(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムにおいて、
前記端末局は、前記基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で割当要求信号を前記基地局に送信する手段を備え、
前記基地局は、前記割当要求信号を受信した前記未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知する手段を備え、
前記割当要求信号を送信した端末局は、前記基地局から割当許可された周波数帯域を占有するとともに、前記最大割当可能周波数帯域を超えない範囲で占有する周波数帯域を増減する処理を繰り返す手段を備えた
ことを特徴とするＦＤＭＡ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のＦＤＭＡ通信システムにおいて、
前記基地局は、配下の端末局から割当要求信号を受信しまたは通信中の端末局が通信停止して前記最大割当可能周波数帯域に変更が生じたことを検出した場合に、前記制御チャネルを用いて配下の全ての端末局に対して前記最大割当可能周波数帯域の変更を通知し、前記端末局は、前記最大割当可能周波数帯域を超えない範囲内で端末局が占有する周波数帯域を増減する処理を行う構成である
ことを特徴とするＦＤＭＡ通信システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＦＤＭＡ通信システムにおいて、
前記最大割当可能周波数帯域は、前記端末局から前記基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域に対して、各端末局が占有しない少なくとも１つの未使用の周波数帯域を設けるように設定され、この未使用の周波数帯域で前記端末局が前記割当要求信号を送信する構成である
ことを特徴とするＦＤＭＡ通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載のＦＤＭＡ通信システムにおいて、
前記端末局は、前記最大割当可能周波数帯域の増減によって占有する周波数帯域を増減させるときに、所定の周波数帯域を確保し、当該周波数帯域を用いた通信を維持する構成である
ことを特徴とするＦＤＭＡ通信システム。
【請求項５】
１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信方法において、
前記端末局は、前記基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で割当要求信号を前記基地局に送信するステップを有し、
前記基地局は、前記割当要求信号を受信した前記未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知するステップを有し、
前記割当要求信号を送信した端末局は、前記基地局から割当許可された周波数帯域を占有するとともに、前記最大割当可能周波数帯域を超えない範囲で占有する周波数帯域を増減する処理を繰り返すステップを有する
ことを特徴とするＦＤＭＡ通信方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＦＤＭＡ通信方法において、
前記最大割当可能周波数帯域は、前記端末局から前記基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域に対して、各端末局が占有しない少なくとも１つの未使用の周波数帯域を設けるように設定され、この未使用の周波数帯域で前記端末局が前記割当要求信号を送信する
ことを特徴とするＦＤＭＡ通信方法。
【請求項７】
１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムの基地局装置において、
前記端末局が前記基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で送信した割当要求信号を受信したときに、当該未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知する手段と、
配下の端末局から割当要求信号を受信しまたは通信中の端末局が通信停止して前記最大割当可能周波数帯域に変更が生じたことを検出した場合に、前記制御チャネルを用いて配下の全ての端末局に対して前記最大割当可能周波数帯域の変更を通知する手段と
を備えたことを特徴とするＦＤＭＡ通信システムの基地局装置。
【請求項８】
１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムの端末局装置において、
前記基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で割当要求信号を前記基地局に送信する手段と、
前記割当要求信号を受信した前記基地局が前記未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知したときに、割当許可された周波数帯域を占有するとともに、最大割当可能周波数帯域を超えない範囲で占有する周波数帯域を増減する処理を繰り返す手段と
を備えたことを特徴とするＦＤＭＡ通信システムの端末局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システム、ＦＤＭＡ通信方法、基地局装置および端末局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信では、複数の無線局に無線リソースを干渉なくかつ効率的に割り当てるため、例えば周波数帯域を分割して各無線局に割り当てるＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）方式などのアクセス制御技術が用いられる。
【０００３】
さらに、ＦＤＭＡ通信システムでは、収容局数やトラフィックが時間に応じて変動する場合に、周波数利用効率の高いアクセス制御技術として、通信を行う無線局の要求に応じて必要な周波数チャネルを割り当てるＤＡＭＡ（Demand Assign Multiple Access ）が有効とされている。これは、ＤＡＭＡを制御する基地局が逐次端末局の所要帯域および回線状態を管理し、効率的に帯域割り当てを行うことができるからである。しかし、ＤＡＭＡシステムは、全端末局を管理する複雑な集中制御機構が必要であるのに加え、制御に必要なオーバーヘッドが増加するため、チャネルを割り当てるまでの接続遅延や、帯域の利用効率が減少する課題があった。
【０００４】
そのため、ＤＡＭＡに代わり、集中制御を行うことなく空き帯域を有効利用できるアクセス制御技術が従来より検討されてきた。例えば、ランダムアクセスに代表されるＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）技術（非特許文献１）や、Aloha 技術（非特許文献２）である。これらは自律的にセンシング等を行って時間方向で棲み分けを行うことで、空いているリソースを効率よく利用する方式である。
【０００５】
また、特許文献１は、周波数ホッピングによって複数の端末局の帯域占有状態を切り替えることを目的とする技術である。しかし、本技術は、全端末局を管理し、要求トラフィック量に応じて割当帯域を算出する集中制御局が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】Mattisson, Sven. "Frequency-hopping in a bandwidth-on-demand system." U.S. Patent No.6,246,713. 12 Jun. 2001.
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ziouva, Eustathia, and Theodore Antonakopoulos. "CSMA/CA performance under high traffic conditions: throughput and delay analysis." Computer communications 25.3 (2002): 313-321.
【非特許文献２】Abramson, Norman. "THE ALOHA SYSTEM: another alternative for computer communications." Proceedings of the November 17-19, 1970, fall joint computer conference. ACM, 1970.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
分散制御を行うＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、同じ周波数の時間リソースを複数の無線局で分割しながらシェアする方式であるため、各ユーザが割り当てられた周波数リソースを継続的に時間占有利用するＦＤＭＡ通信システム（例えば衛星通信システム）には適用できない。
【０００９】
さらに、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、他の無線局の通信状態をセンシングすることが必要であるが、36,000km離れた静止衛星を仲介して行われる衛星通信システムの場合は、往復で0.25sec の遅延が生じてしまうため、衝突回避のためのバックオフ時間が多大になる。その結果、回線確立時間が長くなり、システムとして回線利用効率が低下する問題がある。  
【００１０】
このように、例えば衛星通信システムにおいて帯域幅の異なる複数のアプリケーションに対応するには、集中制御を要することなく衛星トランスポンダ帯域を有効利用し、かつ災害時の衛星電話のような重要回線を維持するアップリンクランダムアクセス技術が必要となる。
【００１１】
本発明は、１つの基地局と複数の端末局で構成されるＦＤＭＡ通信システムにおいて、集中制御を要することなく各端末局がそれぞれの要求帯域に応じて自律的に周波数帯域を分割し、かつ端末局ごとに所定の回線を維持することができるＦＤＭＡ通信システム、ＦＤＭＡ通信方法、基地局装置および端末局装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムにおいて、端末局は、基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で割当要求信号を基地局に送信する手段を備え、基地局は、割当要求信号を受信した未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知する手段を備え、割当要求信号を送信した端末局は、基地局から割当許可された周波数帯域を占有するとともに、最大割当可能周波数帯域を超えない範囲で占有する周波数帯域を増減する処理を繰り返す手段を備える。
【００１３】
第１の発明のＦＤＭＡ通信システムにおいて、基地局は、配下の端末局から割当要求信号を受信しまたは通信中の端末局が通信停止して最大割当可能周波数帯域に変更が生じたことを検出した場合に、制御チャネルを用いて配下の全ての端末局に対して最大割当可能周波数帯域の変更を通知し、端末局は、最大割当可能周波数帯域を超えない範囲内で端末局が占有する周波数帯域を増減する処理を行う構成である。
【００１４】
第１の発明のＦＤＭＡ通信システムにおいて、最大割当可能周波数帯域は、端末局から基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域に対して、各端末局が占有しない少なくとも１つの未使用の周波数帯域を設けるように設定され、この未使用の周波数帯域で端末局が割当要求信号の送信を可能とする構成である。
【００１５】
第１の発明のＦＤＭＡ通信システムにおいて、端末局は、最大割当可能周波数帯域の増減によって占有する周波数帯域を増減させるときに、所定の周波数帯域を確保し、当該周波数帯域を用いた通信を維持する構成である。
【００１６】
第２の発明は、１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信方法において、端末局は、基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で割当要求信号を基地局に送信するステップを有し、基地局は、割当要求信号を受信した未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知するステップを有し、割当要求信号を送信した端末局は、基地局から割当許可された周波数帯域を占有するとともに、最大割当可能周波数帯域を超えない範囲で占有する周波数帯域を増減する処理を繰り返すステップを有する。
【００１７】
第２の発明のＦＤＭＡ通信方法において、最大割当可能周波数帯域は、端末局から基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域に対して、各端末局が占有しない少なくとも１つの未使用の周波数帯域を設けるように設定され、この未使用の周波数帯域で端末局が割当要求信号を送信する。
【００１８】
第３の発明は、１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムの基地局装置において、端末局が基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で送信した割当要求信号を受信したときに、当該未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知する手段と、配下の端末局から割当要求信号を受信しまたは通信中の端末局が通信停止して最大割当可能周波数帯域に変更が生じたことを検出した場合に、制御チャネルを用いて配下の全ての端末局に対して最大割当可能周波数帯域の変更を通知する手段とを備える。
【００１９】
第４の発明は、１つの基地局と複数の端末局で構成され、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムの端末局装置において、基地局へのアップリンクで使用可能な全周波数帯域から未使用の周波数帯域を検出し、その未使用の周波数帯域で割当要求信号を基地局に送信する手段と、割当要求信号を受信した基地局が未使用の周波数帯域の割当許可と、その時点で通信中の端末局数に応じた最大割当可能周波数帯域を制御チャネルで通知したときに、割当許可された周波数帯域を占有するとともに、最大割当可能周波数帯域を超えない範囲で占有する周波数帯域を増減する処理を繰り返す手段とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、各端末局が互いに異なる周波数帯域を占有して通信を行うＦＤＭＡ通信システムにおいて、各端末局が周波数帯域の占有状況を把握し、自律的に周波数帯域幅を増減することによって、従来技術では実現困難であったＦＤＭＡシステムで自律的に共通周波数帯域を複数の端末局で柔軟に同時シェアすることが可能となり、空き周波数帯域を効率よく利用することができる。
【００２１】
また、本発明では、各端末局が異なる周波数帯域を使って割当要求信号を送信するため、各端末局間の割当要求信号の衝突確率が低減することを前提に、バックオフ時間の設計ができるため、回線利用効率を改善することができる。
【００２２】
また、本発明では、各端末局が自律的に未使用の周波数帯域を選定し、周波数帯域幅を増減することで、集中制御局を用いた高コストな回線制御システムが不要となる。
【００２３】
さらに、付随する効果として、本発明では徐々に回線速度を増速する方式とすることにより、衝突確率を減らし、ＦＤＭＡ通信システムとしての回線利用効率がさらに向上することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＦＤＭＡ通信システムの構成例を示す図である。
【図２】基地局１０および端末局２０の構成例を示す図である。
【図３】基地局１０および端末局２０における処理手順例を示すフローチャートである。
【図４】端末局２０−１の通信開始時の処理例を示す図である。
【図５】端末局２０−１の通信開始時の基地局１０の処理例を示す図である。
【図６】端末局２０−１が他の周波数スロットを占有する処理例を示す図である。
【図７】端末局２０−１が最大割当可能周波数スロット数を占有、端末局２０−２の通信開始時の処理例を示す図である。
【図８】端末局２０−１が占有周波数スロットの一部を開放する処理例を示す図である。
【図９】端末局２０−１，２０−２が最大割当可能周波数スロット数を占有している状態を示す図である。
【図１０】端末局２０−２が最大割当可能周波数スロット数の占有前、端末局２０−３の通信開始時の処理例を示す図である。
【図１１】端末局２０−１が占有周波数スロットの一部を開放する処理例を示す図である。
【図１２】端末局２０−１〜２０−３が最大割当可能周波数スロット数を占有している状態を示す図である。
【図１３】端末局２０−１が通信停止したときの基地局１０の処理例（Ｓ８）を示す図である。
【図１４】端末局２０−２，２０−３が最大割当可能周波数スロット数を占有している状態を示す図である。
【図１５】優先する周波数スロットの例を示す図である。
【図１６】ダウンリンク制御チャネルのＴＤＭＡ制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（システム構成）
図１は、本発明のＦＤＭＡ通信システムの構成例を示す。
図１において、ＦＤＡＭ通信システムは、１台の基地局１０と、複数台（ここでは３台）の端末局２０−１〜２０−３により構成される。ダウンリンクは基地局１０から端末局２０への通信、アップリンクは端末局２０から基地局１０への通信を示す。本システム構成における周波数チャネルは、ダウンリンク制御チャネルとアップリンクチャネルで構成され、アップリンクチャネルは一定の周波数帯域幅ごとに周波数スロット（ｆ１〜ｆ８）を割り当てており、基地局１０および端末局２０ともに当該周波数スロット位置を把握しているものとする。
【００２６】
（基地局および端末局の構成例）
図２は、基地局１０および端末局２０の構成例を示す。
図２において、基地局１０は、上り信号受信部１１、周波数スロット占有状態検出部１２、割当要求信号検出部１３、接続端末記憶部１４、最大割当可能周波数スロット数算出部１５、下り信号送信部１６により構成される。端末局２０は、下り信号受信部２１、周波数スロット占有状態検出部２２、ＡＣＫ信号検出部２３、最大割当可能周波数スロット数検出部２４、帯域幅増減制御部２５、上り信号送信部２６により構成される。
【００２７】
図３は、基地局１０および端末局２０における処理手順例を示す。
図２および図３において、端末局２０の上り信号送信部２６は、キャリアセンスによってアップリンクチャネルの未使用の周波数スロットｆi を検出し（Ｓ１）、その周波数スロットｆi で上り制御信号（割当要求信号）を基地局１０に送信する（Ｓ２）。割当要求信号は、同期用プリアンブルと端末番号を有する。なお、アップリンクチャネルの周波数スロットの占有情報が基地局１０からダウンリンク制御チャネルで通知される場合には、端末局２０はアップリンクチャネルの周波数スロットの占有情報から未使用の周波数スロットｆi を検出してもよい。
【００２８】
基地局１０の上り信号受信部１１は、割当要求信号が正常に受信されたか否かを判断し（Ｓ３）、割当要求信号を正常に受信し、当該周波数スロットｆi の割り当てを許可する場合に下り制御信号（ＡＣＫ信号）を生成し、下り信号送信部１６からダウンリンク制御チャネルで送信する（Ｓ４）。ＡＣＫ信号は、ＡＣＫ通知情報、割当要求信号に対して割当許可を与える端末番号、割当許可の周波数スロット番号ｆi 、最大割当可能周波数スロット数Ｍを有する。
【００２９】
ここで、周波数スロット占有状態検出部１２はアップリンクチャネルの周波数スロットの占有状態を検出し、割当要求信号検出部１３は割当要求信号を受信した周波数スロット番号ｆi と端末番号を検出し、それぞれ接続端末記憶部１４に通知する。最大割当可能周波数スロット数算出部１５は、接続端末記憶部１４で把握している通信中の端末局数ｍと、アップリンクチャネルの周波数スロット数ｓ（図１の場合はｓ＝８）に基づいて、各端末局における最大割当可能周波数スロット数Ｍを次式により算出する。
Ｍ＝[(ｓ−ａ)／ｍ] 
なお、 [ｘ] はｘ以下の最大整数とし、ａは任意の数であるが、例えばａ＝１とした場合には少なくとも１つの周波数スロットが空きとなり、少なくとも１つの端末局で割当要求信号の送信が可能となる。
【００３０】
端末局２０の下り信号受信部２１およびＡＣＫ信号検出部２３は、ダウンリンク制御チャネルでＡＣＫ信号を検出すると、上り信号送信部２６から割当許可された周波数スロットｆi でデータ信号の送信を開始する（Ｓ５）。また、最大割当可能周波数スロット数検出部２４は、自局宛のＡＣＫ信号に限らず、他局宛のＡＣＫ信号であっても最大割当可能周波数スロット数Ｍを検出し、周波数スロット占有状態検出部２２は占有周波数スロット数Ｕを検出し、それぞれ帯域幅増減制御部２５に通知する。帯域幅増減制御部２５は、占有周波数スロット数Ｕが最大割当可能周波数スロット数Ｍに達するまで、ステップＳ１に戻って、追加する周波数スロットの割当要求を繰り返す（Ｓ６，Ｓ７）。
【００３１】
一方、基地局１０は、通信中の端末局が通信停止となったことを検出すると、通信中の端末局数ｍが減少するために最大割当可能周波数スロット数Ｍを計算しなおし、最大割当可能周波数スロット数Ｍの変更通知信号を送信する（Ｓ８）。このＭの変更通知信号は、図２に示すＡＣＫ信号のフレーム構成に対して、最大割当可能周波数スロット数Ｍのみが有効な構成となる。
【００３２】
ここで、最大割当可能周波数スロット数Ｍは、端末局から割当要求信号を受信した場合には減り、通信中の端末局が通信停止となった場合には増えることになる。端末局２０は、ＡＣＫ信号またはＭの変更通知信号により得られる最大割当可能周波数スロット数Ｍと現在の占有周波数スロット数Ｕとを比較し（Ｓ９）、Ｍ＜Ｕとなっていれば占有周波数スロット数Ｕを最大割当可能周波数スロット数Ｍまで削減し（Ｓ10）、Ｍ≧ＵとなっていればステップＳ６に戻り、さらに占有周波数スロット数が最大割当可能周波数スロット数Ｍに達するまで、ステップＳ１に戻って、追加する周波数スロットの割当要求を繰り返す（Ｓ６，Ｓ７）。
【００３３】
以下、図４〜図１６を参照して具体的に説明する。
図４は、端末局２０−１の通信開始時の処理例（Ｓ１，Ｓ２）を示す。ここでは、全端末局２０−１〜２０−３は通信を行っていないものとする。
【００３４】
図４において、端末局２０−１は、キャリアセンスによって未使用の周波数スロットf1を検出し、その周波数スロットf1で割当要求信号を送信する。割当要求信号は、同期用プリアンブルを付加したバースト信号であり、連続的に送信することで基地局での受信同期確立を容易にするとともに、他局がキャリアセンスした際に未使用の周波数スロットと誤判定されることを防ぐ。
【００３５】
なお、例えば端末局２０−１，２０−２がキャリアセンスし、ともに未使用の周波数スロットf1で割当要求信号を同時に送信する場合も想定される。その場合には、それぞれの割当要求信号が衝突して基地局１０に正常に受信されず、基地局１０から各端末局に対してＡＣＫ信号も返信されない。割当要求信号を送信した端末局２０−１，２０−２が所定時間内にＡＣＫを受信しない場合には、再度キャリアセンスを行ってランダムに未使用の周波数スロットを検出した後に、それぞれランダム時間後に割当要求信号を送信することにより、衝突を回避することができる。以下に示す処理例においても同様である。
【００３６】
図５は、端末局２０−１の通信開始時の基地局１０の処理例（Ｓ３，Ｓ４）を示す。
図５において、基地局１０は、周波数スロットf1で割当要求信号を受信すると、ダウンリンク制御チャネルを用いて端末局２０−１へのＡＣＫ信号を送信する。ＡＣＫ信号には、ＡＣＫ通知、ＡＣＫ信号の宛先となる端末番号（１）、周波数スロット番号（f1）、最大割当可能周波数スロット数（Ｍ＝[(8-1)/1] ＝７）が付与される。このＡＣＫ信号は、端末２０−１が宛先になっているが、他の端末局２０−２，２０−３でも最大割当可能周波数スロット数（７）の識別が可能である。
【００３７】
図６は、端末局２０−１が他の周波数スロットを占有する処理例（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ１，Ｓ２）を示す。
図６において、端末局２０−１は、ＡＣＫ信号を受信すると、周波数スロットf1でデータ信号の送信を開始するとともに、Ｍ（＝７）＞Ｕ（＝１）であるので、続いてキャリアセンスによって未使用の周波数スロットf3を検出し、その周波数スロットf3で割当要求信号を送信する。以下同様に、周波数スロットf3でデータ信号の送信を開始し、さらに占有周波数スロット数Ｕが最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝７）に達するまでＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返す。
【００３８】
図７は、端末局２０−１が最大割当可能周波数スロット数を占有し、端末局２０−２の通信開始時の処理例（Ｓ７，Ｓ１，Ｓ２）を示す。
図７において、端末局２０−１の占有周波数スロット数Ｕが最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝７）になっても、未使用の周波数スロットが１つ残る。端末局２０−２は、キャリアセンスによって未使用の周波数スロットf7を検出し、その周波数スロットf7で割当要求信号を送信する。
【００３９】
図８は、端末局２０−１が占有周波数スロットの一部を開放する処理例（Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10）を示す。
図８において、基地局１０は、周波数スロットf7で割当要求信号を受信すると、ダウンリンク制御チャネルを用いて端末局２０−２へのＡＣＫ信号を送信する。ＡＣＫ信号には、ＡＣＫ通知、ＡＣＫ信号の宛先となる端末番号（２）、周波数スロット番号（f7）、最大割当可能周波数スロット数（Ｍ＝[(8-1)/2] ＝３）が付与される。このＡＣＫ信号は、端末２０−２が宛先になっているが、他の端末局２０−１，２０−３でも最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝３）の識別が可能である。
【００４０】
これにより、端末局２０−１では、占有周波数スロット数Ｕ（＝７）が最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝３）を超えるので、占有周波数スロットＵが最大割当可能周波数スロット数Ｍとなるように、ここでは４つの周波数スロットf4，f5，f6，f8を開放する。
【００４１】
一方、端末局２０−２は、ＡＣＫ信号を受信すると、周波数スロットf7でデータ信号の送信を開始するとともに、Ｍ（＝３）＞Ｕ（＝１）であるので、以下同様に占有周波数スロット数Ｕが最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝３）に達するまで繰り返す。
【００４２】
図９は、端末局２０−１，２０−２が最大割当可能周波数スロット数を占有している状態を示す。
図９において、端末局２０−１が周波数スロットf1，f2，f3を占有し、端末局２０−２が周波数スロットf4，f6，f7を占有すると、未使用の周波数スロットf5，f8が２つ残ることになる。
【００４３】
図１０は、端末局２０−２が最大割当可能周波数スロット数を占有する前に、端末局２０−３の通信開始時の処理例（Ｓ１，Ｓ２）を示す。
図１０において、端末局２０−１が３つの周波数スロットf1，f2，f3を占有し、端末局２０−２が１つの周波数スロットf7を占有しているとき（図９の周波数スロットf4，f6を占有する前）に、端末局２０−３がキャリアセンスによって未使用の周波数スロットf5を検出し、その周波数スロットf5で割当要求信号を送信する。
【００４４】
図１１は、端末局２０−１が占有周波数スロットの一部を開放する処理例（Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10）を示す。
図１１において、基地局１０は、周波数スロットf5で割当要求信号を受信すると、ダウンリンク制御チャネルを用いて端末局２０−３へのＡＣＫ信号を送信する。ＡＣＫ信号には、ＡＣＫ通知、ＡＣＫ信号の宛先となる端末番号（３）、周波数スロット番号（f5）、最大割当可能周波数スロット数（Ｍ＝[(8-1)/3] ＝２）が付与される。このＡＣＫ信号は、端末２０−３が宛先になっているが、他の端末局２０−１，２０−２でも最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝２）の識別が可能である。
【００４５】
これにより、端末局２０−１では、占有周波数スロット数Ｕ（＝３）が最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝２）を超えるので、占有周波数スロットＵが最大割当可能周波数スロット数Ｍとなるように、ここでは１つの周波数スロットf3を開放する。
【００４６】
一方、端末局２０−３は、ＡＣＫ信号を受信すると、周波数スロットf5でデータ信号の送信を開始するとともに、Ｍ（＝２）＞Ｕ（＝１）であるので、以下同様に占有周波数スロット数Ｕが最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝２）に達するまで繰り返す。
【００４７】
図１２は、端末局２０−１〜２０−３が最大割当可能周波数スロット数を占有している状態を示す。
図１２において、端末局２０−１が周波数スロットf1，f2を占有し、端末局２０−２が周波数スロットf6，f7、端末局２０−３が周波数スロットf3，f5を占有すると、未使用の周波数スロットf4，f8が２つ残ることになる。
【００４８】
図１３は、端末局２０−１が通信停止したときの基地局１０の処理例（Ｓ８）を示す。
図１３において、基地局１０は、周波数スロット占有状態検出部１２で監視していた周波数スロットf1，f2で端末局２０−１が信号を一定時間送信していないことを確認すると、接続端末記憶部１４は周波数スロットf1，f2の占有情報を削除する。ここで、通信中の端末局数ｍが３から２に減少するために、最大割当可能周波数スロット数算出部１５は最大割当可能周波数スロット数（Ｍ＝[(8-1)/2] ＝３）を計算しなおし、ダウンリンク制御チャネルを用いてＭの変更通知信号を送信する。このＭの変更通知信号の最大割当可能周波数スロット数Ｍは、端末局２０−１〜２０−３がすべて識別可能である。
【００４９】
これにより、端末局２０−２，２０−３では、占有周波数スロット数Ｕ（＝１）が最大割当可能周波数スロット数Ｍ（＝３）に達するまで、割当要求信号を送信して周波数スロットを占有するための処理を繰り返す。
【００５０】
図１４は、端末局２０−２，２０−３が最大割当可能周波数スロット数を占有している状態を示す。
図１４において、端末局２０−２が周波数スロットf4，f6，f7を占有し、端末局２０−３が周波数スロットf2，f3，f5を占有すると、未使用の周波数スロットf1，f8が２つ残ることになる。
【００５１】
ところで、各端末局では、最大割当可能周波数スロット数Ｍの増減に伴って占有する周波数スロットの追加または開放の際に瞬断が発生することが考えられる。例えば、本システムにＯＦＤＭを適用する場合、周波数スロットを周波数サブキャリアもしくは複数のサブキャリアで構成されるセグメントであると仮定すると、占有する周波数スロットの増減時の過渡状態においてパケット誤りの発生率が高くなることが考えられる。定常状態になればパケット誤り率は改善するため、リアルタイム性が要求されない通信の場合は問題が生じない。しかし、衛星電話などリアルタイム性が要求され、かつ重要回線である場合、このパケット誤りが大きな問題となる。よって、図１５において※を記したサブキャリアのように、各端末局は通信開始時に確立した周波数スロットで送信するパスと、その後に追加する周波数スロットを含めて通信するパスを区別し、周波数スロットを削減するときには後から追加した周波数スロットを優先することにより、通信開始時に確立したパスには影響を及ぼさず、重要回線の通信品質を担保することが可能となる。
【００５２】
本発明は、周波数スロットごとにアクセス制御を行うことで、ＣＳＭＡ／ＣＡやReservation-ALOHA と比較して、各周波数スロットあたりのアクセス数を分散することができる。特に本発明は、衛星回線のように遅延量の大きなシステムのアクセス制御で生じる待ち時間の増大と衝突確率の増加を低減しつつ、通信を維持した状態で帯域幅の変更を行うことができる。
【００５３】
また、本技術によって増加させたアップリンク占有周波数帯域に従って、基地局から端末局へのダウンリンク帯域幅も同様に変更させることが望ましい。例えば、図１６に示すように、アップリンクは本方式を採用し、ダウンリンクは全端末局が同タイミングで受信できるためシングルキャリアを用い、時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）を採用する。この場合、アップリンクの帯域割り当てと同じ割合（ここでは 1／3 ）で時間スロットの割り当てを 1／3 ずつ割り当てることで、アップリンク／ダウンリンクで同程度の帯域割り当てを実現することが可能である。また、ダウンリンクの場合は新規端末の生起を考慮しなくてもよいため、アップリンクのように空き帯域を設けておく必要はない。
【符号の説明】
【００５４】
１０  基地局
１１  上り信号受信部
１２  ４波数スロット占有状態検出部
１３  割当要求信号検出部
１４  接続端末記憶部
１５  最大割当可能周波数スロット数算出部
１６  下り信号送信部
２０  端末局
２１  下り信号受信部
２２  周波数スロット占有状態検出部
２３  ＡＣＫ信号検出部
２４  最大割当可能周波数スロット数検出部
２５  帯域幅増減制御部
２６  上り信号送信部
【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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