JPWO2002049387A1 - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

無線通信システムは、中央制御装置３１が、基地局移動局間通信に用いられる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信で用いる際に、基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、基地局移動局間通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段と、基地局３０又は移動局４０からの割当要求に従って移動局間直接通信の帯域及び周波数を割り当てる割当手段とを備え、基地局移動局間通信の制御情報５５を従来の移動局による制御情報の代わりに利用して基地局移動局間通信と移動局間直接通信のフレームを同期させるように構成する。これにより、基地局の周波数以外で移動局間直接通信を行う際にも、基地局移動局間通信を行うことができるとともに、基地局が移動局間直接通信の制御を行うことにより移動局の負担を軽減することができ、一つの基地局で複数の周波数を同時に使用することができる。

Description

技術分野
本発明は、基地局及び移動局から構成される無線通信システムに関し、詳細には、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：時間分割多元接続）方式を用いる無線通信システムにおける移動局間直接通信方式の改良に関する。
背景技術
ＴＤＭＡ方式（同一の周波数で異なる時間領域を各移動局に割当て通信を行う方式）を用いた、帯域（通信を行うための時間領域）の割当通知を行う基地局と複数の移動局からなる無線通信システムにおいて、基地局の使用する周波数以外で移動局間直接通信を行う方法として、ＡＲＩＢ（社団法人電波産業会）のＲＣＲ　ＳＴＤ−２８（第二世代コードレス電話システム標準規格第１版）に従うＰＨＳの移動局間直接通信方式が提案されている。また、その改良として、特開平１１−１２２６６３号公報や特開平１１−３４１５６４号公報に開示されたものがある。
図１３は、ＴＤＭＡ方式の無線通信システムにおけるフレーム構成例を示す図である。
まず、図１３（ａ）に示すように、通信を行うための同一周波数の利用時間を、ある一定の時間間隔毎にフレーム１として区切る。フレーム毎（一定周期）に基地局は複数の移動局が基地局と同期を取るための情報や各移動局に割当てられたフレーム内の帯域（時間領域）を示す情報等を制御情報２として基地局の作る無線ＬＡＮのエリア内の全移動局に対して送信する。
フレーム内を基地局から移動局へデータを送るＤＯＷＮ−ＬＩＮＫ３と移動局から基地局へデータを送るＵＰ−ＬＩＮＫ４の時間領域に分け、図１３（ｂ）に示すように、それぞれ、移動局に帯域５（帯域Ａ）、帯域６（帯域Ｂ）として割当ることにより、基地局移動局間で双方向の通信を行うことが可能になる。
図１３（ｃ）を参照して上記制御情報２について説明する。
一般に無線システムの物理層では、ブロードキャスト用のプリアンブル２００と伝送される情報データであるデータペイロード２０１（データペイロード１，…，データペイロードＮ）から構成されるデジタル信号を電気信号に変換する。先頭に配置されたプリアンブル２００により無線インターフェースから受信された信号の識別を行う。特に、基地局が無線セル内に報知情報を送信する際に付加するブロードキャスト用のプリアンブル２００は無線セル内の移動局が基地局と同期を行うための同期信号となる。また、制御情報２の中には、フレームの構成情報や帯域割当情報などの制御情報が含まれる。
図１４は、上記無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例を示すブロック図である。
図１４において、７は広域ネットワークＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、８は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、無線ＬＡＮ８は、複数の移動局１１〜１３と帯城割当を中央制御する中央制御装置９と接続されるか中央制御装置９を内部に具備する基地局１０により構成され、基地局１０を介して広域ネットワーク７に接続される。
移動局１１〜１３は、基地局１０により通知される帯域割当情報に従い基地局移動局間通信を行う。これらの通信路は、通信路１４〜１６として示される。また、移動局１１（移動局〈１〉）と移動局１２（移動局〈２〉）が直接通信を行う移動局間直接通信の通信路は、通信路１７で示される。
移動局１１（移動局〈１〉）から移動局１２（移動局〈２〉）へデータを送信するためには、通常の基地局移動局間通信を使った場合、図１４の通信路１４，１５を通して同じデータを２度送ることになり、非効率である。そこで基地局１０を介さずに移動局間で通信路１７を通して直接データを送る移動局間直接通信を行う方法が必要となる。
図１５は、従来の無線通信システムにおける移動局間直接通信におけるフレーム構成例を示す図である。
基地局１０の用いる周波数以外で、移動局間直接通信を行う方法としては、図１５に示すように、基地局の送信する制御情報１８によりフレーム同期を取り通信を行う周波数とは別個に移動局間直接通信用の周波数で、移動局間直接通信を行う移動局の一つが、制御情報１９を送信する。移動局間直接通信を行う移動局では、移動局間直接通信を行う移動局同士のフレーム同期を取り、帯域割当を行うという基地局機能を具備することにより実現されていた。
移動局間直接通信を行う他の従来技術として、ＩＳＯ／ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）８８０２−１１又はＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１標準におけるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式を用いる無線ＬＡＮ方式とＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ）携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ　ｓｙｓｔｅｍ）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）に続く２０１０年頃標準化予定の第４世代方式の過渡方式である第３．５世代にあたるＥＴＳＩ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：欧州電気通信標準化協会）のＨｉｐｅｒＬＡＮ及びＡＲＩＢ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒａｄｉｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ａｎｄ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓｅｓ）におけるＭＭＡＣ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）無線システム等がある。
ＩＥＥＥ８０２．１１は帯域割当の集中制御を行う中央制御装置を有するような集中制御式無線方式ではない点、また、ＨｉｐｅｒＬＡＮ等は基地局移動局間通信と同一の周波数を用いる方式であるため、本発明とは直接関係しないが簡単に説明する。
図１６は、ＩＥＥＥ８０２．１１方式における通信例を示す図である。
図１６において、無線ＬＡＮエリア２０内の移動局１，２，３，４において、移動局〈１〉が移動局〈２〉に情報を送りたい場合、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ　ｔｏ　Ｓｅｎｄ）信号２１，２４を報知する。各移動局はＲＴＳ信号を解析し、自分への情報伝送要求でない場合は待機し、自分である場合（移動局〈２〉）はＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ　ｔｏ　Ｓｅｎｄ）信号２２，２５を送信し、受信準備完了を知らせる。これを受けて移動局〈１〉は、情報をＭＡＣ信号２３，２６で移動局〈２〉に送信する。これらの処理の間、他の移動局は送信信号の衝突回避のため一定時間送信待機を行う。
図１７は、ＨｉｐｅｒＬＡＮ方式におけるフレーム構成例を示す図であり、図１３と同一構成部分には同一符号を付している。
ＨｉｐｅｒＬＡＮ方式では、ＴＤＭＡ方式のフレーム２７内に移動局間直接通信を行うための帯域２８を用意し、この帯域２８では基地局は送信を停止し、移動局同士が送信を行うことにより一つの周波数で基地局移動局間通信と移動局間直接通信を行う。
従来の無線通信システムでは、図１５に示すように、移動局間直接通信と基地局移動局間通信のフレームは同期していないため、それぞれのフレーム同期のための制御情報を取得するために通信モードを切り替えることにより実現されていた。これは、基地局移動局間通信を行うための基地局との接続設定を切ってから、移動局間直接通信を行う際の基地局機能を行う移動局と接続設定を行うという処理であり、特開平１１−１２２６６３号公報に記載されているように間欠的に切り替えを行い、基地局の報知情報を取得する改良方法等が提案されている。
しかしながら、上記公報記載の装置では、図１４に示すように移動局１１（移動局〈１〉）が移動局１２（移動局〈２〉）及び基地局１０と同時にデータ通信を行うことができないという問題がある。近年の通信システムにおいては、電話機による音声通信からデータ通信へとその利用方法が変化してきており、上記のような通信が行えないことは無線ＬＡＮを構築する上では、移動局がネットワークと断続的に切り離された状態になり、基地局が接続された広域ネットワーク（例えば、インターネット）より無線ＬＡＮ内の移動局にデータが送られてきても、基地局は移動局に対してデータを送信することができない、又は移動局との接続設定がされていないため、その存在すら関知していないなどの問題が起きる。
上記は、例えば家庭内に外部のインターネットと接続された基地局を含むゲートウェイ装置を配置し、家庭内の情報家電機器（冷蔵庫、レンジ、テレビ、ビデオサーバ、セットトップボックス等）を移動局として無線ＬＡＮ（ホームネットワーク）を構築する場合等を想定している。この時、ビデオサーバからテレビへ映像情報を無線伝送している間に外部ネットワークから映像情報をビデオサーバに送れないことや、外部からエアコンを操作したい場合に基地局との接続が切断されているとネットワーク上に存在していることが確認できない等の問題が起こるということである。
さらに、移動局間直接通信を行うためには、移動局の一つが基地局の役割を行う必要があるため、基地局の有する機能を移動局に付加しなければならないという問題もあった。
本発明は、基地局の周波数以外で移動局間直接通信を行う際にも、基地局移動局間通信を行うことができるとともに、基地局が移動局間直接通信の制御を行うことにより移動局の負担を軽減することができ、一つの基地局で複数の周波数を同時に使用することが可能な効率的な無線通信システムを提供することを目的としている。
発明の開示
本発明の無線通信システムは、基地局と前記基地局に無線接続される移動局とで構成され、基地局を介さずに前記移動局間で通信が可能な無線通信システムにおいて、基地局移動局間通信に用いられる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信で用いる際に、前記基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、基地局移動局通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段を備える。
本発明の移動局は、基地局に無線接続され、第１の周波数による基地局移動局間通信と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数による、前記基地局を介さない移動局間直接通信が可能な移動局であって、前記基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、基地局移動局通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段を備える。
本発明の基地局は、基地局と前記基地局に無線接続される移動局とで構成される無線通信システムにおける基地局であって、前記移動局からの要求に基づき、基地局移動局間通信に用いる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信用に割当てる割当手段を備える。
本発明の基地局は、基地局と前記基地局に無線接続される移動局とで構成され、第１の周波数による基地局移動局間通信と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数による、前記基地局を介さない移動局間直接通信が可能な無線通信システムにおける基地局であって、前記移動局からの要求に基づき、移動局間直接通信におけるフレーム内の帯域を割当てる割当手段を備える。
また、前記基地局は、複数の利用可能な周波数でキャリアセンスを行い、前記基地局の使用する周波数以外の利用可能周波数を保持する保持手段を備える。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態の無線通信システムにおける基地局及び移動局装置例の構成を示すブロック図である。
図１において、３０は無線通信システムにおける基地局、４０は基地局３０と無線通信を行う移動局であり、基地局３０は中央制御装置３１を内蔵する基地局装置例である。
基地局３０は、帯域割当要求に応じて通信用周波数のフレーム内の帯域を割当てる中央制御装置３１と、無線送受信用のアンテナ３２と、利用可能な周波数を検知する無線処理手段３３と、割当られた帯域割当情報等の制御情報を送信用データに変換するフレーム処理を行うフレーム処理手段３４と、フレーム同期を行うための信号や中央制御装置３１により割当られた帯域割当情報等の制御情報を作成する無線制御手段３５と、外部からの送信用データを無線制御手段３５の指示に従いフォーマットを整えてフレーム処理手段３４に送る回線処理手段３６とを備えて構成される。中央制御装置３１は、時間割当ての演算等を行うものであり、本実施の形態のように基地局３０に内蔵されていてもよいし、基地局３０外部にあってもよい。
また、移動局４０は、無線送受信用のアンテナ４２と、通信データを受信してフレーム処理手段４４に送る無線処理手段４３と、受信された基地局３０からの制御信号を元にフレーム同期を取り、制御情報と受信データに分離するフレーム処理手段４４と、帯域割当情報等を解読し、通信データ送受信処理の際の制御情報として保存する無線制御手段４５と、外部からの送信用データを無線制御手段４５の指示に従いフォーマットを整えてフレーム処理手段４４に送る回線処理手段４６とを備えて構成される。
無線制御処理手段４５は、フレーム内の割当帯域（時間）になった際に、送受信動作に入ることを無線処理手段４３に通知し、移動局間直接通信の場合には移動局間直接通信用の周波数への変更を無線処理手段４３に通知する。
本実施の形態の無線通信システムは、基地局移動局間通信に用いられる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信で用いる際に、基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、基地局移動局間通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段と、基地局３０又は移動局４０からの割当要求に従って移動局間直接通信の帯域及び周波数を割り当てる割当手段とを備え、基地局３０及び移動局４０は、基地局３０と移動局４０の間で割当要求及び割当通知情報を送受信する送信手段及び受信手段を備え、さらに、移動局４０は、無線周波数を割当てに応じて変更する制御手段を具備することにより、移動局間直接通信を行っている場合にも、同時に基地局移動局間通信を行うことを可能にするものである。また基地局３０は、複数の利用可能な周波数でキャリアセンスを行い、基地局３０の使用する周波数以外の利用可能周波数を保持する保持手段を備えている。
図２は、本無線通信システムにおける移動局間直接通信におけるフレーム構成例を示す図であり、フレーム構成と帯域割当の一例を示す。従来例の図１５のフレーム構成に対応している。
図２（ａ）（ｂ）において、本フレーム構成は、フレーム毎（一定周期）に複数の移動局４０が基地局３０と同期を取るための情報や各移動局に割当てられたフレーム内の帯域（時間領域）を示す情報等である制御情報５０と、フレーム内を基地局３０から移動局４０へデータを送る通信用帯域ＤＯＷＮ−ＬＩＮＫ５１と移動局４０から基地局３０へデータを送る通信用帯域ＵＰ−ＬＩＮＫ５２の時間領域に分ける。ここで、制御情報５０は、前記図１３（ｃ）で説明したように、ブロードキャスト用のプリアンブル２００とデータペイロード２０１から構成され、ブロードキャスト用のプリアンブル２００は無線セル内の移動局が基地局と同期を行うための同期信号と、フレームの構成情報や帯域割当情報などの制御情報とが含まれる。
また、図２（ｂ）に示すように、基地局３０の送信する制御情報５０によりフレーム同期を取り通信を行う周波数とは別個に移動局間直接通信用の周波数で、移動局間直接通信を行う移動局は、基地局移動局間通信の制御情報５０を、従来の移動局間直接通信による制御情報５３の代わりに利用して基地局移動局間通信と移動局間直接通信のフレームを同期させる。５４は直接通信用帯域である。
また、図２（ｃ）は、基地局移動局間通信の帯域割当例の一例を示すものであり、５５は上記制御情報５０を割当てた制御情報、５６は上記ＤＯＷＮ−ＬＩＮＫ５１を割当てた帯域Ｄ１、５７は上記ＵＰ−ＬＩＮＫ５２を割当てた帯域Ｕ１である。
また、図２（ｄ）は、移動局間直接通信の帯域割当例の一例を示すものであり、上述したように、移動局間直接通信においても基地局移動局間通信の制御情報５０が用いられるため従来の移動局間直接通信による制御情報（制御情報５３）は用いない。５８は上記直接通信用帯域５４を割当てた帯域Ｄｉ１である。
このように、基地局移動局間通信と移動局間直接通信のフレームを同期させることにより、基地局３０から移動局４０への通信用帯域ＤＯＷＮ−ＬＩＮＫ５１と移動局４０から基地局３０への通信用帯域ＵＰ−ＬＩＮＫ５２と移動局４０から移動局４０への直接通信用帯域５４とを同列に処理することが可能となる。
以下、上述のように構成された無線通信システムの動作を説明する。
図３は、本無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例を示すブロック図である。図１４と同一構成部分には同一符号を付している。
図３において、無線ＬＡＮ８は、複数の移動局４０Ａ〜４０Ｃと中央制御装置３１を内部に備える基地局３０により構成され、基地局４０を介して広域ネットワーク７に接続される。
移動局４０Ａ〜４０Ｃは、図１の移動局４０と同一構成であり、基地局４０により通知される帯域割当情報に従い基地局移動局間通信を行う。これらの通信路は、通信路１４〜１６として示される。また、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）と移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）が直接通信を行う移動局間直接通信の通信路は、通信路１７で示される。
基地局３０及び移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）と通信を行いたい移動局４０Ａ（移動局〈１〉）に対する帯域割当例を、前記図２の帯域割当例により説明する。
図２及び図３において、基地局３０からの制御情報５５により移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、フレーム同期と帯城割当を受ける。帯域５６（帯域Ｄ１）は基地局３０から移動局４０Ａ（移動局〈１〉）への通信用帯域、帯域５７（帯域Ｕ１）は移動局４０Ａ（移動局〈１〉）から基地局３０への通信用帯域、帯域５８（帯域Ｄｉ１）は移動局４０Ａ（移動局〈１〉）から移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）への通信用帯域である。このような割当に従って通信を行うことにより、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、基地局３０及び移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）と基地局との接続を断つことなく、同時にデータ通信を行うことができる。
図４は、上記通信例におけるデータの流れを示す制御シーケンス図であり、図中の番号は処理のステップを示す。
図４において、基地局３０に対して、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）が接続処理を終了し、通信を開始している状態（番号６０）にあるものとする。
まず、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、ＵＰ−ＬＩＮＫ５２の割当帯域において、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）へデータを送信するための移動局間直接通信用帯域割当要求（番号６１）と通常の基地局移動局間通信用帯域割当要求（番号６２）を基地局３０に送信する。
また、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）は、ＵＰ−ＬＩＮＫ５２の割当帯域において、通常の基地局移動局間通信用帯域割当要求（番号６３）を基地局３０に送信する。
基地局３０は、各移動局からの帯域割当要求情報と基地局３０から移動局への帯域割当要求をまとめた割当要求（番号６４）を中央制御装置３１へ伝送する。
中央制御装置３１は、帯域割当要求（番号６４）に応じて、次の基地局移動局間通信用周波数と移動局間直接通信用周波数のフレーム内の帯域割当情報を基地局３０に通知（番号６５）する。
基地局３０では、次のフレームの制御情報帯域において、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）から移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）への直接通信用帯域と周波数割当情報（番号６６）及び移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）に対する基地局移動局間通信用帯域割当情報（番号６７），（番号６８）を送信し、各移動局は制御情報帯域で受信処理を行う。
基地局３０は、基地局移動局間通信用周波数のＤＯＷＮ−ＬＩＮＫ５１における割当帯域において移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）に対する基地局移動局間通信データ（番号６９），（番号７０）を送信し、各移動局は割当帯域において受信処理を行う。
移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、移動局間直接通信用周波数の直接通信用割当帯域において移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）に対する移動局間直接通信データ（番号７１）を送信し、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）は割当帯城において受信処理を行う。
移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、及び移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）は、ＵＰ−ＬＩＮＫ５２における割当帯域において基地局３０に対する基地局移動局間通信データ（番号７２），（番号７３）を送信し、基地局３０は割当帯城において受信処理を行う。
図５は、基地局３０側の通信処理を示すフローチャートであり、図中、Ｓはフローのステップを示す。
まず、ステップＳ１１のキャリアセンス処理において、基地局３０の無線処理手段３３（図１）により利用可能な周波数を検知する。検知された周波数のうち基地局３０の使用する周波数を選び、送受信準備をすると共に、移動局間通信に使用可能な周波数を中央制御装置３１に通知する。また、同時に基地局３０の使用する周波数以外で利用可能な周波数を中央制御装置３１に通知する。
ステップＳ１２の制御信号送信処理において、フレーム同期を行うための信号や中央制御装置３１により割当られた帯域割当情報等の制御情報を無線制御手段３５より作成し、フレーム処理手段３４により送信用データに変換し、無線処理手段３３及びアンテナ３２により送信する。
ステップＳ１３の通信データ送信処理において、回線処理手段３６により外部からの送信用データを、無線制御手段３５の指示に従いフレーム処理手段３４に送り、フレーム処理手段３４で送信用データに変換し、無線処理手段３３及びアンテナ３２により送信する。
ステップＳ１４の通信データ受信処理において、無線信号をアンテナ３２及び無線処理手段３３により受信する。受信されたデータはフレーム処理手段３４により制御情報と受信データに分離される。帯域割当要求等の制御用情報は無線制御手段３５により処理され、必要な情報は中央制御装置３１に送られ処理される。受信データは回線処理手段３６により外部フォーマットに整えた上で外部に送られる。
ステップＳ１５で通信終了か否かを判別し、通信終了でなければステップＳ１１に戻って上記処理を繰り返し、通信終了であれば本フローを終了する。
図６は、移動局側の通信処理を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２１のキャリアセンス処理において、無線処理手段４３により利用可能な周波数を検知する。
ステップＳ２２の制御信号受信処理において、アンテナ４２及び無線処理手段４３により受信された基地局３０からの制御信号を元にフレーム同期を取り、フレーム処理手段４４で制御情報に変換し、無線制御処理手段４５により帯域割当情報等を解読し、通信データ送受信処理の際の制御情報として保存する。
フレーム内の割当帯域（時間）になった際に、無線制御処理手段４５は送受信動作に入ることを無線処理手段４３に通知し、ステップＳ２３で移動局間直接通信か否かを判別し、移動局間直接通信の場合はステップＳ２４で移動局間直接通信用の周波数への変更を無線処理手段４３に通知し、送受信周波数を変更してステップＳ２５に進む。移動局間直接通信でない場合はそのままステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５の通信データ送受信処理において、無線処理手段４３は通信データを受信し、フレーム処理手段３４に送り、制御情報と受信データに分離を行う。制御用情報は無線制御手段３５により処理される。受信データは回線処理手段３６により外部フォーマットに整えた上で外部に送られる。また、無線制御手段３５の指示に従い回線処理手段３６により外部からの送信用データをフレーム処理手段３４に送り、送信用データに変換されたものを無線処理手段４３及びアンテナ４２により送信する。
ステップＳ２６で帯域があるか否かを判別し、帯域があればステップＳ２３に戻って上記処理を繰り返し、帯域がなければステップＳ２７で通信終了か否かを判別する。通信終了でなければステップＳ２１に戻って本フローを繰り返し、通信終了であれば本フローを終了する。
以上述べたように、本実施の形態の無線通信システムは、中央制御装置３１が、基地局移動局間通信に用いられる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信で用いる際に、基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、基地局移動局間通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段と、基地局３０又は移動局４０からの割当要求に従って移動局間直接通信の帯域及び周波数を割り当てる割当手段とを備え、基地局移動局間通信の制御情報５５を、従来の移動局間直接通信による制御情報の代わりに利用して基地局移動局間通信と移動局間直接通信のフレームを同期させるように構成したので、基地局３０から移動局４０への通信用帯域ＤＯＷＮ−ＬＩＮＫ５１と移動局４０から基地局３０への通信用帯域ＵＰ−ＬＩＮＫ５２と移動局４０から移動局４０への直接通信用帯域５４とを同列に処理することが可能となる。
したがって、基地局３０の周波数以外で移動局間直接通信を行う際にも、移動局間直接通信と基地局移動局間通信を同時に、又は、基地局３０との接続を保った状態で移動局間直接通信を行うことができる。
また、基地局が移動局間直接通信の制御を行うことにより移動局の負担を軽減することができる。
第２の実施の形態
本実施の形態は、通信の帯域の割当方を変えた場合の例である。
図７は、本発明の第２の実施の形態の無線通信システムにおけるデータの流れを示す制御シーケンス図である。また、図８は、本無線通信システムにおける帯域割当を示すブロック図であり、図２に対応する。
また、本無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例は、図３と同様である。
図７において、基地局３０と移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）が通信回線を開いた状態状態（番号８０）にあるものとする。
移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）が基地局との通信帯域要求（番号８１）を送信し、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）が移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）との通信帯域要求（番号８２）を送信する。
これらの帯域要求に対して、図８の割当フレーム構成例に示すように、中央制御装置３１は、基地局３０と移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）との通信帯域として帯域９２（帯域Ｄ１）、帯域９３（帯域Ｕ１）を割当て（番号８３）、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）と移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）との通信帯域として帯域９４（帯域Ｄ２）、帯域９５（帯域Ｕ２）を割当てる（番号８４）。なお、９１は制御情報である。これらの割当に従い、基地局３０と移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）の通信（番号８５），（番号８７）を行い、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）と移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）の通信（番号８６），（番号８８）を行う。
本実施の形態の無線通信システムでは、基地局３０が、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）と移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）の移動局間直接通信を基地局３０の周波数外で行うことを指示することにより、基地局３０は、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）と通信を行うことができる。
本実施の形態によれば、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）と移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）の直接通信が基地局３０と同じ周波数で行われた場合、その帯域において、基地局３０はデータの送受信が行えなくなるが、別の周波数で行うことにより、基地局３０はフレーム内の全帯域（時間）でデータの送受信を行うことが可能になる。
これにより、一つの基地局で複数の周波数を通信に使用する効率的な無線通信システムを実現することができる。
第３の実施の形態
本実施の形態は、通信のフレームの帯域の割当方を変えた場合の例である。
図９は、本発明の第３の実施の形態の無線通信システムにおけるフレーム割当を示すブロック図であり、基地局移動局間通信の周波数と移動局間直接通信の周波数それぞれのフレームの帯域割当例である。
また、本無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例は、図３と同様である。
図３及び図９において、基地局３０は、制御情報１００によりフレーム同期と帯域割当を報知する。Ｄｏｗｎ−ｌｉｎｋフェーズＤ１（番号１０１）、Ｄ２（番号１０２）、Ｄ３（番号１０４）、Ｄ４（番号１０３）は、それぞれ基地局３０から移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）、移動局４０Ｄ（移動局〈４〉）（図３では、図示略）への送信割当帯域である。同様に、Ｕｐ−ｌｉｎｋフェーズＵ１（番号１０７）、Ｕ２（１０８）、Ｕ３（番号１０６）、Ｕ４（番号１０５）は、それぞれ移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）、移動局４０Ｄ（移動局〈４〉）から基地局３０への送信割当帯域である。また、Ａ１（番号１０９）は、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）と移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）の直接通信用の割当帯域である。この例では、直接通信用周波数を１つにしているが、無線通信システムで使用可能な周波数数であればよく１つ以上の場合もある。
図１０は、本無線通信システムにおける基地局及び移動局通信状況例を示す図であり、図９において割当られた各通信端末の通信状況を示している。
基地局３０は、フレーム同期のための制御情報（帯域割当情報を含む）を報知し、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４で各移動局へ情報の送信を行い、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４で各移動局からの情報の受信を行っている。ここでは割当に変化がないものとして４フレーム程度の通信状況を図示している。
移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、基地局３０からの制御情報を受信し、Ｄ１で基地局３０からの情報を受信し、Ｕ１で基地局３０へ情報を送信している。さらに、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、先頭から２フレーム目と３フレーム目に示されるように、割当Ａ１において移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）と基地局移動局通信の周波数とは別の周波数を用いて直接通信を行っている。
このように、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は、基地局３０と通信を行いながら同時に移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）と直接通信を行うことができる。また、直接通信を別周波数で行っているため、直接通信を行っている時間も基地局３０は、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）、移動局４０Ｄ（移動局〈４〉）と通信を行うことができる。
第４の実施の形態
本実施の形態は、通信のフレームの帯域の割当方を変えた場合の例である。
図１１は、本発明の第４の実施の形態の無線通信システムにおけるフレーム割当を示すブロック図であり、基地局移動局間通信の周波数と移動局間直接通信の周波数それぞれのフレームの帯域割当例である。
また、本無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例は、図３と同様である。
図３及び図１１において、基地局移動局間通信の周波数では、フレーム同期のための制御情報（番号１１０）、Ｄｏｗｎ−ｌｉｎｋフェーズＤ１（番号１１１）、Ｄ２（番号１１２）、Ｄ３（番号１１４）、Ｄ４（番号１１３）は、それぞれ基地局から移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）、移動局４０Ｄ（移動局〈３〉）（図３では、図示略）への送信割当帯域であり、Ｕｐ−ｌｉｎｋフェーズＵ１（番号１１７）、Ｕ２（番号１１８）、Ｕ３（番号１１６）、Ｕ４（番号１１５）は、それぞれ移動局４０Ａ（移動局〈１〉）、移動局４０Ｂ（移動局〈２〉）、移動局４０Ｃ（移動局〈３〉）、移動局４０Ｄ（移動局〈４〉）から基地局への送信割当帯域である。また、Ａ１（番号１２１）、Ａ２（番号１２０）、Ａ３（番号１２３）、Ａ４（番号１１９）、Ａ５（番号１２２）は、それぞれ移動局〈２〉，移動局〈３〉間、移動局〈１〉，移動局〈３〉間、移動局〈１〉，移動局〈２〉間、移動局〈１〉，移動局〈４〉間、移動局〈３〉，移動局〈４〉間の直接通信割当である。
図１２は、本無線通信システムにおける基地局及び移動局通信状況例を示す図であり、図１１において割当られた各通信端末の通信状況を示している。
例えば、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）が基地局と通信を行っているＤ１において、移動局４０Ａ（移動局〈１〉）は複数の無線送受信部を有していない場合、他の移動局と通信を行うことはできない。
したがって、図１２に示すように中央制御装置３１（図３）は、Ｄ１以外の帯域で直接通信の割当を行う。
本実施の形態では、中央制御装置３１は、各移動局、基地局の帯域割当要求を元に基地局移動局通信、移動局間直接通信を行うための組み合わせを演算し、図１１のように無線帯域を最大限使う効率的な割当を行って、基地局３０に通知し、各移動局へ報知する。このような集中制御をすることにより、ＩＥＥＥ８０２，１１のような自律分散式における信号の衝突回避のための待機時間の間が空くことなく周波数を完全に使うことができる上に、移動局間直接通信の要求と、基地局移動局間通信の要求を一つの中央制御装置３１が管理することによって、割当がぶつかることなく送受信を行うことができる。
なお、上記各実施の形態では、基地局３０と、基地局３０に無線接続される移動局４０と、基地局３０内に設置され、帯域割当要求に応じて通信用周波数のフレーム内の帯域を割当てる中央制御装置３１とを備える無線通信システムに適用した例であるが、ＴＤＭＡ方式の無線通信装置であればどのような装置にも適用可能である。例えば、親機と複数の子機とが無線通信によって接続されたコードレス電話機や、無線通信機能を備えたＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）や小型ノート型パソコンにも応用できる。
また、無線通信システムが、通信管理を行うマスターと、該マスターの指示に従うスレーブという形で基地局、移動局機能の両方を具備する複数の同一無線端末によって構成され、該無線端末が基地局動作と移動局動作をそれぞれ担当する無線通信システムであってもよい。
産業上の利用の可能性
以上のように、本発明の無線通信システムは、基地局の周波数以外で移動局間直接通信を行う際にも、移動局間直接通信と基地局移動局間通信を同時に、又は、基地局との接続を保った状態で移動局間直接通信を行うことができる。
また、基地局が移動局間直接通信の制御を行うことにより移動局の負担を軽減することができる。
さらに、基地局移動局間通信に用いられる第１の周波数とは異なる第２の周波数で移動局間直接通信を行うことにより、基地局は移動局間直接通信が行われている時間領域でもデータの送受信ができるなど一つの基地局で複数の周波数を通信に使用することによる効率的な無線通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の無線通信システムにおける基地局及び移動局装置例の構成を示すブロック図であり、図２は、本無線通信システムにおける移動局間直接通信におけるフレーム構成例を示す図であり、図３は、本無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例を示すブロック図であり、図４は、本無線通信システムの通信例におけるデータの流れを示す制御シーケンス図であり、図５は、本無線通信システムの基地局側の通信処理を示すフローチャートであり、図６は、本無線通信システムの移動局側の通信処理を示すフローチャートであり、図７は、本発明の無線通信システムにおけるデータの流れを示す制御シーケンス図であり、図８は、本無線通信システムにおける帯域割当を示すブロック図であり、図９は、本無線通信システムにおけるフレーム割当を示すブロック図であり、図１０は、本無線通信システムにおける基地局及び移動局通信状況例を示す図であり、本無線通信システムにおけるフレーム割当を示すブロック図であり、図１２は、本無線通信システムにおける基地局及び移動局通信状況例を示す図であり、図１３は、従来の無線通信システムのＴＤＭＡ方式の無線通信システムにおけるフレーム構成例を示す図であり、図１４は、従来の無線通信システムを用いた無線ＬＡＮの構成例を示すブロック図であり、図１５は、従来の無線通信システムにおける移動局間直接通信におけるフレーム構成例を示す図であり、図１６は、ＩＥＥＥ８０２．１１方式における通信例を示す図であり、図１７は、ＨｉｐｅｒＬＡＮ方式におけるフレーム構成例を示す図である。

Claims (5)

1. 基地局と前記基地局に無線接続される移動局とで構成され、基地局を介さずに前記移動局間で通信が可能な無線通信システムにおいて、
   基地局移動局間通信に用いられる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信で用いる際に、
   前記基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、
   基地局移動局通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 基地局に無線接続され、第１の周波数による基地局移動局間通信と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数による、前記基地局を介さない移動局間直接通信が可能な移動局であって、
   前記基地局移動局間通信で用いる制御情報に基づいて、
   基地局移動局通信におけるフレームと移動局間直接通信におけるフレームを同期させる同期手段を備えることを特徴とする移動局。
3. 基地局と前記基地局に無線接続される移動局とで構成される無線通信システムにおける基地局であって、
   前記移動局からの要求に基づき、
   基地局移動局間通信に用いる第１の周波数とは異なる第２の周波数を移動局間直接通信用に割当てる割当手段を備えることを特徴とする基地局。
4. 基地局と前記基地局に無線接続される移動局とで構成され、第１の周波数による基地局移動局間通信と、
   前記第１の周波数とは異なる第２の周波数による、前記基地局を介さない移動局間直接通信が可能な無線通信システムにおける基地局であって、
   前記移動局からの要求に基づき、移動局間直接通信におけるフレーム内の帯域を割当てる割当手段を備えることを特徴とする基地局。
5. 複数の利用可能な周波数でキャリアセンスを行い、前記基地局の使用する周波数以外の利用可能周波数を保持する保持手段を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の基地局。

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