(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末装置からの受信データを受信し、前記無線端末装置へ送信データを送信する無線基地局装置であって、
前記受信データを受信する受信部と、
前記受信部が受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測するトラヒック監視部と、
前記トラヒック監視部が計測した計測値が、予め定められた閾値未満である場合には、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式を選択し、前記予め定められた閾値以上である場合には、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式を選択する通信方式選択部と、
前記通信方式選択部が選択した送信方式の種別を前記無線端末装置に報知する送信部と、
を有し、
前記通信方式選択部がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、
前記トラヒック監視部が、前記無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のデータサイズを算出し、
前記送信部が、前記トラヒック監視部において算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを前記ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとして前記無線端末装置へ報知する、
ことを特徴とする無線基地局装置。
【請求項２】
一つの無線基地局装置と複数の無線端末装置との間でデータの送受信を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局装置は、
前記受信データを受信する受信部と、
前記受信部が受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測するトラヒック監視部と、
前記トラヒック監視部が計測した計測値が、予め定められた閾値未満である場合には、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式を選択し、前記予め定められた閾値以上である場合には、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式を選択する通信方式選択部と、
前記通信方式選択部が選択した送信方式の種別を前記無線端末装置に報知する送信部と、
を有し、
前記無線端末装置は、
前記送信データを送信するデータ送信部と、
前記受信データを受信するデータ受信部と、
前記データ受信部が受信した受信データから、選択方式として、前記無線基地局装置により選択され報知された送信方式の種別、および該報知された送信方式の種別がユーザデータ直接送信方式である場合には、さらに該送信方式のランダムアクセススロットサイズを検出する選択方式情報検出部と、
前記選択方式情報検出部が検出した選択方式に従って、前記データ送信部を制御して送信データを送信する無線アクセス制御部と、
を有し、
前記通信方式選択部がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、
前記トラヒック監視部が、前記無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のデータサイズを算出し、
前記送信部が、前記トラヒック監視部において算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを前記ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとして前記無線端末装置へ報知する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
無線端末装置からの受信データを受信し、前記無線端末装置へ送信データを送信する無線基地局装置で用いられる無線通信方法であって、
前記受信データを受信し、
前記受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測し、
前記計測した計測値が、予め定められた閾値未満である場合には、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式を選択し、前記予め定められた閾値以上である場合には、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式を選択し、
前記選択した送信方式の種別を前記無線端末装置に報知し、
前記通信方式選択部がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、
前記無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のデータサイズを算出し、
前記算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを前記ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとして前記無線端末装置へ報知する、
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、無線基地局装置、無線端末装置、および、無線通信方法に関し、特に、無線基地局装置と複数の無線端末装置との間で通信方式の優先制御を実行する無線基地局装置、無線端末装置、および、無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線ネットワークのアクセス系として用いられる無線アクセスシステムのアクセス方式は、無線基地局装置により全無線端末装置の送信タイミングを管理する集中制御方式と、各無線端末装置がそれぞれ独立に送信タイミングを決め送信を行う分散制御方式とに大別できる。
【０００３】
分散制御方式は、集中制御方式に比べ基地局構成が簡易となる。また、分散制御方式は、基地局から無線端末装置を制御する必要がないことから、制御用信号が不要であり、高いスループットが実現できる。しかしながら、分散制御方式は、通信可能距離と比べてサービスエリアが比較的広い場合には、キャリアスキャン等の分散制御を実現するために必要なメカニズムが適切に動作しないケースが頻発し通信ができないという問題がある。そのため、広域においてサービスを提供する場合には、集中制御方式が用いられる場合が多い。
【０００４】
一般に、集中制御方式では、固定長のＭＡＣ（Media Access Control）フレームを用い、ＭＡＣフレームの開始を示す信号を無線基地局装置から定期的に送信する。無線端末装置はその信号の受信時刻を基準にアクセス動作を行う。
【０００５】
また、無線端末装置からのアクセス方式は、端末毎に占有スロットを割り当て、そのスロットを用いアクセスする排他的帯域割当方式と、共用スロットを設け、そのスロットをランダムアクセス（ＲＡ）によりアクセスするランダムアクセス方式とがある。
【０００６】
従来の方式では、下記の理由により、ランダムアクセス方式により帯域割当要求を送信し、その要求に従い、端末からのユーザデータを送信するための帯域を割り当てて排他的帯域割当方式により通信しており、排他的帯域割当方式とランダムアクセス方式とを組み合わせた方式により通信を実現している。
【０００７】
（１）ランダムアクセスのみを用いる方式は基本的にスループットが低い。更に、通常、ユーザデータは可変長であるが、ランダムアクセススロットは固定長であるため、ユーザデータを分割して送信する必要がある場合があり、分割損により更にスループットが下がる。
【０００８】
（２）排他的帯域割当方式のみを用いる方式では、各端末の送信要求についての情報を取得するため、ボーリング等の何らかの手段が必要であり、そのオーバヘッドによりスループットが低下する。特に、基地局に収容する端末数が多い場合や、端末におけるデータの発生頻度が低い場合には、スループットは極端に低下する。
これらの従来技術は、例えば、非特許文献１により知られている。
【非特許文献１】ＡＲＩＢ    ＳＴＤ−Ｔ７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、想定する無線アクセスシステムとして、下記のように、広域性を有し、収容端末数が多く超多次元マルチアクセス機能であるものとする。
（１）広域性（一つの基地局により広い範囲をカバーする。Ｅｘ．半径５ｋｍのエリア）。
（２）超多次元マルチアクセス機能 （ex. 収容台数1万台以上）。
【００１０】
この様な無線アクセスシステムにおいて、広域性を実現するためには通信可能距離を伸ばす必要がある。そのためには、データ伝送速度を低くしビット誤り耐性を向上させること、また、固定長のTDMAフレーム（MACフレーム） を用いバースト受信時の同期性能を向上させること、が効果的であり、広域性を有し、収容端末数が多く超多次元マルチアクセス機能を持つ無線アクセスシステムでは、秒オーダの固定長のTDMAフレーム（MACフレーム）を用いる必要がある。そのため、想定する無線アクセスシステムでは伝送遅延時間が大きくなるという問題点がある。
【００１１】
以上のように、従来方式を用いた無線アクセスシステムにおいては、一つの基地局により広い範囲をカバーすることができ、かつ、伝送遅延時間が大きくないような良好な無線伝送特性を有することができないという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、一つの基地局により広い範囲をカバーすることができ、かつ、良好な無線伝送特性を有する無線基地局装置、無線端末装置、および、無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、無線端末装置からの受信データを受信し、前記無線端末装置へ送信データを送信する無線基地局装置であって、前記受信データを受信する受信部と、前記受信部が受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測するトラヒック監視部と、前記トラヒック監視部が計測した計測値が、予め定められた閾値未満である場合には、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式を選択し、前記予め定められた閾値以上である場合には、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式を選択する通信方式選択部と、前記通信方式選択部が選択した送信方式の種別を前記無線端末装置に報知する送信部と、を有し、前記通信方式選択部がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、前記トラヒック監視部が、前記無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のデータサイズを算出し、前記送信部が、前記トラヒック監視部において算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを前記ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとして前記無線端末装置へ報知する、ことを特徴とする無線基地局装置である。
【００１４】
また、この発明は、一つの無線基地局装置と複数の無線端末装置との間でデータの送受信を行う無線通信システムであって、前記無線基地局装置は、前記受信データを受信する受信部と、前記受信部が受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測するトラヒック監視部と、前記トラヒック監視部が計測した計測値が、予め定められた閾値未満である場合には、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式を選択し、前記予め定められた閾値以上である場合には、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式を選択する通信方式選択部と、前記通信方式選択部が選択した送信方式の種別を前記無線端末装置に報知する送信部と、を有し、前記無線端末装置は、前記送信データを送信するデータ送信部と、前記受信データを受信するデータ受信部と、前記データ受信部が受信した受信データから、選択方式として、前記無線基地局装置により選択され報知された送信方式の種別、および該報知された送信方式の種別がユーザデータ直接送信方式である場合には、さらに該送信方式のランダムアクセススロットサイズを検出する選択方式情報検出部と、前記選択方式情報検出部が検出した選択方式に従って、前記データ送信部を制御して送信データを送信する無線アクセス制御部と、を有し、前記通信方式選択部がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、前記トラヒック監視部が、前記無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のデータサイズを算出し、前記送信部が、前記トラヒック監視部において算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを前記ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとして前記無線端末装置へ報知する、ことを特徴とする無線通信システムである。
【００１５】
また、この発明は、無線端末装置からの受信データを受信し、前記無線端末装置へ送信データを送信する無線基地局装置で用いられる無線通信方法であって、前記受信データを受信し、前記受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測し、前記計測した計測値が、予め定められた閾値未満である場合には、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式を選択し、前記予め定められた閾値以上である場合には、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式を選択し、前記選択した送信方式の種別を前記無線端末装置に報知し、前記通信方式選択部がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、前記無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のデータサイズを算出し、前記算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを前記ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとして前記無線端末装置へ報知する、ことを特徴とする無線通信方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、トラヒックに応じた適切なアクセス方式（ユーザデータの送信方式）を選択することができるため、伝送遅延時間を低減することが可能となる効果を奏する。
【００２０】
また、この発明によれば、複数のアクセス方式を予め実装しておき、状況に合わせて用いるアクセス方式を選択することで伝送特性の向上を図ることにより、一つの基地局により広い範囲をカバーすることができ、かつ、良好な無線伝送特性を有する無線基地局装置、無線端末装置、および、無線通信方法を提供することが可能となる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜発明のポイント＞
まず、発明のポイントについて説明する。
（１）ユーザデータを送信する方式として、ランダムアクセスによりユーザデータを直接送信する方式であるユーザデータ直接送信方式と、ランダムアクセスにより帯域割当要求を送信した後、割り当てられた帯域においてユーザデータを送信する方式である帯域割当要求送信方式との２つを備え持つ。
【００２２】
（２）一般的にユーザデータ直接送信方式は、トラヒックの低い場合に伝送遅延時間は小さいがトラヒックの増加に伴い急激に伝送遅延時間が大きくなる特徴と持つことから、入力トラヒックが小さいときにのみランダムアクセスを用いる。
【００２３】
（３）一方、帯域割当要求送信方式については、トラヒックが低い場合でも伝送遅延時間をＴＤＭＡ長以下に短縮することは難しいが、ユーザデータ直接送信方式と比較し伝送効率が高いことから、トラヒックが高い場合でも伝送遅延時間を抑えることができるため、入力トラヒックが高い場合、帯域割当要求送信方式を用いる。
【００２４】
（４）ユーザデータ直接送信方式を用いる場合にはランダムアクセススロットサイズを決める必要があるが、入力トラヒックのデータサイズに比べ、スロットサイズが小さい場合、データを分割して送る必要があり、分割損によりスループットが低下する。一方、スロットサイズが大きい場合、余剰部分が発生するため、やはり、スループットが低下する。これらのスループット低下を回避するため、入力トラヒックのデータサイズの平均値に合わせたランダムアクセススロットサイズを用いる。
【００２５】
（５）ユーザデータ直接送信方式と帯域割当要求送信方式を切り替える指標として、スループットまたはトラヒックを用い、予め定められた閾値とこれらの値を比較することにより伝送遅延時間の低減を図る。
【００２６】
＜実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による無線アクセスシステムの構成を示す概略ブロック図である。
無線アクセスシステムは、有線ネットワーク３に接続された一つの無線基地局装置１（無線基地局）と、その無線基地局装置１を経由して有線ネットワーク３に接続する複数の無線端末装置２（無線端末）から構成される。無線基地局装置１と無線端末装置２との間の無線回線４を介した通信では、集中制御方式を用いたアクセス方式が用いられる。
【００２７】
また、無線基地局装置１は、通信方式の切替処理として、予め定めた１台以上の無線端末装置の組を単位として、スループットもしくはトラヒックの計測を行い、この計測を行う単位毎に、ユーザデータの送信方式の選択および適用を行う。また、無線基地局装置１は、この処理によってユーザデータの送信方式を変更する場合には、選択した送信方式の種別をＭＡＣフレームのブロードキャスト領城中のＦＣＣＨ（Frame Control Channel）またはＲＦＣＨ（Random Access Feedback Channel）によって送信することにより、対象となる無線端末装置へ通知する。
【００２８】
また、無線基地局装置１は、ユーザデータの送信方式としてユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、ランダムアクセススロットサイズを、次のようにして決定する。
まず、無線基地局装置１は、対象とする無線端末装置２から当該無線端末装置２が送信すべきデータのデータサイズの通知を受けるか、もしくは、対象とする無線端末装置２から過去に受信したデータのデータサイズから、当該無線端末装置２で発生する送信すべきデータのデータサイズを推定する。次に、この送信すべきデータサイズの平均値を求め、これをランダムアクセススロットサイズとして決定する。また、無線基地局装置１は、この処理によって決定したランダムアクセススロットサイズをＭＡＣフレームのブロードキャスト領域中のＦＣＣＨまたはＲＦＣＨによって送信することにより、対象とする無線端末装置へ通知する。
【００２９】
次に、図２を用いて、一例としての無線基地局装置１の構成について説明する。同図において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。無線基地局装置１は、受信部１１と、トラヒック監視部１２と、通信方式選択部１３と、送信部１４と、スケジューリング部１５と、を有する。
【００３０】
受信部１１は、無線端末装置２からの受信データを、無線回線４を介して受信する。この受信部１１は、無線端末装置２からの帯域割当要求、送信データを受信する。また、受信部１１は、有線ネットワーク３と接続されている。トラヒック監視部１２は、受信部１１が受信した受信データのスループットもしくはトラヒックを計測する。このトラヒック監視部１２は、受信データから端末の発生させているデータ量（入力トラヒック）を測定する。
【００３１】
通信方式選択部１３は、トラヒック監視部１２が計測した計測値が、予め定められた閾値以上である場合には帯域割当要求送信方式を選択し、予め定められた閾値未満である場合にはユーザデータ直接送信方式を選択し、選択方式情報として送信部１４に出力する。この通信方式選択部１３は、トラヒック監視部１２が測定したデータ量に基づいて、無線端末装置２のアクセス方式を決定する。このアクセス方式を決定の動作については、図９を用いて後述する。
【００３２】
スケジューリング部１５は、無線端末装置２からの帯域割当要求に従い、ＭＡＣフレームのバースト割当構成を決定する。送信部１４は、通信方式選択部１３が選択した帯域割当要求送信方式またはユーザデータ直接送信方式に基づいて、送信データを無線端末装置２に無線回線４を介して送信する。この送信部１４は、スケジューリング部１５からのＭＡＣフレームのバースト割当構成の情報と、通信方式選択部１３からの選択方式情報とに基づいて、送信データ（ＢＣＣＨ（Broadcast Control CHannel）、ＦＣＣＨ（Frame Control Channel）、ＲＦＣＨ（Random Access Feedback CHannel）、ＬＣＣＨ（ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）−ＡＣＫ（ACKnowledge）））を生成し、無線端末装置２に無線回線４を介して送信する。
【００３３】
なお、通信方式選択部１３がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、例えば、次に説明する３つの方法のうち、いずれか１つの方法により、ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズを決定する。なお、いずれの方法を選択するかは、無線基地局装置１において、予め定められているものとしてもよい。例えば、無線基地局装置１がカバーする範囲の広さ、または、収容する無線端末の台数に基づいて、ランダムアクセススロットサイズを決定する方法が予め定められていてもよい。
【００３４】
まず、第１の方法として、通信方式選択部１３がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、トラヒック監視部１２が、無線端末装置２からの入力トラヒック中のデータのサイズの平均値を算出し、送信部１４が、トラヒック監視部１２が算出した平均値のサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを通信方式選択部１３が選択したユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとする。
【００３５】
また、第２の方法として、通信方式選択部１３がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、トラヒック監視部１２が、無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの最大値を検出し、送信部１４が、トラヒック監視部１２において検出した最大値のサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを通信方式選択部１３が選択したユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとする。
【００３６】
また、第３の方法として、通信方式選択部１３がユーザデータ直接送信方式を選択した場合には、トラヒック監視部１２が、無線端末装置からの入力トラヒックに含まれるデータのサイズの分布を測定し、該測定したデータサイズ分布において、上側確率が予め設定された値を下回る最大のサイズを算出し、送信部１４が、トラヒック監視部１２において算出した最大データサイズのデータを一つだけ送ることのできる最小のスロットサイズを算出し、該算出したスロットサイズを通信方式選択部１３が選択したユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズとする。
【００３７】
次に、図３を用いて、一例としての無線端末装置２の構成について説明する。無線端末装置２は、データ送信部２１と、データ受信部２２と、選択方式情報検出部２３と、無線アクセス制御部２４と、を有する。
データ送信部２１は、送信データを無線基地局装置１に無線回線４を介して送信する。このデータ送信部２１は、無線アクセス制御部２４の制御により、帯域割当要求または送信データを送信する。データ受信部２２は、受信データを無線基地局装置１から無線回線４を介して受信する。このデータ受信部２２は、無線基地局装置１からの送信データ（ＢＣＣＨ、ＦＣＣＨ、ＲＦＣＨ、ＬＣＣＨ（ＡＲＱ−ＡＣＫ））を受信する。
【００３８】
選択方式情報検出部２３は、データ受信部２２が受信した受信データから通信方式の選択方式を検出し、検出した選択方式を無線アクセス制御部２４へ出力する。無線アクセス制御部２４は、選択方式情報検出部２３が検出した選択方式に基づいて、データ送信部２１を制御して送信データを送信する。また、無線アクセス制御部２４は、ランダムアクセスの際においては、バックオフ動作を実行する。
【００３９】
次に、本無線アクセスシステムで用いるＭＡＣフレームの構成を図４に示す。アクセス方式としてはＴＤＭＡ／ＴＤＤを用い、多次元接続および双方向通信を実現する。また、ＭＡＣフレームの長さは固定長であり、ＭＡＣフレーム前半が基地局から端末へ向かうダウンリンクであり、後半が逆方向のアップリンクである。
【００４０】
ダウンリンクは、報知情報を送信するブロードキャスト領域とユニキャスト・データを送信するデマンドアサイン領域とから構成され、ブロードキャスト領域ではＢＣＣＨ、ＦＣＣＨ、ＲＦＣＨが送信される。ＢＣＣＨは、基地局ＩＤ、ＭＡＣフレーム番号等のシステム共通情報の報知に用いられ、ＦＣＣＨはそのＭＡＣフレームの構成を示す情報を報知し、ＲＦＣＨは、前ＭＡＣフレームにおけるランダムアクセスの成否および無線端末装置２で用いられるランダムアクセスパラメータ（初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、ＰＦ）、ＲＡスロット数およびその位置が報知される。
【００４１】
アップリンクはユニキャスト・データを送信するデマンドアサイン領域とＲＡスロットで構成されるランダムアクセス領域から構成される。ダウンリンク、アップリンクともデマンドアサイン領域では、ユニキャスト・データが送信される。
【００４２】
次に、図５に帯域割当要求送信方式を用いてデータを送信する場合のアクセスシーケンスを示す。
アクセスシーケンスは、大別すると３つのフェーズ、帯域要求フェーズ、データ送信フェーズ、ＡＣＫ受信フェーズ、から成る。帯域要求フェーズでは、データを送信するための帯域をランダムアクセスにより要求する。ランダムアクセスが成功し、無線基地局装置１へ帯域要求を送信できた場合、データ送信フェーズヘ移行する。無線端末装置２は、データ送信フェーズにおいて無線基地局装置１によりデータ送信用帯域が割り当てられるのを待つ。帯城の割当はＦＣＣＨにより指示される。帯域が割り当てられた場合、無線端末装置２はその帯域を用いてデータを送信し、ＡＣＫ受信フェーズヘ移行する。ＡＣＫ受信フェーズでは、無線基地局装置１が正常にデータを受信したことを示すＡＣＫが無線基地局装置から送られてくるのを待つ。無線端末装置２が無線基地局装置１からのＡＣＫを受信することで一つのアクセスシーケンスが終了する。
【００４３】
ランダムアクセスでは各無線端末装置２から送信されるパケット同士の衝突を回避するためバックオフを実施する。ランダムアクセスにおけるバックオフシーケンスを図６に示す。
【００４４】
無線基地局装置１はＭＡＣフレーム先頭のブロードキャスト領域においてＲＦＣＨを用いて、各クラスの初期・バックオフ・ウィンドウ・サイズ、ＰＦ、およびそのＭＡＣフレームにおけるＲＡスロット数とその位置の情報を送信する。無線端末装置２は毎ＭＡＣフレーム、ＲＦＣＨを受信することで、最新のパラメータを持つ。
【００４５】
無線端末装置２において送信データが発生した場合、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズからバックオフスロット数を算出する。算出されるバックオフスロット数は、０〜（初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ−１）の範囲の乱数を用いる。そして、ＭＡＣフレームのＲＡ領域において、算出したバックオフスロット数だけバックオフを実施したのち、ＲＡスロットにおいて帯域割当要求を送信する。送信データの発生したＭＡＣフレームにおけるＲＡスロット数が、算出したバックオフスロット数よりも少ない場合、バックオフの動作は次ＭＡＣフレームにおいて引き続き実施される。
【００４６】
図７にランダムアクセスにより直接データを送信する場合のアクセスシーケンスを示す。この方式ではランダムアクセススロットによりユーザデータを送信する。ランダムアクセスにより送信する場合、上記方式と同様にバックオフを行った後、送信を行うことで衝突の回避をする。送信の成否はＲＦＣＨにより端末に通知される。
【００４７】
図８にランダムアクセスにより直接データを送信する場合のフレーム構成を示す。この場合、上りスロットは全てランダムアクセススロットとなる。
【００４８】
次に図９に、無線基地局装置１が、スループットもしくはトラヒックにより、ユーザデータ直接送信方式もしくはトラヒックと帯域割当要求送信方式を切り替える場合のフローチャートを示す。本方式では、無線基地局装置１が、常にスループットもしくはトラヒックを計測しており（ステップＳ０１）、その値が予め定められた閾値よりも小さい場合ユーザデータ直接送信方式を選択し（ステップＳ０２）、大きい場合は帯域割当要求送信方式を選択する（ステップＳ０３）。
【００４９】
上記方式を用いた場合の伝送遅延特性を図１０に示す。図１０の伝送遅延特性において、横軸は正規化入力トラヒックであり、縦軸は、単位を秒とした伝送遅延時間である。
ユーザデータ直接送信方式では、トラヒックが低い場合、伝送遅延時間は低いがトラヒックが増加するに伴い遅延も増加し、トラヒックが０．２を超えたあたりから急激に増加する。一方、帯域割当要求送信方式では、トラヒックが高い場合でも伝送遅延時間の増加は抑えられているがトラヒックが低くても伝送遅延時間はある程度以上低くはならない。
【００５０】
これに対して、本実施形態による無線アクセスシステムでは、例えば、トラヒック＝０.２を切替閾値として用い、トラヒックが低い場合はユーザデータ直接送信方式を用い、トラヒックが高い場合は帯域割当要求送信方式を用いることで、適切に方式を選択し伝送遅延時間の低減を図ることが可能である。
【００５１】
なお、通信方式選択部１３は、トラヒック監視部１２が計測した計測値が、予め定められた閾値以上である場合には帯域割当要求送信方式を選択し、予め定められた閾値未満である場合にはユーザデータ直接送信方式を選択するが、この予め定められた閾値の値は、以下のようにして定めてもよい。
例えば、図１０に示すようなユーザデータ直接送信方式と帯域割当要求送信方式とのトラヒックに対する伝送遅延特性を、実測またはシミュレーションにより求め、このトラヒックに対する伝送遅延特性においてユーザデータ直接送信方式と帯域割当要求送信方式との交点となるトラヒックを求め、この交点として求めたトラヒックを予め定められた閾値としてもよい。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態による無線アクセスシステムによれば、ユーザデータ直接送信方式と帯域割当要求送信方式との２つのアクセス方式を用い、無線基地局装置１が、２方式を切り替える基準としてスループットもしくはトラヒックを用い、予め定められた閾値と比較することにより、いずれか一方の方式を選択することにより、適切に通信方式を選択し伝送遅延時間の低減を図ることが可能となる効果を奏する。
また、無線基地局装置１が、ランダムアクセススロットサイズの決定において入力トラヒックにおける送信データサイズの平均値を用いることにより、適切な送信データサイズで送信することが可能となる効果を奏する。
【００５３】
なお、実施の形態の説明においては、３つの方法により、送信部１４が、トラヒック監視部１２の測定したデータのサイズに基づいて、ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズを算出しているが、これに限られるものではなく、無線基地局装置１がランダムアクセススロットサイズ算出部を有するようにし、このランダムアクセススロットサイズ算出部が、トラヒック監視部１２の測定したデータのサイズに基づいて、ユーザデータ直接送信方式のランダムアクセススロットサイズを算出し、算出したランダムアクセススロットサイズを送信部１４に出力するようにしてもよい。また、送信部１４は、ランダムアクセススロットサイズ算出部から入力されたランダムアクセススロットサイズに基づいて、送信するようにしてもよい。
【００５４】
なお、図１における無線基地局装置１または無線端末装置２は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、この無線基地局装置１または無線端末装置２は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この無線基地局装置１または無線端末装置２はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、無線基地局装置１または無線端末装置２の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００５５】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の一実施形態による無線アクセスシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】無線基地局装置の一例としての構成を示す構成図である。
【図３】無線端末装置の一例としての構成を示す構成図である。
【図４】無線アクセスシステムで用いるＭＡＣフレームの構成を示すフレーム構成図である。
【図５】帯域割当要求送信方式を用いてデータを送信する場合のアクセスシーケンス図である。
【図６】ランダムアクセスにおけるバックオフシーケンス図である。
【図７】ユーザデータ直接送信方式を用いて直接データを送信する場合のアクセスシーケンス図である。
【図８】ランダムアクセスにより直接データを送信する場合のフレーム構成を示すフレーム構成図である。
【図９】無線基地局装置がスループットもしくはトラヒックによりユーザデータ直接送信方式と帯域割当要求送信方式を切り替える場合のフローチャートである。
【図１０】伝送遅延特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  無線基地局装置
２  無線端末装置
３  有線ネットワーク
４  無線回線
１１  受信部
１２  トラヒック監視部
１３  通信方式選択部
１４  送信部
１５  スケジューリング部
２１  データ送信部
２２  データ受信部
２３  選択方式情報検出部
２４  無線アクセス制御部
【図１】
0004536755.tif 000002
【図２】
0004536755.tif 000003
【図３】
0004536755.tif 000004
【図４】
0004536755.tif 000005
【図５】
0004536755.tif 000006
【図６】
0004536755.tif 000007
【図７】
0004536755.tif 000008
【図８】
0004536755.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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