(57)【要約】【課題】端末の移動速度が速くなるほど、上りタイムスロット信号の電波伝搬経路特性と、下りタイムスロット信号のそれとの空間的／時間的な連続性が低下し、通信品質が低下する場合があった。【解決手段】無線通信装置(100)は、他の装置における優先度に関する情報を取得する情報取得部(120)と他の装置の前記取得した情報に応じて、前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てるスロット割当部(130)とを有する。【選択図】図１
2008187461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の装置との無線通信において、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、上りタイムスロットの信号に基づいて下りタイムスロットの信号を制御する無線通信装置における通信方法であって、
前記他の装置における優先度に関する情報を取得する取得ステップと、
前記他の装置の前記取得した情報に応じて、前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てる割当ステップと、
を有する通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の通信方法において、
前記割当ステップが、
前記取得した情報の優先度が高い前記他の装置ほど、前記上りタイムスロットと、前記下りタイムスロットとの間の時間差が短くなるように、前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てる、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の通信方法において、
前記上りタイムスロットの時系列上の順番と、前記下りタイムスロットの時系列上の順番とが等しいタイムスロット対が、複数有り、
前記割当ステップが、
前記取得した情報の優先度が高い前記他の装置ほど、前記上りタイムスロットと、前記下りタイムスロットとの間の時間差が短くなるように、前記複数のタイムスロット対から１つのタイムスロット対を選択して割り当てる、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信方法において、
前記上りタイムスロットの時間間隔と、前記下りタイムスロットの時間間隔とが異なる、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
他の装置との無線通信において、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、上りタイムスロットの信号に基づいて下りタイムスロットの信号を制御する無線通信装置であって、
前記他の装置における優先度の情報を取得する情報取得部と
前記他の装置の前記取得した情報の優先度に応じて、前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てるスロット割当部と、
を有する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方法および無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイムスロットを使う従来の時分割システムは、例えば、TDMA-TDD（時分割多元接続−時分割複信）通信方式を用いているPHS(Personal Handyphone System)やiBurst（登録商標）などのシステムがあり、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。このようなTDMA-TDDシステムを使った現行の規格や通信システムでは、上りタイムスロットにおける時系列上の順番と、下りタイムスロットにおける時系列上の順番とが等しい一対のタイムスロットが、各端末に割り当てられる（上り下りスロット順序同期方式）。
【０００３】
上述した従来の通信システムでは、例えば、基地局が受信した上りタイムスロット信号から得た何らかの制御情報に基づき、この上りタイムスロット信号と対をなす下りタイムスロット信号に何らかの調整（例えば、変調方式の変更、送信電力の変更、アンテナ重畳係数の調整など）をして、調整後の信号を端末に送信する。これは、上りタイムスロット信号の電波伝搬経路・特性と、下りタイムスロット信号のそれとに空間的／時間的な連続性がある（即ち、アップリンクの伝播環境とダウンリンクのそれとをほぼ同一である）と仮定した制御である。このような制御は、端末が静止している場合、或いは、徒歩や低速な交通機関に乗車中などの場合には、十分な実用性がある。
【特許文献１】特開平10-257009号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、端末が高速で移動する場合には、基地局が受信した上りタイムスロット信号から得た指向性の制御情報（例えば、アダプティブアレイアンテナのアンテナ重畳係数）に基づき、この上りタイムスロット信号と対をなす下りタイムスロット信号の指向性を調整しても、上りタイムスロットと下りタイムスロットとの間の時間差Δｔ（これが、一次的な制御遅延時間に相当する。）の間に、端末が相当の距離を移動してしまい、基地局が指向性を適切に制御することができなくなる場合がある。その結果、端末の受信レベルが低減したり、受信エラー発生の確率が高くなったり、フェージングが発生したりするなど通信品質が低下する問題があった。即ち、端末の移動速度が速くなるほど、上りタイムスロット信号の電波伝搬経路・特性と、下りタイムスロット信号のそれとの空間的／時間的な連続性が低下し（即ち、電波伝搬環境の変化に追随できなくなる）、通信品質が低下する場合があった。このため、当該端末ユーザが、優先度（ＱｏＳ）の高い、例えば、リアルタイム性が要求される音声アプリケーション（ＶｏＩＰ）を使用している場合には、端末の移動速度が速くなると、通信品質低下による影響を受け、所望の優先度を確保することが困難になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、優先度の高い端末（即ち、優先度が高いアプリケーションを使っている端末）には、端末の優先度に応じて、上りタイムスロット信号の電波伝搬経路特性と、下りタイムスロット信号のそれとの空間的／時間的な連続性を確保するように（即ち、電波伝搬環境の変化に追随するように）、上りと下りのタイムスロットを選択して割り当てることによって、要求される優先度を確保して通信品質の低下を防止する技法（通信方法および無線通信装置）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による通信方法は、
他の装置との無線通信において、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、上りタイムスロットの信号に基づいて下りタイムスロットの信号を制御する無線通信装置における通信方法であって、
前記他の装置における優先度に関する情報（ＱｏＳ種別、アプリケーション種別など）を取得する取得ステップと、
前記他の装置の前記取得した情報に応じて、（空きスロットから）前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てる割当ステップと、
を有する。
【０００７】
また、第２の発明による通信方法は、
前記割当ステップが、
前記取得した情報の優先度が高い前記他の装置ほど、前記上りタイムスロットと、前記下りタイムスロットとの間の時間差が短くなるように、前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てる、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明による通信方法は、
前記上りタイムスロットの時系列上の順番と、前記下りタイムスロットの時系列上の順番とが等しいタイムスロット対が、複数有り、
前記割当ステップが、
前記取得した情報の優先度が高い前記他の装置ほど、前記上りタイムスロットと、前記下りタイムスロットとの間の時間差が短くなるように、前記複数のタイムスロット対から１つのタイムスロット対を選択して割り当てる、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明による通信方法は、
前記上りタイムスロットの時間間隔と、前記下りタイムスロットの時間間隔とが異なる（非対称タイムスロット方式である）、
ことを特徴とする。
【００１０】
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、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。
【００１１】
例えば、本発明を装置として実現させた第５の発明による無線通信装置（基地局装置など）は、
他の装置との無線通信において、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、上りタイムスロットの信号に基づいて下りタイムスロットの信号を制御する無線通信装置であって、
前記他の装置における優先度の情報を取得する情報取得部と
前記他の装置の前記取得した情報の優先度に応じて、（空きスロットから）前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てるスロット割当部と、
を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、端末の優先度に応じて、上りタイムスロット信号の電波伝搬経路・特性と、下りタイムスロット信号のそれとの連続性を確保するように、上りと下りのタイムスロットを選択して割り当て、通信品質の低下を抑止することができる。即ち、優先度の高い端末には、速度の変化による影響を受けにくいアップリンクとダウンリンクとの間の電波伝搬環境の変化に適正に追随した制御が可能になり、より安定した通信を提供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】
【００１３】
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通信システム、タイムスロット構成などを説明する。
【００１４】
＜適応型アンテナアレイ＞
本発明が対象とする通信システムの一例として適応型アンテナアレイシステム(Adaptive Array Antenna System)を説明する。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。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事が可能であると共に、受信によるアンテナ重みを導く事により所望波の到来経路を推定する事が可能となる。また、適応アンテナアレイは推定する無線通信端末に対してSINR(Signal to Interference and Noise Ratio)が最大に、かつそれ以外では信号が抑圧されるよう送信アンテナ重み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事ができるため、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。
【００１５】
＜TDMA-TDDとアンテナアレイ＞
TDMA-TDD方式は無線通信端末から基地局へのアップリンク方向のチャネルと、基地局から無線通信端末へのダウンリンク方向のチャネルが、同一周波数を用いて行なわれるため、受信で得たアンテナウエイトを理論上送信に用いる事が可能である。このため、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（上りタイムスロット信号）と送信信号（下りタイムスロット信号）との間隔（時間差）が短く、かつ無線通信端末の移動速度が遅い場合に十分な実用性を持つ。
【００１６】
＜アンテナ重みの取得方法＞
アンテナ重みとしては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事が知られている。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通信端末で共有する既知のトレーニング信号パターンを、無線通信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使う方法がよく用いられる。
＜TDMA-TDDの上り下りスロットの非対称性の利点＞
一般のユーザーにおけるインターネットの用途としては、例えばWEBの閲覧やサーバにある動画・音声ストリーミングファイルの閲覧といったものがある。このようないわゆる、サーバ／クライアント型コネクションにおいてはアップリンク方向のデータ量に比べてダウンリンク方向のデータ量が非常に多い特徴を持つ場合が多い。このような場合、例えばADSLや特表2006-501768に見られるように、アップリンク方向の帯域とダウンリンク方向の帯域を非対称にして、ダウンリンク方向の帯域をより多くする事が実際のユーザーに対する利便性を増す事が知られている。
【００１７】
ただし、TDMA-TDD多元多重方式は、アップリンク方向とダウンリンク方向が同じ周波数を用いるために、アップリンク方向とダウンリンク方向のスロットが時間的に重ならないようにしなければならない。そのため、アップリンク方向とダウンリンク方向を交互に繰り返して１フレームを構成する場合、基地局から一定距離をはなれた無線通信端末と接続する事が困難になる欠点を持つ。つまり、基地局が定める受信位置に無線通信端末の送信信号が到達するためには、無線通信端末は距離に応じて先行して送信信号を発射する必要がある。特表2006-501768号では、図２に示すように、アップリンクを３つ、ダウンリンクを３つ、それぞれ連続して配置し、ダウンリンクスロットのグループとアップリンク方向のグループの間に拡張されたガードタイムを設け、無線通信端末が基地局からの距離が離れている場合、無線通信端末はアップリンク方向の送信信号を時間的に前進させて発射する余地を設けるフレーム構造が提案されている。
【００１８】
図２は、”High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS/ANSI)”で提案されるフレーム構成図である。図に示すようにフレームは論理的に区切られ、アップリンク／ダウンリンクはそれぞれ3個ずつのTDMA-TDDスロットを構成する。
【００１９】
無線通信端末はダウンリンク受信スロットを基準にアップリンク送信タイミングを決定するために、図２は、図３のように書き換える事ができる。アップリンク送信信号を無線通信端末のアンテナ端から発射した場合、基地局との距離に応じて遅延する事となる。電波の伝播速度を300000Km/secとした場合、基地局からのダウンリンク信号が無線通信端末のアンテナ端に到達したタイミングを基準にした場合、基地局との距離150m当り1μsec早く送信すればアップリンク送信信号は基地局のアンテナ端に正しいタイミングで到達する事になるため、無線通信端末の位置が基地局から12.6Kmにある場合は、無線通信端末はアップリンク送信タイミングを84μsec早く送信すると基地局のアップリンク受信タイミングに合致するタイミングで到着させる事ができる。この場合の無線通信端末のアンテナ端でのタイミングを図４に示す。
【００２０】
図１は、本発明の一実施態様による無線通信装置のブロック図である。図に示すように、無線通信装置１００は、装置全体の制御を司る制御部１１０と、情報取得部（優先度／ＱｏＳ情報取得部）１２０と、スロット割当部１３０、通信部１４０、記憶部１５０、アンテナＡＮＴとを具える。制御部１１０は、他の装置との無線通信において、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、上りタイムスロットの信号に基づいて下りタイムスロットの信号を制御する。情報取得部（優先度／ＱｏＳ情報取得部）１２０は、他の装置毎に優先度情報を取得する。この「優先度情報」とは、自装置と通信相手の他の装置との間のセッション、当該セッションで使用されるアプリケーションの優先度（典型的にはＱｏＳ）に関する情報である。この優先度情報は、自装置で取得してもよいし、通信相手側から指定されるアプリケーション情報を、当該通信相手から受信してもよい。優先度情報の取得手法は後で詳細に説明する。また、スロット割当部１３０は、他の装置毎の優先度情報に応じて、空きスロットから前記上りタイムスロットおよび前記下りタイムスロットを選択して割り当てる。通信部１４０は、スロット割当部１３０が割り当てたスロット対を使用して、アンテナＡＮＴを介して他の装置（端末）と通信を行う。
【００２１】
スロット割当部１３０は、例えば、表１のような、記憶部１５０に格納されている上下スロット時間差テーブルを参照する。表１は、本発明が着目する時間差を説明するためのものであり、実際には、周波数帯、多重空間番号別にスロット対が存在する。表１の３つのスロット対は全て空きスロット対であり、上りタイムスロットの時間間隔は５００μｓ、下りタイムスロットの時間間隔は１０００μｓ、ガードタイムは１００μｓであると仮定する。スロット割当部１３０は、このテーブルを参照して、端末の優先度が、所定の第１の閾値よりも大きい端末には時間差が最も短いスロット対U1-D1を選択して、当該端末に割り当てる。このスロット対は、上下スロット時間差が最も短いため、この３つのスロット対の中では、移動速度が大きくなった場合であっても、最も電波伝搬環境の変動を受けにくい（フェージング耐性が最も高い）通信品質が高いスロット対である。一方、端末の優先度、所定の第２の閾値よりも小さい端末には、スロット割当部１３０は、時間差が最も長いスロット対U3-D3を選択して、当該端末に割り当てる。このスロット対は、上下スロット時間差が最も長いため、この３つのスロット対の中では、移動速度が大きくなれば最も電波伝搬環境の変動を受け易いスロット対であるが、この端末は優先度が低いため通信品質が低下しても許容されるため問題はない。
【００２２】
【表１】
2008187461.tif 000003
【００２３】
表１のような上りタイムスロットにおける時系列上の順番と、下りタイムスロットにおける時系列上の順番とが等しい「上り下りスロット順序同期方式」のタイムスロット対が、各端末に割り当てられるものと仮定する。しかしながら、本発明は、このような「上り下りスロット順序同期方式」に限定されず、上りタイムスロットにおける時系列上の順番と、下りタイムスロットにおける時系列上の順番とが必ずしも等しくない「上り下りスロット順序非同期方式」を採用する場合であっても適用可能である。即ち、表２は、「上り下りスロット順序非同期方式」であり、時間差が最も短いタイムスロット対U3-D1では、上下スロットの時間差が６００μｓであるため、表１における最もフェージング耐性が高い（独度耐性が高い）スロット対U3-D1の約１／３の時間差であるため、より速い移動速度であっても優れた通信品質を提供することが可能なスロット対である。即ち、優先度（ＱｏＳ:Quality of Service）が最も高い端末に、このような時間差が最も短く、最も通信品質が高いスロット対を割り当て、逆に、優先度が低くなるのに応じて、時間が長くなり、通信品質が低減するようなスロット対を割り当てる。このような優先度（ＱｏＳ）情報および上下スロット時間差に基づくスロット割当アルゴリズムを適用することによって、端末の優先度（ＱｏＳ）情報に応じた適切な通信品質を各端末に提供することが可能となる。
【００２４】
【表２】
2008187461.tif 000004
【００２５】
＜ＱｏＳ／優先度制御手法＞
送信機側から受信機側にデータを伝達させる通信技術は様々に考案されているが、昨今ではパケット指向や送信先の自由度等の理由でIP（インターネットプロトコル: Internet Protocol : RFC 791 IETF）に基づく方法が好んで選択される。また、伝送の目的が音声や動画等のメディアパケット伝送目的である場合はIPパケットを下位層としてUDP(ユーザーダイアグラムプロトコル: User Datagram Protocol : RFC 768 IETF)、更にその上位層の通信方式としてRTP(リアルタイムトランスポートプロトコル: A Transport Protocol for Real-Time Applications : RFC 1889 IETF)が好んで用いられる。RTP/UDP/IPプロトコルを用いたメディアパケット伝送はデファクトスタンダードとなっており、多くの運用共通性確保および相互接続互換性のために、本方式を選択せざるを得ない場合が多い。RTP/UDP/IPプロトコルを用いたメディアパケットストリームを、任意のインターネットノード間で接続するためのIPベースの回線交換手段にSIP(Session Initiation Protocol : RFC 3261 IETF)プロトコルがあり、今日ではVoIP電話やIPベースでのTV電話での回線交換用途に広く用いられている。
【００２６】
また、昨今では、デジタル通信方式による通信においても、伝送帯域の大容量化が実現されており、高速なワイヤレス通信手段として、多種多様なインターネットアプリケーションデータを透過させる事が可能になってきている。このような高速ワイヤレス通信手段の一例として”High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS/ANSI)”が開示されており、本方式に準拠するシステムの一例としてiBurst（登録商標）システムがある。
【００２７】
一般に、ワイヤレス伝送方式は有線伝送方式とは異なり、無線状況が変化し易く、電波伝搬環境によってはトラフィックデータの伝達が必ずしも保証されない問題を内包する。ワイヤレス伝送方式を用いる限り、無線状況の悪化によってデータ伝送が滞る事を避ける事はできない。無線状況が悪い場合には、データ転送の遅滞が長時間におよぶ事も考えられる。無線の悪化によるパケットの伝達不能は即データ紛失になるわけではなく、通常ワイヤレスでIPに基づく伝送経路を提供する場合、デジタルワイヤレス伝送路上のL2 RLC(Radio Link Control)でARQ(Automatic Repeat Request)を実施する事により送信に失敗したデータは再送されるようにする技術が知られている。無線状況が悪化して伝送が滞った場合、ARQによる再送が繰り返し行なわれ、後続データは滞ってゆく事になる。伝送不能期間が長期になる場合、後続データは送信機側のデータキューに溜まって行く事となる。送信機側のデータキューに溜まったデータは著しく遅延して伝達される。もしくは送信機に無限の容量を持つメモリを実装する事は不可能であるため、任意に設けられるパケット廃棄基準に従い、廃棄される事となる。
【００２８】
なお、VoIP(Voice over IP)に適したパケット廃棄方法に関して説明する。インターネットアプリケーションは一般にそれぞれ個別に、必要とする伝達帯域や許容伝送遅延時間といったサービス品質(ＱｏＳ : Quality of Service)要求を持つ。TCP/IPプロトコルを用いたアプリケーションではTCPレベルでの再送とアプリケーションレベルでの再送が行われる場合が多い。このようなアプリケーションでは上位での再送は秒単位のタイマを用いて行なわれるため、下位レイヤでのパケットロスが秒単位での遅延を引き起こしスループットにインパクトを与えてしまう問題がある。よって、データ通信が主たる目的である場合では、ARQによる再送は上位プロトコルによる再送回数を減らす効果があり有効に機能する。
【００２９】
これに対し、VoIPアプリケーションでは通常上位レイヤでのデータ再送は行なわれない。遅延によって再生機会を逸したコーディック(CODEC)ペイロードはアプリケーションにより廃棄される。従ってVoIPアプリケーションでは遅延したデータの伝達確実性確保のために、後続するデータの到着遅延を発生させるよりも、許容を超えて遅延するパケットは積極的に廃棄し、後続するデータが実時間で到着する可能性を向上させる方が、主観的画質もしくは音声品質の維持には有効となる場合がある。よって、限度を超えて遅延するパケットの再送は抑制するとVoIPアプリケーションに適した伝送路を提供する事ができる。上述したように、同じIPに基づくアプリケーションでも、求めるＱｏＳ／優先度の要求は大きく異なる事になる。
【００３０】
このような異なるＱｏＳに同時に応える伝送経路を提供する方法にIntServe(Integrated Service)型ＱｏＳ制御がある。IntServe型ＱｏＳ制御方式は、明示的にネットワークリソースを管理することにより、特定のユーザ パケットの流れ（パケットフロー）にＱｏＳを提供し、リアルタイムアプリケーションで要求されるエンドツーエンドＱｏＳを提供する手段となる。一般にはIntServe型ＱｏＳ制御は「リソースリザベーション（resource reservation）」と呼ばれる帯域予約のメカニズムと「アドミッション制御（admission control）」と呼ばれる動的なフロー管理メカニズムにより実現するが、ワイヤレス伝送経路の場合はリソースリザベーションにより無線上のチャネルを複数確保して異なるＱｏＳ制御を行うよう制御し、上位プロトコルの性質に応じてパケット毎に伝送に用いるパケットフローを選択する手法が用いられる場合がある。即ち、つまりアドミッション制御の煩雑な処理は簡略化して、物理的なチャネルによる帯域分配を行う。このような規格にX.S0011-004-D "cdma2000 Wireless IP Network Standard: Quality of Service and Header Reduction" (3GPP2)等がある。
【００３１】
X.S0011-004-DにおけるＱｏＳ制御手法の基本的な考え方は、一つのPPPセッション上に形成されるフローを複数のサービスインスタンスで構成する事にある。サービスインスタンスとは、データ伝送を担う概念的な主体を指し、各ノード間での実装は任意に決定される。X.S0011-004-Dでは、ＰＤＳＮ４００-PCF間でのサービスインスタンスをA10コネクションにより実装する旨を定めている。X.S0011-004-Dを用いて複数のサービスインスタンスを確立させ、サービスインスタンス毎に異なるＱｏＳを与える事で、きめ細かいＱｏＳ制御を実現させる事ができる。X.S0011-004-D でのＱｏＳ制御では、メインサービスインスタンスは一つのPPP(Point to Point Protocol)セッションにつき一つだけ存在し、他のサービスインスタンスを通らない全てのパケットがここを流れる。MS(Mobile Station: X.S0011-004-Dにおける移動機)はX.S0011-004-D のＱｏＳ制御手法が規定するRSVP (Resource reSerVation Protocol)プロトコルによりＰＤＳＮ４００(Packet Data Serving Node)とネゴシエーションを行い、補助サービスインスタンスを確立させる。補助サービスインスタンスにはRSVPプロトコルによってネゴシエーションされたパケット種別選択方法・伝送方法が適用される。X.S0011-004-DにおけるRSVPはRFCで規定されている同名のプロトコルに比べて、ノード間のＱｏＳネゴシエーションに特化したものと位置付けることができる。
【００３２】
パケット種別選択方法としては、特定のRTPセッションを識別する事が目的となる場合が多いが、IPパケットに含まれる、IP アドレスやUDP Port番号、RTPペイロードタイプ、各種のRTPセッションで固有の固定値等で識別できる。このようにして識別した特定RTPセッションパケットを補助サービスインスタンスに、その他のパケットをメインインスタンスに流すよう制御を行う事により、特定のRTPセッションにのみ異なるＱｏＳ制御を行う事ができる。各サービスインスタンスに関してＱｏＳ制御パラメータを指定する技術に関しては特表2005-529554号公報にて開示されている。
【００３３】
＜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、周波数チャネルが8個使用可能である場合は、24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事が多い。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事ができる。未使用状態の判定方法としては、無線通信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事が知られている。
【００３４】
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事ができ、無線通信端末側での干渉波測定は無意味になる場合がある。そのような場合は、干渉波測定を行わず、無線通信端末は単にランダムで選定した無線リソースのアップリンクトラフィックチャネルを用いて、スロット付きALOHAアルゴリズムに従いトラフィックチャネル確立要求信号を送信する。基地局側では無線リソースが空いている場合はトラフィックチャネルを開く制御を行う。”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為の信号と、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。
【００３５】
基地局はアップリンク方向の受信スロットの受信信号に含まれるトレーニング信号を元に、対応するダウンリンク方向の送信スロットにおける送信アンテナの重畳係数を決定するが、１つのTDMA-TDDフレームにおいて送信スロットと受信スロットでは他のチャネルのスロットが存在する為、時間的にギャップを含む事になり、ダウンリンク方向における送信アンテナの重畳係数の決定に誤りが含まれる理由となる。
【００３６】
その時間的なギャップは、各スロットで均一では無い為、時間的ギャップが少ないスロットと時間的ギャップが大きいスロットでは、例えば、送信アンテナの重畳係数によるビームフォーミングの性能に差が現れる事となる。これは、無線通信端末の移動速度が速い場合に問題が生じる。無線通信端末が移動する場合は基地局との相対速度の影響によりドップラーフェージングの影響が発生する。ドップラーフェージングは無線通信端末の移動速度が速ければ速いほど大きくなるので、受信により得た送信重畳係数を用いてダウンリンク信号を送信しても、無線通信端末に最適な信号を送信できる可能性が低下してしまう。また、アップリンクスロットとダウンリンクスロットの時間差が、1645μsecの場合、時速240Km/Hourの場合11cm移動する事になるが、これが一番条件の悪いアップリンクスロット3からダウンリンクスロット3では18cmの移動距離となる。移動距離が長いほど伝達パスの特性が変質している可能性が高くなる。つまり、後に来るスロット程、条件の悪い情報を参照している事になり、フェージングの影響により受信により得た送信重畳係数を用いてダウンリンク信号を送信しても無線通信端末が最適な信号を受信できる可能性が低下してしまうことになる。
【００３７】
本発明では、優先度の高い無線通信端末に対して、よりフェージングに強い（速度耐性が高い）タイムスロットを割り振ることにより、このような高い優先度を持つ無線通信端末には、より高速な移動を行っても当該無線通信端末が最適な信号を受信できる可能性を高くする事ができる。優先度の低い無線通信端末に対しては、よりフェージングに弱い（速度耐性が弱い）タイムスロットが割り当てられることとなる。この事により、優先度の高い無線通信端末が将来接続する場合にフェージングに強い高品質なスロットを確保する事ができる。フェージングに強い（即ち、速度耐性が高い）スロットとフェージングに弱いスロットの混在が避けられないシステムで有る場合、当然フェージングに強いスロットはフェージングに弱いスロットに対して高い価値を持つ。よって、本発明のように、優先度（或いは用途や課金）に基づくスロット割当を実施すると、より木目細かいサービスを提供する事ができる。
【００３８】
このように、優先度や伝送されるデータの性質により割り当てるスロットを変える事が、サービス提供においては利便性がある。昨今の無線通信端末は、アプリケーションとして音声の伝送機能とデータの伝送機能を併せ持つ場合がある。音声の伝送の場合はチャネルの伝送が行なわれない場合、再送が行なわれない実装が多く、音声品質の劣化に繋がる。しかしながらデータの伝送の場合はＡＲＱ(Auto Repeat reQuest)等の制御により、再送される実装が普通に行なわれている。このような実装を選択した場合、データ通信目的でトラフィックチャネルを確立した場合はフェージングに弱いスロットを選択し、音声通信目的でトラフィックチャネルを確立した場合はフェージングに強いスロットを選択するようにすると良い。
【実施例１】
【００３９】
次に、実施例１として、具体的な無線通信システムに本発明を適用した場合の詳細な構成・原理を説明する。本発明を適用する無線通信システムの一例として、図５のようなシステムを考える。基地局２００には２本のアンテナ素子で構成されるアンテナアレイがあり、無線通信端末３００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２００と無線通信端末３００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。無線通信端末３００は、携行によって移動可能である事により、無線通信端末３００と基地局２００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。
【００４０】
上述したように、無線通信端末３００は基地局２００との間にデジタルワイヤレスリンクを形成すると共に、ＰＰＰパケットを、基地局２００を介しＰＤＳＮ４００まで伝達する。基地局は無線通信端末とのデジタルワイヤレスリンクを形成すると共に、ＰＤＳＮ４００との間でA11シグナリングプロトコルを用いてA10コネクションを形成し、無線通信端末とＰＤＳＮ４００との間のＰＰＰパケットの中継を行う。ＰＤＳＮ４００はPPPサーバとしての機能を有し、無線通信端末からのPPP接続要求を受け付けると共に、グローバルIPアドレスを無線通信端末３００に割り振る。無線通信端末３００はＰＤＳＮ４００から割り振られたIPアドレスを用いてインターネットＮＥＴ上に存在する任意のIPアドレスの機器、例えば、ＳＩＰ電話機ＴＥＬ１、ＳＩＰサーバＳＶ１、ＨＴＴＰサーバＳＶ２との通信を行う。
【００４１】
図６は、実施例１による無線通信端末３００の構成を示すブロック図である。図に示すように、無線通信端末３００は、アンテナＡＮＴ１、無線部３１０、制御部３１５、キーパッドＫＰ、Ｇ７２９Ａコーディック３７０、マイクＭＩＣ、およびスピーカＳＰを具える。制御部３１５は、送信バッファ３２０Ａ，３２０Ｂ、ＰＰＰパケット構築部３２５Ａ，３２５Ｂ、受信パケットバッファ３３０、ＰＰＰパケットヘッダ除去部３３５、フロー判定部３４０、ＩＰプロトコルスタック管理部３４５、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケット管理部３５０、ＰＰＰクライアント部３５５、ＲＳＶＰクライアント部３６０、およびＳＩＰプロトコル管理部（クライアント処理部）３６５を具える。無線通信端末３００のＳＩＰプロトコル管理部３６５が、ＳＩＰプロトコルを用いて、図５に示したＳＩＰサーバＳＶ１および相手端末となるＳＩＰ電話機ＴＥＬ１と通信を行う。無線通信端末３００には、携帯電話としての機能が備わっており、マイクＭＩＣからの音声データを、G729A音声コーディックを用いてデジタルデータに変換しＰＰＰパケットの形式で前記デジタルワイヤレスリンクを用いて送信するとともに、基地局からＰＰＰパケットの形式で受信したG729A音声データを、Ｇ７２９Ａコーディック３７０を介して音声データに変換し、スピーカＳＰから再生を行う。無線通信端末３００からの呼接続要求がＳＩＰサーバＳＶ１による回線交換により通信相手（Correspondence Node）であるSIP電話とRTPセッションを確立後、無線通信端末３００に設けたマイクＭＩＣおよびスピーカＳＰを用いて対向のSIP電話機ＴＥＬ１との電話が実現できる。フロー判定部３４０は、デジタルワイヤレスチャネルに対応付けされたサービスインスタンスの種別に応じて、パケットをRTP/UDP/IPパケット管理部３５０に送信する、或いは、IPプロトコルスタック管理部３４５に送信する。
【００４２】
図７は、実施例１による基地局２００の構成を示すブロック図である。図に示すように、基地局２００は、A10／GRE通信部２１０、制御部２５０、無線部２６０、およびアダプティブアレイアンテナ部ＡＡＡを具える。アダプティブアレイアンテナ部ＡＡＡは、２つのアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２を持つ。制御部２５０は、下りのフロー判定部２１５Ａ、上りのフロー判定部２１５Ｂ、A10／GREパケット構築部２２０Ａ,２２０Ｂ、送信バッファ２２５Ａ，２２５Ｂ、ＰＰＰパケット構築部２３０Ａ，２３０Ｂ、送信バッファ２３５Ａ，２３５Ｂ、および受信パケットバッファ２４０を具える。
【００４３】
A10／GRE通信部２１０は，ＰＤＳＮ(Packet Data Service Node)とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。A10／GRE通信部２１０からの受信パケットは、下り（基地局から無線通信端末へのダウンリンク方向）のフロー判定部２１５Ａに送られる。上りのフロー判定部２１５Ｂは、A10コネクションに対応付けされたサービスインスタンス種別に従い、A10／GREパケット構築部２２０Ａ，２２０Ｂを介して、受信パケットをメインサービスインスタンスに対応付けされたデジタルワイヤレスチャネルへの送信バッファ２２５Ａに送信するか、補助サービスインスタンスに対応付けされたデジタルワイヤレスチャネルへの送信バッファ２２５Ｂに送信するかを切り替える。
【００４４】
また、無線部２６０は、無線通信端末３００との間にワイヤレスデジタルチャネルを確立し、無線通信端末３００とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。これに対応する下りのフロー判定部２１５Ａは、デジタルワイヤレスチャネルに対応付けされたサービスインスタンス種別に従い、ＰＰＰパケット構築部２３０Ａ或いはＰＰＰパケット構築部２３０Ｂを介して、受信パケットをメインサービスインスタンスに対応付けされたA10コネクションチャネルへの送信バッファ２３５Ａに送信するか、補助サービスインスタンスに対応付けされたA10コネクションチャネルへの送信バッファ２３５Ｂに送信するかを切り替える。
【００４５】
無線通信端末３００と基地局２００、およびＰＤＳＮ４００はX.S0011-004-Dに対応しており、一つのPPPセッションを複数のサービスインスタンスで構成する事ができる。基地局２００とＰＤＳＮとの間のサービスインスタンスはGRE(Generic Routing Encapsulation RFC 2784)プロトコル上のA10コネクションで実現されており、このA10コネクションを一つのPPPセッションで複数確立させる事で複数のサービスインスタンスとして実現する。基地局は無線通信端末からのワイヤレス接続要求により、TDMA-TDD上のスロット一つを用いたデジタルワイヤレスチャネルを確立する。TDMA-TDDフレームの一例を図１８（詳細は後述する）に図示する。この図ではTDMA方式によりUplink/Downlink共に３多重されており、それぞれを異なるデジタルワイヤレスチャンネルとして用いる事により、同時に３つのサービスインスタンスを確立する事ができる。
【００４６】
基地局２００は無線通信端末３００からのデジタルワイヤレス確立要求を受信した場合、A11シグナリングプロトコルを用いてＰＤＳＮ４００との間にA10コネクションを確立する。この時、基地局２００はA11シグナリングプロトコルを用いて無線通信端末IDをＰＤＳＮ４００に通知する。ＰＤＳＮ４００は基地局２００からA11シグナリングによりA10コネクション確立要求を受けた際、A11シグナリングにより得た無線通信端末IDをRADIUSサーバに問い合わせを行い、当該無線通信端末IDのエントリーに含まれるQoS登録情報をRADIUSサーバから得る。更に、ＰＤＳＮ４００はA11シグナリングによりQoS登録情報を基地局に通知する。RADIUSサーバに登録されている無線通信端末ID毎のエントリーは例えば、以下の表３のようになっている。
【００４７】
【表３】
2008187461.tif 000005
【００４８】
このようにして、基地局２００は無線通信端末３００とのデジタルワイヤレスチャネル確立前に、当該無線通信端末のQoS登録情報を知る。基地局２００は無線通信端末３００との間に確立させた場合、デジタルワイヤレスチャネルを、A11シグナリングプロトコルを用いてＰＤＳＮ４００と基地局２００に形成されるA10コネクションに関連付けする。基地局２００は無線通信端末３００からTDMA-TDD時分割多重数分のデジタルワイヤレス接続要求を受け付けて確立させる制御を行う。無線通信端末３００は、送信するべきデータがある場合、基地局２００との間に一つのデジタルワイヤレスチャネルを確立させる。基地局２００は、無線通信端末３００との間にデジタルワイヤレスチャネルが確立すると、A11シグナリングプロトコルを用いて、ＰＤＳＮ４００との間にA10コネクションを確立させ、無線通信端末３００との間に確立したデジタルワイヤレスチャネルと関連付けする。このようにして無線通信端末-基地局-ＰＤＳＮとの間にサービスインスタンスが確立する。無線通信端末３００、基地局２００、およびＰＤＳＮ４００は、当該無線通信端末が未だサービスインスタンスを確立していない状態でサービスインスタンスを確立させた場合、これをメインサービスインスタンスとして認識し、無線通信端末３００はＰＤＳＮ４００との間でPPP確立の為の情報交換を行い、グローバルIPアドレスを取得する。既にメインサービスインスタンスを確立している状態から追加のサービスインスタンスを確立した場合は、無線通信端末３００、基地局２００およびＰＤＳＮ４００は、当該サービスインスタンスを補助サービスインスタンスであると認識し、無線通信端末３００はＰＤＳＮ４００との間でのPPP確立の為の情報交換およびグローバルIPアドレスの取得は行わない。
【００４９】
図８は、実施例１によるＰＤＳＮの構成を示すブロック図である。図に示すように、ＰＤＳＮ４００は、LL／PL送受信部４１０、制御部４１５、およびA10／GRE通信部４７０を具える。制御部４１５は、送信バッファ４２０Ａ、受信パケットバッファ４２０Ｂ、パケットフィルタ４２５、A10／GREパケット構築部４３０Ａ，４３０Ｂ、送信バッファ４３５Ａ，４３５Ｂ、受信パケットバッファ４４０、フロー判定部４４５、A10／GREパケット除去部４５０Ａ．４５０Ｂ、ＩＰプロトコルスタック管理部４５５、ＰＰＰサーバ部４６０、およびＲＳＶＰサーバ部４６５を具える。
【００５０】
LL／PL送受信部４１０は、リンクレイヤおよびフィジカルレイヤレベルでのインターネット接続インターフェースを実現する機能ブロックとなる。LL／PL送受信部４１０からのデータはRSVPにより無線通信端末とネゴシエーションされた基準に従い、パケットフィルタ部４２５により、ROHC圧縮部（図示せず）に送られた後に補助サービスインスタンスに対応付けされたA10／GREパケット構築部４３０Ａに送られるか、直接メインサービスインスタンスに対応付けされたA10／GREパケット構築部４３０Ｂに送られるかの分配をうける。
【００５１】
A10／GRE通信部４７０は、基地局２００とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。受信パケットのうち、メインサービスインスタンスに含まれるパケットには、無線通信端末３００からＰＤＳＮ４００向けの、例えばPPPやRSVPといったパケットが存在するので、フロー判定部４４５は、自分（ＰＤＳＮ４００）向けのパケットはIPプロトコルスタック管理部４５５に送信する。また、メインサービスインスタンスを通る自分宛以外のパケットはA10／GREヘッダを除去後、LL／PL送受信部４１０に送られる。受信パケットのうち、補助サービスインスタンスに含まれるパケットを受信した場合は、フロー判定部４４５はA10／GREを除去した後、当該パケットをLL／PL送受信部４１０に送る。
【００５２】
図９に、X.S0011-004-Dを用いたデジタルワイヤレスシステムでのサービスインスタンスフローの概略図を示す。図に示しように、無線通信端末３００は、電源投入後、基地局２００のエリアに存在する場合はメインサービスインスタンスを確立させる。また、無線通信端末３００は、SIP電話を開始する際、ＰＤＳＮ４００との間でX.S0011-004-D で規定されるRSVPプロトコルを用いて補助サービスインスタンスにおけるパケット種別選択方法・伝送方法のネゴシエーションを行う。パケット種別選択方法に関してはSIPプロトコルによりネゴシエーションした対向のSIP電話機ＴＥＬ１のIPアドレスや使用するUDP Port番号、RTPペイロードがG729Aである等がネゴシエーションされる。伝送方式に関しては、当該補助サービスインスタンスにて、例えばRFC 3095で規定されるROHC(RObust Header Compression : RFC 3095 IETF)を適用する事がネゴシエーションされる。
【００５３】
図１０は、無線通信端末がSIP電話機と補助サービスインスタンスを用いて通信する際のプロトコルスタック（第１のプロトコルスタック）の構成図を示す。無線通信端末はG729Aコーディックが生成したPPPパケット上のRTP/UDP/IPパケットにROHC圧縮を施し、補助サービスインスタンスに対応するデジタルワイヤレスチャネルを用いて基地局に送信する。基地局は無線通信端末から補助サービスインスタンスに対応するデジタルワイヤレスチャネルからの受信データを、補助サービスインスタンスに対応するA10コネクションに対して送信する。ＰＤＳＮは基地局との間の補助サービスインスタンスに対応するA10コネクションからデータを受信した場合、当該データをインターネットにルーティングする。
【００５４】
ＰＤＳＮは無線通信端末との間でのネゴシエーションしたパケット種別に合致するG729A RTP/UDP/IPパケットをインターネットから受信した場合、RTP/UDP/IPパケットをPPPパケットに再構築し、補助サービスインスタンスに対応するA10コネクションを用いて基地局にルーティングする。基地局は補助サービスインスタンスに対応するA10コネクションからのデータを補助サービスインスタンスに対応するデジタルワイヤレスチャネルを用いて無線通信端末に対して送信する。無線通信端末は補助サービスインスタンスに対応するデジタルワイヤレスチャネルからデータを受信した際、G729Aペイロードを取り出し、G729A音声コーディックに送信する。以上、補助サービスインスタンスに流れるデータについて説明したが、メインサービスインスタンスには補助サービスインスタンスに流れない全てのデータを流す事になる。
【００５５】
図１１に、無線通信端末がＳＩＰサーバとメインサービスインスタンスを用いて通信する際のプロトコルスタック（第２のプロトコルスタック）の構成図を示す。基地局-無線通信端末でのデジタルワイヤレスチャネルではメインサービスインスタンスと補助サービスインスタンスの間で異なるQoS制御を行う。以下、デジタルワイヤレスチャネル上のQoSに関して説明を行う。無線通信端末から基地局に対するデータも、基地局から無線通信端末へのデータも無線状況の悪化により伝達が滞る場合がある。このような場合、送信データは送信側の送信バッファに蓄えられ、無線状況が改善し送信可能になるのを待つ。ただし無線状況が改善されない場合もあり、その場合は後続により送信バッファが溢れる事になり、より古いデータを廃棄する。補助サービスインスタンスに流通するパケットはG729A音声データをRTPペイロードとするRTP/UDP/IPであるので、再送により到着の信頼性を上げるよりパケット廃棄してでも到着の実時間性を確保した方が主観的画像品質は良いといえる。よって、補助サービスインスタンスでは送信バッファのサイズを小さくし、１０ｍ秒程度以上過去のパケットが積極的に廃棄されるよう制御を行う。逆にメインサービスインスタンスでは用途が限定されておらず、SIPプロトコル等の電話を維持する為の重要なデータが流通する事も鑑みて、比較的大きな送信バッファを用意して、パケットの廃棄ができるだけ発生しないように制御する。
【００５６】
メインサービスインスタンスと補助サービスインスタンスの送信バッファのサイズの差により、メインサービスインスタンスにはパケット欠落を回避しデータの到着信頼性をあげるQoSが与えられ、補助サービスインスタンスにはデータの実時間到着の確度を上げるQoSが与えられる事となる。以上が、本発明が利用するＱｏＳに関する説明である。本発明では、上記のようにして設定されたＱｏＳ（即ち優先度情報）に応じて、時間差別に分類されたスロット対が割り当てられる。
【００５７】
図１２は、実施例１による無線通信端末３００の無線部構成を示すブロック図である。図に示すように、無線通信端末３００の無線部３１０は、基準クロック生成部３１１、ベースバンドプロセッサ３１２、ＱｏＳ情報取得部３１３、アナログデジタルコンバータＡＤＣ３、およびデジタルアナログコンバータＤＡＣ３を具える。無線通信端末３００はアンテナＡＮＴ１は一本のみ有し、送信と受信で兼用される。無論TDMA-TDD方式を用いている為、送信と受信が同時に行なわれることは無い。受信時、アンテナ端に到着したダウンリンク受信信号はサーキュレータＣ３を経てアナログデジタルコンバータＡＤＣ３に送られ標本化される。標本化されたインターフェイス(IF)信号はベースバンドプロセッサ３１２に送られ、検波復調され、データ信号として処理される。送信に関してはベースバンドプロセッサ３１２内部のデータは送信インターフェイス(IF)信号に変調され、デジタルアナログコンバータＤＡＣ３によりアナログ信号に変換された後、サーキュレータＣ３を経てアンテナＡＮＴ１に送られ発射される。
【００５８】
基地局と同様、ＱｏＳ情報取得部３１３は、基地局と無線通信端末との間で確立されるセッション／アプリケーションのＱｏＳ情報（優先度情報）を取得するために、追加されたもので本発明では基地局もしくは無線通信端末のいずれかに存在する必要がある。
【００５９】
送信時は、ベースバンドプロセッサ３１２からの送信データ信号に対して受信時にチャネル推定に用いたアンテナ重み係数を乗算する事により各アンテナの重みを変える。重み係数の乗算された信号はＤＡＣ３によりアナログデータに変換後、サーキュレータＣ３によりアンテナ出力へと導かれる。
【００６０】
無線部３１０は、音声コーディック３１４およびデータ通信上位層３１５をさらに具える。音声通信であるかデータ通信であるかは、上位層からのデータの生成源が、音声コーディック３１４であるか、データ通信上位層３１５であるかで、ベースバンドプロセッサ３１２が区別するよう制御を行う。無線通信端末はトラフィックチャネル確立要求チャネル確立時に、上位データの生成源が音声コーディック３１４である場合は、トラフィックチャネル確立要求チャネルのインフォメーションシンボルの通信種別情報要素に音声通話を意味する情報を載せる。また、無線通信端末３００はトラフィックチャネル確立要求チャネル確立時に、上位データの生成源がデータ通信上位層３１５である場合は、トラフィックチャネル確立要求チャネルのインフォメーションシンボルの通信種別情報要素にデータ通話を意味する情報を載せる。基地局はトラフィックチャネル確立要求チャネルを受信した際、トラフィックチャネル確立要求チャネルのインフォメーションシンボルの通信種別情報要素を参照し、図１９のフローチャートで示すように選択するスロットを決定する。
【００６１】
次に無線リソースに関して説明する。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、8周波数チャネルを用いる事ができ、5MHzを占有する。周波数の低い順にf0〜f7とし、スロット1〜スロット3の組み合わせで24個のチャネルを形成する。ここで、f0とスロット0の組み合わせを0chとし、表４のようにチャネル番号を割り当てる。0chは報知情報チャネル用に予約される。また、4chはトラフィックチャネル確立要求用に予約される。基地局は1ch〜3chおよび、5ch〜23chまでの２２個のチャネルリソースを管理し、無線通信端末からのトラフィックチャネル確立要求を全ての4ch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。
【００６２】
【表４】
2008187461.tif 000006
【００６３】
【表５】
2008187461.tif 000007
【００６４】
また、基地局と無線通信端末の間で交換されるチャネル信号の種類は表５の通りである。無線通信端末にはシステムでユニークに割り振られた無線通信端末ＩＤを有し、すべてのアップリンクチャネルのインフォメーションシンボルに無線通信端末ＩＤを載せる。基地局は無線通信端末ＩＤにより無線通信端末を管理し、無線通信端末は無線基地局からのダウンリンクチャネルに無線通信端末ＩＤが含まれている場合、当該無線通信端末宛の無線通信端末ＩＤであるか否かを判断する。また、ダウンリンクチャネルで用いる信号フォーマットは図１５に示すように１種類となる。
【００６５】
報知情報チャネルは、既知のトレーニングシーケンスパターン、既知のインフォ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。無線通信端末はf0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、既知のインフォメーションシンボルとの相関が高い信号を報知情報チャネルである事を認識しそのタイミングを記憶部（図示せず）に格納する。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。基地局と無線通信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。
【００６６】
無線通信端末３００は報知情報チャネルを受信し、受信スロット位置の調整を行った後、0chの奇数フレームを用いてコンフィギュレーション要求チャネルを送信する。アップリンクにおけるコンフィギュレーション要求チャネルで用いる信号のフォーマットを図１６に示す。
【００６７】
アップリンクにおけるコンフィギュレーション要求チャネルは末尾に比較的大きなガードタイムが追加された、アップリンクスロットに対して小さな信号となる。この結果、無線通信端末３００が基地局２００との距離が離れていても、基地局のアップリンク受信スロット内に収まる。従って、基地局２００は無線通信端末３００がアップリンクのコンフィギュレーション要求チャネルの送信タイミングを前進させなくても、受信する事ができる。基地局２００はコンフィギュレーション要求チャネルを受信した場合、インフォメーションシンボルに、本来の受信位置からの遅延時間値を載せて返信するとともに、コンフィギュレーション要求チャネルを送信して来た、無線通信端末３００のＩＤと現在の時刻と遅延時間値を格納する。
【００６８】
無線通信端末３００は、コンフィギュレーション要求チャネルに対する返信を受信した場合、当該信号のインフォメーションシンボルに含まれる本来の受信位置からの遅延時間値と現在の時刻を記憶部（メモリ）に格納するとともに、アップリンク送信信号の遅延時間を相殺させるために、送信信号の送信位置を前進させる。以上の処理により、基地局２００に対して無線通信端末の同期処理が完了するが、無線通信端末３００の基準クロックは基地局の基準クロックと非同期である為、徐々にずれて行く事となる。また、移動により受信スロット位置と送信スロット位置とは、ずれて行く事となる。この二つの理由による同期ズレを回避するために、例えば、５秒毎に無線通信端末３００は、基地局２００に対してコンフィギュレーション要求チャネルを送信し、上記処理を繰り返す。
【００６９】
本発明では、基地局と無線通信端末のＱｏＳ情報を取得するＱｏＳ情報取得部３１３（情報取得部）を、基地局もしくは無線通信端末のいずれかが備えなければならない。
【００７０】
基地局トラフィックチャネルの開始は無線通信端末３００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。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１７に示す信号フォーマットとなる。
【００７１】
トレーニングシーケンスパターンには２種類あり、それぞれT0、T1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が固定的に用いられる。無線通信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メーションシンボルに無線通信端末のＩＤと現在の速度値を含めて4ch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の無線通信端末のために確保し、インフォ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、無線通信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開く。
【００７２】
次に、TDMA-TDDフレームについて説明する。図１８（ａ）はTDMA-TDDフレームの一例となる。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。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「スロット対」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。
【００７３】
ここで、各アップリンク・ダウンリンクスロット間の時間差に着目する。図１８（ｂ）に示すように、最初のアップリンク・ダウンリンクスロットのペア「スロット対」は1645μsecとなっている。つまり、アップリンク受信の際にチャネル推定に用いたアンテナ係数は1645μsec後に送信アンテナ係数として用いられる事になる。これが、図１８（ｃ）に示すように、二番目のアップリンク・ダウンリンクスロットペアでは2190μsecに、図１８（ｄ）に示すよう三番目では2735μsecに広がってゆく事が判る。ここで、60Km/Hour、120Km/Hour、180Km/Hour、240Km/Hour、において1645μsec、2190μsec、2735μsecの各期間での移動距離を次の表に示す。
【００７４】
【表６】
2008187461.tif 000008
【００７５】
仮にキャリア周波数が2GHzの場合、240Km/hourでは二番目のスロットで１波長相当分も移動してしまう。また三番目のスロットでは１波長を大きく越える分を移動してしまうため、多重伝播路が形成されている環境では伝播経路そのものが変わってしまう可能性が非常に高くなる。それに対して、一番目のスロットは未だ１波長程は移動していない為、伝播経路特性の変質は否めないものの、受信スロットによるアップリンク受信時のチャネル推定に用いたアンテナ重み係数を送信時に用いる価値が高いといえる。
【００７６】
図１３は、基地局の無線部２６０の詳細なブロック図である。図に示すように、無線部２６０は、基準クロック生成部２６１、ウェイトコントローラ２６２、ベースバンドプロセッサ２６３、チャネル推定部２６４、ＱｏＳ情報取得部２６５、アナログデジタルコンバータＡＤＣ１、ＡＤＣ２、デジタルアナログコンバータＤＡＣ１，ＤＡＣ２を具える。基地局の無線部２６０は、基準クロック生成部２６１により生成された基準クロックを元に、無線に関係する基準周波数生成及び、TDMA-TDDフレーム構造に関係するタイミングを生成する。二本のアンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２は、アダプティブアレイアンテナ部ＡＡＡを構成し、共に送信及び受信に兼用される。送信受信の信号はサーキュレータＣ１、Ｃ２により分配される。無論TDMA-TDD方式を用いるので、送信と受信は同時に行なわれることは無い。
【００７７】
トラフィックチャネルの受信時において、各アンテナ素子となるアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２には希望波と干渉波が重畳されて受信される。ウェイトコントローラ２６２は各アンテナ素子が設定する受信周波数、設定タイムスロットで受信した信号をアナログデジタルコンバータＡＤＣ１、ＡＤＣ２により標本化した後、整合フィルタＭＦ１、ＭＦ２を適応し、アンテナアレイ出力データとする。ベースバンドプロセッサ２６３は希望波に含まれるはずのトレーニング信号パターンをチャネル推定部２６４に渡す。チャネル推定部２６４は、トレーニング信号パターンを用いてチャネル推定を行う事ができる。アップリンクにおける希望波の先頭部分にはトレーニング信号が含まれる為、チャネル推定部２６４はチャネル推定にこれを用いる。チャネル推定部２６４がチャネル推定に用いた各アンテナの重み係数は一旦ベースバンドプロセッサ２６３のメモリ領域（図示せず）に格納される。この格納されたアンテナの重み係数は同一チャネルのダウンリンク送信時に送信アンテナの重み係数として再利用される。
【００７８】
ＱｏＳ情報取得部２６５は、基地局２００と無線端末３００との間の相対速度（基地局は静止しているため無線端末の絶対速度となる）を算出するために、追加されたもので本発明では基地局もしくは無線端末のいずれかに存在する必要がある。また、無線端末３００ではアンテナアレイを用いない為、シンプルな構成となる。
【００７９】
上述したように、ＱｏＳ（優先度情報）に応じてサービスインスタンスが設定され、また、データ種別に応じてサービスクララス（優先度情報）が設定される。従って、サービスインスタンスやデータ種別を優先度情報として取り扱い、これに基づきスロット割当を行うことも可能であり、これを図１４に示す。
【００８０】
図１４は、優先度情報としてのサービスインスタンス種別、データ種別、品質保証高低別のスロット間隔（上下スロット時間差）の設定を示すテーブルであり、図１４（ａ）は、サービスインスタンス種別に応じたスロット間隔（上下スロット時間差）の設定を示すテーブル、図１４（ｂ）は音声通信、サービスクラス、データ通信などのデータ種別に応じたスロット間隔（上下スロット時間差）の設定を示すテーブルである。ＱｏＳ情報取得部は、図１４のようなテーブルを参照して優先度を判定することも可能である。
【００８１】
優先度情報として、サービスインスタンスの種別、データ種別および品質保証の優劣（音声品質保証が高いか否か）に応じて、基地局２００のベースバンドプロセッサ２３０が、第1から第3のスロットを割り当てる方法の一例として、図１９に示すフローチャートに従う方法を説明する。
【００８２】
このフローチャートは、無線端末からのデジタルワイヤレス確立要求を受けた場合、メインサービスインスタンスである場合は、基本的に優先度が低いものと位置付け、フェージング耐性の低いスロット対：「上下スロット時間差の長いスロット対」から順に割り当てるようにする。また、音声品質保証が高いデジタルワイヤレスチャネル確立要求に対して、フェージング耐性の高いスロットを割り当てる事を目標としている。そして、音声品質保証が低いデジタルワイヤレスチャネル確立要求に対しても、データ通信目的のデジタルワイヤレスチャネル確立要求時よりもフェージング耐性の高いスロットを割り当てる事を目標としている。
【００８３】
まず、ステップＳ１０にて、補助サービスインスタンスであるか否かを確認する。補助サービスインスタンスであった場合は、ステップＳ１１にて、音声品質保証が高であるか否かを確認する。補助サービスインスタンスで、かつ、音声品質保証が高である場合はステップＳ１２に進み、第1スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第1スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ１３）。ステップＳ１２にて、第1スロットのグループに空きスロットが無い場合は、第2スロットに空きがあるか否かを確認し（ステップＳ１４）、空きがある場合は第2スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ１５）。第2スロットのグループにも空きスロットが無い場合は、ステップＳ１６に進み、第3スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第3スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ１７）。このようにして、トラフィックチャネルに割り当てられるスロットの確率が、
第1スロット ＞ 第2スロット ＞ 第3スロット
となるように制御を行う。
【００８４】
インスタンスが補助サービスインスタンスであると判定され（ステップＳ１０）、かつ、音声品質保証が低であると判定された場合は（ステップＳ１１）、ステップＳ１２に進み、第２スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第２スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ１９）。第２スロットのグループに空きスロットが無い場合は、ステップＳ２０に進み、第３スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第３スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ２１）。第３スロットのグループにも空きスロットが無い場合は、ステップＳ２２に進み、第１スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第１スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ２３）。このようにして、トラフィックチャネルに割り当てられるスロットの確率が、
第２スロット ＞ 第３スロット ＞ 第１スロット
となるように制御を行う。
【００８５】
ステップＳ１０にて補助サービスインスタンスで無いと判定された場合は、ステップＳ２４に進み、第３スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第３スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ２５）。第３スロットのグループに空きスロットが無い場合は、ステップＳ２６に進み、第２スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第２スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ２７）。第２スロットのグループにも空きスロットが無い場合は、ステップＳ２８に進み、第１スロットに空きがあるか否かを確認し、空きがある場合は第１スロットの空きスロットのなかからランダムに一つの空きスロットを選択しトラフィックチャネルに割り当てる（ステップＳ２９）。このようにして、トラフィックチャネルに割り当てられるスロットの確率が、
第３スロット ＞ 第２スロット ＞ 第１スロット
となるように制御を行う。いずれにしろ、トラフィックが混んでくると、全ての無線端末は全ての開きチャンネルを選択可能である。
【００８６】
上記無線リソース選択のアルゴリズムは無線通信端末でも基地局でも実施可能である。どちらを採用するかはシステムにおいて決定すればよく、制御は単に基地局で自らが取得する端末の優先度情報を選択するか、トラフィックチャネル要求信号のインフォメーションシンボルに含まれる端末の移動速度値を選択するかの制御を切り替えるだけで良い。
【００８７】
以上は、「優先度情報」を基準にして、異なるフェージング耐性（即ち、異なる速度耐性）を持つスロットを選択して割り当てる方法に関して説明した。昨今の無線通信端末は、アプリケーションとして音声の伝送機能とデータの伝送機能を併せ持つ場合がある。音声の伝送の場合はチャネルの伝送が行なわれない場合、再送が行なわれない実装が多く（図１４）、音声品質の低下に繋がる。しかしながらデータの伝送の場合はＡＲＱ(Auto Repeat reQuest)等の制御により、再送される実装が普通に行なわれている。このような実装を選択した場合、データ通信目的でトラフィックチャネルを確立した場合はフェージングに弱いスロットを選択し、音声通信目的でトラフィックチャネルを確立した場合はフェージングに強いスロットを選択するようにすると良い。
【００８８】
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。実施例では、基地局が受信した上りタイムスロット信号から得た制御情報に基づき、この上りタイムスロット信号と対をなす下りタイムスロット信号の重畳係数（ビームフォーミングの指向性）の調整をして、調整後の信号を端末に送信する構成を示した。しかしながら、重畳係数は単なる一例に過ぎず、例えば、変調方式(ModClass)の変更、送信電力の変更などを行って、調整後の信号を端末に送信することによって、上りタイムスロット信号の電波伝搬経路特性と、下りタイムスロット信号のそれとの連続性を確保するようにして、通信品質を向上させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施態様による無線通信装置のブロック図である。
【図２】フレーム構造を示す図である。
【図３】書き換えたフレーム構造を示す図である。
【図４】無線端末のアンテナ端でのタイミングを示す図である。
【図５】本発明を適用する無線通信システムの一例を示す構成図である。
【図６】実施例１による無線通信端末３００の無線部構成を示すブロック図である。
【図７】実施例１による基地局２００の無線部構成を示すブロック図である。
【図８】実施例１によるＰＤＳＮの構成を示すブロック図である。
【図９】サービスインスタンスフローの概略図である。
【図１０】無線通信端末がSIP電話機と補助サービスインスタンスを用いて通信する際のプロトコルスタック（第１のプロトコルスタック）の構成図である。
【図１１】無線通信端末がＳＩＰサーバとメインサービスインスタンスを用いて通信する際のプロトコルスタック（第２のプロトコルスタック）の構成図である。
【図１２】実施例１による無線通信端末３００の無線部構成を示すブロック図である。
【図１３】基地局の無線部２６０の詳細なブロック図である。
【図１４】優先度情報としてのサービスインスタンス種別、データ種別、品質保証高低別のスロット間隔（上下スロット時間差）の設定を示すテーブルである。
【図１５】ダウンリンクチャネルで用いる信号フォーマットを示す図である。
【図１６】アップリンクにおけるコンフィギュレーション要求チャネルで用いる信号のフォーマットを示す図である。
【図１７】アップリンク方向におけるトラフィックチャネル開始要求信号の信号フォーマットを示す図である。
【図１８】TDMA-TDDフレームの一例を示す図である。
【図１９】スロットを割り当てる方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１００  無線通信装置
１１０  制御部
１２０  情報取得部（優先度／ＱｏＳ情報取得部）
１３０  スロット割当部
１４０  通信部
１５０  記憶部
２００  基地局
２１０  A10／GRE通信部
２５０制御部
２１５Ａ  下りのフロー判定部
２１５Ｂ  上りのフロー判定部
２２０Ａ，２２０Ｂ  A10／GREパケット構築部
２２５Ａ，２２５Ｂ  送信バッファ
２３０Ａ，２３０Ｂ  ＰＰＰパケット構築部
２３５Ａ，２３５Ｂ  送信バッファ
２５０  受信パケットバッファ
２６１  基準クロック生成部
２６２  ウェイトコントローラ
２６３  ベースバンドプロセッサ
２６４  チャネル推定部
２６５  ＱｏＳ情報取得部
ＡＡＡ  アダプティブアレイアンテナ部
ＡＤＣ１，ＡＤＣ２，ＡＤＣ３  アナログデジタルコンバータ
ＡＮＴ，ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３  アンテナ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  サーキュレータ
ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ３  デジタルアナログコンバータ
ＭＦ１，ＭＦ２  整合フィルタ
３００  無線通信端末
３１０  無線部
３１５  制御部
ＫＰ  キーパッド
３７０  Ｇ７２９Ａコーディック３７０、
ＭＩＣ  マイク
ＳＰ  スピーカ
３２０Ａ，３２０Ｂ  送信バッファ
３２５Ａ，３２５Ｂ  ＰＰＰパケット構築部
３３０  受信パケットバッファ
３３５  ＰＰＰパケットヘッダ除去部
３４０  フロー判定部
３４５  ＩＰプロトコルスタック管理部
３５０  ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケット管理部
３５５  ＰＰＰクライアント部３５５
３６０  ＲＳＶＰクライアント部
３６５  ＳＩＰプロトコル管理部（クライアント処理部）
３１１  基準クロック生成部
３１２  ベースバンドプロセッサ
３１３  ＱｏＳ情報取得部
３１４  音声コーディック
３１５  データ通信上位層
ＳＶ１  ＳＩＰサーバ
ＳＶ２  ＨＴＴＰサーバ
ＮＥＴ  インターネット
ＰＤＳＮ  ４００
【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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