(57)【要約】【課題】複数のリレー局が存在する場合に、効率的かつ高精度にチャネル測定を行うことのできる無線通信システムを得ること。【解決手段】基地局１と、端末３と、基地局１と前記端末３との通信を中継するリレー装置２−１，２−２で構成される無線通信システムであって、基地局１は、リレー装置ごとのパイロット信号の周配置であるパイロット信号パターンを含む制御信号をリレー装置２−１，２−２へ送信し、リレー装置２−１，２−２は、自装置に対応するパイロット信号パターンに基づいて受信信号からパイロット信号を抽出し、増幅して送信する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との通信を中継する複数の無線通信装置で構成される無線通信システムであって、
前記基地局は、前記無線通信装置ごとに異なるパイロット信号の周波数時間配置であるパイロット信号パターンを含む制御信号を前記無線通信装置へ送信し、
前記無線通信装置は、前記制御信号に含まれる自装置に対応するパイロット信号パターンに基づいて受信信号からパイロット信号を抽出し、抽出したパイロット信号を増幅し、増幅後のパイロット信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記パイロット信号パターンを、同一の無線通信装置が抽出するパイロット信号の周波数位置および時間的位置が連続しないように配置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。
【請求項３】
前記無線通信装置の数に応じて前記パイロット信号パターンを変更することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記基地局は、前記無線通信装置から受信したパイロット信号を用いて、無線通信装置ごとの通信経路のチャネル状態を求め、前記チャネル状態に基づいて前記端末との通信を中継する無線通信装置を選択することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記端末ごとに前記基地局との通信の中継を行う無線通信装置を定めることとし、
前記基地局は、前記端末が前記無線通信装置から受信したパイロット信号を用いて求めたチャネル状態に基づいて、通信対象の端末を選択することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記端末ごとに前記基地局との通信の中継を行う無線通信装置を定めることとし、
前記基地局は、前記無線通信装置から受信したパイロット信号を用いて、無線通信装置ごとの通信経路のチャネル状態を求め、前記チャネル状態に基づいて通信対象の端末を選択することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記チャネル状態に基づいて、そのチャネル状態に対応する端末との通信に用いる変調方式、符号化率、無線リソースのいずれか１つ以上を決定することを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
マルチキャリア信号を用いてパイロット信号を送信することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項９】
ＳＣ−ＦＤＭＡ方式に基づいてパイロット信号を送信することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１０】
基地局と端末の通信を中継する無線通信装置であって、
受信信号から所定の周波数時間配置のパイロット信号を抽出する信号受信手段と、
前記信号受信手段が抽出したパイロット信号を増幅し、増幅後のパイロット信号を送信する信号送信手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
前記周波数時間配置を、前記基地局から送信される、パイロット信号パターンを含む制御信号に基づいて決定することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線リレー伝送を行う無線通信システムおよび無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高速無線通信方式では、伝送速度の高速化に伴い大きな送信電力が必要とされる。しかし、実際には送信機の送信電力には限界があり、限られた送信電力のもとでカバーエリアを確保できる技術が求められている。このような要求に対し、その解決策として近年リレー伝送が注目されている。
【０００３】
リレー伝送では、送信機からの信号をリレー装置が増幅して受信機に送信する。リレー伝送を行うと、送信機が受信機へ直接信号伝送する場合に比べ、送信機での送信電力を小さく抑えることができる。そのため、送信機の送信電力に制約のある環境でカバレッジ問題を解決できる技術として期待されている。
【０００４】
また、このようなリレー伝送技術の一つとして、複数のリレー局を用いたシステム構成が検討されている。たとえば、下記特許文献１では、送信機と受信機の間に複数のリレー局を配置し、リレー局を介する複数の経路の中から最適な経路を選定する方法が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８５９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の複数のリレー局を用いるリレー伝送技術によれば、データの送信局と受信局の間の最適経路を決定するために、あらかじめ経路の伝搬状態を測定する必要がある。そのため、効率的かつ高精度にチャネル測定を行うことが重要であるが、従来技術ではそれを実現するための技術が十分に開示されていない、という問題があった。
【０００７】
また、複数のリレー局が個別に複数の受信局をサポートする場合にも、各受信局ではリレー局からの伝搬状態を高精度に推定する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のリレー局が存在する場合に、効率的かつ高精度にチャネル測定を行うことのできる無線通信システムおよび無線通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との通信を中継する複数の無線通信装置で構成される無線通信システムであって、前記基地局は、前記無線通信装置ごとに異なるパイロット信号の周波数時間配置であるパイロット信号パターンを含む制御信号を前記無線通信装置へ送信し、前記無線通信装置は、前記制御信号に含まれる自装置に対応するパイロット信号パターンに基づいて受信信号からパイロット信号を抽出し、抽出したパイロット信号を増幅し、増幅後のパイロット信号を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、複数のリレー装置が基地局からの制御信号に基づいてそれぞれ異なる時間周波数位置のパイロット信号を増幅送信することとしたので、効率的かつ高精度にチャネル測定を行うことができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる無線通信システムおよび無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、基地局１と、リレー装置２−１，２−２と、端末３と、で構成され、リレー装置２−１，２−２は、基地局１と端末３の無線通信を中継する。端末３およびリレー装置２−１，２−２は、無線装置であれば移動端末、常時電源に接続された端末、パーソナルコンピュータのいずれであっでも構わない。また、図１の制御信号４は、基地局１から送信される後述の増幅パイロット信号の位置の指示を含む制御信号である。
【００１３】
本実施の形態の無線通信システムでは、マルチキャリア系伝送又はＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）方式を採用することとし、リレー伝送のために効率的なチャネル測定を実現する信号伝送制御方法を実施する。以下の説明では上りリンクへのこの信号伝送制御方法の適用を想定し、情報信号の送信側を端末３とし、受信側を基地局１とし、リレー装置２−１，２−２がその通信を中継する場合を想定する。なお、本実施の形態は一例であり、以下に説明する信号伝送制御方法は、下りリンクにも同様に適用可能であり、また、分散型無線通信システムにも同様に適用可能である。
【００１４】
図２は、本実施の形態の信号伝送制御の基本手順の一例を示すフローチャートである。また、図３は、本実施の形態のリレー装置２−１，２−２が増幅送信するパイロット信号の一例を示す図である。図３の下段の左側の図は、端末３からリレー装置２−１，２−２の送信に用いられる信号例を示し、黒ハッチングで示した部分は、パイロット信号Ａの位置を示している。また、図３の下段の右側の図は、リレー装置２−１，２−２から基地局１への送信に用いられる信号例を示し、斜線でハッチングされた部分は、リレー装置２−１が増幅するパイロット信号Ｂを示し、黒ハッチングで示した部分は、リレー装置２−２が増幅するパイロット信号Ｃの位置を示している。
【００１５】
図４は、本実施の形態のリレー装置２−１，２−２の機能構成例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態のリレー装置２−１，２−２は、アンテナ１１と、ＬＮＡ（Low  Noise  Amplifier）１２と、第１のＤＣ（Down  Converter）１３と、Ａ／Ｄ（Analog  to  Digital変換器）１４と、第２のＤＣ１５と、信号受信部１６と、局所発振器１７と、周波数推定部１８と、信号変換部１９と、信号送信部２０と、第２のＵＣ（Up  Converter）２１と、Ｄ／Ａ（Digital  to  Analog変換器）２２と、第１のＵＣ２３と、ＨＰＡ（High  Power  Amplifier）２４と、で構成される。また、アナログ領域３１は受信信号がアナログ信号として処理される領域を示し、ディジタル領域３２はディジタル信号として処理される領域を示す。
【００１６】
図１〜４に基づき本実施の形態における信号伝送制御方法について説明する。図１に示すように、本実施の形態では、複数のリレー装置２−１，２−２が存在する環境を想定する。この場合、端末３から送信された信号が基地局１へ伝送される際に、リレー装置２−１を経由する経路と、リレー装置２−２を経由する経路の２つの経路がある。基地局１はこの２経路の中からデータ伝送に適した経路を選定して端末３のデータ伝送を行うよう制御する。
【００１７】
図２は、信号伝送制御として、この経路選定とデータ伝送を行う手順を示している。まず、端末３はマルチキャリア信号におけるあらかじめ決められた時間周波数位置でパイロット信号を送信する（ステップＳ１１）。たとえば、端末３は、図３に示したパイロット信号Ａの位置にパイロット信号を挿入して送信する。つぎに、リレー装置２−１，２−２（リレー局Ｒ１，Ｒ２）は、受信した信号に含まれるパイロット信号を中継送信する（ステップＳ１２）。この際、リレー装置２−１，２−２は、それぞれ異なる時間周波数位置のパイロット信号を増幅送信することとする。リレー装置２−１，２−２がそれぞれ増幅するパイロット信号の位置は、事前に基地局１からリレー装置２−１，２−２へ制御信号４として通知されていることとする。リレー装置２−１，２−２は、制御信号４で指示されたパイロット信号を増幅して送信する。
【００１８】
ここで、リレー装置２−１，２−２の増幅処理について説明する。リレー装置２−１，２−２では、アンテナ１１が受信した信号を、ＬＮＡ１２が受信した信号を増幅し、第１のＤＣ１３が局所発振器１７が生成する所定の中間周波数クロックに基づいて増幅後の信号を中間周波数信号にダウンコンバートする。そして、Ａ／Ｄ１４が中間周波数信号をディジタル信号に変換し、第２のＤＣ１５がディジタル信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、信号受信部１６がベースバンド信号に対して所定の受信処理を行う。また、周波数推定部１８は、ベースバンド周波数を推定する。そして、信号変換部１９が、受信処理後の信号をＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）により周波数領域信号に変換し、さらに、制御信号４により指示された増幅すべきパイロット信号のみを抽出してＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform）により時間波形に変換する。
【００１９】
また、信号送信部２０は、信号変換部１９が時間波形に変換したパイロット信号をベースバンド信号として送信し、第２のＵＣ２１がそのベースバンドのパイロット信号を中間周波数に変換し、Ｄ／Ａ２２が中間周波数に変換されたパイロット信号をアナログ信号に変換して、第１のＵＣ２３がそのアナログ信号に変換されたパイロット信号を無線周波数に変換し、ＨＰＡ２４がその無線周波数に変換されたパイロット信号を増幅してアンテナ１１から送信する。このような処理によって、リレー装置２−１，２−２は、時間周波数上の指示されたパイロット信号のみを抽出して増幅後に送信することができる。なお、以上の動作は、中間周波数に変換して送信する場合について説明したが、これに限らず、所定の受信処理および送信処理を行う構成のリレー装置で、時間周波数上の指示された所定位置のパイロット信号を抽出して増幅し、増幅したパイロット信号を送信する構成であれば、どのような構成でもよい。
【００２０】
基地局１は、リレー装置２−１，２−２が増幅して送信したパイロット信号を受信すると、リレー装置２−１，２−２を介する経路のチャネル状態を測定する（ステップＳ１３）。具体的には、リレー装置２−１から受信したパイロット信号を用いて、リレー装置２−１を介する経路のチャネル状態を測定する。なお、時間周波数上に分散するパイロット信号を用いてチャネル状態を測定する方法は、従来から多く存在しており、そのいかなる方法を用いてもチャネル測定を実現できる。同様に、基地局１はリレー装置２−２から受信したパイロット信号を用いてリレー装置２−２を介する経路のチャネル状態を測定できる。なお、リレー装置２−１，２−２はパイロット信号を増幅送信するため、基地局１では端末３〜リレー装置２−１，２−２とリレー装置２−１，２−２〜基地局１の２つの区間の経路を総合したチャネル状態が測定される。
【００２１】
基地局１は、測定したチャネル状態に応じて端末３のデータ伝送に適したリレー伝送経路（チャネル状態の良い経路）を選定する（ステップＳ１４）。選定したリレー伝送経路は基地局１から端末３およびリレー装置２−１，２−２へ制御信号４によって通知され、端末３およびリレー装置２−１，２−２は基地局１が制御信号４により指定したリレー伝送経路に従いデータ伝送を行う（ステップＳ１５）。このような制御によって、複数のリレー装置２−１，２−２を介する経路の中からデータ伝送に最も適した経路を選定できる。
【００２２】
本実施の形態は、リレー装置２−１，２−２がそれぞれ受信信号の中の異なる時間周波数に位置するパイロット信号を増幅送信する点に特徴である。すなわち、端末３が、ある配置をもつパイロット信号を送信した場合にも、その中からリレー局が異なるパイロット信号を増幅することにより、基地局１が２つの経路の伝搬状態を独立に精度よく推定できる。また、リレー装置２−１，２−２はパイロット信号を選択的に増幅送信しているとも言うこともできる。
【００２３】
なお、仮にリレー装置２−１，２−２が同じ時間周波数に配置されたパイロット信号を増幅したとすると、リレー装置２−１，２−２からのパイロット信号が互いに干渉しあい、リレー経路のチャネル状態を個別に測定することが困難となる。これに対して、本実施の形態の手法を用いれば、２つのリレー経路の個別のチャネル状態を円滑に測定できる。
【００２４】
また、本実施の形態ではリレー装置２−１，２−２が増幅すべきパイロット信号の位置を、基地局１が事前にリレー局へ制御信号４を用いて通知する。この際、パイロット信号の異なる時間周波数配置パターンに対して異なるＩＤ番号を付与して通知することにより、増幅するパイロット信号のパターン（位置）を円滑に通知することができる。
【００２５】
また、基地局１が時間周波数領域での平均的なチャネル状態を測定できるよう、リレー装置２−１，２−２が増幅するパイロット信号は、なるべく時間周波数上に均等に配置されることが好ましい。たとえば、図３に示すように、リレー装置２−１が増幅する２つのパイロット信号の時間的または周波数的に中間に位置するパイロット信号は、リレー装置２−２が増幅するような構成とすることが望ましい。このように各リレー局が増幅するパイロット信号を時間周波数上で交互に配置することで、均等なパイロット信号の配置が可能となる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、リレー装置数Ｎが２の場合を述べたが、Ｎ＞＝３であっても本実施の形態の原理は適用できる。この場合、リレー装置数Ｎに応じて、増幅すべきパイロット信号の位置をＮ種類のパターンを設定することで、さまざまなＮに対応可能となる。
【００２７】
また、一例として、Ｎに対応して増幅すべきパイロット信号のパターンをあらかじめ無線規格として規定することも可能である。たとえば、Ｎ＝２の場合には、図３のパイロット信号Ａの配置を２分割したパイロット信号配置をあらかじめ規定し、２つのリレー装置にパイロット信号配置の一方を増幅するよう制御信号を送信する。また、Ｎ＝３の場合には、図３のパイロット信号Ａの配置を３分割したパイロット信号配置をあらかじめ規定し、３つのリレー装置に３種類のパイロット信号配置のうちの１つを増幅するよう制御信号を送信する。このように、Ｎに応じて増幅すべきパイロット信号配置をあらかじめ規定して、その配置番号を基地局からリレー装置へ制御信号として通知することにより、少ない制御信号で増幅すべきパイロット信号の情報をリレー装置へ通知できる。
【００２８】
なお、本実施の形態で述べたパイロット信号とは、端末、リレー装置、基地局で事前把握できる既知信号を示しており、リファレンス信号またはサウンディング信号と呼ばれることもある。
【００２９】
このように、本実施の形態では、複数のリレー装置２−１，２−２が基地局１からの制御信号４に基づいてそれぞれ異なる時間周波数位置のパイロット信号を増幅送信することとした。このため、基地局１は、効率的かつ高精度にチャネル測定を行うことができ、円滑にリレー経路選定をすることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図５は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態２の構成例を示す図である。実施の形態１では、１つの端末３について複数のリレー経路を選択する場合について説明したが、本実施の形態では、実施の形態１の無線通信システムと異なり、端末３−１，３−２がそれぞれリレー装置２−１，２−２を経由して基地局１と通信を行う例について説明する。
【００３１】
図５に示すように、本実施の形態では、基地局１から送信された信号はリレー装置２−１経由で端末３−１に送信され、また、リレー装置２−２経由で端末３−２に送信される。端末３−１，３−２は、実施の形態１と同様に、無線装置であれば移動端末、常時電源に接続された端末、パーソナルコンピュータのいずれであっでも構わない。また、本実施の形態のリレー装置２−１，２−２は、実施の形態１のリレー装置２−１，２−２と同様であり、基地局１からの制御信号４に基づいてパイロット信号を選択的に増幅送信する。実施の形態１と同様の機能を有する要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
端末３−１，３−２は、同時に信号受信する場合もあれば、一方のみが信号受信する場合もある。本実施の形態では、端末３−１，３−２は、基地局１との通信のために中継するリレー装置２−１，２−２がそれぞれ定められているとする。そして、端末３−１，３−２は、自身が用いるリレー経路のチャネル状態を測定して、基地局１にその状態を通知し、基地局１がチャネル状態に応じて、信号送信を行う端末を端末３−１，３−２のうちから選定する。また、端末３−１，３−２の各リレー経路のチャネル状態に応じて、基地局１が通信に用いる変調方式、符号化率、無線リソースを適切に選定することもできる。
【００３３】
このような動作を実現するために、端末３−１，３−２は、基地局１からリレー装置２−１，２−２を介する経路（リレー経路）のチャネル状態を正確に測定する必要がある。この正確なチャネル状態の測定を行うため、本実施の形態では、実施の形態１と同様に基地局１が制御信号４を介してリレー装置２−１，２−２へ増幅送信する時間周波数上のパイロット信号の位置を通知する。そして、リレー装置２−１，２−２は、実施の形態１と同様に、基地局１から送信されたパイロット信号を受信すると、制御信号４に基づいて、指定された時間周波数位置のパイロット信号を増幅送信する。以上の動作により、端末３−１，３−２は、隣接する周辺の他のリレー装置３−１，３−２からの干渉を受けることなくチャネル測定を行うことができる。以上述べた以外の、本実施の形態の構成および動作は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
なお、ここでは、基地局１から端末３−１，３−２への下りリンク伝送について述べたが、端末３−１，３−２から基地局１へ信号伝送を行う上りリンクに対しても同様に本実施の形態の動作を適用できる。上りリンクの場合には、基地局１がリレー装置２−１，２−２から送信されたパイロット信号に基づいて、それぞれの経路のチャネル状態を測定する。
【００３５】
このように、本実施の形態では、複数のリレー装置２−１，２−２がそれぞれ異なる端末３−１，３−２の信号を中継する場合に、実施の形態１と同様に、基地局１から指示されたリレー装置ごとに異なる時間周波数位置のパイロット信号をそれぞれ増幅して送信するようにした。このため、端末３−１，３−２および基地局１は、効率的かつ高精度にチャネル測定を行うことができる。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態１および２では、マルチキャリア信号を想定したが、これに限らず、マルチキャリア伝送をベースとするいかなる方式にも適用可能である。たとえば、「3GPP  TS  36.211  V8.2.0，“E-UTRA；Physical  channels  and  modulation  （Release  8）”，March  2008.」に示されているように、３ＧＰＰ−ＬＴＥ（Long  Term  Evolution）ではシングルキャリア（ＳＣ）−ＦＤＭＡが上りリンクで採用されている。このＳＣ−ＦＤＭＡはマルチキャリア信号にＤＦＴ（Discrete  Fourier  Transform）処理を施す方式であり、マルチキャリア伝送の原理を適用できる。従って、実施の形態１、２で示した構成はＯＦＤＭＡにＤＦＴ送信処理を加えたＳＣ−ＦＤＭＡにもそのまま適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる無線通信システムおよび無線通信装置は、無線リレー伝送を行う通信システムに有用であり、特に、複数のリレー装置を備える通信システムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１の信号伝送制御の基本手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１のリレー装置が増幅送信するパイロット信号の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１のリレー装置の機能構成例を示す図である。
【図５】本発明にかかる無線通信システムの実施の形態２の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  基地局
２−１，２−２  リレー装置
３，３−１，３−２  端末
４  制御信号
１１  アンテナ
１２  ＬＮＡ
１３  第１のＤＣ
１４  Ａ／Ｄ
１５  第２のＤＣ
１６  信号受信部
１７  局所発振器
１８  周波数推定部
１９  信号変換部
２０  信号送信部
２１  第２のＵＣ
２２  Ｄ／Ａ
２３  第１のＵＣ
２４  ＨＰＡ
Ａ，Ｂ，Ｃ  パイロット信号
【図１】
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【図２】
2010109915.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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