(57)【要約】【課題】  本発明は、基地局との距離に拘わらず、無線通信端末と基地局とが安定で効率的な無線通信を行うことを目的としている。【解決手段】  本発明の無線通信システム１００において、基地局１２０は、受信データの伝播遅延時間を導出し、テーブル３７０を用いて、フレームのガードインターバル占有長を決定し、かかるガードインターバル占有長によってＰＨＳ端末１１０との通信を遂行することで、安定で効率的な無線通信を確立する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信端末と、該無線通信端末とＴＤＭＡによる無線通信が可能な基地局と、を含む無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記無線通信端末とのデータの送受信を遂行する基地局無線通信部と、
前記無線通信端末からのデータの受信タイミングに基づいてデータの伝播遅延時間を導出する遅延導出部と、
前記伝播遅延時間に応じて、前記無線通信端末と送受信するフレームのガードインターバル占有長を決定するガードインターバル決定部と、
前記無線通信端末に、前記決定されたガードインターバル占有長を含むフレーム情報を送信するフレーム情報送信部と、
を備え、
前記無線通信端末は、
前記基地局とのデータの送受信を遂行する端末無線通信部と、
前記基地局から受信したフレーム情報のガードインターバル占有長を該無線通信端末自体に設定するガードインターバル設定部と、
を備え、
前記基地局無線通信部および端末無線通信部は、前記ガードインターバル決定部で決定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、
前記伝搬遅延時間と複数の異なるガードインターバル占有長を関連付けたテーブルを記憶する基地局メモリをさらに備え、
前記基地局のガードインターバル決定部は、前記テーブルを用いてガードインターバル占有長を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局は、
前記無線通信端末にガードインターバル占有長の変更を要求する変更要求部と、
前記ガードインターバル占有長の変更要求に対する前記無線通信端末からの許可応答を受信する許可受信部と、
をさらに備え、
前記無線通信端末は、前記基地局からのガードインターバル占有長の変更要求に対して自体がガードインターバル占有長の変更に対応可能であれば、ガードインターバル占有長の変更を許可する変更許可部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記基地局は、ガードインターバルを除くフレームの占有長とその送信電力との積である総電力量が維持されるように、該送信電力を調整する基地局電力調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記無線通信端末は、ガードインターバルを除くフレームの占有長とその送信電力との積である総電力量が維持されるように、該送信電力を調整する端末電力調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
無線通信端末とのデータの送受信を遂行する基地局無線通信部と、
前記無線通信端末からのデータの受信タイミングに基づいてデータの伝播遅延時間を導出する遅延導出部と、
伝播遅延時間に応じて、無線通信端末と送受信するデータのガードインターバル占有長を決定するガードインターバル決定部と、
無線通信端末に、決定されたガードインターバル占有長を含むフレーム情報を送信するフレーム情報送信部と、
を備え、
前記基地局無線通信部は、前記ガードインターバル決定部で決定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする基地局。
【請求項７】
基地局とのデータの送受信を遂行する端末無線通信部と、
前記基地局から受信したフレーム情報のガードインターバル占有長を当該無線通信端末自体に設定するガードインターバル設定部と、
を備え、
前記端末無線通信部は、前記ガードインターバル設定部で設定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする無線通信端末。
【請求項８】
無線通信端末と、該無線通信端末とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局は、
前記無線通信端末からのデータの受信タイミングに基づいてデータの伝播遅延時間を導出し、
前記伝播遅延時間に応じて、前記無線通信端末と送受信するデータのガードインターバル占有長を決定し、
前記無線通信端末に、前記決定されたガードインターバル占有長を含むフレーム情報を送信し、
前記無線通信端末は、
前記基地局から受信したフレーム情報のガードインターバル占有長を該無線通信端末自体に設定し、
前記基地局および無線通信端末は、前記決定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＭＡによる無線通信が可能な無線通信システム、基地局、無線通信端末および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳ（Personal Handy phone System）端末などの無線通信の代表的な方式の一つとして、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式がある（TDMA： Time Division Multiple Access：時分割多重方式、TDD：Time Division Duplex：時分割複信）。ＴＤＭＡは、複数の相手と時分割で通信を行う方式である。ＴＤＤは通信経路を時間軸で細分化し、単位時間毎に送信と受信を繰り返す方式である。
【０００３】
このＴＤＭＡ、ＴＤＤ両方式を併用したＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式では、送受信タイミングが周期的に到来し、その１周期内で時分割された通信割当単位をタイムスロットと呼んでいる。また、当該データを扱うアプリケーションの種類に応じて、1周期内のタイムスロットの長さやタイムスロット数、ビット構成などが適応的に変更される技術が知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２―１５８６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基地局と無線通信端末との無線通信では、その距離に応じた電波の伝播遅延が発生する。例えば、基地局が送信したデータが無線通信端末に到達するまでにその距離に比例した時間がかかり、そのあと無線通信端末が送信したデータも基地局に到達するまでに同じだけ時間がかかるため、そのデータの往復にかかる時間が伝播遅延となる。このとき伝播遅延は、基地局と無線通信端末の距離に比例して大きくなる。しかし基地局は、次のタイムスロットで順次他の無線通信端末のデータを受信しなくてはならないため、伝播遅延で遅くなった時間分の前のタイムスロットのデータを受信できずに欠落してしまう。
【０００５】
この伝播遅延による弊害を回避するためガードインターバル技術が用いられている。これは各タイムスロットに伝播遅延で欠落しても影響のないように無効な時間（ガードインターバル）を設ける技術である。その長さはガードインターバル技術導入当事、想定された伝播遅延量から設定された固定長である。しかし近年、通信技術の進歩により１つの基地局が通信可能な範囲も拡大し、現状のガードインターバルの長さでは伝播遅延をカバーしきれないエリアにおいても、通信電波を受信することが可能となっている。
【０００６】
また、基地局と無線通信端末の距離が近い場合に伝播遅延は少ないが、前述のとおりガードインターバル占有長は固定されているため、常に所定の通信時間をガードインターバルに割り当てなければならず、送受信データ量が制限されていた。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、基地局との距離に拘わらず、安定で効率的な無線通信を行うことが可能な、無線通信システム、基地局、無線通信端末および無線通信方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、無線通信端末と、無線通信端末とＴＤＭＡによる無線通信が可能な基地局と、を含む無線通信システムであって、基地局は、無線通信端末とのデータの送受信を遂行する基地局無線通信部と、無線通信端末からのデータの受信タイミングに基づいてデータの伝播遅延時間を導出する遅延導出部と、伝播遅延時間に応じて、無線通信端末と送受信するフレームのガードインターバル占有長を決定するガードインターバル決定部と、無線通信端末に、決定されたガードインターバル占有長を含むフレーム情報を送信するフレーム情報送信部と、を備え、無線通信端末は、基地局とのデータの送受信を遂行する端末無線通信部と、基地局から受信したフレーム情報のガードインターバル占有長を無線通信端末自体に設定するガードインターバル設定部と、を備え、基地局無線通信部および端末無線通信部は、ガードインターバル決定部で決定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする無線通信システムを備えることを特徴とする。
【０００９】
基地局の遅延導出部は無線通信端末から受信したデータの伝播遅延を測定する。その伝播遅延量に応じて通信に使用する最適な、所定長のフレームに対するガードインターバル占有長を決定し、無線通信端末にそのガードインターバル占有長を使用することを伝達する。基地局と無線通信端末はそのあと、設定されたガードインターバル占有長を用いて無線通信を行う。かかる構成により、基地局と無線通信端末との距離が大きな場合であっても、ガードインターバルを長く設定して伝播遅延に伴うデータの欠落を回避することができる。また基地局と無線通信端末が近い場合、逆にガードインターバルを短く設定することで、通信データレートを高くすることが可能となり、より効率的に通信を行うことができる。
【００１０】
基地局は、伝搬遅延時間から複数の異なるガードインターバル占有長のいずれかが選択されるテーブルを記憶する基地局メモリをさらに備え、基地局のガードインターバル決定部は、そのテーブルを用いてガードインターバル占有長を決定してもよい。
【００１１】
本発明では、基地局が、伝播遅延時間の範囲とガードインターバル占有長とを対応付けたテーブルを基地局メモリに予め記憶しておき、ガードインターバル決定部は、そのテーブルを参照して、ガードインターバル占有長の異なる複数のフレームフォーマットから１つを選択、決定する。かかる構成により、基地局はガードインターバル占有長を決定するにあたって複雑な計算を行う必要がなくなり、装置構成の簡略化や省電力化などを図ることができる。
【００１２】
基地局は、無線通信端末にガードインターバル占有長の変更を要求する変更要求部と、ガードインターバル占有長の変更要求に対する無線通信端末からの許可応答を受信する許可受信部と、をさらに備え、無線通信端末は、基地局からのガードインターバル占有長の変更要求に対して自体がガードインターバル占有長の変更に対応可能であれば、ガードインターバル占有長の変更を許可する変更許可部をさらに備えてもよい。
【００１３】
かかる構成により、ガードインターバル占有長の変更に対応していない無線通信端末に対してガードインターバル占有長を変更したデータを送信してしまい、通信が途切れてしまう問題を回避できる。
【００１４】
基地局は、ガードインターバルを除くフレームの占有長とその送信電力との積である総電力量が維持されるように、送信電力を調整する基地局電力調整部をさらに備えてもよい。また、同様に、無線通信端末は、ガードインターバルを除くフレームの占有長とその送信電力との積である総電力量が維持されるように、送信電力を調整する端末電力調整部をさらに備えてもよい。
【００１５】
無線通信端末もしくは基地局あるいはその両方は、例えば両者間の距離が離れ、長いガードインターバル占有長が選択された場合、それに伴って有効なデータの送信時間が短くなっているため規定された総電力量を維持したまま、送信バーストの平均の送信電力を通常時より高く設定できる。最大電力値を高くできることで基地局と無線通信端末の間に許容される伝搬損失を表すリンクバジェットを改善することが可能となる。
【００１６】
本発明の基地局の代表的な構成は、無線通信端末とのデータの送受信を遂行する基地局無線通信部と、無線通信端末からのデータの受信タイミングに基づいてデータの伝播遅延時間を導出する遅延導出部と、伝播遅延時間に応じて、無線通信端末と送受信するデータのガードインターバル占有長を決定するガードインターバル決定部と、無線通信端末に、決定されたガードインターバル占有長を含むフレーム情報を送信するフレーム情報送信部と、を備え、基地局無線通信部は、ガードインターバル決定部で決定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする。
【００１７】
本発明の無線通信端末の代表的な構成は、基地局とのデータの送受信を遂行する端末無線通信部と、基地局から受信したフレーム情報のガードインターバル占有長を当該無線通信端末自体に設定するガードインターバル設定部と、を備え、端末無線通信部は、ガードインターバル設定部で設定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の構成は、無線通信端末と、無線通信端末とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、基地局は、無線通信端末からのデータの受信タイミングに基づいてデータの伝播遅延時間を導出し、伝播遅延時間に応じて、無線通信端末と送受信するデータのガードインターバル占有長を決定し、無線通信端末に、決定されたガードインターバル占有長を含むフレーム情報を送信し、無線通信端末は、基地局から受信したフレーム情報のガードインターバル占有長を無線通信端末自体に設定し、基地局および無線通信端末は、決定されたガードインターバル占有長でデータの送受信を実行することを特徴とする。
【００１９】
上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該無線通信端末、基地局、無線通信方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明では、基地局との距離に拘わらず、より安定で効率的な無線通信を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２２】
ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される無線通信端末は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。ここでは、理解を容易にするため無線通信システム全体を説明し、その後、基地局、および無線通信端末の具体的構成を説明する。また、ここでは、無線通信端末としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を無線通信端末として用いることもできる。
【００２３】
（無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０とを含んで構成される。
【００２４】
上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの位置登録情報を参照し、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。
【００２５】
このような基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との通信は、電波の減衰および伝播遅延により距離が大きくなるほど困難になる。従って、通信信号を認識可能な基地局１２０を中心とする所定範囲に通信限界が存在する。
【００２６】
図２は、無線通信端末の移動に伴う通信限界の説明図である。基地局１２０の通信相手先となるＰＨＳ端末１１０が位置（ａ）から矢印の方向へ移動すると、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との距離が大きくなりそれに伴って電波の減衰も大きくなる。そして通信限界１５０を超えた位置（ｂ）では電波の信号が認識できなくなり、通信圏外になる。このとき、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との間では、その距離に応じた電波の伝播遅延が発生する。
【００２７】
この伝播遅延は、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０の距離に比例して大きくなり、距離が大きくなり過ぎるとデータが次のタイムスロットにまでずれ込んでしまう。従って次のタイムスロットで受信すべき他の無線通信端末からのデータに遅延時間分のデータが重畳し、遅延時間分のデータも次スロットのデータも基地局１２０に受信されず欠落してしまう。これが基地局１２０との無線通信が遮断される要因の一つとなる。
【００２８】
この伝播遅延による弊害を回避するためガードインターバルが用いられるが、その長さは固定されている。ガードインターバルの長さは、電波の減衰による通信限界でもその信号が欠落しないように定められている。しかし、近年、アダプティブアレイアンテナ技術や電波受信感度の向上に伴いその通信可能な範囲も拡大し、現状のガードインターバルの長さでは伝播遅延をカバーしきれないエリアが発生している。
【００２９】
図３は、伝播遅延によるデータ欠落の理由を説明するための説明図であり、ＴＤＭＡ方式の通信において送受信されるデータの基本単位であるフレームの構成とタイムスロットの関係を示している。ここでフレーム２００は、ヘッダ部２１０と、ペイロード部２１２と、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）部２１４と、ガードインターバル２１６とから構成される。
【００３０】
ヘッダ部２１０は、当該データの種別やＰＨＳ端末１１０の識別情報などが含まれる。またペイロード部２１２は送信する情報の本体であり、ＣＲＣ部２１４はデータの誤り検出や修正に使う情報を含んでいる。さらに前述したガードインターバル２１６が付加されている。
【００３１】
基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との距離が０（ゼロ）であり伝播遅延が無い場合、図３（ａ）のように、基地局１２０は、タイムスロットの開始直後から受信を始め、ＰＨＳ端末１１０からのフレームをタイムスロット内で受信することができる。
【００３２】
また、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０が離れていて伝播遅延ｄ１が発生している場合、図３（ｂ）のように基地局１２０は、タイムスロットの開始からｄ１遅れて受信を始め、ガードインターバル２１６の一部が欠落した状態でフレームを受信することとなる。しかし、その欠落する部分がデータとしての意味を持たないガードインターバル２１６なので、有意なＣＲＣ部２１４までのフレームを受信でき、ヘッダ部２１０およびペイロード部２１２のデータを正しく取得することが可能となる。
【００３３】
しかし、図３（ｃ）のように、伝播遅延ｄ２が大きくなりすぎると、基地局１２０は、ガードインターバルのみならずＣＲＣ部２１４Ｃも欠落した状態でフレームを受信することとなり、仮に電波強度が十分であったとしても、即ち信号を正しく認識できたとしてもデータの送受信が行えなくなってしまう。
【００３４】
本実施形態では、伝播遅延によるこのようなデータの欠落を回避して通信可能距離を延長することが可能となる。以下に、無線通信システム１００を構成する基地局１２０およびＰＨＳ端末１１０について詳細に述べる。
【００３５】
（基地局１２０）
図４は、基地局１２０の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部３１０と、基地局メモリ３１２と、基地局無線通信部３１４と、基地局有線通信部３１６とを含んで構成される。
【００３６】
基地局制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部３１０は、基地局メモリ３１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。また、基地局制御部３１０は、ガードインターバル決定部３９０としても機能する。かかるガードインターバル決定部３９０の詳細な動作は後程説明する。基地局メモリ３１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部３１０で処理されるプログラムや、テーブル３７０を記憶する。テーブル３７０は、伝播遅延時間の範囲と、その伝播遅延時間に従って割り当てられるフレームフォーマットまたはガードインターバル占有長とを関連付けている。
【００３７】
図５は、テーブル３７０を説明するための説明図である。特に、図５（ａ）では、テーブル３７０自体を、図５（ｂ）では、そのテーブル３７０によって決定されるフレームフォーマットが示される。
【００３８】
図５（ａ）では、想定される伝播遅延の最大時間Ｔｄを所定数（ここでは４つ）に区切り、各範囲（０〜１／４×Ｔｄ、１／４×Ｔｄ〜２／４×Ｔｄ、２／４×Ｔｄ〜３／４×Ｔｄ、３／４×Ｔｄ〜Ｔｄ）に対してそれぞれフレームフォーマットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが関連付けられている。各フレームフォーマットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄでは、図５（ｂ）のように、ガードインターバル２１６の長さ（ガードインターバル占有長）が相異し、ガードインターバル２１６の変化に応じてペイロード部２１２も変化する。原則としてフレーム長、ヘッダ部２１０とＣＲＣ部２１４は変化しない。
【００３９】
本実施形態においては、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との伝播遅延時間が長い場合、データを欠落させないためにガードインターバル２１６を長くする。ここでフレーム長は変えないため、その分ペイロード部２１２が短くなる。例えばフレームフォーマットＤが選択された場合、ガードインターバル２１６が他のフレームフォーマットより長い分大きな伝播遅延時間にも対応可能となり、より遠距離のＰＨＳ端末１１０と基地局１２０で通信を行うことができる。しかし、その反面送信可能な通信データレートが制限される。
【００４０】
伝播遅延時間が短い場合、ガードインターバル２１６は短くすることができるのでその分ペイロード部２１２を長くできる。例えばフレームフォーマットＡが選択された場合、通信データレートを高くすることが可能となり、より効率的に通信を行うことが可能となる。
【００４１】
基地局無線通信部３１４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立し、ＰＨＳ端末１１０の通信品質に応じて、変調方式やコーデックを適応的に変更することもできる。このような無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれＰＨＳ端末１１０に割り当てて通信を行うＴＤＭＡ等が採用されている。基地局有線通信部３１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。
【００４２】
また、基地局無線通信部３１４は、遅延導出部３５０、変更要求部３５２、許可受信部３５４、フレーム情報送信部３５６、基地局電力調整部３５８として機能している。
【００４３】
遅延導出部３５０は、ＰＨＳ端末１１０に送信したデータの往復の時間や、絶対時刻を用いた片道の時間、または予め決められたユニークワードの検出遅れなどに基づいて、ＰＨＳ端末１１０から受信したデータの受信タイミングの遅れ、即ちデータの伝播遅延時間を導出する。
【００４４】
変更要求部３５２は、後述するガードインターバル決定部３９０がガードインターバル占有長の変更の必要があると判断した場合、ＰＨＳ端末１１０にガードインターバル占有長変更の許可を要求する。
【００４５】
許可受信部３５４は、ＰＨＳ端末１１０が本実施形態のガードインターバル占有長の変更に対応した端末であった場合に、変更要求部３５２によるガードインターバル占有長の変更要求に対する許可応答を受信する。
【００４６】
本実施形態において、基地局１２０はＰＨＳ端末１１０がガードインターバル占有長の変更に対応しているかどうかを、ガードインターバル占有長を変更する前に確認する。これは、通信先として、本実施形態によるガードインターバル占有長の変更に対応していないＰＨＳ端末も想定されるからである。かかる構成により、ガードインターバル占有長の変更に対応していないＰＨＳ端末に対してガードインターバル占有長を変更したデータを送信してしまい、通信が途切れてしまう問題を回避できる。
【００４７】
フレーム情報送信部３５６は、許可受信部３５４がＰＨＳ端末１１０から許可応答を受信したことを受けて、後述のガードインターバル決定部３９０が決定したフレームフォーマット２００のフレーム構成を含むフレーム情報を、ＰＨＳ端末１１０に送信する。
【００４８】
基地局電力調整部３５８は、かかるガードインターバル占有長の変更に伴って変化するフレームの他の部分（ヘッダ部２１０、ペイロード部２１２、ＣＲＣ部２１４）とその送信電力との積である総電力量が所定値に維持されるように、送信電力を調整する。
【００４９】
ＰＨＳ端末１１０もしくは基地局１２０あるいはその両方は、例えば両者間の距離が離れ、長いガードインターバル占有長が選択された場合、有効なデータの送信時間が短くなっているため規定された総電力量を維持したまま、送信バーストの平均の送信電力を比較的高く設定できる。送信電力を高くできることで無線端末間に許容される伝搬損失を表すリンクバジェットを改善することが可能となる。
【００５０】
図６は、送信バーストの出力電力の調整を説明するための説明図である。電力値Ｖ１はある送信バースト（ヘッダ部２１０、ペイロード部２１２、ＣＲＣ部２１４）における平均送信電力、時間Ｔ１は送信時間を示す。図６（ａ）に示すように、斜線で表される総電力量ＡはＴ１×Ｖ１の面積で定義できる。本実施形態では、インターバル占有長の変化に応じて送信バーストの長さも変化する。しかし、その送信バーストによる総電力量を変える必要はない。例えば、送信バーストの送信時間がＴ１より短いＴ２の場合、図６（ｂ）で示すように、斜線で表された総電力量Ａを所定値に維持することができ、その分電力値Ｖ２を高めることができる。
【００５１】
ＰＨＳ端末１１０や基地局１２０がデータを送信する際、送信バーストの出力電力の総電力量は仕様により規定されているため、通信環境が悪く、リンクバジェットが低い場合でも、むやみに送信電力を上げることはできない。しかし、例えばＰＨＳ端末１１０と基地局１２０間の距離が離れ、ペイロード部２１２が短いフレームフォーマットが選択された場合、ガードインターバルを除く有効なデータの送信時間がΔｔだけ短くる分、電力値Ｖ１より大きな電力値Ｖ２によって送信を遂行することができる。従って、規定された総電力量を維持したまま、送信バーストの平均の送信電力を通常時より高く設定できる。
【００５２】
また、基地局制御部３１０のガードインターバル決定部３９０は、遅延導出部３５０が導出した伝播遅延時間からテーブル３７０において関連付けられたフレームフォーマットを選択して決定する。
【００５３】
かかる構成により、基地局１２０はガードインターバル占有長を決定するにあたって複雑な計算を行う必要がなくなり、装置構成の簡略化や省電力化などを図ることができる。
【００５４】
しかし、基地局メモリ３１２にテーブルを記憶させずに、伝播遅延時間に対してその都度最適なガードインターバル占有長を計算してフレーム構成を設定してもよいことは言うまでも無い。
【００５５】
さらに、基地局１２０のガードインターバル決定部３９０は、伝播遅延が大きくなかったとしとも、ＰＨＳ端末１１０から受信したデータのＣ／Ｎ（Carrier / Noise）比を考慮して、ペイロード部２１２が短いフレームフォーマットを選択してもよい。
【００５６】
かかる構成により、データ量は制限されるものの、送信バーストの出力電力を上げ、リンクバジェットを改善することができるので、Ｃ／Ｎ比が低く通信に支障をきたすような場合においてもＣ／Ｎ比を高めることが可能となる。
【００５７】
（ＰＨＳ端末１１０）
図７は、ＰＨＳ端末１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図８は、ＰＨＳ端末１１０の外観を示した斜視図である。ＰＨＳ端末１１０は、端末制御部４１０と、端末メモリ４１２と、表示部４１４と、操作部４１６と、音声入力部４１８と、音声出力部４２０と、端末無線通信部４２２とを含んで構成される。
【００５８】
端末制御部４１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。また、端末制御部４１０は、端末メモリ４１２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。端末メモリ４１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、端末制御部４１０で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。
【００５９】
表示部４１４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ４１２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。操作部４１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。
【００６０】
音声入力部４１８は、マイク等の音声認識手段で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。音声出力部４２０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部４１６の操作音、アラーム音等も出力できる。
【００６１】
端末無線通信部４２２は、通信網１３０における基地局１２０との無線通信を行う。
【００６２】
また、本実施携帯において端末制御部４１０は、変更許可部４５０、ガードインターバル設定部４５２として機能し、さらに端末無線通信部４２２は、端末電力調整部４７０として機能する。
【００６３】
変更許可部４５０は、基地局１２０からのガードインターバル占有長の変更要求に対して自体がガードインターバル占有長の変更に対応可能であれば、ガードインターバル占有長の変更を許可する。
【００６４】
ガードインターバル設定部４５２は、許可応答で許可したガードインターバル占有長を、前述の基地局１２０とのその後の通信に使用するよう設定する。
【００６５】
端末電力調整部４７０は、ガードインターバル設定部４５２で設定されたガードインターバル占有長の変更に伴って変化するフレームの他の部分（ヘッダ部２１０、ペイロード部２１２、ＣＲＣ部２１４）とその送信電力との積である総電力量が維持されるように、該送信電力を調整する。
【００６６】
上述した基地局１２０およびＰＨＳ端末１１０によって、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との距離が大きな場合であっても、ガードインターバルを長く設定して伝播遅延に伴うデータの欠落を回避することができる。また基地局１２０とＰＨＳ端末１１０が近い場合、逆にガードインターバルを短く設定することで、通信データレートを高くすることが可能となり、より効率的に通信を行うことができる。
【００６７】
（無線通信方法）
次に、上述した無線通信システム１００におけるＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とによって実行される無線通信方法を説明する。
【００６８】
図９は、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とを用いた無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。
【００６９】
基地局１２０の伝播遅延導出部３５０は、無線通信部４１４にてＰＨＳ端末１１０から通信要求を受けると、そのＰＨＳ端末１１０のデータの伝播遅延時間を導出する（Ｓ５００）。この際、伝播遅延導出部３５０は、予め決められたユニークワードをＰＨＳ端末１１０から送信させ、そのユニークワードの時間的位置を検出し、その受信タイミングから伝播遅延を検出する。
【００７０】
そして、ガードインターバル決定部３９０は、基地局メモリ３１２に登録されているテーブル３７０を参照し、導出された伝播遅延時間に対応したフレームフォーマットを決定する（Ｓ５０２）。
【００７１】
さらにそのフレームフォーマットが、現在ＰＨＳ端末１１０との通信で用いられているフレームフォーマットと等しいかどうか判断し（Ｓ５０４）、フレームフォーマットが等しい場合（Ｓ５０４のＹＥＳ）、通信を継続する（Ｓ５０６）。フレームフォーマットが異なる場合（Ｓ５０４のＮＯ）、変更要求部３５２は、フレームフォーマットの変更をすべくＰＨＳ端末１１０へ変更要求を送信する（Ｓ５０８）。このとき、フレームフォーマット決定ステップ（Ｓ５０２）で決定したフレームフォーマットのフレーム構成を含むフレーム情報も併せてＰＨＳ端末１１０に送信する。このフレーム情報の送信は、既存の適応変調のパラメータ通知の機能に付随して、フレーム情報も同時に送信できるように拡張することもできる。
【００７２】
変更要求を受けたＰＨＳ端末１１０の端末制御部４１０は、フレームフォーマットの変更に対応している場合（Ｓ５１０のＹＥＳ）、フレーム情報のガードインターバル占有長を当該ＰＨＳ端末１１０に設定し（Ｓ５１２）、許可応答を送信する（Ｓ５１４）。また、フレームフォーマットの変更に対応していない場合（Ｓ５１０のＮＯ）、何ら対応しない。
【００７３】
そして、基地局１２０の許可受信部３５４は、ＰＨＳ端末１１０から許可応答を受信したかどうか判断し（Ｓ５１６）、許可応答があった場合、基地局１２０においても、ガードインターバル占有長を設定し（Ｓ５１８）、新たなフレームフォーマットで通信が継続される（Ｓ５０６）。
【００７４】
許可受信部３５４は、許可応答を待ち受け（Ｓ５１６のＮＯ）、所定時間が経過した後（Ｓ５２０）、ＰＨＳ端末１１０がガードインターバル占有長の変更に対応していないと判断してガードインターバル占有長の変更を断念し、現行のフレームフォーマットで通信を継続する（Ｓ５０６）。
【００７５】
かかる無線通信方法により、基地局１２０がＰＨＳ端末１１０の伝播遅延時間に応じて適切なフレームフォーマットを選択し、そのフレームフォーマットを用いた通信にＰＨＳ端末１１０が対応している場合にそのフレームフォーマットで通信が可能となる。
【００７６】
図１０は、フレームフォーマットの変更による効果の説明図である。例えば伝播遅延時間が長い場合、フレームフォーマット決定ステップ（Ｓ５０２）ではフレームフォーマットＤが選択される。既存のフレームフォーマットでは、伝播遅延が長いため、基地局１２０はタイムスロットの開始からｄ３遅れて受信を始め、ガードインターバルを超えてＣＲＣ部２１４やペイロード部２１２の受信途中で当該タイムスロットの受信を終了してしまいデータが欠落してしまう。しかしフレームフォーマットＤはガードインターバルが長いため、図１０（ａ）のようにＣＲＣ部２１４までしっかりデータの受信を完了させることができる。
【００７７】
さらに、伝播遅延時間が短い（または無い）場合、フレームフォーマット決定ステップ（Ｓ５０２）ではフレームフォーマットＡが選択される。通常のフレームフォーマットではガードインターバル占有長が固定であるために、ガードインターバル技術導入時に想定されていた最大の通信距離で発生する伝播遅延時間にあわせて長いガードインターバルが設定されている。しかしフレームフォーマットＡはガードインターバル２１６が短いため、図１０（ｂ）のように基地局１２０が受信可能な時間長さのほとんどを有効なデータの送受信に充てることができ、結果、通信データレートを高くすることが可能となり、より効率的に通信を行うことができる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７９】
例えば、上述した実施形態においては、基地局１２０がフレームフォーマットを選択する構成を述べているが、かかる場合に限られず、ＰＨＳ端末１１０が適切なフレームフォーマットを選択し、基地局１２０へ通知してもよい。また、ＰＨＳ端末１１０が送信に使用するフレームフォーマットと基地局１２０が送信に使用するフレームフォーマットは必ずしも同一である必要は無く、基地局１２０からＰＨＳ端末へ送信するデータが大きければ、基地局１２０が送信に使用するフレームフォーマットだけ、ガードインターバルが短く通信データレートの高いフレームフォーマットを選択することもできる。
【００８０】
なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、ＴＤＭＡによる無線通信が可能な無線通信システム、基地局、無線通信端末および無線通信方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。
【図２】無線通信端末の移動に伴う通信限界の説明図である。
【図３】フレームフォーマットにおける伝播遅延によるデータ欠落の理由を説明するための説明図である。
【図４】基地局の概略的な構成を示したブロック図である。
【図５】伝播遅延時間の範囲とフレームフォーマットを関連付けたテーブルである。
【図６】バーストの出力電力の調整を説明するための説明図である
【図７】ＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。
【図８】ＰＨＳ端末の外観を示した斜視図である。
【図９】ＰＨＳ端末と基地局とを用いた無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】フレームフォーマットの変更による効果の説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１０  …ＰＨＳ端末（無線通信端末）
１２０  …基地局
３１２  …基地局メモリ
３１４  …基地局無線通信部
３５０  …遅延導出部
３５２  …変更要求部
３５４  …許可受信部
３５６  …フレーム情報送信部
３５８  …基地局電力調整部
３９０  …ガードインターバル決定部
３７０  …テーブル
３９２  …基地局電力調整部
４２２  …端末無線通信部
４５０  …変更許可部
４５２  …ガードインターバル設定部
４７０  …端末電力調整部
【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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【図１０】
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