(57)【要約】  マルチホップ無線通信システムは、基地局および中継局の一部または全ての無線リソースの割り当てを、基地局および中継局のいずれかがスケジューリング局となって集中的に行うマルチホップ無線通信システムであって、処理時間情報生成手段と、処理時間情報通知手段と、を有している。処理時間情報生成手段は、通信装置がスケジューリング局に無線リソースを要求してからスケジューリング局から通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、通信装置と基地局または中継局との接続構成に基づいて生成する。処理時間情報通知手段は、処理時間断情報生成手段により得られた処理時間情報を通信装置に通知する。
2011004645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムであって、
通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて生成する処理時間情報生成手段と、
前記処理時間情報生成手段により得られた前記処理時間情報を前記通信装置に通知する処理時間情報通知手段と、
を有するマルチホップ無線通信システム。
【請求項２】
前記処理時間情報生成手段と前記処理時間情報通知手段が前記基地局に備えられている、請求項１に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局または前記中継局のいずれかが前記スケジューリング局としてスケジューリングを行う、請求項１または２に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項４】
前記通信装置は、該通信装置が無線リソースを要求してから前記処理時間以下の所定時間が経過するまで、該通信装置の消費電力が低減されるような制御を行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項５】
前記通信装置の消費電力が低減されるような制御は、通信を行うための回路の少なくとも一部を停止させる制御である、請求項４に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項６】
前記通信装置は、無線リソースを要求するための要求メッセージに対する応答が無いときに該要求メッセージを再送する時間間隔を、前記処理時間に基づいて決定する、請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項７】
前記通信装置は中継局もしくは移動端末局である、請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項８】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間そのものを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項９】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を算出するための基礎情報を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１０】
前記基礎情報は、前記通信装置に対して無線リソースの割り当てを行うスケジューリング局を示す情報と、該スケジューリング局における無線リソースの割り当ての処理にかかる時間を示す情報と、該スケジューリング局と前記通信装置の間にある中継局において上りリンクおよび下りリンクのデータ転送にかかる時間を示す情報と、を含む、請求項９に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１１】
前記基礎情報を取得した前記通信装置が該基礎情報に基づいて前記処理時間を算出する、請求項９または１０に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１２】
基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムにおける管理装置であって、
通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて生成する処理時間情報生成手段と、
前記処理時間情報生成手段により得られた前記処理時間情報を前記通信装置に通知する処理時間情報通知手段と、
を有する管理装置。
【請求項１３】
前記処理時間情報生成手段と前記処理時間情報通知手段が前記基地局内に備えられている、請求項１２に記載の管理装置。
【請求項１４】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間そのものを含む、請求項１２または１３に記載の管理装置。
【請求項１５】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を算出するための基礎情報を含む、請求項１２または１３に記載の管理装置。
【請求項１６】
前記基礎情報は、前記通信装置に対して無線リソースの割り当てを行うスケジューリング局を示す情報と、該スケジューリング局における無線リソースの割り当ての処理にかかる時間を示す情報と、該スケジューリング局と前記通信装置の間にある中継局において上りリンクおよび下りリンクのデータ転送にかかる時間を示す情報と、を含む、請求項１５に記載の管理装置。
【請求項１７】
前記基礎情報を取得した前記通信装置が該基礎情報に基づいて前記処理時間を算出する、請求項１５または１６に記載の管理装置。
【請求項１８】
基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムに接続する通信装置であって、
該通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を管理装置に要求し、該管理装置から、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて決定された処理時間情報を取得し、該処理時間を保持する管理手段と、
該通信装置が無線リソースを要求してから前記処理時間以下の所定時間が経過するまで、該通信装置の消費電力が低減されるような制御を行う省電力制御手段と、
を有する通信装置。
【請求項１９】
前記通信装置の消費電力が低減されるような制御は、通信を行うための回路の少なくとも一部を停止させる制御である、請求項１８に記載の通信装置。
【請求項２０】
基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムに接続する通信装置であって、
該通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を管理装置に要求し、該管理装置から、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて決定された処理時間情報を取得し、該処理時間を保持する管理手段と、
該通信装置が無線リソースを要求するための要求メッセージに対する応答が無いときに該要求メッセージを再送する時間間隔を、前記処理時間に基づいて決定する再送間隔計算手段と、
を有する通信装置。
【請求項２１】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間そのものを含む、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２２】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を算出するための基礎情報を含む、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２３】
前記基礎情報は、前記通信装置に対して無線リソースの割り当てを行うスケジューリング局を示す情報と、該スケジューリング局における無線リソースの割り当ての処理にかかる時間を示す情報と、該スケジューリング局と前記通信装置の間にある中継局において上りリンクおよび下りリンクのデータ転送にかかる時間を示す情報と、を含む、請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２４】
前記管理手段は、取得した前記基礎情報に基づいて前記処理時間を算出する、請求項２２または２３に記載の通信装置。
【請求項２５】
基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムの制御方法であって、
通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて生成し、
得られた前記処理時間情報を前記通信装置に通知する、制御方法。
【請求項２６】
前記スケジューリング局は前記基地局または前記中継局のいずれかである、請求項２５に記載の制御方法。
【請求項２７】
該通信装置が無線リソースを要求してから前記処理時間以下の所定時間が経過するまで、該通信装置の消費電力が低減されるような制御を行う、請求項２５または２６に記載の制御方法。
【請求項２８】
前記通信装置の消費電力が低減されるような制御は、通信を行うための回路の少なくとも一部を停止させる制御である、請求項２７に記載の制御方法。
【請求項２９】
前記通信装置が無線リソースを要求するための要求メッセージに対する応答が無いときに該要求メッセージを再送する時間間隔を、前記処理時間に基づいて決定する、請求項２５から２８のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項３０】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間そのものを含む、請求項２５から２９のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項３１】
前記処理時間情報は、前記通信装置が無線リソースを要求してから該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を算出するための基礎情報を含む、請求項２５から２９のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項３２】
前記基礎情報は、前記通信装置に対して無線リソースの割り当てを行うスケジューリング局を示す情報と、該スケジューリング局における無線リソースの割り当ての処理にかかる時間を示す情報と、該スケジューリング局と前記通信装置の間にある中継局において上りリンクおよび下りリンクのデータ転送にかかる時間を示す情報と、を含む、請求項３１に記載の制御方法。
【請求項３３】
前記基礎情報を取得した前記通信装置が該基礎情報に基づいて前記処理時間を算出する、請求項３１または３２に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と移動端末局の間に中継局を配置したマルチホップ無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）や適応変調を活用した高速ブロードバンド無線通信方式が検討されている。ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）はその１つである。【０００３】
ＷｉＭＡＸは、ＩＥＥＥ８０２．１６−２００４規格（非特許文献１）およびＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格（非特許文献２）で規定されている。以降、ＩＥＥＥ８０２．１６−２００４規格とＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格とをまとめてＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格と呼ぶことにする。【０００４】
無線通信システムの一種としてマルチホップ無線通信システムがある。マルチホップによる通信はリレーによる通信とも言われる。ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ  ＴＧ（Ｔａｓｋ  Ｇｒｏｕｐ）においては、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格を拡張してマルチホップ無線通信を可能とするための検討が行われている。【０００５】
マルチホップ無線通信システムは、カバレッジ拡大やスループット向上および不感地対策を目的として、無線通信システムの基地局と移動端末局の間に１つまたは複数の中継局を配置したものである。マルチホップ無線通信システムでは、基地局から移動端末局へのパケットは、基地局からいったん中継局へ送信され、その後、中継局から移動端末局へ送信される。同様に、移動端末局から基地局へのパケットは、移動端末局からいったん中継局へ送信され、その後、中継局から基地局へ送信される。【０００６】
そのため、マルチホップ無線通信システムでは、基地局と直接無線通信が行えないエリアにいる移動端末局の通信が可能となる。つまり、マルチホップを用いることによりカバレッジが拡大し、不感地域が減少する。さらに、中継局が通信経路上に入ることで局間の距離が短くなるために受信電波の品質が改善される。その結果、適応変調において、効率の高い変調方式が選択される等により、スループットが向上する。【０００７】
無線通信システムにおいては、混信を避け正常に通信を行うために無線リソース割り当てのスケジューリングが必要である。割り当てを行う無線リソースの例としては、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＯＦＤＭＡにおけるタイムスロットやサブチャネルがある。ただし、本発明の対象はそれらを使用する無線通信システムに限らない。【０００８】
マルチホップ無線通信システムにおける無線リソース割り当てのスケジューリング方式には、大きく分けて集中型と分散型の２種類がある。【０００９】
集中スケジューリングでは、基地局は自身の配下に存在する全ての中継局の分のスケジューリング（無線リソース割り当て）も行う。中継局配下の無線通信エリアのスケジューリングは基地局により行われ、割り当てられる無線リソースが基地局から中継局に通知される。中継局は通知されたスケジューリングに基づき無線通信を行う。【００１０】
一方、分散スケジューリングでは、基地局および中継局はそれぞれが自身配下の無線通信エリアのスケジューリングを行う。集中スケジューリング型マルチホップ無線通信システムの一例が特許文献１に開示されている。【００１１】
これら集中スケジューリングと分散スケジューリングは混在しうる。【００１２】
集中スケジューリングと分散スケジューリングが混在したマルチホップ無線通信システムの構成の例を図１に示す。図１では、破線の矢印は、スケジューリングの主体と対象を示している。矢印の起点がスケジューリングの主体を示している。また矢印の終点がスケジューリングの対象、つまりスケジューリングにより割り当てが決定される無線リソースを示している。【００１３】
図１に示すマルチホップ無線通信システムでは、基地局から中継局Ｂまでには分散スケジューリングが用いられ、中継局Ｂ以降には集中スケジューリングが用いられる。基地局は、基地局と移動端末局Ｄの間および基地局と中継局Ａの間の無線リンクのスケジューリングを行うが、例えば中継局Ａと移動端末局Ａの間の無線リンクのスケジューリングは行わない。当該無線リンクのスケジューリングは、中継局Ａが行う。【００１４】
一方、中継局Ｂ以降の無線リンクについては集中スケジューリングが用いられる。中継局Ｂは、中継局Ｂと移動端末局Ｂの間および中継局Ｂと中継局Ｃの間の無線リンクに加え、中継局Ｃと移動端末局Ｃの間の無線リンクのスケジューリングも行う。【００１５】
ここでは、移動端末局に対する無線割り当てのスケジューリングを行う基地局もしくは中継局を「スケジューリング局」と呼称することとする。【００１６】
集中スケジューリングのみを用いるマルチホップ無線通信システムでは、基地局がスケジューリング局である。分散スケジューリングのみが用いられるマルチホップ無線通信システムでは、スケジューリング局は移動端末局が直接通信をしている基地局もしくは中継局（アクセス局と呼称する）である。集中スケジューリングと分散スケジューリングが混在するマルチホップ無線通信システムでは、分散スケジューリングと集中スケジューリングの境界にある中継局のうち最も移動端末局に近い中継局がスケジューリング局である。図１の構成において、移動端末局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対するスケジューリング局は、それぞれ、中継局Ａ，中継局Ｂ、中継局Ｂ、基地局である。【００１７】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格における上りデータに対する無線リソース割り当てについて説明する。ＷｉＭＡＸシステムにおいて、移動端末局が基地局に向けて上りデータを送信する場合、移動端末局はまず当該上りデータのサイズを含む帯域要求（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  ｒｅｑｕｅｓｔ）を基地局もしくは中継局に送信する。当該帯域要求を受信すると、基地局もしくは中継局は要求されたサイズに相当する上り無線リソース割り当てを当該移動端末局に対して行う。上り無線リソース割り当ての情報は、無線フレームに含まれるＵＬ−ＭＡＰにより基地局もしくは中継局から移動端末局へ通知される。移動端末局はＵＬ−ＭＡＰを受信すると、自局への上り無線リソース割り当てが当該ＵＬ−ＭＡＰに含まれるかどうか確認する。割り当てが含まれている場合、移動端末局は割り当てられた無線リソースを用いて上りデータを送信できるようになる。【００１８】
上述の帯域要求自体を送信するにも上り無線リソースが必要である。移動端末局に対し上り無線リソースが全く割り当てられていない状態では、移動端末局は、まず帯域要求を送信するための上り無線リソースを要求する。その要求は、無線フレームの上り領域に用意されているレンジングサブチャネル（ｒａｎｇｉｎｇ  ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ）において帯域要求レンジングコードを送信することで行われる。レンジングサブチャネルはＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）により多重接続される。基地局もしくは中継局は帯域要求レンジングコードを受信すると、当該コードを送信してきた移動端末局が帯域要求を送信するための上り無線リソースを用意する。そして、基地局もしくは中継局は、その上り無線リソースと帯域要求レンジングコードを含む割り当て情報をＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）により移動端末局に通知する。移動端末局は、自身が送信した帯域要求レンジングコードを含むＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥを受信すると、当該ＩＥにより指定された上り無線リソースを用いて帯域要求を送信できるようになる。ＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥはＵＬ−ＭＡＰに含まれる。【００１９】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格におけるスリープモード（ｓｌｅｅｐ  ｍｏｄｅ）の説明を行う。ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格は、移動端末局の消費電力を削減するため、移動端末局の状態の１つとしてスリープモードが定義されている。なお、スリープモードでなく、通常の通信を行っている移動端末局の状態を正常モード（ｎｏｒｍａｌ  ｍｏｄｅ）と呼ぶこととする。正常モードとスリープモードの移動端末局の状態変更は、例えば基地局と移動端末局のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御メッセージのやりとりで起こる。また、基地局と移動端末局の間で送受信すべきトラフィックが発生したことによっても状態変化が起こる。【００２０】
スリープモードの移動端末局は基地局との接続を維持したまま基地局との通信を間欠的に行う。移動端末局と基地局が通信を行える時間はリスニング期間（ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）と呼ばれ、通信を行えない時間はスリープ期間（ｓｌｅｅｐ  ｗｉｎｄｏｗ）と呼ばれる。【００２１】
スリープモードの移動端末局はリスニング期間とスリープ期間を交互に繰り返す。基地局は、スリープ期間の移動端末局へはデータの送信を一切行わない。移動端末局への送信データがある場合、基地局は、移動端末局がリスニング期間である間に移動端末局に対して当該データを送信するか、あるいはスリープモードを終了し正常モードに移行するように移動端末局に指示する。【００２２】
したがって、スリープモードの移動端末局はスリープ期間には無線通信回路への電力供給を止めることができ、その結果として消費電力を削減することができる。【００２３】
リスニング期間およびスリープ期間の長さは固定的であってもよく、動的に変化してもよい。いずれの場合においても、基地局と移動端末局はＭＡＣ制御メッセージを送受信すること等により、当該移動端末局のリスニング期間およびスリープ期間の長さを共有する。【００２４】
スリープモードの移動端末局は、送信すべき上りデータが発生した場合、スリープ期間に帯域要求を送信してもよい。そして、その後、移動端末局はスリープモードを終了して正常モードに移行してもよく、あるいはスリープモードを継続してもよい。どちらの動作を行うかは、移動端末局が通常モードからスリープモードへ移行する際に基地局と移動端末局の間で共有されるスリープモードの設定にしたがって決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００８−１１８６５９号公報
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ８０２．１６−２００４，“ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｐａｒｔ１６：  Ａｉｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｆｉｘｅｄ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．１６ｅ−２００５，“Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ  ｔｏ  ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｐａｒｔ１６：  Ａｉｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｆｉｘｅｄ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｌａｙｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｆｉｘｅｄ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｌｉｃｅｎｓｅｄ  Ｂａｎｄｓ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述したＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格のようなマルチホップ無線通信においては、移動端末局は、帯域要求レンジングコードや帯域要求のメッセージを送信してから、その要求メッセージに対応する上り無線リソースの割り当てを受信するまでにかかる時間（以下「帯域要求処理時間」と呼称する）を把握できない。例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格においては、移動端末局が帯域要求処理時間を知る方法がない。【００２８】
移動端末局が基地局に直接接続している場合、帯域要求処理時間は１フレーム分の時間であると期待できる。一方、移動端末局が中継局を介して基地局と接続している場合、当該移動端末局に対する帯域要求処理時間は、途中の中継局の数やどの基地局もしくは中継局がスケジューリング局であるかによって変化する。【００２９】
例えば、図１の構成において、移動端末局Ａ、Ｂ、Ｄが帯域要求を送信した場合、最短で帯域要求を送信した次のフレームで当該要求に対する無線リソース割り当てが行われる。それは、移動端末局Ａ、Ｂ、Ｄがスケジューリング局に直接接続しているためである。【００３０】
一方、移動端末局Ｃが帯域要求を送信した場合、帯域要求の送信から当該要求に対する無線リソース割り当てが行われるまで、ここでは中継局Ｃから当該割り当てを含むＵＬ−ＭＡＰが送信されるまでには、最短でも３フレーム分の時間が必要である。それは、当該要求がスケジューリング局である中継局Ｂまで届くのに２フレーム必要で、かつ中継局Ｂが移動端末局Ｃに割り当てた無線リソース割り当ての情報が中継局Ｃまで届くのに１フレーム必要であるためである。【００３１】
移動端末局が帯域要求処理時間を知らなければ、移動端末局の消費電力を低減したり、周波数を効率よく利用したりすることが困難となる。【００３２】
例えば、帯域要求処理時間が長いことが分かっていれば、移動端末局は帯域要求レンジングコードもしくは帯域要求を送信してから上り無線リソースが割り当てられるまでに、送受信回路の電源を一旦切って消費電力を低減することができる。【００３３】
しかし、帯域要求処理時間を知らなければ、移動端末局は帯域要求レンジングコードもしくは帯域要求を送信したあと自身に対する上り無線リソースの割り当てがいつあるか分からないので、フレーム毎に自身への無線リソースの割り当ての有無を確認しなければならない。そのため、仮に帯域要求処理時間が長かったとしても、移動端末局装置は送受信回路の電源を切って消費電力を低減することはできない。【００３４】
また、帯域要求レンジングコードもしくは帯域要求がエラー等によりスケジューリング局に正しく届かなかった場合には、移動端末局はメッセージを再送する必要がある。しかし、帯域要求処理時間を知らなければ、移動端末局は、どれだけの時間待っても無線リソースの割り当てが来ないときにメッセージを再送すればよいか分からない。そのため、移動端末局は、再送を判断するためのタイムアウト時間を決定するのに帯域要求処理時間を考慮できない。その結果、例えば、正常に要求が処理されているにも関わらず移動端末局がメッセージを再送してしまう可能性がある。そして、そのような不要な要求の再送は周波数利用効率を悪化させる。【００３５】
このように、移動端末局が帯域要求処理時間を把握していれば様々な制御に用いることができるが、移動端末局はそれを把握することができなかった。【００３６】
本発明の目的は、マルチホップ無線通信システムにおいて、移動端末局が無線リソースを要求してからその割り当てを受けるまでにかかる時間を移動端末局が把握することを可能にする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記目的を達成するために、本発明のマルチホップ無線通信システムは、基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムであって、
通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて生成する処理時間情報生成手段と、
前記処理時間情報生成手段により得られた前記処理時間情報を前記通信装置に通知する処理時間情報通知手段と、を有している。【００３８】
本発明の管理装置は、基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムにおける管理装置であって、
通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて生成する処理時間情報生成手段と、
前記処理時間情報生成手段により得られた前記処理時間情報を前記通信装置に通知する処理時間情報通知手段と、を有している。【００３９】
本発明の制御方法は、基地局に接続された中継局によってマルチホップ無線通信を実現し、該基地局および該中継局のいずれかがスケジューリング局となって、該スケジューリング局、および該スケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てを集中的に行うマルチホップ無線通信システムの制御方法であって、
通信装置が前記スケジューリング局に無線リソースを要求してから該スケジューリング局から該通信装置に無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を示す処理時間情報を、該通信装置と前記基地局または前記中継局との接続構成に基づいて生成し、
得られた前記処理時間情報を前記通信装置に通知するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】集中スケジューリングと分散スケジューリングが混在したマルチホップ無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１および第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】第１および第２の実施形態における基地局１００の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態における移動端末局３００の構成を示すブロック図である。
【図５】ネットワークエントリ処理において移動端末局３００が基地局１００へ登録要求を行う際の、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
【図６】ＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを受信した際の基地局１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信した際の移動端末局３００の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】スリープモードのスリープ期間中に移動端末局３００の上位レイヤ処理部３０１において上りデータが発生した際の移動端末局３００の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態における移動端末局３００の構成を示すブロック図である。
【図１０】ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信した際の移動端末局３００の動作のうち、第２の実施形態に特有の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】移動端末局３００の上位レイヤ処理部３０１において上りデータが発生した際の移動端末局３００の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
まず、本発明の各実施形態に共通する構成および動作の概要について説明する。
【００４２】
本発明の実施形態としては基地局と移動端末局の間に中継局を配置してＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に基づきマルチホップ通信を行うＷｉＭＡＸシステムが例示される。
【００４３】
本実施形態では、基地局または中継局のいずれかがスケジューリング局となって、スケジューリング局、およびスケジューリング局と通信装置の間にある中継局の無線リソースの割り当てをスケジューリング局が集中的に行う。
【００４４】
また本実施形態では、移動端末局が無線リソースを要求するための要求メッセージ（帯域要求レンジングコードもしくは帯域要求）を送信してから、その要求メッセージに対応する無線リソースの割り当てを受信するまでにかかる処理時間（帯域要求処理時間）を、基地局が計算して移動端末局へ通知する。これにより、移動端末局が無線リソースを要求してからその割り当てを受けるまでにかかる時間を移動端末局が把握することができる。
【００４５】
移動端末局は、スリープモードのスリープ期間中に帯域要求レンジングコードもしくは帯域要求を送信する場合、要求送信後の帯域要求処理時間の間は無線送受信回路を省電力モードとする。これにより消費電力が削減され、電力効率が向上する。
【００４６】
また、移動端末局は、送信した要求メッセージに対する応答が得られない場合、所定の再送間隔で、その要求メッセージを再送する。移動端末局は、その再送間隔を帯域要求処理時間に基づいて決定する。これにより周波数利用効率が向上する。
【００４７】
なお、ここでは移動端末局が無線リソースを要求することとしたが、中継局が無線リソースを要求してもよい。その場合でも、基地局が帯域要求処理時間の算出および通知を行い、スケジューリング局が無線リソースの割り当てを行う。
【００４８】
以上説明した技術を実際のＷｉＭＡＸシステムに適用しようとした場合、様々な実施形態を採用することができる。以下、その中のいくつかの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムのブロック図が図２に示されている。図２を参照すると、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムは、基地局１００と、中継局２００−１および２００−２と、移動端末局３００とを有している。基地局１００と中継局２００−１は無線通信回線１を介して接続されている。中継局２００−１と中継局２００−２、および中継局２００−２と移動端末局３００もまた無線通信回線１を介して接続されている。
【００５０】
基地局１００と移動端末局３００は、中継局２００−１および２００−２を経由するマルチホップ無線通信を行う。即ち、基地局１００から移動端末局３００へのパケットは、まず基地局１００から中継局２００−１へ送信され、その後、中継局２００−１から中継局２００−２へ送信され、さらに、中継局２００−２から移動端末局３００へ送信される。同様に、移動端末局３００から基地局１００へのパケットは、まず移動端末局３００から中継局２００−２へ送信された後、中継局２００−２および中継局２００−１によって転送され、最終的に基地局１００へ到達する。
【００５１】
次に、基地局１００及び移動端末局３００の構成について説明する。中継局２００−１および２００−２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格準拠の中継局である。そのため、中継局２００−１および２００−２についての詳細な説明は省略する。
【００５２】
図３は、基地局１００の構成を示すブロック図である。基地局１００は、上位レイヤ処理部１０１と、無線ＭＡＣ処理部１０２と、無線ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部１０３と、帯域要求処理時間計算部１０４と、を具備している。
【００５３】
上位レイヤ処理部１０１は、本マルチホップ無線通信システムを用いた上位レイヤ通信のプロトコル処理を行う。上位レイヤ通信プロトコルの例としては、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が挙げられる。
【００５４】
無線ＭＡＣ処理部１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格で規定される基地局のＭＡＣ層の処理を行う。無線ＭＡＣ処理部１０２が行うＭＡＣ処理には、スケジューリング、上位レイヤパケットからＭＡＣ  ＰＤＵ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐａｙｌｏａｄ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）への変換およびその逆変換、コネクション管理、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御、トポロジ管理、経路制御、ネットワークエントリ処理、再送制御、送信キュー管理等が含まれる。トポロジ管理のために無線ＭＡＣ処理部１０２により保持される情報には、基地局１００の配下にいる中継局がどちらのスケジューリング方式を用いているかの情報、後述する最小帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延が含まれる。また、経路制御のために無線ＭＡＣ処理部１０２により保持される情報には、基地局１００から基地局１００の配下にいる中継局２００−１，２００−２および移動端末局３００までの経路が含まれる。
【００５５】
さらに、無線ＭＡＣ処理部１０２は、移動端末局３００が中継局２００−１および２００−２を介して基地局１００に接続する（ネットワークエントリする）際に、帯域要求処理時間計算部１０４に移動端末局３００に対する帯域要求処理時間の計算を要求し、その結果を含むＭＡＣメッセージを移動端末局３００に送信する。
【００５６】
無線ＩＦ部１０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格で規定される基地局のＰＨＹ層の処理を行う。無線ＩＦ部１０３は、無線通信回線１を介して中継局２００−１と接続され、中継局２００−１と無線通信を行う。
【００５７】
帯域要求処理時間計算部１０４は、移動端末局３００が帯域要求レンジングコードを送信してから当該帯域要求レンジングコードに対応する上り無線リソースが移動端末局３００に割り当てられるまでに必要な時間（帯域要求処理時間）を計算する。
【００５８】
第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムにおける基地局１００の帯域要求処理時間計算部１０４は、式（１）を用いてフレーム数単位で帯域要求処理時間を計算する。これにより帯域要求処理時間が何フレーム分の時間に相当するかが算出される。
【００５９】
【数１】
2011004645.tif 000003
ここで、ＭＢＲＰＤｉは、ｉが０の場合は基地局の最小帯域要求処理遅延（ＭＢＲＰＤ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｄｅｌａｙ）であり、ｉが１以上の場合は基地局からｉ番目の中継局の最小帯域要求処理遅延である。
【００６０】
また、ｎは基地局から移動端末局までのホップ数であり、ｓは移動端末局からスケジューリング局までのホップ数である。ＭＵＦＤｉは基地局からｉ番目の中継局の最小アップリンク転送遅延（ＭＵＦＤ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ  Ｄｅｌａｙ）である。ＭＤＦＤｉは基地局からｉ番目の中継局の最小ダウンリンク転送遅延（ＭＤＦＤ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ  Ｄｅｌａｙ）である。
【００６１】
最小帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延の単位はいずれもフレーム数である。最小帯域要求処理遅延は、スケジューリング局が帯域要求レンジングコードを受信したフレームの番号と、当該帯域要求レンジングコードに対する上り無線リソースの割り当て情報（ＵＬ−ＭＡＰ等）を当該スケジューリング局が送信するフレームの番号との差の最小値である。最小アップリンク転送遅延は、中継局が上りデータを下位局から受信してから上位局に転送するまでに必要なフレーム数の最小値である。
【００６２】
同様に、最小ダウンリンク転送遅延は、中継局が上位局から下りデータを受信してから下位局に転送するまでに必要な時間（フレーム数）の最小値である。例えば、中継局が上位局から受信した下りデータを、受信したフレームの次のフレームにおいて下位局に送信できる場合、当該中継局の最小ダウンリンク転送遅延は１である。
【００６３】
帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延はそれぞれシステム内で一定の固定値であってもよいし、局ごとに異なる値であってもよい。帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延としてシステム内で一定の固定値を用いれば、システム内の装置の接続構成に基づいて、メッセージが転送されるホップ数から簡単な計算で帯域要求処理時間を算出することができる。局ごとに異なる値を用いる場合、その値はＭＡＣメッセージにより中継局から基地局に通知される。通知に使用されるＭＡＣメッセージは、ネットワークエントリ処理において互いの能力を通知しあうために用いられるＭＡＣメッセージであってもよいし、それ以外のＭＡＣメッセージであってもよい。
【００６４】
以下に、基地局１００が分散スケジューリングを使用し、中継局２００−１および２００−２が集中スケジューリングを使用する場合を例として、移動端末局３００に対する帯域要求処理時間の計算例を示す。この場合、移動端末局３００のスケジューリング局は中継局２００−１となり、ｎは３であり、ｓは２である。
【００６５】
また、ここでは、中継局２００−１の最小帯域要求処理遅延（ＭＢＲＰＤ１）は１であり、中継局２００−２の最小アップリンク転送遅延（ＭＵＦＤ２）および最小ダウンリンク転送遅延（ＭＤＦＤ２）はそれぞれ１であるとする。このとき、移動端末局３００に対する帯域要求処理時間は以下の計算式のように計算される。
【００６６】
移動端末局３００に対する帯域要求処理時間
＝ＭＢＲＰＤ１＋（ＭＵＦＤ２＋ＭＤＦＤ２）
＝１＋（１＋１）
＝３
【００６７】
図４は、移動端末局３００の構成を示すブロック図である。移動端末局３００は、上位レイヤ処理部３０１と、無線ＭＡＣ処理部３０２と、無線ＩＦ部３０３と、帯域要求処理時間管理部３０４と、省電力制御部３０５と、を具備している。
【００６８】
上位レイヤ処理部３０１は、本マルチホップ無線通信システムを用いた上位レイヤ通信のプロトコル処理を行う。上位レイヤ通信プロトコルの例としては、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が挙げられる。
【００６９】
無線ＭＡＣ処理部３０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格で規定される移動端末局のＭＡＣ層の処理を行う。無線ＭＡＣ処理部３０２が行うＭＡＣ処理には、上位レイヤパケットからＭＡＣ  ＰＤＵへの変換およびその逆変換、コネクション管理、ネットワークエントリ処理、メッセージの再送制御、送信キュー管理等が含まれる。
【００７０】
さらに、無線ＭＡＣ処理部３０２は、スリープモードに関する情報およびイベントの発生を省電力制御部３０５に通知する。スリープモードに関する情報としては、移動端末局３００がスリープモードか否か、リスニング期間、スリープ期間の情報がある。また、無線ＭＡＣ処理部３０２が省電力制御部３０５に通知するイベントとしては上りデータの発生等がある。
【００７１】
さらに、無線ＭＡＣ処理部３０２は、基地局１００から移動端末局３００に対する帯域要求処理時間を含むＭＡＣメッセージを受信した場合、当該ＭＡＣメッセージを帯域要求処理時間管理部３０４に渡す。
【００７２】
無線ＩＦ部３０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格で規定される移動端末局のＰＨＹ層の処理を行う。無線ＩＦ部３０３は、無線通信回線１を介して中継局２００−２と接続され、中継局２００−２と無線通信を行う。
【００７３】
無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３には省電力モードを実現するための機能が備えられている。無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３は省電力モードが有効な間、消費電力を低減するように動作する。具体例としては、省電力モードでは、無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３は自身の電子回路の動作を部分的に停止する。これにより移動端末局３００の消費電力が低減される。
【００７４】
帯域要求処理時間管理部３０４は、移動端末局３００が帯域要求レンジングコードを送信してから当該帯域要求レンジングコードに対応する上り無線リソースが移動端末局３００に割り当てられるまでに必要な時間（帯域要求処理時間）を示す情報を、基地局１００から受信したＭＡＣメッセージから取り出し、保持する。
【００７５】
省電力制御部３０５は、無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３を構成する電子回路に対し、省電力モードの開始および解除の指示を行う。省電力制御部３０５は、リスニング期間中は当該電子回路の全体を動作させ、スリープ期間中は当該電子回路を省電力モードにする。
【００７６】
さらに、省電力制御部３０５は、スリープ期間中に上りデータが発生したというイベントの通知を受けたら、省電力モードに関する所定の制御を行う。具体的な制御の動作については後述する。省電力制御部３０５は、帯域要求処理時間管理部３０４が保持している帯域要求処理時間を、この省電力モードの制御に用いる。
【００７７】
次に、図５、図６、図７および図８を参照して、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作について詳細に説明する。
【００７８】
まず、基地局１００が移動端末局３００に対する帯域要求処理時間を計算し、移動端末局３００に通知する際の動作について説明する。第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムは、帯域要求処理時間の基地局１００から移動端末局３００への通知にＲＥＧ−ＲＳＰ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを使用する。ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージは、移動端末局３００から基地局１００へ送信されるＲＥＧ−ＲＥＱ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージに対する応答メッセージである。ＲＥＧ−ＲＥＱメッセージおよびＲＥＧ−ＲＳＰメッセージはＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格で規定されるＭＡＣメッセージであり、ネットワークエントリ処理の際に、基地局１００に対し移動端末局３００を登録するために用いられる。
【００７９】
ネットワークエントリ処理において移動端末局３００が基地局１００へ登録要求を行う際の、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作について、図５を参照して説明する。
【００８０】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、ＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを作成する（ステップＳ１０１）。
【００８１】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１０１で作成したＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを無線ＩＦ部３０３を介して中継局２００−２へ送信する（ステップＳ１０２）。
【００８２】
中継局２００−２は、移動端末局３００からＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを受信し、中継局２００−１へ送信する（ステップＳ１０３）。
【００８３】
中継局２００−１は、中継局２００−２からＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを受信し、基地局１００へ送信する（ステップＳ１０４）。
【００８４】
基地局１００は、中継局２００−１からＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを受信し、そのメッセージを処理し、移動端末局３００について帯域要求処理時間を計算し、ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを作成する（ステップＳ１０５）。ここでの基地局１００の動作の詳細は後述する。
【００８５】
基地局１００の無線ＭＡＣ処理部１０２は、ステップＳ１０５で作成したＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを無線ＩＦ部１０３を介して中継局２００−１へ送信する（ステップＳ１０６）。
【００８６】
中継局２００−１は、基地局１００からＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信し、中継局２００−２へ送信する（ステップＳ１０７）。
【００８７】
中継局２００−２は、中継局２００−１からＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信し、移動端末局３００へ送信する（ステップＳ１０８）。
【００８８】
移動端末局３００は、中継局２００−２からＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信し、そのメッセージを処理する（ステップＳ１０９）。ここでの移動端末局３００での動作の詳細は後述する。
【００８９】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９のうちステップＳ１０５およびステップＳ１０９以外の処理は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に従って行われる。
【００９０】
ステップＳ１０５における基地局１００の動作について、図６を参照して説明する。
【００９１】
基地局１００の無線ＭＡＣ処理部１０２は、無線ＩＦ部１０３を介して中継局２００−１からＲＥＧ−ＲＥＱメッセージを受信する（ステップＳ１２１）。
【００９２】
基地局１００の無線ＭＡＣ処理部１０２は、ステップＳ１２１で受信したＲＥＧ−ＲＥＱの処理を行う（ステップＳ１２２）。ここで無線ＭＡＣ処理部１０２が行う処理は基地局のＭＡＣ層の処理である。
【００９３】
基地局１００の帯域要求処理時間計算部１０４は、移動端末局３００に対する帯域要求処理時間を、式（１）に基づき計算する（ステップＳ１２３）。その際、帯域要求処理時間計算部１０４は、基地局１００から移動端末局３００までのパス情報および当該パス情報内の各中継局が使用しているスケジューリング方式を無線ＭＡＣ処理部１０２から取得し、それらを基に移動端末局３００に対するスケジューリング局を決定する。さらに、帯域要求処理時間計算部１０４は、スケジューリング局の最小帯域要求処理遅延、当該スケジューリング局と移動端末局３００の間にある中継局の最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延を無線ＭＡＣ処理部１０２から取得し、それらを式（１）による帯域要求処理時間の計算に使用する。
【００９４】
基地局１００の無線ＭＡＣ処理部１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に基づきＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを作成する（ステップＳ１２４）。その際、無線ＭＡＣ処理部１０２は当該ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージにステップＳ１２３で計算した移動端末局３００に対する帯域要求処理時間を含める。その際、帯域要求処理時間はＴＬＶ（Ｔｙｐｅ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｖａｌｕｅ）形式でＲＥＧ−ＲＳＰメッセージに格納される。
【００９５】
ステップＳ１２１およびステップＳ１２２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に従って行われる。
【００９６】
ステップＳ１０９における移動端末局３００の動作について、図７を参照して説明する。
【００９７】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、無線ＩＦ部３０３を介して中継局２００−２からＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信する（ステップＳ１３１）。
【００９８】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１３１で受信したＲＥＧ−ＲＳＰメッセージの処理を行う（ステップＳ１３２）。ここで無線ＭＡＣ処理部３０２が行う処理は移動端末局のＭＡＣ層の処理である。
【００９９】
移動端末局３００の帯域要求処理時間管理部３０４は、ステップＳ１３１で受信したＲＥＧ−ＲＳＰメッセージから帯域要求処理時間を取り出す（ステップＳ１３３）。
【０１００】
移動端末局３００の帯域要求処理時間管理部３０４は、ステップＳ１３３で取得した帯域要求処理時間を記憶する（ステップＳ１３４）。
【０１０１】
ステップＳ１３１およびステップＳ１３２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に従って行われる。
【０１０２】
次に、移動端末局３００がスリープモードのスリープ期間中に、移動端末局３００の上位レイヤ処理部３０１において上りデータが発生した際の移動端末局３００の動作について、図８を参照して説明する。
【０１０３】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、上位レイヤ処理部３０１から上り（ＵＬ）データを受け取り、当該上りデータに対しＭＡＣ  ＰＤＵ化等のＭＡＣ処理を行う（ステップＳ１４１）。その際、無線ＭＡＣ処理部３０２は省電力制御部３０５に対し、上りデータが発生したというイベントを通知する。
【０１０４】
移動端末局３００の省電力制御部３０５は、そのイベントの通知を受けると、無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３を構成する電子回路に対し、省電力モードの解除を指示する（ステップＳ１４２）。
【０１０５】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、無線ＩＦ部３０３を介して帯域要求レンジングコードを送信する（ステップＳ１４３）。その際、無線ＭＡＣ処理部３０２は、当該帯域要求レンジングコードを送信した無線フレームの開始時刻を記憶する。移動端末局３００が送信した帯域要求レンジングコードは、中継局２００−２、中継局２００−１、基地局１００によって処理されるが、その処理はＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に従って行われるため、その詳細な説明は省略する。
【０１０６】
無線ＭＡＣ処理部３０２が帯域要求レンジングコードを送信したら、移動端末局３００の省電力制御部３０５は、無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３を構成する電子回路に対し、省電力モードの開始を指示する（ステップＳ１４４）。
【０１０７】
移動端末局３００の省電力制御部３０５は、移動端末局３００に対する帯域要求処理時間を帯域要求処理時間管理部３０４から取得する（ステップＳ１４５）。
【０１０８】
移動端末局３００の省電力制御部３０５は、式（２）で与えられる時刻Ｔから帯域要求処理時間が経過しているか否か確認する（ステップＳ１４６）。
【０１０９】
Ｔ＝Ｆｓｔａｒｔ-Ｔｗａｋｅｕｐ-ＣｈｅｃｋＩｎｔｅｒｖａｌ・・・（２）
【０１１０】
ここで、ＦｓｔａｒｔはステップＳ１４３において帯域要求レンジングコードを送信した無線フレームの開始時刻である。Ｔｗａｋｅｕｐは、無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３を構成する電子回路が省電力モードを解除してメッセージ等の送受信が可能な状態になるまでに必要な時間である。ＣｈｅｃｋＩｎｔｅｒｖａｌはステップＳ１４６における判定の処理を繰り返す時間間隔である。
【０１１１】
省電力制御部３０５は、Ｆｓｔａｒｔを無線ＭＡＣ処理部３０２から取得する。ＴｗａｋｅｕｐおよびＣｈｅｃｋＩｎｔｅｒｖａｌは省電力制御部３０５にあらかじめ与えられているものとする。
【０１１２】
帯域要求処理時間はフレーム単位であるため、帯域要求処理時間に対応する時間の計算には１フレームあたりの時間が必要である。省電力制御部３０５は１フレームあたりの時間を無線ＭＡＣ処理部３０２から取得する。
【０１１３】
ステップＳ１４６の判定において時刻Ｔから帯域要求処理時間が経過していた場合、移動端末局３００の省電力制御部３０５は無線ＭＡＣ処理部３０２および無線ＩＦ部３０３を構成する電子回路に対し省電力モードの解除を指示する（ステップＳ１４７）。
【０１１４】
ステップＳ１４６の判定において時刻Ｔから帯域要求処理時間が経過していなかった場合、移動端末局３００の省電力制御部３０５はＣｈｅｃｋＩｎｔｅｒｖａｌの間待機した後（ステップＳ１４８）、ステップＳ１４６の処理を繰り返す。
【０１１５】
ステップＳ１４１およびステップＳ１４３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格およびＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に従って行われる。
【０１１６】
以上説明したように、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、移動端末局は帯域要求処理時間を知ることができる。それは、基地局が、移動端末局に対するスケジューリング局、スケジューリング局と移動端末局の間にある中継局、および各局の最小帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延の情報を基に、当該移動端末局について帯域要求処理時間を計算し、ＭＡＣメッセージに含めて当該移動端末局に送信するためである。
【０１１７】
さらに、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、移動端末局の電力効率を高めることができる。それは、移動端末局が帯域要求処理時間を参考にして、帯域要求レンジングコードを送信してから当該要求に対応する無線リソース割り当てを受信するまでの間、無線送受信回路を省電力モードにするためである。
【０１１８】
なお、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、中継局が２台であるマルチホップ無線通信システムを例示した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。中継局が１台以下もしくは３台以上であってもよい。
【０１１９】
また、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、移動端末局への帯域要求処理時間の通知にＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。移動端末局への帯域要求処理時間の通知に他のＭＡＣメッセージを用いてもよい。
【０１２０】
また、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、移動端末局に関する帯域要求処理時間が、当該移動端末局が中継局を介して基地局に接続する際に行われる例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、基地局と移動端末局の間の経路が変更となったとき、基地局が当該移動端末局に関する帯域要求処理時間を再計算し、当該移動端末局に通知してもよい。また更に他の例として、移動端末局が基地局間ハンドオーバを行ったとき、新しい基地局が当該移動端末局に関する帯域要求処理時間を計算し、当該移動端末局に通知してもよい。
【０１２１】
また、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、移動端末局に関する帯域要求処理時間の計算を基地局が行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、中継局が移動端末局に関する帯域要求処理時間の計算を行うようにしてもよい。これを実現するには、中継局に基地局の帯域要求処理時間計算部と同様の機能を持たせればよい。そして、基地局から中継局へ、移動端末局に対するスケジューリング局、スケジューリング局と移動端末局の間にある中継局、および各局の最小帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延の情報を通知すればよい。また、これら情報のすべてを通知するのではなく、一部の情報もしくは、帯域要求処理時間を算出することが可能な他のパラメータを移動端末局へ通知するようにしてもよい。帯域要求処理時間を算出することを可能にする他のパラメータは、例えば、移動端末局からスケジューリング局までのホップ数等である。基地局から中継局へのこれら情報の通知は、基地局がこれら情報を含んだＭＡＣメッセージを中継局へ送信することで実現できる。
【０１２２】
さらに他の例として、移動端末局が自局に関する帯域要求処理時間の計算を行うようにしてもよい。これを実現するには、移動端末局に基地局の帯域要求処理時間計算部と同様の機能を持たせればよい。そして、基地局から移動端末局へ、移動端末局に対するスケジューリング局、スケジューリング局と移動端末局の間にある中継局、および各局の最小帯域要求処理遅延、最小アップリンク転送遅延、および最小ダウンリンク転送遅延を含む、帯域要求処理時間を計算するための基礎情報を通知すればよい。
【０１２３】
また、基地局から移動端末局へ、それら全ての情報を通知するのではなく、一部の情報もしくは、帯域要求処理時間を算出可能な他のパラメータを移動端末局へ通知するようにしてもよい。帯域要求処理時間を算出可能な他のパラメータは、例えば移動端末局からスケジューリング局までのホップ数等である。基地局から移動端末局への情報の通知は、基地局が、これら情報を含んだＭＡＣメッセージを移動端末局へ送信することで実現できる。
【０１２４】
また、第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、帯域要求レンジングコードを送信する場合に、帯域要求処理時間を考慮して無線送受信回路の省電力制御を行う例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、帯域要求を送信する場合に同様の省電力制御を行ってもよい。
【０１２５】
また、第１の実施形態では、移動端末局が無線リソースを要求してから、無線リソースが割り当てられるまでの処理時間を計算し、その処理時間を移動端末局に通知する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、無線リソースを要求するメッセージを中継局が送信してから、その要求に対応する無線リソースの割り当てのメッセージを中継局が受信するまでの処理時間を計算し、その処理時間を中継局に通知することにしてもよい。
【０１２６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムについて説明する。
【０１２７】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムは、帯域要求処理時間を基に帯域要求の再送間隔を適切に決定することで、不要な帯域要求の再送を避け、周波数利用効率の悪化を防ぐ。
【０１２８】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの基本的な構成は図２に示した第１の実施形態のものと同じである。そのため、ここではその説明は省略する。
【０１２９】
また、第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの基地局１００の基本的な構成は図３に示した第１の実施形態のものと同じである。そのため、その説明は省略する。
【０１３０】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの移動端末局３００の構成を図９に示す。移動端末局３００は、上位レイヤ処理部３０１と、無線ＭＡＣ処理部３０２と、無線ＩＦ部３０３と、帯域要求処理時間管理部３０４と、帯域要求再送間隔計算部３０６と、を具備している。
【０１３１】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの移動端末局３００の上位レイヤ処理部３０１、無線ＭＡＣ処理部３０２、無線ＩＦ部３０３、および帯域要求処理時間管理部３０４は、後述の点を除き図４に示される第１の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの移動端末局３００の構成要素と同様の機能を持つ。
【０１３２】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの移動端末局３００の帯域要求処理時間管理部３０４は、第１の実施形態における機能に加え、帯域要求処理時間を基地局１００から受信した際、帯域要求再送間隔計算部３０６に帯域要求処理時間を通知する。
【０１３３】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの移動端末局３００の帯域要求再送間隔計算部３０６は、帯域要求処理時間を帯域要求処理時間管理部３０４から受け取り、その帯域要求処理時間を考慮して、移動端末局３００が使用するのに適切な帯域要求再送間隔を計算し、無線ＭＡＣ処理部３０２に設定する。
【０１３４】
例えば、帯域要求再送間隔を帯域要求処理時間よりも長く設定すれば、各装置が正常に動作して帯域要求を処理したにも関わらず、各装置での平均的な処理遅延および各回線での平均的な伝送遅延によって、帯域要求再送間隔のタイマがタイムアウトして帯域要求レンジングコードが再送されるということが無くなる。
【０１３５】
ここでは一例として帯域要求再送間隔計算部３０６は式（３）を用いて帯域要求再送間隔計算するものとする。
【０１３６】
帯域要求再送間隔＝帯域要求処理時間×α＋β  ・・・（３）
【０１３７】
ここで、αおよびβはシステム定数である。αおよびβはあらかじめ移動端末局３００に与えられていてもよいし、ＭＡＣメッセージ等により基地局１００もしくは中継局２００−２から与えられてもよい。帯域要求再送間隔の単位はフレーム数である。
【０１３８】
次に、図１０および図１１を参照して、第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作について詳細に説明する。
【０１３９】
基地局１００が移動端末局３００に対する帯域要求処理時間を計算し、移動端末局３００に通知する際の動作は、第１の実施形態と同様であるためその説明を省略する。
【０１４０】
移動端末局３００は、基地局１００から帯域要求処理時間を含むＲＥＧ−ＲＳＰメッセージを受信した際、第１の実施形態における動作に加え、図１０で示される動作を行う。
【０１４１】
図１０を参照すると、移動端末局３００の帯域要求処理時間管理部３０４は、帯域要求処理時間を帯域要求再送間隔計算部３０６に通知する（ステップＳ２０１）。
【０１４２】
移動端末局３００の帯域要求再送間隔計算部３０６は、式（３）を用いて帯域要求再送間隔を計算する（ステップＳ２０２）。
【０１４３】
移動端末局３００の帯域要求再送間隔計算部３０６は、ステップＳ２０２で算出した帯域要求再送間隔を無線ＭＡＣ処理部３０２に設定する（ステップＳ２０３）。
【０１４４】
次に、移動端末局３００の上位レイヤ処理部３０１において上りデータが発生した際の移動端末局３００による帯域要求再送の動作について、図１１を参照して説明する。
【０１４５】
移動端末局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、上位レイヤ処理部３０１から上り（ＵＬ）データを受け取り、当該上りデータに対しＭＡＣ  ＰＤＵ化等のＭＡＣ処理を行う（ステップＳ２１１）。無線ＭＡＣ処理部３０２は、更に、無線ＩＦ部３０３を介して帯域要求レンジングコードを送信する（ステップＳ２１２）。その際、無線ＭＡＣ処理部３０２は当該帯域要求レンジングコードを送信した無線フレームの開始時刻を記憶する。
【０１４６】
その後、無線ＭＡＣ処理部３０２は、無線ＩＦ部３０３を介してＵＬ−ＭＡＰを受信する（ステップＳ２１３）。無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ２１３で受信したＵＬ−ＭＡＰ内に、ステップＳ２１２で送信した帯域要求レンジングコードに対応するＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥが含まれているか否か確認する（ステップＳ２１４）。自身の送信した帯域要求レンジングコードに対応するＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥがＵＬ−ＭＡＰ内に含まれていれば、無線ＭＡＣ処理部３０２は自装置が要求した無線リソースの割り当てが行われたと判断できる。
【０１４７】
ＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥが含まれていた場合、すなわち無線リソース割り当てが行われた場合、移動端末局３００は帯域要求レンジングコードによる帯域要求処理を終了する。その後の移動端末局３００の処理はＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に従って行われる。
【０１４８】
ステップＳ２１４の判定において、ＣＤＭＡ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ＩＥが含まれていなかった場合、すなわち無線リソース割り当てが行われていない場合、無線ＭＡＣ処理部３０２は、前回、帯域要求レンジングコードを送信してから帯域要求再送間隔に相当する時間が経過しているかどうか確認する（ステップＳ２１５）。
【０１４９】
帯域要求再送間隔が経過している場合、無線ＭＡＣ処理部３０２はステップＳ２１２に移行し、帯域要求レンジングコードを再送する。帯域要求再送間隔が経過していない場合、無線ＭＡＣ処理部３０２はステップＳ２１３に移行し、無線リソース割り当て状況の監視を継続する。
【０１５０】
以上説明したように、第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、マルチホップ無線通信システムの周波数利用効率を高めることができる。それは、移動端末局３００が帯域要求処理時間を考慮して帯域要求のためのメッセージの再送間隔を決定することで、不要な再送を抑制するためである。
【０１５１】
なお、第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、帯域要求のためのメッセージの再送間隔の計算を移動端末局３００が行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、基地局１００もしくは中継局２００が帯域要求のためのメッセージの再送間隔を計算し、その結果をＭＡＣメッセージ等により移動端末局３００に通知することとしてもよい。これは、基地局１００もしくは中継局２００に移動端末局３００の帯域要求再送間隔計算部３０６と同様の機能を持たせることで実現できる。帯域要求のためのメッセージの再送間隔を移動端末局３００へ通知するために利用できるＭＡＣメッセージの一例として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格で規定されるＵＣＤ（ＵＬ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージのＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎ−ｂａｓｅｄ  ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｔｉｍｅｏｕｔフィールドがある。
【０１５２】
第２の実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、帯域要求レンジングコードを送信する場合に帯域要求処理時間を考慮して再送間隔を決定する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、帯域要求を送信する場合に、帯域要求処理時間を考慮して再送間隔を決定することにしてもよい。
【０１５３】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。
【０１５４】
この出願は、２００９年７月８日に出願された日本出願  特願２００９−１６１６８６を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
【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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【国際調査報告】
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