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特許6255106無線通信システム、無線通信方法、連携制御装置、端末装置、及び、ライセンスバンド基地局装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6255106
(24)【登録日】2017年12月8日
(45)【発行日】2017年12月27日
(54)【発明の名称】無線通信システム、無線通信方法、連携制御装置、端末装置、及び、ライセンスバンド基地局装置
(51)【国際特許分類】
H04W 16/14 20090101AFI20171218BHJP
H04W 72/04 20090101ALI20171218BHJP
H04W 74/02 20090101ALI20171218BHJP
H04W 92/12 20090101ALI20171218BHJP
【ＦＩ】
H04W16/14
H04W72/04 111
H04W74/02
H04W92/12
【請求項の数】12
【全頁数】49
(21)【出願番号】特願2016-544248(P2016-544248)
(86)(22)【出願日】2015年8月20日
(86)【国際出願番号】JP2015073381
(87)【国際公開番号】WO2016027855
(87)【国際公開日】20160225
【審査請求日】2016年10月13日
(31)【優先権主張番号】特願2014-168760(P2014-168760)
(32)【優先日】2014年8月21日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】工藤 理一
(72)【発明者】
【氏名】アベーセーカラ ヒランタシティラ
(72)【発明者】
【氏名】鷹取 泰司
(72)【発明者】
【氏名】市川 武男
(72)【発明者】
【氏名】淺井 裕介
(72)【発明者】
【氏名】溝口 匡人
【審査官】
三枝 保裕
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１４／１１２５６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
Samsung，Load balancing between 3GPP and WLAN[online]，3GPP TSG-RAN WG2#81bis R2-131181，インターネット＜URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG2_RL2/TSGR2_81bis/Docs/R2-131181.zip＞，２０１３年 ４月 ５日
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００
３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４
ＳＡ ＷＧ１−４
ＣＴ ＷＧ１、４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、
前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、
前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、
前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質と、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質とのいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置の中から、前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択するとともに、当該ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択する連携制御装置と、
を備え、
前記連携制御装置は、
前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれか又は両方から入力された情報から、少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を決定し、
前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれか又は両方に前記通信条件を通知するＵＣ通信開始信号を生成し、
前記ＵＣ通信開始信号を、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とへ出力し、
前記第１の基地局装置は、
前記選択された端末装置がアクセス権を取得する装置として指定された場合、当該選択された端末装置に対する送信を行わずに、ユーザデータまたはＵＣ送信要求信号を受信するまで待機し、
前記選択された端末装置がアクセス権を取得する装置として指定されない場合、当該選択された端末装置へ、ユーザデータの送信、または、前記ＵＣ通信開始信号で通知された情報に基づき、当該選択された端末装置に第１の周波数帯での送信を行わせるＵＣ送信要求信号の送信、を行い
前記第２の基地局装置は、
前記選択された端末装置における送信待ちのユーザデータに関する情報を収集するとともに、前記ＵＣ通信開始信号を当該選択された端末装置へ送信し、
前記選択された端末装置は、前記第２の基地局装置から受信する前記ＵＣ通信開始信号に基づき、
アクセス権を取得する装置として指定された場合、前記第１の基地局装置へ、ユーザデータ、または、該第１の基地局装置に送信を行わせるためのＵＣ送信要求信号を送信し、
アクセス権を取得する装置として指定されない場合、前記第１の基地局装置に対する送信を行わずに、ユーザデータまたはＵＣ送信要求信号を受信するまで待機する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、
前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、
前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質と、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質とのいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置の中から、前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択するとともに、当該ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択する連携制御装置と、
を備え、
前記連携制御装置は、
前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれか又は両方から入力された情報から、少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を決定し、
前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれか又は両方に前記通信条件を通知するＵＣ通信開始信号を生成し、
前記ＵＣ通信開始信号を、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とへ出力し、
前記第１の基地局装置は、
前記選択された端末装置がアクセス権を取得する装置として指定された場合、当該選択された端末装置に対する送信を行わずに、ユーザデータまたはＵＣ送信要求信号を受信するまで待機し、
前記選択された端末装置がアクセス権を取得する装置として指定されない場合、当該選択された端末装置へ、ユーザデータの送信、または、前記ＵＣ通信開始信号で通知された情報に基づき、当該選択された端末装置に第１の周波数帯での送信を行わせるＵＣ送信要求信号の送信、を行い
前記第２の基地局装置は、
前記選択された端末装置における送信待ちのユーザデータに関する情報を収集するとともに、前記ＵＣ通信開始信号を当該選択された端末装置へ送信し、
前記選択された端末装置は、前記第２の基地局装置から受信する前記ＵＣ通信開始信号に基づき、
アクセス権を取得する装置として指定された場合、前記第１の基地局装置へ、ユーザデータ、または、該第１の基地局装置に送信を行わせるためのＵＣ送信要求信号を送信し、
アクセス権を取得する装置として指定されない場合、前記第１の基地局装置に対する送信を行わずに、ユーザデータまたはＵＣ送信要求信号を受信するまで待機する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記端末装置は、アクセス権を取得する装置を指定して行われるユーザデータの伝送を第１の基地局装置と行うことを、前記連携制御装置に対して要求するＵＣ通信要求信号を生成して第２の基地局装置へ送信し、
前記第２の基地局装置は、前記端末装置から受信したＵＣ通信要求信号を前記連携制御装置へ出力し、
前記連携制御装置は、前記ＵＣ通信要求信号を前記第２の基地局装置から取得すると、前記第１の基地局装置と前記第１の周波数帯を用いて既に無線通信している他の前記端末装置が前記第１の周波数帯で受信した信号に基づいて、前記ＵＣ通信要求信号による要求を許可するか否かを判定する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記端末装置は、アクセス権を取得する装置を指定して行われるユーザデータの伝送を第１の基地局装置と行うことを、前記連携制御装置に対して要求するＵＣ通信要求信号を生成して第２の基地局装置へ送信し、
前記第２の基地局装置は、前記端末装置から受信したＵＣ通信要求信号を前記連携制御装置へ出力し、
前記連携制御装置は、前記ＵＣ通信要求信号を前記第２の基地局装置から取得すると、前記第１の基地局装置と前記第１の周波数帯を用いて既に無線通信している他の前記端末装置が前記第１の周波数帯で受信した信号に基づいて、前記ＵＣ通信要求信号による要求を許可するか否かを判定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項3】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の基地局装置は、前記第１の周波数帯を用いて通信している特定の前記端末装置との通信を、アクセス権を取得する装置を指定して行う通信とすることを要求するＬＣアシスト要求信号を生成して前記連携制御装置へ出力し、
前記連携制御装置は、前記ＬＣアシスト要求信号を前記第１の基地局装置から取得すると、特定の前記端末装置と前記第１の基地局装置との間のアクセス権を取得する装置を指定した通信を許可するか否かを判定し、許可する場合には特定の前記端末装置と前記第１の基地局装置とのいずれかをアクセス権を取得する装置として決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記第１の基地局装置は、前記第１の周波数帯を用いて通信している特定の前記端末装置との通信を、アクセス権を取得する装置を指定して行う通信とすることを要求するＬＣアシスト要求信号を生成して前記連携制御装置へ出力し、
前記連携制御装置は、前記ＬＣアシスト要求信号を前記第１の基地局装置から取得すると、特定の前記端末装置と前記第１の基地局装置との間のアクセス権を取得する装置を指定した通信を許可するか否かを判定し、許可する場合には特定の前記端末装置と前記第１の基地局装置とのいずれかをアクセス権を取得する装置として決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項4】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記連携制御装置は、前記第１の基地局装置と複数の前記端末装置との間で前記第１の周波数帯を用いて無線通信を行わせる場合、互いの信号を検出できない前記端末装置が当該無線通信を行わないようにする
ことを特徴とする無線通信システム。
前記連携制御装置は、前記第１の基地局装置と複数の前記端末装置との間で前記第１の周波数帯を用いて無線通信を行わせる場合、互いの信号を検出できない前記端末装置が当該無線通信を行わないようにする
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項5】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記端末装置は、前記第１の周波数帯を用いた前記第１の基地局装置との無線通信を終えると、当該無線通信の成否とその通信品質とのいずれか又は両方を示す通信報告情報を、前記第２の基地局装置を介して前記連携制御装置へ送信し、
前記連携制御装置は、前記端末装置から受信する前記通信報告情報を、当該無線通信においてアクセス権を取得した装置に対応付けて記憶する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記端末装置は、前記第１の周波数帯を用いた前記第１の基地局装置との無線通信を終えると、当該無線通信の成否とその通信品質とのいずれか又は両方を示す通信報告情報を、前記第２の基地局装置を介して前記連携制御装置へ送信し、
前記連携制御装置は、前記端末装置から受信する前記通信報告情報を、当該無線通信においてアクセス権を取得した装置に対応付けて記憶する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項6】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の基地局装置をアクセス権を取得する装置として、前記端末装置から前記第１の基地局装置への送信が行われる場合、又は、前記端末装置をアクセス権を取得する装置として、前記第１の基地局装置から前記端末装置への送信が行われる場合に、
前記連携制御装置は、前記第１の通信品質と、前記第１の基地局装置で送信しようとするユーザデータ、又は、前記端末装置で送信しようとするユーザデータとに基づいて、当該ユーザデータの伝送に要するフレーム長に関する情報を算出し、算出したフレーム長に関する情報を前記ＵＣ通信開始信号に含めて、前記第１の基地局装置又は前記端末装置へ送信し、
前記第１の基地局装置又は前記端末装置は、前記ＵＣ通信開始信号を受信すると、前記フレーム長に対応する時間だけ前記第１の周波数帯での送信を禁止させる情報を含む送信要求信号を相手方に送信して、前記第１の周波数帯におけるアクセス権を取得する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記第１の基地局装置をアクセス権を取得する装置として、前記端末装置から前記第１の基地局装置への送信が行われる場合、又は、前記端末装置をアクセス権を取得する装置として、前記第１の基地局装置から前記端末装置への送信が行われる場合に、
前記連携制御装置は、前記第１の通信品質と、前記第１の基地局装置で送信しようとするユーザデータ、又は、前記端末装置で送信しようとするユーザデータとに基づいて、当該ユーザデータの伝送に要するフレーム長に関する情報を算出し、算出したフレーム長に関する情報を前記ＵＣ通信開始信号に含めて、前記第１の基地局装置又は前記端末装置へ送信し、
前記第１の基地局装置又は前記端末装置は、前記ＵＣ通信開始信号を受信すると、前記フレーム長に対応する時間だけ前記第１の周波数帯での送信を禁止させる情報を含む送信要求信号を相手方に送信して、前記第１の周波数帯におけるアクセス権を取得する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項7】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の基地局装置をアクセス権を取得する装置として、前記端末装置から前記第１の基地局装置への送信が行われる場合、又は、前記端末装置をアクセス権を取得する装置として、前記第１の基地局装置から前記端末装置への送信が行われる場合に、
前記連携制御装置は、前記第１の基地局装置で送信しようとするユーザデータ、又は、前記端末装置で送信しようとするユーザデータに基づいて、アクセス権を取得する装置を指定した通信の終了条件を決定し、決定した終了条件を前記ＵＣ通信開始信号に含めて前記第１の基地局装置又は前記端末装置へ送信し、
前記第１の基地局装置又は前記端末装置は、前記ＵＣ通信開始信号で指定された終了条件が満たされるまで、指定されたアクセス権を取得する装置のみが当該アクセス権を持つ通信を継続する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記第１の基地局装置をアクセス権を取得する装置として、前記端末装置から前記第１の基地局装置への送信が行われる場合、又は、前記端末装置をアクセス権を取得する装置として、前記第１の基地局装置から前記端末装置への送信が行われる場合に、
前記連携制御装置は、前記第１の基地局装置で送信しようとするユーザデータ、又は、前記端末装置で送信しようとするユーザデータに基づいて、アクセス権を取得する装置を指定した通信の終了条件を決定し、決定した終了条件を前記ＵＣ通信開始信号に含めて前記第１の基地局装置又は前記端末装置へ送信し、
前記第１の基地局装置又は前記端末装置は、前記ＵＣ通信開始信号で指定された終了条件が満たされるまで、指定されたアクセス権を取得する装置のみが当該アクセス権を持つ通信を継続する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項8】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記連携制御装置は、前記ＵＣ通信開始信号に、前記第１の基地局装置から複数の前記端末装置へのマルチユーザ同時送信、又は、複数の前記端末装置から前記第１の基地局装置へのマルチユーザ同時送信を指定する情報を含める
ことを特徴とする無線通信システム。
前記連携制御装置は、前記ＵＣ通信開始信号に、前記第１の基地局装置から複数の前記端末装置へのマルチユーザ同時送信、又は、複数の前記端末装置から前記第１の基地局装置へのマルチユーザ同時送信を指定する情報を含める
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項9】
ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質、及び、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質のいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択する連携制御装置と、を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記連携制御装置が、前記ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択する第１のステップと、
前記連携制御装置が、決定されたアクセス権を取得する装置を通知するＵＣ通信開始信号を生成し、前記第１の基地局装置と第２の基地局装置へ出力する第２のステップと、
前記第２の基地局装置が、前記連携制御装置から入力されたＵＣ通信開始信号を前記端末装置へ送信する第３のステップと、
アクセス権を取得する装置として通知された前記第１の基地局装置又は前記端末装置が、前記連携制御装置から前記ＵＣ通信開始信号を受信すると、前記第１の周波数帯におけるアクセス権を取得し、前記第１の周波数帯を用いて前記第１の基地局装置を介してユーザデータの伝送を行う第４のステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
前記連携制御装置が、前記ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択する第１のステップと、
前記連携制御装置が、決定されたアクセス権を取得する装置を通知するＵＣ通信開始信号を生成し、前記第１の基地局装置と第２の基地局装置へ出力する第２のステップと、
前記第２の基地局装置が、前記連携制御装置から入力されたＵＣ通信開始信号を前記端末装置へ送信する第３のステップと、
アクセス権を取得する装置として通知された前記第１の基地局装置又は前記端末装置が、前記連携制御装置から前記ＵＣ通信開始信号を受信すると、前記第１の周波数帯におけるアクセス権を取得し、前記第１の周波数帯を用いて前記第１の基地局装置を介してユーザデータの伝送を行う第４のステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項10】
ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、前記端末装置のユーザデータの伝送を制御する連携制御装置とを備える無線通信システムにおける前記連携制御装置であって、
前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質と、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質とのいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置の中から、前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択するとともに、当該ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択し、少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を、前記第１の基地局装置と第２の基地局装置とに出力する経路評価部
を有することを特徴とする連携制御装置。
前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質と、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質とのいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置の中から、前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択するとともに、当該ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択し、少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を、前記第１の基地局装置と第２の基地局装置とに出力する経路評価部
を有することを特徴とする連携制御装置。
【請求項11】
ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質、及び、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質のいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択する連携制御装置とを備える無線通信システムにおける、前記選択された端末装置であって、
前記連携制御装置が決定するアクセス権を取得する装置の指定を含むＵＣ通信開始信号を、前記第２の基地局装置から受信する受信部と、
前記ＵＣ通信開始信号により、アクセス権を取得する装置として指定された場合、前記第１の基地局装置へ、ユーザデータ、または、該第１の基地局装置に送信を行わせるためのＵＣ送信要求信号を送信する送信部と
を有する端末装置。
前記連携制御装置が決定するアクセス権を取得する装置の指定を含むＵＣ通信開始信号を、前記第２の基地局装置から受信する受信部と、
前記ＵＣ通信開始信号により、アクセス権を取得する装置として指定された場合、前記第１の基地局装置へ、ユーザデータ、または、該第１の基地局装置に送信を行わせるためのＵＣ送信要求信号を送信する送信部と
を有する端末装置。
【請求項12】
ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記端末装置のユーザデータの伝送を制御する連携制御装置とを備える無線通信システムにおけるライセンスバンド基地局装置であって、
前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う通信部と、
前記通信部を介して前記端末装置に関する情報を収集する収集部と、
少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を通知するＵＣ通信開始信号を生成する生成部と
を有し、
端末装置への下り回線のユーザデータ伝送の場合、前記連携制御装置から、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択した情報を受信した場合に、受信した前記情報に基づいて、前記生成部によりＵＣ通信開始信号を生成し、
端末装置からの上り回線のユーザデータ伝送の場合、前記端末装置に関して前記収集部により収集した情報を前記連携制御装置に提供し、前記連携制御装置から複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択した情報を受信した場合に、当該受信した情報に基づいて、前記生成部によりＵＣ通信開始信号を生成し、
前記生成されたＵＣ通信開始信号を、前記通信部を介して、前記選択された端末装置に送信する
ことを特徴とするライセンスバンド基地局装置。
前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う通信部と、
前記通信部を介して前記端末装置に関する情報を収集する収集部と、
少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を通知するＵＣ通信開始信号を生成する生成部と
を有し、
端末装置への下り回線のユーザデータ伝送の場合、前記連携制御装置から、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択した情報を受信した場合に、受信した前記情報に基づいて、前記生成部によりＵＣ通信開始信号を生成し、
端末装置からの上り回線のユーザデータ伝送の場合、前記端末装置に関して前記収集部により収集した情報を前記連携制御装置に提供し、前記連携制御装置から複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択した情報を受信した場合に、当該受信した情報に基づいて、前記生成部によりＵＣ通信開始信号を生成し、
前記生成されたＵＣ通信開始信号を、前記通信部を介して、前記選択された端末装置に送信する
ことを特徴とするライセンスバンド基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信システム、無線通信方法、連携制御装置、端末装置、及び、ライセンスバンド基地局装置に関する。本願は、２０１４年８月２１日に出願された特願２０１４−１６８７６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
３ＧＰＰ（登録商標、以下同様）（Third Generation Partnership Project）規格に従う様々な無線通信システムが登場している。３ＧＰＰで規定されるＬＴＥ（登録商標、以下同様）（Long Term Evolution）規格に従う無線通信システムにおいては、ユーザデータの通信に用いられる論理的な通信経路（ユーザプレーン経路）が、サービングゲートウェイ及びセルラ基地局であるｅＮＢ（evolved Node B）を経由して、パケットゲートウェイ（PDN gateway）とユーザ装置との間に確立される。これにより、ユーザ装置は、確立されたユーザプレーン経路を用いて外部ネットワーク（インターネット等）との通信を実行することが可能となる。
ＬＴＥ規格の無線通信システムで用いられる周波数帯は、無線信号の送信に免許が必要となる。以下、無線信号の送信に免許が必要な周波数帯をライセンスバンドという。
【0003】
ＬＴＥ規格以外の無線通信システムには、無線信号の送信に免許が不要な周波数帯においてランダムアクセス方式に基づく無線通信を行うものがある。以下、無線信号の送信に免許が不要な周波数帯を共有周波数帯という。共有周波数帯には複数の無線通信システム及び複数のオーナーによる無線端末が混在するため、ライセンスバンドにおける無線通信に比べて、共有周波数帯における無線通信は通信品質が不安定になることがある。しかし、共有周波数帯における無線通信システム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１で規定される無線ＬＡＮシステムは、スループットが年々向上しており、主要な無線アクセスの一つとして普及している。特にスマートフォンの普及は、無線ＬＡＮシステムの利用の機会を著しく増大させている。また、共有周波数帯では、無線信号の送信に免許が不要であるため、多種多様の無線端末が普及している。
無線ＬＡＮシステムが用いることができる周波数帯である共有周波数帯は、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、６０ＧＨｚに割り当てられている。マイクロ波帯の２．４ＧＨｚと５ＧＨｚとにおいて、無線ＬＡＮシステムが日本国内で利用できる帯域は、およそ５００ＭＨｚある。また、日本国外においても同等又はそれ以上の帯域が、無線ＬＡＮシステムが利用可能な帯域として割り当てられている。
【0004】
ライセンスバンドにおける急激なトラヒックの増大に対応するため、共有周波数帯を用いることで無線通信システムの通信容量を増加させるは、非常に重要であると考えられる。共有周波数帯における無線通信を行う基地局装置は、指向性アンテナ、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ、ＯＦＤＭＡ、アナログビームフォーミングなどの高度な処理を行うことで、広いカバレッジ又は高スループットに対応することが期待されている。また、マルチユーザＭＩＭＯによる上り回線及び下り回線のスループット向上も検討されている。【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】3GPP TS 36.300 V10.6.0 (2011-12), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved UniversalTerrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 10)
【非特許文献2】IEEE Std 802.11ac(TM)-2013, IEEE Standard for Information technology -Telecommunications and information exchange between systems Local andmetropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, December 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、共有周波数帯を利用する基地局装置又は無線端末の周辺に、同じ共有周波数帯でランダムアクセス方式に基づく無線通信を行う他の無線装置が存在し、かつ、係る他の無線装置によるトラヒックが無線リソースをひっ迫させている場合、隠れ端末問題（信号の到達範囲外にある端末同士が同時に別の端末に送信したデータが衝突すること）により共有周波数帯における無線通信のスループットの著しい低下を招いたり、マルチユーザ同時通信の効率的な活用が難しかったりするという問題があった。【0007】
上記事情に鑑み、本発明は、共有周波数帯における無線通信の利用効率を向上させる無線通信システム、無線通信方法、連携制御装置、連携制御装置、端末装置、及び、ライセンスバンド基地局装置を提供することを目的としている。【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を鑑み、本発明は、ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、
前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、
前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質と、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質とのいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置の中から、前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択するとともに、当該ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択する連携制御装置と、
を備え、
前記連携制御装置は、
前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれか又は両方から入力された情報から、少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を決定し、
前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれか又は両方に前記通信条件を通知するＵＣ通信開始信号を生成し、
前記ＵＣ通信開始信号を、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とへ出力し、
前記第１の基地局装置は、
前記選択された端末装置がアクセス権を取得する装置として指定された場合、当該選択された端末装置に対する送信を行わずに、ユーザデータまたはＵＣ送信要求信号を受信するまで待機し、
前記選択された端末装置がアクセス権を取得する装置として指定されない場合、当該選択された端末装置へ、ユーザデータの送信、または、前記ＵＣ通信開始信号で通知された情報に基づき、当該選択された端末装置に第１の周波数帯での送信を行わせるＵＣ送信要求信号の送信、を行い
前記第２の基地局装置は、
前記選択された端末装置における送信待ちのユーザデータに関する情報を収集するとともに、前記ＵＣ通信開始信号を当該選択された端末装置へ送信し、
前記選択された端末装置は、前記第２の基地局装置から受信する前記ＵＣ通信開始信号に基づき、
アクセス権を取得する装置として指定された場合、前記第１の基地局装置へ、ユーザデータ、または、該第１の基地局装置に送信を行わせるためのＵＣ送信要求信号を送信し、
アクセス権を取得する装置として指定されない場合、前記第１の基地局装置に対する送信を行わずに、ユーザデータまたはＵＣ送信要求信号を受信するまで待機する
ことを特徴とする無線通信システムを提供する。
【0009】
典型例として、前記端末装置は、アクセス権を取得する装置を指定して行われるユーザデータの伝送を第１の基地局装置と行うことを、前記連携制御装置に対して要求するＵＣ通信要求信号を生成して第２の基地局装置へ送信し、前記第２の基地局装置は、前記端末装置から受信したＵＣ通信要求信号を前記連携制御装置へ出力し、
前記連携制御装置は、前記ＵＣ通信要求信号を前記第２の基地局装置から取得すると、前記第１の基地局装置と前記第１の周波数帯を用いて既に無線通信している他の前記端末装置が前記第１の周波数帯で受信した信号に基づいて、前記ＵＣ通信要求信号による要求を許可するか否かを判定する。
【0010】
別の典型例として、前記第１の基地局装置は、前記第１の周波数帯を用いて通信している特定の前記端末装置との通信を、アクセス権を取得する装置を指定して行う通信とすることを要求するＬＣアシスト要求信号を生成して前記連携制御装置へ出力し、前記連携制御装置は、前記ＬＣアシスト要求信号を前記第１の基地局装置から取得すると、特定の前記端末装置と前記第１の基地局装置との間のアクセス権を取得する装置を指定した通信を許可するか否かを判定し、許可する場合には特定の前記端末装置と前記第１の基地局装置とのいずれかをアクセス権を取得する装置として決定する。
【0011】
好適例として、前記連携制御装置は、前記第１の基地局装置と複数の前記端末装置との間で前記第１の周波数帯を用いて無線通信を行わせる場合、互いの信号を検出できない前記端末装置が当該無線通信を行わないようにする。別の好適例として、前記端末装置は、前記第１の周波数帯を用いた前記第１の基地局装置との無線通信を終えると、当該無線通信の成否とその通信品質とのいずれか又は両方を示す通信報告情報を、前記第２の基地局装置を介して前記連携制御装置へ送信し、
前記連携制御装置は、前記端末装置から受信する前記通信報告情報を、当該無線通信においてアクセス権を取得した装置に対応付けて記憶する。
【0012】
別の典型例として、前記第１の基地局装置をアクセス権を取得する装置として、前記端末装置から前記第１の基地局装置への送信が行われる場合、又は、前記端末装置をアクセス権を取得する装置として、前記第１の基地局装置から前記端末装置への送信が行われる場合に、前記連携制御装置は、前記第１の通信品質と、前記第１の基地局装置で送信しようとするユーザデータ、又は、前記端末装置で送信しようとするユーザデータとに基づいて、当該ユーザデータの伝送に要するフレーム長に関する情報を算出し、算出したフレーム長に関する情報を前記ＵＣ通信開始信号に含めて、前記第１の基地局装置又は前記端末装置へ送信し、
前記第１の基地局装置又は前記端末装置は、前記ＵＣ通信開始信号を受信すると、前記フレーム長に対応する時間だけ前記第１の周波数帯での送信を禁止させる情報を含む送信要求信号を相手方に送信して、前記第１の周波数帯におけるアクセス権を取得する。
【0013】
別の好適例として、前記第１の基地局装置をアクセス権を取得する装置として、前記端末装置から前記第１の基地局装置への送信が行われる場合、又は、前記端末装置をアクセス権を取得する装置として、前記第１の基地局装置から前記端末装置への送信が行われる場合に、前記連携制御装置は、前記第１の基地局装置で送信しようとするユーザデータ、又は、前記端末装置で送信しようとするユーザデータに基づいて、アクセス権を取得する装置を指定した通信の終了条件を決定し、決定した終了条件を前記ＵＣ通信開始信号に含めて前記第１の基地局装置又は前記端末装置へ送信し、
前記第１の基地局装置又は前記端末装置は、前記ＵＣ通信開始信号で指定された終了条件が満たされるまで、指定されたアクセス権を取得する装置のみが当該アクセス権を持つ通信を継続する。
別の好適例として、前記連携制御装置は、前記ＵＣ通信開始信号に、前記第１の基地局装置から複数の前記端末装置へのマルチユーザ同時送信、又は、複数の前記端末装置から前記第１の基地局装置へのマルチユーザ同時送信を指定する情報を含める。
【0014】
本発明はまた、ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質、及び、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質のいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択する連携制御装置と、を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記連携制御装置が、前記ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択する第１のステップと、
前記連携制御装置が、決定されたアクセス権を取得する装置を通知するＵＣ通信開始信号を生成し、前記第１の基地局装置と第２の基地局装置へ出力する第２のステップと、
前記第２の基地局装置が、前記連携制御装置から入力されたＵＣ通信開始信号を前記端末装置へ送信する第３のステップと、
アクセス権を取得する装置として通知された前記第１の基地局装置又は前記端末装置が、前記連携制御装置から前記ＵＣ通信開始信号を受信すると、前記第１の周波数帯におけるアクセス権を取得し、前記第１の周波数帯を用いて前記第１の基地局装置を介してユーザデータの伝送を行う第４のステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法も提供する。
【0015】
本発明はまた、ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、前記端末装置のユーザデータの伝送を制御する連携制御装置とを備える無線通信システムにおける前記連携制御装置であって、前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質と、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質とのいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置の中から、前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択するとともに、当該ユーザデータの伝送に対し、前記第１の基地局装置と前記選択された端末装置のいずれの装置がアクセス権を取得するかを選択し、少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を、前記第１の基地局装置と第２の基地局装置とに出力する経路評価部
を有することを特徴とする連携制御装置も提供する。
【0016】
本発明はまた、ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第２の基地局装置と、前記第１の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第１の通信品質、及び、前記第２の基地局装置と前記端末装置とが行う無線通信における第２の通信品質のいずれか又は両方に基づいて、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択する連携制御装置とを備える無線通信システムにおける、前記選択された端末装置であって、前記連携制御装置が決定するアクセス権を取得する装置の指定を含むＵＣ通信開始信号を、前記第２の基地局装置から受信する受信部と、
前記ＵＣ通信開始信号により、アクセス権を取得する装置として指定された場合、前記第１の基地局装置へ、ユーザデータ、または、該第１の基地局装置に送信を行わせるためのＵＣ送信要求信号を送信する送信部と
を有する端末装置も提供する。
【0017】
本発明はまた、ランダムアクセス方式に基づいた無線通信が行われる第１の周波数帯、及び、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯を用いた無線通信を行う複数の端末装置と、前記第１の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う第１の基地局装置と、前記端末装置のユーザデータの伝送を制御する連携制御装置とを備える無線通信システムにおけるライセンスバンド基地局装置であって、前記第２の周波数帯を用いて前記端末装置と無線通信を行う通信部と、
前記通信部を介して前記端末装置に関する情報を収集する収集部と、
少なくともアクセス権を取得する装置の指定を含む、第１の周波数帯での通信条件を通知するＵＣ通信開始信号を生成する生成部と
を有し、
端末装置への下り回線のユーザデータ伝送の場合、前記連携制御装置から、複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択した情報を受信した場合に、受信した前記情報に基づいて、前記生成部によりＵＣ通信開始信号を生成し、
端末装置からの上り回線のユーザデータ伝送の場合、前記端末装置に関して前記収集部により収集した情報を前記連携制御装置に提供し、前記連携制御装置から複数の前記端末装置のうち前記第１の基地局装置を介してユーザデータを伝送する端末装置を選択した情報を受信した場合に、当該受信した情報に基づいて、前記生成部によりＵＣ通信開始信号を生成し、
前記生成されたＵＣ通信開始信号を、前記通信部を介して、前記選択された端末装置に送信する
ことを特徴とするライセンスバンド基地局装置も提供する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、連携制御装置が第１の周波数帯である共有周波数帯を用いた無線通信を行う端末装置を選択し、共有周波数帯におけるアクセス権の取得を、共有周波数帯と異なる第２の周波数帯の通信を用いて制御することにより、共有周波数帯における隠れ端末問題によるスループット低下を防いだり、アクセス権取得装置の数を増やしたり、マルチユーザ同時送信を効率的に行わせたりすることができる。これにより、共有周波数帯における無線通信の利用効率を向上させることが可能となる。【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１の実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図2】第１の実施形態における端末装置１の構成を示すブロック図である。
【図3】第１の実施形態における端末装置１が行う端末通信処理を示すフローチャートである。
【図4】第１の実施形態における共有周波数帯基地局装置２の構成を示すブロック図である。
【図5】第１の実施形態におけるシナリオ３とシナリオ４とにおいて、共有周波数帯基地局装置２が行う下り回線の通信処理を示すフローチャートである。
【図6】第１の実施形態におけるシナリオ１とシナリオ２とにおいて、共有周波数帯基地局装置２が行う上り回線の通信処理を示すフローチャートである。
【図7】第１の実施形態におけるライセンスバンド基地局装置３の構成を示すブロック図である。
【図8】第１の実施形態におけるシナリオ３とシナリオ４との場合の、ライセンスバンド基地局装置３が行う制御処理を示すフローチャートである。
【図9】第１の実施形態におけるシナリオ１とシナリオ２との場合の、ライセンスバンド基地局装置３が行う制御処理を示すフローチャートである。
【図10】第２の実施形態におけるシナリオ１とシナリオ２とにおいて、共有周波数帯基地局装置２が行う上り回線の通信処理を示すフローチャートである。
【図11】第１及び第２の実施形態におけるＬＣ−ＵＣ連携制御装置５の構成を示すブロック図である。
【図12】第１及び第２の実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図13】第１及び第２の実施形態における無線通信システムの異なる構成例を示すブロック図である。
【図14】第１の実施形態のシナリオ１における、上り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。
【図15】第１の実施形態のシナリオ２における、マルチユーザ上り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。
【図16】第１の実施形態のシナリオ３における、下り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。
【図17】第１の実施形態のシナリオ４における、マルチユーザ下り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。
【図18】第２の実施形態のシナリオ２における、上り回線におけるマルチユーザ通信のＭＡＣシーケンスの一例である。
【図19】シミュレーションの対象とした無線通信システムのモデルを示す図である。
【図20】シミュレーションの対象とした三つのＭＡＣシーケンスを示す図である。
【図22】シミュレーションの対象とした無線通信システムのモデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における無線通信システム、無線通信方法、連携制御装置、端末装置、及び、ライセンスバンド基地局装置を説明する。実施形態における無線通信システムは、無線ＬＡＮシステムをはじめとする免許が不要な周波数帯である第１の周波数帯における無線通信を、第１の周波数帯以外の第２の周波数帯における無線通信を用いて制御することで、通信品質を改善する。
この場合の第２の周波数帯における無線通信は、予期しない無線通信回線の切断や著しいスループットの変化などが生じにくい無線通信として確立できることが望ましい。そのため、第２の周波数帯として、ランダムアクセス方式以外の無線通信が行われる周波数帯を好適に用いることができる。例えば、ＬＴＥをはじめとする免許が必要な周波数帯であるライセンスバンドを第２の周波数帯に用いるようにしてもよい。
以下、第１の周波数帯を共有周波数帯とし、第２の周波数帯をライセンスバンドとして説明する。
【0021】
すなわち、実施形態における無線通信システムは、共有周波数帯（第１の周波数帯）での無線通信におけるアクセス権取得を行う無線装置を、ライセンスバンド（第２の周波数帯）で送受信する信号を用いて制御することで、共有周波数帯の利用効率を向上させる。アクセス権取得を行う端末装置をこのように制御することで、受信側の装置がアクセス権を取得して通信相手に送信させたり、アクセス権を取得した端末装置とそれ以外の端末装置に同時に信号を送信させたりすることを可能にする。以下、端末装置にアクセス権を取得させることで通信品質を向上させる第１の実施形態と、端末装置と無線通信する基地局装置にアクセス権を取得させることで通信品質を向上させる第２の実施形態を示す。
【0022】
（第１の実施形態）図１は、第１の実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
無線通信システムは、複数の端末装置１、共有周波数帯基地局装置２、ライセンスバンド基地局装置３、ゲートウェイ４及びＬＣ−ＵＣ連携制御装置５を備えている。
共有周波数帯基地局装置２、ライセンスバンド基地局装置３、ゲートウェイ４及びＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、通信可能に接続されている。また、ゲートウェイ４は、外部ネットワーク６、例えばインターネットに通信可能に接続されている。無線通信システムに備えられている装置が外部ネットワーク６と送受信する信号は、ゲートウェイ４を経由する。
【0023】
無線通信システムが備える各構成要素は、３ＧＰＰ規格で規定されるＬＴＥ／ＳＡＥ（Long Term Evolution / System Architecture Evolution）などに従って無線通信を行う。３ＧＰＰ規格の用語に従えば、端末装置１はUser Equipment（UE）に置き換えられ、ライセンスバンド基地局装置３はevolved Node Bに置き換えられる。また、ゲートウェイ４は、パケットゲートウェイ又はサービングゲートウェイとしての機能を有し、外部ネットワーク６との接続点として動作する。
無線通信システムにおけるライセンスバンド基地局装置３と端末装置１との間における無線アクセスには、必要な設計上の変更を施した上で、他の無線アクセスの技術を適用可能である。
【0024】
共有周波数帯基地局装置２と端末装置１との間では、無線ＬＡＮシステムである標準化規格ＩＥＥＥ８０２．１１、無線ＰＡＮ（Personal Area Network）システムである標準化規格ＩＥＥＥ８０２．１５、又は、３ＧＰＰ規格で定められる共有周波数帯の活用規格ＬＴＥ−ＬＡＡ（Licensed Assisted Access）で定められる無線通信を行う。【0025】
端末装置１は、ライセンスバンド基地局装置３及び共有周波数帯基地局装置２のいずれとも無線通信することが可能である。端末装置１と各基地局装置との無線通信の方式は、上記の例に限られず、任意である。例えば、ＣＣＫ（Complementary Code Keying）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）を初めとするＳＣ（Single Carrier）送信、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）などの、いずれの方式を用いてもよい。
また、上り回線に用いる方式と下り回線に用いる方式とは、同一の方式であってもよいし、異なる方式であってもよい。ここで、下り回線とは、共有周波数帯基地局装置２又はライセンスバンド基地局装置３から端末装置１へユーザデータ信号を伝送することである。一方、上り回線は、端末装置１から共有周波数帯基地局装置２又はライセンスバンド基地局装置３へユーザデータ信号を伝送することである。
【0026】
無線通信システムにおける各構成要素であるノードのそれぞれは、固有の識別情報を有する。識別情報には、例えば当該ノードのＩＰアドレス、トンネルエンドポイント識別子、ネットワークアドレスなどが用いられる。また、ライセンスバンド基地局装置３及び共有周波数帯基地局装置２の識別情報には、当該基地局装置が形成する通信セルを識別するための物理セルＩＤ（Physical Cell ID）が含まれていてもよい。
ＩＰアドレスは、無線通信システムにおいてノードを一意に識別するアドレス値である。
トンネルエンドポイント識別子（Tunnel Endpoint Identifier：ＴＥＩＤ）は、ノード間を論理的に接続するベアラ（ＧＴＰ（GPRS Tunneling Protocol）トンネル）の端点を識別する識別子である。
ネットワークアドレスは、無線通信システムが複数のサブネットに分割されている場合に、ノードが属するサブネットを識別するアドレス値である。
無線通信システム内のノードは、他のノードの識別情報に基づいて他のノードを識別し、識別した他のノードとの間で信号を送受信することが可能となる。
【0027】
端末装置１は、共有周波数帯における周波数チャネルであるアンライセンスチャネル（Unlicense Channel：ＵＣ）を介して、共有周波数帯基地局装置２と無線通信を行うことができる。また、端末装置１は、ライセンスバンドにおける周波数チャネルであるライセンスチャネル（License Channel：ＬＣ）を介して、ライセンスバンド基地局装置３と無線通信を行うことができる。
【0028】
ライセンスバンド基地局装置３は、制御信号及びユーザデータ信号をゲートウェイ４と送受信することが可能である。共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１へ送信する信号を、ライセンスバンド基地局装置３又はゲートウェイ４から受信することができる。また、共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１から受信する信号を、ライセンスバンド基地局装置３又はゲートウェイ４へ送信することができる。
共有周波数帯基地局装置２は、ライセンスバンド基地局装置３又はゲートウェイ４のいずれか一方あるいは両方と接続されていてもよい。そのため、図１においては、共有周波数帯基地局装置２とライセンスバンド基地局装置３とを接続する線、及び、共有周波数帯基地局装置２とゲートウェイ４とを接続する線は、点線で記載されている。
【0029】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１へ送信するユーザデータ信号及び端末装置１から受信するユーザデータ信号を伝送する際にＵＣとＬＣとのいずれを用いるか、又は両方を用いるかを選択して、ユーザデータ信号を伝送する経路を決定するとともに、本発明によるアクセス権を取得する装置（以下、アクセス権取得装置という）の制御を行うか否かを決定する。また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ライセンスバンド基地局装置３と共有周波数帯基地局装置２とが複数存在する場合、いずれの基地局装置からのリンクをユーザデータ信号の伝送に用いるかを決定してもよい。
【0030】
以下、第１の実施形態の無線通信システムにおける端末装置１、共有周波数帯基地局装置２及びライセンスバンド基地局装置３それぞれの構成を説明する。図２は、第１の実施形態における端末装置１の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、端末装置１は、ライセンスチャネル（ＬＣ）用アンテナ１０１、ＬＣ送受信部１０２、ＬＣ送信信号変調部１０３、ＬＣ受信信号復号部１０４、アンライセンスチャネル（ＵＣ）用アンテナ１０５、ＵＣ送受信部１０６、ＵＣ送信信号変調部１０７、ＵＣ受信信号復号部１０８、ＵＣ制御信号取得部１０９、ランダムアクセス制御回路１１０、端末制御部１１１、及び記憶部１１２を備える。
なお、端末装置１は、ＬＣとＵＣとに対する個別のアンテナに代えて、ＬＣとＵＣとに用いる共用のアンテナを備えることも可能である。また、ＬＣ送受信部１０２とＵＣ送受信部１０６とにおいて、一部又は全ての回路が共用される構成としてもよい。
【0031】
端末装置１は、端末装置１の識別情報をライセンスバンド基地局装置３宛に送信し、ライセンスバンド基地局装置３に識別情報を記憶させる。この処理において、端末制御部１１１は、自装置の識別情報を含む信号を生成し、生成した信号をＬＣ送信信号変調部１０３へ出力する。ＬＣ送信信号変調部１０３は、端末制御部１１１から入力した信号を変調してＬＣ送受信部１０２へ出力する。ＬＣ送受信部１０２は、ＬＣ送信信号変調部１０３から入力した信号に対してアナログ信号への変換（Ａ／Ｄ変換）とアップコンバートとを施した後に、増幅してＬＣ用アンテナ１０１から送信する。ライセンスバンド基地局装置３は、端末装置１から識別情報を含む信号を受信すると当該識別情報を記憶し、識別情報の記憶が完了したことを示す情報及びライセンスバンド基地局装置３の識別情報を含む登録完了信号を端末装置１宛に送信する。
【0032】
端末装置１において、ＬＣ送受信部１０２は、ＬＣ用アンテナ１０１を介して登録完了信号を受信すると、受信した信号に対してダウンコンバート及びデジタル信号への変換（Ａ／Ｄ変換）を行う。ＬＣ送受信部１０２は、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換により得られた信号をＬＣ受信信号復号部１０４へ出力する。ＬＣ受信信号復号部１０４は、ＬＣ送受信部１０２から入力した信号を復調する。ＬＣ受信信号復号部１０４は、復調により得られた情報を、端末制御部１１１とＵＣ制御信号取得部１０９とへ出力する。
端末制御部１１１は、ＬＣ受信信号復号部１０４から入力される情報からライセンスバンド基地局装置３の識別情報を検出する。端末制御部１１１は、検出したライセンスバンド基地局装置３の識別情報を記憶部１１２に記憶させる。
このように、端末装置１とライセンスバンド基地局装置３との間における相互の識別情報の通知により、それぞれの装置において接続先が記憶され、ＬＣのリンクが確立する。
【0033】
端末装置１において、ＬＣのリンクが確立されると、ＵＣ送受信部１０６は、周辺に位置する共有周波数帯基地局装置２が送信している制御信号を、ＵＣ用アンテナ１０５を介して受信する。ＵＣ送受信部１０６は、受信した信号に対してダウンコンバート及びデジタル信号への変換（Ａ／Ｄ変換）を行う。ＵＣ送受信部１０６は、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換により得られた信号をＵＣ受信信号復号部１０８へ出力する。ＵＣ受信信号復号部１０８は、ＵＣ送受信部１０６から入力した信号を復調する。ＵＣ受信信号復号部１０８は、復調により得られた共有周波数帯基地局装置２の識別情報を端末制御部１１１へ出力する。
端末制御部１１１は、ＵＣ受信信号復号部１０８から入力した共有周波数帯基地局装置２の識別情報を記憶部１１２に記憶させる。
端末制御部１１１は、記憶部１１２に記憶させる共有周波数帯基地局装置２の識別情報ごとに、当該識別情報を取得した際の通信品質に関するパラメータを対応付けて記憶させてもよい。端末制御部１１１は、係る通信品質に関するパラメータを、ＵＣ送受信部１０６又はＵＣ受信信号復号部１０８から取得することができる。通信品質に関するパラメータには、受信レベル、チャネルの時間変動量、誤り率、チャネルの空間相関などが含まれる。
また、端末装置１は、周辺に位置する他の端末装置１の識別情報を、共有周波数帯基地局装置２の識別情報と同様に取得して記憶してもよい。この際、例えば端末装置１は、周辺に位置する他の端末装置１がＵＣ又はＬＣで送信する信号に含まれるヘッダ情報から、当該他の端末装置１の識別情報を取得できる。
更に、端末装置１は、ＵＣ又はＬＣで受信する周辺に位置する他の端末装置１からの送信信号に宛先として含まれる共有周波数帯基地局装置２又はライセンスバンド基地局装置３の識別情報を取得し、当該識別情報を上記他の端末装置１の識別情報に対応付けて記憶してもよい。
【0034】
端末装置１は、記憶した共有周波数帯基地局装置２及び他の端末装置１の識別情報をライセンスバンド基地局装置３へ送信するか、あるいは、予め指定された共有周波数帯基地局装置２の識別情報を検出したかどうかをライセンスバンド基地局装置３へ送信する。ここで、予め指定された共有周波数帯基地局装置２とは、端末装置１を有するユーザが契約しているオペレータが用いているＳＳＩＤ（Service Set Identifier）で識別される共有周波数帯基地局装置２や、ライセンスバンド基地局装置３とＬＣのリンクを確立した際に通知されたライセンスバンド基地局装置３の通信セル内に存在する共有周波数帯基地局装置２である。また、係る予め指定された共有周波数帯基地局装置２は、本発明による連携動作が可能な共有周波数帯を用いて端末装置１と無線通信を行うことができる。
また、上述した共有周波数帯を利用する通信装置の識別情報に関する情報をライセンスバンド基地局装置３へ送信する際の、端末装置１における各構成要素の動作は、自装置の識別情報をライセンスバンド基地局装置３へ送信する際の動作と同様に行われる。
【0035】
ライセンスバンド基地局装置３は、端末装置１に対し、ＵＣ情報要求信号を、ＬＣを介して送信してもよい。ＵＣ情報要求信号は、端末装置１が記憶している共有周波数帯基地局装置２及び他の端末装置１の識別情報に関する情報と、端末装置１が測定した周辺のＵＣの無線環境情報とのいずれか一方又は両方の通知を要求する信号である。ＵＣ情報要求信号を受信した端末装置１は、記憶している共有周波数帯基地局装置２及び他の端末装置１の識別情報と回線利用情報とを含むＵＣ情報から、ライセンスバンド基地局装置３へ送信する情報を生成してもよい。回線利用情報には、端末装置１が測定した、ＵＣにおける無線通信の利用に関する情報、例えばＵＣにおける無線通信の頻度、ＵＣの利用率、受信レベルなどが含まれる。
端末装置１は、上記ＵＣ情報要求信号を受信することにより、自装置内のＵＣを用いる通信に関する回路の電源を入れるように制御することもできる。
【0036】
また、端末装置１における下り回線と上り回線とのいずれか一方又はその両方の無線通信を共有周波数帯基地局装置２と行うことがＬＣ−ＵＣ連携制御装置５において決定され、かつ、当該共有周波数帯基地局装置２がスタンバイ状態となると、端末装置１は、ライセンスバンド基地局装置３からＵＣ通信開始信号（UC Transmission Request for Uplink / for Downlink）をＬＣで受信する。【0037】
端末装置１において、ＬＣ送受信部１０２が、ＬＣ用アンテナ１０１を介して、ＵＣ通信開始信号をライセンスバンド基地局装置３から受信すると、ＬＣ送受信部１０２におけるダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換とＬＣ受信信号復号部１０４における復号とにより、ＵＣ通信開始信号が復号される。ＬＣ受信信号復号部１０４は、ＵＣ通信開始信号をＵＣ制御信号取得部１０９へ出力する。このＵＣ通信開始信号を用いて、アクセス権の取得を端末装置１に行わせることを（ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５により）指示することで、従来のランダムアクセスによる通信と比較して、スループットを改善できる。本第１の実施形態では、アクセス権取得制御の形態として、以下の４つのシナリオが考えられる。【0038】
［シナリオ１］ アクセス権を取得してＵＣにおける上り回線のシングルユーザ送信を行う複数の端末装置１を、互いに隠れ端末の条件とならないように選択することで、パケット衝突を回避する。［シナリオ２］ アクセス権を取得してＵＣにおける上り回線のマルチユーザ同時送信を行う複数の端末装置１を選択し、上り回線送信要求信号の送信によりアクセス権（送信権）を取得させてＵＣを用いたマルチユーザ上り回線の送信を複数の端末装置１から行うことで、当該マルチユーザ上り回線送信のための制御信号のやり取りを省き、ＵＣを効率的に利用する。
［シナリオ３］ アクセス権を取得してＵＣにおける下り回線のシングルユーザ受信を行う端末装置１を選択し、下り回線送信要求信号の送信によりアクセス権（受信権）を取得させ、共有周波数帯基地局装置２にユーザデータの送信を行わせることで、共有周波数帯基地局装置２から隠れ端末状態となっている無線装置の送信信号が端末装置１でパケット衝突を引き起こすことを回避する。
［シナリオ４］ アクセス権を取得してＵＣにおける下り回線のマルチユーザ同時受信を行う複数の端末装置１を選択し、下り回線送信要求信号の送信によりアクセス権（受信権）を取得させて共有周波数帯基地局装置２にユーザデータの送信を行わせることで、共有周波数帯基地局装置２から隠れ端末状態となっている無線装置の送信信号が端末装置１でパケット衝突を引き起こすことを回避するとともに、ＵＣを用いたマルチユーザ下り回線送信のための制御信号のやり取りを省き、ＵＣを効率的に利用する。
【0039】
上述のＵＣ通信開始信号は、シナリオ１からシナリオ４までのいずれかを指定することができ、また、ＵＣを用いて無線通信を行う端末装置１及び共有周波数帯基地局装置２それぞれの識別情報、アクセス方法、アクセスタイミング、アクセス時間帯域、通信ビット数、及び、ＵＣの利用を終了する終了条件のいずれかを示すＵＣ利用指定情報を含めることができる。また、ＵＣ通信開始信号には、アクセス権を取得する装置を指定したＵＣの通信において伝送されるユーザデータのフレーム長に関する情報が含まれていてもよい。フレーム長は、フレームあたりのユーザデータのビット数、及び、共有周波数帯基地局装置２と端末装置１との間のチャネル情報や変調方式や符号化率や空間多重数などのＭＣＳインデックス（Modulation Code Scheme Index）などに基づいて算出される。
ＵＣ制御信号取得部１０９は、ＵＣ通信制御信号を、端末制御部１１１へ出力する。
【0040】
ここで、上り回線におけるマルチユーザ同時送信の実現方法は、ＯＦＤＭＡにより、当該ＵＣにおいて周波数方向に回線を分割して各端末装置１に割り当てるか、符号分割多重技術により回線ごとに異なる符号を各端末装置１に割り当てるか、空間多重技術を用いて空間信号処理により同時・同一周波数で送信された各端末装置１からの信号を検出するか、の三つの方法が考えられる。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５及びライセンスバンド基地局装置３は、周波数方向で回線を分割する場合、端末装置１が用いる周波数チャネルを、ＵＣ通信開始信号で端末装置１に通知することができる。
また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５及びライセンスバンド基地局装置３は、符号分割多重技術により回線を分割する場合、端末装置１に割り当てた符号を、ＵＣ通信開始信号で端末装置１に通知することができる。
また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５及びライセンスバンド基地局装置３は、空間（分割）多重技術により回線を多重する場合、各端末装置１のパイロット信号の送信ルールやデータパケット長に関する情報を、ＵＣ通信開始信号で端末装置１に通知することができる。
【0041】
また、下り回線におけるマルチユーザ同時通信の実現方法も、ＯＦＤＭＡにより周波数方向に回線を分割して各端末装置１に割り当てるか、符号分割多重技術により回線ごとに異なる符号を各端末装置１に割り当てるか、空間多重技術を用いて空間信号処理により各端末装置１への信号の干渉を抑えつつ同時・同一周波数での送信を行うか、の三つの方法が考えられる。【0042】
シナリオ１からシナリオ４のいずれのシナリオも、隠れ端末問題の解決により特定の端末装置１に対するＵＣのスループットの向上が期待できる。シナリオ１については、上り回線通信によるアクセス権取得時に、端末装置１同士が隠れ端末関係となりパケット衝突を引き起こすことを防ぐことができる。
シナリオ２〜４については、端末装置１同士が隠れ端末関係となりパケット衝突を引き起こすことを防ぐように端末装置１を選択できるとともに、端末装置１がマルチユーザ同時通信をトリガするため、共有周波数帯基地局装置２から見て隠れているＵＣを用いる端末装置１のパケットとの衝突を防ぐことができる。
【0043】
ＵＣ送信信号変調部１０７は、端末制御部１１１から入力される信号を変調してＵＣ送受信部１０６へ出力する。端末制御部１１１からＵＣ送信信号変調部１０７へ入力される信号は、制御信号やユーザデータ信号などである。ＵＣ送受信部１０６は、ランダムアクセス制御回路１１０から送信停止を指示されてない場合に、ＵＣ送信信号変調部１０７から入力される信号に対して、アナログ信号への変換及び搬送波周波数へのアップコンバートを行った後に、当該信号を増幅してＵＣ用アンテナ１０５から送信する。
ランダムアクセス制御回路１１０は、ＵＣ送受信部１０６が受信している信号の受信レベルが予め定められたしきい値以上である場合に、ＵＣ送受信部１０６に対して送信の停止を指示する。また、ランダムアクセス制御回路１１０は、ＵＣ受信信号復号部１０８が復号した信号に、一定時間の送信を禁止するＮＡＶ（Network Allocation Vector）の設定などのヴァーチャルキャリアセンスを指示する信号が含まれる場合に、当該信号が示す条件での送信の停止を、ＵＣ送受信部１０６に対して指示する。
【0044】
ＵＣ送受信部１０６は、ランダムアクセス制御回路１１０による送信の停止が解除されると、予め定められたランダムアクセス方式のルールに従い、ＵＣ送信信号変調部１０７から入力される信号の送信を行う。端末装置１が受信を行う場合は、ＵＣ用アンテナ１０５から取得した受信信号をＵＣ送受信部１０６においてダウンコンバートし、アナログデジタル変換してデジタル信号をＵＣ受信信号復号部１０８へ出力し、復号した情報を端末制御部１１１で得ることができる。
【0045】
従来の無線システムでは、送信を行いたいユーザデータ信号が端末制御部１１１で生成されれば、ランダムアクセス方式のルールに従い送信を行い、また、受信したいデータは共有周波数帯基地局装置２から送信され、受信するまで待機することとなる。本発明の方式では、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が、アクセス権を取得する装置を予め決定するところが従来と異なる。端末装置１は、このアクセス権取得装置が自（無線）装置１であると指定されていた場合、送信及び受信のいずれを行うときにも、ユーザデータ信号と、上り回線送信要求信号と下り回線送信要求信号とのいずれかの信号を送信することにより、アクセス権の取得を行う。
端末装置１は、上記アクセス権取得装置が、通信相手である共有周波数帯基地局装置２である場合には、送信したいデータが自端末装置１にあるときでも、アクセス権を取得する共有周波数帯基地局装置２から送信を指示する信号を受信するまで待機することで、パケット衝突を低減する効率的なＵＣの利用を行うことができる。
また、下り回線送信要求信号により、共有周波数帯基地局装置２からの信号を受信する場合には、予め受信したいユーザデータ信号が共有周波数帯基地局装置２で待機されているかを端末装置１が知る必要があり、ＬＣ回線によるＵＣ通信開始信号にこの通知機能を持たせることができる。
【0046】
第１の実施形態によるＵＣ通信が行われ、予め定められたＵＣ通信の条件を満たすと、端末制御部１１１は、ＵＣ送受信部１０６による通信（送信）の結果を示すＵＣ通信報告情報を生成し、生成したＵＣ通信報告情報をＬＣ送信信号変調部１０３へ出力することができる。ＵＣ通信報告情報は、共有周波数帯基地局装置２及び他の端末装置１の識別情報と同様に、ＬＣ送信信号変調部１０３における変調と、ＬＣ送受信部１０２におけるＤ／Ａ変換、アップコンバート及び増幅とが施されてライセンスバンド基地局装置３宛に送信される。
ＵＣ通信報告情報に含まれる送信の結果は、例えば、伝送すべきユーザデータ信号全てが欠けることなく伝送されたか否かを示す情報である。
【0047】
なお、端末装置１は、ＵＣ通信開始信号をライセンスバンド基地局装置３から受信しない場合において、無線ＬＡＮ通信のような公知のランダムアクセス方式のルールに従って共有周波数帯基地局装置２と無線通信を行ってもよい。又は、公知のランダムアクセス方式のルールと併用して、本発明によるアクセス権取得の制御によるアクセスを用い、共有周波数帯の通信を行うことができる。また、端末装置１において、ユーザの操作を受け付けることでＵＣを用いた無線通信を行うこと、又は、本発明によるアクセス権の制御によるＵＣを用いた無線通信を行うことを要求するＵＣ通信要求信号を端末制御部１１１が生成し、ＬＣ送信信号変調部１０３及びＬＣ送受信部１０２による送信処理、又は、ＵＣ送信信号変調部１０７及びＵＣ送受信部１０６による送信処理により、当該ＵＣ通信要求信号をＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信してもよい。
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１からの要求を受けて、ライセンスバンド基地局装置３から当該端末装置１へＵＣ通信開始信号を送信させるようにしてもよい。
【0048】
図３は、第１の実施形態における端末装置１が行う端末通信処理を示すフローチャートである。端末装置１において端末通信処理が開始されると、ＬＣ送受信部１０２、ＬＣ送信信号変調部１０３、及びＬＣ受信信号復号部１０４による信号処理を介して、端末制御部１１１がライセンスバンド基地局装置３と互いの識別情報の送受信及び記録を行うことにより、通信リンクを確立する（ステップＳ１０１）。
【0049】
ライセンスバンドにおける通信リンクが確立されると、ＵＣ送受信部１０６及びＵＣ受信信号復号部１０８は、自装置が接続可能な共有周波数帯基地局装置２を検出する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において検出された共有周波数帯基地局装置２の識別情報は、ライセンスバンド基地局装置３を経由してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５に通知される。なお、端末装置１は、ステップＳ１０２において検出した共有周波数帯基地局装置２の識別情報、又は、予め指定された識別情報を検出したか否かを示す情報を、共有周波数帯基地局装置２を経由してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ通知してもよい。
【0050】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が端末装置１の第１の実施形態によるＵＣ利用を決定すると、ライセンスバンド基地局装置３からＵＣ通信開始信号が送信され、ＬＣ送受信部１０２がＵＣ通信開始信号を受信する（ステップＳ１０３）。受信されたＵＣ通信開始信号は、ＬＣ送受信部１０２及びＬＣ受信信号復号部１０４における受信処理が施されて、端末制御部１１１へ入力される。端末制御部１１１は、ＵＣ通信開始信号に含まれるＵＣ利用指定情報を取得する（ステップＳ１０４）。
【0051】
端末制御部１１１、ＵＣ送信信号変調部１０７、及びＵＣ送受信部１０６は、上記ＵＣ利用指定情報に基づいて、指定された形式の送信信号を生成する。前述の４つのシナリオで説明すると、指定された形式の送信信号とは、シナリオ１の場合は上り回線のユーザデータ信号、シナリオ２の場合は上り回線送信要求信号、シナリオ３と４の場合は下り回線送信要求信号である。ＵＣ送受信部１０６は、ランダムアクセス制御回路１１０の制御に従い、ＵＣを用いた送信を行う（ステップＳ１０５）。
端末制御部１１１は、ＵＣ利用指定情報に含まれるＵＣの利用を終了する終了条件が満たされているか否かを判定し（ステップＳ１０６）、条件が満たされている場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０７に進める。条件が満たされていない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、端末制御部１１１は、処理をステップＳ１０５に戻して、ＵＣを用いた送信を継続させる。
【0052】
上記終了条件が満たされている場合、端末制御部１１１は、ＵＣを利用した送信の結果をＵＣ送受信部１０６から取得し、取得した送信の結果を含むＵＣ通信報告情報を生成する。ＵＣ通信報告情報は、ＬＣ送信信号変調部１０３及びＬＣ送受信部１０２における送信処理が施されて送信され、ライセンスバンド基地局装置３を経由してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ伝送される（ステップＳ１０７）。端末制御部１１１は、ＵＣ通信報告情報がライセンスバンド基地局装置３へ送信されると、端末通信処理を終了させる。
【0053】
図３に示した端末通信処理において、ステップＳ１０７を省くこともできる。即ち、端末装置１がＵＣ通信報告情報をＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信しない代わりに、共有周波数帯基地局装置２が、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ直接ＵＣ通信報告情報を出力するか、ライセンスバンド基地局装置３を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へＵＣ通信報告情報を出力することもできる。【0054】
図４は、第１の実施形態における共有周波数帯基地局装置２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、共有周波数帯基地局装置２は、ＵＣ用アンテナ２０５、ＵＣ送受信部２０６、ＵＣ送信信号変調部２０７、ＵＣ受信信号復号部２０８、ランダムアクセス制御回路２１０、基地局制御部２１１、記憶部２１２、ネットワーク通信部２１４、及び、アクセス制御管理部２１５を備える。
【0055】
共有周波数帯基地局装置２は、自装置の識別情報を周囲の端末装置１に通知するために、識別情報を含むビーコン信号の周期的な送信による報知を行う。基地局制御部２１１は、自装置の識別情報と自装置の機能に関する情報を含むビーコン情報を生成する。
ＵＣ送信信号変調部２０７は、基地局制御部２１１が生成したビーコン情報を入力し、ビーコン情報を変調する。ＵＣ送信信号変調部２０７は、ビーコン情報を変調して得られた信号にパイロット信号を付与して、ＵＣ送受信部２０６へ出力する。
ＵＣ送受信部２０６は、ＵＣ送信信号変調部２０７から入力する信号に対してＤ／Ａ変換、搬送波周波数へのアップコンバート及び増幅などを施して、ＵＣ用アンテナ２０５から送信する。ＵＣ送受信部２０６による信号の送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）に基づいた送信である。
【0056】
ランダムアクセス制御回路２１０は、ＵＣ送受信部２０６の送信タイミングを制御する。ランダムアクセス制御回路２１０は、端末装置１のランダムアクセス制御回路１１０と同様に、ＵＣ送受信部２０６が受信している信号の受信レベルが予め定められたしきい値以上である場合、又は、ＮＡＶの設定などのヴァーチャルキャリアセンスを指示する信号を受信した場合に、ＵＣ送受信部２０６に対して送信の停止を指示する。ＵＣ送受信部２０６は、ランダムアクセス制御回路２１０から送信の停止を指示されていない期間において、信号を送信する。なお、共有周波数帯基地局装置２がＣＳＭＡ／ＣＡに基づいた送信を行わない場合には、共有周波数帯基地局装置２は、ランダムアクセス制御回路２１０を備えなくてもよい。
【0057】
ＵＣ送受信部２０６は、端末装置１が送信した信号を、ＵＣ用アンテナ２０５を介して受信する。ＵＣ送受信部２０６は、受信した信号に対して増幅、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換などを施して得られた信号をＵＣ受信信号復号部２０８へ出力する。ＵＣ受信信号復号部２０８は、ＵＣ送受信部２０６から入力する信号を復号し、復号して得られた情報を基地局制御部２１１へ出力する。
基地局制御部２１１は、受信処理で得られた端末装置１の識別情報を、記憶部２１２に記憶させる。基地局制御部２１１は、記憶部２１２に記憶させた端末装置１の識別情報を、記憶させてから予め定めた時間が経過した後に削除してもよい。また、基地局制御部２１１は、記憶部２１２に記憶させた端末装置１の識別情報を、ネットワーク通信部２１４を介して、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信してもよい。
【0058】
第１の実施形態において、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が通信にＵＣを利用することを決定すると、共有周波数帯基地局装置２と端末装置１とが前述の４つのシナリオに応じて、ＵＣを介した無線通信を行う。【0059】
シナリオ１及びシナリオ２では、上り回線により端末装置１からのユーザデータを受信する。この場合、共有周波数帯基地局装置２は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５からの信号を受信せず、アクセス制御管理部２１５も具備せず、通常のランダムアクセス方式による受信として端末装置１からの信号を受信してもよい。又は、共有周波数帯基地局装置２は、ネットワーク通信部２１４を介して、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５からＵＣ利用指定情報を受信することもできる。シナリオ１及びシナリオ２のＵＣ利用指定情報に、上り回線を行う端末装置１の情報や、端末装置１で記憶している送信待ちユーザデータの情報、ＵＣ通信の終了条件を含めることができる。アクセス制御管理部２１５は、基地局制御部２１１を介して、ＵＣ利用指定情報を取得する。
【0060】
シナリオ３及びシナリオ４では、下り回線により、端末装置１へのユーザデータを送信する。共有周波数帯基地局装置２は、ネットワーク通信部２１４を介して、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５からＵＣ利用指定情報を受信する。シナリオ１及びシナリオ２のＵＣ利用指定情報には、上り回線を行う端末装置１の情報や、ユーザ端末に対し送信するユーザデータの情報、ＵＣ通信の終了条件を含めることができる。アクセス制御管理部２１５は、基地局制御部２１１を介してＵＣ利用指定情報を取得する。
更にネットワーク通信部２１４は、外部ネットワーク６からの端末装置１宛のユーザデータを、ゲートウェイ４を介して受信する。基地局制御部２１１は、ネットワーク通信部２１４が受信したユーザデータを、記憶部２１２に記憶させる。
【0061】
アクセス制御管理部２１５は、ＵＣ利用指定情報に含まれる識別情報が示す、端末装置１からの下り回線送信要求信号を受信するまで待機する。又は、ＵＣ利用指定情報において、指定された端末装置１へのユーザデータ送信に際し、共有周波数帯基地局装置２は全くアクセス権（送信権）の取得をしないのか、又は、共有周波数帯基地局装置２もアクセス権（送信権）の取得を行うとともに端末装置１もアクセス権（受信権）の取得を行ってユーザデータの送信を行うのか、を指定できる。共有周波数帯基地局装置２と端末装置１とがともにアクセス権を取得して下り回線のユーザデータの送信を行う場合は、アクセス制御管理部２１５はＵＣ利用指定情報に含まれる識別情報が示す端末装置１からの下り回線送信要求信号を受信するまで待機するのではなく、下り回線送信要求信号を待ち受けつつ、記憶部２１２に記憶された送信待ちユーザデータの送信を、アクセス権（送信権）を取得して行うことができる。
【0062】
また、シナリオ２、シナリオ３、及びシナリオ４において、ＵＣ受信信号復号部２０８は、ユーザデータの宛先の端末装置１による上り回線送信要求信号又は下り回線送信要求信号を検出すると、これをアクセス制御管理部２１５へ出力する。シナリオ２では、アクセス制御管理部２１５は、上り回線送信要求信号から、複数の端末装置１からの上り回線の送信が行われることを検出し、復号のための必要な準備を行う。必要な準備とは、例えばマルチユーザ同時通信の復号準備であり、必要なアナログデジタル変換ポートの起動や、ユーザ分離に必要な信号処理の待機、周波数帯域幅の変更、異なる複数の端末装置１のパイロット信号の復号の待機などがあげられる。
シナリオ４の場合も、アクセス制御管理部２１５は、複数の端末装置１への送信が必要となるため、マルチユーザ同時通信のために必要な準備を行う。必要な準備とは、ＯＦＤＭＡによるマルチユーザ同時送信の場合には、端末装置１への帯域割り当てや対応する変調、帯域幅の準備であり、符号化によるマルチユーザ多重の場合は、符号の通知の準備であり、空間多重によるマルチユーザ同時送信の場合には、複数の端末装置に対するチャネル情報取得の要求信号の生成や、複数の端末装置１に対して推定したチャネル情報を用いた送信ウエイトの演算などがあげられる。
【0063】
シナリオ３又はシナリオ４により、共有周波数帯基地局装置２に下り回線送信要求が入力されると、基地局制御部２１１は、下り回線送信要求の送信先として指定された一つ以上の端末装置１宛のユーザデータを、記憶部２１２から読み出す。基地局制御部２１１は、読み出したユーザデータをＵＣ送信信号変調部２０７へ出力する。当該ユーザデータには、ＵＣ送信信号変調部２０７における変調及びパイロット信号の付与が施される。ここで、アクセス権の取得及びＮＡＶの設定が通信相手である端末装置１により行われているため、共有周波数帯基地局装置２は、ランダムアクセス方式のための判定や待機を行うことなく、予め定められたＳＩＦＳ（Short Interframe Space）などの時間後に、ただちにユーザデータ信号を送信できる。
ＵＣ送信信号変調部２０７は、ユーザデータ信号をＵＣ送受信部２０６へ出力し、ＵＣ送受信部２０６は、Ｄ／Ａ変換、アップコンバート及び増幅などを施してＵＣ用アンテナ２０５を介して送信する。ここで、シナリオ１の場合のみ、従来の無線システムと同様に端末装置１からの信号を受信・復号できる。ただし、前述のように、端末装置１同士のパケット衝突の確率は低減できる。
【0064】
シナリオ１とシナリオ２との場合には、ＵＣ送受信部２０６で受信されるユーザデータの情報を、ＵＣ受信信号復号部２０８で取得する。シナリオ３とシナリオ４との場合には、ＵＣ受信信号復号部２０８は、ＵＣ送受信部２０６がユーザデータを端末装置１宛に送信した後に、当該端末装置１からのＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫを復号した信号に送信ビットが含まれていることを検出すると、この送信ビットを取得する。ＵＣ受信信号復号部２０８は、取得した送信ビットを基地局制御部２１１へ出力する。
基地局制御部２１１は、ＵＣ受信信号復号部２０８から入力する送信ビットに基づいて再送の要否を判定し、再送が必要であれば、当該ユーザデータを再度ＵＣ送信信号変調部２０７へ出力することもできる。
【0065】
ＵＣ利用指定情報に含まれる、ＵＣの利用を終了する終了条件を共有周波数帯基地局装置２で判定する場合は、終了条件に関連する情報を、アクセス制御管理部２１５で収集する。例えば、終了条件が端末装置１又は共有周波数帯基地局装置２で正常復号されたユーザデータの情報量として定められている場合、ＵＣ受信信号復号部２０８は、正常に送信又は受信したユーザデータ量に関する情報をアクセス制御管理部２１５へ出力し、アクセス制御管理部２１５は、当該情報と取得された送信ビットに基づいて、端末装置１への下り回線にＵＣの利用を継続させるか否かを判定することができる。
【0066】
なお、ＵＣを利用した無線通信においてＯＦＤＭＡや空間分割多重方式によるマルチユーザ同時送信を行う場合（シナリオ４）には、ＵＣ送受信部２０６は、複数の端末装置１宛のユーザデータを同時に送信する。このように異なる端末装置１宛のユーザデータを同時に送信する場合には、アクセス制御管理部２１５が宛先の端末装置１の組み合わせを選択する。例えば、精度が高いチャネル情報を有する端末装置１を組み合わせたり、アクセスカテゴリ(送信データの種類)が同様の端末装置１を組み合わせたり、送信すべきユーザデータのデータ量が多い順に端末装置１を組み合わせたり、送信すべきユーザデータのデータ量の差が少ない端末装置１を組み合わせたりする。
アクセス制御管理部２１５は、選択した各端末装置１の識別情報を、基地局制御部２１１へ出力する。
【0067】
基地局制御部２１１は、端末装置１宛のユーザデータを記憶部２１２から読み出す際に、送信が完了していないユーザデータがなくなると、下り回線のユーザデータの残量がないことを示す残留データ情報をユーザデータに付加して、ＵＣ送信信号変調部２０７へ出力してもよい。このように、下り回線において端末装置１宛に送信するユーザデータがないことを当該端末装置１に通知することにより、当該端末装置１が不要に下り回線送信要求を送信することで利用効率が低下することを防ぐことができる。端末装置１は、ＬＣによる通信により、ライセンスバンド基地局装置３を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ、本発明によるＵＣでの無線通信の終了を通知することができる。
【0068】
第１の実施形態における共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１と、従来の共有周波数帯でのランダムアクセス方式による無線システム（例えば無線ＬＡＮ規格）に基づいた無線通信を行うこともできる。このため、本発明の構成により、アクセス権取得装置を指定された上り回線と下り回線とのいずれか一方又は両方でＵＣを用いる場合に、従来の無線システムによる通信を併用することもできる。【0069】
アクセス制御管理部２１５は、ＵＣを用いた無線通信の通信品質をモニタすることができる。また、アクセス制御管理部２１５は、ＵＣを用いた無線通信における異常の発生を検出してもよい。この際に、アクセス権を取得した端末装置１に通信品質を関連付けることができる。つまり、共有周波数帯基地局装置２でアクセス権を取得した通信と、端末装置１でアクセス権取得した通信とで、スループットに関連する情報を評価する。スループットに関連する情報とは、変調方式や符号化率や空間多重数などのＭＣＳインデックスや、周波数帯域幅、パケットエラーレートのことである。異常の検出方法としては、例えば、共有周波数帯基地局装置２と端末装置１とがアクセス権をとった通信のスループットに関連する情報のずれや、上り回線における通信相手である複数の端末装置１が互いに隠れ端末状態である場合のパケットの衝突、又は、下り回線において共有周波数帯基地局装置２から隠れ端末状態として存在する他の端末装置１が送信する信号とのパケット衝突を異常として検出する。
【0070】
共有周波数帯基地局装置２がアクセス権をとった通信と端末装置１がアクセス権をとった通信とに大きなずれがある場合、隠れ端末問題によるパケット衝突が生じていると推定できる。共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得した場合にスループットが低い場合には、共有周波数帯基地局装置２から隠れ端末状態となる無線装置が通信して、共有周波数帯基地局装置２においてパケット衝突が生じていると考えられる。
また、端末装置１においてパケット衝突が生じており、端末装置１がアクセス権を取得した場合にスループットが低い場合には、端末装置から隠れ端末状態となる無線装置が通信して、共有周波数帯基地局装置２においてパケット衝突が生じていると考えられる。
【0071】
アクセス権取得装置の違いによるスループットのずれは、例えば共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得した場合のスループットと、端末装置１がアクセス権を取得した場合のスループットとがα倍以上又は１／α以下になる場合として、予めαを設定した上で判定できる。このようにして、パケット衝突が生じやすい、または、スループットが低くなるアクセス権取得装置を検出できる。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、このようなアクセス権取得装置の違いによる異常の情報を収集することで、本発明で指定するべきアクセス権取得装置を決定できる。
更に、アクセス制御管理部２１５は、通信異常について、時間、曜日、日付、周辺のイベント情報などと関連付けて、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５に出力することもできる。
【0072】
更に、アクセス制御管理部２１５は、パケット衝突又はパケットの復号失敗をアクセス権取得装置に対応付けて評価し、アクセス権取得装置のコンテンションウィンドウサイズ（送信を待機するスロット数）が大きくなり、送信権の取得率の低下やＭＡＣ（Medium Access Control）効率の低下が生じていると判定した場合に、当該アクセス権取得装置による通信の異常が発生していると判定する。アクセス制御管理部２１５は、異常と判定するアクセス権取得装置（すなわち自共有周波数帯基地局装置２又は通信相手である端末装置１）の識別情報をＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ通知する。
また、アクセス制御管理部２１５は、ＵＣの上り回線におけるパケット衝突を検出することにより、通信を行う相手である端末装置１同士のパケット衝突を検出し、互いに信号を検出できない端末装置１を検出してもよい。アクセス制御管理部２１５は、これらの端末装置１の識別情報の組み合わせを、互いの信号を検出できない端末装置１の組み合わせとして、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ通知する。
【0073】
また、アクセス制御管理部２１５は、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得して送信を行った後に、ＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫなど対応する信号が返信されない割合が予め定められた値より大きい場合に、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得した通信に異常が発生していると判定することができる。更に、アクセス制御管理部２１５は、ＲＴＳ（Request To Send）／ＣＴＳ（Clear To Send）を交換する通信で、ＲＴＳを端末装置１へ送信したにもかかわらずＣＴＳが返信されない場合、又は、通信の失敗が端末装置１におけるパケット衝突による場合に、下り回線の異常が発生していると判定することができる。
【0074】
更に、アクセス制御管理部２１５は、自装置と端末装置１とが検出できる共有周波数帯において、同じ周波数チャネルを用いる他の端末装置１の識別情報を比較することで、下り回線の異常が発生する可能性が高いと判定することもできる。具体的には、共有周波数帯基地局装置２が検出した識別情報が示す他の端末装置１のうち有意な通信を行っている端末装置１のグループが、端末装置１が検出した識別情報が示す他の端末装置１のグループに包含される場合に、アクセス制御管理部２１５は、下り回線の異常が発生する可能性が高いと判定する。【0075】
上記の異常に関する判定により異常が発生している又は発生する可能性が高い場合には、本発明によるアクセス権取得装置を指定することで、共有周波数帯におけるスループットを向上させることができる。具体的には、アクセス制御管理部２１５は、ＬＣアシスト要求信号を生成して、ネットワーク通信部２１４を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信することで、本発明によるアクセス権取得者を指定した通信を行わせることができる。例えば、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得した無線通信に異常があれば、端末装置１がアクセス権を取得して通信を行うことでスループットの向上が期待でき、端末装置１でアクセス権を取得した無線通信に異常があれば、共有周波数帯基地局装置２でアクセス権を取得した無線津伸を行うことができる。
更に、上記のＬＣアシスト要求信号を出力するか否かを判定するために、端末装置１がＬＣによる通信回線を持っているか、又は本発明によるアクセス権取得装置としての制御機能を有しているかを示す情報を、端末装置１から予め取得することもできる。
【0076】
図５は、第１の実施形態におけるシナリオ３とシナリオ４とにおいて、共有周波数帯基地局装置２が行う下り回線の通信処理を示すフローチャートである。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が端末装置１をアクセス権取得装置として共有周波数帯基地局装置２から下り回線の通信を行うことを決定し、ネットワーク通信部２１４が、端末装置１宛のユーザデータをライセンスバンド基地局装置３から受信する。基地局制御部２１１は、ネットワーク通信部２１４が受信したユーザデータを記憶部２１２に記憶させる（ステップＳ２０１）。
基地局制御部２１１は、ユーザデータを正常取得した後、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５又はライセンスバンド基地局装置３に正常取得を通知してもよい。
【0077】
ＵＣ受信信号復号部２０８が下り回線送信要求信号を受信し、下り回線送信要求を検出すると（ステップＳ２０２）、当該下り回線送信要求を送信した端末装置１の識別情報、又は、下り回線送信要求で指定される１つ以上の端末装置１の識別情報に対応するユーザデータが、基地局制御部２１１によって記憶部２１２から読み出され、ＵＣ送信信号変調部２０７及びＵＣ送受信部２０６における信号処理が施されて送信される（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において、共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１へユーザデータを送信する前に、対応する端末装置１に対応するチャネル情報の収集を行ってもよい。
ＵＣ受信信号復号部２０８が、ユーザデータの宛先の端末装置１からのＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫを、受信された信号から検出すると（ステップＳ２０４）、基地局制御部２１１は、ＵＣの利用を終了する終了条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【0078】
ＵＣの利用を終了する終了条件が満たされている場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、基地局制御部２１１は、下り回線の通信処理を終了させる。一方、ＵＣの利用を終了する終了条件が満たされていない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、基地局制御部２１１は、処理をステップＳ２０２へ戻し、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返し行わせる。なお、ステップＳ２０５が終了後、基地局制御部２１１は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ、本発明による通信が正常終了したことを通知することもできる。
【0079】
図６は、第１の実施形態におけるシナリオ１とシナリオ２とにおいて、共有周波数帯基地局装置２が行う上り回線の通信処理を示すフローチャートである。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が、端末装置１をアクセス権取得装置として共有周波数帯基地局装置２から上り回線の通信を行うことを決定すると、ＵＣ受信信号復号部２０８は、ＵＣ送受信部２０６が受信した信号から、端末装置１からのユーザデータを検出する（ステップＳ３０１）。
ステップＳ３０１において、シナリオ２の場合には、上り回線送信要求信号を受信することで、マルチユーザ同時受信の形態や対応する端末情報の識別情報を取得することもできる。
基地局制御部２１１は、ＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫを生成して、ＵＣ送信信号変調部２０７及びＵＣ送受信部２０６を通じて、対応する端末装置１へＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫを送信する（ステップＳ３０２）。
基地局制御部２１１は、ＵＣ受信信号復号部２０８が検出したユーザデータを、ネットワーク通信部２１４を介して外部ネットワーク６へ送信し（ステップＳ３０３）、上り回線の通信処理を終了させる。
【0080】
図７は、第１の実施形態におけるライセンスバンド基地局装置３の構成を示す図である。同図に示すように、ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣ用アンテナ３０１、ＬＣ送受信部３０２、ＬＣ送信信号変調部３０３、ＬＣ受信信号復号部３０４、基地局制御部３１１、記憶部３１２、ネットワーク通信部３１４、ＵＣ情報抽出部３１６、及び、ＵＣ制御信号生成部３１７を備える。
【0081】
ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣにおいて端末装置１とリンクを確立し、互いに同じ通信セルに所属する共有周波数帯基地局装置２と端末装置１との間の通信を制御するための制御信号を送受信する。この制御信号は、例えばＵＣ通信開始信号である。端末装置１から送信された信号がＬＣ用アンテナ３０１で受信されると、受信された信号がＬＣ送受信部３０２に入力される。ＬＣ送受信部３０２は、入力した信号に対してダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換を行い、得られた信号をＬＣ受信信号復号部３０４へ出力する。ＬＣ受信信号復号部３０４は、ＬＣ送受信部３０２から入力した信号を復号し、復号により得られた情報を基地局制御部３１１へ出力する。
基地局制御部３１１は、ＬＣ受信信号復号部３０４から入力した情報に含まれる端末装置１の識別情報に基づいて、認証、権限付与、及びアカウンティング（Authentication, Authorization, Accounting：ＡＡＡ）を行ってもよい。基地局制御部３１１は、ＡＡＡに必要な情報を、ネットワーク通信部３１４を介して取得してもよい。
【0082】
ライセンスバンド基地局装置３と端末装置１との間においてＬＣを用いたリンクが確立すると、ＬＣ受信信号復号部３０４又は基地局制御部３１１が、当該リンクにおける通信品質を評価する。ＬＣにおける通信品質であるＬＣ通信品質は、ライセンスバンド基地局装置３と端末装置１との間のチャネル利得、モビリティ、端末装置１が有する通信機能に基づいて評価される。基地局制御部３１１は、リンクを確立した端末装置１ごとに、当該端末装置１の識別情報にＬＣ通信品質を対応付けて記憶部３１２に記憶させる。
【0083】
基地局制御部３１１は、リンクを確立した端末装置１の識別情報及びＬＣ通信品質を、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力する。基地局制御部３１１は、端末装置１に対するＡＡＡを行う際の制御に用いる情報と、自装置の識別情報とを、ＬＣ送信信号変調部３０３へ出力する。ＬＣ送信信号変調部３０３は、基地局制御部３１１から入力される情報を変調し、変調で得られた信号をＬＣ送受信部３０２へ出力する。ＬＣ送受信部３０２は、ＬＣ送信信号変調部３０３から入力される信号に対して、Ｄ／Ａ変換、搬送波周波数へのアップコンバート及び増幅を施し、ＬＣ用アンテナ３０１から送信する。
また、ライセンスバンド基地局装置３は、制御信号としてＵＣ情報要求信号を端末装置１へ送信してもよい。これにより、ライセンスバンド基地局装置３は、各端末装置１の周辺に位置する共有周波数帯基地局装置２及び他の端末装置１の識別情報や、ＵＣにおける無線通信の利用に関する回線利用情報を含むＵＣ情報を取得できる。
【0084】
ライセンスバンド基地局装置３において、ＬＣ用アンテナ３０１で受信された信号は、ＬＣ送受信部３０２に入力される。ＬＣ送受信部３０２は、ＬＣ用アンテナ３０１から入力される信号に対してダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換を施し、得られた信号をＬＣ受信信号復号部３０４へ出力する。ＬＣ受信信号復号部３０４は、ＬＣ送受信部３０２から入力される信号を復号して得られた情報を、ＵＣ情報抽出部３１６及び基地局制御部３１１へ出力する。
ＵＣ情報抽出部３１６は、ＬＣ受信信号復号部３０４から入力される情報のうちＵＣに関する情報を、ネットワーク通信部３１４を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信する。
【0085】
そして、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が、共有周波数帯基地局装置２と無線通信を行う一つ又は複数の端末装置１を選択し、ライセンスバンド基地局装置３へ通知する。ネットワーク通信部３１４は、選択された端末装置１の識別情報と当該端末装置１の識別情報をＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から取得したり、端末装置１のＵＣ利用条件をＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から取得したりすることができる。また、ネットワーク通信部３１４は、当該端末装置１が通信を行う相手となる共有周波数帯基地局装置２の識別情報を取得してもよい。
【0086】
シナリオ１とシナリオ２との場合には、端末装置１における、送信待機状態にあるユーザデータの情報、上り回線の通信で用いるアプリケーションの情報、又は、上り回線で要求するスループット情報について、ＬＣでの通信により取得する。取得された端末装置１の上り回線に関する情報は、ネットワーク通信部３１４を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力される。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が端末装置１をアクセス権取得装置としてＵＣの上り回線を開始することを決定すると、ＵＣ制御信号生成部３１７は、前述のように当該端末装置１の識別情報を取得し、指定された識別情報の端末装置１に対し、ＵＣにおいて端末装置１がアクセス権を取得する上り回線の通信を行うことを通知するＵＣ通信開始信号を生成する。このＵＣ通信開始信号には、ＵＣを用いて無線通信を行う端末装置１及び共有周波数帯基地局装置２それぞれの識別情報、アクセス方法、アクセスタイミング、アクセス時間帯域、通信ビット数、及び、ＵＣの利用を終了する終了条件のうち、少なくとも一つを示すＵＣ利用指定情報を含める。
ＵＣ制御信号生成部３１７は、生成したＵＣ通信開始信号を、ＬＣ送信信号変調部３０３へ出力する。ＬＣ送信信号変調部３０３へ出力されたＵＣ通信開始信号は、ＬＣ送受信部３０２から端末装置１へ送信される。
なお、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、アクセス権取得装置に決定した端末装置１の上り回線に関する情報を、当該端末装置１の識別情報とともに、ＵＣ制御信号生成部３１７へ出力してもよい。また、ＵＣ制御信号生成部３１７がＵＣ通信開始信号を生成することに代えて、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５においてＵＣ通信開始信号を生成して、ライセンスバンド基地局装置３へ出力するようにしてもよい。
【0087】
シナリオ２により上り回線においてマルチユーザ同時通信を行う場合、端末装置１のいずれかがアクセス権を取得したのち、それ以外の端末装置１も同時に送信を行うため、ＯＦＤＭＡの周波数割り当て、アクセス権取得後の送信のタイミング、符号の割り当て情報、同期ずれ補償情報、同時送信を行うように指定された端末装置１の識別情報、のうちいずれかを、ＵＣ通信開始信号に含めることもできる。【0088】
シナリオ３及びシナリオ４の場合には、基地局制御部３１１は、共有周波数帯基地局装置２において、ユーザデータの送信準備が完了したと推定した上で、端末装置１へＵＣ通信開始信号を送信する。選択された端末装置１宛のユーザデータが記憶部３１２に記憶されている場合、当該ユーザデータを共有周波数帯基地局装置２へネットワーク通信部３１４を介して出力する。アクセス権取得装置を指定したＵＣの利用を制御する信号を生成するＵＣ制御信号生成部３１７は、端末装置１でアクセス権を取得した下り回線通信を開始すること示す制御信号を生成する。ＵＣ制御信号生成部３１７は、生成した制御信号をＬＣ送信信号変調部３０３へ出力する。
ＬＣ送信信号変調部３０３へ出力された制御信号は、ＵＣ通信開始信号としてＬＣ送受信部３０２から端末装置１へ送信される。
【0089】
ＬＣ送信信号変調部３０３は、ＵＣ制御信号生成部３１７又は基地局制御部３１１から入力される情報を変調してＬＣ送受信部３０２へ出力する。ＬＣ送受信部３０２へ出力された信号は、ＬＣ用アンテナ３０１を介して端末装置１へ送信される。ライセンスバンド基地局装置３は、ＵＣを用いた共有周波数帯基地局装置２と端末装置１との無線通信が正常終了又は異常終了したことを示すＵＣ通信報告情報を受信した場合、受信したＵＣ通信報告情報を、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信できる。
【0090】
図８は、第１の実施形態におけるシナリオ３とシナリオ４との場合のライセンスバンド基地局装置３が行う制御処理を示すフローチャートである。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５において、ライセンスバンド基地局装置３の通信セルに所属する端末装置１のうち、アクセス権を制御しＵＣ通信を行う端末装置１が決定されると、ライセンスバンド基地局装置３のネットワーク通信部３１４は、ＵＣを用いる端末装置１の識別情報とＵＣ利用条件とを、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から取得する（ステップＳ４０１）。
ネットワーク通信部３１４は、端末装置１の識別情報とともに、当該端末装置１がＵＣを用いて通信をする共有周波数帯基地局装置２の識別情報を取得してもよい。
【0091】
ＵＣ制御信号生成部３１７は、ネットワーク通信部３１４が受信した識別情報により指定された端末装置１に対し、本発明によるＵＣ通信を通知するＵＣ通信開始信号を生成する（ステップＳ４０２）。ＬＣ送信信号変調部３０３は、ＵＣ制御信号生成部３１７が生成したＵＣ通信開始信号を変調してＬＣ送受信部３０２へ出力する。ＬＣ送受信部３０２は、変調された制御信号に対してＤ／Ａ変換、アップコンバート及び増幅を施して、ＬＣ用アンテナ３０１を介して端末装置１宛に送信する（ステップＳ４０３)。
ここで、ＵＣ通信開始信号は、ライセンスバンド基地局装置３の通信セル全体へ報知する報知信号として送信してもよいし、対応する端末装置１宛に個別に送信してもよい。
【0092】
本発明による通信の終了を端末装置１において判断する場合には、本発明によるＵＣの利用を終了する終了条件が満たされると端末装置１から送信されるＵＣ通信報告情報を、ライセンスバンド基地局装置３が、ＬＣを介して受信することもできる。即ち、ライセンスバンド基地局装置３において、ＵＣ情報抽出部３１６は、ＬＣ受信信号復号部３０４から入力される情報から、端末装置１からのＵＣ通信報告情報を検出すると（ステップＳ４０４）、検出したＵＣ通信報告情報を、ネットワーク通信部３１４を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信し（ステップＳ４０５）、制御処理を終了させる。【0093】
図９は、第１の実施形態におけるシナリオ１とシナリオ２との場合の、ライセンスバンド基地局装置３が行う制御処理を示すフローチャートである。ライセンスバンド基地局装置３は、通信セル内の端末装置１から、上り通信の送信情報、例えば、待機しているユーザデータに関する情報、上り回線で用いているアプリケーション情報、継続的に行っているこれまでの上り回線のスループット実績情報、上り回線で要求するスループット情報を収集し、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力する（Ｓ８０１）。
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１がアクセス権を取得して上り回線の通信を行うことを決定すると、当該端末装置１の識別情報をライセンスバンド基地局装置３へ出力し、ライセンスバンド基地局装置３は、ネットワーク通信部３１４から識別情報を取得する（Ｓ８０２）。
【0094】
ＵＣ制御信号生成部３１７は、ＵＣ通信開始信号を生成し、指定された端末装置１に対し、ＵＣにおいてアクセス権を取得し、上り回線通信を送信するように通知する（Ｓ８０３）。ＵＣ通信が終了したことを端末装置１が判定する場合には、ライセンスバンド基地局装置３は、端末装置１から送信されるＵＣ通信報告信号を受信し、ＵＣ通信に関する報告情報を取得し（Ｓ８０４）、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力する（Ｓ８０５）。
図８及び図９の制御フローを行う前に、ライセンスバンド基地局装置３は、端末装置１に対し、共有周波数帯の無線環境情報や、共有周波数帯基地局装置２の情報や、周辺の端末装置１の識別情報を検出させ、それらの情報を収集することもできる。
【0095】
第１の実施形態のシナリオ３とシナリオ４では、端末装置１にアクセス権を取得させることで、下り回線のアクセス権取得装置を増加させることができる。下り回線のアクセス権の取得を複数の端末装置１に行わせることで、ランダムアクセス方式による無線システムにおいて、無線リソースの取得割合を改善することも期待できる。【0096】
（第２の実施形態）第２の実施形態における無線通信システムは、第１の実施形態における無線通信システムと同様に、複数の端末装置１、共有周波数帯基地局装置２、ライセンスバンド基地局装置３、ゲートウェイ４、及び、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５を備えている。また、各装置が備える構成要素も同じである。
第２の実施形態では、共有周波数帯のランダムアクセスにおいて、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得して上り回線又は下り回線の通信を行うことで、スループットの向上を図る。第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に４つのシナリオを考えることができる。（ただし、アクセス権取得装置は共有周波数帯基地局装置２である。）
【0097】
［シナリオ１］ アクセス権を取得して、ＵＣにおける上り回線のシングルユーザ送信を端末装置１に行わせる。［シナリオ２］ アクセス権を取得して、ＵＣにおける上り回線のマルチユーザ同時送信を複数の端末装置１に行わせる。
［シナリオ３］ アクセス権を取得して、ＵＣにおける下り回線のシングルユーザ送信を行う。
［シナリオ４］ アクセス権を取得して、ＵＣにおける下り回線のマルチユーザ同時送信を行う。
【0098】
ＵＣ通信開始信号は上記いずれのシナリオかを指定することができ、ＵＣを用いて無線通信を行う端末装置１及び共有周波数帯基地局装置２それぞれの識別情報、アクセス方法、アクセスタイミング、アクセス時間帯域、通信ビット数、及び、ＵＣの利用を終了する終了条件の、それぞれを示すＵＣ利用指定情報を含めることができる。第２の実施形態のシナリオ１及びシナリオ２では、第１の実施形態のシナリオ１及びシナリオ２と同様に、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１に上り回線で送信するデータが存在するか否かを、ライセンスバンド基地局装置３からＬＣを通じて収集する。
共有周波数帯基地局装置２は、ポーリング信号などの上り回線送信要求信号を用いて上り回線の送信を端末装置１に要求することで、パケット衝突を回避させることができる。
第２の実施形態のシナリオ２の、上り回線マルチユーザ同時通信は、ＵＣを用いずに、端末装置１の上り回線で送信待機しているユーザデータの情報や、上り回線へ要求するスループットの情報を取得できるため、効率的にマルチユーザ同時通信のオーバヘッドを削減し、ＵＣで効率的に通信することができる。
シナリオ３とシナリオ４とは、共有周波数帯基地局装置２でアクセス権を取得して送信を行う従来のランダムアクセス方式の無線システムとなっている。
【0099】
第２の実施形態の端末装置１の制御フローについて、第１の実施形態の制御フローである図３を参照して説明する。図３に対応する、ステップＳ１０５のＵＣを用いた通信において、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得した通信を行うこととなる。この場合、ステップＳ１０３のＬＣを介したＵＣ通信開始信号の受信は省くことができ、対応する信号を、共有周波数帯基地局装置２がネットワーク通信部２１４を介して取得してもよい。ステップＳ１０７のＵＣ通信報告情報についても、端末装置１から送信せず、共有周波数帯基地局装置２で判定して、ネットワーク通信部２１４からＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力することで、ステップＳ１０７を省くことができる。
【0100】
図１０は、第２の実施形態におけるシナリオ１とシナリオ２とにおいて、共有周波数帯基地局装置２が行う上り回線の通信処理を示すフローチャートである。第２の実施形態のシナリオ１とシナリオ２とは、第１の実施形態の図６に対応し、ステップＳ３０１の前にステップが増える。
まず、共有周波数帯基地局装置２は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５からＵＣ通信開始信号を取得し、ＵＣのアクセス権を取得した上で上り回線通信を行うことを通知される（Ｓ３１１）。そして、共有周波数帯基地局装置２は、上り回線のアクセス権の取得を行うため、ポーリング信号などの上り回線送信要求信号の送信を行う（Ｓ３１２）。
【0101】
共有周波数帯基地局装置２は、上り回線送信要求信号により、ユーザデータの送信を端末装置１に対して要求し、ユーザデータが端末装置１から送信され、受信信号からユーザデータを復号する（Ｓ３０１）。そして、共有周波数帯基地局装置２は、ＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫを送信し（Ｓ３０２）、ユーザデータを外部ネットワーク６へ出力する（Ｓ３０３）。共有周波数帯基地局装置２は、ユーザデータ以外に、ＵＣでの通信品質を報告するＵＣ通信報告信号も、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力することができる。
【0102】
第２の実施形態のシナリオ３とシナリオ４とについては、第１の実施形態の図５で示されるフローが対応するが、ＵＣ通信開始信号の受信（ステップＳ２０２）を必要としないため、通常のＵＣにおける下り回線通信と大きな違いはない。【0103】
第２の実施形態のシナリオ１とシナリオ２との、ライセンスバンド基地局装置３の制御フローについては、第１の実施形態のフローチャート（図９）に対応させて説明できる。ライセンスバンド基地局装置３は、通信セル内の端末装置１から、上り通信の送信情報、例えば待機しているユーザデータに関する情報、上り回線で用いているアプリケーション情報、継続的に行っているこれまでの上り回線のスループット実績情報、上り回線で要求するスループット情報を収集し、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力する（Ｓ８０１）。
【0104】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得して上り回線の通信を行うことを決定し、当該端末装置１の識別情報をライセンスバンド基地局装置３へ出力する。これにより、ライセンスバンド基地局装置３においてネットワーク通信部３１４が識別情報を取得する（Ｓ８０２）。ＵＣ制御信号生成部３１７は、ＵＣ通信開始信号を生成し、指定された端末装置に対し、ＵＣにおいてアクセス権の取得を行わず、通信相手となる共有周波数帯基地局装置２からの上り回線送信要求信号の受信を待機するように通知する（Ｓ８０３）。
ＵＣ通信が終了したことを端末装置１が判定する場合には、ライセンスバンド基地局装置３は、端末装置１から送信されるＵＣ通信報告信号を受信し、ＵＣ通信に関する報告情報を取得し（Ｓ８０４）、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力する（Ｓ８０５）。
なお、ＵＣ通信報告信号を共有周波数帯基地局装置２がＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ出力する場合には、Ｓ８０４とＳ８０５は省略できる。
【0105】
第２の実施形態のシナリオ３と４では、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得してユーザデータを送信するため、ライセンスバンド基地局装置３は、特別な制御フローを行わなくてもよい。【0106】
第２の実施形態における無線通信システムは、端末装置１がアクセス権を取得して送信を行う通信において隠れ端末問題によるパケット衝突がスループットを低下させている場合（シナリオ１とシナリオ２に関連）と、共有周波数帯基地局装置２が上り回線マルチユーザ同時通信機能を有している場合（シナリオ２に関連）との二つの場合において、共有周波数帯の利用効率を向上させることが期待できる。【0107】
図１１は、第１及び第２の実施形態における、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５の構成を示すブロック図である。同図に示すように、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ＬＣ通信管理部５１９、ＵＣ通信管理部５２０、経路評価部５２１、及び、ネットワーク通信部５１４を備える。ただし、ＬＣ通信管理部５１９は省くこともできる。ＬＣ通信管理部５１９は、ライセンスバンド基地局装置３に接続する端末装置１の識別情報及び当該端末装置１のＬＣの通信品質、ライセンスバンド基地局装置３のバックホール容量、ＬＣの無線リンク容量のひっ迫情報を取得する。ＬＣ通信管理部５１９は、取得した端末装置１の識別情報と通信品質を対応付けて記憶することもできる。
ネットワーク通信部５１４は、外部の装置、例えば共有周波数帯基地局装置２、ライセンスバンド基地局装置３、及びゲートウェイ４と、情報の送受信を行う。
【0108】
ＵＣ通信管理部５２０は、共有周波数帯基地局装置２と通信可能な端末装置１の識別情報、及び、当該端末装置１の共有周波数帯基地局装置２との間のＵＣの通信品質に関する情報を取得する。ＵＣ通信管理部５２０は、取得した端末装置１の識別情報と、通信品質などからなる端末装置１の周辺の無線環境情報とを対応付けて記憶する。例えば、ＵＣ通信管理部５２０は、端末装置１と共有周波数帯基地局装置２との間のＵＣを用いた通信において、端末装置１がアクセス権を取得した場合と、共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得した場合との各々について、異常を判定する条件について記憶することができる。
【0109】
経路評価部５２１は、無線通信システムにおける通信容量を増加させるために、アクセス権を指定したＵＣ通信を行うか判定する。ここで、経路評価部５２１は、端末装置１同士が互いに検出可能かを判定し、互いに検出可能な関係となる端末装置１の組み合わせのみを、第１の実施形態によるＵＣ通信を行う端末装置１として指定することもできる。第１の実施形態による端末装置１がアクセス権を取得する通信は、特に、選択した端末装置１が受信して検出できるＵＣにおける無線信号が、通信相手である共有周波数帯基地局装置２では検出できない条件となる隠れ端末問題を解決するのに有効となる。このため、共有周波数帯基地局装置２から隠れ端末となる条件の無線装置が端末装置１においてパケット衝突などの問題を引き起こしているかどうかを、ＵＣ通信管理部５２０において評価することができる。
【0110】
隠れ端末問題が生じているかどうかは、厳密にその瞬間に生じているかを判定する必要はなく、端末装置１にアクセス権を取得させた場合にスループットが高くなる可能性が高い、などの経験から、本発明によるＵＣ通信利用を用いることができる。経験的に、本発明によるＵＣ通信を利用するための方法としては、ＵＣ通信におけるアクセス権取得装置に対応して評価したスループットに関する情報（パケットエラーレートや、変調方式などからなる物理層のデータレートなど）と、時間、日付、曜日、更にイベントの情報を関連付けて記憶し、ビッグデータとして収集した情報群から機械学習などのアルゴリズムで、現時点で上り回線、下り回線、又は上下回線において端末装置１に対し高いスループットが期待できるアクセス権取得装置を決定することもできる。
どの端末装置１をＵＣで通信させるか、どのくらいの端末装置１をＵＣで通信させるかについては、ＬＣ通信管理部５１９において評価されるＬＣの通信情報を用いることができる。ライセンスバンド基地局装置３のバックホール回線（中継回線）や無線リソースがひっ迫していると判断できる場合、端末装置１の位置や機能により、ＬＣによる無線通信品質が低いと判定できる場合に、ＵＣ通信を用いるように決定できる。
【0111】
ＵＣ利用を決定する方法として、ＬＣの通信管理部で端末装置１の契約形態も記憶し、契約形態からＵＣ利用を判断したり、あるいは、端末装置１から送信され、ライセンスバンド基地局装置３を介して受信されたＵＣ通信要求信号を受信することで、ＵＣ通信を実行させるように決定したりすることもできる。ネットワーク通信部５１４は、外部の装置、例えば共有周波数帯基地局装置２、ライセンスバンド基地局装置３、及びゲートウェイ４と、情報の送受信を行う。
【0112】
共有周波数帯基地局装置２が上り回線マルチユーザ同時通信機能を有している場合には、共有周波数帯基地局装置２が、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５に予めそのことを示す情報を通知することで、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が経路選択をする際に活用できる。上り回線マルチユーザ同時通信を行うことを目的として、端末装置１がＵＣを用いる場合、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ユーザデータのアプリケーションのカテゴリ、端末装置１の位置、ＵＣにおける端末装置１と共有周波数帯基地局装置２との間の伝搬ロスレベルに基づいて、マルチユーザ同時通信によりスループットの向上が見込める端末装置１の組み合わせを判定してもよい。
【0113】
次に、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５の動作について説明する。図１２は、第１及び第２の実施形態における、無線通信システムの構成例を示すブロック図である。同図に示す構成例では、一つ又は複数の端末装置１−１〜１−Ｍと、一つ又は複数の共有周波数帯基地局装置２−１〜２−Ｎと、一つ又は複数のライセンスバンド基地局装置３−１〜３−Ｌとが存在している。即ち、同図においては、端末装置１、共有周波数帯基地局装置２、及び、ライセンスバンド基地局装置３それぞれの数は、Ｍ、Ｎ及びＬである。Ｍ、Ｎ及びＬは１以上の整数である。
【0114】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、各ライセンスバンド基地局装置３から、配下の端末装置１−１〜１−Ｍの識別情報及びＬＣ通信品質を収集する。また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１−１〜１−ＭのＵＣ通信品質と、各端末装置１−１〜１−Ｍの通信相手となる共有周波数帯基地局装置２の識別情報とを収集する。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ＵＣ通信品質と通信相手となる共有周波数帯基地局装置２の識別情報を、ライセンスバンド基地局装置３を介して各端末装置１から取得してもよいし、各共有周波数帯基地局装置２−１〜２−Ｎに推定させて、共有周波数帯基地局装置２−１〜２−Ｎそれぞれから取得してもよい。
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１−１〜１−Ｍそれぞれに共有周波数帯の利用状況を調査させ、その調査結果をライセンスバンド基地局装置３又は共有周波数帯基地局装置２を介して収集してもよい。
【0115】
また、端末装置１−１〜１−Ｍそれぞれは、共有周波数帯において他の端末装置１が送信する信号を受信できるか否かを示す、ＵＣ端末相互関係情報を生成するようにしてもよい。ＵＣの利用では、端末装置１が送信権（Transmission Opportunity：ＴＸＯＰ）又は受信権（Reception Opportunity：ＲＸＯＰ）のアクセス権を取得する際におけるパケット衝突を防ぐことは、システム容量の増加に大きく寄与するためである。ＵＣ端末相互関係情報は、ＧＰＳ等による測位で得られる端末装置１の位置、複数の共有周波数帯基地局装置２との間の信号レベルから推定される端末装置１の位置、又は、端末装置１同士の間の信号レベルに基づいて生成されてもよい。
【0116】
端末装置１の位置に基づいてＵＣ端末相互関係情報を生成する場合には、例えば、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が端末装置１−１〜１−Ｍそれぞれから端末装置１の位置情報を取得して、ＵＣ端末相互関係情報を生成する。この場合には、これから用いるＵＣの周波数に対し、許容できる端末装置１間の距離が予め定義され、定義された距離の範囲内に位置する端末装置１同士は、互いのＵＣの信号を受信できるとみなす。すなわち、ＧＰＳ等による測位で得られた端末装置１それぞれの位置情報をＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が収集し、収集した各端末装置１の位置情報に基づいて、互いの信号を検出できる端末装置１の組み合わせと、互いの信号を検出できない端末装置１の組み合わせを推定する。なお、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、端末装置１間の相対的な位置を端末装置１間のＬＣ又はＵＣのチャネル情報に基づいて算出し、互いの信号を検出できる端末装置１の組み合わせと、互いの信号を検出できない端末装置１の組み合わせを推定してもよい。
【0117】
また、端末装置１−１〜１−Ｍそれぞれが、ＵＣにおける無線信号の測定を行い、受信したＵＣにおける信号を復号して送信元の識別情報を取得することにより、ＵＣ端末相互関係情報を生成してもよい。また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が複数の端末装置１を指定し、指定した複数の端末装置１にＵＣを利用した通信を行わせた結果に基づいて、端末装置１にＵＣ端末相互関係情報を生成させるようにしてもよい。
【0118】
また、共有周波数帯基地局装置２は、自装置とＵＣを用いた無線通信をしている端末装置１の上り回線において生じるパケット衝突の頻度に基づいて、当該端末装置１の信号を検出できない他の端末装置１（隠れ端末）が存在すると判定してもよい。この場合、共有周波数帯基地局装置２は、これらの、互いの信号を検出できない端末装置１の組み合わせをＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ通知するようにしてもよい。【0119】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、取得したＵＣ端末相互関係情報に基づいて、共有周波数帯基地局装置２とＵＣを用いた無線通信を行う端末装置１の組み合わせを決定してもよい。このとき、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、互いの信号を検出できない端末装置１の組み合わせを除外する。これにより、アクセス権を取得する際におけるパケット衝突の発生を低減させることができ、共有周波数帯における無線通信の利用効率を向上させることができる。【0120】
図１３は、第１及び第２の実施形態における、無線通信システムの異なる構成例を示す図である。同図に示す構成例は、ライセンスバンド基地局装置３と共有周波数帯基地局装置２とが、異なるゲートウェイ４に接続される構成になっている。このような構成であっても、ＬＣを用いてＵＣの利用を制御することができる。即ち、図１３に示す構成例では、無線通信システムは、ゲートウェイ４−１及び４−２と、ライセンスバンド基地局装置３と、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５と、共有周波数帯基地局装置２と、端末装置１とを備える。ライセンスバンド基地局装置３及びＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ゲートウェイ４−１に接続されている。一方、共有周波数帯基地局装置２は、ゲートウェイ４−２に接続されている。ゲートウェイ４−１とゲートウェイ４−２とは、外部ネットワーク６を介して通信可能になっている。
【0121】
端末装置１のＵＣに関する情報は、ライセンスバンド基地局装置３を介してＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信される。図１及び図１２に示した構成例と異なり、図１３に示す構成例では、外部ネットワーク６からライセンスバンド基地局装置３への接続と、外部ネットワーク６から共有周波数帯基地局装置２への接続との間では、応答速度にずれが生じ、制御に大きな遅延が生じる場合がある。このため、遅延に対する制約が厳しくないユーザデータの伝送について、アクセス制御の連携を適用しやすい。この場合、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、遅延時間要求がない、又は、遅延時間要求の緩いユーザデータの伝送に対して、本発明によるＵＣの利用を決定できる。【0122】
図１１に戻り、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５において、ＬＣ通信管理部５１９は、ネットワーク通信部５１４を介して、各端末装置１の識別情報及びＬＣ通信品質を取得する。ＬＣ通信管理部５１９が取得するＬＣ通信品質は、ＬＣを介してライセンスバンド基地局装置３に接続する端末装置１のものである。このとき、ＬＣ通信管理部５１９は、上り回線及び下り回線のトラヒック量の情報をライセンスバンド基地局装置３又はゲートウェイ４から取得してもよい。また、ＬＣ通信管理部５１９は、上り回線及び下り回線のバックホールのトラヒック量や、無線リソースの活用度を用いるようにしてもよい。更に、ＬＣ通信管理部５１９は、統計情報として、曜日や時間帯などに対する規則性から、ＬＣのトラヒック量、ＬＣでアクティブな端末装置１の数、端末装置１のモビリティ、端末装置１のアプリケーションを推定してもよい。
【0123】
ＵＣ通信管理部５２０は、共有周波数帯基地局装置２と通信可能な端末装置１の識別情報と、当該端末装置１の通信品質とを収集して記憶する。ＵＣ通信管理部５２０は、端末装置１の識別情報及び通信品質を、ライセンスバンド基地局装置３又は共有周波数帯基地局装置２から、ネットワーク通信部５１４を介して取得する。ＵＣ通信管理部５２０がライセンスバンド基地局装置３から端末装置１の識別情報及び通信品質を取得する場合、ライセンスバンド基地局装置３において、ＬＣの通信で端末装置１から収集したＵＣ情報は、ＵＣ情報抽出部３１６で抽出される。ＵＣ情報抽出部３１６で抽出されたＵＣ情報は、ネットワーク通信部３１４を介して、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５へ送信される。
一方、ＵＣ通信管理部５２０が共有周波数帯基地局装置２から端末装置１の識別情報及び通信品質を取得する場合、ＵＣ通信管理部５２０は、端末装置１で生成されたＵＣ情報を共有周波数帯基地局装置２を介して取得するか、あるいは、共有周波数帯基地局装置２が取得した端末装置１の識別情報と共有周波数帯基地局装置２が推定した当該端末装置１の通信品質とを含む基地局ＵＣ情報を取得するか、又はその両方のＵＣに関する情報を取得する。
また、ＵＣ通信管理部５２０は、収集したＵＣの無線環境の情報における曜日や時間帯などに対する規則性から、ＵＣのトラヒック量、ＵＣでアクティブな端末装置１の数、端末装置１のモビリティ、端末装置１のアプリケーションを推定してもよい。
【0124】
また、ＵＣ通信管理部５２０は、端末装置１同士がＵＣにおいて互いの信号を検出できるか否かを示すＵＣ端末相互関係情報、ＵＣで行われた通信結果を示すＵＣ通信報告情報を取得してもよい。ＵＣ通信管理部５２０は、端末装置１ごとのＵＣ通信報告情報に基づいて、ＵＣを用いた無線通信によるユーザデータ伝送の失敗が予め定めた頻度を超えて生じているか否かを判定することもできる。ここで、パケットロスとアクセス権取得装置とを関連付け、ユーザデータ伝送の失敗が予め定めた頻度を超えて生じている場合、ＵＣ通信管理部５２０は、当該装置がアクセス権を取得した通信に異常が発生しているとみなして、ユーザデータ伝送の失敗が生じているアクセス権取得装置に（次の通信に関する）アクセス権を取得させないように、アクセス権取得装置を決定する。
【0125】
共有周波数帯基地局装置２と端末装置１のいずれについても、アクセス権を取得した通信が異常と判定された場合、ＵＣ通信管理部５２０は、ＵＣ利用の停止を決定し、ユーザデータ伝送の失敗が生じている端末装置１に対して、ＵＣ利用の停止を通知する制御信号を送信することもできる。また、ＵＣ通信管理部５２０は、ユーザデータの伝送をＬＣからＵＣに切り替えることを要求するＬＣアシスト要求信号を共有周波数帯基地局装置２から取得したり、ＵＣ通信要求信号をライセンスバンド基地局装置３から取得したりした場合、取得したＬＣアシスト要求信号又はＵＣ通信要求信号を、経路評価部５２１へ出力する。
【0126】
経路評価部５２１は、無線通信システムにおけるシステム容量を増大させるために、ＵＣを用いてユーザデータを伝送させる端末装置１とＵＣ利用条件とを決定してもよい。経路評価部５２１は、以下の１．〜７．の場合に、ユーザデータの伝送にアクセス権を指定したＵＣを利用することを決定するようにできる。経路評価部５２１は、ユーザデータの伝送にアクセス権の取得を指定してＵＣを利用することを決定すると、ＵＣを用いてアクセス権を取得した送信又は受信、又は、アクセス権を取得せずに送信又は受信を行うことを端末装置１に通知するＵＣ通信開始信号を生成する。
経路評価部５２１は、ネットワーク通信部５１４を介して、生成したＵＣ通信開始信号を、ライセンスバンド基地局装置３へ送信する。ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５からＵＣ通信開始信号を受信すると、変調や周波数変換などの処理を施して、当該信号を端末装置１へ送信する。ＵＣ通信開始信号には、ＵＣを利用する端末装置１の識別情報と、当該端末装置１とＵＣを用いた無線通信をする共有周波数帯基地局装置２の識別情報とを含むことができる。
【0127】
１．端末装置１ごとに、ＬＣ通信品質とアクセス権を指定したＵＣ通信品質とを比較して、ＵＣを用いることでスループットを増大させることができる端末装置１が存在する場合。２．ＬＣの伝送で用いているバックホール又は無線区間回線がボトルネックになり、ＬＣにおけるユーザデータの伝送に遅延又はスループットの低下が生じうる場合。
３．共有周波数帯基地局装置２からＬＣアシスト要求信号を取得した場合。
４．端末装置１からＵＣ通信要求信号を取得した場合。
５．アクセス権を指定してＵＣ通信を行う端末装置１を選択することで、マルチユーザ同時通信の効果が高くなると判断した場合。
６．従来のランダムアクセス方式によるＵＣ利用を行っていた端末装置１について、アクセス権を指定することでスループットの向上が期待できると判断した場合。
７．端末装置１にアクセス権を取得させることにより、下り回線のアクセス権取得装置の数を増大させ、共有周波数帯基地局装置２から送信されるトラヒック量が増大することが期待できると判断した場合。
【0128】
上記１．及び２．の場合は、ＵＣを利用する端末装置１の組み合わせとその条件を、経路評価部５２１が決定する。また、上記３．及び４．の場合は、指定された端末装置１のＵＣ利用を許可するか否かの判定を、経路評価部５２１が行う。この判定は、共有周波数帯基地局装置２又は端末装置１がアクセス権を取得する上り回線又は下り回線の通信で、異常や低スループットが報告されていないアクセス権取得装置が存在するかどうかで判定することができる。
この場合、経路評価部５２１は、ＬＣアシスト要求信号を送信した共有周波数帯基地局装置２と、ＵＣを用いた無線通信が可能な端末装置１のうちＵＣを用いた無線通信を行っていない端末装置１とがＵＣを用いた無線通信を行うと、スループットが増大するか否かを判定することもできる。経路評価部５２１は、スループットが増大する場合にＵＣの利用を許可し、スループットが増大しない場合にＵＣの利用を許可しないこともできる。
【0129】
また、上記４．の場合において、経路評価部５２１は、ＵＣ通信要求信号を送信した端末装置１と、対象となる共有周波数帯基地局装置２との間の、アクセス権取得装置に対応する通信の品質の情報から、当該端末装置１又は共有周波数帯基地局装置２がアクセス権をＵＣで取得した場合の通信において異常や低スループットが報告さ・BR>黷ス情報などを参照し、適切なアクセス権取得装置を指定した上で、ＵＣを当該端末装置１に利用させる。アクセス権取得装置に基づく通信品質情報については、判断を行う際の曜日・日付・時間や、端末装置１の種類や、ユーザの行動予測などの特定の情報を用いて、アクセス権取得装置に対する通信品質異常の判定に対する精度を高めることもできる。
【0130】
また、対象となる共有周波数帯基地局装置２が複数存在する場合、経路評価部５２１は、複数の共有周波数帯基地局装置２それぞれに対し、アクセス権取得装置に対する通信品質の情報を用い、通信相手となる共有周波数帯基地局装置２の指定、及び、アクセス権取得装置の指定を行うこともできる。更に、ＵＣ通信要求信号を送信した端末装置１とＵＣを用いた無線通信を行う共有周波数帯基地局装置２が、既にアクセス権取得装置を指定したＵＣによる無線通信をしている他の端末装置１から収集したＵＣ情報に基づいて、当該判定を行うこともできる。
例えば、他の端末装置１が信号を検出可能な端末装置１のグループに、ＵＣ通信要求信号を送信した端末装置１が含まれていない場合には、隠れ端末問題によるパケット衝突が発生する可能性が高いため、経路評価部５２１は、ＵＣの利用を許可しないこともできる。一方、他の端末装置１が信号を検出可能な端末装置１のグループに、ＵＣ通信要求信号を送信した端末装置１が含まれている場合には、隠れ端末問題によるパケット衝突が発生する可能性が低いため、経路評価部５２１は、ＵＣの利用を許可してもよい。
【0131】
また、上記６．の場合には、従来のランダムアクセス方式により、共有周波数帯基地局装置２と継続的に通信を行い、アクセス権取得装置に対する通信品質に関する情報も測定し、本発明によるアクセス権の指定を行うことでスループットが向上できると判定できたときに、経路評価部５２１は、本発明によるアクセス権を取得する装置を指定してＵＣ通信を開始させることもできる。また、上記７．の場合は、通常下り回線において、アクセス権取得装置は共有周波数帯基地局装置２の１台のみであるが、経路評価部５２１は、共有周波数帯基地局装置２と通信を行う複数の端末装置１に対し、下り回線のアクセス権の取得（下り回線送信要求信号の送信）を行わせる。これにより、アクセス権取得装置の数を増やし、同じＵＣを共有する他の無線装置（基地局でも端末装置でも良い）に対し、無線リソースを確保できる確率を増加させることができる。
【0132】
また、経路評価部５２１は、ＵＣの上り回線の空間多重によるマルチユーザ同時送信の利得とＵＣの下り回線における空間多重によるマルチユーザ同時送信の利得とに基づいて端末装置１のスループットを評価し、ＵＣを用いた無線通信を行う端末装置１の組み合わせを選択するようにしてもよい。【0133】
更に、経路評価部５２１は、端末装置１ごとに、その通信についてのアクセス権取得装置を決定することもできる。例えば、ライセンスバンド基地局装置３が通信している端末装置１が３台あり、端末装置１−１、１−２、及び１−３であったとして、端末装置１−１のＵＣ通信では上りも下りも端末装置１−１がアクセス権を取得し、端末装置１−２のＵＣ通信では従来のランダムアクセス方式により送信したい方がアクセス権を取得（送信したい端末装置１が送信）し、端末装置１−３のＵＣ通信では上りも下りも共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得するように制御できる。
このように端末装置１ごとにアクセス権取得装置を指定することで、隠れ端末問題によるスループット低下を防ぎつつ、ＵＣを利用できる。更に、もう一つの効果として、下り回線通信において、アクセス権取得装置を増やし、共有周波数帯基地局装置２から送信するトラヒック量を増加させることもできる。
【0134】
図１４は、第１の実施形態のシナリオ１における、上り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣを利用して端末装置１−１及び１−２へ、上り回線においてＵＣを用いた送信を行うことを要求するＵＣ通信通知信号（Ｕ）を送信する。ＵＣ通信開始信号（Ｕ）は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から受信する要求情報に基づく信号である。
端末装置１−１及び１−２は、ＬＣでＵＣ通信開始信号（Ｕ）を受信したとき、他の無線装置（基地局でも端末装置でも良い）がＵＣで通信をしているため待機する。
他の無線装置の通信が終了すると、端末装置１−１及び１−２は、ランダムアクセス方式に従い、ユーザデータの送信を行う。例えば端末装置１−１は、無線ＬＡＮシステムのＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて、ＡＩＦＳ（Arbitration Inter Frame Space：フレームの送信間隔)に対応する時間待機して、ランダム時間（Ｂａｃｋｏｆｆ）の後に送信権を獲得している。
端末装置１−１が送信を終えて共有周波数帯基地局装置２がＡＣＫを送信すると、端末装置１−２もＵＣを用いた上り回線による通信を行う。
【0135】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が、ＵＣを用いた上り回線の通信を行う端末装置１を選択することにより、共有周波数帯基地局装置２とＵＣを用いて通信を行う端末装置１の数を制限することができ、ランダムアクセス方式におけるパケット衝突によるコンテンションウィンドウサイズの上昇と、それに伴うＭＡＣ効率の低下を防ぐことができる。また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ＵＣを用いた上り回線の通信を行う端末装置１を複数選択するときに、選択する端末装置１が互いの信号を検出できる端末装置１を選択する。これにより、選択される複数の端末装置１が互いに隠れ端末になることを防ぎ、共有周波数帯基地局装置２がユーザデータを受信する際のパケット衝突を削減することができる。
【0136】
図１５は、第１の実施形態のシナリオ２における、マルチユーザ上り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣを利用して端末装置１−１及び１−２へ、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）を送信する。このＵＣ通信開始信号には、ＵＣを用いた上り回線においてマルチユーザ通信を行う端末装置１−１及び１−２の識別情報と、上り回線においてマルチユーザ通信を行う際の同期情報とを含めてもよい。
【0137】
なお、共有周波数帯基地局装置２が、複数の端末装置からの非同期な受信信号を分離復号できる場合には、これらの上り回線用の付加情報を省くことができる。この場合には、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、互いの信号を検出できない端末装置１を組み合わせ、組み合わせた端末装置１にＵＣを用いたユーザデータの伝送を行わせてもよい。このように端末装置１を組み合わせることにより、各端末装置１に上り回線におけるマルチユーザ通信を認識させることなく、送信を行わせることができる。【0138】
図１５に示す例では、端末装置１−１及び１−２は、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）を受信したとき、他の無線装置がＵＣで通信をしているため待機する。他の無線装置の通信が終了すると、端末装置１−１及び１−２は、ランダムアクセス方式に従い、ユーザデータの送信を行う。マルチユーザ送信では、端末装置１−１及び１−２が同期して信号を送信する必要があるため、端末装置１−１及び１−２が、上り回線送信要求信号（Ｉ）をＵＣで送信する。具体的には、端末装置１−１は、ＡＩＦＳに対応する時間待機し、ランダム時間（Ｂａｃｋｏｆｆ）の後に、上り回線送信要求信号（Ｉ）をＵＣで送信する。端末装置１−１が送信する上り回線送信要求信号には、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）で通知された他の端末装置１−２の識別情報が含まれていてもよい。他の端末装置１の識別情報を含めることにより、マルチユーザ送信を行う端末装置１が、上り回線送信要求信号（Ｉ）を送信する順番を指定することができる。
【0139】
端末装置１−２は、端末装置１−１が送信した上り回線送信要求信号（Ｉ）を検出したタイミング、又は、受信した上り回線送信要求信号（Ｉ）に含まれる上り回線送信要求信号を送信するタイミングに従い、上り回線送信要求信号（Ｉ）を送信する。なお、端末装置１−２は、上り回線送信要求信号（Ｉ）の送信を省き、端末装置１−１が送信する上り回線送信要求信号（Ｉ）によってユーザデータを送信するタイミングを端末装置１−１と合わせ、上り回線においてユーザデータを送信してもよい。
また、端末装置１−１及び１−２は、端末装置１−１が送信する上り回線送信要求信号（Ｉ）に対して共有周波数帯基地局装置２から返信されるＣＴＳに基づいて、タイミング同期又は周波数同期のいずれか、あるいは両方を行い、上り回線におけるユーザデータを送信するタイミングを同期させてもよい。
端末装置１−１及び１−２が同期してユーザデータ（Ｄ）の送信を開始し、端末装置１−１及び１−２の送信が終わると、共有周波数帯基地局装置２が端末装置１−１及び１−２へ、ＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫ（Ａ）を送信する。
【0140】
ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）で送信権を取得する端末装置１を指定することができる。端末装置１−１及び１−２が独立にランダムアクセスにより送信権を取得するように動作させることで、送信権の取得確率を増加させることができる。また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、ＵＣを用いた上り回線でユーザデータを送信する端末装置１を選択するとともに、マルチユーザ通信を行うことで得られる利得も考慮することができる。空間多重によるマルチユーザＭＩＭＯ送信は同時に送信する端末装置１の数に比例してスループットの増加が期待できるため、マルチユーザＭＩＭＯをＵＣの上り回線に適用することにより、システム容量の増加を図ることができる。
【0141】
図１６は、第１の実施形態のシナリオ３における、下り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣを利用して端末装置１−１及び１−２へ、下り回線においてＵＣを用いた受信を行うことを要求するＵＣ通信開始信号（Ｕ）を送信する。ＵＣ通信開始信号（Ｕ）は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から受信する要求情報に基づく信号である。
端末装置１−１及び１−２は、ＬＣでＵＣ通信開始信号（Ｕ）を受信したとき、他の無線装置がＵＣで通信をしているため待機する。
他の無線装置の通信が終了すると、端末装置１−１は、ランダムアクセス方式のルールに従い、下り回線の受信権を要求する下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信する。下り回線送信要求信号（Ｉ）は、当該信号を受信した周辺の無線装置にＮＡＶの設定を要求する情報を含み、当該信号を送信した端末装置１に受信権を獲得させる役割を有する。
ここでは、端末装置１−１は、無線ＬＡＮシステムのＣＳＭＡ／ＣＡに基づいてＡＩＦＳに対応する時間待機し、ランダム時間（Ｂａｃｋｏｆｆ）の後に、下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信して受信権を獲得している。
【0142】
なお、下り回線送信要求信号（Ｉ）に含まれるＮＡＶ（送信禁止期間）は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５において算出され、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）でＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から端末装置１−１及び１−２に通知されてもよい。ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５においてＮＡＶの時間長を算出する場合、経路評価部５２１は、端末装置１−１及び１−２宛に送信されるそれぞれのユーザデータのデータ量と、共有周波数帯基地局装置２と端末装置１−１及び１−２それぞれとの間におけるＵＣ通信品質とに基づいて、ユーザデータの伝送に要する通信時間を算出する。経路評価部５２１は、算出した通信時間に基づいた送信禁止期間を示す情報をＵＣ利用指定情報に含め、ライセンスバンド基地局装置３へ送信してもよい。ＵＣ利用指定情報に含まれるＮＡＶ（送信禁止期間）は、端末装置１へ通知される。
【0143】
共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１−１が送信した下り回線送信要求信号（Ｉ）を受信すると、端末装置１−１宛のユーザデータ（Ｄ）を送信する。端末装置１−１は、共有周波数帯基地局装置２から自装置宛のユーザデータを正常に受信すると、ＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫ（Ａ）を共有周波数帯基地局装置２へ送信する。端末装置１−２は、ＵＣにおける端末装置１−１宛の送信が終了したことをＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫ（Ａ）で検出すると、下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信して受信権を獲得する。
共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１−２が送信した下り回線送信要求信号（Ｉ）を受信すると、端末装置１−２宛のユーザデータ（Ｄ）を送信する。端末装置１−２は、共有周波数帯基地局装置２から自装置宛のユーザデータを正常に受信すると、ＡＣＫ又はＢｌｏｃｋ−ＡＣＫ（Ａ）を共有周波数帯基地局装置２へ送信する。
端末装置１−１及び１−２は、ＵＣ通信条件に示されるＵＣ通信を終了する条件が満たされていない場合、ランダムアクセス方式のルールに従い、再び下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信して受信権の獲得を行う。
【0144】
ＬＣを利用してＵＣ通信開始信号（Ｕ）を受信した端末装置１がＮＡＶ区間の設定を行うことにより、ＲＴＳ／ＣＴＳを用いて共有周波数帯基地局装置２が送信権を取得する場合などに比べて、共有周波数帯における無線通信の利用効率を向上させることができる。一般的なＲＴＳ／ＣＴＳを用いた通信では、送信側から隠れている無線装置が多い場合には、ＲＴＳを受信したタイミングでＣＴＳを正常に返信できる確率は著しく低下する可能性がある。なお、第１の実施形態における無線通信システムでは、端末装置１が共有周波数帯基地局装置２よりも多くの他の無線装置を検出できる環境にあれば、隠れ端末によるスループットの低下を防ぐことができる。
【0145】
更に、上り回線の場合と同様に、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信する端末装置１を選択するので、共有周波数帯基地局装置２とＵＣを用いて通信する端末装置１を制限することができ、ランダムアクセスにおけるパケット衝突によりコンテンションウィンドウサイズの上昇とそれに伴うＭＡＣ効率の低下とを防ぐことができる。更に、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５が互いの信号を検出できる端末装置１を組み合わせてＵＣを用いた通信を行わせることで、上り回線において端末装置１同士が隠れ端末になり共有周波数帯基地局装置２におけるパケット衝突を防ぐことができる。
【0146】
図１７は、第１の実施形態のシナリオ４における、マルチユーザ下り回線のＭＡＣシーケンスの一例を示す図である。ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣを利用して端末装置１−１及び１−２へ、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）を送信する。この下り回線送信要求信号には、ＵＣを用いた下り回線においてマルチユーザ通信を行う端末装置１−１及び１−２の識別情報と、下り回線においてマルチユーザ通信を行う際の同期情報とが含まれる。
【0147】
図１７に示す例では、端末装置１−１及び１−２は、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）を受信したとき、他の無線装置がＵＣで通信をしているため待機する。他の無線装置の通信が終了すると、端末装置１−１及び１−２は、ランダムアクセス方式のルールに従い下り回線送信要求信号（Ｉ）の送信を試みる。ここでは、端末装置１−１が受信権を取得し、下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信している。
空間多重によるマルチユーザ通信を下り回線で行う場合には、下り回線送信要求信号（Ｉ）から当該信号を送信した端末装置１と共有周波数帯基地局装置２との間のチャネル情報を取得することが重要となる。共有周波数帯基地局装置２は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）システムにおける上り回線と下り回線との対称性を利用して、下り回線送信要求信号から取得したチャネル情報を上り回線のチャネル情報にキャリブレーションして得ることができる。
【0148】
すなわち、空間多重によるマルチユーザ通信を下り回線で行う場合、マルチユーザ通信の対象となる端末装置１全てが下り回線送信要求信号（Ｉ）又はチャネル推定用のフレームを送信することで、チャネル情報の精度を高めることができる。図１７に示す例では、端末装置１−１が送信した下り回線送信要求信号（Ｉ）をトリガとして、一定時間後に端末装置１−２も下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信している。これは、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）に、他の端末装置１が送信した下り回線送信要求信号を受信した場合に一定時間後に下り回線送信要求信号を送信する指示を含めることで実現することができる。
また、端末装置１−１が次に下り回線送信要求信号を送信する端末装置１−２の識別情報を下り回線送信要求信号に含めて送信したり、各端末装置１が、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）で指定された下り回線送信要求信号を送信する順番に基づいて下り回線送信要求信号を送信したりすることで実現してもよい。
【0149】
また、ＬＣによる通信を利用し、端末装置１からライセンスバンド基地局装置３へ共有周波数帯基地局装置２に対応するチャネル情報を送信し、ライセンスバンド基地局装置３から当該チャネル情報を共有周波数帯基地局装置２へ出力してもよい。更に、共有周波数帯基地局装置２が、端末装置１との間のチャネル情報を取得してから経過した時間が一定期間以下である場合に、下り回線送信要求信号の送信を省略してもよい。
また、共有周波数帯基地局装置２が、端末装置１−１から下り回線送信要求信号を受信した後に、端末装置１−２に対して下り回線送信要求信号の送信を要求する信号を送信し、端末装置１−２に下り回線送信要求信号を送信させてもよい。
下りマルチユーザ同時送信を行う前に、下り回線送信要求信号、又は、チャネル推定用のフレームを端末装置１から送信するために、初めの端末装置１が送信する下り回線送信要求信号が設定するＮＡＶにおいて、マルチユーザ同時送信に含まれる他の端末装置１ではＮＡＶを設定しないように指定することもできる。
又は、下り回線送信要求信号（Ｉ）において設定したＮＡＶを、共有周波数帯基地局装置２から新たに送信する信号により、ＮＡＶの設定を更新することで、初めに下り回線送信要求信号（Ｉ）を送信した端末装置以外の端末装置も信号を送信できるように設定することもできる。
【0150】
共有周波数帯基地局装置２は、周波数分割多重又は符号分割多重を用いて複数の端末装置１へユーザデータの送信を行う場合、複数の端末装置１を代表する一つの端末装置１（図１７においては端末装置１−１）の下り回線送信要求信号を受信したタイミングで、下り回線送信要求信号で示される複数の端末装置１への送信をしてもよい。この場合には、図１７における端末装置１−２による下り回線送信要求信号の送信が省略される。【0151】
また、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５がＵＣの下り回線を用いる端末装置１を選択する構成により、受信権を取得させる端末装置１を指定することができるし、端末装置１−１と端末装置１−２に対して独立にランダムアクセスにより受信権を取得させることで、受信権の取得確率を増加させることができる。例えば、共有周波数帯基地局装置２が一つであり、かつ端末装置１が複数である場合であって、ＵＣで無線通信を行う他の無線装置が多数存在する場合に、共有周波数帯基地局装置２が送信権の取得を試みたときに失敗する可能性が高くなってしまう。しかし、本実施形態の無線通信システムでは、端末装置１が受信権を取得する構成になっており、下り回線で受信を行う複数の端末装置１が受信権の取得を試みるため、受信権の取得に失敗する可能性を低くし、ＵＣにおける通信を行える可能性を高くすることができる。しかしながら、受信権の取得を行う端末装置１の数を大きくすると、パケット衝突の発生や、互いに信号を検出できない端末装置１が組み合わされて隠れ端末を生じさせてしまうおそれがある。そのため、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５は、適切な数の端末装置１を選択する必要がある。
更に、ユーザデータのアプリケーションカテゴリや、物理層のスループットと、フレーム当たりのビット数で得られるフレーム長から、マルチユーザ通信の利得を最大化するように、ＵＣを利用する端末装置１を選択するようにしてもよい。
特に、空間多重によるマルチユーザＭＩＭＯ送信は、同時に送信する端末装置１の数に比例してスループットの増大が期待できるため、マルチユーザＭＩＭＯ下り回線を成功させることにより、システム容量の増加を実現することも可能となる。
【0152】
図１８は、第２の実施形態のシナリオ２の、上り回線におけるマルチユーザ通信のＭＡＣシーケンスの一例である。ライセンスバンド基地局装置３は、ＬＣを利用して端末装置１−１及び１−２へ、基地局トリガＵＣ上り回線通信の実施を通知するＵＣ通信開始信号（Ｕ）を送信する。このＵＣ通信開始信号では、アクセス権の取得を共有周波数帯基地局装置２が行うことを示したり、端末装置自らアクセス権の取得を行わないように指定したり、上り回線においてこれからマルチユーザ通信を行う端末装置１の識別情報を含めることができる。
【0153】
図１８に示す例では、ＵＣ通信開始信号（Ｕ）に共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得するように通知する情報が含まれており、端末装置１−１及び１−２がこれを受信すると、共有周波数帯基地局装置２から上り回線送信要求を受信するまで待機する。一方、共有周波数帯基地局装置２は、バックホールの通信により、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５から、端末装置１がＵＣでの上り回線送信を待機している通知をＵＣ通信開始信号により受信する。共有周波数帯基地局装置２は、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５からの通知を受信すると、共有周波数帯におけるアクセス権の取得を開始する（図１８におけるTiming A）。
【0154】
図１８では、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく通信を示しているが、ＣＳＭＡ／ＣＡにおけるListen Before Talkを行わずにアクセス権を取得してもよい。共有周波数帯基地局装置２は、アクセス権を取得すると、端末装置１−１及び１−２へ、上り回線送信要求信号（Ｉ）を送信する。端末装置１−１及び１−２は、共有周波数帯基地局装置２から上り回線送信要求信号（Ｉ）を受信すると、ＵＣでユーザデータ（Ｄ）を共有周波数帯基地局装置２へ送信する。
このように、共有周波数帯基地局装置２は、端末装置１における待機データが存在するか否かと待機データが存在する端末装置１とに関する情報を、ＵＣを用いた通信を行わずに取得することができ、ＵＣを用いた上り回線の通信を効率的に行うことができる。
また、図１８において、ライセンスバンド基地局装置３がＵＣ通信開始信号（Ｕ）を送信するよりも前に、端末装置１からＬＣにおいてライセンスバンド基地局装置３へ、上り回線に関する情報（送信待機状態にあるユーザデータ量など）を送信し、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５により、本発明による上り回線通信を行うことを決定することで、効率的にＵＣにおける上り回線マルチユーザ同時送信が実現できる。
【0155】
本実施形態における無線通信システムの効果を示すために、計算機によるシミュレーションを行った（第１の実施形態のシナリオ３の例）。図１９は、シミュレーションの対象とした無線通信システムのモデルを示す図である。同図に示すように、共有周波数帯基地局装置２から端末装置１への下り回線（以下、主リンクという）を評価対象とし、共有周波数帯基地局装置２が検出できない無線通信を行う無線装置９１及び９２が端末装置１の周辺に位置している。無線装置９１がＵＣを用いて無線装置９２に対する送信を続けている。
無線装置９１から無線装置９２への通信を他リンクという。シミュレーションでは、物理リンクのスループットを１３０［Ｍｂｉｔ／ｓ］とした。これは、空間多重数が２であり、変調方式が６４ＱＡＭであり、符号化率が５／６であり、ガードインターバル（前後のデータ間の干渉を防ぐために挿入される時間）が８００［μｓ］である場合に対応する。
【0156】
図２０は、シミュレーションの対象とした三つのＭＡＣシーケンスを示す図である。一つ目は、第１の比較例としてのＲＴＳ／ＣＴＳを用いないフレーム送信である。二つ目は、第２の比較例としてのＲＴＳ／ＣＴＳを用いたフレーム送信である。三つ目は、本実施形態におけるフレーム送信であり、端末装置１が受信権を取得した後に共有周波数帯基地局装置２がフレーム送信を行う。三つのＭＡＣシーケンスそれぞれにおいて、データシンボル長ＴＤを１．５２０［ｍｓ］とした。一つのフレームを送信するのに必要な時間長をＴｆとすると、第１の比較例、第２の比較例、及び、本実施形態それぞれにおけるＴＤ／Ｔｆは、０．８８９、０．８４６、０．８６７となる。
【0157】
図２１は、図１９に示したモデルにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。図２１に示すシミュレーション結果は、主リンク（Link A）のトラヒックを１３０［Ｍｂｉｔ／ｓ］としたときに、無線装置９１から無線装置９２への無線通信（他リンク：Link C）におけるトラヒックを０［Ｍｂｉｔ／ｓ］から１３０［Ｍｂｉｔ／ｓ］まで変化させた際の、共有周波数帯基地局装置２から端末装置１へのＵＣによる下り回線である主リンクのスループットを示すグラフである。
図２１のグラフにおいて、横軸は無線装置９１から無線装置９２への無線通信におけるトラヒックを示し、縦軸は主リンク（実線）及び他リンク（破線）のスループットを示す。なお、トラヒックが０から４０までにおいては、上記三つのＭＡＣシーケンス間で他リンクのスループットに差はない（グラフ上で×、白丸、黒四角が重なっている）。
第１及び第２の比較例では、無線装置９１と無線装置９２との間のトラヒックの増加に応じて、主リンクにおけるスループットが低下している。無線装置９１と無線装置９２との間のトラヒックが１３０［Ｍｂｉｔ／ｓ］に達すると、第１の比較例の方法（Conv. access w/o RTS/CTS）ではスループットが得られず、第２の比較例の方法（Conv. access w/ RTS/CTS）においてもほとんどスループットが得られずに６．５［Ｍｂｉｔ／ｓ］程度になってしまっている。
【0158】
一方、本実施形態の方法（Proposed access）では、端末装置１がアクセス権を取得するので、隠れ端末問題は生じない。このため、他リンクのトラヒックが約６０［Ｍｂｉｔ／ｓ］を超えると、他リンクと主リンクとのスループットが一致し、収束する。これは、他リンクと主リンクとが無線リソースをほぼ等しくシェアしていることを示す。他リンクのトラヒックが１３０［Ｍｂｉｔ／ｓ］となるひっ迫した無線通信環境では、本実施形態の方法における主リンクのスループットが第２の比較例における主リンクのスループットに対して８．８倍のスループットになっている。
【0159】
本実施形態における無線通信システムの効果を示すために、異なる計算機によるシミュレーションを更に行った。第１の実施形態と第２の実施形態とを併用し、端末装置１ごとにアクセス権の取得装置を設定することで得られる効果を示す。図２２は、シミュレーションの対象とした無線通信システムのモデルを示す図である。同図に示すように、共有周波数帯基地局装置２から端末装置１−１、端末装置１−２、及び端末装置１−３それぞれへの下り回線（以下、主リンクという）を評価対象とした。
また、共有周波数帯基地局装置２、端末装置１−１、端末装置１−２、及び端末装置１−３とそれぞれほぼ同じ位置に存在する無線装置９０、無線装置９１、無線装置９２、及び無線装置９３を与え、無線装置９０は共有周波数帯基地局装置２と同様に、無線装置９１、無線装置９２及び無線装置９３それぞれへの下り回線の送信を行っているものとする。
【0160】
８台の無線装置は、例外を除いて他の全ての無線装置の信号を検出できるものとした。例外とは、端末装置１−１と無線装置９１とは、端末装置１−３及び無線装置９３の通信を検知できない、端末装置１−３と無線装置９３とは、端末装置１−１及び無線装置９１の通信を検知できない、の２つの条件である。図２２に示す構成では、両端の無線装置同士が互いの通信が聞こえない条件となっている。シミュレーションでは、物理リンクのスループットを１３０［Ｍｂｉｔ／ｓ］とした。これは、空間多重数が２であり、変調方式が６４ＱＡＭであり、符号化率が５／６であり、ガードインターバルが８００［μｓ］である場合に対応する。
【0161】
図２３は、図２２に示すモデルにおいて、従来のランダムアクセス方式を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図２３に示す結果は、従来のランダムアクセス方式により、無線装置９０と共有周波数帯基地局装置２がアクセス権を取得して下り回線送信を行う場合の、無線装置９０と共有周波数帯基地局装置２とそれぞれの３つの通信相手宛てに与えるトラヒック量を増やしたときの、各宛先において得られるスループットの結果を示している。従来のランダムアクセス方式では、トラヒック量の増大に対し、無線リソースがひっ迫すると、全ての端末装置１が等しくスループットを得ているのが確認できる。
【0162】
図２４は、図２２に示すモデルにおいて第１及び第２の実施形態の無線通信システムにおける動作のシミュレーション結果を示すグラフである。図２４に示すシミュレーション結果では、共有周波数帯基地局装置２から端末装置１−１と端末装置１−２とへの下り回線通信におけるアクセス権取得装置を端末装置１−１及び端末装置１−２とし、共有周波数帯基地局装置２から端末装置１−３への下り回線におけるアクセス権取得装置を共有周波数帯基地局装置２としている。
他の無線システムである無線装置９０〜無線装置９３の通信では、アクセス権取得装置が無線装置９０の一台であるのに対し、本発明の動作を行う無線通信システムでは端末装置１−１、端末装置１−２及び共有周波数帯基地局装置２の三台がアクセス権を取得しており、他の無線システムに対して高いスループットを得られていることが確認できる。
ここで、端末装置１−３のみ、アクセス権取得装置を共有周波数帯基地局装置２としたのは、端末装置１−１と端末装置１−３とが互いに隠れ端末条件となっており、両装置にアクセス権を取得させると、パケット衝突によるスループット低下が生じるおそれがあるためである。
このように、端末装置１にアクセス権を取得させることで、アクセス権取得装置の数を増やしたり、隠れ端末条件となる端末装置１を同時に選択しないように制御したりすることで、高いスループットを得ることができる。
【0163】
以上のように、上述した実施形態における無線通信システムは、第１の周波数帯のＵＣにおける通信の制御を、第１の基地局装置である共有周波数帯基地局装置２と第２の基地局装置であるライセンスバンド基地局装置３とを接続するバックホール回線及びライセンスバンド基地局装置３と端末装置１とにおける第２の周波数帯のＬＣを介して行うことにより、ＵＣにおける通信を阻害せずに、共有周波数帯における無線通信の利用効率を向上させることができる。【0164】
なお、上述した実施形態における無線通信システムでは、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５を独立した装置とする構成を説明したが、ライセンスバンド基地局装置３がＬＣ−ＵＣ連携制御装置５を内部に備える構成としてもよい。この構成では、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５のネットワーク通信部５１４を省いてもよい。ネットワーク通信部５１４を省く場合には、ＬＣ通信管理部５１９、ＵＣ通信管理部５２０及び経路評価部５２１は、ライセンスバンド基地局装置３のネットワーク通信部３１４を介して通信を行う。【0165】
上述した実施形態における端末装置１、共有周波数帯基地局装置２、ライセンスバンド基地局装置３、ＬＣ−ＵＣ連携制御装置５を、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各装置が有する構成要素それぞれを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。
また上記プログラムは、前述した構成要素の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した構成要素をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
【0166】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。【産業上の利用可能性】
【0167】
端末装置１に対し、第２の周波数帯を用いて、第１の周波数帯におけるアクセス権（送信権又は受信権）の取得を指示することで、共有周波数帯基地局装置２から隠れ端末となっている無線装置から受ける影響を抑えることができ、共有周波数帯における無線通信の利用効率の向上が不可欠な用途に好適に適用できる。【符号の説明】
【0168】
１，１−１，１−２，１−３，１−Ｍ…端末装置２，２−１，２−Ｎ…共有周波数帯基地局装置
３，３−１，３−Ｌ…ライセンスバンド基地局装置
４，４−１，４−２…ゲートウェイ
５…ＬＣ−ＵＣ連携制御装置
６…外部ネットワーク
１０１，３０１…ＬＣ用アンテナ
１０２，３０２…ＬＣ送受信部
１０３，３０３…ＬＣ送信信号変調部
１０４，３０４…ＬＣ受信信号復号部
１０５，２０５…ＵＣ用アンテナ
１０６，２０６…ＵＣ送受信部
１０７，２０７…ＵＣ送信信号変調部
１０８，２０８…ＵＣ受信信号復号部
１０９…ＵＣ制御信号取得部
１１０，２１０…ランダムアクセス制御回路
１１１…端末制御部
１１２，２１２，３１２…記憶部
２１１，３１１…基地局制御部
２１４，３１４，５１４…ネットワーク通信部
２１５…アクセス制御管理部
３１６…ＵＣ情報抽出部
３１７…ＵＣ制御信号生成部
５１９…ＬＣ通信管理部
５２０…ＵＣ通信管理部
５２１…経路評価部
９０，９１，９２，９３…無線装置