(57)【要約】      （修正有）【課題】有効シンボルがスロットを跨いでしまうことを回避し、リピータの通信距離の延長ひいてはリピータの設置数の低減を実現した無線通信システムを提供する。【解決手段】ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局１０２と無線通信するリピータ１０４と、リピータ１０４と無線通信しリピータ１０４を介して移動局１０２に接続する基地局１０６とを含む無線通信システム１００であって、基地局１０６およびリピータ１０４は、伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過する場合には、ガードインターバルの長さを伝搬遅延に応じて拡張する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と無線通信するリピータと、該リピータと無線通信し該リピータを介して移動局に接続する基地局とを含む無線通信システムであって、
前記基地局およびリピータは、伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過する場合には、ガードインターバルの長さを伝搬遅延に応じて拡張することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記基地局およびリピータは、接続開始時に伝搬遅延を測定して前記ガードインターバルの長さを拡張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】
前記リピータは、前記基地局との通信においてガードインターバルの長さを拡張しても、移動局との通信に対しガードインターバルの長さを変更せず、移動局に対しデータレートを低減する指示を出す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】
ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と基地局とがリピータを介して無線通信する無線通信方法において、
前記リピータが、前記基地局へ接続開始し、
前記基地局が、伝送データの伝搬遅延を測定し、
前記基地局が、前記伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過するか否かを判定し、
前記伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過する場合に、前記基地局およびリピータが、ガードインターバルの長さを前記伝搬遅延に応じて拡張することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と基地局とがリピータを介して無線通信する無線通信システム及びその無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から有線回線が敷設されていないエリアとの通信、またエリアカバレッジを拡張するために無線リピータ（以下「リピータ」と称する）が使用されている。ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と無線通信するリピータの通信距離（リピータ・基地局間の距離）は、伝送データのガードインターバルに依存する。リピータ・基地局間の伝搬遅延が伝送データのガードインターバルを超えないようにする必要があるためである。
【０００３】
伝送データのガードインターバルは、例えば、特許文献１の図４等に示されている。伝送データの１シンボルは、有効シンボル（実データ）とガードインターバルとからなる。ガードインターバルは、１シンボルの先頭と後尾にて同じデータが繰り返される冗長部であり、マルチパスや遅延が発生して前後の信号が重なっても復調を可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＣＡＰＥＸ（capital expenditure：設備投資）やＯＰＥＸ（operating expenditure：運用コスト）を一層低減するために、リピータの通信距離の延長、ひいてはリピータの設置数の低減が切望されている。しかし、むやみにリピータの通信距離を延長すると、リピータ・基地局間の伝搬遅延がガードインターバルの長さを超え、有効シンボルがスロットを跨いでしまう。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、有効シンボルがスロットを跨いでしまうことを回避し、リピータの通信距離の延長ひいてはリピータの設置数の低減を実現した無線通信システム及びその無線通信方法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】
上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と無線通信するリピータと、リピータと無線通信しリピータを介して移動局に接続する基地局とを含む無線通信システムであって、基地局およびリピータは、伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過する場合には、ガードインターバルの長さを伝搬遅延に応じて拡張することを特徴とする。
【０００８】
上述の基地局およびリピータは、接続開始時に伝搬遅延を測定してガードインターバルの長さを拡張するとよい。
【０００９】
上述のリピータは、基地局との通信においてガードインターバルの長さを拡張しても、移動局との通信に対しガードインターバルの長さを変更せず、移動局に対しデータレートを低減する指示を出すとよい。
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の他の代表的な構成は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と基地局とがリピータを介して無線通信する無線通信方法において、リピータが、基地局へ接続開始し、基地局が、伝送データの伝搬遅延を測定し、基地局が、伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過するか否かを判定し、伝搬遅延がガードインターバルの長さを超過する場合に、基地局およびリピータが、ガードインターバルの長さを伝搬遅延に応じて拡張することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有効シンボルがスロットを跨いでしまうことを回避し、リピータの通信距離の延長ひいてはリピータの設置数の低減を実現した無線通信システム及びその無線通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態にかかる無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）が図１に示すリピータのブロック図、（ｂ）が図１に示す基地局のブロック図である。
【図３】比較例にかかる無線通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す比較例でのリピータと基地局とのやりとりを示すタイミングチャートである。
【図５】図１に示す無線通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す無線通信システムでのリピータと基地局とのやりとりを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に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する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、無線通信システム１００は、移動局１０２と無線通信する無線リピータ（以下「リピータ１０４」と称する）と、リピータ１０４と無線通信しリピータ１０４を介して移動局１０２に接続する基地局１０６とを含む。
【００１５】
移動局１０２とリピータ１０４とは、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて無線通信する。リピータ１０４は、基地局１０６を設置しにくい山間部等に設置される。
【００１６】
図２は、（ａ）が図１に示すリピータ１０４のブロック図、（ｂ）が図１に示す基地局１０６のブロック図である。図２（ａ）に示すように、リピータ１０４は、アンテナ１１０、１１２と、無線通信部１１４、１１６と、制御部１１８と、記憶部１２０とを備える。図２（ｂ）に示すように、基地局１０６は、アンテナ１２２と、無線通信部１２４と、制御部１２６と、記憶部１２８と、ネットワーク接続部１３０とを備える。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、リピータ１０４は、アンテナ１１０及び無線通信部１１４により、移動局１０２との無線通信を実行する。またリピータ１０４は、アンテナ１１２及び無線通信部１１６により、基地局１０６との無線通信を実行する。無線通信部１１４、１１６は、ＲＦ（高周波）回路やＢＢ（ベースバンド）回路等を含んで構成され、送信信号の符号化や変調、受信信号の復調や復号を実行する。制御部１１８は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成され、各種の機能の制御・管理を実行する。本実施形態では、無線通信部１１４、１１６は、制御部１１８によって制御・管理される。記憶部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等を含んで構成され、各種のプログラムやデータを記憶する。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、基地局１０６は、アンテナ１２２及び無線通信部１２４により、リピータ１０４等との無線通信を実行する。無線通信部１２４は、ＲＦ（高周波）回路やＢＢ（ベースバンド）回路等を含んで構成され、送信信号の符号化や変調、受信信号の復調や復号を実行する。制御部１２６は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成され、各種の機能の制御・管理を実行する。本実施形態では、無線通信部１２４は、制御部１２６によって制御・管理される。記憶部１２８は、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等を含んで構成され、各種のプログラムやデータを記憶する。
【００１９】
また、基地局１０６は、ネットワーク接続部１３０を介して、バックボーンのネットワーク１０８に接続する。
【００２０】
以下、移動局１０２、リピータ１０４、基地局１０６の伝送データの送受信について説明する。まず、理解を容易にするために、従来構成のリピータと基地局とを用いて過剰にリピータの通信距離（リピータ・基地局間の距離）を延長した場合について比較例として説明し、その後、本実施形態にかかる無線通信システム１００について説明する。
【００２１】
図３は、比較例にかかる無線通信システムの動作を示すフローチャートである。図３に示すように、リピータが基地局へ接続開始を通知し（ステップＳ２００）基地局がこれを受信すると（ステップＳ２０２）、基地局は接続開始レスポンスを実行し（ステップＳ２０４）、その後、データ通信開始ステップＳ２１６へと移行する。
【００２２】
リピータは基地局から接続開始レスポンスを受信し（ステップＳ２０６）、移動局から接続開始を受信すると（ステップＳ２１０）、接続開始レスポンスを実行し（ステップＳ２１２）、その後、データ通信開始ステップＳ２１８へと移行する。移動局は、リピータへ接続開始を通知し（ステップＳ２０８）、リピータから接続開始レスポンスを受信すると（ステップＳ２１４）、その後、データ通信開始ステップＳ２２０へと移行する。
【００２３】
図４は、図３に示す比較例でのリピータと基地局とのやりとりを示すタイミングチャートである。図４は、データ通信開始ステップＳ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０を経て、移動局、リピータ、基地局が伝送データの送受信を開始した後の様子を示すものである。
【００２４】
図４に示すように、リピータは、スロット毎に移動局と伝送データの送受信を実行する。ここで、スロット毎に送受信される伝送データを１シンボルＴｓｙｍと称する。１シンボルＴｓｙｍは、有効シンボルＴｆ（実データ）とガードインターバルＧＩとからなる。ガードインターバルＧＩは、１シンボルＴｓｙｍの先頭と後尾にて同じデータが繰り返される冗長部である。
【００２５】
リピータから基地局へと伝送データを送信する場合、および、基地局からリピータへと伝送データを送信する場合には、リピータ・基地局間の距離に応じて伝送データには伝搬遅延が生じる。比較例のように、従来構成のリピータと基地局を用いて過剰にリピータの通信距離（リピータ・基地局間の距離）を延長した場合、リピータにて受信される伝送データの伝搬遅延ＴｄがガードインターバルＧＩの長さを超過してしまう。このような場合、有効シンボルＴｆがスロットを跨いでしまうので、送受信の切替時に伝送データが衝突する。
【００２６】
したがって、比較例のように、過剰にリピータの通信距離を延長した場合、その通信自体が困難となるおそれがある。
【００２７】
これに対し、本実施形態にかかる無線通信システム１００は、次のようにして、有効シンボルＴｆがスロットを跨いでしまうことを回避し、リピータ１０４の通信距離の延長ひいてはリピータ１０４の設置数の低減を実現する。図５は、図１に示す無線通信システム１００の動作を示すフローチャートである。なお、図３のフローチャートと同様の処理については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００２８】
図５に示すように、本実施形態では、基地局１０６がステップＳ２０２の後に伝送データの伝搬遅延Ｔｄを測定する（ステップＳ３００）。具体的には、制御部１２６が伝搬遅延測定部１２６ａ（図２（ｂ）参照）として機能し、伝搬遅延Ｔｄを測定する。伝搬遅延Ｔｄは、パケットに含まれるタイムスタンプを利用したり、ＲＴＣＰ（RTP Control Protocol）パケットを送受信したりすることで測定される。
【００２９】
ステップＳ３００の後、制御部１２６は、測定した伝搬遅延Ｔｄが記憶部１２８に記憶されている所定閾値Ｔｔｈを超過するか否かを判定する（ステップＳ３０２）。所定閾値Ｔｔｈは、許容される伝搬遅延の上限として適宜設定されるものであり、例えば、ガードインターバルＧＩの長さと同じにすることができる。
【００３０】
伝搬遅延Ｔｄが所定閾値Ｔｔｈ（ガードインターバルＧＩの長さ）を超過しないと制御部１２６が判定した場合（ステップＳ３０２Ｎｏ）、基地局１０６は、データ通信開始ステップＳ２１６へと移行する。伝搬遅延Ｔｄが所定閾値Ｔｔｈ（ガードインターバルＧＩの長さ）を超過すると制御部１２６が判定した場合（ステップＳ３０２Ｙｅｓ）、以後の処理により、基地局１０６およびリピータ１０４は、ガードインターバルＧＩの長さを伝搬遅延Ｔｄに応じて拡張する（以下、この拡張後のガードインターバルＧＩを「拡張ガードインターバルＧＩ」と称する）。
【００３１】
まず、制御部１２６が、拡張ガードインターバルＧＩの長さを決定する（ステップＳ３０４）。具体的には、制御部１２６は、拡張ガードインターバルＧＩの長さを、元のガードインターバルＧＩの長さに伝搬遅延Ｔｄが所定閾値Ｔｔｈを超過する超過分を加えたものとすることができる。また、制御部１２６は、例えば、次の式（１）から拡張ガードインターバルＧＩの長さを算出してもよい。
【数１】
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【００３２】
ステップＳ３０４の後、制御部１２６はステップＳ２０４を経てリピータ１０４に拡張ガードインターバルＧＩの長さを通知する（ステップＳ３０６）。リピータ１０４は、この通知を受信すると（ステップＳ３０８）、制御部１１８が拡張ガードインターバルＧＩの長さを確認する（ステップＳ３１０）。そして、変更を要する場合（ステップＳ３１０Ｙｅｓ）、制御部１１８は、ステップＳ３０４にて決定された長さを有する拡張ガードインターバルＧＩにフレームを変更し、以後のリピータ１０４・基地局１０６間のやりとりに関しこのフレームを採用する（ステップＳ３１２）。
【００３３】
一方、本実施形態では、リピータ１０４は、基地局１０６との通信に対しガードインターバルＧＩの長さを拡張しても、移動局１０２との通信に対しガードインターバルＧＩの長さは変更しない（元のガードインターバルＧＩの長さを維持する）。移動局１０２・リピータ１０４間の通信のフレームを変更することは、リピータ１０４・基地局１０６間の通信のフレームを変更するよりも影響が大きく、困難なためである。
【００３４】
これより、リピータ１０４は、リピータ１０４・基地局１０６間でのみガードインターバルＧＩの長さを拡張しても、伝送データの有効シンボルＴｆ（実データ）が欠落しないように、ステップＳ２１２の後、移動局１０２に対しデータレート（単位時間あたりのデータ転送量）を低減するように指示を出す（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１４では、制御部１１８によって、例えば、移動局１０２に対しハーフレート通信に変更することを求める指示が出される。
【００３５】
移動局１０２は、データレート低減の指示を受信すると、その指示に従ってデータレートの低い通信（例えばハーフレート通信）への切替を実行する（ステップＳ３１６）。そして、以後の移動局１０２・リピータ１０４間のやりとりに関しこの通信モードを採用する。これにより、リピータ１０４・基地局１０６間でのみガードインターバルＧＩの長さを拡張する場合でも、伝送データの有効シンボルＴｆ（実データ）の欠落を防止することができる。
【００３６】
図６は、図５に示す無線通信システム１００でのリピータ１０４と基地局１０６とのやりとりを示すタイミングチャートである。図６は、データ通信開始ステップＳ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０を経て、移動局１０２、リピータ１０４、基地局１０６が伝送データの送受信を開始した後の様子を示すものである。
【００３７】
図６に示すように、本実施形態にかかる無線通信システム１００によれば、基地局１０６およびリピータ１０４がガードインターバルＧＩの長さを伝搬遅延Ｔｄに応じて拡張するので、有効シンボルＴｆがスロットを跨いでしまうことを回避できる。したがって、リピータ１０４の通信距離の延長ひいてはリピータ１０４の設置数の低減が可能となる。そのため、ＣＡＰＥＸ（capital expenditure：設備投資）やＯＰＥＸ（operating expenditure：運用コスト）を一層低減することができる。
【００３８】
また、基地局１０６およびリピータ１０４がガードインターバルＧＩの長さを伝搬遅延Ｔｄに応じて拡張するので、基地局１０６の設置箇所を定める置局設計が容易となる。
【００３９】
また、ガードインターバルＧＩの長さを拡張する処理はリピータ１０４及び基地局１０６の接続開始時に実行され、伝送データの送受信時にはこの処理は実行されない。したがって、リピータ１０４や基地局１０６に負荷をかけるおそれはなく、伝送データの送受信にこの処理が影響を与えるおそれもない。
【００４０】
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説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式にて移動局と基地局とがリピータを介して無線通信する無線通信システム及びその無線通信方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００…無線通信システム、１０２…移動局、１０４…リピータ、１０６…基地局、１０８…ネットワーク、１１０、１１２…アンテナ、１１４、１１６…無線通信部、１１８…制御部、１２０…記憶部、１２２…アンテナ、１２４…無線通信部、１２６…制御部、１２６ａ…伝搬遅延測定部、１２８…記憶部、１３０…ネットワーク接続部、Ｔｓｙｍ…１シンボル、Ｔｆ…有効シンボル、ＧＩ…ガードインターバル、Ｔｄ…伝搬遅延、Ｔｔｈ…所定閾値
【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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