(57)【要約】【課題】  アップリンクにおける端末側の送信処理遅延を短縮し、低遅延の高品質な通信を実現する。【解決手段】  ダウンリンク領域とアップリンク領域に分けてフレームを構成し、基地局は、ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として端末へ送信し、端末は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う通信システムにおいて、基地局は、端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容することを特徴とする。【選択図】        図１
2010056654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と複数の端末が通信回線を介して接続され、基地局から端末へのダウンリンクの通信に用いるダウンリンク領域と、端末から基地局へのアップリンクの通信に用いるアップリンク領域に分けてフレームを構成し、
前記基地局は、前記ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、前記アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として前記端末へ送信し、
前記端末は、前記ダウンリンクマップ情報および前記アップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う通信システムにおいて、
前記基地局は、前記端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、前記ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容する
ことを特徴とする通信システムの通信スロット割当方法。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムの通信スロット割当方法において、
前記アップリンクマップ情報をカプセル化して収容するダウンリンクの通信スロットの終了時間位置が、前記ダウンリンクマップ情報が配置される時間位置よりも所定時間遅延させた時間位置に配置される
ことを特徴とする通信システムの通信スロット割当方法。
【請求項３】
前記複数の端末の中の選択された端末に対して、または前記基地局と前記端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して請求項１に記載の通信スロット割当方法を適用する
ことを特徴とする通信システムの通信スロット割当方法。
【請求項４】
請求項１に記載の通信システムの通信スロット割当方法において、
前記ダウンリンクマップ情報および前記アップリンクマップ情報は、周波数情報、時刻情報、符号情報の１つ以上の組み合わせからなる帯域割当の制御情報を用い、
前記ダウンリンクマップ情報は、多数のダウンリンクマップ情報のヘッダ情報を圧縮した圧縮マップ情報を用い、前記ダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容される前記アップリンクマップ情報はヘッダ情報の圧縮を行わない標準マップ情報を用いる
ことを特徴とする通信システムの通信スロット割当方法。
【請求項５】
請求項４に記載の通信システムの通信スロット割当方法において、
前記圧縮マップ情報は圧縮（Compressed) ＤＬ−ＭＡＰ形式とし、前記標準マップ情報は標準（Standard) ＵＬ−ＭＡＰ形式とする
ことを特徴とする通信システムの通信スロット割当方法。
【請求項６】
基地局と複数の端末が通信回線を介して接続され、基地局から端末へのダウンリンクの通信に用いるダウンリンク領域と、端末から基地局へのアップリンクの通信に用いるアップリンク領域に分けてフレームを構成し、
前記基地局は、前記ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、前記アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として前記端末へ送信する構成であり、
前記端末は、前記ダウンリンクマップ情報および前記アップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う構成である通信システムにおいて、
前記基地局は、前記端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、前記ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容するアップリンクマップ情報処理手段を備えた
ことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の通信システムにおいて、
前記アップリンクマップ情報処理手段は、前記アップリンクマップ情報をカプセル化して収容するダウンリンクの通信スロットの終了時間位置が、前記ダウンリンクマップ情報が配置される時間位置よりも所定時間遅延させた時間位置に配置する構成である
ことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
請求項６に記載の通信システムにおいて、
前記アップリンクマップ情報処理手段は、前記複数の端末の中の選択された端末に対して、または前記基地局と前記端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して適用される
ことを特徴とする通信システム。
【請求項９】
請求項６に記載の通信システムにおいて、
前記アップリンクマップ情報処理手段は、前記ダウンリンクマップ情報および前記アップリンクマップ情報は、周波数情報、時刻情報、符号情報の１つ以上の組み合わせからなる帯域割当の制御情報を用い、前記ダウンリンクマップ情報は、多数のダウンリンクマップ情報のヘッダ情報を圧縮した圧縮マップ情報を用い、前記ダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容される前記アップリンクマップ情報はヘッダ情報の圧縮を行わない標準マップ情報を用いる構成である
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の通信システムにおいて、
前記圧縮マップ情報は圧縮（Compressed) ＤＬ−ＭＡＰ形式とし、前記標準マップ情報は標準（Standard) ＵＬ−ＭＡＰ形式とする
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
基地局と複数の端末が通信回線を介して接続され、基地局から端末へのダウンリンクの通信に用いるダウンリンク領域と、端末から基地局へのアップリンクの通信に用いるアップリンク領域に分けてフレームを構成し、
前記基地局は、前記ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、前記アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として前記端末へ送信する構成であり、
前記端末は、前記ダウンリンクマップ情報および前記アップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う構成である通信システムにおいて、
前記端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、前記ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容するアップリンクマップ情報処理手段を備えた
ことを特徴とする基地局。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基地局において、
前記アップリンクマップ情報処理手段は、前記アップリンクマップ情報をカプセル化して収容するダウンリンクの通信スロットの終了時間位置が、前記ダウンリンクマップ情報が配置される時間位置よりも所定時間遅延させた時間位置に配置する構成である
ことを特徴とする基地局。
【請求項１３】
請求項１１に記載の基地局において、
前記アップリンクマップ情報処理手段は、前記複数の端末の中の選択された端末に対して、または前記基地局と前記端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して適用される
ことを特徴とする基地局。
【請求項１４】
請求項１１に記載の基地局において、
前記アップリンクマップ情報処理手段は、前記ダウンリンクマップ情報および前記アップリンクマップ情報は、周波数情報、時刻情報、符号情報の１つ以上の組み合わせからなる帯域割当の制御情報を用い、前記ダウンリンクマップ情報は、多数のダウンリンクマップ情報のヘッダ情報を圧縮した圧縮マップ情報を用い、前記ダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容される前記アップリンクマップ情報はヘッダ情報の圧縮を行わない標準マップ情報を用いる構成である
ことを特徴とする基地局。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基地局において、
前記圧縮マップ情報は圧縮（Compressed) ＤＬ−ＭＡＰ形式とし、前記標準マップ情報は標準（Standard) ＵＬ−ＭＡＰ形式とする
ことを特徴とする基地局。
【請求項１６】
請求項１１に記載の基地局に接続された端末において、
前記ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットを受信し、前記カプセル化されたアップリンクマップ情報を検出したときに、当該アップリンクマップ情報で割り当てられたアップリンクの通信スロットを用いてデータを送信する手段を備えた
ことを特徴とする端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と１以上の端末との間で、基地局集中制御によりダウンリンクおよびアップリンクの通信スロット（帯域）を割り当てて通信を行う通信システムの通信スロット割当方法、通信システム、基地局および端末に関する。特に、本発明は、マイクロ波帯を用いた無線アクセス標準規格であるＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 規格に基づく無線システムにおけるアップリンクの通信スロット割当に適する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広域の無線アクセスシステムとして注目されているＷｉＭＡＸは、ホーム・オフィス環境や限定された公衆エリアでの無線ＬＡＮであるIEEE802.11系の規格（11b,11a,11g,11n 等）と異なり、基地局から半径数キロメートル以上をエリアとした広域サービスの実現が可能である。ＷｉＭＡＸの規格としては、固定無線によって接続するＦＷＡ（Fixed Wireless Access)と呼ばれるIEEE802.16-2004 規格（非特許文献１）や、移動しながら通信できるモバイルＷｉＭＡＸと呼ばれるIEEE802.16e-2005規格など、現在も更なる進化を伴う標準化が進められている。
【０００３】
このＷｉＭＡＸには、複数の物理／ＭＡＣレイヤの規定が含まれている。その物理層で採用の直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access)の規格では、ダウンリンクとアップリンクを時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplexing)で振り分け、所定の周期の前半にダウンリンクサブフレームを配置し、後半にアップリンクサブフレームを配置している。
【０００４】
図５は、ＷｉＭＡＸにおけるフレーム構成を示す。図において、横軸は時間、縦軸は周波数である。ＯＦＤＭＡでは、全周波数帯域を多数のサブキャリアに分割し、時間方向は所定の時間長のＯＦＤＭシンボル単位に刻まれている。各端末には、サブキャリア（またはサブキャリア群（サブチャネル））とＯＦＤＭシンボル番号の組み合わせで規定されるスロットを割り当て、そのスロット内にバースト的に信号を収容して通信を行う。
【０００５】
１フレームは、ダウンリンクサブフレーム１１とアップリンクサブフレーム１２で構成される。ダウンリンクサブフレーム１１では、基地局から各端末への信号が連続的に送信され、その区間の先頭にチャネル推定等を行うためのプリアンブル信号１３が配置される。さらに、プリアンブル信号１３に後続して、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ：Frame Control Header) １４、ダウンリンクのマップ情報であるＤＬ−ＭＡＰ１５、アップリンクのマップ情報であるＵＬ−ＭＡＰ１６が配置され、その後にユーザデータまたは制御情報を収容したダウンリンクバースト１７の割り当てが行われる。
【０００６】
一般に、ダウンリンクサブフレーム１１およびアップリンクサブフレーム１２内に、多数のバースト割り当てが行われることになるので、その割り当てに応じた情報要素が連続的にＦＣＨ１４に後続して配置される。例えば、ＵＬ−ＭＡＰ１６内には、アップリンクの多数のコネクションに対応するスロットのマップ情報が含まれており、あるコネクションに対応するマップ情報はＵＬ−ＭＡＰ IE １６ａという。その際、制御情報のオーバヘッドを圧縮して効率を向上させるために、多数のマップ情報の重複した情報を一括する圧縮（Compressed）ＭＡＰと呼ばれる表示形式でマップ情報が記述される。なお、ＷｉＭＡＸの標準規格内では、この圧縮ＭＡＰとは別に、ヘッダ情報の圧縮を行わない標準（Standard）ＭＡＰも規定されているが特に利用法の規定はなく、実際にはオーバヘッドが大きくなることから圧縮ＭＡＰが用いられるのが一般的である。
【０００７】
図６は、ＷｉＭＡＸにおけるＵＬ−ＭＡＰによるアップリンクバーストの割り当ての概要を示す。
【０００８】
ＷｉＭＡＸでは、図５に記載のＵＬ−ＭＡＰ１６内の Allocation Start Timeフィールドでアップリンクバーストの割り当て位置を示す。この割り当ては、通常、信号処理に要する遅延時間を確保するため、ＵＬ−ＭＡＰ１６が収容された同一フレームのアップリンクサブフレーム１２を避け、次のフレームのアップリンクフレーム１２内を指し示すことになる。例えば、第ｎフレームのＤＬ−ＭＡＰ１５−１は、同一フレーム内のダウンリンクバースト１７−１の割り当てを行うが、第ｎフレームのＵＬ−ＭＡＰ１６−１は、第（ｎ＋１）フレーム内のアップリンクバースト１２−２の割り当てを行う。
【０００９】
図７は、基地局における従来の帯域割当処理手順を示す。
図において、基地局は、帯域割当（スケジューリング）処理を開始すると（S101）、端末側からの送信要求または送信予約のあるコネクションを所定のプライオリティルールのもとで検索し（S102）、割り当て対象のコネクションがあるか否かを判断する（S103) 。そして、割り当て対象のコネクションがあればその所要帯域を算出し（S104）、算出された所要帯域に相当する時間および周波数リソース（スロット）を割り当て（S105）、圧縮ＵＬ−ＭＡＰを作成する（S106）。次に、アップリンクフレームの残り帯域を判断し（S107) 、アップリンクフレームに残り帯域があればステップS102に戻り、ステップS106までの処理を繰り返す。
【００１０】
以上の処理で割り当て対象のコネクションに対するアップリンクの割り当てが完了し、ステップS103で割り当て対象のコネクションがない判断された場合、あるいはステップS107でアップリンクの残り帯域がないと判断された場合は、該当するフレームのダウンリンクフレームに残された帯域、すなわちＦＣＨおよび圧縮ＵＬ−ＭＡＰ等の帯域を除外した残り帯域を算出し（S108）、残り帯域の中でダウンリンクフレームの帯域割り当てを行い（S109）、圧縮ＤＬ−ＭＡＰを作成し（S110）、帯域割当処理を終了して次フレームの帯域割当処理まで待機する（S111）。
【００１１】
以上がＷｉＭＡＸにおけるアップリンクおよびダウンリンクの帯域割当処理手順の概要である。このＵＬ−ＭＡＰを受信した端末の内部処理は、基本的には標準化の対象外のため端末メーカごとに異なるが、IEEE802.11b/a/g 等の無線ＬＡＮ規格に比べて非常に複雑な処理であり、物理レイヤ等の比較的低いレイヤの処理をリアルタイムで処理した後、一旦蓄積してソフトウェア処理を行うのが現実的である。
【００１２】
図８は、端末における従来のアップリンクバーストの送信処理手順の一例を示す。
図において、端末は、ＵＬ−ＭＡＰを受信すると（S121）、ＵＬ−ＭＡＰの内容を解析し（S122）、自端末に帯域割り当てがあるか否かを判断し（S123）、帯域割り当てがあればアップリンクの送信準備を開始する（S124）。まず、送信バッファ内に該当するコネクションの送信可能なデータがあるか否かを判断し（S125）、送信可能な送信データがあればその送信データを読み出し（S126）、所定のＭＡＣレイヤ処理（例えば各種ヘッダ情報の付与、ビット列とＯＦＤＭシンボルの対応管理等）を行い（S127）、さらに物理レイヤ処理（例えば誤り訂正符号化、インタリーブ、変調処理、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル付与等）を行う（S128）。その後、最終的な送信タイミングまで待機し（S129）、送信時刻になったときに送信処理を行い（S130）、処理を終了して次フレームまで待機する（S131）。
【００１３】
図９は、端末における従来のダウンリンクバーストの受信処理手順の一例を示す。
図において、端末は、ＤＬ−ＭＡＰを受信すると（S141）、ＤＬ−ＭＡＰの内容を解析し（S142）、自端末に帯域割り当てがあるか否かを判断し（S143）、帯域割り当てがあればダウンリンクの受信処理を開始する（S144）。受信データに対して誤り検出を行い（S145）、誤りが検出された場合にはデータを廃棄し（S146）、処理を終了して次フレームの受信処理まで待機する（S150）。一方、受信データに誤りが検出されない場合には、受信データのヘッダを参照して制御情報か否かを判断する（S147）。そして、受信データが制御情報であれば制御情報の処理を実施し（S148）、制御情報以外のユーザデータであればそのデータを出力し（S149）、それぞれの処理を終了して次フレームの受信処理まで待機する（S150）。
【００１４】
ＷｉＭＡＸは、広域の無線アクセスサービスの提供に適したシステムであり、過疎地域でのデジタルデバイド（情報格差）の解消などのために有効な技術として注目されている。このような過疎地域にブロードバンドサービスを提供する場合、その無線アクセス回線を用いて音声系のサービスも可能であることから、従来は個別に電話線を引いていた固定電話サービスも、将来的には無線アクセス回線の中に収容することが考えられる。ここで、地域ごとに市外局番が先頭について「03-****-****」や「045-***-****」などの電話番号（通称で「０ＡＢ−Ｊ番号」と呼ばれる）を用いた固定電話サービスは、「090-****-**** 」や「050-****-**** 」などの移動系およびＩＰ電話とは別物と位置づけられ、非特許文献２に示されるように、例えば発信場所を特定できたり緊急通報に対応できるなどの利用条件が規定されている。
【非特許文献１】IEEE Std 802.16-2004,"IEEE Standard for Local and metropolitan area networks, Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems", 6.3.7.2〜6.3.7.5 章，2004年
【非特許文献２】http://itpro.nikkeibp.co.jp/free/NCC/denwa/20040521/1/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
０ＡＢ−Ｊ番号の利用条件として規定されている固定電話並みの通話品質には遅延時間も含まれており、一般にはアクセス系で20ｍ秒以下の遅延を満たす必要がある。しかし、ＷｉＭＡＸは５ｍ秒周期のフレーム単位で伝送を行い、さらに処理も複雑であることから、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access)を採用し処理も単純で低遅延な無線ＬＡＮと異なり、遅延時間20ｍ秒のハードルは非常に厳しいものであった。
【００１６】
さらに、アップリンクに関しては、図６で説明したようにＵＬ−ＭＡＰ１６内の「Allocation Start Time 」は次のフレームを指すことになるので、その結果、図８の処理におけるステップS124からステップS130までの時間が非常に長くなる。これは、ステップS129で無駄な待ち時間が発生しているためであるが、既存の端末はベストエフォート型のデータ通信がメインであって、このような遅延を短縮する必要性がなかった。
【００１７】
したがって、ＷｉＭＡＸを用いて０ＡＢ−Ｊ品質の電話サービスを行う場合には、その遅延時間を短縮することが不可欠であり、かつ端末側に大きな改善を求めるのではなく、基地局の機能変更・追加でステップS129で発生する遅延を短縮する工夫が求められている。
【００１８】
本発明は、アップリンクにおける端末側の送信処理遅延を短縮し、低遅延の高品質な通信を実現することができる通信システムの通信スロット割当方法、通信システム、基地局および端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の通信システムの通信スロット割当方法は、基地局と複数の端末が通信回線を介して接続され、基地局から端末へのダウンリンクの通信に用いるダウンリンク領域と、端末から基地局へのアップリンクの通信に用いるアップリンク領域に分けてフレームを構成し、基地局は、ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として端末へ送信し、端末は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う通信システムにおいて、基地局は、端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容することを特徴とする。
【００２０】
本発明の通信システムの通信スロット割当方法は、アップリンクマップ情報をカプセル化して収容するダウンリンクの通信スロットの終了時間位置が、ダウンリンクマップ情報が配置される時間位置よりも所定時間遅延させた時間位置に配置されることを特徴とする。
【００２１】
本発明の通信システムの通信スロット割当方法は、複数の端末の中の選択された端末に対して、または基地局と端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して本発明の通信スロット割当方法を適用することを特徴とする。
【００２２】
本発明の通信システムの通信スロット割当方法は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報は、周波数情報、時刻情報、符号情報の１つ以上の組み合わせからなる帯域割当の制御情報を用い、ダウンリンクマップ情報は、多数のダウンリンクマップ情報のヘッダ情報を圧縮した圧縮マップ情報を用い、ダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容されるアップリンクマップ情報はヘッダ情報の圧縮を行わない標準マップ情報を用いることを特徴とする。また、圧縮マップ情報は圧縮（Compressed) ＤＬ−ＭＡＰ形式とし、標準マップ情報は標準（Standard) ＵＬ−ＭＡＰ形式としてもよい。
【００２３】
本発明の通信システムは、基地局と複数の端末が通信回線を介して接続され、基地局から端末へのダウンリンクの通信に用いるダウンリンク領域と、端末から基地局へのアップリンクの通信に用いるアップリンク領域に分けてフレームを構成し、基地局は、ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として端末へ送信する構成であり、端末は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う構成である通信システムにおいて、基地局は、端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容するアップリンクマップ情報処理手段を備える。
【００２４】
本発明の通信システムの基地局におけるアップリンクマップ情報処理手段は、アップリンクマップ情報をカプセル化して収容するダウンリンクの通信スロットの終了時間位置が、ダウンリンクマップ情報が配置される時間位置よりも所定時間遅延させた時間位置に配置する構成である。
【００２５】
本発明の通信システムの基地局におけるアップリンクマップ情報処理手段は、複数の端末の中の選択された端末に対して、または基地局と端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して適用される。
【００２６】
本発明の通信システムの基地局におけるアップリンクマップ情報処理手段は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報は、周波数情報、時刻情報、符号情報の１つ以上の組み合わせからなる帯域割当の制御情報を用い、ダウンリンクマップ情報は、多数のダウンリンクマップ情報のヘッダ情報を圧縮した圧縮マップ情報を用い、ダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容されるアップリンクマップ情報はヘッダ情報の圧縮を行わない標準マップ情報を用いる構成である。また、圧縮マップ情報は圧縮（Compressed) ＤＬ−ＭＡＰ形式とし、標準マップ情報は標準（Standard) ＵＬ−ＭＡＰ形式としてもよい。
【００２７】
本発明の基地局は、基地局と複数の端末が通信回線を介して接続され、基地局から端末へのダウンリンクの通信に用いるダウンリンク領域と、端末から基地局へのアップリンクの通信に用いるアップリンク領域に分けてフレームを構成し、基地局は、ダウンリンクの送信に用いる通信スロットと、アップリンクの受信に用いる通信スロットを割り当て、それぞれダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報として端末へ送信する構成であり、端末は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報を受信し、各マップ情報で示された通信スロットを用いてダウンリンクの受信およびアップリンクの送信を行う構成である通信システムにおいて、端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容するアップリンクマップ情報処理手段を備える。
【００２８】
本発明の基地局におけるアップリンクマップ情報処理手段は、アップリンクマップ情報をカプセル化して収容するダウンリンクの通信スロットの終了時間位置が、ダウンリンクマップ情報が配置される時間位置よりも所定時間遅延させた時間位置に配置する構成である。
【００２９】
本発明の基地局におけるアップリンクマップ情報処理手段は、複数の端末の中の選択された端末に対して、または基地局と端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して適用される。
【００３０】
本発明の基地局におけるアップリンクマップ情報処理手段は、ダウンリンクマップ情報およびアップリンクマップ情報は、周波数情報、時刻情報、符号情報の１つ以上の組み合わせからなる帯域割当の制御情報を用い、ダウンリンクマップ情報は、多数のダウンリンクマップ情報のヘッダ情報を圧縮した圧縮マップ情報を用い、ダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容されるアップリンクマップ情報はヘッダ情報の圧縮を行わない標準マップ情報を用いる構成である。また、圧縮マップ情報は圧縮（Compressed) ＤＬ−ＭＡＰ形式とし、標準マップ情報は標準（Standard) ＵＬ−ＭＡＰ形式とする。
【００３１】
本発明は、本発明の基地局に接続される端末において、ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットを受信し、カプセル化されたアップリンクマップ情報を検出したときに、当該アップリンクマップ情報で割り当てられたアップリンクの通信スロットを用いてデータを送信する手段を備える。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、基地局が端末との間に設定されるコネクションに対して割り当てるアップリンクマップ情報を、ダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにカプセル化して収容することにより、端末はこのダウンリンクの通信スロットに収容されたアップリンクマップ情報を把握した時点で、アップリンクの通信スロットの割り当てを認識することができる。
本来のアップリンクマップ情報はフレームの前方に配置されているため、端末がアップリンクマップ情報の内容を把握するタイミングは早くなっていた。しかし、実際にはそこまで早くから送信処理を開始しなくても十分に間に合うので、その分だけ不要な処理待ち時間となっていた。したがって、本発明のようにダウンリンクマップ情報で割り当てられたダウンリンクの通信スロットにアップリンクマップ情報を収容することにより、端末が割り当てを把握することになる時間差の分だけアップリンクの処理遅延の短縮を図ることができる。
また、端末は、ダウンリンクの通信スロットに収容されたアップリンクマップ情報を把握し、アップリンクの通信スロットの割り当てを認識することは可能である。したがって、端末に特別な改良を加えることなく、基地局側の上記処理によってアップリンクの処理遅延の短縮を図ることができる。
【００３３】
また、複数の端末の中の選択された端末に対して、または基地局と端末との間に設定されるコネクションの中の選択されたコネクションに対して本発明を適用し、アップリンクの処理遅延短縮が必要な端末またはコネクションに限定する。これにより、アップリンクマップ情報をダウンリンクの通信スロットに割り当てるためのダウンリンクマップ情報を必要最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明の実施形態におけるフレーム構成を示す。
本実施形態のフレーム構成は、図５に示すＷｉＭＡＸのフレーム構成に基づいており、ダウンリンクサブフレーム１１、アップリンクサブフレーム１２、プリアンブル信号１３、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）１４、ＤＬ−ＭＡＰ１５、ＵＬ−ＭＡＰ１６、ダウンリンクバースト１７までは図５の説明と同様であり、例えばＤＬ−ＭＡＰ１５内に各コネクションのマップ情報に対応するＤＬ−ＭＡＰ IE １５ａやＤＬ−ＭＡＰ IE １５ｂが配置される。
【００３５】
本実施形態の特徴は、次フレームのアップリンクのマップ情報をＵＬ−ＭＡＰ１６で割り当てるのではなく、ダウンリンクバースト１７内のダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂに当該ＭＡＰ情報をカプセル化して収容し、そのダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂをＤＬ−ＭＡＰ１５のＤＬ−ＭＡＰ IE １５ａ，１５ｂで割り当てるところにある。
【００３６】
なお、ダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂに収容されたアップリンクのＭＡＰ情報は、図２に示すように、次フレームのアップリンクバーストを指し示す。すなわち、第ｎフレームのＤＬ−ＭＡＰ１５−１は、同一フレーム内のダウンリンクバースト１７ａ−１の割り当てを行い、ダウンリンクバースト１７ａ−１にカプセル化して収容されたアップリンクのマップ情報は、第（ｎ＋１）フレーム内のアップリンクバースト１２−２の割り当てを行う。従来は、図６に示すように、第ｎフレームのＵＬ−ＭＡＰ１６−１が第（ｎ＋１）フレーム内のアップリンクバースト１２−２の割り当てを行っているのに対して、本実施形態ではアップリンクのマップ情報がＵＬ−ＭＡＰ１６−１からダウンリンクバースト１７ａ−１に後退し、その時間差が以下に説明する効果をもらたす。
【００３７】
アップリンクのマップ情報をカプセル化して収容したダウンリンクバースト（図１：１７ａ，１７ｂ、図２：１７ａ−１，…）の配置は、バースト末尾（最後のビット位置）がダウンリンクサブフレーム１１の後方にあり、ＤＬ−ＭＡＰ１５およびＵＬ−ＭＡＰ１６との時間差が所定時間になるように設定する。例えば、図１のダウンリンクバースト１７ｂのようにダウンリンクサブフレーム１１の最後尾にあったり、ダウンリンクバースト１７ａのように時間軸方向に長いスロットであっても、その末尾がＵＬ−ＭＡＰ１６から所定時間だけ遅延していればよい。なお、その末尾のタイミングを絶対時間で管理し、例えばその末尾がフレーム内の所定区間（例えばフレーム先頭から 2.5〜３ｍ秒の間）になるように設定してもよい。
【００３８】
このように、ＵＬ−ＭＡＰ１６と、アップリンクのマップ情報をカプセル化して収容したダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂとの時間差により、端末がアップリンクのマップ情報を認識し、アップリンクの送信準備（図８：S124）を開始する時刻が従来に比べて遅くなる。すなわち、従来はＵＬ−ＭＡＰ１６の受信タイミングでアップリンクの送信準備を開始し、その時点で送信バッファに蓄積されているデータが対象になり、かつ次フレームの送信タイミングまで処理待ち（図８：S129）になっていた。一方、本実施形態ではダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂの末尾のタイミングからアップリンクの送信準備を開始するので、次フレームの送信タイミングまで処理待ち時間が短縮されるとともに、ダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂの受信時点で送信バッファに蓄積されているデータが送信対象となる。すなわち、従来はＵＬ−ＭＡＰ１６の受信タイミング以降のデータは、次の次のフレームでの送信になるのに対して、本実施形態ではＵＬ−ＭＡＰ１６とダウンリンクバースト１７ａ，１７ｂとの間に送信バッファに蓄積されたデータも次フレームでの送信が可能となり、当該データの処理遅延（待機時間）が短縮される。
【００３９】
図３は、基地局における本発明実施形態の帯域割当処理手順を示す。
図において、基地局は、帯域割当（スケジューリング）処理を開始すると（S1）、端末側からの送信要求または送信予約のあるコネクションを所定のプライオリティルールのもとで検索し（S2）、割り当て対象のコネクションがあるか否かを判断する（S3) 。そして、割り当て対象のコネクションがあればその所要帯域を算出し（S4）、算出された帯域に相当する時間および周波数リソース（スロット）を割り当て（S5）、当該コネクションについて低遅延が要求されるコネクションであるか否かを判断する（S6) 。そして、低遅延コネクションであれば、ダウンリンクバースト（図１：１７ａなど）にカプセル化して収容するための非圧縮の標準ＵＬ−ＭＡＰを作成し（S7）、さらにこの標準ＵＬ−ＭＡＰをカプセル化して収容したダウンリンクバーストを割り当てるために圧縮ＤＬ−ＭＡＰを作成する（S8）。次に、アップリンクフレームの残り帯域を判断し(S10) 、アップリンクフレームに残り帯域があればステップS2に戻り、ステップS8までの処理を繰り返す。
【００４０】
また、ステップS6において、低遅延コネクションでないと判断された場合には、従来と同様に圧縮ＵＬ−ＭＡＰを作成し（S9）、アップリンクフレームの残り帯域を判断し(S10) 、アップリンクフレームに残り帯域があればステップS2に戻り、ステップS9までの処理を繰り返す。ここまでの処理は、基地局のアップリンクマップ情報処理手段で実行される。
【００４１】
以上の処理で割り当て対象のコネクションに対する割り当てが完了し、ステップS3で割り当て対象のコネクションがないと判断された場合、あるいはステップS10 でアップリンクの残り帯域がないと判断された場合は、該当するフレームのダウンリンクフレームに残された帯域、すなわちＦＣＨおよび圧縮ＵＬ−ＭＡＰ等の帯域を除外した残り帯域を算出し(S11）、残り帯域の中でダウンリンクフレームの帯域割り当てを行い(S12）、圧縮ＤＬ−ＭＡＰを作成し(S13）、帯域割当処理を終了して次フレームの帯域割当処理まで待機する(S14）。
【００４２】
なお、ステップS8の圧縮ＤＬ−ＭＡＰと、ステップＳ13の圧縮ＤＬ−ＭＡＰはマージされ、ＤＬ−ＭＡＰ（図１：１５）に収容されることになる。
【００４３】
また、アップリンクマップ情報処理手段は、ステップS6において、当該コネクションが低遅延コネクションであるか否かの判断を行っているが、全てのコネクションが低遅延と見なした処理を行ってもよい。この場合には、ステップS9でＵＬ−ＭＡＰ（図１：１６）は作成されず、すべてのコネクションに対してステップS7, S8の処理を行い、アップリンクの処理遅延を短縮することができる。
【００４４】
また、アップリンクマップ情報処理手段は、ステップS6において、コネクション単位で要求遅延品質を管理せず、端末単位で低遅延用端末か否かの判断を行ってもよい。この場合には、低遅延用端末として選択された端末に対してのみ、ステップS7, S8の処理を行い、アップリンクの処理遅延を短縮することができる。
【００４５】
図４は、端末における本発明実施形態のダウンリンクバーストの受信処理手順の一部を示す。ここでは、図９に示すステップS148の処理を抽出して示す。
【００４６】
端末におけるダウンリンクバーストの受信処理手順は、基本的に図９に示すものと変わらないが、図９のステップS147でダウンリンクバーストが制御情報と判断されてステップS148に入ると、当該制御情報がＵＬ−ＭＡＰか否かを判断する（S148-1）。そして、ダウンリンクバーストがＵＬ−ＭＡＰであれば、図８のＵＬ−ＭＡＰ受信時の処理（S121）へ移行する（S148-2）。一方、ＵＬ−ＭＡＰでない場合は、通常の制御情報の処理を実施し（S148-3) 、処理を終了して次フレームの処理まで待機する（S150）。このように、端末ではダウンリンクバーストの受信処理手順のステップS148について、ステップＳ148-1 を実施し、ダウンリンクバーストにカプセル化して収容されたＵＬ−ＭＡＰを検出したときに、従来のＵＬ−ＭＡＰ受信時の処理（S121）へ移行する。
【００４７】
なお、本実施形態では、アップリンクとダウンリンクが同一周波数チャネルでサービスされるＴＤＤのＷｉＭＡＸ標準に準拠した無線システムへの適用を例に説明したが、アップリンクとダウンリンクの周波数チャネルが異なるＦＤＤ（Frequency Division Multiplexing)の無線システムであっても、所定のフレーム周期で管理された無線システムであれば同様に本発明の適用が可能である。さらに、本実施形態では無線システムを前提としたが、有線システムにおいても基地局または制御局からの指示に従い、アップリンクとダウンリンクの帯域割当を行う有線システムであり、所定のフレーム周期で管理された有線システムであれば同様に本発明の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態におけるフレーム構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態におけるアップリンクバーストの割り当ての概要を示すタイムチャート。
【図３】基地局における本発明実施形態の帯域割当処理手順を示すフローチャート。
【図４】端末における本発明実施形態のダウンリンクバーストの受信処理手順の一部を示すフローチャート。
【図５】ＷｉＭＡＸにおけるフレーム構成を示す図。
【図６】ＷｉＭＡＸにおけるＵＬ−ＭＡＰによるアップリンクバーストの割当の概要を示すタイムチャート。
【図７】基地局における従来の帯域割当処理手順を示すフローチャート。
【図８】端末における従来のアップリンクバーストの送信処理手順の一例を示すフローチャート。
【図９】端末における従来のダウンリンクバーストの受信処理手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４９】
１１  ダウンリンクサブフレーム
１２  アップリンクサブフレーム                                                  １３  プリアンブル信号
１４  フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）
１５  ＤＬ−ＭＡＰ
１６  ＵＬ−ＭＡＰ
１７  ダウンリンクバースト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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