(57)【要約】【課題】特別な事前プロセスを必要とすることなく無線基地局の受信レベルを一定の範囲内とすることができる無線端末を提供すること。【解決手段】無線端末１１０は、１つの無線基地局に対して複数の無線端末１１０が送信を行う無線通信システムにおける無線端末１１０であって、受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットのうち、無線端末１１０が送信した上り無線信号の無線基地局１００における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するタイムスロット決定部１１６と、決定された上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行う端末送信部１１７とを有する。【選択図】図１
2011254308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの無線基地局に対して複数の無線端末が送信を行う無線通信システムにおける前記無線端末であって、
受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットのうち、前記無線端末が送信した上り無線信号の前記無線基地局における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するタイムスロット決定部と、
決定された前記上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行う端末送信部と、を有する、
無線端末。
【請求項２】
前記無線基地局からの下り受信レベルを測定する受信レベル測定部、を更に有し、
前記タイムスロット決定部は、
前記下り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定する、
請求項１記載の無線端末。
【請求項３】
前記無線端末と前記無線基地局との相対距離を推定する相対距離推定部、を更に有し、
前記タイムスロット決定部は、
前記相対距離に対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定する、
請求項１記載の無線端末。
【請求項４】
上りタイムスロットと、その上りタイムスロットにおいて前記無線基地局が受信可能な上り無線信号の受信レベルに対応する下り受信レベルと、を対応付けたＲＳＳＩ−ＴＳテーブルを格納するＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部、を更に有し、
前記タイムスロット決定部は、
ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルに基づいて前記上りタイムスロットを決定する、
請求項２記載の無線端末。
【請求項５】
前記上りタイムスロット毎の、前記ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルに記述された前記下り受信レベルと、前記無線基地局が受信可能な上り無線信号の受信レベルとの比は、前記無線基地局の送信レベルと前記無線端末の送信レベルとの比と同一である、
請求項４記載の無線端末。
【請求項６】
前記タイムスロット決定部は、
前記無線基地局の送信レベルと前記無線端末の送信レベルとの比に基づいて、前記ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの内容を補正して用いる、
請求項４記載の無線端末。
【請求項７】
１つの無線基地局に対して複数の無線端末が送信を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
下り信号の送信を行う送信部と、上り無線信号の受信を行う基地局受信部と、受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットにおいて、前記受信部の受信利得の制御値をそれぞれの上りタイムスロットに対応する受信レベルに適した値に変化させる受信利得制御値設定部と、を有し、
前記無線端末は、
前記無線端末が送信した上り無線信号の前記無線基地局における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するタイムスロット決定部と、決定された前記上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行う端末送信部と、を有する、
無線通信システム。
【請求項８】
１つの無線基地局に対して複数の無線端末が送信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットのうち、前記無線端末が送信した上り無線信号の前記無線基地局における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するステップと、
決定した前記上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行うステップと、を有する、
無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、１つの無線基地局に対して複数の無線端末がバースト送信を行う無線通信システム、並びにこの無線通信システムにおける無線端末および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ９６等で規定されている特定小電力無線局は、多様な通信方式を応用した無線通信システムの構築が可能である。特定小電力無線局は、主として、アクティブタグシステム等を利用したＲＦ−ＩＤ（radio frequency identification）分野で、その運用が知られている。
【０００３】
アクティブタグシステムは、例えば、リーダと呼ばれる無線基地局に相当する１つの装置と、タグと呼ばれる無線端末に相当する複数の装置とにより構成される。
【０００４】
無線基地局は、下りリンクを用いて、複数の無線端末に対し、個別にまたは同報にて送信を行う。一方、無線端末は、上りリンクの任意のタイムスロット（time slot：ＴＳ）をランダムに選択して、無線基地局に対し、バースト送信を行う。すなわち、無線基地局は、通信エリア内に存在する不特定多数の無線端末から、時分割多重でランダムに送信されるバースト信号を受信する。
【０００５】
通常、無線基地局および複数の無線端末は、無線設備規定に基づき、それぞれ一定の送信レベルでデータ送信を行う。一方で、無線基地局から各無線端末までの距離は、ランダムである。したがって、通常、無線基地局が受信する上りタイムスロットのバースト信号の受信レベルは、無線端末毎に異なる。そのため、アクティブタグシステムでは、受信レベルのダイナミンクレンジが比較的狭い近距離通信に適用を限定している。さらに、アクティブタグシステムでは、受信レベルのダイナミックな変化に対する耐性が高く伝送レートが比較的低い、ＦＳＫ（frequency shift keying）等の変調方式が多用されている。
【０００６】
一方、限られた無線帯域内で上りリンクの伝送レートを上げたい場合には、振幅位相変調等、多値の変調方式を用いることが考えられる。しかし、この場合、伝送品質を確保するためには、無線基地局が無線端末からのバースト信号を受信する際の受信レベル（以下「無線基地局の受信レベル」という）を、最適な範囲内とする必要がある。そこで、無線基地局の受信レベルを一定の範囲内とする技術が、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００７】
特許文献１に開示された技術では、無線端末が、本来のデータ通信に先立って、ランダムアクセスバースト信号を送信する。そして、無線基地局は、このランダムアクセスバースト信号を監視し、その受信レベルに基づいて、データチャネルにおける自動利得制御（automatic gain control：ＡＧＣ）の制御値を決定する。これにより、無線基地局は、無線基地局の受信レベルを一定の範囲内とすることができる。
【０００８】
また、特許文献２に開示された技術では、無線端末は、本来のデータ通信に先立って、受信信号強度（ＲＳＳＩ：received signal strength indicator）を送信する。そして、無線基地局は、このＲＳＳＩを測定し、受信レベルが近い無線端末をグループ化してグループ毎にサブチャネルを割り当てる。これにより、無線基地局は、無線基地局の受信レベルを、グループ毎に、一定の範囲内とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表平６−５０４４２２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８７４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、元来、アクティブタグシステムの上りタイムスロットは、不特定多数の無線端末が、共存しつつ、それぞれがランダムなタイミングで単発的なバースト信号を送信するものである。したがって、単位時間内における無線端末の収容数の確保、無線端末間の同時送信によるコリジョンの回避、および省電力化等の要件を考慮すると、通信回線確立における手順、送信頻度、および送信時間は、できるだけ少ないことが望ましい。
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載の技術および特許文献２記載の技術は、本来のデータ通信の確立に先立って、上述の事前プロセスによりタイムスロットが浪費されることになる。したがって、伝送レート向上や無線端末の収容数の増大は困難である。
【００１２】
本発明の目的は、特別な事前プロセスを必要とすることなく無線基地局の受信レベルを一定の範囲内とすることができる無線端末、無線通信システム、および無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の無線端末は、１つの無線基地局に対して複数の無線端末が送信を行う無線通信システムにおける前記無線端末であって、受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットのうち、前記無線端末が送信した上り無線信号の前記無線基地局における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するタイムスロット決定部と、決定された前記上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行う端末送信部とを有する。
【００１４】
本発明の無線通信システムは、１つの無線基地局に対して複数の無線端末が送信を行う無線通信システムであって、前記無線基地局は、下り信号の送信を行う送信部と、上り無線信号の受信を行う基地局受信部と、受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットにおいて、前記受信部の受信利得の制御値をそれぞれの上りタイムスロットに対応する受信レベルに適した値に変化させる受信利得制御値設定部とを有し、前記無線端末は、前記無線端末が送信した上り無線信号の前記無線基地局における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するタイムスロット決定部と、決定された前記上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行う端末送信部とを有する。
【００１５】
本発明の無線通信方法は、１つの無線基地局に対して複数の無線端末が送信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、受信レベルの範囲に予め対応付けられた複数の上りタイムスロットのうち、前記無線端末が送信した上り無線信号の前記無線基地局における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、上り無線信号の送信に使用する上りタイムスロットに決定するステップと、決定した前記上りタイムスロットを使用して上り無線信号の送信を行うステップとを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、特別な事前プロセスを必要とすることなく、上りタイムスロット単位で、無線基地局の受信レベルを一定の範囲内とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線基地局および無線端末の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態１における無線通信のフレーム構成を説明する図
【図３】本実施の形態１におけるＴＳ−ＡＧＣテーブルの内容の一例を示す図
【図４】本実施の形態１に係る無線通信システムにおける上り受信レベルと下り受信レベルとの関係を説明するための図
【図５】本実施の形態１におけるＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの内容の一例を示す図
【図６】本実施の形態１に係る無線端末の動作を示すフローチャート
【図７】本実施の形態１における各無線端末において使用スロット番号が決定される様子を示す図
【図８】本実施の形態１に係る無線基地局の動作を示すフローチャート
【図９】本実施の形態１に係る無線基地局においてＡＧＣ値が設定される様子を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る無線基地局および無線端末の構成を示すブロック図
【図１１】本実施の形態２におけるタイムスロット区間の配分の変化の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線基地局および無線端末の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１において、無線基地局１００は、基地局アンテナ１０１、基地局共用部１０２、基地局送信部１０３、基地局受信部１０４、タイミング発生部１０５、ＴＳ−ＡＧＣテーブル格納部１０６、およびＡＧＣ設定部１０７を有する。また、無線端末１１０は、端末アンテナ１１１、端末共用部１１２、端末受信部１１３、受信レベル測定部１１４、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部１１５、タイムスロット決定部１１６、および端末送信部１１７を有する。
【００２１】
以下の説明において、無線基地局１００が無線端末１１０に対して送信する無線信号は、「下り無線信号」という。そして、下り無線信号の送信は「下り送信」といい、下り無線信号の無線端末１１０における受信レベルは「下り受信レベル」という。また、無線端末１１０が無線基地局１００に対して送信する無線信号は、「上り無線信号」という。そして、上り無線信号の送信は「上り送信」といい、上り無線信号の無線基地局１００における受信レベルは「上り受信レベル」という。
【００２２】
基地局共用部１０２は、無線基地局１００における無線信号の経路の切り替えを行う。具体的には、基地局共用部１０２は、送信時には、基地局送信部１０３が処理した下り無線信号を基地局アンテナ１０１へ供給し、受信時には、基地局アンテナ１０１が受信した上り無線信号を基地局受信部１０４へ供給する。
【００２３】
基地局送信部１０３は、後述のタイミング基準信号に基づいて、下り無線信号の送信処理を行う。
【００２４】
基地局受信部１０４は、基地局共用部１０２が受信した上り無線信号の受信処理を行い、変調信号である上り無線信号をデジタルデータに変換して、無線基地局１００内のアプリケーションソフトウェア部等（図示せず）へ出力する。また、基地局受信部１０４において、上り無線信号の待ち受けの際の自動利得制御（automatic gain control：ＡＧＣ）の制御値であるＡＧＣ値は、可変となっている。
【００２５】
タイミング発生部１０５は、無線基地局１００のシステム動作の基準となるタイミング基準信号を発生し、発生したタイミング基準信号を、基地局送信部１０３およびＡＧＣ設定部１０７へ出力する。このタイミング基準信号は、後述のフレームおよびタイムスロットを管理するものであり、現在のタイムスロットのタイムスロット番号（以下「現在のタイムスロット番号」という）を示す情報を含む。
【００２６】
ＴＳ−ＡＧＣテーブル格納部１０６は、上り無線信号に使用されるタイムスロット（以下「上りタイムスロット」という）のタイムスロット番号とＡＧＣ値とを、対応付けて記述するＴＳ−ＡＧＣテーブルを格納する。ＴＳ−ＡＧＣテーブルの詳細については後述する。
【００２７】
ＡＧＣ設定部１０７は、ＴＳ−ＡＧＣテーブル格納部１０６のＴＳ−ＡＧＣテーブルを参照し、タイムスロットが切り替わる毎に、現在のタイムスロット番号に対応するＡＧＣ値を、基地局受信部１０４に設定する。
【００２８】
端末共用部１１２は、無線端末１１０における無線信号の経路の切り替えを行う。具体的には、端末共用部１１２は、受信時には、端末アンテナ１１１が受信した下り無線信号を端末受信部１１３へ供給し、送信時には、端末送信部１１７が処理した上り無線信号を端末アンテナ１１１へ供給する。
【００２９】
端末受信部１１３は、端末受信部１１３が受信した下り無線信号の受信処理を行い、変調信号である下り無線信号をデジタルデータに変換して、無線端末１１０内のアプリケーションソフトウェア部等（図示せず）へ出力する。
【００３０】
受信レベル測定部１１４は、端末受信部１１３が受信した下り無線信号の受信レベル（下り受信レベル）を測定し、測定結果を、タイムスロット決定部１１６に通知する。ここでは、受信レベルは、受信信号強度（ＲＳＳＩ：received signal strength indicator）とする。
【００３１】
ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部１１５は、ＲＳＳＩとタイムスロット番号とを対応付けて記述するＲＳＳＩ−ＴＳテーブルを格納する。ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの詳細については後述する。
【００３２】
タイムスロット決定部１１６は、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部１１５のＲＳＳＩ−ＴＳテーブルを参照する。そして、タイムスロット決定部１１６は、現在のフレームにおける下り受信レベル（以下「現在の下り受信レベル」という）に対応した上りタイムスロット番号を決定する。つまり、現在の下り受信レベルに対応した上りタイムスロット番号は、上り無線信号の送信に使用するタイムスロットのタイムスロット番号（以下「使用タイムスロット番号」という）として決定される。そして、タイムスロット決定部１１６は、決定した使用タイムスロット番号を、端末送信部１１７へ通知する。
【００３３】
端末送信部１１７は、タイムスロット決定部１１６から通知された使用タイムスロット番号に該当するタイムスロットを使用して、上り無線信号の送信処理を行う。すなわち、端末送信部１１７は、無線信号のバースト送信を無線基地局１００に対して行う。
【００３４】
なお、無線基地局１００および無線端末１１０は、１つの無線基地局１００に対して複数の無線端末１１０時分割でバースト送信を行う無線通信システムを構成する。このような無線通信システムにおいて、無線端末１１０は、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルに基づき、下り受信レベルに応じて使用する上りタイムスロットを決定することができる。また、無線基地局１００は、ＴＳ−ＡＧＣテーブルに基づき、上りタイムスロットに応じてＡＧＣ値を設定することができる。そして、無線通信システムは、このようにＲＳＳＩ−ＴＳテーブルおよびＴＳ−ＡＧＣテーブルに基づいて信号処理を行うことにより、特別な事前プロセスを実行せずに、無線基地局１００の上り受信レベルを一定の範囲内とすることができる。
【００３５】
ここで、無線基地局１００の上り受信レベルを一定の範囲内とすることができる理由について説明する。
【００３６】
図２は、本実施の形態における無線通信のフレーム構成を説明する図である。
【００３７】
図２において、上段は、下り無線信号に用いられるタイムスロット（以下「下りタイムスロット」という）の構成を表し、下段は、上りタイムスロットの構成を表す。
【００３８】
フレーム３００は、先頭に配置されたブロードキャストチャネル（ＢＣ）部３１０と、後続する個別チャネル部３２０とを、時分割に配置して構成される。ブロードキャストチャネル部３１０は、無線基地局１００が、不特定多数の無線端末１１０に向けて情報を同報で配信するための区間である。
【００３９】
個別チャネル部３２０は、無線基地局１００と各無線端末１１０との間で個別に通信を行うための区間であり、上りタイムスロット３２１と下りタイムスロット３２２とを時分割に配置して構成される。上りタイムスロット３２１は、無線端末１１０が、ＩＤ等の固有情報を無線基地局１００に対して発信するための区間である。下りタイムスロットは、無線基地局１００が、無線端末１１０に対して受領可否通知等を行うための区間である。
【００４０】
また、個別チャネル部３２０は、予め、第１〜第Ｎのタイムスロット（ＴＳ）区間３２３−１〜３２３−Ｎ（ここではＮ＝４とする）に分割されている。そして、第１〜第Ｎのタイムスロット区間３２３−１〜３２３−Ｎのそれぞれに、異なる上り受信レベルが割り当てられている。無線基地局１００のＴＳ−ＡＧＣテーブルは、各タイムスロット区間３２３に対して、そのタイムスロット区間３２３に割り当てられた上り受信レベルに適合するＡＧＣ値を対応付けている。
【００４１】
図３は、ＴＳ−ＡＧＣテーブルの内容の一例を示す図である。
【００４２】
図３に示すように、ＴＳ−ＡＧＣテーブル３５０は、タイムスロット区間３５１に対応付けられたタイムスロット番号の範囲３５２毎に、割り当てられた上り受信レベルに適用するＡＧＣ値３５３を記述している。すなわち、ＴＳ−ＡＧＣテーブル３５０には、高い上り受信レベルに対しては比較的大きい減衰量（小さい利得）のＡＧＣ値が、低い上り受信レベルに対しては比較的小さい減衰量（大きい利得）のＡＧＣ値が、それぞれ割り当てられている。
【００４３】
無線基地局１００は、図２に示すフレーム構成の下、図３に示すＴＳ−ＡＧＣテーブル３５０を用いる事により、タイムスロット区間毎に、ＡＧＣ値を切り替える。したがって、無線端末１１０が、上り受信レベルを取得し、上り受信レベルに対応するタイムスロット区間の中から使用タイムスロットを決定することにより、無線基地局１００の受信レベルを常に適切な範囲内とすることができる。そして、無線基地局１００は、常に適切な出力信号レベルに収束した状態で、受信処理を行うことができる。
【００４４】
ところが、無線端末１１０が上り送信を行った後に無線基地局１００から上り受信レベルの通知を受ける等の事前プロセスは、タイムスロットを消費する。そこで、本実施の形態では、無線端末１１０は、下り受信レベルに基づいて使用タイムスロットを決定することにより、このような事前プロセスを行うことなく、無線基地局１００の受信レベルを適切な範囲内とすることができる。
【００４５】
図４は、本実施の形態の無線通信システムにおける、上り受信レベルと下り受信レベルとの関係を説明するための図である。図４において、横軸は、各無線端末１１０の無線基地局１００からの距離を示し、縦軸は、各装置における送信レベルおよび受信レベルを示す。また、丸印（●）は送信レベルを示し、三角印（▲）は受信レベルを示す。ここでは、送信レベルは、送信電力とする。
【００４６】
図４に示すように、全ての無線端末１１０において、無線信号の送信レベルが同一である場合、無線基地局１００における上り受信レベルは、距離に応じた値となる。すなわち、上り受信レベルは、無線基地局１００と無線端末１１０との距離が短いほど、上り受信レベルは大きくなり、無線基地局１００と無線端末１１０との距離が長いほど、上り受信レベルは小さくなる。
【００４７】
仮に、無線基地局１００の送信レベルと全ての無線端末１１０の送信レベルとが同一である場合、各無線端末１１０における下り受信レベルは、その無線端末１１０の無線基地局１００における上り受信レベルとほぼ一致することになる。また、無線端末１１０のＲＳＳＩ−ＴＳテーブルは、無線基地局１００のＴＳ−ＡＧＣテーブルと対応する内容となっている。したがって、無線端末１１０は、下り受信レベルに対応するタイムスロット区間の中から使用タイムスロットを決定することにより、無線基地局１００の受信レベルを適切な範囲内とすることができる。
【００４８】
なお、無線基地局１００の送信レベルと無線端末１１０の送信レベルとが同一ではない場合も、その比に基づいて補正することにより、下り受信レベルから上り受信レベルを推定することが可能である。
【００４９】
ここでは、説明の簡便化のため、無線基地局１００の送信レベルと全ての無線端末１１０の送信レベルとが同一であるものとする。この場合、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルは、例えば、無線端末１１０の工場出荷時に、予め無線端末１１０に格納される。
【００５０】
なお、仮に、下り送信レベルが無線基地局１００毎に異なる場合には、無線基地局１００は、送信信号のブロードキャスト部に下り送信レベル情報を含ませて無線端末１１０に通知すれば良い。そして、無線端末１１０は、受信した下り送信レベル情報に基づき、下り受信レベルにオフセット量を付加してＲＳＳＩ−ＴＳテーブルを参照することにより、下り送信レベルの差を補正すれば良い。例えば、無線基地局１００の下り送信レベルが、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの基準となっている下り送信レベルよりも小さい場合がある。この場合、無線端末１１０は、下り送信レベルとの差分に応じたオフセット量を、測定した下り受信レベルに加算して、テーブル参照のＲＳＳＩ値とする。
【００５１】
また、上り送信レベルが無線端末１１０毎に異なる場合には、無線端末１１０は、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの基準となっている上り送信レベルとの差分に応じたオフセット量を加味すれば良い。例えば、自己の上り送信レベルが基準の上り送信レベルよりも小さい無線端末１１０は、より相対距離が短くなる方向のタイムスロットを選択する。
【００５２】
更に、無線基地局１００の下り送信レベルと無線端末１１０の上り送信レベルとが異なる場合には、無線端末１１０は、上下間のレベル差に応じたオフセット量を加味すれば良い。例えば、上り送信レベルが下り送信レベルより小さい無線端末１１０は、より相対距離が短くなる方向のタイムスロットを選択する。
【００５３】
このように、各装置の送信レベルが不確定である場合には、無線端末１１０は、例えば、新たな無線通信エリアに進入する毎に、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの内容をどのように修正して用いるかの決定を行う。
【００５４】
図５は、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブルの内容の一例を示す図である。
【００５５】
図５に示すように、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル３６０は、下り受信レベルの範囲３６１毎に、タイムスロット区間３６２、つまり、タイムスロット番号の範囲３６３を対応付けて記述している。これにより、無線端末１１０は、下り受信レベルに基づいて、上り受信レベルに対応するタイムスロット区間の中から使用タイムスロットを決定することができ、無線基地局１００の受信レベルを常に適切な範囲内とすることができる。
【００５６】
以下、無線端末１１０の動作および無線基地局１００の動作について説明する。
【００５７】
図６は、無線端末１１０の動作を示すフローチャートである。
【００５８】
無線端末１１０は、タイムスロット決定部１１６において、使用タイムスロット番号の初期値（例えばランダム値）を設定する（Ｓ１１００）。無線端末１１０は、端末受信部１１３において、下り無線信号を受信すると（Ｓ１２００：ＹＥＳ）、受信レベル測定部１１４において、下り受信レベルを測定する（Ｓ１３００）。そして、無線端末１１０は、タイムスロット決定部１１６において、下り受信レベルに対応するタイムスロット番号をＲＳＳＩ−ＴＳテーブルから取得する（Ｓ１４００）。次に、無線端末１１０は、タイムスロット決定部１１６において、取得したタイムスロット番号を、端末送信部１１７に使用スロット番号として設定する（Ｓ１５００）。
【００５９】
図７は、各無線端末１１０において使用スロット番号が決定される様子を示す図であり、図４に対応するものである。図７に示すように、各無線端末１１０は、下り受信レベルに対応するタイムスロット区間の中から、使用タイムスロットを決定する。すなわち、各無線端末１１０には、その下り受信レベルに対応するタイムスロット区間が、上りタイムスロットの範囲として割り当てられる。
【００６０】
そして、無線端末１１０は、使用タイムスロット番号を設定した場合、または、下り無線信号を受信していない場合には（図６のＳ１２００：ＮＯ）、送信データがあれば（Ｓ１６００：ＹＥＳ）、ステップＳ１７００へ進む。そして、無線端末１１０は、使用タイムスロット番号のタイムスロットを使用して上り無線信号を送信する（Ｓ１７００）。なお、無線基地局１００からは定常的に下り送信が行われ、各無線端末１１０は、少なくともフレーム毎に下り無線信号を受信することになる。そして、無線端末１１０は、上り無線信号送信した場合、または、送信データが無い場合には（Ｓ１６００：ＮＯ）、ユーザ操作等により処理の終了を指示されていなければ（Ｓ１８００：ＮＯ）、ステップＳ１２００へ戻る。一方、無線端末１１０は、処理の終了を指示された場合には（Ｓ１８００：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【００６１】
このような動作により、無線端末１１０は、下り受信レベルに対応するタイムスロット区間の中から使用タイムスロットを決定して上り送信を行うことができる。
【００６２】
図８は、無線基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
無線基地局１００は、基地局送信部１０３において、下り無線信号を送信する（Ｓ２１００）。無線基地局１００は、次の上りタイムスロットが到来すると（Ｓ２２００：ＹＥＳ）、Ｓ２３００へ進む。そして、ＡＧＣ設定部１０７は、現在のタイムスロット番号に対応するＡＧＣ値をＴＳ−ＡＧＣテーブルから取得し（Ｓ２３００）、取得したＡＧＣ値を、基地局受信部１０４に設定する（Ｓ２４００）。
【００６４】
図９は、無線基地局１００においてＡＧＣ値が設定される様子を示す図であり、図４および図７に対応するものである。図９に示すように、向きは、タイムスロットが属するタイムスロット区間に対応するＡＧＣ値を、基地局受信部１０４に設定する。すなわち、無線基地局１００には、上りタイムスロット毎に、上り受信レベルに対応するＡＧＣ値が設定される。
【００６５】
そして、無線基地局１００は、ＡＧＣ値を設定した場合、または、次の上りタイムスロットがまだ到来していない場合（Ｓ２２００：ＮＯ）、次のフレームが到来したか否かを判断する（Ｓ２５００）。そして、無線基地局１００は、次のフレームが到来したと判断されるまで、ステップＳ２２００〜Ｓ２４００の処理を繰り返す（Ｓ２５００：ＮＯ）。そして、無線基地局１００は、次のフレームが到来した場合には（Ｓ２５００：ＹＥＳ）、ユーザ操作等により処理の終了を指示されていなければ（Ｓ２６００：ＮＯ）、ステップＳ２１００へ戻る。一方、無線基地局１００は、処理の終了を指示された場合には（Ｓ２６００：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【００６６】
このような動作により、無線基地局１００は、タイムスロット毎に上り受信レベルに適合するＡＧＣ値を設定して上り受信を行うことができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムは、複数の上りタイムスロットに、予め受信レベルの範囲を対応付けている。そして、本実施の形態に係る無線通信システムの無線端末１１０は、下り受信レベルに基づいて、無線基地局１００における上り受信レベルに対応する上りタイムスロットを、自己の使用タイムスロットに決定する。これにより、本実施の形態に係る無線通信システムは、上り送信を行った後に無線基地局１００から上り受信レベルの通知を受ける等の事前プロセスを必要とすることなく、無線基地局１００の受信レベルを、常に、適切な一定の範囲内とすることができる。
【００６８】
したがって、本実施の形態に係る無線通信システムは、単発的なバーストによりランダムアクセスを行う通信形態において、伝送レートを向上させつつ、誤りの少ない安定した無線通信を行うことができる。更には、本実施の形態に係る無線通信システムは、多値の変調方式を利用してデータ伝送容量を増やすことも可能となる。
【００６９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、上りタイムスロットの使用状況に応じてタイムスロットの割り当て方を変化させる例である。
【００７０】
図１０は、本実施の形態に係る無線基地局および無線端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図１に対応するものである。図１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【００７１】
図１０において、無線基地局２００は、基地局送信部１０３に代えて基地局送信部２０３を有し、更に、基地局テーブル生成部２０８を有する。また、無線端末２１０は、端末テーブル生成部２１８を有する。
【００７２】
基地局テーブル生成部２０８は、上りタイムスロットの使用状況に応じて、ＴＳ−ＡＧＣテーブルを生成する。具体的には、基地局テーブル生成部２０８は、タイミング発生部１０５のタイミング基準信号と、基地局受信部１０４の受信状況とから、各上りタイムスロットの使用状況を取得し、受信レベルの各範囲に対応するタイムスロット区間の配分を、各範囲に属する無線端末数に応じて変化させる。そして、基地局テーブル生成部２０８は、新たなタイムスロット区間の配分を、ＴＳ−ＡＧＣテーブル格納部１０６のＴＳ−ＡＧＣテーブルに反映させると共に、そのＴＳ−ＡＧＣテーブルの内容を示すテーブル情報を、基地局送信部２０３へ出力する。
【００７３】
基地局送信部２０３は、入力されたテーブル情報を、下り無線信号に含める。
【００７４】
端末テーブル生成部２１８は、端末受信部１１３がテーブル情報を受信したときこれを取得し、取得したテーブル情報が示す内容を、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部１１５が格納するＲＳＳＩ−ＴＳテーブルに反映させる。
【００７５】
このような無線通信システムは、上りタイムスロットの使用状況に応じて柔軟にタイムスロット区間の配分を変化させるので、上り送信のコリジョンを低減し、無線基地局２００の無線端末２１０の収容の効率化を図ることができる。
【００７６】
以下、無線端末２１０の動作および無線基地局２００の動作について説明する。ここでは、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明を行う。
【００７７】
まず、無線基地局２００の動作について説明する。
【００７８】
無線基地局２００は、基地局テーブル生成部２０８において、受信レベルの各範囲に属する無線端末２１０の数（以下「端末数」という）を取得する。更に、基地局テーブル生成部２０８は、例えば、端末数の比率で、個別チャネル部３２０（図２参照）の上りタイムスロットを、各タイムスロット区間に割り当てる。具体的には、基地局テーブル生成部２０８は、未使用の上りタイムスロット数が多いタイムスロット区間に対しては、割り当てる上りタイムスロット数を減らす。また、基地局テーブル生成部２０８は、混み合っているか、正常に受信することができない上りタイムスロット数が多いようなタイムスロット区間に対しては、割り当てる上りタイムスロット数を増やす。
【００７９】
そして、無線基地局２００は、基地局テーブル生成部２０８において、新たなタイムスロット区間の配分を、ＴＳ−ＡＧＣテーブル格納部１０６が格納するＴＳ−ＡＧＣテーブルに反映させる。また、無線基地局２００は、基地局テーブル生成部２０８において、新たなタイムスロット区間の配分が反映されたＴＳ−ＡＧＣテーブルの内容を示すテーブル情報を、基地局送信部２０３へ出力する。基地局送信部２０３は、入力されたテーブル情報を、ブロードキャストチャネル（ＢＣ）部３１０（図２および図１１参照）を使用して、通信エリア内の全ての無線端末２１０に対し一斉送信する。
【００８０】
無線基地局２００は、この処理を、例えば、所定数のフレーム毎に実行する。また、無線基地局２００は、受信レベルの各範囲の端末数または端末数の比率が変化したときにのみ、ＴＳ−ＡＧＣテーブルの生成およびテーブル情報の送信を行うようにしても良い。なお、無線基地局２００は、受信レベルの各範囲の端末数に余裕を持たせた数の比率で、タイムスロット区間の配分を行うことが望ましい。
【００８１】
図１１は、タイムスロット区間の配分の変化の一例を示す図であり、実施の形態１の図２に対応するものである。図１１（Ａ）は、初期状態のタイムスロット区間の配分を示す。図１１（Ｂ）は、第２のタイムスロット区間に対応する受信レベルの範囲の端末数が多く、第４のタイムスロット区間に対応する受信レベルの範囲の端末数が少ない場合のタイムスロット区間の配分を示す。図１１（Ｃ）は、第４のタイムスロット区間に対応する受信レベルの範囲の端末数が多く、第１のタイムスロット区間に対応する受信レベルの範囲の端末数が少ない場合のタイムスロット区間の配分を示す。
【００８２】
基地局テーブル生成部２０８は、初期状態では、図１１（Ａ）に示すように、第１〜第Ｎ（ここではＮ＝４）のタイムスロット（ＴＳ）区間３２３−１〜３２３−４を、均等な配分に設定する。そして、基地局テーブル生成部２０８は、受信レベルの範囲の端末数の比率が変化すると、図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）に示すように、タイムスロット（ＴＳ）区間３２３−１〜３２３−４を、その変化後の比率に対応する配分に設定する。
【００８３】
次に、無線端末２１０の動作について説明する。
【００８４】
無線端末２１０は、端末受信部１１３においてテーブル情報を取得する毎に、端末テーブル生成部２１８において、そのテーブル情報が示す内容を、ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部１１５が格納するＲＳＳＩ−ＴＳテーブルに反映させる。このような動作により、無線端末２１０は、無線基地局２００と同一のタイムスロット区間の配分を設定することができる。したがって、無線基地局２００における上り受信レベルは、常にその時のＡＧＣ値に対応したものとなる。
【００８５】
このように、本実施の形態に係る無線通信システムは、上りタイムスロットの使用状況に応じてタイムスロット区間の比率を変化させることができる。
【００８６】
無線基地局２００と不特定多数の無線端末２１０との間で継続的に通信が行われている状況下では、無線端末２１０の移動や電源のオンオフ等に起因して、各受信レベルの範囲の端末数は時間と共に変化する。また、無線端末２１０同士が同一の上りタイムスロット番号を用いて送信した場合、上り無線信号のコリジョンが発生し、無線基地局２００においてこれらの上り無線信号を正常に受信することができない。
【００８７】
そこで、無線基地局２００は、上述の通り、上りタイムスロットの使用状況に応じてタイムスロット区間の比率を変化させる。また、各無線端末２１０は、この変化に追従する。これにより、無線通信システムは、複数の無線端末２１０同士が同時に送信した場合のコリジョンを低減し、これにより通信不成功となる確率を低減し、無線基地局２００における無線端末２１０の収容の効率化を図ることができる。
【００８８】
なお、以上説明した各実施の形態では、無線端末は、下り受信レベルから上り受信レベルを推定して使用タイムスロットを決定したが、無線基地局と無線端末との相対距離から上り受信レベルを推定して使用タイムスロットを決定しても良い。この場合、無線端末は、例えば、無線基地局と無線端末との間のＧＰＳ（global positioning system）信号の受信タイミングの遅延時間や、無線基地局および無線端末の位置情報に基づいて相対距離を推定すればよい。そして、タイムスロット決定部は、対応テーブルを参照する等して、推定された相対距離に対応する上りタイムスロットを、使用タイムスロットに決定する。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る無線端末、無線通信システム、および無線通信方法は、特別な事前プロセスを必要とすることなく無線基地局の受信レベルを一定の範囲内とすることができる無線端末、無線通信システム、および無線通信方法として有用である。すなわち、本発明に係る無線端末、無線通信システム、および無線通信方法は、無線基地局の上り受信レベルを常に適切な範囲内とすることができるので、上り無線信号による情報伝送量を増やすことができる。したがって、本発明は、より高度なアプリケーションソフトウェアに応用が可能であり、ランダムアクセスによるバースト通信に特に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１００、２００  無線基地局
１０１  基地局アンテナ
１０２  基地局共用部
１０３、２０３  基地局送信部
１０４  基地局受信部
１０５  タイミング発生部
１０６  ＴＳ−ＡＧＣテーブル格納部
１０７  ＡＧＣ設定部
１１０、２１０  無線端末
１１１  端末アンテナ
１１２  端末共用部
１１３  端末受信部
１１４  受信レベル測定部
１１５  ＲＳＳＩ−ＴＳテーブル格納部
１１６  タイムスロット決定部
１１７  端末送信部
２０８  基地局テーブル生成部
２１８  端末テーブル生成部
【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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