多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法及びその装置並びにその伝送フレームフォーマット
【課題】 搬送波方式を用いたデータ無線通信方法及び装置、並びにその伝送フレームフォーマットを提供する。
【解決手段】 ステーション２０、２２、…、２４が網接続集中局１０とバーストデータとを多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う方法で、ステーション２０、２２、…、２４の中で一定時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに副搬送チャンネルを割当てる段階と、ステーション２０、２２、…、２４の中でデータを伝送しようとするステーションはそれ自体の副搬送チャンネル集合を活性化させる段階と、副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、この結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出しこの検出されたステーションに第２の所定数の資源を割当てる段階とを備える。
【解決手段】 ステーション２０、２２、…、２４が網接続集中局１０とバーストデータとを多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う方法で、ステーション２０、２２、…、２４の中で一定時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに副搬送チャンネルを割当てる段階と、ステーション２０、２２、…、２４の中でデータを伝送しようとするステーションはそれ自体の副搬送チャンネル集合を活性化させる段階と、副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、この結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出しこの検出されたステーションに第２の所定数の資源を割当てる段階とを備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データ無線通信に係り、特に、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法、及びその装置、並びにその伝送フレームフォーマットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、バースト（ｂｕｒｓｔ）データを用いたデータ無線通信網においては、効率的に資源を使用するために、必要に応じて動的に資源が割当てられ、回収される。ここで、従来の一般の中央集中式データ無線システムを説明すると、伝送フレームは、放送区間（ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｐｅｒｉｏｄ）、ダウンリンク区間（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｐｅｒｉｏｄ）、アップリンク区間（ｕｐｌｉｎｋ ｐｅｒｉｏｄ）、及び回線競合区間（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）に大別される。
【０００３】ここで、放送区間は他の区間を管理する情報を有する。この際、中央集中式データ無線システムにおいては、各ステーション（基地局）が網接続集中局に資源の割当てを要請する方式としては、回線競合方式とピギーバック（ｐｉｇｇｙ−ｂａｃｋ）方式とに大別される。
【０００４】ここで、前記回線競合方式において、ステーションは同じ回線競合区間を使用して資源の要請メッセージを網接続集中局に伝送する。しかし、前記回線競合方式は種々のステーションの同一時点での資源の要請が可能なので、資源の要請で回線の競合を引き起こすという問題点を有している。ピギーバック方式において、データを伝送しようとするステーションは既に割当てられた資源に含まれる特定のヘッダフィールドを用いて、次の伝送フレームで資源を要請する。したがって、ピギーバック方式は、回線競合方式とは異なり、資源の要請の回線が競合する可能性を有していない。
【０００５】一般に、網接続集中局にバーストデータを伝送しようとするステーションは、バーストデータの伝送開始時点で、回線競合方式により資源を要請し、データを連続的に伝送する時点では、ピギーバック方式により資源を要請する。したがって、資源の要請を開始する時点でやむなく用いられる回線競合方式によって引き起こされる回線の競合を最小化させるための研究が進行しつつある。それにも拘わらず、回線競合方式による資源の要請は、近年行われている実時間でのデータサービス等の多様な情報提供サービスの品質に対する要求を満足させる際に障害となっている。
【０００６】これを解決するために各種の回線の競合を解消するための方式が用いられている。このような回線の競合を解消する方式の１つとして、スロットアロハ（Ｓｌｏｔｔｅｄ−Ａｌｏｈａ）方式が挙げられ、スロットアロハ方式及び他の回線競合の解消方式が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】ここで開示されたスロットアロハ方式では、Ｍ個のタイムスロットを有する回線競合区間で資源の要請を行おうとするステーションが、各々のランダムな値（１〜Ｍ−１）を生成した後、このように生成された値のみタイムスロットを遅延させて資源の要請を試み、回線の競合が発生する確率を最小化する。この際、スロットアロハ方式は回線競合区間を延ばして回線の競合が発生する確率を低減できるが、このように延びる回線競合区間のみ資源を非効率的に使用するという問題点を有する。
【０００８】この問題点を解決するための他の回線競合解消方式が、ＩＥＥＥ ８０２．１６（Ｂｒｅｅｚ ＣＯＭ）に開示されている。ここで開示された回線競合解消方式を要約すると、各ステーションに１つの副搬送波を割当て、所定の区間で割当てられた副搬送波をポーリングして資源を要請する。したがって、フレーム毎に割当てられた副搬送波をホッピングさせて多重経路フェーディングを克服することが可能となる。しかし、特定の副搬送波が多重経路フェーディングにより流失される場合、次のフレームで資源の要請を行わなければならないために、この方式は高速資源の要請には適していない。
【０００９】
【非特許文献１】Ａｎｄｒｅｗ Ｓ．Ｔａｎｅｎｂａｃｃｍ著「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ出版、１９８９年、第２版、ｐ．１２１−１２４及びｐ．１２８−１４０
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする第１の課題は、資源の要請を行う回線の競合が発生する可能性、及び資源の要請信号が流失する可能性を排除し、資源の使用の効率性を極大化させることができる多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法を提供することにある。
【００１１】本発明が解決しようとする第２の課題は、前記データ無線通信方法を行う多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置を提供することにある。本発明が解決しようとする第３の課題は、前記データ無線通信装置及び方法のための伝送フレームフォーマットを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記第１の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法は、ステーションが網接続集中局とバーストデータとを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信にする、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法で、（ａ）前記ステーションの中で、予め定められた一定の時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに前記副搬送チャンネルを割当てる段階と、（ｂ）前記ステーションの中で、前記データを伝送しようとする前記ステーションは、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させる段階と、（ｃ）前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てる段階とを含んで構成される（請求項１）。
【００１３】前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法において、前記段階（ｃ）は、活性化された前記副搬送波の存否を判断する段階と、活性化された前記副搬送波が存在すると判断されれば、この活性化された前記副搬送波を含む副搬送チャンネル集合を活性化された副搬送チャンネル集合として決定する段階と、前記活性化された副搬送チャンネル集合が割当てられたステーションに前記第２の所定数の資源を割当てる段階とを備えることが望ましい（請求項２）。
【００１４】また、前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法において、前記段階（ａ）は、前記第２の所定数を前記網接続集中局に通報し、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求することが望ましく（請求項３）、前記データ無線通信方法は、前記段階（ｃ）の後に、前記資源が割当てられたステーションが、第３の所定数の新たな資源の割当てを要求しているとき、ピギーバック方式により前記第３の所定数の資源を割当てる段階をさらに備えることが望ましい（請求項４）。
【００１５】さらに、前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法において、前記資源は、タイムスロットに該当することが望ましく（請求項５）、前記資源は、前記タイムスロット及び前記副搬送波の周波数帯域に該当することが望ましく（請求項６）、前記第１の所定数は、通信環境の劣悪度によって決定されることが望ましく（請求項７）、そして、前記副搬送チャンネル集合は、相互干渉の最も小さい前記副搬送波を備えることが望ましい（請求項８）。
【００１６】前記第２の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットは、前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間、及び前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間を含んで構成される（請求項９）。
【００１７】前記重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットにおいて、前記回線競合区間は、前記網接続集中局に通報される前記第２の所定数を有することが望ましい（請求項１０）。
【００１８】また、前記第２の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットは、請求項４に記載の多重搬送波方式を用いたデータデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間と、前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間とを備えて構成される（請求項１１）。
【００１９】さらに、前記重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットにおいて、前記アップリンク区間の前記各資源は、前記第３の所定数を有するヘッダと、前記データを有するペイロードとを備えて構成することができる（請求項１２）。
【００２０】そして、前記第３の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置は、網接続集中局とステーションとの間でバーストデータを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置であって、前記ステーションの各々は、予め定められた一定の時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報を前記網接続集中局に伝送して前記データを伝送しようとするとき、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させ、前記網接続集中局は、前記ステーションから伝送された前記情報に応答して前記ステーションに前記副搬送チャンネル集合を割当て、前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てるように構成される（請求項１３）。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置の構成及び動作、並びにこの装置で行われる本発明に係るデータ無線通信方法を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置の概略的なブロック図であって、網接続集中局１０、及び第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４を含む。
【００２２】図２は、図１に示す装置で行われる本発明に係るデータ無線通信方法を説明するためのフローチャートであって、副搬送チャンネル集合を該当するステーションに割当てる段階（第４０段階及び第４２段階）、活性化された副搬送チャンネル集合に該当するステーションに資源を割当てる段階（第４４段階及び第４６段階）及び新たな資源をピギーバック方式で割当てる段階（第４８段階及び第５０段階）を含む。
【００２３】図１及び図２に示すように、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４が、バーストデータを、網接続集中局１０で、多重搬送波方式を用いて無線で送受信する。ここで、多重搬送波方式とは、１本の搬送波を複数の副搬送波に分割して使用する方式であって、例えば、直交周波数分割多重化接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）／時分割多重化接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）／コード分割多重化接続（ＣＤＭＡ：ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ／ＣＤＭＡまたはＯＦＤＭ／ＴＤＭＡなどがある。
【００２４】まず、網接続集中局１０は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうち、予め定められた一定の時点で存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに副搬送チャンネル集合を割当てる（第４０段階及び第４２段階）。
【００２５】例えば、網接続集中局１０は、副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションの存否を判断する（第４０段階）。第４０段階を行うために、図１に示す第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４の各々は、副搬送チャンネル集合の割当てを希望するとき、副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報を網接続集中局１０に伝送し、網接続集中局１０は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、または第Ｎのステーション２４の何れから、副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報が伝送されたか否かを判断する。
【００２６】もし、網接続集中局１０が、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうちで、何れかのステーションから伝送された情報から、そのステーションが副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているということを検出すれば、そのステーションに副搬送チャンネル集合を割当てる（第４２段階）。
【００２７】ここで、第１の所定数は通信環境の劣悪度によって決定される。例えば、通信環境が劣悪な場合には第１の所定数は比較的大きな値に、そして通信環境が劣悪でない場合には第１の所定数は比較的小さな値に各々設定される。また、本発明によれば、副搬送チャンネル集合は、相互干渉の最も小さな副搬送波より構成される。このために、副搬送チャンネル集合は、相互隣接していない副搬送波より構成される。
【００２８】つまり、図１に示す第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４は各々、前述したように、それ自体の固有の副搬送チャンネル集合が、網接続集中局１０から割当てられる。この際、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に各々割当てられる副搬送チャンネル集合は、相異なる副搬送波を有する。これに関する実施形態の詳細は後述する。
【００２９】第４２段階の後に、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうち、データを伝送しようとするステーションは、それ自体の副搬送チャンネル集合を活性化させる（第４４段階）。このために、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４は、それ自体の副搬送チャンネル集合を活性化させるために、それ自体の副搬送チャンネル集合に含まれる、それぞれの副搬送波の振幅を高めることができる。
【００３０】第４４段階の後に、網接続集中局１０は、副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４に第２の所定数の資源を割当てる（第４６段階）。
【００３１】ここで、該当するステーションに割当てられる資源は、多重搬送波方式に応じてタイムスロット、または副搬送波の周波数帯域を意味するものである。例えば、多重搬送波方式が、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ、またはＯＦＤＭ／ＴＤＭＡである場合に、資源はタイムスロットを意味し、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡまたはＯＦＤＭＡ／ＣＤＭＡの場合には、資源はタイムスロットと副搬送波の周波数帯域とを共に意味する。
【００３２】以下、図２に示す第４６段階に関する本発明に係る実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。図３は、図２に示す第４６段階に関する本発明に係る望ましい一実施形態４６Ａを説明するためのフローチャートであって、活性化された副搬送チャンネル集合に資源を割当てる段階（第７０段階〜第７４段階）を含む。図３を参照すれば、第４４段階の後に、網接続集中局１０は、活性化された副搬送波の存否を判断する（第７０段階）。このために、網接続集中局１０は副搬送波の振幅が臨界値以上であるかを確認する。
【００３３】もし、活性化された副搬送波が存在すると判断されれば、網接続集中局１０は活性化された副搬送波を含む副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する（第７２段階）。すなわち、活性化された副搬送波が副搬送チャンネル集合のうちどの副搬送チャンネル集合に属するかを決定し、このように決定された副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する。
【００３４】ここで、本発明によれば、網接続集中局１０は、活性化された副搬送波を含むある副搬送チャンネル集合で、活性化された副搬送波を除いた他の副搬送波の振幅が臨界値以上ではないとしても、活性化された副搬送波を少なくとも１つのみ含めば、その副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する。
【００３５】その理由は、該当する第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０への無線伝送中に、副搬送チャンネル集合に属する少なくとも１つの副搬送波が流失され得るからである。すなわち、多重経路フェーディングにより、副搬送チャンネル集合に属する副搬送波が部分的に活性化された場合にも、その副搬送チャンネル集合が割当てられた該当するステーションに資源を割当てるためである。その結果、本発明によれば、第７２段階において、副搬送チャンネル集合に属する副搬送波のうち少なくとも１つの副搬送波の振幅が臨界値以上であれば、その副搬送チャンネル集合を活性化された副搬送チャンネル集合として決定する。
【００３６】第７２段階の後に、網接続集中局１０は、活性化された副搬送チャンネル集合を、第４２段階で割当てられた第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４に第２の所定数の資源を割当てて第４８段階に進める（第７４段階）。ここで、第２の所定数は第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４が網接続集中局１０に副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているとき、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０に通報され得る。もし、第２の所定数が網接続集中局１０に通報されなかったとすれば、網接続集中局１０は第２の所定数を、例えば「１」に決定して該当するステーションに１つの資源を割当てることもできる。
【００３７】一方、第４６段階の後に、網接続集中局１０は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうち、第４６段階で資源が割当てられたステーションが、第３の所定数の新たな資源の割当てを要求しているか否かを判断する（第４８段階）。もし、第４６段階で資源が割当てられたステーションが第３の所定数の新たな資源の割当てを要求していると判断されれば、網接続集中局１０は第３の所定数の資源をそのステーションに割当てる（第５０段階）。ここで、第４８段階及び第５０段階は前述したピギーバック方式で行われる。
【００３８】以下、前述した本発明に係るデータ無線通信装置及び方法において、バーストデータを含み、網接続集中局１０と、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、及び第Ｎのステーション２４との間で伝送される伝送フレームの本発明に係るフォーマットの構造を添付した図面に基づいて説明する。
【００３９】図４は、本発明に係る単位伝送フレームのフォーマットの構造を示す図面であって、放送区間９０、ダウンリンク区間９２、アップリンク区間９４、帯域幅要請区間９６及び回線競合区間９８を含む。図４に示す単位伝送フレームは、網接続集中局１０から第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に全て伝送され、各第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０に伝送され得る。回線競合区間９８は第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４が初期時点、すなわち、バーストデータの伝送開始時点で副搬送チャンネル集合の割当てを要求する割当要求情報を網接続集中局１０に伝送するときに使用される。
【００４０】また、回線競合区間９８は、網接続集中局１０が割当てた副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す割当て受取情報を該当するステーションが網接続集中局１０へ送信するときに使用される。したがって、網接続集中局１０は図４の伝送フレームの回線競合区間９８が有する割当要求情報及び割当受付情報に基づき、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４が副搬送チャンネル集合の割当てを要求したか、及び割当てられた副搬送チャンネル集合を正常に受け取ったかを各々検出することができる。ここで、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４は、回線競合区間９８に第２の所定数を含めて網接続集中局１０に通報する。
【００４１】帯域幅要請区間９６は、網接続集中局１０が第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に割当てた副搬送チャンネル集合を有する。このために、帯域幅要請区間９６は単位タイムスロットのみを占有することができる。この際、無線個人網（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の場合、１本の搬送波に５２の副搬送波を有し、広帯域無線接続（ＢＷＡ：Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ）の場合に１本の搬送波に５１２本または１０２４本の副搬送波を有する。説明の便宜上、１本の搬送波が５２本の副搬送波１００を図４のように有し、第１の所定数は「３」であると仮定する。
【００４２】もし、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、または第Ｎのステーション２４が網接続集中局１０に副搬送チャンネル集合の割当てを要求していると判断されれば、第４２段階において、網接続集中局１０は図４の一点鎖線で表された第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合｛３、５、５１｝を第１のステーション２０に割当て、二点鎖線で表された第４番目、第４８番目及び第５２番目の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合｛４、４８、５２｝を第２のステーション２２に割当て、点線で表された第２番目、第６番目及び第５０番目の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合｛２、６、５０｝が第Ｎのステーション２４に割当てられる。
【００４３】すなわち、図４に示す副搬送波１００で第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波は各々第１のステーション２０に割当てられた副搬送チャンネル集合の元素であり、第４番目、第４８番目及び第５２番目の副搬送波は各々第２のステーション２２に割当てられた副搬送チャンネル集合の元素であり、第２番目、第６番目及び第５０番目の副搬送波は各々第Ｎのステーション２４に割当てられた副搬送チャンネル集合の元素である。このように、各ステーションは相異なる帯域の副搬送波を有する。この際、網接続集中局１０は副搬送波間の干渉の影響を除去するために、相互隣接していない副搬送波より各副搬送チャンネル集合を構成する。
【００４４】第４４段階において、網接続集中局１０に伝送するデータを有する何れの第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４は、それ自体の副搬送チャンネル集合に属する副搬送波を活性化させる。この際、初期時点で第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４が第２の所定数［ｍ（ｉ）］（ここで、ｉは各ステーションの固有の番号であって、ｉ＝１、２、…またはＮを示す）を「１」、「３」及び「２」に各々決定し、すなわち、ｍ（１）＝１、ｍ（２）＝３及びｍ（３）＝２に各々決定して網接続集中局１０に伝送すれば、第４６段階で、網接続集中局１０は、活性化された第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、または第Ｎのステーション２４に、１つ、３つまたは２つの資源を各々割当てる。
【００４５】例えば、第１のステーション２０が網接続集中局１０に伝送するデータを有する場合、第１のステーション２０は帯域幅要請区間で第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波を活性化させる（第４４段階）。この際、網接続集中局１０は、帯域幅要請区間９６に副搬送波１００の振幅を点検し、第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波のうち少なくとも１本が活性化されたと検出されれば、１つの資源を第１のステーション２０に割当てる。
【００４６】その結果として、本発明に係る無線通信方法にあっては、網接続集中局１０は、第４２段階を行った後、例えば、次の表１に示すようなテーブルを作成し、このテーブルを記憶する。したがって、網接続集中局１０は、活性化された副搬送波が、ある度に記憶されたテーブルを通じて活性化された副搬送チャンネル集合を決定し、このように決定された副搬送チャンネル集合が割当てられたステーションに、第２の所定数のみの資源を割当てる。
【００４７】
【表１】
【００４８】ここで、ｓ（ｉ）は副搬送チャンネル集合を示す。一方、ダウンリンク区間９２は網接続集中局１０から第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に伝送されるデータを有する区間であり、アップリンク区間９４は第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に割当てられた資源を有する区間である。以下、アップリンク区間９４について具体的に説明する。
【００４９】図５は図４に示すアップリンク区間９４の構造を詳細に示す図面であって、Ｎ個の資源１１０、１１２、１１４、…、１１６、１１８より構成される。図５に示すＮ個の資源１１０、１１２、１１４、…、１１６、１１８は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に各々割当てられる。ここで、各資源１１０、１１２、１１４、…、１１６または１１８はヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６、及びペイロード１４２、１４６、１５０、…、１５４または１５８より構成される。
【００５０】この際、ヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６は第３の所定数を有し、ペイロード１４２、１４６、１５０、…、１５４または１５８はデータを有する。したがって、第４６段階で資源が割当てられたステーションは新たな資源の割当てを希望するとき、割当てを希望する新たな資源の数である第３の所定数を第４６段階で割当てられた資源のヘッダに含めて網接続集中局１０に伝送すればよい。
【００５１】したがって、網接続集中局１０は、アップリンク区間９４で、新たな資源を要求しているステーションに該当する資源１１０、１１２、１１４、…、１１６または１１８のヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６に表示された第３の所定数の資源が第５０段階でピギーバック方式に割当てられる。図５に示すアップリンク区間９４において、各資源１１０、１１２、１１４、…、１１６または１１８の長さが相異なっても、ヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６の長さは同一であり、ペイロード１４２、１４６、１５０、…、１５４または１５８の長さのみが変化する。
【００５２】一方、放送区間５０は、ダウンリンク区間９２、アップリンク区間９４、帯域幅要請区間９６及び回線競合区間９８の開始時点と各区間９２、９４、９６、９８の長さに関する情報を有する。また、放送区間５０は、網接続集中局１０と第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４との間の時間情報を合せるための同期情報など、各区間９２、９４、９６、９８を制御または管理する情報を含む。
【００５３】
【発明の効果】以上説明した通りに構成される本発明によれば以下の効果を奏する。すなわち、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法及び装置、並びにその伝送フレームフォーマットによれば、多重搬送波方式のデータ無線通信において、データ伝送のための資源を要請する場合に、従来の回線競合方式の代わりに副搬送チャンネル集合を用いて資源を要請するために、複数のステーション、つまり第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０へのデータ伝送を要求する際に回線の競合が生じる可能性を排除するので、１本の副搬送波を活性化させて資源を要請する従来の方式とは異なって、複数の副搬送波を有する副搬送チャンネル集合を活性化させて資源を要請するため、多重経路フェーディングによる資源要請の信号、換言すれば、副搬送波の流失の可能性を最小化して安定的に資源を要請し、かつ、最初の時点での資源の要請時に要求される回線競合区間が、従来よりも大幅に短縮されるので、資源の使用の効率性を極大化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示す装置で行われる本発明に係るデータ無線通信方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示す第４６段階に関する本発明に係る望ましい一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る単位伝送フレームのフォーマットの構造を示す図面である。
【図５】図４に示すアップリンク区間の構造の詳細図である。
【符号の説明】
１０ 網接続集中局
２０ 第１のステーション
２２ 第２のステーション
２４ 第Ｎのステーション
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データ無線通信に係り、特に、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法、及びその装置、並びにその伝送フレームフォーマットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、バースト（ｂｕｒｓｔ）データを用いたデータ無線通信網においては、効率的に資源を使用するために、必要に応じて動的に資源が割当てられ、回収される。ここで、従来の一般の中央集中式データ無線システムを説明すると、伝送フレームは、放送区間（ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｐｅｒｉｏｄ）、ダウンリンク区間（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｐｅｒｉｏｄ）、アップリンク区間（ｕｐｌｉｎｋ ｐｅｒｉｏｄ）、及び回線競合区間（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）に大別される。
【０００３】ここで、放送区間は他の区間を管理する情報を有する。この際、中央集中式データ無線システムにおいては、各ステーション（基地局）が網接続集中局に資源の割当てを要請する方式としては、回線競合方式とピギーバック（ｐｉｇｇｙ−ｂａｃｋ）方式とに大別される。
【０００４】ここで、前記回線競合方式において、ステーションは同じ回線競合区間を使用して資源の要請メッセージを網接続集中局に伝送する。しかし、前記回線競合方式は種々のステーションの同一時点での資源の要請が可能なので、資源の要請で回線の競合を引き起こすという問題点を有している。ピギーバック方式において、データを伝送しようとするステーションは既に割当てられた資源に含まれる特定のヘッダフィールドを用いて、次の伝送フレームで資源を要請する。したがって、ピギーバック方式は、回線競合方式とは異なり、資源の要請の回線が競合する可能性を有していない。
【０００５】一般に、網接続集中局にバーストデータを伝送しようとするステーションは、バーストデータの伝送開始時点で、回線競合方式により資源を要請し、データを連続的に伝送する時点では、ピギーバック方式により資源を要請する。したがって、資源の要請を開始する時点でやむなく用いられる回線競合方式によって引き起こされる回線の競合を最小化させるための研究が進行しつつある。それにも拘わらず、回線競合方式による資源の要請は、近年行われている実時間でのデータサービス等の多様な情報提供サービスの品質に対する要求を満足させる際に障害となっている。
【０００６】これを解決するために各種の回線の競合を解消するための方式が用いられている。このような回線の競合を解消する方式の１つとして、スロットアロハ（Ｓｌｏｔｔｅｄ−Ａｌｏｈａ）方式が挙げられ、スロットアロハ方式及び他の回線競合の解消方式が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】ここで開示されたスロットアロハ方式では、Ｍ個のタイムスロットを有する回線競合区間で資源の要請を行おうとするステーションが、各々のランダムな値（１〜Ｍ−１）を生成した後、このように生成された値のみタイムスロットを遅延させて資源の要請を試み、回線の競合が発生する確率を最小化する。この際、スロットアロハ方式は回線競合区間を延ばして回線の競合が発生する確率を低減できるが、このように延びる回線競合区間のみ資源を非効率的に使用するという問題点を有する。
【０００８】この問題点を解決するための他の回線競合解消方式が、ＩＥＥＥ ８０２．１６（Ｂｒｅｅｚ ＣＯＭ）に開示されている。ここで開示された回線競合解消方式を要約すると、各ステーションに１つの副搬送波を割当て、所定の区間で割当てられた副搬送波をポーリングして資源を要請する。したがって、フレーム毎に割当てられた副搬送波をホッピングさせて多重経路フェーディングを克服することが可能となる。しかし、特定の副搬送波が多重経路フェーディングにより流失される場合、次のフレームで資源の要請を行わなければならないために、この方式は高速資源の要請には適していない。
【０００９】
【非特許文献１】Ａｎｄｒｅｗ Ｓ．Ｔａｎｅｎｂａｃｃｍ著「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ出版、１９８９年、第２版、ｐ．１２１−１２４及びｐ．１２８−１４０
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする第１の課題は、資源の要請を行う回線の競合が発生する可能性、及び資源の要請信号が流失する可能性を排除し、資源の使用の効率性を極大化させることができる多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法を提供することにある。
【００１１】本発明が解決しようとする第２の課題は、前記データ無線通信方法を行う多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置を提供することにある。本発明が解決しようとする第３の課題は、前記データ無線通信装置及び方法のための伝送フレームフォーマットを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記第１の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法は、ステーションが網接続集中局とバーストデータとを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信にする、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法で、（ａ）前記ステーションの中で、予め定められた一定の時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに前記副搬送チャンネルを割当てる段階と、（ｂ）前記ステーションの中で、前記データを伝送しようとする前記ステーションは、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させる段階と、（ｃ）前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てる段階とを含んで構成される（請求項１）。
【００１３】前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法において、前記段階（ｃ）は、活性化された前記副搬送波の存否を判断する段階と、活性化された前記副搬送波が存在すると判断されれば、この活性化された前記副搬送波を含む副搬送チャンネル集合を活性化された副搬送チャンネル集合として決定する段階と、前記活性化された副搬送チャンネル集合が割当てられたステーションに前記第２の所定数の資源を割当てる段階とを備えることが望ましい（請求項２）。
【００１４】また、前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法において、前記段階（ａ）は、前記第２の所定数を前記網接続集中局に通報し、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求することが望ましく（請求項３）、前記データ無線通信方法は、前記段階（ｃ）の後に、前記資源が割当てられたステーションが、第３の所定数の新たな資源の割当てを要求しているとき、ピギーバック方式により前記第３の所定数の資源を割当てる段階をさらに備えることが望ましい（請求項４）。
【００１５】さらに、前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法において、前記資源は、タイムスロットに該当することが望ましく（請求項５）、前記資源は、前記タイムスロット及び前記副搬送波の周波数帯域に該当することが望ましく（請求項６）、前記第１の所定数は、通信環境の劣悪度によって決定されることが望ましく（請求項７）、そして、前記副搬送チャンネル集合は、相互干渉の最も小さい前記副搬送波を備えることが望ましい（請求項８）。
【００１６】前記第２の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットは、前記多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間、及び前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間を含んで構成される（請求項９）。
【００１７】前記重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットにおいて、前記回線競合区間は、前記網接続集中局に通報される前記第２の所定数を有することが望ましい（請求項１０）。
【００１８】また、前記第２の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットは、請求項４に記載の多重搬送波方式を用いたデータデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間と、前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間とを備えて構成される（請求項１１）。
【００１９】さらに、前記重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマットにおいて、前記アップリンク区間の前記各資源は、前記第３の所定数を有するヘッダと、前記データを有するペイロードとを備えて構成することができる（請求項１２）。
【００２０】そして、前記第３の課題を達成するために、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置は、網接続集中局とステーションとの間でバーストデータを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置であって、前記ステーションの各々は、予め定められた一定の時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報を前記網接続集中局に伝送して前記データを伝送しようとするとき、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させ、前記網接続集中局は、前記ステーションから伝送された前記情報に応答して前記ステーションに前記副搬送チャンネル集合を割当て、前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てるように構成される（請求項１３）。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置の構成及び動作、並びにこの装置で行われる本発明に係るデータ無線通信方法を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置の概略的なブロック図であって、網接続集中局１０、及び第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４を含む。
【００２２】図２は、図１に示す装置で行われる本発明に係るデータ無線通信方法を説明するためのフローチャートであって、副搬送チャンネル集合を該当するステーションに割当てる段階（第４０段階及び第４２段階）、活性化された副搬送チャンネル集合に該当するステーションに資源を割当てる段階（第４４段階及び第４６段階）及び新たな資源をピギーバック方式で割当てる段階（第４８段階及び第５０段階）を含む。
【００２３】図１及び図２に示すように、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４が、バーストデータを、網接続集中局１０で、多重搬送波方式を用いて無線で送受信する。ここで、多重搬送波方式とは、１本の搬送波を複数の副搬送波に分割して使用する方式であって、例えば、直交周波数分割多重化接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）／時分割多重化接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）／コード分割多重化接続（ＣＤＭＡ：ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ／ＣＤＭＡまたはＯＦＤＭ／ＴＤＭＡなどがある。
【００２４】まず、網接続集中局１０は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうち、予め定められた一定の時点で存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに副搬送チャンネル集合を割当てる（第４０段階及び第４２段階）。
【００２５】例えば、網接続集中局１０は、副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションの存否を判断する（第４０段階）。第４０段階を行うために、図１に示す第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４の各々は、副搬送チャンネル集合の割当てを希望するとき、副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報を網接続集中局１０に伝送し、網接続集中局１０は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、または第Ｎのステーション２４の何れから、副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報が伝送されたか否かを判断する。
【００２６】もし、網接続集中局１０が、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうちで、何れかのステーションから伝送された情報から、そのステーションが副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているということを検出すれば、そのステーションに副搬送チャンネル集合を割当てる（第４２段階）。
【００２７】ここで、第１の所定数は通信環境の劣悪度によって決定される。例えば、通信環境が劣悪な場合には第１の所定数は比較的大きな値に、そして通信環境が劣悪でない場合には第１の所定数は比較的小さな値に各々設定される。また、本発明によれば、副搬送チャンネル集合は、相互干渉の最も小さな副搬送波より構成される。このために、副搬送チャンネル集合は、相互隣接していない副搬送波より構成される。
【００２８】つまり、図１に示す第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４は各々、前述したように、それ自体の固有の副搬送チャンネル集合が、網接続集中局１０から割当てられる。この際、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に各々割当てられる副搬送チャンネル集合は、相異なる副搬送波を有する。これに関する実施形態の詳細は後述する。
【００２９】第４２段階の後に、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうち、データを伝送しようとするステーションは、それ自体の副搬送チャンネル集合を活性化させる（第４４段階）。このために、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４は、それ自体の副搬送チャンネル集合を活性化させるために、それ自体の副搬送チャンネル集合に含まれる、それぞれの副搬送波の振幅を高めることができる。
【００３０】第４４段階の後に、網接続集中局１０は、副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４に第２の所定数の資源を割当てる（第４６段階）。
【００３１】ここで、該当するステーションに割当てられる資源は、多重搬送波方式に応じてタイムスロット、または副搬送波の周波数帯域を意味するものである。例えば、多重搬送波方式が、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ、またはＯＦＤＭ／ＴＤＭＡである場合に、資源はタイムスロットを意味し、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡまたはＯＦＤＭＡ／ＣＤＭＡの場合には、資源はタイムスロットと副搬送波の周波数帯域とを共に意味する。
【００３２】以下、図２に示す第４６段階に関する本発明に係る実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。図３は、図２に示す第４６段階に関する本発明に係る望ましい一実施形態４６Ａを説明するためのフローチャートであって、活性化された副搬送チャンネル集合に資源を割当てる段階（第７０段階〜第７４段階）を含む。図３を参照すれば、第４４段階の後に、網接続集中局１０は、活性化された副搬送波の存否を判断する（第７０段階）。このために、網接続集中局１０は副搬送波の振幅が臨界値以上であるかを確認する。
【００３３】もし、活性化された副搬送波が存在すると判断されれば、網接続集中局１０は活性化された副搬送波を含む副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する（第７２段階）。すなわち、活性化された副搬送波が副搬送チャンネル集合のうちどの副搬送チャンネル集合に属するかを決定し、このように決定された副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する。
【００３４】ここで、本発明によれば、網接続集中局１０は、活性化された副搬送波を含むある副搬送チャンネル集合で、活性化された副搬送波を除いた他の副搬送波の振幅が臨界値以上ではないとしても、活性化された副搬送波を少なくとも１つのみ含めば、その副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する。
【００３５】その理由は、該当する第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０への無線伝送中に、副搬送チャンネル集合に属する少なくとも１つの副搬送波が流失され得るからである。すなわち、多重経路フェーディングにより、副搬送チャンネル集合に属する副搬送波が部分的に活性化された場合にも、その副搬送チャンネル集合が割当てられた該当するステーションに資源を割当てるためである。その結果、本発明によれば、第７２段階において、副搬送チャンネル集合に属する副搬送波のうち少なくとも１つの副搬送波の振幅が臨界値以上であれば、その副搬送チャンネル集合を活性化された副搬送チャンネル集合として決定する。
【００３６】第７２段階の後に、網接続集中局１０は、活性化された副搬送チャンネル集合を、第４２段階で割当てられた第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４に第２の所定数の資源を割当てて第４８段階に進める（第７４段階）。ここで、第２の所定数は第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４が網接続集中局１０に副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているとき、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０に通報され得る。もし、第２の所定数が網接続集中局１０に通報されなかったとすれば、網接続集中局１０は第２の所定数を、例えば「１」に決定して該当するステーションに１つの資源を割当てることもできる。
【００３７】一方、第４６段階の後に、網接続集中局１０は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４のうち、第４６段階で資源が割当てられたステーションが、第３の所定数の新たな資源の割当てを要求しているか否かを判断する（第４８段階）。もし、第４６段階で資源が割当てられたステーションが第３の所定数の新たな資源の割当てを要求していると判断されれば、網接続集中局１０は第３の所定数の資源をそのステーションに割当てる（第５０段階）。ここで、第４８段階及び第５０段階は前述したピギーバック方式で行われる。
【００３８】以下、前述した本発明に係るデータ無線通信装置及び方法において、バーストデータを含み、網接続集中局１０と、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、及び第Ｎのステーション２４との間で伝送される伝送フレームの本発明に係るフォーマットの構造を添付した図面に基づいて説明する。
【００３９】図４は、本発明に係る単位伝送フレームのフォーマットの構造を示す図面であって、放送区間９０、ダウンリンク区間９２、アップリンク区間９４、帯域幅要請区間９６及び回線競合区間９８を含む。図４に示す単位伝送フレームは、網接続集中局１０から第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に全て伝送され、各第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０に伝送され得る。回線競合区間９８は第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４が初期時点、すなわち、バーストデータの伝送開始時点で副搬送チャンネル集合の割当てを要求する割当要求情報を網接続集中局１０に伝送するときに使用される。
【００４０】また、回線競合区間９８は、網接続集中局１０が割当てた副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す割当て受取情報を該当するステーションが網接続集中局１０へ送信するときに使用される。したがって、網接続集中局１０は図４の伝送フレームの回線競合区間９８が有する割当要求情報及び割当受付情報に基づき、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４が副搬送チャンネル集合の割当てを要求したか、及び割当てられた副搬送チャンネル集合を正常に受け取ったかを各々検出することができる。ここで、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４は、回線競合区間９８に第２の所定数を含めて網接続集中局１０に通報する。
【００４１】帯域幅要請区間９６は、網接続集中局１０が第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に割当てた副搬送チャンネル集合を有する。このために、帯域幅要請区間９６は単位タイムスロットのみを占有することができる。この際、無線個人網（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の場合、１本の搬送波に５２の副搬送波を有し、広帯域無線接続（ＢＷＡ：Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ）の場合に１本の搬送波に５１２本または１０２４本の副搬送波を有する。説明の便宜上、１本の搬送波が５２本の副搬送波１００を図４のように有し、第１の所定数は「３」であると仮定する。
【００４２】もし、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、または第Ｎのステーション２４が網接続集中局１０に副搬送チャンネル集合の割当てを要求していると判断されれば、第４２段階において、網接続集中局１０は図４の一点鎖線で表された第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合｛３、５、５１｝を第１のステーション２０に割当て、二点鎖線で表された第４番目、第４８番目及び第５２番目の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合｛４、４８、５２｝を第２のステーション２２に割当て、点線で表された第２番目、第６番目及び第５０番目の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合｛２、６、５０｝が第Ｎのステーション２４に割当てられる。
【００４３】すなわち、図４に示す副搬送波１００で第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波は各々第１のステーション２０に割当てられた副搬送チャンネル集合の元素であり、第４番目、第４８番目及び第５２番目の副搬送波は各々第２のステーション２２に割当てられた副搬送チャンネル集合の元素であり、第２番目、第６番目及び第５０番目の副搬送波は各々第Ｎのステーション２４に割当てられた副搬送チャンネル集合の元素である。このように、各ステーションは相異なる帯域の副搬送波を有する。この際、網接続集中局１０は副搬送波間の干渉の影響を除去するために、相互隣接していない副搬送波より各副搬送チャンネル集合を構成する。
【００４４】第４４段階において、網接続集中局１０に伝送するデータを有する何れの第１のステーション２０、第２のステーション２２、…または第Ｎのステーション２４は、それ自体の副搬送チャンネル集合に属する副搬送波を活性化させる。この際、初期時点で第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４が第２の所定数［ｍ（ｉ）］（ここで、ｉは各ステーションの固有の番号であって、ｉ＝１、２、…またはＮを示す）を「１」、「３」及び「２」に各々決定し、すなわち、ｍ（１）＝１、ｍ（２）＝３及びｍ（３）＝２に各々決定して網接続集中局１０に伝送すれば、第４６段階で、網接続集中局１０は、活性化された第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、または第Ｎのステーション２４に、１つ、３つまたは２つの資源を各々割当てる。
【００４５】例えば、第１のステーション２０が網接続集中局１０に伝送するデータを有する場合、第１のステーション２０は帯域幅要請区間で第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波を活性化させる（第４４段階）。この際、網接続集中局１０は、帯域幅要請区間９６に副搬送波１００の振幅を点検し、第３番目、第５番目及び第５１番目の副搬送波のうち少なくとも１本が活性化されたと検出されれば、１つの資源を第１のステーション２０に割当てる。
【００４６】その結果として、本発明に係る無線通信方法にあっては、網接続集中局１０は、第４２段階を行った後、例えば、次の表１に示すようなテーブルを作成し、このテーブルを記憶する。したがって、網接続集中局１０は、活性化された副搬送波が、ある度に記憶されたテーブルを通じて活性化された副搬送チャンネル集合を決定し、このように決定された副搬送チャンネル集合が割当てられたステーションに、第２の所定数のみの資源を割当てる。
【００４７】
【表１】
【００４８】ここで、ｓ（ｉ）は副搬送チャンネル集合を示す。一方、ダウンリンク区間９２は網接続集中局１０から第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に伝送されるデータを有する区間であり、アップリンク区間９４は第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に割当てられた資源を有する区間である。以下、アップリンク区間９４について具体的に説明する。
【００４９】図５は図４に示すアップリンク区間９４の構造を詳細に示す図面であって、Ｎ個の資源１１０、１１２、１１４、…、１１６、１１８より構成される。図５に示すＮ個の資源１１０、１１２、１１４、…、１１６、１１８は、第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４に各々割当てられる。ここで、各資源１１０、１１２、１１４、…、１１６または１１８はヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６、及びペイロード１４２、１４６、１５０、…、１５４または１５８より構成される。
【００５０】この際、ヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６は第３の所定数を有し、ペイロード１４２、１４６、１５０、…、１５４または１５８はデータを有する。したがって、第４６段階で資源が割当てられたステーションは新たな資源の割当てを希望するとき、割当てを希望する新たな資源の数である第３の所定数を第４６段階で割当てられた資源のヘッダに含めて網接続集中局１０に伝送すればよい。
【００５１】したがって、網接続集中局１０は、アップリンク区間９４で、新たな資源を要求しているステーションに該当する資源１１０、１１２、１１４、…、１１６または１１８のヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６に表示された第３の所定数の資源が第５０段階でピギーバック方式に割当てられる。図５に示すアップリンク区間９４において、各資源１１０、１１２、１１４、…、１１６または１１８の長さが相異なっても、ヘッダ１４０、１４４、１４８、…、１５２または１５６の長さは同一であり、ペイロード１４２、１４６、１５０、…、１５４または１５８の長さのみが変化する。
【００５２】一方、放送区間５０は、ダウンリンク区間９２、アップリンク区間９４、帯域幅要請区間９６及び回線競合区間９８の開始時点と各区間９２、９４、９６、９８の長さに関する情報を有する。また、放送区間５０は、網接続集中局１０と第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４との間の時間情報を合せるための同期情報など、各区間９２、９４、９６、９８を制御または管理する情報を含む。
【００５３】
【発明の効果】以上説明した通りに構成される本発明によれば以下の効果を奏する。すなわち、本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法及び装置、並びにその伝送フレームフォーマットによれば、多重搬送波方式のデータ無線通信において、データ伝送のための資源を要請する場合に、従来の回線競合方式の代わりに副搬送チャンネル集合を用いて資源を要請するために、複数のステーション、つまり第１のステーション２０、第２のステーション２２、…、第Ｎのステーション２４から網接続集中局１０へのデータ伝送を要求する際に回線の競合が生じる可能性を排除するので、１本の副搬送波を活性化させて資源を要請する従来の方式とは異なって、複数の副搬送波を有する副搬送チャンネル集合を活性化させて資源を要請するため、多重経路フェーディングによる資源要請の信号、換言すれば、副搬送波の流失の可能性を最小化して安定的に資源を要請し、かつ、最初の時点での資源の要請時に要求される回線競合区間が、従来よりも大幅に短縮されるので、資源の使用の効率性を極大化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示す装置で行われる本発明に係るデータ無線通信方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示す第４６段階に関する本発明に係る望ましい一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る単位伝送フレームのフォーマットの構造を示す図面である。
【図５】図４に示すアップリンク区間の構造の詳細図である。
【符号の説明】
１０ 網接続集中局
２０ 第１のステーション
２２ 第２のステーション
２４ 第Ｎのステーション
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ステーションが、網接続集中局とバーストデータとを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法であって、（ａ）前記ステーションの中で、予め定められた一定の時点で存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに前記副搬送チャンネルを割当てる段階と、（ｂ）前記ステーションの中で、前記データを伝送しようとする前記ステーションは、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させる段階と、（ｃ）前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てる段階と、を備えることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項２】 前記段階（ｃ）は、活性化された前記副搬送波の存否を判断する段階と、活性化された前記副搬送波が存在すると判断されれば、この活性化された前記副搬送波を含む副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する段階と、前記活性化された副搬送チャンネル集合が割当てられたステーションに前記第２の所定数の資源を割当てる段階と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項３】 前記段階（ａ）は、前記第２の所定数を前記網接続集中局に通報し、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求することを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項４】 前記段階（ｃ）の後に、前記資源が割当てられたステーションが、第３の所定数の新たな資源の割当てを要求しているとき、ピギーバック方式により前記第３の所定数の資源を割当てる段階を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項５】 前記資源は、タイムスロットに該当することを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項６】 前記資源は、前記タイムスロット及び前記副搬送波の周波数帯域に該当することを特徴とする請求項５に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項７】 前記第１の所定数は、通信環境の劣悪度によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項８】 前記副搬送チャンネル集合は、相互干渉の最も小さい前記副搬送波を備えることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項９】 請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間と、前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間と、を備えることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１０】 前記回線競合区間は、前記網接続集中局に通報される前記第２の所定数を有することを特徴とする請求項９に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１１】 請求項４に記載のデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間と、前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間と、を備えることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１２】 前記アップリンク区間の前記各資源は、前記第３の所定数を有するヘッダと、前記データを有するペイロードと、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１３】 網接続集中局とステーションとの間でバーストデータを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置であって、前記ステーションの各々は、予め定められた一定の時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報を前記網接続集中局に伝送して前記データを伝送しようとするとき、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させ、前記網接続集中局は、前記ステーションから伝送された前記情報に応答して前記ステーションに前記副搬送チャンネル集合を割当て、前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置。
【請求項１】 ステーションが、網接続集中局とバーストデータとを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法であって、（ａ）前記ステーションの中で、予め定められた一定の時点で存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求しているステーションに前記副搬送チャンネルを割当てる段階と、（ｂ）前記ステーションの中で、前記データを伝送しようとする前記ステーションは、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させる段階と、（ｃ）前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てる段階と、を備えることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項２】 前記段階（ｃ）は、活性化された前記副搬送波の存否を判断する段階と、活性化された前記副搬送波が存在すると判断されれば、この活性化された前記副搬送波を含む副搬送チャンネル集合を、活性化された副搬送チャンネル集合として決定する段階と、前記活性化された副搬送チャンネル集合が割当てられたステーションに前記第２の所定数の資源を割当てる段階と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項３】 前記段階（ａ）は、前記第２の所定数を前記網接続集中局に通報し、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求することを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項４】 前記段階（ｃ）の後に、前記資源が割当てられたステーションが、第３の所定数の新たな資源の割当てを要求しているとき、ピギーバック方式により前記第３の所定数の資源を割当てる段階を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項５】 前記資源は、タイムスロットに該当することを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項６】 前記資源は、前記タイムスロット及び前記副搬送波の周波数帯域に該当することを特徴とする請求項５に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項７】 前記第１の所定数は、通信環境の劣悪度によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項８】 前記副搬送チャンネル集合は、相互干渉の最も小さい前記副搬送波を備えることを特徴とする請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法。
【請求項９】 請求項１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間と、前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間と、を備えることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１０】 前記回線競合区間は、前記網接続集中局に通報される前記第２の所定数を有することを特徴とする請求項９に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１１】 請求項４に記載のデータ無線通信方法を行うために、前記データを含み、前記網接続集中局と前記ステーションとの間で伝送される伝送フレームのフォーマットであって、前記副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報、及び前記副搬送チャンネル集合が割当てられたことを示す情報を有する回線競合区間と、前記副搬送チャンネル集合を有する帯域幅要請区間と、前記網接続集中局から前記ステーションに伝送されるデータを有するダウンリンク区間と、前記ステーションに割当てられた前記資源を有するアップリンク区間と、前記回線競合区間、前記帯域幅要請区間、前記ダウンリンク区間及び前記アップリンク区間の開始時点と長さに関する情報を有する放送区間と、を備えることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１２】 前記アップリンク区間の前記各資源は、前記第３の所定数を有するヘッダと、前記データを有するペイロードと、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の多重搬送波方式を用いたデータ無線通信方法のための伝送フレームフォーマット。
【請求項１３】 網接続集中局とステーションとの間でバーストデータを、多重搬送波方式を用いて無線で送受信を行う、多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置であって、前記ステーションの各々は、予め定められた一定の時点に存在する複数の副搬送波のうち、第１の所定数の副搬送波より構成される副搬送チャンネル集合の割当てを要求する情報を前記網接続集中局に伝送して前記データを伝送しようとするとき、それ自体に割当てられた前記副搬送チャンネル集合を活性化させ、前記網接続集中局は、前記ステーションから伝送された前記情報に応答して前記ステーションに前記副搬送チャンネル集合を割当て、前記副搬送チャンネル集合を活性化させるか否かをチェックし、このようにチェックされた結果から資源の割当てを要求しているステーションを検出し、このように検出された前記ステーションに第２の所定数の資源を割当てることを特徴とする多重搬送波方式を用いたデータ無線通信装置。
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００３−１５８５０３（Ｐ２００３−１５８５０３Ａ）
【公開日】平成１５年５月３０日（２００３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−２５７２７６（Ｐ２００２−２５７２７６）
【出願日】平成１４年９月３日（２００２．９．３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年５月３０日（２００３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年９月３日（２００２．９．３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【Ｆターム（参考）】
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