JPWO2009022368A1 - 無線通信システムにおける制御情報送信及び受信方法と，これを用いる無線基地局及び無線端末 - Google Patents

Abstract

本発明は、無線基地局において、混在する旧規格の無線端末と新規規格の無線端末とに無線リソースの割当てを可能としたものである。無線基地局は、全ての無線端末に共通な第一の制御情報とそれぞれの無線端末に固有の第二の制御情報をそれぞれ生成し、前記第一の制御情報と旧規格のグループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報とを同一の変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信し、新規規格のグループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報を前記無線基地局と前記無線端末間の無線チャネル状態に応じた変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信する。

Description

本発明は，無線通信システムにおける制御情報送信及び受信方法と，これを用いる無線基地局及び無線端末に関する。

IEEE（Institute of
Electrical and Electronics Engineers）802.16 Working Group（以下，単に802.16 WGと表記する）によって，無線通信システムにおける無線基地局に複数の端末が接続可能な１対多点（P-MP：Point-to-Multipoint)型通信方式が規定されている。

そして，802.16 WGでは，主に固定通信用途向けの802.16d仕様(802.16-2004)
（非特許文献１）と移動通信用途向けの802．16e仕様(802．16e-2005)(非特許文献２）の２種類を規定している。

802.16 WGにおいて複数の物理層が規定されているが，直交周波数分割多元（OFDM：Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）や直交周波数分割多元接続（OFDMA：Orthogonal Frequency
Division Multiplexing access）などの技術が主に使用される。

図１に，802.16d/eの無線通信システムのサービスイメージを示す。同図に示すように，１台の無線基地局（ＢＳ）１（以降，単に無線基地局ＢＳと表記する。）に複数の無線端末（ＭＳ）２−１，２−２，２−３（以降，特定する場合を除き，単に無線端末ＭＳと表記する。）が接続されるP-MP型接続を基本とする。

802.16d/eでは，無線基地局ＢＳが，無線フレームにおける無線リソース (OFDM シンボル：Symbol，サブチャネル：Subchannel)の割当情報，及び使用する変調方式及び符号化方式とそのレートの組み合わせを含む情報であるバーストプロファイル（Burst
Profile）をDL(Downlink)-MAPメッセージと呼ばれるブロードキャスト情報を報知することで，配下の無線端末ＭＳに通知する。また，無線端末ＭＳから無線基地局ＢＳへは，UP(Uplink)-MAPメッセージにより情報が送られる。

図２に，無線フレームの一例を示す。無線フレームは，無線基地局ＢＳから無線端末ＭＳに送信されるダウンリンク（Downlink：DL)サブフレームと無線端末ＭＳから無線基地局ＢＳに送信されるアップリンク（Uplink：UL)サブフレームから構成される。

なお，同図は，ダウンリンクDLとアップリンクULを時間多重する方式を表しているが，ダウンリンクDLとアップリンクULにそれぞれで異なる周波数帯を割り当てて用いる周波数多重も取り得る。

同図２に示すように，プレアンブル（Preamble）１００と呼ばれる固定パターンの同期信号が無線フレームの先頭で無線基地局ＢＳから送信される。無線端末ＭＳは，プレアンブル１００を利用して，無線基地局ＢＳとの同期を確立する。

プレアンブル１００に続くフレーム制御ヘッダ（FCH：Frame
Control Header）１０１は，後続するDL-MAPメッセージ１０２の送信に用いられる符号化方式やDL-MAPメッセージ１０２のサイズを表し，無線端末ＭＳがDL-MAPメッセージ１０２を受信できるようにする。

DL-MAPメッセージ１０２およびUL-MAPメッセージ１０３は，それぞれ，ダウンリンクDLの無線リソース（シンボル：Symbol，サブチャネル：Subchannel，これらをバースト：Burstという)の割当と，使用するバーストプロファイル（Burst
Profile）を指定する。

図２に示す例では，DL-MAPメッセージ１０２はバースト＃１（DL
Burst #1）からバースト＃５（DL Burst #5）までの無線リソース割り当てをいずれの無線端末ＭＳとの通信に用いるかを指定する。

一方，UL-MAPメッセージ１０３は，バースト＃１（UL
Burst #1）からバースト＃５（UL Burst#5）までの無線リソース割当をどの無線端末ＭＳとの通信に用いるかに加え，全ての無線端末ＭＳが共通に使用することのできるレンジング・サブチャネル（Ranging
Subchannel）１０４を指定する。

なお，DL-MAPメッセージ１０２は，DL-MAPメッセージ１０２が送信される無線フレーム内のバースト割当を指定するのに対し，UL-MAPメッセージ１０３はUL-MAPメッセージ１０３が送信される無線フレームの次(あるいは，より後)の無線フレームにおけるULサブフレームのバースト割当を指定する。

図３に示すテーブルは，DL-MAPメッセージ１０２に含まれるフィールドを示す。テーブルの最下欄のDL-MAP_IEにさまざまな情報が含まれ，例えば，ダウンリンクのバースト割当情報が含まれる。

図４に示すテーブルは，図３の最下欄のバーストプロファイルDL-MAP_IEの例を示す。同表中，ダウンリンク周期使用コード（DIUC ：Downlink Interval Usage Code)２００は，バーストプロファイルDL-MAP_IEで指定されるバーストの変調方式及び符号化方式(符号化レート含む)を表すコードである。

また，コネクションＩＤ（CID：Connection
ID)２０１は，バーストプロファイルDL-MAP_IEで指定されるバーストに含まれるパケットのコネクションの識別子であり，無線端末ＭＳは，このパケットのコネクションの識別子であるコネクションＩＤ２０１を認識して，デコードするバーストを選択することができる。

さらに，図５に前記のバーストプロファイルDL-MAP_IEによりダウンリンクバーストを指定する概念を示す。

図４に示すシンボルオフセット(Symbol Offset)２０２と，サブチャネルオフセット（Subchannel
Offset）２０３でダウンリンクバーストの開始位置が指定される。さらに，サブチャネル数(Number of Subchannels)２０４でダウンリンクバーストの大きさが指定される。なお，図５はダウンリンクバースト＃２（DL
burst #2）についての指定を示している。

図６は，UL-MAPメッセージ１０３に含まれるフィールドを示すテーブルである。同図中の最下欄のバーストプロファイルUL-MAP_IEにさまざまな情報が含まれ，例えば，無線基地局ＢＳに向かうアップリンクのバースト割当情報が含まれる。

図７に示すテーブルに，バーストプロファイルUL-MAP
IEの例を示す。同図中，アップリンク周期使用コード（UIUC：Uplink Interval Usage Code)３０１は，バーストプロファイルUL-MAP
IEで指定されるバーストの変調方式及び符号化方式(符号化レート含む)を表すコードである。

また，コネクションＩＤ(CID)３００は，バーストプロファイルUL-MAP
IEで指定固定されるバーストを割り当てた無線端末ＭＳの識別のための識別子である。

無線端末ＭＳの基礎コネクションＩＤ（basic
connection ID）が使われる。期間（Duration）３０２は，割り当てる無線リソース量を表す。割り当てる無線リソース(サブチャネル：Subchannel
及びシンボル：Symbol時間)は，UL-MAPメッセージ中のこのバーストプロファイルUL-MAP_IEの記載順序により相対的に指定される。

図８に，アップリンクバースト（Uplink Burst）の割り当ての例を示す。同図右側に示すように，スロット（Slot）は時間軸(Symbol方向)に順次割り当てられ，アップリンクゾーン（Uplink
Zone）の切れ目で次のサブチャネル（Subchannel）に移りながら，期間（Duration）３０２で指定されるスロット（Slot）数分のスロットがアップリンクバーストに割り当てられる。

次のアップリンクバーストは引き続き，次のスロット（Slot）から割り当てを受けることになる。したがって，アップリンクバーストの割り当ては，サブチャネル（Subchannel）数とシンボル（Symbol）数で四角形として表されるダウンリンクバーストとは異なり，
「欠け」のある形となり得る。

なお，図８では，サブチャネル（Subchannel）は，ローテーション（Rotation）前の論理的な番号を表す。また，同図では，パーミュテーション（Permutation）としてPUSCを想定し，１スロット(Slot)を１サブチャネル（Subchannel）×３シンボル（Symbols）として図示してある（図８，Ａ参照）。

アップリンクゾーン（Uplink Zone）内でどのバースト（Burst）からスロット（Slot）を割り当てていくかは，UL-MAP
メッセージ１０３に含まれるバーストプロファイルUL-MAP-IEの順番で決まる。

図９は，図８に示すアップリンクゾーン（Uplink
Zone）内のアップリンクバースト割り当てをするUL-MAP メッセージ１０３の例を示したものである。

最上行のＡ（UL link Zone Switch
IE）は，当該アップリンクゾーンの始まりシンボルを指定する。最下行のＢ（UL link Zone Switch IE）は次のアップリンクゾーン（UL Zone）の始まりシンボルを指定する。これにより，前のゾーン（Zone）の終わりがわかる。

さらに，図９において，Ｃの領域では，リストアップされたバーストプロファイル(Burst Profile IE)の順番で，期間(Duration)で指定されたスロット数だけ，ゾーン内のスロットをアップリンクバーストに割り当てていく。領域Ｄは，サブチャネル（Subchannel）数×スロット数で指定されるＣＤＭＡ帯域要求プロファイルである。該当のUL-MAPメッセージ１０３を参照する。

上述したように，無線基地局ＢＳは，無線端末ＭＳと通信するための無線リソースの割当情報等を含むDL-MAPメッセージ１０２を無線端末ＭＳに送信する。このとき，前記MAPメッセージの情報は，無線基地局ＢＳのサービスエリア内の全無線端末ＭＳが受信できるように，パスロスや雑音にもっとも強いバーストプロファイル（Burst
Profile）を使って送信する。

しかしながら，パスロスや雑音にもっとも強いバーストプロファイルは無線リソースの使用効率が悪い。従って，本来，より効率の高いバーストプロファイルで通信可能な無線端末ＭＳに対する情報も効率の悪いバーストプロファイルで送信されるため，無線リソースの使用効率が悪いという問題がある。

特許文献１では，かかる問題を解決するために，全無線端末に共通な情報は，効率の悪いバーストプロファイルで確実に送信する。そして，共通な情報の送信に用いるバーストプロファイルより効率の良いバーストプロファイルで通信できる無線端末宛の情報は，該当の無線端末ＭＳが受信できるバーストプロファイルを用いて，情報を送れるようにしている。

かかる特許文献１では，具体的には，以下の技術的特徴を開示している。

第一に共通情報には，個別情報が送信されるバーストの情報(位置及びバーストプロファイル)が含まれる。

第二に個別情報は，無線端末ＭＳとのユーザデータの通信に使われるバーストプロファイルより頑丈な（ローバスト：Robust）なバーストプロファイルとしても良い。

第３に共通情報は，システムがサポートするバーストプロファイルのうち，最もローバストなバーストプロファイル，或いは，接続する無線端末ＭＳと通信するのに十分にローバストなバーストプロファイルを利用する。

第４に無線端末ＭＳは，チャネル状態に応じてグループ化され，グループ毎の共通割当情報を利用することもできる。

図１０に，特許文献１による割当情報の送信例を示す。同図では，共通情報を含むDL-MAP#1と，無線端末ＭＳのチャネル状態(CINR等)に応じたバーストプロファイルで送信される。

このとき，個別情報の受信をより確実にするために，ユーザデータの通信に用いるバーストプロファイルよりも頑強（Robust）なバーストプロファイルを用いて，個別情報を送信することができる。

例えば，QPSK 1/2で送信されるDL-MAP#2（図１０，Ｂ）には，QPSK
1/2，QPSK 3/4，16QAM 1/2でユーザデータの通信を行う無線端末ＭＳ宛の個別情報が含まれる。16QAM 1/2で送信されるDL-MAP#3（図１０，Ｃ）には，16QAM
2/3, 16QAM 3/4, 64QAM 1/2でユーザデータの通信を行う無線端末ＭＳ宛の個別情報が含まれる。

また，共通情報を含むDL-MAP#1には，DL-MAP#2からDL-MAP#4までのBurst情報(位置及びBurst
Profile)の情報を含む（図１０，Ａ）。
IEEE Std 802.16TM-2004 IEEE Std 802.16eTM-2005 特表2007-511975号公報

上記の特許文献１に示されるような無線通信システムにおいては，IEEE802．16e準拠の無線端末，即ち効率の悪いバーストプロファイル(QPSK 1/2)を用いてMAP情報を受信することを想定している無線端末が共存することができないという問題がある。

すなわち，802．16eの次期バージョンとして検討が開始される802．16m準拠の無線端末ＭＳとの共存ができないという問題が生じることになる。

また，上記特許文献１に開示されている方法では，「チャネル状態」のみで，無線端末ＭＳに対する割当情報を送信するバーストプロファイルを決定している。しかし，チャネル状態だけをパラメータとして，バーストプロファイル毎に制御情報を分割して送ることは，複数の制御情報を送ることで，不使用スロット(Slot)の発生，ヘッダ＋CRC（誤り訂正巡回符号）によるオーバーヘッドのために，実際に使用する無線リソース量がかえって，増加するという可能性がある。

なお,無線リソースはスロット“Slot”と呼ばれる単位で使用される。例えば，スロットは，２８サブキャリア（Subcarrier）のうち，４サブキャリア（Subcarrier）
x ２OFDMAシンボル（Symbols）で定義され，QPSK 1/2の場合,２４ビットの情報に対応する。

さらに，共通情報に全個別情報の位置およびバーストプロファイル情報が含まれるが，これは効率を悪化させる。

すなわち，無線端末ＭＳは，自分宛の割当の有無を確認するために，個別情報を全て見る必要があるので，全ての個別情報の位置及びバーストプロファイルの情報を通知するのに，共通情報を用いる必然性はない。

したがって，本発明の目的は，従来規格の無線端末と新規規格の無線端末を混在させてサービスが提供できるようになるとともに，無線リソースの更なる有効利用を可能とする無線システムにおける制御情報送信及び受信方法と，これを用いる無線基地局及び無線端末を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明では，以下の基本的手順を採用する。

無線端末ＭＳの登録情報(例えば，既存規格16e 又は新規規格16mの登録)から，共通情報と異なる符号化方式及び変調方式で，個別の制御情報の受信が可能か否かを判断する。

制御情報を送信するために所要無線リソース量を計算する。

所要無線リソース量が最小になる符号化方式及び変調方式を決定する。

さらに，個別情報を，当該個別情報を送信する無線リソースを要する符号化方式及び変調方式より低い効率の符号化方式及び変調方式で送信する個別情報に含める。

本発明の上記特徴により，従来規格の無線端末と新規規格の無線端末を混在させてサービスが提供できるようになるとともに，無線リソースの更なる有効利用が可能となる。

802.16d/eの無線通信システムのサービスイメージを示す図である。 無線フレームの一例を示す図である。 DL-MAPメッセージに含まれるフィールドを示す図である。。 図３の最下欄のバーストプロファイルDL-MAP_IEのバーストプロファイル（BurstProfile）の例を示す図である。 バーストプロファイルDL-MAP_IEによりダウンリンクバーストを指定する概念を示す図である。 UL-MAPメッセージに含まれるフィールドを示すテーブルを示す図である。 バーストプロファイルUL-MAPIEの例を示す図である。 アップリンクバースト（Uplink Burst）の割り当ての例を示す図である。 図８に示すUplink Zone内UL バースト割り当てをするUL-MAPメッセージの例を示す図である。 特許文献１による割当情報の送信例を示す図である。 本発明に従う無線基地局ＢＳにおける割当メッセージの生成・送信フローチャートを示す図である。 無線チャネル状態情報であるチャネル間干渉雑音比CINRをサポートするバーストプロファイルの対応テーブルの例を示す図である。 割当メッセージ生成テーブルの例を示す図である。 割当メッセージの送信例を示す図である。 本発明に従う処理を実行する無線基地局ＢＳのブロック構成例を示す図である。 無線端末管理テーブルの一例である。 本発明に従う従来規格の無線端末ＭＳと新規規格の無線端末ＭＳにおけるMAPメッセージの受信処理フローチャートを示す図である。 受信処理を行う無線端末ＭＳの構成例ブロック図である。 無線リソースに割当てられるスロット（Slot）を説明する図である。 スロット当たりのデータ転送量を示す図である。 効率が向上する例を示す割当てメッセージの作成例である。 無線基地局ＢＳにおける割当メッセージの生成・送信フローチャートを示す図である。 割当情報の送信時に用いることが可能な最高効率バーストプロファイルを示す図である。

以下に本発明に従う実施例を説明する。
［第一の実施の形態］16e無線端末と16m無線端末の共存（Downlink
Map）：
無線基地局ＢＳは，スケジューラに従って無線フレーム（例えば，５ms）毎に，どの無線端末ＭＳにどれだけの無線リソースを割当てるかを決定し，その情報をDL-MAPメッセージ１０２/UL- MAPメッセージ１０３等に格納して送信する。

本実施の形態では，無線基地局ＢＳから無線端末ＭＳ方向のダウンリンクについて説明するが，逆方向のアップリンクも同様の形態で実施が可能である。

図１１に，本発明に従う無線基地局ＢＳにおける割当メッセージの生成・送信フローチャートを示す。

無線基地局ＢＳは，スケジューラに基づき無線リソースの割当タイミングになると，無線リソースの割当対象となる無線端末ＭＳを選択する（ステップＳ１，Ｙ）。このとき，例えば，無線端末の登録情報に基づき高優先度のトラフィックを有する無線端末ＭＳが優先して選択される。

上記の無線端末の登録情報は，例えば，前記無線端末ＭＳが無線基地局ＢＳに接続するときに，該当の無線端末から無線基地局ＢＳに通知して登録される。

そして，要求されるトラフィック量を基に選択された無線端末ＭＳに対する所要バイト量を決定する（ステップＳ２）。

次に，選択された無線端末ＭＳを，従来規格グループ（便宜上，第一の無線端末グループという）と新規規格グループ（便宜上，第二の無線端末グループという）に分類する（ステップＳ３）。

従来規格グループ即ち，第一の無線端末グループは，割当制御情報を一種類のバーストプロファイルでしか受信できない無線端末のグループを指す。すなわち，従来規格グループの無線端末ＭＳは，共通情報の割当情報と個別の割当情報を異なるバーストプロファイルで受信することができない無線端末である。

一方，新規規格グループ即ち，第二の無線端末グループは，共通情報の割当情報と個別の割当情報を異なるバーストプロファイルで受信することができる無線端末ＭＳを意味する。

無線端末ＭＳを従来規格グループと新規規格グループにそれぞれ分類した後，更に，通信に用いるバーストプロファイル毎に更に細分化する（ステップＳ４）。

このとき，使用するバーストプロファイルは，無線基地局ＢＳと無線端末ＭＳ間の無線チャネル状態に依存する。例えば，無線端末ＭＳが測定し，無線基地局ＢＳにフィードバックされた無線チャネル状態情報（例えば，キャリア間干渉雑音比CINR：Carrier to Interference and Noise Ratio）か，無線基地局ＢＳ自身が測定した無線チャネル状態情報を基に，無線基地局ＢＳが各無線端末ＭＳのバーストプロファイルを決定する。

図１２に，無線チャネル状態情報であるキャリア間干渉雑音比CINRをサポートするバーストプロファイルの対応テーブルの例を示す。例えば，キャリア間干渉雑音比CINRがX3〜X4の範囲にある場合は，16QAM
1/2で通信可能ということになる。

図１１に戻り，端末種別とバーストプロファイルの組み合わせで表される各サブグループに必要な所要バイト量を，サブグループに含まれる無線端末ＭＳの所要バイト量の総和として求め，割当情報MAP-IEメッセージを生成する（ステップＳ５）。

割当情報には，無線リソースの情報（使用するシンボル：Symbol,
サブチャネル：Subchannel）と無線端末ＭＳの識別子が含まれる。

無線リソース割当量は，所要バイト量と使用するバーストプロファイルによって決まる。例えば，100バイトのデータをQPSK 1/2と16QAM 1/2で送信することを考えた場合，16QAM 1/2はQPSK 1/2に比べ，２倍の効率であるので，使用する無線リソースは半分で済む。

つぎに，割当メッセージ生成テーブルに従って，無線リソースが割り当てられる無線端末ＭＳの割当情報を含む割当メッセージ，即ち，DL-MAPメッセージ１０２をそれぞれ生成する（ステップＳ６）。

図１３に，割当メッセージ生成テーブルの例を示す。同図のテーブルにおいて，DL-MAPメッセージ１０２（図１３，Ａ）は従来規格の無線端末ＭＳ及び新規規格の無線端末ＭＳが受信可能なメッセージである。

そして，DL-MAPメッセージ１０２は，a.共通情報，b.従来規格の無線端末ＭＳとの通信に用いられる無線リソースの割当て情報，ｃ．本メッセージと同一のバーストプロファイルで通信する新規規格の無線端末ＭＳとの通信に用いられる無線リソースの割当情報を含む。なお，後述する新規規格の無線端末ＭＳに対する割当情報メッセージ（DL-MAPv2メッセージ）のうち，一部の割当情報メッセージ(DL-MAPv2メッセージ)の送信に用いられる無線リソースの割当情報を含むことができる。

また，ｄ．新規規格の無線端末ＭＳに対する割当情報メッセージ（DL-MAPv2メッセージ）も同様に，自身の送信に用いられるバーストプロファイルよりも効率の良いバーストプロファイルで送信される，別のDL-MAPv2メッセージの送信に用いられる無線リソースの割当情報を含むことができる。すなわち，図１３のテーブルの例では，QPSK
1/2で送信されるDL-MAPメッセージ（Ａ）が，16QAM 1/2で送信されるDL-MAPv2メッセージ#1（Ｂ）の無線リソース情報を含み，DL-MAPv2メッセージ#1（Ｂ）が64QAM
1/2で送信されるDL-MAPv2メッセージ#2(Ｃ)の無線リソース情報を含む例を示している。

このように，割当情報メッセージの送信無線リソース情報を，より効率の良いバーストプロファイルで送信することにより，無線リソースの有効利用を更に促進することができる（ステップＳ７：図１１）。

さらに，図１３において，DL-MAPv2メッセージ#1（Ｂ）およびDL-MAPv2メッセージ#2(Ｃ)は，それぞれ，新規規格の無線端末宛の無線リソースの割当情報を含むメッセージである。

例えば，DL-MAPv2メッセージ#1（Ｂ）は，通信に16QAM（様々な符号化方式及び符号化レートの組み合わせを含む）を利用する無線端末ＭＳの無線リソースの割当情報を含むメッセージである。同様に，DL-MAPv2メッセージ#2(Ｃ)は，通信に64QAM（様々な符号化方式及び符号化レートの組み合わせを含む）を利用する無線端末の無線リソースの割当情報を含むメッセージである。

なお，図１３のテーブルの例では，新規規格の無線端末ＭＳに対する無線リソースの割当情報について，同じ変調方式を使う割当情報を１つのメッセージに格納して送信するとしている。しかし，異なる変調方式を使う割当情報を含めることもできる。

また，メッセージの送信に用いるバーストプロファイルは，同メッセージが含む割当情報のバーストプロファイルよりも頑丈（Robust）なバーストプロファイルとして，同メッセージが正常に受信される確率を向上させても良い。

例えば，16QAMとして指定される割当情報を含むメッセージをQPSK
3/4のバーストプロファイルで送信しても良い。

図１４に，ダウンリンクサブフレームにおける割当メッセージの送信例を示す。同図中，フレーム制御ヘッダ（FCH：Frame Control Header)は，固定サイズでフレーム先頭に位置し，変調方式及び符号化方式も固定で決められている。

そのため，無線端末ＭＳはプレアンブル同期することで，フレーム先頭を検知し，フレーム制御ヘッダ（FCH）を復調・復号して情報を取得することができる。フレーム制御ヘッダ（FCH）には，DL-MAPメッセージ１０２を送信するための無線リソースの情報(無線リソースとバーストプロファイル)が含まれる。

つぎに，上記した本発明に従う処理を実行する無線基地局ＢＳのブロック構成例を図１５により説明する。

図１５において，無線基地局ＢＳは，無線端末ＭＳとの間で無線信号を送受信するためのアンテナ２００を有する。デュプレクサ２０１は，アンテナ２００を送受信系統で共用するためのものである。

受信系統として，デュプレクサ２０１の受信出力が入力される受信部２１０，受信信号を復調する復調部２１１，復調した受信信号を復号する復号化部２１２，復号データから制御データを抽出し，バーストプロファイル決定部２０３に与えるとともに，ユーザデータ等の他のデータをパケット再生部２１４に転送する制御データ抽出部２１３，制御データ抽出部から転送されたデータをパケット化してネットワーク（ＮＷ）インタフェース部２０４に引き渡すパケット再生部２１４を有する。

ＮＷインタフェース部２０４は図示しないルーティング装置（複数の無線基地局と接続されており，パケットデータ等のデータの方路制御を行う装置）との間のインタフェース（ここではパケット通信を行うこととする）を形成するインタフェース部である。

一方，送信系統として，ＮＷインタフェース部２０４から受信したパケットデータは，パケット識別部２２０に導かれる。

パケット識別部２２０は，ＮＷインタフェース部２０４から受信したパケットデータをパケットバッファ部２２１に格納する。同時に，パケットデータに含まれるＩＰアドレスを識別し，ＩＰアドレスデータに基づき宛先無線端末ＭＳを特定（例えば，ＩＰアドレスデータと無線端末ＭＳのＩＤの対応を記憶しておき，対応する無線端末ＭＳのＩＤを取得）する。

ついで，無線端末ＭＳのＩＤに対応するＱｏＳ（Quality
of Service:同様にＩＤに対応させて記憶しておく）情報を取得し，ＭＡＰ情報生成部２２２にＩＤ，ＱｏＳ情報，データサイズを与えて帯域割り当て要求を行う。

ＭＡＰ情報生成部２２２は，パケット識別部２２０から帯域割り当て要求を受けると，ＱＯＳに応じて，帯域を割当てる無線端末ＭＳを選択し，送信可能なデータバイト数を決定する（ステップＳ２：図１１）。

そして，選択された無線端末ＭＳを従来規格または新規規格でグルーピングする（ステップＳ３：図１１）。さらに，新規規格の無線端末ＭＳについては，ＭＡＰ情報生成部２２２内に保持する無線端末管理テーブルの情報を基に通信に用いるバーストプロファイルでサブグループ化する（ステップＳ４：図１１）。

図１６は，無線端末管理テーブルの一例である。新規規格の無線端末ＭＳ対応にバーストプロファイルが，対応づけられて保持される。

次に，端末種別及びバーストプロファイル毎に，データバイト数の総和から必要な無線リソースを算出し，送信領域及びバーストプロファイルを指定する割当情報(MAP-IE)を生成する（ステップＳ５：図１１）。

そして，図１４に示したように，割当メッセージ生成テーブルに従って，割当情報を含むＭＡＰデータを生成するとともに，それに従った無線フレームを構成するように，ＰＤＵ生成部２２３に指示する（ステップＳ６：図１１）。

ＰＤＵ生成部２２３は，同期信号（プリアンブル）を基準として形成される無線フレームの各領域にＭＡＰデータ，送信データが格納されるようにＰＤＵデータを生成し，符号化部２２４に送出する。

符号化部２２４，変調部２２５及び送信部２２６はそれぞれ，順にＰＤＵデータを誤り訂正符号化等の符号化処理を施してから変調し，送信部２２６からアンテナ２００を介して無線信号として送信する。

無線基地局ＢＳは，制御部２０３を更に有し，制御部２０３にはバーストプロファイル決定部２０３Ａが含まれる。また，制御部２０３は，記憶部２０３と接続されている。

記憶部２０２には，無線基地局ＢＳが記憶すべき各種データが記憶される。例えば，無線端末毎に決定した能力情報などを記憶する。また，無線基地局ＢＳのリソースの使用状況を管理記憶するために，この記憶部２０２を利用する。

制御部２０３は，無線端末ＭＳからフィードバックされたキャリア対干渉雑音比（CINR）測定値から，バーストプロファイルテーブル（図１２）を参照して，無線端末ＭＳとの通信に用いるバーストプロファイルを決定し，ＭＳ管理テーブルで管理する。

図１６にかかるＭＳ管理テーブルの例を示す。無線端末ＭＳ対応に，バーストプロファイルが設定されている。

図１７に，本発明に従う従来規格の無線端末ＭＳと新規規格の無線端末ＭＳにおけるMAPメッセージの受信処理フローをそれぞれ示す図である。

図１７，（Ａ）において，第一のグループの無線端末ＭＳとして例えば，従来規格の無線端末ＭＳにおけるMAPメッセージの受信処理フローを示す。従来規格の無線端末ＭＳは，DL-MAPメッセージ１０２を受信すると（ステップＳ１０，Ｙ），同メッセージを解析する（ステップＳ１１）。

このDL-MAPメッセージ１０２の解析により共通情報を受信し（ステップＳ１２），更に，第一の無線端末グループは，自分宛の個別割当情報が含まれる場合（ステップＳ１３，Ｙ），同割当情報が指示するバーストプロファイル，無線リソースの無線信号を復調・復号して，自分宛のユーザデータを取得する（ステップＳ１４）。

これに対し，図１７，（Ｂ）において，第二のグループの無線端末ＭＳとして例えば，新規規格の無線端末ＭＳにおけるMAPメッセージの受信処理フローを示す。

第二の無線端末グループの無線端末ＭＳは，図１７，（Ａ）の処理と同様に，DL-MAPメッセージ１０２を受信すると（ステップＳ１０，Ｙ），同メッセージを解析する（ステップＳ１１）。このDL-MAPメッセージ１０２の解析により共通情報を受信し（ステップＳ１２），更に，第二の無線端末グループは，自分宛の個別割当情報が含まれる場合（ステップＳ１３，Ｙ），同割当情報が指示するバーストプロファイル，無線リソースの無線信号を復調・復号して，自分宛のユーザデータを取得する（ステップＳ１４）。

一方，ステップＳ１３において，自分宛の個別割当情報が含まれていない場合（ステップＳ１３，Ｎ），DL-MAPメッセージ１０２に新規規格の無線端末に対応するDL-MAPv2メッセージが含まれる無線リソースの割当情報の有無を確認する（ステップＳ１５）。

DL-MAPv2メッセージが含まれる無線リソースの割当情報が含まれている場合，同割当情報が指示するバーストプロファイル，無線リソースの無線信号を復調・復号して，DL-MAPv2メッセージを取得する。

そして，DL-MAPv2メッセージを解析し（ステップＳ１６），自分宛の個別割当情報が含まれる場合，同割当情報が指示するバーストプロファイル，無線リソースの無線信号を復調・復号して，自分宛のユーザデータを取得する。

DL-MAPメッセージ１０２に自分宛の個別割当情報が含まれない場合，同メッセージにDL-MAPv2メッセージが含まれる無線リソースの割当情報の有無を確認することを，自分宛の割当情報を取得するか，未解析のDL-MAPv2メッセージがなくなるまで繰り返す。

図１８は，上記受信処理を行う無線端末ＭＳの構成例ブロック図である。

無線端末ＭＳは，無線基地局ＢＳとの間で無線信号を送受信するためのアンテナ３００，アンテナ３００を送受信系で共用するためのデュプレクサ３０１を有する。

さらに，受信系として，受信部３１０，受信信号を復調する復調部３１１，復調した受信信号を復号する復号化部３１２，復号データから制御データを抽出する制御メッセージ抽出部３１３を有する。

制御メッセージ抽出部３１３は，抽出したＭＡＰデータをＭＡＰ情報解析部３０４に与え，他の制御データは，制御部３０３へ引き渡すとともに，ユーザデータ等の他のデータをデータ処理部３０２に転送する（ステップＳ１０，図１７）。

ＭＡＰ情報解析部３０４は，無線基地局ＢＳから受信したＭＡＰデータを解析し，解析結果を制御部３０３に与える（ステップＳ１１，図１７）。

すなわち，各種データの送受信タイミング，サブチャネル（Subchannel），バーストプロファイルを制御部３０３に通知する。このとき，新規規格の無線端末ＭＳは，自分宛の無線リソース割当情報を見つけるか（ステップＳ１３，Ｙ，ステップＳ１４，図１７），又は，全てのＭＡＰデータの解析を終了するまで，異なるバーストプロファイルで受信するＭＡＰデータの復調・復号・解析を繰り返す（ステップＳ１５，図１７）。

データ処理部３０２は，受信データに含まれる各種データの表示処理，音声出力処理等を行う。また，データ処理部３０２は，通信先の装置に対して送信を希望するユーザデータをパケットバッファ部３２０に与える。

パケットバッファ部３２０は，データ処理部３０２からの送信データをＭＡＰデータにより指定された送信タイミング，サブチャネル，バーストプロファイルで送信可能とすべく，格納したデータを符号化部３２１に出力する。

符号化部３２１及び変調部３２２は，パケットバッファ部３２０からの送信データをＭＡＰ情報で指定された送信タイミング，サブチャネル，バーストプロファイルで送信するように制御部３０３の制御の下，送信データについて符号化及び変調処理を実行し，アンテナ３００を介して無線信号を送信する。
［第二の実施の形態］スロット数の考慮：
IEEE 802.16のＯＦＤＭＡでは，無線リソースはスロット（Slot）と呼ばれる単位で割当てられる。

図１９にスロットの例を示す。同図の例では，スロットは周波数方向ｆに２４本のデータサブキャリア（更に４本のパイロットサブキャリア）と２つのＯＦＤＭＡシンボル（OFDMA Symbol）で定義される。

したがって，１スロット当たりのデータ転送量は図２０に示すようになる。

前述のように，無線リソースはスロット（Slot）単位に割当てられる。例えば，QPSK
1/2で送信されるDL-MAPメッセージ１０２が３１バイト（Byteｓ）分である場合，図２０に示すようにPSK 1/2の１スロット当たりのデータ量は６バイトであるから，無線リソースは６スロット分消費することになる。

しかし，６スロット目は１バイト分しか使用されず，５バイト分が使用されないことになる。

そこで，第二の実施例では，実際に使用されるスロット数に応じて，個別の無線端末に対する無線リソースの割当情報をどの割当メッセージに格納して転送するかを判断するステップを更に具備して，効率を高めることができる。

図２１は，効率が向上する例を示す割当てメッセージの作成例である。同図のテーブルに示すように，無線端末種別及び新規規格の無線端末ＭＳのバーストプロファイル毎に割当メッセージを生成した場合（図２１，Ａ），合計９スロットの無線リソースを消費することになる。

しかし，ここでは新規規格のバーストプロファイル＝16QAM
1/2の割当情報をQPSK 1/2で送信する割当情報に含め，BP=64QAM 1/2及び3/4の割当情報をバーストプロファイル=16QAM 1/2の割当メッセージに含めることで，合計８スロットの無線リソースの消費量に削減することができるようになる（図２１，Ｂ：最適化欄参照）。

なお，同図において，２つめの割当メッセージは，バーストプロファイルBP=16QAM 1/2を用いて送信することになっているが，含まれる割当情報の対象無線端末が16QAM 3/4なので，バーストプロファイル=16QAM
3/4を用いてメッセージを送信することもできる。

図２２に第二の実施例に従う無線基地局ＢＳにおける割当メッセージの生成・送信フローチャートを示す。

無線基地局ＢＳは，スケジューラに従い無線リソースの割当タイミングになると（ステップＳ１，Ｙ），無線リソースの割当対象となる無線端末ＭＳを選択する。このとき，たとえば，高優先度のトラフィックを有する無線端末が優先して選択される。そして，要求されるトラフィック量を元に選択された無線端末に対する所要バイト量を決定する（ステップＳ２）。

次に，選択された無線端末を，従来規格グループと新規規格グループに分類する（ステップＳ３）。従来規格グループとは，先に説明したように，割当制御情報を一種類のバーストプロファイルでしか受信できない無線端末を指す。すなわち，共通情報の割当情報と個別の割当情報を異なるバーストプロファイルで受信することができない無線端末である。一方，新規規格グループとは，共通情報の割当情報と個別の割当情報を異なるバーストプロファイルで受信するができる無線端末を表す。

無線端末ＭＳを従来/新規規格グループにそれぞれ分類した後，更に，通信に用いるバーストプロファイル毎に更に細分化する（ステップＳ４）。このとき，使用するバーストプロファイルは，無線基地局ＢＳと無線端末ＭＳ間の無線チャネル状態に依存する。

たとえば，無線端末ＭＳが測定し，無線基地局ＢＳにフィードバックされた無線チャネル状態情報（例えば，キャリア対干渉雑音比CINR：Carrier to Interference and Noise Ratio）か，無線基地局ＢＳ自身が測定した無線チャネル状態情報を基に無線基地局ＢＳが各無線端末ＭＳのバーストプロファイルを決定する。

端末種別とバーストプロファイルの組み合わせで表される各サブグループの必要な所要バイト量を，サブグループに含まれる無線端末ＭＳの所要バイト量の総和を求め，割当情報（MAP-IE）を生成する（ステップＳ５）。

割当情報には，無線リソースの情報（使用するシンボル：Symbol,サブチャネル：Subchannel）と無線端末ＭＳの識別子が含まれる。

無線リソース割当量は，所要バイト量と使用するバーストプロファイルによって決まる。例えば，１００バイトのデータをQPSK 1/2と16QAM 1/2で送信することを考えた場合，１６QAM 1/2はQPSK 1/2に比べ，２倍の効率なので，使用する無線リソースは半分で済む。

次に，割当情報を割当メッセージ(DL-MAPメッセージ)に格納する。このとき，割当情報を送信する時に用いるバーストプロファイルの効率が低い割当情報からメッセージ化していく。

すなわち，割当て情報があれば（ステップＳ６０，Ｎ），送信時の効率が低いQPSK 1/2で送信する割当情報を第一に割当メッセージに格納する。そして，この割当メッセージのサイズ(バイト数)をQPSK 1/2で送信するときに要するスロット数を算出する（ステップＳ６１）。

最後のスロットに空き容量が存在すれば（ステップＳ６２，Ｙ），メッセージ化されていない割当情報のうち，送信時の最高効率バーストプロファイルの効率が最も小さい割当情報を空き領域に格納可能かを判断する（ステップＳ６３）。

格納可能であれば（ステップＳ６３，Ｙ），メッセージに挿入し（ステップＳ６４），空き容量がなくなるまで（ステップＳ６２，Ｎ），同様の処理を繰り返す。

図２３に，割当情報の送信時に用いることが可能な最高効率バーストプロファイルを示す。第一の無線端末グループの既存規格の無線端末宛の割当情報は，QPSK 1/2で送信しなければならない。

一方，第二の無線端末グループの新規規格の無線端末でバーストプロファイル（＝16QAM 3/4）の割当情報は，QPSK 1/2，16QAM 1/2，16QAM 3/4のいずれかで送信することが可能である。もちろん，効率の低いバーストプロファイルを用いて送信するほど，無線チャネル状態の劣化に強く，メッセージが正常に受信される確率が高まる。

図２２に戻り，すべての割当情報を割当メッセージに格納すると，それぞれの割当メッセージを所定のバーストプロファイルで送信する（ステップＳ７）。

なお，新規規格の無線端末に対する個別の割当情報を送信する無線リソースは，図１９に示されるスロットの定義(データ（Data）, パイロット サブキャリア（Pilot Subcarrier）数，シンボル数)とは異なるスロットを割当単位としてもよい。

上記したように，本発明により，従来規格に対応する第一のグループの無線端末と，新規規格である第二のグループの無線端末を混在して無線リソースの割当てが可能であり，且つ無線リソースの有効な利用を可能とする。よって，本発明の産業上寄与するところ大である。

Claims (11)

1. 無線基地局と複数の無線端末とを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を前記無線基地局から前記無線端末に送信する方法であって，
   前記複数の無線端末の登録情報に基づいて，前記複数の無線端末を第一の無線端末グループと第二の無線端末グループに分類するステップと，
   前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報とそれぞれの無線端末に固有の第二の制御情報をそれぞれ生成するステップと，
   前記第一の制御情報と，前記第一の無線端末グループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報を同一の変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信するステップと，
   前記第二の無線端末グループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報を前記無線基地局と前記無線端末間の無線チャネル状態に応じた変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信するステップと
   を有することを特徴とする制御情報の送信方法。
2. 請求項１において，
   前記無線端末の登録情報は，前記無線端末が前記無線基地局に接続するときに，該当無線端末から通知することを特徴とする制御情報の送信方法。
3. 請求項１において，
   前記第一の制御情報と前記第一の無線端末グループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報は，前記無線基地局が送信可能な最も効率の悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信することを特徴とする制御情報の送信方法。
4. 請求項１において，
   前記第一の制御情報と前記第一の無線端末グループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報は，前記無線端末固有の第二の制御情報を受信すべき無線端末のすべてが受信可能な変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信することを特徴とする制御情報の送信方法。
5. 無線基地局と複数の無線端末とを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を前記無線基地局から前記無線端末に送信する方法であって，
   前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報と各無線端末固有の第二の制御情報をそれぞれ生成するステップと，
   前記第一の制御情報及び前記第二の制御情報を受信すべき無線端末が受信可能な変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信するときの所要無線リソース量を算出するステップと，
   前記所要無線リソース量に応じて，前記第二の制御情報を送信するときに用いる変調方式及び符号化方式の組み合わせを決定するステップと，
   前記第一の制御情報と前記第二の制御情報を決定された変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信するステップと，
   を有することを特徴とする制御情報の送信方法。
6. 無線基地局と複数の無線端末とを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を前記無線基地局から前記無線端末に送信する方法であって，
   前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報と各無線端末固有の第二の制御情報をそれぞれ生成するステップと，
   前記第一の制御情報及び前記第二の制御情報を受信すべき無線端末が受信可能な変調方式及び符号化方式の組み合わせを決定するステップと，
   前記第一の制御情報と前記第二の制御情報を決定された変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信するステップと，
   前記第二の制御情報が送信される無線リソースまたは変調方式及び符号化方式の組み合わせの指定情報を，前記指定情報に含まれる変調方式及び符号化方式の組み合わせより効率が悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信される，別の前記第二の制御情報のうち，もっとも効率の悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせ以外の変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信するステップと，
   を有することを特徴とする制御情報の送信方法。
7. 無線基地局と複数の無線端末トを備えたからなる無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を前記無線基地局から前記無線端末が受信する方法であって，
   前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報または各無線端末固有の第二の制御情報を受信するステップと，
   前記第二の制御情報が送信されている無線リソースまたは変調方式及び符号化方式の組み合わせの指定情報を，前記指定情報に含まれる変調方式及び符号化方式の組み合わせより効率が悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信される，別の前記第二の制御情報のうち，もっとも効率の悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせ以外の変調方式及び符号化方式の組み合わせで受信するステップと，
   を有することを特徴とする制御情報の受信方法。
8. 無線基地局と複数の無線端末とを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を無線基地局から無線端末に送信する無線システムであって，
   前記複数の無線端末の登録情報に基づいて，前記無線端末を第一の無線端末グループと第二の無線端末グループに分類する分類部と，
   前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報と各無線端末固有の第二の制御情報をそれぞれ生成する制御情報生成部と，
   前記第一の制御情報と前記第一の無線端末グループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報を同一の変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信し，前記第二の無線端末グループに属する無線端末宛の前記第二の制御情報を前記無線基地局と前記無線端末間の無線チャネル状態に応じた変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信する送信部と
   を有することを特徴とする無線基地局。
9. 無線基地局と複数の無線端末トを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を無線基地局から無線端末に送信する無線システムであって，
   前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報と各無線端末固有の第二の制御情報をそれぞれ生成する制御情報生成部と，
   前記第一の制御情報および前記第二の制御情報を受信すべき無線端末が受信可能な変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信するときの所要無線リソース量を算出するリソース量算出部と，
   前記所要無線リソース量に応じて，前記第二の制御情報を送信するときに用いる変調方式及び符号化方式の組み合わせを決定する決定部と，
   前記第一の制御情報と前記第二の制御情報を決定された変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信する送信部と，
   を有することを特徴とする無線基地局。
10. 無線基地局と複数の無線端末とを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を無線基地局から無線端末に送信する無線システムであって，
    前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報と各無線端末固有の第二の制御情報をそれぞれ生成する制御情報生成部と，
    前記第一の制御情報および前記第二の制御情報を受信すべき無線端末が受信可能な変調方式及び符号化方式の組み合わせを決定する決定部と，
    前記第一の制御情報と前記第二の制御情報を決定された変調方式及び符号化方式の組み合わせを用いて送信し，
    前記第二の制御情報が送信される無線リソースまたは変調方式及び符号化方式の組み合わせの指定情報を，指定情報に含まれる変調方式及び符号化方式の組み合わせより効率が悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信される，別の前記第二の制御情報のうち，もっとも効率の悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせ以外の変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信する送信部と，
    を有することを特徴とする無線基地局。
11. 無線基地局と複数の無線端末とを備えた無線通信システムにおいて，前記無線基地局と前記無線端末が通信するときに用いる無線リソースと，変調方式及び符号化方式の組み合わせを含む制御情報を前記無線基地局から前記無線端末が受信する無線システムであって，
    前記複数の無線端末に共通な第一の制御情報または各無線端末固有の第二の制御情報を受信し，
    前記第二の制御情報が送信されている無線リソースまたは変調方式及び符号化方式の組み合わせの指定情報を，指定情報に含まれる変調方式及び符号化方式の組み合わせより効率が悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせで送信される，別の前記第二の制御情報のうち，もっとも効率の悪い変調方式及び符号化方式の組み合わせ以外の変調方式及び符号化方式の組み合わせで受信する受信部と，
    を有することを特徴とする無線端末。

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