(57)【要約】      （修正有）【課題】チャネルアグリゲートで追加されたチャネルを持つ無線端末が基地局に向けて流すべきデータが減少したときに、システム全体の周波数効率を増加させ、特に、無線端末側での無駄な消費電力を低減する。【解決手段】複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、タイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペアを無線端末に複数割り当てる基地局と通信を行う無線端末１００は、アップリンク流量監視部１２０により複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量を取得し、取得したデータトラフィック量に応じて、アップリンクチャネル送信状態制御部１５０により複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する。【選択図】図１
2008211626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペアを複数、無線端末に割り当てる無線通信装置と通信を行う前記無線端末の制御方法であって、
前記割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量を取得する取得ステップと、
前記取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量に応じて、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する制御ステップと、
を有することを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線端末の制御方法において、
前記取得ステップにより取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量と、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルのうち、使用中のアップリンク側のチャネルに応じて規定される閾値とを比較する比較ステップをさらに含み、
前記制御ステップが、
前記比較ステップにより前記アップリンク側のチャネルのデータトラフィック量が前記閾値よりも少ない場合、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する、
ことを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線端末の制御方法において、
前記制御ステップが、
前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルを用いた送信の少なくとも一部を停止することによって、当該少なくとも１つのチャネルの使用状態を制御する、
ことを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線端末の制御方法において、
前記制御ステップを実行する前に、前記少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する旨を前記無線通信装置に通知する通知ステップと、
前記通知ステップにより通知された無線通信装置から前記制御する旨を許可する応答を受信する受信ステップとをさらに含み、
前記制御ステップが、
前記応答を受信した後、前記少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する、
ことを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線端末の制御方法において、
前記制御ステップにより前記少なくとも１つのチャネルの使用状態が制御されているときに、前記アップリンクのデータトラフィック量に応じて、前記少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を通常の状態に戻すように制御するステップ、
をさらに含むことを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線端末の制御方法において、
前記複数のタイムスロットの各々が、空間多重されている、
ことを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線端末の制御方法において、
前記無線通信装置によって前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる各チャネルは、同じ周波数を持つ、
ことを特徴とする無線端末の制御方法。
【請求項８】
複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペアを複数、無線端末に割り当てる無線通信装置と通信を行う前記無線端末であって、
前記無線通信装置によって割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量を取得するアップリンク流量監視部と、
前記取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量に応じて、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御するアップリンクチャネル送信状態制御部と、
を有することを特徴とする無線端末。
【請求項９】
無線端末と通信を行い、複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペアを複数、前記無線端末に割り当てる無線通信装置であって、
複数のアンテナを含むアダプティブアレイアンテナと、
前記無線端末に複数のチャネルペアを割り当てるチャネル割当管理部と、
前記無線端末に割り当てた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルの送信が停止されたことを検知する送信停止検知部と、
前記無線端末に割り当てた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側の少なくとも１つのチャネルの送信が停止されたことを前記送信停止検知部により検知した場合、送信を停止されていないアップリンク側のチャネルの受信信号に基づき、前記送信を停止された少なくとも１つのアップリンク側のチャネルとペアを形成するダウンリンク側のチャネルに対する前記複数のアンテナのアンテナ重み係数を算出するアンテナ重み係数算出部と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペアを複数、無線端末に割り当てる無線通信装置、および、該無線通信装置と通信を行う前記無線端末からなる通信システムであって、
前記無線端末は、
前記無線通信装置によって割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量を取得するアップリンク流量監視部と、
前記取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量に応じて、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御するアップリンクチャネル送信状態制御部とを有し、
前記無線通信装置は、
複数のアンテナを含むアダプティブアレイアンテナと、
前記無線端末に追加のチャネルペアを割り当てるときに、既存の既に割り当てたチャネルペアに含まれる各チャネルと同じ周波数を持つチャネルペアを優先的に割り当てるチャネル割当管理部と、
前記無線端末のアップリンクチャネル送信状態制御部によって、少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御されたときは、前記送信状態を制御されていないアップリンク側のチャネルの受信信号に基づき、前記送信状態を制御された少なくとも１つのアップリンク側のチャネルとペアを形成するダウンリンク側のチャネルに対する前記複数のアンテナのアンテナ重み係数を算出するアンテナ重み係数算出部とを有する、
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、無線端末の制御方法、無線端末、無線通信装置、および通信システム
に関する。
【背景技術】
【０００２】
TDMA-TDD（時分割多元接続／時分割複信）方式およびアダプティブアレイアンテナを用いた通信システムでは、アップリンクの信号に基づきダウンリンク信号のアンテナウエイト（アンテナアレイを構成する各アンテナ素子の重み付け）を推定する従来技術：「スマート・アンテナ・システムを有する基地局を有する無線データ通信システムでのダウンリンク送信」（特許文献１を参照されたい）が開発され、実用化されている。これは、無線端末から基地局へのアップリンク方向のチャネル（スロット）と、基地局から無線端末へのダウンリンク方向のチャネル（スロット）とが、同一周波数を使用し、そのチャネルの伝達経路自体と伝播特性に連続性があることを前提とした技術である。また、この従来技術では、基地局は受信したアップリンク信号に基づいて、発射すべきダウンリンク信号のアンテナウエイトを決定する方式であるため、ダウンリンクのチャネル数と、アップリンクのチャネル数とを同じにする必要がある。従って、基地局は、アップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペア（タイムスロット対）を１単位として、１つの無線端末に割り当てることになる。このようにして割り当てられた、１方向（ダウンリンクまたはアップリンク）あたりに１個のチャネル（スロット）だけでは伝送すべきデータ量を処理できない場合に対応するために、１方向で複数のチャネルを束ねて１つの無線端末に割り当てるチャネルアグリゲーション技法が提案されている。これによって、チャネル（スロット）１個が持つ帯域では、送信できなかった大量のデータを送信するような、高品質のテレビ電話や映像／音楽データダウンロードなどの高速受信／送信などのアプリケーションを利用することが可能になった。
【特許文献１】特表２００４−５１０３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようにして設定・割り当てられたチャネルでは、ダウンリンク、アップリンク双方向において、同様の一定の量のデータが流れるケースもあるが、クライアント／サーバ型の通信モデルの場合には、クライアントがアップリンク方向に少量のデータ（或るリクエスト）を送信し、サーバがダウンリンク方向に大量のデータ（リクエストに対する応答データ）を送信することが多い。このような、クライアントによるリクエスト送信、サーバによる応答データ送信は、常に発生する訳ではなく、断続的に発生するパターンが多い。即ち、ダウンリンク方向に送信すべきデータ量は、顕著に増減するケースが多い。
【０００４】
また、テレビ電話などの大きな帯域を消費するアプリケーションでは、クライアントとなる通信端末が、画像や音声などによる大量のデータをアップリンク方向に送信するケースもある。この場合には、アップリンク方向のチャネル（スロット）が上述した大量のデータを送信するのに対応するために、チャネルアグリゲートでチャネルを追加することになる。他方、ダウンリンク方向のチャネルは、通常はアップリンク方向の帯域よりも大きい帯域が割り当てられており、最初に割り当てられたチャネルの帯域で十分である場合も考えられ、チャネルアグリゲートで追加されたダウンリンク方向のチャネルの帯域まで使うことが少なく、無駄となる。
【０００５】
このような様々なケースに対して、上述したチャネルアグリゲーション技術を適用したとき、ダウンリンク方向、アップリンク方向を問わず、送信すべき大量のデータや使用するアプリケーション、ＱｏＳなどに応じて、チャネルアグリゲーション技術によって、当該通信端末とのセッションに対して、１方向に複数のチャネル（スロット）が割り当てられることになる。しかしながら、上述したように、ダウンリンク方向、アップリンク方向においてデータ量に不均衡があり、特に、アップリンク方向に追加されたチャネルにおいて、全ての帯域を消費しきれずに無駄になる場合がある。このような場合であっても、無線端末は、基地局に送信すべきデータが無いにもかかわらず、アップリンク方向に追加されたチャネルを使って電波を発射している。無線端末は、通常は、小型のバッテリで稼働しており、上述したような無駄な電波の発射による電力消費は充電なしでの連続通信時間や待ち受け時間の減少になり好ましくない。
【０００６】
他方、データ量が減少した場合にチャネルアグリゲーション技術で追加設定したチャネルを開放すると、以下のような問題がある。例えば、流量の増大に基づいてチャネルアグリゲーション技術でチャネルを追加設定された場合は、後続の通信において、同様に大きなデータ量が再度、断続的に流れる場合が多い。無線通信システムのような割り当て対象のリソース（即ち、チャネル／スロットなど）が乏しく、多くの無線端末がリソースを競争して取り合う状況では、再度、大きなデータ量が流れるときに、チャネルを割り当てることが保証されることはなく、確保したリソースを開放することは極めて不都合となる。
【０００７】
基地局から無線端末への（ダウンリンク方向の）データトラフィックが多く、複数のチャネルを１つに束ねて無線端末に割り当てる「チャネルアグリゲート」を行う場合において、逆に無線端末から基地局へのデータトラフィックが少なく、無線端末から基地局方向のみを考えると、本来チャネルアグリゲートする必要のない状態においても、双方向のチャネルアグリゲート、即ち、アップリンク側のチャネルとダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペアを単位としたチャネル割り当てを行う必要があった。
【０００８】
さらに、任意の無線端末に対するアップリンク方向の希望波は、同じトラフィックチャネルを共有する、同じ基地局の他の空間多重無線端末と通信を行っている基地局、および、異なる基地局の無線端末と通信を行っている基地局の受信における妨害波（干渉波）となるため、システム全体としての周波数有効利用効率を下げる事となる。また、より少ないチャネルで帯域が足りていて、無線端末が、チャネルアグリゲートで追加されたチャネルを使って電波の送信を行う必要がない場合であっても、送信におけるパワーアンプ等で消費電流が発生し、無駄な電力を使用してバッテリ電力を消費していた。
【０００９】
そこで、本発明は、チャネルアグリゲートで追加されたチャネルを持つ無線端末が基地局に向けて流すべきデータが減少したときに、当該追加されたチャネルを確保しながら、当該無線端末に割り当てられている複数のアップリンクチャネルのうち少なくとも１つのチャネルの少なくとも一部の送信状態を制御（典型的には停止する）ことによって、システム全体の周波数効率を増加させ、特に、無線端末側での無駄な電力消費を低減する技法（方法、装置、システムなど）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】
【００１０】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による無線端末の制御方法は、
複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、（チャネルアグリゲートによって）前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペア（タイムスロット対）を複数、無線端末に割り当てる無線通信装置（基地局）と通信を行う前記無線端末の制御方法であって、
前記割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側（無線端末から基地局への）のチャネルのデータトラフィック量を取得する取得ステップと、
前記取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量に応じて、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する制御ステップと、
を有する。
【００１１】
また、第２の発明による無線端末の制御方法は、
前記取得ステップにより取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量と、前記無線端末に割り当てられたチャネルペアのうち、使用している（停止していない稼動中の）アップリンク側のチャネル（典型的にはチャネルの帯域と数）に応じて規定される閾値とを比較する比較ステップをさらに含み、
前記制御ステップが、
前記比較ステップにより前記アップリンク側のチャネルのデータトラフィック量が前記閾値よりも少ない場合、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネル（スロット）の使用状態を制御する、
ことを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明による無線端末の制御方法は、
前記制御ステップが、
前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルを用いた送信の少なくとも一部を停止すること（例えば、当該チャネルの１スロットにおける時間間隔の一部や全体の送信を停止する、或いは、１以上のフレームおきにのスロットを間欠的に停止するなど）によって、当該少なくとも１つのチャネルの使用状態（即ち、送信状態、送信に使用するパワーアンプ）を制御する、
ことを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明による無線端末の制御方法は、
前記制御ステップを実行する前に、前記少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する旨を前記無線通信装置（基地局）に通知する通知ステップと、
前記通知ステップにより通知された無線通信装置から前記制御する旨を許可する応答（例えば、制御許可や停止許可）を受信する受信ステップとをさらに含み、
前記制御ステップが、
前記応答を受信した後、前記少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を制御する、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明による無線端末の制御方法は、
前記制御ステップにより前記少なくとも１つのチャネルの使用状態が制御されているときに、前記アップリンクのデータトラフィック量に応じて、前記少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの使用状態を通常の状態に戻すように制御する（即ち、通常の送信制御を再開する）ステップ、
をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明による無線端末の制御方法は、
前記複数のタイムスロットの各々が、空間多重されている、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、第７の発明による無線端末の制御方法は、
前記無線通信装置によって前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペア（タイムスロット対）に含まれる各チャネル（スロット）は、同じ周波数を持つ、
ことを特徴とする。
【００１７】
上述したように本発明の解決手段を方法として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する装置（無線端末、基地局、システム）、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１８】
例えば、本発明を装置として実現させた第８の発明による無線端末は、
複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、（チャネルアグリゲートによって）前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペア（タイムスロット対）を複数、無線端末に割り当てる無線通信装置と通信を行う前記無線端末であって、
前記無線通信装置によって割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側（無線端末から無線通信装置への）のチャネルのデータトラフィック量を取得するアップリンク流量監視部と、
前記取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量に応じて、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御するアップリンクチャネル送信状態制御部と、
を有する。
【００１９】
また、第９の発明による無線通信装置は、
無線端末と通信を行い、複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、（チャネルアグリゲートによって）前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペア（タイムスロット対）を複数、前記無線端末に割り当てる無線通信装置（基地局）であって、
複数のアンテナを含むアダプティブアレイアンテナと、
前記無線端末に複数のチャネルペア（タイムスロット対）を（チャネルアグリゲートによって）割り当てるチャネル割当管理部と、
前記無線端末に割り当てた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルの送信が停止されたことを検知する送信停止検知部と、
前記無線端末に割り当てた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側の少なくとも１つのチャネルの送信が停止されたことを前記送信停止検知部により検知した場合、送信を停止されていないアップリンク側のチャネルの受信信号に基づき、前記送信を停止された少なくとも１つのアップリンク側のチャネルとペアを形成するダウンリンク側のチャネルに対する前記複数のアンテナのアンテナ重み係数を算出するアンテナ重み係数算出部と、
を有する。
【００２０】
また、第１０の発明による通信システムは、
複数のタイムスロットを有する時分割多元接続／時分割複信方式を使用し、（チャネルアグリゲートによって）前記複数のタイムスロットに設定されたアップリンク側のチャネルおよびダウンリンク側のチャネルからなるチャネルペア（タイムスロット対）を複数、無線端末に割り当てる無線通信装置、および、該無線通信装置と通信を行う前記無線端末からなる通信システムであって、
前記無線端末は、
前記無線通信装置によって割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側（無線端末から無線通信装置への）のチャネルのデータトラフィック量を取得するアップリンク流量監視部と、
前記取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量に応じて、前記無線端末に割り当てられた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御（典型的には送信を停止）するアップリンクチャネル送信状態制御部とを有し、
前記無線通信装置（基地局）は、
複数のアンテナを含むアダプティブアレイアンテナと、
前記無線端末に追加のチャネルペア（タイムスロット対）を割り当てるときに、既存の既に割り当てたチャネルペアに含まれる各チャネルと同じ周波数（キャリア）を持つチャネルペアを優先的に割り当てるチャネル割当管理部と、
前記無線端末のアップリンクチャネル送信状態制御部によって、少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御（送信停止）されたときは、前記送信状態を制御されていないアップリンク側のチャネルの受信信号に基づき、前記送信状態を制御（送信停止）された少なくとも１つのアップリンク側のチャネルとペアを形成するアップリンク側のチャネルに対する前記複数のアンテナのアンテナ重み係数を算出するアンテナ重み係数算出部とを有する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、チャネルアグリゲートで追加割り当てされたチャネルを持つ無線端末が無線通信装置（基地局）に向けて流すべきデータが減少したときに、当該追加されたチャネルを確保しながら、当該無線端末に割り当てられている複数のアップリンク側のチャネルのうち少なくとも１つのチャネルの少なくとも一部の送信状態を制御（典型的には、当該チャネル全体の送信を停止する）ことによって、システム全体の周波数効率を増加させ、特に無線端末側での無駄な送信電力の消費を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明するが、本発明の原理・構成の説明に先立ち、本発明が対象とする無線システム、タイムスロット構成などを説明する。
【００２３】
＜無線システム＞
本発明が対象とするTDMA-TDD通信方式を用いている無線通信規格に準拠している通信システムには、例えば、PHS(Personal Handyphone System)やiBurst（登録商標）システムがあり、それぞれ”ARIB STD-28(ARIB)”や”High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS/ANSI)”で規定されている。
【００２４】
＜適応型アンテナアレイ＞
複数のアンテナ素子を持つ適応型のアンテナアレイは、典型的には基地局に実装される。適応型（アダプティブ）アンテナアレイを基地局に実装すると、アップリンク受信波に含まれる干渉波を抑圧することが可能であると共に、受信によるアンテナウエイト（重み）を導く事により所望波の到来経路を推定することが可能となる。また、適応アンテナアレイは、ウエイトを推定する無線端末に対してSINR(Signal to Noise Ratio:信号対干渉雑音比)が最大になり、かつそれ以外では信号が抑圧されるよう送信アンテナウエイトを設定する事により、通信品質を確保しながら、リンク容量を飛躍的に増大させることができるため、昨今、研究が盛んになってきている。実際に運用されている例としては、”High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC-2005-032(ATIS/ANSI)”に準拠するiBurst（登録商標）システム等がある。
【００２５】
＜TDMA-TDDとアンテナアレイ＞
TDMA-TDD方式では、無線端末から基地局へのアップリンク方向のチャネルと、基地局から無線端末へのダウンリンク方向のチャネルとで、同一周波数が用いられる。このように同一周波数を使うことによって、受信で得たアンテナウエイトを理論上、送信に用いることが可能であるため、アンテナアレイを用いた性能向上が得られやすいという利点を持つ。つまり、短期間においては同一周波数帯において、任意の地点と他の任意の地点間の伝播経路において、伝達経路自体と伝播特性に連続性があると仮定し、アップリンクの受信で得た伝達経路に合致したアンテナ重畳（ウエイト）係数をダウンリンク送信に利用可能であるとする。一般に、この仮定は推定に用いる受信信号と送信信号との間の時間差（時間間隔）が短く、かつ、無線端末の移動速度が遅い場合に十分な実用性を持つ。
【００２６】
＜アンテナウエイト(Weight)の取得方法＞
アンテナウエイトとしてはWinner解がよく知られていて、Winner解を得る方法としてトレーニング信号（参照信号）と受信アンテナアレイからの受信信号との平均二乗誤差(MSE: Mean Square Error)を最小にする適応アルゴリズムによる逐次更新がよく用いられることが知られている。この適応アルゴリズムとしてはLMS(Least Mean Square)アルゴリズムがよく用いられる。LMSアルゴリズムには既知のトレーニング信号が必要となるが、これは一般に基地局と無線端末で共有する既知のトレーニング信号パターンを、無線端末がアップリンク信号の先頭もしくは末尾、もしくはその両方に付与して、基地局では既知のパターンをトレーニング信号として用いる方法がよく用いられる。
【００２７】
＜無線リソースの配分方法＞
TDMA-TDDを用いる通信方法では、トラフィックチャネルに用いる無線リソースはTDMA-TDDスロットと周波数チャネルにより決定される。つまり、TDMA-TDDにより時間的に3多重されていて、周波数チャネル（キャリア）が4個使用可能である場合、12（＝３空間多重×４キャリア）のトラフィックチャネルを用意できる。ただし、TDMA-TDD方式では基地局との同期用チャネルが必要で、一つ以上の無線リソースが例えば報知情報チャネルとして用いられ、トラフィックチャネルとして使用できないことが多い。これらトラフィックチャネルのうち、未使用状態であるトラフィックチャネルを用いることができる。未使用状態の判定方法としては、無線端末側でアップリンク無線チャネルリソースの干渉波測定を行い、測定RSSI(Received Signal Strength Indicator)が閾値以下であれば未使用であると判断して、トラフィックチャネルの開始リクエスト信号を発射する方法がある。ARIB STD-28(ARIB)で規定されるようにスロット付きALOHAアルゴリズムを用いるとより衝突時の再リソース選択がスムースに行なわれる可能性が高くなることが知られている。
【００２８】
アンテナアレイを用いた空間多重を基地局側に実装する場合では、基地局側の管理によりトラフィックチャネルを空間多重数分倍加することができる。”High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS/ANSI)”では、トラフィックチャネル確立のための信号と、トラフィックチャネルの空間多重数３のそれぞれのトラフィックチャネルでトレーニング信号パターンを分ける事により、空間多重を実現させている。
【００２９】
＜基地局配置上の制約＞
上述した空間多重では、単独基地局の場合は、他の基地局および他の基地局に接続する無線端末が発射する電波の影響は考えなくても良い。しかしながら、基地局が複数存在する場合は、他の基地局および他の基地局に接続する無線端末が発射する電波は同一のトラフィックチャネル上での干渉波となるため、フレーム受信のエラーを増加させる原因となる。よって、基地局を配置する際、基地局同士を十分に離す、基地局からの電波に水平方向の指向性を持たせ、アンテナにチルト角を設けて、隣接基地局からの影響を低減させる等の方法が取られることが一般的である。
【００３０】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施態様による無線端末の基本構成を示すブロック図である。図に示すように、無線端末１００は、端末全体の制御を司る制御部１１０、アップリンク流量監視部１２０、受信部１３０、送信部１４０、アップリンクチャネル送信状態制御部（アップリンクチャネル送信停止／開始制御部）１５０、記憶部１６０、およびアンテナＡＮＴを具える。制御部１１０は、自端末とセッションを持った通信相手の無線通信装置（基地局）に送信すべきデータがある場合は、アンテナＡＮＴを介して当該データを送信するように送信部１４０を制御する。記憶部１６０には、基準流量テーブルＴＢ１が設けられており、このテーブルには、アップリンク側チャネル数に応じた最大流量／速度および基準流量（閾値）が格納されている。例えば、下記の表のようになる。
【００３１】
【表１】
2008211626.tif 000003
【００３２】
アップリンク流量監視部１２０は、割り当てられた複数のチャネルペアに含まれるアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量を取得する。アップリンクチャネル送信状態制御部１５０は、取得したアップリンク側のチャネルのデータトラフィック量が、表１（ＴＢ１）における対応するチャネル数の基準流量未満になったとき、当該無線端末に割り当てた複数のチャネルペアに含まれる少なくとも１つのアップリンク側のチャネルの送信状態を制御する（典型的には送信を停止する）。例えば、チャネルアグリゲートでアップリンクチャネルが４本割り当てられているとき、当該セッションのアップリンク流量が、チャネル４個のときの基準流量３２０kbps未満になったときは、チャネルを１個停止して、３個のチャネルだけでアップリンクデータの送信を行う。そして、アップリンク流量が、基準流量３２０kbps以上になったときに停止したチャネルの送信を再開する。また、チャネルアグリゲートでアップリンクチャネルが４本割り当てられている場合において、上述したようにチャネルを１個停止して、チャネル３個で送信を行っているとき、当該セッションのアップリンク流量が、チャネル３個のときの基準流量２１０kbps未満になったときは、チャネルをもう１個（合計２個）停止して、２個のチャネルだけでアップリンクデータの送信を行ってもよい。このように、チャネルアグリゲートで割り当てたアップリンク側チャネルをアップリンク流量を応じて、臨機応変に送信を停止したり、再開したりすることによって、アップリンク信号を送信する無線端末の電力消費を低減し、さらに、当該チャネルと同じタイミングのスロットであり、かつ、同じキャリアを使う空間多重化された別チャネル（スロット）への干渉も低減することが可能となる。さらに、無線端末は、チャネルアグリゲート技法に基づき追加で割り当てたチャネルを確保し続けて、後続の通信におけるアップリンク流量の変動に対応することが可能となる。即ち、本方式によれば、チャネルを開放していないため、アップリンクのデータが、そのときの送信状態チャネルの数に応じて規定される閾値（基準流量）以上になったときに、チャネルの再割り当てを要せずに、アップリンク側のチャネルの送信を即座に再開することができるという利点がある。閾値（基準流量）は、チャネル（スロット）の最大伝送流量／速度に応じて任意に定めることができ、送信停止の閾値と送信再開の閾値とにヒステリシス幅を設けて、判定動作がチャタリングするのを防止してもよい。
【００３３】
次に、アダプティブアレイアンテナを有する無線通信装置の典型例である基地局（装置）、および、基地局の通信相手である無線端末に本発明を具体的に適用して説明する。図２は、本発明の一実施態様による無線通信システムの構成例を示す図である。基地局ＢＳ１，ＢＳ２には６本のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナ（図示せず）があり、無線端末ＴＭ１，ＴＭ２との間でデジタル無線経路を確立させる。チャネルモデルとしては、基地局と無線端末との間には多数の散乱体が分布していて、周波数非選択性の多重伝播路が形成されているものと仮定する。無線端末は移動可能である事により、無線端末と基地局との多重伝播路はそれぞれ異なるドップラー周波数を有する事となる。無線端末と基地局はTDMA-TDD方式のデジタル無線通信により通信を行う。
【００３４】
図３にTDMA-TDDのフレームフォーマット例を示す。図に示す通り、TDMA-TDDのフレームは、TDMA 3多重でアップリンクとダウンリンクで非対称長のスロットを持つ。１フレームは3多重されていて、アップリンク・ダウンリンクともに3つのスロットに分けられている。アップリンクスロットは一つの時間配分は545μsecとなっていて、３つのアップリンクスロットが連続する。アップリンクスロットの後方にはアップリンク・ダウンリンク間のガードタイム10μsecが設けられ、ダウンリンクスロットのグループが続く。
【００３５】
ダウンリンクスロットは一つの時間配分は1090μsecとなっており、アップリンクスロットの倍の時間配分になっている。ダウンリンクスロットもまたアップリンクスロットと同様、3つが連続する構成となる。最初のアップリンクスロットと最初のダウンリンクスロットがペアとなり、一つの双方向チャネルを形成する。二番目および三番目のアップリンク・ダウンリンクスロットのペアも同様となる。図４に、本実施態様で使用されるキャリア（周波数）の配置を示す。図に示すように、連続する周波数625KHzを一単位として4単位とする。
【００３６】
次に無線リソースについて説明する。TDMA-TDDフレームは5msecを1フレームとし、3多重とする。周波数チャネルは625KHz幅であり、4キャリア分の周波数チャネルを用いることができ、2.5MHzを占有する。周波数の低い順にキャリア０〜３とし、タイムスロット１〜タイムスロット３の組み合わせで12個のチャネルを形成する。ここで、キャリア０とスロット１との組み合わせを1ch（チャネル）とし、表２のようにチャネル番号を割り当てる。1chは報知情報チャネル用に予約される。また、5chはトラフィックチャネル確立要求用に予約される。
【００３７】
【表２】
2008211626.tif 000004
【００３８】
基地局は、表２のように、2ch〜4chおよび6ch〜12chまでの10個のチャネルリソースを管理し、無線端末からのトラフィックチャネル確立要求を5chで監視し、チャネルリソースをトラフィックチャネルに割り当てる基地局と無線端末の間で交換されるチャネル信号の種類は表３の通りである。
【００３９】
【表３】
2008211626.tif 000005
【００４０】
無線端末にはシステムでユニーク（固有）に割り振られた無線端末ＩＤを有し、すべてのアップリンクチャネルのインフォーメーションシンボルに無線端末ＩＤを格納する。基地局は無線端末ＩＤにより無線端末を管理し、無線端末は無線基地局からのダウンリンクチャネル（信号）に無線端末ＩＤが含まれている場合、当該無線端末宛の無線IDであるか否かを判断する。図５に、ダウンリンクおよびアップリンクで用いる信号フォーマットを示す。図５（ａ）はダウンリンクで用いる信号フォーマットを示し、図５（ｂ）はアップリンクで用いる信号フォーマットを示す。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、報知情報チャネル（信号）は、既知のトレーニングシーケンスパターン、基地局ＩＤ毎にユニークとなる既知のインフォーメーションシンボルを持ち、一フレームおきに報知情報チャネルの送信を行う。無線端末は、報知情報チャネル（信号）が割り振られている周波数である、キャリア０をモニタリングし、急峻なエネルギーの増加点から受信信号のキャプチャをはじめ、可能性のある複数の基地局ＩＤの既知インフォーメーションシンボルとの相関を調べ、一番相関が高い基地局ＩＤである基地局の報知情報チャネルであると判断し、当該基地局ＩＤとタイミングを格納する。報知情報チャネル受信後は受信スロット位置の調整を行ない、基地局との同期を試みる。基地局と無線端末は報知情報チャネルの送信しているフレームを偶数フレーム、報知情報チャネルの送信していないフレームを奇数フレームと判断する。トラフィックチャネルの開始は、無線端末がトラフィックチャネル開始要求チャネル信号を送信する事から始める。
【００４２】
アップリンク方向においては、トラフィックチャネル開始要求信号もトラフィックチャネル信号も図５（ｂ）に示す信号フォーマットとなる。トレーニングシーケンスパターンには基地局ＩＤ毎にユニークとなる。また基地局毎に3種類あり、それぞれT0、T1、T2とする。トラフィックチャネル開始チャネル信号はT0が固定的に用いられ、トラフィックチャネルにはT1もしくはT2のいずれかが用いられる。T1は基地局が管理する空間多重数番号SP1に関連し、T2は空間多重数番号SP2に関連する。無線端末はトラフィックチャネル開始チャネル信号のインフォーメーションシンボルに無線端末のＩＤを含めて5chを用いて送信を行う。基地局は空いているチャネルリソースがある場合は、空いているチャネルリソースを当該ＩＤの無線端末のために確保し、インフォーメーションシンボルに無線リソースのチャネル番号を含めてトラフィックチャネル許可信号を送信する。基地局がトラフィックチャネル許可信号を送信し、かつ無線端末が当該信号を受信した場合、次のフレームにおいて、トラフィックチャネル許可信号に含まれるチャネル番号の無線リソースを用いてトラフィックチャネルを確立する。
【００４３】
無線端末はトラフィックチャネルを開いている場合において、アップリンクのデータ流量を調査し、流量がトラフィックチャネルの容量より大きくなった場合はトラフィックチャネル追加要求を送信する。基地局はトラフィックチャネルを開いている場合において、ダウンリンクのユーザデータの流用を調査し、流量が現在開いているトラフィックチャネルより大きい場合、或いは、無線端末からトラフィックチャネル追加要求を受信した場合は、現在当該無線端末との間で使用していないタイムスロットが属するトラフィックチャネル番号のトラフィックチャネルが空いているか否かを調査する。トラフィックチャネルが空いている場合は、当該空きチャネルを当該無線端末のために予約し、基地局は無線端末に対してトラフィックチャネル番号を付与してトラフィックチャネル追加許可信号を送信する。
【００４４】
図６は、基地局の内部構成の概略を示すブロック図である。図に示すように、タイミングプロセッサ２１０は、TDMA-TDDフレーム構成例で示すフレームタイミングの生成および、ダウンリンク信号フォーマットで示す送信タイミングの生成および、アップリンク受信タイミングの生成を行う。基地局は４つのキャリア各々を担当するIF（中間周波数）信号合成・分離部２２０，２２１，２２２，２２３、および、キャリア０用チャネル制御部２３０、キャリア１用チャネル制御部２３１、キャリア２用チャネル制御部２３２、キャリア３用チャネル制御部２３３を持つ。１つのIF信号合成・分離部、および、１つのチャネル制御部は、同一キャリア番号上におけるタイムスロット３つ分と、空間多重数２との積である６つのチャネルを制御する。
【００４５】
以降、キャリア０用のブロックを例として説明するが、他のキャリア用のブロックも同様の機能を持つ。例えば、キャリア０用IF信号合成・分離部２２０からの信号はアンテナ毎にミキサＭＸ１，ＭＸ２，ＭＸ３，ＭＸ４，ＭＸ５，ＭＸ６により重畳され、アダプティブアレイアンテナＡＡＡを構成する６個のアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３，ＡＮＴ４，ＡＮＴ５，ＡＮＴ６から発射される。アップリンク受信時において、各アンテナからの信号はミキサによりキャリア周波数毎に分割された後、キャリア０用IF信号合成・分離部２２０に分配される。キャリア０用IF信号合成・分離部２２０からの信号は、キャリア０用チャネル制御部２３０に渡され、空間多重数に分離した後、ベースバンド処理を行う。このようにして、各スロットタイミング、キャリア番号、空間多重番号毎に分離し、デモジュレートされた受信信号を主制御部２４０に渡す。
【００４６】
主制御部２４０は、複数のユーザセッションを管理し、ユーザセッションが用いるチャネル番号および数を管理すると共に、ユーザセッションデータを各チャネルに分配する。主制御部２４０は、チャネル毎の、タイミングプロセッサが生成するダウンリンク送信スロットタイミングに同期して、各キャリア番号毎に用意されているチャネル制御部へ送信データを渡す。例えば、キャリア０用チャネル制御部２３０は、ダウンリンク送信時において、主制御部２４０からの送信データを、タイミングプロセッサによるスロットタイミング毎に、空間多重数分のデータをモジュレートして、キャリア０用IF信号合成・分離部２２０に渡す。キャリア０用IF信号合成・分離部２２０は対応するアップリンクチャネルの受信時のアンテナウエイトを用いて、空間多重数分のチャネルデータを合成してアンテナ毎の送信信号を作成する。ミキサＭＸ１−６は、キャリア毎のIF信号合成・分離部からの送信信号を合成してアンテナＡＮＴ１−６から発射する。
【００４７】
基地局２００の構成をさらに詳細に説明する。図７は、キャリア０用IF信号合成・分離部２２０の内部構成を示すブロック図である。キャリア０のブロックを例として説明するが、他のキャリア用のブロックの構成・機能も同様である。図に示すように、キャリア０用IF信号合成・分離部２２０は、ＲＦアレイ２２０ＲＦ、SP1_TX-FPGA２２０ＳＰ１、SP2_TX-FPGA２２０ＳＰ２を具える。ＲＦアレイ２２０ＲＦは、アンテナ毎のＲＦ部ＲＦ１−６、および、アナログデジタルコンバータＡＤＣ１−６、デジタルアナログコンバータＤＡＣ１−６を有する。
【００４８】
タイミングプロセッサ２１０は、送信・受信両者のスロット毎のタイミングを指示する。各受信スロットタイミング時において、ミキサＭＸ１−６からのアンテナ毎の受信信号は、ＲＦアレイ２２０ＲＦを構成するアンテナ毎に用意されたＲＦ部ＲＦ１−６により復調された後、ADコンバートされIF（中間周波数）信号に変換される。このようにしてアンテナ毎の受信信号はキャリア番号毎に分離されて、この場合は、キャリア０用チャネル制御部２３０に送信される。各送信スロットタイミングにおいて、キャリア０用チャネル制御部２３０からのダウンリンク送信信号とアンテナウエイトを空間多重数分、受け取る。空間多重数は２となっており、キャリア０用IF信号合成・分離器２２０は、２つの空間多重用の演算部であるＳＰ１用空間多重演算部(SP1_TX-FPGA)２２０ＳＰ１、ＳＰ２用空間多重演算部(SP2_TX-FPGA)２２０ＳＰ２を具える。ＳＰ１用空間多重演算部２２０ＳＰ１は、ＴＸ信号生成器ＳＧとウエイトレジスタＷＲとを具える。ＴＸ信号生成器ＳＧおよびウエイトレジスタＷＲは、DSP-TXFPGAインターフェイスバスＢ２を介してキャリア０用チャネル制御部（ＤＳＰ）２３０からＳＰ１用の送信用の信号および算出・決定されたウエイトを受け取る。ＳＰ１用空間多重演算部２２０ＳＰ１は、ＳＰ１用の各アンテナ用のアンテナウエイト制御部（SP1_Ant1-6）Ｗ１−６を具え、アンテナウエイト制御部Ｗ１−６の各々は、ウエイトレジスタＷＲに格納されたウエイトに基づき、各アンテナに対するアンテナウエイトを算出する。そして、ＴＸ信号生成器ＳＧにより送信用の信号に基づき生成された送信データを、アンテナウエイト制御部Ｗ１−６で算出されたアンテナ毎のアンテナウエイトに乗算器を用いて乗算して、アンテナ毎の送信データを作成する。二つのTX-FPGAが作成したアンテナ毎の送信データは加算器で加算されて、アンテナ毎の送信データに合成される。このようにして作成したアンテナ毎の送信データはADコンバートした後、ＲＦ部ＲＦ１−６により変調され、ミキサＭＸ１−６に渡される。
【００４９】
次にチャネル制御部の構成を詳細に説明する。図８は、キャリア０用チャネル制御部２３０の内部構成を示すブロック図である。キャリア０のブロックを例として説明するが、他のキャリア用のブロックの構成・機能も同様である。図に示すように、キャリア０用チャネル制御部２３０は、DSP-TXFPGAインターフェイスバスＢ２、RXANTENNA-DSPインターフェイスバスＢ１を介してキャリア０用IF信号合成・分離器２２０と接続している。また、キャリア０用チャネル制御部２３０は、チャネル制御部−主制御部インターフェイスバスＢ３を介して主制御部２４０と接続している。アップリンク受信の際、キャリア０用チャネル制御部２３０が、RXANTENNA-DSPインターフェイスバスＢ１を介してチャネル０用IF信号合成・分離部２２０から受け取る受信IF（中間周波数）信号はトラフィックチャネルの受信時において、各アンテナ素子に含まれる希望波と干渉波が重畳されたものとなる。チャネル０用チャネル制御部２３０は、受信IF（中間周波数）信号を整合フィルタ(Matched Filter)ＭＦ１−６にかけ、Rzz対角項算出処理部ＲＺに渡す。Rzz対角項算出処理部ＲＺは、６個の受信信号毎の共分散行列を計算する事により、既知トレーニングとの相関を計算する前準備を行う。ＳＰ１、ＳＰ２トレーニングシーケンス生成部ＴＳ１，ＴＳ２は、無線端末がアップリンクのトレーニングシーケンスとして付与してくる信号と同じ信号を生成する。これは空間多重数分の無線端末毎に用意される。ＳＰ１、ＳＰ２ウエイト算出部ＷＣ１，ＷＣ２は、Rzz対角項と既知トレーニングシーケンス信号との相関を調べる事により最適なアンテナウエイト（即ち、推定信号到来方向）を導く。導かれたアンテナウエイトと６本の受信IF信号から、各無線端末のトラフィックチャネル毎の受信IF信号として分離する。各無線端末のトラフィックチャネル毎の受信IF信号はそれぞれ、ＳＰ１、ＳＰ２受信ベースバンド処理部ＲｘＢ１，ＲｘＢ２により処理されユーザデータとして、チャネル制御部−主制御部インターフェイスバスＢ３を介して主制御部２４０に転送する。
【００５０】
ダウンリンクにおけるトラフィックチャネルの送信時においては、対応するアップリンクチャネル受信時に導かれた最適なアンテナウエイトをキャリア０用IF信号合成・分離部２２０に通知すると共に主制御部２４０からの各無線端末のトラフィックチャネル毎のユーザデータを、ＳＰ１、ＳＰ２送信ベースバンド処理部ＲｘＢ１，ＴｘＢ２によりIF信号に変換し、キャリア０用IF信号合成・分離部２２０に転送する。この図の例では受信多重数と送信多重数は共に２であり、IF信号合成・分離部のサポートする送信多重数に一致している。
【００５１】
ＳＰ１、ＳＰ２送信停止情報記憶部ＴＳＭ１，ＴＳＭ２は、主制御部２４０から指示および送出されたアップリンク方向の送信停止情報を格納する。主制御部２４０から送信停止を指示された場合、ＳＰ１、ＳＰ２ウエイト決定部ＷＤ１，ＷＤ２は、指定されたタイムスロットの送信時に用いるアンテナウエイトを、別の指定されたタイムスロットの受信時に導いたアンテナウエイトに差し替える制御を行う。この結果、アップリンク方向の受信が存在しない為、アンテナウエイトを求める事ができないタイムスロットでも、アンテナウエイトを指定する事が可能となり、送信を実行する事が可能となる。TDMA-TDDシステムにてアンテナアレイを用いる事のメリットは、アップリンク受信で推定したアンテナウエイトをそのままダウンリンクのアンテナウエイトとして用いる事により、同じ電波伝播経路に対して適切なダウンリンク電波を発射する事ができる事である。本発明では、無線端末からのアップリンク方向の電波の発射を停止するため、基地局側でアップリンク受信時に、ダウンリンクに用いるアンテナウエイトを得る事ができないことになる。それに対処するため、上述したように、別のチャネル、好適には、同じ無線端末からの、同じキャリア周波数のチャネル／スロットを使ったアップリンク受信信号に基づき求めたアンテナウエイトを使用することで、アンテナウエイトを求めている。
【００５２】
図９は、従来技術による基地局でのアンテナウエイトの求め方を説明する図である。図に示すように、アップリンクスロット１とダウンリンクスロット１とは、スロットペアを形成しており、アップリンクスロット１の受信信号に基づき、基地局はダウンリンクスロット１のアンテナウエイトを求めている。アップリンクスロット２とダウンリンクスロット２とのペア、アップリンクスロット３とダウンリンクスロット３とのペアでも同様である。
【００５３】
図１０は、本発明による基地局でのアンテナウエイトの求め方を説明する図である。図に示すように、アップリンクスロット１とダウンリンクスロット１とは、スロットペアを形成しており、さらに、チャネルアグリゲートによってアップリンクスロット３とダウンリンクスロット３とは、スロットペアが追加で割り振られている。ここで、本発明によって、アップリンクスロット３の送信が停止された場合は、ダウンリンクスロット３のアンテナウエイトは、アップリンクスロット１の受信信号に基づき計算する。本発明では、同一無線端末が同一キャリア上の異なるタイムスロット位置にあるトラフィックチャネルを使用している条件下で、一つのアップリンク方向の電波を停止しても、残りのアップリンク方向の受信時に得たアンテナウエイトを用いて、対応するアップリンク受信が存在しないダウンリンク方向の電波の発射を行う事を好適である。また、アップリンクスロットとダウンリンクスロットのキャリアが同一でなくとも、キャリアがある程度近接していれば、ある程度の精度でアンテナウエイトを求めることが可能であり、本発明による技法は、送信を停止するスロットと稼動中のスロットとのキャリア（周波数）が同一であることを必須構成要素とするわけではない。
【００５４】
次に主制御部２４０の構成を詳細に説明する。図１１は、主制御部２４０の内部構成を示すブロック図である。図に示すように、主制御部２４０は、フロー管理部２４１、チャネル割当管理部２４２、ダウンリンク流量監視部２４３、送信停止／開始管理部２４４を具える。フロー管理部２４１は、ユーザセッションとトラフィックチャネルとの関連付けを行う。ユーザセッション一つに対して最大3つのトラフィックチャネルを持つ事ができる為、関連付けは1対1〜1対3になる。チャネル割当管理部２４２は、20個の空間多重化されたトラフィックチャネルの使用状況を記憶し、新たなトラフィックの追加時に空いているトラフィックチャネルの割り当てを行う制御を行う。任意のユーザセッションの上位層ＵＬ１，ＵＬ２，…ＵＬ８からの送信データは、当該ユーザセッションが用いているトラフィックチャネルに分配される。フロー管理部２４１は、当該トラフィックチャネルのタイムスロットタイミング毎に、キャリア番号、および空間多重数番号に対応するダウンリンク流量監視部ＤＦ１−８に送信する。
【００５５】
フロー管理部２４１は、アップリンクスロット停止要求信号を受信した場合、当該ユーザセッションの持つトラフィックチャネルの中で、停止指示信号に含まれるトラフィックチャネルと同じキャリア番号であるトラフィックチャネルが存在するか否か調査する。もし、存在する場合は、指定されたトラフィックチャネル番号を含む、アップリンクスロット停止許可信号を無線端末に対して送信すると共に、送信停止／開始管理部２４４に停止要求を受けたトラフィックチャネル番号と空間多重数番号、及び前記、トラフィックチャネルと同じキャリア番号であるトラフィックチャネルのトラフィックチャネル番号と空間多重数番号を設定する。
【００５６】
送信停止／開始管理部２４４は、アップリンク方向の送信が停止しているトラフィックチャネルが存在するとき、チャネル制御部に対して、アップリンクが停止しているタイムスロット番号と空間多重数番号、及び、アンテナウエイトを流用するタイムスロット番号と空間多重数番号を通知する。
【００５７】
図１２は、本発明による基地局のフロー管理部が同一キャリアにアグリゲートを行う際の流れを示すフローチャートである。この例では同一周波数チャネル上のアグリゲート可能な場合、記憶部やメモリに格納されるアグリゲート数変更可能フラグをオン／オフする事で管理を行う。本処理でアグリゲートを行う際、同一キャリアにスロット／チャネルを集める事を目標とするが、同一キャリア上に空きトラフィックチャネルが存在しない場合は他のキャリアのトラフィックチャネルを割り当てる制御を行う。図に示すように、基地局はステップＳ１にて、無線端末より、追加（２スロット目）のトラフィックチャネル確立要求信号を受信する。トラフィックチャネル確立要求信号を受信した後、ステップＳ２にて、当該無線端末に既に割り当ててあるタイムスロットと同一キャリア上にタイムスロットの空きがあるか否かを判定する。空きがある場合はステップＳ３に進み、同一キャリア上のタイムスロットを当該無線端末に割り当てることを決定し、アグリゲート数変更可能フラグをオンにし（ステップＳ４）、当該無線端末に、追加（２スロット目）のトラフィックチャネル確立許可信号を送信して（ステップＳ５）処理を終える。ステップＳ２にて、空きがないと判定された場合は、ステップＳ６に進み、他のキャリア上のタイムスロットを割り当てることを決定する。次に、アグリゲート数変更可能フラグをオフにし（ステップＳ７）、当該無線端末に、追加（２スロット目）のトラフィックチャネル確立許可信号を送信して（ステップＳ５）処理を終える。なお、この例では、同一端末に同一キャリアのスロットが割り当てられた場合のみ、アップリンク送信を停止する前提で説明したが、前述したように、別キャリアであっても、ある程度キャリア同士が近接していれば、アップリンク送信を停止して、別キャリアのアップリンク信号に基づき基地局側でアンテナウエイトを求めてもよい。
【００５８】
次に、上述した基地局の通信相手となる無線端末の構成を説明する。図１３は、無線端末３００の構成を示すブロック図である。図に示すように、無線端末３００は１本のアンテナＡＮＴ１０のみを持つ。また、無線端末３００は、タイミングプロセッサ（スケジューラ）３１０、サーキュレータ３２０、および上位層ＵＬを有する。また、無線端末３００は、複数のミキサ、デジタルアナログコンバータＤＡＣ、アナログデジタルコンバータＡＤＣ、パワーアンプＰＡ、ローノイズアンプＬＮＡ、温度補償電圧制御水晶発振器ＶＣＴＣＸＯ、ＲＦ位相ロックループＲＦ−ＰＬＬ，ＩＦ位相ロックループＩＦ−ＰＬＬ、チャネル割当管理部３４０、フロー管理部３５０、アップリンク流量監視部３６０、および送信停止／開始管理部３７０をさらに有する。無線端末３００におけるダウンリンク受信信号は、基地局により伝播路に適するように調整されたアンテナウエイトを使用した送信電波として受信するため、同一基地局からの干渉波は抑圧されたものとなる。よって、無線端末３００にはトラフィックチャネル毎の空間多重を意識する必要は無い。従って、図１３に示すように、基地局の内部構成に比べてシンプルなものとなる。
【００５９】
タイミングプロセッサ３１０は、TDMA-TDDフレームに応じた送信および受信のタイミングを生成する。任意のタイムスロット番号におけるダウンリンク受信タイミングにおいて、アンテナＡＮＴ１０から受信した受信信号は、ローノイズアンプＬＮＡにより増幅される。受信に先立ち、ベースバンド処理部３３０はＶＣＴＣＸＯに対して受信するトラフィックチャネルのキャリア番号に応じた周波数設定に変更する。ＬＮＡで増幅された受信信号は二段のミキサによりIF（中間周波数）信号に変換され、アナログデジタルコンバータＡＤＣにより標本化されてデジタルデータに変換される。受信したIF信号はベースバンド処理部３３０によりデモジュレートされる。フロー管理部３５０は、複数のトラフィックチャネルからの受信データを合成して、受信ユーザデータに変換する。
【００６０】
任意のタイムスロット番号におけるアップリンク送信タイミングにおいて、フロー管理部３５０からユーザデータが当該タイムスロットのトラフィックチャネル分として、ベースバンド処理部３３０にユーザデータが渡される。このユーザデータは複数のトラフィックチャネルを用いる場合は分割されたものとなる。また、ベースバンド処理部３３０は送信に先立ち、ＶＣＴＣＸＯに対して送信するトラフィックチャネルのキャリア番号に対応した周波数設定に変更する。ベースバンド処理部３３０は、送信ユーザデータをモジュレートして送信IF信号に変換する。送信IF信号は二段のミキサによりキャリア番号に対応した送信周波数に変調され、パワーアンプＰＡで増幅された後、アンテナＡＮＴ１０のアンテナ端から発射される。
【００６１】
トラフィックチャネルは一つのユーザセッションに対して、ここでは、例えば、最大3つ持つことができるものとする。タイムスロット毎に別のトラフィックチャネルを用いる。そして、基地局と無線端末の間で、二つのトラフィックチャネルが確立されているものと仮定する。ダウンリンクのデータトラフィック流通量は多く二つ分のトラフィックチャネルが必要であるが、アップリンクデータ流通量は一つのトラフィックチャネルで十分であると、無線端末が判断した場合、アップリンクのトラフィックチャネルは運搬するべきデータが無いため、ダミーデータを送信する事になる。当該トラフィックチャネルは同じ基地局の他の空間多重接続している無線端末、および他の基地局に接続しているユーザとの間で共有している。意味の無い電波発射は他の、当該トラフィックチャネルを共有している無線端末との間の通信における妨害波となるので、発射しないことが望ましい。
【００６２】
上述した問題を解決するために、図１４に示すフローチャートに基づく処理を行ない、アップリンク方向の送信を停止する制御を行う。図１４は、本発明によるアップリンク方向の送信を停止させる処理を示すフローチャートである。図に示すように、無線端末は、ステップＳＴ１にて、アグリゲート数変更可能フラグがオンであるか否かを判定する。ステップＳＴ１にて、アグリゲート数変更可能フラグがオンでないと判定された場合は、処理を終える。アグリゲート数変更可能フラグがオンである場合はステップＳＴ２に進み、アップリンク流量監視部の判定結果を取得する。次に、ステップＳＴ３にて、判定結果に基づきスロットを減少（間引き）することが可能であるか否かを判定する。
【００６３】
ステップＳＴ３にて、アップリンクのスロットを減少（間引き）することが可能であると判定された場合は、ステップＳＴ４に進み、無線端末は基地局に対してアップリンクスロット停止要求信号を送信する。次にステップＳＴ５にて、基地局から停止許可信号を受信したか否かを判定し、受信しない場合は処理を終える。停止許可信号を受信した場合は、ステップＳＴ６に進み、停止したスロット（チャネル）に流すべきデータを残りの停止していない「稼動中／使用中スロット（チャネル）」に流すべきデータとして統合し、さらに、停止したアップリンク用スロットに対応するダウンリンク用スロットのための再送制御データを「稼動中スロット（チャネル）」の再送制御データに統合する。次に、ステップＳＴ７に進み、送信管理部に当該アップリンクスロットの停止を通知する。その後、基地局側ではステップＳＴ８にて、ダウンリンク用アンテナウエイトをスロット間で統合（即ち共用する）して、処理を終える。
【００６４】
ステップＳＴ３における条件を満たさない場合はステップＳＴ９に進み、ステップＳＴ２で取得した判定結果に基づいて、停止したスロットが追加スロットとして必要か否かを判定する。停止したスロットが追加スロットとして必要でない場合は処理を終え、必要な場合はステップＳＴ１０に進み、基地局に対してアップリンクスロット再開要求信号を送信する。次に、ステップＳＴ１１にて、基地局から、アップリンクスロット再開要求信号に対する応答である「再開許可」を受信するか否かを判定する。「再開許可」を受信しない場合は処理を終え、受信した場合はステップＳＴ１２に進み、残りの停止していない「稼動中スロット（チャネル）」に流すべきデータとして統合されていたデータを、再開したスロットにも流れるように分離し、さらに、「稼動中スロット（チャネル）」に統合されていた停止したスロットのための再送制御データを分離する。次に、ステップＳＴ１３に進み、送信管理部に当該ダウンリンクスロットの再開を通知する。その後、基地局側ではステップＳＴ１４にて、ダウンリンク用アンテナウエイトをスロット間で独立（即ち別個に算出する）に設定して、処理を終える。
【００６５】
以上の処理により、無線端末はダウンリンクのトラフィックは多いもののアップリンクのトラフィックが少ない場合において、アップリンク方向の電波発射を停止することができる。この結果、不要な電波発射を少なくすることが可能となり、他の同一トラフィックチャネルを用いている無線端末−基地局間のアップリンク方向の妨害波を少なくすることができ、結果としてシステム全体の周波数利用効率を向上させることが可能になる。また、無線端末は不要な電波の送信を行わないようにする事で、バッテリセービングの効果を得ることができる。無線端末において、送信用のパワーアンプの消費電流が、全体の消費電流に対してかなりの部分を占める場合が多く、パワーアンプスイッチがオンである時間をできるだけ低減させる事はバッテリセービングに貢献する。二つのトラフィックチャネルを使用している状態で、一つのトラフィックチャネルのアップリンク方向の電波の送信を省略した場合、パワーアンプや送信機、さらにはこれら機器に関連する回路における消費電流を半減できる。
【００６６】
図１５は、本発明による制御方法によってアップリンクスロットを停止する処理を説明するシーケンス図である。図に示すように、無線端末側から基地局側へのアップリンクチャネル（スロット）は２個あり、２つのアップリンクメッセージ（信号）Ｕ１１，Ｕ１２が１フレーム内で送信される。他方、基地局側から無線端末側へのダウンリンクチャネル（スロット）は２個あり、２つのダウンリンクメッセージ（信号）Ｄ１１，Ｄ１２が１フレーム内で送信される。本発明では、ダウンリンク側のスロットを停止制御しないため、常に２個のスロットが稼働し、ダウンリンクメッセージは２個ずつ、ダウンリンクメッセージ（信号）Ｄ１１，Ｕ１２のペア、ダウンリンクメッセージ（信号）Ｄ１３，Ｄ１４のペア、ダウンリンクメッセージ（信号）Ｄ１５，Ｄ１６のペアの形式で送信される。
【００６７】
無線端末側では、プロセスＰ１にて、アップリンク流量監視部がアップリンクスロットを１つ停止しても良いと判定し、停止すべきスロットを使ってアップリンクスロット停止要求信号を含むアップリンクメッセージＵ１３を端末側に送信する。もう１つのスロットには、停止すべきスロットのアップリンク用で送信すべきデータを統合したトラフィックデータと、ダウンリンクの２つのスロット分の再送制御データとを格納したアップリンクメッセージＵ１４を送信する。アップリンクスロット停止要求信号を含むアップリンクメッセージＵ１３を受けた基地局側は、同じスロットを使ってアップリンクスロット停止許可信号を含むダウンリンクメッセージＤ１３、および通常のダウンリンクメッセージＤ１４を送信する。アップリンクスロット停止許可信号を含むダウンリンクメッセージＤ１３を受けた端末側は、対応するスロット（チャネル）を停止し、これ以降は、１つの稼動中スロットを使って、１つのアップリンクメッセージＵ１５を送信する。その後のフレームタイミングでも１つのアップリンクメッセージを送信する。
【００６８】
図１６は、本発明による制御方法によって、停止していたアップリンクスロットを再開する処理を説明するシーケンス図である。図１５と同じように、基地局側から無線端末側へのダウンリンクチャネル（スロット）は２個あり、２つのダウンリンクメッセージ（信号）Ｄ２１，Ｄ２２が１フレーム内で送信される。その後も、２つのアップリンクメッセージ（信号）Ｄ２３，Ｄ２４のペア、Ｄ２５，Ｄ２６のペアが１フレーム内に１ペアずつ送信される。他方、無線端末側から基地局側へのアップリンクチャネル（スロット）は２個あるが、本発明の制御によって１つのスロット（チャネル）が停止しているため、１つのアップリンクメッセージ（信号）Ｕ２１が１フレーム内で送信される。アップリンクメッセージ（信号）Ｕ２１を送信した後、ステップＰ２にて、無線端末側のアップリンク流量監視部が停止していたアップリンクスロットの再開が必要であると判定する。その後、稼働中の１つのスロットを用いて、アップリンクスロット再開要求信号を含むアップリンクメッセージＵ２２を端末側に送信する。これを受けた基地局側は、アップリンクスロット再開応答信号を含むダウンリンクメッセージＤ２３を送信する。このアップリンクスロット再開許可信号を含むダウンリンクメッセージＤ２３を受けた無線端末側は、停止していたスロット（チャネル）を再開して、２つのスロットを使ってアップリンクメッセージＵ２３，Ｕ２４を送信する。後続のフレームにおいても、１フレームあたり２つのダウンリンクメッセージを送信する。このようにして、アップリンク流量に応じて、臨機応変にスロット（チャネル）を停止したり、再開することによって送信側の電力消費を低減し、さらに受信側の電波干渉も低減することが可能となる。
【００６９】
本発明の利点を再度説明する。基地局から無線端末へのデータトラフィックが多く、これに対応するためにチャネルアグリゲートを行う場合において、逆に、無線端末から基地局へのデータトラフィックが少なく、無線端末から基地局への方向のみを考えると、本来チャネルアグリゲートする必要のない状態において、無線端末から基地局への方向のチャネルアグリゲートを行わなくて済むようになる。これにより、無線端末から基地局へ不要な電波を発射することがなくなり、当該基地局と同一空間多重で通信している無線端末および周辺の他基地局と通信する同一周波数上の無線端末に不要な妨害を与えずに済むようになる。また無線端末において、不要な電波を送信ることがなくなり、不要なバッテリの消費を防ぎ、待ち受け時間・通信時間を拡張させることができるようになる。或いは、バッテリの消費を抑えることが可能であるため、バッテリを小型化しても、待ち受け時間・通信時間を達成することも可能である。不要な電波発射を停止した後、当該リソースを別の無線端末に割当てることも可能であり、周波数利用効率の向上につながる。ダウンリンクのみのトラフィックが多い場合、ダウンリンクのみのアグリゲートを行うようにすると、簡便にダウンリンクのスループットを増強する事ができる。
【００７０】
このようにして、本発明によれば、TDMA-TDD方式を用いて基地局と無線端末の間でデジタル通信経路を確立するシステムにおいて、例えば、基地局から無線端末へのデータトラフィックが多く、逆に無線端末から基地局へのデータトラフィックが少ない状態を判断し、無線端末から基地局方向のチャネルアグリゲート数を増減することにより、無線端末から基地局への不要な電波の発射を防ぐことでシステムの周波数利用効率を向上させるとともに、無線端末側においては不要な電波の送信を防ぐことでバッテリによる通信時間を延長させることができるようになる。
【００７１】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施態様による無線通信装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施態様による無線通信システムの構成例を示す図である。
【図３】TDMA-TDDのフレームフォーマット例を示す図である。
【図４】本実施態様で使用されるキャリア（周波数）の配置を示す図である。
【図５】ダウンリンクおよびアップリンクで用いる信号フォーマットを示す図である。
【図６】基地局の内部構成の概略を示すブロック図である。
【図７】キャリア０用IF信号合成・分離部２２０の内部構成を示すブロック図である。
【図８】キャリア０用チャネル制御部２３０の内部構成を示すブロック図である。
【図９】従来技術による基地局でのアンテナウエイトの求め方を説明する図である。
【図１０】本発明による基地局でのアンテナウエイトの求め方を説明する図である。
【図１１】主制御部２４０の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明による基地局のフロー管理部が同一キャリアにアグリゲートを行う際の流れを示すフローチャートである。
【図１３】無線端末３００の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明によるアップリンク方向の送信を停止させる処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明による制御方法によってアップリンクスロットを停止する処理を説明するシーケンス図である。
【図１６】本発明による制御方法によって、停止していたアップリンクスロットを再開する処理を説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  無線通信装置
１１０  制御部
１２０  アップリンク流量監視部
１３０  受信部
１４０  送信部
１５０  アップリンクチャネル送信状態制御部
１６０  記憶部
ＴＢ１  基準流量テーブル
ＡＡＡ  アダプティブアレイアンテナ
ＡＤＣ，ＡＤＣ１  アナログデジタルコンバータ
ＡＮＴ、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３，ＡＮＴ４，ＡＮＴ５，ＡＮＴ６  アンテナ
Ｂ１  RXANTENNA-DSPインターフェイスバス
Ｂ２  DSP-TXFPGAインターフェイスバス
Ｂ３  チャネル制御部−主制御部インターフェイスバス
ＢＳ１，ＢＳ２  基地局
ＤＡＣ，ＤＡＣ１  デジタルアナログコンバータ
ＤＦ１−８  ダウンリンク流量監視部
ＩＦ−ＰＬＬ  ＩＦ位相ロックループ
ＬＮＡ  ローノイズアンプ
ＭＸ１，ＭＸ２，ＭＸ３，ＭＸ４，ＭＸ５，ＭＸ６  ミキサ
ＰＡ  パワーアンプ
ＲＦ−ＰＬＬ  ＲＦ位相ロックループ
ＲＦ１−６  アンテナ毎のＲＦ部
ＲｘＢ１，ＲｘＢ２  ＳＰ１，ＳＰ２受信ベースバンド処理部
ＲｘＢ１，ＴｘＢ２  ＳＰ１，ＳＰ２送信ベースバンド処理部
ＲＺ  Rzz対角項算出処理部
ＳＧ  信号生成器
ＴＭ１，ＴＭ２  無線端末
ＴＳ１，ＴＳ２  トレーニングシーケンス生成部
ＴＳＭ１，ＴＳＭ２  送信停止情報記憶部
ＵＬ，ＵＬ１，ＵＬ２，ＵＬ８  上位層
ＶＣＴＣＸＯ  温度補償電圧制御水晶発振器
Ｗ１−６  アンテナウエイト制御部
ＷＣ１，ＷＣ２  ＳＰ１，ＳＰ２ウエイト算出部
ＷＤ１，ＷＤ２  ＳＰ１，ＳＰ２ウエイト決定部
ＷＲ  ウエイトレジスタ
２００  基地局
２１０  タイミングプロセッサ
２２０  キャリア０用ＩＦ信号合成・分離部
２２１  キャリア１用ＩＦ信号合成・分離器
２２２  キャリア２用ＩＦ信号合成・分離部
２２３  キャリア３用ＩＦ信号合成・分離部
２２０ＲＦ  ＲＦアレイ
２２０ＳＰ１，ＳＰ２  ＳＰ１、ＳＰ２用空間多重演算部
２３０  キャリア０用チャネル制御部
２３１  キャリア１用チャネル制御部
２３２  キャリア２用チャネル制御部
２３３  キャリア３用チャネル制御部
２４０  主制御部
２４１  フロー管理部
２４２  チャネル割当管理部
２４３  ダウンリンク流量監視部
２４４  送信停止／開始管理部
３００  無線端末
３１０  タイミングプロセッサ
３２０  サーキュレータ
３３０  ベースバンド処理部
３４０  チャネル割当管理部
３５０  フロー管理部
３６０  アップリンク流量監視部
３７０  送信停止／開始管理部
【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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