(57)【要約】  中継局を介して無線端末と通信を行う無線基地局において、前記中継局において前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信するために割当てられた信号中継領域と、前記中継局において前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信するために割当てられたデータ中継領域とを含む無線フレームを生成する無線フレーム生成部と、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部とを備えることを特徴とする。
2008047429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中継局を介して無線端末と通信を行う無線基地局において、
中継局において復調、変調せずに送信される信号を含む信号中継領域と、中継局において復調、変調してから送信される信号を含むデータ中継領域を含む無線フレームを生成する無線フレーム生成部と、
前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部と
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記信号中継領域における無線通信方式として、該無線基地局と該中継局との間の回線品質と、該中継局と、該中継局からの中継信号の受信先の無線端末との間の回線品質のうち回線品質の低い方に従った無線通信方式が選択されることを特徴とする請求項１記載に無線基地局。
【請求項３】
前記データ中継領域における無線通信方式として、該無線基地局と該中継局との間の回線品質に従った無線通信方式が選択されることを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
【請求項４】
前記無線フレーム生成部は、前記信号中継領域に振り分けるデータを決定する振り分け決定部と、前記無線フレーム内における前記信号中継領域を決定する領域決定部とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
【請求項５】
前記振り分け決定部は、制御系情報とデータ系情報の種別及びＱｏＳクラスの種別に応じて前記データを振り分けることを特徴とする請求項４記載の無線基地局。
【請求項６】
無線端末と無線基地局の通信を中継する中継局において、
信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを受信する受信部と、
前記信号中継領域において受信した受信信号は、復調、変調せずに、送信し、前記データ中継領域において受信した受信信号は、復調、変調してから送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局。
【請求項７】
前記信号中継領域では同一無線フレームで前記受信データを送信し、前記データ中継領域では後続する別の無線フレームで前記受信データを送信することを特徴とする請求項７記載の中継局。
【請求項８】
中継局を介して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継システムにおいて、
前記無線基地局は、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成する無線フレーム生成部と、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部とを備え、
前記中継局は、前記無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域において受信した受信信号は、復調、変調せずに、送信し、前記データ中継領域において受信した受信信号は、復調、変調してから送信する送信部とを備えた、
ことを特徴とする無線中継システム。
【請求項９】
中継局を介して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継方法において、
前記無線基地局において信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成し、該無線フレームを前記中継局に送信し、
前記中継局において、前記無線フレームを受信し、前記信号中継領域において受信した受信信号は、復調、変調せずに、送信し、前記データ中継領域において受信した受信信号は、復調、変調してから送信する、ことを特徴とする無線中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を利用した無線基地局、中継局、無線中継システム、及び無線中継方法に関する。詳しくは、処理遅延を少なくするとともに、無線リソースを最大限効率的に使用できるようにした無線基地局等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１６ＷＧでは、無線通信システムの例として固定通信用途向けのＩＥＥＥ８０２．１６ｄ（例えば、以下の非特許文献１）と、移動通信用途向けのＩＥＥＥ８０２．１６ｅ（例えば、以下の非特許文献２）を規定している。【０００３】
図１３は、かかるＩＥＥＥ８０２．１６ｄとＩＥＥＥ８０２．１６ｅのサービスイメージを示す図である。１つの無線基地局ＢＳに、複数の端末ＭＳが接続されるＰ−ＭＰ（Point-to-Multipoint）型接続を基本としている。【０００４】
このようにＩＥＥＥ８０２．１６ｄ等は、Ｐ−ＭＰ型接続を基本とするため、サービスエリアが無線基地局ＢＳのカバーするカバーエリア（セル）に制限され、セルエッジでは通信レートが低くなる問題があった。【０００５】
この問題を解消するため、ＩＥＥＥ８０２．１６ＷＧでは、無線基地局と無線端末の間で通信を中継する中継局について検討を開始している（ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ）。【０００６】
図１４及び図１５は、中継局を導入した無線通信システムの例を示す図である。【０００７】
図１４に示すように、セルエッジ付近の無線端末ＭＳ＃２は、中継局ＲＳを介して通信を行う。無線基地局ＢＳと中継局ＲＳとの間、及び中継局ＲＳと無線端末ＭＳ＃２との間の無線品質を向上させることで、無線端末ＭＳ＃２が無線基地局ＢＳと直接通信を行う場合と比較して、スループットを向上させることができる。【０００８】
また、図１５に示すように、無線基地局ＢＳがカバーできないエリアに位置する無線端末ＭＳ＃２に対して、無線基地局ＢＳが中継局ＲＳを介して無線端末ＭＳ＃２と通信を行うことで、無線基地局ＢＳのサービスエリアを拡大させることができる。【０００９】
一方、中継局ＲＳにおける中継方式としては、受信信号を復調、復号をせずに受信信号を再送信することにより中継する方式（Amplifier and Forward：ＡＦ方式）と、受信信号を復調、復号し、復号データを得てからデータを再度符号化し、変調して送信する中継する方式（Decode
and Forward：ＤＦ方式）とがある（例えば、以下の非特許文献３）。【００１０】
図１６は、無線フレームによるデータ送受信の例であり、ＡＦ方式を説明するための図である。同図に示すように、ＡＦ方式は、中継局ＲＳにおいて無線基地局ＢＳからの受信信号を復調、復号せず送信電力を増幅してから中継局ＲＳのエリア内の無線端末ＭＳ＃２に送信する。この場合、中継局ＲＳは伝送信号に対して復調や復号化、さらに符号化や変調の処理を行わないため処理遅延が小さい。アップリンク方向も同様に、中継局ＲＳは、無線端末ＭＳ＃２からの受信信号を復調、復号をせずに受信信号を再送信することにより無線基地局ＢＳに対する中継が実行される。【００１１】
図１７は、無線フレームによるデータ送受信の例であり、ＤＦ方式を説明するための図である。同図に示すように、ＤＦ方式は、無線基地局ＢＳからの受信信号に対して中継局ＲＳにおいて一旦復調（好ましくは更に復号）処理を施して受信データを得、そのデータに対して再度（好ましくは符号化処理及び）変調処理を施してから中継局ＲＳのエリア内に送信する。この場合、復調（復号）処理が行われるため、伝搬路の影響により歪んだ信号を元に戻してから中継できるため、伝送品質の向上を図ることができる。アップリンクも同様で、中継局ＲＳは無線端末ＭＳ＃２からの受信信号を、一旦復調（更に復号）してデータを得て、そのデータに対して（符号化及び）変調処理を施してから無線基地局ＢＳ側へ送信することになる。
【非特許文献１】IEEE Std 802.16-2004
【非特許文献２】IEEE Std 802.16e-2005
【非特許文献３】J.N.Laneman, D.Tse.and G.W.Wornell, "Cooperative diversity in wireless networks: Efficientprotocols and outage behavior," IEEE Trans.Inform.Theory, vol.50,pp.3062-2084, Dec.2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
先に示したように、中継を行う際に、受信信号を復調、復号をせずに受信信号を再送信する方式と、受信信号を一旦復調及び復号処理を施して受信データを得、そのデータに対してし再度符号化及び変調処理を施してから再送信する方式がある。【００１３】
しかし、処理遅延の面では後者が不利であるものの、品質面では前者が不利であり、処理遅延を抑えつつ、品質の向上を図ることは難しい。【００１４】
本発明では、これらの方式を巧みに利用して理想的な中継を行うようにすることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、中継局を介して無線端末と通信を行う無線基地局において、前記中継局において前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信するために割当てられた信号中継領域と、前記中継局において前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信するために割当てられたデータ中継領域とを含む無線フレームを生成する無線フレーム生成部と、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部とを備えることを特徴とする。【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、無線端末と無線基地局の通信を中継する中継局において、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信し、前記データ中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信する振り分け処理部とを備えることを特徴とする。【００１７】
更に、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、中継局を介して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継システムにおいて、前記無線基地局は、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成する無線フレーム生成部と、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部とを備え、前記中継局は、前記無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信し、前記データ中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信する振り分け処理部とを備えることを特徴とする。【００１８】
更に、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、中継局を介して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継方法において、前記無線基地局は、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成し、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信し、前記中継局は、前記無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信し、前記データ中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、理想的な中継を行うことができる。また、遅延に厳しいデータに対して処理遅延を少なくするとともに、遅延が許されるデータに対して品質向上を図ることができる無線基地局、中継局、無線中継システム、及び無線中継方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は無線フレームの構成例を示す図である。
【図２】図２は無線フレームのダウンリンク方向のデータの中継例を示す図である。
【図３】図３はダウンリンク方向のデータの送受信の例を示す図である。
【図４】図４は回線品質情報を収集するシーケンス例を示す図である。
【図５】図５は無線基地局の構成例を示す図である。
【図６】図６は無線基地局における処理の例を示すフローチャートである。
【図７】図７は信号中継領域通信メッセージのフォーマット例を示す図である。
【図８】図８はバーストの割当て例を示す図である。
【図９】図９は中継局の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は中継局における処理の例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は信号中継領域とデータ中継領域の振り分け例を示す図である。
【図１２】図１２は信号中継領域とデータ中継領域の振り分け例を示す図である。
【図１３】図１３はサービスイメージの例を示す図である。
【図１４】図１４は中継局を導入した無線通信システムの例を示す図である。
【図１５】図１５は中継局を導入した無線通信システムの例を示す図である。
【図１６】図１６は無線フレームによるデータ送受信の例を示す図である。
【図１７】図１７は無線フレームによるデータ送受信の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１２：復調部                          １３：復号化部
１６：ＭＡＰ情報生成部                １８：符号化部
１９：変調部                          ２０：送信部
２１：制御部                          ３２：振り分け処理部
３３：保持メモリ                      ３４：復調及び復号化処理部
３５：符号化及び変調処理部            ３６：データ中継用メモリ
３７：信号中継用メモリ                ３８：読み込み処理部
１６１：振り分け決定部                １６２：領域決定部
ＭＳ：無線端末                        ＲＳ：中継局
ＢＳ：無線基地局                      Ｓ１〜Ｓ４：第１〜第４の信号中継領域
Ｄ１〜Ｄ４：第１〜第４のデータ中継領域
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この実施例では、無線基地局ＢＳと無線端末ＭＳとの間で送受信されるデータの中には遅延に厳しいデータ（例えば、リアルタイム性が求められるＶｏＩＰのデータなど）と、遅延にそれほど厳しくないデータが存在することに着目した。【００２３】
本発明を実施するための最良の形態について以下説明する。【００２４】
図１（Ａ）は本実施例によるダウンリンク方向の無線フレーム（ダウンリンクサブフレーム、「ＤＬ−Ｓｕｂｆｒａｍｅ」）の構成例、図１（Ｂ）は本実施例によるアップリンク方向の無線フレーム（アップリンクサブフレーム、「ＵＬ−Ｓｕｂｆｒａｍｅ」）の構成例を示す図である。ＭＭＲ−Ｌｉｎｋは無線基地局と中継局間の通信を示し、Ａｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋは中継局と無線基地局間の通信を示す。尚、本無線中継システムは、中継局を介した無線端末と無線基地局から構成される中継システムである。【００２５】
本実施例においては、無線フレームをＡＦ方式で中継する信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４と、ＤＦ方式で中継するデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４に無線フレームに分割することとした。【００２６】
図１（Ａ）に示すように、ダウンリンク方向の無線フレームには、中継局が無線基地局から受信する第１の信号中継領域Ｓ１と第１のデータ中継領域Ｄ１が含まれ、中継局が無線端末に送信する第２の信号中継領域Ｓ２と第２のデータ中継領域Ｄ２が含まれる。【００２７】
第２の信号中継領域Ｓ２と第２のデータ中継領域Ｄ２は、夫々、第１の信号中継領域Ｓ１と第１のデータ中継領域Ｄ１から所定時間スロット分ずらした位置に配置される。【００２８】
尚、Ｓ１の信号をＡＦ方式で再送信するＳ２は図のように同じサブフレーム内に設定する。所定時間スロットが不足する場合は、図において、Ｓ２とＤ２を入れ替えるフォーマットとすることで、Ｓ１とＳ２との間の時間差を所定時間スロット以上に保つことができる。例えば、信号中継領域Ｓ１とＳ２の間にデータ中継領域（ここではＤ１、Ｄ２）をはさみこむことで、所定時間を確保することも一例として挙げられる。【００２９】
一方、図１（Ｂ）に示すように、アップリンク方向の無線フレームには、中継局が無線端末から受信する第３の信号中継領域Ｓ３と第３のデータ中継領域Ｄ３が含まれ、中継局が無線基地局に送信する第４の信号中継領域Ｓ４と第４のデータ中継領域Ｄ４が含まれる。【００３０】
第４の信号中継領域Ｓ４と第４のデータ中継領域Ｄ４は、夫々、第３の信号中継領域Ｓ３と第３のデータ中継領域Ｄ３から所定時間スロット分ずらした位置に配置される。【００３１】
ダウンリンクの説明の再に説明した所定時間確保の手法は、ここでも利用できる。Ｓ１、Ｓ２をＳ３、Ｓ４に読み替え、Ｄ１、Ｄ２をＤ３、Ｄ４に読み替えればよい。【００３２】
尚、無線フレームにおいて、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４以外の領域を、データ中継領域Ｄ１〜Ｄ４あるいは、無線基地局配下の中継局および無線端末の送受信用に使用することもできる。本実施例では、説明の簡単化のため、図１（Ａ）等に示すように、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４とデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４のみ示す。【００３３】
図２は、このように構成された無線フレームによるデータの送受信の例を示す図である。【００３４】
無線基地局ＢＳは、Ｎフレーム目で中継局に対して信号中継領域（図中、「ＲＳ−Ｂｕｒｓｔ（ｓｉｇｎａｌ）」）とデータ中継領域（図中、「ＲＳ−Ｂｕｒｓｔ（Ｄａｔａ）」）に分割された無線フレームを送信している。【００３５】
中継局ＲＳは第１の信号中継領域Ｓ１にて無線基地局ＢＳから信号を受信し、同一無線フレーム中の第２の信号中継領域Ｓ２にて無線端末ＭＳ＃２に受信信号を送信する。このとき、中継局ＲＳは、受信信号を復調、変調の処理を行わずに必要な信号増幅処理を行ってから第２の信号中継領域Ｓ２にて送信する。【００３６】
つまり、中継局ＲＳは、例えば、ダウンリンクサブフレームのＭＭＲ−Ｌｉｎｋの信号中継領域（第１の信号中継領域Ｓ１）において無線基地局ＢＳから受信した信号を、同一の無線フレーム内においてＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋの信号中継領域（第２の信号中継領域Ｓ２）で、無線端末ＭＳに送信する。中継局ＲＳにおける第１及び第２の信号中継領域Ｓ１、Ｓ２での中継は同一無線フレーム内で行われる。遅延が許容できる範囲内であれば、次のフレーム等で送信することもできる。【００３７】
一方、中継局ＲＳは、第１のデータ中継領域Ｄ１にて無線基地局ＢＳからの信号を受信し、受信信号について復調（好ましくは更に復号化）処理を施した後、（好ましくは符号化及び）変調処理を施して無線端末ＭＳ＃２に送信する。【００３８】
つまり、中継局ＲＳは、例えば、ダウンリンクサブフレームのＭＭＲ−Ｌｉｎｋのデータ中継領域（第１のデータ中継領域Ｄ１）で無線基地局ＢＳから受信した信号に対して復調等行い、無線フレームにおいてＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋのデータ中継領域（第２のデータ中継領域Ｄ２）で、無線端末ＭＳに送信する。【００３９】
尚、アップリンクの場合も、同様に中継局ＲＳにおいて、信号中継領域（第３、第４の信号中継領域Ｓ３、Ｓ４）において無線端末ＭＳからの信号を同一無線フレーム内にて無線基地局ＢＳに送信し、データ中継領域（第３、第４のデータ中継領域Ｄ３、Ｄ４）において復調等を行い無線基地局ＢＳに送信する。【００４０】
このように、本実施例では、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４とデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を含む無線フレームを構成してデータや信号の送受信を行うようにしたので、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４内のデータ等は中継局ＲＳにて復調等が行われず、無線端末ＭＳに送信することができるため処理遅延を少なくして遅延に厳しいデータ（例えばＶＯＩＰデータ等のリアルタイム性が要求されるデータ）の要求を満たすことができる。また、データ中継領域Ｄ１〜Ｄ４内のデータ等は中継局ＲＳにて各リンクに適合した無線通信方式により通信が行われるため、品質の向上が図られ、無線リソースを最大限効率的に使用することができる。【００４１】
ここで、ＤＦ方式では同一無線フレーム内で中継は行わず、図２に示すように、中継局ＲＳは受信したデータをそれ以降の無線フレームのＡｃｃｅｓｅｅ−Ｌｉｎｋのデータ中継領域（第２のデータ中継領域Ｄ２）で送信する。図２の例では、次のフレーム（Ｎ＋１）で送信している。もちろん、復調、復号等にさらに時間を要する場合は、更に遅れたフレームで送信することもできる。要するに、信号中継の場合にＭフレーム後に送信を行うのであれば、データ中継の場合には、Ｎフレーム（Ｍ＜Ｎ）後に送信するようにすることが望ましい。【００４２】
信号中継について、データ中継に対してリアルタイム性を確保するためである。【００４３】
図３は、かかる処理遅延を考慮した場合のデータ送受信の例を示す図である。同図に示すように、無線基地局ＢＳからＳ１１でＭＡＰデータを生成して送信する場合に、無線基地局ＢＳはまずデータを中継局ＲＳに送信（Ｓ１０）する。そして、その後ＭＡＰデータを送信して（Ｓ１１）、中継局ＲＳから無線基地局ＢＳからのデータを無線端末ＭＳに送信する（Ｓ１２）ようにする。中継局ＲＳにおける処理遅延を考慮して、無線基地局ＢＳは中継局ＲＳへデータの事前送信を行っている。尚、Ｓ１０のＤａｔａの送信の際には、もちろんＤＬ−ＭＡＰによりそのデータの送信タイミングが中継局ＲＳに通知されている。処理遅延を考慮したデータ送受信は、アップリンクの場合も全く同様である。【００４４】
ところで、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４において、ＭＭＲ−ＬｉｎｋとＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋで使用する無線通信方式（変調方式と符号化方式）は同じである。ＡＦ方式では、中継局ＲＳが送信局（無線基地局ＢＳや無線端末ＭＳ）から受信した信号を受信局（無線端末ＭＳや無線基地局ＢＳ）に送信するためである。信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４をデータの送受信として使用する場合、その領域における無線通信方式は、ＭＭＲ−ＬｉｎｋとＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋの夫々の回線品質（例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなど）を比較し、回線品質の低い方で合わせて決定することが望ましい。回線品質を低い方に合わせることで、無線基地局ＢＳと無線端末ＭＳ間の通信における誤り発生を抑えることができるからである。【００４５】
図４は、無線基地局ＢＳが、ＭＭＲ−ＬｉｎｋとＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋの各リンクの回線品質情報を収集するシーケンス例を示す図である。回線品質を低い方に合わせて決定するには、各リンクの回線品質を比較する必要がある。本実施例では、ＭＭＲ−Ｌｉｎｋの回線品質は無線基地局ＢＳが主導で測定し、Ａｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋの回線品質は中継局ＲＳが主導で測定する。【００４６】
図４に示すように、中継局ＲＳは無線端末ＭＳとの通信により（Ｓ２０）、Ａｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋの回線品質を測定する（Ｓ２１）。尚、無線端末ＭＳから受信回線品質を中継局ＲＳに報告させることで、回線品質を測定することもできる。無線基地局ＢＳは中継局ＲＳとの通信により（Ｓ２２）、ＭＭＲ―Ｌｉｎｋの回線品質を測定し回線品質情報を取得する（Ｓ２３）。中継局ＲＳは測定したＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋの回線品質情報を無線基地局ＢＳに送信する（Ｓ２４）。無線基地局ＢＳでは、両者の回線品質情報から回線品質の低い方に合わせて、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４における無線通信方式を決定する。決定した無線通信方式の情報は、例えば、ＤＬ−ＭＡＰやＵＬ−ＭＡＰに含めて中継局ＲＳに送信される。中継局ＲＳではこの情報に基づいて無線端末ＭＳや無線基地局ＢＳと通信を行う
尚、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４で使用する無線通信方式について、無線端末ＭＳ全体で同一の信号（ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：２位相偏移変調）などのロバストな信号）を使用する場合には回線品質の測定や比較を行わなくともよい。【００４７】
一方、データ中継領域（Ｄ１〜Ｄ４）における無線通信方式は、ＭＭＲ−ＬｉｎｋとＡｃｃｅｓｓ−Ｌｉｎｋのそれぞれの回線品質に合わせて決定することもできる。上述したように、中継局ＲＳでは、各リンクに合わせた復調と復号化、更に符号化と変調の処理を行うからである。従って、一方のリンクは他方のリンクの回線品質を意識する必要はない。各々の回線品質に合わせて各々のデータ中継領域の無線通信方式が決定されるため、無線リソースを効率的に使用できる。【００４８】
次に、無線基地局ＢＳの構成と動作について図５乃至図８を参照して説明する。図５は、無線基地局ＢＳの構成例を示す図である。【００４９】
無線基地局ＢＳは、受信部１１と、復調部１２と、復号化部１３と、制御データ抽出部１４と、ネットワークインターフェース（ＩＦ）部１５と、ＭＡＰ情報生成部１６と、データバッファ１７と、符号化部１８と、変調部１９と、送信部２０と、制御部２１を備える。更に、ＭＡＰ情報生成部１６は、振り分け決定部１６１と、領域決定部１６２を備える。【００５０】
受信部１１は、中継局ＲＳや無線端末ＭＳからのデータパケットや制御メッセージ（帯域要求、レンジング等）等を受信する。制御部２１の制御により、データパケット等を復調部１２で復調し、復号化部１３で復号化する。【００５１】
制御データ抽出部１４は、制御メッセージをＭＡＰ情報生成部１６に出力し、データパケットをネットワークＩＦ部１５に出力する。ネットワークＩＦ部１５は、データパケットを上位のＩＰ（Internet Protocol）ネットワークに出力する。【００５２】
ＭＡＰ情報生成部１６は、制御メッセージに基づいてＤＬ−ＭＡＰやＵＬ−ＭＡＰなどのＭＡＰ情報を生成するが、ＭＡＰ情報生成部１６の振り分け決定部１６１は、どのデータ等を信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４で送受信するか、あるいはデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４で送受信するかを決定することで、振り分けを行う。また、領域決定部１６２では、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４とデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４とを無線フレーム中のどの領域にするかを決定する。領域の決定は、データや信号のデータ量や信号量などで決定する。【００５３】
そして、ＭＡＰ情報生成部１６は、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４やデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を含む無線フレームを考慮したＭＡＰ情報（ＵＬ−ＭＡＰやＤＬ−ＭＡＰ）を生成する。ＭＡＰ情報は他のデータ（中継局への送信データ、無線端末ＭＳへの送信データ）とともにデータバッファ１７にて蓄積される。【００５４】
尚、領域決定部１６２では、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４のみ決定し、それ以外の領域をデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４としてもよい。更に、振り分け決定部１６１と領域決定部１６２では、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４やデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を指定したＭＡＰ情報を作成するのはなく、これらの領域を指定したＭＡＣ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｍａｓｓｅｇｅ（以下、信号中継領域通知メッセージ）を作成するようにしてもよい。【００５５】
データバッファ１７に蓄積されたＭＡＰ情報は、他のデータとともに、符号化部１８、変調部１９、送信部２０を介して中継局ＲＳや無線端末ＭＳに送信される。【００５６】
ただし、信号中継領域Ｓ１、Ｓ２において送信を行う場合（ダウンリンク）、その領域で送信される信号は、ＭＭＲ−ＬｉｎｋとＡｃｃｅｓｅｅ−Ｌｉｎｋの回線品質の低い方に合わせて、符号化部１８にて符号化を行い、変調部１９にて変調が行われる。【００５７】
勿論、第３及び第４の信号中継領域Ｓ３、Ｓ４において受信を行う場合（アップリンク）も、各リンクの回線品質の低い方に合わせて、復調部１２にて復調し、復号化部１３にて復号化を行う。制御部２１は、復調部１２や復号化部１３、符号化部１８や変調部１９等を制御することで、かかる復調等が行われる。【００５８】
図６は、無線基地局ＢＳにおける処理の例を示すフローチャートである。この例では、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４やデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４の指定を信号中継領域通知メッセージで行う例である。ＭＡＰ情報による場合も同様である。【００５９】
処理が開始されると（Ｓ３０）、ＭＡＰ情報生成部１６にて領域決定処理を行い（Ｓ３１）、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４とデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を指定した信号中継領域通知メッセージが生成される。【００６０】
次いで、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を変更する必要があるとき（Ｓ３２でＹｅｓ）、変更した信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を指定した信号中継領域通知メッセージがＭＡＰ情報生成部１６で生成され（Ｓ３３）、制御部２１の制御によりＭＭＲ−Ｌｉｎｋを介して送信される（Ｓ３４）。そして、処理が終了する（Ｓ３５）。尚、信号中継領域通知メッセージは、例えば、データ中継領域内に格納して送信することができる。中継局ＲＳにおいてメッセージを取得する処理時間を得るには、データ領域で送信される方が都合がよいからである。ただし、このメッセージは無線端末ＭＳに送信する必要はないので、中継の対象外とすることが望ましい。【００６１】
一方、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４に変更がないときは（Ｓ３２でＮｏ）、領域決定処理（Ｓ３１）で生成した領域を変更する必要がないため、そのまま処理が終了する（Ｓ３５）。【００６２】
信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４の変更は、例えば、データ量の変化があった場合やオペレータによるマニュアル操作等により行われる。これらの情報を制御部２１が取得し、ＭＡＰ情報生成部１６にその旨を通知することで実行される。【００６３】
尚、本フローチャートでは、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４のみ変更が生じた場合を想定しているが、これは信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を決定すれば残りの領域はデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４であることを前提としているからである。即ち、信号中継通知メッセージは、無線基地局ＢＳから中継局ＲＳへの信号（ＭＭＲ−Ｌｉｎｋを介して送信する信号）の送信領域のうち信号中継領域とデータ中継領域の境界を通知するものであり、また、アクセスリンクの送信領域のうち信号中継領域とデータ中継領域の境界を通知するものである。上りも同様である。【００６４】
図７は信号中継領域通知メッセージのフォーマット例を示し、図８はかかるメッセージによる構成された無線フレームの領域割当て例を示す図である。【００６５】
図７の「Ｓｙｍｂｏｌ  Ｏｆｆｓｅｔ」と「Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ  Ｏｆｆｓｅｔ」により、図８に示す第１の信号中継領域Ｓ１（または第３の信号中継領域Ｓ３）の開始点が決定される。また、図７の「Ｎｏ．ＯＦＤＭＡ  Ｓｙｍｂｏｌｓ」により、図８に示す第１の信号中継領域Ｓ１等における時間軸方向の幅（シンボル数）が決定され、図７の「Ｎｏ．Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ」により、図８に示す第１の信号中継領域Ｓ１等における周波数軸方向の幅が決定される。【００６６】
更に、本実施例では、信号中継領域通知メッセージ中に、第１の信号中継領域Ｓ１等の開始点から、時間軸方向に向けて第２の信号中継領域Ｓ２（または第４の信号中継領域Ｓ４）の開始点までのシンボル数が「Ｎｏ．Ｓｙｍｂｏｌｓ」として定義されている。つまり、「Ｎｏ．Ｓｙｍｂｏｌｓ」は、受信したデータ等をどのくらいのシンボル数（または時間）ずらして送信するかを定義している。このシンボル数を信号中継領域通知メッセージとして中継局ＲＳに通知することで、第２の信号中継領域Ｓ２を使用して中継局ＲＳから無線端末ＭＳにデータ等を送信することができ、第４の信号中継領域Ｓ４を使用して中継局ＲＳから無線基地局ＢＳにデータ等を送信することができる。【００６７】
尚、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４は、当該領域で送受信するデータのデータ量に応じて決定すればよい。データ量が多いと、例えば第１の信号中継領域Ｓ１と第２の信号中継領域Ｓ２をデータ量に合わせて大きな領域を確保するようにすればよい。領域決定部１６２においてデータ量に応じて、これらの信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を決定すればよい。【００６８】
次に、中継局ＲＳの構成と動作について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は中継局ＲＳの構成例を示す図である。【００６９】
中継局ＲＳは、受信部３１と、振り分け処理部３２と、保持メモリ３３と、復調及び復号化処理部３４と、符号化及び変調処理部３５と、データ中継用メモリ３６と、信号中継用メモリ３７と、読み込み処理部３８と、送信部３９とを備える。尚、復号化、符号化は省略することもできる。【００７０】
受信部３１は、無線基地局ＢＳからの制御メッセージやＭＡＰ情報（又は信号中継領域通知メッセージ）、それ以外のデータ等を受信する。制御メッセージやＭＡＰ情報は、振り分け処理部３２を介して復調及び復号化処理部３４にて復調及び復号化処理が行われ、保持メモリ３３で記憶される。【００７１】
振り分け処理部３２は、保持メモリ３３に記憶される制御データ（信号中継通知メッセージ）あるいはＭＡＰ情報に基づいて、受信部３１により受信したデータ等を振り分ける。振り分け処理部３２は、第１及び第３の信号中継領域Ｓ１、Ｓ４で受信したデータ等を信号中継用メモリ３７に出力し、第１及び第３のデータ中継領域Ｄ１、Ｄ３で受信したデータ等を復調及び復号化処理部３４に出力する。【００７２】
復調及び復号化処理部３４は、振り分け処理部３２からのデータ等に対して復調及び復号化処理を行い、保持メモリ３３に記憶されたＭＡＰ情報に基づいて変調及び復号化処理を行う。予め、無線基地局ＢＳと中継局ＲＳ、中継局ＲＳと無線端末ＭＳとの夫々の間で設定された復調等の方式で復調等が行われる。【００７３】
符号化及び変調処理部３５は、復調及び復号化処理部３４からのデータ等に対して符号化及び変調を行う。この場合も、ＭＡＰ情報に基づいて行う。中継局ＲＳと無線基地局ＢＳ、中継局ＲＳと無線端末ＭＳとの夫々の間における最適な変調方式、符号化方式を用いて変調等が行われる。【００７４】
データ中継用メモリ３６は、符号化及び変調処理部３５からのデータ等を一時記憶する。また、信号中継用メモリ３７は振り分け処理部３２からのデータ等を一時記憶する。【００７５】
読み込み処理部３８は、無線フレームの信号中継領域（第２の信号中継領域Ｓ２、第４の信号中継領域Ｓ４）のタイミングで信号中継用メモリ３７からデータ等を読み出す。また、読み込み処理部３８は、無線フレームのデータ中継領域（第２のデータ中継領域Ｄ２、第４のデータ中継領域Ｄ４）のタイミングでデータ中継用メモリ３６からデータ等を読み出す。読み出されたデータ等は送信部３９を介して、無線端末ＭＳや無線基地局ＢＳに送信される。【００７６】
ところで、ＭＡＰ情報や信号中継領域通知メッセージに信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４の位置を記載し、中継局ＲＳにおいてそのＭＡＰ情報等に合わせて信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４やデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を無線フレームごとに変えて中継処理を行うことは、処理遅延の観点から好ましいことではない。このため、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４は数フレーム単位で切替えることが望ましい。この場合、無線基地局ＢＳは中継局ＲＳに対して、切り替えタイミングや信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４等を事前に通知する必要がある。例えば、無線基地局ＢＳは、図６に示すフローチャートにおいて、信号中継領域の変更（Ｓ３２）を数フレームおきに行い、ＭＡＰ情報や信号中継領域通知メッセージを中継局ＲＳに送信し、中継局ＲＳの保持メモリ３３に記憶されたこれらの情報等に基づいて、振り分け処理部３２で振り分けるようにすれば実施可能である。【００７７】
図１０は、中継局ＲＳにおける処理の例を示すフローチャートである。【００７８】
まず、処理が開始されると（Ｓ４０）、受信部３１で受信処理を行う（Ｓ４２）。【００７９】
次いで、振り分け処理部３２において、信号中継領域（第１又は第３の信号中継領域Ｓ１、Ｓ３）か否かを制御データ／ＭＡＰ情報を参照して判断し、データの振り分けを行う。（Ｓ４２）。【００８０】
受信したデータ等が信号中継領域のデータ等であれば（Ｙｅｓ）、信号中継用メモリ３７に格納される（Ｓ４３）。そして、第２または第４の信号中継領域Ｓ２、Ｓ４のタイミングで読み出されて（Ｓ４４）、送信され（Ｓ４５）、一連の処理が終了する（Ｓ４６）。【００８１】
一方、受信したデータ等が信号中継領域のデータ等でないとき（Ｓ４２でＮｏ）、受信したデータ等に対して復調（必要であれば更に復号化）処理を行う（Ｓ４７）。【００８２】
復調（復号化）したデータ等が制御データやＭＡＰ情報のとき（Ｓ４８でＹｅｓ）、保持メモリ３３に制御データ等を保持し（Ｓ５１）、処理が終了する（４６）。【００８３】
一方、復調及び復号化したデータ等が制御データやＭＡＰ情報でないとき（Ｓ４８でＮｏ）、復調等したデータ等に対して、（符号化及び）変調処理を行い（Ｓ４９）、データ中継用メモリ３６に格納する（Ｓ５０）。そして、第２または第４のデータ中継領域Ｄ２、Ｄ４のタイミングで読み出されて、送信され、一連の処理が終了する（Ｓ４４〜Ｓ４６）。【００８４】
図１１と図１２は、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４とデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４の振り分け例を示す図である。【００８５】
図１１は、ＱｏＳ（Quality of Service）クラス別に使用する領域を振り分ける例である。ＱｏＳクラスのうち、ＵＧＳ（Unsolicited
Grant Services）は、ＶｏＩＰ（Voice Over IP）などリアルタイム性が要求されるクラスである。そのため、ＵＧＳのデータは、即時中継可能な信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を使用して中継する。【００８６】
一方、ＢＥ（ベストエフォート）は、遅延が多少許されるＷｅｂやｆｔｐ（File Transfer Protocol）などで使用されるクラスである。そのため、無線リソースを効率的に使用するために、データ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を使用した中継を行う。【００８７】
図１１に示すように、無線基地局ＢＳは信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４とデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４に分割されたＭＡＰ情報を送信し（Ｓ６０、Ｓ６４）、中継局ＲＳでは、第１の信号中継領域Ｓ１でＵＧＳのデータを受信し（Ｓ６１、Ｓ６５）、第１のデータ領域Ｄ１でＢＥのデータを受信する（Ｓ６２、Ｓ６６）。【００８８】
そして、中継局ＲＳは、第２の信号中継領域Ｓ２でＵＧＳのデータを送信し（Ｓ６３）、次のフレームにおける第２のデータ領域Ｄ２において、前フレームで受信したＢＥのデータを送信する（Ｓ６８）。【００８９】
例えば、Ｑｏｓクラスのうち、ｒｔＰＳ（Real-Timing
Polling Services）のデータは信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４で、ｎｒｔＰＳ（Non-Real-Time Polling Services）のデータはデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４で送受信するようにしてもよい。【００９０】
図１２は、ＨＡＲＱデータに対する応答を、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を使用して中継している例である。ＨＡＲＱデータの送信中に誤りが発生した場合、即時再送が必要である。このため、ＨＡＲＱデータに対する応答を、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を使用して即時に送信元に返すようにする。【００９１】
図１２に示すように、ＨＡＲＱデータは、データ中継領域Ｄ１〜Ｄ４を使用して無線基地局ＢＳから中継局ＲＳを介して無線端末ＭＳに送信される（Ｓ７１、Ｓ７２）。そのＨＡＲＱデータの応答信号あるいは応答メッセージ（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）は、第３及び第４の信号中継領域Ｓ３、Ｓ４を使用して無線基地局ＢＳに返される（Ｓ７６、Ｓ７７）。【００９２】
データ系情報と制御系情報の種別により、信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４で送受信される制御信号あるいは制御メッセージなどの制御系情報と、データ中継領域Ｄ１〜Ｄ４で送受信されるユーザデータなどのデータ系情報とを振り分けるようにすればよい。振り分けは、振り分け決定部１６１により行われる。【００９３】
これにより、すべての中継をデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４で行う場合と比較して、再送にかかる時間を短縮できる。【００９４】
これ以外にも、例えば、無線端末ＭＳに関するチャネル情報や再送要求情報などを無線基地局ＢＳに送信するＦＡＳＴ  ＦＥＥＤＢＡＣＫのデータについて信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を使用して中継するようにしてもよい。【００９５】
また、無線端末ＭＳ全体で同一の制御信号を信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４を使用して中継するようにしてもよい。【００９６】
更に、ダウンリンク方向については全てデータ中継領域Ｄ１〜Ｄ４により送受信を行い、アップリンク方向については全て信号中継領域Ｓ１〜Ｓ４により送受信を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、中継局を介して無線端末と無線基地局との間における無線通信に適用して好適である。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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