WO2008035716A1 - Système de communication, sa station de base et procédé de communication - Google Patents

Système de communication, sa station de base et procédé de communication Download PDF

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WO2008035716A1
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communication
subchannel
base station
terminal
channel
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PCT/JP2007/068207
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Hironobu Tanigawa
Yasuhiro Nakamura
Nobuaki Takamatsu
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Kyocera Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an OFDMA communication system, its base station, and communication method.
  • TDMA / TDD method combining TDM A (Time Division Multiple Access) and TDD (Time Division Duplex) as a wireless access method for digital cellular phone systems and PHS systems Is adopted! / Furthermore, an OFDMA system utilizing OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) has been proposed!
  • OFDM is a scheme in which a carrier wave that modulates data is divided into a plurality of subcarriers (subcarriers) that are orthogonal to each other, and a data signal is distributed and transmitted to each subcarrier. .
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an OFDM modulation apparatus used on the transmission side.
  • Transmission data is input to the OFDM modulator.
  • This transmission data is supplied to the serial / parallel conversion section 201 and converted into data composed of a plurality of low-speed transmission symbols. That is, the transmission information is divided to generate a plurality of low-speed digital signals.
  • This parallel data is supplied to the inverse fast Fourier transform (IFFT) unit 202.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • Parallel data is assigned to each subcarrier constituting the OFDM and mapped in the frequency domain.
  • modulation such as BPSK, QPSK, 16QAM, and 64QAM is applied to each subcarrier.
  • the mapping data is converted from transmission data in the frequency domain to transmission data in the time domain by performing an IFFT operation.
  • a multicarrier modulation signal is generated in which a plurality of subcarriers orthogonal to each other are independently modulated.
  • the output of IFFT section 202 is supplied to guard interval adding section 203.
  • the guard interval adding unit 203 is a valid symbol of transmission data.
  • the rear part is used as a guard interval, and a copy is added to the front part of the effective symbol period for each transmission symbol.
  • the baseband signal obtained by the guard interval adding unit is supplied to the orthogonal modulation unit 204.
  • Orthogonal modulation section 204 performs quadrature modulation on the baseband OFDM signal supplied from guard interval adding section 203, using the carrier signal supplied from local oscillator 105 of the OFDM modulation apparatus, Frequency conversion to intermediate frequency (IF) signal or radio frequency (RF) signal. That is, the quadrature modulation unit frequency-converts the baseband signal into a desired transmission frequency band and then outputs it to the transmission path.
  • IF intermediate frequency
  • RF radio frequency
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an OFDM demodulator used on the receiving side.
  • the OFDM signal generated by the OFDM modulator of FIG. 7 is input to the OF DM demodulator via a predetermined transmission path.
  • the OFDM reception signal input to the OFDM demodulator is supplied to the orthogonal demodulator 211.
  • the quadrature demodulator 211 performs quadrature demodulation on the OFDM received signal using the carrier signal supplied from the local oscillator 212 of the OFDM demodulator, frequency-converts the RF signal or IF signal to a baseband signal, and performs base conversion. Get the band OFDM signal.
  • This OFDM signal is supplied to the guard interval removal unit 213.
  • the guard interval removing unit 213 is a guard interval adding unit of the OFDM modulator.
  • the signal added in 203 is removed according to the timing signal supplied from the symbol timing synchronization unit (not shown).
  • the signal obtained by the guard interval removing unit 213 is supplied to a fast Fourier transform (FFT) unit 214.
  • FFT fast Fourier transform
  • the FFT unit 214 converts the input reception data in the time domain into reception data in the frequency domain by performing an FFT. Furthermore, demapping is performed in the frequency domain, and parallel data is generated for each subcarrier. Here, demodulation for modulation of BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, etc. applied to each subcarrier has been performed.
  • the parallel data obtained by the FFT unit 214 is supplied to the parallel / serial conversion unit 215 and output as received data.
  • OFDM is a scheme that divides a carrier into a plurality of subcarriers.
  • OFDMA collects a plurality of subcarriers from the subcarriers in OFDM. This is a method of grouping and assigning one or more groups to each user for multiple communications. Each of the above groups is called a subchannel. In other words, each user communicates using one or more assigned subchannels. Also
  • Subchannels are allocated with adaptive increase / decrease depending on the amount of data to be communicated and the propagation environment.
  • Patent Document 1 discloses a method of allocating a pilot carrier by adaptively changing the pilot carrier according to the channel environment of each subchannel. This allocation method allocates a small number of pilot carriers when the channel environment is good, and allocates a lot of pilot carriers when the channel environment is bad. This changes the number of subchannels allocated to one user.
  • Patent Document 1 Special Table 2005— 520432
  • carrier sense for checking whether or not the subchannel can be used in advance is required.
  • carrier sense is performed for all subchannels, which requires a lot of processing time. As a result, since it takes time to allocate subchannels, the communication throughput at the user terminal is reduced.
  • the communication throughput according to QoS is provided to the user terminal. It becomes impossible to do.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and in an OFDMA communication system communication system, transmission data temporarily decreases while communication of the user terminal is continued. Then, even if it increases again, communication can be continued without reducing the communication throughput of the user's terminal, and throughput according to QoS can be provided to the user's terminal.
  • An object is to obtain an OFDMA communication system, its base station, and communication method.
  • a communication system is an OFDMA communication system in which data communication is performed using one or a plurality of subchannels between a base station and a plurality of terminals.
  • a communication data amount acquisition means for acquiring a communication data amount; and a channel assignment means for assigning the sub-channel according to the communication data amount, and when the communication data amount decreases, the channel assignment means.
  • the allocation of at least one subchannel among the allocated subchannels is maintained (claim 1).
  • the channel allocating means transmits a predetermined signal using a subchannel in which the allocation is maintained (claim 2).
  • the predetermined signal is a signal indicating non-permission (claim 3).
  • the channel allocation means determines the number of subchannels to maintain the allocation according to the priority of the terminal (claim 4).
  • the priority is a QoS class (claim 5).
  • a base station is an OFDMA base station that performs data communication with a plurality of terminals using one or a plurality of subchannels, and a terminal with which communication has been established.
  • Communication data amount acquisition means for acquiring a communication data amount between and a channel allocation means for assigning the subchannel to the terminal with which the communication has been established according to the communication data amount, and the communication is established.
  • the channel allocation means maintains the allocation of at least one subchannel among the allocated subchannels, and communicates with the terminal with which the communication has been established. Characterized by continuing (Claim 6).
  • the channel allocating means transmits a predetermined signal using a subchannel in which the allocation is maintained (claim 7).
  • the predetermined signal is a signal indicating non-permission (claim 8).
  • the channel allocation means determines the number of subchannels to maintain the allocation according to the priority of the terminal with which the communication has been established (claim 9).
  • a channel allocation method is an OFDMA communication method in which data communication is performed between a base station and a plurality of terminals using one or a plurality of subchannels.
  • the allocation of at least one subchannel among the channels is maintained (claim 10).
  • the present invention when the amount of communication data decreases between a base station and a terminal with which communication has been established, at least one of a plurality of subchannels in which data has become empty is released. Therefore, if the communication of the terminal increases again, the throughput according to the QoS that does not decrease the communication throughput is reduced. Can be provided.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an OFDMA frame configuration used in a communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a base station in the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an extra subchannel allocation maintaining flow in the base station of the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sequence diagram in the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the allocation maintenance time of the extra subchannel in the sequence of FIG.
  • FIG. 6 is a sequence diagram of a communication method when QoS is not considered.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an OFDM modulation apparatus used on a conventional transmission side.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a guard interval.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an OFDM modulation apparatus used on a conventional receiving side. Explanation of symbols
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an OFDMA frame configuration used in the communication method according to the embodiment of the present invention.
  • This communication system is an OFDMA that communicates between a base station (CS: cell station) and multiple terminals (PS: personal station) using a frame composed of multiple subchannels for each frequency band. It is a communication system of a system.
  • the frame configuration in FIG. 1 is, for example, a configuration when four time slots (S1 to S4) are used in the PHS system, the vertical axis is the frequency axis, and the horizontal axis is the time axis. .
  • both the downlink period and the uplink period are divided into 28 frequency bands with respect to the frequency axis.
  • the first subband of the frequency band is the control It is called a subchannel and is used on the control channel (CCH).
  • the first frequency band may be either the highest frequency band or the lowest frequency band.
  • the control subchannel indicates which subchannel of each time slot is used in each frequency band.
  • Fig. 1 is an example of a PHS system, which is specified by control subchannels C to C.
  • control channel is transmitted intermittently every 100 ms.
  • the remaining 27 frequency bands are composed of traffic sub-channels T to T for transmitting and receiving data, with 27 in the frequency direction and 4 in the time axis direction, a total of 108
  • This traffic subchannel is composed of an anchor subchannel and an extra subchannel.
  • the anchor subchannel is used to notify each terminal of which subchannel is used and which terminal is used, and the ability to correctly exchange data by retransmission control between the base station and the terminal. This is a subchannel for use in negotiation.
  • An extra subchannel is a subchannel that transmits data to be actually used, and a plurality of extra subchannels can be assigned to one terminal. In this case, the greater the number of allocated sub-subchannels, the wider the band, so high-speed communication becomes possible.
  • FIG. 2 is a block diagram of the base station of the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • the base station 1 is connected to an antenna and converts a signal from a signal processing unit 12 described later into an RF signal, or conversely converts the received RF signal so that the signal processing unit 12 can handle it.
  • Wireless communication unit 11 signal processing unit 12 that processes received or transmitted signals, modulation / demodulation unit 13 that modulates or demodulates signals, external I / F unit 14 that is connected to a higher-level communication network, signal processing unit 12 and It comprises a control unit 15 that controls the modem unit 13 and a storage unit 16 that stores QoS information and the like.
  • the control unit 15 acquires the communication data amount (communication data amount acquisition means), and determines the communication data amount. In response, subchannels are allocated (channel allocation means). Then, when the amount of communication data decreases, control is performed to maintain the assignment of at least one subchannel among the assigned subchannels.
  • the control unit 15 sets an allocation for each terminal of an extra subchannel (ESCH) used for communication, an ESCH (etastra subchannel) setting unit 15-1, and an estra without transmission data. Determines whether or not to start subchannel allocation maintenance and releases Estra subchannel for ESCH (Etastra subchannel) setting unit 15-1; Invalid signal (signal indicating non-permission) generation unit 15-3 ESCH Allocation Maintenance Control Unit 15—2, which instructs to maintain the extra subchannel allocation. 2; Invalid signal (non-permitted) that generates an Invalid signal (a signal indicating non-permission) in the V field of the PHY frame of the extra subchannel. ) A generation unit 15-3 and a QoS class acquisition unit 15-4 that acquires information on the user's QoS class from the storage unit 16!
  • the throughput according to the QoS information can be provided to the user.
  • QoS Quality of Service
  • QoS Quality of Service
  • the QoS classes included in the QoS information are classified according to the communication priority, and can be classified into three types, for example, streaming, file transfer, and best-f-auto.
  • Streaming is a class that does not allow delay or stop of communication such as real-time delivery of audio and video, videophone, etc.
  • class 1 is the highest priority.
  • File transfer is a class that can secure a certain amount of bandwidth for electronic files! /, And should be class 2 and has a lower priority than streaming.
  • Best F Auto is a class that does not guarantee QoS and class 3 is the lowest priority.
  • FIG. 3 is a diagram showing an extra subchannel allocation maintenance flow in the base station of the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • the QoS class acquisition unit 15-4 of the base station 1 acquires information about the user's QoS class from the storage unit 16 (step S 1).
  • the control unit 15 sets a communication band according to the acquired QoS class (step S2). For example, when classified into the above three types of classes (classes 1 to 3), the communication band assigned to class 1 having the highest priority is set to the widest band. For class 2, which has the next highest priority, the communication bandwidth to be assigned is set to a medium bandwidth. The lowest priority! /, And the communication bandwidth assigned to class 3 is set to the narrowest bandwidth.
  • the ESCH setting unit 15-1 sets the allocation for each terminal of the extra subchannel (ESCH) used for communication and establishes communication (step S3).
  • ESCH harm ij maintenance control unit 15-2 determines whether or not there is transmission data in each of the sub-subchannels used for communication between base station terminals (step S4). In the case of the determined eXtra subchannel (Y in step S4), data transmission is continued as it is (step S5).
  • the ESCH assignment maintenance control unit 152 determines whether or not to start assignment of the relevant subchannel (step S6). If it is determined not to start the allocation maintenance, the ESCH setting unit 15-1 is instructed to release the extra subchannel (step S8), and the allocation maintenance flow is terminated.
  • step S6 If it is determined to start the allocation maintenance (Y in step S6), the Invalid signal (signal indicating non-permission) generation unit 15-3 is instructed, and the Invalid signal (represents non-permission) in the V field of the PHY frame. By transmitting the signal), it continues to transmit the extra subchannel of empty data (maintains the allocation).
  • the control unit 15 determines whether or not a predetermined allocation maintenance time has elapsed (step S7), and when the allocation maintenance time has elapsed (Y in step S7), returns to the process of step S4.
  • the number of eXtra subchannels to be released and the number of eXtra subchannels to be allocated are determined. For example, when classified into the above three classes (classes 1 to 3), class 1 does not release any extra subchannels, class 2 does not release half extra subchannels, class 3 has 1 / 4 extra subchannels are released.
  • the allocation maintaining time is changed according to the QoS class.
  • tl is defined as tl for class 1 allocation maintenance time, t2 for class 2 allocation maintenance time, and t3 for class 3 allocation maintenance time. It is assumed that a predetermined allocation maintenance time of> t2> t3 is allocated.
  • the released subchannel is preferably allocated to the extra subchannel without being allocated to the anchor subchannel of another terminal. This is because, if assigned to the anchor subchannel of another terminal, the anchor subchannel is not released until the communication connection is completed even if the transmission data amount of the other terminal is reduced. This is because it may be released.
  • the communication method according to the embodiment of the present invention is a case where QoS is considered, and will be described in detail using the sequence of communication procedures between the terminal and the base station shown in FIG.
  • Type of subchannel that communicates with terminal (PS) and base station (CS)
  • CCH communication channel
  • ASCH anchor subchannel
  • ESCH etaster subchannel
  • the base station even if user data temporarily decreases, the base station continues to send a signal to the terminal for a certain period of time, and the base station does not allocate the extra subchannel (ESCH) to other terminals. Like that. As shown in Fig. 5, by continuing to transmit the downlink (link from the base station to the terminal), the terminal also recognizes that the extra subchannel has been allocated, and does not allocate it to other terminals! /, Like that.
  • ESCH extra subchannel
  • FIG. 4 shows from communication start (terminal base station connection) to communication end (terminal base station release).
  • carrier sense is always executed by both the base station and the terminal. Thereby, it can be used for stable band control.
  • a ranging request (bandwidth setting request) is transmitted from the terminal to the base station using the anchor subchannel (ASCH) in the RCH field.
  • ASCH anchor subchannel
  • Such request for the allocation of the extra subchannel (ESCH) is transmitted via the anchor subchannel (ASCH).
  • the ranger response (bandwidth setting) is transmitted from the base station to the terminal using the anchor subchannel (ASCH) in the MAP field.
  • a ranging request (bandwidth setting request) is transmitted from the terminal to the base station using the anchor subchannel (ASCH) in the RCH field.
  • ASCH anchor subchannel
  • ESCH ethastra subchannel
  • a ranger response (bandwidth setting) is transmitted from the base station to the terminal using the anchor subchannel (ASCH) in the MAP field.
  • ASCH anchor subchannel
  • the number of eXtra subchannels to be released and the number of eXtra subchannels to be allocated are determined in accordance with the QoS class.
  • the allocation maintenance time is changed according to the QoS class.
  • ESCH eXtra subchannel
  • TCH communication channel
  • CCH control channel
  • the call is disconnected and communication is terminated.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow from communication start (terminal base station connection) to communication end (terminal base station release) when communication is performed without considering QoS.
  • the link channel (LCH) establishment (confirmation) is transmitted from the terminal to the base station via the control channel (CCH).
  • a ranging request (bandwidth setting request) is transmitted from the terminal to the base station using the anchor subchannel (ASCH) in the RCH field.
  • ASCH anchor subchannel
  • the ranger response (bandwidth setting) is transmitted from the base station to the terminal using the anchor subchannel (ASCH) in the MAP field.
  • a ranging request (bandwidth setting request) is transmitted from the terminal to the base station using the anchor subchannel (ASCH) in the RCH field.
  • ASCH anchor subchannel
  • the ranger response (bandwidth setting) is transmitted from the base station to the terminal using the anchor subchannel (ASCH) in the MAP field.
  • the base station notifies the terminal that the ETAS subchannel (ESCH) has been released via the anchor subchannel (ASCH) MAP. At this time, the terminal does not continue downlink transmission (from the base station to the terminal) on the opened eXtra subchannel (ESCH).
  • a ranging request (bandwidth setting request) is transmitted from the terminal to the base station using the anchor subchannel (ASCH) in the RCH field.
  • ASCH anchor subchannel
  • ESCH extended sub-channel
  • an unused sub-channel is allocated as an extra sub-channel in the base station.
  • the extra subchannel is executed.
  • the ranger response (bandwidth setting) is transmitted from the base station to the terminal using the anchor subchannel (ASCH) in the MAP field.
  • TCH communication channel
  • CCH control channel
  • the call is disconnected and communication is terminated.

Description

明 細 書
通信システム、その基地局及び通信方法
技術分野
[0001] 本発明は、 OFDMA方式の通信システム、その基地局及び通信方法に関する。
背景技術
[0002] デジタル携帯電話システムや PHSシステムなどの無線アクセス方式として、 TDM A (Time Division Multiple Access：時分割多元接続）と TDD(Time Division Duplex： 時分割双方向伝送)を組み合わせた TDMA/TDD方式が採用されて!/、る。さらに、 これにカロ； 、 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access： 父 周波数分割多重接続）を活用する OFDMA方式が提案されて!/、る。
[0003] OFDMは、データを変調する搬送波を、互いに直交した複数の「サブキャリア」（細 分化された搬送波）に分割し、データ信号をそれぞれのサブキャリアに分散させて送 信する方式である。
[0004] 以下、 OFDM方式の概要について説明する。
図 7は送信側に用いられる OFDM変調装置の構成を示すブロック図である。 OFD M変調装置には、送信データが入力される。この送信データは、シリアル/パラレノレ 変換部 201に供給されて、低速な複数の伝送シンボルからなるデータに変換される 。つまり、伝送情報を分割して、複数の低速なデジタル信号を生成する。このパラレ ルデータは、逆高速フーリエ変換 (IFFT)部 202に供給される。
[0005] パラレルデータは、 OFDMを構成する各サブキャリアに割り当てられ、周波数領域 においてマッピングされる。ここで、各サブキャリアに対して BPSK、 QPSK、 16QAM, 6 4QAM等の変調が施される。マッピングデータは、 IFFT演算を施すことによって、周 波数領域の送信データから時間領域の送信データに変換される。これにより、互い に直交する関係にある複数のサブキャリアがそれぞれ独立に変調されたマルチキヤリ ァ変調信号が生成される。 IFFT部 202の出力は、ガードインターバル付加部 203に 供給される。
[0006] ガードインターバル付加部 203は、図 8に示すように、伝送データの有効シンボル の後部をガードインターバルとして、伝送シンボル毎に有効シンボル期間の前部にコ ピーを付加する。このガードインターバル付加部で得られたベースバンド信号は、直 交変調部 204に供給される。
[0007] 直交変調部 204は、ガードインターバル付加部 203から供給されるベースバンド O FDM信号に対して、 OFDM変調装置の局部発振器 105から供給されるキャリア信 号を用いて、直交変調を施し、中間周波数 (IF)信号もしくは無線周波数 (RF)信号 に周波数変換する。すなわち、直交変調部は、ベースバンド信号を所望の伝送周波 数帯域に周波数変換した後に伝送路に出力する。
[0008] 図 9は、受信側に用いられる OFDM復調装置の構成を示すブロック図である。 OF DM復調装置には、図 7の OFDM変調装置によって生成された OFDM信号が所定 の伝送路を介して入力される。
[0009] この OFDM復調装置に入力された OFDM受信信号は、直交復調部 211に供給さ れる。直交復調部 211は、 OFDM受信信号に対して、 OFDM復調装置の局部発振 器 212から供給されるキャリア信号を用いて直交復調を施し、 RF信号もしくは IF信号 からベースバンド信号に周波数変換し、ベースバンド OFDM信号を得る。この OFD M信号は、ガードインターバル除去部 213に供給される。
[0010] ガードインターバル除去部 213は、 OFDM変調装置のガードインターバル付加部
203で付加された信号を、図示しな!/、シンボルタイミング同期部から供給されるタイミ ング信号に従って除去する。このガードインターバル除去部 213で得られた信号は、 高速フーリエ変換 (FFT)部 214に供給される。
[0011] FFT部 214は、入力される時間領域の受信データを FFTすることによって周波数 領域の受信データに変換する。さらに周波数領域においてデマッピングされ、各サブ キャリア毎にパラレルデータが生成される。ここで、各サブキャリアに施された BPSK、 QPSK、 16QAM, 64QAM等の変調に対する復調がなされたことになる。 FFT部 214 で得られたパラレルデータは、パラレル/シリアル変換部 215に供給されて、受信デ ータとして出力される。
[0012] 以上のように OFDMは、搬送波を複数のサブキャリアに分割する方式である。そし て、 OFDMAは、上記 OFDMにおけるサブキャリアの中から複数のサブキャリアを集 めてグループ化し、各グループを各ユーザに 1つ又は複数割り当てて多重通信を行 う方式である。上記各グループはそれぞれサブチャネルと呼ばれる。つまり、各ユー ザは割り当てられた 1つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行うのである。また
、サブチャネルは通信を行うデータ量や伝播環境等に応じて適応的に増減して割り 当てられる。
[0013] 特許文献 1には、各サブチャネルのチャネル環境により適応的にパイロット搬送波 を変化させて、パイロット搬送波を割り当てる方法が開示されている。この割り当て方 法では、チャネル環境がよい場合にはパイロット搬送波を少なく割り当て、チャネル環 境が悪い場合にはパイロット搬送波を多く割り当てる。これにより、 1ユーザに割り当 てられるサブチャネルの数が変化する。
特許文献 1 :特表 2005— 520432
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 上記従来技術においては、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信デ ータが減ると、基地局は他のユーザの端末のために不要なサブチャネルを開放する そして、当該ユーザの端末の送信データ量が再び増えた場合に、開放されたサブ チャネルを再度使用するには、他のユーザの端末に割り当てたサブチャネルが開放 されるのを待たなければならない。この間は、当該ユーザの端末の通信データ量が 再び増えたとしても使用できるサブチャネルの数が減ったままなので、当該ユーザの 端末における通信のスループットは上がらず、データ送信が完了するまでに時間が 力、かるという問題点がある。
[0015] また、サブチャネルを割り当てる際には、予め当該サブチャネルが使用可能か否か をチェックするキャリアセンスが必要である。データ量が増えて新たにサブチャネルを 害 IJり当てるには全サブチャネルについてキャリアセンスを行うため、その処理に多くの 時間が必要となる。その結果、サブチャネルの割り当てまでに時間力 Sかかるため当該 ユーザの端末における通信のスループットが低下してしまう。
また、上記の場合に、 QoSに応じた通信のスループットをユーザの端末に提供する ことができなくなってしまう。
[0016] 本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、 OFDMA通信方 式の通信システムにおいて、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信デ ータが減り、その後再び増えた場合であっても、当該ユーザの端末の通信のスルー プットを低下することなく通信を継続することができ、また、 QoSに応じたスループット をユーザの端末に提供することができる OFDMA方式の通信システム、その基地局 及び通信方法を得ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0017] 前記課題を解決するために、本発明に係る通信システムは、基地局と複数の端末 との間において 1つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行う OFDMA方 式の通信システムにおいて、通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前 記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、を備え 、前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てた サブチャネルのうち少なくとも 1つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする (請求項 1)。
[0018] また、前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所 定の信号を送信することを特徴とする (請求項 2)。
[0019] また、前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする (請求項 3)。
[0020] また、前記チャネル割当手段は、当該端末の優先度に応じて、前記割当を維持す るサブチャネルの数を決めることを特徴とする（請求項 4)。
[0021] また、前記優先度は QoSクラスであることを特徴とする（請求項 5)。
[0022] 本発明に係る基地局は、複数の端末との間で、 1つ又は複数のサブチャネルを用 V、てデータ通信を行う OFDMA方式の基地局であって、通信が確立された端末との 間の通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて 前記サブチャネルを前記通信が確立された端末に割り当てるチャネル割当手段と、 を備え、前記通信が確立された端末との間の通信データ量が減少した場合に、前記 チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも 1つのサブチヤネ ルの割当を維持し、前記通信が確立された端末との通信を継続することを特徴とする (請求項 6)。
[0023] また、前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所 定の信号を送信することを特徴とする (請求項 7)。
[0024] また、前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする (請求項 8)。
[0025] また、前記チャネル割当手段は、前記通信が確立された端末の優先度に応じて、 前記割り当てを維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする（請求項 9)。
[0026] 本発明に係るチャネル割当方法は、基地局と複数の端末との間において、 1つ又 は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行う OFDMA方式の通信方法におい て、通信データ量を取得する通信データ量取得ステップと、前記通信データ量に応 じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当ステップと、を含み、前記チャネル 割当ステップは、前記通信データ量が減少した場合に、前記割り当てたサブチヤネ ルのうち少なくとも 1つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする（請求項 10 )。
発明の効果
[0027] 本発明によれば、基地局と通信が確立された端末との間において通信データの量 が減少したときに、データが空になった複数のサブチャネルのうちの少なくとも 1つを 開放せずに割当を維持し、他の端末に割り当てないようにするので、当該端末の通 信が再び増えた場合に、通信のスループットを低下することなぐ QoSに応じたスル 一プットをユーザの端末に提供することができる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられる OFDMAのフレーム構成を 示す説明図である。
[図 2]本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局のブロック図である。
[図 3]本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局におけるェクストラサブチヤ ネルの割当維持フローを示す図である。
[図 4]本発明の実施の形態に係る通信システムにおけるシーケンス図である。
[図 5]図 4のシーケンスにおけるェクストラサブチャネルの割当維持時間を示す図であ [図 6]QoSを考慮しない場合の通信方法のシーケンス図である。
[図 7]従来の送信側に用いられる OFDM変調装置の構成を示すブロック図である。
[図 8]ガードインターバルを示す説明図である。
[図 9]従来の受信側に用いられる OFDM変調装置の構成を示すブロック図である。 符号の説明
[0029] 1 基地局
11 無線通信部
12 信号処理部
13 変復調部
14 外部 I/F部
15 制御部
15- 1 ESCH (ェタストラサブチャネル）設定部
15- 2 ESCH (ェタストラサブチャネル)割当維持制御部
15- 3 Invalid信号 (不許可を表す信号)生成部
15-4 QoSクラス取得き
16 記憶部
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、本発明に係る通信システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に 説明する。
図 1は、本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられる OFDMAのフレーム構 成を示す説明図である。
本通信システムは、基地局（CS : cell station)と複数の端末（PS : personal station) との間において、各周波数帯毎に複数のサブチャネルで構成されたフレームによつ て通信を行う OFDMA方式の通信システムである。
[0031] 図 1のフレーム構成は、例えば、 PHSシステムで使用されるタイムスロットが 4個（S1 〜S4)の場合の構成であり、縦軸が周波数軸であり、横軸が時間軸である。
図 1において、ダウンリンク期間及びアップリンク期間は、共に周波数軸に対して、 2 8個の周波数帯に分割されている。最初の周波数帯のサブチャネルは、コントロール サブチャネルと呼ばれ、制御チャネル（CCH)で使用している。
なお、上記の最初の周波数帯は、最も高い周波数帯あるいは最も低い周波数帯の どちらでも良い。また、コントロールサブチャネルは、各周波数帯において、各タイム スロットのどのサブチャネルを使うかを指示する。
[0032] 図 1の例は、 PHSシステムの例であり、コントロールサブチャネル C〜Cで指定で
1 4 きる基地局は 4つの基地局である。また、 PHSシステムにおいては、 100ms毎に制 御チャネルを間歇送信する。
[0033] そして、残りの 27の周波数帯には、データを送受信するトラフィックサブチャネル T 〜T で構成されており、周波数方向に 27個、時間軸方向に 4個で、全部で 108の
108
サブチャネルで構成されてレ、る。
このトラフィックサブチャネルは、アンカーサブチャネルとェクストラサブチャネルとに より構成されている。
[0034] アンカーサブチャネルとは、どのサブチャネルをどの端末が使用する力、を各端末に 通知するために使用したり、再送制御でデータが正しくやりとりできた力、を基地局と端 末でネゴシエーションするために使ったりするためのサブチャネルである。
[0035] ェクストラサブチャネルとは、実際に使用するデータを送信するサブチャネルであり 、 1つの端末に対して、複数のェクストラサブチャネルを割り当てることができる。この 場合、割り当てられたェクストラサブチャネルが多いほど帯域が広がるので高速な通 信が可能となる。
[0036] 次に、本通信システムで使用する基地局の構成について説明する。図 2は、本発明 の実施の形態に係る通信システムの基地局のブロック図である。
図 2に示すように、基地局 1は、アンテナに接続され後述する信号処理部 12からの 信号を RF信号に変換したり、逆に受信した RF信号を信号処理部 12が扱えるように 変換する無線通信部 11、受信した信号または送信する信号を処理する信号処理部 12、信号の変調または復調を行う変復調部 13、上位通信網に接続される外部 I/F 部 14、信号処理部 12及び変復調部 13を制御する制御部 15、 QoS情報等を記憶す る記憶部 16で構成されている。
[0037] 制御部 15は、通信データ量を取得し (通信データ量取得手段）、通信データ量に 応じてサブチャネルを割り当てる（チャネル割当手段）。そして、通信データ量が減少 した場合に、割り当てたサブチャネルのうち少なくとも 1つのサブチャネルの割当を維 持するように制御する。
このために、制御部 15は、通信で使用するェクストラサブチャネル (ESCH)の端末 毎の割り当てを設定する ESCH (ェタストラサブチャネル)設定部 15— 1、送信データ が無いェクストラサブチャネルの割当維持を開始するか否かを判定して ESCH (エタ ストラサブチャネル)設定部 15— 1に対するェクストラサブチャネル開放、 Invalid信号 (不許可を表す信号)生成部 15— 3に対するェクストラサブチャネル割当維持を指示 する ESCH割当維持制御部 15— 2、ェクストラサブチャネルの PHYフレームの Vフィ 一ルドに Invalid信号 (不許可を表す信号)を生成する Invalid信号 (不許可を表す信号 )生成部 15— 3、記憶部 16よりユーザの QoSのクラスに関する情報を取得する QoS クラス取得部 15— 4を有して!/、る。
[0038] 本発明の実施の形態に係る通信システムにおいて、サブチャネルの接続を継続す るか否かの判定は、当該端末の QoS情報に基づいて、ェクストラサブチャネル (ESC H)の占有の程度に差をつけて判定を行う。
これにより、 QoS情報に応じたスループットをユーザに提供できる。
なお、 QoS (Quality of Service)とは、ネットワーク上で、ある特定の通信のための帯 域を予約し、データが途切れないように伝送品質を保証する機能である。
[0039] そして、 QoS情報に含まれる QoSクラスは、通信の優先度に応じてクラス分けされ たものであり、例えば、ストリーミング、ファイル転送、ベストエフオートの 3種類に分類 すること力 Sできる。ストリーミングは、音声や動画のリアルタイム配信やテレビ電話など 、通信の遅延や停止が許されないクラスであり、優先度が最も高いクラス 1とする。 ファイル転送は、電子ファイルをある程度の帯域が確保できて!/、ればよ!/、クラスであ り、優先度はストリーミングよりも低い、クラス 2とする。
ベストエフオートは、 QoSの保証を行わないクラスであり、優先度は最も低いクラス 3 とする。
[0040] 本発明の実施の形態に係る OFDMA方式の通信システムの基地局におけるエタ ストラサブチャネルの割当維持フローについて説明する。 図 3は、本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局におけるェクストラサブ チャネルの割当維持フローを示す図である。
[0041] ·割当維持フローを開始する。
•基地局 1の QoSクラス取得部 15— 4は、記憶部 16よりユーザの QoSのクラスに関す る情報を取得する (ステップ S 1 )。
•制御部 15は、取得した QoSクラスに応じて通信帯域を設定する (ステップ S 2)。例 えば、前記 3種類のクラス（クラス 1〜3)に分類した場合、優先度が最も高いクラス 1に 割り当てる通信帯域は、最も広い帯域に設定する。次に優先度が高いクラス 2は、割 り当てる通信帯域を中程度の帯域に設定する。最も優先度が低!/、クラス 3に割り当て る通信帯域は最も狭レ、帯域に設定する。
• ESCH設定部 15— 1は、通信で使用するェクストラサブチャネル（ESCH)の端末 毎の割り当てを設定し通信を確立する（ステップ S3)。
• ESCH害 ij当維持制御部 15— 2は、基地局 端末間の通信で使用中の各ェクストラ サブチャネル内に送信データがあるか否かを判定し (ステップ S4)、送信データがあ ると判定されたェクストラサブチャネルの場合 (ステップ S4の Y)はデータ送信をその まま続ける（ステップ S 5)。
•送信データが無いェクストラサブチャネルの場合（ステップ S4の N)は、 ESCH割当 維持制御部 15 2が当該ェタストラサブチャネルの割当維持を開始するか否かを判 定し (ステップ S6)、割当維持を開始しないと判定された場合は、 ESCH設定部 15— 1に、当該ェクストラサブチャネルを開放するように指示して (ステップ S8)、割当維持 フローを終了する。
•割当維持を開始すると判定された場合 (ステップ S6の Y)は、 Invalid信号 (不許可を 表す信号）生成部 15— 3に指示して、 PHYフレームの Vフィールドに Invalid信号（不 許可を表す信号)を載せて送信することにより、空データのェクストラサブチャネルを 送信し続ける（割当維持する）。制御部 15は所定の割当維持時間が経過したか否か を判定して (ステップ S7)、割当維持時間が経過した場合 (ステップ S7の Y)に、ステ ップ S4の処理に戻る。
[0042] 送信データが無いェクストラサブチャネルを開放する力、、あるいは、割当維持する 力、は、 QoSクラスに応じて、開放するェクストラサブチャネルの個数及び割当維持す るェクストラサブチャネルの個数を決めておく。例えば、前記 3種類のクラス（クラス 1 〜3)に分類した場合、クラス 1はェクストラサブチャネルを全く開放しない、クラス 2は 半分のェクストラサブチャネルを開放する、クラス 3は 1/4のェクストラサブチャネル を開放する、などとする。
[0043] また、ェクストラサブチャネルを割当維持する場合に、 QoSクラスに応じて割当維持 時間を変える。例えば、前記 3種類のクラス（クラス 1〜3)に分類した場合、クラス 1の 割当維持時間を tl、クラス 2の割当維持時間を t2、クラス 3の割当維持時間を t3、と して、 tl〉t2〉t3となる所定の割当維持時間を割り当てる、などとする。
[0044] なお、開放したサブチャネルは、他の端末のアンカーサブチャネルに割り当てずに 、ェクストラサブチャネルに割り当てることが好ましい。なぜならば、他の端末のアンカ 一サブチャネルに割り当てると、例え他の端末の送信データ量が減少したとしても、 通信接続が終わるまではアンカーサブチャネルは開放されないが、エタストラサプチ ャネルであれば、再び開放される可能性があるからである。
[0045] 本発明の実施の形態に係る通信方法は、 QoSを考慮した場合であり、図 4に示す 端末と基地局との間の通信手順のシーケンスを用いて詳細に説明する。
[0046] 端末（PS)及び基地局（CS)にお!/、て通信するサブチャネルの種類（制御チャネル
(CCH)、通信チャネル (TCH)を構成するアンカーサブチャネル (ASCH)、エタスト ラサブチャネル（ESCH) )に分けて図示したものである。
[0047] 本通信方法は、ユーザデータが一時的に減少しても基地局から端末に、一定時間 信号を送り続け、基地局が他の端末にェクストラサブチャネル (ESCH)を割り当てな いようにする。図 5に示すように、ダウンリンク（基地局から端末のリンク）を送信し続け ることによって、当該端末もそのェクストラサブチャネルは割り当て済みと認識し、他 の端末に割り当てな!/、ようにする。
[0048] 図 4では、通信開始 (端末 基地局の接続)から、通信終了（端末 基地局の開放 )までを示す。
(1 - 1) 接続手順
接続時は既存の PHSシステムと同様の手順で接続する。 •端末から基地局に対して制御チャネル（CCH)によりリンクチャネル (LCH)エスタブ リシュメント (確定)を送信する。
•基地局においてキャリアセンスを実行する。
•基地局から端末に対して制御チャネル (CCH)によりリンクチャネル (LCH)アサイン
(割り当て)を送信する。
-端末においてキャリアセンスを実行する。
以上のように、アンカーサブチャネル (ASCH)接続に先立ち、必ず基地局と端末 の双方でキャリアセンスを実行する。これにより、安定した帯域の制御に使用できる。
[0049] (1 - 2) ェクストラサブチャネルの割り当て、通信の確立
当該端末で未使用のサブチャネルをェクストラサブチャネル (ESCH)として割り当 てるときは、キャリアセンスを行う。
•端末から基地局に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジングリクエスト (帯域設定の要求）を RCHフィールドで送信する。
このような、ェクストラサブチャネル（ESCH)の要求'割り当てはアンカーサブチヤネ ノレ (ASCH)を介して伝送する。
•基地局においてキャリアセンスを実行する。
•基地局から端末に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジンダレスポン ス（帯域設定)を MAPフィールドで送信する。
•基地局と端末との間でユーザデータ送受信を開始する。
•端末から基地局に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジングリクエスト (帯域設定の要求）を RCHフィールドで送信する。
•基地局においてキャリアセンスを実行する。
ェクストラサブチャネル (ESCH)を増設する際は、当該端末で未使用のサブチヤネ ルをェタストラサブチャネル（ESCH)として割り当てることになるので、キャリアセンス を行う。
[0050] (1 - 3) ェクストラサブチャネル（ESCH)の割当維持
•基地局から端末に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジンダレスポン ス（帯域設定)を MAPフィールドで送信する。 •基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
ユーザデータを送受信しているときに、通信データが減少した場合は、アンカーサ ブチャネルの Vフィールドに不許可を表す信号である" Invalid"を載せて、端末から基 地局へ送信し続ける（通信継続)。このとき、ェクストラサブチャネル (ESCH)を開放 せずに割当を維持し続ける。
このとき、 QoSクラスに応じて、開放するェクストラサブチャネルの個数及び割当維 持するェクストラサブチャネルの個数を決めておく。また、ェクストラサブチャネルを割 当維持する場合に、 QoSクラスに応じて割当維持時間を変える。
データが再び増加した場合は、上記の開放せずに割当維持し続けているェクストラ サブチャネル (ESCH)を使用してユーザデータを送信する。
[0051] (1 -4) 通信終了
•基地局から端末に対して、制御チャネル (CCH)により通信チャネル (TCH)開放要 求を行う。
呼切断し通信を終了する。
[0052] 次に、比較例として、 QoSを考慮しない場合の OFDMA方式の通信方法のシーケ ンスについて説明する。
図 6は、 QoSを考慮せずに通信を行う場合における通信開始 (端末 基地局の接 続)から、通信終了（端末 基地局の開放)までのフローを示す説明図である。
[0053] (2- 1) 接続手順
接続時は既存の PHSシステムと同様の手順で接続する。
•端末から基地局に対して制御チャネル（CCH)によりリンクチャネル (LCH)エスタブ リシュメント (確定)を送信する。
•基地局においてキャリアセンスを実行する。
•基地局から端末に対して制御チャネル (CCH)によりリンクチャネル (LCH)アサイン
(割り当て)を送信する。
-端末においてキャリアセンスを実行する。
以上のように、アンカーサブチャネル (ASCH)接続に先立ち、必ず基地局と端末 の双方でキャリアセンスを実行する。これにより、安定した帯域の制御に使用できる。 [0054] (2- 2) ェクストラサブチャネルの割り当て、通信の確立
•端末から基地局に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジングリクエスト (帯域設定の要求）を RCHフィールドで送信する。
帯域設定、即ちェクストラサブチャネル (ESCH)の要求 '割り当ては、アンカーサブ
•基地局のアンカーサブチャネル (ASCH)のキャリアセンスを実行する。
•基地局から端末に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジンダレスポン ス（帯域設定)を MAPフィールドで送信する。
•基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
•端末から基地局に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジングリクエスト (帯域設定の要求）を RCHフィールドで送信する。
•基地局のアンカーサブチャネル (ASCH)のキャリアセンスを実行する。
•基地局から端末に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジンダレスポン ス（帯域設定)を MAPフィールドで送信する。
•基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
[0055] (2- 3) ェクストラサブチャネル（ESCH)の開放
'基地局から端末に対してアンカーサブチャネル (ASCH)の MAPによって、エタスト ラサブチャネル (ESCH)を開放したことを端末に通知する。このとき、端末は開放し たェクストラサブチャネル (ESCH)でのダウンリンク（基地局から端末への）送信を継 続しない。
•基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
•端末から基地局に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジングリクエスト (帯域設定の要求）を RCHフィールドで送信する。
•一旦開放したェクストラサブチャネル (ESCH)を帯域増設要求に基づき割り当てる 際も、当該基地局で未使用のサブチャネルをェクストラサブチャネルとして割り当てる ことになるので、基地局のアンカーサブチャネル (ASCH)のキャリアセンスを実行す このように、 QoSを考慮せずに通信を行う場合は、ェクストラサブチャネル（ESCH) の増設時にキャリアセンスが必要である。
•基地局から端末に対してアンカーサブチャネル (ASCH)によりレンジンダレスポン ス（帯域設定)を MAPフィールドで送信する。
•基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
[0056] (2-4) 通信終了
•基地局から端末に対して、制御チャネル (CCH)により通信チャネル (TCH)開放要 求を行う。
呼切断し通信を終了する。
[0057] 本出願は、 2006年 9月 20日出願の日本特許出願（特願 2006— 254386)に基づ くものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 基地局と複数の端末との間において 1つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ 通信を行う OFDMA方式の通信システムにおいて、
通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、 を備え、
前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てた サブチャネルのうち少なくとも 1つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする 通信システム。
[2] 前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信 号を送信することを特徴とする請求項 1に記載の通信システム。
[3] 前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする請求項 2に記載の 通信システム。
[4] 前記チャネル割当手段は、当該端末の優先度に応じて、前記割当を維持するサブ チャネルの数を決めることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の通信システ ム。
[5] 前記優先度は QoSクラスであることを特徴とする請求項 4に記載の通信システム。
[6] 複数の端末との間で、 1つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行う OF DMA方式の基地局であって、
通信が確立された端末との間の通信データ量を取得する通信データ量取得手段と 前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを前記通信が確立された端末に割り 当てるチャネル割当手段と、
を備え、
前記通信が確立された端末との間の通信データ量が減少した場合に、前記チヤネ ル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも 1つのサブチャネルの 割当を維持し、前記通信が確立された端末との通信を継続することを特徴とする基 地局。
[7] 前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信 号を送信することを特徴とする請求項 6に記載の基地局。
[8] 前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする請求項 7に記載の 基地局。
[9] 前記チャネル割当手段は、前記通信が確立された端末の優先度に応じて、前記割 り当てを維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする請求項 6〜8のいずれ かに記載の基地局。
[10] 基地局と複数の端末との間において、 1つ又は複数のサブチャネルを用いてデー タ通信を行う OFDMA方式の通信システムにおいて、
通信データ量を取得する通信データ量取得ステップと、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割り当てステツ プと、
を含み、
前記チャネル割り当てステップは、前記通信データ量が減少した場合に、前記割り 当てたサブチャネルのうち少なくとも 1つのサブチャネルの割当を維持することを特徴 とするチャネル割当方法。
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