(57)【要約】【課題】通信品質を向上させること。【解決手段】複数の端末局装置と基地局装置とを有する無線中継システムであって、基地局装置は、複数の端末局装置から上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信部と、それぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、互いに対向して転送が必要な上りデータトラヒックが存在する場合、それぞれの上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化部と、符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信部とを備え、端末局装置は、基地局装置へ上りデータトラヒックを送信する端末局送信部と、符号化済みデータトラヒックを受信する端末局受信部と、符号化済みデータトラヒックを、上りデータトラヒックを用いて復号する復号部とを備える無線中継システム。【選択図】図２
2020102765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置の間において無線通信により伝送されるデータトラヒックを中継する基地局装置と、を有する無線中継システムであって、
前記基地局装置は、
前記複数の端末局装置から上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信部と、
前記基地局受信部が受信したそれぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、前記複数の端末局装置の間で互いに対向して転送が必要な前記上りデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、それぞれの前記上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化部と、
前記符号化部によってネットワーク符号化された前記データトラヒックを示す符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、前記上りデータトラヒックを送信した前記複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信部と、
を備え、
前記端末局装置は、
前記基地局装置へ前記上りデータトラヒックを送信する端末局送信部と、
前記基地局装置から送信された前記符号化済みデータトラヒックを受信する端末局受信部と、
前記端末局受信部が受信した前記符号化済みデータトラヒックを、前記端末局送信部が送信した前記上りデータトラヒックを用いて復号する復号部と、
を備える無線中継システム。
【請求項２】
前記符号化部は、
それぞれの前記上りデータトラヒックのビット列に対して排他的論理和を演算することによってネットワーク符号化し、
前記復号部は、
前記符号化済みデータトラヒックと前記上りデータトラヒックとに対して排他的論理和を演算することによって復号する
請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項３】
前記基地局送信部は、
ビームフォーミングを行うことによって前記複数の端末局装置へそれぞれ前記符号化済みデータトラヒックを送信する
請求項１又は請求項２に記載の無線中継システム。
【請求項４】
前記基地局装置は、
空間分割多元接続方式による通信方式を用いて前記複数の端末局装置との通信を行う
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の無線中継システム。
【請求項５】
前記基地局装置と前記端末局装置とは、
時分割複信方式による通信方式を用いて互いに通信を行う
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の無線中継システム。
【請求項６】
前記データトラヒックは、前記複数の端末局装置の間におけるハンドオーバーに用いられる制御信号を含む
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の無線中継システム。
【請求項７】
複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置の間において無線通信により伝送されるデータトラヒックを中継する基地局装置と、を有する無線中継システムによる無線中継方法であって、
前記端末局装置が、前記基地局装置へ上りデータトラヒックを送信する端末局送信ステップと、
前記基地局装置が、前記複数の端末局装置から前記上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信ステップと、
前記基地局装置が、前記基地局受信ステップによって受信したそれぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、前記複数の端末局装置の間で互いに対向して転送が必要な前記上りデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、それぞれの前記上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化ステップと、
前記基地局装置が、前記符号化ステップによってネットワーク符号化された前記データトラヒックを示す符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、前記上りデータトラヒックを送信した前記複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信ステップと、
前記端末局装置が、前記基地局装置から送信された前記符号化済みデータトラヒックを受信する端末局受信ステップと、
前記端末局装置が、前記端末局受信ステップによって受信した前記符号化済みデータトラヒックを、前記端末局送信ステップによって送信した前記上りデータトラヒックを用いて復号する復号ステップと、
を有する無線中継方法。
【請求項８】
複数の端末局装置の間において無線通信により伝送されるデータトラヒックを中継する基地局装置であって、
前記複数の端末局装置から上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信部と、
前記基地局受信部が受信したそれぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、前記複数の端末局装置の間で互いに対向して転送が必要な前記上りデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、それぞれの前記上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化部と、
前記符号化部によってネットワーク符号化された前記データトラヒックを示す符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、前記上りデータトラヒックを送信した前記複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信部と、
を備える基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継システム、無線中継方法、及び基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイルネットワークのスモールセルに対して、ミリ波帯無線中継システムによりバックホール伝送を行うことが検討されている。例えば非特許文献１に記載のミリ波帯無線中継システムでは、高所に設置されたマクロセル（以下、「Macro-Cell BS」という。）が、多数のアンテナアレイによりビームフォーミングを行い、鋭い指向性を持つビームによって空間を分割する。このような、Macro-Cell BSと、互いに異なる空間（方位角）に位置する複数のスモールセル（以下、「Small-Cell BS」という。）のそれぞれとが、並行して同一周波数で無線通信を行う通信方式を、ＳＤＭＡ（Space-Division Multiple Access；空間分割多元接続）方式という。
【０００３】
また、例えば非特許文献２に記載のミリ波帯無線中継システムでは、基地局が複数のアンテナアレイ（以下、「サブアレイ」という。）を搭載する。当該複数のサブアレイは、互いに独立したビームを形成し、それぞれ端末局と通信する。非特許文献２に記載の基地局では、各サブアレイにおいて互いに独立した基準周波数（ローカル信号）が用いられる。このとき、サブアレイの設置間隔が電波の波長よりも長い場合には、所望の方位角に対して鋭い指向性を持つビームを形成することができるが、所望の方位角ではない方位角へも不要な電波（グレーティングローブ）を放射することになる。ＳＤＭＡ方式を用いるミリ波帯無線中継システムでは、こうしたグレーティングローブによって、基地局から端末局への下り方向の伝送時に、端末局が、所望の方位角に対する基地局のサブアレイから送信された電波のみならず、所望の方位角ではない方位角に対する基地局のサブアレイから送信された不要な電波も受信してしまうことがある。例えば基地局と各端末局との設置間隔等の条件により理想的なＳＤＭＡ方式によるミリ波帯無線中継システムを構築することができない場合、端末局では、このような不要な電波に起因の干渉によって通信品質が劣化する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Zhen Gao, et al., “MmWave Massive-MIMO-Based Wireless Backhaul for the 5G Ultra-Dense Network,” IEEE Wireless Communications, pp.13-21, October 2015.
【非特許文献２】太田 厚 他， “第１固有モードの並列伝送を用いた見通し環境ミリ波帯空間多重伝送技術 〜方式提案と基本特性評価結果〜,” 信学技報  IEICE Technical Report RCS2015-144, pp.73-78, 一般社団法人 電子情報通信学会, 2015年8月．
【非特許文献３】“LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (3GPP TS 36.300 version 13.9.0 Release 13),” ETSI TS 136 300, p.110, October 2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、理想的なＳＤＭＡ方式によるミリ波帯無線中継システムを構築することができない場合、端末局では電波の干渉が生じうる。また、端末局と接続しているSmall-Cell BS、又はMacro-Cell BSでのデータトラヒック変動により、ミリ波帯無線中継システム内における電波の干渉を悪化させることがある。この干渉悪化の原因となるデータトラヒック変動の具体例として、例えばSmall-Cell BSの場合、無線カバレッジ（受信可能範囲）内におけるエンドユーザの移動によるデータトラヒック変動がある。エンドユーザが移動することによって、モバイルネットワークにおけるハンドオーバーが必要になる。ハンドオーバーが行われる際には、モバイルネットワーク用の制御信号、及びエンドユーザ向けのデータトラヒックが、複数のSmall-Cell BSのそれぞれとMacro-Cell BSとの間で転送される。これにより、短時間に大量の通信要求が集中し、干渉電力が増大する。このため、ミリ波帯無線中継システムにおける通信品質が大幅に低下することがあるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであり、通信品質を向上させることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置の間において無線通信により伝送されるデータトラヒックを中継する基地局装置と、を有する無線中継システムであって、前記基地局装置は、前記複数の端末局装置から上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信部と、前記基地局受信部が受信したそれぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、前記複数の端末局装置の間で互いに対向して転送が必要な前記上りデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、それぞれの前記上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化部と、前記符号化部によってネットワーク符号化された前記データトラヒックを示す符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、前記上りデータトラヒックを送信した前記複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信部と、を備え、前記端末局装置は、前記基地局装置へ前記上りデータトラヒックを送信する端末局送信部と、前記基地局装置から送信された前記符号化済みデータトラヒックを受信する端末局受信部と、前記端末局受信部が受信した前記符号化済みデータトラヒックを、前記端末局送信部が送信した前記上りデータトラヒックを用いて復号する復号部と、を備える無線中継システムである。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の無線中継システムであって、前記符号化部は、それぞれの前記上りデータトラヒックのビット列に対して排他的論理和を演算することによってネットワーク符号化し、前記復号部は、前記符号化済みデータトラヒックと前記上りデータトラヒックとに対して排他的論理和を演算することによって復号する。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の無線中継システムであって、前記基地局送信部は、ビームフォーミングを行うことによって前記複数の端末局装置へそれぞれ前記符号化済みデータトラヒックを送信する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の無線中継システムであって、前記基地局装置は、空間分割多元接続方式による通信方式を用いて前記複数の端末局装置との通信を行う。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の無線中継システムであって、前記基地局装置と前記端末局装置とは、時分割複信方式による通信方式を用いて互いに通信を行う。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の無線中継システムであって、前記データトラヒックは、前記複数の端末局装置の間におけるハンドオーバーに用いられる制御信号を含む。
【００１３】
また、本発明の一態様は、複数の端末局装置と、前記複数の端末局装置の間において無線通信により伝送されるデータトラヒックを中継する基地局装置と、を有する無線中継システムによる無線中継方法であって、前記端末局装置が、前記基地局装置へ上りデータトラヒックを送信する端末局送信ステップと、前記基地局装置が、前記複数の端末局装置から前記上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信ステップと、前記基地局装置が、前記基地局受信ステップによって受信したそれぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、前記複数の端末局装置の間で互いに対向して転送が必要な前記上りデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、それぞれの前記上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化ステップと、前記基地局装置が、前記符号化ステップによってネットワーク符号化された前記データトラヒックを示す符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、前記上りデータトラヒックを送信した前記複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信ステップと、前記端末局装置が、前記基地局装置から送信された前記符号化済みデータトラヒックを受信する端末局受信ステップと、前記端末局装置が、前記端末局受信ステップによって受信した前記符号化済みデータトラヒックを、前記端末局送信ステップによって送信した前記上りデータトラヒックを用いて復号する復号ステップと、
を有する無線中継方法である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、複数の端末局装置の間において無線通信により伝送されるデータトラヒックを中継する基地局装置であって、前記複数の端末局装置から上りデータトラヒックをそれぞれ受信する基地局受信部と、前記基地局受信部が受信したそれぞれの前記上りデータトラヒックにおいて、前記複数の端末局装置の間で互いに対向して転送が必要な前記上りデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、それぞれの前記上りデータトラヒックを互いに同一の内容のデータトラヒックとなるようにネットワーク符号化する符号化部と、前記符号化部によってネットワーク符号化された前記データトラヒックを示す符号化済みデータトラヒックを下りデータトラヒックとして、前記上りデータトラヒックを送信した前記複数の端末局装置へ同時にそれぞれ送信する基地局送信部と、を備える基地局装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１による回線接続の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の基地局装置１０の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の端末局装置２０の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１における通信スケジューリングの一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の基地局装置１０による監視制御の一例を示すシーケンス図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の端末局転送宛先記録部１１１ａが記憶するテーブルの一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１によるネットワーク符号化及び復号の動作の一例を示すシーケンス図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１０の動作の一例を示すスローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１０の動作の一例を示すスローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１における符号化及び復号の動作を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る無線中継システムの基地局装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
［無線中継システムの構成］
以下、無線中継システム１の構成の概要について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１による回線接続の一例を示す模式図である。本実施形態に係る無線中継システム１は、ミリ波帯無線中継システムである。図１に示すように、無線中継システム１は、１つの基地局装置１０と、複数の端末局装置２０（図１に示す例においては、２つの端末局装置２０（２０−１，２０−２））とを含んで構成される。無線中継システム１は、１つの基地局装置と、複数の端末局装置２０とを、ＳＤＭＡ方式でそれぞれ通信接続することにより通信を行う。なお、基地局装置１０及び端末局装置２０は、共に固定されているものとする。
【００１９】
基地局装置１０と端末局装置２０−１とは、ビーム１を介して通信接続する。また、基地局装置１０と端末局装置２０−２とは、ビーム２を介して通信接続する。但し、図１に示すように、基地局装置１０及び端末局装置２０の各サブアレイからは、所望の方位角ではない方位角へも不要な電波（グレーティングローブ）が放射される。これにより、電波の干渉が発生する。図１において、実線の矢印は所望の方位角への電波（所望波）を表し、破線の矢印はグレーティングローブ（干渉波）を表す。なお、基地局装置１０と端末局装置２０との双方向伝送において用いられる通信方式は、例えばＴＤＤ（Time-Division Duplexing；時分割複信）方式である。
【００２０】
［基地局装置の構成］
以下、基地局装置１０の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の基地局装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局装置１０は、基地局ベースバンド信号処理部１１と、２つのサブアレイ１２（サブアレイ１２−１、サブアレイ１２−２）と、を含んで構成される。
【００２１】
図２に示すように、基地局ベースバンド信号処理部１１は、上位ネットワーク（ＮＷ）伝送インタフェース１１０と、基地局データトラヒック処理部１１１と、ネットワーク符号化部１１２と、基地局スケジューリング部１１３と、変調部１１４と、ＴＤＤスイッチ１１５と、復調部１１６と、を含んで構成される。
【００２２】
上位ＮＷ伝送インタフェース１１０は、上位の通信ノード（例えば図１に示すように、Macro-Cell BS等）と通信接続するための通信インタフェースである。上位ＮＷ伝送インタフェース１１０は、上位の通信ノードからの下りデータトラヒックの入力を受け付け、入力された下りデータトラヒックを基地局データトラヒック処理部１１１へ出力する。また、上位ＮＷ伝送インタフェース１１０は、基地局データトラヒック処理部１１１からの上りデータトラヒックの入力を受け付け、入力された上りデータトラヒックを上位の通信ノードへ出力する。
【００２３】
基地局データトラヒック処理部１１１は、上位ＮＷ伝送インタフェース１１０からの下りデータトラヒックの入力を受け付ける。基地局データトラヒック処理部１１１は、入力された下りデータトラヒックの中に含まれる制御メッセージを読み出すことにより、端末局装置２０への下りデータトラヒックの転送において必要となる宛先情報を取得する。基地局データトラヒック処理部１１１は、取得した宛先情報及び下りデータトラヒックを、ネットワーク符号化部１１２へ出力する。また、基地局データトラヒック処理部１１１は、後述する端末局転送宛先記録部１１１ａを備える。
【００２４】
ネットワーク符号化部１１２（符号化部）は、基地局データトラヒック処理部１１１からの宛先情報及び下りデータトラヒックの入力を受け付ける。ネットワーク符号化部１１２は、入力された宛先情報に基づいて、端末局装置２０への下り伝送におけるネットワーク符号化の要否についての判定を行う。ネットワーク符号化部１１２は、ネットワーク符号化が必要であると判定した場合、ネットワーク符号化を開始させるための指示を、変調部１４、ＴＤＤスイッチ１１５、及びサブアレイ１２を介して端末局装置２０へ送信する。ＴＤＤスイッチ１１５は、各サブアレイ１２と通信接続するための通信インタフェースである。また、ネットワーク符号化部１１２は、宛先となる複数の端末局装置２０へそれぞれ送信する下りデータトラヒックに対して、ネットワーク符号化を行う符号化処理機能を有する。
【００２５】
基地局スケジューリング部１１３は、データトラヒックの伝送のスケジューリングを行う。基地局スケジューリング部１１３は、決定したスケジュールに基づいてＴＤＤスイッチ１５を制御することにより、各サブアレイ１２を介した基地局装置１０と端末局装置２０との間の、下り伝送の時間（タイムスロット）及び上り伝送の時間（タイムスロット）をそれぞれ制御する。
【００２６】
サブアレイ１２は、基地局ベースバンド信号処理部１１から変調後のベースバンド信号が入力されると、入力されたベースバンド信号を無線伝送に必要な周波数に変換する。また、サブアレイ１２は、電気的に各アンテナ素子の重み付けを調整する。そして、サブアレイ１２（基地局送信部）は、指向性通信を行うことができるサブアレイによって、接続先の端末局装置２０へ変調後の無線信号を出力する。また、サブアレイ１２（基地局受信部）は、端末局装置２０からの無線信号の入力を受け付けると、当該無線信号をベースバンド信号に変換する。そして、サブアレイ１２は、変換されたベースバンド信号を基地局ベースバンド信号処理部１１へ出力する。
【００２７】
復調部１１６は、サブアレイ１２から出力されたベースバンド信号を、ＴＤＤスイッチ１１５を介して取得する。復調部１１６は、取得したベースバンド信号を復号して、上りデータトラヒックを取得する。そして、復調部１１６は、取得した上りデータトラヒックを、基地局データトラヒック処理部１１１及び上位ＮＷ伝送インタフェース１１０を介して、上位の通信ノードへ出力する。
【００２８】
［端末局装置の構成］
以下、端末局装置２０の構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の端末局装置２０の構成を示すブロック図である。図３に示すように、端末局装置２０は、端末局ベースバンド信号処理部２１と、サブアレイ２２と、を含んで構成される。
【００２９】
図３に示すように、端末局ベースバンド信号処理部２１は、下位ネットワーク（ＮＷ）伝送インタフェース２１０と、端末局データトラヒック処理部２１１と、ネットワーク符号復号部２１２と、端末局スケジューリング部２１３と、復調部２１４と、ＴＤＤスイッチ２１５と、変調部２１６と、を含んで構成される。
【００３０】
下位ＮＷ伝送インタフェース２１０は、下位の通信ノード（例えば図１に示すように、Small-Cell BS等）と通信接続するための通信インタフェースである。下位ＮＷ伝送インタフェース２１０は、端末局データトラヒック処理部２１１からの下りデータトラヒックの入力を受け付け、入力された下りデータトラヒックを下位の通信ノードへ出力する。また、下位ＮＷ伝送インタフェース２１０は、下位の通信ノードからの上りデータトラヒックの入力を受け付け、入力された上りデータトラヒックを端末局データトラヒック処理部２１１へ出力する。
【００３１】
ネットワーク符号復号部２１２は、基地局装置１０からの事前通知に対応して、無線で入力されたネットワーク符号化された下りデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）に対して復号処理を行う。ネットワーク符号復号部２１２は、復号処理の結果（対向転送のデータトラヒック）を、端末局データトラヒック処理部２１１へ出力する。
【００３２】
図３に示すように、端末局データトラヒック処理部２１１は、ネットワーク符号復号用副本バッファ２１１ａを含んで構成される。端末局データトラヒック処理部２１１は、ネットワーク符号復号部２１２から入力された、ネットワーク符号化された下りデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）の復号処理において必要となる一部の上りデータトラヒックを、ネットワーク符号復号用副本バッファ２１１ａに記憶（バッファリング）させる。
【００３３】
端末局スケジューリング部２１３は、基地局ベースバンド信号処理部１１の基地局スケジューリング部１１３からの指示に基づいてＴＤＤスイッチ２１５を制御することにより、サブアレイ２２（端末局送信部、端末局受信部）を介した基地局装置１０と端末局装置２０との間の下り伝送及び上り伝送を制御する。ＴＤＤスイッチ２１５は、サブアレイ２２と通信接続するための通信インタフェースである。
【００３４】
［基地局装置と端末局装置との間の通信スケジューリング］
以下、図１に示した無線中継システム１の基地局装置１０と端末局装置２０（２０−１，２０−２）との間の通信スケジューリングについて説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１における通信スケジューリングの一例を示す図である。
【００３５】
基地局装置１０と端末局装置２０−１とは、指向性を有するＢｅａｍ１を形成し、また、基地局装置１０と端末局装置２０−２とは、指向性を有するＢｅａｍ２を形成して、それぞれＳＤＭＡ方式によって時間軸を分割し、下り伝送及び上り伝送の無線通信を行う。図４において、「ＵＬ」（Upload）と記載されたタイムスロットは上り伝送（端末局装置２０が送信し、基地局装置１０が受信する伝送）を表し、「ＤＬ」（Download）と記載されたタイムスロットは下り伝送（基地局装置１０が送信し、端末局装置２０が受信する伝送）を表す。
【００３６】
理想的なＳＤＭＡ方式による無線中継システムを構築することができない場合、図１に示したように、隣り合うＢｅａｍ１及びＢｅａｍ２は互いに電波の干渉を起すことがある。図４に示す例においては、基地局スケジューリング部１１３と端末局スケジューリング部２１３は、隣りあうＢｅａｍ１及びＢｅａｍ２において、上り伝送（ＵＬ）と下り伝送（ＤＬ）とが互いに入れ違いのタイミングになるように、それぞれタイムスロットを割り当てる。
【００３７】
但し、隣り合うＢｅａｍ１及びＢｅａｍ２間で、互いに転送が必要なデータトラヒックがそれぞれ存在する場合、基地局装置１０は、それらのデータトラヒックに対してネットワーク符号化を行う。基地局装置１０は、ネットワーク符号化したデータトラヒックを、下りデータトラヒックとして同一のタイムスロットで端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２へそれぞれ送信する。端末局装置２０は、このようなネットワーク符号化された下りデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を受信し、当該ネットワーク符号化された下りデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を復号することによって、自装置（端末局装置２０）が必要とするデータトラヒックを得る。
【００３８】
なお、基地局装置１０から端末局装置２０への下り伝送においては、全ての下りデータトラヒックに対してネットワーク符号化を行う必要はない。２つの端末局装置２０の間で互いに転送が必要なデータトラヒックがそれぞれ存在しない場合においては、ネットワーク符号化を行なわずにデータトラヒックを転送すればよい。
【００３９】
［ネットワーク符号化及び復号における動作］
以下、基地局装置１０と端末局装置２０とにおけるネットワーク符号化及び復号に関する動作について説明する。基地局装置１０は、図２に示した基地局データトラヒック処理部１１１によって、２つの端末局装置２０間において互いに転送が必要となるデータトラヒックの有無を監視し、下り伝送のデータトラヒックに対してネットワーク符号化を行うか否かを判定する。
【００４０】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の基地局装置１０による監視制御の一例を示すシーケンス図である。ここでは、図１に示したように、端末局装置２−１（Small-Cell BS＃１と接続）と、端末局装置２０−２（Small-Cell BS＃２と接続）の間において、相互にデータトラヒックが転送されるケースを想定している。基地局装置１０が監視する対象は、例えば、非特許文献３において標準化された、モバイルネットワークのハンドオーバー時における、ハンドオーバーのソースとなる通信ノードと、ハンドオーバーのターゲットとなる通信ノードとの間で交換されるメッセージ（制御信号）である。
【００４１】
基地局装置１０は、ある端末局装置２０（及び下位に接続されているSmall-Cell BS）に送信されるSeNB Releaseの宛先（ハンドオーバーのソース）と、そのSeNB Releaseメッセージに含まれるハンドオーバーのターゲットとなる宛先を示す情報を記録する。この宛先を示す情報は、基地局ベースバンド信号処理部１１の基地局データトラヒック処理部１１１が備える端末局転送宛先記録部１１１ａに記録される。
【００４２】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１の端末局転送宛先記録部１１１ａが記憶するテーブルの一例を示す図である。図６に示すように、端末局転送宛先記録部１１１ａが記憶するテーブルは、複数の端末局装置２０の間において転送されるデータトラヒックを識別するＩＤ（Identifier：識別子）と、ハンドオーバーソースを識別する識別子（端末局識別子）と、ハンドオーバーターゲットを識別する識別子（端末局識別子）と、が対応付けられたデータである。
【００４３】
なお、図６に示すテーブルは、説明を分かり易くするため、「Small-Cell BS ＃１」、「Small-Cell BS ＃２」、・・・、あるいは、「端末局Ａ」、「端末局Ｂ」、・・・、のように転送データトラヒックの宛先を示す情報をテキスト形式の情報で表現している。しかしながら、端末局転送宛先記録部１１１ａ記録される宛先を示す情報は、例えば、上位の通信ノードが下位の通信ノードを一意に識別することができる、ＩＰアドレス（Internet Protocol Address）、ＭＡＣアドレス（Media Access Control Address）、あるいはその他の識別子であっても構わない。
【００４４】
上述したように、基地局装置１０は、複数の端末局装置２０の間で、互いに転送が必要なデータトラヒックが存在するか否かを確認することができる。基地局装置１０は、相互に転送が必要なデータトラヒックを有する端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２に対して、下り伝送を行う前に、ネットワーク符号化処理を行うことを通知する（図５における、*Announcement for Network Encoded Data Trafficメッセージ）。
【００４５】
*Announcement for Network Encoded Data Trafficメッセージの通知を受信した端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２は、ネットワーク符号化された下りデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）に対する復号処理の準備を行う。端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２は、下位通信ノード（Small-Cell BS）に対してSeNB Releaseメッセージを転送し、その後、下位通信ノードから、他のSmall-Cell BSに転送が必要なデータトラヒックを受信する。
【００４６】
端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２は、こうした複数のSmall-Cell BS間で転送されるデータトラヒックを取得し、図３に示した端末局ベースバンド信号処理部２１のネットワーク符号復号用副本バッファ２１１ａに副本を保存する。この副本は、次の時間において基地局装置１０から送信されるネットワーク符号化された下りデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を復号する際に用いられる。
【００４７】
図５に示すように、端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２は、上り伝送において、転送が必要なデータトラヒックのSequence Number（転送データトラヒックＩＤ）の範囲を示すSN Status Transferメッセージと、当該データトラヒックとを、基地局装置１０へ送信する。基地局装置１０は、転送が必要なデータトラヒックを受信した後、上位の通信ノード（Macro-Cell BS）に対して、当該データトラヒックを送信する。そして、基地局装置１０は、上位の通信ノードから、同一の、転送が必要なデータトラヒックを再び取得する。
【００４８】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１によるネットワーク符号化及び復号の動作の一例を示すシーケンス図である。基地局装置１０は、SN Status Transferに対応した番号のデータトラヒックに対して、ネットワーク符号化処理を行い、基地局スケジューリング部１１３によって決定されたタイムスロットで、ネットワーク符号化された下りデータトラヒック（図７における、*DL Transmission of Network Encoded Data Traffic）を、端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２へそれぞれ送信する。
【００４９】
［基地局装置における各機能部の処理フロー］
以下、ネットワーク符号化による送信処理における、基地局装置１０の各機能部の動作の一例を示す。
図８は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１０の動作の一例を示すスローチャートである。
【００５０】
基地局データトラヒック処理部１１１は、上位ノードのSeNB Release Requestメッセージを検出する（ステップＳ１０１）。基地局データトラヒック処理部１１１は、SeNB Release Requestメッセージに基づいて、データトラヒック転送元及びデータトラヒック転送先の宛先の照合を行う（ステップＳ１０２）。
【００５１】
ネットワーク符号化部１１２は、端末局装置２０へ、ネットワーク符号化対象のデータトラヒックであることを通知する（ステップＳ１０３）。基地局データトラヒック処理部１１１は、下位ノードからのSN Status Transferメッセージを検出する（ステップＳ１０４）。
【００５２】
ネットワーク符号化部１１２は、ネットワーク符号化処理を行う（ステップＳ１０５）。基地局スケジューリング部１１３は、符号化された下りデータトラヒックに対するタイムスロットの割り当てを行う（ステップＳ１０６）。
以上で、図８のフローチャートが示す基地局装置１０の動作が終了する。
【００５３】
［端末局装置における各機能部の処理フロー］
以下、ネットワーク符号化による送信処理における、端末局装置２０の各機能部の動作の一例を示す。
図９は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００５４】
ネットワーク符号復号部２１２は、基地局装置１０からの符号化データトラヒックに関する処理通知を受理する（ステップＳ２０１）。端末局データトラヒック処理部２１１は、処理通知に対応したデータトラヒックの副本をバッファリングする（ステップＳ２０２）。
【００５５】
端末局スケジューリング部２１３は、符号化された下りデータトラヒックの受信タイムスロットを特定する（ステップＳ２０３）。ネットワーク符号復号部２１２は、符号化された下りデータトラヒックに対する復号処理を行う（ステップＳ２０４）。
以上で、図９のフローチャートが示す端末局装置２０の動作が終了する。
【００５６】
以下、無線中継システム１における符号化及び復号の動作の一例について説明する。
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継システム１における符号化及び復号の動作を示す模式図である。基地局装置１０と端末局装置２０との間において、事前にネットワーク符号化の方式（図１０においては、排他的論理和の演算（ＸＯＲ演算）であること）を互いに把握していることによって、それぞれネットワーク符号化処理及び復号処理を行うことができる。
【００５７】
図１０（Ａ）に示すように、基地局装置１０は、下りデータトラヒックのビット列に対して排他的論理和の演算（ＸＯＲ演算）を適用して、ネットワーク符号化されたデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を作り出す。また、図１０（Ｂ）に示すように、端末局装置２０は、符号化済みデータトラヒックを受信し、副本としてバッファリングされた上りデータトラヒックを用いて排他的論理和の演算（ＸＯＲ演算）による復号を行う。ことにより、端末局装置２０は、必要とするデータのみを抽出することができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る無線中継システムの基地局装置１０ａの構成を示すブロック図である。図１１において、基地局装置１０ａは、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個のサブアレイと接続している。それぞれのサブアレイは、独立してビームフォーミングを行うことより、最大Ｎ本のビームを形成して、Ｎ台の端末局装置とそれぞれＳＤＭＡ方式による通信を行うことができる。
【００６０】
第二の実施形態の無線中継システムの基地局装置１０ａは、Ｎ台の端末局装置間において転送されるデータトラヒックの宛先を制御メッセージにより特定する。そして、基地局装置１０ａは、２つの端末局装置２０に対して、上述した第１の実施形態と同様のネットワーク符号化を行った上で、下りデータトラヒックとしてネットワーク符号化されたデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を転送する。
【００６１】
上記のように、基地局装置において、２つの端末局装置２０に対して、ネットワーク符号化された同一のデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を送信する場合、Ｎ個のサブアレイのうち２個のサブアレイにおいては、同一の物理層の波形が出力される。ネットワーク符号化されたデータトラヒック（符号化済みデータトラヒック）を受信する端末局装置２０から見て、同一周波数で与干渉の基地局装置１０ａのサブアレイ（ビーム）はＮ−１個となるため、受信時の干渉電力が軽減され、無線中継システムの通信品質が改善可能になる。
【００６２】
なお、第２の実施形態において、基地局装置１０ａを構成する機能ブロック、及び端末局装置２０を構成する機能ブロックは第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
以上説明したように、上述した実施形態に係る無線中継システム１において、基地局装置１０は、転送データトラヒックの宛先（例えば、端末局装置２０−１から端末局装置２０−２への転送）を監視する。２つの端末局装置２０において対向して転送が必要なデータトラヒックがある場合、基地局装置１０は、それら２つの端末局装置２０向けた下りデータトラヒックが互いに同一の内容となるように符号化処理を行った上で、物理レイヤで変調シンボルに変換して、当該データトラヒックを同時に送信する。
【００６４】
基地局装置１０からの通知により、自装置（端末局装置２０）と対向方向で転送が必要なデータトラヒックを保有する他の端末局装置２０が存在する場合、端末局装置２０は、自己の上りデータトラヒックをバッファリングする。次に、端末局装置２０は、符号化処理された下りデータトラヒックを受信した後、バッファリングした上りデータトラヒックを用いて復号処理を行うことによって、他の端末局装置２０から転送される転送データトラヒックを取り出すことができる。
【００６５】
下り伝送において干渉が発生しうる端末局装置２０−１及び端末局装置２０−２にとっては、所望の方位角の電波と、所望の方位角とは異なる方位角の電波を受信するものの、物理レイヤでは同一変調シンボルであることから、信号相関を有する遅延波として扱うことができる。これにより、受信等化などの信号処理によってその影響を除去し、基地局装置１０と端末局装置２０との間で無線通信品質の確保が出来る。
【００６６】
上記のような構成を備えることにより、上述した実施形態に係る無線中継システム１は、複数の方位角に向けるビームのグレーティングローブによる干渉影響を軽減し、端末局装置２０における通信の通信品質を向上させることができる。
【００６７】
上述した実施形態における基地局装置１０及び端末局装置２０の一部又は全部を、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能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。さらに「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、上述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに上述した機能をコンピュータシステムにすで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。
【００６８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明してきたが、上記実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び要旨を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、及びその他の変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…無線中継システム、１０…基地局装置、１１…基地局ベースバンド信号処理部、１２…サブアレイ、１２…サブアレイ、１４…変調部、１５…ＴＤＤスイッチ、２０…端末局装置、２１…端末局ベースバンド信号処理部、２２…サブアレイ、１１０…上位ＮＷ伝送インタフェース、１１１…基地局データトラヒック処理部、１１１ａ…端末局転送宛先記録部、１１２…ネットワーク符号化部、１１３…基地局スケジューリング部、１１４…変調部、１１５…ＴＤＤスイッチ、１１６…復調部、２１０…下位ＮＷ伝送インタフェース、２１１…端末局データトラヒック処理部、２１１ａ…ネットワーク符号復号用副本バッファ、２１２…ネットワーク符号復号部、２１３…端末局スケジューリング部、２１４…復調部、２１５…ＴＤＤスイッチ、２１６…変調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020102765.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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