(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う通信制御システムであって、
単数パケットによって構成される前記パケットデータの送信に先だって、送信電力を変化させつつ第１プリアンブル信号を前記基地局に送信し、複数パケットによって構成される前記パケットデータの送信に先だって、送信電力を変化させつつ第２プリアンブル信号を前記基地局に送信するプリアンブル信号送信部と、
前記第１プリアンブル信号の受信に応じて共通パケットチャネルを前記移動局に割り当て、前記第２プリアンブル信号の受信に応じて個別制御チャネルを周期的に前記移動局に割り当てるチャネル割当部と、
前記パケットデータの送信処理と並行して、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報を予約信号として、前記個別制御チャネルを介して前記基地局に送信する予約信号送信部と、
前記基地局と前記移動局との同期をとるための同期信号を、前記個別制御チャネルを介して周期的に前記基地局に送信する同期信号送信部と、
前記予約信号の受信強度と前記パケットデータの量及び種別に関する情報とに基づいて、複数パケットによって構成される前記パケットデータを前記移動局が送信する電力である送信電力を決定する送信電力決定部と、
前記送信電力決定部によって決定された前記送信電力に関する情報を取得し、取得した該情報に基づいて、複数パケットによって構成される前記パケットデータを前記基地局に送信するパケットデータ送信部とを備え、
前記個別制御チャネルは、前記パケットデータが送信されるチャネルとは別途に割り当てられるチャネルであり、
前記送信電力決定部は、前記予約信号ではなくて前記同期信号を受信した場合には、前記同期信号の受信強度に基づいて前記送信電力を決定し、
前記パケットデータ送信部は、単数パケットによって構成される前記パケットデータを、前記第１プリアンブル信号の受信に応じて割り当てられた前記共通パケットチャネルを介して前記基地局に送信することを特徴とする通信制御システム。
【請求項２】
前記送信電力決定部は、前記予約信号について、第１番目の予約信号の送信電力を、前記第２プリアンブル信号の受信強度に基づいて決定し、第２番目以降の予約信号の送信電力を、先行する予約信号の受信強度に基づいて決定する機能を有し、
前記予約信号送信部は、前記送信電力決定部によって決定された前記予約信号の送信電力に関する情報を取得し、取得した該情報に基づく送信電力で該予約信号を送信する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の通信制御システム。
【請求項３】
前記個別制御チャネルは、前記個別制御チャネル同士で干渉しないように個別のコード、特定のタイミング、またはその両方を用いて無線区間において所定期間占有的に割り当てられたものであることを特徴とする請求項１に記載の通信制御システム。
【請求項４】
前記チャネル割当部は、所定期間内に前記移動局と前記基地局間で送受されるパケットデータが無い場合に、前記個別制御チャネルの割当を解除し、
前記所定期間は、通信中の送受パケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報を基に決定されることを特徴とする請求項１に記載の通信制御システム。
【請求項５】
前記予約信号の受信に応じて、送信方法を指示する許可信号を前記移動局に対して送信する許可信号送信部を有し、
前記許可信号には、前記パケットデータを時分割且つ符号分割多重を行うための送信タイミング及び送信レートが含まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の通信制御システム。
【請求項６】
前記基地局及び前記移動局間における干渉電力を検出する干渉電力検出部と、
干渉電力が所定のしきい値を超えた場合に、前記第１プリアンブル信号又は前記第２プリアンブル信号の送信を禁止する干渉防止部とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の通信制御システム。
【請求項７】
前記予約信号送信部は、前記パケットデータが送信されるチャネルと前記個別制御チャネルとが飽和状態となった場合に、前記予約信号の送信を停止し、前記パケットデータの量及び種別に関する情報を該パケットデータに付加する機能を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の通信制御システム。
【請求項８】
基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う通信制御方法であって、
単数パケットによって構成される前記パケットデータの送信に先だって、送信電力を変化させつつ第１プリアンブル信号を前記基地局に送信し、複数パケットによって構成される前記パケットデータの送信に先だって送信電力を変化させつつ第２プリアンブル信号を前記基地局に送信するステップ(1)と、
前記第１プリアンブル信号の受信に応じて共通パケットチャネルを前記移動局に割り当て、前記第２プリアンブル信号の受信に応じて個別制御チャネルを周期的に前記移動局に割り当てるステップ（２）と、
前記パケットデータの送信処理と並行して、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報を予約信号として、前記個別制御チャネルを介して前記基地局に送信するステップ(３)と、
前記基地局と前記移動局との同期をとるための同期信号を、前記個別制御チャネルを介して周期的に前記基地局に送信するステップ（４）と、
前記基地局が、前記予約信号の受信強度と前記パケットデータの量及び種別に関する情報とに基づいて、複数パケットによって構成される前記パケットデータを前記移動局が送信する電力である送信電力を決定するステップ(５)と
前記移動局が、前記基地局によって決定された前記送信電力に関する情報を取得し、取得した該情報に基づいて複数パケットによって構成される前記パケットデータを前記基地局に送信するステップ(６)と、
前記移動局が、単数パケットによって構成される前記パケットデータを、前記第１プリアンブル信号の受信に応じて割り当てられた前記共通パケットチャネルを介して前記基地局に送信するステップ（７）とを含み、
前記ステップ（５）では、前記予約信号ではなくて前記同期信号を受信した場合には、前記同期信号の受信強度に基づいて前記送信電力を決定し、
前記個別制御チャネルは、前記パケットデータが送信されるチャネルとは別途に割り当てられるチャネルであることを特徴とする通信制御方法。
【請求項９】
前記基地局は、前記予約信号について、第１番目の予約信号の送信電力を、前記第２プリアンブル信号の受信強度に基づいて決定し、第２番目以降の予約信号の送信電力を、先行する予約信号の受信強度に基づいて決定する機能を有し、
前記移動局は、前記基地局によって決定された前記予約信号の送信電力に関する情報を取得し、取得した該情報に基づく送信電力で該予約信号を送信する機能を有することを特徴とする請求項８に記載の通信制御方法。
【請求項１０】
前記個別制御チャネルは、前記個別制御チャネル同士で干渉しないように個別のコード、特定のタイミング、またはその両方を用いて無線区間において所定期間占有的に割り当てられたものであることを特徴とする請求項８に記載の通信制御方法。
【請求項１１】
前記基地局は、所定期間内に前記移動局と前記基地局間で送受されるパケットデータが無い場合に、前記個別制御チャネルの割当を解除し、
前記所定期間は、通信中の送受パケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報を基に決定されることを特徴とする請求項８に記載の通信制御方法。
【請求項１２】
前記予約信号の受信に応じて、送信方法を指示する許可信号を前記移動局に対して送信するステップ（８）をさらに含み、
前記許可信号には、前記パケットデータの時分割且つ符号分割多重を行うための送信タイミング及び送信レートが含まれることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の通信制御方法。
【請求項１３】
前記基地局及び前記移動局間における干渉電力を検出するステップ（９）と、
干渉電力が所定のしきい値を超えた場合に、前記第１プリアンブル信号又は前記第２プリアンブル信号の送信を禁止するステップ（１０）とをさらに含むことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の通信制御方法。
【請求項１４】
前記パケットデータが送信されるチャネルと前記個別制御チャネルとが飽和状態となった場合に、前記予約信号の送信を停止し、前記パケットデータの量及び種別に関する情報を該パケットデータに付加するステップ（１１）をさらに含むことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の通信制御方法。
【請求項１５】
基地局との間でパケットデータの送受信を行う移動局であって、
単数パケットによって構成される前記パケットデータの送信に先だって、送信電力を変化させつつ第１プリアンブル信号を前記基地局に送信し、複数パケットによって構成される前記パケットデータの送信に先だって、送信電力を変化させつつ第２プリアンブル信号を前記基地局に送信するプリアンブル信号送信部と、
前記パケットデータの送信処理と並行して、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報を予約信号として、前記基地局によって割り当てられる個別制御チャネルを介して前記基地局に送信する予約信号送信部と、
前記基地局と前記移動局との同期をとるための同期信号を、前記個別制御チャネルを介して周期的に前記基地局に送信する同期信号送信部と、
前記基地局において決定された送信電力に関する情報を取得し、取得した該情報に基づいて複数パケットによって構成される前記パケットデータを前記基地局に送信するパケットデータ送信部とを備え、
前記個別制御チャネルは、前記パケットデータが送信されるチャネルとは別途に割り当てられるチャネルであり、
前記パケットデータ送信部は、単数パケットによって構成される前記パケットデータを、前記第１プリアンブル信号の受信に応じて割り当てられた共通パケットチャネルを介して前記基地局に送信することを特徴とする移動局。
【請求項１６】
前記基地局は、前記予約信号について、第１番目の予約信号の送信電力を、前記第２プリアンブル信号の受信強度に基づいて決定し、第２番目以降の予約信号の送信電力を、先行する予約信号の受信強度に基づいて決定し、
前記予約信号送信部は、前記基地局において決定された予約信号の送信電力に関する情報を取得し、取得した該情報に基づく送信電力で該予約信号を送信する機能を有することを特徴とする請求項１５に記載の移動局。
【請求項１７】
前記個別制御チャネルは、前記個別制御チャネル同士で干渉しないように個別のコード、特定のタイミング、またはその両方を用いて無線区間において所定期間占有的に割り当てられたものであることを特徴とする請求項１５に記載の移動局。
【請求項１８】
前記個別制御チャネルの割り当ては、所定期間内に前記移動局と前記基地局で送受されるパケットデータが無い場合に解除され、
該所定期間は、通信中の送受パケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報を基に決定されることを特徴とする請求項１５に記載の移動局。
【請求項１９】
前記予約信号の受信に応じて、送信方法を指示する許可信号を前記基地局から受信する許可信号受信部をさらに備え、
前記許可信号には、前記パケットデータの時分割且つ符号分割多重を行うための送信タイミング及び送信レートが含まれることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれかに記載の移動局。
【請求項２０】
前記予約信号送信部は、前記パケットデータが送信されるチャネルと前記個別制御チャネルとが飽和状態となった場合に、前記予約信号の送信を停止し、前記パケットデータの量及び種別に関する情報を該パケットデータに付加する機能を有することを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれかに記載の移動局。
【請求項２１】
移動局との間でパケットデータの送受信を行う基地局であって、
単数パケットによって構成される前記パケットデータの受信に先だって、送信電力を変化させつつ送信される第１プリアンブル信号を前記移動局から受信し、複数パケットによって構成される前記パケットデータの受信に先だって、送信電力を変化させつつ送信される第２プリアンブル信号を前記移動局から受信するプリアンブル信号受信部と、
前記第１プリアンブル信号の受信に応じて共通パケットチャネルを前記移動局に割り当て、前記第２プリアンブル信号の受信に応じて個別制御チャネルを周期的に前記移動局に割り当てるチャネル割当部と、
前記パケットデータの送信処理と並行して送信され、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報である予約信号を、前記個別制御チャネルを介して受信する予約信号受信部と、
前記基地局と前記移動局との同期をとるための同期信号を、前記個別制御チャネルを介して周期的に前記移動局から受信する同期信号受信部と、
前記予約信号の受信強度と前記パケットデータの量及び種別に関する情報とに基づいて、複数パケットによって構成される前記パケットデータを前記移動局が送信する電力である送信電力を決定する送信電力決定部とを備え、
前記個別制御チャネルは、前記パケットデータが送信されるチャネルとは別途に割り当てられるチャネルであり、
前記送信電力決定部は、前記予約信号ではなくて前記同期信号を受信した場合には、前記同期信号の受信強度に基づいて前記送信電力を決定し、
単数パケットによって構成される前記パケットデータを、前記第１プリアンブル信号の受信に応じて割り当てられた前記共通パケットチャネルを介して前記移動局から受信することを特徴とする基地局。
【請求項２２】
前記送信電力決定部は、前記予約信号について、第１番目の予約信号の送信電力は、前記第２プリアンブル信号の受信強度に基づいて決定し、第２番目以降の予約信号の送信電力は、先行する予約信号の受信強度に基づいて決定する機能を有する請求項２１に記載の基地局。
【請求項２３】
前記個別制御チャネルは、前記個別制御チャネル同士で干渉しないように個別のコード、特定のタイミング、またはその両方を用いて無線区間において所定期間占有的に割り当てられたものであることを特徴とする請求項２１に記載の基地局。
【請求項２４】
前記チャネル割当部は、所定期間内に前記移動局と前記基地局間で送受されるパケットデータが無い場合に、前記個別制御チャネルを解除し、
該所定期間は、通信中の送受パケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報を基に決定されることを特徴とする請求項２１に記載の基地局。
【請求項２５】
前記予約信号の受信に応じて、送信方法を指示する許可信号を前記移動局に対して送信する許可信号送信部をさらに備え、
前記許可信号には、前記パケットデータの時分割且つ符号分割多重を行うための送信タイミング及び送信レートが含まれることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれかに記載の基地局。
【請求項２６】
前記移動局間における干渉電力を検出する干渉電力検出部と、
干渉電力が所定のしきい値を超えた場合に、前記第１プリアンブル信号又は前記第２プリアンブル信号の送信を禁止する干渉防止部とをさらに備えることを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれかに記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡパケット通信等、基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う通信制御システム、通信制御方法、移動機及び基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第３世代移動通信システムの一つであるＷ−ＣＤＭＡ方式では、トラヒックに応じて共通チャネルと個別チャネルを適応的に切り替える方式が採用されている。
【０００３】
共通チャネル（RACH：Random Access Channel）においてパケットは、プリアンブル部とデータ部に分離されている。移動局はデータ部の送信に先立って、プリアンブル部を小さな送信電力から予め定められたステップ幅で次第に増加させながら、無線基地局からの応答信号（AI：Acquisition Indicator）を受信するまで複数回送信する。無線基地局ではＲＡＣＨ上でプリアンブルを検出した場合、移動局に対してＡＩを送信する。移動局はこれを受信すると、直前に送信したプリアンブル信号の送信電力を基に決定される送信電力でデータ部の送信を開始する。この方法はパワーランピングと呼ばれ、パケット単位での送信電力制御を可能とする。
【０００４】
パケットの送信バッファ量があるしきい値以上になった場合は、当該移動局と無線基地局の間で回線交換と同様に個別チャネル（DCH：Dedicated Channel）が設定され、リソースが占有的に割り当てられる。この場合は付随する制御チャネルによって常時送信電力制御が行われるため、パワーランピングを行う必要はない。
【０００５】
一方、ランダムアクセスの効率化技術の一つとして、予約（Reservation）がある。これは移動局がパケットの送信に先立って非常に短い予約信号を無線基地局に送信し、無線基地局が自局のリソース割当状況等を鑑みながら衝突が起こらないように移動局のパケット送信を指示する方法であり、これまでにＲｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ   ＡＬＯＨＡ，ＳＲＭＡ（Split-channel Reservation Multiple Access）、ＰＲＭＡ（Packet Reservation Multiple Access）、ＤＱＲＵＭＡ（Distributed Queuing Request Update Multiple Access）等様々な方式が提案され、実用化されてきた。これらの方式の大半は予約信号をスロッテッドＡＬＯＨＡのようなランダムアクセスで送信する方法を採用しているが、その他にも各端末に固定的に割り当てられたミニスロットにおいて送信する方法（例えばCSMA：Global Scheduling Multiple Access）や、トラヒック種別に応じて両者を使い分ける方法（PODA：Priority-Oriented Demand Assignment）等がある。
【０００６】
また、予約を用いて無線基地局が移動局の送信を制御できるようにすることによって、お互い見通し内に無い移動局同士の信号衝突といった、いわゆる隠れ端末問題を解決することができる。さらに予約信号内にてパケットの優先度等を指定することによって、無線基地局側で優先度に応じたパケットの送信スケジュールが可能となり、上りパケット伝送におけるＱｏＳ制御にも対応することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＤＭＡ通信では遠近問題があり、セルラー環境で十分なチャネル効率を得るために電力制御が必須である。しかも無線区間ではフェージング、シャドーイング、干渉、及び移動局の移動等によって、伝送特性がダイナミックに変動する。そのためバースト的にトラヒックが発生するパケット通信においては、上述したパワーランピングのようにパケット送信毎に電力制御を行うことが必要となる。
【０００８】
しかしながら、この方法では、パケット毎にプリアンブル信号による送信電力の調整を行う必要があるため、オーバーヘッドが大きくなるという問題があると同時に、送信開始時点で送信電力を固定してしまうため、長いパケットを連続して送信することができない。さらにパケットの種別に応じたＱｏＳ制御を行うことが困難である。
【０００９】
一方、上述した予約方式では、送信電力制御について考慮されていないという問題がある。また、この予約方式では、伝送速度が高速になるほど、予約信号に対する無線基地局の応答遅延による効率の低下が大きく問題になる。また予約信号の送信がランダムアクセスである場合には、衝突によって予約信号が受け付けられるまでに遅延が発生する場合もあり、特に許容遅延時間の短い音声通信等のリアルタイム通信にとっては品質劣化が発生する恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は、オーバーヘッドや制御処理遅延を増大させることなく、パケット毎の電力制御を可能とし、通信品質の向上を図ることのできる通信制御システム、通信制御方法、及びこれらのシステム・方法において用いられる移動機、基地局を提供することをその課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う際に、パケットデータの送信に先立って送信されたプリアンブル信号の受信強度に基づいてパケットデータの送信電力を決定し、決定された送信電力に関する情報を移動局において取得し、取得した情報に基づいてパケットデータの送信を行うとともに、パケットデータの送信処理と並行して、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報を予約信号として基地局に送信することを特徴とする。
【００１２】
なお、本発明における送信電力の決定は、基地局において受信可能となるまでプリアンブル信号の送信強度を変化させて適切な受信強度を検出し、これに基づいて行うことが好ましいが、通信環境によっては、パケットの送信に先立って無線基地局に対して１回だけ送信されるものであってもよい。
【００１３】
また、本発明における送信電力の決定の方法としては、基地局においてプリアンブル信号若しくは予約信号を受信できた場合、当該移動局は、移動局に対して制御チャネルの割当を行い、この割り当てられた制御チャネルにおいて直前に送信したプリアンブル信号や予約信号の送信電力に基づいて制御チャネルの送信電力を決定するものが考えられる。
【００１４】
なお、本発明における予約信号は、後述する制御チャネルを介して単独の信号として送信してもよく、送信中のパケットに付随的に設けられた制御チャネルを用いて送信することができる。
【００１５】
本発明において、基地局は、予約信号について、第１番目の予約信号の送信電力を、プリアンブル信号の受信強度に基づいて決定し、それ以降の予約信号の送信電力を、先行する予約信号の受信強度に基づいて決定し、移動局は、決定された予約信号の送信電力に関する情報を取得し、取得した情報に基づく送信電力で予約信号を送信することが好ましい。
【００１６】
本発明において前記予約信号は、前記パケットデータが送信されるチャネルとは別途に設定された制御チャネルを介して周期的に移動局から基地局に対して送信されることが好ましい。
【００１７】
なお、ここにいう「周期的」とは、例えば、移動局に対して制御チャネルを特定のタイミングで周期的に割り当てることにより実現することができ、その周期は、移動局が送受を行っているパケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報に応じて決定することができる。
【００１８】
上記発明によれば、予約信号の送信に先立って、予めプリアンブルを用いた送信電力制御を行うとともに、予約信号により送信電力制御に関する情報を常に更新することができ、高能率な予約型アクセスが可能となる。すなわち、予約信号により、パケット送信処理と並行して、送信電力制御に関する情報を基地局に通知するため、後続のパケットの送信に際してはプリアンブルによる送信電力制御を行う必要が無く、これに伴うオーバーヘッドを削減することができるとともに、パケット長が長い場合でも送信電力制御を行いながら送信することが可能となる。さらに予約信号同士が衝突することによるチャネル効率の劣化を防ぐことも可能となる。
【００１９】
また、上記発明によれば、制御チャネルを介して予約信号を送信することにより、移動局はパケットの送信を行いながら、後続のパケットを送信するための予約信号の送信を行うことが可能となり、この予約信号に基づいて、無線基地局は移動局のパケットが順次送信できるように送信タイミングを制御することによって、予約信号送信からパケット送信開始までの応答遅延時間を移動局のパケット送信時間に重ね合わせることができ、チャネル効率を上げることが可能となる。
【００２０】
本発明において前記制御チャネルは、前記制御チャネル同士で干渉しないように個別のコード、特定のタイミング、またはその両方を用いて無線区間において所定期間占有的に割り当てられたものであることが好ましい。
【００２１】
また、本発明において前記制御チャネルの割り当ては、所定期間内に前記移動局と前記基地局間で送受されるパケットデータが無い場合に解除されるものであり、該所定期間は、通信中の送受パケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報を基に決定されることが好ましい。
【００２２】
なお、ここにいう制御チャネルの割り当ての解除は、移動局もしくは無線基地局からの要求があった場合に行うようにしてもよい。
【００２３】
本発明においては、基地局から前記予約信号の受信に応じて送信方法を指示する許可信号を前記移動局に対して送信し、前記許可信号には、前記パケットデータの時分割且つ符号分割多重を行うための送信タイミング及び送信レートが含まれることが好ましい。
【００２４】
なお、ここにいう許可信号では、前記移動局から前記予約信号が受信され、且つ当該移動局が既にパケットを送信中の場合は、送信中のパケットが終了する時点以降に、予約信号に係るパケットの送信を許可することが好ましい。
【００２５】
本発明における前記プリアンブル信号には、送信すべきパケットデータが単一のパケットから構成されている場合に、その旨を通知する情報が含まれ、基地局は、この通知に基づいて予約信号の送信方法を変更することが好ましい。なお、ここにいう「通知」としては、例えば、前記プリアンブル信号を、所定の信号パターンで変調することにより実現することができる。
【００２６】
また、ここにいう「送信方法を変更する」方式としては、例えば、単一パケットである場合には、制御チャネルを介した予約信号の送信を行わず、共通パケットチャネルによって送信されるパケットデータに予約信号（若しくはこれの内容に相当するパケットデータの量や種別に関する情報）を付加するものが考えられる。
【００２７】
さらに、上記発明では、前記基地局及び前記移動局間における干渉電力を検出し、干渉電力が所定のしきい値を超えた場合に、前記プリアンブル信号の送信を禁止することが好ましい。このプリアンブル信号を禁止する方法としては、例えば、基地局からの下り共通制御チャネルを介して送信される信号に、プリアンブル信号を禁止する旨のフラグを付加する等が考えられる。
【００２８】
また、上記発明では、前記パケットデータが送信されるチャネルと前記制御チャネルとが飽和状態となった場合に、前記予約信号の送信を停止し、前記パケットデータの量及び種別に関する情報を該パケットデータに付加することが好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の通信制御システム及び通信制御方法の実施形態について説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る通信制御システムの概略構成を示す説明図である。なお、本実施形態では、基地局配下に複数の端末が存在し、端末と基地局の間でパケットの送受を行い、且つパケットは無線区間上で符号分割多重されるＣＤＭＡパケット通信システムを例に説明する。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、本実施形態では、無線基地局１１が形成する無線ゾーン１２内に存在する複数の音声／動画端末１３及びデータ端末１４からのパケット信号が、共通の無線チャネル上で符号分割・パケット多重されて無線基地局１１に送信される。
【００３１】
これらの無線基地局１１及び端末１３，１４の構成について詳述する。図１（ｂ）は、本実施形態に係る無線基地局１１及び端末機１３，１４の内部構成を示すブロック図である。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、端末１３，１４は、送信部１２１と、受信部１２２と、信号変換部１２３と、信号解析部１２４と、送信電力制御部１２５と、チャネル制御部１２６と、制御信号生成部１２７と、パケット生成部１２８と、タイマー部１２９とを備えている。
【００３３】
送信部１２１は、無線通信回線を通じて無線基地局１１の受信部３１に信号を送信する回路であり、信号変換部１２３で変換された信号を送信する。この送信部１２１は、送信電力制御部１２５及びチャネル制御部１２６からの指示に従い、パケットデータやプリアンブル信号、予約信号等の信号を、所定の送信電力やチャネルにより送信する。
【００３４】
受信部１２２は、無線通信回線を通じて無線基地局１１の送信部３２から送信される割当信号や同期信号、確認信号等の信号を受信する回路であり、受信した信号は、信号変換部１２３に入力される。
【００３５】
信号変換部１２３は、送受信されるデータを所定の信号に変換する回路であり、符号化、復号化、拡散、逆拡散等の処理を行う。この信号変換部１２３は、本実施形態では、許可信号に含まれるパケットデータの時分割且つ符号分割多重を行うための送信タイミング及び送信レートに基づいて、パケットの変換を行う機能を備えている。
【００３６】
信号解析部１２４は、信号変換部１２３で変換された信号を解析し、解析結果を受信した信号の種類に応じて各部に出力する回路である。例えば、無線基地局１１から送信される割当信号や同期信号、ＴＰＣ、確認信号等を受信信号から抽出し、各部に出力する。
【００３７】
送信電力制御部１２５は、送信部１２１において送信される信号の送信電力を制御する回路であり、本実施形態では、信号解析部１２４から入力されたＴＰＣに基づいてパケット毎の送信電力を変化させる。また、送信電力制御部１２５は、パケットデータの送信に先だって、プリアンブル信号の送信出力を変化させ、パワーランピングを行う。
【００３８】
チャネル制御部１２６は、送信すべき信号をいずれのチャネルで出力するかを制御する回路であり、信号解析部１２４で抽出された割り当て信号や同期信号に基づいて、ランダムアクセスチャネルや個別制御チャネル、共通パケットチャネルを割り当てたり、解除したりする機能を有する。
【００３９】
このチャネル制御部１２６は、本実施形態では、予約信号を送信するチャネルとして個別制御チャネルを設定する。この個別制御チャネルは、個別制御チャネル同士で干渉しないように個別のコード、特定のタイミング、またはその両方を用いて無線区間において所定期間占有的に割り当てられている。
【００４０】
また、チャネル制御部１２６は、制御チャネルの割り当てについて、所定期間内に端末１３，１４と無線基地局１１間で送受されるパケットデータが無い場合に解除し、この所定期間は、信号解析部１２４の解析結果に応じて、通信中の送受パケットの種別、またはパケットのトラヒック状況、またはその両方の情報を基に決定する。
【００４１】
制御信号生成部１２７は、通信制御を行うための各種制御信号を生成する回路であり、本実施形態では、同期信号や予約信号を生成し、生成した信号は、瀬因業変換部１２３に入力される。また、この制御信号生成部１２７には、タイマー部１２９が接続されており、周期的に同期信号や予約信号を生成する機能を備えている。
【００４２】
また、本実施形態に係る制御信号生成部１２７は、送信すべきパケットデータが単一のパケットから構成されている場合にその旨を通知する情報を、プリアンブル信号に付加する機能を有している。具体的には、プリアンブル信号を、所定の信号パターンで変調する機能を有している。
【００４３】
パケット生成部１２８は、パケットデータを生成する回路であり、所定長以上のデータを分割し複数のパケットデータとする機能を有する。このパケット生成部１２８で生成されたパケットデータは、信号変換部１２３に出力される。
【００４４】
なお、本実施形態では、制御信号生成部１２７、信号変換部１２３、信号解析部１２４、送信電力制御部１２５及びパケット生成部１２８とによりパケットデータ送信部が構成されている。このパケットデータ送信部は、パケットデータの送信に先立って送信されたプリアンブル信号に基づいて無線基地局１１において決定されたパケットデータの量及び種別に関する情報を取得し、取得した情報に基づいてパケットデータの送信を行う。
【００４５】
すなわち、受信部１２２，信号変換部１２３及び信号解析部１２４により、無線基地局１１からの割り当て信号や確認信号を取得し、これらの信号に基づいて、送信電力制御部１２５が、送信部１２１におけるパケットデータの送信電力を変化させる。
【００４６】
また、本実施形態では、制御信号生成部１２７と、信号変換部１２３及び送信部１２１により、予約信号送信部が構成されている。予約信号送信部は、パケット生成部１２８によるパケットデータの送信処理と並行して、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報を予約信号として無線基地局１１に送信するものである。
【００４７】
一方、無線基地局１１は、受信部１３１と、送信部１３２と、信号変換部１３３と、信号解析部１３４と、送信強度測定部１３５と、送信方法決定部１３６と、制御信号生成部１３７と、タイマー部１３９とを有している。
【００４８】
受信部１３１は、端末１３，１４からの信号を、無線通信回線を通じて受信する回路であり、受信した信号は受信強度測定部１３５を介して、信号変換部１３３に出力される。送信部１３２は、各種信号を、無線通信回線を通じて端末１３，１４の受信部１２２に送信するものであり、送信チャネルや送信電力は、送信方法決定部１３６による決定に基づいて設定される。
【００４９】
信号変換部１３３は、送受信される信号を所定の信号形式に変換するものであり、送信時には、制御信号生成部１３７から取得した各信号について符号化、拡散化を行い送信部１３２に出力し、受信時には、受信強度測定部１３５を介して取得した受信信号について、復号化、逆拡散化を行った後、信号解析部１３４に出力する。
【００５０】
信号解析部１３４は、信号変換部１３３により変換された各種信号を解析するものであり、主として、端末１３，１４から送信された予約信号や同期信号の内容を解析し、信号に含まれている情報を抽出し、その解析結果を送信方法決定部１３６に出力する。例えば、予約信号に含まれている、パケットデータの量や種別に関する情報等を抽出する。また、この信号解析部１３４は、個別制御チャネルのリソース割当状況をチェックし、利用可能なスロット及びコードを選択する。この選択結果は、制御信号生成部１４７に出力され、制御信号生成部１４７において、割当信号に付加され、割り当て信号を介して端末１３，１４に通知される。
【００５１】
送信強度測定部１３５は、受信部１３１が受信したプリアンブル信号や予約信号の信号強度を測定し、その測定結果を送信方法決定部１３６に出力する。送信方法決定部１３６は、送信強度測定部１３５の測定結果及び、信号解析部１３４による解析結果に基づいて、送信電力や送信チャネル等を決定し、決定した送信方法を信号変換部１３３及び送信部１３２に出力する。
【００５２】
制御信号生成部１３７は、送信方法決定部１３６の決定に基づいて、確認信号や同期信号、割り当て信号を生成し、信号変換部１３３に出力するものである。この制御信号生成部１３７は、タイマー部１３９の制御に基づいて周期的に同期信号を生成する。
【００５３】
そして、これらの無線基地局１１及び端末１３，１４間のパケットデータの送受信は以下の方法式により行われる。図２は、本実施形態に係る無線チャネルの構成例と、個別制御チャネルの割当及び単独の固定長パケット送信手順を示す説明図である。
【００５４】
図２に示すように、無線チャネルは、上り（移動局（端末１３，１４）→無線基地局１１）及び下り（無線基地局１１→移動局（端末１３，１４））ともにスロット化されており、複数のスロット（本実施形態では１０スロット）を束ねてフレームが定義される。下りは、共通制御チャネル２１を有し、上りはランダムアクセスチャネル２２、個別制御チャネル２３、及び共通パケットチャネル２４が符号多重されている。なお、図２の例では、上りパケット転送に関連するチャネルのみを示しており、下りパケットの転送に関するチャネルについては省略している。
【００５５】
パケットの送信を行おうとする端末１３，１４は、まずランダムアクセスチャネル２２でプリアンブル信号２５の送出を開始する。この時、最初は小さな送信電力で送信を開始し、無線基地局１１からの応答が無ければ次第に送信出力を増加させて行く、いわゆるパワーランピング方法を用いる。なお、図２では。３回目に送信したプリアンブル信号が無線基地局１１によって受信された様子を示している。
【００５６】
プリアンブル信号を受信した無線基地局１１は、自ゾーン内における個別制御チャネル２３のリソース割当状況をチェックし、利用可能なスロット及びコードを選択して割当信号２６を用いて端末１３，１４に通知する。この時、端末１３，１４の送信パケットが１つの固定長パケット（単パケット）のみである場合、端末１３，１４は予め定められた特定のパターンでプリアンブル信号を送信することによって無線基地局１１にその旨を通知し、無線基地局１１は当該パターンのプリアンブル信号を受信した場合、個別制御チャネルの割当を行う代わりに共通パケットチャネル２４の割当を行う。
【００５７】
共通パケットチャネル２４は、複数の端末１３，１４からの上りパケットが時分割及び符号分割多重されていることから、割当てに当たっては無線リソースの使用状況を考慮し、全体として上りチャネルの許容容量を超えないようにパケットの送信スロットタイミング及び送信レート等が指示される。個別制御チャネルを割り当てられた端末１３，１４は、パワーランピングによって決定された送信電力を用いて、図２に示したように、パイロットシンボルを含む同期信号２７の送信を開始するか、或いは後述するデータパケットの送信のための予約信号を直接的に送出する。
【００５８】
同期信号は、予め定められた周期で繰り返し送信されるが、無線基地局１１からも同期信号２８が送信され、この中で当該端末１３，１４に対する送信電力制御（TPC：Transmission Power Control）コマンドが送信され、端末１３，１４からの送信電力が常に適切となるように制御される。単パケット送信の場合はパワーランピングによって決定された送信電力で直接共通パケットチャネル上でデータパケット２９の送信を行う。
【００５９】
図３では、個別制御チャネル３３を割当てられた端末１３，１４が、データパケット３７を送信する手順を示したものである。
【００６０】
パケットの送信を行おうとする端末１３，１４は、個別制御チャネルにおいて同期信号３８の代わりに、送信バッファ内のパケット数の情報を含む予約信号３５を送信する。これを受信した無線基地局１１は、上り共通パケットチャネル３４のリソースの使用状況を考慮して、全体として上りチャネルの許容容量を超えないようにパケットの送信スロットタイミング、送信に使用できるスロット数、及び送信レートを許可信号３６において指示する。許可信号はまたＴＭＣコマンドが含まれており、端末は上り共通パケットチャネル３４において指定されたタイミング、送信レート、及び送信電力を用いて指定された個数分のスロットを使用してデータパケット３７の送信を行う。
【００６１】
ところで個別制御チャネルは周期的に割当てられていることから、端末１３，１４はデータ送信中も予約信号３１０を送信することが可能であり、引き続き送信バッファ内にパケットが溜まっている場合は追加予約を行うことができる。この結果、先行するデータパケット３７の送信終了後、直ちに後続のデータパケット３７を送信することが可能となる。パケットの送信が終了すると、再び同期信号３８の送信を継続する。
【００６２】
以上で説明したとおり、パケット送信状態にある端末は個別制御チャネルを割り当てられているが、一定期間送信パケットが無い場合は図４に示すように割当を解除する。ここでは一定時間経過後、無線基地局１１が下り共通制御チャネルの同期信号４６で割当解除を端末に通知しており、以降端末は割り当てられていた個別制御チャネル上での同期信号４５送信を停止する。
【００６３】
図４では、無線基地局１１から開放する手順を示したが、端末１３，１４側から割当解除を行うことも同様の手順を用いることにより可能である。
【００６４】
次に、端末１３，１４及び無線基地局１１１３，１４の動作をフローチャートを用いて説明する。図５は端末１３，１４の動作フローを示している。待ち受け状態にある端末１３，１４に送信パケットが生じた場合（Ｓ１０２）、そのパケットが単パケットであるか否かの判断を行い（Ｓ１０３）、単パケットである場合には、単パケット送信用として特定のパターンで変調されたプリアンブル信号の送信を行う（Ｓ１１３、Ｓ１１４）。具体的には、送信電力を変えながら無線基地局１１から許可信号を受信するまで（Ｓ１１４）行われ、許可信号を受信した場合には直前のプリアンブル信号送信に使用した送信電力を基に決定される送信電力を用い、かつ許可信号にて指定されたタイミング及び伝送レートで共通パケットチャネル上で単パケットの送信を行う（Ｓ１１５）。
【００６５】
一方、ステップＳ１０３において、送信パケットが単パケットで無いと判断された場合は、単パケット送信に使用したプリアンブル信号パターンとは別のプリアンブル信号を送信する（Ｓ１０４）。この時、送信パケットのトラヒック特性やＱｏＳ要求に合わせて数種類のプリアンブル信号パターンを用意し、あらかじめ無線基地局１１に通知することによって、個別制御チャネルの周期や開放するまでのアイドル時間を変えることが可能となる。ここではプリアンブル信号＃ｎをｎ番目のパターンを持つプリアンブル信号とする。
【００６６】
次いで、端末１３，１４は、割当信号を受信するまで電力を変化させながら複数回、プリアンブル信号＃ｎを送信する（Ｓ１０４，Ｓ１０５）。無線基地局１１からの割当信号では、タイミングとコード、及び＃ｎに対応する周期で個別制御チャネルが指定されており、端末１３，１４は指定された個別制御チャネル上においてプリアンブル信号のパワーランピングによって決まる送信電力を用いてパケットの予約信号を送信する（Ｓ１０６）。
【００６７】
その後、予約信号に対する許可信号を受信した場合（Ｓ１０７）、許可信号内で指定される送信タイミング、使用スロット数、送信レート、及びＴＣＰコマンドに基づく送信電力の情報に基づいて、共通パケットチャネル上にてパケットの送信を開始する（Ｓ１０８）。
【００６８】
このパケットの送信中、個別制御チャネルの送信周期が到来したか否かの判断を行うとともに、予約されていないパケット（未予約送信パケット）の有無を判断する（Ｓ１０９）。このステップＳ１０９において、個別制御チャネルの送信周期が到来し、且つ未予約送信パケットが端末１３，１４の送信バッファ内に存在する場合、パケットの送信と並行して予約信号を送信し（Ｓ１０６）、同様に許可信号を受信する（Ｓ１０７）ことによってパケットを継続して送信することが可能となる。
【００６９】
ステップＳ１０９において、未予約送信パケットが無いと判断された場合には、パケットの送信が終了したものとみなし、個別制御チャネルにおいて同期信号を周期的に送信する（Ｓ１１０）。この同期信号の送信した後、＃ｎに対応する期間における送信パケットが存在するか否かの判断を行い（５−１４）、送信パケットが存在しない場合には、個別制御チャネルの割当が解除される（Ｓ１１２）。ステップＳ１１１において、送信パケットが存在する場合には、未予約送信パケットの有無を判断し（Ｓ１０９）、この判断結果に応じて、上記同様、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７の処理、またはＳ１１０の処理を行う。
【００７０】
次いで、無線基地局１１における動作について説明する。図６は、無線基地局１１における動作を示すフロー図６である。
【００７１】
同図（ａ）に示すように、無線基地局１１は、先ず、ランダムアクセスチャネルにおいてプリアンブル信号を待ち受ける（Ｓ２０２）。プリアンブル信号＃ｎを受信した場合は、個別制御チャネルを用いたアクセス制御プロセスである「処理１」が起動される（Ｓ３０１）。ステップＳ２０２において、プリアンブル信号を受信しない場合には、単パケット送信用プリアンブル信号を受信したか否かの判断を行い（Ｓ２０３）、単パケット送信用プリアンブル信号を受信した場合は、単パケット受信のためのプロセスである「処理２」が起動される（Ｓ４０１）。
【００７２】
「処理１（Ｓ３０１）」では、図６（ｂ）に示すように、無線基地局１１における無線リソースの使用状況に応じて個別制御チャネルを端末に割当てる（Ｓ３０２）。このとき、＃ｎに応じた周期と送信を開始するスロットタイミング、及びコードを指定する。
【００７３】
次いで、個別制御チャネル上で端末１３，１４から周期的に送信される同期信号の受信電界強度等に基づき、下り共通制御チャネルで送信されている同期信号内にて当該端末１３，１４に対する送信電力制御を行うとともに（Ｓ３０３）、予約信号が受信されたか否かの判断を行う（Ｓ３０４）。
【００７４】
ステップＳ３０４において、予約信号を受信した場合は、上りチャネルの無線リソースの使用状況を考慮し、かつ当該端末がパケット送信中であれば送信期間が重ならないようにタイミングを調整し、上りチャネルの許容容量を超えないようにパケット送信タイミング、送信スロット数、及び送信レートの計算を行い（Ｓ３０７）、それらの情報を含む許可信号を端末１３，１４に対して送信する（Ｓ３０８）。続いて、その後共通パケットチャネルにてパケットの受信を行い（Ｓ３０９）、パケット受信中も継続して送信電力制御を行い（Ｓ３１０）、パケット受信が終了したか否かの判断を行う（Ｓ３１１）。
【００７５】
ステップＳ３１１において、パケット受信が終了したと判断した場合、端末からの同期信号に基づく送信電力制御（Ｓ３０３）動作に戻り、終了していないと判断した場合には、送信電力制御（Ｓ３１０）を引き続き行う。
【００７６】
ステップＳ３０４において、予約信号を受信していないと判断した場合には、次いで、＃ｎに対応した期間内に、端末から新たなパケット送信があったか否かの判断を行い（Ｓ３０５）、有れば、ステップＳ３０３の送信電力制御に戻り、無ければ、当該端末に割り当てていた個別制御チャネルを解除する（Ｓ３０６）。
【００７７】
また、上述した「処理２（Ｓ４０１）」では、単パケット送信のための送信タイミング、送信レートを予約信号受信時と同様にして計算して（Ｓ４０２）、許可信号を用いて端末に通知し（Ｓ４０３）、当該単パケットの受信を行う（Ｓ４０４）。
【００７８】
（効果）
以上に説明したように、本実施形態の通信制御システム及び通信制御方法によれば、ＣＤＭＡ等において不可欠な送信電力制御を行いながら、且つ予約信号による予約型アクセスを行うことによって、高いチャネル効率の実現と上りパケットのＱｏＳ制御が可能となる。
【００７９】
また、本実施形態では、制御チャネルが各端末１３，１４に個別かつ周期的に割り当てられることから、この制御チャネルを介して予約信号や同期信号を無線基地局１１に送信することができ、常に送信電力制御に関する情報を更新することができ、かつ同期状態を保持することで、後続のパケットの送信に際してはパワーランピングに伴うオーバーヘッドを削減することができる。
【００８０】
さらに、個別制御チャネルを介して予約信号を送信するため、予約信号同士が衝突することがなく、ランダムアクセスにおいて高トラヒック時にけるスループットの急激な劣化を回避することができる。また、端末１３，１４は、パケットの送信と予約信号の送信を同時に行うことができることから、送信タイミングを制御することによってパケットを連続的に送信することが可能となり、チャネル効率を上げることが可能となる。
【００８１】
さらに、無線チャネルのトラヒック、及び各パケットの要求する許容遅延時間等に合わせて個別制御チャネルの使用を制御できるため、制御チャネルのリソース有効利用とパケットのＱｏＳ満足度のバランスを制御することが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、送信すべきパケットがバースト的ではなく、単独で発生する場合には制御チャネルを固定的に割り当てず、共通パケットチャネルを介して送信するため、無線リソースが無駄に使用されることを防ぐことが可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ＣＤＭＡ方式等、基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う際に、パワーランピングや応答信号受信によるオーバーヘッドや制御処理遅延を低減させつつ、パケット毎の電力制御を可能とし、通信品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるシステムの構成を示すものであり、（ａ）はその概要を示し、（ｂ）は端末及び基地局の内部構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における個別制御チャネル割当動作と単パケット送信動作を示す図である。
【図３】本実施形態におけるデータパケットの連続送信動作を示す図である。
【図４】本実施形態における個別制御チャネル割当解除動作を示す図である。
【図５】移動局の動作フローである。
【図６】無線基地局の動作フローである。
【符号の説明】
１１  無線基地局
１２  無線基地局の形成する無線ゾーン
１３  音声／動画端末
１４  データ端末
２１，３１，４１  下り共通制御チャネル
２２，３２，４２  上りランダムアクセスチャネル
２３，３３，４３  上り個別制御チャネル
２４，３４，４４  上り共通パケットチャネル
２５  プリアンブル信号
２６  割当信号
２７，３８，４５  上り同期信号
２８，３９，４６  下り同期信号
２９  単パケット
３５  予約信号
３６  許可信号
３７  （先行）データパケット
３１０  予約信号（追加予約）
３１１  （後続）データパケット
【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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