通信システム、その基地局及び通信方法
【課題】ＯＦＤＭＡ通信方式の通信システムにおいて、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信データが減り、その後再び増えた場合であっても、当該ユーザの端末の通信のスループットを低下することなく通信を継続することができ、また、ＱｏＳに応じたスループットをユーザの端末に提供する。
【解決手段】基地局１と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、を備え、前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持する。
【解決手段】基地局１と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、を備え、前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭＡ方式の通信システム、その基地局及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル携帯電話システムやＰＨＳシステムなどの無線アクセス方式として、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）とＴＤＤ(Time Division Duplex：時分割双方向伝送)を組み合わせたＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式が採用されている。さらに、これに加えて、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：直交周波数分割多重接続）を活用するＯＦＤＭＡ方式が提案されている。
【０００３】
ＯＦＤＭは、データを変調する搬送波を、互いに直交した複数の「サブキャリア」（細分化された搬送波）に分割し、データ信号をそれぞれのサブキャリアに分散させて送信する方式である。
【０００４】
以下、ＯＦＤＭ方式の概要について説明する。
図７は送信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ変調装置には、送信データが入力される。この送信データは、シリアル／パラレル変換部２０１に供給されて、低速な複数の伝送シンボルからなるデータに変換される。つまり、伝送情報を分割して、複数の低速なデジタル信号を生成する。このパラレルデータは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部２０２に供給される。
【０００５】
パラレルデータは、ＯＦＤＭを構成する各サブキャリアに割り当てられ、周波数領域においてマッピングされる。ここで、各サブキャリアに対してBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の変調が施される。マッピングデータは、ＩＦＦＴ演算を施すことによって、周波数領域の送信データから時間領域の送信データに変換される。これにより、互いに直交する関係にある複数のサブキャリアがそれぞれ独立に変調されたマルチキャリア変調信号が生成される。ＩＦＦＴ部２０２の出力は、ガードインターバル付加部２０３に供給される。
【０００６】
ガードインターバル付加部２０３は、図８に示すように、伝送データの有効シンボルの後部をガードインターバルとして、伝送シンボル毎に有効シンボル期間の前部にコピーを付加する。このガードインターバル付加部で得られたベースバンド信号は、直交変調部２０４に供給される。
【０００７】
直交変調部２０４は、ガードインターバル付加部２０３から供給されるベースバンドＯＦＤＭ信号に対して、ＯＦＤＭ変調装置の局部発振器１０５から供給されるキャリア信号を用いて、直交変調を施し、中間周波数（ＩＦ）信号もしくは無線周波数（ＲＦ）信号に周波数変換する。すなわち、直交変調部は、ベースバンド信号を所望の伝送周波数帯域に周波数変換した後に伝送路に出力する。
【０００８】
図９は、受信側に用いられるＯＦＤＭ復調装置の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ復調装置には、図７のＯＦＤＭ変調装置によって生成されたＯＦＤＭ信号が所定の伝送路を介して入力される。
【０００９】
このＯＦＤＭ復調装置に入力されたＯＦＤＭ受信信号は、直交復調部２１１に供給される。直交復調部２１１は、ＯＦＤＭ受信信号に対して、ＯＦＤＭ復調装置の局部発振器２１２から供給されるキャリア信号を用いて直交復調を施し、ＲＦ信号もしくはＩＦ信号からベースバンド信号に周波数変換し、ベースバンドＯＦＤＭ信号を得る。このＯＦＤＭ信号は、ガードインターバル除去部２１３に供給される。
【００１０】
ガードインターバル除去部２１３は、ＯＦＤＭ変調装置のガードインターバル付加部２０３で付加された信号を、図示しないシンボルタイミング同期部から供給されるタイミング信号に従って除去する。このガードインターバル除去部２１３で得られた信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部２１４に供給される。
【００１１】
ＦＦＴ部２１４は、入力される時間領域の受信データをＦＦＴすることによって周波数領域の受信データに変換する。さらに周波数領域においてデマッピングされ、各サブキャリア毎にパラレルデータが生成される。ここで、各サブキャリアに施されたBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の変調に対する復調がなされたことになる。ＦＦＴ部２１４で得られたパラレルデータは、パラレル／シリアル変換部２１５に供給されて、受信データとして出力される。
【００１２】
以上のようにＯＦＤＭは、搬送波を複数のサブキャリアに分割する方式である。そして、ＯＦＤＭＡは、上記ＯＦＤＭにおけるサブキャリアの中から複数のサブキャリアを集めてグループ化し、各グループを各ユーザに１つ又は複数割り当てて多重通信を行う方式である。上記各グループはそれぞれサブチャネルと呼ばれる。つまり、各ユーザは割り当てられた１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行うのである。また、サブチャネルは通信を行うデータ量や伝播環境等に応じて適応的に増減して割り当てられる。
【００１３】
特許文献１には、各サブチャネルのチャネル環境により適応的にパイロット搬送波を変化させて、パイロット搬送波を割り当てる方法が開示されている。この割り当て方法では、チャネル環境がよい場合にはパイロット搬送波を少なく割り当て、チャネル環境が悪い場合にはパイロット搬送波を多く割り当てる。これにより、１ユーザに割り当てられるサブチャネルの数が変化する。
【特許文献１】特表２００５−５２０４３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来技術においては、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信データが減ると、基地局は他のユーザの端末のために不要なサブチャネルを開放する。
そして、当該ユーザの端末の送信データ量が再び増えた場合に、開放されたサブチャネルを再度使用するには、他のユーザの端末に割り当てたサブチャネルが開放されるのを待たなければならない。この間は、当該ユーザの端末の通信データ量が再び増えたとしても使用できるサブチャネルの数が減ったままなので、当該ユーザの端末における通信のスループットは上がらず、データ送信が完了するまでに時間がかかるという問題点がある。
【００１５】
また、サブチャネルを割り当てる際には、予め当該サブチャネルが使用可能か否かをチェックするキャリアセンスが必要である。データ量が増えて新たにサブチャネルを割り当てるには全サブチャネルについてキャリアセンスを行うため、その処理に多くの時間が必要となる。その結果、サブチャネルの割り当てまでに時間がかかるため当該ユーザの端末における通信のスループットが低下してしまう。
また、上記の場合に、ＱｏＳに応じた通信のスループットをユーザの端末に提供することができなくなってしまう。
【００１６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、ＯＦＤＭＡ通信方式の通信システムにおいて、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信データが減り、その後再び増えた場合であっても、当該ユーザの端末の通信のスループットを低下することなく通信を継続することができ、また、ＱｏＳに応じたスループットをユーザの端末に提供することができるＯＦＤＭＡ方式の通信システム、その基地局及び通信方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明に係る通信システムは、基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、を備え、前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする（請求項１）。
【００１８】
また、前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする（請求項２）。
【００１９】
また、前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする（請求項３）。
【００２０】
また、前記チャネル割当手段は、当該端末の優先度に応じて、前記割当を維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする（請求項４）。
【００２１】
また、前記優先度はＱｏＳクラスであることを特徴とする（請求項５）。
【００２２】
本発明に係る基地局は、複数の端末との間で、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の基地局であって、通信が確立された端末との間の通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを前記通信が確立された端末に割り当てるチャネル割当手段と、を備え、前記通信が確立された端末との間の通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持し、前記通信が確立された端末との通信を継続することを特徴とする（請求項６）。
【００２３】
また、前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする（請求項７）。
【００２４】
また、前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする（請求項８）。
【００２５】
また、前記チャネル割当手段は、前記通信が確立された端末の優先度に応じて、前記割り当てを維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする（請求項９）。
【００２６】
本発明に係るチャネル割当方法は、基地局と複数の端末との間において、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信方法において、通信データ量を取得する通信データ量取得ステップと、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当ステップと、を含み、前記チャネル割当ステップは、前記通信データ量が減少した場合に、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基地局と通信が確立された端末との間において通信データの量が減少したときに、データが空になった複数のサブチャネルのうちの少なくとも１つを開放せずに割当を維持し、他の端末に割り当てないようにするので、当該端末の通信が再び増えた場合に、通信のスループットを低下することなく、ＱｏＳに応じたスループットをユーザの端末に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る通信システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を示す説明図である。
本通信システムは、基地局（ＣＳ：cell station）と複数の端末（ＰＳ：personal station）との間において、各周波数帯毎に複数のサブチャネルで構成されたフレームによって通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムである。
【００２９】
図１のフレーム構成は、例えば、ＰＨＳシステムで使用されるタイムスロットが４個（Ｓ１〜Ｓ４）の場合の構成であり、縦軸が周波数軸であり、横軸が時間軸である。
図１において、ダウンリンク期間及びアップリンク期間は、共に周波数軸に対して、２８個の周波数帯に分割されている。最初の周波数帯のサブチャネルは、コントロールサブチャネルと呼ばれ、制御チャネル（ＣＣＨ）で使用している。
なお、上記の最初の周波数帯は、最も高い周波数帯あるいは最も低い周波数帯のどちらでも良い。また、コントロールサブチャネルは、各周波数帯において、各タイムスロットのどのサブチャネルを使うかを指示する。
【００３０】
図１の例は、ＰＨＳシステムの例であり、コントロールサブチャネルＣ１〜Ｃ４で指定できる基地局は４つの基地局である。また、ＰＨＳシステムにおいては、１００ｍｓ毎に制御チャネルを間歇送信する。
【００３１】
そして、残りの２７の周波数帯には、データを送受信するトラフィックサブチャネルＴ１〜Ｔ１０８で構成されており、周波数方向に２７個、時間軸方向に４個で、全部で１０８のサブチャネルで構成されている。
このトラフィックサブチャネルは、アンカーサブチャネルとエクストラサブチャネルとにより構成されている。
【００３２】
アンカーサブチャネルとは、どのサブチャネルをどの端末が使用するかを各端末に通知するために使用したり、再送制御でデータが正しくやりとりできたかを基地局と端末でネゴシエーションするために使ったりするためのサブチャネルである。
【００３３】
エクストラサブチャネルとは、実際に使用するデータを送信するサブチャネルであり、１つの端末に対して、複数のエクストラサブチャネルを割り当てることができる。この場合、割り当てられたエクストラサブチャネルが多いほど帯域が広がるので高速な通信が可能となる。
【００３４】
次に、本通信システムで使用する基地局の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局のブロック図である。
図２に示すように、基地局１は、アンテナに接続され後述する信号処理部１２からの信号をＲＦ信号に変換したり、逆に受信したＲＦ信号を信号処理部１２が扱えるように変換する無線通信部１１、受信した信号または送信する信号を処理する信号処理部１２、信号の変調または復調を行う変復調部１３、上位通信網に接続される外部Ｉ／Ｆ部１４、信号処理部１２及び変復調部１３を制御する制御部１５、ＱｏＳ情報等を記憶する記憶部１６で構成されている。
【００３５】
制御部１５は、通信データ量を取得し（通信データ量取得手段）、通信データ量に応じてサブチャネルを割り当てる（チャネル割当手段）。そして、通信データ量が減少した場合に、割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持するように制御する。
このために、制御部１５は、通信で使用するエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の端末毎の割り当てを設定するＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）設定部１５−１、送信データが無いエクストラサブチャネルの割当維持を開始するか否かを判定してＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）設定部１５−１に対するエクストラサブチャネル開放、Invalid信号（不許可を表す信号）生成部１５−３に対するエクストラサブチャネル割当維持を指示するＥＳＣＨ割当維持制御部１５−２、エクストラサブチャネルのＰＨＹフレームのＶフィールドにInvalid信号（不許可を表す信号）を生成するInvalid信号（不許可を表す信号）生成部１５−３、記憶部１６よりユーザのＱｏＳのクラスに関する情報を取得するＱｏＳクラス取得部１５−４を有している。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る通信システムにおいて、サブチャネルの接続を継続するか否かの判定は、当該端末のＱｏＳ情報に基づいて、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の占有の程度に差をつけて判定を行う。
これにより、ＱｏＳ情報に応じたスループットをユーザに提供できる。
なお、ＱｏＳ（Quality of Service）とは、ネットワーク上で、ある特定の通信のための帯域を予約し、データが途切れないように伝送品質を保証する機能である。
【００３７】
そして、ＱｏＳ情報に含まれるＱｏＳクラスは、通信の優先度に応じてクラス分けされたものであり、例えば、ストリーミング、ファイル転送、ベストエフォートの３種類に分類することができる。ストリーミングは、音声や動画のリアルタイム配信やテレビ電話など、通信の遅延や停止が許されないクラスであり、優先度が最も高いクラス１とする。
ファイル転送は、電子ファイルをある程度の帯域が確保できていればよいクラスであり、優先度はストリーミングよりも低い、クラス２とする。
ベストエフォートは、ＱｏＳの保証を行わないクラスであり、優先度は最も低いクラス３とする。
【００３８】
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭＡ方式の通信システムの基地局におけるエクストラサブチャネルの割当維持フローについて説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局におけるエクストラサブチャネルの割当維持フローを示す図である。
【００３９】
・割当維持フローを開始する。
・基地局１のＱｏＳクラス取得部１５−４は、記憶部１６よりユーザのＱｏＳのクラスに関する情報を取得する（ステップＳ１）。
・制御部１５は、取得したＱｏＳクラスに応じて通信帯域を設定する（ステップＳ２）。例えば、前記３種類のクラス（クラス１〜３）に分類した場合、優先度が最も高いクラス１に割り当てる通信帯域は、最も広い帯域に設定する。次に優先度が高いクラス２は、割り当てる通信帯域を中程度の帯域に設定する。最も優先度が低いクラス３に割り当てる通信帯域は最も狭い帯域に設定する。
・ＥＳＣＨ設定部１５−１は、通信で使用するエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の端末毎の割り当てを設定し通信を確立する（ステップＳ３）。
・ＥＳＣＨ割当維持制御部１５−２は、基地局−端末間の通信で使用中の各エクストラサブチャネル内に送信データがあるか否かを判定し（ステップＳ４）、送信データがあると判定されたエクストラサブチャネルの場合（ステップＳ４のＹ）はデータ送信をそのまま続ける（ステップＳ５）。
・送信データが無いエクストラサブチャネルの場合（ステップＳ４のＮ）は、ＥＳＣＨ割当維持制御部１５−２が当該エクストラサブチャネルの割当維持を開始するか否かを判定し（ステップＳ６）、割当維持を開始しないと判定された場合は、ＥＳＣＨ設定部１５−１に、当該エクストラサブチャネルを開放するように指示して（ステップＳ８）、割当維持フローを終了する。
・割当維持を開始すると判定された場合（ステップＳ６のＹ）は、Invalid信号（不許可を表す信号）生成部１５−３に指示して、ＰＨＹフレームのＶフィールドにInvalid信号（不許可を表す信号）を載せて送信することにより、空データのエクストラサブチャネルを送信し続ける（割当維持する）。制御部１５は所定の割当維持時間が経過したか否かを判定して（ステップＳ７）、割当維持時間が経過した場合（ステップＳ７のＹ）に、ステップＳ４の処理に戻る。
【００４０】
送信データが無いエクストラサブチャネルを開放するか、あるいは、割当維持するかは、ＱｏＳクラスに応じて、開放するエクストラサブチャネルの個数及び割当維持するエクストラサブチャネルの個数を決めておく。例えば、前記３種類のクラス（クラス１〜３）に分類した場合、クラス１はエクストラサブチャネルを全く開放しない、クラス２は半分のエクストラサブチャネルを開放する、クラス３は１／４のエクストラサブチャネルを開放する、などとする。
【００４１】
また、エクストラサブチャネルを割当維持する場合に、ＱｏＳクラスに応じて割当維持時間を変える。例えば、前記３種類のクラス（クラス１〜３）に分類した場合、クラス１の割当維持時間をｔ１、クラス２の割当維持時間をｔ２、クラス３の割当維持時間をｔ３、として、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３となる所定の割当維持時間を割り当てる、などとする。
【００４２】
なお、開放したサブチャネルは、他の端末のアンカーサブチャネルに割り当てずに、エクストラサブチャネルに割り当てることが好ましい。なぜならば、他の端末のアンカーサブチャネルに割り当てると、例え他の端末の送信データ量が減少したとしても、通信接続が終わるまではアンカーサブチャネルは開放されないが、エクストラサブチャネルであれば、再び開放される可能性があるからである。
【００４３】
本発明の実施の形態に係る通信方法は、ＱｏＳを考慮した場合であり、図４に示す端末と基地局との間の通信手順のシーケンスを用いて詳細に説明する。
【００４４】
端末（ＰＳ）及び基地局（ＣＳ）において通信するサブチャネルの種類（制御チャネル（ＣＣＨ）、通信チャネル（ＴＣＨ）を構成するアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ））に分けて図示したものである。
【００４５】
本通信方法は、ユーザデータが一時的に減少しても基地局から端末に、一定時間信号を送り続け、基地局が他の端末にエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を割り当てないようにする。図５に示すように、ダウンリンク（基地局から端末のリンク）を送信し続けることによって、当該端末もそのエクストラサブチャネルは割り当て済みと認識し、他の端末に割り当てないようにする。
【００４６】
図４では、通信開始（端末−基地局の接続）から、通信終了（端末−基地局の開放）までを示す。
（１−１） 接続手順
接続時は既存のＰＨＳシステムと同様の手順で接続する。
・端末から基地局に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）エスタブリシュメント（確定）を送信する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）アサイン（割り当て）を送信する。
・端末においてキャリアセンスを実行する。
以上のように、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）接続に先立ち、必ず基地局と端末の双方でキャリアセンスを実行する。これにより、安定した帯域の制御に使用できる。
【００４７】
（１−２） エクストラサブチャネルの割り当て、通信の確立
当該端末で未使用のサブチャネルをエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）として割り当てるときは、キャリアセンスを行う。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
このような、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の要求・割り当てはアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）を介して伝送する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータ送受信を開始する。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を増設する際は、当該端末で未使用のサブチャネルをエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）として割り当てることになるので、キャリアセンスを行う。
【００４８】
（１−３） エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の割当維持
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
ユーザデータを送受信しているときに、通信データが減少した場合は、アンカーサブチャネルのＶフィールドに不許可を表す信号である“Invalid”を載せて、端末から基地局へ送信し続ける（通信継続）。このとき、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を開放せずに割当を維持し続ける。
このとき、ＱｏＳクラスに応じて、開放するエクストラサブチャネルの個数及び割当維持するエクストラサブチャネルの個数を決めておく。また、エクストラサブチャネルを割当維持する場合に、ＱｏＳクラスに応じて割当維持時間を変える。
データが再び増加した場合は、上記の開放せずに割当維持し続けているエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を使用してユーザデータを送信する。
【００４９】
（１−４） 通信終了
・基地局から端末に対して、制御チャネル（ＣＣＨ）により通信チャネル（ＴＣＨ）開放要求を行う。
呼切断し通信を終了する。
【００５０】
次に、比較例として、ＱｏＳを考慮しない場合のＯＦＤＭＡ方式の通信方法のシーケンスについて説明する。
図６は、ＱｏＳを考慮せずに通信を行う場合における通信開始（端末−基地局の接続）から、通信終了（端末−基地局の開放）までのフローを示す説明図である。
【００５１】
（２−１） 接続手順
接続時は既存のＰＨＳシステムと同様の手順で接続する。
・端末から基地局に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）エスタブリシュメント（確定）を送信する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）アサイン（割り当て）を送信する。
・端末においてキャリアセンスを実行する。
以上のように、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）接続に先立ち、必ず基地局と端末の双方でキャリアセンスを実行する。これにより、安定した帯域の制御に使用できる。
【００５２】
（２−２） エクストラサブチャネルの割り当て、通信の確立
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
帯域設定、即ちエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の要求・割り当ては、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）を介して伝送する。
・基地局のアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
・基地局のアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
【００５３】
（２−３） エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の開放
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のＭＡＰによって、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を開放したことを端末に通知する。このとき、端末は開放したエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）でのダウンリンク（基地局から端末への）送信を継続しない。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
・一旦開放したエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を帯域増設要求に基づき割り当てる際も、当該基地局で未使用のサブチャネルをエクストラサブチャネルとして割り当てることになるので、基地局のアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のキャリアセンスを実行する。
このように、ＱｏＳを考慮せずに通信を行う場合は、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の増設時にキャリアセンスが必要である。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
【００５４】
（２−４） 通信終了
・基地局から端末に対して、制御チャネル（ＣＣＨ）により通信チャネル（ＴＣＨ）開放要求を行う。
呼切断し通信を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局におけるエクストラサブチャネルの割当維持フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る通信システムにおけるシーケンス図である。
【図５】図４のシーケンスにおけるエクストラサブチャネルの割当維持時間を示す図である。
【図６】ＱｏＳを考慮しない場合の通信方法のシーケンス図である。
【図７】従来の送信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】ガードインターバルを示す説明図である。
【図９】従来の受信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基地局
１１ 無線通信部
１２ 信号処理部
１３ 変復調部
１４ 外部Ｉ／Ｆ部
１５ 制御部
１５−１ ＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）設定部
１５−２ ＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）割当維持制御部
１５−３ Invalid信号（不許可を表す信号）生成部
１５−４ ＱｏＳクラス取得部
１６ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭＡ方式の通信システム、その基地局及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル携帯電話システムやＰＨＳシステムなどの無線アクセス方式として、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）とＴＤＤ(Time Division Duplex：時分割双方向伝送)を組み合わせたＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式が採用されている。さらに、これに加えて、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：直交周波数分割多重接続）を活用するＯＦＤＭＡ方式が提案されている。
【０００３】
ＯＦＤＭは、データを変調する搬送波を、互いに直交した複数の「サブキャリア」（細分化された搬送波）に分割し、データ信号をそれぞれのサブキャリアに分散させて送信する方式である。
【０００４】
以下、ＯＦＤＭ方式の概要について説明する。
図７は送信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ変調装置には、送信データが入力される。この送信データは、シリアル／パラレル変換部２０１に供給されて、低速な複数の伝送シンボルからなるデータに変換される。つまり、伝送情報を分割して、複数の低速なデジタル信号を生成する。このパラレルデータは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部２０２に供給される。
【０００５】
パラレルデータは、ＯＦＤＭを構成する各サブキャリアに割り当てられ、周波数領域においてマッピングされる。ここで、各サブキャリアに対してBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の変調が施される。マッピングデータは、ＩＦＦＴ演算を施すことによって、周波数領域の送信データから時間領域の送信データに変換される。これにより、互いに直交する関係にある複数のサブキャリアがそれぞれ独立に変調されたマルチキャリア変調信号が生成される。ＩＦＦＴ部２０２の出力は、ガードインターバル付加部２０３に供給される。
【０００６】
ガードインターバル付加部２０３は、図８に示すように、伝送データの有効シンボルの後部をガードインターバルとして、伝送シンボル毎に有効シンボル期間の前部にコピーを付加する。このガードインターバル付加部で得られたベースバンド信号は、直交変調部２０４に供給される。
【０００７】
直交変調部２０４は、ガードインターバル付加部２０３から供給されるベースバンドＯＦＤＭ信号に対して、ＯＦＤＭ変調装置の局部発振器１０５から供給されるキャリア信号を用いて、直交変調を施し、中間周波数（ＩＦ）信号もしくは無線周波数（ＲＦ）信号に周波数変換する。すなわち、直交変調部は、ベースバンド信号を所望の伝送周波数帯域に周波数変換した後に伝送路に出力する。
【０００８】
図９は、受信側に用いられるＯＦＤＭ復調装置の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ復調装置には、図７のＯＦＤＭ変調装置によって生成されたＯＦＤＭ信号が所定の伝送路を介して入力される。
【０００９】
このＯＦＤＭ復調装置に入力されたＯＦＤＭ受信信号は、直交復調部２１１に供給される。直交復調部２１１は、ＯＦＤＭ受信信号に対して、ＯＦＤＭ復調装置の局部発振器２１２から供給されるキャリア信号を用いて直交復調を施し、ＲＦ信号もしくはＩＦ信号からベースバンド信号に周波数変換し、ベースバンドＯＦＤＭ信号を得る。このＯＦＤＭ信号は、ガードインターバル除去部２１３に供給される。
【００１０】
ガードインターバル除去部２１３は、ＯＦＤＭ変調装置のガードインターバル付加部２０３で付加された信号を、図示しないシンボルタイミング同期部から供給されるタイミング信号に従って除去する。このガードインターバル除去部２１３で得られた信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部２１４に供給される。
【００１１】
ＦＦＴ部２１４は、入力される時間領域の受信データをＦＦＴすることによって周波数領域の受信データに変換する。さらに周波数領域においてデマッピングされ、各サブキャリア毎にパラレルデータが生成される。ここで、各サブキャリアに施されたBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の変調に対する復調がなされたことになる。ＦＦＴ部２１４で得られたパラレルデータは、パラレル／シリアル変換部２１５に供給されて、受信データとして出力される。
【００１２】
以上のようにＯＦＤＭは、搬送波を複数のサブキャリアに分割する方式である。そして、ＯＦＤＭＡは、上記ＯＦＤＭにおけるサブキャリアの中から複数のサブキャリアを集めてグループ化し、各グループを各ユーザに１つ又は複数割り当てて多重通信を行う方式である。上記各グループはそれぞれサブチャネルと呼ばれる。つまり、各ユーザは割り当てられた１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行うのである。また、サブチャネルは通信を行うデータ量や伝播環境等に応じて適応的に増減して割り当てられる。
【００１３】
特許文献１には、各サブチャネルのチャネル環境により適応的にパイロット搬送波を変化させて、パイロット搬送波を割り当てる方法が開示されている。この割り当て方法では、チャネル環境がよい場合にはパイロット搬送波を少なく割り当て、チャネル環境が悪い場合にはパイロット搬送波を多く割り当てる。これにより、１ユーザに割り当てられるサブチャネルの数が変化する。
【特許文献１】特表２００５−５２０４３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来技術においては、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信データが減ると、基地局は他のユーザの端末のために不要なサブチャネルを開放する。
そして、当該ユーザの端末の送信データ量が再び増えた場合に、開放されたサブチャネルを再度使用するには、他のユーザの端末に割り当てたサブチャネルが開放されるのを待たなければならない。この間は、当該ユーザの端末の通信データ量が再び増えたとしても使用できるサブチャネルの数が減ったままなので、当該ユーザの端末における通信のスループットは上がらず、データ送信が完了するまでに時間がかかるという問題点がある。
【００１５】
また、サブチャネルを割り当てる際には、予め当該サブチャネルが使用可能か否かをチェックするキャリアセンスが必要である。データ量が増えて新たにサブチャネルを割り当てるには全サブチャネルについてキャリアセンスを行うため、その処理に多くの時間が必要となる。その結果、サブチャネルの割り当てまでに時間がかかるため当該ユーザの端末における通信のスループットが低下してしまう。
また、上記の場合に、ＱｏＳに応じた通信のスループットをユーザの端末に提供することができなくなってしまう。
【００１６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、ＯＦＤＭＡ通信方式の通信システムにおいて、当該ユーザの端末の通信が継続中に一時的に送信データが減り、その後再び増えた場合であっても、当該ユーザの端末の通信のスループットを低下することなく通信を継続することができ、また、ＱｏＳに応じたスループットをユーザの端末に提供することができるＯＦＤＭＡ方式の通信システム、その基地局及び通信方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明に係る通信システムは、基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、を備え、前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする（請求項１）。
【００１８】
また、前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする（請求項２）。
【００１９】
また、前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする（請求項３）。
【００２０】
また、前記チャネル割当手段は、当該端末の優先度に応じて、前記割当を維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする（請求項４）。
【００２１】
また、前記優先度はＱｏＳクラスであることを特徴とする（請求項５）。
【００２２】
本発明に係る基地局は、複数の端末との間で、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の基地局であって、通信が確立された端末との間の通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを前記通信が確立された端末に割り当てるチャネル割当手段と、を備え、前記通信が確立された端末との間の通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持し、前記通信が確立された端末との通信を継続することを特徴とする（請求項６）。
【００２３】
また、前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする（請求項７）。
【００２４】
また、前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする（請求項８）。
【００２５】
また、前記チャネル割当手段は、前記通信が確立された端末の優先度に応じて、前記割り当てを維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする（請求項９）。
【００２６】
本発明に係るチャネル割当方法は、基地局と複数の端末との間において、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信方法において、通信データ量を取得する通信データ量取得ステップと、前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当ステップと、を含み、前記チャネル割当ステップは、前記通信データ量が減少した場合に、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基地局と通信が確立された端末との間において通信データの量が減少したときに、データが空になった複数のサブチャネルのうちの少なくとも１つを開放せずに割当を維持し、他の端末に割り当てないようにするので、当該端末の通信が再び増えた場合に、通信のスループットを低下することなく、ＱｏＳに応じたスループットをユーザの端末に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る通信システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を示す説明図である。
本通信システムは、基地局（ＣＳ：cell station）と複数の端末（ＰＳ：personal station）との間において、各周波数帯毎に複数のサブチャネルで構成されたフレームによって通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムである。
【００２９】
図１のフレーム構成は、例えば、ＰＨＳシステムで使用されるタイムスロットが４個（Ｓ１〜Ｓ４）の場合の構成であり、縦軸が周波数軸であり、横軸が時間軸である。
図１において、ダウンリンク期間及びアップリンク期間は、共に周波数軸に対して、２８個の周波数帯に分割されている。最初の周波数帯のサブチャネルは、コントロールサブチャネルと呼ばれ、制御チャネル（ＣＣＨ）で使用している。
なお、上記の最初の周波数帯は、最も高い周波数帯あるいは最も低い周波数帯のどちらでも良い。また、コントロールサブチャネルは、各周波数帯において、各タイムスロットのどのサブチャネルを使うかを指示する。
【００３０】
図１の例は、ＰＨＳシステムの例であり、コントロールサブチャネルＣ１〜Ｃ４で指定できる基地局は４つの基地局である。また、ＰＨＳシステムにおいては、１００ｍｓ毎に制御チャネルを間歇送信する。
【００３１】
そして、残りの２７の周波数帯には、データを送受信するトラフィックサブチャネルＴ１〜Ｔ１０８で構成されており、周波数方向に２７個、時間軸方向に４個で、全部で１０８のサブチャネルで構成されている。
このトラフィックサブチャネルは、アンカーサブチャネルとエクストラサブチャネルとにより構成されている。
【００３２】
アンカーサブチャネルとは、どのサブチャネルをどの端末が使用するかを各端末に通知するために使用したり、再送制御でデータが正しくやりとりできたかを基地局と端末でネゴシエーションするために使ったりするためのサブチャネルである。
【００３３】
エクストラサブチャネルとは、実際に使用するデータを送信するサブチャネルであり、１つの端末に対して、複数のエクストラサブチャネルを割り当てることができる。この場合、割り当てられたエクストラサブチャネルが多いほど帯域が広がるので高速な通信が可能となる。
【００３４】
次に、本通信システムで使用する基地局の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局のブロック図である。
図２に示すように、基地局１は、アンテナに接続され後述する信号処理部１２からの信号をＲＦ信号に変換したり、逆に受信したＲＦ信号を信号処理部１２が扱えるように変換する無線通信部１１、受信した信号または送信する信号を処理する信号処理部１２、信号の変調または復調を行う変復調部１３、上位通信網に接続される外部Ｉ／Ｆ部１４、信号処理部１２及び変復調部１３を制御する制御部１５、ＱｏＳ情報等を記憶する記憶部１６で構成されている。
【００３５】
制御部１５は、通信データ量を取得し（通信データ量取得手段）、通信データ量に応じてサブチャネルを割り当てる（チャネル割当手段）。そして、通信データ量が減少した場合に、割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持するように制御する。
このために、制御部１５は、通信で使用するエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の端末毎の割り当てを設定するＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）設定部１５−１、送信データが無いエクストラサブチャネルの割当維持を開始するか否かを判定してＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）設定部１５−１に対するエクストラサブチャネル開放、Invalid信号（不許可を表す信号）生成部１５−３に対するエクストラサブチャネル割当維持を指示するＥＳＣＨ割当維持制御部１５−２、エクストラサブチャネルのＰＨＹフレームのＶフィールドにInvalid信号（不許可を表す信号）を生成するInvalid信号（不許可を表す信号）生成部１５−３、記憶部１６よりユーザのＱｏＳのクラスに関する情報を取得するＱｏＳクラス取得部１５−４を有している。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る通信システムにおいて、サブチャネルの接続を継続するか否かの判定は、当該端末のＱｏＳ情報に基づいて、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の占有の程度に差をつけて判定を行う。
これにより、ＱｏＳ情報に応じたスループットをユーザに提供できる。
なお、ＱｏＳ（Quality of Service）とは、ネットワーク上で、ある特定の通信のための帯域を予約し、データが途切れないように伝送品質を保証する機能である。
【００３７】
そして、ＱｏＳ情報に含まれるＱｏＳクラスは、通信の優先度に応じてクラス分けされたものであり、例えば、ストリーミング、ファイル転送、ベストエフォートの３種類に分類することができる。ストリーミングは、音声や動画のリアルタイム配信やテレビ電話など、通信の遅延や停止が許されないクラスであり、優先度が最も高いクラス１とする。
ファイル転送は、電子ファイルをある程度の帯域が確保できていればよいクラスであり、優先度はストリーミングよりも低い、クラス２とする。
ベストエフォートは、ＱｏＳの保証を行わないクラスであり、優先度は最も低いクラス３とする。
【００３８】
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭＡ方式の通信システムの基地局におけるエクストラサブチャネルの割当維持フローについて説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局におけるエクストラサブチャネルの割当維持フローを示す図である。
【００３９】
・割当維持フローを開始する。
・基地局１のＱｏＳクラス取得部１５−４は、記憶部１６よりユーザのＱｏＳのクラスに関する情報を取得する（ステップＳ１）。
・制御部１５は、取得したＱｏＳクラスに応じて通信帯域を設定する（ステップＳ２）。例えば、前記３種類のクラス（クラス１〜３）に分類した場合、優先度が最も高いクラス１に割り当てる通信帯域は、最も広い帯域に設定する。次に優先度が高いクラス２は、割り当てる通信帯域を中程度の帯域に設定する。最も優先度が低いクラス３に割り当てる通信帯域は最も狭い帯域に設定する。
・ＥＳＣＨ設定部１５−１は、通信で使用するエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の端末毎の割り当てを設定し通信を確立する（ステップＳ３）。
・ＥＳＣＨ割当維持制御部１５−２は、基地局−端末間の通信で使用中の各エクストラサブチャネル内に送信データがあるか否かを判定し（ステップＳ４）、送信データがあると判定されたエクストラサブチャネルの場合（ステップＳ４のＹ）はデータ送信をそのまま続ける（ステップＳ５）。
・送信データが無いエクストラサブチャネルの場合（ステップＳ４のＮ）は、ＥＳＣＨ割当維持制御部１５−２が当該エクストラサブチャネルの割当維持を開始するか否かを判定し（ステップＳ６）、割当維持を開始しないと判定された場合は、ＥＳＣＨ設定部１５−１に、当該エクストラサブチャネルを開放するように指示して（ステップＳ８）、割当維持フローを終了する。
・割当維持を開始すると判定された場合（ステップＳ６のＹ）は、Invalid信号（不許可を表す信号）生成部１５−３に指示して、ＰＨＹフレームのＶフィールドにInvalid信号（不許可を表す信号）を載せて送信することにより、空データのエクストラサブチャネルを送信し続ける（割当維持する）。制御部１５は所定の割当維持時間が経過したか否かを判定して（ステップＳ７）、割当維持時間が経過した場合（ステップＳ７のＹ）に、ステップＳ４の処理に戻る。
【００４０】
送信データが無いエクストラサブチャネルを開放するか、あるいは、割当維持するかは、ＱｏＳクラスに応じて、開放するエクストラサブチャネルの個数及び割当維持するエクストラサブチャネルの個数を決めておく。例えば、前記３種類のクラス（クラス１〜３）に分類した場合、クラス１はエクストラサブチャネルを全く開放しない、クラス２は半分のエクストラサブチャネルを開放する、クラス３は１／４のエクストラサブチャネルを開放する、などとする。
【００４１】
また、エクストラサブチャネルを割当維持する場合に、ＱｏＳクラスに応じて割当維持時間を変える。例えば、前記３種類のクラス（クラス１〜３）に分類した場合、クラス１の割当維持時間をｔ１、クラス２の割当維持時間をｔ２、クラス３の割当維持時間をｔ３、として、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３となる所定の割当維持時間を割り当てる、などとする。
【００４２】
なお、開放したサブチャネルは、他の端末のアンカーサブチャネルに割り当てずに、エクストラサブチャネルに割り当てることが好ましい。なぜならば、他の端末のアンカーサブチャネルに割り当てると、例え他の端末の送信データ量が減少したとしても、通信接続が終わるまではアンカーサブチャネルは開放されないが、エクストラサブチャネルであれば、再び開放される可能性があるからである。
【００４３】
本発明の実施の形態に係る通信方法は、ＱｏＳを考慮した場合であり、図４に示す端末と基地局との間の通信手順のシーケンスを用いて詳細に説明する。
【００４４】
端末（ＰＳ）及び基地局（ＣＳ）において通信するサブチャネルの種類（制御チャネル（ＣＣＨ）、通信チャネル（ＴＣＨ）を構成するアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ））に分けて図示したものである。
【００４５】
本通信方法は、ユーザデータが一時的に減少しても基地局から端末に、一定時間信号を送り続け、基地局が他の端末にエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を割り当てないようにする。図５に示すように、ダウンリンク（基地局から端末のリンク）を送信し続けることによって、当該端末もそのエクストラサブチャネルは割り当て済みと認識し、他の端末に割り当てないようにする。
【００４６】
図４では、通信開始（端末−基地局の接続）から、通信終了（端末−基地局の開放）までを示す。
（１−１） 接続手順
接続時は既存のＰＨＳシステムと同様の手順で接続する。
・端末から基地局に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）エスタブリシュメント（確定）を送信する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）アサイン（割り当て）を送信する。
・端末においてキャリアセンスを実行する。
以上のように、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）接続に先立ち、必ず基地局と端末の双方でキャリアセンスを実行する。これにより、安定した帯域の制御に使用できる。
【００４７】
（１−２） エクストラサブチャネルの割り当て、通信の確立
当該端末で未使用のサブチャネルをエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）として割り当てるときは、キャリアセンスを行う。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
このような、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の要求・割り当てはアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）を介して伝送する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータ送受信を開始する。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を増設する際は、当該端末で未使用のサブチャネルをエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）として割り当てることになるので、キャリアセンスを行う。
【００４８】
（１−３） エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の割当維持
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
ユーザデータを送受信しているときに、通信データが減少した場合は、アンカーサブチャネルのＶフィールドに不許可を表す信号である“Invalid”を載せて、端末から基地局へ送信し続ける（通信継続）。このとき、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を開放せずに割当を維持し続ける。
このとき、ＱｏＳクラスに応じて、開放するエクストラサブチャネルの個数及び割当維持するエクストラサブチャネルの個数を決めておく。また、エクストラサブチャネルを割当維持する場合に、ＱｏＳクラスに応じて割当維持時間を変える。
データが再び増加した場合は、上記の開放せずに割当維持し続けているエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を使用してユーザデータを送信する。
【００４９】
（１−４） 通信終了
・基地局から端末に対して、制御チャネル（ＣＣＨ）により通信チャネル（ＴＣＨ）開放要求を行う。
呼切断し通信を終了する。
【００５０】
次に、比較例として、ＱｏＳを考慮しない場合のＯＦＤＭＡ方式の通信方法のシーケンスについて説明する。
図６は、ＱｏＳを考慮せずに通信を行う場合における通信開始（端末−基地局の接続）から、通信終了（端末−基地局の開放）までのフローを示す説明図である。
【００５１】
（２−１） 接続手順
接続時は既存のＰＨＳシステムと同様の手順で接続する。
・端末から基地局に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）エスタブリシュメント（確定）を送信する。
・基地局においてキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対して制御チャネル（ＣＣＨ）によりリンクチャネル（ＬＣＨ）アサイン（割り当て）を送信する。
・端末においてキャリアセンスを実行する。
以上のように、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）接続に先立ち、必ず基地局と端末の双方でキャリアセンスを実行する。これにより、安定した帯域の制御に使用できる。
【００５２】
（２−２） エクストラサブチャネルの割り当て、通信の確立
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
帯域設定、即ちエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の要求・割り当ては、アンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）を介して伝送する。
・基地局のアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
・基地局のアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のキャリアセンスを実行する。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
【００５３】
（２−３） エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の開放
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のＭＡＰによって、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を開放したことを端末に通知する。このとき、端末は開放したエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）でのダウンリンク（基地局から端末への）送信を継続しない。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
・端末から基地局に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングリクエスト（帯域設定の要求）をＲＣＨフィールドで送信する。
・一旦開放したエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を帯域増設要求に基づき割り当てる際も、当該基地局で未使用のサブチャネルをエクストラサブチャネルとして割り当てることになるので、基地局のアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）のキャリアセンスを実行する。
このように、ＱｏＳを考慮せずに通信を行う場合は、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）の増設時にキャリアセンスが必要である。
・基地局から端末に対してアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）によりレンジングレスポンス（帯域設定）をＭＡＰフィールドで送信する。
・基地局と端末との間でユーザデータを送受信する。
【００５４】
（２−４） 通信終了
・基地局から端末に対して、制御チャネル（ＣＣＨ）により通信チャネル（ＴＣＨ）開放要求を行う。
呼切断し通信を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る通信システムの基地局におけるエクストラサブチャネルの割当維持フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る通信システムにおけるシーケンス図である。
【図５】図４のシーケンスにおけるエクストラサブチャネルの割当維持時間を示す図である。
【図６】ＱｏＳを考慮しない場合の通信方法のシーケンス図である。
【図７】従来の送信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】ガードインターバルを示す説明図である。
【図９】従来の受信側に用いられるＯＦＤＭ変調装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基地局
１１ 無線通信部
１２ 信号処理部
１３ 変復調部
１４ 外部Ｉ／Ｆ部
１５ 制御部
１５−１ ＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）設定部
１５−２ ＥＳＣＨ（エクストラサブチャネル）割当維持制御部
１５−３ Invalid信号（不許可を表す信号）生成部
１５−４ ＱｏＳクラス取得部
１６ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、
通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、
を備え、
前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記チャネル割当手段は、当該端末の優先度に応じて、前記割当を維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記優先度はＱｏＳクラスであることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
複数の端末との間で、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の基地局であって、
通信が確立された端末との間の通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを前記通信が確立された端末に割り当てるチャネル割当手段と、
を備え、
前記通信が確立された端末との間の通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持し、前記通信が確立された端末との通信を継続することを特徴とする基地局。
【請求項７】
前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記チャネル割当手段は、前記通信が確立された端末の優先度に応じて、前記割り当てを維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の基地局。
【請求項１０】
基地局と複数の端末との間において、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、
通信データ量を取得する通信データ量取得ステップと、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割り当てステップと、
を含み、
前記チャネル割り当てステップは、前記通信データ量が減少した場合に、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とするチャネル割当方法。
【請求項１】
基地局と複数の端末との間において１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、
通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割当手段と、
を備え、
前記通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記チャネル割当手段は、当該端末の優先度に応じて、前記割当を維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記優先度はＱｏＳクラスであることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
複数の端末との間で、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の基地局であって、
通信が確立された端末との間の通信データ量を取得する通信データ量取得手段と、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを前記通信が確立された端末に割り当てるチャネル割当手段と、
を備え、
前記通信が確立された端末との間の通信データ量が減少した場合に、前記チャネル割当手段は、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持し、前記通信が確立された端末との通信を継続することを特徴とする基地局。
【請求項７】
前記チャネル割当手段は、前記割当を維持されるサブチャネルを用いて所定の信号を送信することを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
前記所定の信号は、不許可を表す信号であることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記チャネル割当手段は、前記通信が確立された端末の優先度に応じて、前記割り当てを維持するサブチャネルの数を決めることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の基地局。
【請求項１０】
基地局と複数の端末との間において、１つ又は複数のサブチャネルを用いてデータ通信を行うＯＦＤＭＡ方式の通信システムにおいて、
通信データ量を取得する通信データ量取得ステップと、
前記通信データ量に応じて前記サブチャネルを割り当てるチャネル割り当てステップと、
を含み、
前記チャネル割り当てステップは、前記通信データ量が減少した場合に、前記割り当てたサブチャネルのうち少なくとも１つのサブチャネルの割当を維持することを特徴とするチャネル割当方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−７８８９０（Ｐ２００８−７８８９０Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５４３８６（Ｐ２００６−２５４３８６）
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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