JP2008011259A - 無線通信システム、無線基地局装置、無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アレイアンテナを用いる場合において、ブロードキャストにより無線リソースの有効活用を図りつつ、ブロードキャストにより送信されるデータをさらに確実に受信することができる無線通信システム、無線基地局装置、無線通信装置及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】無線基地局１００は、ブロードキャストデータＤＴの送信要求を無線通信端末２５０Ｂから受信した場合、無線信号Ｓ１を送信する場合よりも多いアレイ素子を用いて、送信要求を送信した無線通信端末２５０Ｂに、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ２を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて無線信号を送信または受信する無線通信システム、無線基地局装置、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

複数のアンテナ素子（アレイ素子）によって構成されるアレイアンテナを用いて、通信相手の位置に応じた適切な指向性ビームを形成する、いわゆるアダプティブアレイ技術は、様々な無線通信システムに導入されている。例えば、アレイアンテナを備える無線基地局装置は、移動局、つまり、携帯無線端末などの無線通信装置に向けた指向性ビームを形成することができる（特許文献１参照）。

このようなアレイアンテナが用いられる無線通信システムにおいて、ブロードキャストやマルチキャスト（以下、単に“ブロードキャスト”と適宜省略する）により、無線基地局装置から点在する複数の無線通信装置に向けて同一のデータを送信する場合、多数のアンテナ素子を用いた指向性ビームの形成は不要となる。このため、何れか（または一部）のアンテナ素子のみを用いて無指向性ビーム（或いは指向性ビームほど指向性が強くないビーム）が形成される。
特開２００１−５３６６２号公報（第２−４頁、第３図）

しかしながら、上述した従来の無線通信システムには、次のような問題があった。すなわち、何れか（または一部）のアンテナ素子のみを用いた無指向性ビームによる無線信号（以下、“無指向性無線信号”）は、多数のアンテナ素子を用いた指向性ビームによる無線信号（以下、“指向性無線信号”）と比較して、アンテナ利得が低い。このため、ブロードキャストによるデータの送信などに用いられる無指向性無線信号のカバレッジは、指向性無線信号のカバレッジよりも狭くなる。つまり、無線通信装置は、ブロードキャストによるデータを受信できない頻度が増大してしまう問題がある。

一方、無指向性無線信号のカバレッジを拡大するため、多数のアンテナ素子を用いてアンテナ利得を確保した場合、結果的に指向性ビームが形成されてしまう。つまり、送信の対象となるすべての無線通信装置（特に、無線基地局装置から遠方に位置する無線通信装置）にブロードキャストによるデータを送信するためには、結局、同一のデータが変調された指向性無線信号を複数送信しなければならない場合が発生する。このため、無線リソースを有効に活用することができないといった問題がある。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、アレイアンテナを用いる場合において、ブロードキャストにより無線リソースの有効活用を図りつつ、ブロードキャストにより送信されるデータをさらに確実に受信することができる無線通信システム、無線基地局装置、無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、複数のアンテナ素子（アレイ素子１０１ａ〜１０１ｎ）によって構成されるアレイアンテナ（アレイアンテナ１０１）を用いて無線信号（例えば、無線信号Ｓ２）を送信する無線基地局装置（無線基地局１００）と、前記無線信号を受信する無線通信装置（無線通信端末２００Ａ，２５０Ａ，２５０Ｂ）とを含む無線通信システム（無線通信システム１０）であって、無指向性無線信号（無線信号Ｓ１）または指向性無線信号（無線信号Ｓ２）を送信する無線通信部（無線通信部１０２）と、送信要求（送信要求ＲＱ）を前記無線通信装置から受信する送信要求受信部（ＢＣＭＣＳ管理部１０９）とを備え、前記無線通信装置は、前記無指向性無線信号を受信しているか否かを判定する受信判定部（送信要求判定部２６５）と、前記受信判定部によって前記無指向性無線信号が受信できていないと判定された場合、前記送信要求を前記無線基地局装置に送信する送信要求送信部（無線通信部２５２及び送信要求生成部２６７）と、前記無線通信部によって送信された前記指向性無線信号を受信する指向性無線信号受信部（無線通信部２５２）とを備え、前記無線通信部は、複数の前記無線通信装置に向けて同一のデータ（ブロードキャストデータＤＴ）を送信する場合、前記データが変調された無指向性無線信号を送信し、前記送信要求受信部が前記送信要求を受信した場合、前記送信要求を送信した前記無線通信装置に、前記データが変調された指向性無線信号を送信することを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、複数の無線通信装置に向けて同一のデータを送信する場合、当該データが変調された無指向性無線信号が送信される。無指向性無線信号は指向性がない（または指向性が弱い）ため、無線基地局装置は、点在する複数の無線通信装置に向けて同一のデータを同時に送信、つまり、ブロードキャストにより送信することができる。このため、無線リソースの有効活用を図ることができる。

一方、指向性無線信号は、複数のアンテナ素子を用いることによるアンテナ利得があるため、無指向性無線信号よりも遠方まで到達する。このため、無線通信装置は、無指向性無線信号の到達範囲外に移動した場合などでも、指向性無線信号によってデータを無線基地局装置に送信（具体的には、再送）させることによって、当該データを受信することができる。

本発明の第２の特徴は、複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて、無線信号を無線通信装置に送信する無線基地局装置であって、無指向性無線信号または指向性無線信号を送信する無線通信部と、送信要求を前記無線通信装置から受信する送信要求受信部とを備え、前記無線通信部は、複数の前記無線通信装置に向けて同一のデータを送信する場合、前記データが変調された無指向性無線信号を送信し、前記送信要求受信部が前記送信要求を受信した場合、前記送信要求を送信した前記無線通信装置に、前記データが変調された指向性無線信号を送信することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記データから前記指向性無線信号への変調レート（例えば、２４ＱＡＭ相当）は、前記データから前記無指向性無線信号への変調レート（例えば、１２ＱＡＭ相当）よりも高いことを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて、指向性無線信号を送信したり、複数の送信先に向けて同一のデータが変調された無指向性無線信号を送信したりすることができる無線基地局装置から、前記指向性無線信号または前記無指向性無線信号を受信する無線通信装置であって、前記無指向性無線信号を受信しているか否かを判定する受信判定部と、前記受信判定部によって前記無指向性無線信号が受信できていないと判定された場合、前記データの送信要求を前記無線基地局装置に送信する送信要求送信部とを備え、前記再送要求の送信によって、前記無線基地局装置から前記指向性無線信号を受信することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記データから前記指向性無線信号への変調レートは、前記データから前記無指向性無線信号への変調レートよりも高いことを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第４または第５の特徴に係り、前記受信判定部は、前記無線通信装置が前記無指向性無線信号の到達範囲（カバレッジＣ１）外に位置する場合において、所定の周期で前記無指向性無線信号が受信できるか否かを判定することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて無線信号を送受信する無線通信方法であって、複数の送信先に向けて同一のデータを送信する場合、無指向性無線信号を送信するステップと、前記データの送信要求を前記送信先から受信するステップと、前記送信要求を受信した場合、前記送信要求を送信した前記無線通信装置に、前記データが変調された指向性無線信号を送信するステップと、前記送信先が前記指向性無線信号を受信するステップとを備えることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記無指向性無線信号を受信しているか否かを判定するステップと、前記判定するステップにおいて前記無指向性無線信号が受信できていないと判定された場合、前記送信要求を前記無指向性無線信号の送信元に送信するステップとをさらに備えることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、アレイアンテナを用いる場合において、ブロードキャストにより無線リソースの有効活用を図りつつ、ブロードキャストにより送信されるデータをさらに確実に受信することができる無線通信システム、無線基地局装置、無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（無線通信システムの全体概略構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局１００（無線基地局装置）、及び無線通信端末２００Ａ，２５０Ａ，２５０Ｂ（無線通信装置）によって構成される。無線通信システム１０は、ＴＤＭＡ及びＳＤＭＡ／ＴＤＤ方式を利用した“ｉＢｕｒｓｔ”に準拠している。なお、無線通信システム１０を構成する無線基地局及び無線通信端末の数は、図１に示した数に限定されるものではない。

無線基地局１００は、アレイアンテナ１０１（図１において不図示、図２参照）を用いて無線信号Ｓ１，Ｓ２を送信する。具体的には、無線基地局１００は、アレイアンテナ１０１を構成するアレイ素子１０１ａ〜１０１ｎ（図１において不図示、図２参照）のうち、何れかのアレイ素子（例えば、アレイ素子１０１ａ）のみを用いて、無線信号Ｓ１（無指向性無線信号）を送信することができる。

何れかのアレイ素子のみを用いて送信される無線信号Ｓ１は、指向性を有さない無指向性ビーム（不図示）を形成し、全方位に向けて放射される。本実施形態では、無線信号Ｓ１は、同一のデータを複数の無線通信端末に向けて同時に送信するブロードキャスト・マルチキャスト・サービス（ＢＣＭＣＳ）によるブロードキャストデータＤＴ（図１において不図示、図２参照）の送信に用いられる。なお、ブロードキャストデータＤＴとして送信されるデータとしては、例えば、放送型のコンテンツデータが挙げられる。また、ブロードキャストデータＤＴは、後述する再送の場合以外、ブロードキャスト（またはマルチキャスト）によって送信される。

また、無線基地局１００は、アレイアンテナ１０１を構成するアレイ素子１０１ａ〜１０１ｎ（計１２本）のすべてを用いて、無線信号Ｓ２（指向性無線信号）を送信することができる。アレイ素子１０１ａ〜１０１ｎのすべてを用いて送信される無線信号Ｓ２は、指向性を有する指向性ビームＢ１を形成（ビームフォーミング）し、特定の無線通信端末に向けて放射される。

本実施形態では、無線信号Ｓ２は、特定の無線通信端末へのデータの送信や、無線信号Ｓ１によって送信されたブロードキャストデータＤＴの特定の無線通信端末への再送に用いられる。なお、無線信号Ｓ２によりブロードキャストデータＤＴを再送する場合、ブロードキャスト（またはマルチキャスト）ではなく、ユニキャストが用いられる。

何れかのアレイ素子のみを用いて送信される無線信号Ｓ１は、複数のアレイ素子を用いることによるアンテナ利得がなく、カバレッジＣ１までをカバーする。一方、アレイ素子１０１ａ〜１０１ｎのすべてを用いて送信される無線信号Ｓ２は、複数のアレイ素子を用いることによるアンテナ利得があるため無線信号Ｓ１よりも遠方まで到達する。具体的には、無線信号Ｓ２は、カバレッジＣ２までをカバーすることができる。

無線通信端末２００Ａ，２５０Ａ，２５０Ｂは、無線基地局１００によって送信された無線信号Ｓ１，Ｓ２を受信する。

無線通信端末２００Ａは、ノート型のパーソナルコンピュータであり、ｉＢｕｒｓｔ（登録商標）規格に準拠した無線通信カードモジュールが装着されている。無線通信端末２５０Ａ，２５０Ｂは、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、ｉＢｕｒｓｔ規格に準拠した無線通信カードモジュールが装着されている。

（無線通信システムの機能ブロック構成）
次に、無線通信システム１０の機能ブロック構成について説明する。図２は、無線基地局１００の機能ブロック構成図である。図３は、無線通信端末２５０Ｂの機能ブロック構成図である。なお、無線通信端末２００Ａ，２００Ｂも無線通信端末２５０Ｂと同様の機能ブロック構成を有する。なお、無線基地局１００及び無線通信端末２５０Ｂは、当該装置としての機能を実現する上で必須な、図示しない或いは説明を省略したブロック（電源部など）を備える場合があることに留意されたい。

（１）無線基地局１００
図２に示すように、無線基地局１００は、アレイアンテナ１０１、無線通信部１０２、アレイアンテナ制御部１０３、データ処理部１０５、通信インタフェース部１０７及びＢＣＭＣＳ管理部１０９を備える。

アレイアンテナ１０１は、アレイ素子１０１ａ〜１０１ｎ（アンテナ素子）によって構成される。具体的には、アレイアンテナ１０１は、計１２本のアレイ素子によって構成される。アレイアンテナ１０１は、無線通信部１０２と接続される。

無線通信部１０２は、所定の周波数帯域（例えば、１．７９ＧＨｚ帯）の無線信号Ｓ１，Ｓ２を送信したり、無線通信端末によって送信された無線信号（不図示）を受信したりする。

具体的には、無線通信部１０２は、複数の無線通信端末に向けて同一のデータ（ブロードキャストデータＤＴ）を送信する場合、アレイアンテナ制御部１０３による制御に基づいて、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ１を送信する。さらに、無線通信部１０２は、ＢＣＭＣＳ管理部１０９がブロードキャストデータＤＴの送信要求ＲＱを特定の無線通信端末から受信した場合、アレイアンテナ制御部１０３による制御に基づいて、送信要求ＲＱを送信した当該無線通信端末に、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ２を送信する。

また、無線通信部１０２は、データ処理部１０５から出力されたベースバンド信号を変調したり、受信した無線信号をベースバンド信号に復調してデータ処理部１０５に出力したりする。

本実施形態では、無線通信部１０２は、適応変調方式をサポートし、無線信号の状態に応じて、２４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、１２ＱＡＭ、８ＰＳＫなどを選択することができる。具体的には、無線通信部１０２は、無線信号Ｓ１と無線信号Ｓ２とで、異なる変調方式を適用することができる。例えば、無線通信部１０２は、ブロードキャストデータＤＴから無線信号Ｓ２への変調方式として、２４ＱＡＭを適用することができる。一方、無線通信部１０２は、ブロードキャストデータＤＴから無線信号Ｓ１への変調方式として、１２ＱＡＭを適用することができる。すなわち、無線通信部１０２は、ブロードキャストデータＤＴから無線信号Ｓ２への変調レート（約１，０６１ｋｂｐｓ）を、ブロードキャストデータＤＴから無線信号Ｓ１への変調レート（約７８７ｋｂｐｓ）よりも高くすることができる。

アレイアンテナ制御部１０３は、アレイアンテナ１０１を制御する。具体的には、アレイアンテナ制御部１０３は、アレイ素子１０１ａ〜１０１ｎのそれぞれが受信した無線信号の相関関係に基づいて、当該無線信号を送信した無線通信端末（例えば、無線通信端末２５０Ｂ）に向けて送信される無線信号Ｓ２の振幅や位相を制御する。

本実施形態では、アレイアンテナ制御部１０３は、複数の無線通信端末に向けて同一のデータ（ブロードキャストデータＤＴ）を送信する場合、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ１を、特定の無線通信端末宛ての無線信号を送信する場合（例えば、１２本）よりも少ないアレイ素子（例えば、１本）を用いて、無線通信部１０２に送信させる。

また、アレイアンテナ制御部１０３は、ＢＣＭＣＳ管理部１０９がブロードキャストデータＤＴの送信要求ＲＱを特定の無線通信端末から受信した場合、無線信号Ｓ１を送信する場合よりも多いアレイ素子（例えば、１２本）を用いて、送信要求ＲＱを送信した当該無線通信端末に、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ２を無線通信部１０２に送信させる。

上述したように、無線信号Ｓ２は、無線信号Ｓ１よりも多くのアレイ素子を用いて送信されるため、無線信号Ｓ１よりも指向性が強く、指向性ビームＢ１（図１参照）を形成する。また、無線信号Ｓ２は、複数のアレイ素子を用いることによるアンテナ利得があるため、無線信号Ｓ１よりも遠方まで到達する。なお、無線信号Ｓ２は、当該無線通信端末との間において用いられる個別の通信チャネルにしたがって送信される。

さらに、アレイアンテナ制御部１０３は、ＢＣＭＣＳ管理部１０９から通知されたブロードキャストデータＤＴの受信を要求している無線通信端末の数が所定の閾値（例えば、５）を下回る場合、無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの送信を中止することができる。この場合、アレイアンテナ制御部１０３は、無線信号Ｓ１ではなく、無線信号Ｓ２を用いて、ブロードキャストデータＤＴの受信を要求しているそれぞれの無線通信端末に対してブロードキャストデータＤＴを送信すればよい。

データ処理部１０５は、ベースバンド信号、具体的には、各種のデータ（ユーザデータや制御データ）に関する処理を実行する。特に、本実施形態では、データ処理部１０５は、ブロードキャストデータＤＴを所定の間隔ごとに複数の無線通信端末に向けて送信する。

通信インタフェース部１０７は、データ処理部１０５と接続されている。通信インタフェース部１０７は、無線基地局１００が接続される有線バックボーンネットワーク（不図示）に接続するために必要な通信インタフェースを提供する。

ＢＣＭＣＳ管理部１０９は、ＢＣＭＣＳによるブロードキャストデータＤＴの送信状態を管理する。特に、本実施形態では、ＢＣＭＣＳ管理部１０９は、ブロードキャストデータＤＴの送信要求ＲＱを特定の無線通信端末から受信することができる。本実施形態において、ＢＣＭＣＳ管理部１０９は、送信要求受信部を構成する。

ＢＣＭＣＳ管理部１０９は、送信要求ＲＱを受信したこと、及び送信要求ＲＱを送信した無線通信端末を示す情報をアレイアンテナ制御部１０３に通知する。

また、ＢＣＭＣＳ管理部１０９は、無線通信端末がブロードキャストデータＤＴの受信を要求しているか否かを示す通知を、当該無線通信端末から受信することができる。ＢＣＭＣＳ管理部１０９は、ブロードキャストデータＤＴの受信を要求している無線通信端末の数をアレイアンテナ制御部１０３に提供することもできる。

（２）無線通信端末２５０Ｂ
図３に示すように、無線通信端末２５０Ｂは、アンテナ２５１、無線通信部２５２、送信データ処理部２５３、受信データ処理部２５５及びＢＣＭＣＳ情報受信管理部２６０を備える。

アンテナ２５１は、無線通信部２５２と接続される。アンテナ２５１は、アレイアンテナではなく、１本のアンテナ素子によって構成される。

無線通信部２５２は、無線基地局１００によって送信された無線信号Ｓ１，Ｓ２を受信したり、無線基地局１００に向けて無線信号を送信したりする。本実施形態では、無線通信部２５２は、指向性無線信号受信部を構成する。

また、無線通信部２５２は、送信データ処理部２５３から出力されたベースバンド信号を変調したり、受信した無線信号Ｓ１，Ｓ２をベースバンド信号に復調し、受信データ処理部２５５に出力したりする。

送信データ処理部２５３は、ベースバンド信号、具体的には、各種の送信データ（ユーザデータや制御データ）に関する処理を実行する。また、送信データ処理部２５３は、ＢＣＭＣＳ情報受信管理部２６０と接続されている。送信データ処理部２５３は、ＢＣＭＣＳ情報受信管理部２６０から出力された送信要求ＲＱに基づいて、送信要求ＲＱを含むベースバンド信号、具体的には、上りリンクフレームＦ（図５参照）を生成することができる。

受信データ処理部２５５は、ベースバンド信号、具体的には、各種の受信データ（ユーザデータや制御データ）に関する処理を実行する。特に、本実施形態では、受信データ処理部２５５は、無線基地局１００によって送信されたブロードキャストデータＤＴの受信処理を実行する。

ＢＣＭＣＳ情報受信管理部２６０は、ＢＣＭＣＳ情報記憶部２６１、受信動作制御部２６３、送信要求判定部２６５、送信要求生成部２６７及びＢＣＭＣＳ受信通知部２６９によって構成される。

ＢＣＭＣＳ情報記憶部２６１は、ＢＣＭＣＳによるブロードキャストデータＤＴに関する情報を記憶する。具体的には、ＢＣＭＣＳ情報記憶部２６１は、ブロードキャストデータＤＴの送信頻度（コンテンツの送信回数）、送信間隔及び使用する無線信号の情報（チャネルなど）を記憶する。

受信動作制御部２６３は、ＢＣＭＣＳによるブロードキャストデータＤＴの受信動作を制御する。具体的には、受信動作制御部２６３は、ＢＣＭＣＳ情報記憶部２６１に記憶されている情報に基づいて、所定のタイミングで受信データ処理部２５５を起動し、ブロードキャストデータＤＴを受信データ処理部２５５に受信させる。また、受信動作制御部２６３は、受信データ処理部２５５がブロードキャストデータＤＴを所定の間隔で受信していない場合、ブロードキャストデータＤＴの受信エラーをＢＣＭＣＳ情報記憶部２６１に記憶する。

送信要求判定部２６５は、ブロードキャストデータＤＴの送信（再送）を要求するか否かを判定する。具体的には、送信要求判定部２６５は、ＢＣＭＣＳ情報記憶部２６１に記憶されている情報に基づいて、ブロードキャストデータＤＴの送信に用いられる無線信号Ｓ１を、受信データ処理部２５５が所定の周期で受信しているか否かを判定する。本実施形態において、送信要求判定部２６５は、受信判定部を構成する。送信要求判定部２６５は、受信データ処理部２５５がブロードキャストデータＤＴを所定の周期に応じたタイミングで受信できない回数が所定回数継続した場合、ブロードキャストデータＤＴが受信できないことを送信要求生成部２６７に通知する。

また、送信要求判定部２６５は、無線通信端末２５０Ｂが無線信号Ｓ１の到達範囲、つまり、カバレッジＣ１外に位置する場合においても、所定の周期で無線信号Ｓ１が受信できるか否かを判定することもできる。

送信要求生成部２６７は、送信要求判定部２６５によって無線信号Ｓ１が所定の周期で受信できていないと判定された場合、受信できなかったブロードキャストデータＤＴの送信要求ＲＱを無線基地局１００に送信する。本実施形態では、無線通信部２５２と送信要求生成部２６７とによって、送信要求送信部が構成される。

具体的には、送信要求生成部２６７は、ブロードキャストデータＤＴが受信できないことを示す通知を送信要求判定部２６５から受信した場合、送信要求ＲＱを生成し、生成した送信要求ＲＱを無線通信部２５２に送信させる。本実施形態では、図５に示すように、ｉＢｕｒｓｔの上りリンクフレームＦのうち、情報シンボル部分の１ビットが、ＢＣＭＣＳフラッグビットとして割り当てられる。送信要求生成部２６７は、送信要求ＲＱを無線基地局１００に送信する場合、ＢＣＭＣＳフラッグビットを“１”に設定する。

ＢＣＭＣＳ受信通知部２６９は、無線通信端末２５０ＢがブロードキャストデータＤＴの受信を要求していることを無線基地局１００に通知する。ＢＣＭＣＳ受信通知部２６９は、例えば、ＢＣＭＣＳフラッグビットと同様に、上りリンクフレームＦのうち、情報シンボル部分の１ビットを用いて、ブロードキャストデータＤＴの受信を要求していることを無線基地局１００に通知することができる。

（無線通信システムの動作）
次に、上述した無線通信システムの動作について説明する。具体的には、無線通信端末２５０ＢによるブロードキャストデータＤＴの受信動作について説明する。図４は、無線基地局１００及び無線通信端末２５０ＢによるブロードキャストデータＤＴの送受信動作フローを示す。

図４に示すように、ステップＳ１０において、無線通信端末２５０Ｂは、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ１を、無線基地局１００から受信したか否かを判定する。

無線信号Ｓ１を受信した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、ステップＳ２０において、無線通信端末２５０Ｂは、受信したブロードキャストデータＤＴに基づいて、情報の再生処理を実行する（例えば、放送型コンテンツの再生）。

無線信号Ｓ１を受信しない場合（ステップＳ１０のＮＯ）、ステップＳ３０において、無線通信端末２５０Ｂは、ブロードキャストデータＤＴの受信タイミングが経過したか否かを判定する。具体的には、無線通信端末２５０Ｂは、ブロードキャストデータＤＴの受信周期（所定の周期）に基づいて、ブロードキャストデータＤＴの受信タイミングが経過したか否かを判定する。

ブロードキャストデータＤＴの受信タイミングが経過した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、ステップＳ４０において、無線通信端末２５０Ｂは、ブロードキャストデータＤＴの受信が失敗したことを記憶する。なお、ブロードキャストデータＤＴの受信が失敗する原因の例としては、無線通信端末２５０ＢがカバレッジＣ１の外に移動したことが挙げられる。

ステップＳ５０において、無線通信端末２５０Ｂは、ブロードキャストデータＤＴの受信の失敗がＮ回連続したか否かを判定する。

ブロードキャストデータＤＴの受信の失敗がＮ回連続した場合（ステップＳ５０のＹＥＳ）、ステップＳ６０において、無線通信端末２５０Ｂは、受信できなかったブロードキャストデータＤＴの送信要求ＲＱを無線基地局１００に送信する。具体的には、無線通信端末２５０Ｂは、上りリンクフレームＦ（図５参照）のＢＣＭＣＳフラッグビットを“１”に設定することによって、送信要求ＲＱを無線基地局１００に送信する。

なお、本実施形態では、Ｎの値は、無線基地局１００において既知であり、無線基地局１００が送信要求ＲＱを受信した場合、無線基地局１００は、無線通信端末２５０Ｂがどの位置からブロードキャストデータＤＴを受信できていないのかを認識することができる。無線基地局１００は、無線通信端末２５０Ｂから送信要求ＲＱを受信した場合、無指向性ビームを形成する無線信号Ｓ１ではなく、指向性ビームＢ１（図１参照）を形成する無線信号Ｓ２により、ブロードキャストデータＤＴを無線通信端末２５０Ｂに向けて送信（再送）する。

ブロードキャストデータＤＴの受信の失敗がＮ回連続していない場合（ステップＳ５０のＮＯ）、無線通信端末２５０Ｂは、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。

ステップＳ６５において、無線基地局１００は、無線通信端末２５０Ｂから送信要求ＲＱを受信したことに基づいて、ＢＣＭＣＳによって送信されていたブロードキャストデータＤＴの送信を、ユニキャストによる送信に切り替える。

ステップＳ７０において、無線通信端末２５０Ｂは、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ２を、無線基地局１００から受信する。つまり、無線通信端末２５０Ｂは、無線信号Ｓ２を用いて、ユニキャストにより再送されたブロードキャストデータＤＴと同一内容のデータを受信する。

ステップＳ８０において、無線通信端末２５０Ｂは、受信したブロードキャストデータＤＴに基づいて、情報の再生処理を実行する。

（作用・効果）
以上説明した無線通信システム１０によれば、複数の無線通信端末に向けて同一のブロードキャストデータＤＴを送信する場合、通常の無線信号を送信する場合よりも少ないアレイ素子を用いて、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ１が送信される。通常の無線信号を送信する場合よりも少ないアレイ素子を用いて送信される無線信号Ｓ１は指向性がないため、無線基地局１００は、点在する複数の無線通信端末に向けて同一のブロードキャストデータＤＴを同時に送信することができる。このため、無線リソースの有効活用を図ることができる。

一方、無線信号Ｓ１を送信する場合よりも多いアレイ素子を用いて送信される無線信号Ｓ２は、複数のアレイ素子を用いることによるアンテナ利得があるため、無線信号Ｓ１よりも遠方まで到達する。このため、無線通信端末は、無線信号Ｓ１の到達範囲外に移動した場合などでも、無線信号Ｓ２によってブロードキャストデータＤＴを無線基地局１００に送信（再送）させることによって、ブロードキャストデータＤＴを確実に受信することができる。

本実施形態では、ブロードキャストデータＤＴから無線信号Ｓ２への変調レート（約１，０６１ｋｂｐｓ）は、ブロードキャストデータＤＴから無線信号Ｓ１への変調レート（約７８７ｋｂｐｓ）よりも高くすることができる。無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの受信に失敗した場合、無線通信端末は、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ２を受信することによって、無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの受信よりも、短時間により多くのブロードキャストデータＤＴを受信することができる。

このため、当該無線通信端末は、ブロードキャストデータＤＴが変調された無線信号Ｓ２の受信を継続することによって、無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの送信スケジュールに追い着くことができる。つまり、無線信号Ｓ１の到達範囲（カバレッジＣ１）から外れた無線通信端末がカバレッジＣ１内に再び入った場合などには、無線信号Ｓ２から無線信号Ｓ１への切替えを無線通信端末のユーザに認識させることなく、無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの受信を再開することができる。

本実施形態では、無線通信端末は、無線信号Ｓ１の到達範囲、つまり、カバレッジＣ１外に位置する場合において、所定の周期で無線信号Ｓ１が受信できるか否かを判定することができる。このため、無線通信端末がカバレッジＣ１内に入った場合、速やかに無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの受信を開始することができる。

本実施形態では、無線基地局１００は、ブロードキャストデータＤＴの受信を要求している無線通信端末の数が所定の閾値（例えば、５）を下回る場合、無線信号Ｓ１によるブロードキャストデータＤＴの送信を中止することができる。

この場合、無線通信端末は、上述した動作フローにしたがってブロードキャストデータＤＴの送信要求ＲＱを無線基地局１００に送信する。このため、無線基地局１００は、無線信号Ｓ１ではなく、無線信号Ｓ２により、ブロードキャストデータＤＴを、ブロードキャストデータＤＴを要求するそれぞれの無線通信端末に向けて送信する。つまり、ブロードキャストデータＤＴの受信を要求している無線通信端末の数が極めて少ない場合、無線信号Ｓ１を用いたブロードキャストによるデータの送信を中止し、無線信号Ｓ２を用いたユニキャストによるデータの送信を選択することができる。

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、何れかのアレイ素子のみを用いて無線信号Ｓ１を送信する形態としたが、通常の無線信号を送信する場合（例えば、１２本）よりも少ないアレイ素子を用いる形態であれば、複数のアレイ素子（例えば、２本）を用いて無線信号Ｓ１を送信してもよい。

また、上述した実施形態では、アレイ素子１０１ａ〜１０１ｎ（１２本）を用いて無線信号Ｓ２を送信する形態としたが、無線信号Ｓ１を送信する場合よりも多いアレイ素子を用いる形態であれば、１２本未満のアレイ素子（例えば、８本）を用いて無線信号Ｓ２を送信してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局装置の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信装置の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信装置の動作フロー図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおいて用いられる上りリンクフレームの構成図である。

符号の説明

１０…無線通信システム、１００…無線基地局、１０１…アレイアンテナ、１０１ａ〜１０１ｎ…アレイ素子、１０２…無線通信部、１０３…アレイアンテナ制御部、１０５…データ処理部、１０７…通信インタフェース部、１０９…ＢＣＭＣＳ管理部、２００Ａ，２５０Ａ，２５０Ｂ…無線通信端末、２５１…アンテナ、２５２…無線通信部、２５３…送信データ処理部、２５５…受信データ処理部、２６０…ＢＣＭＣＳ情報受信管理部、２６１…ＢＣＭＣＳ情報記憶部、２６３…受信動作制御部、２６５…送信要求判定部、２６７…送信要求生成部、２６９…ＢＣＭＣＳ受信通知部、Ｂ１…指向性ビーム、Ｃ１，Ｃ２…カバレッジ、ＤＴ…ブロードキャストデータ、Ｆ…上りリンクフレーム、ＲＱ…送信要求、Ｓ１，Ｓ２…無線信号

Claims (8)

1. 複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて無線信号を送信する無線基地局装置と、前記無線信号を受信する無線通信装置とを含む無線通信システムであって、
   前記無線基地局装置は、
   無指向性無線信号または指向性無線信号を送信する無線通信部と、
   送信要求を前記無線通信装置から受信する送信要求受信部と、
   を備え、
   前記無線通信装置は、
   前記無指向性無線信号を受信しているか否かを判定する受信判定部と、
   前記受信判定部によって前記無指向性無線信号が受信できていないと判定された場合、前記送信要求を前記無線基地局装置に送信する送信要求送信部と、
   前記無線通信部によって送信された前記指向性無線信号を受信する指向性無線信号受信部と
   を備え、
   前記無線通信部は、
   複数の前記無線通信装置に向けて同一のデータを送信する場合、前記データが変調された無指向性無線信号を送信し、
   前記送信要求受信部が前記送信要求を受信した場合、前記送信要求を送信した前記無線通信装置に、前記データが変調された指向性無線信号を送信する無線通信システム。
2. 複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて、無線信号を無線通信装置に送信する無線基地局装置であって、
   無指向性無線信号または指向性無線信号を送信する無線通信部と、
   送信要求を前記無線通信装置から受信する送信要求受信部と
   を備え、
   前記無線通信部は、
   複数の前記無線通信装置に向けて同一のデータを送信する場合、前記データが変調された無指向性無線信号を送信し、
   前記送信要求受信部が前記送信要求を受信した場合、前記送信要求を送信した前記無線通信装置に、前記データが変調された指向性無線信号を送信する無線基地局装置。
3. 前記データから前記指向性無線信号への変調レートは、前記データから前記無指向性無線信号への変調レートよりも高い請求項２に記載の無線基地局装置。
4. 複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて、指向性無線信号を送信したり、複数の送信先に向けて同一のデータが変調された無指向性無線信号を送信したりすることができる無線基地局装置から、前記指向性無線信号または前記無指向性無線信号を受信する無線通信装置であって、
   前記無指向性無線信号を受信しているか否かを判定する受信判定部と、
   前記受信判定部によって前記無指向性無線信号が受信できていないと判定された場合、前記データの送信要求を前記無線基地局装置に送信する送信要求送信部と
   を備え、
   前記再送要求の送信によって、前記無線基地局装置から前記指向性無線信号を受信することを特徴とする無線通信装置。
5. 前記データから前記指向性無線信号への変調レートは、前記データから前記無指向性無線信号への変調レートよりも高い請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記受信判定部は、前記無線通信装置が前記無指向性無線信号の到達範囲外に位置する場合において、所定の周期で前記無指向性無線信号が受信できるか否かを判定する請求項４または５に記載の無線通信装置。
7. 複数のアンテナ素子によって構成されるアレイアンテナを用いて無線信号を送受信する無線通信方法であって、
   複数の送信先に向けて同一のデータを送信する場合、無指向性無線信号を送信するステップと、
   前記データの送信要求を前記送信先から受信するステップと、
   前記送信要求を受信した場合、前記送信要求を送信した前記無線通信装置に、前記データが変調された指向性無線信号を送信するステップと、
   前記送信先が前記指向性無線信号を受信するステップと
   を備える無線通信方法。
8. 前記無指向性無線信号を受信しているか否かを判定するステップと、
   前記判定するステップにおいて前記無指向性無線信号が受信できていないと判定された場合、前記送信要求を前記無指向性無線信号の送信元に送信するステップと
   をさらに備える請求項７に記載の無線通信方法。

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