WO2013024586A1 - 無線通信システムおよび無線通信システムの制御方法 - Google Patents

無線通信システムおよび無線通信システムの制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system that realizes stable communication of a wireless communication terminal and a control method of the wireless communication system.
  • the wireless communication terminal 7 when a wireless communication terminal in communication moves, the wireless communication terminal continues communication while successively performing wireless connection procedures (handovers) to a base station in a better wireless state.
  • the wireless communication terminal 7 communicating with the base station A at the point 1 moves to the point 2
  • the wireless communication terminal 7 performs a wireless connection procedure with the base station B.
  • the communication is released with the base station B.
  • the wireless communication terminal 7 moves to the point 3
  • the wireless communication terminal 7 performs a wireless connection procedure with the base station C, and after the connection is completed, releases the connection with the base station B and enters a communication state with the base station C.
  • the procedure when the wireless communication terminal 7 moves from point 1 to point 3 will be described with reference to FIG.
  • the base station A when the wireless communication terminal 7 is communicating with the base station A (FIG. 7 (1)), when the wireless communication terminal 7 moves to the point 2, the base station A
  • the information of the wireless communication terminal 7 (service being provided, security information, etc.) is transferred to the base station B via the route, and preparations for the wireless communication terminal 7 to connect to the base station B are made (FIG. 7 (2)).
  • the wireless communication terminal 7 performs a wireless connection procedure with the base station B and enters a communication state with the base station B after completion (FIG. 7 (3)).
  • the mobility management device 1 releases the connection between the wireless communication terminal 7 and the base station A.
  • the base station B transfers the information of the wireless communication terminal 7 to the base station C via the movement management device 1, and the wireless communication terminal 7 is transferred to the base station C.
  • Prepare for connection (FIG. 7 (4)).
  • the wireless communication terminal 7 performs a wireless connection procedure with the base station C, and enters a communication state with the base station C after completion (FIG. 7 (5)).
  • the mobility management device 1 releases the connection between the wireless communication terminal 7 and the base station B.
  • the wireless communication terminal moves so as to graze the edge of the area of the base station, the service time is shortened, the wireless connection procedure becomes complicated, and as a result, the time during which communication is interrupted becomes longer and the service quality is improved. descend.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to stabilize the wireless communication terminal even when the moving speed of the wireless communication terminal is high or when the service area time is short.
  • An object of the present invention is to provide a radio communication system and a control method for the radio communication system for realizing the communication.
  • the present invention provides a wireless communication system including a base station and a wireless communication terminal, wherein a base station in communication with a fast moving wireless communication terminal is Radio resources in the same frequency domain and the same time domain are allocated for the radio communication terminal, and the radio communication terminal communicates with each base station using the radio resource.
  • the present invention preferably includes an uplink signal aggregating device that aggregates uplink signals from the respective base stations that communicate with the radio communication terminal using the allocated radio resources.
  • the uplink signal aggregating apparatus decodes the uplink signal at each base station and selects from the data successfully decoded as uplink data.
  • the uplink signal aggregating apparatus uses the uplink signal received by each base station by combining the uplink signal received by the uplink signal aggregating apparatus and decoding the data.
  • a base station in communication with the high-speed mobile radio communication terminal is a master base station, and the master base station processes a control channel signal.
  • the present invention further includes an uplink signal aggregating device that aggregates uplink control channel signals from the respective base stations that communicate with the radio communication terminal using the allocated radio resources, and the master base station includes the master base station, It is preferable to process uplink control channel signals aggregated by the uplink signal aggregation device.
  • the present invention provides a control method of a radio communication system comprising a base station and a radio communication terminal, wherein a base station in communication with a high-speed moving radio communication terminal transmits the radio communication to an adjacent base station. Radio resources in the same frequency domain and the same time domain are allocated for terminals, and the radio communication terminal communicates with each base station using the radio resources.
  • the present invention provides a radio communication system that realizes stable communication of a radio communication terminal because each base station secures the same radio resource for a high-speed mobile radio communication terminal.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a radio communication system according to an embodiment of the present invention.
  • Wireless communication system according to the present invention, a plurality of base stations 2 1, 2 2, and ⁇ ⁇ ⁇ 2 N, a plurality of base stations 2 1, 2 2, back haul lines to ⁇ ⁇ ⁇ 2 N (wired)
  • the mobile management device 1 and the uplink signal aggregation device 6 are connected to each other.
  • Each base station 2 performs radio communication with a radio communication terminal located in the area of the own station by, for example, OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
  • the wireless communication terminal include a mobile phone and a portable information terminal (for example, a smartphone) with a built-in communication function.
  • the base station 2 includes a radio control unit 3, a radio resource management unit 4, and a radio unit 5.
  • the radio resource management unit 4 selects and assigns radio resources to radio communication terminals.
  • the mobility management device 1 manages the movement of the wireless communication terminal.
  • the uplink signal aggregation device 6 aggregates uplink signals from the respective base stations.
  • base stations that are close to the radio communication terminal 7 geographically or wirelessly control the radio communication terminal 7 that is moving at high speed in cooperation. Signals are transmitted and received through channels and communication channels. Adjacent base stations A, B, and C are linked through a backhaul line (wired). Radio conditions are collected at each adjacent base station and aggregated at the master base station.
  • the master base station determines a radio resource to be allocated to the radio communication terminal 7 and notifies the adjacent base station.
  • the master base station does not necessarily need to be in a state where wireless connection with the wireless communication terminal 7 is possible. As the wireless communication terminal 7 moves, the master base station determines the next master base station and makes it changeable.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a radio resource allocation state of each base station.
  • resources filled in with black are radio resources for high-speed mobile terminals
  • blank resources are resources that are allocated locally by the base stations A and B.
  • adjacent base stations A and B use part of the radio resources of each base station as radio resources for high-speed mobile terminals.
  • Adjacent base stations A and B dynamically allocate the same frequency domain and the same time domain to a certain terminal from radio resources for high-speed mobile terminals.
  • the resource to be allocated does not necessarily have to be a continuous area.
  • radio resources for high-speed mobile terminals are secured in common within the area separately from resources allocated locally, and are dynamically allocated to the high-speed mobile terminal group from among them. It is conceivable that the area is set along the track of a high-speed railway or along the road of a highway.
  • the resource to be allocated locally can be freely allocated to a normal wireless communication terminal accommodated in the base station.
  • FIG. 4 shows a procedure when the wireless communication terminal according to the embodiment of the present invention moves.
  • the uplink signal aggregating apparatus 6 that selects or combines the uplink signals may be inside the master base station or outside the base station.
  • the base station A In a state where the wireless communication terminal 7 is communicating with the base station A (FIG. 4 (1)), the high speed movement is detected and notified to the base station A, or the high speed movement of the wireless communication terminal 7 is performed.
  • the base station A detects, the base station A changes the radio communication terminal 7 to the control state of the high-speed mobile terminal.
  • the base station A becomes a master base station, selects adjacent base stations B and C, and starts cooperation with the base stations B and C (FIG. 4 (2)).
  • Base station A selects an allocation resource based on information (radio state, resource availability information, etc.) of base stations A, B, and C, and notifies base stations B and C (FIG. 4 (3)). Information of base stations A, B, and C is exchanged via a backhaul line.
  • the wireless communication terminal 7 is in communication with the base stations A, B, and C ((4) in FIG. 4).
  • the base stations A, B, and C transmit radio resource (communication channel) allocation information to the radio communication terminal 7 using the same radio resource (control channel).
  • the wireless communication terminal 7 selects or synthesizes a signal including allocation information from the base stations A, B, and C, decodes it, and extracts the allocation information. According to the allocation information, the radio communication terminal 7 receives a downlink communication channel signal using a reception radio resource or transmits an uplink communication channel signal using a transmission radio resource. The wireless communication terminal 7 selects or combines the signals from the base stations A, B, and C received on the downlink communication channel and decodes them. Each of the base stations A, B, and C decodes the signal from the wireless communication terminal 7 received through the uplink communication channel and transmits it to the uplink signal aggregation device 6. The uplink signal aggregation device 6 selects the data that has been successfully decoded as uplink data.
  • the uplink signal aggregation device 6 combines the signals received by the base stations A, B, and C, and uses the decoded data as uplink data.
  • Control channel signals such as a radio resource request for uplink data transmission and downlink radio quality information are selected or combined by the uplink signal aggregating apparatus 6 and processed by the master base station.
  • the wireless communication terminal 7 moves to the point 2 and continues communication with the base stations A, B, and C by the same operation as in FIG. 4 (4) (FIG. 4 (5)).
  • the wireless communication terminal 7 moves to the point 3 and continues communication with the base stations A, B, and C by the same operation as in FIG. 4 (4) (FIG. 4 (6)).
  • the radio communication terminal can receive any base station from any base station within the communication area formed by the adjacent base station. You may send to. For example, as illustrated in FIG. 5, as the wireless communication terminal moves, the wireless communication terminal receives a control channel from the base station A, receives a downlink communication channel from the base station B, and transfers an uplink communication channel to the base station C. Communication is established even if it is transmitted.
  • the wireless communication terminal is within the communication area formed by the adjacent base station, even if the base station communicating with the wireless communication terminal changes. Is unnecessary, so even if the wireless communication terminal moves fast and the wireless communication terminal grazes the edge of the area of the base station (when the service area is short), there will be no communication interruption and connection will not be lost. . Therefore, there is no deterioration in service quality due to the wireless connection procedure.
  • the wireless communication system allows the communication area formed by the adjacent base station to follow the movement of the wireless communication terminal by changing the master base station as the wireless communication terminal moves. As a result, communication is not interrupted to the high-speed mobile terminal, and connection can be prevented from being disconnected. Also, in the wireless communication system according to the embodiment of the present invention, since the communication area is formed in the adjacent base station, the coverage area is relatively enlarged, and there is a margin in the time spent for the procedure for changing the master base station. Can be made.
  • the wireless communication terminal can improve the reception quality by combining the downlink signal from each adjacent base station, the uplink signal aggregation device, by combining the uplink signal from each adjacent base station, Reception quality can be improved.
  • the base station expands the area by making the transmission output using radio resources for high-speed mobile terminals larger than the transmission output using radio resources for ordinary radio communication terminals. Can also be overlapped.

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Abstract

 地理的に隣接する複数の基地局A、B、Cは、高速で移動する無線通信端末7のために同じ周波数領域、同じ時間領域の無線リソースを割り当てる。高速で移動する前記無線通信端末7は、割り当てられた無線リソースを使用して各基地局A、B、Cと通信を行う。

Description

無線通信システムおよび無線通信システムの制御方法 関連出願へのクロスリファレンス
 本願は、日本国特許出願第2011-177059号(2011年8月12日出願)の優先権の利益を主張し、これらの全内容を参照により本願明細書に取り込むものとする。
 本発明は、無線通信端末の安定した通信を実現する無線通信システムおよび無線通信システムの制御方法に関する。
 従来、通信中の無線通信端末が移動する場合、無線通信端末は、無線状態のより良好な基地局への無線接続手順(ハンドオーバ)を次々と実施しながら、通信を継続する。図6の場合、ポイント1で基地局Aと通信中の無線通信端末7は、ポイント2へ移動すると、基地局Bとの無線接続手順を実施し、接続完了後、基地局Aとの接続を解放し、基地局Bと通信状態となる。更に、無線通信端末7は、ポイント3へ移動すると、基地局Cとの無線接続手順を実施し、接続完了後、基地局Bとの接続を解放し、基地局Cと通信状態となる。
 無線通信端末7がポイント1からポイント3まで移動した場合の手順を図7に基づいて説明する。ポイント1にて、無線通信端末7が基地局Aと通信中の状態において(図7(1))、無線通信端末7がポイント2へと移動するとき、基地局Aは、移動管理装置1を経由して基地局Bに無線通信端末7の情報(提供中のサービスやセキュリティ情報など)を転送し、基地局Bへ無線通信端末7が接続する準備を行う(図7(2))。無線通信端末7は、基地局Bとの無線接続手順を実施し、完了後に基地局Bとの通信状態となる(図7(3))。基地局Bと無線通信端末7の無線接続手順完了により、移動管理装置1は、無線通信端末7と基地局Aの接続を解放する。
 更に、無線通信端末7がポイント3へと移動するとき、基地局Bは、移動管理装置1を経由して基地局Cに無線通信端末7の情報を転送し、基地局Cへ無線通信端末7が接続する準備を行う(図7(4))。無線通信端末7は、基地局Cとの無線接続手順を実施し、完了後に基地局Cとの通信状態となる(図7(5))。基地局Cと無線通信端末7の無線接続手順完了により、移動管理装置1は、無線通信端末7と基地局Bの接続を解放する。
特開2009-010989号公報
 しかしながら、従来の接続手順では、無線通信端末が移動する場合、移動先の基地局との通信に先立って、必ず移動先の基地局との無線接続手順の実施が必要となり、特に、無線通信端末が高速で移動する場合は、移動先の基地局との無線接続手順の実施が、無線通信端末の移動に間に合わず、接続が切れてしまう問題がある。
 また、無線通信端末が基地局のエリア端をかすめるように移動する場合は、在圏時間が短くなって、無線接続手順が煩雑になり、結果、通信が途絶する時間が長くなってサービス品質が低下する。
 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、無線通信端末の移動速度が速い場合でも、また、在圏時間が短い場合でも、無線通信端末の安定した通信を実現する無線通信システムおよび無線通信システムの制御方法を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本発明は、基地局と無線通信端末とから構成される無線通信システムにおいて、高速移動の無線通信端末と通信中状態の基地局は、隣接する基地局に対し、前記無線通信端末のために同じ周波数領域、同じ時間領域の無線リソースを割り当て、前記無線通信端末は、前記無線リソースを使用して各基地局と通信を行う。
 本発明は、前記割り当てられた無線リソースで前記無線通信端末と通信する前記各基地局からの上り信号を集約する上り信号集約装置を有することが好ましい。
 前記上り信号集約装置は、前記各基地局で前記上り信号をそれぞれ復号し、復号に成功したデータから選択して上りデータとすることが好ましい。
 また、前記上り信号集約装置は、前記各基地局で受信した前記上り信号を上り信号集約装置で合成して復号したデータを上りデータとすることが好ましい。
 また、前記高速移動の無線通信端末と通信中状態の基地局をマスタ基地局とし、前記マスタ基地局は、制御チャネルの信号を処理することが好ましい。
 また、本発明は、前記割り当てられた無線リソースで前記無線通信端末と通信する前記各基地局からの上りの制御チャネルの信号を集約する上り信号集約装置を有し、前記マスタ基地局は、前記上り信号集約装置によって集約された上りの制御チャネルの信号を処理することが好ましい。
 また、本発明は、基地局と無線通信端末とから構成される無線通信システムの制御方法において、高速移動の無線通信端末と通信中状態の基地局は、隣接する基地局に対し、前記無線通信端末のために同じ周波数領域、同じ時間領域の無線リソースを割り当て、前記無線通信端末は、前記無線リソースを使用して各基地局と通信を行う。
 本発明は、各基地局が、高速移動無線通信端末向けに同一無線リソースを確保するので、無線通信端末の安定した通信を実現する無線通信システムを提供する。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。 無線通信端末と隣接基地局との位置関係を説明する図である。 各基地局の無線リソースの割り当て状態を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信端末の移動時の手順を示す図である。 各基地局における制御チャネル、通信チャネルの使用例を説明する図である。 無線通信端末が基地局と無線接続手順(ハンドオーバ)を次々と実施しながら移動している時の状態を示す図である。 無線通信端末の移動時の従来の手順を示す図である。
 本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本発明に係る無線通信システムは、複数の基地局2、2、・・・2と、複数の基地局2、2、・・・2にバック・ホール回線(有線)を介して接続される移動管理装置1および上り信号集約装置6からなる。
 各基地局2は、例えばOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)方式により、自局のエリア内に位置する無線通信端末と無線通信を行う。なお、無線通信端末としては、携帯電話機、通信機能を内蔵した携帯情報端末(例えば、スマートフォン)などがある。また、基地局2は、無線制御部3と、無線リソース管理部4と、無線部5を備えている。無線リソース管理部4は、無線通信端末に対して無線リソースの選択、割り当てを行う。
 移動管理装置1は、無線通信端末の移動を管理する。上り信号集約装置6は、各基地局からの上り信号を集約する。
 図2に示す隣接基地局A、B、Cのように、地理的または無線条件的に無線通信端末7に近い基地局は、連携して、高速移動している無線通信端末7に対して制御チャネル、通信チャネルで信号の送受信を行う。隣接基地局A、B、Cの連携は、バック・ホール回線(有線)を介して行う。無線状態は各隣接基地局で収集され、マスタ基地局に集約される。マスタ基地局が無線通信端末7に割り当てる無線リソースを決定し、隣接基地局に通知する。マスタ基地局は、必ずしも無線通信端末7と無線接続可能な状態にある必要はない。マスタ基地局は、無線通信端末7の移動に伴い、次のマスタ基地局を決定し、変更可能とする。
 図3は、各基地局の無線リソースの割り当て状態を説明する図である。図3において、黒で塗りつぶしたリソースは、高速移動端末用の無線リソースであり、空白のリソースは、各基地局A、Bでローカルに割り当てるリソースである。隣接する基地局A、Bは、図3に示すように、各基地局の無線リソースの一部を高速移動端末用の無線リソースとして使用する。隣接する基地局A、Bは、高速移動端末用の無線リソースから、ある端末に対して、同一の周波数領域、同一の時間領域を動的に割り当てる。ただし、割り当てるリソースは、必ずしも連続した領域である必要はない。また、高速移動端末用の無線リソースは、干渉を避けるため、ローカルで割り当てるリソースとは別に、エリア内で共通に、固定的に確保され、その中から高速移動端末群に動的に割り当てられる。エリアは、高速鉄道の軌道沿いや高速道路の道路沿いなどに設定されることが考えられる。ローカルに割り当てるリソースは、当該基地局に収容する通常の無線通信端末に対して自由に割り当て可能とする。
 本発明の実施の形態に係る無線通信端末の移動時の手順を図4に示す。なお、上り信号の選択または合成を行う上り信号集約装置6は、マスタ基地局内部にあっても、基地局外部にあっても良い。
 ポイント1にて、無線通信端末7が、基地局Aと通信中の状態(図4(1))において、高速移動を検出して基地局Aに通知し、または無線通信端末7の高速移動を基地局Aが検出すると、基地局Aは、無線通信端末7を、高速移動端末の制御状態に遷移させる。基地局Aは、マスタ基地局となり、隣接する基地局B、Cを選択して、基地局B、Cとの連携を開始する(図4(2))。
 基地局Aは、基地局A、B、Cの情報(無線状態、リソースの空き情報など)をもとに割り当てリソースを選択し、基地局B、Cに通知する(図4(3))。基地局A、B、Cの情報はバック・ホール回線を介してやり取りされる。無線通信端末7は、基地局A、B、Cと通信状態となる(図4(4))。基地局A、B、Cは、同一の無線リソース(制御チャネル)を使用して、無線通信端末7に無線リソース(通信チャネル)の割り当て情報を送信する。
 無線通信端末7は、基地局A、B、Cからの割り当て情報を含む信号を選択または合成して復号し、割り当て情報を取り出す。無線通信端末7は、割り当て情報に従い、受信用の無線リソースで下り通信チャネルの信号を受信し、または送信用の無線リソースで上り通信チャネルの信号を送信する。無線通信端末7は、下り通信チャネルで受信した基地局A、B、Cからの信号を選択または合成して復号する。基地局A、B、Cはそれぞれ、上り通信チャネルで受信した無線通信端末7からの信号を復号し、上り信号集約装置6に送信する。上り信号集約装置6は、復号に成功したデータから選択して上りデータとする。または、上り信号集約装置6は、基地局A、B、Cで受信した信号を合成し、復号したデータを上りデータとする。上りデータ送信のための無線リソース要求、下り無線品質情報などの制御チャネルの信号は、上り信号集約装置6にて選択または合成され、マスタ基地局にて処理される。
 無線通信端末7は、ポイント2に移動し、図4(4)と同じ動作により、基地局A、B、Cとの通信を継続する(図4(5))。無線通信端末7は、ポイント3に移動し、図4(4)と同じ動作により、基地局A、B、Cとの通信を継続する(図4(6))。
 なお、隣接基地局では、同じ無線リソースを使って同じ信号が送受信されるため、隣接基地局により形成される通信エリア内では、無線通信端末は、どの基地局から受信しても、どの基地局に送信しても良い。例えば、図5に示すように、無線通信端末の移動と共に、無線通信端末は、制御チャネルを基地局Aから受信し、下り通信チャネルを基地局Bから受信し、上り通信チャネルを基地局Cに送信しても通信が成り立つ。
 上述したように、本発明の実施の形態に係る無線通信システムでは、無線通信端末は、隣接基地局により形成される通信エリア内では、無線通信端末と通信する基地局が変わっても無線接続手順が不要なため、無線通信端末の移動速度が速く、無線通信端末が基地局のエリア端をかすめるような場合(在圏時間が短い場合)でも通信の途絶がなく、また接続が切れることがない。したがって、無線接続手順によるサービス品質の低下がない。
 また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、無線通信端末の移動に伴いマスタ基地局を変更することで隣接基地局により形成される通信エリアを無線通信端末の移動に追従させることができるので、高速移動端末に対して通信の途絶がなく、また接続が切れないようにすることができる。また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、隣接基地局で通信エリアが形成されるため、相対的にカバーエリアが拡大し、マスタ基地局を変更する手順に費やす時間に余裕を持たせることができる。
 また、無線通信端末は、隣接基地局それぞれからの下り信号を合成することにより、受信品質を改善することができ、上り信号集約装置は、隣接基地局それぞれからの上り信号を合成することにより、受信品質を改善することができる。
 また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムでは、高速で移動する無線通信端末との通信で使用される無線リソースおよび送受信信号が同じであるため、隣接基地局との干渉によるエリアの縮小が発生せず、また、基地局は、高速移動端末用の無線リソースを使用しての送信出力を、通常の無線通信端末用の無線リソースを使用しての送信出力より大きくしてエリアを拡大、またオーバーラップさせることができる。
 1 移動管理装置
 2 基地局
 3 無線制御部
 4 無線リソース管理部
 5 無線部
 6 上り信号集約装置
 7 無線通信端末

Claims (7)

  1.  基地局と無線通信端末とから構成される無線通信システムにおいて、
     高速移動の無線通信端末と通信中状態の基地局は、隣接する基地局に対し、前記無線通信端末のために同じ周波数領域、同じ時間領域の無線リソースを割り当て、
     前記無線通信端末は、前記無線リソースを使用して各基地局と通信を行う無線通信システム。
  2.  前記割り当てられた無線リソースで前記無線通信端末と通信する前記各基地局からの上り信号を集約する上り信号集約装置を有する請求項1に記載の無線通信システム。
  3.  前記上り信号集約装置は、前記各基地局で前記上り信号をそれぞれ復号し、復号に成功したデータから選択して上りデータとする請求項2に記載の無線通信システム。
  4.  前記上り信号集約装置は、前記各基地局で受信した前記上り信号を上り信号集約装置で合成して復号したデータを上りデータとする請求項2に記載の無線通信システム。
  5.  前記高速移動の無線通信端末と通信中状態の基地局をマスタ基地局とし、
     前記マスタ基地局は、制御チャネルの信号を処理する請求項1に記載の無線通信システム。
  6.  前記割り当てられた無線リソースで前記無線通信端末と通信する前記各基地局からの上りの制御チャネルの信号を集約する上り信号集約装置を有し、
     前記マスタ基地局は、前記上り信号集約装置によって集約された上りの制御チャネルの信号を処理する請求項5に記載の無線通信システム。
  7.  基地局と無線通信端末とから構成される無線通信システムの制御方法において、
     高速移動の無線通信端末と通信中状態の基地局は、隣接する基地局に対し、前記無線通信端末のために同じ周波数領域、同じ時間領域の無線リソースを割り当て、
     前記無線通信端末は、前記無線リソースを使用して各基地局と通信を行う無線通信システムの制御方法。
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