(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭＡ方式におけるトラフィックチャネルの利用効率及び音声品質の向上を図る。【解決手段】通信端末と、サブチャネルを用いたＯＦＤＭＡ方式で通信を行う基地局装置において、通信を行うサブチャネルを各通信端末に割り当てるチャネル割当部１０９ａと、通信対象である呼の種類を取得する呼種類取得部１０９ｂと、を備え、チャネル割当部１０９ａは、取得取得した呼の種類に応じて各通信端末に割り当てるサブチャネルの割り当て手順を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信端末と、サブチャネルを用いたＯＦＤＭＡ方式で通信を行う基地局装置において、
通信を行うサブチャネルを各通信端末に割り当てるチャネル割り当て手段と、
通信対象である呼の種類を取得する種別取得手段と、を備え、
前記チャネル割り当て手段は、取得した呼の種類に応じて各通信端末に割り当てるサブチャネルの割り当て手順を変更することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記チャネル割り当て手段は、取得した呼の種類がデータ通信の場合は、データ通信に用いるサブチャネルと該サブチャネルを所定タイミングごとに指定するサブチャネルとを割り当て、取得した呼の種類が音声通信の場合は、音声通信に用いるサブチャネルのみを割り当てることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
前記チャネル割り当て手段は、取得した呼の種類が音声通信の場合は、音声通信に用いるサブチャネルを通信端末に対して固定的に割り当てることを特徴とする請求項２記載の基地局装置。
【請求項４】
前記チャネル割り当て手段は、取得した呼の種類が音声通信の場合は、通信の開始から終了まで音声通信に用いるサブチャネルの割り当てを変更しないことを特徴とする請求項２記載の基地局装置。
【請求項５】
通信端末と基地局との間で、サブチャネルを用いたＯＦＤＭＡ方式で通信を行う通信方法において、
通信対象である呼の種類を取得するステップと、取得した呼の種類に応じて各通信端末に割り当てるサブチャネルの割り当て手順を変更するチャネル割当てステップとを含むことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
前記チャネル割当てステップは、取得した呼の種類がデータ通信の場合は、データ通信に用いるサブチャネルと該サブチャネルを所定タイミングごとに指定するサブチャネルとを割り当て、取得した呼の種類が音声通信の場合は、音声通信に用いるサブチャネルのみを割り当てることを特徴とする請求項５記載の通信方法。
【請求項７】
前記チャネル割当てステップは、取得した呼の種類が音声通信の場合は、音声通信に用いるサブチャネルを通信端末に対して固定的に割り当てることを特徴とする請求項６記載の通信方法。
【請求項８】
前記チャネル割当てステップは、取得した呼の種類が音声通信の場合は、通信の開始から終了まで音声通信に用いるサブチャネルの割り当てを変更しないことを特徴とする請求項６記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多重接続）方式で通信を行う場合のチャネル割り当て技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のようにＯＦＤＭＡとは、直交関係にあるすべてのサブキャリアを全無線通信端末ＰＳで共有し、任意のサブキャリアの集まりを１つのグループとして位置付け、各無線通信端末ＰＳに１つ又は複数のグループを適応的に割り当てることにより多元接続を実現する技術である。本発明の背景となる通信システムでは、上記したＯＦＤＭＡ技術に、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）技術及び時分割複信（ＴＤＤ）技術をさらに組み合わせている。つまり各グループをＴＤＤとして時間軸方向に上り回線と下り回線に分け、さらにこれら上り回線と下り回線をそれぞれ４つのＴＤＭＡスロットに分割している。そして、各グループが時間軸方向にそれぞれＴＤＭＡスロットとして分割された１つの単位をサブチャネルと呼ぶことにする。
【０００３】
図６に上記通信システムにおける周波数とＴＤＭＡスロットとサブチャネルの関係を示す。縦軸は周波数、横軸は時間である。図６が示すように周波数方向２８個、時間軸方向４個（４スロット）を掛け合わせた１１２個のサブチャネルが上り回線用と下り回線用にそれぞれ割り当てられる。図６に示すように、全サブチャネルのうち周波数方向の一番端のサブチャネル（図６では１番）を制御チャネル（ＣＣＨ）として使用し、残りのサブチャネルをトラフィックチャネルとして使用している。そして、無線通信を行う基地局装置ＣＳと無線通信端末ＰＳには、上り回線と下り回線のそれぞれに属する全トラフィックサブチャネル（この場合、ＣＣＨを除いた２７×４スロットの１０８サブチャネル）のうちから任意の１つ又は複数のトラフィックサブチャネルが割り当てられる。なお、通信チャネルとしての上り回線用及び下り回線用のトラフィックサブチャネルには同じトラフィックサブチャネルが割り当てられる。
【０００４】
このトラフィックサブチャネルは、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）とエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）とにより構成されている。アンカーサブチャネルとは、どのサブチャネルをどの端末が使用するかを各端末に通知するために使用したり、再送制御でデータが正しくやりとりできたかを基地局と端末でネゴシエーションするために使用するためのサブチャネルである。エクストラサブチャネルとは、実際に使用するデータを送信するサブチャネルであり、１つの端末に対して、複数のエクストラサブチャネルを割り当てることができる。この場合、割り当てられたエクストラサブチャネルが多いほど帯域が広がるので高速な通信が可能となる。
【０００５】
上記通信システムでは、トラフィックチャネルの有効利用を図るために、上記エクストラサブチャネルを動的に割り当てている。エクストラサブチャネルを動的に割り当てる場合、どのチャネルを通信端末に割り当てるかを示すＭＡＰ情報を上記アンカーサブチャネルを用いて予め基地局から端末へ通知する。
【０００６】
上記通信システムでは、通信を行う場合に通信対象のデータ量に応じてアンカーサブチャネルがエクストラサブチャネルを動的に割り当てている。従って、一時的に通信データが無くなった場合はアンカーサブチャネルのみが通信対象である端末に割り当てられ、割当を解放されたエクストラサブチャネルは他の端末の通信用に割り当てられる。このように、エクストラサブチャネルの動的な割当を行うことによりトラフィックチャネルの有効利用が図られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで音声のようなバースト性を有するデータを通信する場合、送信すべき音声データがない場合はエクストラサブチャネルの割り当ては本来不要である。しかしながら音声の通信はその性質上、遅延が許されず、リアルタイム性を保証するために、送信すべき音声データがない場合でもエクストラサブチャネルを確保しておく必要がある。このため、常時アンカ−サブチャネルの他にエクストラサブチャネルを割り当てておく必要があり、サブチャネルの利用効率が低下する。
【０００８】
また、上記通信システムでは、エクストラサブチャネルを割り当てる際に、キャリアセンスを行っていない。このため、他局から干渉を受けているエクストラサブチャネルが音声通信に割り当てられる可能性がある。データ通信であれば干渉を受け、通信品質が悪化しても、再送を行うことで品質の担保ができるが、リアルタイム性を重視する音声通信では、音声品質の低下を招くことになる。
【０００９】
上記にようにエクストラサブチャネルの動的割り当てはサブチャネルの有効利用を図ることができるものの、通信の種類によっては必ずしも最良であるとは限らないという事情がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基地局装置は、通信端末と、サブチャネルを用いたＯＦＤＭＡ方式で通信を行う基地局装置において、通信を行うサブチャネルを各通信端末に割り当てるチャネル割り当て手段と、通信対象である呼の種類を取得する種別取得手段と、を備え、前記チャネル割り当て手段は、取得した呼の種類に応じて各通信端末に割り当てるサブチャネルの割り当て手順を変更するものである。また、本発明の通信方法は、通信端末と基地局との間で、サブチャネルを用いたＯＦＤＭＡ方式で通信を行う通信方法において、通信対象である呼の種類を取得するステップと、取得した呼の種類に応じて各通信端末に割り当てるサブチャネルの割り当て手順を変更するチャネル割当てステップとを含むものである。
【００１１】
上記構成によれば、呼の種類に応じてサブチャネルの割り当て手順を変更することで、呼の種類に応じた最適な割り当てを選択することができる。例えば、呼の種類が音声通信の場合に音声通信に用いるサブチャネルのみを割り当てることにより、動的割り当ての際に必要であったＭＡＰ情報が不要となり、ＭＡＰ情報を扱うアンカーサブチャネルが割り当てられていたサブチャネルを音声通信に用いるサブチャネル又は他のユーザが使用するサブチャネルに割り当てることが可能となる。そして、１つのサブチャネルのみで音声通信を行うことができるので、トラフィックチャネルの利用効率が向上する。また、音声通信の場合には予めサブチャネルを固定的に割り当てることで、動的割り当てにより起こり得る他局の干渉を受けているサブチャネルの割り当てが無くなるため、音声品質の低下を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の基地局の構成を示す図である。基地局１００は、無線通信部１０１と、信号処理部１０３と、変復調部１０５と、上位通信網と接続するための外部ＩＦ部１０７と、制御部１０９と、制御部１０９の制御内容を記憶する記憶部１１１とを備える。
【００１３】
制御部１０９は、ＯＦＤＭＡ方式における複数のキャリアを束ねて、データを送信するサブチャネルとして基地局が収容する各端末に割り当てるチャネル割当部１０９ａと、通信対象である呼の種類を変復調部１０５から取得する呼種類取得部１０９ｂとを備える。さらに、チャネル割当部１０９ａは、呼の種類に応じて基地局が収容する各端末にサブチャネルを割り当てる手順として、呼の種類が音声通信の場合に一つのサブチャネル（回線交換サブチャネルＣＳＣＨ）を割り当てるか又は呼の種類がデータ通信の場合に２つのサブチャネル（アンカーサブチャネル及びエクストラサブチャネル）を割り当てるかを決定し、信号処理部１０３へ通知する。また、チャネル割当部１０９ａは、取得した呼の種類が音声通信の場合は、音声通信に用いるサブチャネル（ＣＳＣＨ）を通信端末に対して固定的に割り当て、通信の開始から終了までサブチャネル（ＣＳＣＨ）の割り当てを変更しないものとする。
【００１４】
図２は本発明の基地局を使用する通信システムの構成を示す図である。基地局１００はＩＰネットワークに接続され、基地局１００と端末ＰＳとは回線交換方式で無線接続される。無線区間の呼制御は制御プロトコルを使用し、基地局１００で終端させる。基地局１００から上位の呼制御はＳＩＰ（セッションイニシエーションプロトコル）を使用する。音声データは無線区間ではＡＤＰＣＭのベアラ転送としサブチャネルペイロードを使用し、ＩＰネットワークではＲＴＰ（リアルタイムトランスポートプロトコル）を使用する。
【００１５】
図３は発信側の通信シーケンスを示す図である。端末ＰＳはリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を基地局ＣＳに送信する。接続形態として回線交換方式又はパケット交換方式を選択することができ、通信対象が音声データである場合は回線交換サブチャネルＣＳＣＨを送信して回線交換方式を要求する。基地局ＣＳは回線交換サブチャネルＣＳＣＨを端末ＰＳに返信するとともに、端末ＰＳに割当サブチャネル番号を通知する（ＬＣＨ割当）。端末ＰＳは割り当てられたサブチャネルにてアイドルＣＳＣＨを送信する。基地局ＣＳは上りアイドルＣＳＣＨを確認してアイドルＣＳＣＨを返信する。端末ＰＳは下りＣＳＣＨにより回線交換方式で接続が完了したことを認識しサービスチャネル確立フェーズへ移行する。
【００１６】
端末ＰＳは回線交換サブチャネルＣＳＣＨにてレイヤ３メッセージを送信し「呼設定ＣＣ」を要求する。基地局ＣＳはＳＩＰセッション開始要求を網に送出し、受け付けられた場合に応答メッセージとして「呼設定受付ＣＣ」を端末ＰＳに返信する。
【００１７】
端末ＰＳはリンクエンクリプションで使用する秘密鍵を「秘密鍵設定ＲＴ」にて通知する。基地局ＣＳは認証サーバが生成した認証乱数を「認証要求ＭＭ」にて端末ＰＳに通知する。端末ＰＳは認証乱数と自身が持つ認証鍵とを用いて算出した結果を「認証応答ＭＭ」にて基地局に通知する。認証サーバは受け取った演算結果が正誤を判断し、正しければ発信シーケンスを継続し、誤っていれば解放手順を実施する。
【００１８】
基地局ＣＳはＳＩＰで呼び出した状態であることを受信すると、端末ＰＳに「呼出ＣＣ」を送信し、呼び出し中であることを通知する。基地局ＣＳは着ユーザが応答した旨をＳＩＰで受けると、端末ＰＳに「応答ＣＣ」を送信する。発信シーケンスで呼が受け付けられない旨を受信したときは呼を解放する。
【００１９】
図４は着信側の通信シーケンスを示す図である。基地局ＣＳは着呼メッセージＰＣＨを端末ＰＳに送信することによって着呼を知らせる。端末ＰＳは着呼メッセージＰＣＨを受けてリンクチャネルを確立する。端末ＰＳはリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を基地局ＣＳに送信する。接続形態として回線交換方式又はパケット交換方式を選択することができ、通信対象が音声データである場合は回線交換サブチャネルＣＳＣＨを送信して回線交換方式を要求する。基地局ＣＳは回線交換サブチャネルＣＳＣＨを端末ＰＳに返信するとともに、端末ＰＳに割当サブチャネル番号を通知する（ＬＣＨ割当）。端末ＰＳは割り当てられたサブチャネルにてアイドルＣＳＣＨを送信する。基地局ＣＳは上りアイドルＣＳＣＨを確認してアイドルＣＳＣＨを返信する。端末ＰＳは下りＣＳＣＨにより回線交換方式で接続が完了したことを認識しサービスチャネル確立フェーズへ移行する。
【００２０】
リンクチャネル確立後、端末ＰＳは着呼応答メッセージＲＴを基地局ＣＳに送信する。着呼メッセージＲＴを受信した基地局ＣＳは、ＳＩＰで受信したセッション開始メッセージから呼設定メッセージＣＣを生成し、これを端末ＰＳに送信する。呼設定メッセージＣＣを受信した端末ＰＳは呼設定受付メッセージＣＣにより応答する。
【００２１】
端末ＰＳは秘匿鍵設定メッセージＲＴによって秘匿鍵を基地局ＣＳに通知する。認証サーバは認証乱数を発生し、認証要求メッセージＭＭを通知する。基地局ＣＳは認証要求メッセージＭＭを端末ＰＳに中継する。認証要求メッセージＭＭを受信した端末ＰＳは、認証乱数を自身が持つ認証鍵を用いて演算を実行し、認証応答メッセージＭＭに演算結果を付与して基地局ＣＳに送信する。認証サーバは基地局ＣＳから中継された認証応答メッセージＭＭから演算結果を取り出して検算し、誤りであれば呼解放手順を開始し、正しければ呼接続を継続する。
【００２２】
認証応答メッセージＭＭを送信した端末ＰＳは呼出メッセージＣＣを基地局ＣＳに送信する。基地局ＣＳは呼出メッセージＣＣを受信すると、ＳＩＰの呼出メッセージを網へ送出する。応答メッセージＣＣを送出後、端末ＰＳがオフフックした場合、端末ＰＳは基地局ＣＳに対して応答メッセージＣＣを送信することにより着呼の受け付けを通知する。応答メッセージＣＣを受信した基地局ＣＳは、ＳＩＰにて網に応答があった旨を通知し、端末ＰＳへ応答確認メッセージＣＣを送信する。端末ＰＳは接続完了を示す応答確認メッセージＣＣの受信で通信中状態に遷移する。
【００２３】
図５は端末に割り当てられたサブチャネルのフレームフォーマットを示す図であり、３２Ｋｂｐｓ−ＡＤＰＣＭ音声呼（ＱＰＳＫ）の下りトラフィックチャネルを示している。ＰＨＹ（物理層）フレームのＦＰ（フリープロトコル）フィールドはＰＨＹ（物理層）ペイロードが収容するデータの種類を示し、ＦＰフィールドが無手順を示すとき（ＦＰ＝１）、ペイロードはＡＤＰＣＭデータを収容し、ＦＰフィールドがＭＡＣプロトコルを示すとき（ＦＰ＝０）、ペイロードはＭＡＣフレームを収容する。変調方式はＱＰＳＫ（符号化率１／２）を基本とし、ＢＰＳＫ（符号化率１／２）との２つの変調クラスで適応変調を行いリンクバジェットを強化する。具体的には、ＰＨＹ（物理層）ペイロード以降をＱＰＳＫ（符号化率１／２）又はＢＰＳＫ（符号化率１／２）による適応変調とし、ＰＨＹ（物理層）ペイロードより前をＢＰＳＫ（符号化率１／２）による固定変調とする。
【００２４】
上記実施形態によれば、呼の種類に応じてサブチャネルの割り当て手順を変更することで、呼の種類に応じた最適な割り当てを選択することができる。例えば、呼の種類が音声通信の場合に音声通信に用いるサブチャネルのみを割り当てることにより、動的割り当ての際に必要であったＭＡＰ情報が不要となり、ＭＡＰ情報を扱うアンカーサブチャネルが割り当てられていたサブチャネルを音声通信に用いるサブチャネル又は他のユーザが使用するサブチャネルに割り当てることが可能となる。そして、１つのサブチャネルのみで音声通信を行うことができるので、トラフィックチャネルの利用効率が向上する。また、音声通信の場合には予めサブチャネルを固定的に割り当てることで、動的割り当てにより起こり得る他局の干渉を受けているサブチャネルの割り当てが無くなるため、音声品質の低下を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の基地局の構成を示す図
【図２】本発明の基地局が適用される通信システムの構成を示す図
【図３】通信シーケンス（発信側）を示す図
【図４】通信シーケンス（着信側）を示す図
【図５】サブチャネルのフレームフォーマットを示す図
【図６】ＯＦＤＭＡのフレームフォーマットを示す図
【符号の説明】
【００２６】
１００  基地局
１０１  無線通信部
１０３  信号処理部
１０５  変復調部
１０７  外部ＩＦ部
１０９  制御部
１０９ａ  チャネル割当部
１０９ｂ  呼種類取得部
１１１  記憶部
【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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