(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末であって、
所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する第１の送信部と、
前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する第２の送信部、を備え、
前記第２の送信部は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項２】
請求項１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低いときは、前記第２の送信部は、前記基地局へ前記要求メッセージを繰り返し送信する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項３】
請求項１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低く、且つ、前記無線端末が送信データを有していないときは、前記第２の送信部は、前記要求メッセージを送信するために必要な通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項４】
請求項１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低く、且つ、前記無線端末が既に通信リソースが割り当てられている送信データを有しているときは、前記第２の送信部は、前記送信データの少なくとも一部、および前記要求メッセージを送信するために必要な通信リソースを要求する要求メッセージ、を前記基地局へ送信する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項５】
請求項１に記載の無線端末であって、
前記第２の送信部は、先の要求メッセージに対して前記基地局により割り当てられた通信リソースを利用して、新たな要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項６】
請求項１に記載の無線端末であって、
前記要求信号を前記基地局へ送信するための送信電力に基づいて、前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低いか否かを判定する判定部、をさらに備える
ことを特徴とする無線端末。
【請求項７】
請求項１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値以上に回復したときには、前記第２の送信部は、必要な通信リソースがゼロであることを表す要求メッセージを前記基地局へ送信する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項８】
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末が備える無線インタフェースモジュールであって、
所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する第１の送信部と、
前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する第２の送信部、を備え、
前記第２の送信部は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線インタフェースモジュール。
【請求項９】
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末が備えるプロセッサに、
所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する手順、
前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する手順、
前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する手順、
を実行させることを特徴とするデータ送信プログラム。
【請求項１０】
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムに使用される無線通信方法であって、
無線端末は、所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信し、
前記基地局は、前記要求信号に応じて前記無線端末にアクセス権を割り当て、
前記無線端末は、送信データを有しているときは、前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信し、
前記無線端末は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信し、
前記基地局は、前記要求メッセージに応じて、前記無線端末に通信リソースを割り当てる
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、複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末、および無線通信方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
無線移動通信においては、基地局（ＢＳ：Base Station）と移動局（ＭＳ：Mobile Station）との間の距離が離れているときに、基地局から移動局には電波が届くが、移動局から基地局へは電波が届かない状況が発生することがある。このような状況が発生すると、移動局から基地局に対してアクセス権または送信権を要求することができなくなる。
【０００３】
例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を採用するＷｉＭＡＸ（IEEE802.16e）においては、移動局は、通信スロットの割り当てを要求するCDMA rangingを、基地局に対して送信する。すなわち、移動局は、通信スロットが割り当てられていないときにデータを送信するためには、基地局へCDMA rangingを送信する必要がある。
【０００４】
ところが、CDMA rangingを送信するために使用するサブキャリアの数は多い。たとえば、10Mbit/s帯域の場合、移動局は、CDMA rangingを送信するために１４４本のサブキャリアを使用する。これに対して、通常のデータ送信においては、移動局は、最も少ない場合、２４本のサブキャリアでデータを送信することができる。
【０００５】
ここで、移動局から出力される無線信号の電力は、規格等により、最大値が設けられている。このため、サブキャリアの数が多くなると、各サブキャリアに対して割り当て可能な最大電力は小さくなる。すなわち、CDMA rangingを送信する際に使用される各サブキャリアの最大電力は小さい。したがって、移動局から基地局へ少ないサブキャリアでデータを送信すれば基地局がそのデータを受信できる環境においても、CDMA rangingが基地局に到達しないことがある。この場合、移動局と基地局との間でデータ送受信が可能であるにもかかわらず、移動局は、基地局との通信を開始または維持できない。また、移動局からのデータ送信が一時的に途切れると、基地局は、移動局に対して通信スロットの割り当てを停止する。この場合、移動局は、送信のためにCDMA rangingを送信する必要がある。このとき、新たなCDMA rangingが基地局に到達しなければ、基地局と移動局との間の通信は切断されてしまう。この場合、基地局は、この移動局を「圏外」と判定する。
【０００６】
上述の問題は、ＷｉＭＡＸ（IEEE802.16e）のみに係わるものではない。すなわち、上述の問題は、複数のサブキャリアを利用してデータ送信が行われ、かつ、無線端末からの要求に応じて基地局が無線端末にアクセス権または送信権を割り当てる、無線通信システムにおいて発生し得る。
【０００７】
関連技術として、基地局の通信圏外に位置する加入者局に対して公平な無線リソースの割当てを効率的に行う無線通信方法および中継局が提案されている。この方法では、中継局は、加入者局からのサービス要求情報を受信し、加入者局との通信状況に基づいて、サービス要求情報が示すサービスに必要な第１の所要無線リソースを算出すると共に、基地局との通信状況に基づいて、サービス要求情報が示すサービスに必要な第２の所要無線リソースを算出し、第１の所要無線リソースおよび第２の所要無線リソースの合計以上の第３の所要無線リソースの割当てを要求するサービス要求情報を基地局へ送信する。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６８０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいては、無線端末と基地局との間でデータ送信が可能であるにもかかわらず、無線端末が基地局との通信を開始または維持できないことがある。すなわち、基地局と無線端末との間の接続性が悪いことがある。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて、基地局と無線端末との間の接続性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの態様の無線端末は、複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用され、所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する第１の送信部と、前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する第２の送信部、を備える。前記第２の送信部は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する。
【発明の効果】
【００１２】
本出願において開示される方法または構成によれば、複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて、基地局と無線端末との間の接続性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の無線端末が使用される無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】無線端末の機能ブロック図である。
【図３】無線端末の構成を示す図である。
【図４】基地局と無線端末との間で使用されるフレームを模式的に示す図である。
【図５】基地局と無線端末との間の初期接続シーケンスを示す図である。
【図６】無線端末のデータ送信シーケンスを示す図である。
【図７】通信環境が劣化した場合における無線端末のデータ送信シーケンスを示す図である。
【図８】サブキャリア、レンジング、帯域要求の所要電力を説明する図である。
【図９】無線端末と基地局との間の接続を維持する動作を説明する図である。
【図１０】無線端末の送信手順を示すフローチャートである。
【図１１】データと共に帯域要求を送信する際の動作を説明する図である。
【図１２】無線端末と基地局との間の通信レベルを判定する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、実施形態の無線端末が使用される無線通信システムの一例を示す図である。図１に示す例では、無線通信システムは、ＷｉＭＡＸ（IEEE802.16e）システムである。ＷｉＭＡＸでは、ＯＦＤＭＡが採用されており、周波数の異なる複数のサブキャリアを利用してデータが送信される。
【００１５】
無線通信システムは、基地局（ＢＳ）１を備える。すなわち、基地局１により無線アクセス網（すなわち、ＷｉＭＡＸ網）が構築されている。図１に示す例では、無線通信システムは、複数の基地局１を備えている。複数の基地局１は、例えば、光ファイバケーブルまたはメタルケーブルを介して、互いに接続されている。また、複数の基地局１は、ゲートウェイ装置に接続されている。ゲートウェイ装置は、無線アクセス網と外部ネットワークとを接続する。
【００１６】
無線端末（ＭＳ）２は、実施形態に係わる無線端末であり、基地局１に接続される。そして、無線端末２は、基地局１から送信されるダウンリンク信号を受信する。なお、基地局１から無線端末２へ信号を送信するためのリンクをダウンリンクと呼ぶ。無線端末２から基地局１へ信号を送信するためのリンクをアップリンクと呼ぶ。また、無線端末２は、基地局１を介して他の端末へデータを送信する。送信先の端末は、例えば、無線アクセス網に接続される他の無線端末２である。或いは、送信先の端末は、外部ネットワークに接続される端末である。
【００１７】
図２は、無線端末２の機能ブロック図である。なお、図２では、基地局１へアクセスする動作に係わる一部の機能が示されている。また、基地局１は、各無線端末２のアクセス権および通信リソースの割当てを管理する。
【００１８】
無線端末２は、第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３を備える。第１の送信部１１は、所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局１へ送信する。基地局１は、無線端末２から要求信号を受信すると、その無線端末２に対してアクセス権を与える。複数の無線端末２から同時に要求信号を受信したときは、基地局１は、所定のアルゴリズムで無線端末間の競合を調停する。
【００１９】
第２の送信部１２は、要求信号に対して基地局１により割り当てられたアクセス権を利用して、通信リソースを要求する要求メッセージを基地局１へ送信する。第２の送信部１２は、送信部１１が要求信号を送信するときよりも少ないサブキャリアで、この要求メッセージを送信可能である。このとき、要求メッセージは、例えば、送信データの大きさに対応する帯域を要求する。基地局１は、無線端末２から要求メッセージを受信すると、要求された通信リソースを割り当てることができるか否かを判定する。そして、要求された通信リソースを割り当てることができるときは、基地局１は、無線端末２に対して割り当てた通信リソース（例えば、通信スロット）を無線端末２に通知する。これにより、無線端末２は、通知された通信リソースを利用してデータを送信する。
【００２０】
ただし、無線端末２の位置によっては、基地局１と無線端末２との間の通信レベルが低下する。例えば、基地局１のセルのエッジに近い領域に無線端末２が位置するときは、基地局１は、無線端末２から送信される信号を受信できないことがある。このとき、無線端末２から送信される要求信号が基地局１に到達しなければ、無線端末２は、アクセス権を受けることができない。
【００２１】
そこで、無線端末２の第２の送信部１２は、基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、無線端末２が送信データを有していないときであっても、通信リソースを要求する要求メッセージを基地局１へ送信する。閾値としては、特に限定されるものではないが、例えば、無線端末２から最大送信電力で送信される要求信号が基地局１によって受信されるか否かを判定する値が使用される。この場合、「基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低い」は、基地局１が要求信号を受信できない状態に相当する。なお、無線端末２の最大送信電力Ｐmaxは、規格等によって決められているものとする。また、無線端末２は、基地局１と無線端末２との間の通信レベルが閾値よりも低いか否かを判定する判定部１３を備えるようにしてもよい。
【００２２】
要求メッセージを送信するために使用するサブキャリアの数は、上述したように、要求信号を送信するために使用するサブキャリアの数よりも少ない。このため、無線端末２の送信電力が同じであるものとすると、要求メッセージは、要求信号と比較して、基地局１へ到達しやすい。例えば、１４４本のサブキャリアを利用して要求信号が送信され、２４本のサブキャリアを利用して要求メッセージが送信されるものとする。この場合、要求信号を送信するための各サブキャリアの電力は、最大で「Ｐmax／１４４」である。一方、要求メッセージを送信するための各サブキャリアの電力は、最大で「Ｐmax／２４」である。すなわち、無線端末２の位置（例えば、基地局１のセルのエッジに近い領域）によっては、要求信号は基地局１には到達しないが、要求メッセージは基地局１へ到達する。
【００２３】
このように、無線端末２は、基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、基地局１へ送信するデータが無い場合であっても、基地局１へ要求メッセージを送信する。このとき、第２の送信部は、例えば、定期的に繰り返し、基地局１へ要求メッセージを送信する。そして、基地局１は、要求メッセージを受信する毎に、無線端末２に対して通信リソースを割り当てる。したがって、無線端末２は、基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、送信データの有無にかかわらず、基地局１との間の通信を維持することができる。この結果、無線端末２は、通信の開始時などにおいて「圏外」と判定されにくくなる。
【００２４】
第１の送信部１１、第２の送信部１２にて生成された送信信号あるいは送信要求は、他の制御情報やユーザデータとともに用いられる無線プロトコルで定められる送信フレーム構造に多重され送信される。
【００２５】
第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３は、例えば、上述の手順を提供するプログラムを実行することによって実現される。この場合、無線端末２は、第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３に対応するプログラムを実行するプロセッサ１４を備える。また、第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３に対応するプログラムは、メモリ１５に格納される。
【００２６】
第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３は、必ずしもプログラムで実現されなくてもよい。すなわち、第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３は、上述の手順を提供するハードウェア回路により実現されてもよい。また、第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３は、ハードウェア回路およびソフトウェアの組合せにより実現されてもよい。
【００２７】
図３は、無線端末２の構成を示す図である。無線端末２は、この実施例では、ホスト部２０およびＩ／Ｆ部３０を備える。
ホスト部２０は、オペレーティングシステム（ＯＳ）２１、アプリケーション（ＡＰ）２２、ドライバ２３を備える。オペレーティングシステム２１は、ハードウェアを抽象化したインタフェースを、アプリケーション２２に提供する。すなわち、各アプリケーション２２は、オペレーティングシステム２１の上で動作する。アプリケーション２２は、無線端末２のユーザが無線端末２を用いて実施したい機能を有するプログラムである。例えば、アプリケーション２２は、ユーザからの指示に応じて送信データを生成する。また、アプリケーション２２は、例えば、他の端末からの受信データをユーザに提供する。ドライバ２３は、オペレーティングシステム２１と周辺機器との間に設けられ、周辺機器の動作を制御する。なお、この例では、周辺機器は、Ｉ／Ｆ部３０である。
【００２８】
Ｉ／Ｆ部３０は、ＲＦ−ＲＸ部３１、ベースバンド部（ＢＢ）３２、ＲＦ−ＴＸ部３３を備える。ＲＦ−ＲＸ部３１は、受信アンプ３１ａおよびＰＬＬ回路３１ｂを備え、受信電波からベースバンド信号を再生する。このとき、受信アンプ３１ａの利得は、ベースバンド部３２が備えるＡＧＣ部４６により制御される。また、ＰＬＬ回路３１ｂは、発振器３４から出力されるクロックを利用して同期を確立する。ＲＦ−ＴＸ部３３は、送信アンプ３３ａを備え、ベースバンド部３２により生成される送信信号を、アンテナを介して出力する。
【００２９】
ベースバンド部３２は、受信信号からデータを再生してホスト部２０に転送する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器４１は、ＲＦ−ＲＸ部３１の出力信号をデジタル信号に変換する。ＦＦＴ部４２は、このデジタル信号を周波数領域信号に変換する。周波数領域信号は、各サブキャリアにより伝送された信号を表す。検出部４３は、同期部４４により得られる同期信号を利用して、各サブキャリアの信号からデータ列を再生し、パケット再構成部４７に送る。そして、パケット再構成部４７は、再生されたデータ列からパケットを再構成してホスト部２０へ送信する。これにより、ホスト部２０は、他の端末から送信されたデータを受信する。
【００３０】
同期部４４は、ＦＦＴ部４２から出力される周波数領域信号から同期を検出し、同期信号を出力する。ＡＦＣ部４５は、同期信号を利用して、発振器３４の周波数を制御するためのＡＦＣ信号を生成する。これにより、発振器３４の周波数は最適値に制御される。また、ＡＧＣ部４６は、Ａ／Ｄ変換器４１から出力されるデジタル信号の振幅を所定の範囲内に制御するためのＡＧＣ信号を生成する。すなわち、ＡＧＣ部４６は、ＲＦ−ＲＸ部３１が備える受信アンプ３１ａの利得を制御する。
【００３１】
また、ベースバンド部３２は、ホスト部２０により生成されるデータから送信信号を生成してＲＦ−ＴＸ部３３へ転送する。すなわち、パケット分解部４８は、送信データを格納するパケットを分解してデータ列を生成する。変調部４９は、パケット分解部４８により得られるデータ列に応じて、ＭＡＣ層制御部５２により指定される変調方式で変調信号を生成する。ＩＦＦＴ部５０は、この変調信号を時間領域信号に変換する。図２における第１の送信部１１、第２の送信部１２の送信信号あるいはメッセージは、この段階で時間領域信号として多重化される。Ｄ／Ａ変換器５１は、この時間領域信号をアナログ信号に変換する。そして、ＲＦ−ＴＸ部３３は、ベースバンド部３２の出力信号を増幅して送信する。
【００３２】
ＭＡＣ層制御部５２は、ＭＡＣ層の信号処理を実行する。このとき、ＭＡＣ層制御部５２は、ホスト部２０とＩ／Ｆ部３０との間のデータの送受信を制御する。また、ＭＡＣ層制御部５２は、パケット再構成部４７およびパケット分解部４８を制御する。さらに、ＭＡＣ層制御部５２は、後述するシーケンスで基地局１との間で制御信号および制御メッセージを送受信する。さらに、図２における第１の送信部１１、第２の送信部１２、判定部１３の処理は、例えば、ＭＡＣ層制御部５２によって実行してもよい。
【００３３】
なお、Ｉ／Ｆ部３０は、特に限定されるものではないが、無線端末２に内蔵される無線インタフェースモジュールとして実現されるようにしてもよい。或いは、ベースバンド部３２が無線インタフェースモジュールとして実現されるようにしてもよい。
【００３４】
図４は、基地局１と無線端末２との間で使用されるフレームを模式的に示す図である。この例では、無線通信システムはＷｉＭＡＸシステムである。すなわち、図４は、ＷｉＭＡＸで使用されるＯＦＤＭフレームを模式的に示している。
【００３５】
図４において、フレーム１００は、時間軸および周波数軸により表わされている。時間軸方向には、所定の間隔（すなわち、シンボル間隔）でシンボルが配置される。また、周波数軸方向には、サブキャリアが配置されている。
【００３６】
フレーム１００は、プリアンブル、ダウンリンク（ＤＬ）領域、アップリンク（ＵＬ）領域を含む。プリアンブルは、予め決められたパターンの信号であり、通信の初期段階において基地局１と無線端末２との間で同期を確立するために使用される。また、プリアンブルは、基地局１から送信されるフレーム１００の品質をモニタするために使用されることもある。
【００３７】
ＤＬ領域は、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ：Frame Control Header）、ダウンリンクマップ情報（ＤＬ−ＭＡＰ：Down Link Mapping message）、アップリンクマップ情報（ＵＬ−ＭＡＰ：Up Link Mapping message）、ＤＬサブフレーム領域を含む。ＦＣＨは、無線端末２がＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰを受信するための情報（例えば、ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰの変調方式や符号化方式等を表す情報）を含む報知情報である。
【００３８】
ＤＬ−ＭＡＰは、ダウンリンクデータを送信するための通信リソースおよび通信方式などを表す制御情報である。ここで、ＤＬ−ＭＡＰは、ＤＬサブフレーム領域に配置される各データの「位置」を表す情報を含む。例えば、ダウンリンンクデータがＤＬサブフレーム領域内に「バースト」として格納されるときは、ＤＬ−ＭＡＰは、バーストの特性を表す制御情報を含む。各バーストの特性は、例えば、バーストのサイズ、位置、変調方式、符号化方式、送信電力を指定するゲイン等で表わされる。なお、バーストの特性を表す制御情報は、例えば、ＤＩＵＣ（Downlink Interval Usage Code）等のバーストプロファイル情報である。
【００３９】
同様に、ＵＬ−ＭＡＰは、アップリンクデータを送信するための通信リソースおよび通信方式などを表す制御情報である。そして、ＵＬ−ＭＡＰは、アップリンクデータに対応するバーストの特性を表す制御情報を含む。ただし、ＵＬ−ＭＡＰ内の制御情報は、例えば、ＵＩＵＣ（Uplink Interval Usage Code）等のバーストプロファイル情報を含む。
【００４０】
なお、図４において、バーストの「位置」は、データを送信するための複数のサブキャリアおよびそのデータを送信する時間帯を表す。すなわち、「位置」は、データを送信するための通信スロットを特定する。
【００４１】
ＤＬサブフレーム領域には、ダウンリンクを介して基地局１から所望の無線端末２へ送信されるデータが配置される。図４に示す例では、基地局１から無線端末ＭＳ１、ＭＳ２へ送信されるダウンリンクデータが配置されている。また、各無線端末２へ送信されるデータは、それぞれ「バースト」としてＤＬサブフレーム領域に格納される。各バーストのサイズ、位置、変調方式、符号化方式、送信電力を指定するゲイン等は、上述したように、ＤＬ−ＭＡＰにより指定される。
【００４２】
ＵＬ領域は、レンジング領域およびＵＬサブフレーム領域を含む。なお、ＤＬ領域とＵＬ領域との間には、所定の時間に対応するＧＡＰが設けられている。
レンジング領域は、無線端末２から基地局１へレンジング信号を送信するために使用される。無線端末２から基地局１へ送信されるレンジング信号は、例えば、初期レンジング信号（Initial Ranging）、帯域レンジング信号（BW ranging）などである。また、ＵＬサブフレーム領域には、アップリンンクを介して無線端末２から基地局１へ送信されるデータが配置される。図４に示す例では、無線端末ＭＳ１、ＭＳ２から基地局１へ送信されるアップリンクデータがＵＬサブフレーム領域に配置されている。ＵＬサブフレーム領域に格納される各バーストのサイズ、位置、変調方式、符号化方式、送信電力を指定するゲイン等は、ＵＬ−ＭＡＰにより指定される。
【００４３】
図５は、基地局１と無線端末２との間の初期接続シーケンスを示す図である。なお、このシーケンスに係わる処理は、無線端末２においては、ＭＡＣ層制御部５２により実行される。
【００４４】
無線端末２は、通信の開始時には、初期レンジング信号（Initial Ranging）を基地局１へ送信する。このとき、無線端末２は、初期レンジング信号に対応する応答を基地局１から受信するまで、初期レンジング信号を繰り返し送信する。基地局１は、無線端末２から初期レンジング信号を受信すると、対応する応答（RNG_RES）を返送する。
【００４５】
無線端末２は、初期レンジング信号に対応する応答を基地局１から受信すると、レンジング要求（RNG_REQ）を基地局１へ送信する。そして、基地局１は、無線端末２からレンジング要求を受信すると、対応する応答（RNG_RES）を返送する。
【００４６】
無線端末２は、レンジング要求に対応する応答を基地局１から受信すると、帯域レンジング信号（BW ranging）を基地局１へ送信する。このとき、無線端末２は、図４に示すフレーム１００のレンジング領域を利用して、帯域レンジング信号（BW ranging）を送信する。この帯域レンジング信号（BW ranging）は、例えば、帯域幅が１０ＭＨｚであるシステムにおいては、１４４本のサブキャリアを利用して基地局１へ送信される。なお、帯域レンジング信号（BW ranging）は、図２に示す第１の送信部１１により送信される要求信号に相当する。
【００４７】
基地局１は、無線端末２から帯域レンジング信号（BW ranging）を受信すると、ＵＩＵＣ（Uplink Interval Usage Code）を返送する。ＵＩＵＣは、通信スロットを指定する情報を含む。この例では、基地局１は、無線端末２へＵＩＵＣ１４を返送する。
【００４８】
無線端末２は、受信したＵＩＵＣの値に対応する通信スロットを利用して、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。このとき、帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、ＵＩＵＣ１４で割り当てられる通信スロットを使って送信するため、帯域レンジング信号（BW ranging）よりも少ない本数のサブキャリアで送信される。たとえば、帯域幅が１０ＭＨｚである場合、無線端末２は、１４４本よりも少ないサブキャリアで、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。１つの実施例としては、帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、２４本のサブキャリアで無線端末２から基地局１へ送信される。
【００４９】
なお、帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、無線端末２が送信するデータの情報量に対応する帯域を要求する。また、この帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、図２に示す第２の送信部１２により送信される要求メッセージに相当する。
【００５０】
基地局１は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）により要求された帯域を提供できる場合には、無線端末２にＵＬ−ＭＡＰを返送する。ＵＬ−ＭＡＰは、上述したように、無線端末２から基地局１へデータを送信するための制御情報を含んでいる。したがって、無線端末２は、このＵＬ−ＭＡＰにより、基地局１へデータを送信するための通信スロットおよび通信方式等を認識する。
【００５１】
さらに、無線端末２は、基地局１へＳＢＣ−ＲＥＱを送信する。そして、基地局１は、ＳＢＣ−ＲＥＱを受信すると、無線端末２へＳＢＣ−ＲＥＳを返送する。この後、無線端末２は、認証サーバにアクセスする。そして、認証が成功すると、無線端末２は基地局１に接続される。
【００５２】
図６は、無線端末２のデータ送信シーケンスを示す図である。なお、図６は、基地局１と無線端末２との間の通信レベルが閾値以上であるときのデータ通信シーケンスを示している。「通信レベルが閾値以上」は、この例では、無線端末２から送信される帯域レンジング信号（BW ranging）が基地局１によって受信可能な状態を意味する。また、図６に示すシーケンスは、図５に示す初期接続シーケンによって無線端末２が基地局１に接続された後に実行されるものとする。さらに、この例では、ホスト部２０が備えるアプリケーションが、データ１およびデータ２を生成して通信先の相手端末に送信するものとする。
【００５３】
ホスト部２０は、データ１を生成してＩ／Ｆ部３０へ送信する。そして、ＭＡＣ層制御部５２は、データ１が生成されたことを検出する。そうすると、ＭＡＣ層制御部５２は、帯域レンジング信号（BW ranging）を作成して基地局１へ送信する。この帯域レンジング信号（BW ranging）は、上述したように、図４に示すレンジング領域を利用して送信される。そして、基地局１は、帯域レンジング信号（BW ranging）を受信すると、無線端末２へＵＩＵＣ１４を返送する。
【００５４】
無線端末２は、ＵＩＵＣ１４を受信すると、データ１を送信するために必要な通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。このとき、帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、ＵＩＵＣ１４によって指定された通信スロットを利用して送信される。そして、基地局１は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を受信すると、無線端末２へＵＬ−ＭＡＰを返送する。このＵＬ−ＭＡＰは、無線端末２から基地局１へデータ１を送信するための制御情報を含んでいる。
【００５５】
無線端末２は、ＵＬ−ＭＡＰを受信すると、そのＵＬ−ＭＡＰに含まれている制御情報に基づいてデータ１を基地局１へ送信する。そして、基地局１は、無線端末２から送信されたデータ１を通信先の端末へ転送する。これにより、通信先の端末は、無線端末２から送信されるデータ１を受信する。
【００５６】
続いて、無線端末２は、データ２を送信する。ただし、図６に示す例では、ＭＡＣ層制御部５２によるデータ１の送信が終了した後に、ホスト部２０がデータ２を生成するものとする。この場合、無線端末２は、再度、帯域レンジング信号（BW ranging）を基地局１へ送信する。
【００５７】
そうすると、無線端末２および基地局１は、データ１を送信するための手順と同様に、ＵＩＵＣ１４、帯域要求メッセージ（BW_REQ）、ＵＬ−ＭＡＰを送受信する。そして、無線端末２は、受信したＵＬ−ＭＡＰに従って、データ２を基地局１へ送信する。これにより、通信先の端末は、無線端末２から送信されるデータ２を受信する。
【００５８】
このように、ホスト部２０が送信データを生成すると、無線端末２は、帯域レンジング信号（BW ranging）および帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。そして、無線端末２は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）に対応するＵＬ−ＭＡＰに従ってデータを送信する。
【００５９】
図７は、通信環境が劣化した場合における無線端末２のデータ送信シーケンスを示す図である。この例では、無線端末２が通信先の端末へデータ１〜データ３を送信するものとする。また、無線端末２は、基地局１との間の通信環境を推定する機能を備えているものとする。
【００６０】
ホスト部２０によりデータ１が生成されると、ＭＡＣ層制御部５２は、帯域レンジング信号（BW ranging）を基地局１へ送信する。そうすると、無線端末２および基地局１は、図６を参照しながら説明したように、ＵＩＵＣ１４、帯域要求メッセージ（BW_REQ）、ＵＬ−ＭＡＰを送受信する。なお、図７において、「ＢＷ−ＲＥＱ（１）」は、データ１を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）である。「ＵＬ−ＭＡＰ（帯域１）」は、ＢＷ−ＲＥＱ（１）に対応する制御情報を含むアップリンクマップ情報である。
【００６１】
無線端末２は、上述したように、基地局１との間の通信環境を定期的にまたは継続的にモニタしている。そして、この例では、無線端末２は、図７に示す手順Ｍ１の実行時に、基地局１と無線端末２との間の通信レベルが閾値よりも低いことを検出するものとする。また、手順Ｍ１の実行時において、無線端末２には、通信リソースが割り当てられていない送信データは存在していないものとする。なお、手順Ｍ１の実行時において、データ１には、ＵＬ−ＭＡＰ（帯域１）によって通信リソースが割り当てられている。
【００６２】
この場合、無線端末２は、手順Ｍ１において、データ１に加えてＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を基地局１へ送信する。「ＢＷ−ＲＥＱ（ａ）」は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）である。
【００６３】
図７に示す例では、説明を簡単にするために、無線端末２は、ＵＬ−ＭＡＰ（帯域１）により割り当てられた通信リソースを利用して「データ１およびＢＷ−ＲＥＱ（ａ）」を基地局１へ送信できるものとする。なお、帯域要求メッセージ（BW_REQ）（ここでは、ＢＷ−ＲＥＱ（ａ））の情報量は、一般に、送信データ（ここでは、データ１）と比較して十分に小さい。
【００６４】
基地局１は、データ１およびＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を受信すると、データ１を通信先の端末へ転送する。また、基地局１は、無線端末２へＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）を返送する。ここで、「ＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）」は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための制御情報を含んでいる。
【００６５】
続いて、無線端末２は、手順Ｍ２において、ＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）に従って基地局１へＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を送信する。そうすると、基地局１は、ＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）を無線端末２へ返送する。
【００６６】
この後、ホスト部２０は、データ２を生成する。そうすると、無線端末２は、手順Ｍ３において、ＢＷ−ＲＥＱ（２）を基地局１へ送信する。ＢＷ−ＲＥＱ（２）は、データ２を送信するための通信リソースを要求する。また、基地局１は、ＵＬ−ＭＡＰ（帯域２）を無線端末２へ返送する。ＵＬ−ＭＡＰ（帯域２）は、無線端末２から基地局１へデータ２を送信するための制御情報を含む。
【００６７】
さらに、無線端末２がデータ２を基地局１へ送信する前に、ホスト部２０は、データ３を生成する。この場合、無線端末２は、手順Ｍ４において、データ２に加えてＢＷ−ＲＥＱ（３）を基地局１へ送信する。ＢＷ−ＲＥＱ（３）は、データ３を送信するための通信リソースを要求する。
【００６８】
基地局１は、データ２およびＢＷ−ＲＥＱ（３）を受信すると、データ２を通信先の端末へ転送する。これにより、通信先の端末は、無線端末２から送信されるデータ２を受信する。また、基地局１は、無線端末２へＵＬ−ＭＡＰ（帯域３）を返送する。ＵＬ−ＭＡＰ（帯域３）は、無線端末２から基地局１へデータ３を送信するための制御情報を含む。
【００６９】
さらに、無線端末２は、手順Ｍ５において、ＵＬ−ＭＡＰ（帯域３）に従ってデータ３を基地局１へ送信する。このとき、無線端末２は、通信リソースが割り当てられていない送信データを有していない。したがって、無線端末２は、データ３に加えてＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を基地局１へ送信する。
【００７０】
基地局１は、データ３およびＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を受信すると、データ３を通信先の端末へ転送する。これにより、通信先の端末は、無線端末２から送信されるデータ３を受信する。また、基地局１は、無線端末２へＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）を返送する。以降、無線端末２と基地局１との間で、ＢＷ−ＲＥＱ（ａ）およびＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）が送受信される。
【００７１】
このように、無線端末２は、基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低い環境において送信データを有していないときは、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するためのＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を繰り返し送信する。これにより、無線端末２は、対応するＵＬ−ＭＡＰ（帯域ａ）を基地局１から繰り返し受信する。すなわち、無線端末２は、送信データを有していない期間であっても、基地局１からＵＬ−ＭＡＰを継続的に受信することができる。したがって、無線端末２は、レンジング信号（図６〜図７に示すシーケンスでは、帯域レンジング信号（BW ranging））を送信しなくとも、継続的に受信するＵＬ−ＭＡＰを利用して、基地局１との接続を維持することができる。
【００７２】
ところで、無線端末２は、通信環境に応じて送信電力を制御する機能を備えている。例えば、基地局１と無線端末２との間の通信レベルが低下したときは、無線端末２の電力制御系は、送信電力を大きくする。図８に示す例では、通信レベルがＬ１からＬ２に劣化すると、各サブキャリアの所要電力は、Ｐa1からＰa2に増加する。また、通信レベルがＬ３にまで劣化すると、各サブキャリアの所要電力は、Ｐa3に増加する。ここで、通信レベルは、例えば、予め決められた電力で無線端末２から送信された信号の基地局１における受信レベルに基づいて検出される。そして、基地局１は、この受信レベルを所定レベルにするための制御情報を無線端末２に通知する。これにより、無線端末２から送信されるＯＦＤＭ信号の各サブキャリアの電力は、基地局１が受信できるように制御される。
【００７３】
帯域レンジング信号（BW ranging）および帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、それぞれ、複数のサブキャリアを利用して送信される。したがって、通信レベルがＬ１からＬ３へ劣化すると、帯域レンジング信号（BW ranging）の所要送信電力はＰb1からＰb3へ増加し、帯域要求メッセージ（BW_REQ）の所要送信電力はＰc1からＰc3へ増加する。
【００７４】
ところが、無線端末２の送信電力は、規格等により、最大値Ｐmaxが設定されている。このため、通信レベルの劣化に伴って無線端末２の所要送信電力が増加すると、無線端末２は、その所要送信電力で無線信号を送信できないことがある。例えば、図８に示す例では、通信レベルがＬ３まで劣化すると、帯域レンジング信号（BW ranging）の所要送信電力Ｐb3は、最大送信電力Ｐmaxを超えてしまう。この場合、無線端末２は、帯域レンジング信号（BW ranging）の送信電力を最大送信電力Ｐmax以下に抑える必要がある。このため、各サブキャリアの電力は、基地局１が要求する所要値よりも低くなる。この結果、基地局１は、帯域レンジング信号（BW ranging）を受信できなくなる。
【００７５】
他方、帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、メッセージ長が短く小さい帯域割当で送信できる。したがって、無線端末２は、帯域レンジング信号（BW ranging）よりも少ないサブキャリア割り当てがなされた場合でも、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信できる。このため、帯域要求メッセージ（BW_REQ）の所要送信電力Ｐc1〜Ｐc3は、帯域レンジング信号（BW ranging）の所要送信電力Ｐb1〜Ｐb3よりも低い。よって、図８に示す例では、通信レベルがＬ３まで劣化した場合であっても、帯域要求メッセージ（BW_REQ）の所要送信電力Ｐc3は、最大送信電力Ｐmaxよりも低くなっている。そうすると、無線端末２は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための各サブキャリアの送信電力を、基地局１から要求された値とすることができる。この結果、基地局１は、通信レベルがＬ３まで劣化した場合であっても、無線端末２から送信される帯域要求メッセージ（BW_REQ）を受信できる。
【００７６】
このように、実施形態の無線通信システムにおいては、例えば、無線端末２の送信電力が最大値に制御されているときに、帯域レンジング信号（BW ranging）は基地局１に到達できないが、帯域要求メッセージ（BW_REQ）は基地局１に到達できる状況が発生し得る。
【００７７】
そこで、実施形態の無線端末２は、基地局１との間の通信レベルが所定の閾値よりも低い環境（この実施例では、基地局１が指示する送信電力で帯域レンジング信号（BW ranging）を送信できない環境）においては、送信データを有しているか否かに関わらず、基地局１へ帯域要求メッセージ（BW_REQ）を繰り返し送信する。これにより、無線端末２は、基地局１との間の接続を維持することができ、帯域レンジング信号（BW ranging）を送信することなく、新たなデータを送信することができる。なお、無線端末２は、上述の環境下で送信データを有していないときは、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信する。したがって、必要以上に大きなリソースが予約されることはなく、他の無線端末への影響は小さい。
【００７８】
図９は、無線端末２と基地局１との間の接続を維持する動作を説明する図である。ここでは、フレーム＃１〜＃７が描かれている。各フレームにおいて、ＤＬは、基地局１から無線端末２へ送信されるダウンリンクデータを表し、ＵＬは、無線端末２から基地局１へ送信されるアップリンクデータを表す。そして、この例では、時刻Ｔ１以降、基地局１と無線端末２との間の通信レベルが閾値よりも低くなっている。
【００７９】
無線端末２から送信される各サブキャリアの電力は、上述したように、通信環境に応じて制御される。例えば、基地局１は、無線端末２から送信される信号に基づいて通信環境（例えば、受信レベルまたは誤り率など）を検出する。そして、基地局１は、無線端末２から送信される信号を受信できるように、無線端末２の送信電力を指示する制御情報を無線端末２に通知する。これにより、無線端末２は、各サブキャリアの電力を調整する。
【００８０】
基地局１と無線端末２との間の通信レベルが低下すると、各サブキャリアの電力を大きくする制御が行われる。この場合、無線端末２の送信電力が増加する。そして、図９に示す例では、時刻Ｔ１において、帯域レンジング信号（BW ranging）を送信するために要求される送信電力が、無線端末２の最大送信電力Ｐmaxを超えている。すなわち、時刻Ｔ１以降は、無線端末２は、十分な電力で帯域レンジング信号（BW ranging）を送信できなくなる。このため、無線端末２は、時刻Ｔ１以降は、図７を参照しながら説明した方法で、基地局１との間の接続を維持する。
【００８１】
以下の説明では、フレーム＃１のＵＬ−ＭＡＰにより、データ１を送信するための制御情報が、基地局１から無線端末２に通知される。フレーム＃１のＵＬ−ＭＡＰは、フレーム＃１よりも前に無線端末２から基地局１に送信された帯域要求メッセージ（BW_REQ）に対応して、基地局１により作成されているものとする。
【００８２】
無線端末２は、フレーム＃１のＵＬ−ＭＡＰを受信すると、フレーム＃２において、そのＵＬ−ＭＡＰに従ってデータ１を送信する。このとき、無線端末２は、新たな送信データを有していない。ところが、基地局１と無線端末２との間の通信レベルは、閾値よりも低下している。よって、無線端末２は、フレーム＃２において、データ１に加えて、次の帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。
【００８３】
基地局１は、フレーム＃２において受信したデータ１を、通信先の端末へ転送する。また、基地局１は、フレーム＃２の帯域要求メッセージ（BW_REQ）を受信すると、フレーム＃４において、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための制御情報を含むＵＬ−ＭＡＰを無線端末２へ送信する。そうすると、無線端末２は、フレーム＃４のＵＬ−ＭＡＰを受信する。
【００８４】
無線端末２は、受信したＵＬ−ＭＡＰに従って、フレーム＃５において、さらに次の帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。以降の手順は同様である。
【００８５】
このように、無線端末２は、基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低下すると、送信データを有していないときであっても、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ繰り返し送信する。これにより、帯域要求メッセージ（BW_REQ）と比較して大きな送信電力を必要とする帯域レンジング信号（BW ranging）を使用することなく、無線端末２は、基地局１との間の接続を維持できる。したがって、無線端末２は、フレーム＃７以降において新たな送信データが生成されると、帯域レンジング信号（BW ranging）が基地局１へ到達しない環境下であっても、そのデータを基地局１へ送信することができる。
【００８６】
図１０は、無線端末２の送信手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＭＡＣ層制御部５２により実行される。
ステップＳ１において、ＭＡＣ層制御部５２は、データを送信するための通信リソースが割当ての有無を判定する。ここで、データを送信するための通信リソースは、基地局１から無線端末２へＵＬ−ＭＡＰにより通知される。そして、通信リソースが割り当てられていれば、処理はステップＳ２に進む。一方、通信リソースが割り当てられていなければ、処理は終了する。
【００８７】
ステップＳ２において、ＭＡＣ層制御部５２は、新たな送信データが存在するか否かを判定する。すなわち、ホスト部２０が新たな送信データを生成すると、ステップＳ２は「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ６へ移行する。一方、新たな送信データが存在しないときは、処理はステップＳ３へ移行する。
【００８８】
ステップＳ３においてＭＡＣ層制御部５２は、無線端末２と基地局１との間の通信環境が弱電界モードか否かを判定する。弱電界モードは、無線端末２と基地局１との間の通信レベルが閾値よりも小さいことを表す。例えば、帯域レンジング信号（BW ranging）が基地局１へ到達しないときは、通信環境が弱電界モードであると判定される。そして、通信環境が弱電界モードと判定されると、処理はステップＳ５へ移行する。一方、通信環境が弱電界モードでないとき（ここでは、帯域レンジング信号（BW ranging）が基地局１へ到達すると見込まれるとき）は、処理はステップＳ４へ移行する。
【００８９】
ステップＳ４において、ＭＡＣ層制御部５２は、ホスト部２０により生成されてバッファメモリに格納されている送信データ（以下、「現送信データ」と呼ぶことがある。）から送信データ信号への変換を指示する。具体的には、ＭＡＣ層制御部５２は、先のフレームで基地局１から通知されているＵＬ−ＭＡＰに基づいて、現送信データに対して符号化処理、変調処理、逆ＦＦＴ処理、Ｄ／Ａ変換処理などの実行を指示する。
【００９０】
新たな送信データが存在せず（ステップＳ２：Ｎｏ）、且つ、通信環境が弱電界モードであるときは（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ５が実行される。ステップＳ５において、ＭＡＣ層制御部５２は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）を生成する。
【００９１】
新たな送信データが存在する場合は（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ６が実行される。ステップＳ６において、ＭＡＣ層制御部５２は、新たな送信データのための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）を生成する。
【００９２】
ステップＳ７において、ＭＡＣ層制御部５２は、現送信データおよび帯域要求メッセージ（BW_REQ）を伝送するための送信データ信号を生成する。ここで、この帯域要求メッセージ（BW_REQ）は、ステップＳ５またはＳ６で生成されたものである。ただし、ＵＬ−ＭＡＰが現送信データのみに対応する通信リソースを割り当てているときは、この通信リソースで現送信データおよび帯域要求メッセージ（BW_REQ）の全てを送信できないことがある。すなわち、ＵＬ−ＭＡＰで割り当てられている通信リソースの一部を帯域要求メッセージ（BW_REQ）に割り当てると、現送信データの一部に対して通信リソースを割り当てられなくなる。例えば、図１１に示す例では、現送信データのデータ部分ａ１に対して通信リソースが割り当てられているが、データ部分ａ２に対しては通信リソースが割り当てられない。
【００９３】
ステップＳ８において、ＭＡＣ層制御部５２は、アップリンクを介して送信データ信号を出力する。具体的には、ＭＡＣ層制御部５２は、ステップＳ４を実行したときは、現送信データを送信する。一方、ステップＳ７を実行したときは、ＭＡＣ層制御部５２は、現送信データおよび帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信する。
【００９４】
なお、図１１に示す例において、通信リソースが割り当てられなかったデータ部分ａ２は、以降のフレームにおいて基地局１へ送信される必要がある。ここで、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信することによって、送信されないデータ部分が残る場合には、ＭＡＣ層制御部５２は、ステップＳ５において「帯域要求メッセージ（BW_REQ）＋残りのデータ部分」を送信するための通信リソースを要求するようにしてもよい。また、ＭＡＣ層制御部５２は、ステップＳ６において「新たな送信データ＋残りのデータ部分」を送信するための通信リソースを要求するようにしてもよい。
【００９５】
例えば、図７に示す手順Ｍ１では、無線端末２は、データ１およびＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を基地局１へ送信している。このとき、ＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を送信することに起因してデータ１の一部が送信されなかったものとする。そうすると、無線端末２は、手順Ｍ２において、「帯域要求メッセージ（BW_REQ）＋残りのデータ部分」を送信するための通信リソースを要求する。
【００９６】
図１０に示すフローチャートの処理は、図７に示す実施例では、以下のように実行される。すなわち、ＭＡＣ層制御部５２は、データ１に対してＵＬ−ＭＡＰ（帯域１）を受信しているので、ステップＳ１は「Ｙｅｓ」と判定される。また、データ１の後に新たな送信データは存在しないので、ステップＳ２は「Ｎｏ」と判定される。さらに、図７に示す例では、手順Ｍ１が実行される時点で、無線端末２と基地局１との間の通信レベルは閾値よりも低いので、ステップＳ３は「Ｙｅｓ」と判定される。そして、図７に示す手順Ｍ１では、無線端末２は、データ１およびＢＷ−ＲＥＱ（ａ）を基地局１へ送信する。このＢＷ−ＲＥＱ（ａ）は、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を送信するための通信リソースを要求する帯域要求メッセージ（BW_REQ）に相当し、ステップＳ５で生成される。
【００９７】
図７に示す手順Ｍ２、Ｍ５においても、基本的には同様の処理が実行される。ただし、手順Ｍ３、Ｍ４においては、それぞれ、ホスト部２０が新たな送信データを生成している。したがって、この場合、ステップＳ２において「Ｙｅｓ」と判定され、ステップＳ６が実行される。そして、ステップＳ６において、新たな送信データのための帯域要求メッセージ（BW_REQ）が生成される。すなわち、手順Ｍ３では、データ２を送信するためのＢＷ−ＲＥＱ（２）が生成され、手順Ｍ４では、データ３を送信するためのＢＷ−ＲＥＱ（３）が生成される。
【００９８】
ところで、実施形態の無線端末２は、基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低くなると、送信データの有無にかかわらず帯域要求メッセージ（BW_REQ）を繰り返し送信するモードで動作する。ここで、無線端末２と基地局１との間の通信レベルが閾値よりも低いか否かを判定する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の手順を含む。
【００９９】
ＷｉＭＡＸ（OFDMA-PHY）においては、各サブキャリアの送信電力は、例えば、閉ループ（Closed Loop）制御または開ループ（Open Loop）制御で算出される。閉ループ制御では、各サブキャリアの送信電力ＰNewは、下式に従って更新される。
ＰNew ＝ＰLast＋（Ｃ／ＮNew−Ｃ／ＮLast）
−（１０log１０（ＲＮｅｗ）−１０log１０（ＲＬａｓｔ））＋Offset
Ｃ／Ｎは、変調方式によって正規化されたノイズレベルを表す。Ｒは、リピティションを表す。
【０１００】
すなわち、各サブキャリアの送信電力ＰNewは、前回の送信時の各サブキャリアの送信電力、ノイズレベル、リピティション、および今回の送信に際してのノイズレベル、リピティションに基づいて算出される。また、ＷｉＭＡＸでは、レンジング信号を送信するためのサブキャリアの数は、システムの無線帯域幅によって決められている。例えば、１０ＭＨｚ帯域システムでは、無線端末は、１４４本のサブキャリアを使用してレンジング信号を送信する。したがって、レンジング信号を送信するために必要な送信電力は、各サブキャリアの送信電力にサブキャリア数を乗じることで計算される。
【０１０１】
開ループ制御では、各サブキャリアの送信電力Ｐは、下式により算出される。
Ｐ（dBm）＝Ｌ＋Ｃ／Ｎ＋ＮＩ−１０log１０(R)＋Offset_SSperSS＋Offset_BSperSS
Ｌは、無線端末２と基地局１との間のパスの損失を表す。Ｌは、例えば、基地局１の同報信号の送信レベルおよびその同報信号の無線端末２における受信レベルに基づいて算出される。ＮＩは、基地局１における各サブキャリアのノイズおよび干渉の平均電力を表す。Offset_SSperSS＋Offset_BSperSSは、固定値であり、予め算出される。
【０１０２】
すなわち、開ループ制御においても、各サブキャリアの送信電力は、無線端末２において算出可能である。したがって、無線端末２は、レンジング信号を送信するための電力を算出できる。
【０１０３】
ここで、例えば、無線端末２と基地局１との間の距離が大きくなると、無線端末２の送信信号の各サブキャリアの電力は大きくなる方向に制御される。ところが、無線端末２の送信電力は、最大値Ｐmaxよりも小さい範囲で制御される。このため、無線端末２の送信信号の各サブキャリアの送信電力Ｐscは、下記の条件を満たすように制御される。
Ｎ×Ｐsc≦Ｐmax
なお、Ｎは、信号を送信するためのサブキャリアの数を表す。また、送信電力Ｐscは、例えば、上述の閉ループ制御では、ＰNewに相当する。
【０１０４】
ここで、レンジング信号を送信するためのサブキャリアの数をＮrで表わすものとすると、算出されたＮr×Ｐscが最大電力Ｐmaxよりも大きくなるときは、無線端末２から送信されるレンジング信号を基地局１が受信できない、と推定される。
【０１０５】
したがって、無線端末２は、上述のようにして算出されるレンジング信号の所要送信電力（すなわち、Ｎr×Ｐsc）を閾値と比較する。この閾値は、例えば、無線端末２の最大送信電力Ｐmaxである。或いは、この閾値は、無線端末２の最大送信電力Ｐmaxよりも少しだけ小さい値であってもよい。最大送信電力Ｐmaxよりも小さい閾値を使用すれば、無線端末２は、レンジング信号が基地局１に届かなくなる前に、図７に示す動作モードに移行することができる。
【０１０６】
図１２は、無線端末２と基地局１との間の通信レベルを判定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図１０に示すステップＳ３に相当する。
ステップＳ１１において、ＭＡＣ層制御部５２は、各サブキャリアの所要送信電力を算出する。各サブキャリアの所要送信電力は、例えば、上述した閉ループ制御または開ループ制御に基づいて算出される。ステップＳ１２において、ＭＡＣ層制御部５２は、レンジング信号の所要送信電力を算出する。ステップＳ１３〜Ｓ１４において、ＭＡＣ層制御部５２は、レンジング信号の所要送信電力と閾値（無線端末２の最大送信電力Ｐmax）とを比較する。この結果、レンジング信号の所要送信電力が閾値よりも大きければ、ＭＡＣ層制御部５２は基地局１がレンジング信号を受信できないと判定（または、推定）し、処理はステップＳ５へ移行する。一方、レンジング信号の送信所要電力が閾値以下であれば、ＭＡＣ層制御部５２は基地局１がレンジング信号を受信できると判定し、処理はステップＳ４へ移行する。
【０１０７】
実施形態の無線端末２は、他の方法で基地局１との間の通信レベルをモニタするようにしてもよい。例えば、無線端末２は、図３に示すＡＧＣ部４６により算出されるゲインに基づいて、通信レベルを推定してもよい。或いは、無線端末２は、基地局１または無線端末２において検出される誤り率などに基づいて、通信レベルを推定してもよい。
【０１０８】
なお、データを送信するために必要な送信電力が閾値（例えば、無線端末２の最大送信電力）よりも大きくなるときは、無線端末２は、ＵＬ−ＭＡＰで通知された数よりも少ないサブキャリアでそのデータを送信するようにしてもよい。この場合、無線端末２は、例えば、基地局１が受信できるように各サブキャリアの電力を大きくする。そして、無線端末２は、各サブキャリアの電力をそのようにして決定したときに、総送信電力が最大送信電力を超えないようにサブキャリアの本数を決定する。
【０１０９】
例えば、ＵＬ−ＭＡＰで通知されたサブキャリア数が７２であるものとする。また、データ送信のために使用されるサブキャリア数の最小単位が２４であるものとする。更に、基地局１が受信できるように要求されたサブキャリアの電力をＰscとする。このとき、４８Ｐsc≦Ｐmax＜７２Ｐscであれば、無線端末２は、４８本のサブキャリアを利用して送れるデータまで送信し、残りのサブキャリアを利用する送信スロットには信号を載せないようにする。また、２４Ｐsc≦Ｐmax＜４８Ｐscであれば、２４本のサブキャリアを利用して送れるデータまで送信する。この場合、基地局は、送信に使われなかったサブキャリアを利用するスロットに対し受信エラーを検出するが、送信に用いたサブキャリア分については正しく受信できることが期待できる。ただし、Ｐmax＜２４Ｐscであるときは、無線端末２は、総送信電力がＰmax以下になるように各サブキャリアの電力を要求値よりも小さく制御すると共に、２４本のサブキャリアを利用してデータを送信する。
【０１１０】
次に、無線端末２と基地局１との間の通信レベルが回復して閾値よりも高くなる場合について説明する。通信レベルが閾値以上に回復すると、基地局１は、無線端末２から送信されるレンジング信号を受信することができる。この場合、無線端末２は、送信データが生成されたことを契機として帯域レンジング信号を基地局１に送信すれば、通信を開始することができる。すなわち、無線端末２は、基地局１との間の通信を維持しておかなくても、生成されたデータを送信できる。したがって、通信レベルが閾値以上に回復したときには、無線端末２は、例えば下記の手順で、帯域要求メッセージ（BW_REQ）を継続的に基地局１へ送信する動作モードを終了する。
【０１１１】
すなわち、通信レベルが閾値以上に回復したときは、無線端末２は、必要な通信リソースがゼロであることを表す帯域要求メッセージ（BW_REQ）を基地局１へ送信する。基地局１は、このメッセージを受信すると、無線端末２に対して通信リソースの割り当てを行わない。或いは、通信レベルが閾値以上に回復したときは、無線端末２は、先の帯域要求メッセージ（BW_REQ）に対して基地局１によって割り当てられた通信スロットを利用して、予め決められたデータパターンを送信する。基地局１は、このデータパターンを受信すると、通信レベルが回復したことを認識する。なお、このデータパターンは、例えば、ヌルデータ（すべてのビットがゼロ）である。
【０１１２】
以上、説明したように、実施形態の無線端末２は、レンジング信号が基地局１に到達しない環境下でも、帯域要求を繰り返し基地局１へ送信することにより、基地局１との間の通信を維持できる。したがって、無線端末２は、「圏外」と判定される確率が低くなる。
【０１１３】
なお、上述の説明では、無線通信システムがＷｉＭＡＸを採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、複数のサブキャリアを利用してデータを送信する他の無線通信システムにも適用可能である。例えば、本発明は、所定数のサブキャリアを利用して基地局にアクセス権を要求すると共に、上記所定数よりも少ないサブキャリアで基地局に通信リソースを要求する、無線通信システムに適用可能である。
【０１１４】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末であって、
所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する第１の送信部と、
前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する第２の送信部、を備え、
前記第２の送信部は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記２）
付記１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低いときは、前記第２の送信部は、前記基地局へ前記要求メッセージを繰り返し送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記３）
付記１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低く、且つ、前記無線端末が送信データを有していないときは、前記第２の送信部は、前記要求メッセージを送信するために必要な通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記４）
付記１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低く、且つ、前記無線端末が既に通信リソースが割り当てられている送信データを有しているときは、前記第２の送信部は、前記送信データの少なくとも一部、および前記要求メッセージを送信するために必要な通信リソースを要求する要求メッセージ、を前記基地局へ送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記５）
付記１に記載の無線端末であって、
前記第２の送信部は、先の要求メッセージに対して前記基地局により割り当てられた通信リソースを利用して、新たな要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記６）
付記１に記載の無線端末であって、
前記要求信号を前記基地局へ送信するための送信電力に基づいて、前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低いか否かを判定する判定部、をさらに備える
ことを特徴とする無線端末。
（付記７）
付記６に記載の無線端末であって、
前記判定部は、先の要求メッセージに対して前記基地局により割り当てられた通信リソースにおいて前記要求信号を前記基地局へ送信するための送信電力に基づいて、前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低いか否かを判定し、
前記第２の送信部は、前記判定部により前記基地局との間の通信レベルが前記閾値よりも低いと判定されると、前記通信リソースを利用して前記要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記８）
付記７に記載の無線端末であって、
前記判定部により算出される前記送信電力に基づいて決まる数のサブキャリアで、前記通信リソースを利用して前記基地局へデータを送信する第３の送信部、をさらに備える
ことを特徴とする無線端末。
（付記９）
付記１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値以上に回復したときには、前記第２の送信部は、必要な通信リソースがゼロであることを表す要求メッセージを前記基地局へ送信する
ことを特徴とする無線端末。
（付記１０）
付記１に記載の無線端末であって、
前記基地局との間の通信レベルが前記閾値以上に回復したときに、先の要求メッセージに対して前記基地局により割り当てられた通信リソースを利用して予め決められたデータパターンを送信する第４の送信部、をさらに備える
ことを特徴とする無線端末。
（付記１１）
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末が備える無線インタフェースモジュールであって、
所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する第１の送信部と、
前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する第２の送信部、を備え、
前記第２の送信部は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する
ことを特徴とする無線インタフェースモジュール。
（付記１２）
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムにおいて使用される無線端末が備えるプロセッサに、
所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信する手順、
前記無線端末が送信データを有しているときは、前記要求信号に対して前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信する手順、
前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、前記無線端末が送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信する手順、
を実行させることを特徴とするデータ送信プログラム。
（付記１３）
複数のサブキャリアを利用してデータを送信する無線通信システムに使用される無線通信方法であって、
無線端末は、所定数のサブキャリアを利用して、アクセス権を要求する要求信号を基地局へ送信し、
前記基地局は、前記要求信号に応じて前記無線端末にアクセス権を割り当て、
前記無線端末は、送信データを有しているときは、前記基地局により割り当てられたアクセス権を利用して、前記所定数よりも少ないサブキャリアで送信可能な、通信リソースを要求する要求メッセージを前記基地局へ送信し、
前記無線端末は、前記基地局との間の通信レベルが閾値よりも低いときは、送信データを有していないときであっても、前記基地局へ前記要求メッセージを送信し、
前記基地局は、前記要求メッセージに応じて、前記無線端末に通信リソースを割り当てる
ことを特徴とする無線通信方法。
【符号の説明】
【０１１５】
１  基地局（ＢＳ）
２  無線端末（ＭＳ）
１１  第１の送信部
１２  第２の送信部
１３  判定部
１４  プロセッサ
１５  メモリ
２０  ホスト部
３０  Ｉ／Ｆ部
５２  ＭＡＣ層制御部
【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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【図１１】
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【図１２】
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