(57)【要約】      （修正有）【課題】リンク確立シーケンスを簡易的に行い、セットアップ時間を短縮し、狭い範囲でも通信を可能とする。【解決手段】ＯＦＤＭ方式による通信システムであって，複数の基地局に対し，周波数帯領域の一つが割当てられるようフレームフォーマットが形成され，  前記複数の基地局は，前記フレームフォーマットに従い，プリアンブル信号と，前記割り当てられた周波数帯領域内に配置される送信データの所在領域を示す情報を前記複数の端末装置に対して共通に認識可能とするブロードキャスト信号と，前記周波数帯領域に配置された前記送信データを含むフレーム信号を下りフレーム期間に周期的に送信し，前記複数の端末装置のそれぞれは，受信される前記フレーム信号におけるプリアンブル信号により最大レベルのパスの検出を行い，前記検出されたパスを基準に前記基地局と同期を取り，前記ブロードキャスト信号に基づき認識される周波数帯領域の送信データを取得する。【選択図】図７
2008005004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重方式により複数の基地局と複数の端末装置間で通信を行う通信システムであって，
前記複数の基地局の各々に対し，直交周波数分割された複数の周波数帯領域の一つが割り当てられるようにフレームが形成され，
前記複数の基地局は，前記フレームに従い，プリアンブル信号と，前記割り当てられた周波数帯領域内に配置される送信データの所在領域を示す情報を前記複数の端末装置に対して共通に認識可能とするブロードキャスト信号と，前記周波数帯領域に配置された前記送信データを含むフレーム信号を下りフレーム期間に送信し，
前記複数の端末装置のそれぞれは，受信される前記フレーム信号におけるプリアンブル信号により最大レベルのパスの検出を行い，前記検出されたパスを基準に前記基地局と同期を取り，前記ブロードキャスト信号に基づき認識される周波数帯領域の送信データを取得する，
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１において，
前記複数の端末装置のそれぞれは，プリアンブル信号を複数受信した場合は，前記受信した複数のプリアンブル信号に対応する複数の基地局からのブロードキャスト信号に基づき認識される，それぞれの周波数帯領域の送信データを取得する，
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１において，
前記複数の端末装置のそれぞれに対し，上り回線要求信号とバーストデータの送信領域が割り当てられ，
前記複数の端末装置のそれぞれは，複数のプリアンブル信号を受信した場合は，相関値の高いプリアンブル信号の基地局のタイミングに同期して，前記上り回線要求信号を送信し，
前記上り回線要求信号を受信した基地局は，所定数のフレーム後に個別の接続識別子と，前記個別の接続識別子に対応する上り回線の領域を，ブロードキャスト信号により送信し，
前記上り回線要求信号を送信した端末装置は，送信すべき情報を，前記個別の接続識別子に対応する上り回線の領域を使って対応する基地局に送信する，
ことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項３において，
さらに，連続する下りフレーム期間の間に複数の端末装置に対する非同期通信の期間を設け，
前記非同期通信の期間に，前記複数の端末装置のそれぞれは，他の端末装置が送信を行っていないことを検知した後に他の端末装置に向けてデータ送信を行う，
ことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１において，
複数の周波数帯領域の各々に複数のサブチャネルを割り当て，
前記複数のサブチャネルの所定のサブチャネルを前記複数の端末装置に対し，上り回線要求信号とバーストデータを送信するための領域として割り当て，
前記複数の端末装置のそれぞれは，複数のプリアンブル信号を受信した場合に，相関値の高いプリアンブル信号の基地局のタイミングに同期して，前記上り回線要求信号を送信し，
前記上り回線要求信号を受信した基地局は，所定数のフレーム後に個別の接続識別子と，前記個別の接続識別子に対応する上り回線の領域を指示するブロードキャスト信号を送信し，
前記上り回線要求信号を送信した端末装置は，送信すべき情報を，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を使って対応する基地局に送信し，
さらに，連続する下りフレーム期間の間に複数の端末装置に対する非同期通信の期間を設け，
前記非同期通信の期間に，前記複数の端末装置のそれぞれは，他の端末装置が送信を行っていないことを検知した後に他の端末装置に向けてデータ送信を行う，
ことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，基地局が設置されている箇所でＷｉＭＡＸ方式（802.16.2004，802.16e)のフォーマットを有効利用した通信システム及び，これを適用する基地局及び端末装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷｉＭＡＸ(World Interoperability for Microwave Access)方式では，数Ｋｍ以上のセル半径を通信エリアとしてセルラーシステムを形成している。また，変調方式は，IEEE802.16-2004規格では直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式により，各データ通信に使用できる周波数を時間で分ける方法を用いている。
【０００３】
さらに，IEEE802.16e規格ではモバイルブロードバンドシステムに関係し，直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access方式により，ＯＦＤＭ方式の時間に加えサブキャリアでも各データを分けることが可能になっている。そして，基地局と端末装置は，マスター・スレーブ構成になっており回線割当て等は基地局が行う構成である。
【０００４】
かかるＯＦＤＭ方式を適用するシステムとして，例えば，特許文献１に下りサブフレーム内に同期化プリアンブルとセル探索プリアンブルを設けることにより時間と周波数の同期化と，セル探索を効率化する移動通信システムが開示されている。
【０００５】
一方，無線ＬＡＮ，ＷＡＶＥに代表されるIEEE 802.11シリーズ規格では，数百ｍ以内のセル半径を通信エリアとして形成している。変調方式は，ＯＦＤＭ方式を採用している。各端末装置は，ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式等により周波数の利用状態を見て，衝突しないように各自監視しながら送信を行っている。また，送信していない場合は常時受信状態であり，他端末装置が送信している情報の先頭にある先頭（Preamble）信号をサーチし，各端末装置は，非同期の関係にある。
【特許文献１】特表２００６−５０７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで，ＷｉＭＡＸ方式の場合，初期設定，発呼等の回線を張る手順，認証により，リンク確立に必要な時間が数秒以上必要になる。数百ｍ程度のセル半径の場合は，移動端末装置側がリンク確立している間に通信エリアから抜け出してしまう可能性がある。さらに，近くの端末装置同士が通信を行おうとする場合も基地局がデータを受け取り，基地局を介して通信を行うので回線の利用状態に無駄が生じる可能性がある。
【０００７】
一方，IEEE 802.11シリーズ規格のような非同期システムでは，通信したい時に確実に通信できない可能性がある。
【０００８】
したがって，本発明の目的は，上記のＷｉＭＡＸ方式とIEEE 802.11シリーズ規格のそれぞれの利点を結びつけ，ＷｉＭＡＸのリンク確立シーケンスを簡易的に行うことによりセットアップ時間を短縮し，狭い範囲でも通信を可能とした新規な通信システムを提供することにある。
【０００９】
さらに，近くの端末装置同士は基地局が回線割当てのみを行い直接通信を行い，基地局がいないエリアでは端末装置同士が通信を可能とする新規な通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を達成する本発明の第１の側面は，直交周波数分割多重方式により複数の基地局と複数の端末装置間で通信を行う通信システムであって，前記複数の基地局の各々に対し，直交周波数分割された複数の周波数帯領域の一つが割り当てられるようにフレームフォーマットが形成され，前記複数の基地局は，前記フレームフォーマットに従い，プリアンブル信号と，前記割り当てられた周波数帯領域内に配置される送信データの所在領域を示す情報を前記複数の端末装置に対して共通に認識可能とするブロードキャスト信号と，前記周波数帯領域に配置された前記送信データを含むフレーム信号を下りフレーム期間に周期的に送信し，前記複数の端末装置のそれぞれは，受信される前記フレーム信号におけるプリアンブル信号により最大レベルのパスの検出を行い，前記検出されたパスを基準に前記基地局と同期を取り，前記ブロードキャスト信号に基づき認識される周波数帯領域の送信データを取得することを特徴とする。
【００１１】
かかる特徴により，ＷｉＭＡＸ方式をベースとしＭＡＣ処理を見直すことで放送型通信を高速に送受信することが可能になる。
【００１２】
前記第１の側面において，前記複数の端末装置のそれぞれは，プリアンブル信号を複数受信した場合は，前記受信した複数のプリアンブル信号に対応する複数の基地局からのブロードキャスト信号に基づき認識される，それぞれの周波数帯領域の送信データを取得することを特徴とする。
【００１３】
前記第１の側面において，前記複数の端末装置のそれぞれに対し，上り回線要求信号とバーストデータの送信領域が割り当てられ，前記複数の端末装置のそれぞれは，複数のプリアンブル信号を受信した場合は，相関値の高いプリアンブル信号の基地局のタイミングに同期して，前記上り回線要求信号を送信し，前記上り回線要求信号を受信した基地局は，所定数のフレーム後に個別の接続識別子と，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を指示するブロードキャスト信号により送信し，前記上り回線要求信号を送信した端末装置は，送信すべき情報を，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を使って対応する基地局に送信することを特徴とする。
【００１４】
上記のとおり，上り回線を加えることで放送，個別通信の両方を高速に送受信することが可能になる。
【００１５】
また，上記において，さらに，連続する下りフレーム期間の間に複数の端末装置に対する非同期通信の期間を設け，前記非同期通信の期間に，前記複数の端末装置のそれぞれは，他の端末装置が送信を行っていないことを検知した後に他の端末装置に向けてデータ送信を行うようにできる。
【００１６】
さらに，前記上り回線要求信号に対して基地局から指示される上り回線の期間と，前記非同期通信の期間は，ＧＰＳに同期したタイミングにより切り替えられるように構成してもよい。
【００１７】
さらにまた，前記非同期通信の期間中，前記基地局は，上り回線に対する処理を停止することを特徴とする。
【００１８】
上記のとおり，上り回線領域の使用方法を変えることで，端末装置-端末装置間通信が可能になる。
【００１９】
前記において，前記上り回線要求信号に対して基地局から指示される上り回線の期間と，前記非同期通信の期間は，同じ下りフレーム期間の間に設定されるように構成しても良い。
【００２０】
これにより，上り回線領域と端末装置-端末装置間通信領域を分けることで，ＷｉＭＡＸベースと802.11ベースを簡単に融合することが可能になる。
【００２１】
さらに，前記において，複数の周波数帯領域の各々に複数のサブチャネルを割り当て，前記複数のサブチャネルの所定のサブチャネルを前記複数の端末装置に対し，上り回線要求信号とバーストデータを送信するための領域として割り当て，前記複数の端末装置のそれぞれは，複数のプリアンブル信号を受信した場合に，相関値の高いプリアンブル信号の基地局のタイミングに同期して，前記上り回線要求信号を送信し，前記上り回線要求信号を受信した基地局は，所定数のフレーム後に個別の接続識別子と，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を指示するブロードキャスト信号を送信し，
前記上り回線要求信号を送信した端末装置は，送信すべき情報を，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を使って対応する基地局に送信し，さらに，連続する下りフレーム期間の間に複数の端末装置に対する非同期通信の期間を設け，前記非同期通信の期間に，前記複数の端末装置のそれぞれは，他の端末装置が送信を行っていないことを検知した後に他の端末装置に向けてデータ送信を行うことを特徴とする。
【００２２】
このように，サブチャネルで上り回線領域と端末装置-端末装置間通信領域と分割することで，基地局管理下で端末装置-端末装置間通信が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に，図面に従い本発明の実施の形態を説明する。実施の形態は本発明の理解のためのものであり，本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。
【００２４】
図１は，本発明に従う通信システムの適用可能の構成例である。複数の基地局＃０，＃１，・・・＃ｎが，それぞれ数百ｍの通信範囲を有して間隔をおいて配置されている。図１に示すシステムでは，かかる複数の基地局＃０，＃１，・・・＃ｎに対して，複数の端末装置＃１０，＃１１，・・・＃１ｎが移動端末装置として，基地局に並行して移動するような形態である。
【００２５】
図２は，更に本発明に従う通信システムの別の適用構成例である。例えば，３つの基地局＃０，＃１，＃２がセルエリアが重なる様に配置されている。かかる通信エリアを複数の端末装置＃１０，＃１１，・・・＃１ｎが，自由に方向を変えて移動するような形態である。かかる場合は，移動端末装置である場合，その移動に伴って在圏するセルが切り替わり，セル外に出る場合も想定される。
【００２６】
図３は，基地局＃０，＃１，・・・＃ｎならびに端末装置＃１０，＃１１，・・・＃１ｎに共通の構成概念図である。
【００２７】
図３において，基地局の構成では，ネットワークインタフェース部１は，網側のデータを基地局に入力し，メディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）処理部２に送信するインタフェース機能を持つ。ＭＡＣ処理部２は，送信データをエンコード，誤り訂正等のＭＡＣレイヤ機能を持つ。
【００２８】
物理層（ＰＨＹ：Physical)処理部３は，送信機能，受信機能からなり送信機能としては，信号フレームのプリアンブル（Preamble）生成，ブロードキャスト（Broadcast）/バースト（Burst）信号生成，及びこれら生成された信号の変調及び多重化処理を行う。
【００２９】
無線送受信（ＲＦ）部４は，ＰＨＹ処理部３のベースバンド信号出力をＲＦ(無線周波数)変調または，ＲＦからベースバンドに復調する送受信機能を持つ。ＧＰＳ(Global Positioning System)レシーバ部５は，基地局及び端末装置間の同期を取るための基準時刻と，内部タイミング信号を生成する機能を持つ。
【００３０】
かかる構成を有する基地局及び端末装置を前提に，本発明に従う第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態では，基地局は，送信機能のみを有し，受信機能を必要としない。
【００３１】
図４は，第１の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例であり，ＷｉＭＡＸ規格に準拠している。ＷｉＭＡＸに関するIEEE802.16-2004規格では，変調方式に直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用いており，各データが使用する周波数帯域を時間で分ける方法を用いている。
【００３２】
一方，モバイルブロードバンドシステムに関するIEEE802.16e規格では直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を用いており，ＯＦＤＭ方式の時間に加えてサブキャリアにより各データの使用周波数帯域が分けられる。
【００３３】
図４に示すようにＯＦＤＭＡ物理層のフレームフォーマットでは，縦軸の周波数軸方向はサブチャネルの論理番号，横軸の時間軸方向はＯＦＤＭシンボルの番号が割り当てられる。
【００３４】
一のフレーム(サブフレーム)は，プリアンブルＩと，フレーム制御ヘッダ (ＦＣＨ：Frame Control Header），下り回線割り当て情報（ＤＬ＿ＭＡＰ）及び上り回線割り当て情報（ＵＬ＿ＭＡＰ）を含むブロードキャストメッセージIIと，送信データが乗せられる複数の下りデータバーストIIIにより構成される。
【００３５】
プリアンブルＩは，受信端末装置側が下りサブフレームに周波数及び時間同期を取るための同期（ｓｙｎｃ）データを含み，全チャネル一斉に送信される。プリアンブルパターンは複数種用意されており，一定の長さを有する。
【００３６】
ブロードキャストメッセージIIにおけるフレーム制御ヘッダＦＣＨは，後に続く最初のバーストのプロファイル（コーディング方法，長さ等）を規定する。また，ブロードキャストメッセージIIにおける下り回線(Down Link)割り当て情報（ＤＬ＿ＭＡＰ）は，下りサブフレームにおけるデータバーストのマッピング情報を含む。さらに，上り回線（Up-Link）割り当て情報（ＵＬ＿ＭＡＰ）は上りサブフレームにおけるデータバーストのマッピング情報を含む。
【００３７】
各データバーストは整数個のＯＦＤＭシンボルで構成され，下り回線割り当て情報（ＤＬ−ＭＡＰ）で規定されたバーストプロファイルに従う変調方式（ＱＰＳＫ，１
６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等），符号化方式，符号化率が割り当てられる。
【００３８】
なお，プリアンブルＩは，キャリアの位相を０，キャリアとは逆の位相（１８０度ずれた位相）を１に割り当てるＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式により変調される。
【００３９】
さらに，ブロードキャストメッセージIIは，基準となる正弦波と，９０度，１８０度，２７０度位相のずれた合計４つの波を使い，それぞれに別の値を割り当てるＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）により変調される。
【００４０】
図５，図６は，それぞれ図４に示すフレームフォーマットを用いる第１の実施の形態に適用する基地局構成例，及び端末装置側構成例のブロック図である。さらに，図７は，第１の実施の形態の動作フローを示す図である。
【００４１】
図５に示す基地局構成は，図３に示した構成と同じであり，送信機能のみを有する。また，図５においてＰＨＹ処理部３の詳細構成が示されている。図６に示す端末装置側構成は，基地局の送信機能構成に対応する受信機能のみを有する構成であり，基本的に基地局構成と逆の信号処理を行う構成である。
【００４２】
図５において，物理層（ＰＨＹ）処理部３は，下りプリアンブル（DL-Preamble）生成部３０，下りブロードキャスト（DL-Broadcast）生成部３１，下りバースト（DL-Burst）生成部３２，変調（Modulation）処理部３３，多重処理部３４及び逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）部３５からなる。
【００４３】
下りプリアンブル生成部３０は，メディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）処理部２から指示されたプリアンブルシンボルの生成を行う。下りブロードキャスト生成部３１及び下りバースト生成部３２は，ＭＡＣ処理部２からの送信データをＭＡＣ処理部２からの指示の下でＰＨＹレイヤ処理を行う。すなわち，図４に示すフォーマットに送信データを配置する。
【００４４】
変調処理部３３は，各生成部３０，３１，３２からの信号をＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ，多値変調等の変調を行う。多重処理部３４は，ＭＡＣ処理部２からの使用領域指示の下，各生成部３０，３１，３２からの信号を多重化する。ＩＦＦＴ部３５では，ＭＡＣ処理部２より指示されたパラメータにより逆高速フーリエ変換等を行う。
【００４５】
無線送受信（ＲＦ）部４は，ＰＨＹ処理部３のベースバンド信号を無線周波数変調し，（アンテナＡＮＴに送出する。ＧＰＳレシーバ部５は，図示しないＧＰＳシステムから受信したクロック信号に基づき基地局間の同期を取るためと内部タイミングのクロック信号を生成する機能を持つ。
【００４６】
かかる構成の基地局から図４に示したフレームフォームのフレーム信号をブロードキャストする（ステップＳ１：図７）。
【００４７】
下りフレーム信号は，プリアンブルに続き，下り回線割り当て情報（ＤＬ＿ＭＡＰ）に，各端末装置に共通である接続識別子（ＣＩＤ：Connection ID)を含み，その後に下りバースト信号が付される。
【００４８】
かかる下りフレーム信号は，１フレーム間隔で継続的に送られる（ステップＳ１，１ｎ）。
【００４９】
一方，図６に示す端末装置側構成の受信機能(あるいは，後に説明する実施の形態において，基地局が受信機能を有する場合，同様の受信機能構成がとられる）の構成例である。
【００５０】
図６におけるＲＦ部４は，アンテナＡＮＴで受信した高周波信号をベースバンド信号に復調する。ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部３６は，高速フーリエ変換等を行う。
【００５１】
下りプリアンブル受信処理部３７は，基地局が送信するプリアンブル信号の検出を行い，同期を取る機能を持つ（ステップＳ２：図７）。そのタイミングを領域識別処理部３８に送り，下りフレーム信号における格納領域を認識させる（ステップＳ３）。
【００５２】
次いで，領域識別処理部３８で認識された領域で，下りバーストを受信するように，バースト受信処理部３９を制御する（ステップＳ４）。
【００５３】
次いで，受信されたバースト信号は，ＭＡＣ部２を通してネットワークインタフェース部１により外部に信号が出力される。
【００５４】
この様に，第１の実施の形態において，基地局と端末装置間でリンク形成の確認をすることなく，基地局からブロードキャストされた１フレーム間隔で送られる信号(Ｓ１，Ｓ１ｎ)を，その都度端末装置が受信することができる。これにより，ＷｉＭＡＸをベースとして放送型通信を高速に行うことが可能である。
【００５５】
図８は，本発明に従う第２の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。図９，図１０は，それぞれ図８に示すフレームフォーマットを用いる第２の実施の形態に適用する基地局構成例，及び端末装置構成例のブロック図である。さらに，図１１，図１２は，第２の実施の形態の動作フローを示す図である。
【００５６】
この第２の実施の形態は，第１の実施の形態に対し，上り回線を付加したものである。すなわち，図８において，Ａのフレームは，下り回線フレームフォーマットであり，基地局側から端末装置側に送られる。この下り回線フレームＡは，図４に示したものと同様である。一方，特徴として下り回線フレームＡに続き，上り回線フレームＢが挿入される。
【００５７】
この，上り回線フレームＢのフォーマットは，ＷｉＭＡＸ規格に準拠したものである。上り回線フレームＢの存在のため，図５と対比される図９に示す基地局には受信機能部が，図６と対比される図１０に示す端末装置には，送信機能部が備えられる。
【００５８】
図１１，図１２に従い，処理動作を説明する。
【００５９】
複数の基地局＃０，＃１，＃２からそれぞれプリアンブル（Preamble）信号を送信する（ステップＳ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）。それぞれの端末装置は，第１の実施の形態と同様に，同期を取り，下り回線割り当て情報（ＤＬ＿ＭＡＰ）に示される領域情報に基づき，下りバースト（Burst）信号（ＤＬ＿Ｂｕｒｓｔ）から送信データを受信する（ステップＳ２２＃０〜Ｓ２２＃ｎ）。
【００６０】
この際，複数の基地局＃０，＃１，＃２からの複数のプリアンブル（Preamble）が検出できた場合は，相関値の高いプリアンブルの基地局のタイミングに合わせ（ステップＳ２５），上り回線の要求信号であるRanging信号を送信する（ステップＳ２６）。図１１の例では，基地局＃０の相関値が高い場合である。
【００６１】
Ranging信号は，Ranging Code，Ranging領域を含み，端末装置の製造番号等から固定的に決められる。Ranging信号を受信すると（ステップＳ２７），基地局＃０は，上り回線割り当てを行い（ステップＳ２８），上り回線指示を２フレーム後にブロードキャスト（Broadcast）信号で個別接続識別子（CID）の通知とその個別CIDに対応した領域指示を送信する（ステップＳ２９）。
【００６２】
端末装置は，上記と同様の受信処理を行い，指示された個別CIDに従い，送信したい情報を上りバースト（Burst）信号で送信する（ステップＳ３０）。また，個別CIDに従い，個別に送信された下りバースト（Burst）信号の受信処理を行う（ステップＳ３１）。
【００６３】
かかる第２の実施の形態において，上り回線を加えることで，放送（Broadcast），型及び，個別通信の両方を高速に送受信することが可能になる。
【００６４】
図１３に示すフォーマットは，本発明に従う第３の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。図１４，図１５は，それぞれ図１３に示すフレームフォーマットを用いる第３の実施の形態に適用する基地局構成例，及び端末装置構成例のブロック図である。さらに，図１６は，第３の実施の形態の動作フローを示す図である。
【００６５】
この第３の実施の形態は，第２の実施の形態に対し，上り回線の区間をＷｉＭＡＸの上り回線とIEEE802.11ベースの回線で切り替えることを特徴とする。ＷｉＭＡＸの上り回線については，第２の実施の形態についての説明と同様である。IEEE802.11ベースの回線では，端末装置間で無線ＬＡＮ接続を行うために利用される。
【００６６】
図１３において，ＷｉＭＡＸ規格のフォーマットの期間Ｉと，IEEE802.11の規格のフォーマットの期間IIが時間分割して示されている。ＷｉＭＡＸ規格のフォーマットの期間Ｉは，基地局と端末装置で下り回線のフォーマットＡと，上り回線のフォーマットＢを有し，第２の実施の形態における図８に示すフォーマットと同様である。IEEE802.11の規格のフォーマットの期間IIは，非同期であり，プリアンブルＰとバースト信号で構成されるフォーマットを使用して端末装置間の信号伝送に利用される。
【００６７】
図１４は，第３の実施の形態に適用する基地局構成例であるが，下り回線がＷｉＭＡＸ規格のフォーマットＡが使用されるので，基本的に図９に示した第２の実施の形態の基地局構成と同様である。
【００６８】
図１５に示す端末装置構成は，ＷｉＭＡＸ規格のフォーマットＡと，IEEE802.11の規格のフォーマットＢに対応するべく，下りプリアンブル受信処理部としてＷｉＭＡＸベースに対応するプリアンブル受信処理部３７ａと802.11ベースに対応するプリアンブル受信処理部３７ｂとを有している。同様に，下りバースト受信処理部についてもＷｉＭＡＸベースに対応するバースト受信処理部３９ａと802.11ベースに対応するバースト受信処理部３９ｂとを有している。
【００６９】
一方，端末装置の送信機能部側は，ＷｉＭＡＸベースに対応するRanging生成部４０とバースト生成部４１ａを有している。さらに，802.11ベースに対応するプリアンブル生成部４２とバースト生成部４１ｂを有している。
【００７０】
これら端末装置の送信機能部側の信号生成部で生成された信号は，変調処理部３３に入力し，ＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ，多値変調等の変調を行う。多重処理部３４で，ＷｉＭＡＸベースRanging信号とバースト信号が多重化され，選択処理部４３に入力する。
【００７１】
802.11ベースに対応するプリアンブル生成部４２とバースト生成部４１ｂの出力は，多重処理部３４を経ずに選択処理部４３に入力する。
【００７２】
選択処理部４３は，基地局への送信か，端末装置への送信かにより，切り替えて，ＷｉＭＡＸベースのフォーマットの信号或いは，802.11ベースのフォーマットの信号を選択出力する。選択処理部４３の出力は，ＩＦＦＴ部３５を経て，ＲＦ部４により無線周波数に変換されてアンテナＡＮＴから送出される。
【００７３】
かかる第３の実施の形態の装置構成による動作を図１６の処理フローに従い説明する。
【００７４】
基地局及び端末装置ともに，ＧＰＳレシーバ部５により，ＧＰＳ同期時刻情報を取得し（ステップＳ４０ａ−４０ｃ），ＷｉＭＡＸベース時刻基準とする（ステップＳ４１ａ−４１ｃ）。これにより，ＷｉＭＡＸベースの通信領域と802.11ベースの通信領域は，ＧＰＳシステムに同期したタイミングにより切り替わることが可能である。
【００７５】
図１６において，下り及び上り回線ともにＷｉＭＡＸベースが適用される場合(図１６中，Ｉ，IIIの期間)は，第２の実施の形態動作と同様である。
【００７６】
一方，下り方向がＷｉＭＡＸベース，上り方向が802.11ベースを通信領域とする場合(図１６中，IIの期間)は，ＧＰＳ同期時刻情報Ｓ４０ａに基づき809.11ベースの時刻基準とする（ステップＳ４２ａ−４２ｃ）。
【００７７】
基地局から端末装置への下り信号は，先の下り及び上り回線ともにＷｉＭＡＸベースが適用される場合(図１６中，Ｉ，IIIの期間)と同様であり，ＷｉＭＡＸベースとするフォーマットで，プリアンブル，ＤＬ−ＭＡＰにより共通及び個別ＣＩＤを，下り回線（ＤＬ）−バーストにより共通及び個別情報を端末装置側に送信する（ステップＳ４３）。ただし，802.11ベースの通信においては，基地局は上り回線の処理を停止し，上り回線要求（Ranging）信号の受付け，上りバースト（Burst）信号の受信処理を停止する（ステップＳ４３ａ）。
【００７８】
端末装置のそれぞれは，同期を取って，基地局からの共通，個別情報を受信する（ステップＳ４４ａ，４４ｂ）。
【００７９】
次いで，端末装置は，801.11ベースによる期間への移行とともに，受信処理を常時行い，プリアンブルの検出を行う（ステップＳ４５ａ，４５ｂ）。送信データがある場合（ステップＳ４６ａ，４８ａ）は，端末装置間で他端末装置が送信していないことを確認するためＣＳＭＡ(Carrier Sense Multiple Access)処理を行い（ステップＳ４６ｂ，４８６ｂ），他端末装置が送信していない場合に送信を行う（ステップＳ４６ｃ，４８ｃ）。
【００８０】
この際，受信側の端末装置は，常時プリアンブルを検出する状態にあるので（ステップＳ４５ａ，４５ｂ），プリアンブルの検出が可能になり，802.11に従い受信処理を行う（ステップＳ４７，４９）。
【００８１】
このように802.11ベース区間(II)では，基地局を介さずに端末装置-端末装置間で通信を行う。
【００８２】
なお，非同期通信のため802.11区間で送信が終了できない場合は，強制的に送信を中止し，ＷｉＭＡＸベース処理(IIIの区間)に移行する。
【００８３】
上記のとおり，第３の実施の形態では，第２の実施の形態に対し，上り回線領域の使用方法を変えることで，端末装置-端末装置間通信が可能になる。
【００８４】
図１７は，本発明に従う第４の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。図１８は，第４の実施の形態の動作フローを示す図である。
【００８５】
特徴として，第３の実施の形態に対し，ＷｉＭＡＸの上り回線の区間に，802.11ベースの回線を周期的に繰り返す態様である。このために，図１７に示すように，第４の実施の形態に適用されるフォーマットは，ＷｉＭＡＸ規格のフォーマットと802.11規格のフォーマットが時間で分割されている。
【００８６】
基地局構成例及び端末装置構成例は，第３の実施の形態の図１４，図１５に示す構成と同じである。
【００８７】
図１８に示す動作フローにおいて，第３の実施の形態の図１６に示す動作フローと比較すると，基地局からの下り方向のＷｉＭＡＸベースの信号送信（ステップＳ４３）及び，これに対応する端末装置における受信処理（ステップＳＳ４４ａ，Ｓ４４ｂ）が省略されている。
【００８８】
ＧＰＳ同期時刻情報（ステップＳ４０ａ)に基づく，802.11ベースの時刻を基準に（ステップＳ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ），端末装置は，802.11プリアンブルサーチを開始する（ステップＳ４５ａ，４５ｂ）。
【００８９】
送信データがある場合（ステップＳ４６ａ，４８ａ）は，端末装置間で他端末装置が送信していないことを確認するためＣＳＭＡ(Carrier Sense Multiple Access)処理を行い（ステップＳ４６ｂ，４８６ｂ），他端末装置が送信していない場合に送信を行う（ステップＳ４６ｃ，４８ｃ）。
【００９０】
受信側の端末装置は，常時プリアンブルを検出しているので（ステップＳ４５ａ，４５ｂ），プリアンブルの検出が可能になり，802.11に従い受信処理を行う（ステップＳ４７，４９）。
【００９１】
一方，基地局は，端末装置間で802.11ベースの通信を行っている間は，基地局処理を停止する（ステップＳ５０）。
【００９２】
かかる第４の実施の形態において，上り回線領域と端末装置-端末装置間通信領域を分けることで，ＷｉＭＡＸベースと802.11ベースを容易に融合することが可能になる。
【００９３】
図１９は，本発明に従う第５の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。基地局構成例は，第２の実施の形態の基地局構成として示した図９に示す構成と同様である。これに対し，端末装置の構成は，第５の実施の形態の特徴に対応して構成することが必要であり，その構成例を図２０に示す。
【００９４】
また，図２１は，第５の実施の形態の動作フローを示す図である。かかる第５の実施の形態の特徴は，第２の実施の形態に対し，ＷｉＭＡＸの上り回線を使用して端末装置-端末装置間通信を行うものである。したがって，図１９に示すフォーマットにおいて，下り回線は第２の実施の形態における図８と同様である。上り回線は，サブチャネル（Sub-Channel）単位に分割されている。２０ＭＨｚの帯域で考えた場合，最大６０サブチャネルが可能である。基地局を同等に分ける場合，１つの基地局に対し２０サブチャネルとなる。
【００９５】
第５の実施の形態では，２０サブチャネルのうち例えば，１つをRanging(回線要求)に，９つを上り回線に，１０つを端末装置-端末装置間通信に割当てるとする。１０つのサブチャネルを使用する場合は，まず，上り回線の使用と同様にRanging信号を送信し，回線の割当てを基地局に行う。基地局が許可を出した回線領域に，802.16.2004準拠の上りPreamble信号（Ｐ）とBurst信号を送信する。
【００９６】
他端末装置は，ブロードキャスト（Broadcast）信号で送信する端末装置の存在と領域情報を見て，対応する領域のプリアンブル（Preamble）を検出しデータを取り込む。
【００９７】
上記機能を実行するために端末装置は，図２０に示すように，図１０に示す構成との比較において，上りプリアンブル生成部４４を有している。
【００９８】
図２１に示す動作フローにおいて，端末装置は，送信データとして上り回線を利用して基地局に送信するデータの発生を検知する機能（ステップＳ５１）と，端末装置−端末装置間通信用データの発生を検知する機能（ステップＳ５２)を有する。
【００９９】
これに対応して，端末装置から上り回線要求（Ranging）を基地局に送信する（ステップＳ５１ａ，Ｓ５２ａ）。基地局は，上り回線要求を認識し（ステップＳ５３），回線割り当てを行う（ステップＳ５４）。
【０１００】
この回線割り当てに対応して，下り回線でＷｉＭＡＸベースにより，下り回線領域情報（DL-MAP）を含むデータを対応の端末装置に向けて送信する（ステップＳ５５）。
【０１０１】
これに対し，端末装置は，ＷｉＭＡＸベースによりデータ送信のための上り回線を要求した端末装置(図２１の例では，端末装置＃０)が，回線領域情報（DL-MAP）の格納領域を認識して（ステップＳ５６ａ），上り回線バースト信号を基地局に向けて送信する（ステップＳ５６ｂ）。基地局は，上り回線バースト信号を認識し，受信処理を行う（ステップＳ５７）。
【０１０２】
一方，端末装置−端末装置間通信のための上り回線を要求した端末装置(図２１の例では，端末装置＃１)が，回線領域情報（DL-MAP）を認識して（ステップＳ５８ａ），対応のサブチャネルに他の端末装置に向けのデータを乗せて送信する（ステップＳ５８ｂ）。
【０１０３】
これにより対応の他の端末装置は，ＷｉＭＡＸベースの下り回線のサブチャネルから端末装置間データを受信（ステップＳ５９）することができる。
【０１０４】
上記のようにサブチャネルで上り回線領域と端末装置-端末装置間通信領域と分割することで，基地局の管理下で端末装置-端末装置間通信が可能になる。なお，第５の実施の形態では，時間で二つのＷｉＭＡＸ方式と801.11方式を切り替えることはないので，他の実施の形態と比べ，ＧＰＳレシーバ部，ＰＨＹ処理部の802.11ベースのブロックは不要である。
【０１０５】
(付記１)
直交周波数分割多重方式により複数の基地局と複数の端末装置間で通信を行う通信システムであって，
前記複数の基地局の各々に対し，直交周波数分割された複数の周波数帯領域の一つが割り当てられるようにフレームフォーマットが形成され，
前記複数の基地局は，前記フレームフォーマットに従い，プリアンブル信号と，前記割り当てられた周波数帯領域内に配置される送信データの所在領域を示す情報を前記複数の端末装置に対して共通に認識可能とするブロードキャスト信号と，前記周波数帯領域に配置された前記送信データを含むフレーム信号を下りフレーム期間に周期的に送信し，
前記複数の端末装置のそれぞれは，受信される前記フレーム信号におけるプリアンブル信号により最大レベルのパスの検出を行い，前記検出されたパスを基準に前記基地局と同期を取り，前記ブロードキャスト信号に基づき認識される周波数帯領域の送信データを取得する，
ことを特徴とする通信システム。
【０１０６】
(付記２)
付記１において，
前記複数の端末装置のそれぞれは，プリアンブル信号を複数受信した場合は，前記受信した複数のプリアンブル信号に対応する複数の基地局からのブロードキャスト信号に基づき認識される，それぞれの周波数帯領域の送信データを取得する，
ことを特徴とする通信システム。
【０１０７】
(付記３)
請求項１において，
前記複数の端末装置のそれぞれに対し，上り回線要求信号とバーストデータの送信領域が割り当てられ，
前記複数の端末装置のそれぞれは，複数のプリアンブル信号を受信した場合は，相関値の高いプリアンブル信号の基地局のタイミングに同期して，前記上り回線要求信号を送信し，
前記上り回線要求信号を受信した基地局は，所定数のフレーム後に個別の接続識別子と，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を指示するブロードキャスト信号により送信し，
前記上り回線要求信号を送信した端末装置は，送信すべき情報を，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を使って対応する基地局に送信する，
ことを特徴とする通信システム。
【０１０８】
（付記４）
付記３において，
さらに，連続する下りフレーム期間の間に複数の端末装置に対する非同期通信の期間を設け，
前記非同期通信の期間に，前記複数の端末装置のそれぞれは，他の端末装置が送信を行っていないことを検知した後に他の端末装置に向けてデータ送信を行う，
ことを特徴とする通信システム。
【０１０９】
(付記５)
請求項４において，
前記上り回線要求信号に対して基地局から指示される上り回線の期間と，前記非同期通信の期間は，ＧＰＳに同期したタイミングにより切り替えられることを特徴とする通信システム。
【０１１０】
(付記６)
請求項４において，
前記非同期通信の期間中，前記基地局は，上り回線に対する処理を停止することを特徴とする通信システム。
【０１１１】
(付記７)
付記４において，
前記上り回線要求信号に対して基地局から指示される上り回線の期間と，前記非同期通信の期間は，同じ下りフレーム期間の間に設定されることを特徴とする通信システム。
【０１１２】
(付記８)
付記１において，
複数の周波数帯領域の各々に複数のサブチャネルを割り当て，
前記複数のサブチャネルの所定のサブチャネルを前記複数の端末装置に対し，上り回線要求信号とバーストデータを送信するための領域として割り当て，
前記複数の端末装置のそれぞれは，複数のプリアンブル信号を受信した場合に，相関値の高いプリアンブル信号の基地局のタイミングに同期して，前記上り回線要求信号を送信し，
前記上り回線要求信号を受信した基地局は，所定数のフレーム後に個別の接続識別子と，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を指示するブロードキャスト信号を送信し，
前記上り回線要求信号を送信した端末装置は，送信すべき情報を，前記個別の接続識別子に対応する，上り回線の領域を使って対応する基地局に送信し，
さらに，連続する下りフレーム期間の間に複数の端末装置に対する非同期通信の期間を設け，
前記非同期通信の期間に，前記複数の端末装置のそれぞれは，他の端末装置が送信を行っていないことを検知した後に他の端末装置に向けてデータ送信を行う，
ことを特徴とする通信システム。
【０１１３】
(付記９)
直交周波数分割多重方式により複数の基地局と複数の端末装置間で通信を行う通信システムにおける基地局であって，
網側の送信データを基地局に入力するインタフェースと，
前記送信データに対しエンコード及び誤り訂正処理を行う手段と，
フレーム制御ヘッダ，下り回線割当て情報及び上り回線割当て情報を含むブロードバンド信号の生成部と，
ＷｉＭＡＸ規格に対応するフォーマットに，プリアンブル信号と，前記ブロードバンド信号及び，前記送信データを配置する手段と，
前記ＷｉＭＡＸ規格に対応するフォーマットに配置されたフレーム信号から直交周波数分割多元接続信号を生成する手段と，
前記生成された直交周波数分割多元接続信号を無線周波数信号に変換する手段と，
を有することを特徴とする基地局。
【０１１４】
(付記１０)
付記９において，
さらに，前記各部の動作に対する基準信号をＧＰＳシステムからのクロック信号により生成する手段を有することを特徴とする基地局。
【０１１５】
(付記１１)
直交周波数分割多重方式により複数の基地局と複数の端末装置間で通信を行う通信システムにおける前記基地局が，網側の送信データを基地局に入力するインタフェースと，
前記送信データに対しエンコード及び誤り訂正処理を行う手段と，フレーム制御ヘッダ，下り回線割当て情報及び上り回線割当て情報を含むブロードバンド信号の生成部と，ＷｉＭＡＸ規格に対応するフォーマットに，プリアンブル信号と，前記ブロードバンド信号及び，前記送信データを配置する手段と，前記ＷｉＭＡＸ規格に対応するフォーマットに配置されたフレーム信号から直交周波数分割多元接続信号を生成する手段と，前記生成された直交周波数分割多元接続信号を無線周波数信号に変換する手段とを有して構成され，前記基地局から送信されるデータを受信する，前記通信システムにおける端末装置であって，
受信データを復調する手段と，
前記復調された受信データに対し，ＷｉＭＡＸ規格における高速フーリエ変換処理を行う手段と，
前記高速フーリエ変換処理を行う手段により変換された受信データから前記プリアンブル信号を検出する手段と，
前記検出手段において，閾値を超えたプリアンブル信号を全て検出する手段と，
前記プリアンブル信号の検出信号を下に，フレーム制御ヘッダ，下り回線割当て情報及び上り回線割当て情報を含むブロードバンド信号を受信する手段と，
前記受信されたブロードバンド信号の中から必要なデータの領域を認識する手段と，
前記認識した領域をバースト信号処理部に通知する手段と，
前記認識した領域に基づきバースト信号を受信処理する手段と，
前記受信されたバースト信号をデコード，誤り訂正を含む処理を行う手段と，
前記誤り訂正された信号を外部装置に出力する手段を
有することを特徴とする。通信システムにおける端末装置。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に従う通信システムの適用可能の構成例を示す図である。
【図２】本発明に従う通信システムの別の適用構成例を示す図である。
【図３】基地局＃０，＃１，・・・＃ｎならびに端末装置＃１０，＃１１，・・・＃１ｎに共通の構成概念図である。
【図４】第１の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例を示す図である。
【図５】図４に示すフレームフォーマットを用いる第１の実施の形態に適用する基地局構成例を示す図である。
【図６】図４に示すフレームフォーマットを用いる第１の実施の形態に適用する端末装置側構成
【図７】第１の実施の形態の動作フローを示す図である。
【図８】本発明に従う第２の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。
【図９】図８に示すフレームフォーマットを用いる第２の実施の形態に適用する基地局構成例を示す図である。
【図１０】図８に示すフレームフォーマットを用いる第２の実施の形態に適用する端末装置構成例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態の動作フローを示す図(その１)である。
【図１２】第２の実施の形態の動作フローを示す図(その２)である。
【図１３】本発明に従う第３の実施の形態に対応する信号フレームの例である。
【図１４】図１３に示すフレームフォーマットを用いる第３の実施の形態に適用する基地局構成例のブロック図である。
【図１５】図１３に示すフレームフォーマットを用いる第３の実施の形態に適用する端末装置構成例のブロック図である。
【図１６】第３の実施の形態の動作フローを示す図である。
【図１７】本発明に従う第４の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。
【図１８】第４の実施の形態の動作フローを示す図である。
【図１９】本発明に従う第５の実施の形態に対応する信号フレームフォーマットの例である。
【図２０】本発明に従う第５の実施の形態の端末装置の構成例を示す図である。
【図２１】第５の実施の形態の動作フローを示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  ネットワークインタフェース部
２  ＭＡＣ処理部
３  ＰＨＹ処理部
３０  下りプリアンブル生成部
３１  下りブロードキャスト生成部
３２  下りバースト生成部
３３  変調部
３４  多重処理部
３５  逆高速フーリエ変換部
３６  高速フーリエ変換部
３７  下りプリアンブル受信処理部
３８  領域識別処理部
３９  バースト受信処理部
４  ＲＦ部
５  ＧＰＳレシーバ部
【図１】
2008005004.tif 000003
【図２】
2008005004.tif 000004
【図３】
2008005004.tif 000005
【図４】
2008005004.tif 000006
【図５】
2008005004.tif 000007
【図６】
2008005004.tif 000008
【図７】
2008005004.tif 000009
【図８】
2008005004.tif 000010
【図９】
2008005004.tif 000011
【図１０】
2008005004.tif 000012
【図１１】
2008005004.tif 000013
【図１２】
2008005004.tif 000014
【図１３】
2008005004.tif 000015
【図１４】
2008005004.tif 000016
【図１５】
2008005004.tif 000017
【図１６】
2008005004.tif 000018
【図１７】
2008005004.tif 000019
【図１８】
2008005004.tif 000020
【図１９】
2008005004.tif 000021
【図２０】
2008005004.tif 000022
【図２１】
2008005004.tif 000023