(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、
前記第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて前記無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、
前記第２の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局と
を備え、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムにおいて、
前記第１の無線基地局と前記無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、前記送信ノードから前記受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報を含むＵＤレポートを、前記第２の無線基地局を介して前記受信ノードに伝送するＵＤレポート伝送手段を備え、
前記受信ノードは、伝送された前記ＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に前記第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を前記送信ノードに譲渡して前記送信ノードから前記ユーザデータを送信させる送信権制御手段を備え、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記送信ノードから前記受信ノードに送信される前記ユーザデータに、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の通信条件、開始・継続条件、または終了命令を含むＵＤレポートを付加して伝送する構成であり、
前記送信権制御手段は、前記ユーザデータに付加された前記ＵＤレポートに基づいて前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の条件の更新または終了を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、
前記第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて前記無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、
前記第２の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局と
を備え、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムにおいて、
前記第１の無線基地局と前記無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、前記送信ノードから前記受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報を含むＵＤレポートを、前記第２の無線基地局を介して前記受信ノードに伝送するＵＤレポート伝送手段を備え、
前記受信ノードは、伝送された前記ＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に前記第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を前記送信ノードに譲渡して前記送信ノードから前記ユーザデータを送信させる送信権制御手段を備え、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うための送信権通信可否判断を、前記第１の無線基地局で測定した無線環境情報、前記無線端末で測定した無線環境情報、前記第２の無線基地局のトラヒック情報、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局との間のネットワーク構成、ユーザグレードの種類の少なくとも１つから判定し、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が有効と判断したときに前記ＵＤレポートを生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、
前記第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて前記無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、
前記第２の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局と
を備え、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムにおいて、
前記第１の無線基地局と前記無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、前記送信ノードから前記受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報を含むＵＤレポートを、前記第２の無線基地局を介して前記受信ノードに伝送するＵＤレポート伝送手段を備え、
前記受信ノードは、伝送された前記ＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に前記第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を前記送信ノードに譲渡して前記送信ノードから前記ユーザデータを送信させる送信権制御手段を備え、
前記ＵＤレポートは、前記受信ノードが前記送信権を取得する際に設定する送信禁止時間の長さまたは送信禁止時間の長さの変更を指定する情報を含む
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うための送信権通信可否判断を、前記第１の無線基地局で測定した無線環境情報、前記無線端末で測定した無線環境情報、前記第２の無線基地局のトラヒック情報、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局との間のネットワーク構成、ユーザグレードの種類の少なくとも１つから判定し、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が有効と判断したときに前記ＵＤレポートを生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項２または請求項４に記載の無線通信システムにおいて、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記送信ノードで測定したチャネル利用率が予め定めた値より低い場合に、前記受信ノードに送信権を取得させるための前記ＵＤレポートを生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記送信ノードが前記第１の無線基地局であるときに、前記ネットワークまたは前記第２の無線基地局または前記第１の無線基地局で生成された前記無線端末宛の送信待ちユーザデータに関する前記ＵＤレポートを、前記第２の無線基地局から前記無線端末に伝送する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記送信ノードが前記無線端末であるときに、前記無線端末で生成された前記第１の無線基地局宛の送信待ちユーザデータに関する前記ＵＤレポートを、前記第２の無線基地局を介して前記第１の無線基地局に伝送する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の無線基地局と複数の前記無線端末は、マルチユーザ同時通信を可能とする構成であり、
前記ＵＤレポート伝送手段は、前記第１の無線基地局とマルチユーザ同時通信を行う複数の前記無線端末との間で、前記第２の無線基地局を介して前記ＵＤレポートを伝送する構成であり、
前記第１の無線基地局は、前記受信ノードの前記送信権制御手段が前記ＵＤレポートに基づいて前記送信権を取得して譲渡した後に、マルチユーザ同時通信を行うか否かを判断してマルチユーザ同時通信を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記ＵＤレポートは、送信待ちユーザデータのアクセスカテゴリを含む
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記ＵＤレポートは、前記送信待ちユーザデータに関する情報として、第１の周波数のチャネルで行う上り回線または下り回線の要求スループット、第１の周波数のチャネルで行う上り回線または下り回線のうち前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信に対する要求スループット、前記送信ノードにおける送信待ちユーザデータの存在、前記送信ノードにおける送信待ちユーザデータの総量、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信回数、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信頻度、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の開始時間、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を１回行うことの指示、のうち少なくとも１つを含む
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、前記第１の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、前記第２の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムの無線通信方法において、
前記第１の無線基地局と前記無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、
前記送信ノードまたは前記ネットワークが、前記受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポートとして生成する第１のステップと、
前記第２の無線基地局が、生成された前記ＵＤレポートを前記受信ノードに伝送する第２のステップと、
前記受信ノードが、伝送された前記ＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に前記第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を前記送信ノードに譲渡して前記送信ノードから前記ユーザデータを送信させる第３のステップと
を有し、
前記第２のステップは、前記送信ノードから前記受信ノードに送信される前記ユーザデータに、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の通信条件、開始・継続条件、または終了命令を含むＵＤレポートを付加して伝送し、
前記第３のステップは、前記ユーザデータに付加された前記ＵＤレポートに基づいて前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の条件の更新または終了を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、前記第１の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、前記第２の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムの無線通信方法において、
前記第１の無線基地局と前記無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、
前記送信ノードまたは前記ネットワークが、前記受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポートとして生成する第１のステップと、
前記第２の無線基地局が、生成された前記ＵＤレポートを前記受信ノードに伝送する第２のステップと、
前記受信ノードが、伝送された前記ＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に前記第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を前記送信ノードに譲渡して前記送信ノードから前記ユーザデータを送信させる第３のステップと
を有し、
前記第１のステップは、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うための送信権通信可否判断を、前記第１の無線基地局で測定した無線環境情報、前記無線端末で測定した無線環境情報、前記第２の無線基地局のトラヒック情報、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局との間のネットワーク構成、ユーザグレードの種類の少なくとも１つから判定し、前記受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が有効と判断したときに前記ＵＤレポートを生成する構成である
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１３】
第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、前記第１の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、前記第２の周波数帯で前記無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムの無線通信方法において、
前記第１の無線基地局と前記無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、
前記送信ノードまたは前記ネットワークが、前記受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポートとして生成する第１のステップと、
前記第２の無線基地局が、生成された前記ＵＤレポートを前記受信ノードに伝送する第２のステップと、
前記受信ノードが、伝送された前記ＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に前記第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を前記送信ノードに譲渡して前記送信ノードから前記ユーザデータを送信させる第３のステップと
を有し、
前記ＵＤレポートは、前記受信ノードが前記送信権を取得する際に設定する送信禁止時間の長さまたは送信禁止時間の長さの変更を指定する情報を含む
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、第１の周波数帯（アンライセンスバンド）で無線基地局と無線端末がランダムアクセス方式に基づいて通信する際に、受信ノードが取得した送信権を送信ノードに譲渡してユーザデータを送信させる無線通信システムおよび無線通信方法に関する。ここで、送信ノードは、下り回線通信における無線基地局または上り回線通信における無線端末であり、受信ノードはその逆である。
【０００２】
特に、送信ノードが送信待ちユーザデータに関する情報（ユーザデータレポート：ＵＤレポート）を受信ノードに伝送する手段を確立し、受信ノードがＵＤレポートに基づいて第１の周波数帯における送信禁止時間（ＮＡＶ：Network Allocation Vector ）を設定して送信権を取得し、その送信権を送信ノードに譲渡することにより、送信ノードからみて隠れ端末の影響を軽減したり、受信ノードに送信権を取得させることでランダムアクセス方式で送信権を取得しようとするノード数を増やすことで送信頻度を高めながら、ユーザデータを送信する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
国際標準規格IEEE802.11準拠の無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムのスループットが年々向上しており、主要な無線アクセスの１つとして普及している（非特許文献１）。無線ＬＡＮシステムは、免許不要の周波数帯であるアンライセンスバンドで用いることができるため、多種多様な無線端末が普及している。特に、スマートフォンの普及は、無線ＬＡＮシステムの利用の機会を著しく増大させている。
【０００４】
無線ＬＡＮシステムが用いる周波数帯であるアンライセンスバンドは、 2.4ＧHz帯、５ＧHz帯、60ＧHz帯に割り当てられている。マイクロ波帯の 2.4ＧHz帯と５ＧHz帯において、無線ＬＡＮシステムが日本国内で利用できる帯域は、およそ 500ＭHzある。また、日本国外においては同等またはそれ以上の帯域が、無線ＬＡＮシステムが利用可能な帯域として割り当てられている。一方で、アンライセンスバンドにおける無線通信は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）などのランダムアクセス方式に基づいて行われるため、隠れ端末問題が大きな障害となっている。ＲＴＳ（Request To Send ）／ＣＴＳ（Clear To Send ）を用いたフロー制御は、隠れ端末問題の解決に向けて提案されている。
【０００５】
ここで、図１２に示すように、アンライセンスバンドを用いて送信ノードＴＸと受信ノードＲＸが通信するエリアに２つの無線ＬＡＮが存在し、一方の無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａおよび無線端末ＳＴＡａの無線信号を検出できる位置に送信ノードＴＸと受信ノードＲＸが存在し、他方の無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂおよび無線端末ＳＴＡｂの無線信号を検出できる位置に受信ノードＲＸのみが存在する状況を想定する。送信ノードＴＸは、無線ＬＡＮｂを構成する無線基地局ＡＰｂと無線端末ＳＴＡｂからの送信信号を検出できないものとしている。なお、送信ノードＴＸが無線基地局で受信ノードＲＸが無線端末であれば下り回線通信となり、送信ノードＴＸが無線端末で受信ノードＲＸが無線基地局であれば上り回線通信となる。
【０００６】
送信ノードＴＸが受信ノードＲＸに対してユーザデータを送信する前に、送信ノードＴＸがＲＴＳフレームを送信し、受信ノードＲＸがＣＴＳフレームを送信し、無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａおよび無線端末ＳＴＡａはＲＴＳフレームまたはＣＴＳフレームに応じて送信禁止時間（ＮＡＶ）を設定し、無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂおよび無線端末ＳＴＡｂは受信ノードＲＸが送信するＣＴＳフレームに応じてＮＡＶを設定する。これにより、無線ＬＡＮａが通信を停止するとともに、送信ノードＴＸからみて隠れ端末となる無線ＬＡＮｂが通信を停止し、送信ノードＴＸがランダムアクセスの送信権を獲得した無線チャネルで受信ノードＲＸに対して送信を行うことができる。
【０００７】
このように、ＲＴＳフレームとＣＴＳフレームの交換は、受信ノードＲＸにおいて送信ノードＴＸから検出できない無線ＬＡＮｂの無線信号が存在している場合でも、送信ノードＴＸからのＲＴＳフレームに応じて受信ノードＲＸがＣＴＳフレームによりＮＡＶを設定することで、隠れ端末問題を解消してスループットの低下を防ぐことができる。
【０００８】
ところで、標準化組織３ＧＰＰにおいても、無線ＬＡＮのアンライセンスバンドを用いるセルラシステムの議論を開始しており（非特許文献２）、アンライセンスバンドの活用方法に注目が集まっている。すなわち、無線ＬＡＮの周波数帯（アンライセンスバンド）を、アンライセンスバンドの規格に沿ったセルラシステム方式の伝送により活用することも検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11ac(TM)-2013, IEEE Standard for Information technology -Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, December 2013
【非特許文献２】RP-140057,“On the primacy of licensed spectrum in relation to the proposal of using LTE for a licensed-assisted access to unlicensed spectrum, ” 3GPP TSG-RAN #63, Mar. 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、例えば図１２に示す状況において、送信ノードＴＸからみて隠れ端末となる無線ＬＡＮｂの無線信号が無線リソースを逼迫している環境（常に無線信号が送信されている環境）では、送信ノードＴＸから送信されるＲＴＳフレームが衝突して受信ノードＲＸに受信されなかったり、受信ノードＲＸが無線ＬＡＮｂから設定されるＮＡＶにより、送信ノードＴＸから送信されたＲＴＳフレームに対するＣＴＳフレームを送信できなかったりすることがあり、ＲＴＳ／ＣＴＳによる送信権取得の効果は限定的となる。すなわち、アンライセンスバンドを用いる無線ＬＡＮｂにおけるトラヒックの無線リソースの活用度が高い場合、送信ノードＴＸからみて隠れ端末となる無線ＬＡＮｂにより、送信ノードＴＸと受信ノードＲＸとの間のスループットが著しく低下する問題があった。
【００１１】
ここで、送信ノードＴＸがＲＴＳ／ＣＴＳにより無線ＬＡＮａに対してＮＡＶを設定してデータフレームを送信する送信権を取得するだけでなく、受信ノードＲＸが送信ノードＴＸから隠れ端末となる無線ＬＡＮｂに対してＮＡＶを設定することによる送信権を取得し、当該送信権を受信ノードＲＸから送信ノードＴＸへ譲渡し、送信ノードＴＸが譲渡された送信権でデータフレームを送信することができれば、送信ノードＴＸにおける隠れ端末の影響を軽減して送信ノードＴＸと受信ノードＲＸとの間のスループットの改善が期待できる。ただし、受信ノードＲＸが送信権を取得することによる通信を効率的に行うためには、送信ノードＴＸにおける送信待ちユーザデータに関する情報を受信ノードＲＸに伝送する手段と、譲渡された送信権による通信を開始・終了する手段が課題となる。送信待ちユーザデータに関する情報なしに、受信ノードＲＸにおける送信権取得による無線通信を行うと、受信ノードＲＸで送信権を取得したにも関わらず、送信側にユーザデータが存在しない状態が生じ、受信ノードＲＸで送信権を取得するためのフレームの送信や周辺端末へのＮＡＶの設定により、無線リソースが無駄に消費されてしまう問題がある。また、周辺に同じ無線リソースを活用しようとする送信ノードが多数存在する環境においては、送信ノードＴＸのみが送信権を取得しようとすると、ランダムアクセス方式において送信頻度が十分に得られない問題があった。
【００１２】
本発明は、送信ノードがランダムアクセスの送信権を取得するだけでなく、受信ノードが送信ノードにおける送信待ちデータに関する情報に基づいて送信権を取得し、送信ノードに譲渡することによって、送信ノードにおける隠れ端末の影響を軽減してユーザデータを送信することができるとともに、受信ノードに送信権を取得させることでランダムアクセス方式で送信しようとするノード数を増加させ、送信ノードの送信頻度を高める無線通信システムおよび無線通信方法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】
【００１３】
第１の発明は、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、第２の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、第１の無線基地局と第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムにおいて、第１の無線基地局と無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、送信ノードから受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報を含むＵＤレポートを、第２の無線基地局を介して受信ノードに伝送するＵＤレポート伝送手段を備え、受信ノードは、伝送されたＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を送信ノードに譲渡して送信ノードからユーザデータを送信させる送信権制御手段を備え、ＵＤレポート伝送手段は、送信ノードから受信ノードに送信されるユーザデータに、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の通信条件、開始・継続条件、または終了命令を含むＵＤレポートを付加して伝送する構成であり、送信権制御手段は、ユーザデータに付加されたＵＤレポートに基づいて受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の条件の更新または終了を行う構成である。
第２の発明は、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、第２の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、第１の無線基地局と第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムにおいて、第１の無線基地局と無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、送信ノードから受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報を含むＵＤレポートを、第２の無線基地局を介して受信ノードに伝送するＵＤレポート伝送手段を備え、受信ノードは、伝送されたＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を送信ノードに譲渡して送信ノードからユーザデータを送信させる送信権制御手段を備え、ＵＤレポート伝送手段は、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うための送信権通信可否判断を、第１の無線基地局で測定した無線環境情報、無線端末で測定した無線環境情報、第２の無線基地局のトラヒック情報、第１の無線基地局と第２の無線基地局との間のネットワーク構成、ユーザグレードの種類の少なくとも１つから判定し、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が有効と判断したときにＵＤレポートを生成する構成である。
第３の発明は、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、第２の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、第１の無線基地局と第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムにおいて、第１の無線基地局と無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、送信ノードから受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報を含むＵＤレポートを、第２の無線基地局を介して受信ノードに伝送するＵＤレポート伝送手段を備え、受信ノードは、伝送されたＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を送信ノードに譲渡して送信ノードからユーザデータを送信させる送信権制御手段を備え、ＵＤレポートは、受信ノードが送信権を取得する際に設定する送信禁止時間の長さまたは送信禁止時間の長さの変更を指定する情報を含む。
【００１４】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＵＤレポート伝送手段は、送信ノードが第１の無線基地局であるときに、ネットワークまたは第２の無線基地局または第１の無線基地局で生成された無線端末宛の送信待ちユーザデータに関するＵＤレポートを、第２の無線基地局から無線端末に伝送する構成である。
【００１５】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＵＤレポート伝送手段は、送信ノードが無線端末であるときに、無線端末で生成された第１の無線基地局宛の送信待ちユーザデータに関するＵＤレポートを、第２の無線基地局を介して第１の無線基地局に伝送する構成である。
【００１６】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、第１の無線基地局と複数の無線端末は、マルチユーザ同時通信を可能とする構成であり、ＵＤレポート伝送手段は、第１の無線基地局とマルチユーザ同時通信を行う複数の無線端末との間で、第２の無線基地局を介してＵＤレポートを伝送する構成であり、第１の無線基地局は、受信ノードの送信権制御手段がＵＤレポートに基づいて送信権を取得して譲渡した後に、マルチユーザ同時通信を行うか否かを判断してマルチユーザ同時通信を行う構成である。
【００１８】
第１の発明の無線通信システムにおいて、ＵＤレポート伝送手段は、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うための送信権通信可否判断を、第１の無線基地局で測定した無線環境情報、無線端末で測定した無線環境情報、第２の無線基地局のトラヒック情報、第１の無線基地局と第２の無線基地局との間のネットワーク構成、ユーザグレードの種類の少なくとも１つから判定し、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が有効と判断したときにＵＤレポートを生成する構成である。
【００１９】
第２の発明の無線通信システムにおいて、ＵＤレポート伝送手段は、送信ノードで測定したチャネル利用率が予め定めた値より低い場合に、受信ノードに送信権を取得させるためのＵＤレポートを生成する構成である。
【００２０】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＵＤレポートは、送信待ちユーザデータのアクセスカテゴリを含む。
【００２２】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、ＵＤレポートは、送信待ちユーザデータに関する情報として、第１の周波数のチャネルで行う上り回線または下り回線の要求スループット、第１の周波数のチャネルで行う上り回線または下り回線のうち受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信に対する要求スループット、送信ノードにおける送信待ちユーザデータの存在、送信ノードにおける送信待ちユーザデータの総量、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信回数、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信頻度、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の開始時間、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を１回行うことの指示、のうち少なくとも１つを含む。
【００２３】
第４の発明は、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、第１の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、第２の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、第１の無線基地局と第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムの無線通信方法において、第１の無線基地局と無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、送信ノードまたはネットワークが、受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポートとして生成する第１のステップと、第２の無線基地局が、生成されたＵＤレポートを受信ノードに伝送する第２のステップと、受信ノードが、伝送されたＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を送信ノードに譲渡して送信ノードからユーザデータを送信させる第３のステップとを有し、第２のステップは、送信ノードから受信ノードに送信されるユーザデータに、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の通信条件、開始・継続条件、または終了命令を含むＵＤレポートを付加して伝送し、第３のステップは、ユーザデータに付加されたＵＤレポートに基づいて受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の条件の更新または終了を行う。
第５の発明は、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、第１の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、第２の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、第１の無線基地局と第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムの無線通信方法において、第１の無線基地局と無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、送信ノードまたはネットワークが、受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポートとして生成する第１のステップと、第２の無線基地局が、生成されたＵＤレポートを受信ノードに伝送する第２のステップと、受信ノードが、伝送されたＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を送信ノードに譲渡して送信ノードからユーザデータを送信させる第３のステップとを有し、第１のステップは、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うための送信権通信可否判断を、第１の無線基地局で測定した無線環境情報、無線端末で測定した無線環境情報、第２の無線基地局のトラヒック情報、第１の無線基地局と第２の無線基地局との間のネットワーク構成、ユーザグレードの種類の少なくとも１つから判定し、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が有効と判断したときにＵＤレポートを生成する構成である。
第６の発明は、第１の周波数帯でランダムアクセス方式に基づいて無線通信を行う機能および第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で無線通信を行う機能を有する１以上の無線端末と、第１の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第１の無線基地局と、第２の周波数帯で無線端末と無線通信を行う第２の無線基地局とを備え、第１の無線基地局と第２の無線基地局がネットワークを介して接続された無線通信システムの無線通信方法において、第１の無線基地局と無線端末について、ユーザデータを送信する側を送信ノード、ユーザデータを受信する側を受信ノードとしたときに、送信ノードまたはネットワークが、受信ノード宛の送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポートとして生成する第１のステップと、第２の無線基地局が、生成されたＵＤレポートを受信ノードに伝送する第２のステップと、受信ノードが、伝送されたＵＤレポートに応じて、周辺の無線通信装置に第１の周波数帯のチャネルにおける一定の送信禁止時間を設定して送信権を取得し、当該送信権を送信ノードに譲渡して送信ノードからユーザデータを送信させる第３のステップとを有し、ＵＤレポートは、受信ノードが送信権を取得する際に設定する送信禁止時間の長さまたは送信禁止時間の長さの変更を指定する情報を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯（アンライセンスバンド）を用い、第１の無線基地局と端末装置との間で通信を行う際に、ユーザデータを送信する側の送信ノードが送信待ちユーザデータに関するＵＤレポートを受信ノードに伝送し、受信ノードがＵＤレポートに基づいて第１の周波数帯における送信権を取得して送信ノードに譲渡し、送信ノードからユーザデータを送信させることにより、第１の周波数帯（アンライセンスバンド）でのスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１の下り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す図である。
【図２】本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施例２の上り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す図である。
【図４】本発明の実施例３の下り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す図である。
【図５】本発明の実施例４の上り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す図である。
【図６】本発明の無線通信システムの受信ノード（無線端末ＵＥ／無線基地局ＡＰ）の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例５の上り／下り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す図である。
【図８】本発明の実施例６の上り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す図である。
【図９】本発明の無線通信システムの無線基地局ＡＰの構成例を示す図である。
【図１０】本発明の無線通信システムの無線基地局ＢＴＳの構成例を示す図である。
【図１１】本発明の無線通信システムの無線端末ＵＥの構成例を示す図である。
【図１２】無線通信システムの送信ノードＴＸにおける隠れ端末の状態１を示す図である。
【図１３】送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループット特性（Ｔ１：20Ｍbit/s)を示す図である。
【図１４】送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループット特性（Ｔ１：60Ｍbit/s)を示す図である。
【図１５】無線通信システムの送信ノードＴＸにおける隠れ端末の状態２を示す図である。
【図１６】送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループット特性を示す図である。
【図１７】送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループット特性（Ｔ１，Ｔ２ランダム）を示す図である。
【図１８】送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループット特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の下り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す。ここでは、送信ノードＴＸが無線基地局ＡＰ（Access Point）であり、受信ノードＲＸが無線端末ＵＥ（User Equipment）である。
【００２７】
図１において、本発明の無線通信システムは、第１の周波数帯のチャネルＣ１でランダムアクセス方式に基づいて通信する無線基地局ＡＰと、第１の周波数帯とは異なる周波数帯である第２の周波数帯のチャネルＣ２で通信する無線基地局ＢＴＳ（Base Transceiver Station）と、第１の周波数帯のチャネルＣ１および第２の周波数帯のチャネルＣ２の双方で通信が可能な無線端末ＵＥから構成される。
【００２８】
第１の周波数帯のチャネルＣ１は、例えば無線ＬＡＮで利用されるアンライセンスバンド（ 400〜900 ＭHz帯、 2.4ＧHz帯、５ＧHz帯、60ＧHz帯、…）が想定される。第２の周波数帯のチャネルＣ２は、例えばセルラシステムで利用されるライセンスバンドが想定され、第３世代携帯電話、ＬＴＥ（Long-Term Evolution ）、ＬＴＥ−Advanced、第５世代の新たなＲＡＴ（Radio access technology ）で規定される周波数を用いることができる。アンライセンスバンドのチャネルＣ１を用いる無線基地局ＡＰと無線端末ＵＥはランダムアクセス方式に基づいて、例えば、無線ＬＡＮの標準規格IEEE802.11、無線ＰＡＮ（Personal Area Network ）の標準規格IEEE802.15、３ＧＰＰ規格で定められたアンライセンスバンドの活用規格ＬＴＥ−ＬＡＡ（Licensed Assisted Access）で定められる無線通信を行うことができる。
【００２９】
ここで、実施例１では、無線基地局ＡＰから無線端末ＵＥへの下り回線通信を実現しようとする周辺に、アンライセンスバンドを用いる例えば２つの無線ＬＡＮが存在し、一方の無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａおよび無線端末ＳＴＡａの無線信号を検出できる位置に無線基地局ＡＰと無線端末ＵＥが存在し、他方の無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂおよび無線端末ＳＴＡｂの無線信号を検出できる位置に無線端末ＵＥのみが存在する配置とする。
【００３０】
このような配置では、上述したように、無線基地局ＡＰがＲＴＳ／ＣＴＳにより無線ＬＡＮａに対してＮＡＶを設定して送信権を取得するだけでなく、無線端末ＵＥが無線基地局ＡＰから隠れ端末となる無線ＬＡＮｂに対してＮＡＶを設定して送信権を取得し、無線基地局ＡＰに当該送信権を譲渡することが有効である。ただし、無線端末ＵＥが送信権を取得するためには、無線基地局ＡＰにおける送信待ちユーザデータに関する情報を無線端末ＵＥに伝送する手段が必要になるため、この手段として無線基地局ＢＴＳを利用する。すなわち、アンライセンスバンドを用いる無線基地局ＡＰから無線端末ＵＥへの下り回線通信における隠れ端末の影響によるスループットの低下を改善するために、ライセンスバンドを用いる無線基地局ＢＴＳを利用する構成となる。ここで、送信ノード（実施例１の下り回線通信における無線基地局ＡＰ、実施例２の上り回線通信における無線端末ＵＥ）における送信待ちユーザデータに関する情報を格納した情報ブロックを「ＵＤ（ユーザデータ）レポート」と定義する。
【００３１】
無線基地局ＢＴＳは、ゲートウェイＧＷ１を介してネットワークに接続される。ネットワークとは、インターネットまたは移動通信ネットワークのことである。また、無線基地局ＡＰは、次の３つの接続形態が考えられる。図１および図２(a) の無線基地局ＡＰは、無線基地局ＢＴＳおよびゲートウェイＧＷ１を介してネットワークに接続される。図２(b) の無線基地局ＡＰは、ゲートウェイＧＷ１を介してネットワークに接続される。図２(c) の無線基地局ＡＰは、ゲートウェイＧＷ２を介してネットワークに接続される。すなわち、無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳは、図１および図２(a) のように直接接続される形態と、図２(b) のようにゲートウェイＧＷ１を介して接続される形態と、図２(c) のようにネットワークを介して接続される形態となる。図２(a) のケースでは、無線基地局ＢＴＳと無線基地局ＡＰは一体の基地局であってもよい。
【００３２】
図２(a),(b),(c) では、下り回線通信における送信ノードＴＸである無線基地局ＡＰのＵＤレポートの伝送経路を示す。無線基地局ＡＰのＵＤレポートは、ネットワークまたは無線基地局ＢＴＳまたは無線基地局ＡＰで生成され、無線基地局ＢＴＳから無線端末ＵＥに伝送される。
【００３３】
図２(d),(e),(f) は、上り回線通信における送信ノードＴＸである無線端末ＵＥのＵＤレポートの伝送経路を示す。無線端末ＵＥのＵＤレポートは、無線端末ＵＥで生成されて無線基地局ＡＰに伝送される。詳しくは実施例２において説明する。
【００３４】
図１に示すシーケンスでは、下り回線のユーザデータはネットワークで生成され、ゲートウェイＧＷ１および無線基地局ＢＴＳを介して無線基地局ＡＰに伝送され、通常は無線基地局ＡＰが無線ＬＡＮａに対する送信権を取得して無線端末ＵＥに送信される（図示せず）。このとき、無線基地局ＡＰの送信先である無線端末ＵＥでは、無線基地局ＡＰから検出できない無線ＬＡＮｂの無線信号を受信している。このような環境では、無線基地局ＡＰが無線ＬＡＮａの送信権を取得して無線端末ＵＥに対して送信を行っても、無線端末ＵＥが無線ＬＡＮｂの無線信号を受信している場合、または無線ＬＡＮｂからＮＡＶが設定されている場合、通信に失敗する可能性が高くなる。なお、無線基地局ＢＴＳから無線端末ＵＥに送信されるユーザデータについては、本発明における制御フローと直接関係しないため省略する。
【００３５】
ＵＤレポートは、アクセス権通信管理部において生成される。アクセス権通信管理部は、（形態１）無線基地局ＡＰが備える場合（図９に示す送信権制御部１５）、（形態２）無線基地局ＢＴＳが備える場合（図１０に示すユーザデータ情報管理部２５）、（形態３）無線端末ＵＥが備える場合（図１１に示す送信権制御部３６）、（形態４）ネットワークに接続された独立したアクセス権通信管理部を存在させる場合、の４つの形態が想定され、上り回線と下り回線のためのそれぞれ異なる形態のアクセス権通信管理部を備えたり、複数のアクセス権通信管理部が混在してもよい。実施例１では、ＵＤレポートは、無線基地局ＡＰにおいて記憶しているユーザデータを認識可能なデバイスにおいて生成されるため、主に形態１，２，４が想定される。形態４の場合、無線基地局ＡＰへのユーザデータの経路を管理しているブロックからアクセス権通信管理部がユーザデータの経路を通知されるか、ユーザデータの経路を管理しているブロックがアクセス権管理部を有していることとなる。アクセス権通信管理部は、受信ノードへの無線トラヒックの経路の決定や本発明による受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の活用を決定してもよい。
【００３６】
図１に示すシーケンスでは、ＵＤレポートを無線基地局ＡＰにおいて生成する例を示している。無線基地局ＡＰは、無線端末ＵＥ宛ての送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポート１として無線基地局ＢＴＳに伝送し、さらに無線基地局ＢＴＳからＵＤレポート２として無線端末ＵＥに伝送する。アクセス権通信管理部が無線基地局ＢＴＳ内に存在する場合には、ユーザデータは無線基地局ＢＴＳを介して無線基地局ＡＰに転送されているため、無線基地局ＢＴＳのアクセス権通信管理部が基地局ＡＰにおけるユーザデータ量について予測可能であり、無線基地局ＢＴＳから無線端末ＵＥにＵＤレポート２を生成し、送信することもできる。アクセス権通信管理部がネットワーク内にある場合には、ＵＤレポート１はネットワークのアクセス権通信管理部で生成され、ＢＴＳに送信されることとなる。
【００３７】
アクセス権通信管理部が無線基地局ＡＰに存在し無線基地局ＡＰがＵＤレポートを生成する場合（形態１）、図１に示すように、ＵＤレポート１は無線基地局ＡＰで生成され、無線基地局ＢＴＳを介してＵＤレポート２として無線端末ＵＥに送信される。アクセス権通信管理部が無線基地局ＢＴＳに存在し無線基地局ＢＴＳがＵＤレポートを生成する場合（形態２）には、無線基地局ＢＴＳがユーザデータをネットワークからＧＷ１またはＧＷ２を介して無線基地局ＡＰへ伝送するように決定し、無線基地局ＡＰにおける送信待ちユーザデータを推定することで、ＵＤレポート２を生成して無線端末ＵＥへ送信する。形態２の場合、ＵＤレポート１は生成されない。アクセス権通信管理部がネットワーク内にある場合（形態４）には、アクセス権通信管理部はユーザデータの経路を知り、無線基地局ＡＰにおける送信待ちユーザデータを推定することで、ＵＤレポート１を生成し、ネットワークから無線基地局ＢＴＳへＵＤレポート１を伝送する。この場合、図１のＵＤレポート１は無線基地局ＡＰから無線基地局ＢＴＳへではなく、ネットワークから、無線基地局ＢＴＳへ伝送される。形態３は、他の形態１、２、４と組み合わせることで無線端末ＵＥがアクセス権通信管理部を有することができる。すなわち、無線基地局ＡＰが送信待ちＵＤレポートを介してあらかじめ無線端末ＵＥで知ったうえで、無線基地局ＡＰのために送信権を取得することを決定するような場合である。無線端末ＵＥを所有するユーザが本発明の活用を決定する場合、形態３により送信権の取得と譲渡を行うことができる。
【００３８】
なお、無線基地局ＡＰまたはネットワークから無線基地局ＢＴＳに伝送されるＵＤレポート１と、無線基地局ＢＴＳから無線端末ＵＥに伝送されるＵＤレポート２は、同じものであってもよいし違ってもよい。ここでは、伝送する区間の伝送形態により分けており、ＵＤレポート１はバックホールの有線回線により伝送され、ＵＤレポート２は無線回線を介して伝送される。いずれも回線の負荷を減らすように最小の構成であることが望ましく、特に無線回線を用いるＵＤレポート２は圧縮が求められる。ＵＤレポートの内容については図６の説明の中で紹介する。
【００３９】
無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＴＳからのＵＤレポート２を受信すると、無線基地局ＡＰの下り回線通信に必要な送信権取得・譲渡の通信サポートが必要であることを認識する。一方、無線基地局ＡＰは、送信権取得によるユーザデータの下り回線通信を継続することもできるし、無線端末ＵＥが取得した送信権が譲渡されるまで待機することもできる。図１では、無線基地局ＡＰが送信権取得による下り回線通信を行おうとして、ＲＴＳフレームまたはユーザデータを送信するが、無線ＬＡＮｂが通信中であるため、無線端末ＵＥにおいてフレームが衝突しており、通信に失敗している。無線ＬＡＮｂの無線信号を検出できていない状態で、無線基地局ＡＰがＲＴＳまたはユーザデータフレームを送信しても、無線ＬＡＮｂが通信中であれば無線端末ＵＥは受信に失敗する確率が高い。
【００４０】
無線端末ＵＥは、ＵＤレポート２に基づいて無線基地局ＡＰが送信するユーザデータを受信するために、周辺無線装置に対してＮＡＶやＣＦＰ（Contention Free Period）などを設定する送信権取得フレームを送信する送信権獲得の処理を開始する。図１など送信禁止区間としてＮＡＶによる設定の例を示しているが、ＣＦＰであってもその他のフレームにより実現される送信禁止区間であってもよい。例えば、送信権取得フレームとしては、ＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレーム、ポーリングフレーム、ＮＤＰＲ（Null data packet request）、ＮＤＰ（Null data packet）などを用いることができる。ここでは、無線端末ＵＥがランダムアクセス制御により無線ＬＡＮｂが通信中でないときにＲＴＳフレームを送信し、無線ＬＡＮｂに対してＮＡＶを設定することで、無線基地局ＡＰからの送信が可能な状況を作り出している。図１の例で、無線基地局ＡＰは、無線端末ＵＥが送信するＲＴＳフレームに対しＣＴＳフレームを送信し、互いにＮＡＶを周辺無線装置に設定した上で、無線端末ＵＥはポーリングフレームにより取得した送信権を無線基地局ＡＰに譲渡し、無線基地局ＡＰに対してユーザデータの送信を要求している。
【００４１】
無線端末ＵＥと無線基地局ＡＰとの間でＲＴＳ／ＣＴＳの交換、または同様の機能を持つフレームを交換するメリットは、無線端末ＵＥから隠れている無線信号が無線基地局ＡＰで検出されている場合にＣＴＳフレームが送信されず、次のステップであるポーリングフレームを送信できない場合、不要なＮＡＶを周辺無線装置に設定してしまうことを防ぐことができる点である。すなわち、無線ＬＡＮｂは、無線端末ＵＥが送信するＲＴＳフレームを受信後にＮＡＶを設定するが、無線端末ＵＥから送信されるポーリングフレームの受信など、ＣＴＳフレームの正常受信により行われる次の無線フレームを確認できない場合、ＲＴＳフレームで設定されたＮＡＶをキャンセルすることで、不要に送信を停止することがない。
【００４２】
また、直接ポーリングフレームにより送信権を取得する場合には、ポーリングフレームが周辺の無線端末（無線ＬＡＮｂ）で受信されることで、ＣＦＰを無線ＬＡＮｂに設定し、同様の通信を行うこともできる。この場合、無線基地局ＡＰで正常にユーザデータの送信を開始できない場合、不要なＣＦＰが周辺無線装置に設定される可能性はある。
【００４３】
無線基地局ＡＰは、前述の送信権取得フレームにより送信権の取得と譲渡を確認すると、無線端末ＵＥに対してユーザデータの送信を開始する。送信権の取得は、送信権取得フレームの受信により確認され、送信権の譲渡は、送信権取得フレーム内で伝達されるか、新たに無線端末ＵＥからポーリングフレームなどにより通知されることで確認できる。無線端末ＵＥはＵＤレポートで指定された条件に基づき、ＲＴＳフレームやポーリングフレームなどの送信権取得フレームによって送信権の取得を続け、無線基地局ＡＰからの信号を受信し続ける。一度のＵＤレポートで、複数のポーリングフレームの送信に対応させることにより、ＵＤレポートによる無線基地局ＢＴＳと無線端末ＵＥとの無線チャネルの回線負荷を軽減することができる。
【００４４】
無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信の終了は、ＵＤレポートに条件を記載することもできるし、無線基地局ＡＰが、ユーザデータの送信時に制御信号（新たなＵＤレポート）を付加することで、通信の終了や、送信権取得フレームの送信頻度、送信タイミング、ＮＡＶ区間長などの変更を通知することもできる。無線端末ＵＥは、ユーザデータを正常に復号すると、ＡＣＫまたはブロックＡＣＫ（ＢＡＣＫ）を無線基地局ＡＰへ送信する。ＵＤレポートの情報が引き続き送信権取得・譲渡による通信を指定していれば、さらに無線端末ＵＥは取得した送信権を無線基地局ＡＰに譲渡しながら通信を続ける。無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信が終了したのち、無線端末ＵＥまたは無線基地局ＡＰは、無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信が終了したことを無線基地局ＢＴＳに通知してもよい。
【００４５】
ここで、ＵＤレポートの生成から無線端末ＵＥでの取得に要する遅延時間について説明する。無線基地局ＡＰがＵＤレポートを生成する場合、無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳ間の接続形態に遅延時間が依存する。無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳが直接接続されている場合、遅延時間は非常に短いことが期待できる。一方で、図２(c) のようにネットワークを介して接続されている場合、バックホールの通信品質、混雑状況、ゲートウェイの接続関係、ネットワークの状況により、数ｍｓから秒スケールでの遅延が想定される。また、ネットワーク内のアクセス権通信管理部によって、ＵＤレポートが生成される場合にも、無線基地局ＢＴＳとの間の接続の通信品質、混雑状況、ゲートウェイの接続関係、ネットワークの状況により、大きな遅延が生じうる。無線基地局ＢＴＳがＵＤレポートを生成する場合は、直接無線端末ＵＥへＵＤレポートを送信できるため、最も遅延の影響を削減できる。当該遅延時間が長い場合、ユーザデータの内容に応じては、受信ノードである無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信を用いない方がよいこともありうる。すなわち、ＵＤレポートが無線端末ＵＥに通知されるまでの遅延時間中に、無線基地局ＡＰの送信権取得・譲渡による通信によりユーザデータの伝送が終わってしまったり、ユーザデータ伝送がキャンセルされたり、内容が変更になったりすることが考えられるためである。受信ノードである無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信を決定するための条件は、ユーザデータの内容または測定した無線環境情報、またはその両方によって決定することができる。
【００４６】
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２の上り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す。ここでは、送信ノードＴＸが無線端末ＵＥであり、受信ノードＲＸが無線基地局ＡＰである。
【００４７】
図１に示す下り回線通信との違いは、上り回線通信では無線基地局ＡＰと無線端末ＵＥの位置関係が逆になっているところにあり、無線端末ＵＥが無線基地局ＡＰに対してユーザデータを送信するときに、無線基地局ＡＰが無線端末ＵＥから隠れている無線ＬＡＮｂの通信の影響を受けており、上り回線通信のスループットが低下している状況である。ユーザデータは無線端末ＵＥで発生し、無線基地局ＡＰに送信され、さらにネットワークに送信される。図２(d) 〜(f) に示されるように、ＵＤレポートは無線端末ＵＥにおいて生成され、無線基地局ＡＰへ伝達されるため、アクセス権通信管理部は主に無線端末ＵＥが有することが想定される（形態３）。形態１，２，４のアクセス権通信管理部が、無線端末ＵＥが適切にＵＤレポートを生成できるように、後述する条件を鑑みて無線端末ＵＥへ条件に関する情報を伝達することもできる。
【００４８】
無線端末ＵＥは、ＵＤレポート２をライセンスバンドのチャネルＣ２を用いて無線基地局ＢＴＳへ伝送する。無線基地局ＢＴＳは、受信したＵＤレポート２に対応するＵＤレポート１を無線基地局ＡＰへ伝送する。ここで、無線基地局ＢＴＳから送信されたＵＤレポート１が無線基地局ＡＰに入力されるまでにかかる時間は、図２(d) 〜(f) に示すケースに依存しており、図２(f) のネットワークを介する場合は非常に長い遅延が生じることもある。接続の形態によっては、無線基地局ＢＴＳからＵＤレポートを無線基地局ＡＰまで伝送させることができないことも生じうる。このため、無線基地局ＢＴＳから無線基地局ＡＰへの接続条件について、無線端末ＵＥへ予め伝えることで、無線端末ＵＥが当該無線基地局ＡＰにおける送信権取得・譲渡による通信が可能か否かをあらかじめ判定しておくこともできる。
【００４９】
無線基地局ＡＰは、ＵＤレポート１を受信すると、無線端末ＵＥの上り回線通信に必要な送信権取得・譲渡による通信サポートが必要であることを認識し、下り回線通信の場合と同様に送信権取得・譲渡の処理を開始する。無線基地局ＡＰは、ランダムアクセス制御により無線ＬＡＮｂが通信中でないときに送信権取得フレームを送信すると、無線ＬＡＮｂにＮＡＶが設定され、無線端末ＵＥからのユーザデータを正常受信することが可能となる。上り回線通信についても下り回線通信と同様に、無線端末ＵＥは、ＵＤレポートに応じて終了条件となるまで、無線基地局ＡＰにおける送信権取得・譲渡による通信を継続する。ユーザデータは、無線基地局ＡＰからネットワークへ出力される。この時、基地局装置ＢＴＳを介してもよいし、介さなくてもよい。無線基地局ＡＰにおける送信権取得・譲渡による通信が終了したのち、無線端末ＵＥまたは無線基地局ＡＰは送信権取得・譲渡による通信が終了したことを無線基地局ＢＴＳに通知してもよい。
【００５０】
（実施例３）
本発明による受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信をマルチユーザとの同時送受信に応用することもできる。マルチユーザとの同時送受信は例えば、マルチユーザＭＩＭＯ技術による空間多重を用いた通信であってもよいし、ＯＦＤＭＡ技術による周波数帯域を複数のユーザに重複しないように割り当てることでマルチユーザを多重する周波数多重を用いてもよいし、直交する符号により多重する符号多重を用いてもよいし、これらのうち２つを併せて用いてもよい。
【００５１】
図４は、本発明の実施例３の下り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す。ここでは、下り回線通信におけるマルチユーザ同時通信について、無線基地局ＡＰから無線端末ＵＥ１，ＵＥ２への送信を例に説明する。
【００５２】
図４において、無線基地局ＡＰにおける送信待ちユーザデータに関する情報は、ＵＤレポート２により無線基地局ＢＴＳから無線端末ＵＥ１，ＵＥ２へ伝送される。無線端末ＵＥ１，ＵＥ２は、ＵＤレポート２を取得すると、ランダムアクセスのルールに基づき送信権取得・譲渡の制御を行う。ＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレーム、ポーリングフレームの送受信については、実施例１と同様である。また、実施例１と同様、ＵＤレポートの生成を無線基地局ＢＴＳが行う場合には、ＵＤレポート１を省くことができるし、ＵＤレポートをネットワーク内のアクセス権通信管理部において生成する場合には、ＵＤレポート１はネットワークから無線基地局ＢＴＳへ伝送される。
【００５３】
空間多重の場合、無線基地局ＡＰと無線端末ＵＥ１，ＵＥ２との間のチャネル情報が必要であるため、ＮＤＰを送信することで無線基地局ＡＰに上り回線のチャネル情報を推定させることができる。ここで、ＮＤＰの前にＮＤＰＲを送信してもよい。図４の例では、無線端末ＵＥ１が送信したＲＴＳフレームの受信に対し、ＮＤＰＲの機能を有するＣＴＳを送信し、無線端末ＵＥ１と無線端末ＵＥ２がＮＤＰを送信している。また、ＮＤＰを無線端末ＵＥ１と無線端末ＵＥ２が連続して行っているが、無線端末ＵＥ２に対しても、ＮＤＰＲを個別に送信し、ＮＤＰを送信させてもよい。また、下り回線によるマルチユーザ同時送信を行いたい無線端末ＵＥが３台以上存在しても、それぞれからＮＤＰを送信させることもできる。空間多重におけるマルチユーザ送信においても、過去に推定したチャネル情報を用いることができる場合もあるため、ＮＤＰの送信は必ずしも必須ではない。図４において、ＮＤＰＲとＮＤＰの送信は、ＲＴＳ／ＣＴＳの交換とポーリングフレームによる送信権の譲渡の後に行うこともできる。この場合、ＵＥ１のＲＴＳ送信→ＡＰのＣＴＳ送信→ＵＥ１のポーリング送信→ＡＰのＮＤＰＲ送信→ＵＥ１のＮＤＰ送信→ＡＰのＮＤＰＲ送信→ＵＥ２のＮＤＰ送信→データフレーム送信、とすることができる。無線基地局ＡＰは空間多重の条件が整えば、無線端末ＵＥ１，ＵＥ2 に対して、マルチユーザ同時送信を行い、ＡＣＫまたはブロックＡＣＫ（ＢＡＣＫ）を取得してユーザデータの正常伝送を確認することができる。図４では、無線端末ＵＥ１からＡＣＫ／ＢＡＣＫを受信した後に無線端末ＵＥ２に対し、ＡＣＫリクエスト（ＡＣＫＲ）によりＡＣＫを収集しているが、データフレームによるユーザデータの正常送信後、スケジュールされたＡＣＫ／ＢＡＣＫ送信により、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２から連続してＡＣＫ／ＢＡＣＫを受信してもよい。
【００５４】
周波数分割多重または符号多重を行う場合には、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２が送信権取得・譲渡後、周波数分割多重または符号多重による下り回線送信を行う。この際に、ユーザデータの送信前に、周波数チャネルまたは符号の割り当てを通知してもよい。送信権取得・譲渡によるマルチユーザ同時通信では、受信する無線端末ＵＥ１，ＵＥ２が全て通信可能な状態（隠れ端末でないこと）が求められるが、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２に送信権取得・譲渡を行わせることで、少なくとも隠れ端末状態でない無線端末を基準にマルチユーザ同時送信を開始できる。これにより、伝送効率の高いマルチユーザ同時送信の利用頻度を高めることができる。
【００５５】
（実施例４）
図５は、本発明の実施例４の上り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す。ここでは、上り回線通信におけるマルチユーザ同時通信について、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２から無線基地局ＡＰへの送信を例に説明する。
【００５６】
図５において、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２は、送信待ちユーザデータに関する情報をＵＤレポート２として無線基地局ＢＴＳへ伝送する。無線基地局ＢＴＳは、それらをＵＤレポート１として基地局ＡＰへ伝送する。図５では無線端末ＵＥ１とＵＥ２のＵＤレポート２をまとめて１つのＵＤレポート１を出力する例を示しているが、個別に送ってもよい。無線基地局ＡＰは、通信相手である無線端末ＵＥ１，ＵＥ２のＵＤレポート１から、同時にユーザデータを受信することを決定し、送信権取得・譲渡のために、無線端末ＵＥ１との間でＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレームを送受信し、続いて無線端末ＵＥ２との間でＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレームを送受信し、無線ＬＡＮｂにＮＡＶを設定する。図５では、それぞれの無線端末に対してＲＴＳ／ＣＴＳの交換を行っているが、複数の無線端末ＵＥに対する共通のＲＴＳフレームを送信して、スケジュールされた順番で、複数の無線端末ＵＥからそれぞれＣＴＳフレームを送信させてもよい。その後、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２にポーリングフレームを送信して無線基地局ＡＰが取得した送信権を譲渡し、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２に同時送信を指示する。この時、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２の送信タイミングや周波数同期の精度を向上させるための信号を送信してもよい。無線端末ＵＥ１，ＵＥ２からの受信を終えると、ＡＣＫまたはＢＡＣＫの送信により通信を終了する。
【００５７】
無線基地局ＡＰは、無線端末ＵＥ１，ＵＥ２に引き続き送信待ちユーザデータが存在すると判断できれば、新たにＵＤレポートを受信することなく送信権取得・譲渡による通信を継続する。この際に引き続きマルチユーザ同時送信を行わせてもよいし、無線端末の組み合わせを変えたマルチユーザ同時送信としてもよいし、単一の無線端末に対し送信権取得・譲渡による通信を要求してもよい。
【００５８】
上り回線通信において、本発明によるマルチユーザ同時通信を行わせるメリットは、複数の無線端末ＵＥにおける送信待ちユーザデータの情報を、ライセンスバンドのチャネルＣ２において収集できる点にある。アンライセンスバンドのチャネルＣ１において当該情報を収集すると、チャネルＣ１における周辺無線環境次第では、上り回線マルチユーザ同時送信を実現するための前処理が大きなオーバヘッドとなる可能性がある。ライセンスバンドを用いた無線端末ＵＥ１，ＵＥ２と無線基地局ＢＴＳとの間で予め送信待ち情報の共有を終了させることで、アンライセンスバンドで必要なハンドシェイクの信号量を減らし、マルチユーザ同時通信の成功率を向上させることができる。
【００５９】
図６は、本発明の無線通信システムの受信ノード（下り回線における無線端末ＵＥ、上り回線における無線基地局ＡＰ）の処理手順を示す。
【００６０】
図６において、下り回線の無線端末ＵＥは、無線基地局ＢＴＳからライセンスバンドのチャネルＣ２を介して、無線基地局ＡＰのＵＤレポートを受信する（ステップＳ１）。あるいは、上り回線の無線基地局ＡＰは、無線基地局ＢＴＳからバックホールの回線を介して、無線端末ＵＥのＵＤレポートを受信する（ステップＳ１）。ＵＤレポートには、送信待ちのユーザデータに関する情報が含まれている。ＵＤレポートは、例えば、送信待ちをしているユーザデータの総量、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信で送信するべきユーザデータの総量、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信で要求するスループット、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信でランダムアクセスを行う頻度、送信ノードにおける送信権と受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信で要求するスループット、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信で取得するアクセス権の回数、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うタイミング、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を終了する条件、を指定できる。
【００６１】
さらに、ＵＤレポートは、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の方法、送信する送信権取得フレームの種類（ＲＴＳ，ＣＴＳ，ＮＤＰ、ＮＤＰＲ、ポーリングフレーム）、設定するＮＡＶの時間長、ユーザデータのアクセスカテゴリなどを合わせて通知することもできる。ただし、これらのパラメータはＵＤレポートで指定せず、予め本発明により受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を始める際に、初期値として選択する値を決定しておくこともできる。これは、後述するように無線基地局ＡＰまたは無線端末ＵＥとの通信成功時に、無線基地局ＡＰまたは無線端末ＵＥからの信号により修正・変更することもできる。受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信でランダムアクセスを行う頻度を指定する場合には、Ｔ［ｍｓ] に１度ランダムアクセスに参加するように時間間隔を指定したり、当該受信ノードも送信ノードへ送信したいユーザデータを持っている場合には、それぞれで取得した送信権の取得割合を設定したりすることで、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の頻度を制御できる。
【００６２】
ＵＤレポートにより、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が指定されているか、または送信権取得・譲渡による通信条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ２）。当該条件を満たしている場合、アンライセンスバンドにおいて送信権取得フレームを送信するため、アンライセンスバンドで決められているランダムアクセスのルールに従って送信を試みる。ランダムアクセスにおいて、コンテンションウィンドウサイズがユーザデータのアクセスカテゴリで決定される場合、ＵＤレポートで示されたユーザデータのアクセスカテゴリ情報を用いたり、受信ノードにおける送信権取得・譲渡のために予め定められたアクセスカテゴリを用いたり、後述する受信ノードが送信権を利用して送信するユーザデータのアクセスカテゴリを用いたりすることができる。
【００６３】
送信権取得フレームを送信するまでの間に、送信ノード（上り回線では無線端末ＵＥ、下り回線では無線基地局ＡＰ）からユーザデータが送信され、正常に復号できた場合（ステップＳ３：Yes ）、再度ステップＳ２で受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の条件を満たしているか否かを判定する。これは、送信ノードが送信権を取得したことによる通信も、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の条件に影響する場合があるためである。例えば前述の例では、送信ノードで送信待ちをしているユーザデータの総量が指定されている場合、送信権による通信によりすでに送信されたユーザデータ量を減算するなどして送信待ちユーザデータの情報を更新し、まだ送信待ちユーザデータが存在することを確認することができる。送信ノードと受信ノード両方による送信権取得による通信で要求するスループットがＵＤレポートで指定されている場合は、送信ノードの送信権による受信データの復号結果から、送信ノードでの送信権取得により生じたスループットを鑑み、要求条件に達していなければ、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を継続すると判定できる。送信ノードによる送信権による通信が受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信をするか否かの判定に影響がない場合、ステップＳ３を行わないこともできる。
【００６４】
ステップＳ３での判定がNo（送信権によるユーザデータの受信がない）の場合や、ステップＳ３を行わない場合、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行う（ステップＳ４）。ＵＤレポートで送信権取得・譲渡による通信の要求スループットまたは送信権取得・譲渡による通信の頻度が指定されている場合、必要な頻度でランダムアクセスによる送信権取得・譲渡を行うこともできる。受信ノードにおいて送信権取得・譲渡を行うと、必要なユーザデータが送信ノードから送信され、正常に復号できたか否かを判定する（ステップＳ５）。正常に復号できた場合（ステップＳ５：Yes ）、ＡＣＫまたはＢＡＣＫの送信を行い（ステップＳ６）、当該ユーザデータに受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を終了させる信号が含まれているか否かを確認する（ステップＳ７）。ユーザデータに受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を終了させる信号を付加することがないとあらかじめ分かっている場合には、ステップＳ７を省いてもよい。ステップＳ７で受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の終了を指定された場合（ステップＳ７：Yes ）、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を終了する。
【００６５】
ステップＳ７で受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の終了が指示されない（ステップＳ７：No）、またはステップＳ７を行わない場合で、ユーザデータで受信ノードにおける送信権取得・譲渡条件の修正を指定された場合、または予め送信権取得・譲渡によるユーザデータの受信成功のたびに当該条件を修正することが決まっている場合には、受信ノードにおける送信権取得・譲渡条件を修正し（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻る。ここで受信ノードにおける送信権取得・譲渡条件とは、ランダムアクセスの参加頻度、ＮＡＶの指定する時間長、ＮＡＶの指定する識別情報、通信の送信宛先、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の頻度、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の終了条件、送信権取得フレームで指定するマルチユーザ同時通信の条件、ユーザデータのアクセスカテゴリなどである。または、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が成功するごとに、ＮＡＶの時間長を徐々に長くし、失敗すると初期値に戻す、など予め定めたルールで変更してもよい。
【００６６】
ステップＳ５において、ユーザデータを正常に復号できなかった場合（ステップＳ５：No）、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を継続するか否かを判定し（ステップＳ９）、継続する場合にはステップＳ２に戻る。この判定基準として、ＵＤレポートにおいて送信権取得・譲渡による通信の終了条件を指定し、送信権取得フレーム送信の失敗率/ 失敗回数、送信権取得・譲渡によるデータフレームのパケット誤り率、送信権取得・譲渡によるユーザデータ復号の失敗率／回数、送信権による通信で得られるパラメータ、を用いることできる。これらは、ＵＤレポートやユーザデータに付与される情報で指定してもよい。送信ノードの送信権による通信の比較では、送信権取得による通信の失敗率／送信権取得による通信の失敗回数／送信権獲得回数／送信権獲得率／送信権取得による通信のスループットと、受信ノードにおける送信権取得・譲渡によるものとを比較し、あらかじめ決められた倍数や、予め決められた値以上または以下であった場合に、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を終了できる。このステップにより、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の効果が少ない場合に、受信ノードへの負荷を軽減できる。
【００６７】
（実施例５）
ここまで、送信ノードから受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うためのフローを説明したが、受信ノードも送信ノードへ送信するユーザデータがある送受信ノードであった場合、送信権を取得することで設定した周辺無線端末の送信禁止区間において、送信と受信の両方を行うこともできる。
【００６８】
図７は、本発明の実施例５の上り／下り回線通信におけるユーザデータ送信手順を示す。ここでは、上り回線通信（無線端末ＵＥ→無線基地局ＡＰ）と下り回線通信（無線基地局ＡＰ→無線端末ＵＥ）が同時に生じており、無線端末ＵＥおよび無線基地局ＡＰの両方にＵＤレポートが伝送されている例を示している。
【００６９】
上り回線については、無線端末ＵＥからＵＤレポート２が無線基地局ＢＴＳへ送信され、無線基地局ＡＰへＵＤレポート１として出力される。一方、下り回線のＵＤレポートは、ネットワーク内のアクセス権通信管理部で生成される例を示しており、ユーザデータが無線基地局ＡＰを介して送信されることが決まると、ＵＤレポート１がネットワークから無線基地局ＢＴＳへ出力され、ＵＤレポート２として無線基地局ＢＴＳから無線端末ＵＥへ送信される。このような状況では、無線端末ＵＥと無線基地局ＡＰともに送信待ちユーザデータを有するため、それぞれ送信権取得後に周辺無線端末に設定した送信禁止区間において、送信と受信の割合を決定する。
【００７０】
図７では、無線端末ＵＥがＵＤレポート２を取得後、ＲＴＳ／ＣＴＳを交換して送信権を取得し、ユーザデータを送信する。無線基地局ＡＰは、ユーザデータを受信してＡＣＫを送信し、さらに当該ユーザデータをネットワークに送信している。無線端末ＵＥはＵＤレポート２により、無線基地局ＡＰにも送信待ちユーザデータが存在することを知っているため、送信終了後に無線基地局ＡＰにポーリングフレームを送信して送信権を譲渡する。なお、図１に示す実施例１では、無線端末ＵＥがＵＤレポート２に応じて取得した送信権に対して無線端末ＵＥがユーザデータを送信せず、無線基地局ＡＰにポーリングフレームを送信して送信権を譲渡していることになる。無線基地局ＡＰは、送信禁止区間内で通信終了可能なユーザデータによりデータフレームを形成し、無線端末ＵＥへ送信している。図７では、データフレームの送信を２回行い、それぞれＡＣＫを取得している。このように送信禁止区間内で複数のデータフレームを送信または受信することもできる。
【００７１】
この送信禁止区間が終わると、無線基地局ＡＰは、ＲＴＳ／ＣＴＳを交換して送信権を取得している。下り回線のデータフレームを送信し、ＡＣＫを取得した後、残りの時間を受信に使う決定をし、下り回線の送信終了後にポーリングフレームにより、無線端末ＵＥに対して送信権を譲渡し、上り回線のユーザデータの送信を要求する。無線端末ＵＥは、送信禁止区間内で通信終了可能なデータフレームを生成し、送信する。
【００７２】
送信と受信を両方行うように送信権を取得する場合、ＮＡＶは例えば選択できる最大の長さに設定したり、送信に必要な時間に予め決まった時間を加えてＮＡＶの時間長を選択することができる。ＮＡＶにより設定された送信禁止区間の終了時間より早く、ユーザデータの送受信が終了する場合には、無線端末ＵＥと無線基地局ＡＰで当該送信権で取得した送信禁止区間内でやり取りする信号に、送信禁止区間の縮小またはキャンセルを指定する信号を加えたり、新たに送信禁止区間の縮小またはキャンセルを指定する信号を送信することができる。
【００７３】
次に、アクセス権通信管理部において受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を開始する条件について説明する。受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の利用は、(1) 無線環境情報、(2) トラヒック情報、(3) 無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳの間のネットワーク構成、(4) ユーザグレードで判断でき、ＵＤレポート１を生成するかの判断、ＵＤレポート２を生成するかの判断、および受信したＵＤレポート１またはＵＤレポート２に基づき受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を開始するかの判断に用いることができる。以下、４つの条件について説明する。
【００７４】
(1) 無線環境情報
無線基地局ＡＰおよび無線端末ＵＥで測定したチャネル利用率、通信無線端末数、通信無線端末のＩＤを測定し、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うか判断する。チャネル利用率ρは、ある時間区間Ｔにおけるキャリアセンス時間Ｔc の比で表せるパラメータであり、ρ＝Ｔc ／Ｔである。送信ノード（例えば下り回線通信における無線基地局ＡＰ）におけるチャネル利用率が小さい場合、受信ノード（例えば下り回線通信における無線端末ＵＥ）に送信権を取得させ、受信ノードにおけるチャネル利用率が小さい場合、送信ノードに送信権を取得させることでスループットの向上が期待できる。
【００７５】
無線基地局ＡＰにアクセスしている無線端末ＵＥの数が多い場合、無線端末ＵＥに送信権を取得させることで送信権の取得者の数を増やすことができ、当該第１の周波数のチャネルにおける無線リソース活用割合を増大できる。また、無線基地局ＡＰと無線端末ＵＥで観測する無線端末のＩＤを比較することで、隠れ端末の通信の影響をどちらが受けているのか判定し、受信ノードにおける送信権の取得を判断することもできる。さらに、実際に第１の周波数帯における通信品質を評価し、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を用いるか否かを判定することもできる。当該受信ノード（無線基地局ＡＰまたは無線端末ＵＥ）において、送信権取得・譲渡による通信の失敗条件がある閾値を超える場合を指定する。失敗条件としては、コンテンションウィンドウサイズ、ＰＥＲ（Packet Error Rate ）、パケット衝突が原因と思われる通信失敗、通信相手が送信権を取得した場合のスループットまたは送信権獲得の頻度の差／比を条件とすることができる。測定した結果が不安定な場合を判定の条件としてもよい。さらに、測定した無線環境情報を時間、日付、曜日、公共交通機関の運行情報などの外部イベント情報、無線端末ＵＥの位置情報、など関連付けて記憶することで、送信権取得・譲渡による通信を用いる時間、無線端末ＵＥの場所、無線端末ＵＥの数／分布の条件を決定することができる。また、無線基地局ＢＴＳとの通信品質が悪いと判定される無線端末ＵＥとの間で、送信権取得・譲渡による通信を用いてもよい。複数の無線端末ＵＥに送信権取得・譲渡による通信を行わせる場合には、互いに第１の周波数帯で検出可能かどうかを判定し、互いに検出できない無線端末ＵＥの数を少なくするように送信権取得・譲渡による通信を行わせる無線端末ＵＥを決定できる。
【００７６】
(2) トラヒック情報
第２の周波数帯における無線基地局ＢＴＳのトラヒック状況、または第１の周波数帯における無線基地局ＡＰのトラヒック状況から、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行わせることができる。時間的に、無線リソースが逼迫してくると、第１の周波数帯において隠れ端末問題が生じやすくなる、または、第２の無線基地局ＢＴＳに割り当てられたユーザデータの流通量が増大することで、ユーザあたりのスループットが低下することで、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を活用した無線基地局ＡＰの利用を判断できる。
【００７７】
(3) 無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳの間のネットワーク構成
受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を管理するアクセス権通信管理部が、無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳとの間の通信の遅延時間などの接続条件を記憶しておき、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信が行えるか否かを判断することができる。ＵＤレポートを無線基地局ＡＰに伝達できない接続形態であれば、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行わないと判定できる。無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳとの間の通信の遅延時間から、ユーザデータのアクセスカテゴリやアプリケーションの種類により、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信の可否を判断してもよい。または、ユーザデータの生成が受信ノードから予測できないようなアプリケーションでは、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を用いないこともできる。逆に定常的な送信ノードにおけるユーザデータの生成が予想できるアプリケーション、例えば、通話、ＴＶ電話、オンラインゲーム、音声や動画視聴など、秒以上の時間スケールで継続的にユーザデータを伝送するアプリケーションに、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を活用してもよい。または、ユーザデータが要求する遅延時間を無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳとの間の通信の遅延時間が満たすかあらかじめ判定し、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を活用するか否かを決定することもできる。無線基地局ＡＰと無線基地局ＢＴＳの間のネットワーク構成の遅延が非常に小さいなど、良好な場合（例えば図２(a) ）には、当該無線基地局ＡＰでは常に無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信を行うなどの判断もできる。
【００７８】
(4) ユーザグレード
無線端末ＵＥにおける送信権取得・譲渡による通信を行うためにＵＤレポートの伝送など制御を必要するため、無線端末ＵＥを有するユーザの契約形態や、無線端末ＵＥの機能により、送信権取得・譲渡による通信を行うか否かを設定することもできる。
【００７９】
（実施例６）
前述したユーザデータに受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を指示する情報を付加する方法を利用し、ライセンスバンドのチャネルＣ２を用いる無線基地局ＢＴＳを用いずに、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を可能とする手順について、図８を参照して説明する。
【００８０】
図８では、上り回線通信（無線端末ＵＥ→無線基地局ＡＰ）におけるユーザデータの送信を例にして記載しているが、無線端末ＵＥと無線基地局ＡＰを逆にして、下り回線通信（無線基地局ＡＰ→無線端末ＵＥ）におけるユーザデータの送信に置き換えても同様である。
【００８１】
無線基地局ＢＴＳを必要としない通信の場合、ユーザデータの中にＵＤレポートを含め、無線端末ＵＥが取得した送信権により無線基地局ＡＰに送信する。図８に示すように、無線端末ＵＥが無線基地局ＡＰへの送信に成功した際に、ユーザデータにＵＤレポートが挿入されており、チャネルＣ１により、ＵＤレポートを無線基地局ＡＰに取得させている。無線基地局ＡＰは取得したＵＤレポートを基に、図６に示すフローを行い、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うことができる。
【００８２】
（無線基地局ＡＰの構成例）
図９は、無線基地局ＡＰの構成例を示す。
図９において、無線基地局ＡＰは、アンライセンスバンドのチャネルであるＣ１用アンテナ１１と、チャネルＣ１で受信した受信信号を復調してデジタルデータへの変換、同期、復号、および送信を行うユーザデータ信号の変調、制御信号の付加、チャネルＣ１の搬送波周波数でのアナログ信号への変換を行い、アンライセンスバンドのランダムアクセスのルールに基づき送信を行うＣ１送受信部１２と、ユーザデータの制御など装置全体を管理する装置制御部１３と、ネットワークとの入出力を行うネットワーク通信部１４と、チャネルＣ１で送信ノードまたは受信ノードとして送信権取得を制御する送信権制御部１５と、送信待ちのユーザデータを記憶する記憶部１６とを備える。
【００８３】
（無線基地局ＢＴＳの構成例）
図１０は、無線基地局ＢＴＳの構成例を示す。
図１０において、無線基地局ＢＴＳは、ライセンスバンドのチャネルであるＣ２用アンテナ２１と、チャネルＣ２で受信した受信信号を復調してデジタルデータへの変換、同期、復号、および送信を行うユーザデータ信号の変調、制御信号の付加、チャネルＣ２の搬送波周波数でのアナログ信号への変換を行い、ライセンスバンドの送信ルールに基づき送信を行うＣ２送受信部２２、ユーザデータの制御など装置全体を管理する装置制御部２３と、ネットワークとの入出力を行うネットワーク通信部２４と、チャネルＣ１において送信ノードまたは受信ノードで送信権取得による通信を可能にするため無線基地局ＡＰまたは無線端末ＵＥまたはその両方の送信待ちユーザデータに関する情報を管理するユーザデータ情報管理部２５と、ユーザデータや制御データを記憶する記憶部２６とを備える。
【００８４】
（無線端末ＵＥの構成例）
図１１は、無線端末ＵＥの構成例を示す。
図１１において、無線端末ＵＥは、Ｃ１用アンテナ３１と、Ｃ１で受信した受信信号を復調してデジタルデータへの変換、同期、復号、および送信を行うユーザデータ信号の変調、制御信号の付加、チャネルＣ１の搬送波周波数でのアナログ信号への変換を行い、アンライセンスバンドのランダムアクセスのルールに基づき送信を行うＣ１送受信部３２と、Ｃ２用アンテナ３３と、チャネルＣ２で受信した受信信号を復調してデジタルデータへの変換、同期、復号、および、送信を行うユーザデータ信号の変調、制御信号の付加、チャネルＣ２の搬送波周波数でのアナログ信号への変換を行いライセンスバンドの送信ルールに基づき送信を行うＣ２送受信部３４と、ユーザデータの制御など装置全体を管理する装置制御部３５と、チャネルＣ１で送信ノードまたは受信ノードとして送信権取得を制御する送信権制御部３６、送信待ちのユーザデータを記憶する記憶部３７とを備える。
【００８５】
無線端末ＵＥは、無線基地局ＡＰおよび無線基地局ＢＴＳのいずれとも無線通信することが可能である。無線端末ＵＥと各基地局装置との無線通信の方式は、任意である。例えば、ＣＣＫ（Complementary Code Keying ）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access ）を初めとするＳＣ（Single Carrier）送信、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）などのいずれの方式を用いてもよい。また、上り回線に用いる方式と下り回線に用いる方式とは、同一の方式であってもよいし、異なる方式であってもよい。
【００８６】
無線通信システムを構成する無線端末ＵＥ、無線基地局ＡＰ、無線基地局ＢＴＳなどの各ノード装置は、それぞれ固有の識別情報を有する。識別情報には、例えば当該ノード装置のＩＰアドレス、トンネルエンドポイント識別子、ネットワークアドレス、ノード装置固有のＭＡＣアドレスなどが用いられる。また、無線基地局ＡＰおよび無線基地局ＢＴＳの識別情報は、当該基地局装置が形成する通信セルを識別するための物理セルＩＤ（Physical Cell ID）を用いることもでき、無線基地局ＡＰとしてはＳＳＩＤ（Service set ID）やＥＳＳＩＤ（Extended SSID ）を用いることもできる。ＩＰアドレスは、無線通信システムにおいてノード装置を一意に識別するアドレス値である。トンネルエンドポイント識別子（Tunnel Endpoint IDentifier：ＴＥＩＤ）は、ノード装置間を論理的に接続するベアラ（ＧＴＰトンネル）の端点を識別する識別子である。ネットワークアドレスは、無線通信システムが複数のサブネットに分割されている場合に、ノード装置が属するサブネットを識別するアドレス値である。無線通信システム内のノード装置は、他のノード装置の識別情報に基づいて他のノード装置を識別し、識別した他のノード装置との間で信号を送受信することが可能となる。
【００８７】
以下、図９〜図１１の構成において、無線基地局ＡＰが受信ノードとなる上り回線通信の場合（図３）における役割について説明する。なお、無線端末ＵＥが受信ノードとなる下り回線通信の場合（図１）については、カッコ書きで記載する。
【００８８】
無線基地局ＡＰのネットワーク通信部１４を介してＵＤレポートが装置制御部１３に入力されると（無線端末ＵＥのＣ２用アンテナ３３とＣ２送受信部３４を介してＵＤレポートが装置制御部３５に入力されると）、送信権制御部１５（３６）に出力される。送信権制御部１５（３６）では、図６または図７で示されるフローで、受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うことを決定する。この際、無線基地局ＡＰの記憶部１６（無線端末ＵＥの記憶部３７）に送信待ちのユーザデータが待機していれば、送信権取得によりユーザデータの送信を行うか、送信権取得・譲渡によりユーザデータの受信を行うか、その両方を行うか決定する。受信または送信の判断を行う場合には、送信を行うユーザデータと受信を行うユーザデータのアクセスカテゴリによるＥＤＣＡ（enhanced distributed channel access ）メカニズムにより送信するユーザデータを決めることができる。通信相手が送信のための送信権取得によりユーザデータをすでに送ってきている場合には、受信のための送信権取得の優先度を下げてもよい。送信と受信を両方行う場合には、送信を行うユーザデータを決定し、残りの送信禁止区間の時間を受信のために無線端末ＵＥ（無線基地局ＡＰ）に譲渡する。
【００８９】
送信権取得部１５（３６）が送信権取得・譲渡による通信を決定すると、装置制御部１３（３５）へ指示する。装置制御部１３（３５）は、送信権取得・譲渡による通信のための指定された送信権取得フレーム（ＲＴＳフレーム，ＣＴＳフレーム，ポーリングフレーム、ＮＤＰ、ＮＤＰＲなど）を生成し、Ｃ１送受信部１２（３２）とＣ１用アンテナ１１（３１）を介して送信する。ユーザデータが受信され、装置制御部１３（３５）に復号されたユーザデータが取得されると、送信権取得・譲渡による通信の継続の判定や条件の変更に必要な情報が送信権制御部１５（３６）に入力され、送信権制御部１５（３６）で図６のフローの必要な判定が行われる。
【００９０】
ここで、無線基地局ＡＰが送信権取得・譲渡による通信を行う場合、送信権を取得して送信しようとしている無線端末ＵＥは、譲渡された送信権でユーザデータを送信しようとしている無線端末ＵＥと必ずしも同一とは限らない。無線基地局ＡＰは、複数の無線端末ＵＥと通信していることが想定されるため、送信権を譲渡された無線端末ＵＥとは異なる無線端末ＵＥに、譲渡された送信権によりユーザデータの送信を行ってもよい。このため、無線基地局ＡＰは、送信権を取得して送信する無線端末ＵＥと、先方で取得した送信権を譲渡させて送信する無線端末ＵＥを判定してもよい。例えば、無線基地局ＡＰの送信権制御部１５は、ユーザデータのアクセスカテゴリから、ユーザデータの待機時間、優先順位を決定し、次の通信でどの無線端末ＵＥに対し、送信権を取得するか、送信権を譲渡するかを決定することもできる。
【００９１】
本発明により受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うことで、隠れ端末問題によるスループット低下を軽減できるが、付随的な効果として、送信権の取得者数の向上も挙げられる。すなわち、Ｎ個の無線端末ＵＥが無線基地局ＡＰと通信しており、下り回線のユーザデータが支配的である場合、無線基地局ＡＰはＮ個の無線端末ＵＥへの送信のために、１台で送信権を取得しようとしていることになる。周囲に第１の周波数帯の同一のチャネルＣ１を用いている無線装置が全く存在していない場合には問題ないが、周辺にＭ台の無線装置がＣ１において送信権を取得しようとしている場合、無線基地局ＡＰはＣ１で送信権を取ろうとしている自装置も合わせた（Ｍ＋１）個の送信権取得者の中で、送信権を取得しようとしていることになる。全無線装置が常に送信権を取得しようとしているとすると、１／（Ｍ＋１）の無線リソースを取得できることが期待できる。しかし、取得した無線リソースをさらに１／Ｎに分割して送信する必要がある。このような場合に、Ｎ台の無線端末ＵＥに送信権を取得させて譲渡させれば、送信権の取得者はＮ＋１になるため、（Ｎ＋１）／（Ｍ＋Ｎ＋１）の無線リソースを取得することができるようになり、システム容量を改善できる。
【００９２】
本発明における無線通信システムの効果を示すために、計算機によるシミュレーションを行った。シミュレーションでは、図１２に示す無線通信システムの構成において、送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへの通信を評価対象としており、下り回線通信の場合は、図１に示すように送信ノードＴＸが無線基地局ＡＰであり、受信ノードＲＸが無線端末ＵＥである。上り回線通信の場合は、図３に示すように送信ノードＴＸが無線端末ＵＥであり、受信ノードＲＸが無線基地局ＡＰである。評価モデルでは、受信ノードＲＸと送信ノードＴＸ両方で検出できる無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａと無線端末ＳＴＡａが存在し、受信ノードＲＸでしか検出できない無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂと無線端末ＳＴＡｂが存在し、この無線ＬＡＮｂの通信は送信ノードＴＸでは検出できない。
【００９３】
ここで、無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａから無線端末ＳＴＡａへの無線通信のトラヒックをＴ１，無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂから無線端末ＳＴＡｂへの通信のトラヒックをＴ２とする。シミュレーションでは、送信ノードＴＸから受信ノードＲＸ、無線基地局ＡＰａから無線端末ＳＴＡａ、無線基地局ＡＰｂから無線端末ＳＴＡｂへの各物理リンクのスループットを 130Ｍbit/s とした。これは、空間多重数が２であり、変調方式が64ＱＡＭであり、符号化率が 5／6 であり、ガードインターバル 800μｓである場合に対応する。データフレームの時間長は1.52ｍｓと設定した。無線基地局ＡＰａから無線端末ＳＴＡａ、無線基地局ＡＰｂから無線端末ＳＴＡｂへの通信は、ＲＴＳ／ＣＴＳを用いた通信が行われているものと仮定している。
【００９４】
図１３は、無線ＬＡＮａのトラヒックＴ１を20Ｍbit/s とし、隠れ端末問題を引き起こしている無線ＬＡＮｂのトラヒックＴ２を０から 130Ｍbit/s まで増やした場合の、送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループット特性を示す。
【００９５】
「従来方法  ｗ／ＲＴＳ／ＣＴＳ」は、従来の送信権を取得する通信でＲＴＳ／ＣＴＳを用いてユーザデータを送信した場合のスループット特性であり、トラヒックＴ２が増えるに従い、送信ノードＴＸから受信ノードＲＸのスループットが低下していくことが分かる。「従来方法  ｗ／ｏＲＴＳ／ＣＴＳ」は、ＲＴＳ／ＣＴＳを用いずに、データフレームを直接送信した場合であり、この特性は最も悪く、トラヒックＴ２を増やすとスループットが０まで低下する。
【００９６】
「提案方法」は、本発明の受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行う方法であり、送信ノードＴＸが送信のための送信権取得を行うとともに、受信ノードＲＸにおいても送信権取得・譲渡を行っている。トラヒックＴ２が増加しても隠れ端末によるスループットの低下を大きく受けず、高いスループットを得られることが分かる。なお、送信権の取得には、ＲＴＳ／ＣＴＳを用いている。
【００９７】
図１４は、無線ＬＡＮａのトラヒックＴ１を60Ｍbit/s とし、無線リソースの半分程度が活用されている状態において、無線ＬＡＮｂによる隠れ端末の影響を示す。「従来方法  ｗ／ＲＴＳ／ＣＴＳ」として示す送信権のみの取得に対して、送信権および受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行う本発明の方法では、トラヒックＴ２が低い状態でも増加しても、送信権の取得数の増加により高いスループットを得られることが分かる。
【００９８】
次に、図１５〜図１８を用いて、本発明による受信ノードにおける送信権取得・譲渡による通信を行うか否かを判断するために無線環境情報を用いることによる効果を示す。
【００９９】
図１５に示す無線通信システムの構成において、送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへの通信を評価対象としており、下り回線通信の場合は、図１に示すように送信ノードＴＸが無線基地局ＡＰであり、受信ノードＲＸが無線端末ＵＥである。上り回線通信の場合は、図３に示すように送信ノードＴＸが無線端末ＵＥであり、受信ノードＲＸが無線基地局ＡＰである。図１５の評価モデルでは、送信ノードＴＸで検出できる無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａと無線端末ＳＴＡａと、受信ノードＲＸで検出できる無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂと無線端末ＳＴＡｂが存在し、この無線ＬＡＮｂの通信は送信ノードＴＸでは検出できず、無線ＬＡＮａの通信は受信ノードＲＸでは検出できない。このような環境では、送信側と受信側にそれぞれ隠れ端末問題が生じる。提案方法により、送信ノードＴＸにおける送信権取得と、受信ノードＲＸにおける送信権取得・譲渡の両方に併用することで高いスループットを得ることが期待できる。しかし、このままでは、受信ノードＲＸにおける送信権取得・譲渡による寄与が分からないため、送信ノードＴＸと受信ノードＲＸでそれぞれ個別に行わせる。
【０１００】
ここで、無線ＬＡＮａの無線基地局ＡＰａから無線端末ＳＴＡａへの無線通信のトラヒックをＴ１，無線ＬＡＮｂの無線基地局ＡＰｂから無線端末ＳＴＡｂへの通信のトラヒックをＴ２とする。シミュレーションでは、図１２〜図１４と同様に、送信ノードＴＸから受信ノードＲＸ、無線基地局ＡＰａから無線端末ＳＴＡａ、無線基地局ＡＰｂから無線端末ＳＴＡｂへの各物理リンクのスループットを 130Ｍbit/s 、データフレームの時間長は1.52ｍｓと設定した。無線基地局ＡＰａから無線端末ＳＴＡａ、無線基地局ＡＰｂから無線端末ＳＴＡｂへの通信は、ＲＴＳ／ＣＴＳ無しでの通信が行われているものと仮定し、それぞれ０Ｍbit/s から 120Ｍbit/s の間でランダムにトラヒック量を設定した。
【０１０１】
本シミュレーションでは、送信ノードＴＸと受信ノードＲＸにおいて、チャネル利用率ρを測定する。本シミュレーションは 100秒間のパケットでのスループットを評価しているが、その前に１秒間ρ＝Ｔc ／Ｔの測定を行った。送信ノードＴＸでの測定結果をρTX、受信ノードＲＸでの測定結果をρRXとすると、それぞれ０〜0.93の間でチャネル利用率が測定された。送信ノードＴＸに飽和トラヒックを与えた際の送信ノードＴＸから受信ノードＲＸへのスループットをρTXとρRXに対してプロットした結果が図１６である。
【０１０２】
図１６(a) は、受信のために受信ノードＲＸが送信権を取得した場合のスループットの分布図であり、図１６(b) は、送信のために送信ノードＴＸが送信権を取得した場合のスループットの分布図である。図１６から送信ノードでのチャネル利用率ρTXが低い時、受信のための送信権取得（a)ではスループットが著しく低下することがないことが確認できる。一方で、送信のための送信権取得(b) では、ρTXが 0.1以下であったとしてもスループットが10Ｍbit/s 以下まで低下する。これは、送信ノードで観測したチャネル利用率が受信ノードＲＸから隠れている無線端末の無線トラヒックの情報となっているためである。同様に、受信ノードＲＸで測定したチャネル利用率は送信ノードＴＸから隠れている端末のトラヒックに対応する。ここで、送信ノードを無線基地局ＡＰ、受信ノードを無線端末ＵＥとして考えると、ρTXは無線基地局ＡＰにおいて測定されたチャネル利用率となる。無線基地局ＡＰで測定した無線環境情報は、無線区間を通ることなく、ネットワーク上で収集できるため、ネットワーク内に接続されたアクセス権通信管理部に収集し、無線端末ＵＥにおいて受信のための送信権をとらせるかどうかの判定に用いることができる。図１６のρTXを無線基地局ＡＰで測定されたチャネル利用率とみると、ρTXが０．１以下となる無線基地局ＡＰにおいて、受信のためのアクセス権取得を行わせた場合、40Ｍbit/s 以上の高いスループットが期待できる。
【０１０３】
さらに、図１７では、無線ＬＡＮa と無線ＬＡＮｂのトラヒックをランダムに設定し、 10000回のシミュレーションを行って得られたスループットの累積確率分布を示す。Case１は 10000回の全データの累積確率分布、Case２はρTXが0.4 より小さい時の累積確率分布、Case３はρTXが 0.2より小さい時の累積確率分布である。送信ノードと受信ノードのいずれからも隠れたトラヒックをランダムに与えているため、受信のためにアクセス権を取得しても、送信のためにアクセス権を取得しても、スループットの累積確率分布には大きな違いが生じないことが分かる。わずかに送信のためのアクセス権取得のスループットが高いのは、ＲＴＳ／ＣＴＳのみがオーバヘッドとなっているのに対し、受信のためのアクセス権取得では、ＲＴＳ／ＣＴＳに加えてポーリングフレームを送信するため、ＭＡＣ効率が２％程度悪いためである。次に測定したチャネル利用率から、第１の周波数帯の利用を選択することを考える。ρTXが 0.4以下となる送信ノードを選択した場合、受信のためのアクセス権取得のスループットが改善しているのが分かる。特に、スループットの低い領域での改善が大きく、Case１では最低スループットが０Ｍbit/s であったのに対し、Case２では13.8Ｍbit/s 、Case３では31.9Ｍbit/s まで増加している。一方で送信のための送信権取得の場合には大きな改善が見られない。送信側のチャネル利用率を収集して、チャネル利用率が低い送信ノードに対応する受信ノードで受信のための送信権を取得させることで、アウテッジユーザのスループットを飛躍的に改善する。同様に、受信ノードにおけるチャネル利用率の測定結果を収集し、チャネル利用率の低い受信ノードを選択して、送信のための送信権を取得させても、高いスループットが期待できる。
【０１０４】
チャネル利用率とスループットの関係は無線環境に依存する。送信ノードから検出できるが受信ノードから検出できない無線端末の数とそのトラヒック、受信ノードから検出できるが送信ノードから検出できない無線端末の数とそのトラヒック、受信ノードと送信ノード双方で検出できる無線端末の数とそのトラヒックにより、および他の無線端末が互いに検出できるかできないかの関係性により、チャネル利用効率とスループットの対応は変化する。無線環境は非常に複雑であるが、送信ノードにより検出したチャネル利用率が低い場合に、受信ノードにより送信権を取得する場合のスループットの期待値は向上する関係にある。例として、図１６の条件において、送信ノードＴＸと受信ノードＲＸ両方で検出できる無線ＬＡＮｃが存在し、40Ｍbit/s の通信を行っていた場合の、チャネル利用率に対するスループットの分布図を図１８に示す。
【０１０５】
チャネル利用率の分布が0.28〜0.93となっており、図１６に対してスループットの値が変わるものの、送信ノードＴＸで検出したチャネル利用率が低い場合に、受信ノードＲＸにおいて送信権を取得・譲渡した場合のスループット（図１６(a) ）の最小値が高くなっていることを確認できる。無線基地局ＡＰまたは無線端末ＵＥの周辺の無線環境を考慮するため、無線基地局ＡＰのＩＤや位置、無線端末ＵＥのＩＤ、接続先、位置、に対して、無線端末ＵＥまたは無線基地局ＡＰで測定されたチャネル利用率と得られたスループットを送信権取得者ごとに記憶することで、無線端末ＵＥまたは無線基地局ＡＰで測定されたチャネル利用率から期待できるスループット値やその分布を用いて、第１の無線基地局ＡＰの利用および受信ノードにおける送信権の取得を行わせるかの判断を行うことができる。
【０１０６】
以上説明した無線基地局ＡＰ、無線基地局ＢＴＳおよび無線端末ＵＥにおける送信権の取得に係わる機能部については、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各機能部の要素それぞれを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワーク等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能部の一要素を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能部の各要素をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device ）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
ＡＰ    無線基地局
ＢＴＳ  無線基地局
ＵＥ    無線端末
ＳＴＡ  無線端末
ＧＷ    ゲートウェイ
１１  Ｃ１用アンテナ
１２  Ｃ１送受信部
１３  装置制御部
１４  ネットワーク通信部
１５  送信権制御部
１６  記憶部
２１  Ｃ２用アンテナ
２２  Ｃ２送受信部
２３  装置制御部
２４  ネットワーク通信部
２５  ユーザデータ情報管理部
２６  記憶部
３１  Ｃ１用アンテナ
３２  Ｃ１送受信部
３３  Ｃ２用アンテナ
３４  Ｃ２送受信部
３５  装置制御部
３６  送信権制御部
３７  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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【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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