(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモード、またはＭＩＭＯモードで通信する基地局と；
アンテナ、および前記アンテナを介して前記基地局との間で送受信される信号を処理する信号処理部、からなるブランチを複数有する通信装置と；
を備え、
前記通信装置のブランチの各々は、前記基地局と前記スペクトラムアグリゲーションモードで通信する場合、前記複数のチャネルのうちの異なるチャネルで信号を送受信し、
前記基地局は、トラフィック量の増加に応じ、前記スペクトラムアグリゲーションモードを前記ＭＩＭＯモードに切り替える、通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、前記ＭＩＭＯモードへの切り替え前に、当該切り替えを通知するための情報を前記通信装置に送信する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記通信装置は、２以上のチャネルを選択し、選択した前記２以上のチャネルの利用を前記基地局に要求する、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記通信装置は、選択した前記２以上のチャネルの各々を利用して前記基地局に対して接続要求を行う、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記通信装置は、選択した前記２以上のチャネルの利用を、所定のチャネルを利用して前記基地局に要求する、請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモード、またはＭＩＭＯモードで通信装置と通信する複数のアンテナと；
トラフィック量の増加に応じ、前記スペクトラムアグリゲーションモードを前記ＭＩＭＯモードに切り替えるモード制御部と；
を備える、基地局。
【請求項７】
複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモード、またはＭＩＭＯモードで通信する通信装置であって、
前記スペクトラムアグリゲーションモードにおける利用チャネルのトラフィック量に応じて、前記スペクトラムアグリゲーションモードを前記ＭＩＭＯモードに切り替える旨のトリガ情報をＰＤＳＣＨで送信する、通信装置。
【請求項８】
前記通信装置は、デジタル処理部と複数のブランチを有するアナログ処理部を有し、前記複数のブランチにより前記ＭＩＭＯモードでの通信を実現する、請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記複数のブランチの各々は、アンテナおよびアナログフィルタをそれぞれ有する、請求項８に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記トリガ情報は、チャネル情報または切替タイミングに関する情報を少なくとも含む、
請求項７に記載の通信装置。
【請求項１１】
複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモード、またはＭＩＭＯモードで基地局と通信する通信装置であって、
前記スペクトラムアグリゲーションモードにおける利用チャネルのトラフィック量に応じて前記基地局からＰＤＳＣＨで送信された前記スペクトラムアグリゲーションモードを前記ＭＩＭＯモードに切り替える旨のトリガ情報を受信し、前記トリガ情報に応じてＭＩＭＯモードでの通信を開始する、通信装置。
【請求項１２】
前記通信装置は、デジタル処理部と複数のブランチを有するアナログ処理部を有し、前記複数のブランチにより前記ＭＩＭＯモードでの通信を実現する、請求項１１に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記複数のブランチの各々は、アンテナおよびアナログフィルタをそれぞれ有する、請求項１２に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記トリガ情報は、チャネル情報または切替タイミングに関する情報を少なくとも含む、請求項１１に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、基地局、および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１６ｊでは、リレー技術が規格化されている。また、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）  ＬＴＥ−Ａ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ）においても、セルエッジに位置する通信端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）のスループット向上を実現するために、中継装置（ＲＮ：Ｒｅｌａｙ  ｎｏｄｅ）を利用する技術が盛んに検討されている。
【０００３】
また、ＬＴＥでは、ある中心周波数に対して１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚまでの帯域幅を有する周波数帯により基地局の運営が行われていた。このため、通信装置がとびとびのチャネルを利用することは想定されていなかった。これに対し、ＬＴＥ−Ａでは、さらなるこうスループット化を目指し、とびとび、あるいは一続きのチャネルを同時に利用するスペクトラムアグリゲーションにより、通信端末が２０ＭＨｚ以上の帯域を確保することが検討されている。
【０００４】
なお、特許文献１には、複数のアンテナを備え、一部のアンテナを第１の送受信プロセスとして例えば受信処理に利用し、他のアンテナを第２の送受信プロセスとして例えば送信処理に利用する無線通信装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４８３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、分散的なチャネルへの対処を１のブランチ（アンテナやアナログ処理部など）で行うためには、高帯域に対応可能なフィルタやＦＦＴが必要となる。そこで、上記の特許文献１に記載の無線通信装置をスペクトラムアグリゲーションに応用させ、各ブランチに異なるチャネルを対応させれば、各ブランチの構成の簡素化を図ることができる。
【０００７】
しかし、スペクトラムアグリゲーションを利用すると、１の通信装置との通信のために割当てるチャネルが増加してしまうので、ＭＩＭＯ通信と比較して、リソースが圧迫されてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、トラフィック量に応じてスペクトラムアグリゲーションモードとＭＩＭＯモードを切替えることが可能な、新規かつ改良された通信システム、基地局、および通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモード、またはＭＩＭＯモードで通信する基地局と、アンテナ、および前記アンテナを介して前記基地局との間で送受信される信号を処理する信号処理部、からなるブランチを複数有する通信装置と、を備え、前記通信装置のブランチの各々は、前記基地局と前記スペクトラムアグリゲーションモードで通信する場合、前記複数のチャネルのうちの異なるチャネルで信号を送受信し、前記基地局は、トラフィック量に応じ、前記スペクトラムアグリゲーションモードと前記ＭＩＭＯモードとを切り替える、通信システムが提供される。
【００１０】
前記基地局は、トラフィック量の増加に応じ、前記スペクトラムアグリゲーションモードを前記ＭＩＭＯモードに切り替えてもよい。
【００１１】
前記基地局は、前記ＭＩＭＯモードへの切り替え前に、当該切り替えを通知するための情報を前記通信装置に送信してもよい。
【００１２】
前記通信装置は、２以上のチャネルを選択し、選択した前記２以上のチャネルの利用を前記基地局に要求してもよい。
【００１３】
前記通信装置は、選択した前記２以上のチャネルの各々を利用して前記基地局に対して接続要求を行なってもよい。
【００１４】
前記通信装置は、選択した前記２以上のチャネルの利用を、所定のチャネルを利用して前記基地局に要求してもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモード、またはＭＩＭＯモードで通信装置と通信する複数のアンテナと、トラフィック量に応じ、前記スペクトラムアグリゲーションモードと前記ＭＩＭＯモードを切り替えるモード制御部と、を備える基地局が提供される。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、アンテナ、および前記アンテナを介して基地局との間で送受信される信号を処理する信号処理部、からなるブランチを複数備え、複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションモードで前記基地局と通信する場合、前記ブランチの各々は、前記複数のチャネルのうちの異なるチャネルで信号を送受信する、通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、トラフィック量に応じてスペクトラムアグリゲーションモードとＭＩＭＯモードを切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による通信システムの構成を示した説明図である。
【図２】ＵＬとＤＬとで同一の周波数を利用する場合のリソース割当て例を示した説明図である。
【図３】ＵＬとＤＬとで異なる周波数を利用する場合のリソース割当て例を示した説明図である。
【図４】ＤＬ無線フレームのフォーマット例を示した説明図である。
【図５】ＵＬ無線フレームのフォーマット例を示した説明図である。
【図６】接続処理シーケンスを示した説明図である。
【図７】ＭＢＳＦＮ送受信処理の具体例を示した説明図である。
【図８】各セルにおける周波数の割り当て例を示した説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による通信端末の構成を示した機能ブロック図である。
【図１０】チャネルのグループ化の具体例を示した説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態による基地局の構成を示した機能ブロック図である。
【図１２】チャネルグループの混雑度の一例を示した説明図である。
【図１３】送受信モードの切替えのための流れを示したシーケンス図である。
【図１４】中継装置のマルチリンク接続の具体例を示した説明図である。
【図１５】通信端末のマルチリンク接続の具体例を示した説明図である。
【図１６】Ｃｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションの組み合せ例を示した説明図である。
【図１７】中継装置による中継送信を示した説明図である。
【図１８】Ｃｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションの組み合せ例を示した説明図である。
【図１９】中継装置による中継送信を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じてクライアント２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、クライアント２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを特に区別する必要が無い場合には、単にクライアント２０と称する。
【００２１】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．通信システムの基本構成
（各リンクへのリソース割当て例）
（無線フレームのフォーマット例）
（接続処理シーケンス）
（ＭＢＳＦＮ）
（各セルにおける周波数割当て例）
２．通信システムの具体的構成
２−１．スペクトラムアグリゲーションモードとＭＩＭＯモードの切り替え
２−２．マルチリンク接続
２−３．Ｃｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションの組み合わせ
【００２２】
＜１．通信システムの基本構成＞
まず、図１〜図８を参照し、本発明の一実施形態による通信システム１の基本構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態による通信システム１の構成を示した説明図である。図１に示したように、本発明の実施形態による通信システム１は、基地局１０Ａおよび１０Ｂと、バックボーンネットワーク１２と、通信端末２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｘと、中継装置３０Ａおよび３０Ｂと、を備える。
【００２３】
基地局１０は、基地局１０が形成するセル内に存在する中継装置３０および通信端末２０との通信を管理する。例えば、基地局１０Ａは、セル内に存在する通信端末２０Ｘと通信するためのスケジューリング情報を管理し、このスケジューリング情報に従って通信端末２０Ｘと通信する。また、基地局１０Ａは、セル内に存在する中継装置３０Ａと通信するためのスケジューリング情報、および中継装置３０Ａと通信端末２０Ａが通信するためのスケジューリング情報を管理する。
【００２４】
なお、スケジューリング情報の管理は、基地局１０と中継装置３０が協働して行っても、基地局１０と中継装置３０と通信端末２０とが協働して行っても、中継装置３０が行ってもよい。
【００２５】
中継装置３０は、基地局１０と通信端末２０との通信を、基地局１０が管理するスケジューリング情報に従って中継する。具体的には、中継装置３０は、ダウンリンクにおいて、基地局１０から送信された信号を受信して、増幅した信号を、スケジューリング情報に従った周波数―時間を利用して通信端末２０に送信する。中継装置３０は、このような中継を行うことにより、基地局１０からセルエッジ付近の通信端末２０に対して信号を直接送信する場合よりも、信号対雑音比を高くすることが可能である。
【００２６】
同様に、中継装置３０は、アップリンクにおいても、通信端末２０から送信された信号を基地局１０が管理するスケジューリング情報に従って基地局１０へ中継することにより、信号対雑音比を高く保つことができる。なお、図１においては、基地局１０Ａが形成するセルに中継装置３０Ａのみが存在する例を示しているが、基地局１０Ａが形成するセルに複数の中継装置３０が存在してもよい。
【００２７】
このような中継装置３０の種類として、Ｔｙｐｅ１およびＴｙｐｅ２が提案されている。Ｔｙｐｅ１の中継装置３０は、個別のセルＩＤを有し、独自のセルを運用することが認められる。したがって、Ｔｙｐｅ１の中継装置３０は、通信端末２０からは基地局１０であると認識されるように動作することになる。しかし、Ｔｙｐｅ１の中継装置３０は完全に自律的に動作するわけでなく、中継装置３０は、基地局１０から割り当てられるリソースの範囲内でリレー通信を行う。
【００２８】
一方、Ｔｙｐｅ２の中継装置３０は、Ｔｙｐｅ１と異なり、個別のセルＩＤを有さず、
基地局１０と通信端末２０間の直接通信を補助する。例えば、Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  ｒｅｌａｙやＮｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｄｉｎｇを用いたリレー伝送技術が検討されている。以下、表１に、検討中のＴｙｐｅ１とＴｙｐｅ２の特性を示す。
【００２９】
【表１】
0005515559.tif 000002
【００３０】
通信端末２０は、上述したように、基地局１０と直接、または中継装置３０を介して、基地局１０により管理されるスケジューリング情報に従って通信する。なお、通信端末２０が送受信するデータとしては、音声データや、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、写真、文書、絵画、図表などの静止画データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、ゲーム画像などの動画データなどが挙げられる。また、通信端末２０は、携帯電話、およびＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの無線通信機能を備えた情報処理装置であってもよい。
【００３１】
管理サーバ１６は、バックボーンネットワーク１２を介して各基地局１０と接続されている。この管理サーバ１６は、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｅｎｔｉｔｙ）としての機能を有する。また、管理サーバ１６は、Ｓｅｖｉｎｇ  Ｇａｔｅｗａｙとしての機能を有してもよい。また、管理サーバ１６は、各基地局１０が形成するセルの状態を示す管理情報を各基地局１０から受信し、この管理情報に基づいて各基地局１０が形成するセルにおける通信を制御する。なお、管理サーバ１６の機能は、複数の物理的に分離された構成に分散して実装されてもよい。
【００３２】
（各リンクへのリソース割当て例）
ここで、各リンクへのリソース割当てについて説明する。なお、以下では、基地局１０と中継装置３０の間の通信経路をリレーリンクと称し、中継装置３０と通信端末２０の間の通信経路をアクセスリンクと称し、基地局１０と通信端末２０の間の直接的な通信経路をダイレクトリンクと称する。また、基地局１０へ向かう通信経路をＵＬ（アップリンク）と称し、通信端末２０へ向かう通信経路をＤＬ（ダウンリンク）と称する。なお、各リンクにおける通信は、ＯＦＤＭＡに基づいて行われる。
【００３３】
中継装置３０は、リレーリンクおよびアクセスリンク間の干渉を防止するために、リレーリンクおよびアクセスリンクを周波数または時間で分離する。例えば、中継装置３０は、同一方向のリレーリンクおよびアクセスリンクを、共通の周波数を用いてＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）により分離してもよい。
【００３４】
図２は、ＵＬとＤＬとで同一の周波数を利用する場合のリソース割当て例を示した説明図である。図２に示したように、１の無線フレームは、サブフレーム０〜サブフレーム９により構成される。また、図２に示した例では、中継装置３０は、基地局１０からの指示に従い、サブフレーム８および９をアクセスリンクのＤＬのためのリソースとして認識し、基地局１０から送信された信号をサブフレーム８および９において通信端末２０に中継する。
【００３５】
なお、サブフレーム０とサブフレーム５には、ダウンリンクの同期用信号であるＰＳＣ（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ）およびＳＳＣ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ）や、ＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる。また、サブフレーム１および６にはページングチャネルが割り当てられる。
【００３６】
図３は、ＵＬとＤＬとで異なる周波数を利用する場合のリソース割当て例を示した説明図である。図３に示したように、周波数ｆ０がＤＬのために利用され、周波数ｆ１がＵＬのために利用される。また、図３に示した例では、中継装置３０は、基地局１０からの指示に従い、周波数ｆ０のサブフレーム６−８をアクセスリンクのＤＬのためのリソースとして認識し、基地局１０から送信された信号を周波数ｆ０のサブフレーム６−８を利用して通信端末２０に中継する。
【００３７】
なお、周波数ｆ０（ＤＬ用）のサブフレーム０とサブフレーム５には、ダウンリンクの同期用信号であるＰＳＣおよびＳＳＣが割り当てられ、サブフレーム４とサブフレーム９にはページングチャネルが割り当てられる。
【００３８】
（無線フレームのフォーマット例）
次に、図４および図５を参照し、ＤＬ無線フレームおよびＵＬ無線フレームの詳細なフレームフォーマット例を説明する。
【００３９】
図４は、ＤＬ無線フレームのフォーマット例を示した説明図である。ＤＬ無線フレームは、サブフレーム０〜９で構成され、各サブフレームは２の０．５ｍｓスロットで構成され、各０．５ｍｓスロットは７ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルで構成される。
【００４０】
図４に示したように、各サブフレームの先頭の１〜３ＯＦＤＭシンボルには、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｈｙｂｒｉｄ  ＡＲＱ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ＣＨａｎｎｅｌ）、およびＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＣＨａｎｎｅｌ）などの制御用チャネルが配置される。
【００４１】
なお、上記の各チャネルは、一例として以下に示す情報を含む。
ＰＣＦＩＣＨ：レイヤ１、レイヤ２に関するＰＤＣＣＨのシンボル数
ＰＨＩＣＨ  ：ＰＵＳＣＨに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ
ＰＤＣＣＨ  ：下りリンク制御情報。ＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨのスケジューリング
情報（変調法、符号化率などのフォーマット）
【００４２】
また、リソース割り当ての最小単位である１リソースブロック（１ＲＢ）は、図４に示したように、６または７ＯＦＤＭシンボル、および１２サブキャリアにより構成される。このリソースブロックの一部に復調用リファレンス（リファレンス信号）が配置される。
【００４３】
また、サブフレーム０および５にはＳＳＣ、ＰＢＣＨおよびＰＳＣが配置される。また、図４に示した無線フレームにおける空き部分がＰＤＳＣＨ（Ｐｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  ＣＨａｎｎｅｌ）として利用される。
【００４４】
図５は、ＵＬ無線フレームのフォーマット例を示した説明図である。ＵＬ無線フレームは、ＤＬ無線フレームと同様に、サブフレーム０〜９で構成され、各サブフレームは２の０．５ｍｓスロットで構成され、各０．５ｍｓスロットは７ＯＦＤＭシンボルで構成される。
【００４５】
図５に示したように、０．５ｍｓスロットの各々には復調用リファレンス（リファレンス信号）が配置され、ＣＱＩ測定リファレンスが分散して配置される。受信側の基地局１０または中継装置３０は、復調用リファレンスを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定結果に従って受信信号を復調する。また、受信側の基地局１０または中継装置３０は、ＣＱＩ測定リファレンスを測定することにより、送信側の中継装置３０または通信端末２０との間のＣＱＩを取得する。
【００４６】
また、図５に示した無線フレームにおける空き部分がＰＵＳＣＨ（Ｐｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  ＣＨａｎｎｅｌ）として利用される。なお、ＣＱＩレポートを要求されると、通信端末２０または中継装置３０は、ＰＵＳＣＨを利用してＣＱＩレポートを送信する。
【００４７】
（接続処理シーケンス）
続いて、図６を参照し、中継装置３０または通信端末２０と、基地局１０との間の接続処理シーケンスを説明する。
【００４８】
図６は、接続処理シーケンスを示した説明図である。図６に示したように、まず、中継装置３０または通信端末２０が基地局１０にＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  ＣＨａｎｎｅｌ）  ｐｒｅａｍｂｌｅを送信する（Ｓ６２）。基地局１０は、ＲＡＣＨ  ｐｒｅａｍｂｌｅを受信すると、ＴＡ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ａｄｖａｎｃｅ）情報を取得し、ＴＡ情報を割当てリソース情報と共に中継装置３０または通信端末２０へ送信する（Ｓ６４）。例えば、基地局１０は、ＲＡＣＨ  ｐｒｅａｍｂｌｅの送信タイミングを把握できる場合、送信タイミングと、ＲＡＣＨ  ｐｒｅａｍｂｌｅの受信タイミングの差分をＴＡ情報として取得してもよい。
【００４９】
その後、中継装置３０または通信端末２０は、割当てリソース情報の示すリソースを利用して基地局１０にＲＲＣ接続要求（ＲＲＣ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信する（Ｓ６６）。基地局１０は、ＲＲＣ接続要求を受信した場合、ＲＲＣ接続要求の送信元を示すＲＲＣ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎを送信する（Ｓ６８）。これにより、中継装置３０または通信端末２０は、基地局１０がＲＲＣ接続要求を受信したか否かを確認することができる。
【００５０】
続いて、基地局１０は、ＭＭＥとしての機能を有する管理サーバ１６に、中継装置３０または通信端末２０がサービス要求していることを示すＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｒｅｑｕｅｓｔを送信する（Ｓ７０）。管理サーバ１６は、Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｒｅｑｕｅｓｔを受信すると、中継装置３０または通信端末２０に設定するための情報をＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｓｅｔｕｐにより送信する（Ｓ７２）。
【００５１】
そして、基地局１０が、管理サーバ１６からのＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｓｅｔｕｐに基づいてＲＲＣ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｓｅｔｕｐを中継装置３０または通信端末２０に送信し（Ｓ７４）、中継装置３０または通信端末２０が接続設定を行う。その後、中継装置３０または通信端末２０が、接続設定が完了したことを示すＲＲＣ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｍｐｌｅｔｅを基地局１０に送信する（Ｓ７６）。
【００５２】
これにより、中継装置３０または通信端末２０と、基地局１０との間の接続が完了し、通信可能な状態となる。なお、上記の接続処理シーケンスは一例に過ぎず、中継装置３０または通信端末２０と基地局１０とは、他のシーケンスにより接続されてもよい。
【００５３】
（ＭＢＳＦＮ）
次に、基地局１０が行うＭＢＳＦＮ（Ｍｕｌｔｉ−ｍｅｄｉａ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）送信、およびＭＢＳＦＮ送信に対する中継装置３０の動作例を説明する。
【００５４】
ＭＢＳＦＮは、複数の基地局１０が、同じ周波数で、データを同時にＢｒｏａｄｃａｓｔ送信するモードである。したがって、ＭＢＳＦＮによれば、仮想的に基地局として動作するＴｙｐｅ１の中継装置３０は、基地局１０と同じ周波数を用いてＤＬ用の制御チャネルなどを送信する。以下、図７を参照し、具体的なＭＢＳＦＮ送受信処理の流れを説明する。
【００５５】
図７は、ＭＢＳＦＮ送受信処理の具体例を示した説明図である。まず、図７に示したように、基地局１０と中継装置３０が同時にＰＤＣＣＨを送信する。ここで、基地局１０は、ＰＤＣＣＨの後に、通信端末２０に対するＰＤＳＣＨに加え、中継を制御するためのＲ−ＰＤＣＣＨを送信する。このＲ−ＰＤＣＣＨの後に、中継装置３０に対するＰＤＳＣＨ（中継対象のデータ）が送信される。なお、中継装置３０に対するＰＤＳＣＨの後には無送信区間が設けられる。
【００５６】
中継装置３０は、ＰＤＣＣＨを送信した後、受信処理への切り替え区間を経て、基地局１０からのＰＤＳＣＨ（中継対象のデータ）を受信する。中継装置３０は、その後、基地局１０からのＰＤＳＣＨ（中継対象のデータ）の後に設けられた無送信区間において受信処理を送信処理へ切り替える。さらに、中継装置３０は、次のステップで、デコードしたＰＤＳＣＨ（中継対象のデータ）に、ＰＤＣＣＨを付加し、通信端末２０に中継送信する。
【００５７】
これにより、中継装置３０の存在を前提としない既存の通信端末も、混乱することなく中継装置３０による中継を享受することができる。
【００５８】
（各セルにおける周波数割当て例）
続いて、複数のセルが隣接する場合の各セルにおける周波数の割り当て例を説明する。
【００５９】
図８は、各セルにおける周波数の割り当て例を示した説明図である。各セルが３セクタで構成される場合、周波数ｆ１〜ｆ３を各セクタに図８に示したように割当てることにより、セル境界における周波数の干渉を抑制することができる。このような割り当ては、トラフィックの高い人口密集エリアにおいて特に有効である。
【００６０】
なお、ＬＴＥ−Ａにおいては、Ｅｎｄ  ｔｏ  Ｅｎｄでの高スループットを実現するために、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ、ネットワークＭＩＭＯ、ＵｐｌｉｎｋマルチユーザＭＩＭＯ、およびリレー技術など様々な新規技術の検討がされている。このため、高スループットの新規モバイルアプリケーションの出現により、郊外部でも周波数リソースの枯渇が問題となる可能性もある。また、ＬＴＥ−Ａの導入に際し、インフラ配備を低コストに実現する目的で、中継装置３０の導入が活発化する可能性も高い。
【００６１】
＜２．通信システムの具体的構成＞
以上、図１〜図８を参照し、本実施形態による通信システム１の基本構成を説明した。続いて、本実施形態による通信システム１の具体的構成を説明する。
【００６２】
（２−１．スペクトラムアグリゲーションモードとＭＩＭＯモードの切り替え）
近日、とびとび、あるいは一続きのチャネルを同時に利用するスペクトラムアグリゲーションにより、通信装置（中継装置３０または通信端末２０）が２０ＭＨｚ以上の帯域を確保することが検討されている。しかし、分散的なチャネルへの対処を１のブランチ（アンテナやアナログ処理部などの送受信リソース）で行うためには、高帯域に対応可能なフィルタやＦＦＴが必要となる。また、スペクトラムアグリゲーションを利用すると、１の通信装置との通信のために割当てるチャネルが増加してしまうので、ＭＩＭＯ通信と比較して、リソースが圧迫されてしまうという問題が想定される。
【００６３】
そこで、上記背景の下、本実施形態による通信システム１を創作するに至った。本実施形態によれば、通信装置の各ブランチの構成の簡素化を図り、かつ、トラフィック量に応じてスペクトラムアグリゲーションモードとＭＩＭＯモードとを使い分けることができる。以下、このような本実施形態による通信システム１を構成する通信端末２０および基地局１０について詳細に説明する。
【００６４】
図９は、本発明の一実施形態による通信端末２０の構成を示した機能ブロック図である。図９に示したように、通信端末２０は、アナログ処理部２１０と、デジタル処理部２３０と、制御部２４２と、チャネル選択部２４４と、を備える。また、アナログ処理部２１０は、複数のブランチＡ、ブランチＢ、およびブランチＣから構成される。
【００６５】
また、各ブランチは、アンテナ２２０と、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）２２２、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）２２４、ＤＣ（Ｄｏｗｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）／ＵＣ（Ｕｐ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２６、およびＡＤ／ＤＡ２２８などの信号処理部と、を含む。なお、各ブランチ（送受信リソース）は、アナログ処理部２１０内の構成だけでなく、ＦＦＴやＩＦＦＴなどのデジタル処理部２３０内の構成も含むものであってもよい。
【００６６】
アンテナ２２０は、基地局１０または中継装置３０から無線信号を受信して電気的な高周波受信信号を取得する。また、アンテナ２２０は、ＢＰＦ２２２から供給される高周波送信信号に基づいて基地局１０または中継装置３０に無線信号を送信する。
【００６７】
ＢＰＦ２２２は、アンテナ２２０より取得された高周波受信信号の所定周波数成分を通過させる。また、ＢＰＦ２２２は、ＡＧＣ２２４から供給される高周波送信信号の所定周波数成分を通過させる。ＡＧＣ２２４は、ＢＰＦ２２２から供給される高周波受信信号、およびＤＣ／ＵＣ２２６から供給される高周波送信信号の自動利得制御を行う。
【００６８】
ＤＣ／ＵＣ２２６は、ＡＧＣ２２４から供給される高周波受信信号をベースバンド受信信号にダウンコンバージョンする。また、ＤＣ／ＵＣ２２６は、ＡＤ／ＤＡ２２８から供給されるベースバンド送信信号を高周波送信信号にアップコンバージョンする。
【００６９】
ＡＤ／ＤＡ２２８は、ＤＣ／ＵＣ２２６から供給されるベースバンド受信信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する。また、ＡＤ／ＤＡ２２８は、デジタル処理部２３０から供給されるベースバンド送信信号をデジタル形式からアナログ形式に変換する。
【００７０】
デジタル処理部２３０は、受信のための構成として、各ブランチから供給されるベースバンド受信信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ、Ｐ（Ｐａｒａｌｌｅｌ）／Ｓ（Ｓｅｒｉａｌ）、デモジュレータ、およびデコーダなどを含む。また、デジタル処理部２３０は、送信のための構成として、エンコーダ、モジュレータ、Ｓ／Ｐ、ＩＦＦＴなどを含み、例えばサブキャリア信号が重畳されたベースバンド送信信号をＡＤ／ＤＡ１２８へ供給する。さらに、デジタル処理部２３０は、ＭＩＭＯ通信を可能とするためのＭＩＭＯ処理機能を有する。
【００７１】
チャネル選択部２４４は、スペクトラムアグリゲーションモード時に通信に利用するためのチャネル（またはチャネルグループ）を、ブランチごとに選択する。適切な選択を行わないと、以下の場合に問題が生じ得る。
−あるブランチの処理対象とするチャネル群が、当該ブランチの処理能力の限界を超える場合。すなわち、処理対象とするチャネル群内のチャネルが分散し過ぎている場合。
−あるブランチの処理対象とするチャネル群内のチャネル間に大きな伝搬路特性差があり、期待したスループットの向上を確保できない場合。
【００７２】
このため、チャネル選択部２４４は、以下の手順によりチャネル選択を行う。
（１）接続中の基地局１０が利用する各チャネルの中心周波数、帯域幅などの情報（利用チャネル情報）を取得。
（２）通信端末２０が確保したいリソース（データレート）を決定。
（３）基地局１０が利用する複数のチャネルをチャネルグループにグループ化。
（４）チャネルグループとブランチの組み合わせを決定。
【００７３】
より詳細には、チャネル選択部２４４は、上記（３）において、各ブランチが同時に処理可能な１または２以上のチャネルを、設定可能な中心周波数、フィルタサイズ、ＦＦＴサイズなどに応じてグループ化する。例えば、チャネル選択部２４４は、各グループの帯域幅が、ＦＦＴの対応可能な帯域幅を超えないようにグループ化する。以下、チャネルのグループ化について図１０を参照して具体的に説明する。
【００７４】
図１０は、チャネルのグループ化の具体例を示した説明図である。図１０に示した例では、基地局１０の利用チャネルＯ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ・・・である。この場合、チャネル選択部２４４は、例えばチャネルＯ、Ｐ、およびＱをチャネルグループ＃１にグループ化し、チャネルＲ、Ｓ、およびＴをチャネルグループ＃２グループ化し、チャネルＵをチャネルグループ＃３にグループ化する。
【００７５】
また、上記（４）に関し、基地局１０から送信される全てのチャネルの既知信号（例えばリファレンス信号）を各ブランチが信号処理する。そして、チャネル選択部２４４が、各チャネルグループを構成するチャネルの受信レベルやＳＩＮＲなどの通信品質を平均化することにより、各チャネルグループの通信品質をブランチごとに取得する。例えば、チャネル選択部２４４は、ブランチＡによるチャネルＯ、Ｐ、およびＱの通信品質を平均化することにより、チャネルグループ＃１の通信品質を取得する。
【００７６】
さらに、チャネル選択部２４４は、各ブランチと、各ブランチで最も通信品質が高いチャネルグループを組み合せる。例えば、チャネル選択部２４４は、ブランチＡとチャネルグループ＃１を組み合せ、ブランチＢとチャネルグループ＃２を組み合せ、ブランチＣとチャネルグループ＃３を組み合せる。なお、同一のチャネルグループが異なるブランチで最も通信品質が高い場合、チャネル選択部２４４は、当該チャネルグループの通信品質が高い方のブランチを当該チャネルグループと組み合わせてもよい。また、他方のブランチには、他方のブランチにおいて２番目に通信品質が高いチャネルグループを組み合せてもよい。
【００７７】
ここで、図９を参照して通信端末２０の構成の説明に戻る。通信端末２０の制御部２４２は、送信処理、受信処理、および中継装置３０や基地局１０との接続処理など、通信端末２０における動作全般を制御する。例えば、制御部２４２は、ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御、ＣＱＩレポートの送信制御などを行う。
【００７８】
また、制御部２４２は、チャネル選択部２４４により選択されたチャネルグループ（ブランチと組み合わせられたチャネルグループ）の利用を基地局１０に要求する。要求の方法は特に限定されないが、一例として、以下の方法が挙げられる。
−選択したチャネルごとの所定のスロット（ＲＡＣＨ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  ＣＨａｎｎｅｌ）で、自発的に接続要求を出すことで、利用したいチャネルを獲得する。なお、この接続要求は、チャネルと組み合わせられたブランチから行ってもよい。
−選択したチャネルを、選択したチャネルごとでなく、１のチャネルを利用して基地局１０に通知する。ここで、１のチャネルは、選択したチャネルのうちのいずれかのチャネルであっても、他のチャネルであってもよい。また、１のチャネルは、基地局１０からＰＢＣＨなどの報知チャネルやハンドオーバ用の隣接基地局の運用パラメータ情報により伝達されてもよい。また、上記通知は、接続処理シーケンス（Ｃａｌｌ  ｓｅｔ  ｕｐ）中のいずれかの送信信号（例えば、ＲＡＣＨ）に含まれてもよい。
【００７９】
上記の要求に基づき、基地局１０が通信端末２０にチャネル内のリソースを割当てることにより、基地局１０と通信端末２０がスペクトラムアグリゲーションモードで通信することが可能となる。例えば、基地局１０がチャネルグループ＃１〜＃３を利用して無線信号を送信し、通信端末２０がブランチＡでチャネルグループ＃１を利用する無線信号を受信処理し、ブランチＢでチャネルグループ＃２を利用する無線信号を受信処理し、ブランチＣでチャネルグループ＃３を利用する無線信号を受信処理することができる。
【００８０】
なお、チャネル選択部２４４および制御部２４２は、上記のようなチャネルグループの選択および基地局１０への利用要求を、基地局１０からの指示に従って実行してもよい。また、上記の通信端末２０の構成は、中継装置３０にも適用可能である。すなわち、中継装置３０に複数のブランチを設け、各ブランチが異なるチャネルを送受信することによりスペクトラムアグリゲーションを実現してもよい。このとき、中継装置３０は、通信品質が良好なチャネルグループを選択し、選択したチャネルグループの利用を上記の方法により基地局１０に要求してもよい。
【００８１】
続いて、図１１を参照して基地局１０の構成を説明する。
【００８２】
図１１は、本発明の一実施形態による基地局１０の構成を示した機能ブロック図である。図１１に示したように、基地局１０は、アナログ処理部１１０と、デジタル処理部１３０と、制御部１４２と、を備える。また、アナログ処理部１１０は、複数のブランチＡ、ブランチＢ、およびブランチＣから構成される。
【００８３】
また、各ブランチは、アンテナ１２０と、ＢＰＦ１２２、ＡＧＣ１２４、ＤＣ／ＵＣ１２６、およびＡＤ／ＤＡ１２８などの信号処理部と、を含む。なお、各ブランチは、アナログ処理部１１０内の構成だけでなく、ＦＦＴやＩＦＦＴなどのデジタル処理部１３０内の構成も含むものであってもよい。また、図１１には、基地局１０が３つのブランチを備える例を示しているが、基地局１０が備えるブランチの数は特に限定されない。
【００８４】
アンテナ１２０は、通信端末２０または中継装置３０から無線信号を受信して電気的な高周波受信信号を取得する。また、アンテナ１２０は、ＢＰＦ１２２から供給される高周波送信信号に基づいて通信端末２０または中継装置３０に無線信号を送信する。
【００８５】
ＢＰＦ１２２は、アンテナ１２０より取得された高周波受信信号の所定周波数成分を通過させる。また、ＢＰＦ１２２は、ＡＧＣ１２４から供給される高周波送信信号の所定周波数成分を通過させる。ＡＧＣ１２４は、ＢＰＦ１２２から供給される高周波受信信号、およびＤＣ／ＵＣ１２６から供給される高周波送信信号の自動利得制御を行う。
【００８６】
ＤＣ／ＵＣ１２６は、ＡＧＣ１２４から供給される高周波受信信号をベースバンド受信信号にダウンコンバージョンする。また、ＤＣ／ＵＣ１２６は、ＡＤ／ＤＡ１２８から供給されるベースバンド送信信号を高周波送信信号にアップコンバージョンする。
【００８７】
ＡＤ／ＤＡ１２８は、ＤＣ／ＵＣ１２６から供給されるベースバンド受信信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する。また、ＡＤ／ＤＡ１２８は、デジタル処理部１３０から供給されるベースバンド送信信号をデジタル形式からアナログ形式に変換する。
【００８８】
デジタル処理部１３０は、受信のための構成として、各ブランチから供給されるベースバンド受信信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ、Ｐ（Ｐａｒａｌｌｅｌ）／Ｓ（Ｓｅｒｉａｌ）、デモジュレータ、およびデコーダなどを含む。また、デジタル処理部１３０は、送信のための構成として、エンコーダ、モジュレータ、Ｓ／Ｐ、ＩＦＦＴなどを含み、例えばサブキャリア信号が重畳されたベースバンド送信信号をＡＤ／ＤＡ１２８へ供給する。さらに、デジタル処理部１３０は、ＭＩＭＯ通信を可能とするためのＭＩＭＯ処理機能を有する。
【００８９】
制御部１４２は、送信処理、受信処理、中継装置３０や通信端末２０の接続処理、スケジューリング情報の管理など、基地局１０が形成するセルにおける通信全般を制御する。例えば、制御部１４２は、中継装置３０または通信端末２０から複数のチャネルの利用（接続）を要求されると、中継装置３０または通信端末２０と接続処理シーケンスを実行し、要求されたチャネル内のリソースブロックを中継装置３０または通信端末２０にスケジューリングしてもよい。これにより、基地局１０は、中継装置３０または通信端末２０から要求された複数のチャネルを利用するスペクトラムアグリゲーションを実現することができる。なお、制御部１４２は、スペクトラムアグリゲーションに際し、要求された各チャネルを基地局１０のいずれかのブランチと対応付け、対応付けたブランチを利用して中継装置３０または通信端末２０と通信してもよい。
【００９０】
また、制御部１４２は、スペクトラムアグリゲーションに利用しているチャネルの混雑度（トラフィック量）に応じ、スペクトラムアグリゲーションモードをＭＩＭＯモードに切り替えるモード制御部として機能する。以下、当該モード切り替えについて説明する。
【００９１】
スループットを向上するための通信技術として、スペクトラムアグリゲーションの他に、ＭＩＭＯが挙げられる。このＭＩＭＯは、複数の信号系列を複数の送信アンテナから並列的に送信し、複数の受信アンテナでこれらを同時に受信し、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナ間の伝搬路特性の独立性を利用して複数の信号系列を分離する技術である。
【００９２】
しかし、ＭＩＭＯにおいては、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナ間の伝搬路特性の独立性が低い場合もあり、この場合、高スループット化を実現できない。一方、スペクトラムアグリゲーションによれば、チャネルを増やした分だけ高スループット化を図れる。このため、ＭＩＭＯよりもスペクトラムアグリゲーションの方が高スループット化の確実性が高い。
【００９３】
そこで、制御部１４２は、まずはスペクトラムアグリゲーションモードでの動作を優先する。これにより、確実な高スループット化を図ることができる。一方、トラフィック量が増加して混雑度が増した場合、１ユーザあたりの占有帯域幅を抑制することが望まれる。このため、制御部１４２は、トラフィック量の増加に応じてスペクトラムアグリゲーションモードをＭＩＭＯモードに切り替える。
【００９４】
例えば、図１２に示したように、中継装置３０または通信端末２０とのスペクトラムアグリゲーション通信のためにチャネルグループ＃１〜＃３が利用されており、チャネルグループ＃１および＃２の混雑度が閾値を上回った場合、制御部１４２は、スペクトラムアグリゲーションモードをＭＩＭＯモードに切り替える。ここで、制御部１４２は、混雑度が閾値を下回っているチャネルグループ＃３をＭＩＭＯモードにおいて利用してもよい。なお、混雑度は、チャネルグループごとの絶対的なトラフィック量であっても、チャネルグループごとのリソースの使用率であってもよい。また、混雑度の閾値はチャネルグループごとに異なってもよい。
【００９５】
また、一部のチャネルグループの混雑度が閾値を上回っても、複数のチャネルグループの混雑度が閾値を下回っている場合、制御部１４２は、混雑度が閾値を上回った一部のチャネルグループを除いてスペクトラムアグリゲーションを継続してもよい。例えば、チャネルグループ＃１の混雑度のみが閾値を上回った場合、制御部１４２は、チャネルグループ＃２および＃３を利用してスペクトラムアグリゲーションを継続してもよい。
【００９６】
さらに、制御部１４２は、ＭＩＭＯモードへの切替えに際し、当該切替えを通知するための（促すための）トリガー情報を、スペクトラムアグリゲーションによる通信相手である中継装置３０または通信端末２０に送信してもよい。例えば、制御部１４２は、トリガー情報をＰＤＣＣＨまたはＰＤＳＣＨを用いて送信してもよい。また、このトリガー情報は、ＭＩＭＯ通信のために利用するチャネル情報（中心周波数、帯域幅など）や、切替タイミングを示す情報を含んでもよい。
【００９７】
これにより、中継装置３０または通信端末２０の制御部２４２が、トリガー情報に基づいてアナログ処理部２１０および／またはデジタル処理部２３０の送受信モードをＭＩＭＯモードに切り替えることが可能となる。なお、アナログ処理部２１０および／またはデジタル処理部２３０は、ＭＩＭＯモードに切り替えられると、ＭＩＭＯプリアンブルの受信を待機する。
【００９８】
以上、通信端末２０および基地局１０の構成を説明した。続いて、図１３を参照し、送受信モードの切替えのための一連の流れを説明する。
【００９９】
図１３は、送受信モードの切替えのための流れを示したシーケンス図である。まず、通信端末２０は、例えば基地局１０からの指示に基づき、基地局１０が利用する複数のチャネルの情報を取得する（Ｓ４０４）。その後、通信端末２０は、基地局１０が利用する複数のチャネルをチャネルグループにグループ化する（Ｓ４０８）。具体的には、通信端末２０は、各ブランチが同時に処理可能な１または２以上のチャネルを１のチャネルグループにグループ化する。
【０１００】
続いて、通信端末２０は、各ブランチと、各ブランチで最も通信品質が高いチャネルグループの組み合せを決定し（Ｓ４１２）、各ブランチとの組み合わせが決定されたチャネルグループの利用を基地局１０に要求する（Ｓ４１６）。その後、基地局１０が通信端末２０と接続処理を行い、要求されたチャネル内のリソースブロックを通信端末２０に割当てることにより、基地局１０と通信端末２０がスペクトラムアグリゲーションによりデータ通信を行うことが可能となる（Ｓ４２０）。
【０１０１】
その後、基地局１０は、セル内のトラフィックの混雑度が所定の基準を上回ると、通信端末２０に、スペクトラムアグリゲーションモードからＭＩＭＯモードへの切替えを示すトリガー情報を通知する（Ｓ４２８）。通信端末２０は、このトリガー情報に基づいて送受信モードをＭＩＭＯモード切替え、その後、基地局１０とＭＩＭＯによりデータ通信を行う（Ｓ４３２）。なお、基地局１０は、セル内のトラフィックの混雑度が緩和した場合、スペクトラムアグリゲーションモードへの切替えのために、通信端末２０にＳ４０４からの処理の実行を指示してもよい。
【０１０２】
以上説明したように、基地局１０は、スペクトラムアグリゲーションモードで動作している場合、トラフィック量の増加に応じ、送受信モードをＭＩＭＯモードに切り替える。このため、トラフィック量に余裕がある場合にはスペクトラムアグリゲーションモードにより確実な高スループット化を図り、トラフィック量が増加した場合にはＭＩＭＯモードにより１ユーザあたりの占有帯域幅を抑制することが可能である。
【０１０３】
（２−２．マルチリンク接続）
中継装置３０は、接続中の基地局１０より他の基地局１０のリソースが空いている場合、リレーリンクを他の基地局１０に切り替えることで、リソースを有効に活用することができる。
【０１０４】
しかし、リレーリンクの切換えの度に他の基地局１０との接続処理シーケンス（Ｃａｌｌ  ｓｅｔ  ｕｐ）を行うとすると、複数手順による切替遅延が生じてしまう。このため、本実施形態による中継装置３０は、複数のブランチを活用して複数の基地局１０とマルチリンク接続しておくことにより、切替遅延を削減する。以下、この点について詳細に説明する。
【０１０５】
まず、中継装置３０は、接続可能な複数の基地局１０の利用チャネル情報（中心周波数、帯域幅など）を取得する。そして、中継装置３０は、接続可能な複数の基地局１０とＣａｌｌ  ｓｅｔ  ｕｐを行い、ＲＲＣ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｍｐｌｅｔｅまでの手順を完了する。これにより、中継装置３０は、複数の基地局１０とマルチリンク接続される。
【０１０６】
図１４は、中継装置３０のマルチリンク接続の具体例を示した説明図である。図１４に示した例では、中継装置３０は、基地局１０Ａと基地局１０Ｂとマルチリンク接続されている。なお、中継装置３０は、複数のブランチを利用することで、並列的にＣａｌｌ  ｓｅｔ  ｕｐを行うことができる。例えば、図１４に示したように、中継装置３０は、基地局１０ＡとのＣａｌｌ  ｓｅｔ  ｕｐをブランチＡを利用して行うと同時に、基地局１０ＢとのＣａｌｌ  ｓｅｔ  ｕｐをブランチＢを利用して行ってもよい。
【０１０７】
その後、中継装置３０は、複数の基地局１０の各々とのリレーリンクのうちで、最もゲインの高いリレーリンクを利用する。例えば、図１４に示した例において、基地局１０Ａとのリレーリンクのゲインの方が、基地局１０Ｂとのリレーリンクのゲインより高い場合、中継装置３０は、基地局１０Ａとのリレーリンクの利用を選択する。すなわち、中継装置３０は、通信端末２０に関する通信を基地局１０Ａとのリレーリンクを利用して中継し、基地局１０Ｂとのリレーリンクを待機リンクとする。
【０１０８】
ここで、基地局１０は、管理サーバ１６（ＭＭＥ）と基地局１０とのインターフェース（Ｓ１−ＭＭＥ  ＩＦ）に、接続中の中継装置３０とのリレーリンクが待機リンクであるか否かを示す指示子を追加してもよい。例えば、図１４に示した例において、基地局１０Ｂは、中継装置３０とのリレーリンクが待機リンクであることを示す指示子を管理サーバ１６とのインターフェースに追加してもよい。これにより、管理サーバ１６や基地局１０が、各リレーリンクが待機リンクであるか否かに応じた処理を行うことが可能となる。例えば、管理サーバ１６や基地局１０は、待機リンクでないリレーリンクのスケジューリングを優先してもよいし、リソースが空いていれば待機リンクに関する要求を許可してもよい。また、中継装置３０は、リンクごとにブランチを使い分けてもよい。例えば、中継装置３０は、基地局１０ＡとのリレーリンクにはブランチＡを利用し、基地局１０ＢとのリレーリンクにはブランチＢを利用し、通信端末２０とのアクセスリンクにはブランチＮを利用してもよい。
【０１０９】
その後、中継装置３０は、トラフィックの軽減やリソースの分配などの必要が生じた場合、待機リンクの利用を選択する。例えば、中継装置３０は、利用するリレーリンクを、基地局１０Ａとのリレーリンクから、基地局１０Ｂとのリレーリンクに切り替えてもよい。なお、中継装置３０は、基地局１０Ａとのリレーリンクを利用して通信端末２０に関する通信を中継している間に、基地局１０Ｂとのリレーリンクに関するリソース獲得のために必要なやり取りを進めておいてもよい。例えば、中継装置３０は、獲得したいリソース（切り替える可能性のあるリソース）を基地局１０を介して管理サーバ１６に事前連絡しておいてもよい。これにより、中継装置３０によるリソース獲得要求に対する即時的な対応が期待される。
【０１１０】
以上より、リレーリンクの切替えの必要が生じてからリレーリンクが切替えられるまでに要する遅延時間を削減することができる。なお、アクセスリンクにも同様な手順を適用できる。すなわち、通信端末２０は、接続可能な複数の中継装置３０とマルチリンク接続しておくことにより、アクセスリンクの切替遅延を削減できる。
【０１１１】
図１５は、通信端末２０のマルチリンク接続の具体例を示した説明図である。図１５に示した例では、中継装置３０Ａが基地局１０Ａと接続されており、中継装置３０Ｂが基地局１０Ｂと接続されており、通信端末２０が中継装置３０Ａおよび中継装置３０Ｂとマルチリンク接続されている。この場合、通信端末２０は、必要に応じて、利用するアクセスリンクを、中継装置３０Ａとのアクセスリンクと中継装置３０Ｂとのアクセスリンクとで切替えることができる。
【０１１２】
（２−３．Ｃｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションの組み合わせ）
近日、セルエッジに存在する通信端末に対するリンク耐性を向上させる方法として、Ｃｏｍｐ（Ｃｏｏｄｉｎａｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が検討されている。このＣｏｍｐは、複数の隣接基地局が同一の信号を同一のチャネルを用いて同時に送信するものである。以下では、このＣｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションを組み合せる実施形態を説明する。
【０１１３】
（第１の例）
本例では、ある基地局１０のトラフィックが混んでおり、１の通信端末２０に複数のチャネルを割り当てることができない場合、当該基地局１０が通信端末２０に１のチャネルを利用して信号を送信すると同時に、周囲の基地局１０が異なるチャネルを利用して通信端末２０に信号を送信する。そして、複数の基地局１０から異なるチャネルを利用して送信された信号を中継装置３０が受信し、通信端末２０に送信する。これにより、通信端末２０に関する通信のスループットを向上することができる。以下、図１６および図１７を参照して具体的に説明する。
【０１１４】
図１６は、Ｃｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションの組み合せ例を示した説明図である。図１６に示したように、基地局１０Ａがｆ１を利用して通信端末２０への信号を送信すると同時に、基地局１０Ｂおよび基地局１０Ｃが、ｆ５およびｆ９を各々利用して通信端末２０への信号を送信する。
【０１１５】
そして、各基地局１０から送信された信号を中継装置３０が受信し、通信端末２０に送信する。ここで、中継装置３０は、各基地局１０との通信を異なるブランチを利用して行ってもよい。例えば、中継装置３０は、図１６に示したように、基地局１０ＡとブランチＡを利用して通信し、基地局１０ＢとブランチＢを利用して通信し、基地局１０ＣとブランチＣを利用して通信してもよい。
【０１１６】
また、中継装置３０は、通信端末２０への信号を各基地局１０から周波数領域でとびとびのチャネルで受信するが、分散度が抑制されたチャネルを利用して通信端末２０への中継送信を行う。例えば、中継装置３０は、図１７に示したように周波数領域でとびとびのチャネルｆ１、ｆ５、およびｆ９で信号を受信した場合、周波数領域で連続的なチャネルｆ４、ｆ５およびｆ６を利用して通信端末２０への中継送信を行ってもよい。その結果、通信端末２０が周波数領域で連続的なチャネルｆ４、ｆ５およびｆ６で信号を受信できるので、通信端末２０の処理負荷を軽減することが可能である。
【０１１７】
なお、図１７においては、送信のためのチャネル数が受信のためのチャネル数と同数である例を示したが、送信のためのチャネル数は、受信のためのチャネル数より少なくてもよい。例えば、受信のためのチャネル数が３つで、送信のためのチャネル数が２つであってもよい。この場合、送信のためのチャネルにおける符号化率を、受信のためのチャネルにおける符号化率より高めてもよい。さらに、送信のためのチャネル数は１つであってもよい。
【０１１８】
また、送信のために利用するチャネルの選択方法は特に限定されない。例えば、通信端末２０との間で大きなＳＩＮＲが得られる周波数帯付近のチャネルから送信のために利用するチャネルを選択してもよい。
【０１１９】
（第２の例）
本例においては、基地局１０が配下の通信端末２０にスペクトラムアグリゲーションにより複数のチャネルで信号を送信する。そして、基地局１０が送信する複数のチャネルの信号のうちで、減衰が大きいチャネルの信号を周囲の基地局１０も送信し、中継装置３０がこれを通信端末２０へ中継する。これにより、基地局１０が送信する信号を補強することができる。以下、図１８および図１９を参照して具体的に説明する。
【０１２０】
図１８は、Ｃｏｍｐとスペクトラムアグリゲーションの組み合せ例を示した説明図である。図１８に示したように、基地局１０Ａは、ｆ１、ｆ３およびｆ６を利用して通信端末２０に信号を送信する。ここで、ｆ３およびｆ６の減衰が大きい場合（所要ＳＩＮＲを満たさなくなる場合）、基地局１０Ａがｆ３およびｆ６を利用して送信する信号を、基地局１０Ｂおよび基地局１０Ｃが併せて送信する。
【０１２１】
例えば、基地局１０Ａがｆ３を利用して送信する信号を基地局１０Ｂがｆ２を利用して送信し、基地局１０Ａがｆ６を利用して送信する信号を基地局１０Ｃがｆ７を利用して送信する。そして、中継装置３０は、図１９に示したように、基地局１０Ｂからｆ２で受信した信号をｆ３を利用して通信端末２０に送信し、基地局１０Ｃからｆ７で受信した信号をｆ６を利用して通信端末２０に送信する。上記構成により、基地局１０Ａからｆ３およびｆ６を利用して送信される信号を補強することができる。なお、上記では、基地局１０Ｂおよび１０Ｃが、基地局１０Ａと異なる周波数を利用して信号を補強する例を説明したが、基地局１０Ｂおよび１０Ｃは、基地局１０Ａと同一の周波数を利用して信号を補強してもよい。例えば、基地局１０Ｂはｆ３を利用し、基地局１０Ｃはｆ６を利用してもよい。
【０１２２】
また、上記の第１の例および第２の例のいずれにおいても、基地局１０、中継装置３０、および通信端末２０間の各リンクを監視する管理サーバ１６（ＭＭＥ／Ｓｅｒｖｉｎｇ  Ｇａｔｅｗａｙ）が重要な役割を担う。また、第１の例においては、基地局１０間のＸ２インターフェース、および基地局１０と管理サーバ１６間のＳ１インターフェースで、スペクトラムアグリゲーションを隣接する複数の基地局１０で協調して行うための情報が送受信される。この情報としては、スペクトラムアグリゲーションに利用するチャネルごとのチャネル測定報告リスト、中継装置３０や通信端末２０の位置情報およびキャパビリティ（一度に送受信できる帯域幅など）、および各基地局１０の余剰リソース情報などがあげられる。第２の例においても同様に、Ｘ２インターフェース、およびＳ１インターフェースで、スペクトラムアグリゲーションチャネルを補強するための情報が送受信される。
【０１２３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２４】
例えば、本明細書の通信システム１の処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、通信システム１の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０１２５】
また、基地局１０、通信端末２０および中継装置３０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した基地局１０、通信端末２０および中継装置３０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【符号の説明】
【０１２６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ    基地局
２０    通信端末
３０、３０Ａ、３０Ｂ      中継装置
１１０、２１０    アナログ処理部
１３０、２３０    デジタル処理部
１４２、２４２    制御部
２４４      チャネル選択部
【図１】
0005515559.tif 000003
【図２】
0005515559.tif 000004
【図３】
0005515559.tif 000005
【図４】
0005515559.tif 000006
【図５】
0005515559.tif 000007
【図６】
0005515559.tif 000008
【図７】
0005515559.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005515559.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
0005515559.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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