(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１および第２の２つの無線局が複数の送信タイムスロットから構成される無線フレーム周期内で交互に送受信するＴＤＤ方式による固定無線アクセスシステムにおける無線通信方法において、
前記無線フレームを２つの期間に分割して、対向する無線局に対してそれぞれ送信期間として割り当て、該割り当てられた期間に初期値として一定の送信タイムスロット数を割り当てておき、
第１の無線局は、データが送信バッファにある場合は前記割り当てられた送信タイムスロットにより送信し、割り当てられた期間において、送信バッファにデータが存在しない揚合は、特定の信号を対向する第２の無線局に送信するとともに送信を停止して送信状態から受信状態に切り替え、
第１の無線局と対向する第２の無線局は前記特定の信号を受信した場合は受信状態から送信状態に切り替え、第１の無線局に割り当てられた送信タイムスロットで前記の第２無線局がデータを送信することにより伝送帯域を有効利用することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記特定の信号は、送信データとは明確に分別できる特定のパターンを持つタイムスロット内の信号であること、
を特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
一定期間データを受信しなかった場合に前記特定の信号を受信したと判断すること、
を特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記送信バッファにデータが存在しない場合において、残りの送信割り当て時間が、あらかじめ計算されているタイムスロットを送信してからタイムスロットが受信されて処理される時間よりも長い場合には前記特定信号を送信して受信状態へ切り替え、その他の場合は前記特定信号を送信せずに送信状態を継続すること、
を特徴とする請求項１〜３のひとつに記載の無線通信方法。
【請求項５】
対向する第１および第２の２つの無線局を有し、該無線局が複数のタイムスロットから構成される無線フレーム周期内で交互に送受信するＴＤＤ方式により通信する固定無線通信システムにおいて、
前記無線局の各々は対向する無線局に送信するデータを送信前に一時的に保存する送信バッファと、
特定の信号を送信タイムスロットに割り込ませて送信する特定信号挿入手段と、前記特定の信号を含むタイムスロットの受信を検出する特定信号検出手段と、送信バッファからのバッファ量情報をもとに前記特定信号挿入部へ特定信号の割り込み指示を行うとともに送信状態から受信状態への切り替えを指示し、また前記特定信号検出部からの特定信号検出情報をもとに受信状態から送信状態への切り替えを指示するタイミング制御手段と、前記タイミング制御手段との間で制御情報のやりとりを行い、送信と受信のタイミングを切り替える送受切り替え手段とを具備し、
前記無線フレームを２つの期間に分割して、対向する無線局に対してそれぞれ送信期間として割り当て、該割り当てられた期間に初期値として一定の送信タイムスロット数を割り当てておき、
第１の無線局は、データが前記送信バッファにある場合は前記割り当てられた送信タイムスロットにより送信し、割り当てられた期間において、前記送信バッファにデータが存在しない場合は、特定の信号を対向する第２の無線局に送信するとともに送信を停止して送信状態から受信状態に切り替え、
第１の無線局と対向する第２の無線局は前記特定の信号を受信した場合は受信状態から送信状態に切り替え、第１の無線局に割り当てられた送信タイムスロットで前記の第２無線局がデータを送信することにより伝送帯域を有効利用することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
対向する第１および第２の２つの無線局を有し、該無線局が複数のタイムスロットから構成される無線フレーム周期内で交互に送受信するＴＤＤ方式により通信する固定無線通信システムにおける無線通信装置において、
該無線装置の各々は対向する無線局に送信するデータを送信前に一時的に保存する送信バッファと、
特定の信号を送信タイムスロットに割り込ませて送信する特定信号挿入手段と、前記特定の信号を含むタイムスロットの受信を検出する特定信号検出手段と、送信バッファからのバッファ量情報をもとに前記特定信号挿入部へ特定信号の割り込み指示を行うとともに送信状態から受信状態への切り替えを指示し、また前記特定信号検出部からの特定信号検出情報をもとに受信状態から送信状態への切り替えを指示するタイミング制御手段と、前記タイミング制御手段との間で制御情報のやりとりを行い、送信と受信のタイミングを切り替える送受切り替え手段とを具備し、
前記無線フレームを２つの期間に分割して、対向する無線局に対してそれぞれ送信期間として割り当て、該割り当てられた期間に初期値として一定の送信タイムスロット数を割り当てておき、
第１の無線局は、データが前記送信バッファにある場合は前記割り当てられた送信タイムスロットにより送信し、割り当てられた期間において、前記送信バッファにデータが存在しない場合は、特定の信号を対向する第２の無線局に送信するとともに送信を停止して送信状態から受信状態に切り替え、
第１の無線局と対向する第２の無線局は前記特定の信号を受信した場合は受信状態から送信状態に切り替え、第１の無線局に割り当てられた送信タイムスロットで前記の第２無線局がデータを送信することにより伝送帯域を有効利用することを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上り信号と下り信号とを時分割して全２重通信を行う、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ、時分割復信）通信システムにおける通信方法、通信システムおよび無線局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定無線アクセスシステムにおいては、エントランス回線に光ファイバーを用いる方法があるが、柔軟なサービスエリア展開を可能にするためには無線によるエントランス回線を用いる方法が有効である（例えば、非特許文献１および特許文献１）。無線によるエントランス回線では無線局間で１対１の通信を行うポイント・トゥ・ポイント（Ｐ−Ｐ）方式を用いる。
【０００３】
図４にＰ−Ｐ方式をエントランスとして用いた固定無線アクセスシステムの例を示す。上位網と接続される収容局と、お客様宅に設置された加入者局Ｐ−ＭＰをポイント・トゥ・マルチポイント方式により収容するシステムの間をＰ−Ｐ方式による複数の無線エントランスにより接続する。また、法人システム向け用途等においては、Ｐ−Ｐ方式を単独で用いることにより２地点間の専用線を構成する方式も広く用いられている。
【０００４】
Ｐ−Ｐ方式の無線アクセスシステムでは、上りと下りの信号を分離する必要がある。分離する方式についてはＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ、周波数分割復信）およびＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ、時分割復信）があるが、周波数利用効率の観点ではＴＤＤが有効であるため、無線システムでは周波数の有効利用の観点からＴＤＤを用いることが多い。
【０００５】
図５に本発明が前提とするＴＤＤ方式の固定無線アクセスシステムの構成例を示す。ネットワークＮＷと接続された無線局１および無線局２は、同じ周波数チャネル内で時間領域を分割して交互に通信する。本構成では通信相手は互いに対応する無線局のみであるが、親局は複数の子局とそれぞれ個別の固定的な通信チャネルを用い、そのチャネル内でＴＤＤ通信する形態でも良い。
【０００６】
図６に従来のＴＤＤ通信方式における無線フレームの構成例を示す。無線フレーム周期（Ｔ）間を時分割し、無線局１の送信期間と無線局２の送信期間を設ける。送信期間内で、各無線局は同期を取るためのプリアンブル(ＰＲ)と複数の送信タイムスロット(ＴＳ)から構成される送信データを送受信する。また送受信間の遅延差等を吸収するためタイムスロット間にガードタイム（ＧＴ）を設ける。
【０００７】
図７に従来のＴＤＤ通信方式におけるデータ送受信例を示す。無線局１の送信期間の間は送信データの有無に関わらず、タイムスロット(ＴＳ＃１−ＴＳ＃ｍ)は無線局１に割り当てられ、その期間無線局２は受信状態に固定される。また、無線局２の送信期間の間は送信データの有無に関わらず、タイムスロット(ＴＳ＃ｍ＋１〜ＴＳ＃ｎ)は無線局２に割り当てられ、その期間無線局１は受信状態に固定される。そのため、通信帯域は動的に変更されない。従って、仮に一方の無線局において送信データが存在しない場合はその期間のタイムスロットは空きとなってしまい、通信帯域を有効に利用できないという問題がある。
【０００８】
通信帯域を動的に変更させる方法としてたとえば非特許文献１に示すようなＰ−ＭＰ方式におけるデマンドアサインにより帯域をスケジューリングするＴＤＭＡ方式を加入者局が１局である構成により適用する方法がある。
【０００９】
図８にデマンドアサインの動作を示す。基地局からのポーリングを受信すると、加入者局は送信待ちデータ量をデマンドとして送信する。基地局はデマンドを受け取り、基地局側の送信待ちデータ量との間で計算を行って上り下りそれぞれに送信を許可するデータ量を決定し、加入者局へは送信を許可するデータ量をアサインとして送信して指示する。このようにして送受信のデータ量を最適化することが可能になる。また、特許文献１のようにデマンドアサイン情報を送受信しないでスケジューリングする方法もある。この場合、自局の送信待ちスロット数と、相手局から受信したスロット数と基準スロット数とを無線フレームごとに比較することにより次回の送信データ量を自局内だけのスケジューリングにより決定する。
【００１０】
【非特許文献１】ワイヤレスＩＰアクセスシステムの試作機の設計と構成、ＮＴＴ  Ｒ＆Ｄ  Ｖｏｌ．５１  Ｎｏ．１１、社団法人電気通信協会、２００２年１１月１０日
【特許文献１】特開２００５−１７６１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上、前述の方法により通信帯域を動的に変更することが可能であるが、デマンドアサインを用いる方法では、デマンドおよびアサイン情報をデータとは別に送受信する必要がある。図９にデマンドアサインＴＤＭＡ方式の無線フレーム構成例を示す。デマンドおよびアサイン情報を送受信するための領域を設けているため、無線フレーム内における送信データの割合が低下し、伝送速度の上限値が小さくなってしまうという問題がある。
【００１２】
また、スケジューリングを用いているため計算による遅延が発生し、遅延の影響を受けるアプリケーションの伝送には好ましくない影響を与える恐れがある。
【００１３】
特許文献１においては、伝送速度の上限値低下は発生しないが、スケジューリングを行うため遅延が大きくなる恐れがあり、また、スケジューリングを行うためのＣＰＵを装置に実装する必要があり、装置構成を簡略化することが困難である。
【００１４】
本発明の目的は、上り信号と下り信号とを時分割して全２重通信を行う、ＴＤＤ(Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ、時分割復信)通信システムにおいて、伝送遅延を増加させること無しに、また伝送速度の上限値を低下させずに、対向する無線局間のタイムスロットを動的に変更することにより、伝送帯域を有効利用することを、簡易な回路構成により可能とするための無線通信方法、システムおよび無線局装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のひとつの特徴は、対向する第１および第２の２つの無線局が複数の送信タイムスロットから構成される無線フレーム周期内で交互に送受信するＴＤＤ方式による固定無線アクセスシステムにおける無線通信方法において、前記無線フレームを２つの期間に分割して、対向する無線局に対してそれぞれ送信期間として割り当て、該割り当てられた期間に初期値として一定の送信タイムスロット数を割り当てておき、第１の無線局はデータが送信バッファにある場合は前記割り当てられた送信タイムスロットにより送信し、割り当てられた期間において、送信バッファにデータが存在しない場合は、特定の信号を対向する第２の無線局に送信するとともに送信を停止して送信状態から受信状態に切り替え、第１の無線局と対向する第２の無線局は前記特定の信号を受信した場合は受信状態から送信状態に切り替え、第１の無線局に割り当てられた送信タイムスロットで前記の第２無線局がデータを送信することにより伝送帯域を有効利用する無線通信方法にある。
【００１６】
前記特定の信号は、送信データとは明確に分別できる特定のパターンを持つタイムスロット内の信号であることが好ましい。
【００１７】
一定期間データを受信しなかった場合に前記特定の信号を受信したと判断することが好ましい。
【００１８】
前記送信バッファにデータが存在しない場合において、残りの送信割り当て時間が、あらかじめ計算されているタイムスロットを送信してからタイムスロットが受信されて処理される時間よりも長い場合には前記特定信号を送信して受信状態へ切り替え、その他の場合は前記特定信号を送信せずに送信状態を継続することが好ましい。
【００１９】
本発明は、さらに、対向する第１および第２の２つの無線局を有し、該無線局が複数のタイムスロットから構成される無線フレーム周期内で交互に送受信するＴＤＤ方式により通信する固定無線通信システムにおいて、前記無線局の各々は対向する無線局に送信するデータを送信前に一時的に保存する送信バッファと、特定の信号を送信タイムスロットに割り込ませて送信する特定信号挿入手段と、前記特定の信号を含むタイムスロットの受信を検出する特定信号検出手段と、送信バッファからのバッファ量情報をもとに前記特定信号挿入部へ特定信号の割り込み指示を行うとともに送信状態から受信状態への切り替えを指示し、また前記特定信号検出部からの特定信号検出情報をもとに受信状態から送信状態への切り替えを指示するタイミング制御手段と、前記タイミング制御手段との間で制御情報のやりとりを行い、送信と受信のタイミングを切り替える送受切り替え手段とを具備し、前記無線フレームを２つの期間に分割して、対向する無線局に対してそれぞれ送信期間として割り当て、該割り当てられた期間に初期値として一定の送信タイムスロット数を割り当てておき、第１の無線局は、データが前記送信バッファにある場合は前記割り当てられた送信タイムスロットにより送信し、割り当てられた期間において、前記送信バッファにデータが存在しない場合は、特定の信号を対向する第２の無線局に送信するとともに送信を停止して送信状態から受信状態に切り替え、第１の無線局と対向する第２の無線局は前記特定の信号を受信した場合は受信状態から送信状態に切り替え、第１の無線局に割り当てられた送信タイムスロットで前記の第２無線局がデータを送信することにより伝送帯域を有効利用する無線通信システムを提供する。
【００２０】
本発明は、さらに、対向する第１および第２の２つの無線局を有し、該無線局が複数のタイムスロットから構成される無線フレーム周期内で交互に送受信するＴＤＤ方式により通信する固定無線通信システムにおける無線通信装置において、該無線装置の各々は対向する無線局に送信するデータを送信前に一時的に保存する送信バッファと、特定の信号を送信タイムスロットに割り込ませて送信する特定信号挿入手段と、前記特定の信号を含むタイムスロットの受信を検出する特定信号検出手段と、送信バッファからのバッファ量情報をもとに前記特定信号挿入部へ特定信号の割り込み指示を行うとともに送信状態から受信状態への切り替えを指示し、また前記特定信号検出部からの特定信号検出情報をもとに受信状態から送信状態への切り替えを指示するタイミング制御手段と、前記タイミング制御手段との間で制御情報のやりとりを行い、送信と受信のタイミングを切り替える送受切り替え手段とを具備し、前記無線フレームを２つの期間に分割して、対向する無線局に対してそれぞれ送信期間として割り当て、該割り当てられた期間に初期値として一定の送信タイムスロット数を割り当てておき、第１の無線局は、データが前記送信バッファにある場合は前記割り当てられた送信タイムスロットにより送信し、割り当てられた期間において、前記送信バッファにデータが存在しない場合は、特定の信号を対向する第２の無線局に送信するとともに送信を停止して送信状態から受信状態に切り替え、第１の無線局と対向する第２の無線局は前記特定の信号を受信した場合は受信状態から送信状態に切り替え、第１の無線局に割り当てられた送信タイムスロットで前記の第２無線局がデータを送信することにより伝送帯域を有効利用する無線通信装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上り信号と下り信号とを時分割して全２重通信を行う、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ、時分割復信）通信システムにおいて、簡易な回路構成で伝送遅延を増加させること無しに、また伝送速度の上限値を低下させずに、対向する無線局間のタイムスロットを動的に変更することにより、伝送帯域を有効利用することで周波数利用効率を向上させることが可能になるため、限られた周波数資源の中で、ＦＷＡシステムのサービス提供可能なエリアを拡大できる。さらに、システムの総スループットを向上できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に本発明における帯域割り当てのフローチャートを示す。
【００２３】
各無線局は自局が送信期間であるか受信期間であるかを判断する（１０）。初期値としては割り当てられた送信期間（１２）を持ち、自局の送信期間には基本的に自局がデータを送信する。
【００２４】
自局が送信期間（１２）である場合、送信バッファにデータが存在すれば（１４）送信期間終了まで送信状態（１６）を継続する。送信バッファにデータが存在しない場合には、送信期間の残りが、あらかじめ計算されているタイムスロットを送信してからタイムスロットが受信されて処理される時間ｔよりも長い場合（１８）には特定信号を送信して受信状態へ切り替え（２０）、送信期間を終了する（２２）。その他の場合は特定信号を送信せずに送信状態を継続（１６）する。送信期間が終了（２２）すると、受信期間（３２）へ切り替わる。
【００２５】
受信期間である場合、特定信号を受信（３４）しなければ受信状態を継続（３６）する。特定信号を受信（３４）した揚合は、送信状態に切り替えて（３８）送信状態を継続する。受信期間が終了すると（４０）、送信期間（１２）に切り替わる。
【００２６】
前記特定信号としては、疑似ランダムパターン、特定のパターンを繰り返すビット列、あるいは各タイムスロットにおけるヘッダ内の特定信号のフラグにビットを立てる等の情報を用いれば良い。
【００２７】
また、一定タイムスロット周期連続してデータを受信しないこと、あるいはオールゼロを受信することによって、特定信号を受信したと見なしても良い。
【００２８】
図２に本発明におけるデータ送受信例を示す。
【００２９】
無線局１の送信期間において無線局１の送信データがないことを検出すると、残りの送信期間が、タイムスロットを送信してからタイムスロットが受信されて処理される時間ｔ以上あれば、その時点で割り当てられているタイムスロット（ＴＳ＃ｊ）を用いて特定信号を送信して無線局１は受信状態に切り替わる。無線局２は前記ｔ時間経過後特定信号を識別して、送受信切り替え後の送信タイミングをタイムスロットと同期させるため、ｔ＋ＧＴ＋ｄ＝ｎ×ＴＳ（ｎは自然数、ＴＳは１タイムスロットの時間）となるように送信タイミングをｄ時間調整し、（ｔ＋ＧＴ＋ｄ）時間が経過したあとに割り当てられるタイムスロットに相当するＴＳ＃（ｊ＋ｋ）からＴＳ＃ｍを用いてデータを送信することが可能になる。ここでｄを調整時間と呼ぶ。無線局１と無線局２の送信状態、受信状態が反対の場合にも同様の処理によりタイムスロットが割り当てられる。そのため、仮に一方の無線局において送信データが存在しない場合においても対向する無線局がそのタイムスロットを使用してデータを送信することができるので、通信帯域を有効に利用できる。
【００３０】
図３に本発明の実施例における無線局１と無線局２の無線通信装置の構成例を示す。
【００３１】
無線局１および無線局２はネットワークＮＷに接続されるインタフェース部、送信データを送信前に一時的にためるバッファ、特定信号挿入部、特定信号検出部を含み、送受信する信号を処理する信号処理部、送受信を切り替える送受切り替え部、無線部へ信号を変調して送信する送信部、無線部からの受信波を復調する受信部、送受切り替えタイミングを制御するタイミング制御部、無線伝送する周波数への変換を行う無線部、から構成される。
【００３２】
送信時においては、バッファ内のデータ量情報をもとにタイミング制御部が特定信号挿入するかどうかを判断し、挿入する場合は特定信号挿入部へ挿入指示を行い、信号処理部は特定の信号を送信タイムスロットに割り込ませて対向する無線局に送信するとともに送受切り替え部はタイミング制御部からの制御情報をもとに送信状態から受信状態に切り替える。また、受信時においては、特定信号検出部が特定の信号を含むタイムスロットの受信を検出すると、タイミング制御部へ特定信号検出情報を送出する。タイミング制御部は特定信号検出情報を受け取ると送受切り替え部へ制御情報を送出する。送受切り替え部は制御情報をもとに受信状態から送信状態へ切り替える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における帯域割り当てのフローチャートである。
【図２】本発明におけるデータ送受信例を示す。
【図３】本発明における装置の構成例を示す。
【図４】Ｐ−Ｐ方式をエントランスとして用いた従来の固定無線アクセスシステムの例を示す。
【図５】従来のＴＤＤ方式の固定無線アクセスシステムの構成例を示す。
【図６】従来のＴＤＤ通信方式における無線フレームの構成例を示す。
【図７】従来のＴＤＤ通信方式におけるデータ送受信例を示す。
【図８】従来のデマンドアサインの動作を示す。
【図９】従来のデマンドアサインＴＤＭＡ方式の無線フレーム構成例を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１０  送信期間／受信期間の判断
１２  送信期間
１４  送信バッファにデータ存在か
１６  送信状態継続
１８  送信期間の残りがｔ時間以上か
２０  特定信号を送信して受信状態へ遷移
２２  送信期間終了
３２  受信期間
３４  特定信号受信か
３６  受信状態継続
３８  送信状態へ遷移
４０  受信期間終了
【図１】
0004852057.tif 000002
【図２】
0004852057.tif 000003
【図３】
0004852057.tif 000004
【図４】
0004852057.tif 000005
【図５】
0004852057.tif 000006
【図６】
0004852057.tif 000007
【図７】
0004852057.tif 000008
【図８】
0004852057.tif 000009
【図９】
0004852057.tif 000010