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JP4133428B2 - base station - Google Patents
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JP4133428B2 - base station - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効率的な無線アクセス技術を用いた基地局に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、マイクロ波帯を使用した免許不要の小電力無線通信システムが複数提案、規格化され、実際に2.4GHz帯を使用するIEEE802.11bあるいは5GHz帯を使用するIEEE802.11aやARIB(電波産業会)のHi−SWAN規格等を使用した無線通信システムが開発されている。
【0003】
このような小電力無線通信システムの一例として、図16に示すような基地局200と移動局201,202,203から構成される前記Hi−SWANシステムで使用されているようなTDMA(Time Division Multiple Access)集中制御方式を用いた通信システムが挙げられる。
【0004】
図17は、基地局200と移動局201,202,203との無線通信に使用する通信フレームの構成の一例を示した図である。通信データの構造は、ある一定時間毎に区切られたフレームを基本構成としており、1つのフレーム211は、基地局が送受信に使用する伝送チャネルや送受信タイミングを移動局に報知するための情報を含んだ制御情報フェイズ212と、基地局から移動局にデータを送信するためのダウンリンクフェイズ213と、移動局から基地局にデータを送信するためのアップリンクフェイズ214に分割されている。さらに制御情報フェイズ212は、フレームの同期等の情報を得るためのプリアンブル215とフレーム内での送受信用の時間領域と周波数チャネルの情報を含むデータペイロード(216−1から216−N)から構成されている。
【0005】
この方式では、基地局200が移動局201,202,203に対して、制御情報フェイズ212で、同期や変調方式等の通信制御に必要な情報を送信し、移動局は制御情報を受信して、自己の通信時間帯等の通信制御に関する情報を取得して、データの送受信を行う。
【0006】
このような無線通信システムは、駅の構内あるいはファーストフードのような人が多く集まるような場所に設置され、“ホットスポット”と呼ばれるインターネット接続ポイントととして利用されている。このホットスポットでは、図18に示すように、利用者が無線LAN(Local Area Network)に接続する機能を有しているノートパソコンや携帯端末(PDA)等を携行することにより、家庭や職場内だけではなく、公共の場所でもインターネットが利用できる。
【0007】
また、家庭でパーソナルコンピュータを利用したりあるいは外出先で携帯電話端末を利用しての情報交換手段としては、広く一般的に電子メールが普及している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような小電力の無線通信システムにおいては、チャネル数は電波法により制限されており、ブロードバンドコンテンツの伝送が可能なチャネル数は数多くは確保できない。例えばHi−SWANシステムでは、使用可能なチャネル数は20MHz帯域で4チャンネルとなっている。このようなIEEE802.11aやHi−SWANシステムを使用したホットスポットに、数多くの移動局(携帯端末等)が同時に接続しようとした場合には、1移動局当たりのデータ伝送速度の低下あるいはネットワークに接続できない等の問題が生じてしまう。
【0009】
つまり、前記Hi−SWANシステムのようなTDMA方式の無線通信システムでは、1フレーム当たりのデータ伝送期間は決まっているので、無線通信システムにアクセスしようとする利用者が増えれば増えるほど、1利用者が使用できる帯域(時間)は、当然減少することになり、通信速度の低下を招く。更に、必要最低限の帯域を確保できない場合には、無線通信システムのパフォーマンス維持のために、利用者がアクセスを拒否される場合もある。
【0010】
顕著な例では、ホットスポットで映像の配信を受けてその映像を鑑賞しようとする利用者にとって、ネットワークの常時接続性が確保できない状態、あるいは伝送速度が遅くリアルタイムの配信ができない状態は、ホットスポットのサービスの低下を招く結果となり、ホットスポットの利用者にとって好ましい状況ではない。
【0011】
従って、本発明の目的は、ホットスポット等の無線通信システムの利用者が、必ず指定時間帯に無線通信システムにアクセス可能な基地局を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動局からの通信枠の割り当て要求に応じて該移動局に通信時間及び通信チャネルを指定して通信枠を割り当てる無線通信システムにおける基地局であって、通信開始希望時刻の任意の一定時間以上前に、予約要求時間帯を指定した前記移動局からの通信枠割り当て要求を通信予約要求として識別する手段と、前記通信枠の割り当てが可能であるか否かを前記移動局へ通知する手段と、を備え、
前記通信予約要求に対して、前記通信予約要求以外の通信枠割り当て要求より優先的に通信枠の割り当てを行い、ダウンリンクフェイズの通信枠割り当ての時間帯がアップフェイズリンクの通信枠割り当ての時間帯よりも多いことを特徴とする。
ここで、前記移動局への通知手段は、アクセス可能な他の無線通信システムの基地局を通知する。
【0013】
更に、移動局との通信を無線により行なう無線通信手段と、移動局との通信を有線により行なう有線通信手段を備え、前記通信予約要求を無線或いは有線を使用して受け取ることを特徴とする。
ここで前記通信予約要求は、電子メールによりもたらされたり、前記通信予約要求に含まれる、予約した通信枠を使用する移動局のMACアドレス、ESS−ID情報で、予約した通信枠を使用する移動局を識別する手段を備えたりすることを特徴とする。
【0014】
また、前記移動局の通信要求時間帯が、他の移動局から既に通知されている通信要求時間帯と重複している場合、前記通信枠の割り当ては、更に前記移動局への通信枠の割り当てが可能な場合には、前記移動局に通信枠の割り当てを行い、前記通信枠が不足している場合には、前記移動局への通信枠の割り当てを行わないことを特徴とする。
【0020】
以上の方法により、利用者が指定した時間帯にホットスポット等の無線通信システムを必ず利用したい場合に、利用者が必ず前記無線通信システムにアクセス可能で、かつ利用者の目的に応じた通信帯域を確保可能な基地局を提供することが可能になる。
【0021】
更に、前記基地局は、通信時間帯に空きが無い場合に、空いている時間帯あるいはアクセス可能な他の無線通信システムの基地局を、前記移動局に対して通知することにより、前記移動局が、アクセスする時間をずらしたり、他の無線通信システムにアクセスしたりすることが可能になる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本明細書において、無線通信システムを制御する制御信号を発信する局を基地局と称する。基地局は、アクセスポイント、ポーリングマスタ、ハブステーション又は制御局等と呼ばれることもある。一方、通信を行う各機器を移動局と称する。移動局は、例えば、端末又はステーションなどと称されることもある。ノートPCやPDAなども無線通信システムを備えていれば移動局として機能する。
【0023】
更に、本発明の説明で使用する“時間帯”とは、例えば9時から10時までの1時間と言うような比較的長い期間を示したものであり、“時間領域”とは、1つの通信フレーム(例えば2ms)を時分割した場合の、同じ種類のデータ(例えば、制御情報、移動局11への送信データ)が使用する時間領域を示したものである。
【0024】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
【0025】
図1は、本発明の基地局と移動局及び通信時間予約システムの構成の一例を示した図である。
【0026】
本発明の通信時間予約システムは、個々にインターネットアクセス機能を有する通信機器(メディアサーバ2、TV(Television)受信機、パソコン4、携帯電話5、無線通信システム10,20)から構成され、インターネット1を介して相互に電子メール等の送受信が可能になっている。さらに、基地局にアクセスする予定の移動局を通信装置として用いて、移動局自身からインターネット1にアクセスして電子メールの送受信を行うこともできる。
【0027】
メディアサーバ2はDVD(Digital Versatile Disk)やストリーミング映像等をHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置に蓄積して、インターネット1に接続するパソコン4等の他の通信装置からの要求に応じて、任意の映像を配信する装置である。
【0028】
無線通信システム10は、基地局19と移動局11〜16で構成されるTDMA(時分割多元接続方式)集中制御方式の無線通信システムである。つまり、基地局19が、前記移動局11〜16の送受信タイミングや使用する周波数チャネルの制御を集中して行っている。無線通信システム20は、基地局25と移動局21で構成されるTDMA(時分割多元接続方式)集中制御方式の無線通信システムであり、無線通信システム10と同様の方法で通信を行っている。前記無線通信システム10,20は、上述した5.16GHzから5.24GHz帯の周波数を使用し、周波数間隔20MHzで4つの伝送チャネルのうちの1つの伝送チャネルを使用して通信を行う無線通信システムである。
【0029】
図2は、本発明の通信時間予約システムを構成する基地局のブロック構成の一例を示した図である。
【0030】
基地局19,25は、送受信用アンテナ29a、無線通信装置30a、電子メール処理装置50a、入出力インターフェイス装置51a、データ処理装置54a、システム制御装置55aにより構成されている。
【0031】
次に、基地局が移動局にデータ送信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。DVD等のメディアあるいはインターネット1を経由して送られた画像あるいは音声等のデータは、入出力インターフェイス装置51aを介して、データ処理装置54aに入力される。次に、データ処理装置54aに入力されたデータは、必要に応じてデータ形式の変換や圧縮等のデータ処理を施され、無線通信装置30aで変調されて、送受信用アンテナ29aにより無線信号として送信される。
【0032】
次に、基地局が移動局からデータ受信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。送受信用アンテナ29aから入力された無線信号は、無線通信装置30aで復調され、データ処理装置54aに入力される。データ処理装置54aに入力されたデータは、必要に応じてデータ形式の変換や伸張等のデータ処理が施される。その後、データ処理が施されたデータ信号は、必要に応じて入出力インターフェイス装置51aを介し、インターネット1を経由して所望の通信相手先に送ることもできる。
【0033】
電子メール処理装置50aは、インターネット1を介して受信するメールを処理して、基地局に接続しようとする移動局の予約時間等を認知して、システム制御装置55aに受け渡す。また、電子メール処理装置50aは、システム制御装置55aの判断に基づいて、基地局に接続しようとする移動局に予約の認否等の情報を電子メールに乗せて送信する機能を有している。
【0034】
更に、システム制御装置55aは、個々の機能ブロックに対する制御と、データフローの監視、あるいは通信時間の予約管理等の基地局全体に対するシステム的な制御の役割を担っている。
【0035】
図3は、本発明の通信時間予約システムを構成する移動局のブロック構成の一例を示した図である。
【0036】
移動局11〜16,21は、送受信用アンテナ29b、無線通信装置30b、電子メール処理装置50b、入出力インターフェイス装置51b、表示装置52b、入力装置53b、データ処理装置54b、システム制御装置55bにより構成されている。
【0037】
次に、移動局がデータ送信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。キーボードやタッチパネル等の入力装置53bあるいは映像メディア等から入力された画像あるいは制御情報等のインターネット1からのデータは、入出力インターフェイス装置51bに入力される。入力装置53bに入力された画像や文書等のデータあるいはインターネット1を経由して取得したデータは、データ処理装置54bに入力され、データ処理装置54bは必要に応じてデータの圧縮やデータの形式変換等のデータ処理を行うデータ処理装置54bで処理されたデータは、無線通信装置30bで変調されて、送受信用アンテナ29bにより無線信号として送信される。
【0038】
次に、移動局がデータ受信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。送受信用アンテナ29bから入力された無線信号は、無線通信装置30bで復調され、データ処理装置54bに入力される。データ処理装置54bに入力されたデータは、必要に応じてデータの伸張やデータ形式の変換等のデータ処理が施される。データ処理が施されたデータ信号は、必要に応じて入出力インターフェイス装置51bを経由して、インターネット1を介して別の移動局に送ることや、あるいは液晶ディスプレイ等の表示装置52に表示することも可能である。
【0039】
図4は、本発明の無線通信装置の構成の一例を示したブロック図である。
【0040】
基地局19,25に備えられた無線通信装置30aと移動局11〜16,21に備えられた無線通信装置30bのブロック構成は、図4に示す通りであり、両者は同じ構成になっている。但し、基地局と移動局の送受信制御方法の違いにより、通信制御部31の一部の機能が異なっている。基地局と移動局との制御に関する機能の違いとは、主として、基地局19,25のみが伝送チャネルの割り当て機能とチャネル内の時間領域の割り当て機能とこれらを報知する機能とを具備している点である。
【0041】
次に、基地局あるいは移動局の前記機能ブロックの動作について説明する。送受信用アンテナ29から入力した受信信号は、アンテナ共用器32で受信側の経路が選択され、RF/IF受信器33により、前記受信信号の増幅と中間周波数(IF)帯への周波数変換が行われる。中間周波数(例えば中心周波数20MHz)に変換された前記受信信号は、A/D変換器35によりアナログ形式からデジタル形式の信号に変換後に、復調器36で受信信号が復調され、外部とのインターフェイス等の機能を有するバス制御部38を経由して、データ(Data)として前記データ処理装置等に送られる。
【0042】
また、復調器36は、受信データの誤り率を計測する機能を具備しており、受信信号のBER(ビットエラーレート:Bit Error Rate)やPER(パケットエラーレート:Packet Error Rate)等が計測できる。
【0043】
更に、RF/IF受信器33からは、信号強度を検出するための、信号強度検出器34に受信信号の一部が伝送され、信号強度が検出される。検出された信号強度のデータは、通信制御部31に送られて、RF/IF受信器33の損失等の補正が行われ、アンテナ端(送受信用アンテナ29)で、受信した信号強度が判別される。
【0044】
また、前記データ処理装置等から出力されたデータ(Data)は、バス制御部38を経由して、制御情報の付加と無線通信に使用する送信信号の形式(パケット形式等)への変換が変調器39で行われる。後述される各セグメントでの伝送速度の変更は、通信制御部31からの指令を受けて、変調器39が自身の変調方式を変更することによりなされる。
【0045】
次に、前記送信信号はD/A変換器40により、デジタル形式からアナログ形式の信号に変換され、RF/IF送信器41で、前記送信信号の増幅と高周波(RF)信号への周波数変換が行われ、アンテナ共用器32を経由して、送受信用アンテナ29から空中線に信号が送信される。
【0046】
通信制御部31は、基地局あるいは移動局全体のシステムを制御する機能を有するとともに、周波数チャネルの認識、あるいは各セグメントの伝送速度や長さの割り当て(基地局のみ)等の通信制御機能と各部への電源供給の制御機能も有している。
【0047】
図5は、本発明の基地局と移動局から構成される無線通信システムに使用する通信フレームの構成の一例を示した図である。本発明の通信データの構造は、ある一定時間毎に区切られたフレーム(71−1から71−3)を基本構成としており、1つのフレーム71−1は、基地局が送受信に使用する周波数チャネルや送受信タイミングを移動局に報知するための情報を含んだ制御情報フェイズ72と、基地局からM個の移動局にコンテンツ(データ)を送信するためのM個のダウンリンクフェイズ73と、移動局から基地局にデータを送信するためのアップリンクフェイズ74に分割されている。さらに制御情報フェイズ72は、フレームの同期等の情報を得るためのプリアンブル75とフレーム内での送受信用の時間領域と周波数チャネルの情報を含むデータペイロード(76−1から76−M)から構成されている。尚、フレーム内の制御情報フェイズ72、ダウンリンクフェイズ73及びアップリンクフェイズ74の時間領域は、データ通信容量等に合わせて適宜変更可能である。
【0048】
図6は、本発明の通信時間予約システムにおける通信時間帯の予約方法について、主に基地局に着目した場合の流れ図を示しており、図7は、本発明の通信時間予約システムにおける通信時間帯の予約方法について、主に移動局に着目した場合の流れ図を示している。主にこの図6と図7に従い、本発明の通信予約システムを構成する基地局と移動局との通信時間帯の予約方法について説明する。
【0049】
図7で着目する移動局は、図3で説明したように、基地局に無線でアクセスする機能と、インターネットに接続して電子メールで通信時間帯の予約を行う機能とを有している。図7の流れ図は、基地局にアクセスする移動局自体で通信時間帯(通信枠)の予約をする場合について述べるものである。
【0050】
しかしながら、基地局にアクセスする予定の移動局以外の端末(パソコン4、携帯電話5等)から通信時間帯の予約を行っても良い。
【0051】
図7のステップSB11において、データの送受信時間領域(通信時間領域)の予約を行う移動局は、少なくとも予約を希望する時間帯と自己の認識IDを記載した電子メールを、電子メール処理装置50bで電子メールの送信プロトコルに適合した形式に変換する。次に、電子メールは、入出力インターフェイス装置51bを経由してインターネットに接続することにより、予約を希望する基地局に対して通信時間帯の予約を報知する電子メールを送信する。
【0052】
前記電子メールは、電子メールの本文に、予約を希望する時間帯(予約要求時間帯)と事前に基地局に認識されている移動局を認識するための認識ID[MAC(Media Access Control)アドレスあるいはESS−ID(Enhanced Service Set ID)等]を記載する形式でも、基地局に予約情報を入れることができるホームページにアクセスして、WWW(World Wide Web)上で予約時間と移動局の認識のためのIDをタグ形式で入力して、Web上のデータを送信する形式でも良い。
【0053】
次に、図6のステップSA11において、インターネットに接続された基地局は、入出力インターフェイス装置51aを経由して、移動局から通信時間帯予約の電子メールを受信し、電子メール処理装置50bにて、前記移動局の認識IDと予約要求時間帯を認識する。
【0054】
次に、ステップSA12において、基地局のシステム制御装置55aは、前記移動局から送信された予約要求時間帯に対応した自己の通信システムに関する通信時間帯の割り当て情報を確認する。
【0055】
次に、ステップSA13において、基地局のシステム制御装置55aは、前記確認した予約要求時間帯割り当て情報に基づいて、前記移動局の希望する通信時間帯をダウンリンクフェイズ73とアップリンクフェイズ74に追加で割り当てることが可能かどうかを判断する。予約要求時間帯の割り当てが“可能”であれば、ステップSA15に進み、予約要求時間帯の割り当てが“不可能”であれば、ステップSA14に進む。
【0056】
基地局のシステム制御装置55aが、前記予約要求時間帯を割り当てることが“不可能”であると判断した場合には、システム制御装置55aの電子メール処理装置は、少なくともデータの送受信を“拒否”を伝達する情報と、自己の基地局の属する通信システムが空き時間帯等の付加情報を記した電子メールをインターネット経由で前記移動局に送信し、ステップSA11に戻り、次の電子メールの受信待ちを行う。(ステップSA14)
【0057】
基地局のシステム制御装置55aが、前記予約要求時間帯を割り当てることが“可能”であると判断した場合には、電子メール処理装置は、データの送受信を“了承”する内容と割り当てた周波数チャネルを記した電子メールをインターネット経由で前記移動局に送信する。(ステップSA15)
【0058】
次のステップSA16において、基地局は、前記予約要求時間帯を考慮して、ダウンリンクフェイズ73とアップリンクフェイズ74の割り当てを変更する。一方、ステップSB12において、移動局の電子メール処理装置50bは、インターネット経由で受信した基地局からの返信メールを処理し、基地局からの返信内容の確認を行い、システム制御装置55bに返信内容を伝達する。
【0059】
ステップSB13において、移動局のシステム制御装置55bは、データの送受信要求(予約要求時間帯)が、基地局に了承されたかどうかを判断し、同時にメールの返信内容を表示装置52bに表示して、利用者に通知する。データの送受信要求が基地局に“了承された”場合には、ステップSB16に進み、基地局に“了承されない”場合には、ステップSB14に進む。
【0060】
ステップSB14において、利用者が通知された空き時間帯に基づいて、通信時間帯時間の予約変更を行うかどうかを判断する。
【0061】
ステップSB15において、予約の変更を行うのであれば、ステップSB11に進み、再度、予約要求時間帯の予約を電子メールにより行い、空き時間と予約時間が全く適合せずに、利用者が予約を断念した場合は、終了になる。
【0062】
次のステップSA17において、基地局は、前記割り当てた予約要求時間帯に基づいて移動局との通信を行い、ステップSB16において、移動局は、前記割り当てられた予約要求時間帯と周波数チャネルに基づいて基地局との通信を行う。
以上の方法により、移動局が所望の基地局と通信をする時間帯の予約が可能となる。
【0063】
次に、図8から図10を参照して、通信時間予約システムの具体的な事例について、第1〜第3の実施の形態として説明する。なお、適宜、図1から図7までも参照する。
【0064】
(第1の実施の形態)
図8は、本発明の第1の実施の形態に係わる通信時間予約システムの予約時間の一例を示した図であり、図9は、本発明の第1の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、予約前の基地局の時間領域割り当て一例を示した図であり、図10は、本発明の第1の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、予約後の基地局の時間領域の再割り当ての一例を示した図である。
【0065】
利用者は、図1で示すような通信時間予約システムの構成を用いて、移動局16と基地局19との通信時間の予約をする場合の具体的な方法について説明を行う。
【0066】
この実施例においては、基地局19が同一時間帯に通信可能な移動局数は、動画の配信等に必要な時間領域を最低限確保するために、同時に接続可能な移動局を5つに制限している。また、通常、動画配信等の通信容量の大きい用途にも使用されることが多いダウンリンクフェイズの方が、制御情報の送信等の小容量のデータの送信に使用されることが多い。つまり、アップリンクフェイズよりも時間帯を多く割り当てる方法を取ることにより、アップリンクフェイズとダウンリンクフェイズを均等に割り当てる方法を取るよりも効率が良くなるので、アップリンクフェイズとダウンリンクフェイズは非対称となっている。
【0067】
利用者は、基地局19にアクセスを希望する移動局16の有する電子メール送受信機能を用いて、予約を要求する通信時間帯(予約要求時間帯)と認識ID(例えば、MACアドレス「00 11 FF 00 00 01」、ESS−ID「GROUP1」、利用時間帯2002年10月31日9時10分から9時40分まで)を、通信を行いたい基地局19に対して送信する。基地局19は、前記MACアドレスにより移動局16固有の番号を認識し、ESS−IDにより基地局19にアクセスできる移動局かどうかを認識する。このMACアドレスとESS−IDは事前に登録されており、基地局19が認識できるようになっている。その他、セキュリティーの強化のために、WEP(Wired Equivalent Privacy)キーを設定して、このWEPキーを認識IDに加えて、送信させても良い。
【0068】
基地局19は、前記電子メールを受信して、予約要求時間帯と認識IDを認知し、移動局16の予約要求時間帯を割り当てることが可能かどうか検討を行う。図8に示すように、移動局16が予約を希望する時間帯では、最大3つの移動局11,12,13が通信時間予約を既に行っている。
【0069】
図9に示すように、移動局16の予約希望時間帯の開始時点(9時10分)において、ダウンリンクフェイズとアップリンクフェイズには、既に3つの移動局が割り当てられている。前述したように、基地局19が同時に接続できる最大の移動局数は5であるので、空白領域81−1,82−1に最大2個まで、追加で接続することが可能である。基地局19は、通信要求時間帯(データ送受信時間帯)の予約が可能であることを、電子メールにて利用者に通知する。この場合、通常は、利用者が基地局19に送信したメールアドレスに対して、電子メールを返信するが、利用者の都合が悪い場合には、あらかじめ通信要求時間帯の予約の際に、利用者が返信アドレスを指定しておけば、前記指定したアドレスに返信することも可能である。
【0070】
図10に示すように、基地局19は、時間領域85−2,85−3に移動局16に対する通信要求時間帯を割り当てる。このようにして、基地局19と移動局16との間の通信時間帯の予約が完了する。
【0071】
また、通信開始時間までに、時間領域81−2,82−2に示すような予約による移動局の通信枠が割り当てられていない領域が存在する場合には、通常の無線による移動局の割り当て要求方法により、基地局19は予約なしの移動局を割り当てる。
【0072】
この具体的な例では、移動局16自身が基地局19に対して電子メールを送信して、通信時間の予約を行う例を述べたが、他の通信機器(例えば、パソコン4、携帯電話5)の電子メール送受信機能を利用して、通信時間の予約を行っても良い。この場合には、前記他の通信機器から前記移動局16に対して、電子メールを送信し、あるいは有線や無線で直接移動局16に接続して、通信時間帯等の情報を送受信することにより、前記移動局16が基地局19に直接的に通信時間の予約をした場合と同じ効果が得られる。
【0073】
更に、通信時間の予約を前記その他の通信機器で全て完了した場合には、利用者が入力装置53bを操作することで直接移動局16に指令を与えても良いし、最終の通信時間予約結果の情報をデータとして移動局16に送信しても良い。また、第1の実施の形態の例では、説明を分り易くするために基地局19が使用する周波数チャネルは1チャネルとしたが、基地局19が使用できる周波数チャネルが2チャンネル以上あるときには、使用可能な周波数チャネル全てに対して、時間枠の割り当てを基地局19が検討して、使用可能な周波数チャネルを指定して、移動局16に通知することになる。
【0074】
(第2の実施の形態)
以上、第1の実施の形態の例では、基地局19が移動局16の予約要求時間帯を“了承”した場合について述べたが、次の第2の実施の形態の例では、予約要求時間帯を“拒否”した場合について述べる。
【0075】
第2の実施の形態の例では、図11から図13を参照して説明を行うが、適宜、図1から図7までも参照する。なお、基地局19が同時に接続できる移動局の数や時間帯の割り当て領域等の設定は、第1の実施の形態の例と同じである。ただし、移動局16の希望する予約要求時間帯が部分的に最大5つの移動局で埋まっていることが第1の実施の形態の例とは異なっている。
【0076】
図11は、本発明の第2の実施の形態に係わる通信時間予約システムの予約時間の一例を示した図であり、図12は、本発明の第2の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、ある時点(9時10分)における予約前の基地局の時間領域割り当て一例を示した図であり、図13は、本発明の第2の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、図12とは別のある時点(9時20分)における予約前の基地局の時間領域割り当て一例を示した図である。
【0077】
図12示すように、移動局16の通信要求時間帯の開始時点(9時10分)において、ダウンリンクフェイズとアップリンクフェイズには、既に5つの移動局が割り当てられている。前述したように、基地局19の同時に接続できる最大の移動局数は5であるので、これ以上基地局19に同時に接続する移動局を割り当てることはできない。
【0078】
このような場合、基地局19は、通信要求時間帯の予約がこの時間帯のままでは不可能であることと、通信要求時間帯の予約が可能な時間帯(例えば通信要求時間帯の前後2時間)を電子メールにて、利用者に返信する。利用者は、基地局19より返信された電子メールを読むことにより、通信要求時間帯の変更を行う等の適切な措置を取ることができる。
【0079】
この場合には、図11に示すように通信要求時間帯の開始時間を9時20分からとすることにより、基地局19は図13の空白領域83,84に移動局16の通信要求時間帯を割り当てることができるので、基地局19への接続が可能となる。利用者は、この通信要求時間帯を再度、電子メールにて基地局19へ送信し、基地局19からの返信を待つ。
【0080】
このようにして、基地局19に接続を拒否された場合においても、利用者は状況に応じて次善の対応を行うことが可能になる。
【0081】
(第3の実施の形態)
次に示す、第3の実施の形態の例では、図14から図15を参照して説明を行うが、適宜、図1から図7までも参照する。なお、基地局19が同時に接続できる移動局の数や時間帯の割り当て領域等の設定は、第1及び第2の実施の形態の例と同じである。ただし、基地局19へ通信時間の予約を行う移動局16は、データ送受信の相手先として基地局19ではなく、移動局15とのデータの送受信を希望している。
【0082】
図14は、本発明の第3の実施の形態に係わる通信時間予約システムの予約時間の一例を示した図であり、図15は、本発明の第3の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、ある時点(7時40分)における予約後の基地局の時間領域割り当て一例を示した図である。
【0083】
図14示すように、移動局16の通信要求時間帯において、既に時間枠を割り当てられている移動局は、移動局11と移動局12の2局である。前述したように、基地局19の同時に接続できる最大の移動局数は5であるので、移動局の割り当て数を増やすことは可能である。
【0084】
移動局16は、移動局15と通信を希望しているために、通信時間の予約の際に移動局16の時間枠だけではなく、移動局15の時間枠も同時に予約を行う必要があるので、通信時間の予約を行う際に移動局19に対して、移動局15,16の2つの通信枠の予約を要求する。この場合、時間枠の割り当てが可能であるので、基地局19は、図15に示すように、時間領域85,87に移動局15を割り当て、時間領域86,88に移動局16を割り当てる。
【0085】
このように、2つの移動局間で通信を行いたい場合には、同時に2つの移動局の通信枠を予約の際に確保することにより、実現できる。
【0086】
【発明の効果】
以上、前述したところから明らかなように、以上の方法により、利用者が指定した時間帯にホットスポット等の無線通信システムを必ず利用したい場合に、利用者が必ず前記無線通信システムにアクセス可能で、かつ利用者の目的に応じた通信帯域を確保可能な基地局を提供することが可能になる。
【0087】
更に、前記基地局は、通信時間帯に空きが無い場合に、空いている時間帯あるいはアクセス可能な他の無線通信システムの基地局を、前記移動局に対して通知することにより、前記移動局が、アクセスする時間をずらしたり、他の無線通信システムにアクセスしたりすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基地局と移動局及び通信時間予約システムの構成の一例を示した図である。
【図2】本発明の通信時間予約システムを構成する基地局のブロック構成の一例を示した図である。
【図3】本発明の通信時間予約システムを構成する移動局のブロック構成の一例を示した図である。
【図4】本発明の無線通信装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図5】本発明の基地局と移動局から構成される無線通信システムに使用する通信フレームの構成の一例を示した図である。
【図6】本発明の通信時間予約システムにおける通信時間帯の予約方法について、主に基地局に着目した場合の流れ図である。
【図7】本発明の通信時間予約システムにおける通信時間帯の予約方法について、主に移動局に着目した場合の流れ図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態に係わる通信時間予約システムの通信時間帯予約の一例を示した図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、予約前の基地局の時間領域割り当て一例を示した図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、予約後の基地局の時間領域の再割り当ての一例を示した図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態に係わる通信時間予約システムの通信時間帯予約の一例を示した図である。
【図12】本発明の第2の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、ある時点(9時10分)における予約前の基地局の時間領域割り当て一例を示した図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、図12とは別のある時点(9時20分)における予約前の基地局の時間領域割り当て一例を示した図である。
【図14】本発明の第3の実施の形態に係わる通信時間予約システムの通信時間帯予約の一例を示した図である。
【図15】本発明の第3の実施の形態に係わる通信時間予約システムにおいて、ある時点(7時40分)における予約後の基地局の時間領域割り当て一例を示した図である。
【図16】従来の無線通信システムの構成例を示した図である。
【図17】従来の集中制御方式を用いた無線通信システムのフレームの構成例を示した図である。
【図18】ホットスポットの一例を示した図である。
【符号の説明】
1 インターネット
2 メディアサーバ
3 TV受信機
4 パソコン(PC)
5 携帯電話
10,20 無線通信システム
11〜16,21 移動局
19,25 基地局
29,29a,29b 送受信用アンテナ
30,30a,30b 無線通信装置
31 通信制御部
32 アンテナ共用器
33 RF/IF受信器
34 信号強度検出器
35 A/D変換器
36 復調器
38 バス制御部
39 変調器
40 D/A変換器
41 RF/IF送信器
50a、50b 電子メール処理装置
51a、51b 入出力インターフェイス装置
52b 表示装置
53b 入力装置
54a、54b データ処理装置
55a、55b システム制御装置
71−1 (N−1)番目のフレーム
71−2 (N)番目のフレーム
71−3 (N+1)番目のフレーム
72 制御情報
73−1〜73−M ダウンリンクフェイズのセグメント
74 アップリンクフェイズフェイズ
75 プリアンブル
76−1〜76−M データペイロード
81−1,81−3,82−1,82−3 時間領域(空白期間)
81−2,82−2 時間領域(移動局16割り当て後)
83,84 時間領域(空白期間)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides a base using efficient radio access technology.To the stationIt is related.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a plurality of license-free low-power wireless communication systems using the microwave band have been proposed and standardized, and IEEE 802.11b or ARIB (which uses the 2.4 GHz band or the IEEE 802.11b or 5 GHz band which actually uses the 2.4 GHz band). A wireless communication system using the Hi-SWAN standard, etc., has been developed.
[0003]
As an example of such a low-power radio communication system, a TDI (Time Division Multiple) used in the Hi-SWAN system including a base station 200 and mobile stations 201, 202, 203 as shown in FIG. Access) A communication system using a centralized control method is exemplified.
[0004]
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication frame used for wireless communication between the base station 200 and the mobile stations 201, 202, and 203. The structure of communication data is basically composed of frames divided at certain intervals, and one frame 211 includes information for notifying the mobile station of the transmission channel and transmission / reception timing used by the base station for transmission / reception. It is divided into a control information phase 212, a downlink phase 213 for transmitting data from the base station to the mobile station, and an uplink phase 214 for transmitting data from the mobile station to the base station. Further, the control information phase 212 includes a preamble 215 for obtaining information such as frame synchronization, and a data payload (216-1 to 216-N) including information on a time domain for transmission / reception in the frame and frequency channel. ing.
[0005]
In this scheme, base station 200 transmits information necessary for communication control such as synchronization and modulation scheme to mobile stations 201, 202, and 203 in control information phase 212, and the mobile station receives control information. It acquires information related to communication control such as its own communication time zone, and transmits and receives data.
[0006]
Such a wireless communication system is installed in a station or a place where many people gather, such as fast food, and is used as an Internet connection point called “hot spot”. In this hot spot, as shown in FIG. 18, a user carries a laptop computer or a portable terminal (PDA) having a function of connecting to a wireless LAN (Local Area Network), so that it can be used in a home or workplace. You can use the Internet not only in public places.
[0007]
In addition, as a means for exchanging information using a personal computer at home or using a mobile phone terminal on the go, electronic mail is widely used.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the low-power wireless communication system as described above, the number of channels is limited by the Radio Law, and a large number of channels that can transmit broadband content cannot be secured. For example, in the Hi-SWAN system, the number of usable channels is 4 channels in the 20 MHz band. When a large number of mobile stations (mobile terminals, etc.) try to connect to a hot spot using the IEEE802.11a or Hi-SWAN system at the same time, the data transmission rate per mobile station decreases or the network Problems such as inability to connect will occur.
[0009]
That is, in a TDMA wireless communication system such as the Hi-SWAN system, the data transmission period per frame is determined. Therefore, as the number of users trying to access the wireless communication system increases, the number of users increases. The bandwidth (time) that can be used will naturally decrease, leading to a decrease in communication speed. Further, when the necessary minimum bandwidth cannot be secured, the user may be denied access to maintain the performance of the wireless communication system.
[0010]
A prominent example is that a user who receives video distribution at a hot spot and wants to view the video can see that the network cannot always be connected or the transmission speed is low and real-time distribution is not possible. As a result, the service will be degraded, which is not preferable for hot spot users.
[0011]
  Therefore, an object of the present invention is to provide a base where a user of a wireless communication system such as a hot spot can always access the wireless communication system in a designated time zone.StationIt is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides communication time to a mobile station in response to a communication frame allocation request from the mobile station.as well asA base station in a wireless communication system that assigns a communication frame by designating a communication channel, and more than a certain time before a desired communication start time,Reservation request time zoneSpecifiedFrom the mobile stationFor identifying a communication frame allocation request as a communication reservation requestAnd means for notifying the mobile station whether or not the communication frame can be allocated;With
  In response to the communication reservation request, a communication frame is allocated with priority over communication frame allocation requests other than the communication reservation request.The time slot for the downlink phase communication frame allocation is greater than the time frame for the uplink phase communication frame allocation.It is characterized by that.
  Here, the notification means to the mobile station notifies a base station of another accessible wireless communication system.
[0013]
  Furthermore,Wireless communication means for wirelessly communicating with a mobile station, and wired communication means for performing wired communication with a mobile station,The communication reservation requestWireless or wiredReceive usingRukoAnd features.
  Here, the communication reservation request is provided by e-mail or includes the reserved communication frame with the MAC address and ESS-ID information of the mobile station using the reserved communication frame included in the communication reservation request. A means for identifying a mobile station is provided.
[0014]
In addition, when the communication request time zone of the mobile station overlaps with a communication request time zone already notified from another mobile station, the communication frame allocation is further performed by allocating the communication frame to the mobile station. When the communication frame is available, a communication frame is allocated to the mobile station, and when the communication frame is insufficient, the communication frame is not allocated to the mobile station.
[0020]
  By the above method, when a user wants to use a wireless communication system such as a hotspot at a time specified by the user, the user can always access the wireless communication system and has a communication band according to the purpose of the user. Secure baseStationIt becomes possible to provide.
[0021]
Further, the base station notifies the mobile station of the available time zone or a base station of another accessible wireless communication system when there is no available communication time zone. However, it becomes possible to shift the access time or access another wireless communication system.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In this specification, a station that transmits a control signal for controlling a wireless communication system is referred to as a base station. A base station may also be called an access point, a polling master, a hub station, or a control station. On the other hand, each device that performs communication is referred to as a mobile station. A mobile station may be referred to as a terminal or a station, for example. A notebook PC, PDA, or the like also functions as a mobile station if it has a wireless communication system.
[0023]
Furthermore, the “time zone” used in the description of the present invention indicates a relatively long period of time, for example, 1 hour from 9 o'clock to 10 o'clock. The time domain used by the same kind of data (for example, control information, transmission data to the mobile station 11) when a communication frame (for example, 2 ms) is time-divided is shown.
[0024]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a base station, a mobile station, and a communication time reservation system according to the present invention.
[0026]
The communication time reservation system of the present invention comprises communication devices (media server 2, TV (television) receiver, personal computer 4, mobile phone 5, wireless communication systems 10, 20) each having an Internet access function. It is possible to send and receive e-mails to and from each other. Furthermore, using a mobile station scheduled to access the base station as a communication device, the mobile station itself can access the Internet 1 to send and receive electronic mail.
[0027]
The media server 2 stores a DVD (Digital Versatile Disk), streaming video, etc. in a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), and in response to a request from another communication device such as a personal computer 4 connected to the Internet 1, It is a device that distributes arbitrary video.
[0028]
The wireless communication system 10 is a TDMA (time division multiple access method) centralized control wireless communication system including a base station 19 and mobile stations 11 to 16. That is, the base station 19 concentrates control of transmission / reception timings of the mobile stations 11 to 16 and frequency channels to be used. The radio communication system 20 is a TDMA (Time Division Multiple Access) centralized control radio communication system including a base station 25 and a mobile station 21, and performs communication in the same manner as the radio communication system 10. The wireless communication systems 10 and 20 use the above-mentioned 5.16 GHz to 5.24 GHz band frequencies, and perform communication using one of the four transmission channels at a frequency interval of 20 MHz. It is.
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a block configuration of a base station constituting the communication time reservation system of the present invention.
[0030]
The base stations 19 and 25 include a transmission / reception antenna 29a, a wireless communication device 30a, an e-mail processing device 50a, an input / output interface device 51a, a data processing device 54a, and a system control device 55a.
[0031]
Next, the operation of each functional block when the base station transmits data to the mobile station will be described. Data such as images or sounds sent via a media such as a DVD or the Internet 1 is input to the data processing device 54a via the input / output interface device 51a. Next, the data input to the data processing device 54a is subjected to data processing such as data format conversion and compression as necessary, modulated by the wireless communication device 30a, and transmitted as a wireless signal by the transmission / reception antenna 29a. Is done.
[0032]
Next, the operation of each functional block when the base station receives data from the mobile station will be described. The radio signal input from the transmission / reception antenna 29a is demodulated by the radio communication device 30a and input to the data processing device 54a. The data input to the data processing device 54a is subjected to data processing such as data format conversion or expansion as necessary. Thereafter, the data signal subjected to the data processing can be sent to a desired communication partner via the Internet 1 via the input / output interface device 51a as necessary.
[0033]
The electronic mail processing device 50a processes a mail received via the Internet 1, recognizes a reservation time of a mobile station to be connected to the base station, and transfers it to the system control device 55a. Further, the electronic mail processing device 50a has a function of transmitting information such as reservation approval / rejection on an electronic mail to a mobile station to be connected to the base station based on the determination of the system control device 55a.
[0034]
Furthermore, the system control device 55a plays a role of system control over the entire base station, such as control over individual functional blocks, data flow monitoring, and communication time reservation management.
[0035]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a block configuration of a mobile station constituting the communication time reservation system of the present invention.
[0036]
The mobile stations 11 to 16 and 21 are configured by a transmission / reception antenna 29b, a wireless communication device 30b, an e-mail processing device 50b, an input / output interface device 51b, a display device 52b, an input device 53b, a data processing device 54b, and a system control device 55b. Has been.
[0037]
Next, the operation of each functional block when the mobile station performs data transmission will be described. Data from the Internet 1 such as images or control information input from an input device 53b such as a keyboard or a touch panel or video media is input to the input / output interface device 51b. Data such as images and documents input to the input device 53b or data acquired via the Internet 1 is input to the data processing device 54b, and the data processing device 54b compresses the data and converts the data format as necessary. The data processed by the data processing device 54b that performs data processing such as the above is modulated by the wireless communication device 30b and transmitted as a wireless signal by the transmission / reception antenna 29b.
[0038]
Next, the operation of each functional block when the mobile station performs data reception will be described. The radio signal input from the transmission / reception antenna 29b is demodulated by the radio communication device 30b and input to the data processing device 54b. Data input to the data processing device 54b is subjected to data processing such as data expansion or data format conversion as necessary. The data signal subjected to the data processing is sent to another mobile station via the Internet 1 via the input / output interface device 51b as necessary, or displayed on the display device 52 such as a liquid crystal display. Is also possible.
[0039]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the wireless communication apparatus of the present invention.
[0040]
The block configurations of the radio communication device 30a provided in the base stations 19 and 25 and the radio communication device 30b provided in the mobile stations 11 to 16 and 21 are as shown in FIG. 4, and both have the same configuration. . However, some functions of the communication control unit 31 differ depending on the transmission / reception control method between the base station and the mobile station. The difference in functions related to the control between the base station and the mobile station is mainly that only the base stations 19 and 25 have a transmission channel assignment function, a time domain assignment function in the channel, and a function for reporting them. Is a point.
[0041]
Next, the operation of the functional block of the base station or mobile station will be described. The reception signal input from the transmission / reception antenna 29 is selected on the receiving side by the antenna duplexer 32, and the RF / IF receiver 33 amplifies the received signal and converts the frequency to the intermediate frequency (IF) band. Is called. The received signal converted to an intermediate frequency (for example, a center frequency of 20 MHz) is converted from an analog format to a digital format signal by an A / D converter 35, and then the received signal is demodulated by a demodulator 36, and an external interface, etc. The data is sent as data to the data processing device or the like via the bus control unit 38 having the above function.
[0042]
The demodulator 36 has a function of measuring the error rate of the received data, and can measure the BER (Bit Error Rate), PER (Packet Error Rate), and the like of the received signal. .
[0043]
Further, a part of the received signal is transmitted from the RF / IF receiver 33 to the signal strength detector 34 for detecting the signal strength, and the signal strength is detected. The detected signal strength data is sent to the communication control unit 31, and the loss of the RF / IF receiver 33 is corrected, and the received signal strength is determined at the antenna end (transmission / reception antenna 29). The
[0044]
Further, the data (Data) output from the data processing device or the like is modulated via the bus control unit 38 by adding control information and converting it into a transmission signal format (packet format, etc.) used for wireless communication. This is done in the vessel 39. The transmission rate in each segment, which will be described later, is changed by receiving a command from the communication control unit 31 and the modulator 39 changing its own modulation method.
[0045]
Next, the transmission signal is converted from a digital format to an analog format signal by the D / A converter 40, and the RF / IF transmitter 41 performs amplification of the transmission signal and frequency conversion to a high frequency (RF) signal. The signal is transmitted from the transmission / reception antenna 29 to the antenna via the antenna duplexer 32.
[0046]
The communication control unit 31 has a function of controlling the system of the base station or the mobile station as a whole, as well as a communication control function such as frequency channel recognition or allocation of the transmission rate and length of each segment (base station only) and each unit. It also has a function of controlling power supply to the device.
[0047]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication frame used in a radio communication system including a base station and a mobile station according to the present invention. The structure of the communication data of the present invention is basically composed of frames (71-1 to 71-3) divided every certain time, and one frame 71-1 is a frequency channel used for transmission / reception by the base station. And a control information phase 72 including information for informing the mobile station of transmission / reception timing, M downlink phases 73 for transmitting content (data) from the base station to the M mobile stations, and the mobile station To the uplink phase 74 for transmitting data to the base station. Further, the control information phase 72 includes a preamble 75 for obtaining information such as frame synchronization, and a data payload (76-1 to 76-M) including information on a time domain for transmission / reception within the frame and frequency channel. ing. In addition, the time domain of the control information phase 72, the downlink phase 73, and the uplink phase 74 in the frame can be appropriately changed according to the data communication capacity and the like.
[0048]
FIG. 6 shows a flowchart of the communication time zone reservation method in the communication time reservation system of the present invention when focusing attention mainly on the base station, and FIG. 7 shows the communication time zone in the communication time reservation system of the present invention. FIG. 2 shows a flowchart when the mobile station mainly focuses on the reservation method. A method for reserving a communication time zone between a base station and a mobile station constituting the communication reservation system of the present invention will be described mainly with reference to FIGS.
[0049]
As described in FIG. 3, the mobile station focused on in FIG. 7 has a function of wirelessly accessing the base station and a function of connecting to the Internet and reserving a communication time zone by e-mail. The flowchart in FIG. 7 describes a case where the mobile station itself accessing the base station reserves a communication time zone (communication frame).
[0050]
However, the communication time zone may be reserved from a terminal (such as the personal computer 4 or the mobile phone 5) other than the mobile station that is scheduled to access the base station.
[0051]
In step SB11 of FIG. 7, the mobile station that reserves the data transmission / reception time area (communication time area) sends at least an e-mail in which the time zone desired to be reserved and its own identification ID are written to the e-mail processing device 50b. Convert to a format compatible with the email transmission protocol. Next, the e-mail is transmitted to the e-mail notifying the reservation of the communication time period to the base station that desires the reservation by connecting to the Internet via the input / output interface device 51b.
[0052]
The e-mail includes an identification ID [MAC (Media Access Control) address for recognizing a mobile station recognized in advance by a base station and a time slot (reservation request time slot) in which the e-mail is desired to be reserved. Alternatively, even in a format that describes ESS-ID (Enhanced Service Set ID) etc.], a homepage where reservation information can be entered in the base station is accessed, and the reservation time and mobile station recognition on the WWW (World Wide Web) The ID may be input in a tag format and data on the Web may be transmitted.
[0053]
Next, in step SA11 in FIG. 6, the base station connected to the Internet receives the communication time zone reservation e-mail from the mobile station via the input / output interface device 51a, and the e-mail processing device 50b The mobile station recognition ID and reservation request time zone are recognized.
[0054]
Next, in step SA12, the system controller 55a of the base station confirms communication time zone allocation information related to its own communication system corresponding to the reservation request time zone transmitted from the mobile station.
[0055]
Next, in step SA13, the system controller 55a of the base station adds the communication time zone desired by the mobile station to the downlink phase 73 and the uplink phase 74 based on the confirmed reservation request time zone allocation information. To determine whether it can be assigned. If the reservation request time zone allocation is “possible”, the process proceeds to step SA15, and if the reservation request time zone allocation is “impossible”, the process proceeds to step SA14.
[0056]
If the system controller 55a of the base station determines that it is “impossible” to assign the reservation request time zone, the e-mail processing device of the system controller 55a “rejects” at least data transmission / reception. And an e-mail in which the communication system to which the base station belongs describes additional information such as a free time zone is transmitted to the mobile station via the Internet, returns to step SA11, and waits for the reception of the next e-mail. I do. (Step SA14)
[0057]
If the system controller 55a of the base station determines that it is “possible” to assign the reservation request time zone, the e-mail processing device “confirms” data transmission / reception and the assigned frequency channel Is sent to the mobile station via the Internet. (Step SA15)
[0058]
In the next step SA16, the base station changes the allocation of the downlink phase 73 and the uplink phase 74 in consideration of the reservation request time zone. On the other hand, in step SB12, the electronic mail processing device 50b of the mobile station processes the reply mail from the base station received via the Internet, confirms the reply content from the base station, and sends the reply content to the system control device 55b. introduce.
[0059]
In step SB13, the system controller 55b of the mobile station determines whether or not the data transmission / reception request (reservation request time zone) has been accepted by the base station, and at the same time displays the reply content of the mail on the display device 52b. Notify users. If the data transmission / reception request is “accepted” by the base station, the process proceeds to step SB16. If the data transmission request is “not accepted” by the base station, the process proceeds to step SB14.
[0060]
In step SB14, it is determined whether or not to change the reservation of the communication time period based on the vacant time period notified by the user.
[0061]
If the reservation is to be changed in step SB15, the process proceeds to step SB11, and the reservation request time zone is reserved again by e-mail, and the user gives up the reservation without matching the free time and the reservation time. If you do, it will end.
[0062]
In the next step SA17, the base station communicates with the mobile station based on the allocated reservation request time zone, and in step SB16, the mobile station determines based on the allocated reservation request time zone and the frequency channel. Communicate with the base station.
By the above method, it is possible to reserve a time zone during which the mobile station communicates with a desired base station.
[0063]
Next, specific examples of the communication time reservation system will be described as first to third embodiments with reference to FIGS. 8 to 10. Note that FIGS. 1 to 7 are also referred to as appropriate.
[0064]
(First embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing an example of a reservation time of the communication time reservation system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a communication time reservation system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing an example of the time domain allocation of the base station before the reservation, and FIG. 10 is a diagram illustrating the time domain allocation of the base station after the reservation in the communication time reservation system according to the first embodiment of the present invention. It is the figure which showed an example of allocation.
[0065]
The user will explain a specific method in the case of reserving the communication time between the mobile station 16 and the base station 19 using the configuration of the communication time reservation system as shown in FIG.
[0066]
In this embodiment, the number of mobile stations that the base station 19 can communicate in the same time zone is limited to five mobile stations that can be connected at the same time in order to secure a minimum time area necessary for video distribution and the like is doing. Also, the downlink phase, which is usually used for applications with large communication capacity such as moving image distribution, is more often used for transmission of small-capacity data such as transmission of control information. In other words, using the method of assigning more time slots than the uplink phase is more efficient than the method of assigning the uplink and downlink phases equally, so the uplink and downlink phases are asymmetric. It has become.
[0067]
The user uses the e-mail transmission / reception function of the mobile station 16 that wishes to access the base station 19, and the communication time zone (reservation request time zone) for requesting the reservation and the recognition ID (for example, the MAC address “00 11 FF”). 00 00 01 ”, ESS-ID“ GROUP 1 ”, and usage time zone, October 31, 2002, 9:10 to 9:40) are transmitted to the base station 19 that wants to communicate. The base station 19 recognizes a number unique to the mobile station 16 based on the MAC address, and recognizes whether the mobile station can access the base station 19 based on the ESS-ID. The MAC address and ESS-ID are registered in advance, and the base station 19 can recognize them. In addition, for security enhancement, a WEP (Wired Equivalent Privacy) key may be set, and this WEP key may be transmitted in addition to the recognition ID.
[0068]
The base station 19 receives the electronic mail, recognizes the reservation request time zone and the recognition ID, and examines whether it is possible to assign the reservation request time zone of the mobile station 16. As shown in FIG. 8, in a time zone in which the mobile station 16 wishes to make a reservation, a maximum of three mobile stations 11, 12, and 13 have already made a communication time reservation.
[0069]
As shown in FIG. 9, at the start time (9:10) of the desired reservation time zone of the mobile station 16, three mobile stations are already assigned to the downlink phase and the uplink phase. As described above, since the maximum number of mobile stations that can be connected to the base station 19 at the same time is 5, it is possible to additionally connect up to a maximum of two to the blank areas 81-1 and 82-1. The base station 19 notifies the user by e-mail that the communication request time zone (data transmission / reception time zone) can be reserved. In this case, an e-mail is normally sent back to the e-mail address sent by the user to the base station 19, but if the user is inconvenient, the e-mail is used in advance when making a reservation for the communication request time zone. If the person designates a reply address, it is possible to reply to the designated address.
[0070]
As shown in FIG. 10, the base station 19 assigns a communication request time zone for the mobile station 16 to the time regions 85-2 and 85-3. In this way, the reservation of the communication time zone between the base station 19 and the mobile station 16 is completed.
[0071]
In addition, when there is an area where a mobile station communication frame by reservation as shown in the time areas 81-2 and 82-2 exists before the communication start time, a mobile station assignment request by normal radio According to the method, the base station 19 allocates a mobile station without reservation.
[0072]
In this specific example, the mobile station 16 itself transmits an e-mail to the base station 19 and reserves the communication time. However, other communication devices (for example, the personal computer 4 and the mobile phone 5) are described. The communication time may be reserved by using the e-mail transmission / reception function. In this case, by transmitting an e-mail from the other communication device to the mobile station 16 or by directly connecting to the mobile station 16 by wire or wirelessly and transmitting / receiving information such as a communication time zone. The same effect as when the mobile station 16 directly reserves the communication time with the base station 19 can be obtained.
[0073]
Further, when all the communication time reservations are completed by the other communication devices, the user may directly give a command to the mobile station 16 by operating the input device 53b, or the final communication time reservation result May be transmitted to the mobile station 16 as data. In the example of the first embodiment, the frequency channel used by the base station 19 is set to one channel for easy understanding. However, when there are two or more frequency channels that the base station 19 can use, it is used. The base station 19 examines the allocation of time frames for all possible frequency channels, designates usable frequency channels, and notifies the mobile station 16 of them.
[0074]
(Second Embodiment)
As described above, in the example of the first embodiment, the case where the base station 19 “acknowledges” the reservation request time zone of the mobile station 16 has been described. However, in the next example of the second embodiment, the reservation request time. The case where the band is “rejected” will be described.
[0075]
The example of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13, but FIGS. 1 to 7 are also referred to as appropriate. The setting of the number of mobile stations to which the base station 19 can be connected at the same time, the time zone allocation area, and the like is the same as in the first embodiment. However, it differs from the example of the first embodiment in that the reservation request time zone desired by the mobile station 16 is partially filled with up to five mobile stations.
[0076]
FIG. 11 is a diagram showing an example of a reservation time of the communication time reservation system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a communication time reservation system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station before reservation at a certain time (9:10), and FIG. 13 is a diagram showing a communication time reservation system according to the second embodiment of the present invention. 12 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station before reservation at a certain time (9:20) different from FIG.
[0077]
As shown in FIG. 12, at the start time (9:10) of the communication request time zone of the mobile station 16, five mobile stations are already assigned to the downlink phase and the uplink phase. As described above, since the maximum number of mobile stations that can be connected to the base station 19 at the same time is 5, no more mobile stations can be assigned to the base station 19 at the same time.
[0078]
In such a case, the base station 19 cannot make a reservation for the communication request time zone in this time zone, and can make a reservation for the communication request time zone (for example, two before and after the communication request time zone). Reply to the user by e-mail. The user can take appropriate measures such as changing the communication request time zone by reading the electronic mail returned from the base station 19.
[0079]
In this case, by setting the start time of the communication request time zone from 9:20 as shown in FIG. 11, the base station 19 sets the communication request time zone of the mobile station 16 in the blank areas 83 and 84 of FIG. Since it can be assigned, connection to the base station 19 becomes possible. The user transmits this communication request time zone again to the base station 19 by e-mail, and waits for a reply from the base station 19.
[0080]
In this way, even when the connection is rejected by the base station 19, the user can take the second best response according to the situation.
[0081]
(Third embodiment)
In the following example of the third embodiment, description will be made with reference to FIGS. 14 to 15, but FIGS. 1 to 7 are also referred to as appropriate. The setting of the number of mobile stations to which the base station 19 can be connected simultaneously, the time zone allocation area, and the like are the same as in the first and second embodiments. However, the mobile station 16 that reserves the communication time with the base station 19 desires data transmission / reception with the mobile station 15 instead of the base station 19 as a data transmission / reception partner.
[0082]
FIG. 14 is a diagram showing an example of a reservation time of a communication time reservation system according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a communication time reservation system according to the third embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station after a reservation at a certain time (7:40).
[0083]
As shown in FIG. 14, in the communication request time zone of the mobile station 16, the mobile stations that have already been assigned a time frame are the mobile station 11 and the mobile station 12. As described above, since the maximum number of mobile stations to which the base station 19 can be connected simultaneously is 5, it is possible to increase the number of mobile stations allocated.
[0084]
Since the mobile station 16 wishes to communicate with the mobile station 15, it is necessary to make a reservation for not only the time frame of the mobile station 16 but also the time frame of the mobile station 15 when reserving the communication time. When making a reservation for the communication time, the mobile station 19 is requested to make reservations for the two communication frames of the mobile stations 15 and 16. In this case, since the time frame can be assigned, the base station 19 assigns the mobile station 15 to the time regions 85 and 87 and assigns the mobile station 16 to the time regions 86 and 88 as shown in FIG.
[0085]
Thus, when it is desired to perform communication between two mobile stations, it can be realized by securing the communication frames of the two mobile stations at the time of reservation at the same time.
[0086]
【The invention's effect】
  As described above, as is clear from the above description, when the user wants to use a wireless communication system such as a hot spot in the time zone specified by the user, the user can always access the wireless communication system. And a base that can secure a communication band according to the purpose of the userStationIt becomes possible to provide.
[0087]
Further, the base station notifies the mobile station of the available time zone or a base station of another accessible wireless communication system when there is no available communication time zone. However, it becomes possible to shift the access time or access another wireless communication system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a base station, a mobile station, and a communication time reservation system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a block configuration of a base station constituting the communication time reservation system of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a block configuration of a mobile station constituting the communication time reservation system of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a configuration of a wireless communication apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication frame used in a radio communication system including a base station and a mobile station according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart when a communication time slot reservation method in the communication time reservation system according to the present invention is mainly focused on a base station.
FIG. 7 is a flowchart when a communication time zone reservation method in the communication time reservation system of the present invention is mainly focused on a mobile station.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a communication time slot reservation of the communication time reservation system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station before reservation in the communication time reservation system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of reassignment of the time domain of a base station after reservation in the communication time reservation system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a communication time slot reservation of the communication time reservation system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station before reservation at a certain time (9:10) in the communication time reservation system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station before reservation at a certain time (9:20) different from FIG. 12 in the communication time reservation system according to the second embodiment of the present invention; It is.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a communication time slot reservation of the communication time reservation system according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an example of time domain allocation of a base station after a reservation at a certain time (7:40) in the communication time reservation system according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional wireless communication system.
FIG. 17 is a diagram illustrating a frame configuration example of a wireless communication system using a conventional centralized control method.
FIG. 18 is a diagram showing an example of a hot spot.
[Explanation of symbols]
1 Internet
2 Media server
3 TV receiver
4 PC
5 Mobile phones
10, 20 Wireless communication system
11-16, 21 Mobile station
19, 25 Base station
29, 29a, 29b Transmission / reception antenna
30, 30a, 30b Wireless communication device
31 Communication control unit
32 Antenna duplexer
33 RF / IF receiver
34 Signal strength detector
35 A / D converter
36 Demodulator
38 Bus control unit
39 Modulator
40 D / A converter
41 RF / IF transmitter
50a, 50b E-mail processing device
51a, 51b I / O interface device
52b display device
53b Input device
54a, 54b Data processing device
55a, 55b System control device
71-1 (N-1) th frame
71-2 (N) th frame
71-3 (N + 1) th frame
72 Control information
73-1 to 73-M Downlink Phase Segment
74 Uplink Phase
75 preamble
76-1 to 76-M Data Payload
81-1, 81-3, 82-1, 82-3 Time domain (blank period)
81-2, 82-2 Time domain (after mobile station 16 allocation)
83,84 hours (blank period)

Claims (5)

移動局からの通信枠の割り当て要求に応じて該移動局に通信時間及び通信チャネルを指定して通信枠を割り当てる無線通信システムにおける基地局であって、
通信開始希望時刻の任意の一定時間以上前に、予約要求時間帯を指定した前記移動局からの通信枠割り当て要求を通信予約要求として識別する手段と、
前記通信枠の割り当てが可能であるか否かを前記移動局へ通知する手段と、
を備え、
前記通信予約要求に対して、前記通信予約要求以外の通信枠割り当て要求より優先的に通信枠の割り当てを行い、ダウンリンクフェイズの通信枠割り当ての時間帯がアップフェイズリンクの通信枠割り当ての時間帯よりも多く、
前記移動局への通知手段は、アクセス可能な他の無線通信システムの基地局を通知することを特徴とする基地局。
A base station in a radio communication system that allocates a communication frame by designating a communication time and a communication channel to the mobile station in response to a communication frame allocation request from a mobile station,
Means for identifying, as a communication reservation request, a communication frame allocation request from the mobile station that has designated a reservation request time zone at least a predetermined time before the desired communication start time;
Means for notifying the mobile station whether or not the communication frame can be allocated;
With
In response to the communication reservation request, the communication frame is allocated with priority over the communication frame allocation request other than the communication reservation request, and the communication frame allocation time slot of the downlink phase is the time slot of the uplink phase communication frame allocation. rather than multi-than,
The base station characterized in that the notification means to the mobile station notifies a base station of another accessible wireless communication system .
更に、移動局との通信を無線により行なう無線通信手段と、移動局との通信を有線により行なう有線通信手段を備え、前記通信予約要求を無線或いは有線を使用して受け取ることを特徴とする請求項1に記載の基地局。  The wireless communication device further comprises wireless communication means for performing wireless communication with the mobile station and wired communication means for performing wired communication with the mobile station, and receives the communication reservation request using wireless or wired communication. Item 4. The base station according to Item 1. 前記通信予約要求は、電子メールによりもたらされることを特徴とする請求項1に記載の基地局。  The base station according to claim 1, wherein the communication reservation request is provided by electronic mail. 前記通信予約要求に含まれる、予約した通信枠を使用する移動局のMACアドレス、ESS−ID情報で、予約した通信枠を使用する移動局を識別する手段を備えたことを特徴とする請求項に記載の基地局。The communication reservation request includes means for identifying a mobile station using a reserved communication frame based on a MAC address and ESS-ID information of a mobile station using the reserved communication frame included in the communication reservation request. 2. The base station according to 2 . 前記移動局の通信要求時間帯が、他の移動局から既に通知されている通信要求時間帯と重複している場合、前記通信枠の割り当ては、更に前記移動局への通信枠の割り当てが可能な場合には、前記移動局に通信枠の割り当てを行い、
前記通信枠が不足している場合には、前記移動局への通信枠の割り当てを行わないことを特徴とする請求項1に記載の基地局。
When the communication request time zone of the mobile station overlaps with the communication request time zone already notified from another mobile station, the communication frame can be further allocated to the mobile station. If so, assign a communication frame to the mobile station,
The base station according to claim 1, wherein when the communication frame is insufficient, the communication frame is not allocated to the mobile station.
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