JP3618600B2

JP3618600B2 - 無線通信システム、無線通信方法、無線基地局、および無線端末局

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Publication number: JP3618600B2
Application number: JP27522599A
Authority: JP
Inventors: 光清利
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: US6735256B1; DE60030378D1; KR20010050666A; KR100353793B1; JP2001103060A; CN1290080A; EP1089480B1; US20040196917A1; TW474076B; US7418044B2; EP1089480A3; DE60030378T2; CN1171406C; EP1089480A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線マルチキャスト通信におけるデータ伝送方法に関する。特に本発明は、マルチキャスト伝送されたパケットに誤りを検出した際に、応答として基地局に対して否定応答（ＮｅｇａｔｉｖｅＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ：以下ＮＡＫと呼ぶ）を返信することにより、再送要求を行なう無線マルチキャスト通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムで同報通信を行なう場合、基地局と通信可能な全ての端末局が情報を送受できるので一度の伝送で全ての端末局に情報を伝送できるという長所がある。しかしその反面、伝送路で誤りが生じて再送要求をする場合、複数の端末局が同時に再送要求を行なうと無線回線上で互いに衝突を起こして正しく再送要求（ＮＡＫ）情報が伝わらないという問題がある。
【０００３】
このように複数の端末局が同一の回線を利用する場合に生ずる信号の衝突に対する問題は、マルチアクセスの問題として良く知られ、種々の解決方法が提案されている。
【０００４】
例えば、送達確認用の信号送信権を与える送信権制御方式（特開平１１−４６１６１）、受信信号に誤りが生じた場合に、ランダムアクセスにより正常に受信されなかったパケットの番号を記したＮＡＫ信号を送信する方式（特開平１０−２１００３１）、受信信号の誤りを検出した場合に、そのパケット番号に対応する時間位置にバースト信号をＮＡＫ信号として送信する方式（特開平５−５３０８９）が知られている。
【０００５】
第１の送信権制御方式は、再送要求信号の返信タイミングを調整するための情報の授受が必要となり、制御が複雑になるという問題がある。また、端末局が移動する移動通信システムでは、同報通信の対象となる端末局が変化するため、その制御は一層複雑となる。
【０００６】
第２のランダムアクセス方式では、同報通信の再送要求信号が複数の端末局で同時に発生する場合が多く、ＮＡＫ信号の衝突が起こる確率が高く効率が悪い。衝突を減らすためには、ＮＡＫ信号の送信前にバックオフタイムをとる必要があるが、マルチキャストの宛先端末局数が増える程バックオフタイムを大きくする必要があり、バックオフタイムに起因する効率劣化が無視できなくなってしまう。
【０００７】
第３のバースト信号方式は、ランダムアクセス方式と同様に衝突が起こる確率は高いものの、その時間位置に信号エネルギーを検出しようとすれば、たとえ複数の端末局からのＮＡＫ信号が衝突しても、何らかの信号エネルギーが検出されるため、少なくとも１つの端末局で対応するパケットが誤って受信されたことを認識することができる。しかしながら、本方式は、信号エネルギーの検出精度が問題となる。例えば、ＰＳＫ変調された２つの信号が、マルチパスにより位相が１８０度ずれて受信されると信号エネルギーはゼロになってしまい、マルチキャスト送信局である基地局はパケット受信する受信局に誤りが生じたことを検出することはできない。
【０００８】
また、本方式はバースト信号を送信する時間位置により、誤ったパケットを特定しているため、検出見逃し（バースト信号を受信しているにもかかわらず、バースト信号がないと判断してしまうこと）があった場合には誤ったパケットの再送は行なわれない。検出見逃しを軽減するために、検出のためのスレッショルドを下げれば、不可雑音等の外乱の影響により誤検出（バースト信号を受信していないにもかかわらず、バースト信号があると誤判断してしまうこと）が生じやすくなり、不要な再送が行なわれてしまう。
【０００９】
すなわち、これまでマルチアクセスの種々の解決方法が提案されているものの、制御が複雑であったり、十分な効果が得られない等の問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、１９９７年にＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮの規格が完成したことを受け、無線ＬＡＮの低価格化が進んだこともあって、無線ＬＡＮ製品が市場に多数出回るようになってきた。
【００１１】
現在、無線ＬＡＮのさらなる高速化を目指し、ＩＥＥＥ８０２．１１委員会において、５ＧＨｚ帯の無線周波数を用いた無線ＬＡＮの仕様検討が行なわれ、伝送方式としてマルチパス干渉に強いＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が採用されることになった。
【００１２】
一方、現状のＩＥＥＥ８０２．１１の再送制御方法では、特定の１端末局に情報伝送するユニキャスト伝送を行う場合、端末局は、伝送されたパケットを正しく受信した場合に、ＳＩＦＳ（ＳｈｏｒｔＩｎｔｅｒｆｒａｍｅＳｐａｃｅ）と呼ばれる時間間隔後に、送達確認信号（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｎｔ：以下ＡＣＫ信号と呼ぶ）を返信する。
【００１３】
しかしながら、マルチキャスト伝送を含む同報通信に対しては、送達確認をしない仕様になっている。すなわち、無線リンクでの再送制御が適用されないため、マルチキャスト伝送における情報伝送の信頼性は低く、さらに上位レイヤの再送制御に委ねることによりデータ伝送の効率が低くなるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、効率的かつ信頼性の高いマルチキャスト伝送を行うことが可能なマルチキャスト伝送システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、基地局と複数の端末局の間で、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いてパケットの送受信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の端末局のそれぞれは、
前記基地局から各々の前記端末局宛てに送信された同報送信パケットを受信する受信手段と、
この受信手段で受信した前記同報送信パケットに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
前記同報送信パケットに対する再送要求信号である送信用のＯＦＤＭ信号が構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択するサブキャリア選択手段と、
選択された前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号を再送要求信号として前記基地局に送信する端末局内送信手段と、を有し、
前記基地局は、
前記複数の端末局から受信した再送要求信号に基づいて、先に同報送信した前記同報送信パケットを再送するか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段にて再送すると判断した場合、前記同報送信パケットを前記複数の端末局宛てに再送する再送手段とを有するものである。
【００１６】
請求項１の発明では、受信パケットのＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアの一部のみを用いて再送要求信号を生成するため、再送要求信号の誤検出確率や検出見逃し確率を低減することができる。
【００１７】
請求項２の発明では、再送要求信号の受信信号レベルがスレッショルド以上の場合のみパケットの再送を行うようにしたため、簡易な装置で再送制御が実現できる。
【００１８】
請求項３の発明では、再送要求信号の生成に利用可能なサブキャリアの本数Ｍと、再送要求信号の生成に必要なサブキャリアの本数Ｌとの少なくとも一方に基づいて、スレッショルドを決定するため、誤検出確率を低減できるだけでなく、検出見逃し確率も低減できる。
【００１９】
請求項４の発明では、端末局の数とパケットの通信品質（例えば、パケットの誤り率特性）とに基づいて、再送要求信号の生成に必要なサブキャリアの本数Ｌを決定するため、例えば、端末局数が多くてもパケット誤り率特性が非常によい場合にはＬを大きくし、パケット誤り率特性がそれほどよくないときはＬを小さくするといった制御が可能になる。
【００２０】
請求項５の発明では、基地局でＬとＭを設定するため、端末局数やパケットの通信品質が変化しても、最適なＬとＭを設定できる。
【００２１】
請求項６の発明では、ＩＥＥＥ８０２．１１のようなＣＳＭＡベースのシステムにも適用可能である。
【００２２】
請求項７の発明は、基地局と複数の端末局との間で、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いてパケットの送受信を行う無線通信方法であって、
前記複数の端末局のそれぞれは、
前記基地局から各々の前記端末局宛てに送信された同報送信パケットを受信する第１ステップと、
この第１ステップで受信した前記同報送信パケットに誤りがあるか否かを検出する第２ステップと、
前記同報送信パケットに対する再送要求信号である送信用のＯＦＤＭ信号が構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択する第３ステップと、
選択された前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号を再送要求信号として前記基地局に送信する第４ステップと、を有し、
前記基地局は、
前記複数の端末局から受信した再送要求信号に基づいて、先に同報送信した前記同報送信パケットを再送するか否かを判断する第５ステップと、
前記第５ステップにて再送すると判断した場合、前記同報送信パケットを前記複数の端末局宛てに再送する第６ステップと、を有するものである。
【００２３】
請求項８の発明は、複数の端末局に対して、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式でパケットの送受信を行う無線基地局において、前記複数の端末局の少なくとも一つから送信された再送要求信号であって、前記再送要求信号は、ＯＦＤＭ信号を構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択して、前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号であり、前記再送要求信号が受信されると、該再送要求信号の受信信号レベルが予め設定されたスレッショルド以上か否かを判定するレベル判定手段と、
前記スレッショルド以上と判定された場合のみ、同報送信パケットを前記複数の端末局宛てに再送する再送手段と、を有するものである。
【００２４】
請求項９の発明は、基地局との間で、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いてパケットの送受信を行う無線端末局において、前記基地局から送信された同報送信パケットを受信する受信手段と、
この受信手段で受信した前記同報送信パケットに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
前記同報送信パケットに対する再送要求信号である送信用のＯＦＤＭ信号が構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択するサブキャリア選択手段と、
選択された前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号を再送要求信号として前記基地局に送信する端末局内送信手段と、を備えるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマルチキャスト伝送システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明に係るマルチキャスト伝送システムは、基地局から複数の端末局に同時にパケットを同報伝送するものである。
【００２７】
図１は第１の実施形態の端末局の構成を示すブロック図、図２はマルチキャスト伝送の原理を説明する図である。図１の構成を説明する前に、図２を用いてマルチキャスト伝送の概略を説明する。
【００２８】
基地局は、複数の端末局に同時にパケットを同報伝送する（図２のｔ１〜ｔ２）。各端末局は、ＣＲＣチェック等を用いて受信パケットの誤り検出を行なう。その結果、受信パケットに誤りが検出されると、ＮＡＫ信号を生成する。
【００２９】
ＮＡＫ信号は１個のＯＦＤＭシンボルで構成される。通常、ＯＦＤＭシンボルは、直交するＮ本のサブキャリアに変調信号を重畳してＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）処理を行なって生成するが、本実施形態では、サブキャリアの一部（Ｌ本）を利用してＮＡＫ信号（ＯＦＤＭシンボル）を生成する。なお、ＮＡＫ信号の生成手法の詳細は後述する。
【００３０】
基地局がパケットを同報するタイムスロット（図２のｔ１〜ｔ２）と、そのパケットに対し端末局がＮＡＫ信号を応答するタイムスロット（図２のｔ２〜ｔ３）は、事前の手順により定められているため、各端末局は、指定されたタイムスロット（図２のｔ２〜ｔ３）を用いてＮＡＫ信号を基地局に送信する。
【００３１】
次に、図１に示す端末局の第１の実施形態について説明する。図１の端末局は、受信系の構成として、アンテナ１で受信した無線周波数信号をダウンコンバートして直交復調を行うＲＦ部２と、ＲＦ部２の出力に対してＦＦＴ処理を行ってＯＦＤＭシンボルを検出するＯＦＤＭシンボル検出器３と、ＯＦＤＭシンボルをパラレル／シリアル変換するＰ／Ｓ変換器４と、シリアル変換されたＯＦＤＭシンボルを復調する復調器５と、ＣＲＣチェック等を用いて復調信号の誤り検出を行う符号器（誤り検出手段）６と、誤りが検出されたときに一部のサブキャリアを選択するサブキャリア選択部（サブキャリア選択手段）７と、選択されたサブキャリアを用いてＮＡＫ信号の生成を行う制御部８とを備えている。
【００３２】
サブキャリア選択部７は、ＯＦＤＭシンボルを構成するＭ本のサブキャリアの一部（Ｌ本）を選択する。サブキャリア選択部７におけるサブキャリアの選択方法としては、毎回ランダムに選択する方法や、通信開始時のみランダムに選択し、それ以降は同一のサブキャリアを選択する方法や、固定のサブキャリアを選択する方法などがあり、どの方法で選択してもよい。
【００３３】
サブキャリア選択部７は、選択したサブキャリアを制御部８に通知する。制御部８は、選択されたＬ本のサブキャリアのみに変調信号を重畳し、他のサブキャリアはヌルとなるような信号系列を生成する。
【００３４】
また、図１の端末局は、送信系（端末局内送信手段）の構成として、送信用の信号を符号化して信号系列を生成する符号器９と、符号器９および制御部８で生成された各信号系列を多重化する多重部１０と、多重化信号を変調する変調器１１と、変調信号をパラレル信号に変換するＳ／Ｐ変換器１２と、Ｓ／Ｐ変換器１２の出力に対してＩＦＦＴ処理を行ってＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭシンボル生成器１３と、ＯＦＤＭシンボルを変調して無線周波数にアップコンバートするＲＦ部１４とを備えており、ＲＦ部１４の出力はアンテナ１から送信される。
【００３５】
多重部１０は、制御部８がＮＡＫ信号を生成しなかった場合には、符号器９が生成した信号系列を出力し、制御部８がＮＡＫ信号を生成した場合には、符号器９が生成した信号系列とＮＡＫ信号に対応する信号系列とを多重化する。
【００３６】
なお、図面では本発明を説明するための最小限の構成しか示していないが、例えば、インターリーブや誤り訂正（ＦＥＣ：ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）を行なう場合は、符号器９の直後にインターリーバ、符号器６の直前にデインタリーバなどが必要となる。
【００３７】
図３は各端末局が送信するＮＡＫ信号の一例を示す図であり、サブキャリアの総数がＮ本で、ＮＡＫ信号のサブキャリアの本数が１の場合に、サブキャリアｓｕｂ３のみを用いてＮＡＫ信号を送信する例を示している。
【００３８】
図４は基地局が受信したＮＡＫ信号の一例を示す図である。図４の斜線部それぞれがＮＡＫ信号を示している。
【００３９】
図４に示すように、各端末局が送信したＮＡＫ信号のサブキャリアがそれぞれ異なる場合には、各サブキャリアの受信レベルは低下しない。
【００４０】
本実施形態は、ＮＡＫ信号の衝突が起こっても、各サブキャリアごとの受信レベルが増減しないようにした点に特徴がある。
【００４１】
このため、本実施形態では、各端末局がＮＡＫ信号を生成する際に同一のサブキャリアを選択する確率をできるだけ小さくしている。この確率を最小にするためには、ＮＡＫ信号の生成に必要なサブキャリアの本数Ｌを１、ＮＡＫ信号の生成に利用可能なサブキャリアの本数ＭをＮ（ＮはＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアの総数）に設定するのが最も望ましい。
【００４２】
ところが、Ｌを１、ＭをＮに設定すると、通信品質が良好で、端末局からＮＡＫ信号が返信されないような場合に、ＮＡＫ信号が存在しないにもかかわらず存在すると誤って判断する誤検出確率が大きくなる。その理由は、誤検出確率はＭの値に比例して大きくなるためである。従って、誤検出確率の観点からすれば、できるだけＭを小さく設定するのが望ましい。
【００４３】
一方、ＮＡＫ信号が存在するにもかかわらず存在しないと誤って判断する検出見逃し確率の観点からは、できるだけＬを大きく設定するのが望ましい。ただし、Ｍが小さくてＬが大きいほど、各端末局がＮＡＫ信号を生成する際に同一のサブキャリアを選択する確率が大きくなる。
【００４４】
以上に説明したＬとＭの大小関係をまとめると図５のようになる。図５からわかるように、最適なＬとＭを設定するには、種々の条件を考慮に入れる必要がある。
【００４５】
ＬとＭの値は制御部８から通知されるが、少なくともＭの値は基地局で最終的に決定され、各端末局には基地局で決定されたＭの値が通知される。なお、ここで、Ｍの設定とは、単にサブキャリアの本数を意味するだけではなく、どのサブキャリアを利用するかの指定も含んでいる。
【００４６】
一方、Ｌの値は基地局で決定してもよいし、端末局で決定してもよい。図６はＬの値を端末局が決定する場合の端末局の構成を示すブロック図である。図６では、図１と共通する構成部分には同一符号を付している。図６の端末局は、図１にサブキャリア数決定部（サブキャリア数決定手段）１５を新たに追加した構成になっている。
【００４７】
図６のサブキャリア数決定部１５がＬの値を決定する手法として２通りある。第１の手法は、パケットの受信特性のみを利用する手法である。この手法では、受信パケットの誤り率特性等の受信特性を測定し、受信特性が非常に良い場合はＬを大きくする。逆に、受信特性が悪い場合はＬを小さくする。
【００４８】
第２の手法は、何らかの手法で同報パケットの宛先端末局数を把握し、その情報を利用してＬの値を決定する。宛先端末局数を把握する手法としては、同報パケットの宛先アドレスから宛先端末局数を把握する手法や、Ｌを決定するための情報として、基地局から宛先端末局数を通知してもらう手法が挙げられる。
【００４９】
ＬとＭ（ＭはＬ以上、Ｎ以下）の決定方法については、例えば、パケットを同報伝送する端末局数が、ＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアの総数Ｎに対して十分に少ない場合はＭを小さくしてＬを大きくするのが望ましい。これにより、誤検出確率と検出見逃し確率をともに小さくできる。
【００５０】
また、サブキャリアの総数Ｎと比較して、同報伝送する端末局数が多い場合でも、ＮＡＫ信号を返信する端末局数が少ないと予測できる場合（例えば、パケット誤り率特性が非常に良いとき）は、Ｍを小さくしてＬを大きくした方が誤検出確率と検出見逃し確率をともに小さくできる。
【００５１】
一方、同報伝送する宛先端末局数が非常に多くて、パケット誤り率特性もそれほど良くない場合など、ＮＡＫ信号を返信する端末局数が多いと予測できる場合は、Ｍを大きくしてＬを小さくした方が、同一のサブキャリアを選択する確率が小さくなり、誤検出確率や検出見逃し確率も小さくできる。
【００５２】
このように、同報伝送する端末局数とパケット誤り率等の通信品質とを考慮してＬとＭを決定すれば、誤検出確率と検出見逃し確率をともに小さくすることができる。
【００５３】
また、ＬとＭの決定方法として、ＮＡＫ信号における各サブキャリアごとの受信電力の変動を測定し、その結果をフィードバックさせる方法もある。同一サブキャリアに信号成分が重畳されたＮＡＫ信号が衝突した場合、位相関係が同相であれば電力は倍になり、位相が逆相であれば電力は０になってしまう。
【００５４】
逆に、同一サブキャリアに信号成分が重畳されていない場合は、電力変動は伝搬路や熱雑音等の影響しか受けない。
【００５５】
そこで、最初はＬを小さくし、かつＭを大きくしておき、電力変動が大きくなるか、あるいは、十分なＮＡＫ検出確率が得られるようになるまで、徐々にＬを大きくし、かつＭを小さくする方法も考えられる。
【００５６】
図７は図１や図６に示す端末局に対して同報伝送を行う第１の実施形態の基地局の構成を示すブロック図である。図７の基地局は、受信系の構成として、アンテナ２１で受信した無線周波数信号をダウンコンバートして直交復調を行うＲＦ部２２と、ＲＦ部２２の出力に対してＦＦＴ処理を行ってＯＦＤＭシンボルを検出するＯＦＤＭシンボル検出器２３と、ＯＦＤＭシンボルに含まれる各サブキャリアごとの信号成分の受信レベルを検出するレベル検出部２４と、各信号成分の受信レベルが予め設定されたスレッショルドＴ以上であるか否かを判定するレベル判定部（レベル判定手段）２５と、ＯＦＤＭシンボルをパラレル／シリアル変換するＰ／Ｓ変換器２６と、シリアル変換されたＯＦＤＭシンボルを復調する復調器２７と、復調信号に基づいて誤り検出を行う符号器２８と、誤り検出後の復調信号を受信する制御部２９とを備えている。
【００５７】
レベル判定部２５は、信号成分のレベルがスレッショルド以上であれば、そのＮＡＫ信号に対応するパケットを再送するように制御部２９に通知する。この通知を受けると、制御部２９は、図７の送信系を介して各端末局にパケットの再送を行う。
【００５８】
図７の基地局は、送信系（基地局内再送手段）の構成として、送信用の信号を符号化して信号系列を生成する符号器３０と、符号器３０で生成された各信号系列を変調する変調器３１と、変調信号をパラレル信号に変換するＰ／Ｓ変換器３２と、Ｐ／Ｓ変換器３２の出力に対してＩＦＦＴ処理を行ってＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭシンボル生成器３３と、ＯＦＤＭシンボルを直交変調して無線周波数にアップコンバートするＲＦ部３４とを備えており、ＲＦ部３４の出力はアンテナ２１から送信される。
【００５９】
なお、図７では、再送パケットを制御部２９に蓄積する例を示しているが、パケットのバッファリングは必ずしも制御部２９で行なう必要はない。例えば、変調器１１で変調した後の信号やＯＦＤＭシンボル生成器で生成したＯＦＤＭシンボルをバッファリングしてもよい。制御部２９以外にバッファリングする場合は、レベル判定部２５からの再送要求をバッファリングしている場所に送ればよい。
【００６０】
また、レベル検出部２４で検出された受信レベルは、常にレベル判定部２５に送られるわけではない。制御部２９は、マルチキャスト伝送を行なった場合には、ＮＡＫ信号が返信されるタイムスロットを把握しているので、そのタイムスロット内に受信した信号のレベルのみがレベル判定部２５に送られる。
【００６１】
なお、図７では、本発明を説明するための最小限の構成しか示していないが、端末局と同様に、インターリーブや誤り訂正を行う場合は、インターリーバやデインターリーバ等が必要となる。
【００６２】
また、レベル判定部２５は、ＯＦＤＭシンボルを構成するＮ本のサブキャリア全てにおいて、受信信号のレベル検出を行う必要はない。前述したように、ＮＡＫ信号の生成に利用可能なサブキャリアの本数Ｍは、単にサブキャリアの数を意味するだけではなく、どのサブキャリアを利用するかを指定する意味も含んでいる。従って、レベル判定部２５は、制御部２９から通知されたＭ本のサブキャリアのみのレベル検出を行なえば良い。これにより、ＮＡＫ信号の誤検出確率を小さくすることができる。
【００６３】
図８は図７のレベル判定部２５の内部構成を示すブロック図である。図示のように、レベル判定部２５は、セレクタ４１と、比較器４２とを有する。レベル判定部２５には、図７のレベル検出部２４で検出された全サブキャリア（Ｎ本）の受信レベルが入力される。レベル判定部２５内のセレクタ４１は、サブキャリアＮ本の中からＭ本の信号を選択する。どのＭ本を選択するかは、制御部２９からの指示に従う。
【００６４】
セレクタ４１で選択されたＭ本の信号は比較器４２に入力される。比較器４２は、予め設定したスレッショルドＴ以上の受信レベルの信号が存在するか否かを判定する。比較器４２による比較結果は、例えば制御部２９に通知され、制御部２９はバッファリングしていたパケットの再送を行なう。前述した通り、パケットのバッファリングが制御部２９以外で行なわれる場合は、そのバッファリングしている場所に判定結果が送られる。
【００６５】
このように、第１の実施形態では、基地局から複数の端末局にＯＦＤＭ方式にてマルチキャスト伝送を行ったときに、端末局で受信された受信パケットに誤りが検出されると、ＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアの一部のみを用いて生成したＮＡＫ信号を基地局に返信するため、ＮＡＫ信号の誤検出確率と検出見逃し確率をともに低減することができる。
【００６６】
また、端末局の数やパケットの誤り率特性等に応じて、ＮＡＫ信号の生成に利用するサブキャリアの本数Ｌを決定するため、信頼性の高いマルチキャスト伝送が可能になる。
【００６７】
さらに、端末局からのＮＡＫ信号を受信した基地局は、ＮＡＫ信号の受信レベルがスレッショルドＴを越える場合のみ、端末局に送信パケットを再送するため、誤って端末局に送信パケットを再送するおそれがなくなる。
【００６８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、ＮＡＫ信号の生成に利用可能なサブキャリアの本数Ｍを基地局が決定するものである。
【００６９】
図９は第２の実施形態の基地局の構成を示すブロック図である。図９では、図７と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。
【００７０】
図９の基地局は、図７にサブキャリア数決定部（サブキャリア数決定手段）３５を新たに追加した構成になっている。
【００７１】
サブキャリア数決定部３５は、ＮＡＫ信号の生成に利用可能なサブキャリアの本数Ｍと実際にＮＡＫ信号の生成に利用されるサブキャリアの本数Ｌとの少なくとも一方を決定する。
【００７２】
端末局が図６のように構成されている場合には、図６のサブキャリア数決定部１５がサブキャリアの本数Ｌを決定するため、図９のサブキャリア数決定部３５はサブキャリアの本数Ｍのみを決定する。一方、端末局内に図６のようなサブキャリア数決定部１５が存在しない場合には、図９のサブキャリア数決定部３５がサブキャリアの本数Ｌ，Ｍの双方を決定する。
【００７３】
このように、第２の実施形態は、基地局の内部にサブキャリア数決定部３５を設けるため、端末局の数やパケット誤り特性等に応じて、サブキャリアの本数ＬやＭを変更することができ、ＮＡＫ信号の誤検出確率や検出見逃し確率をともに低減することができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、サブキャリアの本数Ｌ，Ｍに応じて、ＮＡＫ信号の検出の基準となるスレッショルドを変更するものである。
【００７５】
図１０は第３の実施形態の基地局の構成を示すブロック図である。図１０では、図７と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。
【００７６】
図１０の基地局は、図７にスレッショルド決定部（スレッショルド決定手段）３６を新たに追加した構成になっている。
【００７７】
一般に、ＮＡＫ信号の生成に利用可能なサブキャリアの本数Ｍが小さくて、ＮＡＫ信号の生成に必要な本数Ｌが大きい場合には、ＮＡＫ信号の衝突が起きやすいため、スレッショルドを大きくするのが望ましい。スレッショルドを大きくすることにより、誤検出確率が低くなるとともに、Ｌが大きいので検出見逃し確率も低くなる。
【００７８】
そこで、図１０のスレッショルド決定部３６は、制御部２９から通知されたサブキャリアの本数Ｌ，Ｍの少なくとも一方に基づいてスレッショルドＴを決定し、その値をレベル判定部２５に通知する。レベル判定部２５はスレッショルドＴに基づいて、ＮＡＫ信号の検出を行なう。具体的には、受信レベルがスレッショルドＴを越えた場合のみ、ＮＡＫ信号が受信されたと判断する。
【００７９】
このように、第３の実施形態は、サブキャリアの本数Ｌ，Ｍの少なくとも一方に基づいて、ＮＡＫ信号の受信の有無を判断するためのスレッショルドＴの大きさを設定するため、ＮＡＫ信号が受信されたと誤って判断する誤検出確率を低くすることができる。また、ＮＡＫ信号の生成に必要なサブキャリアの本数Ｌとの関連でスレッショルドＴを設定するため、検出見逃し確率も低くすることができる。
【００８０】
また、図７の構成を有する基地局に、図９のサブキャリア数決定部３５と図１０のスレッショルド決定部３６とを追加してもよい。これにより、サブキャリアの本数Ｌ，ＭとスレッショルドＴとを同時に制御することができ、マルチキャスト伝送時の通信品質をさらにいっそう向上できる。
【００８１】
上述した第１〜第３の実施形態では、基地局内のレベル検出部２４が、ＯＦＤＭシンボル検出器３の出力に基づいて、各サブキャリアごとにＮＡＫ信号の受信信号レベルを検出する例を説明したが、その他の例として、ＲＦ部２で直交復調する前の時間波形のＯＦＤＭ信号の受信信号レベルを検出した結果に基づいてＮＡＫ信号の有無を判断してもよい。ただし、その場合には、受信信号レベルの検出範囲を大きくしなければならない。
【００８２】
（マルチキャスト伝送の伝送手順）
図１１は上述した第１〜第３の実施形態におけるマルチキャスト伝送の伝送手順を示す図である。基地局はパケットを送信する前にキャリアセンスを行ない、ＤＩＦＳ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｅｔｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｒａｍｅＳｐａｃｅ）と呼ばれる第１の時間間隔の間、アイドルであると判定した場合に、マルチキャスト伝送によりパケットを送信する。この手順はＩＥＥＥ８０２．１１で定められたユニキャスト伝送と同様である。
【００８３】
基地局からのパケットを受信した各端末局は、受信したパケットの誤りを検出し、誤りを検出した場合は、第１の実施形態と同様にＮＡＫ信号を生成する。そして、マルチキャスト伝送されたパケットを受信した後、ＳＩＦＳ（ＳｈｏｒｔＩｎｔｅｒＦｒａｍｅＳｐａｃｅ）と呼ばれる第２の時間間隔が経過した後にＮＡＫ信号を送信する。
【００８４】
基地局は、マルチキャスト伝送によりパケットを送信した後、ＳＩＦＳ時間の経過を待って、受信信号レベルの検出を開始する。そして、基地局はパケット送信後、ＤＩＦＳ時間が経過するまでに検出した受信信号レベルが、第１の実施形態で説明したスレッショルドＴ以上であれば、先程送信したパケットの再送を行なう。もし、受信信号レベルが、スレッショルドＴ未満であれば、パケットの再送は行なわない。
【００８５】
このように、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のようなＣＳＭＡベースのシステムにも適用できる。なお、Ｌ、Ｍ等の設定については、第１の実施形態と同様である。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、受信パケットのＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアの一部のみを用いて再送要求信号を生成するため、再送要求信号の誤検出確率や検出見逃し確率を低減することができ、信頼性の高いマルチキャスト伝送が可能となる。
【００８７】
また、本発明は、ＯＦＤＭ伝送では周波数軸での直交性が容易に実現できることを利用しているため、時間軸での直交性を利用した同様のシステムよりもその実現性に優位性がある。
【００８８】
さらに、本発明は、基地局が無線帯域の割当を行なう集中制御型の無線システムだけでなく、ＣＳＭＡ等をベースとしたランダムアクセス型の無線システムにも適用できるため、既存のＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮシステムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の端末局の構成を示すブロック図。
【図２】マルチキャスト伝送の原理を説明する図。
【図３】各端末局が送信するＮＡＫ信号の一例を示す図。
【図４】基地局が受信したＮＡＫ信号の一例を示す図。
【図５】ＬとＭの大小関係を示す図。
【図６】Ｌの値を端末局が決定する場合の端末局の構成を示すブロック図。
【図７】図１や図６に示す端末局に対して同報伝送を行う第１の実施形態の基地局の構成を示すブロック図。
【図８】図７のレベル判定部の内部構成を示すブロック図。
【図９】第２の実施形態の基地局の構成を示すブロック図。
【図１０】第３の実施形態の基地局の構成を示すブロック図。
【図１１】上述した第１〜第３の実施形態におけるマルチキャスト伝送の伝送手順を示す図。
【符号の説明】
１，２１アンテナ
２，１４，２２，３４ＲＦ部
３，２３ＯＦＤＭシンボル検出器
４，２６Ｐ／Ｓ変換器
５，２７復調器
６，９，２８，３０符号器
７サブキャリア選択部
８，２９制御部
１０多重部
１１，３１変調部
１２，３２Ｓ／Ｐ変換器
１３，３３ＯＦＤＭシンボル生成器
１５，３５サブキャリア数決定部
２４レベル検出部
２５レベル判定部
３６スレッショルド決定部
４１セレクタ
４２比較器

Claims

基地局と複数の端末局の間で、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いてパケットの送受信を行う無線通信システムにおいて、前記複数の端末局のそれぞれは、
前記基地局から各々の前記端末局宛てに送信された同報送信パケットを受信する受信手段と、
この受信手段で受信した前記同報送信パケットに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
前記同報送信パケットに対する再送要求信号である送信用のＯＦＤＭ信号が構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択するサブキャリア選択手段と、
選択された前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号を再送要求信号として前記基地局に送信する端末局内送信手段と、を有し、
前記基地局は、
前記複数の端末局から受信した再送要求信号に基づいて、先に同報送信した前記同報送信パケットを再送するか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段にて再送すると判断した場合、前記同報送信パケットを前記複数の端末局宛てに再送する再送手段とを有することを特徴とする無線通信システム。
前記基地局は、
受信した前記再送要求信号の受信信号レベルが予め設定されたスレッショルド以上か否かを判定するレベル判定手段を有し、
前記スレッショルド以上と判定された場合のみ、前記再送手段にて前記同報送信パケットを再送することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記基地局は、前記サブキャリア選択手段における前記Ｌおよび前記Ｍの少なくとも一方の値に基づいて、前記スレッショルドを決定するスレッショルド決定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
前記端末局は、同報伝送されたパケットの宛先である前記端末局の数とパケットの通信品質との少なくとも一方に基づいて、前記Ｌの値を決定するサブキャリア数決定手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信システム。
前記基地局は、同報伝送するパケットの宛先である前記端末局の数と前記端末局との間のパケット通信品質との少なくとも一方に基づいて、前記Ｌおよび前記Ｍの少なくとも一方の値を決定するサブキャリア数決定手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信システム。
前記端末局内送信手段は、前記基地局からの受信パケットに誤りが検出された場合には、該パケットを受信してから第１の時間間隔が経過した後、前記再送要求信号を前記基地局に送信し、
前記レベル判定手段は、前記基地局が前記複数の端末局にパケットを同報伝送した後、前記第１の時間間隔以上の第２の時間間隔が経過するまでの間に受信された受信信号レベルが前記スレッショルド以上であればパケットの再送を行い、受信信号レベルが前記スレッショルド未満であればパケットの再送を行わないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信システム。
基地局と複数の端末局との間で、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いてパケットの送受信を行う無線通信方法であって、前記複数の端末局のそれぞれは、
前記基地局から各々の前記端末局宛てに送信された同報送信パケットを受信する第１ステップと、
この第１ステップで受信した前記同報送信パケットに誤りがあるか否かを検出する第２ステップと、
前記同報送信パケットに対する再送要求信号である送信用のＯＦＤＭ信号が構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択する第３ステップと、
選択された前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号を再送要求信号として前記基地局に送信する第４ステップと、を有し、
前記基地局は、
前記複数の端末局から受信した再送要求信号に基づいて、先に同報送信した前記同報送信パケットを再送するか否かを判断する第５ステップと、
前記第５ステップにて再送すると判断した場合、前記同報送信パケットを前記複数の端末局宛てに再送する第６ステップと、を有することを特徴とする無線通信方法。
複数の端末局に対して、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式でパケットの送受信を行う無線基地局において、
前記複数の端末局の少なくとも一つから送信された再送要求信号であって、前記再送要求信号は、ＯＦＤＭ信号を構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択して、前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号であり、前記再送要求信号が受信されると、該再送要求信号の受信信号レベルが予め設定されたスレッショルド以上か否かを判定するレベル判定手段と、
前記スレッショルド以上と判定された場合のみ、同報送信パケットを前記複数の端末局宛てに再送する再送手段と、を有することを特徴とする無線基地局。
基地局との間で、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いてパケットの送受信を行う無線端末局において、
前記基地局から送信された同報送信パケットを受信する受信手段と、
この受信手段で受信した前記同報送信パケットに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
前記同報送信パケットに対する再送要求信号である送信用のＯＦＤＭ信号が構成する少なくともＭ個（Ｍ≧１、Ｍは整数）のサブキャリアから、Ｌ個（Ｍ≧Ｌ、Ｌは整数）のサブキャリアを選択するサブキャリア選択手段と、
選択された前記Ｌ個のサブキャリアのみに変調信号を重畳したＯＦＤＭ信号を再送要求信号として前記基地局に送信する端末局内送信手段と、を備えることを特徴とする無線端末局。