(57)【要約】【課題】移動体制御自体は継続的に提供しつつ、特定の端末に多くの通信帯域を配分する。【解決手段】固定局と移動局を用いた無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線通信方法で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、前記固定局は、前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てる。【選択図】図３
2019161316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定局と移動局を用いた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記無線通信方法で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、
前記固定局は、
前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、
前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てることを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記移動局は、送信すべき非制御系情報が発生した場合、当該移動局に割り当てられた前記チャネルペアに含まれる上り制御系チャネルの少なくとも一つを用いて、上り非制御系チャネルの割り当てを固定局へ要求することを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信方法であって、
前記固定局は、前記上り非制御系チャネルの割り当て要求を受信した場合又は送信すべき非制御系情報が発生した場合に、非制御系チャネルを割り当てる移動局及び当該非制御系チャネルの上り又は下りの通信方向を決定し、前記報知チャネルを用いて前記決定の結果を全ての前記移動局に通知することを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信方法であって、
前記固定局は、割り当て優先度が高い移動局の指示を受けた後、当該移動局から前記上り非制御系チャネルの割り当て要求を受信した場合又は当該移動局に送信すべき非制御系情報が発生した場合に、当該移動局に対して非制御系チャネルを優先的に割り当てることを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記固定局は、前記報知チャネルの無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを複数回送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信方法であって、
前記固定局は、前記報知チャネルの無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを、異なる周波数で複数回送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記各チャネルは、ガード区間、プリアンブル、１又は複数のデータブロックで構成され、
前記チャネル間及び同一チャネル内の複数のデータブロック間で、符号化率、インターリーブパタン、変調方式、及び変調シンボル数を等しくすることを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
請求項７に記載の無線通信方法であって、
前記各データブロックは、位相基準シンボル、ヌルシンボル、及び差動ＱＰＳＫ変調シンボルで構成されることを特徴とする無線通信方法。
【請求項９】
請求項８に記載の無線通信方法であって、
差動ＱＰＳＫ変調は、ヌルシンボルを除いた位相基準シンボル及び差動ＱＰＳＫシンボルに論理的な周波数インデックスを割り当て、同一の周波数インデックスとなる前記シンボル間で差動変調することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の無線通信方法であって、
前記固定局及び前記移動局は、前記非制御系チャネル内のデータブロックのうち、一部又は全ての受信を失敗した場合、前記制御系チャネルで再送対象のデータブロックを指定することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記固定局は、前記アクセス制御チャネルが、全ての移動局からの送信を許可するモードと、特定の移動局のみからの送信を許可するモードとのいずれで動作するかを決定し、前記決定の結果を前記報知チャネルを用いて全ての前記移動局に通知することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
固定局と移動局とが通信する無線通信システムであって、
前記固定局と前記移動局との通信で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、
前記固定局は、
他のシステムとの通信インターフェース機能を提供するネットワークインターフェース装置と、
無線通信の伝送に関わるスケジューリング機能及びアクセス制御機能を提供する無線伝送制御演算装置と、
無線で伝送するビット系列とベースバンドデジタル信号とを相互に変換し、誤り検出や誤り訂正機能を提供する無線信号処理演算装置と、
ベースバンドデジタル信号と高周波アナログ信号とを相互に変換し、無線側のインターフェース機能を提供する無線信号送受信装置とを有し、
前記無線伝送制御演算装置は、前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てる機能を提供することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線通信システムであって、
前記移動局は、前記固定局と同様に、ネットワークインターフェース装置と無線伝送制御演算装置と無線信号処理演算装置と無線信号送受信装置とを有し、
前記無線伝送制御演算装置が実行する処理を、固定局用と移動局用とで切り替えることによって、前記固定局又は前記移動局のいずれかを構成可能なことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
固定局と移動局を用いた無線通信システムにおける固定局を制御するためのプログラムであって、
前記固定局と前記移動局との通信で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、
前記プログラムは、
前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当てる手順と、
前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てる手順とを、前記固定局に実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
移動体制御に用いる無線通信のための無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体の制御に無線通信を活用する動きがある。例えば、列車制御の分野ではＥＴＣＳ（Ｅｕｒｏｐｉａｎ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）のＬｅｖｅｌ２以降や、ＣＢＴＣ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などが知られている。また、自動車の自動運転の分野では、Ｖ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）などが知られている。移動体制御に用いる通信では、パケット誤り率、レイテンシ、遅延ジッタなどを低減することが求められる。
【０００３】
一方、移動体制御のみのために新たに通信インフラを整備し、通信目的毎に別の通信モジュールを準備すると、コストが高となるため、無線システムの通信帯域が許す範囲で、移動体制御以外の多目的な通信も収容できる通信インフラが望ましい。
【０００４】
特許文献１では、地上無線基地局と車上無線局との間の列車制御に用いる通信データの到達率を向上させることを目的とし、列車に搭載された車上無線局と地上無線基地局との間で、列車の運行を制御する情報である列車制御情報を含む情報を無線通信により送受信することで列車の運行を制御する列車制御システムであって、地上無線基地局が送信する列車制御情報を含む情報の列車制御情報以外の情報である一般伝送情報は、地上無線基地局から一つの車上無線局に対しては一回のみ送信され、列車制御情報は、地上無線基地局から一つの車上無線局に対して複数回繰り返し送信され、車上無線局は、列車制御情報のうち、データの欠落を生じることなく最初に受信した列車制御情報を列車の運行に用いる列車制御システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２０１６／１２９０８６号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】阿部他，”差動形ＰＳＫ変調方式における軟判定復号法”，電気学会論文誌Ｃ，１１１巻１１号、ｐｐ５６３−５６８、平成３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている方法では、列車制御情報のハーフスロットと一般情報のハーフスロットとを結合したスロット単位で、各列車に無線通信リソースを割り当てるため、一部の列車に対して上り方向又は下り方向の一般情報の伝送能力を一時的に増やす柔軟な運用が困難であるという課題がある。言い換えると、特許文献１では、ある列車に対するスロットの割当数の増加によって一般情報の伝送能力を増加でき、列車制御情報の伝送能力も増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、固定局と移動局を用いた無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線通信方法で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、前記固定局は、前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、移動体制御自体は継続的に提供しつつ、特定の端末に多くの通信帯域を配分が可能となる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例のシステムの構成例を示す図である。
【図２】本実施例の無線伝送装置の構成例を示す図である。
【図３】本実施例の無線チャネルの構成例を示す図である。
【図４】本実施例の無線チャネル内部の構成を示す図である。
【図５】本実施例の無線チャネル内のデータ変調シンボル配置の例を示す図である。
【図６】本実施例のＤＱＰＳＫ変調の例を示す図である。
【図７】本実施例の固定無線局側の無線伝送制御演算装置の構成例を示す図である。
【図８】本実施例のコンフィグ情報メモリの構成例を示す図である。
【図９】本実施例の移動体管理メモリの構成例を示す図である。
【図１０】本実施例のアクセス管理部が実行する処理のフローチャートである。
【図１１】本実施例のスケジューラが実行する処理のフローチャートである。
【図１２】本実施例のＭＡＣパケット処理部が実行する処理のフローチャートである。
【図１３】本実施例のＤＣＣＨのＭＡＣデータブロックの構成例を示す図である。
【図１４】本実施例のＳＣＨのデータブロックの構成例を示す図である。
【図１５】本実施例のＢＣＨのデータブロックの構成例を示す図である。
【図１６】本実施例のＵＣＣＨの実施例を示す図である。
【図１７】本実施例のＡＣＣＨの構成例を示す図である。
【図１８】本実施例の無線信号処理演算装置の構成例を示す図である。
【図１９】本実施例の無線信号送受信装置の構成例を示す図である。
【図２０】本実施例の移動体側の無線伝送制御演算装置の構成例を示す図である。
【図２１】ハンドオーバ時の動作シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例のシステムの構成例を示す図である。
【００１２】
本実施例のシステムは、制御情報伝送装置１１と、非制御情報伝送装置１２と、１又は複数の固定無線局１３と、これらの間の通信媒体となるバックボーンネットワーク１６とで構成される。固定無線局１３には、１又は複数の移動体２３に設けられた移動局が無線通信によって接続される。バックボーンネットワーク１６は、有線ネットワークでも無線ネットワークでもよい。以下、固定無線局１３と通信する移動局を移動体２３全体として捉え、移動体２３と称して説明する。
【００１３】
制御情報伝送装置１１は、移動体２３の制御に関する情報を移動体２３との間で双方向伝送する装置である。例えば、制御情報伝送装置１１は、移動体２３の位置情報を移動体２３から収集し、移動体２３が移動可能な範囲を移動体２３に対して通知する機能を有する。
【００１４】
非制御情報伝送装置１２は、移動体２３の制御以外の情報を移動体２３との間で双方向伝送する装置である。例えば、非制御情報伝送装置１２は、移動体２３を操縦する人に対して伝達すべき指令情報や、移動体２３からログ情報や映像情報などを収集するなどの機能を有する。
【００１５】
制御情報伝送装置１１及び非制御情報伝送装置１２は、上位レイヤの通信を制御しており、ＩＰパケットやシステム特有のプロトコルに準拠したパケットを、無線レイヤの情報伝送ブロックに格納して、移動体２３側の制御情報伝送装置２１及び非制御情報伝送装置２２との間で双方向通信する。
【００１６】
無線伝送装置１４とアンテナ１５は、固定無線局１３の構成要素であり、移動体２３の無線伝送装置２４及びアンテナ２５との間で無線通信を行う。無線通信方法についての詳細は後述する。
【００１７】
図２は、本実施例の無線伝送装置１４、２４の構成例を示す図である。
【００１８】
本実施例では固定無線局１３の無線伝送装置１４と移動体２３の無線伝送装置２４とは、動作の一部が異なるが、ハードウェアとしては同一の構成でよい。
【００１９】
ネットワークインターフェース装置１０１は、制御情報伝送装置１１、２１や非制御情報伝送装置１２、２２との間で定められた通信方式に従って有線又は無線で通信する装置であり、当該通信方式で使用する物理層やデータリンク層、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層などの下位レイヤを処理するモデム機能を有する。ネットワークインターフェース装置１０１は、一般的なモデム機能を有するチップやボードなどを利用できる。
【００２０】
パケットバッファ１０５は、ネットワークインターフェース装置１０１が制御情報伝送装置１１、２１や非制御情報伝送装置１２、２２と送受信するデータを一時的に蓄積するキューである。パケットバッファ１０５は、ネットワークインターフェース装置１０１に内蔵される揮発性のメモリに設けても、別体の揮発性のメモリに設けてもよい。
【００２１】
無線伝送制御演算装置１０２は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどのデバイス及び実行されるプログラムを格納するメモリで構成され、無線伝送装置１４、２４の起動後にプログラムをメモリに書き込んで必要な機能を実現する。このプログラムは、プログラムメモリ１１０から読み出され、共通バス１０９を通して書き込まれる。プログラムメモリ１１０は、不揮発性のメモリで構成する。
【００２２】
ブート処理装置１１１は、プログラムメモリ１１０から無線伝送制御演算装置１０２へのプログラムの書き込みを制御する。ブート処理装置１１１は、ブート制御プログラムが書き込まれている不揮発性のメモリと、このメモリ上のプログラムを実行するＭＰＵで構成され、無線伝送装置１４、２４の起動後に最初にＭＰＵがブート制御プログラムを実行する。
【００２３】
無線制御メモリ１０７は、揮発性のメモリで構成され、無線伝送制御演算装置１０２が移動体２３との間の無線制御に関する情報を格納する。例えば、移動体２３への無線チャネルの割り当てに関する情報であり、その詳細は後述する。
【００２４】
無線伝送バッファ１０６は、揮発性のメモリで構成され、無線によって送受信される情報を、無線伝送制御演算装置１０２と無線信号処理演算装置１０３との間で受け渡しをするためのバッファである。無線伝送バッファ１０６によって、無線伝送制御演算装置１０２と無線信号処理演算装置１０３と非同期で動作可能となるが、無線伝送制御演算装置１０２と無線信号処理演算装置１０３とが、（例えばＤＳＰで実現されて）同期動作をする場合、無線伝送バッファ１０６を省略できる。
【００２５】
無線信号処理演算装置１０３は、情報ビット系列とベースバンドデジタル信号とを変換する機能を有し、ＤＳＰやＦＰＧＡなどで実現する。詳細は後述する。  無線信号処理演算装置１０３の機能はプログラムで実現してもよい。プログラムは無線伝送制御演算装置１０２と同様の手順によって、無線伝送装置１４、２４の起動時にプログラムメモリ１１０から読み込む。
【００２６】
信号処理メモリ１０８は、無線信号処理演算装置１０３が参照するバッファやテーブルを格納しており、無線信号処理演算装置１０３（ＤＳＰやＦＰＧＡ）に内蔵される揮発性メモリでも、別体の揮発性のメモリでもよい。
【００２７】
無線信号送受信装置１０４は、ベースバンドデジタル信号と高周波アナログ信号との変換機能を有し、Ａ／Ｄ（アナログデジタル）変換器、Ｄ／Ａ（デジタルアナログ）変換器、フィルタ、ミキサ、アンプなどを有する無線通信モジュールである。本実施例ではＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）通信を行うため、送信と受信を切り替えるスイッチをアンテナ側に有する。高周波アナログ信号はアンテナ１５、２５を介して送受信される。
【００２８】
図３は、本実施例の無線チャネルの構成例を示す図である。以下の説明において、移動体２３が送信して固定無線局１３が受信する無線通信を上り通信とし、固定無線局１３が送信して移動体２３が受信する無線通信を下り通信と定める。
【００２９】
同一時間長のフレーム２０１が時間的に連続的に配置される。フレーム２０１内は、報知チャネル２０２と、下り移動体制御情報伝送チャネル２０３と、上り移動体制御情報伝送チャネル２０４と、アクセス制御チャネル２０５と、非制御情報共有伝送チャネル２０６とが時分割で配置される。全てのフレーム２０１で、チャネルの時分割配置は同じである。報知チャネル２０２は、固定無線局１３から当該固定無線局１３の無線カバレッジ内にある全ての移動体２３に共通無線制御情報を伝送するためのチャネルである。下り移動体制御情報伝送チャネル２０３は、移動体２３の制御に関わる情報を固定無線局１３から移動体２３に伝送するためのチャネルである。上り移動体制御情報伝送チャネル２０４は、移動体２３から固定無線局１３に移動体２３の制御に関わる情報を伝送するためのチャネルである。アクセス制御チャネル２０５は、固定無線局１３との接続が確立されていない移動体２３が固定無線局１３に接続要求を送信するためのチャネルである。非制御情報共有伝送チャネル２０６は、固定無線局１３と移動体２３との間で移動体制御以外の情報を伝送するためのチャネルであり、複数の移動体２３の間で共有され、上り通信と下り通信を切り替え可能となっている。
【００３０】
前述した各チャネルは、さらに１又は複数のチャネルに時分割される。また、各時分割チャネルを異なる周波数で伝送するように周波数ホッピングするとよい。周波数ホッピングは本発明の実施に必須ではないが、移動体２３の制御などの信頼度が要求される通信では、システムで使用可能な周波数帯域幅が十分に確保できれ、周波数ホッピングを適用して周波数ダイバーシティ効果を得ることが望ましい。なお、ＢＣＨ２０７は報知チャネル２０２の時分割チャネル、ＤＣＣＨ２０８は下り移動体制御情報伝送チャネル２０３の時分割チャネル、ＵＣＣＨ２０９は上り移動体制御情報伝送チャネル２０４の時分割チャネル、ＡＣＣＨ２１０はアクセス制御チャネル２０５の時分割チャネル、ＳＣＨ２１１は非制御情報共有伝送チャネル２０６の時分割チャネルである。なお、本実施例では１フレーム内に４個のＢＣＨ２０７、４個のＤＣＣＨ２０８、４個のＵＣＣＨ２０９、４個のＡＣＣＨ２１０及び２個のＳＣＨ２１１を記載したが、これらは一例であり、各無線チャネルが１フレーム内に少なくとも１個以上あれば、本発明を実施可能である。
【００３１】
図４は、本実施例の無線チャネル内部の構成を示す図である。
【００３２】
図３に示すＢＣＨ２０７、ＤＣＣＨ２０８、ＵＣＣＨ２０９、ＡＣＣＨ２１０、ＳＣＨ２１１などの時分割チャネルの各々は、図４に示すように構成されている。当該時分割チャネルの先頭には、受信側で既知のプリアンブル２２１が配置される。受信側では、プリアンブル２２１によって当該時分割チャネルの受信タイミングや周波数ずれを検出できる。
【００３３】
プリアンブル２２１の後ろには、各チャネルのデータ２２２が配置される。データ２２２は、情報ビット系列に対して誤り検出符号や誤り訂正符号化を追加し、変調などの無線信号処理を施して生成される。無線信号処理の詳細は後述する。本実施例では、一次変調方式として差動ＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫ）、二次変調方式としてＯＦＤＭを採用しているが、本発明は各チャネルが時分割配置されていれば他の変調方式でも実現可能である。
【００３４】
最後尾に無送信区間である無線チャネル間のガード区間２２３が配置される。ガード区間２２３によって、上り伝送における移動体２３と固定無線局１３との間の距離によって生じる受信タイミングのずれや、フレーム内で上り通信と下り通信との切り替えや、固定無線局１３間のタイミングずれを吸収できる。
【００３５】
図４に示す通り、ＢＣＨ２０７、ＤＣＣＨ２０８、ＵＣＣＨ２０９及びＡＣＣＨ２１０は同一の構成とする。これららの時分割チャネルが同じ構成を採用することによって、受信機の構成を簡素化できる。ＳＣＨ２１１は様々な目的に使用されるチャネルであることから、ＢＣＨ２０７等と比較して大きいペイロードが載せられるよう長めの時間をデータ２２２に割り当てる。図中の（２−１）に示すデータ配置の場合、ＢＣＨ２０７等と比較して符号化ブロックのサイズが大きくなる。セルラシステムなどでは、様々な符号化ブロックサイズが定義され、適応変調技術と合わせて無線伝搬路の伝送能力を効率的に活用する方式が使用されている。この考え方は、無線伝搬路が有する伝送能力を効率的に活用できるというメリットがあるが、様々なブロックサイズや変調方式に対応するため、送受信機が複雑になるというデメリットもある。適応変調のためのリアルタイムフィードバック制御も複雑となる。
【００３６】
一方、（２−２）に示すように、ＢＣＨ２０７などと同一のブロックサイズのものを複数並べてデータ部２２２−３を構成してもよい。この場合、無線伝送能力の効率的な活用という観点では前述した（２−１）の方式より劣るが、受信機を簡素化できるメリットがある。特に、移動体２３の制御に使用されるシステムは信頼度が求められるため、開発や試験に工数を要する（２−１）の方式より（２−２）の方式が望ましい場合もある。本実施例では、ＳＣＨ２１１以外のチャネル構成は（１）の方式を採用し、ＳＣＨ２１１のチャネル構成は（２−２）の方式を採用する。
【００３７】
図５は、本実施例の無線チャネル内のデータ変調シンボル配置の例を示す図である。
【００３８】
受信機の構成を簡素化するの観点で、ＢＣＨ２０７やＳＣＨ２１１など全ての無線チャネルに関してＯＦＤＭシンボル数は同一とする。ただし、ＳＣＨ２１１を図４の（２−１）に示す構成をする場合、ＳＣＨ２１１のみＢＣＨ２０７等よりＯＦＤＭシンボル数を多くする。本実施例では、ＳＣＨ２１１も他の無線チャネルと同一のＯＦＤＭシンボル数とする。なお、本実施例ではサブキャリア数１６、ＯＦＤＭシンボル数９の場合を例示するが、この数は確保したい無線チャネル数、システム帯域幅、アプリケーションとして必要な伝送レートなどを考慮して決定すべき値であり、少なくとも各無線チャネルにリファレンスを除く変調シンボルが報知チャネルなどで伝送したい情報量だけ確保すれば、本願発明を実施可能である。
【００３９】
ＯＦＤＭシンボル及びサブキャリアのグリッド上には、差動ＱＰＳＫ変調を行うための位相基準シンボル２３１と、ガードサブキャリア及びＤＣサブキャリア２３２と、差動ＱＰＳＫ変調後のデータシンボル２３３と、システム内外からの干渉を観測するためのヌルシンボル２３４とが配置される。データシンボル２３３及びヌルシンボル２３４には、振幅を有するシンボルは配置しない。
【００４０】
データシンボル２３３及びヌルシンボル２３４の配置は、様々な方法が考えられるが、大きく分けて、（１）ヌルシンボル２３４を異なるＯＦＤＭシンボルで同一サブキャリアに配置する方法と、（２）ＯＦＤＭシンボル毎に異なるサブキャリアに配置する方法がある。（１）の方法は、同一サブキャリアの１つ前のＯＦＤＭシンボルの位相を基準としてＤＱＰＳＫ変調を行うので、ＤＱＰＳＫ変調自体はシンプルに実現可能だが、ヌルシンボル２３４の間で発生する狭帯域の干渉の観測が困難である。換言すると、受信側では、ヌルシンボル２３４の間に生じる干渉を認識できないため、復調や復号の際に参照するビット毎の尤度の推定精度が低下し、チャネルの誤り率特性を劣化させる要因となる。このような狭帯域の干渉が発生しない環境であれば、（１）に示すようなヌルシンボル２３４の配置でも問題とならない。一方、狭帯域の干渉が発生し得る環境であれば、（２）に示すような異なるサブキャリアにヌルシンボル２３４を配置する方がよい。
【００４１】
なお、本実施例では３サブキャリアに１個の割合でヌルシンボル２３４を配置しているが、これはアプリケーションで必要となる伝送レートと、観測したい干渉の帯域幅や持続時間に応じて最適化されるべき値である。ヌルシンボル２３４を多く配置するほど、より狭帯域かつ持続時間が短い干渉を捕捉できるが、アプリケーションで確保できる伝送レートが低くなるため、このトレードオフを考慮して決定する。狭帯域かつ持続時間が短い干渉でも、発生頻度が低ければ誤り訂正符号により克服可能である点も最適化の際に考慮する。つまり、ヌルシンボル２３４の配置密度は、想定するアプリケーションや想定する干渉に応じた最適化パラメータであり、データシンボルの数がＢＣＨ２０７などの無線チャネルで伝送が必要な情報量を確保できれば、ヌルシンボル２３４が多くても本願発明と実施可能である。ただし、（２）に示すようにヌルシンボル２３４を配置した場合、ＤＱＰＳＫ変調を行う際に（１）では考慮不要であった工夫が必要となる。これを図６で説明する。
【００４２】
図６は、本実施例のＤＱＰＳＫ変調の例を示す図である。
【００４３】
図６は、物理的なサブキャリアとＯＦＤＭシンボルのグリッドを示しているが、図示するようにガードサブキャリア及びＤＣサブキャリア２３２、ヌルシンボル２３４を除いた範囲で２４１として例示する論理的なサブキャリアを定義する。各論理サブキャリアの先頭ＯＦＤＭシンボルにはＤＱＰＳＫ変調の位相基準シンボル２３１があり、以降には一つ前のＯＦＤＭシンボルかつ同一論理サブキャリアの位相を基準としたＤＱＰＳＫ変調シンボルが並ぶ。同一論理サブキャリア内の位相基準シンボルと第一のＤＱＰＳＫ変調シンボルとは、同一の物理サブキャリアとなるものを選択する。これは、差動変調を行う際に変調対象のシンボルと、当該シンボルの位相基準となるシンボルとの間の伝搬路応答は相関が高いことが望ましいため、時間又は周波数軸上でなるべく近いシンボルの組み合わせにより差動変調を行うことが期待できる。
【００４４】
図７は、本実施例の固定無線局１３側の無線伝送制御演算装置１０２の構成例を示す図である。
【００４５】
ネットワークインターフェース装置１０１との間に設けられるパケットバッファ１０５は、制御情報バッファ３０１と非制御情報バッファ３０２とで構成される。制御情報バッファ３０１は、制御情報伝送装置１１との間で伝送されるパケットを一時的に格納するバッファであり、非制御情報バッファ３０２は、非制御情報伝送装置１２との間で伝送されるパケットを一時的に格納するバッファである。上り通信の場合は、伝送パケットが格納されるとネットワークインターフェース装置１０１により制御情報伝送装置１１及び非制御情報伝送装置１２へ転送される。下り通信の場合は、スケジューラ３０５により無線通信チャネルが割り当てられるまで、パケットバッファ１０５内でパケットが滞留する。制御情報バッファ３０１に格納されるパケットは無線チャネルのＤＣＣＨ２０８やＵＣＣＨ２０９で伝送され、非制御情報バッファ３０２に格納されるパケットはＳＣＨ２１１で伝送される。
【００４６】
無線制御メモリ１０７は、コンフィグ情報メモリ３０３（図８参照）及び移動体管理メモリ３０４（図９参照）を含む。コンフィグ情報メモリ３０３は、当該固定無線局１３に固有の設定パラメータであり、かつ当該固定無線局１３に接続している移動体２３との間で通信を行うために必要なパラメータを格納するメモリである。例えば、周波数ホッピングに関するパラメータやヌルシンボル配置方法のルールに関するパラメータである。コンフィグ情報メモリ３０３の内容は、ＢＣＨ２０７で移動体２３に報知される。移動体管理メモリ３０４は、当該固定無線局１３と接続している移動体２３の識別子、移動体２３毎に割り当てられてりう無線チャネル、及び非制御情報の再送状態を管理するメモリである。移動体２３が固定無線局１３との接続を確立すると、移動体管理メモリ３０４内に当該移動体用の記憶領域が確保される。移動体２３が固定無線局１３との接続を暗黙的又は明示的に切断すると、移動体管理メモリ３０４から当該移動体２３の記憶領域を削除する。
【００４７】
スケジューラ３０５は、フレーム内のＤＣＣＨ２０８，ＵＣＣＨ２０９及びＳＣＨ２１１の各無線チャネルで上り及び下りの通信でパケット伝送する移動体２３を割り当てる。さらに、スケジューラ３０５は、ＢＣＨ２０７で伝送するコンフィグ情報を読み出し、フレーム番号を管理し、ＭＡＣパケット処理部３０６へフレーム番号を通知し、ＡＣＣＨ２１０のそれぞれに対して使用可能な移動体識別子を指定する。スケジューラ３０５は、ＢＣＨ２０７にて移動体２３に報知するため、前述した割り当ての結果をＭＡＣパケット処理部３０６へ通知する。本実施例では、ＤＣＣＨ２０８，ＵＣＣＨ２０９，ＢＣＨ２０７及びＡＣＣＨ２１０は無線レイヤでの再送を想定していないが、ＳＣＨ２１１はＡＲＱ再送を行う。ＳＣＨ２１１の再送は移動体管理メモリ３０４の中で管理されており、スケジューラ３０５は移動体管理メモリ３０４を参照し、再送が必要なＳＣＨ２１１が存在する場合は、当該再送が必要なＳＣＨ２１１の割当優先度を上げる。ただし、固定無線局１３毎のコンフィグ情報として、再送回数には上限を設けるとよい。
【００４８】
ＭＡＣパケット処理部３０６は、送信側の処理と受信側の処理がある。
【００４９】
ＭＡＣパケット処理部３０６の送信側の処理としては、移動体毎無線チャネル毎にパケットの通し番号であるシーケンス番号を生成する。ＳＣＨ２１１の再送パケットでは、再送対象のパケットのシーケンス番号を付与する。生成されたシーケンス番号は、ヘッダ情報として制御情報バッファ３０１などのデータの先頭に付与し、制御チャネルバッファ３０８などに書き込む。ＢＣＨ２０７は、コンフィグ情報、フレーム番号、及び無線チャネル割当情報をコンフィグ情報メモリ３０３及びスケジューラ３０５から取得し、データブロックを生成する。データブロックの先頭にシーケンス番号を含むＭＡＣヘッダを付与する。また、上りＳＣＨ２１１の再送を要求する場合は、ＤＣＣＨ２０８のＭＡＣヘッダに再送対象のパケットを示す情報を追加する。どの上りＳＣＨ２１１が再送対象となるかは、非制御チャネルバッファ３０９に記録されている上りＳＣＨ２１１の受信結果を参照する。この動作は後述する受信側の処理と関連する。
【００５０】
ＭＡＣパケット処理部３０６の受信側の処理としては、各チャネルバッファ（制御チャネルバッファ３０８、非制御チャネルバッファ３０９、報知チャネルバッファ３１０）から受信データを取得し、ＭＡＣヘッダを解析する。過去に受信したデータとシーケンス番号が重複する場合、ＳＣＨ２１１以外の受信データである又はＳＣＨ２１１で再送対象でない、すなわち既に受信に成功しているシーケンス番号である場合は、受信パケットを破棄する。ＳＣＨ２１１で再送対象である場合は、過去に受信した結果と結合し、全てのデータが揃った後に非制御情報バッファ３０２にデータを書き込む。一部のデータが揃っていない場合は、非制御チャネルバッファ３０９に受信データを滞留させ、再送が必要な範囲（上りＳＣＨ２１１の再送対象）を移動体管理メモリ３０４に蓄積する。シーケンス番号に抜けがある場合も、再送が必要な範囲を移動体管理メモリ３０４に蓄積する。ＳＣＨ２１１で再送対象であり、かつ再送回数が上限に到達した場合は、非制御チャネルバッファ３０９に蓄積されているデータを破棄する。ＡＣＣＨ２１０の受信データである場合は、受信したパケットをそのままアクセス管理部３０７へ転送する。ＵＣＣＨ２０９のＭＡＣヘッダには、下りＳＣＨ２１１の再送要求が格納されている場合があり、ＭＡＣパケット処理部３０６が当該再送要求を確認した場合は、移動体管理メモリ３０４の情報を更新する。
【００５１】
アクセス管理部３０７は、当該固定無線局１３に接続している移動体２３の数を管理する。ＡＣＣＨ２１０の入力をトリガとして移動体管理メモリ３０４を参照し、移動体管理メモリ３０４に記録がない移動体２３で、かつ固定無線局１３に接続可能な移動体２３の数の上限値を超えない場合、当該移動体２３を移動体管理メモリ３０４に追加する。ただし、スケジューラ３０５が許可した移動体２３以外からのアクセスである場合は、当該ＡＣＣＨ２１０を破棄する。後述するハンドオーバとも関連するが、当該固定無線局１３から別の固定無線局１３へ移動する移動体２３は、移動体管理メモリ３０４から削除する。移動体側の通信が途絶えた場合の暗黙的な移動体管理メモリ３０４からの削除は、ＭＡＣパケット処理部３０６がＵＣＣＨ２０９の連続受信失敗回数と所定の閾値との比較結果に基づいて判定する。
【００５２】
図８は、本実施例のコンフィグ情報メモリ３０３の構成例を示す図である。
【００５３】
コンフィグ情報メモリ３０３は、当該固定無線局１３に接続している、又は接続しようとしている全ての移動体２３に共通で通知すべき内容をコンフィグ値として記憶する。コンフィグ情報メモリ３０３記憶されたコンフィグ値は、各フレームの報知チャネル（ＢＣＨ）２０７で移動体２３に伝送される。コンフィグ情報メモリ３０３が記憶する内容は、固定無線局１３の識別子３０３１と、ヌルシンボル配置方法のルール（ヌルシンボル配置のサブキャリアオフセット値）３０３２と、周波数ホッピングのルール（周波数ホッピング間隔３０３３と、周波数ホッピングの基点となる周波数チャネルのオフセット値３０３４）とを含む。
【００５４】
ヌルシンボル配置のサブキャリアオフセット値とは、例えば、図６に示すヌルシンボル配置をサブキャリアオフセット値０として、ヌルシンボルを全体的に１サブキャリアずつ上にシフトして、上側にオーバーフローしたヌルシンボルが下側に回りこむ配置がサブキャリアオフセット値１などのように、ヌルシンボルの配置を固定無線局１３の間でずらすためのコンフィグ値である。このようにヌルシンボルを配置すると、ヌルシンボルを用いて、同一の周波数ホッピングパタンとなる固定無線局１３間の相互干渉を測定できる。
【００５５】
周波数ホッピングについて、数式を用いて説明する。
【００５６】
無線システム全体でＬ個の周波数チャネルが配置できる場合、ある無線チャネルに適用される周波数チャネルＦは以下の式で計算できる。
【００５７】
【数１】
2019161316.tif 000003
【００５８】
ここで、ｆｒａｍｅはスケジューラ３０５が生成するフレーム番号であり、ｏｆｆｓｅｔとｓｔｅｐは、それぞれコンフィグ値である周波数ホッピングオフセットと周波数ホッピングステップである。また、ｉはフレーム内無線チャネルの通し番号であり、例えば図３に示す例では、ＢＣＨ＃０〜＃３には０〜３、ＤＣＣＨ＃０〜＃３には４〜７、ＵＣＣＨ＃０〜＃３には８〜１１、ＡＣＣＨ＃０〜＃３には１２〜１５、ＳＣＨ＃０〜＃２には１６〜１８が割り当てられる。ｍｏｄ５はｍｏｄｕｌｏ演算を指し、引数を５で除した剰余を求める演算である。
【００５９】
図９は、本実施例の移動体管理メモリ３０４の構成例を示す図である。
【００６０】
図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａは、当該固定無線局１３に接続している移動体各々を管理するテーブルである。
【００６１】
移動体識別子３０４１は、アクセス制御チャネル（ＡＣＣＨ）２１０で移動体２３が送信する値をそのまま格納する。制御チャネル割当周期３０４２及び制御チャネル割当オフセット３０４３は、移動体２３がアクセス制御チャネル２１０で接続を確立した際に、既に接続済みの移動体２３への制御チャネル割当状況を考慮して、他の移動体２３と重複しないようアクセス管理部３０７が決定する値である。図３に示す例では、下りの制御チャネル（ＤＣＣＨ）２０８と上りの制御チャネル（ＵＣＣＨ）２０９の４個のペアがフレーム内に設けられており、このシステムにおいてチャネル割当周期が８なので、２フレームに１回、当該移動体２３に制御チャネルが割り当てられる。フレーム番号をｆｒａｍｅ、フレーム内の制御チャネルペアの通し番号をｎ（ＤＣＣＨ＃ｎ及びＵＣＣＨ＃ｎに相当）、フレーム内の制御チャネルペアの数をＭ、チャネル割当周期をＫ、当該移動体に割り当てられる制御チャネル割当オフセットをｏｆｆｓｅｔとすると、当該移動体２３が使用できる制御チャネルペアは以下の数式を満たすものとなる。
【００６２】
【数２】
2019161316.tif 000004
【００６３】
下り非制御情報未送信データ量３０４４は、非制御情報バッファ３０２に格納されている当該移動体２３に関する未送信データ量である。下り非制御情報未送信データ量は、下りの非制御情報の発生により増加し、移動体２３へ送信後に再送要求が発生しなかった場合、すなわち移動体２３への送信が成功したと固定無線局１３が判定した場合に減少する。
【００６４】
上り非制御情報未送信データ量３０４５は、当該移動体２３が保持する未送信の非制御情報データ量である。ＵＣＣＨ２０９内で移動体２３から伝送される非制御情報データ量を受信するたびに最新値に更新し、当該移動体２３からＳＣＨ２１１による伝送に成功した非制御情報データ量の分だけ減少させる。
【００６５】
下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号３０４６は、当該移動体２３に対して送信した非制御情報のデータブロックの総数である。送信済みのデータブロックに対して再送要求を受けた場合でも、この番号は変化しない。図４の（２−２）の構成の場合、破線で区切られたブロックを１個のデータブロックとする。つまり、図４の（２−２）の構成で非制御情報を送信した場合、この番号は３増加する。
【００６６】
下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４７は、当該移動体２３からＵＣＣＨ２０９を通して再送が必要なシーケンス番号が通知されると、当該シーケンス番号が追加される。再送対象であるシーケンス番号の非制御情報をＳＣＨ２１１で伝送し、移動体２３から再送要求が発生しないことを確認した時点で、当該シーケンス番号は下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４７から削除される。
【００６７】
上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号３０４８は、当該移動体２３からＳＣＨ２１１で伝送されたＭＡＣヘッダに含まれる最終シーケンス番号の値である。つまり、移動体２３自身が管理している最終シーケンス番号の値をコピーすることによって、上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号３０４８を更新する。
【００６８】
上り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４９は、当該移動体２３からＳＣＨ２１１で伝送されたデータブロックのうち、受信に失敗したデータブロックに対応するシーケンス番号が追加される。受信に失敗したデータブロックの再送により受信に成功した時点で、当該シーケンス番号は上り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４９から削除される。
【００６９】
上り制御情報連続受信失敗回数３０５０は、当該移動体２３のＵＣＣＨ２０９の受信に連続で失敗した回数を記録する。図７の説明で述べたとおり、この回数の閾値を用いた判定によって移動体２３側の通信が途絶えた場合に、当該移動体２３は移動体管理メモリ３０４から暗黙的に削除される。
【００７０】
図９（Ｂ）に示すＡＣＣＨ管理テーブル３０４Ｂは、アクセス制御チャネル（ＡＣＣＨ）２１０を管理するためのテーブルであり、スケジューラ３０５がテーブル値を設定し、アクセス管理部３０７が参照する。ＡＣＣＨ管理テーブル３０４Ｂは、フレーム内の各ＡＣＣＨ２１０を使用可能な移動体２３の識別子が記録される。全ての移動体識別子の値のうち一部の値を全移動体アクセス可能及び全移動体アクセス不可のそれぞれの予約値と定める。例えば、０ｘ００００は全移動体アクセス不可、０ｘＦＦＦＦは全移動体アクセス可能としてもよい。全移動体アクセス不可の値は、当該固定無線局１３に接続している移動体２３の数が限界に到達している場合に使用する。全移動体アクセス可能の値は、ハンドオーバにより特定の移動体２３にリソースを予約する場合を除いた、通常時に使用される。
【００７１】
図１０は、本実施例のアクセス管理部３０７が実行する処理のフローチャートである。
【００７２】
アクセス管理部３０７は、起動すると、ステップ１００１でＭＡＣパケット処理部３０６からのＡＣＣＨ２１０入力を待つ。ＡＣＣＨ２１０の入力を確認すると、ステップ１００２にて図９（Ｂ）に示すＡＣＣＨ管理テーブル３０４Ｂを参照し、ＡＣＣＨ２１０の番号と、ＡＣＣＨ２１０内に含まれる移動体識別子を照合し、当該移動体識別子が当該ＡＣＣＨ２１０にてアクセスが許可されているかを判定する。アクセスが許可されている場合は、ステップ１００３にて、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａが当該移動体２３に対して既に確保されているかを確認する。
【００７３】
既に移動体管理テーブル３０４Ａが確保されている場合は、確保されている移動体管理テーブル３０４Ａを再利用する。一時的な通信切断後の再接続動作時には、移動体管理テーブル３０４Ａが確保されている。移動体管理テーブル３０４Ａが確保されていない場合は、ステップ１００４にて当該固定無線局１３に接続されている移動体２３が未だ使用していないアクセス制御チャネル（ＡＣＣＨ）２１０を割り当て、当該移動体２３用の記憶領域を新規に生成する。ハンドオーバ含む新規接続時には、移動体管理テーブル３０４Ａが確保されておらず、新たに移動体管理テーブル３０４Ａが確保される。
【００７４】
図１１は、本実施例のスケジューラ３０５が実行する処理のフローチャートである。
【００７５】
スケジューラ３０５は、起動すると、無線伝送制御演算装置１０２のハードウェアが管理する時間に基づいて、ステップ１０１１にてフレーム周期（例えば１００ｍｓ）毎に無線チャネル割当処理を開始する。割当処理を開始すると、最初にステップ１０１２にてフレーム番号に１を加算する。
【００７６】
次に、ステップ１０１３にて図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａ及びフレーム番号を参照し、ＤＣＣＨ２０８及びＵＣＣＨ２０９を割り当てる移動体２３の識別子をチャネルペア番号順に、フレーム内のチャネルペアの数だけ割り当てる。チャネルペア番号Ｎは、ＤＣＣＨ＃Ｎ及びＵＣＣＨ＃Ｎのペアに対応する。当該固定無線局１３に接続する移動体２３の数が少なく、割り当て対象の移動体２３がいない場合は、移動体識別子として例えば０ｘ００００を割り当てるとよい。この番号は、図９（Ｂ）に示すＡＣＣＨ管理テーブル３０４Ｂで説明で示した全移動体アクセス不可の予約移動体識別子と一致させて、移動体２３から当該チャネルへのアクセスを禁止するとよい。
【００７７】
次に、ステップ１０１４にて、ＳＣＨ２１１を割り当てる。動的スケジューリングは様々な方法が知られているが、ここでは最も簡単なラウンドロビンを考える。一例として、最初に下り通信で移動体識別子を一巡し、次に上り通信で移動体識別子を一巡し、再度下り通信に戻る動作を繰り返すトークンを想定する。トークンが回ってきた通信方向及び移動体識別子に関し、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａを参照して未送信データの有無及び再送データの有無を判定する。送信すべきデータ（未送信データ、再送データ）がある場合は、ＳＣＨ＃０から順番に探索し、空きチャネルがあれば当該通信方向のＳＣＨ２１１を当該移動体２３に割り当てる。このデータ有無判定及びＳＣＨ２１１の割り当てが完了すると、次の移動体２３にトークンを渡す。以上の処理をＳＣＨ２１１全て割り当てるか、ＳＣＨ２１１で送信すべき非制御情報がなくなるまで繰り返す。トークン一巡後に未割当のＳＣＨ２１１がある場合は、当該未割当のＳＣＨ２１１に０ｘ００００の移動体識別子を割り当てる。フレームスケジューリング終了後のトークン位置は、次のフレームでのフレームスケジューリング動作時の初期値とする。起動時のトークン位置はどこでもよい。
【００７８】
次に、ステップ１０１５にて、ＡＣＣＨ２１０を割り当てる。まず、当該固定無線局１３に接続している移動体２３の数が上限に達している、すなわち制御チャネルを割り当てる余力がない場合は、全移動体２３がアクセス不可であることを示す移動体識別子０ｘ００００を全てのＡＣＣＨ２１０に割り当てて、割り当てを終了する。それ以外の場合は、全移動体２３がアクセス可能であることを示す移動体識別子０ｘＦＦＦＦを全てのＡＣＣＨ２１０に割り当て、他の固定無線局１３に接続している移動体２３からのハンドオーバによる接続予定の有無を確認する。接続予定がある場合は、ＡＣＣＨ２１０のいずれかに当該移動体識別子を割り当てる。ＡＣＣＨ２１０の番号の若い順に、０ｘＦＦＦＦで初期化したＡＣＣＨ２１０に移動体識別子を上書きするとよい。
【００７９】
次に、ステップ１０１６にて、ＤＣＣＨ２０８，ＵＣＣＨ２０９，ＳＣＨ２１１及びＡＣＣＨ２１０の割り当て結果、すなわち無線チャネルと移動体識別子が一対一で対応付けられたリストをＭＡＣパケット処理部３０６に出力する。
【００８０】
図１２は、本実施例のＭＡＣパケット処理部３０６が実行する処理のフローチャートである。
【００８１】
ＭＡＣパケット処理部３０６は、下りパケットを生成して無線信号処理演算装置１０３へ出力する機能と、無線信号処理演算装置１０３で受信した上りパケットを解析して各種バッファやメモリの内容を更新する機能がある。
【００８２】
下りパケット生成処理は、ステップ１０２１にてスケジューラ３０５による無線チャネル割当完了の通知をプロセス間通信、スレッド間通信又は関数コールの形式で受けると、開始する。以降の処理は実行する順番が入れ替わっても本発明の実現性には影響しない。
【００８３】
最初に、ステップ１０２２にて全てのＤＣＣＨ２０８のデータブロックをチャネル番号順に、ＤＣＣＨ＃０からＤＣＣＨ＃Ｎ−１まで生成する。
【００８４】
図１３は、本実施例のＤＣＣＨ２０８のＭＡＣデータブロックの構成例を示す図である。
【００８５】
ＤＣＣＨ２０８のＭＡＣデータブロックは、ＭＡＣヘッダ２００１及びデータ本体２００２で構成される。データ本体２００２は、ＤＣＣＨ＃ｎに関してスケジューラ３０５から受け取る割り当て対象の移動体識別子を参照し、当該移動体識別子に関する制御情報バッファ３０１から、ＤＣＣＨ２０８の物理層で伝送可能なデータ量分だけビット列を読み出す。読み出したビット列の長さがＤＣＣＨ２０８の物理層で伝送可能なデータ量より少ない場合は、読み出したデータにパディング処理を行い、後ろに付加ビットを追加する。このため、パディングを除いた有効データブロックバイト数をＭＡＣヘッダ２００１に格納する。
【００８６】
当該移動体２３への初回送信時は、下り制御情報シーケンス番号を０とし、異なるデータブロックを送信するたびに１ずつ増加させる。同一のデータブロックを複数回送信する場合は、シーケンス番号を更新しない。上り非制御情報最終シーケンス番号は、当該移動体２３からＳＣＨ２１１で送信した最終のシーケンス番号を示し、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａの下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号３０４６を参照する。上り非制御情報再送要求ビットマップは、非制御情報最終シーケンス番号を基準に、シーケンス番号をｓ個さかのぼったデータブロックの再送要求を示すビットマップである。ここでは、ビットマップの最上位ビットが上り非制御情報最終シーケンス番号そのもの、すなわちｓ＝０を指し、第二上位ビットがｓ＝１のシーケンス番号に対応し、ビット値として１が立っているシーケンス番号の再送が要求される。この再送要求シーケンス番号は、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａの上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号３０４８と上り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４９に基づいて生成される。
【００８７】
なお、あるＤＣＣＨ＃ｎにおいて割り当て対象の移動体識別子が０ｘ００００の場合、ＭＡＣデータブロックを生成して無線信号処理演算装置１０３に入力する代わりに、当該ＤＣＣＨ２０８での無線信号を生成しないためのＤｉｓａｂｌｅｒを無線信号処理演算装置１０３に入力するとよい。
【００８８】
ＭＡＣパケット処理部３０６はＤＣＣＨ２０８のデータブロックの生成が終わると、次にステップ１０２３にてＳＣＨ２１１のデータブロックを生成する。ＳＣＨ＃ｎが下り通信がない場合は、ＳＣＨ＃ｎに関して本ステップをスキップする。ＳＣＨ＃ｎが下り通信の場合は、図１４に示すＳＣＨ２１１のデータブロックを生成する。
【００８９】
図１４は、本実施例のＳＣＨ２１１のデータブロックの構成例を示す図である。
【００９０】
ＳＣＨ２１１のデータブロックは、ＳＣＨ２１１用のＭＡＣヘッダ２００３及びデータ本体２００５を含む。データ本体は、物理層のＳＣＨ２１１で伝送可能なデータ量の分だけ非制御情報バッファ３０２からビット列を読み出すが、ＩＰパケットなど上位層での区切りと合わない可能性がある。このため、ＳＣＨ２１１用のＭＡＣヘッダには、当該ＳＣＨ２１１のデータブロック内に、何個分のＩＰパケットの一部又は全部が入っているかを示す情報が必要となる。具体的には、ＩＰパケットの数であるセグメント数と、ＭＡＣヘッダ直後を０としたセグメントの終端となるバイト位置と、ＩＰパケットのどの部分が含まれているかを示す情報をＳＣＨ２１１用のＭＡＣヘッダに含める。例えば、ＩＰパケットのどの部分が含まれているかを示す情報は、各セグメントがＩＰパケットの先頭のみを含んでいるか（ビットフラグ０ｂ１０）、終端のみを含んでいるか（ビットフラグ０ｂ０１）、先頭と終端を全て含んでいるか（ビットフラグ０ｂ１１）、先頭も終端も含んでいないか（ビットフラグ０ｂ００）によって表すことができる。
【００９１】
このようなセグメンテーションを行うと、セグメント数が不定となることからＭＡＣヘッダの長さも可変となる。よって、ＭＡＣヘッダ自身の長さ情報もＭＡＣヘッダに含める。
【００９２】
有効データブロックサイズは、ＤＣＣＨ２０８と同様に、ＭＡＣヘッダとデータ本体のうち、パディングを含まないサイズである。パディングは、非制御情報バッファ３０２に存在するデータ量が、物理層ＳＣＨ２１１で伝送可能なデータ量より小さい場合に、その差を埋めるために生成される。
【００９３】
下り非制御情報最終シーケンス番号は、図４の（２−１）で送信する１個のデータブロック、又は（２−２）で送信する複数個のデータブロックの通し番号のうち、最後のシーケンス番号を設定する。下り非制御情報最終シーケンス番号は、当該移動体２３に対して初めて送信するデータブロックに０を割り当て、その後はデータブロックが発生する毎に１ずつ増加する。
【００９４】
下り非制御情報シーケンス番号ビットマップは、図４の（２−１）のような単一データブロックをＳＣＨ２１１で送る場合には不要であるが、（２−２）のように複数データブロックをＳＣＨ２１１で送る場合には、下り非制御情報最終シーケンス番号から何個前のシーケンス番号のデータブロックを送信するかを示す。最上位ビットが前記最終シーケンス番号に対応し、第二上位ビットが最終シーケンス番号より１つ前のシーケンス番号に対応し、以下同様にビットとシーケンス番号が対応する。
【００９５】
この方法では、複数のデータブロックで送信しているシーケンス番号は分かるが、各シーケンス番号がデータブロックの何番目に位置するかが分からない。このため、ＭＡＣヘッダに近いデータブロックには若いシーケンス番号のデータブロックを配置し、ＭＡＣヘッダから遠くなるほどシーケンス番号が大きくなるようにデータブロックを配置する。
【００９６】
送信対象のデータブロックを決定する際、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａを参照して、下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４７に番号があるシーケンス番号のデータブロックの再送を優先する。再送すべきデータブロックがない場合、移動体管理テーブル３０４Ａの下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号３０４６の次のシーケンス番号からＳＣＨ２１１のデータブロック数分だけ新たなデータブロックを生成する。このとき、再送用データブロックと非再送用データブロックが混在してもよい。例えば、図４の（２−２）のケースでは三つのデータブロックがＳＣＨ２１１内にあるが、そのうち先頭のデータブロックには再送データブロック、残りの二つに非再送データブロックを配置する。受信側は、ＭＡＣヘッダ内にある下り非制御情報最終シーケンス番号と下り非制御情報シーケンス番号ビットマップによって、各データブロックが再送対象かを識別できる。
【００９７】
ＭＡＣパケット処理部３０６は、ＳＣＨ２１１データブロック生成が終わると、次にステップ１０２４にてＢＣＨ２０７のデータブロックを生成する。ＢＣＨ２０７のデータブロックは一つが生成され、生成された一つのデータブロックをフレーム内の全てのＢＣＨ２０７にて伝送する。
【００９８】
図１５は、本実施例のＢＣＨ２０７のデータブロックの構成例を示す図である。
【００９９】
ＢＣＨ２０７のデータブロックは、ＢＣＨ２０７用のＭＡＣヘッダ２００６及びデータ本体２００７を含む。ＭＡＣヘッダは、ＳＣＨ２１１などと同様にパディングを除いたＭＡＣヘッダと有効なデータブロックの長さを示す有効データブロックバイト数と、ＢＣＨ２０７を更新する毎に１を加算する下り報知情報シーケンス番号とを含む。フレーム内の全てのＢＣＨ２０７は同一のデータブロックを送信するため、下り報知情報シーケンス番号はフレームの更新毎に１加算される。
【０１００】
ＢＣＨ２０７のデータ本体は、コンフィグ情報メモリ３０３に格納されている固定無線局識別子、ヌルシンボルオフセット値、周波数ホッピング間隔、周波数ホッピングオフセット、スケジューラ３０５の出力であるフレーム番号、及びフレーム内の各無線チャネルに割り当てられた移動体識別子のリストを含む。
【０１０１】
ＤＣＣＨ／ＵＣＣＨ＃ｎ移動体識別子は、当該フレーム内のＤＣＣＨ＃ｎとＵＣＣＨ＃ｎのチャネルペアが割り当てられた移動体２３の識別子である。ＳＣＨ＃ｍ移動体識別子は、当該フレーム内のＳＣＨ＃ｍを割り当てられた移動体２３の識別子と通信方向（ＵＬ；上り、Ｕｐｌｉｎｋ、又はＤＬ；下り、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）の組み合わせである。ＡＣＣＨ＃ｋ移動体識別子は、ＡＣＣＨ＃ｋを用いたアクセスが可能な移動体２３の識別子である。
【０１０２】
以上で生成されたＤＣＣＨ２０８のデータブロックは制御チャネルバッファ３０８に書きこまれ、ＳＣＨ２１１のデータブロックは非制御チャネルバッファ３０９に書き込まれ、ＢＣＨ２０７のデータブロックは報知チャネルバッファ３１０に書き込まれる。チャネルバッファに過書き込まれたデータブロックは、無線信号処理演算装置１０３側が、自身のタイミングで読み込み、無線チャネルを生成する。
【０１０３】
次に、図１２のステップ１０２５から１０２８の処理を説明する。ステップ１０２５から１０２８では、無線信号処理演算装置１０３側で全ての上り無線チャネルの復号処理が完了した時点で処理を開始する。復号処理の完了は、無線信号処理演算装置１０３から無線伝送制御演算装置１０２に対する割り込み信号の送信や、両者の間のバッファに設けられた通知用のレジスタに無線信号処理演算装置１０３が書き込んだフラグ（例えば、１）を無線伝送制御演算装置１０２が検出すると（ステップ１０２５）、無線伝送制御演算装置１０２はこのレジスタに０を書き込み、制御チャネルバッファ３０８、非制御チャネルバッファ３０９、報知チャネルバッファ３１０及びアクセス制御チャネルバッファ３１１から各上り無線チャネルの復号結果を取得する。取得した復号結果は、ＭＡＣヘッダ、有効データブロック、パディング、及び復号の成功又は失敗を示すインジケータを含む。
【０１０４】
ＭＡＣパケット処理部３０６は、無線信号処理演算装置１０３から上り無線チャネルの復号処理完了通知を受けると、ステップ１０２６にてＵＣＣＨ２０９の受信処理、ステップ１０２７にて上りＳＣＨ２１１が当該フレーム内にあればＳＣＨ２１１の受信処理、及びステップ１０２８にてＡＣＣＨ２１０の受信処理を順次行う。
【０１０５】
ＵＣＣＨ２０９の構成は、図１３に示すＤＣＣＨ２０８と同様であるが、移動体２３が保持する非制御情報バッファ３０２内のデータ残留量を含む。
【０１０６】
図１６は、本実施例のＵＣＣＨ２０９の実施例を示す図である。
【０１０７】
制御チャネルバッファ３０８には、復号後のＵＣＣＨ２０９のＭＡＣデータブロックと、当該ＭＡＣデータブロックに関する誤り検出結果がＵＣＣＨ２０９毎に記録されている。
【０１０８】
ＵＣＣＨ２０９を通した下りＳＣＨ２１１の再送要求は、ＤＣＣＨ２０８を通した場合と同様である。ＭＡＣヘッダ内の下り非制御情報最終シーケンス番号と下り非制御情報再送要求ビットマップから、再送が必要なデータブロックがある場合、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａの下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト３０４７を更新する。図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａの下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号３０４６は、図１６のＭＡＣヘッダ２００８内にある下り非制御情報最終シーケンス番号の値で更新する。
【０１０９】
ＤＣＣＨ２０８毎の誤り検出結果を参照し、誤りがなければＭＡＣヘッダ及びパディングを除いたＭＡＣデータブロックを制御情報バッファ３０１へ書き込むとともに、図９（Ａ）に示す移動体管理テーブル３０４Ａの上り制御情報連続受信失敗回数３０５０を０にリセットする。誤りがある場合は、ＭＡＣデータブロックを制御情報バッファへ書き込まず、上り制御情報連続受信失敗回数３０５０に１を加算する。
【０１１０】
ＵＣＣＨ２０９の処理が完了すると、次は上りＳＣＨ２１１の受信処理を実行する。上りＳＣＨ２１１の構成は図１４と同様である。ただし、図１４中の下り非制御情報最終シーケンス番号と下り非制御情報シーケンス番号ビットマップは、それぞれ上り非制御情報最終シーケンス番号と上り非制御情報シーケンス番号ビットマップとなる。
【０１１１】
非制御チャネルバッファ３０９は、復号後の上りＳＣＨ２１１のＭＡＣデータブロックと、当該ＭＡＣデータブロックに関する誤り検出結果とを、上りＳＣＨ２１１チャネル及び上りＳＣＨ２１１内の複数の各ＭＡＣデータブロックについて記録する。
【０１１２】
まず、ＭＡＣヘッダ２００３内の上り非制御情報最終シーケンス番号と上り非制御情報シーケンス番号ビットマップ、ならびに各ＭＡＣデータブロックに関する誤り検出結果から、図９の上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号と上り非制御情報再送要求シーケンス番号リストを更新する。
【０１１３】
次に、誤りが検出されなかったＭＡＣデータブロックに関するセグメントを組み立てる。非制御チャネルバッファ３０９内に格納されているＭＡＣデータブロックのうち、誤り検出結果＝検出なしであるＭＡＣデータブロックを用いて、セグメント先頭から終端まで結合が可能なものは、非制御情報バッファ３０２へ書き込み、ＭＡＣデータブロック内の全てのセグメントが非制御情報バッファ３０２へ書き込み済みの場合は、非制御チャネルバッファ３０９から当該ＭＡＣデータブロックを削除する。
【０１１４】
ＳＣＨ２１１の処理が完了すると、次はＡＣＣＨ２１０の受信処理を実行する。
【０１１５】
図１７は、本実施例のＡＣＣＨ２１０の構成例を示す図である。
【０１１６】
ＡＣＣＨ２１０は、ＡＣＣＨデータ本体２０１０を含む。本実施例では、最低限、送信元の移動体識別子がＡＣＣＨ２１０を介して固定無線局１３へ伝わればよい。実運用上は、セキュリティ確保の観点から移動体認証に関わる情報をＡＣＣＨ２１０に含めてもよい。
【０１１７】
アクセス制御チャネルバッファ３１１は、復号後のＡＣＣＨ２１０のＭＡＣデータブロックと、当該ＭＡＣデータブロックに関する誤り検出結果をＡＣＣＨ２１０毎に記録する。誤り検出結果が誤りなしのＡＣＣＨ２１０は、そのままアクセス管理部３０７に転送される。誤り有りの場合は特に何もしない。
【０１１８】
図１８は、本実施例の無線信号処理演算装置１０３の構成例を示す図である。
【０１１９】
本実施例において、上り通信及び下り通信は、使用される無線チャネルが相補的となるが、取り扱う全てのデータブロックは符号化率、インターリーブパタン、変調方式、変調シンボル数を揃えているため、固定無線局１３と移動体２３は同一の無線信号処理演算装置１０３を有せばよく、取り扱う無線チャネルによって、参照する無線伝送バッファ１０６の部位が異なるだけである。
【０１２０】
無線信号処理演算装置１０３は、以下に説明する送信側の処理部４０１〜４０９を有する。図３で示す無線チャネルの順に、無線チャネルを構成するデータブロック毎に処理する。
【０１２１】
誤り検出符号部４０１は、無線伝送制御演算装置１０２が無線伝送バッファ１０６内に書き込んだＭＡＣデータブロックを読み込み、誤り検出符号を最後尾に付加する。例えば、誤り検出符号としては、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号を用いるとよい。
【０１２２】
誤り訂正符号部４０２は、受信側で誤り訂正するための冗長ビット系列を生成する。例えば、畳み込み符号化を用いるとよい。
【０１２３】
インターリーブ・リピティション・スクランブラ部４０３は、誤り訂正符号部４０２の出力にリピティションを行い、データブロック内のＤＱＰＳＫ変調シンボル数の２倍のビット数となるようにする。プログラム書き込みと同じタイミングで信号処理メモリ１０８に予め格納するインターリーブパタンを用いて、リピティション後のビット列を並び替える。インターリーブパタンは任意のものでよいが、並び替えはランダム性を有することが望ましい。インターリーブ後の出力と擬似乱数ビット列の、ビット毎の排他的論理和によりスクランブルをかける。擬似乱数ビット列は、インターリーブパタンと同様、予め信号処理メモリ１０８に格納しておく。
【０１２４】
ＤＱＰＳＫ変調部４０４は、スクランブル後のビット列を２ビットずつペアにし、０，０の順で入力された場合はπ／４、１，０と入力された場合は３π／４、１，１と入力された場合は５π／４、０，１と入力された場合は７π／４の位相デルタ値を割り当てる。図６で示すように、同一論理サブキャリア内の直前のＯＦＤＭシンボルを位相基準とし、位相基準に位相デルタ値を加算して２πのｍｏｄｕｌｏ演算した結果を当該論理サブキャリア及びＯＦＤＭシンボルの位相とし、さらにこれを位相基準と再定義し、同一論理サブキャリア内の次のＯＦＤＭシンボルの位相を決定することを繰り返す。
【０１２５】
リソースマッピング部４０５は、ＤＱＰＳＫ変調結果とヌルシンボル、及び差動ＱＰＳＫ位相基準シンボルを図５に示すように配置する。ヌルシンボルの配置は、図８のヌルシンボル配置オフセットの値と齟齬がないパタンを予め信号処理メモリ１０８に格納しておく。また、サブキャリア毎の差動ＱＰＳＫ位相基準シンボルも同様に、システム全体で共通のパタンを予め信号処理メモリ１０８に格納しておく。
【０１２６】
ＩＦＦＴ部４０６は、リソースマッピング部出力をＯＦＤＭシンボル毎にＩＦＦＴ処理を実行する。
【０１２７】
ＣＰ付加部４０７は、ＩＦＦＴ部４０６の出力からＣｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘを生成し、ＩＦＦＴ出力の前方に付加する。たとえば、ＩＦＦＴ出力が６４サンプルであり、ＣＰ長が１６サンプルである場合、ＣＰとしてはＩＦＦＴ出力の最終１６サンプルを取り出し、ＣＰ、ＩＦＦＴ出力の順に合計８０サンプルの塊を生成して出力する。
【０１２８】
時間多重部４０８は、図４に示すように、プリアンブル、データ本体、ガードタイムを時間多重する。プリアンブルは、予め信号処理メモリ１０８に格納しておく。データ本体は、ＣＰ付加部４０７の出力である。
【０１２９】
周波数シフト部４０９は、周波数ホッピングを実現するためのブロックであり、図８の説明で述べた周波数チャネルの決定方法に従って、時間多重部出力に対して位相シフトを行う。周波数チャネルを決定するためのｏｆｆｓｅｔとｓｔｅｐは、図８で示した周波数ホッピングオフセットと周波数ホッピング間隔であり、無線伝送制御演算装置１０２から無線信号処理演算装置１０３のレジスタに書き込んで設定する。同じくｆｒａｍｅは、スケジューラ３０５が決定した値を無線信号処理演算装置１０３のレジスタに書き込む。Ｌはシステム既定値であるため、予め信号処理メモリ１０８に記録してプログラムが参照するか、プログラム自身に組み込んでもよい。ｉは図８の説明で記載したように、無線チャネル個別に割り当てられる値であり、プログラム自身に無線チャネルとｉの変換式を組み込んでおくとよい。周波数シフト部４０９の出力は、無線信号送受信装置１０４へ入力される。
【０１３０】
無線信号処理演算装置１０３は、以下に説明する受信側の処理部４１０〜４１８を有する。送信側と同様に、図３で示す無線チャネルの順番で無線信号送受信装置１０４からデータブロックが入力され、無線チャネルを構成するデータブロック毎に処理を実行する。
【０１３１】
周波数シフト部４１０は、送信側の周波数シフト部４０９と同様の論理であるが、送信側とは逆の位相シフトを行う。
【０１３２】
プリアンブル検出部４１１は、マッチドフィルタなどによりプリアンブルの受信タイミングを検出する。
【０１３３】
ＦＦＴ部４１２は、プリアンブル検出部４１１が検出した当該無線チャネルのプリアンブルタイミングに基づいて、データ本体の各ＯＦＤＭシンボルのＣＰ直後から物理サブキャリア数に相当する一定サンプル数に対してＦＦＴ処理を実施し、周波数領域受信信号を取得する。
【０１３４】
干渉雑音電力推定部４１３は、送信側でも参照されている信号処理メモリ１０８内のヌルシンボルパタンに基づいて、各ＯＦＤＭシンボル及び各サブキャリアの干渉雑音電力を推定する。ＯＦＤＭシンボル＃ｏｆｄｍ、サブキャリア＃ｓｃの干渉雑音電力Ｅは、例えば以下のような平均化で推定できる。
【０１３５】
【数３】
2019161316.tif 000005
【０１３６】
Ｎ（ｏｆｄｍ，ｓｃ）は当該ＯＦＤＭシンボルかつサブキャリアにおいて観測された干渉雑音電力で、複素数のＩ成分と実数のＱ成分の２乗和である。α（ｏｆｄｍ，ｓｃ）はヌルシンボルかを示す関数で、ヌルシンボルである場合は１、ヌルシンボルでない場合は０を出力する。ａは平均化する範囲を決定するための値で、任意に決定してよい。
【０１３７】
復調処理部４１４は、ビット毎の尤度を求める。差動ＰＳＫ変調に対するビット毎の尤度を求める方法は、例えば、非特許文献１に開示されている方法を採用できる。
【０１３８】
デインターリーブ・スクランブラ部４１５は、復調処理部４１４の出力に最初にスクランブルをかける。送信側と同じ擬似乱数系列を用いるが、尤度がｂｏｏｌ値でなく連続値であるため、擬似乱数系列が０の場合は＋１を尤度に乗じ、擬似乱数系列が１の場合は−１を尤度に乗じる。その後、送信側でも使用したインターリーブパタンを参照し、デインターリーブを行う。
【０１３９】
尤度合成部４１６は、リピティション及び同一データブロックとして複数回送信されたデータを尤度レベルで合成する処理である。合成の際、干渉雑音電力推定部４１３が推定した雑音電力で尤度を除算することによって、干渉雑音電力に応じた尤度の重み付け合成を行う。データブロック間の合成の対象は、同一フレーム内の全ＢＣＨ２０７、Ｒフレーム連続で送信される各ＤＣＣＨ２０８、Ｒフレーム連続で送信される各ＵＣＣＨ２０９の３種である。
【０１４０】
ＤＣＣＨ２０８及びＵＣＣＨ２０９が各移動体２３に全フレーム割り当てがある条件で、Ｒ＝４の場合、ｆｒａｍｅを４で除した余りが０のときを初送とし、そのフレームから４フレーム連続で同じデータブロックを送ることにすると、ＤＣＣＨ２０８及びＵＣＣＨ２０９に関して、連続した４フレームがデータブロック間の合成の対象となる。ここで、Ｒ及び初送とするタイミングは、信号処理メモリ１０８に予め記録しておき、固定無線局１３と移動体２３との間で同一の設定とする。
【０１４１】
誤り訂正復号部４１７は、尤度合成部から出力されるビット毎の尤度に基づいて誤り訂正復号を行い、復号結果を硬判定して、０，１のビット列を出力する。誤り訂正のアルゴリズムとしては、例えばビタビ復号法を用いるとよい。
【０１４２】
誤り検出部４１８は、入力されるビット列にＣＲＣ検査を行い、誤りの有無を判定し、同判定結果と入力ビット系列からＣＲＣを除いたビット系列を、無線伝送バッファ１０６内の適切な無線チャネルの部分に書き込む。
【０１４３】
図１９は、本実施例の無線信号送受信装置１０４の構成例を示す図である。
【０１４４】
図１９において、上側が送信側で、無線信号処理演算装置１０３から出力されるベースバンドデジタル信号を高周波アナログ信号へ変換する機能を提供する。一方、下側は受信側で、アンテナから入力される高周波アナログ信号をベースバンドデジタル信号へ変換する機能を提供する。
【０１４５】
本実施例では、システム帯域外への輻射やシステム帯域外からの干渉の影響が考慮されておらず、入力レベルの急激な変動（例えば、システム帯域内の干渉が無から有に変化するような変動）が考慮されていない。このため、これらの機能を実現するための帯域制限フィルタや、自動的に受信利得を制御するＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）を追加で導入してもよい。
【０１４６】
Ｄ／Ａ変換部５０１は、無線信号処理演算装置１０３から出力されるベースバンドデジタル信号をベースバンドアナログ信号へ変換する。ＬＰＦ部５０２は、Ｄ／Ａ変換後に生じる不要な高周波成分のレベルを低減するために用いるローパスフィルタである。直交変調部５０３は、ベースバンド信号を高周波信号へ変換する。ＰＡ部５０４は、高周波アナログ信号を無線で送信するためのパワーアンプである。
【０１４７】
ＬＮＡ部５０６は、入力された信号を後段の処理が可能なレベルに増幅する低ノイズ増幅器である。直交復調器５０７は、高周波信号をベースバンド信号に変換する。ＬＰＦ部５０８は不要な高周波成分のレベルを低減するために用いるローパスフィルタである。Ａ／Ｄ変換部５０９は、ベースバンドアナログ信号をベースバンドデジタル信号へ変換する。
【０１４８】
送受信切り替えスイッチ５０５は、フレーム内でＴＤＤ通信を実現するために用いられる。送信信号や受信信号は図３に示す順番で送受信切り替えスイッチ５０５を通過するので、各無線チャネルが送信チャネルの場合は送信側に切り替え、受信チャネルの場合は受信側に切り替える。固定無線局１３側では、無線チャネルのタイミングを管理しているので、前述したタイミングで常時送受信を切り替える。一方、移動体２３側では、固定無線局１３が送信する無線信号に同期したタイミングで送受信を切り替えるため、タイミング同期が確立するまでは常に受信に切り替え、同期が確立した後はそのタイミングに従って送受信を切り替える。
【０１４９】
図２０は、本実施例の移動体２３側の無線伝送制御演算装置１０２の構成例を示す図である。
【０１５０】
移動体２３側の無線伝送制御演算装置１０２において、制御情報バッファ３０１及び非制御情報バッファ３０２の使用方法は、固定無線局１３側の無線伝送制御演算装置１０２と同じである。コンフィグ情報メモリ３０３は、固定無線局１３側と同じ情報を格納するが、報知チャネルで受信した結果、すなわち報知チャネルバッファ３１０の内容に基づいて図８と同じコンフィグ情報を記録する。
【０１５１】
移動体管理メモリ３０４は、図９と同様の内容だが上りと下りを読み替えてチャネルの割り当て情報を記録する。ただし、固定無線局１３と異なり当該移動体２３自身の情報のみを記録する。
【０１５２】
スケジューラ３０５は、固定無線局１３と同様に、一定周期毎（例えば１００ｍｓ毎）に起動する。スケジューラ３０５は、起動すると、まず固定無線局１３からの報知情報（図１５）を参照し、当該移動体２３が使用可能な無線チャネルの有無を判定する。ＵＣＣＨ２０９、ＳＣＨ２１１又はＡＣＣＨ２１０に関する割り当て対象の移動体識別子が、当該移動体２３を明示的に指示している場合は、制御情報バッファ３０１の内容、非制御情報バッファ３０２の内容、又は当該移動体２３の移動体識別子をそれぞれの無線チャネルで伝送するため、ＭＡＣパケット処理部３０６に伝送データを設定する。ＭＡＣパケット処理部３０６で生成するデータブロックは、それぞれ図１６、図１４、図１７に示すような形式である。
【０１５３】
ＵＣＣＨ２０９を送信する場合には、非制御情報バッファ３０２内に残留しているデータ量、すなわち図１６の非制御情報未送信データ量を毎回送信する。ただし、同一データブロックを連続送信している間は受信側での合成に支障が生じるため、当該データ量は更新しないとよい。
【０１５４】
移動体２３では、固定無線局１３と異なり、起動直後はシステムのタイミングが不定で、かつどの固定無線局１３にも接続していない状態である。この場合、まず移動体２３の無線信号処理演算装置１０３は、プリアンブルの受信タイミングに基づいて、固定無線局１３とのタイミング同期を確保する。次に、移動体２３は、タイミング同期を確保した固定無線局１３が出力している報知チャネル（ＢＣＨ）２０７の受信を試みる。当該フレーム内でどの移動体２３でも自由に使えるＡＣＣＨ２１０（移動体識別子０ｘＦＦＦＦ）が、当該報知チャネル２０７で報知されていれば、移動体２３はＡＣＣＨ２１０の送信を試みる。このとき、ＡＣＣＨ２１０のどのチャネルを使用するかは移動体２３自身が自由に決定してよい。送信したＡＣＣＨ２１０が固定無線局１３で受け入れられ、報知チャネルで一つのＤＣＣＨ２０８及びＵＣＣＨ２０９の少なくとも一つが当該移動体２３に割り当てられていることが確認できれば、固定無線局１３への接続は完了する。なお本実施例では、状態管理をスケジューラ３０５自身が、移動体２３が固定無線局１３に未接続かを判定する。
【０１５５】
図２１は、ハンドオーバ時の動作シーケンスを示す図である。
【０１５６】
移動体２３と、移動体２３と通信中の固定無線局１３Ａと、ハンドオーバ先となる固定無線局１３Ｂを考える。二つの固定無線局１３は、それぞれ通常の運用として報知チャネルを移動体２３に対して送信している。移動体２３は、二つの固定無線局１３から送信された報知チャネルを広帯域で受信し、全ての周波数ホッピングチャネル、及びフレーム内全ての報知チャネルの平均受信電力を測定する。
【０１５７】
次に、この測定結果に基づいて、固定無線局１３Ａの報知チャネルホッピングパタンに関する平均受信電力を基準とし、固定無線局１３Ａ以外のホッピングパタンについても総当りで平均化した電力を求める。そして、基準値よりＸ［ｄＢ］低い水準を閾値として、閾値を超えたホッピングパタンのうち最大の平均受信電力のものを特定し、周波数ホッピングオフセットとホッピング間隔をＵＣＣＨ２０９で固定無線局１３Ａへ送信する。
【０１５８】
固定無線局１３は、ＵＣＣＨ２０９を受信すると、初期設定されるネイバーリストを参照し、ＵＣＣＨ２０９で受信した周波数ホッピングオフセットとホッピング間隔を用いてテーブルを検索し、固定無線局１３Ｂを特定し、固定無線局１３Ｂに対してハンドオーバのためのリソース予約を要求する。
【０１５９】
固定無線局１３Ｂは、リソース予約要求を受信すると、予約可能な制御系チャネル（ＤＣＣＨ２０８、ＵＣＣＨ２０９）がある場合はポジティブなレスポンス、ない場合はネガティブなレスポンスを返す。ポジティブなレスポンスを返した場合は、ハンドオーバ対象移動体専用のＡＣＣＨ２１０を一定時間（例えば１秒）確保し続け、ＢＣＨ２０７にてＡＣＣＨ２１０の割り当て情報を伝送する。固定無線局１３Ｂからのレスポンスは、ＤＣＣＨ２０８により固定無線局１３Ａから移動体２３に通知される。ここで、移動体２３がネガティブなレスポンスを受信した場合、固定無線局１３Ａに接続したままの状態でハンドオーバ動作をやり直すとよい。
【０１６０】
移動体２３は、ポジティブなレスポンスを受けた場合、自身のタイミングでハンドオーバのトリガをかける。具体的には、制御系チャネルの連続送信の切れ目のタイミングで、かつ固定無線局１３Ｂのホッピングパタンの平均受信電力が、固定無線局１３Ａの平均受信電力よりＹ［ｄＢ］低い閾値を上回る場合、ハンドオーバのトリガをかける。ハンドオーバのトリガによって、移動体２３が固定無線局１３Ｂに対してハンドオーバ対象移動体専用のＡＣＣＨ２１０を送信する。これに対し固定無線局１３Ｂが制御系チャネルを割り当て、割り当て情報をＢＣＨ２０７で移動体２３に通知することによってハンドオーバが完了する。
【０１６１】
固定無線局１３Ｂとの通信確立以降、移動体２３は固定無線局１３Ａに何も送信しなくなるため、固定無線局１３Ａは当該移動体２３からの制御情報の受信に連続して失敗し、実施例１で示したように暗黙的な通信切断となる。
【０１６２】
固定無線局１３Ｂから移動体２３に制御系チャネルの割り当て情報が来ずに所定時間が経過した場合、移動体２３はハンドオーバ失敗と判定し、固定無線局１３Ａとの通信を継続する。
【０１６３】
以上の手順によるハンドオーバを実現するため、いくつか機能を実施例１のシステムに追加する。
【０１６４】
一つ目は、図１６に示すＵＣＣＨ２０９のＭＡＣヘッダに、ネイバーＦＨ情報があるかのインジケータと、前述した手順で観測された周波数ホッピングオフセット及び周波数ホッピング間隔の情報を追加する。
【０１６５】
二つ目は、移動体２３の無線信号処理演算装置１０３に、広帯域受信の機能を追加する。実施例１で示した主信号の処理と並行して全ての周波数ホッピングチャネルと、フレーム内ＢＣＨ２０７に関する平均受信電力を測定し、無線伝送制御演算装置１０２から測定結果を参照可能とする。
【０１６６】
三つ目は、移動体２３の無線伝送制御演算装置１０２に、前述した平均受信電力情報から近傍の固定無線局１３の周波数ホッピングオフセットと周波数ホッピング間隔を特定する機能を追加する。
【０１６７】
四つ目は、固定無線局１３の無線伝送制御演算装置１０２に、ハンドオーバ対象の移動体２３に対する制御系チャネルの予約要求メッセージと応答メッセージを固定無線局１３間で伝送する機能と、リソース予約処理を行う機能を追加し、これらの組み合わせと近傍の固定無線局１３を関連付けたテーブルを追加する。さらに、このテーブルから前記組み合わせに対応する近傍の固定無線局１３を特定する機能を移動体２３の無線伝送制御演算装置１０２に追加する。
【０１６８】
五つ目は、図１３に示すＤＣＣＨ２０８のＭＡＣヘッダに、ネイバー固定無線局１３でのリソース予約が完了したことを示すインジケータを追加する。
【０１６９】
六つ目は、図１５のＢＣＨ２０７のデータ構成に、ハンドオーバ関連の閾値計算に用いるＸ［ｄＢ］とＹ［ｄＢ］を通知する機能を追加する。
【０１７０】
＜実施例２＞
実施例３では、システム運用者が操作する保守端末装置１７と固定無線局１３をバックボーンネットワークで接続し、保守端末装置１７からの指示が固定無線局１３のネットワークインターフェース装置を介して無線伝送制御演算装置１０２内のスケジューラ３０５に伝送されるよう、実施例１又は実施例２のシステムにおいて伝送路を拡張する。
【０１７１】
保守端末装置１７からスケジューラ３０５に対し、図１５に示すＳＣＨ２１１の通信方向及び移動体識別子に相当する非制御系チャネルの割り当て情報を直接指示することによって、例えば非常事態に陥った移動体２３への指示や、移動体２３からの情報収集に通信帯域を傾斜配分できる。保守端末装置１７がスケジューラ３０５に対して直接指示する状況においても、報知チャネル（ＢＣＨ）２０７、アクセス制御チャネル（ＡＣＣＨ）２１０、及び制御系チャネル（ＤＣＣＨ２０８、ＵＣＣＨ２０９）は、スケジューラ３０５の自律動作によって制御される。
【０１７２】
スケジューラ３０５は、実施例１や実施例２のように、完全に自律で動作するモードと、非制御系チャネル割り当てのみ保守端末装置１７に従うモードの２モードを有するとよく、モードの切り替えは保守端末装置１７が管理するとよい。
【０１７３】
以上に説明したように、本発明の実施例によると、無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネル（ＤＣＣＨ２０８、ＵＣＣＨ２０９）と、移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）と、全ての移動体２３に無線制御情報を通知する報知チャネル（ＢＣＨ２０７）と、移動体２３から前記固定無線局１３への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネル（ＡＣＣＨ２１０）とを含み、固定無線局１３は、無線フレーム内で、制御系チャネルの上り（ＵＣＣＨ２０９）及び下り（ＤＣＣＨ２０８）のチャネルペアを少なくとも一つ移動体２３に割り当て、非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）における上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）を移動体２３に動的に割り当てる。このため、非制御系チャネルが割り当てられる移動体２３や通信方向（上り、下り）を柔軟に変更可能に無線フレームを構成できるので、移動体２３の制御のための通信帯域は継続的に提供しつつ、特定の端末に多くの通信帯域を配分が可能となる。例えば、緊急事態が発生して多くの非制御系情報の伝送が必要な移動体２３へ通信帯域を傾斜的に配分できる。さらに、制御系の上り及び下りチャネルを各移動体２３に固定的に確保しておくことによって、緊急事態においても移動体２３の制御のための通信帯域は継続的に提供でき、移動体２３の制御に支障が生じない。
【０１７４】
また、移動体２３は、送信すべき非制御系情報が発生した場合、移動体２３に割り当てられたチャネルペアに含まれる上り制御系チャネル（ＵＣＣＨ２０９）の少なくとも一つを用いて、上り非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）の割り当てを固定無線局１３へ要求するので、常に割り当てられている制御系チャネル（ＵＣＣＨ２０９）を有効活用して、迅速に割り当てを要求できる。
【０１７５】
また、固定無線局１３は、上り非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）の割り当て要求を受信した場合又は送信すべき非制御系情報が発生した場合に、非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）を割り当てる移動体２３及び当該非制御系チャネルの上り又は下りの通信方向を決定し、決定の結果を報知チャネル（ＢＣＨ２０７）を用いて全ての移動体２３に通知するので、個別に移動体２３へ通知する必要がなく、回線利用効率を向上できる。また、まだ固定無線局１３に接続していない移動体２３にも非制御系チャネルの割り当てを通知できる。
【０１７６】
また、固定無線局１３は、割り当て優先度が高い移動体２３の指示を受けた後、当該移動体２３から上り非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）の割り当て要求を受信した場合又は当該移動体２３に送信すべき非制御系情報が発生した場合に、当該移動体２３に対して非制御系チャネルを優先的に割り当てるので、緊急事態が発生して多くの非制御系情報の伝送が必要な移動体２３へ通信帯域を傾斜的に配分できる。
【０１７７】
また、固定無線局１３は、報知チャネル（ＢＣＨ２０７）の無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを複数回送信するので、重要な情報であるチャネル割り当てを確実に移動体２３に通知できる。
【０１７８】
また、固定無線局１３は、報知チャネル（ＢＣＨ２０７）の無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを、異なる周波数で複数回送信するので、周波数ダイバーシティの効果によってフェージング対策をして、重要な情報であるチャネル割り当てを確実に移動体２３に通知できる。
【０１７９】
また、各チャネルは、ガード区間、プリアンブル、１又は複数のデータブロックで構成され、チャネル間及び同一チャネル内の複数のデータブロック間で、符号化率、インターリーブパタン、変調方式、及び変調シンボル数を等しくするので、複数の方式に対応したハードウェア構成を持つ必要がなく、ハードウェアを簡易に構成できる。
【０１８０】
また、各データブロックは、位相基準シンボル、ヌルシンボル、及び差動ＱＰＳＫ変調シンボルで構成されるので、ヌルシンボルによって干渉の程度を測定でき、差動ＱＰＳＫ変調によって高速移動にも対応できる。
【０１８１】
また、差動ＱＰＳＫ変調は、ヌルシンボルを除いた位相基準シンボル及び差動ＱＰＳＫシンボルに論理的な周波数インデックスを割り当て、同一の周波数インデックスとなる前記シンボル間で差動変調するので、相関が高いシンボル間で変調することによって、誤り率を低減できる。
【０１８２】
また、固定無線局１３及び移動体２３は、非制御系チャネル（ＳＣＨ２１１）内のデータブロックのうち、一部又は全ての受信を失敗した場合、制御系チャネル（ＤＣＣＨ２０８、ＵＣＣＨ２０９）で再送対象のデータブロックを指定するので、再送情報を伝送するための専用のチャネルを設けることなく、常に割り当てられている制御系チャネル（ＵＣＣＨ２０９）を有効活用でき、オーバーヘッドを削減できる。
【０１８３】
また、
前記固定無線局１３は、前記アクセス制御チャネルが、全ての移動体２３からの送信を許可するモードと、特定の移動体２３のみからの送信を許可するモードとのいずれで動作するかを決定し、前記決定の結果を前記報知チャネルを用いて全ての前記移動体２３に通知するので、ハンドオーバの成功率を向上できる。
【０１８４】
また、移動体２３は、固定無線局１３と同様に、ネットワークインターフェース装置１０１と無線伝送制御演算装置１０２と無線信号処理演算装置１０３と無線信号送受信装置１０４とを有し、無線伝送制御演算装置１０２が実行する処理を、固定無線局１３用と移動体２３用とで切り替えることによって、固定無線局１３又は移動体２３のいずれかを構成可能としたので、同じハードウェア上で動作するプログラムの変更のみ固定無線局１３又は移動体２３を構成できる。
【０１８５】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【０１８６】
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
【０１８７】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
【０１８８】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【０１８９】
１１…制御情報伝送装置 
１２…非制御情報伝送装置
１３…固定無線局
１４…無線伝送装置
１５…アンテナ
１６…バックボーンネットワーク
１７…保守端末装置
２１…制御情報伝送装置
２２…非制御情報伝送装置
２３…移動体
２４…無線伝送装置
２５…アンテナ
１０１…ネットワークインターフェース装置
１０２…無線伝送制御演算装置
１０３…無線信号処理演算装置
１０４…無線信号送受信装置
１０５…パケットバッファ
１０６…無線伝送バッファ
１０７…無線制御メモリ
１０８…信号処理メモリ
１０９…共通バス
１１０…プログラムメモリ
１１１…ブート処理装置
２０１…フレーム
２０２…報知チャネル群
２０３…下り移動体制御情報伝送チャネル
２０４…上り移動体制御情報伝送チャネル
２０５…アクセス制御チャネル
２０６…非制御情報共有伝送チャネル
２０７…報知チャネル
２０８…下り移動体制御情報伝送チャネル
２０９…上り移動体制御情報伝送チャネル
２１０…アクセス制御チャネル
２１１…非制御情報共有伝送チャネル
２２１…プリアンブル
２２２…データ
２２３…ガード区間
２３１…位相基準シンボル
２３２…ガードサブキャリア及びＤＣサブキャリア
２３３…データシンボル
２３４…ヌルシンボル
２４１…論理サブキャリア
３０１…移動体制御情報バッファ
３０２…非制御情報バッファ
３０３…コンフィグ情報メモリ
３０４…移動体管理メモリ
３０５…スケジューラ
３０６…ＭＡＣパケット処理部
３０７…アクセス管理部
３０８…移動体制御チャネルバッファ
３０９…非制御チャネルバッファ
３１０…報知チャネルバッファ
３１１…アクセス制御チャネルバッファ
４０１…誤り検出符号部
４０２…誤り訂正符号部
４０３…インターリーブ・リピティション・スクランブラ部
４０４…ＤＱＰＳＫ変調部
４０５…リソースマッピング部
４０６…ＩＦＦＴ部
４０７…ＣＰ付加部
４０８…時間多重部
４０９…送信側周波数シフト部
４１０…受信側周波数シフト部
４１１…プリアンブル検出部
４１２…ＦＦＴ部
４１３…干渉雑音電力推定部
４１４…復調処理部
４１５…デインターリーブ・スクランブラ部
４１６…尤度合成部
４１７…誤り訂正復号部
４１８…誤り検出部
５０１…デジタルアナログ変換部
５０２…ローパスフィルタ
５０３…直交変調部
５０４…パワーアンプ
５０５…送信受信切り替え部
５０６…低ノイズ増幅部
５０７…直交復調部
５０８…ローパスフィルタ
５０９…アナログデジタル変換部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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