JP5479553B2 - 通信方法およびそれを利用した端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信技術に関し、特に基地局装置にチャネルを割り当てられる通信方法およびそれを利用した端末装置に関する。

無線基地局と無線移動局によって構成される移動通信システムでは、無線基地局が、無線移動局に対して、リソースとして、チャネルを割り当てる。また、割り当てられたチャネルを使用しながら、無線基地局と無線移動局との間において、通信がなされる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２７０９４１号公報

一般的に、無線通信において、限りある周波数資源の有効利用が望まれている。特に、通信速度の高速化に伴い、その要請はさらに高まっている。この要請に応えるための技術のひとつが、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式であり、これは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤと組合せ可能である。ＯＦＤＭＡとは、ＯＦＤＭを利用しながら複数の端末装置を周波数多重する技術である。このようなＯＦＤＭＡでは、複数のサブキャリアによってサブチャネルが形成されており、複数のサブチャネルによってマルチキャリア信号が形成されている。

また、ＴＤＭＡと組み合わされることによって、マルチキャリア信号は、時間軸上において複数のタイムスロットに分割される。その結果、基地局装置は、少なくともひとつのタイムスロットにおけるサブチャネルを端末装置に割り当てることによって、端末装置とのデータ通信を実行する。広帯域なアプリケーションを利用する場合、端末装置は、複数のリソース、つまり複数のサブチャネルを必要とする。このようなアプリケーションを多くの端末装置が利用するためには、各端末装置が複数の基地局装置からサブチャネルを確保できるようなサブチャネル割当が必要になる。

一方、基地局装置と端末装置との距離は、端末装置単位によって異なる。端末装置は、基地局装置によって規定されたタイムスロットにおさまるように、割り当てられたサブチャネルのパケット信号を送信しなければならない。しかしながら、基地局装置と端末装置との距離が長ければ、端末装置によって送信されたパケット信号は、タイムスロットよりも遅れたタイミングにて基地局装置に受信されることがある。その際、基地局装置は、タイムアライメントを実行する。タイムアライメントでは、基地局装置が、パケット信号の送信タイミングを早くするように端末装置に指示する。複数の基地局装置のそれぞれから端末装置がサブチャネルを割り当てられており、かつ同一のタイムスロットに含まれた別のタイムスロットが割り当てられている場合、端末装置は、複数の基地局装置のそれぞれからタイムアライメントの指示を受けつける。その結果、端末装置において送信タイミングが不明になってしまう。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の基地局装置からサブチャネルを割当可能な端末装置に対して、タイムアライメントの指示を確実に実行させる通信技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の端末装置は、複数のサブチャネルの周波数多重によってタイムスロットが形成されており、複数の基地局装置からひとつのタイムスロットに含まれた別のサブチャネルが割り当てられることによって、複数の基地局装置のそれぞれと通信する通信部と、通信部が通信している複数の基地局装置のそれぞれから、タイムアライメントの指示を受けつける受付部と、受付部において受けつけた複数のタイムアライメントの指示をもとに送信タイミングを決定し、決定した送信タイミングによる送信を通信部に指示する指示部と、を備える。

本発明の別の態様は、通信方法である。この方法は、複数のサブチャネルの周波数多重によってタイムスロットが形成されており、複数の基地局装置からひとつのタイムスロットに含まれた別のサブチャネルが割り当てられることによって、複数の基地局装置のそれぞれと通信するステップと、通信している複数の基地局装置のそれぞれから、タイムアライメントの指示を受けつけるステップと、受けつけた複数のタイムアライメントの指示をもとに送信タイミングを決定し、決定した送信タイミングによる送信を指示するステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、複数の基地局装置からサブチャネルを割当可能な端末装置に対して、タイムアライメントの指示を確実に実行させることができる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるフレーム構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるフレーム構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるフレーム構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるサブチャネルの配置を示す図である。 図１の基地局装置の構成を示す図である。 図１の端末装置の構成を示す図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、図１の通信システムにおける上り回線の送受信タイミングを示す図である。 図７（ａ）−（ｂ）は、図１の通信システムにおける上り回線の別の送受信タイミングを示す図である。 図４の基地局装置によって割り当てられたサブチャネルを示す図である。 図４の基地局装置によって割り当てられたサブチャネルを示す図である。 図４の基地局装置によって割り当てられたサブチャネルを示す図である。 図１の通信システムによる割当手順を示すシーケンス図である。 図４の基地局装置による割当手順を示すフローチャートである。 図５の端末装置による送信タイミングの指示手順を示すフローチャートである。 図５の端末装置による送信タイミングの別の指示手順を示すフローチャートである。 図５の端末装置による送信タイミングのさらに別の指示手順を示すフローチャートである。

本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、基地局装置と、少なくともひとつの端末装置によって構成される通信システムに関する。通信システムにおいて、各フレームは、複数のタイムスロットが時間分割多重されることによって形成され、各タイムスロットは、複数のサブチャネルが周波数分割多重されることによって形成されている。また、各サブチャネルは、マルチキャリア信号によって形成されている。ここで、マルチキャリア信号としてＯＦＤＭ信号が使用されており、周波数分割多重としてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が使用されている。ＯＦＤＭＡ方式とは、ＯＦＤＭを利用しながら複数の端末装置を周波数多重する技術である。

基地局装置は、各タイムスロットに含まれた複数のサブチャネルのそれぞれを端末装置に割り当てることによって、複数の端末装置との通信を実行する。一方、端末装置と基地局装置との間の距離が大きい場合、端末装置から送信されたパケット信号が、基地局装置において規定されたタイムスロットにおさまらないこともある。その際、基地局装置は、タイムアライメントを実行することによって、端末装置に対して、パケット信号の送信タイミングの修正を指示する。前述のごとく、複数の基地局装置から端末装置がサブチャネルを割り当てられる場合に、これらのサブチャネルが同一のタイムスロットに含まれていれば、端末装置は、複数の基地局装置から異なったタイムアライメントの指示を受けつけることもある。その結果、端末装置では、どちらのタイムアライメントの指示にしたがえばよいか不明になる。これに対応するために、本実施例に係る通信システムは、以下の処理を実行する。

基地局装置は、端末装置に複数のサブチャネルを割り当てる場合、複数のタイムスロットにまたがるようなサブチャネルを選択せずに、ひとつのタイムスロットに含まれるようなサブチャネルを選択する。つまり、基地局装置は、複数のサブチャネルを含んだタイムスロットの数が少なくなるように、複数のサブチャネルを選択する。また、基地局装置は、選択したサブチャネルを端末装置に割り当てることによって、端末装置との通信を実行する。その結果、端末装置は、別の基地局装置から割り当てられたタイムスロットを使用する。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、基地局装置１０、端末装置１２と総称される第１端末装置１２ａ、第２端末装置１２ｂ、第３端末装置１２ｃを含む。

基地局装置１０は、一端に無線ネットワークを介して端末装置１２を接続し、他端に図示しない有線ネットワークを接続する。また、端末装置１２は、無線ネットワークを介して基地局装置１０に接続する。基地局装置１０は、複数の端末装置１２に対して通信チャネルを割り当てることによって、複数の端末装置１２との通信を実行する。具体的には、基地局装置１０は、制御信号を報知しており、端末装置１２は、制御信号を受信することによって、基地局装置１０の存在を認識する。その後、端末装置１２が基地局装置１０に対してチャネル割当の要求信号を送信し、基地局装置１０は、受信した要求信号に応答して、端末装置１２に通信チャネルを割り当てる。

また、基地局装置１０は、端末装置１２に割り当てた通信チャネルに関する情報を送信し、端末装置１２は、割り当てられた通信チャネルを使用しながら、基地局装置１０との通信を実行する。その結果、端末装置１２から送信されたデータは、基地局装置１０を介して、有線ネットワークに出力され、最終的に有線ネットワークに接続された図示しない通信装置に受信される。また、通信装置から端末装置１２への方向にもデータは伝送される。なお、図１には、ひとつの基地局装置１０が示されているが、通信システム１００は、複数の基地局装置１０を含んでもよく、端末装置１２は、いずれかの基地局装置１０から通信チャネルを割り当ててもらえれば、通信を実行できる。また、端末装置１２が基地局装置１０と通信可能であるか否かは、一般的に、基地局装置１０と端末装置１２との相対的な位置関係に依存する。

以上の説明において、通信チャネルは、前述のサブチャネルとタイムスロットの組合せによって特定される。また、基地局装置１０は、複数のタイムスロットと、複数のサブチャネルを有しているので、複数のタイムスロットによってＴＤＭＡを実行しつつ、複数のサブチャネルによってＯＦＤＭＡを実行する。ここで、端末装置１２は、基地局装置１０において規定されたタイムスロットにおさまるように、データを送信する。一方、基地局装置１０から離れた位置に端末装置１２が存在すれば、端末装置１２から基地局装置１０への伝搬遅延が長くなる。そのため、端末装置１２から送信されたデータが、タイムスロットのタイミングよりも遅くなることもあり得る。このような状態の発生を低減するために、基地局装置１０は、タイムアライメントを実行する。つまり、基地局装置１０は、タイムスロットよりも遅れたタイミングにて、端末装置１２からのデータを受信した場合、端末装置１２に対して送信タイミングを早めるように指示する。

図２（ａ）−（ｃ）は、通信システム１００におけるフレーム構成を示す。図の横方向が時間軸に相当する。フレームは、８つのタイムスロットの時間多重によって形成されている。また、８つのタイムスロットは、４つの上りタイムスロットと４つの下りタイムスロットから構成されている。ここでは、４つの上りタイムスロットを「第１上りタイムスロット」から「第４上りタイムスロット」として示し、４つの下りタイムスロットを「第１下りタイムスロット」から「第４下りタイムスロット」として示す。また、図示したフレームは、連続して繰り返される。

なお、フレームの構成は、図２（ａ）に限定されず、例えば、４つのタイムスロットや１６個のタイムスロットによって構成されてもよいが、ここでは、説明を明瞭にするために、フレームの構成を図２（ａ）として説明する。また、説明を簡潔にするために、上りのタイムスロットと下りのタイムスロットの構成は、同一であるとする。そのため、上りタイムスロットと下りタイムスロットのいずれかについてのみ説明を行う場合もあるが、他方のタイムスロットも同様の説明が有効である。さらに、図２（ａ）に示されたフレームが複数連続することによって、スーパーフレームが形成される。ここでは、一例として、「２０」個のフレームによって、スーパーフレームが形成されているものとする。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のうちのひとつのタイムスロットの構成を示す。図の縦方向が周波数軸に相当する。図示のごとく、ひとつのタイムスロットは、「第１サブチャネル」から「第１６サブチャネル」までの「１６」個のサブチャネルの周波数多重によって形成される。また、これらの複数のサブチャネルは、周波数分割多重されている。各タイムスロットが図２（ｂ）のように構成されているので、タイムスロットとサブチャネルとの組合せによって、前述の通信チャネルが特定される。また、図２（ｂ）のうちのひとつのサブチャネルに対応したフレーム構成が図２（ａ）であるとしてもよい。なお、ひとつのタイムスロットに配置されるサブチャネルの数は、「１６」個でなくてもよい。ここで、上りタイムスロットにおけるサブチャネルの割当と、下りタイムスロットにおけるサブチャネルの割当とは、同一であるものとする。また、スーパーフレームを単位にして、少なくともひとつの制御信号が割り当てられるものとする。例えば、スーパーフレームに含まれた複数の下りタイムスロットのうち、ひとつのタイムスロットのひとつのサブチャネルに制御信号が割り当てられる。また、上り回線も同様である。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）のうちのひとつのサブチャネルの構成を示す。図２（ａ）や図２（ｂ）と同様に、図の横方向が時間軸に相当し、図の縦方向が周波数軸に相当する。また、周波数軸に対して、「１」から「２９」の番号を付与しているが、これらは、サブキャリアの番号を示す。このように、サブチャネルは、マルチキャリア信号によって構成されており、特にＯＦＤＭ信号によって構成されている。図中の「ＴＳ」は、トレーニングシンボルに相当し、既知の値によって構成される。また、「ＴＳ」中に制御信号が含まれてもよいものとする。「ＧＳ」は、ガードシンボルに相当し、ここに実質的な信号は配置されない。「ＰＳ」は、パイロットシンボルに相当し、既知の値によって構成される。「ＤＳ」は、データシンボルに相当し、送信すべきデータである。「ＧＴ」は、ガードタイムに相当し、ここに実質的な信号は配置されない。

図３は、通信システム１００におけるサブチャネルの配置を示す。図３では、横軸に周波数軸が示されており、図２（ｂ）に示したタイムスロットに対するスペクトルが示される。ひとつのタイムスロットには、前述のごとく、第１サブチャネルから第１６サブチャネルの１６個のサブチャネルが周波数分割多重されている。各サブチャネルは、マルチキャリア信号、ここでは、ＯＦＤＭ信号によって構成されている。

図４は、基地局装置１０の構成を示す。基地局装置１０は、ＲＦ部２０と総称される第１ＲＦ部２０ａ、第２ＲＦ部２０ｂ、第ＮＲＦ部２０ｎ、ベースバンド処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６、無線制御部２８、記憶部３０を含む。また、無線制御部２８は、制御チャネル決定部３２、無線リソース割当部３８を含む。

ＲＦ部２０は、受信処理として、図示しない端末装置１２から受信した無線周波数のマルチキャリア信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのマルチキャリア信号を生成する。ここで、マルチキャリア信号は、図３のごとく形成されており、また、図２（ａ）の上りタイムスロットに相当する。さらに、ＲＦ部２０は、ベースバンドのマルチキャリア信号をベースバンド処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドのマルチキャリア信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、ＲＦ部２０には、ＡＧＣやＡ／Ｄ変換部も含まれる。

ＲＦ部２０は、送信処理として、ベースバンド処理部２２から入力したベースバンドのマルチキャリア信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のマルチキャリア信号を生成する。さらに、ＲＦ部２０は、無線周波数のマルチキャリア信号を送信する。なお、ＲＦ部２０は、受信したマルチキャリア信号と同一の無線周波数帯を使用しながら、マルチキャリア信号を送信する。つまり、図２（ａ）のごとく、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）が使用されているものとする。また、ＲＦ部２０には、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。

ベースバンド処理部２２は、受信動作として、複数のＲＦ部２０のそれぞれからベースバンドのマルチキャリア信号を入力する。ベースバンドのマルチキャリア信号は、時間領域の信号であるので、ベースバンド処理部２２は、ＦＦＴによって、時間領域の信号を周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。また、ベースバンド処理部２２は、タイミング同期、つまりＦＦＴのウインドウの設定を実行し、ガードインターバルの削除も実行する。タイミング同期等には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。ベースバンド処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を変復調部２４へ出力する。ベースバンド処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域のマルチキャリア信号を入力し、ウエイトベクトルによる分散処理を実行する。

ベースバンド処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から入力した周波数領域のマルチキャリア信号に対して、ＩＦＦＴによって、周波数領域の信号を時間領域に変換し、変換した時間領域の信号をＲＦ部２０へ出力する。また、ベースバンド処理部２２は、ガードインターバルの付加も実行するが、ここでは説明を省略する。ここで、周波数領域の信号は、図２（ｂ）のごとく、複数のサブチャネルを含み、さらにサブチャネルのそれぞれは、図２（ｃ）の縦方向のごとく、複数のサブキャリアを含む。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。

変復調部２４は、受信処理として、ベースバンド処理部２２からの周波数領域のマルチキャリア信号に対して、復調を実行する。周波数領域に変換したマルチキャリア信号は、図２（ｂ）や（ｃ）のごとく、複数のサブキャリアのそれぞれに対応した成分を有する。また、復調は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復調した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域のマルチキャリア信号としてベースバンド処理部２２に出力する。

ＩＦ部２６は、受信処理として、変復調部２４から復調結果を受けつけ、復調結果を端末装置１２単位に分離する。つまり、復調結果は、図３のごとく、複数のサブチャネルによって構成されている。そのため、ひとつのサブチャネルがひとつの端末装置１２に割り当てられている場合、復調結果には、複数の端末装置１２からの信号が含まれている。ＩＦ部２６は、このような復調結果を端末装置１２単位に分離する。ＩＦ部２６は、分離した復調結果を図示しない有線ネットワークに出力する。その際、ＩＦ部２６は、宛先を識別するための情報、例えば、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスにしたがって送信を実行する。

また、ＩＦ部２６は、送信処理として、図示しない有線ネットワークから複数の端末装置１２に対するデータを入力する。ＩＦ部２６は、データをサブチャネルに割り当て、複数のサブチャネルからマルチキャリア信号を形成する。つまり、ＩＦ部２６は、図３のごとく、複数のサブチャネルによって構成されるマルチキャリア信号を形成する。なお、データが割り当てられるべきサブチャネルは、図２（ｃ）のごとく予め決められており、それに関する指示は、無線制御部２８から受けつけるものとする。ＩＦ部２６は、マルチキャリア信号を変復調部２４に出力する。

無線制御部２８は、基地局装置１０の動作を制御する。無線制御部２８は、図２（ａ）−（ｃ）、図３のごとく、複数のサブチャネルの周波数多重によって形成されたタイムスロット、複数のタイムスロットの時間多重によって形成されたフレームを規定する。無線リソース割当部３８は、変復調部２４からＲＦ部２０を介して、制御信号を報知する。ここで、制御信号には、自らの識別番号および空きサブチャネル数の情報等を含める。なお、制御信号は、後述の制御チャネル決定部３２によって決定されるサブチャネルに割り当てられる。無線リソース割当部３８は、ＲＦ部２０から変復調部２４を介して、図示しない端末装置１２からのサブチャネルの割当要求を受けつける。

無線リソース割当部３８は、割当要求を受けつけた端末装置１２にサブチャネルを割り当てる。ここで、無線リソース割当部３８は、上りタイムスロットおよび下りタイムスロットに含まれたサブチャネルを端末装置１２に割り当てる。特に、上りタイムスロットにおけるサブチャネルの割当と、下りタイムスロットにおけるタイムスロットの割当は、対称になされるものとする。また、上りタイムスロットおよび下りタイムスロットのそれぞれにおいて、無線リソース割当部３８は、少なくともふたつのサブチャネルを端末装置１２に割り当てるものとする。

ここでは、サブチャネルの割当方について説明する。無線リソース割当部３８は、少なくともふたつのサブチャネルを含んだタイムスロットの数が少なくなるように、端末装置１２に割り当てるべき少なくともふたつのサブチャネルを決定する。タイムスロットの数が少なくなるようにとは、タイムスロットの数が１に近くなるようにということである。つまり、無線リソース割当部３８は、割り当てるべきサブチャネルの数を特定し、特定した数よりも多くの空きサブチャネル数を有するタイムスロットを特定する。また、無線リソース割当部３８は、特定したタイムスロットの空きサブチャネルにおける干渉量を確認し、空きサブチャネルを端末装置１２に割当可能かを決定する。割当可能であれば、無線リソース割当部３８は、当該空きサブチャネルを端末装置１２に割り当てる。一方、割当可能でなければ、別のタイムスロットに対しても同様の処理を実行し、タイムスロット数が少なくなるように割り当てるべきサブチャネルを決定する。

無線リソース割当部３８は、さらに以下のようにサブチャネルを割り当ててもよい。ここで、端末装置１２に割り当てる少なくともふたつのサブチャネルの中には、所定のしきい値よりもリアルタイム性を要求するようなデータ（以下、「リアルタイムデータ」という）が配置されるサブチャネルと、所定のしきい値よりもリアルタイム性を要求しないようなデータ（以下、「非リアルタイムデータ」という）が配置されるサブチャネルとが含まれている。また、無線リソース割当部３８は、リアルタイムデータが配置されるサブチャネルを含んだタイムスロットの数が優先的に少なくなるように、端末装置１２に割り当てるべき少なくともふたつのサブチャネルを決定する。つまり、無線リソース割当部３８は、リアルタイムデータに対して、前述の処理をまず実行する。その後、残ったサブチャネルをもとに、非リアルタイムデータに対して、同様の処理を実行する。その結果、非リアルタイムデータは、リアルタイムデータと比べて、複数のタイムスロットにまたがりやすくなる。しかしながら、他の基地局装置１０によるサブチャネルの割当状況に応じて、無線リソース割当部３８は、非リアルタイムデータを割り当てたサブチャネルを解放すればよいので、リアルタイムデータに与える影響を低減できる。

さらに、無線リソース割当部３８は、当該端末装置１２に対して、変復調部２４からＲＦ部２０を介して、割当通知を送信する。割当通知には、割り当てたサブチャネルおよびタイムスロットの情報が含まれている。無線リソース割当部３８は、ＲＦ部２０から変復調部２４に、サブチャネルを割り当てた端末装置１２との通信を実行させる。その際、無線リソース割当部３８は、端末装置１２に対して、タイムアライメントを実行する。タイムアライメントの処理については、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。

制御チャネル決定部３２は、制御信号をサブチャネルに割り当てる。ここで、制御信号とは、前述のごとく、端末装置１２との通信を制御するために使用される情報が含まれた信号である。このような制御信号の重要性は、データ信号よりも高いといえる。制御チャネル決定部３２は、記憶部３０を参照しながら、予め定めたサブチャネルに制御信号を選択する。また、制御チャネル決定部３２は、選択したサブチャネルを無線リソース割当部３８に通知する。無線リソース割当部３８は、制御チャネル決定部３２からの通知にしたがって、制御信号にサブチャネルを割り当てる。記憶部３０は、無線制御部２８と連携し、端末装置１２に割り当てたサブチャネルの情報や、制御チャネルの情報を記憶する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図５は、端末装置１２の構成を示す。端末装置１２は、ＲＦ部５０、変復調部５２、ＩＦ部５４、無線制御部５６、記憶部５８を含む。

ＲＦ部５０、変復調部５２は、ＲＦ部２０、変復調部２４と同様の処理を実行するので、ここでは、説明を省略する。ＩＦ部５４は、受信処理として、変復調部５２から復調結果を受けつけ、復調結果を図示しないディスプレイやスピーカに出力する。また、ＩＦ部５４は、送信処理として、図示しないボタンやマイクからデータを入力する。ＩＦ部５４は、データをサブチャネルに割り当てる。ＩＦ部２６は、マルチキャリア信号を変復調部５２に出力する。

無線制御部５６は、ＲＦ部５０からＩＦ部５４の動作を制御する。基地局装置１０との通信を実行する前、無線制御部５６は、各基地局装置１０から送信される制御信号を受信する。制御信号は、スーパーフレームに含まれた複数の下りタイムスロットのうち、ひとつのタイムスロットのひとつのサブチャネルに割り当てられている。また、制御信号には、前述のごとく、当該制御信号を送信した基地局装置１０の識別番号、空きサブチャネル数等の情報が含まれている。無線制御部５６は、取得した情報を記憶部５８に記憶する。無線制御部５６は、記憶部５８を参照しながら、サブチャネルの割当を要求すべき基地局装置１０を選択する。例えば、無線制御部５６は、空きサブチャネル数の多い基地局装置１０を選択する。また、記憶部５８には、制御信号を受信したときの受信電力も記憶されており、無線制御部５６は、受信電力の大きい制御信号に対応した基地局装置１０を選択してもよい。

無線制御部５６は、変復調部５２、ＲＦ部５０を介して、選択した基地局装置１０に割当要求を送信する。また、無線制御部５６は、ＲＦ部５０、変復調部５２を介して、基地局装置１０から割当通知を受信する。割当通知には、割り当てられたタイムスロットおよびサブチャネルの情報が含まれているので、無線制御部５６は、割り当てられてたタイムスロットおよびサブチャネルにおいて、ＲＦ部５０からＩＦ部５４に通信動作を実行させる。なお、無線制御部５６は、複数の基地局装置１０のそれぞれからサブチャネルが割り当てられることによって、複数の基地局装置１０のそれぞれと通信してもよい。一方、無線制御部５６は、割当通知の代わりに、拒否を受けつける場合もある。その際、無線制御部５６は、別の基地局装置１０を選択し、選択した別の基地局装置１０に割当要求を送信する。

通信開始後、無線制御部５６は、ＲＦ部５０、変復調部５２を介して、基地局装置１０から、タイムアライメントの指示を受けつける。タイムアライメントの指示とは、「送信タイミングを現在よりも早くせよ」、「送信タイミングを現在よりも１ｎｓｅｃ早くせよ」といった情報である。無線制御部５６は、タイムアライメントの指示にしたがいながら、送信タイミングを導出する。また、無線制御部５６は、変復調部５２、ＲＦ部５０に対して、導出した送信タイミングによる送信を指示する。

図６（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００における上り回線の送受信タイミングを示す。図６（ａ）は、説明の対象となる通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、基地局装置１０と総称される第１基地局装置１０ａ、第２基地局装置１０ｂ、端末装置１２を含む。図示のごとく、基地局装置１０は、第１基地局装置１０ａおよび第２基地局装置１０ｂとに対して、通信を実行する。ここで、端末装置１２は、第１基地局装置１０ａおよび第２基地局装置１０ｂとに対して、等間隔に近くなるような位置に存在し、両者との距離もある程度近いものとする。例えば、第１基地局装置１０ａによって形成されるサービスエリアと、第２基地局装置１０ｂによって形成されるサービスエリアには、重複部分があり、端末装置１２は、重複部分に存在する。さらに、端末装置１２は、それぞれのサービスエリアの端部に存在しないものとする。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の状況において、端末装置１２から送信されるパケット信号と、基地局装置１０において受信されるパケット信号とのタイミングを示す。また、横軸は、時間を示す。最上段は、端末装置１２から第１基地局装置１０ａに送信されるパケット信号を示す。また、その下段は、第１基地局装置１０ａに受信されるパケット信号を示す。ここで、受信ウインドウが図示されているが、受信ウインドウとは、基地局装置１０において、端末装置１２に割り当てたサブチャネルが含まれる上りタイムスロットに相当する。

図示のごとく、端末装置１２から送信されたパケット信号は、「Ｄ１」だけ遅延して、第１基地局装置１０ａに受信される。受信されたパケット信号は、受信ウインドウにおさまっている。３段目は、端末装置１２から第２基地局装置１０ｂに送信されるパケット信号を示す。また、その下段は、第２基地局装置１０ｂに受信されるパケット信号を示す。図示のごとく、端末装置１２から送信されたパケット信号は、「Ｄ２」だけ遅延して、第２基地局装置１０ｂに受信される。受信されたパケット信号は、受信ウインドウにおさまっている。

図７（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００における上り回線の別の送受信タイミングを示す。図７（ａ）は、図６（ａ）とは異なった状況での通信システム１００の構成を示す。図７（ａ）では、図示のごとく、端末装置１２が第１基地局装置１０ａの近傍に位置するが、端末装置１２と第２基地局装置１０ｂとの距離は、端末装置１２と第１基地局装置１０ａとの距離に比べて、大きくなっている。図７（ｂ）は、図７（ａ）の状況において、端末装置１２から送信されるパケット信号と、基地局装置１０において受信されるパケット信号とのタイミングを示す。図７（ｂ）の構成は、図６（ｂ）の構成と同様である。

最上段は、端末装置１２から第１基地局装置１０ａに送信されるパケット信号を示す。また、その下段は、第１基地局装置１０ａに受信されるパケット信号を示す。図示のごとく、端末装置１２から送信されたパケット信号は、「Ｄ１’」だけ遅延して、第１基地局装置１０ａに受信される。受信されたパケット信号は、受信ウインドウにおさまっている。一方、３段目は、端末装置１２から第２基地局装置１０ｂに送信されるパケット信号を示す。また、その下段は、第２基地局装置１０ｂに受信されるパケット信号を示す。図示のごとく、端末装置１２から送信されたパケット信号は、「Ｄ２’」だけ遅延して、第２基地局装置１０ｂに受信される。受信されたパケット信号は、受信ウインドウにおさまっていない。

つまり、通信では距離に応じて遅延が発生する。このため、複数の端末装置１２から基地局装置１０への送信タイミングが同一であれば、基地局装置１０における受信タイミングが遅延によりばらつく。その結果、基地局装置１０は、遅延が大きい信号を誤りなく受信できない。これを解決するために、第２基地局装置１０ｂは、端末装置１２に対して、送信タイミングを早くするように、タイムアライメントの指示を出力する。端末装置１２は、第２基地局装置１０ｂから指示を受けると、送信タイミングに変更を加えて次のパケット信号を送信する。

図８（ａ）−（ｃ）は、基地局装置１０によって割り当てられたサブチャネルを示す。図８（ａ）は、フレームのうちの上りタイムスロットの構成を示している。これは、図２（ａ）に示されたフレームのうちの上りタイムスロットと、図２（ｂ）に示されたサブチャネルとが組み合わされた形になっている。なお、図２（ｂ）と異なり、図を簡単にするために、図８では、ひとつのタイムスロットあたり８つのサブチャネルが含まれているものとする。第８サブチャネルでは、第１上りタイムスロットから第４上りタイムスロットにわたって、制御信号が配置されている。また、第１上りタイムスロットと第２上りタイムスロットにおいて、第５サブチャネルから第７サブチャネルは、第１基地局装置１０ａによる割当がなされている。一方、第１上りタイムスロットの第１サブチャネルから第４サブチャネル、第２上りタイムスロットの第３サブチャネルから第４サブチャネルは、第２基地局装置１０ｂによる割当がなされている。

そのため、第１上りタイムスロットと第２上りタイムスロットは、第１基地局装置１０ａと第２基地局装置１０ｂとによるサブチャネルの割当がなされている。また、図７（ａ）の第２基地局装置１０ｂのように、第１基地局装置１０ａと第２基地局装置１０ｂが、端末装置１２から離れたところに位置していれば、端末装置１２は、第１基地局装置１０ａと第２基地局装置１０ｂとからタイムアライメントの指示を受けつける。その結果、端末装置１２は、どちらの指示にしたがえばよいのか分からなくなってしまう。つまり、端末装置１２が複数の基地局装置１０と通信を行うとき、複数の基地局装置１０から同一の指示があれば送信タイミングは同一になるが、異なる指示があれば送信タイミングはそれぞれ異なるものになる。例えば、ふたつの指示のうちの一方が、現在の送信タイミングよりも遅く送信する旨の指示であり、他方が、現在の送信タイミングよりも早く送信する旨の指示であるように、指示が矛盾してれば、端末装置１２の動作は、一意に決められなくなる。

図８（ｂ）も、図８（ａ）と同様に、フレームのうちの上りタイムスロットの構成を示す。図８（ｂ）は、図４の無線リソース割当部３８がサブチャネルを割り当てた場合を示す。図示のごとく、第１上りタイムスロットにおける第２サブチャネルから第７サブチャネルは、第１基地局装置１０ａによる割当がなされており、第２上りタイムスロットにおける第２サブチャネルから第７サブチャネルは、第２基地局装置１０ｂによる割当がなされている。また、図７（ａ）の第２基地局装置１０ｂのように、第１基地局装置１０ａと第２基地局装置１０ｂが、端末装置１２から離れたところに位置していれば、端末装置１２は、第１基地局装置１０ａと第２基地局装置１０ｂとからタイムアライメントの指示を受けつける。その際、端末装置１２は、第１上りタイムスロットにおいて第１基地局装置１０ａからの指示にしたがい、第２上りタイムスロットにおいて第２基地局装置１０ｂからの指示にしたがう。その結果、端末装置１２の動作は、タイムスロット単位に一意に決められる。

図８（ｃ）は、第１基地局装置１０ａのみからサブチャネルの割当がなされている場合を示す。図中の「ＲＴ」は、前述のリアルタイムデータに相当し、「ＮＲＴ」は、前述の非リアルタイムデータに相当する。図示のごとく、第１上りタイムスロットにおける第２サブチャネルから第６サブチャネルには、ＲＴが配置されており、第１上りタイムスロットから第３上りタイムスロットにわたる第７サブチャネルには、ＮＲＴが配置されている。このような状況において、別の基地局装置１０によるサブチャネルの割当がなされる場合、端末装置１２は、第２上りタイムスロットと第３上りタイムスロットのＮＲＴを解放してもよい。その結果、第２上りタイムスロットから第４上りタイムスロットのいずれかに、別の基地局装置１０によるサブチャネルが割り当てられる。このように、端末装置１２は、ＮＲＴが配置されたサブチャネルを解放しても、ＲＴが配置されたサブチャネルを解放しないので、ユーザに与える影響を低減できる。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図９は、通信システム１００による割当手順を示すシーケンス図である。端末装置１２は、第１基地局装置１０ａに対して、割当要求を送信する（Ｓ１０）。第１基地局装置１０ａは、端末装置１２にサブチャネルを割り当て（Ｓ１２）、その結果を割当通知として端末装置１２に送信する（Ｓ１４）。端末装置１２は、第２基地局装置１０ｂに対して、割当要求を送信する（Ｓ１６）。第２基地局装置１０ｂは、端末装置１２にサブチャネルを割り当て（Ｓ１８）、その結果を割当通知として端末装置１２に送信する（Ｓ２０）。以上の処理によって、端末装置１２は、第１基地局装置１０ａと第２基地局装置１０ｂとからサブチャネルを割り当てられる。

図１０は、基地局装置１０による割当手順を示すフローチャートである。無線リソース割当部３８は、割当要求を受信しなければ（Ｓ５０のＮ）、待機する。割当要求を受信した場合（Ｓ５０のＹ）、特定のタイムスロット内に割当可能なサブチャネルがあれば（Ｓ５２のＹ）、無線リソース割当部３８は、当該タイムスロット内のサブチャネルを割り当てる（Ｓ５４）。一方、特定のタイムスロット内に割当可能なサブチャネルがなければ（Ｓ５２のＮ）、無線リソース割当部３８は、別のタイムスロット内のサブチャネルを割り当てる（Ｓ５６）。無線リソース割当部３８は、割り当てた結果を割当通知として送信する（Ｓ５８）。

以下、端末装置１２の動作をさらに詳細に説明する。これまで、基地局装置１０は、タイムスロットの数が少なくなるように、複数のサブチャネルを端末装置１２に割り当てている。しかしながら、空きサブチャネルの状況によっては、ひとつのタイムスロットに含まれた別のサブチャネルが、異なった端末装置１２によって割り当てられることもあり得る。その際、端末装置１２は、複数の基地局装置１０から、異なったタイムアライメントの指示を受けつけることもある。以下では、そのような状況における端末装置１２の処理を説明する。ここで、端末装置１２の構成は、図５の構成と同様のタイプである。

ＲＦ部５０、変復調部５２は、複数の基地局装置１０からひとつのタイムスロットに含まれた別のサブチャネルが割り当てられることによって、複数の基地局装置１０のそれぞれと通信する。ここで、サブチャネルの割当は、図８（ａ）のごとくなされているものとする。無線制御部５６は、ＲＦ部５０、変復調部５２を介して、複数の基地局装置１０のそれぞれから、タイムアライメントの指示を受けつける。無線制御部５６は、受けつけた複数のタイムアライメントの指示をもとに送信タイミングを決定し、決定した送信タイミングによる送信を変復調部５２、ＲＦ部５０に指示する。ここで、無線制御部５６は、複数のタイムアライメントの指示のうちのいずれかを選択し、選択したタイムアライメントの指示をもとに送信タイミングを決定する。例えば、無線制御部５６は、複数のタイムアライメントの指示のうち、最も早い送信タイミングあるいは最も遅い送信タイミングを選択する。

図１１は、端末装置１２による送信タイミングの指示手順を示すフローチャートである。複数のタイムアライメントの指示を受けつけたとき（Ｓ１００のＹ）、無線制御部５６は、各送信タイミングを導出する（Ｓ１０２）。また、無線制御部５６は、最後方の送信タイミングを選択する（Ｓ１０４）。一方、複数のタイムアライメントの指示を受けつけなかったとき（Ｓ１００のＮ）、つまりひとつのタイムアライメントの指示を受けつけたとき、無線制御部５６は、当該タイムアライメントの指示をもとに、送信タイミングを導出する（Ｓ１０６）。無線制御部５６は、変復調部５２、ＲＦ部５０に送信タイミングを指示する（Ｓ１０８）。

次も、複数の基地局装置１０から端末装置１２が異なったタイムアライメントの指示を受けつける状況において、端末装置１２によって実行される処理を説明する。無線制御部５６は、ＲＦ部５０、変復調部５２を介して、複数の基地局装置１０のそれぞれから、タイムアライメントの指示を受けつける。無線制御部５６は、受けつけた複数のタイムアライメントの指示のそれぞれをもとに、送信タイミングを導出する。つまり、無線制御部５６は、複数の送信タイミングを導出する。また、無線制御部５６は、複数の送信タイミングに対して、平均等の統計処理を実行することによって、ひとつの送信タイミングを決定する。さらに、無線制御部５６は、決定した送信タイミングによる送信を変復調部５２、ＲＦ部５０に指示する。

図１２は、端末装置１２による送信タイミングの別の指示手順を示すフローチャートである。複数のタイムアライメントの指示を受けつけたとき（Ｓ１２０のＹ）、無線制御部５６は、各送信タイミングを導出する（Ｓ１２２）。また、無線制御部５６は、各送信タイミングをもとに統計処理を実行する（Ｓ１２４）ことによって、送信タイミングを決定する。一方、複数のタイムアライメントの指示を受けつけなかったとき（Ｓ１２０のＮ）、つまりひとつのタイムアライメントの指示を受けつけたとき、無線制御部５６は、当該タイムアライメントの指示をもとに、送信タイミングを導出する（Ｓ１２６）。無線制御部５６は、変復調部５２、ＲＦ部５０に送信タイミングを指示する（Ｓ１２８）。

さらに次も、複数の基地局装置１０から端末装置１２が異なったタイムアライメントの指示を受けつける状況において、端末装置１２によって実行される処理を説明する。無線制御部５６は、ＲＦ部５０、変復調部５２を介して、複数の基地局装置１０のそれぞれから、タイムアライメントの指示を受けつける。無線制御部５６は、ＲＦ部５０、変復調部５２が通信している複数の基地局装置１０のうち、近接した位置の基地局装置１０を推定する。ここで、推定は、各基地局装置１０との間において使用されている伝送速度をもとになされる。伝送速度は、例えば、変調方式、符号化率等の組合せによって決定されるが、一般的に、伝搬環境がよくなるほど伝送速度は高速になる。また、近接した位置の基地局装置１０ほど、伝搬環境がよくなる。

そのため、無線制御部５６は、伝送速度が最も高速である基地局装置１０を選択し、当該基地局装置１０が最も近接していると推定する。なお、無線制御部５６は、伝送速度を使用せずに、受信電力の最も大きい基地局装置１０を選択してもよい。無線制御部５６は、推定した基地局装置１０からのタイムアライメントの指示をもとに送信タイミングを決定する。さらに、無線制御部５６は、決定した送信タイミングによる送信を変復調部５２、ＲＦ部５０に指示する。

図１３は、端末装置１２による送信タイミングのさらに別の指示手順を示すフローチャートである。複数のタイムアライメントの指示を受けつけたとき（Ｓ１４０のＹ）、無線制御部５６は、伝送速度の高い基地局装置１０を選択する（Ｓ１４２）。また、無線制御部５６は、選択した基地局装置１０からのタイムアライメントの指示を選択する（Ｓ１４４）。さらに、無線制御部５６は、選択したタイムアライメントの指示をもとに、送信タイミングを導出する（Ｓ１４６）。一方、複数のタイムアライメントの指示を受けつけなかったとき（Ｓ１４０のＮ）、つまりひとつのタイムアライメントの指示を受けつけたとき、無線制御部５６は、当該タイムアライメントの指示をもとに、送信タイミングを導出する（Ｓ１４８）。無線制御部５６は、変復調部５２、ＲＦ部５０に送信タイミングを指示する（Ｓ１５０）。

本発明の実施例によれば、少なくともふたつのサブチャネルを含んだタイムスロットの数が少なくなるように、端末装置に割り当てるべき少なくともふたつのサブチャネルを決定するので、端末装置において、所定のタイムスロットを割り当てる基地局装置の数を少なくできる。また、端末装置において、所定のタイムスロットを割り当てる基地局装置の数が少なくなるので、複数の基地局装置からのタイムアライメントの指示を受けつける場合であっても、指示の重複を回避できる。また、別のタイムスロットに対する指示になるので、複数の基地局装置からサブチャネルを割当可能な端末装置に対して、タイムアライメントの指示を確実に実行させることができる。また、非リアルタイムデータに対して、リアルタイムデータを優先的に所定のタイムスロットに集中して割り当てるので、リアルタイムデータを割り当てたタイムスロットを独占的に使用しやすくできる。

また、リアルタイムデータを割り当てたタイムスロットが所定の基地局装置に独占的に使用されるので、所定の基地局装置からのタイムアライメントの指示にしたがうことができる。また、別の基地局装置によるサブチャネルの割当がなされるときに、非リアルタイムデータを割り当てたサブチャネルを解放するので、リアルタイムデータを割り当てたサブチャネルを継続して使用できる。また、リアルタイムデータを割り当てたサブチャネルを継続して使用するので、ユーザに与える影響を低減できる。

また、複数の基地局装置のそれぞれからタイムアライメントの指示を受けつける場合でも、いずれかを選択するので、タイムアライメントの指示を確実に実行できる。また、後方の送信タイミングを選択するので、干渉の影響を低減できる。また、統計処理によって送信タイミングを決定するので、複数の基地局装置のそれぞれに適した送信タイミングを使用できる。また、近接した位置に存在する基地局装置を推定し、当該基地局装置からの指示にしたがうので、伝送速度の高い回線を維持できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 基地局装置、 １２ 端末装置、 ２０ ＲＦ部、 ２２ ベースバンド処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ２８ 無線制御部、 ３０ 記憶部、 ３２ 制御チャネル決定部、 ３８ 無線リソース割当部、 ５０ ＲＦ部、 ５２ 変復調部、 ５４ ＩＦ部、 ５６ 無線制御部、 ５８ 記憶部、 １００ 通信システム。

Claims (6)

1. 同一のスロットで無線信号を複数の基地局装置のそれぞれに送信する際、当該複数の基地局装置のそれぞれから受けつけた無線信号の送信タイミングの修正に関する指示のいずれかを選択し、選択した指示をもとに決定した送信タイミングで当該複数の基地局装置のそれぞれに無線信号を送信する、ことを特徴とする端末装置。
2. 同一のスロットで無線信号を複数の基地局装置のそれぞれに送信する際、当該複数の基地局装置のそれぞれから受けつけた無線信号の送信タイミングの修正に関する指示のいずれかを選択し、選択した指示をもとに決定した送信タイミングで当該複数の基地局装置のそれぞれに無線信号を送信するステップ、を備えることを特徴とする通信方法。
3. 同一のスロットで無線信号を複数の基地局装置のそれぞれに送信する際、当該複数の基地局装置のそれぞれから受けつけた無線信号の送信タイミングの修正に関する指示のいずれかを選択し、選択した指示をもとに決定した送信タイミングで当該複数の基地局装置のそれぞれに無線信号を送信するステップ、をコンピュータに実行させるプログラム。
4. 同一のスロットで無線信号を複数の基地局装置のそれぞれに送信する際、当該複数の基地局装置のそれぞれから受けつけた無線信号の送信タイミングの修正に関する指示に基づくタイミングに統計処理を実行して決定された送信タイミングをもとに当該複数の基地局装置のそれぞれに無線信号を送信する、ことを特徴とする端末装置。
5. 同一のスロットで無線信号を複数の基地局装置のそれぞれに送信する際、当該複数の基地局装置のそれぞれから受けつけた無線信号の送信タイミングの修正に関する指示に基づくタイミングに統計処理を実行して決定された送信タイミングをもとに当該複数の基地局装置のそれぞれに無線信号を送信するステップ、を備えることを特徴とする通信方法。
6. 同一のスロットで無線信号を複数の基地局装置のそれぞれに送信する際、当該複数の基地局装置のそれぞれから受けつけた無線信号の送信タイミングの修正に関する指示に基づくタイミングに統計処理を実行して決定された送信タイミングをもとに当該複数の基地局装置のそれぞれに無線信号を送信するステップ、をコンピュータに実行させるプログラム。

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