(57)【要約】【課題】複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信システムにおいて、無線リソースの利用効率の向上を図る。【解決手段】無線通信端末は、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する状態制御手段とを備え、前記基地局は、前記無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備える。【選択図】図１
2008079235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信システムであって、
前記無線通信端末は、
自端末の上位制御手段または前記基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、
前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する状態制御手段とを備え、
前記基地局は、
前記無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を無線通信端末に送信する機能を有し、
前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において自端末の上位制御手段または基地局からデータ通信要求を受けた場合、前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行うデータ通信状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、前記基地局とのデータ通信が終了した場合、前記個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記データ通信用のトラフィックチャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局からのデータ通信要求がないまま所定時間が経過した場合、前記基地局とのコネクションを維持したまま前記個別制御チャネルの無線接続を切断するスリープ状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信システム。  
【請求項６】
前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記個別制御チャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記チャネル要求手段は、前記基地局とのコネクションを確立していない待受状態、またはスリープ状態において、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合に、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
複数のチャネルを共有し、基地局から前記チャネルのいずれかを適応的に割り当てられて通信を行う無線通信端末であって、
自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、
前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する状態制御手段とを備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項９】
前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において自端末の上位制御手段または基地局からデータ通信要求を受けた場合、前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行うデータ通信状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項８記載の無線通信端末。
【請求項１０】
前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、前記基地局とのデータ通信が終了した場合、前記個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項９記載の無線通信端末。
【請求項１１】
前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記データ通信用のトラフィックチャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の無線通信端末。
【請求項１２】
前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局からのデータ通信要求がないまま所定時間が経過した場合、前記基地局とのコネクションを維持したまま前記個別制御チャネルの無線接続を切断するスリープ状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の無線通信端末。
【請求項１３】
前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記個別制御チャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の無線通信端末。
【請求項１４】
前記チャネル要求手段は、前記基地局とのコネクションを確立していない待受状態、または前記スリープ状態において、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合に、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の無線通信端末。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか一項に記載の無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１６】
前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を無線通信端末に送信する機能を有することを特徴とする請求項１５記載の基地局。
【請求項１７】
複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信方法であって、
前記無線通信端末が、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求する第１ステップと、
前記基地局が、前記無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てる第２ステップと、
前記無線通信端末が、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する第３ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信端末及び基地局並びに無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)における無線通信端末（以下ＰＨＳ端末と称す）は、アイドル状態、アクティブ状態など複数の状態を、基地局との通信状況に応じて遷移しつつ通信を行っている。ここで、アイドル状態とは、基地局とのコネクションが確立していない状態（待受状態）であり、アクティブ状態とは基地局とのコネクションが確立され、制御チャネル（ＣＣＨ）を介して基地局から割り当てられたトラフィックチャネル（ＴＣＨ）を無線接続してデータ通信を行っている状態を指す。なお、上記アイドル状態には、ドーマント状態（基地局とＰＨＳ端末間の無線接続及びコネクションは切断されているが、ＰＨＳ端末と公衆回線網のサーバ間のコネクションは維持されている状態）が含まれる。
【０００３】
ＰＨＳ端末は、アイドル状態において自端末の上位制御手段または基地局から通信要求（自端末の上位制御手段の場合は発信要求、基地局の場合は着信要求）を受けた場合、上りＣＣＨを介してリンクチャネル（ＬＣＨ）の割り当て要求を基地局に送信し、基地局はその応答として下りＣＣＨを介してＴＣＨの割り当て情報をＰＨＳ端末に送信する。そして、ＰＨＳ端末はアクティブ状態に遷移し、上記ＴＣＨの割り当て情報が示すＴＣＨを無線接続して基地局とのデータ通信を行う。
【０００４】
一方、近年、従来のＰＨＳが採用するＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)/ＴＤＤ(Time Division Duplex)方式に加えて、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を多元接続技術として採用する通信システムが、次世代のブロードバンド移動体通信システムとして注目されている。このＯＦＤＭＡ方式とは、直交関係にあるサブキャリアを複数の端末で共有し、任意の複数のサブキャリアをサブチャネルとして位置づけ、任意の通信タイミング（ＴＤＭＡを採用するシステムではこの通信タイミングはスロットなどに相当する）で各端末にサブチャネル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。
【０００５】
このような次世代のブロードバンド移動体通信システムでは、端末に割り当てられるＱｏＳ（Quality Of Service）のサービスクラスや、基地局と端末間の通信品質に応じた無線リソースの割り当てを行うことで無線リソースの利用効率向上、データスループットの最大化、高速大容量データ通信の実現を目指している。
【非特許文献１】「第二世代コードレス電話システム標準規格  RCR STD-28」社団法人電波産業界（ARIB）
【非特許文献２】「ＷｉＭＡＸ標準規格  802.16_2004」ＷｉＭＡＸ  ＦＯＲＵＭ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のＰＨＳと同様のＬＣＨの割り当て（つまりＴＣＨの割り当て）処理を次世代のブロードバンド移動体通信システムに採用した場合、以下のような問題が生ずる。
従来のＰＨＳでは、基地局間での使用チャネルが重ならないよう自律分散制御を行うことにより、無線リソースの再利用、電波干渉の低減を図っている。これにより、基地局間及び基地局とＰＨＳ端末間における正確な同期制御が必要となるが、セル設計が容易となると共に、システムの拡大も容易になる等の利点がある。
【０００７】
このような従来のＰＨＳでは、ＣＣＨを全基地局及び全ＰＨＳ端末間で共有しているため、上記自律分散制御によって１つの基地局がＣＣＨを使用できるタイミングの周期が非常に長い（約１００ｍｓ）という特徴がある。すなわち、ＬＣＨの割り当て処理を行う場合、まずＰＨＳ端末は、上りＣＣＨを介して基地局にＬＣＨの割り当て要求を送信するが、基地局はその応答をＰＨＳ端末に返信するために、次のＣＣＨ（下りＣＣＨ）の使用タイミング（約１００ｍｓ後）まで待つ必要がある。
【０００８】
上記のような長周期のＣＣＨを用いてＬＣＨの割り当て（つまりＴＣＨの割り当て）処理を行った場合、無線リソースの割り当ても長周期化してしまい、その結果、次世代のブロードバンド移動体通信システムに望まれる無線リソースの利用効率向上の効果が低下するという問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信システムにおいて、無線リソースの利用効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、無線通信システムに係る第１の解決手段として、複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信システムであって、前記無線通信端末は、自端末の上位制御手段または前記基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する状態制御手段とを備え、前記基地局は、前記無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、無線通信システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を無線通信端末に送信する機能を有し、前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において自端末の上位制御手段または基地局からデータ通信要求を受けた場合、前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行うデータ通信状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、無線通信システムに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、前記基地局とのデータ通信が終了した場合、前記個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、無線通信システムに係る第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記データ通信用のトラフィックチャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では、無線通信システムに係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局からのデータ通信要求がないまま所定時間が経過した場合、前記基地局とのコネクションを維持したまま前記個別制御チャネルの無線接続を切断するスリープ状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、無線通信システムに係る第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記個別制御チャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、前記待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、無線通信システムに係る第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれかの解決手段において、前記チャネル要求手段は、前記基地局とのコネクションを確立していない待受状態、またはスリープ状態において、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合に、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、無線通信端末に係る第１の解決手段として、複数のチャネルを共有し、基地局から前記チャネルのいずれかを適応的に割り当てられて通信を行う無線通信端末であって、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求するチャネル要求手段と、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する状態制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明では、無線通信端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において自端末の上位制御手段または基地局からデータ通信要求を受けた場合、前記個別制御チャネルを介して得られたトラフィックチャネルの割り当て情報が示すトラフィックチャネルを無線接続して前記基地局とのデータ通信を行うデータ通信状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明では、無線通信端末に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、前記基地局とのデータ通信が終了した場合、前記個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明では、無線通信端末に係る第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記状態制御手段は、前記データ通信状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記データ通信用のトラフィックチャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、前記待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明では、無線通信端末に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局からのデータ通信要求がないまま所定時間が経過した場合、前記基地局とのコネクションを維持したまま前記個別制御チャネルの無線接続を切断するスリープ状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明では、無線通信端末に係る第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、前記状態制御手段は、前記個別制御チャネル接続状態において、自端末の上位制御手段または基地局から切断要求があった場合に、前記個別制御チャネルの無線接続及び前記基地局とのコネクションを切断して、前記待受状態に遷移するように自端末の状態を制御することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明では、無線通信端末に係る第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれかの解決手段において、前記チャネル要求手段は、前記基地局とのコネクションを確立していない待受状態、またはスリープ状態において、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合に、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明では、基地局に係る第１の解決手段として、上記第１〜第７のいずれかの解決手段を有する無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てるチャネル割当手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明では、基地局に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記チャネル割当手段は、データ通信用のトラフィックチャネルの割り当てを行い、前記個別制御チャネルを介して前記データ通信用のトラフィックチャネルの割り当て情報を無線通信端末に送信する機能を有することを特徴とする。
【００２６】
一方、本発明では、無線通信方法に係る第１の解決手段として、複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信方法であって、前記無線通信端末が、自端末の上位制御手段または基地局から通信要求を受けた場合、前記基地局に個別制御チャネルの割り当てを要求する第１ステップと、前記基地局が、前記無線通信端末からの要求に応じて、トラフィックチャネルのいずれかを前記無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当てる第２ステップと、前記無線通信端末が、前記基地局から割り当てられた前記個別制御チャネルを無線接続して制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態に遷移するように自端末の状態を制御する第３ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数のチャネルを共有し、基地局が前記チャネルのいずれかを無線通信端末に適応的に割り当てる無線通信システムにおいて、トラフィックチャネルのいずれかを無線通信端末専用の個別制御チャネルとして割り当て、無線通信端末の状態として、個別制御チャネルを介して１フレーム単位で基地局との制御情報の送受信を行う個別制御チャネル接続状態を設けることにより、非常に高速に無線リソースの割り当て制御を行うことができる。その結果、次世代のブロードバンド移動体通信システムに望まれる無線リソースの利用効率向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態における無線通信システム、基地局、及び無線通信端末の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態における無線通信システムは、基地局ＣＳと無線通信端末Ｔとを備えている。
【００２９】
なお、基地局ＣＳは、例えば一定の距離間隔で複数設けられているが、図１では図示の簡略化のために１つの基地局ＣＳのみを図示し、また、基地局ＣＳは複数の無線通信端末Ｔと無線通信を行うものであるが、図１では１つの無線通信端末Ｔを図示する。また、以下の説明では、本実施形態における無線通信システムが、時分割多重接続方式（ＴＤＭＡ）、時分割複信方式（ＴＤＤ）に加えて直交周波数分割多重接続方式（ＯＦＤＭＡ）を多元接続技術として採用するものとする。なお、以下では無線通信端末Ｔを端末Ｔと称す。
【００３０】
図１に示すように、基地局ＣＳは、制御部１、無線通信部２及び記憶部３を備えており、制御部１は、その機能要素として通信品質判定部１ａ、ＱｏＳ制御部１ｂ及びスケジューラ１ｃ（チャネル割当手段）を備えている。また、この基地局ＣＳは、公衆回線網Ｎと接続されており、当該公衆回線網Ｎを介して他の基地局や公衆回線網Ｎに接続されているサーバ等と通信可能である。
【００３１】
基地局ＣＳにおいて、制御部１は、記憶部３に記憶されている基地局制御プログラムや、無線通信部２を介して取得した受信信号、公衆回線網Ｎを介して取得した外部信号に基づいて本基地局ＣＳの全体動作を制御する。この制御部１において、通信品質判定部１ａは、無線通信部２を介して取得した受信信号のＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)またはＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）に基づいて、上り回線の通信品質を判定し、当該判定結果をスケジューラ１ｃに出力する。
【００３２】
ＱｏＳ制御部１ｂは、上位層で動作するアプリケーションや通信接続される端末Ｔのユーザ優先度に基づいて、端末Ｔにサービスクラスを割り当て、当該サービスクラスに応じた無線リソースの割り当てや、通信タイミングの割り当てを行うようにスケジューラ１ｃに要求する。なお、詳細は後述するが、上記無線リソースは、ＯＦＤＭＡサブチャネル（以下単にサブチャネルと称す）単位で割り当てられ、通信タイミングは、ＴＤＭＡスロット（以下単にスロットと称す）単位で割り当てられる。
【００３３】
スケジューラ１ｃは、通信接続される端末Ｔに割り当てられたサービスクラスや、基地局ＣＳと端末Ｔ間のパケットの待ち行列の状態、上記通信品質判定部１ａの判定結果（つまり上り回線の通信品質）に基づいて、端末Ｔに対するサブチャネル及びスロットの割り当てに関するスケジューリングを行う。また、このスケジューラ１ｃは、上り回線の通信品質に応じてパケットの符号化レートや変調方式の割り当てを行う。なお、スロットとしては、下り回線用スロット及び上り回線用スロットの両方がスケジューリングされる。
【００３４】
ここで、スケジューラ１ｃにおけるサブチャネル、下り回線用スロット及び上り回線用スロットのスケジューリングについて詳細に説明する。上述したようにＯＦＤＭＡ方式では、直交関係にある複数のサブキャリアを複数端末Ｔで共有し、任意の複数のサブキャリアを任意の通信タイミング（本実施形態ではＴＤＭＡを採用するのでこの通信タイミングはスロットとなる）で各端末Ｔに適応的に割り当て、サブチャネルとして位置づけることにより多元接続を実現する技術である。図２に、このようなサブチャネルとＴＤＭＡスロットとの関係を示す。なお、図２において縦軸は周波数、横軸は時間を示している。
【００３５】
この図２に示すように、１つの周波数チャネルにおいて、あるサブチャネルを複数の端末Ｔが共通に参照する制御チャネル（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（ＴＣＨ）として使用する。そして、従来のＰＨＳ（ＯＦＤＭＡを使用しないＰＨＳ）と同様に、１フレーム当たりＴＤＭＡスロットは下り回線用及び上り回線用ともに４スロットずつ設けられ、またＴＤＤを採用しているので下り回線用及び上り回線用ともに対称にサブチャネルが使用される。
【００３６】
本実施形態では、上記のＴＣＨの内、いずれかを端末Ｔ専用の個別制御チャネル（以下アンカーサブチャネル：ＡＳＣＨと称す）として割り当てる。また、本実施形態では、データ通信用に割り当てられるＴＣＨをエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）と称する。つまり、本実施形態におけるＣＣＨは、従来のＰＨＳと同様に、全基地局及び全端末間で共有されており、１つの基地局ＣＳがＣＣＨを使用できるタイミングの周期は非常に長い（約１００ｍｓ）が、本実施形態におけるＡＳＣＨはＴＣＨの中から割り当てるので、１フレーム周期（５ｍｓ）毎に使用することができる。以下では、図２のようなサブチャネルのスケジュール情報をＭＡＰと称す。
【００３７】
なお、上記ＣＣＨは、従来ＰＨＳと同様に、ＬＣＨの割り当て要求及び応答、端末Ｔへの着信要求、同期制御情報、システムの報知情報等の通信に使用され、一方、上記ＡＳＣＨはＥＳＣＨの割り当て情報の通信に使用される。
【００３８】
制御部１は、上記のようなスケジューラ１ｃによるスケジューリングに基づいて、ＡＳＣＨ及びＥＳＣＨや、変調方式、符号化レートの割り当て情報を無線通信部２を介して端末Ｔに送信し、また、上記スケジューリングによって決定された変調方式、符号化レートにて変調、誤り訂正符号化を行うように無線通信部２を制御する。
【００３９】
無線通信部２は、制御部１による制御の下、制御部１から出力される制御信号またはデータ信号の誤り訂正符号化、変調及びＯＦＤＭＡによる多重化を行い、多重化信号（ＯＦＤＭＡ信号）をＲＦ周波数帯に周波数変換した後、送信信号として端末Ｔに送信する。
【００４０】
より具体的に説明すると、図３に示すように無線通信部２の送信機側は、誤り訂正符号化部２ａ、インタリーバ２ｂ、シリアル−パラレル変換部２ｃ、デジタル変調部２ｄ、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２ｅ、ＧＩ(Guard Interval)付加部２ｆ、及び送信部２ｇを備えている。
【００４１】
誤り訂正符号化部２ａは、例えばＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダであり、 上記スケジューラ１ｃによって割り当てられた符号化レートに基づいて、制御部１から入力される制御信号またはデータ信号のビット列に冗長情報である誤り訂正符号を付加し、インタリーバ２ｂに出力する。インタリーバ２ｂは、上記誤り訂正符号化部２ａによって誤り訂正符号が付加されたビット列にインタリーブ処理を施す。シリアル−パラレル変換部２ｃは、上記インタリーブ処理後のビット列を、スケジューラ１ｃによって割り当てられたＡＳＣＨまたはＥＳＣＨに含まれるサブキャリア毎にビット単位で分割してデジタル変調部２ｄに出力する。
【００４２】
デジタル変調部２ｄは、サブキャリアと同数設けられており、各サブキャリア毎に分割されたビットデータを、当該ビットデータに対応するサブキャリアを用いてデジタル変調し、変調信号をＩＦＦＴ部２ｅに出力する。なお、各デジタル変調部２ｄは、上記スケジューラ１ｃによって割り当てられた変調方式、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等を用いてデジタル変調を行う。
【００４３】
ＩＦＦＴ部２ｅは、各デジタル変調部２ｄから入力される変調信号を逆フーリエ変換して直交多重化することによりＯＦＤＭＡ信号を生成し、当該ＯＦＤＭＡ信号をＧＩ付加部２ｆに出力する。ＧＩ付加部２ｆは、上記ＩＦＦＴ部２ｅから入力されるＯＦＤＭＡ信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加して送信部２ｇに出力する。送信部２ｇは、上記ＧＩ付加部２ｆから入力されるＯＦＤＭＡ信号をＲＦ周波数帯に周波数変換し、送信信号として端末Ｔに送信する。
【００４４】
一方、図示は省略するが無線通信部２の受信機側は、上記送信機側と逆動作を行う構成要素を備える。すなわち、無線通信部２の受信機側は、端末Ｔから受信した受信信号をＩＦ周波数帯に周波数変換して受信ＯＦＤＭＡ信号を抽出し、当該受信ＯＦＤＭＡ信号からガードインターバルを除去し、ＦＦＴ処理、デジタル復調、パラレル−シリアル変換処理、デインタリーバ処理及び誤り訂正復号処理することでビット列を再構築し、制御部１に出力する。
【００４５】
図１に戻って説明すると、記憶部３は、上記制御部１で使用される基地局制御プログラムやその他各種データを記憶すると共に、制御部１におけるフロー制御や再送制御等に使用されるバッファとしての機能を有する。
【００４６】
次に、端末Ｔの構成について説明する。図１に示すように、端末Ｔは、制御部１０、無線通信部１１、操作部１２、表示部１３、及び記憶部１４を備えている。また、制御部１０は、その機能要素としてチャネル要求部（チャネル要求手段）１０ａ及び状態制御部（状態制御手段）１０ｂを備えている。
【００４７】
端末Ｔにおいて、制御部１０は、記憶部１３に記憶されている端末制御プログラムや無線通信部１１を介して取得した受信信号、操作部１２から入力される操作信号に基づいて、本端末Ｔの全体動作を制御する。この制御部１０において、チャネル要求部１０ａは、自端末の上位制御手段（例えば制御部１０において動作する上位層のアプリケーション）または基地局ＣＳから通信要求を受けた場合、基地局ＣＳにＡＳＣＨの割り当てを要求するためのＡＳＣＨ割当要求信号を生成し、当該ＡＳＣＨ割当要求信号を無線通信部１１を介して基地局ＣＳに送信する。
【００４８】
状態制御部１０ｂは、端末Ｔの状態遷移を制御する。具体的には、図４の状態遷移図に示すように、この端末Ｔは、アイドル状態（待受状態）、パーチ（Perch）状態（個別制御チャネル接続状態）、アクティブ状態（データ通信状態）、及びスリープ状態の４つの状態を有しており、上記状態制御部１０ｂは、無線通信部１１を介して取得した受信信号、操作部１２から入力される操作信号に基づいて、上記４つの状態遷移を制御する。
【００４９】
ここで、上記アイドル状態とは、従来のＰＨＳと同様に、基地局ＣＳとのコネクションが確立していない状態（ドーマント状態も含む）である。パーチ状態とは、基地局ＣＳとのコネクションが確立されており、ＡＳＣＨを無線接続している状態である。言い換えると、パーチ状態とは、ＡＳＣＨを介して１フレーム単位で基地局ＣＳとの制御情報（つまりＥＳＣＨの割り当て情報を含む）の送受信が可能な状態である。アクティブ状態とは、基地局ＣＳとのコネクションが確立されており、ＥＳＣＨを無線接続してデータ通信を行っている状態である。また、スリープ状態とは基地局ＣＳとのコネクションを維持したまま、ＡＳＣＨの無線接続を切断した状態を指す。なお、この状態制御部１０ｂにおける状態遷移の制御動作に関する詳細は後述する。
【００５０】
図１に戻って説明すると、無線通信部１１は、制御部１０による制御の下、制御部１０から出力される制御信号またはデータ信号の誤り訂正符号化、変調及びＯＦＤＭＡによる多重化を行い、多重化信号（ＯＦＤＭＡ信号）をＲＦ周波数帯に周波数変換した後、送信信号として基地局ＣＳに送信する。なお、無線通信部１１にて使用するサブチャネル、変調方式、符号化レートは、基地局ＣＳ（具体的にはスケジューラ１ｃ）によって割り当てられたものである。なお、この無線通信部１１の送信機側及び受信機側の構成は、上記基地局ＣＳにおける無線通信部２と同様であるので説明を省略する。
【００５１】
操作部１２は、電源キー、各種ファンクションキー、テンキー等の操作キーから構成されており、これら操作キーによる操作入力に基づいた操作信号を制御部１０に出力する。表示部１３は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、制御部１０から入力される表示信号に基づいて所定の画像を表示する。記憶部１４は、上記制御部１０で使用される端末制御プログラムや各種データを記憶すると共に、再送制御等に使用されるバッファとしての機能を有する。
【００５２】
次に、上記のように構成された本無線通信システムにおける基地局ＣＳと端末Ｔ間の通信動作、主に端末Ｔの状態遷移制御動作について図５のフローチャートを用いて説明する。
【００５３】
まず、端末Ｔの状態制御部１０ｂは、操作部１２から電源ＯＮを示す操作信号が入力されると、自端末の電源投入を行い（ステップＳ１）、自端末の状態をアイドル状態に遷移させる（ステップＳ２）。このアイドル状態において、状態制御部１０ｂは、無線通信部１１を介して、基地局ＣＳから送信される下り回線のＣＣＨに含まれる着信応答要求を監視すると共に、自端末の上位アプリケーションからの発信要求を監視し、着信または発信を行うか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００５４】
上記ステップＳ３において、着信または発信を行わないと判断した場合、つまり着信応答要求または発信要求がない場合（「No」）、状態制御部１０ｂは、ステップＳ２の処理に戻り、アイドル状態を継続する。一方、ステップＳ３において、着信または発信を行うと判断した場合、つまり着信応答要求または発信要求があった場合（「Yes」）、状態制御部１０ｂは、無線通信部１１を介して、基地局ＣＳとの同期化に関する制御信号の送受信や各種パラメータの交換（ネゴシエーション）等を行い、基地局ＣＳとのコネクションを確立する（ステップＳ４）。
【００５５】
上記のように基地局ＣＳとのコネクションが確立すると、状態制御部１０ｂは、無線通信部１１を介し、上り回線のＣＣＨを使用してＬＣＨ割当要求信号を基地局ＣＳに送信する（ステップＳ５）。一方、基地局ＣＳの制御部１は、無線通信部２を介して上記ＬＣＨ割当要求信号を受信すると、スケジューラ１ｃに端末Ｔに対するＡＳＣＨの割り当てを行うよう指示する。スケジューラ１ｃは、基地局での上りキャリアセンスに基づいて、端末Ｔに対するＡＳＣＨの割り当てを行った後、下り回線のＣＣＨを使用し、無線通信部２を介して上記ＡＳＣＨの割り当て情報を端末Ｔに送信する。
【００５６】
そして、端末Ｔの状態制御部１０ｂは、無線通信部１１を介して、上記ＡＳＣＨの割り当て情報を受信すると（ステップＳ６）、無線通信部１１を制御して基地局ＣＳから割り当てられたＡＳＣＨの無線接続を行うことで自端末の状態をパーチ状態に遷移させる（ステップＳ７）。また、状態制御部１０ｂは、パーチ状態に遷移した時点で、スリープ状態に遷移するタイミングの基準となるスリープタイマーのカウントを開始する。
【００５７】
このようなパーチ状態において、状態制御部１０ｂは、基地局ＣＳまたは自端末の上位アプリケーションからの要求に応じてデータ通信を行うか否かを判断し（ステップＳ８）、データ通信を行う場合（「Yes」）、ＡＳＣＨに含まれるＥＳＣＨの割り当て情報に基づいて、ＥＳＣＨの無線接続を行うことで自端末の状態をアクティブ状態に遷移させる（ステップＳ９）。なお、上記ＥＳＣＨの割り当て情報は、自端末の上位アプリケーションから要求されるデータ量、または基地局ＣＳが公衆回線網Ｎから受け取ったデータ量が検出できた
時点で、スケジューラ１ｃによって作成される。
【００５８】
上記のアクティブ状態では、ＥＳＣＨを使用して端末Ｔと基地局ＣＳ間でのデータ通信が行われる。このようなアクティブ状態において、状態制御部１０ｂは、基地局ＣＳまたは自端末の上位アプリケーションからの要求に応じて切断要求があるか否かを判断し（ステップＳ１０）、切断要求があった場合（「Yes」）、無線通信部１１を介して、ＥＳＣＨの無線接続の切断及び基地局ＣＳとのコネクションの切断処理を行って、自端末の状態をアイドル状態（ステップＳ２）に遷移させる。
【００５９】
一方、上記ステップＳ１０において、切断要求がなかった場合（「No」）、状態制御部１０ｂは、ランダムアクセスによるデータ通信が終了か否かを判断し（ステップＳ１１）、上記ランダムアクセスによるデータ通信が終了ではない場合（「No」）、状態制御部１０ｂは、ステップＳ９に戻りランダムアクセスによるデータ通信を継続する。一方、上記ステップＳ１１において、ランダムアクセスによるデータ通信が終了の場合（「Yes」）、状態制御部１０ｂは、ステップＳ７、つまりパーチ状態に自端末の状態を遷移させる。この時、スリープタイマーは初期状態にリセットされ、再カウントされる。
【００６０】
また、上記ステップＳ８において、データ通信を行わない場合（「No」）、状態制御部１０ｂは、基地局ＣＳまたは自端末の上位アプリケーションからの要求に応じて切断要求があるか否かを判断し（ステップＳ１２）、切断要求があった場合（「Yes」）、無線通信部１１を制御して、ＡＳＣＨの無線接続の切断及び基地局ＣＳとのコネクションの切断処理を行って、自端末の状態をアイドル状態（ステップＳ２）に遷移させる。
【００６１】
一方、上記ステップＳ１２において、切断要求がなかった場合（「No」）、状態制御部１０ｂは、スリープタイマーをカウントダウンし（ステップＳ１３）、スリープタイマーが満了したか（例えばカウントダウンによりスリープタイマーが「０」になったか）否かを判断する（ステップＳ１４）。
【００６２】
上記ステップＳ１４において、スリープタイマーが満了していない場合（「No」）、状態制御部１０ｂはステップＳ８の処理に戻り、一方、スリープタイマーが満了した場合（「Yes」）、状態制御部１０ｂは、無線通信部１１を制御して、ＡＳＣＨの無線接続を切断し、基地局ＣＳとのコネクションは維持することにより、自端末の状態をスリープ状態に遷移させる（ステップＳ１５）。
【００６３】
上記のスリープ状態において、状態制御部１０ｂは、基地局ＣＳまたは自端末の上位アプリケーションからの要求に応じて無線接続要求があるか否かを判断し（ステップＳ１６）、無線接続要求があった場合（「Yes」）、ステップＳ５の処理に戻り、一方、無線接続要求がなかった場合（「No」）、ステップＳ１５に戻りスリープ状態を維持する。
【００６４】
以上のように本実施形態によれば、トラフィックチャネルの内のいずれかを端末Ｔ専用の個別制御チャネル（ＡＳＣＨ）として割り当て、当該ＡＳＣＨを介して１フレーム（５ｍｓ）単位で基地局ＣＳとの制御信号（つまりＥＳＣＨの割り当て情報）の送受信が可能なパーチ状態を設けることにより、従来のように長周期（約１００ｍｓ）のＣＣＨを使用する場合と比較して、非常に高速に無線リソースの割り当て制御を行うことができる。その結果、次世代のブロードバンド移動体通信システムに望まれるランダムアクセスによる無線リソースの利用効率向上を図ることができる。
【００６５】
また、パーチ状態において、データ通信が行われずに所定時間経過した場合、スリープ状態に遷移させてＡＳＣＨを開放（切断）することにより、無線リソースの利用効率向上に寄与することができる。さらに、ＡＳＣＨを開放することにより、無線リソースの利用効率向上の他、端末Ｔの消費電力を抑える効果が期待される。
【００６６】
なお、上記実施形態では、個別制御チャネル（ＡＳＣＨ）を使用してＥＳＣＨの割り当て情報を送受信したが、これに限らず、その他の制御情報を上記個別制御チャネルを使用して送受信しても良い。
【００６７】
また、上記実施形態では、無線通信システムとして、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、時分割複信（ＴＤＤ）に加えて直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）を多元接続技術として採用した次世代のブロードバンド移動体通信システムを例示して説明したが、本無線通信システムはこれに限定されず、複数のチャネルをシステム内で共有し、そのチャネルの内いずれかを適応的に無線通信端末に割り当てる無線通信システムであれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態における基地局ＣＳと無線通信端末（端末）Ｔとを備える無線通信システムの構成ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における無線通信システムのサブチャネル及びスロットのスケジューリングを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における無線通信部２の詳細説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における無線通信端末（端末）Ｔの状態遷移図である。
【図５】本発明の一実施形態における無線通信端末（端末）Ｔの状態遷移制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
ＣＳ…基地局、Ｔ…無線通信端末（端末）、１、１０…制御部、２、１１…無線通信部、３、１４…記憶部、１ａ…通信品質判定部、１ｂ…ＱｏＳ制御部、１ｃ…スケジューラ（チャネル割当手段）、１２…操作部、１３…表示部、１０ａ…チャネル要求部（チャネル要求手段）、１０ｂ…状態制御部（状態制御手段）、Ｎ…公衆回線網
【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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