(57)【要約】【課題】多数接続と低遅延化との両立を実現する無線通信システムを提供する。【解決手段】予め複数の前記端末２毎に設定された遅延許容値に基づき、複数の前記端末２のうち一部の前記端末２から生成された前記データ信号を、一部の前記端末２から基地局１に重畳させて送信する送受信手段を備えることを特徴とする。また、前記送受信手段は、例えば遅延規定値を含む報知情報を、前記基地局１から複数の前記端末２に送信する報知手段と、複数の前記端末２毎に、前記遅延規定値と、前記遅延許容値とを比較する比較手段と、前記遅延規定値よりも高い前記遅延許容値が設定された第１端末２から、参照信号を前記基地局１に送信し、前記遅延規定値以下の前記遅延許容値が設定された第２端末２から、前記参照信号及び前記データ信号を前記基地局に送信する送信手段とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2020136751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非直交多元接続を用いて、複数の端末からデータ信号を収集する無線通信システムであって、
予め複数の前記端末毎に設定された遅延許容値に基づき、複数の前記端末のうち一部の前記端末から生成された前記データ信号を、一部の前記端末から基地局に重畳させて送信する送受信手段を備えること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記送受信手段は、
遅延規定値を含む報知情報を、前記基地局から複数の前記端末に送信する報知手段と、
複数の前記端末毎に、前記遅延規定値と、前記遅延許容値とを比較する比較手段と、
前記遅延規定値よりも高い前記遅延許容値が設定された第１端末から、参照信号を前記基地局に送信し、前記遅延規定値以下の前記遅延許容値が設定された第２端末から、前記参照信号及び前記データ信号を前記基地局に送信する送信手段と
を有すること
を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記送信手段は、ランダムアクセス通信時に行われること
を特徴する請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送受信手段は、
前記端末から前記基地局まで前記データ信号を送信するための送信電力の範囲を、複数の多重スロットに分類する分類手段と、
複数の前記端末から、複数の前記多重スロット毎に１つの多重スロット端末に割り当てる割り当て手段と、
複数の前記多重スロット端末毎に有する前記データ信号を、前記多重スロットに対応する前記送信電力を用いて前記基地局に送信する多重スロット送信手段と
を有すること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記分類手段は、前記端末が送信可能な送信電力、前記端末の種類、前記端末と前記基地局との間の距離、及び前記端末の設けられた地形の少なくとも何れかに基づき、複数の前記端末を複数のクラスに分類するクラス分類手段を有し、
前記割り当て手段は、前記クラス毎に分類された複数の前記端末のうち、設定された前記遅延許容値の低い前記端末を優先して、前記多重スロット端末として割り当てることを有すること
を特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記送受信手段は、複数の前記端末の数、及び複数の前記端末毎に設定された前記遅延許容値に基づき、前記データ信号を重畳させる数を算出する算出手段を有すること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非直交多元接続を用いて、複数の端末からデータ信号を収集する無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の実現に向けた研究開発が、世界各国で進められている。５Ｇは、第４世代移動通信システム（４Ｇ）を大容量化させるだけでなく、ＩｏＴ（Internet of Things）等のデバイスから送信される小サイズのデータを効率的に取り扱えることが求められる。ＩｏＴ通信においては、例えば自動運転のような低遅延を必要とするサービスも登場することが予想され、この場合、同時接続数の増加に加えて、低遅延通信も必要とされる。このような端末の同時接続数、及び接続時における遅延改善の試みとして、例えば特許文献１の通信システムが提案されている。
【０００３】
特許文献１におけるコンテンションベースの通信システムでは、伝搬路特性推定用信号を含み、所定の系列信号に無線端末毎に割り当てられた分の移相が行われたプリアンブル部と、端末識別情報とペイロードとを含むデータ部を有するレーム構成の信号を用いる。プリアンブル部は、ザドフ−チュウ系列信号を無線端末毎の割当て分移相し、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）を追加して送信され、その信号を受信した基地局は、ＣＰを除去し、フーリエ変換を行って周波数軸に変換し、上記系列信号の複素共役信号と乗じ、逆フーリエ変換を行って時間軸に変換してインパルス応答信号を得る。この各々を、タイムフィルタによって、無線端末ごとのスロットに振り分け、得られた応答信号の各々を用いて伝送路特性を推定し、データ部の分離および復調を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１２１２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の通信システムでは、接続時における遅延改善を可能とする一方、規定時間内にデータ信号の送受信を行うための低遅延化については考慮されていない。このため、多数接続と低遅延化との両立を実現することが期待されている。
【０００６】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、多数接続と低遅延化との両立を実現する無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上述した問題点を解決するために、非直交多元接続を用いて、複数の端末からデータ信号を収集する無線通信システムを発明した。無線通信システムは、送受信手段を備える。送受信手段は、予め複数の端末毎に設定された遅延許容値に基づき、複数の端末のうち一部の端末から生成されたデータ信号を、一部の端末から基地局に送信する。
【０００８】
第１発明に係る無線通信システムは、非直交多元接続を用いて、複数の端末からデータ信号を収集する無線通信システムであって、予め複数の前記端末毎に設定された遅延許容値に基づき、複数の前記端末のうち一部の前記端末から生成された前記データ信号を、一部の前記端末から基地局に重畳させて送信する送受信手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る無線通信システムは、第１発明において、前記送受信手段は、遅延規定値を含む報知情報を、前記基地局から複数の前記端末に送信する報知手段と、複数の前記端末毎に、前記遅延規定値と、前記遅延許容値とを比較する比較手段と、前記遅延規定値よりも高い前記遅延許容値が設定された第１端末から、参照信号を前記基地局に送信し、前記遅延規定値以下の前記遅延許容値が設定された第２端末から、前記参照信号及び前記データ信号を前記基地局に送信する送信手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る無線通信システムは、第２発明において、前記送信手段は、ランダムアクセス通信時に行われることを特徴する。
【００１１】
第４発明に係る無線通信システムは、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記送受信手段は、前記端末から前記基地局まで前記データ信号を送信するための送信電力の範囲を、複数の多重スロットに分類する分類手段と、複数の前記端末から、複数の前記多重スロット毎に１つの多重スロット端末に割り当てる割り当て手段と、複数の前記多重スロット端末毎に有する前記データ信号を、前記多重スロットに対応する前記送信電力を用いて前記基地局に送信する多重スロット送信手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る無線通信システムは、第４発明において、前記分類手段は、前記端末が送信可能な送信電力、前記端末の種類、前記端末と前記基地局との間の距離、及び前記端末の設けられた地形の少なくとも何れかに基づき、複数の前記端末を複数のクラスに分類するクラス分類手段を有し、前記割り当て手段は、前記クラス毎に分類された複数の前記端末のうち、設定された前記遅延許容値の低い前記端末を優先して、前記多重スロット端末として割り当てることを有することを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係る無線通信システムは、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、前記送受信手段は、複数の前記端末の数、及び複数の前記端末毎に設定された前記遅延許容値に基づき、前記データ信号を重畳させる数を算出する算出手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明によれば、送受信手段は、遅延許容値に基づき、一部の端末から基地局にデータ信号を重畳させて送信する。このため、遅延を許容できない端末から優先的にデータ信号を送信することができ、複数の端末全体に発生する遅延を抑制することができる。これにより、多数接続と低遅延化との両立を実現することが可能となる。
【００１５】
特に、第２発明によれば、報知手段は、基地局から複数の端末に報知情報を送信する。また、送信手段は、遅延規定値以下の遅延許容値が設定された第２端末から、参照信号及びデータ信号を基地局に送信する。このため、優先的に送信されるデータ信号の数を、状況に応じて遅延規定値により調整することができる。これにより、基地局がデータ信号を受信できる確率を高めることが可能となる。
【００１６】
特に、第３発明によれば、報知手段、比較手段、及び送信手段は、ランダムアクセス通信時に行われる。このため、端末と基地局との間における通信の初期段階で、データ信号を収集することができる。これにより、さらなる低遅延化を図ることが可能となる。
【００１７】
特に、第４発明によれば、多重スロット送信手段は、複数の多重スロット端末毎に有するデータ信号を、多重スロットに対応する送信電力を用いて基地局に送信する。このため、多重スロット端末毎に異なる送信電力を用いてデータ信号が送信され、基地局においてデータ信号を受信するために必要な受信電力調整を、最小限に抑えることができる。これにより、送信電力の低下に伴うパケット誤り率の増加を抑制することが可能となる。
【００１８】
特に、第５発明によれば、割り当て手段は、クラス毎に分類された複数の端末のうち、設定された遅延許容値の低い端末を優先して、多重スロット端末として割り当てる。このため、データ送信を行う端末の優先順位を設定し易くすることができる。これにより、複数の端末全体に発生する遅延をさらに抑制することができる。
【００１９】
特に、第６発明によれば、算出手段は、複数の端末の数、及び遅延許容値に基づき、データ信号を重畳させる数を算出する。このため、複数の端末全体に発生する遅延をさらに抑制することができる。これにより、多数接続と低遅延化との両立を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施形態における無線通信システムの概要の一例を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、無線フレームの構成の一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、複数の端末信号が重畳した状態を示す模式図である。
【図３】図３は、基地局及び端末に含まれる構成の一例を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）は、実施形態における無線通信システムの動作の一例を示すフローチャートであり、図４（ｂ）は、基地局及び端末における動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】図５（ａ）は、有情報確認手段の一例を示すフローチャートであり、図５（ｂ）は、有情報確認手段の一例を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）は、通常信号送信手段の一例を示すフローチャートであり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、記憶部に記憶された端末番号及び遅延許容値の一例を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、記憶部に記憶された端末番号及び遅延許容値の第１変形例を示す模式図である。
【図８】図８は、通常信号送信手段の他の例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、通常信号送信手段の他の例を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は、クラス毎に分類された受信電力の一例を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、多重スロット毎に分類された多重スロット端末の一例を示す模式図であり、図１０（ｃ）は、重畳信号の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）は、多重スロット毎に分類された多重スロット端末の他の例を示す模式図である、図１１（ｂ）は、重畳信号の他の例を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）は、通常信号送信手段のさらに他の例を示すフローチャートであり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、記憶部に記憶された端末番号及び遅延許容値の第２変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、記憶部に記憶された端末番号及び遅延許容値の第３変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態：無線通信システム１００）
以下、本発明の実施形態としての無線通信システム１００について詳細に説明する。図１は、本実施形態の無線通信システム１００における概要の一例を示す模式図である。
【００２２】
無線通信システム１００は、基地局１を備える。無線通信システム１００では、主に基地局１が、非直交多元接続（ＮＯＭＡ：Non-Orthogonal Multiple Access）を用いて、複数の端末２（図１では２−１、２−２、２−３、２−４、２−５）から送信された端末信号Ｄ（図１ではＤ−１、Ｄ−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｄ−５）を収集する。
【００２３】
基地局１は、例えば通信可能とするための信号を、予め端末２に対して送信することで、端末２との接続が実現される。基地局１は、複数（例えば５台）の端末２に対して１つの無線リソースを割り当て、各端末２から送信される端末信号Ｄの無線リソースを共有させることができる。
【００２４】
端末２として、例えばＩｏＴ（Internet of Things）デバイスと呼ばれる無線通信機能を有する装置が用いられ、例えばウェアラブル端末、コネクテッドカー、センサ端末、又はドローン等が用いられるほか、携帯電話、スマートフォン、又はタブレット端末が用いられる。端末２から基地局１に端末信号Ｄを送信する際、例えばグラントを得るためのランダムアクセス通信が用いられるほか、例えば定期的にアップリンク信号を送信するセミパーシステント通信、及びＧＦ（Grant Free）通信等が用いられる。
【００２５】
各端末２には、予め遅延許容値が設定される。遅延許容値は、端末信号Ｄに含まれるデータ信号ＤＳを基地局１に送信するときに許容可能な遅延時間を、数値により示したものである。例えば遅延許容値が小さい場合、データ信号ＤＳを短期間で送信する必要があり、遅延許容値が大きくなるにつれて、データ信号ＤＳを送信する期間を長くすることができる。遅延許容値は、例えば端末２毎の端末種類や環境等に応じて設定することができる。遅延許容値を設定することで、端末２毎におけるデータ信号ＤＳを送信する優先順位を、容易に制御することができる。無線通信システム１００では、端末２全体におけるデータ信号ＤＳの送信を、各端末２に設定された遅延許容値内に行うことで、低遅延化を実現する。
【００２６】
無線通信システム１００は、予め端末２毎に設定された遅延許容値に基づき、複数の端末２のうち一部の端末２から生成されたデータ信号ＤＳを、一部の端末２から基地局１に重畳させて送信することができる。このため、遅延を許容できない端末２から優先的に、データ信号ＤＳを送信することができ、複数の端末２全体に発生する遅延を抑制することができる。これにより、多数接続と低遅延化との両立を実現することが可能となる。
【００２７】
無線通信システム１００では、例えば図２（ａ）に示すように、複信方式として時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を利用することができる。図２（ａ）では、無線フレームの構成が、１０ｍｓの１フレーム（Frame）に対して１０個のサブフレーム（Sub-Frame）、及びダウンリンク（ＤＬ）とアップリンク（ＵＬ）との比を２：８とした場合を示す。なお、各構成要素や値は、任意に設定することができる。また、無線通信システム１００では、上述した時分割複信を利用するほか、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）を利用してもよい。
【００２８】
アップリンクのサブフレームは、例えば参照信号ＲＳ（リファレンスシグナル：Reference signal）及びデータ信号ＤＳ（データシグナル：Data Signal）により構成される。即ち、各端末２から送信される端末信号Ｄは、参照信号ＲＳと、データ信号ＤＳとを含ませることができる。
【００２９】
参照信号ＲＳは、識別信号を含み、端末２の識別、及びチャンネル推定に利用される。参照信号ＲＳは、例えばザドフ−チュウ（Zadoff-chu）を拡張した系列が用いられ、非直交多元接続により多重化された複数の端末信号Ｄを分離できるように、周波数軸において端末２毎に異なる位相回転（時間軸ではサイクリックシフト）が与えられている。
【００３０】
データ信号ＤＳは、データ本体（ペイロード）を含み、例えば端末２によって取得された各種情報を示す。データ信号ＤＳとして、例えば走行車両の速度や、センサによりモニタリングされた気温等が挙げられ、用途や端末２の種類に応じて任意に設定される。
【００３１】
なお、参照信号ＲＳ及びデータ信号ＤＳは、例えばサイクリックプレフィックスＣＰ及びガードタイムＧＴを含んでもよい。また、参照信号ＲＳ及びデータ信号ＤＳが時間軸において配列される順序、データ長、及び数（頻度）は、任意である。
【００３２】
基地局１は、複数の端末信号Ｄを取得する。基地局１は、例えば図２（ｂ）に示すように、同一時間及び同一周波数を共有した複数の端末信号Ｄが重畳した信号（重畳信号ＤＣ）を受信する。なお、重畳する端末信号Ｄの数は、任意に設定することができる。基地局１は、重畳信号ＤＣに含まれる複数の端末信号Ｄをそれぞれ分離し、複数のデータ信号ＤＳを取得する（復号処理）。これにより、大量のデータを同一時間及び同一周波数で伝送することが可能となる。
【００３３】
基地局１は、例えば重畳信号ＤＣに含まれる参照信号ＲＳから、伝搬路推定値を取得する。基地局１は、取得した伝搬路推定値を利用して、重畳信号ＤＣに含まれるデータ信号ＤＳを分離する。分離するためのアルゴリズムとして、例えば並列干渉抑圧・除去（ＰＩＣ：Parallel Interference Cancelation）や、逐次干渉抑圧・除去（ＳＩＣ：Successive Interference Cancelation）等の公知の技術が用いられる。
【００３４】
なお、無線通信システム１００では、例えば周波数分割多重、及び空間分割多重を用いて、同時接続される端末２の数を増加させてもよい。
【００３５】
次に、基地局１、及び端末２における構成について説明する。図３は、基地局１及び端末２に含まれる構成の一例を示す模式図である。
【００３６】
＜基地局１＞
基地局１は、制御部１１と、送受信部１２と、記憶部１３とを有し、例えば算出部１４を有してもよい。各構成は内部バスにより接続される。
【００３７】
制御部１１は、基地局１における情報（信号）の送受信に関する動作制御を行う。制御部１１は、重畳信号ＤＣをそれぞれ分離し、複数のデータ信号ＤＳを取得する。制御部１１として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが用いられる。
【００３８】
送受信部１２は、無線通信を介して複数の端末２と通信を行う。送受信部１２は、例えばアンテナ等を用いて、複数の端末２との各種情報を送受信する（図３の矢印）。
【００３９】
記憶部１３には、複数の端末２から受信した端末信号Ｄ等が記憶される。記憶部１３として、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）のほか、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の公知のデータ保存装置が用いられる。記憶部１３は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含み、基地局１により実行されるプログラム等が記憶される。なお、基地局１により実行される各機能は、制御部１１が、ＲＡＭを作業領域として、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。
【００４０】
算出部１４は、例えば重畳される端末信号Ｄの数を算出する。算出部１４は、例えば各端末２に設定された遅延許容値に基づき、端末２毎に適した端末信号Ｄを送信するタイミングを算出する。算出部１４は、例えば複数の端末２に送信するための遅延規定値Ｇを算出する。遅延規定値Ｇは、遅延許容値と比較することができ、データ信号ＤＳを送信する端末２の優先順位をつけるために用いられる。
【００４１】
＜端末２＞
端末２は、制御部２１と、送受信部２２と、記憶部２３とを有し、例えば算出部２４を有してもよい。各構成は内部バスにより接続される。
【００４２】
制御部２１は、端末２における情報の送受信に関する動作制御を行う。制御部２１として、例えばＣＰＵ等のプロセッサが用いられる。
【００４３】
送受信部２２は、無線通信を介して基地局１と通信を行う。送受信部２２は、例えばアンテナ等を用いて、基地局１との各種情報を送受信する。
【００４４】
記憶部２３には、端末２毎に設定された遅延許容値や、基地局１から受信した各種情報等が記憶される。記憶部２３として、例えばＨＤＤのほか、ＳＳＤ等の公知のデータ保存装置が用いられる。記憶部２３は、例えばＲＡＭ及びＲＯＭを含み、端末２により実行されるプログラム等が記憶される。なお、端末２により実行される各機能は、制御部２１が、ＲＡＭを作業領域として、記憶部２３に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。
【００４５】
算出部２４は、例えば基地局１から受信した遅延規定値Ｇと、遅延許容値とを比較し、基地局１に送信する信号の内容を選択する。
【００４６】
（実施形態：無線通信システム１００の動作）
次に、本実施形態における無線通信システム１００の動作について説明する。図４（ａ）は、本実施形態における無線通信システム１００の動作の一例を示すフローチャートであり、図４（ｂ）は、本実施形態における無線通信システム１００の動作の一例を示す模式図である。
【００４７】
無線通信システム１００は、例えば図４に示すように、送受信手段Ｓ１１０を備え、例えば事後手段Ｓ１４０を備えてもよい。
【００４８】
＜送受信手段Ｓ１１０＞
送受信手段Ｓ１１０は、例えば図４（ａ）に示すように、予め複数の端末２毎に設定された遅延許容値に基づき、複数の端末２のうち一部の端末２から生成されたデータ信号ＤＳを、一部の端末２から基地局１に重畳させて送信する。このため、遅延を許容できない端末２から優先的に、データ信号ＤＳを送信することができ、複数の端末２全体に発生する遅延を抑制することができる。これにより、例えば後述する事後手段Ｓ１４０において、データ信号ＤＳを再送信する端末２の数を減少させることができる。
【００４９】
送受信手段Ｓ１１０は、例えば図４（ｂ）に示すように、有情報確認手段Ｓ１２０と、通常信号送信手段Ｓ１３０とを有する。
【００５０】
＜有情報確認手段Ｓ１２０＞
有情報確認手段Ｓ１２０は、システム情報、符号化方式等を含む報知情報（Broadcast Information）を、基地局１から各端末２に送信する。各端末２は、報知情報を受信することで、システムの基本パラメータを把握することができる。有情報確認手段Ｓ１２０は、例えばランダムアクセス方式が用いられ、この期間をランダムアクセス通信時とする。
【００５１】
また、有情報確認手段Ｓ１２０は、有情報確認信号（Payload Confirmation）を、基地局１から各端末２に送信する。有情報確認信号は、各端末２が送信すべきデータ信号ＤＳを有しているかを確認するための信号であり、且つ、複数の端末２が端末信号Ｄを送信する際、参照信号ＲＳが衝突しないように指示を与えるための信号である。
【００５２】
有情報確認信号を受信した端末２のうち、送信すべきデータ信号ＤＳを有する端末２は、データ信号ＤＳを有する旨を知らせるための有情報確認応答（Payload Confirmation Response）信号を、端末２から基地局１に送信する。有情報確認応答信号は、参照信号ＲＳを含み、ランダムアクセス方式により送信される。これにより、基地局１は、送信すべきデータ信号ＤＳを有する端末２を認識することができる。
【００５３】
有情報確認手段Ｓ１２０は、例えば図５（ａ）に示すように、報知手段Ｓ１２１と、比較手段Ｓ１２２と、送信手段Ｓ１２３とを有してもよい。
【００５４】
＜＜報知手段Ｓ１２１＞＞
報知手段Ｓ１２１は、遅延規定値Ｇを含む報知情報を、基地局１から各端末２に送信する。算出部１４は、通信環境等に基づき遅延規定値Ｇを算出するほか、例えば記憶部１３に予め記憶された遅延規定値Ｇを取得してもよい。基地局１は、送受信部１２を介して、各端末２に報知情報を送信する。各端末２は、送受信部２２を介して、報知情報を受信する。
【００５５】
＜＜比較手段Ｓ１２２＞＞
次に、比較手段Ｓ１２２は、複数の端末２毎に、遅延規定値Ｇと、遅延許容値とを比較する。算出部２４は、報知情報に含まれる遅延規定値Ｇを取得し、例えば記憶部２３に記憶された遅延許容値を取得する。算出部２４は、例えば図５（ｂ）に示すように、遅延規定値Ｇと、遅延許容値との大きさを比較する。比較結果として、遅延許容値が遅延規定値Ｇよりも高い場合（第１結果）、及び遅延許容値が遅延規定値Ｇ以下の場合（第２結果）が挙げられる。なお、例えば第１結果は、遅延許容値が遅延規定値Ｇ以上としてもよく、この場合、第２結果は、遅延許容値が遅延規定値Ｇよりも小さい。
【００５６】
＜＜送信手段Ｓ１２３＞＞
次に、送信手段Ｓ１２３は、第１結果が得られた端末２（第１端末）から、参照信号ＲＳを含む有情報確認応答信号を基地局１に送信する。また、送信手段Ｓ１２３は、第２結果が得られた端末２（第２端末）から、参照信号ＲＳ及びデータ信号ＤＳを含む有情報確認信号を基地局１に送信する。即ち、第１端末からは、データ信号ＤＳを含まない有情報確認信号が送信される。このため、優先的に送信されるデータ信号ＤＳの数を、状況に応じて遅延規定値Ｇにより調整することができる。
【００５７】
なお、送信手段Ｓ１２３は、有情報確認応答信号を送信するとき、ランダムアクセス通信時に行われる。このため、端末２と基地局１との間における通信の初期段階で、データ信号ＤＳを収集することができる。また、データ信号ＤＳを送信できる端末２の数を制限できるため、データ信号ＤＳを分離できる確率を高めることが可能となる。
【００５８】
＜通常信号送信手段Ｓ１３０＞
通常信号送信手段Ｓ１３０は、例えば図４（ｂ）に示すように、有情報確認応答信号に基づき、通常信号送信指示（Normal Payload Transmission Indication）信号（指示信号）を、基地局１から各端末２に送信する。指示信号は、端末２に無線リソースを割り当てるための信号である。例えば基地局１の算出部１４は、有情報確認応答信号に含まれる参照信号ＲＳに基づき、指示信号を生成し、送受信部１２を介して端末２に送信する。このとき、例えば参照信号ＲＳ毎に異なる指示信号が生成される。
【００５９】
次に、指示信号を受信した端末２は、通常信号（Normal Payload）（端末信号Ｄ）を、他の複数の端末２と無線リソースを共有して送信する（ＮＯＭＡ伝送）。これにより、基地局１は、複数の端末信号Ｄが重畳する重畳信号ＤＣを受信する。例えば端末２の制御部２１は、指示信号に基づき、端末信号Ｄを送信するための送信電力等の各種条件を制御し、送受信部２２を介して端末信号Ｄを送信する。
【００６０】
その後、端末２はランダムアクセス方式を不要としてもよいが、基地局１から送信される指示信号に基づき、無線リソースを変更できるようにしてもよい。
【００６１】
通常信号送信手段Ｓ１３０は、例えば図６（ａ）に示すように、算出手段Ｓ１３１と、指示信号送信手段Ｓ１３２とを有してもよい。
【００６２】
＜＜算出手段Ｓ１３１＞＞
算出手段Ｓ１３１は、複数の端末２の数、及び複数の端末２毎に設定された遅延許容値に基づき、データ信号ＤＳを含む端末信号Ｄを重畳させる数を算出する。基地局１の記憶部１３には、例えば図６（ｂ）に示すように、予め複数の端末２の数、及び複数の端末２毎に設定された遅延許容値が記憶される。基地局１は、例えば有情報確認手段Ｓ１２０において取得した有情報確認応答信号に基づき、複数の端末２の数、及び遅延許容値の少なくとも何れかを取得してもよい。この場合、有情報確認応答信号には、端末２に設定された遅延許容値が含まれた状態で、端末２から基地局１に送信される。
【００６３】
基地局１の算出部１４は、例えば予め設定された任意の規定値Ｔを用いて、端末信号Ｄを重畳させる数（重畳数Ｆａ）を算出する。算出部１４は、全端末２の遅延許容値と、規定値Ｔとを比較した結果に応じて重畳数Ｆａを算出する。
【００６４】
規定値Ｔは、例えば後述する事後手段Ｓ１４０における再送信の制御にかかる時間が設定される。このとき、遅延許容値がＴ以上の場合には、送信が失敗して再送信を実行したとしても、遅延許容値の範囲内に収めることができる。即ち、遅延許容値に余裕があるため、算出部１４は重畳数Ｆａを大きくするように算出する。他方、遅延許容値がＴ未満の場合には、送信が失敗して再送信を実行すると、遅延許容値の範囲外となり、パケット損失等が発生するおそれがある。即ち、遅延許容量に余裕がないため、算出部１４はブロック誤り率（ＢＬＥＲ）を向上させるように重畳数Ｆａを小さくするように算出する。
【００６５】
例えば全端末２の遅延許容値が、規定値Ｔ以上の場合（第３結果）、算出部１４は、無線通信システム１００の非直交多元接続における最大多重数Ｆを、重畳数Ｆａとして算出する。第３結果では、遅延許容値に余裕がある場合のため、重畳数Ｆａを最大化してスループットを高めるように制御することができる。これにより、再送信の制御を積極的に利用して、効率的に送信できる状態を実現することが可能となる。また、高いスループットを維持することで、例えば高信頼性及び低遅延の通信条件が必要となった場合に利用できる余剰リソースを準備することができる。
【００６６】
これに対し、例えば規定値Ｔ未満の遅延許容値が設定された端末２が存在する場合（第４結果）、算出部１４は、［数１］に基づき重畳数Ｆａを算出する。ここで、Ｄnum（ｔ）は、遅延許容値がｔである端末２の数を示す。ただし、遅延許容値ｔが０の場合、送信せずにパケット損失となる端末２の発生を極力避けるために、Ｄnum（０）＞Ｆａの条件においては、［数２］に基づき算出される。
【００６７】
【数１】
2020136751.tif 000003
【００６８】
【数２】
2020136751.tif 000004
【００６９】
例えば算出部１４は、規定値Ｔ＝６として、図６（ｂ）に示す端末２毎の遅延許容値、及び［数１］に基づき、重畳数Ｆａを算出した場合、重畳数Ｆａ＝３が算出される。このとき、例えば図６（ｃ）のように遅延許容量別に各端末２を配置すると、破線枠内が重畳数Ｆａ＝３に対応する。
【００７０】
＜＜指示信号送信手段Ｓ１３２＞＞
指示信号送信手段Ｓ１３２は、算出された端末２の端末信号Ｄを重畳する数（重畳数Ｆａ）に基づき、基地局１から対象の端末２に対して、指示信号を送信する。制御部１１は、遅延許容値の低い端末２から順に、算出部１４により算出された重畳数Ｆａの数に相当する端末２を選択し、選択された端末２に対して指示信号を送信する。例えば図６（ｃ）では、重畳数Ｆａ＝３の場合、遅延許容量が０の端末２−２、２−４に加え、遅延許容値が１の端末２−９が選択され、選択された端末２−２、２−４、２−９に対して指示信号が送信される。なお、端末２−９の代わりに端末２−１が選択されてもよいが、何れの場合においても、遅延許容量の低い端末２から順に選択される。
【００７１】
なお、指示信号が送信されたあと、例えば図７に示すように、指示信号の送信前に対して遅延許容値を１つ減少させて、上記と同様に、再度端末２の選択及び指示信号の送信を実施してもよい。このとき、例えば新たに指示信号を送信する候補（図７では端末２−１９、２−２０）を加えた上で、算出部１４における重畳数Ｆａの算出（更新）が行われるほか、例えば重畳数Ｆａを変更せずに、対象となる端末２に指示信号を送信してもよい。
【００７２】
上述した算出手段Ｓ１３１を行うことで、複数の端末２全体に発生する遅延をさらに抑制することができる。例えば、非直交多元接続を用いたとき、重畳数Ｆａと誤り率とのトレードオフの関係が懸念される場合がある。このような場合においても、算出手段Ｓ１３１を行うことで、状況に応じて最適な重畳数Ｆａを算出することができる。すなわち、算出手段Ｓ１３１では、端末２の数や遅延許容値が時間変化する場合に応じて、重畳数Ｆａをフレーム毎に更新することができる。これにより、多数接続と低遅延化との両立を容易に実現することが可能となる。
【００７３】
通常信号送信手段Ｓ１３０は、例えば図８に示すように、分類手段Ｓ１３３と、割り当て手段Ｓ１３４と、多重スロット送信手段Ｓ１３５とを有してもよい。分類手段Ｓ１３３は、例えばクラス分類手段Ｓ１３３ａを有する。
【００７４】
＜＜クラス分類手段Ｓ１３３ａ＞＞
クラス分類手段Ｓ１３３ａは、端末２から基地局１へ各種信号を送信する際、到達可能な送信電力に応じて端末２をクラスＣＬに分類する。例えば図９に示すように、制御部１１は、例えば有情報確認応答信号に基づき、各端末２を第０クラスＣＬ０〜第５クラスＣＬ５まで分類する。制御部１１は、例えば有情報確認応答信号の受信電力を基準に、各端末２をクラスＣＬに分類する。なお、分類するクラスＣＬの数は、任意である。制御部１１は、例えば端末２が送信可能な送信電力、端末２の種類、端末２と基地局１との間の距離、端末２の設けられた地形、短区間変動（シャドウイング）、及び瞬時値変動（レイリーフェージング等）の少なくとも何れかに基づき、各端末２をクラスＣＬに分類してもよい。
【００７５】
クラス分類手段Ｓ１３３ａでは、例えば図１０（ａ）に示すように、制御部１１は、基地局１における受信電力に応じて６段階のクラスＣＬに分類してもよい。例えば受信電力が規定値未満の場合、信号対雑音電力比（ＳＮＲ：signal to noise power ratio）を満たさない可能性があるため、対象の端末２を第０クラスＣＬ０に分類し、各種信号の送信を認めないようにしてもよい。
【００７６】
＜＜分類手段Ｓ１３３＞＞
分類手段Ｓ１３３は、端末２から基地局１まで端末信号Ｄを送信するための送信電力の範囲を、複数の多重スロットに分類する。制御部１１は、例えば分類したクラスＣＬ毎に対応する送信電力を設定する。この場合、クラスＣＬ毎にそれぞれ異なる送信電力の範囲とした多重スロットが分類される。例えば図１０（ｂ）は、重畳数Ｆａが５の場合を示し、５つの多重スロットが分類される。
【００７７】
＜＜割り当て手段Ｓ１３４＞＞
割り当て手段Ｓ１３４は、複数の端末２から、複数の多重スロット毎に対応する１つの端末２（多重スロット端末２ｓ）に割り当てる。制御部１１は、例えばクラスＣＬ毎に分類された端末２から、それぞれ紐づく多重スロット毎に対応する１つの多重スロット端末２ｓに割り当てる。図１０（ｂ）では、５つの多重スロットに、それぞれ多重スロット端末２ｓ−１〜２ｓ−５が割り当てられており、それぞれ遅延許容値の低い端末２が優先的に多重スロット端末２ｓとして割り当てられる。制御部１１、多重スロット端末２ｓとして割り当てた結果の情報を指示信号に含ませて、送受信部１２を介して指示信号を対象の端末２へ送信する。
【００７８】
制御部１１は、例えば１つのクラスＣＬ（例えば第５クラスＣＬ５）に低い遅延許容量値が設定された端末２が複数ある場合（端末２−２、２−３）、低いクラスＣＬ（第４クラスＣＬ４）に対応する多重スロットに、複数の端末２のうち何れかを多重スロット端末２ｓとして割り当ててもよい（端末２−３）。
【００７９】
＜＜多重スロット送信手段Ｓ１３５＞＞
多重スロット送信手段Ｓ１３５は、複数の多重スロット端末２ｓ毎に有する端末信号Ｄを、多重スロットに対応する送信電力を用いて基地局１に送信する。例えば図１０（ｃ）に示すように、基地局１が重畳信号ＤＣを取得するとき、各クラスＣＬ（多重スロット）に応じた複数の受信電力に分類された状態で、重畳信号ＤＣを取得することができる。
【００８０】
上述した重畳信号ＤＣを基地局１が取得することで、重畳信号ＤＣを分離するときにおけるＳＩＣを容易に実施することができ、ＮＯＭＡ伝送の誤り率を低減させることができる。また、各端末２ができるだけ送信電力を低減しない状態で、端末信号Ｄを送信することができるため、送信電力を高く保つことによるＳＮＲの低減を抑制することができる。
【００８１】
なお、例えば図１１に示すように、分類手段Ｓ１３３では、クラスＣＬの数よりも少ない数の多重スロットに分類してもよい。この場合、遅延許容値の低い端末２（多重スロット端末２ｓ）の有する端末信号Ｄを優先的に、基地局１へ送信することができる。
【００８２】
また、例えば図１２及び図１３に示すように、上述した算出手段Ｓ１３１と、クラス分類手段Ｓ１３３ａとを組み合わせて行ってもよい。これにより、多数接続と低遅延化との両立を容易に実現するとともに、重畳信号ＤＣを分離するときにおけるＳＩＣを容易に実施することができる。
【００８３】
＜事後手段Ｓ１４０＞
事後手段Ｓ１４０では、例えば基地局１の制御部１１が、受信した重畳信号ＤＣを分離（復号）する。制御部１１は、復号した信号に基づき、返答情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を生成し、送受信部１２を介して対象となる端末２に送信する。また、受信した信号に誤りがあり、再送信が必要な場合には、再送制御指示（Retransmission Control Indicator）信号を、対象となる端末２に送信する。
【００８４】
再送制御指示信号を受信した端末２は、再送情報（Retransmission Control Information）（端末信号Ｄ）を、基地局１に送信する。このとき、通常信号送信手段Ｓ１３０と同様にＮＯＭＡ伝送が用いられ、複数の端末信号Ｄが重畳する重畳信号ＤＣが送信される。基地局１の制御部１１は、受信した重畳信号ＤＣを復号する。制御部１１は、復号した信号に基づき、返答情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を生成し、送受信部１２を介して対象となる端末２に送信する。その後、必要に応じて再び再送制御指示を、対象となる端末２に送信してもよい。
【００８５】
上述した動作を実施することで、本実施形態における無線通信システム１００の動作は終了する。なお、上述した各手段の順番は一例であり、例えば１つの手段を複数繰り返すように実施してもよい。
【００８６】
本実施形態によれば、送受信手段Ｓ１１０は、遅延許容値に基づき、一部の端末２から基地局１にデータ信号ＤＳを重畳させて送信する。このため、遅延を許容できない端末２から優先的に、データ信号ＤＳを送信することができ、複数の端末２全体に発生する遅延を抑制することができる。これにより、多数接続と低遅延化との両立を実現することが可能となる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、報知手段Ｓ１２１は、基地局１から複数の端末２に報知情報を送信する。また、送信手段Ｓ１２３は、遅延規定値Ｇ以下の遅延許容値が設定された端末２（第２端末）から、参照信号ＲＳ及びデータ信号ＤＳを基地局１に送信する。このため、優先的に送信されるデータ信号ＤＳの数を、状況に応じて遅延規定値Ｇにより調整することができる。これにより、基地局１がデータ信号ＤＳを受信できる確率を高めることが可能となる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、送信手段Ｓ１２３は、ランダムアクセス時に行われる。このため、端末２と基地局１との間における通信の初期段階で、データ信号ＤＳを収集することができる。これにより、さらなる低遅延化を図ることが可能となる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、多重スロット送信手段Ｓ１３５は、複数の多重スロット端末２ｓ毎に有するデータ信号ＤＳを、多重スロットに対応する送信電力を用いて基地局１に送信する。このため、多重スロット端末２ｓ毎に異なる送信電力を用いてデータ信号ＤＳが送信され、基地局１においてデータ信号ＤＳを受信するために必要な受信電力調整を、最小限に抑えることができる。これにより、送信電力の低下に伴うパケット誤り率ＢＬＥＲの増加を抑制することが可能となる。特に、重畳信号ＤＣを分離するときにおけるＳＩＣを容易に実施することができ、ＮＯＭＡ伝送の誤り率を低減させることができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、割り当て手段Ｓ１３４は、クラスＣＬ毎に分類された複数の端末２のうち、設定された遅延許容値の低い端末２を優先して、多重スロット端末２ｓとして割り当てる。このため、データ送信を行う端末２の優先順位を設定し易くすることができる。これにより、複数の端末２全体に発生する遅延をさらに抑制することができる。
【００９１】
また、本実施形態によれば、算出手段Ｓ１３１は、複数の端末２の数、及び遅延許容値に基づき、データ信号ＤＳを重畳させる数を算出する。このため、複数の端末２全体に発生する遅延をさらに抑制することができる。これにより、多数接続と低遅延化との両立を容易に実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００９２】
１          ：基地局
２          ：端末
２ｓ        ：多重スロット端末
１１        ：制御部
１２        ：送受信部
１３        ：記憶部
１４        ：算出部
２１        ：制御部
２２        ：送受信部
２３        ：記憶部
２４        ：算出部
１００      ：無線通信システム
Ｄ          ：端末信号
ＤＣ        ：重畳信号
ＤＳ        ：データ信号
Ｇ          ：遅延規定値
ＲＳ        ：参照信号
Ｓ１１０    ：送受信手段
Ｓ１２０    ：有情報確認手段
Ｓ１２１    ：報知手段
Ｓ１２２    ：比較手段
Ｓ１２３    ：送信手段
Ｓ１３０    ：通常信号送信手段
Ｓ１３１    ：算出手段
Ｓ１３２    ：指示信号送信手段
Ｓ１３３    ：分類手段
Ｓ１３３ａ  ：クラス分類手段
Ｓ１３４    ：割り当て手段
Ｓ１３５    ：多重スロット送信手段
Ｓ１４０    ：事後手段
【図１】
2020136751.tif 000005
【図２】
2020136751.tif 000006
【図３】
2020136751.tif 000007
【図４】
2020136751.tif 000008
【図５】
2020136751.tif 000009
【図６】
2020136751.tif 000010
【図７】
2020136751.tif 000011
【図８】
2020136751.tif 000012
【図９】
2020136751.tif 000013
【図１０】
2020136751.tif 000014
【図１１】
2020136751.tif 000015
【図１２】
2020136751.tif 000016
【図１３】
2020136751.tif 000017