能なセル９００に在圏している。

ＭＴＣデバイス１００Ｅ〜１００Ｉは、他のＭＴＣデバイスと同様、マシン通信する通信装置である。ＭＴＣデバイス１００Ｅは、監視カメラである。ＭＴＣデバイス１００Ｆは、電力メータである。ＭＴＣデバイス１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉは、タブレット端末である。ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ，１００ＥがグループＡを構成する。ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ，１００ＦがグループＢを構成する。ＭＴＣデバイス１００Ｇ，１００Ｈ，１００ＩがグループＣを構成する。

ＭＴＣデバイス１００Ｇが、ＭＴＣデバイス１００Ｇ，１００Ｈ，１００ＩからなるローカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。ＭＴＣデバイス１００Ｂは、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ，１００ＥとからなるーカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。ＭＴＣデバイス１００Ｃは、ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ，１００ＦとからなるーカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｉから送信されたデータは、基地局装置２００およびＭＭＥ３００を介して、サーバ装置４００に送信される。

このように、無線通信システム１Ａは、３つのグループ（グループＡ，Ｂ，Ｃ）と、３つのＭＴＣゲートウェイ（ＭＴＣデバイス１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｇ）とを有する。

（ｇ２．第２の変形例）
無線通信システム１においては、１つのグループに１つのＭＴＣゲートウェイが存在する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。１つグループに複数のＭＴＣゲートウェイを備えるように、無線通信システムを構成することも可能である。

たとえば、基地局装置からの距離またはＱｏＳ等に応じて１つのグループ内で細分化してサブグループ化し、各サブグループでゲートウェイを１つ指定することで、１つのグループに対し、ゲートウェイを複数割り当てることができる（図８参照）。

図１７は、１つのグループに対して複数のゲートウェイを割り当てた無線通信システム１Ｂの概略構成を表した図である。図１７を参照して、無線通信システム１Ｂは、複数のＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｆと、複数のＭＴＣデバイス１００Ｊ，１００Ｋ，１００Ｌと、基地局装置２００と、ＭＭＥ３００と、サーバ装置４００とを少なくとも備えている。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｆ，１００Ｊ〜１００Ｌは、基地局装置２００と通信可能なセル９００に在圏している。

ＭＴＣデバイス１００Ｊ〜１００Ｌは、他のＭＴＣデバイスと同様、マシン通信する通信装置である。ＭＴＣデバイス１００Ｊ〜Ｌは、監視カメラである。ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｅ，１００Ｊ，１００Ｋ，１００ＬがグループＡを構成する。ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ，１００ＦがグループＢを構成する。

ＭＴＣデバイス１００Ｊが、ＭＴＣデバイス１００Ｊ，１００Ｋ，１００ＬからなるローカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。ＭＴＣデバイス１００Ｂは、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ，１００ＥとからなるーカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。ＭＴＣデバイス１００Ｃは、ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ，１００ＦとからなるーカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。各ＭＴＣデバイス１００Ａ〜１００Ｆ，１００Ｊ〜Ｌから送信されたデータは、基地局装置２００およびＭＭＥ３００を介して、サーバ装置４００に送信される。

このように、無線通信システム１Ｂでは、グループＡにおいてＭＴＣデバイスとして動作していないＭＴＣデバイスの各々は、当該グループの複数のＭＴＣゲートウェイのうちのいずれかを介して、基地局装置２００にデータを送信する。

サブグループを距離で分ける場合には、基地局装置２００は、ＭＴＣゲートウェイが基地局装置２００に送信する信号品質に合わせてリソース割り当てをＭＴＣゲートウェイ毎に効率的に設定することが可能となる。

サブグループをＱｏＳで分ける場合には、基地局装置２００は、予め優先順位を設定したＭＴＣデバイスに対して優先度（高、中、低）毎のＭＴＣゲートウェイを設定することにより、ＭＴＣゲートウェイは、通信の遅延や停止が許されない時間条件が厳しいときでも、データを確実に基地局装置２００に送信することが可能となる。

（ｇ３．第３の変形例）
トラフィックが集中することを回避できればよいため、必ずしも、グループの数（ｍ）とゲートウェイの数（ｎ）とが同じである必要はない。複数のグループで１つのゲートウェイを共用してもよい（ｍ≧ｎ＞１）でもよい。たとえば、グループの数を３つ、ゲートウェイの数を２つとする場合も可能である。

図１８は、グループの数が３つ、かつゲートウェイの数が２つである無線通信システム１Ｃの概略構成を表した図である。図１８を参照して、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ，１００ＥがグループＡを構成する。ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ，１００ＦがグループＢを構成する。ＭＴＣデバイス１００Ｇ，１００ＨがグループＣを構成する。

ＭＴＣデバイス１００Ｂは、ＭＴＣデバイス１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｅとからなるーカルネットワーク（グループＡのローカルネットワーク）と、ＭＴＣデバイス１００Ｇ，１００Ｈとからなるーカルネットワーク（グループＣのローカルネットワーク）とにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。ＭＴＣデバイス１００Ｃは、ＭＴＣデバイス１００Ｃ，１００Ｄ，１００ＦとからなるーカルネットワークにおけるＭＴＣゲートウェイとして動作している。

無線通信システム１Ｃを上記のような構成にすることにより、トラフィックの集中を避け、かつゲートウェイの数を適切な数にすることができる。それゆえ、ＭＴＣゲートウェイの基地局装置２００への効率的な接続が可能となる。

この場合、図８に示したフォーマット８従ってグループとして分けた後に、ゲートウェイリソース情報と、ゲートウェイＭＣＳと、ゲートウェイＴＦとを、各グループで同じ情報に設定し、ゲートウェイフラグは１つＭＴＣデバイスだけ設定すればよい。図８の場合には、ゲートウェイリソース情報_ＶＡとゲートウェイリソース情報_ＶＢとを同じ値とし、ゲートウェイＭＣＳ_ＡとゲートウェイＭＣＳ_Ｂとを同じ値とし、ゲートウェイＴＦ_ＡとゲートウェイＴＦ_Ｂとを同じ値とする。さらに、適切なＭＴＣデバイスの１つをＭＴＣゲートウェイとしてゲートウェイフラグを指定する。図１８のグループＡ，Ｃは、このような手順にて構成される。

なお、上記においては、ＭＴＣゲートウェイとして動作させるＭＴＣデバイスを基地局装置２００が決定する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、ＭＭＥ３００、サーバ装置４００等、基地局装置２００よりも上位の装置が、ＭＴＣゲートウェイとして動作させるＭＴＣデバイスを決定するように、無線通信システム１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを構成してもよい。

今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１’ 無線通信システム、１００，１００Ａ〜１００Ｈ，１００ＳＣ，１００ＰＭＭＴＣデバイス、１０１，２０２送信部、１０２，２０３受信部、１０３パスロス算出部、１０４，２０５比較部、１０５位置情報取得部、１１０ＣＰＵ、１１１メモリ、１１２通信処理回路、１１３無線ＩＦ、１１４センサ、１１５変換器、１１６タイマ、１１７電源制御回路、１１８電源、１１９ＧＰＳ受信機、１１９ＭＴＣ−ＧＷ処理部、１２０短距離網処理部、１２１短距離網ＩＦ部、２００，２００’ 基地局装置、２０１割当部、２０４距離算出部、２１０アンテナ、２３０無線処理部、２５０ベースバンド部、２５１ベースバンド回路、２５２制御装置、２５３タイミング制御部、２５４通信インターフェイス、２５５電源装置、３００ＭＭＥ、４００サーバ装置、８１０，８２０領域、９００セル、Ｅ１，Ｅ６，Ｅ１１，Ｅ１６，Ｅ２１，Ｅ２６，Ｅ１０１，Ｅ１０８，Ｅ２０１，Ｅ２１０，Ｅ３０１，Ｅ３１０，Ｅ４０１，Ｅ４１１リソースブロック、ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤ区間。

Claims

各々がマシン通信する複数の通信装置と、前記複数の通信装置と無線通信する基地局装置とを備えた無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
前記複数の通信装置のうち、第１のアプリケーションデータフォーマットを用いて前記基地局装置に対してデータを送信可能な第１のグループの通信装置の各々から、前記基地局装置にアクセスを要求するための要求信号を受信する受信手段と、
前記第１のグループの通信装置のうちゲートウェイとして動作している通信装置に対して、第１の無線リソースを割り当てる割当手段とを含み、
前記ゲートウェイとして動作している通信装置は、
前記第１のグループにおいて前記ゲートウェイとして動作していない通信装置の各々から、前記データを受信する受信手段と、
前記第１の無線リソースを用いて、前記ゲートウェイとして動作していない通信装置の各々から受信した前記データを前記基地局装置に送信する送信手段を含む、無線通信システム。
前記第１のグループの通信装置の各々は、第２の無線リソースを用いて、前記基地局装置へのアクセスを要求するための要求信号を前記基地局装置に送信する、請求項１に記載の無線通信システム。
前記基地局装置は、
前記第１のグループの通信装置の中から、前記ゲートウェイとして機能させる通信装置を決定し、
前記基地局を介して、前記第１のグループにおけるゲートウェイとして機能させる通信装置以外の通信装置の各々に、前記第１のグループにおけるゲートウェイを特定させるための情報を通知する、請求項２に記載の無線通信システム。
前記基地局装置は、前記第１のグループの通信装置のうち、複数の通信装置をゲートウェイとして機能させ、
前記第１のグループにおける複数の通信装置のうちゲートウェイとして動作していない通信装置の各々は、前記複数のゲートウェイのうちのいずれかを介して、前記基地局装置に前記データを送信する、請求項２または３に記載の無線通信システム。
前記複数の通信装置のうち、第２のアプリケーションデータフォーマットを用いて前記基地局装置にデータを送信する第２のグループの通信装置の各々は、前記第１のグループにおいてゲートウェイとして動作している通信装置を介して、前記基地局装置に前記データを送信する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信システム。