WO2002049387A1

WO2002049387A1 - Systeme de radiocommunication

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Publication number: WO2002049387A1
Application number: PCT/JP2001/010498
Authority: WO
Inventors: Minoru Kosaka
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2002-06-20
Also published as: US8369309B2; US8270390B2; US20130114475A1; US20040048609A1; US20150171981A1; US20180206216A1; US9955468B2; CN1478366A; US9258074B2; EP1343340A1; JP4625611B2; JPWO2002049387A1; DE60128132D1; EP1343340B1; US20130215880A1; US20110286369A1; CN1312955C; EP1343340A4; US9025528B2; DE60128132T2

Description

明細書無線通信システム技術分野

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、 AR I B (社団法人電波産業会）の RC R 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 P HS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 1 1 - 122663号公報ゃ特開平 1 1一 341 564号公報に開示されたものがある。

図 1 3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。

フレ一ム内を基地局から移動局へデータを送る DOWN— L I NK3と移動局から基地局へデ一夕を送る UP _L I NK 4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。 W

2 図 1 3 ( 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 2 0 0 と伝送される情報データであるデータペイロード 2 0 1 (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 2 0 0により無線ィンターフェ一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 2 0 0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 1 4は、上記無線通信システムを用いた無線 L ANの構成例を示すプロック図である。

図 1 4において、 7は広域ネットワーク WAN (Wide Area Network) , 8は無線 L AN (Local Area Network) であり、無線 L AN 8は、複数の移動局 1 ；！〜 1 3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 1 0により構成され、基地局 1 0を介して広域ネットヮーク 7に接続される。

移動局 1 1〜1 3は、基地局 1 0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 1 4〜1 6として示される。また、移動局 1 1 (移動局く 1〉）と移動局 1 2 (移動局く 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 1 7で示される。

移動局 1 1 (移動局く 1〉）から移動局 1 2 (移動局く 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 1 4の通信路 1 4， 1 5 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 1 0を介さずに移動局間で通信路 1 7を通して直接デ一夕を送る移動局間直接通信を行う方法が必要となる。

図 1 5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 1 0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 1 5に示すように、基地局の送信する制御情報 1 8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、 I SOZI EC (Internationa 1 Organization for Standardization/International Electrotechnical Commi ssion) 8802 - 11 I EEE (Institute of Electrical and Electroni cs Engineers) 802. 11標準における C SMAZCA (Carrier Sense Mult iple Access with Collision Avoidance) 方式を用いる無線 L AN方式と P D C (Personal Digital Cellular) 携帯電話、 PHS (Personal Handy-phone syst em)、 W— CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) に続く 201 0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 E T S I (European Telecommunications Standards Institute：欧州電気通信標準化協会）の H i p e r L AN及び AR I B (Association of Radio Industries an d Businesses) における MMAC (Multimedia Mobile Access Communication S ys terns) 無線システム等がある。

I EEE 802. 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、 H i p e r LAN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、移動局く 1〉が移動局く 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 Sen d) 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で移動局く 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、 H i p e r LAN方式におけるフレーム構成例を示す図であり、図 1 3と同一構成部分には同一符号を付している。

H i p e r L AN方式では、 T D MA方式のフレーム 2 7内に移動局間直接通信を行うための帯域 2 8を用意し、この帯域 2 8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 1 5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 1 1— 1 2 2 6 6 3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 1 4に示すように移動局 1 1 (移動局く 1 » が移動局 1 2 (移動局く 2〉）及び基地局 1 0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一夕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 L AN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 L AN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エイ装置を配置し、家庭内の情報家電機器（冷蔵庫、レンジ、テレビ、ビデォサーバ、セットトップボックス等）を移動局として無線 L AN (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 1¾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 W

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。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 L AN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 1 0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 1 2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 1 3は、従来の無線通信システムの T D M A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 1 4は、従来の無線通信システムを用いた無線 L AN の構成例を示すブロック図であり、図 1 5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 1 6は、 I E E E 8 0 2 . 1 1方式における通信例を示す図であり、図 1 7は、 H i p e r L AN 方式におけるフレーム構成例を示す図である。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、 3 0は無線通信システムにおける基地局、 4 0は基地局 3 0と無線通信を行う移動局であり、基地局 3 0は中央制御装置 3 1を内蔵する基地局装置例である。

基地局 3 0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 3 1と、無線送受信用のアンテナ 3 2と、利用可能な周波数を検知する無線処理手段 3 3と、割当られた帯域割当情報等の制御情報を送信用デ一夕に変換するフレーム処理を行うフレーム処理手段 3 4と、フレーム同期を行うための信号や中央制御装置 3 1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 3 5と、外部からの送信用データを無線制御手段 3 5の指示に従いフォーマツト'を整えてフレーム処理手段 3 4に送る回線処理手段 3 6とを備えて構成される。中央制御装置 3 1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 3 0に内蔵されていてもよいし、基地局 3 0外部にあってもよい。

また、移動局 4 0は、無線送受信用のアンテナ 4 2と、通信データを受信してフレーム処理手段 4 4に送る無線処理手段 4 3と、受信された基地局 3 0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 4 4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 4 5と、外部からの送信用デ一夕を無線制御手段 4 5の指示に従いフォーマツトを整えてフレーム処理手段 4 4に送る回線処理手段 4 6とを備えて構成される。

無線制御処理手段 4 5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 4 3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 4 3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 3 0又は移動局 4 0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 3 0及び移動局 4 0は、基地局 3 0と移動局 4 0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 4 0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 3 0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 3 0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 1 5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 4 0が基地局 3 0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 5 0と、フレーム内を基地局 3 0から移動局 4 0へデータを送る通信用帯域 D OWN— L I N K 5 1と移動局 4 0から基地局 3 0へデータを送る通信用帯域 U P— L I N K 5 2の時間領域に分ける。ここで、制御情報 5 0は、前記図 1 3 ( 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 2 0 0とデ一夕ペイロード 2 0 1から構成され、ブロードキャスト用のプリアンブル 2 0 0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 3 0の送信する制御情報 5 0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 5 0を、従来の移動局間直接通信による制御情報 5 3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。 5 4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、 5 5は上記制御情報 5 0を割当てた制御情報、 5 6は上記 D OWN— L I N K 5 1を割当てた帯域 D 1、 5 7は上記 U P— L I N K 5 2を割当てた帯域 U 1 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 D i 1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 D OWN— L I NK 51 と移動局 40から基地局 30への通信用帯域 UP— L I NK 52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 LAN 8は、複数の移動局 40 A〜40 C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〜40 C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 4 OA (移動局く 1>) と移動局 40B (移動局く 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 1 7で示される。

基地局 30及び移動局 40 B (移動局く 2〉）と通信を行いたい移動局 4 OA ( 移動局く 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 40 A ( 移動局く 1〉）は、フレーム同期と帯城割当を受ける。帯域 56 (帯域 D 1) は基地局 30から移動局 4 OA (移動局く 1〉）への通信用帯域、帯域 57 (帯域 U1 ) は移動局 40A (移動局く 1〉）から基地局 30への通信用帯域、帯域 58 (帯域 D i 1) は移動局 4 OA (移動局く 1〉）から移動局 40 B (移動局く 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 40 A (移動局く 1〉）は、基地局 30及び移動局 40B (移動局く 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 4 OA (移動局く 1>)、移動局 4 0 B (移動局く 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 4 OA (移動局く 1>) は、 UP— L I NK 52の割当帯域において、移動局 40 B (移動局く 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 6 2) を基地局 30に送信する。

また、移動局 40 B (移動局く 2〉）は、 UP— L I NK 52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 4 OA (移動局く 1〉）から移動局 40 B (移動局く 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 4 OA (移動局〈1〉）、移動局 40 B (移動局く 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— L I NK51における割当帯域において移動局 4 OA (移動局〈1〉)、移動局 40 B (移動局く 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 4 OA (移動局く 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 40 B (移動局く 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 (移動局く 2〉）は割当帯城において受信処理を行う。

移動局 4 O A (移動局く 1〉）、及び移動局 4 O B (移動局く 2〉）は、 U P— L I N K 5 2における割当帯域において基地局 3 0に対する基地局移動局間通信デ一夕（番号 7 2 ) , (番号 7 3 ) を送信し、基地局 3 0は割当帯城において受信処理を行う。

図 5は、基地局 3 0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 S 1 1のキャリアセンス処理において、基地局 3 0の無線処理手段 3 3 (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 3 0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 3 1に通知する。また、同時に基地局 3 0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 3 1に通知する。

ステップ S 1 2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 3 1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 3 5より作成し、フレーム処理手段 3 4により送信用データに変換し、無線処理手段 3 3及びアンテナ 3 2により送信する。

ステップ S 1 3の通信データ送信処理において、回線処理手段 3 6により外部からの送信用データを、無線制御手段 3 5の指示に従いフレーム処理手段 3 4に送り、フレーム処理手段 3 4で送信用データに変換し、無線処理手段 3 3及びァンテナ 3 2により送信する。

ステップ S 1 4の通信データ受信処理において、無線信号をアンテナ 3 2及び無線処理手段 3 3により受信する。受信されたデータはフレーム処理手段 3 4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 3 5により処理され、必要な情報は中央制御装置 3 1に送られ処理される。受信データは回線処理手段 3 6により外部フォーマツトに整えた上で外部に送られる。

ステップ S 1 5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 S 1 1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 S 2 1のキャリアセンス処理において、無線処理手段 4 3により利用可能な周波数を検知する。

ステップ S 2 2の制御信号受信処理において、アンテナ 4 2及び無線処理手段 4 3により受信された基地局 3 0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 4 4で制御情報に変換し、無線制御処理手段 4 5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 4 5は送受信動作に入ることを無線処理手段 4 3に通知し、ステップ S 2 3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 S 2 4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 4 3に通知し、送受信周波数を変更してステツプ S 2 5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 S 2 5に進む。

ステップ S 2 5の通信データ送受信処理において、無線処理手段 4 3は通信デ —夕を受信し、フレーム処理手段 3 4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 3 5により処理される。受信データは回線処理手段 3 6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 3 5の指示に従い回線処理手段 3 6により外部からの送信用デ一夕をフレーム処理手段 3 4に送り、送信用データに変換されたものを無線処理手段 4 3及びアンテナ 4 2により送信する。

ステップ S 2 6で帯域があるか否かを判別し、帯域があればステップ S 2 3に戻って上記処理を繰り返し、帯域がなければステップ S 2 7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 S 2 1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 3 1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 3 0又は移動局 4 0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— L I N 51 と移動局 40から基地局 30への通信用帯域 UP— L I NK 52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との接続を保つ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一夕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 4 OA (移動局く 1〉）、移動局 40 B (移動局く 2〉）、移動局 40 C (移動局く 3〉）が通信回線を開いた状態状態（番号 8 0) にあるものとする。

移動局 40 C (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 4 OA (移動局く 1〉）が移動局 40 B (移動局く 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 40 C (移動局く 3〉）との通信帯域として帯域 92 (帯域 D 1)、帯域 93 (帯域 U1) を割当て（番号 83)、移動局 40 A (移動局く 1>) と移動局 40 B (移動局く 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 3ひと移動局 40 C (移動局〈3» の通信 (番号 85), (番号 87) を行い、移動局 4 OA (移動局く 1〉）と移動局 40 B (移動局く 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 4 OA (移動局く1〉）と移動局 40 B (移動局く 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 40 C (移動局く 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 4 OA (移動局く 1〉）と移動局 40 B (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 ί亍ぅことが可能になる。

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 1 00によりフレーム同期と帯域割当を報知する。 Down— 1 〖！11^フェ一ズ01 (番号 101)、 D 2 ( 番号 102)、 D 3 (番号 104)、 D4 (番号 103 ) は、それぞれ基地局 30 から移動局 4 OA (移動局く 1>)、移動局 40 B (移動局く 2〉）、移動局 40 C ( 移動局く 3>)、移動局 40D (移動局く 4〉）（図 3では、図示略）への送信割当帯域である。同様に、 Up— 1 i nkフェーズ U1 (番号 107)、 U 2 (108 )、 U3 (番号 106)、 U4 (番号 105) は、それぞれ移動局 40 A (移動局く 1〉）、移動局 40 B (移動局く 2〉)、移動局 40 C (移動局く 3〉)、移動局 40 D (移動局く 4〉）から基地局 30への送信割当帯域である。また、 A1 (番号 1 09) は、移動局 4 OA (移動局く 1〉）と移動局 40 B (移動局く 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、 D l、 D2、 D 3、 D 4で各移動局へ情報の送信を行い、 Ul、 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 4 OA (移動局く 1〉）は、基地局 30からの制御情報を受信し、 D 1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 4 OA (移動局く 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 A 1において移動局 40 B (移動局く 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 4 OA (移動局く 1〉）は、基地局 30と通信を行いながら同時に移動局 40 B (移動局く 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 40 C (移動局〈3〉）、移動局 40 D (移動局く 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 1 1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 1 10)、 Down- 1 i nkフェーズ D 1 (番号 1 1 1 )、 D 2 (番号 1 12)、 D 3 (番号 1 14)、 D4 (番号 1 13) は、それぞれ基地局から移動局 4 OA (移動局く 1〉)、移動局 4 O B (移動局く 2〉）、移動局 4 0 C (移動局く 3»、移動局 40 D (移動局く 4〉）（図 3では、図示略）への送信割当帯域であり、 Up— 1 i n kフェーズ U1 (番号 1 17)、 U2 (番号 1 1 8)、 U3 (番号 1 16)、 U4 (番号 1 15) は、それぞれ移動局 4 OA (移動局く 1〉）、移動局 40 B (移動局く 2>)、移動局 40 C (移動局く 3>)、移動局 4 0D (移動局く 4>) から基地局への送信割当帯域である。また、 A1 (番号 12 1)、 A 2 (番号 120)、 A3 (番号 123)、 A 4 (番号 1 1 9)、 A 5 (番号 122) は、それぞれ移動局く 2〉，移動局く 3〉間、移動局く 1〉，移動局く 3〉間、移動局く 1〉，移動局く 2〉間、移動局く 1〉，移動局く 4〉間、移動局く 3〉，移動局く 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 1 1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 4 OA (移動局く 1〉）が基地局と通信を行っている D 1において、移動局 4 OA (移動局く 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、 D 1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 1 1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、 I EEE 802 , 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 3 1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 P D A (Personal Digi tal Ass istants ) 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つて構成され、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。

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。

Claims

請求の範囲

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。補正書の請求の範囲

[2002年 5月 1曰（01. 05. 02) 国際事務局受理：新しい請求の範囲 6が加えられた他の請求の範囲は変更なし。（1頁） ]

6 . (追加）前記移動局間直接通信におけるフレーム内の带域割当芋段が、移動局間直接通信を行う端末の耝み合わせと、基地局移動局閬通信に割当てられている前記第 1の周波数に応じて、

移動局間直接通信を行う端末に割当てる前記第 2の周波数を、選定することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の基地局。

条約 1 9条に基づく説明書条約 1 9条（1 ) に基づく説明害請求の範囲第 6項は、基地局の制御によって、複数の子機端末が子機間通信を実現可能にすることを明確に.した。

引用例は、請求項 1〜4については「X」カテゴリーの先行文献が、請求項 5については「Y」カテゴリ一の先行文献が举げられている。関逋文献として挙げられている公開特許公報は、 P H Sに関するものであり、無線フレームの同期情報を利用して子機間通信を行う点については表現が似ている。関連文献は、基地局とのフレーム同期をとりながら、新たに子機問でどちらかが基地局の役割をして通信制御を行うものである。

本発明は、基地局の制御によって、複数の子機端末が子機間通^を行うものでる。基地局の同期情報を利用するという点では似ているが、複数の子機間通信を基地局が制御して行うという点で明被な違いがあり、闋連文献ではそれができない。特に、本 IS明と鬨連文献とで明確に異なる点は、基地局移動局間' 通信の制御情報を利用して基地局移動局間通信と移動局問直接通信のフレームを同期させる場合の、前記制御情報が「フレーム内割当て時間」「使用周波数」を含んでいることである。同様の理由で、本発明は、複数の子機間通信の耍求を甚地局により調停することができる。