(57)【要約】【課題】無線中継時のホップ数の上限解除、無線中継時の無線伝送レート低下の軽減、無線中継時の無線装置同士の干渉回避などを実現する。【解決手段】基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、１回の下り方向の無線データ伝送と１回の上り方向の無線データ伝送とを１つの無線フレームで行う。移動局は、基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する１以上の他の移動局による無線中継を介して基地局と間接的に無線接続され、無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行う。【選択図】図８
2019115014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置である基地局と移動局とを備えた無線通信システムにおいて、
基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、
移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、
１回の下り方向の無線データ伝送と１回の上り方向の無線データ伝送とを１つの無線フレームで行い、
前記移動局は、前記基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する１以上の他の移動局による無線中継を介して前記基地局と間接的に無線接続され、
無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
無線中継の段数が同じ複数の無線接続で１つの無線フレームを共用し、該無線フレームの下り方向の無線データ伝送区間と上り方向の無線データ伝送区間とをそれぞれ分割して各無線接続に割り当てることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
各無線装置が、無線フレームの開始タイミングを衛星測位システムから取得される１秒周期の基準信号と同期させることで、システム内の全ての無線装置で無線フレームの開始タイミングを同期させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
各無線装置が、無線フレーム内の上り方向の無線伝送区間の送信タイミングの調整に用いられるタイミング調整値を用いて、無線フレームの開始タイミングを調整することで、システム内の全ての無線装置で無線フレームの開始タイミングを同期させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算するスケジューラ部を備え、
各無線装置は、それぞれのユーザデータを送信するために必要な無線帯域量を含む無線帯域要求量情報を前記スケジューラ部に通知し、
前記スケジューラ部は、システム内の全ての無線装置から通知される無線帯域要求量情報に基づいて、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算し、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数をシステム内の全ての無線装置に配信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信システムにおいて、
前記スケジューラ部は、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数を最小化した割り当てパターンを生成し、
各無線装置は、前記割り当てパターンを繰り返して適用することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の無線通信システムにおいて、
各無線装置は、自身に割り当てられた無線フレーム以外の期間において、他の無線装置に割り当てられた無線フレーム内の下り方向の無線伝送区間の信号を受信し、該信号に基づいて測定される無線品質情報と、該信号に含まれる送信元の無線装置の識別情報とを含む測定情報を前記スケジューラ部に送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項７に記載の無線通信システムにおいて、
前記スケジューラ部は、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、システム内の一部または全部の無線装置について最適な接続形態を計算し、該計算結果に基づいて、一部または全部の無線装置に対して無線接続の切断および再接続を指示することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の無線通信システムにおいて、
前記スケジューラ部は、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、互いの無線フレームの信号が干渉し合わない複数の無線接続に対して共通の無線フレームを割り当てることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
無線装置である基地局と移動局とにより行われる無線通信方法において、
基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、
移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、
１回の下り方向の無線データ伝送と１回の上り方向の無線データ伝送とを１つの無線フレームで行い、
前記移動局は、前記基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する１以上の他の移動局による無線中継を介して前記基地局と間接的に無線接続され、
無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行う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、無線多段中継伝送を実現する方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般社団法人電波産業会（ＡＲＩＢ：Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｄｕｓｒｉｅｓ  ａｎｄ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓｅｓ）が策定した標準規格ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３は、災害現場・事件現場等の主に非常事態発生地域において、現場の映像を対策本部等へ伝送することを可能とする２００ＭＨｚ帯広帯域移動無線通信システムの実現に向けた制度整備が行われたことを踏まえ、同システムのうち、特に基地局機能を有する無線設備が可搬型であるシステムに係る標準規格である（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、超ビッグデータプラットフォームを構築し、国や地域の公的医療データや家庭での計測データを収集や、工場群をネットワーク化したときのサイバー攻撃を防ぎながら生産性と利益向上を支援する取組みが「革新的研究開発推進プログラム  ＩｍＰＡＣＴ（Ｉｍｐｌｕｓｉｎｇ  Ｐａｒａｄｉｇｍ  Ｃｈａｎｇｅ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｄｉｓｒｕｐｔｉｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｐｒｏｇｒａｍ）」で実施されている。
【０００４】
この場合、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３の基本的なシステム構成である基地局（以降、ＢＳ）と移動局（以降、ＭＳ）だけでは、カバーエリアに制限があり、より遠方からのデータを収集することが難しい状況が多い。そういった中で、従来のＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３の周波数分割方式（以降、セグメント方式）やＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３のベースとなっている規格ＩＥＥＥ８０２．１６ｊでは、無線中継局（以降、ＲＳ）による中継方式が存在するが、広域エリアをカバーするためには制約が多く、前記の利用シーンでは適用できない場合も多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】標準規格ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３、「２００  ＭＨｚ−Ｂａｎｄ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  ＢＳ  ａｎｄ  ＭＳｓ」、一般社団法人電波産業会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
利用シーンの想定としては、以下のようなケースが考えられる。
一つ目のケースとして、災害現場からのカメラ映像中継については、山岳地帯であれば山越えや谷間に沿って無線通信を行い、無線装置の通信距離が長距離におよぶ場合では、複数の無線装置で中継を行う必要がある。また、都市部では、ビル等の大きな遮蔽物によって通信距離が狭まるため、その分、無線中継段数（以降、ホップ数）が多く必要になってくる。
二つ目のケースとして、医療データや工場でのセンサーデータ等のいわゆるビッグデータ収集については、より広いエリアをカバーし、多くのセンサー端末を収容する必要から、ＢＳ配下のＲＳのホップ数の増大や分岐台数の増加が必要になってくる。
これらのような利用シーンにおいては、前述のセグメント方式やＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式の適用を考えた場合、幾つかの制約があるため、使用不可となる状況もある。
【０００７】
次に、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３の従来の中継をしない方式と従来の中継方式との比較について説明する。
無線中継を実現するための方式の違いは、無線フレーム構成が一番重要な部分であり、そこが制約となるため、無線フレーム構成の違いについて説明する。
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３では、中継の有無にかかわらず、複信方式はＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）であり、ＢＳがＤＬサブフレーム送信、ＵＬサブフレーム受信、ＭＳがＤＬサブフレーム受信、ＵＬサブフレーム送信となっている。
【０００８】
図１、図２の無線フレーム構成では、縦軸方向が周波数方向、横軸方向が時間方向を表しており、左側がＢＳからＭＳへ送信するための下り信号で、右側がＭＳからＢＳへ送信する上り信号である。ＴＤＤ方式であるため、下り信号と上り信号の重なりを回避する目的で、ＴＴＧ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ）とＲＴＧ（Ｒｅｃｅｉｖｅ／ｒａｎｓｍｉｔ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ）がそれぞれ存在する。
【０００９】
ここで、ＢＳとＭＳの１対向の無線装置同士が無線接続され、無線通信が可能な状態を想定する。本明細書では、このような２台以上の無線装置同士が無線接続を維持しているときの接続形態をネットワークトポロジと呼ぶ。さらに、無線ネットワークだけではなく、有線ネットワークとの接続形態を含めてネットワークトポロジと呼ぶ場合もある。
また、無線多段中継しているときの無線多段中継数をホップ数と呼び、ホップ数の数え方は、１対向目の無線リンクを１ホップとし、２段目以降はそれぞれ１ずつ加算して計算する。
【００１０】
従来の無線中継をしない場合のＢＳとＭＳが１対向で構成されているネットワークトポロジでは、以下のような無線通信が行われる。
ＢＳからＭＳへの無線通信は、下り信号として送受信される。
ＭＳからＢＳへの無線通信は、上り信号として送受信される。
【００１１】
次に、従来の中継方式について説明する。中継方式には、セグメント方式やＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式がある。
一つ目の中継方式であるセグメント方式は、下り信号領域（以降、ＤＬサブフレームと呼ぶ）と上り信号領域（ＵＬサブフレーム）の無線周波数チャネルを３分割し、ＢＳ、ＭＳそれぞれが分割した１／３の無線周波数チャネルを使用することで、最大３ホップまでの無線多段中継が可能な方式である。図１を用いて説明すると、３分割されたセグメントをそれぞれセグメント０、セグメント１、セグメント２と呼び、各セグメントを以下のように使用する。
【００１２】
図１の上段はセグメント０の無線フレーム構成を示しており、時間軸方向は全て使用するが、周波数方向は３分割したうちの上段のみを使用する。
図１の中段はセグメント１の無線フレーム構成を示しており、時間軸方向は全て使用するが、周波数方向は３分割したうちの中段のみを使用する。
図１の下段はセグメント２の無線フレーム構成を示しており、時間軸方向は全て使用しているが、周波数方向は３分割したうちの下段のみを使用する。
【００１３】
図３は、セグメント方式による３段の無線中継のネットワークトポロジを示している。
ＢＳ１からＭＳ１への無線通信は、図１のＤＬ＿０に対応する図３のＤＬ＿０で下り信号として送受信される。
ＢＳ２からＭＳ２への無線通信は、図１のＤＬ＿１に対応する図３のＤＬ＿１で下り信号として送受信される。
ＢＳ３からＭＳ３への無線通信は、図１のＤＬ＿２に対応する図３のＤＬ＿２で下り信号として送受信される。
【００１４】
セグメント方式のその他の特徴としては、無線多段中継する拠点には、図３に示すように無線装置は２台必要である。そして、その無線装置同士は有線ケーブルで接続される。このように、セグメント方式では、無線中継する拠点に無線装置を２台用意する必要があることがデメリットとして挙げられる。
【００１５】
二つ目の中継方式であるＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式は、従来の無線フレームを１ホップ目と２ホップ目で時分割する方式である。基本的には２ホップまでの方式であるが、分岐先のＲＳ同士の無線信号が干渉しない場合のみ、３ホップ以上の通信も方式的には許容している。ただし、前述のような利用シーンにおいて、分岐先の干渉条件を完全にコントロールすることはほぼ不可能に近いため、特に従来技術との比較という面においては、現実的には２ホップまでの方式として説明する。
ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式の無線フレーム構成を図２を用いて説明すると、ＤＬサブフレームとＵＬサブフレームを時間軸方向に分割し、さらに、従来のＴＴＧ、ＲＴＧと同様の目的でＴＴＧ２、ＲＴＧ２が追加になっている。
【００１６】
図４は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式による２段の無線中継のネットワークトポロジを示している。
ＢＳからＲＳへの無線通信は、図２のＤＬ＿Ｂに対応する図４のＤＬ＿Ｂで下り信号として送受信される。
ＲＳからＭＳへの無線通信は、図２のＤＬ＿Ｒに対応する図４のＤＬ＿Ｒで下り信号として送受信される。
ＲＳからＢＳへの無線通信は、図２のＵＬ＿Ｒに対応する図４のＵＬ＿Ｒで上り信号として送受信される。
ＭＳからＲＳへの無線通信は、図２のＵＬ＿Ｍに対応する図４のＵＬ＿Ｍで上り信号として送受信される。
【００１７】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式では、時間軸方向に２分割するという部分から、最大２ホップまでという制約になっている。
また、ＤＬサブフレームとＵＬサブフレームがそれぞれ２つに分割されることにより、その分割した間にも無線信号の重なりを防ぐためのＧＡＰ時間が設定されることとなり、その時間分、従来方式と比べて無線伝送レートの低下を招くというデメリットが挙げられる。
【００１８】
また、従来のＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３では、利用シーンによって、ＤＬサブフレームとＵＬサブフレームの比率（以降、ＴＤＤ比率と呼ぶ）を３種類の中から選択可能となっている。
図５は、３種類（上段、中段、下段）のＴＤＤ比率を示している。
図５の上段は上り信号優先の割り当て方式を示しており、前述の災害現場からカメラ映像をＭＳからＢＳへ伝送するような場合に適したＴＤＤ比率である。
図５の中段は上り下り均等の割り当て方式を示しており、前述のセグメント方式のように、上り方向と下り方向の伝送容量が同等であることが望まれるような場合に適したＴＤＤ比率である。
図５の下段は下り信号優先の割り当て方式を示しており、例えば、ＭＳ側に複数のＰＣを接続してインタネットのＷＥＢ閲覧を行うといった、ダウンロードを多用するような場合に適したＴＤＤ比率である。
【００１９】
このようなＴＤＤ比率に対して、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式の適用を想定した場合について、図６を用いて説明する。
図６から容易にわかるように、上段のＤＬサブフレームや下段のＵＬサブフレームが２分割され、かつ、ＴＴＧ２のようにＧＡＰ時間が挿入されると、通信に使用可能な帯域が非常に少なくなってしまう。このため、ほとんど片方向のデータが流れなくなってしまうようなケースが発生してしまうデメリットが想定される。
【００２０】
これまでに説明したように、従来のセグメント方式とＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式では、ホップ数の上限や無線伝送レート、無線信号の干渉状況に制約がある。
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、無線中継時のホップ数の上限解除、無線中継時の無線伝送レート低下の軽減、無線中継時の無線装置同士の干渉回避などを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明では、無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、図８にネットワークトポロジの概要を示すように、無線装置である基地局と移動局とを無線接続し、さらに移動局に他の移動局を接続して連ねることで、無線多段中継を実現する。また、無線装置への無線接続には、複数接続することを許容する。図１０の例では、基地局（ＢＳ）は２台の移動局（ＲＳ１、ＲＳ２）と無線接続しており、ＲＳ１はＲＳ３とＲＳ４と無線接続しており、ＲＳ２はＲＳ５とＲＳ６と無線接続していることを示している。
【００２２】
無線フレームについては、従来方式と同様に下り信号と上り信号が無線フレーム周期で繰り返す方式を用いるが、図８のＢＳからＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６側へのデータ伝送では下り信号の領域を使用し、逆に、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６側からＢＳ側へのデータ伝送では上り信号領域を使用する。
【００２３】
ここで、各無線装置同士で無線帯域を無線フレーム単位でシェアすることになるので、互いの無線信号が干渉しないように、無線装置同士の無線フレームタイミングを同期させる機能が必要になる。これには、衛星測位システムから取得可能な１秒周期の基準信号や、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３のレンジング機能により取得可能なＵＬ信号のタイミング調整値を用いて実現する。
【００２４】
また、複数の無線装置同士での無線通信を実現するために、システム内にスケジューラ部（図８ではスケジューラサーバ）を設け、各無線装置がユーザデータの無線伝送するために必要な無線帯域要求量をスケジューラ部に収集する。スケジューラ部は収集した無線帯域要求量に応じて、各無線装置が無線送受信するタイミングを計算し、無線帯域割り当て情報として全無線装置へ配信する。
【００２５】
無線帯域要求量はネットワークトポロジの変更やユーザデータの増減により常に変化するため、前記の無線帯域要求量の通知と無線帯域割り当て情報を常に更新し続けながら、無線通信システムとして維持する機能を有する。
無線帯域割り当て情報の生成では、前記のように、時間経過で変化する無線帯域要求量への応答やユーザデータの伝送遅延時間を短縮させる目的で、全無線装置の無線帯域要求量を満たしつつ、各無線装置が送受信する間隔を可能な限り短くするような無線帯域割り当て方式を実現する。
【００２６】
また、時間とともに複数のＲＳが順次ネットワークに接続され、ネットワークトポロジの規模が増大していく場合や、必要に応じてＲＳがネットワークから削除される場合などのように、各ＲＳがネットワークに接続されたときの接続先ＲＳとの無線接続を維持することがネットワーク全体のパフォーマンスを最大化させる場合に最適な形態であるとは限らない場合が想定される。
【００２７】
そこで、各無線装置は無線信号をセンシングする手段を有し、通信中も常に周囲に存在する他の無線装置の無線信号をセンシングし、そのセンシング結果を無線帯域要求量と同様に、スケジューラ部へ通知する。
そして、スケジューラ部は、収集したセンシング結果に基づき、ネットワークトポロジの最適な形態を計算し、それに必要な無線装置同士の無線接続の切断と再接続の指示を各無線装置に通知することで、ネットワークトポロジの最適化を実現する。
【００２８】
また、スケジューラ部は、収集したセンシング結果によって、無線装置同士の無線信号の干渉状況を把握し、互いに干渉しない無線装置同士には、同一の無線フレームを無線帯域として割り当てる。このようにして、互いに干渉しない無線装置同士に同じ無線フレームでの無線送受信を行わせることで、システム全体としての伝送容量を増大させ、かつ、無線伝送遅延の短縮効果を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、各無線装置からの無線帯域要求の収集機能、無線帯域要求に応じた無線帯域割り当て情報の計算と配信機能、各無線装置からの送信信号のセンシング機能、無線接続先を切り替えるネットワークトポロジ切替え機能を有することで、理論上、ホップ数の制約がない状態で、広いカバーエリアでの無線多段中継することが可能となる。また、中継装置を無線装置１台で構成することでカバーエリア拡大時の装置台数の増加を抑制でき、無線フレームを分割しないことで無線伝送レートの低下を抑制でき、各無線装置のデータ伝送容量やシステム規模の変動に応じた無線帯域割り当てを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の無線中継方式の無線フレーム構成（セグメント方式）の例を示す図である。
【図２】従来の無線中継方式の無線フレーム構成（ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ方式）の例を示す図である。
【図３】従来の無線中継方式のネットワークトポロジ（セグメント方式）の例を示す図である。
【図４】従来の無線中継方式のネットワークトポロジ（ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ方式）の例を示す図である。
【図５】ＴＤＤ比率毎の無線フレーム構成（従来の無線中継なし）の例を示す図である。
【図６】ＴＤＤ比率毎の無線フレーム構成（従来の無線中継あり、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ方式）の例を示す図である。
【図７】従来方式の無線フレーム構成（詳細）の例を示す図である。
【図８】本発明に係る無線中継方式のネットワークトポロジの概要を示す図である。
【図９】ネットワークトポロジ（分岐なし、３ホップ）の例を示す図である。
【図１０】無線帯域割り当て（分岐なし、３ホップ）の例を示す図である。
【図１１】無線帯域割り当て（２分岐、最大２ホップ）の例を示す図である。
【図１２】無線帯域割り当て（１フレームで複数無線装置と通信）の例を示す図である。
【図１３】無線帯域割り当て（各無線装置の動作）の例を示す図である。
【図１４】１ＰＰＳ信号と無線フレームの関係の例を示す図である。
【図１５】従来方式のＵＬ信号の遅延時間の例を示す図である。
【図１６】従来方式のレンジング機能によるＵＬ信号の遅延時間調整の例を示す図である。
【図１７】本発明の衛星測位システムを用いた場合のＵＬ信号の遅延時間調整の例を示す図である。
【図１８】本発明の衛星測位システムを用いない場合のシステム同期とＵＬ信号の遅延時間調整の例を示す図である。
【図１９】無線帯域要求の収集方式の例を示す図である。
【図２０】カメラありのネットワークトポロジを例にした無線帯域割り当ての例を示す図である。
【図２１】無線帯域割り当て(グローバル周期の最小化) の例を示す図である。
【図２２】無線帯域割り当て（グローバル周期短縮化）の例を示す図である。
【図２３】無線多段中継に掛かる無線フレーム数（末端ＲＳからＢＳ）の例を示す図である。
【図２４】無線多段中継に掛かる無線フレーム数（ＢＳから末端ＲＳ）の例を示す図である。
【図２５】最適化前の無線帯域割り当ての例を示す図である。
【図２６】最適化後の無線帯域割り当ての例を示す図である。
【図２７】ネットワーク周期内で繰り返すグローバル周期の例を示す図である。
【図２８】センシング動作を行う無線フレームタイミングの例を示す図である。
【図２９】最適化前のネットワークトポロジの例を示す図である。
【図３０】最適化前の無線帯域割り当ての例を示す図である。
【図３１】最適化後のネットワークトポロジの例を示す図である。
【図３２】最適化後の無線帯域割り当ての例を示す図である。
【図３３】各無線装置の無線送信信号到達範囲の例を示す図である。
【図３４】各無線装置のセンシング結果の例を示す図である。
【図３５】リソースリユース前の無線帯域割り当ての例を示す図である。
【図３６】リソースリユース後の無線帯域割り当ての例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
無線通信の多段中継で重要となる各種方式の実施形態について、無線フレーム構成と無線帯域割り当て、衛星測位システムと連携する場合のシステム同期と伝送遅延調整、衛星測位システムと連携しない場合のシステム同期と伝送遅延調整、帯域要求と帯域割り当て情報通知、センシング機能の各観点から説明する。
【００３２】
〔無線フレーム構成について〕
図７を用いて従来の無線フレーム構成について説明する。
前述したとおり、無線フレーム周期がＴＤＤの繰り返し周期で、ＤＬサブフレームとＵＬサブフレームがあり、それらの間には、ＴＴＧ、ＲＴＧが存在する。
ＤＬサブフレームには、プリアンブル、ＦＣＨ、ＭＡＰ情報、ＤＬデータバースト領域があり、ＵＬサブフレームには、レンジング領域、ＵＬデータバースト領域がある。
【００３３】
プリアンブルは、ＢＳの無線送信信号の無線特性（タイミング、ゲイン、周波数、位相など）を同期させるためにＭＳが使用する信号である。
ＦＣＨ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｈｅａｄｅｒ）は、以降に続く、ＭＡＰ情報の無線変調方式やサイズ等のデータである。
ＭＡＰ情報は、下り信号を無線送信している装置の識別子、無線フレーム番号、ＤＬサブフレーム内のデータ配置などを示す情報である。
ＤＬデータバーストは、リンク維持に必要な制御データやユーザデータを送受信するための領域である。
レンジング領域は、ＭＳがＢＳ側に上り信号の無線特性（タイミング、ゲイン、周波数など）を検出させるための信号を送受信する領域である。
ＵＬデータバーストは、リンク維持に必要な制御データやユーザデータを送受信するための領域である。
【００３４】
〔用語について〕
無線多段中継の説明に使用する用語について、図８の無線多段中継のネットワークトポロジを用いて説明する。
図８では、ＢＳが複数のＲＳと接続されており、新規のＲＳがＢＳ配下のＲＳに接続するときに管理するスケジューラサーバがインターネットを介してＢＳと接続されている。さらに、インターネットを介して、ネットワーク全体の保守等を行う回線監視サーバなどが接続されている。
【００３５】
まず、無線リンクについて説明すると、図８にはＢＳや各ＲＳの間に記号として稲妻線を記載しているが、これは各装置間で無線接続をしていることを表しており、この無線接続のことを無線リンクと呼ぶ。
次に、上位ＲＳについて説明すると、ＢＳに近い側で無線接続している無線装置のことを指す。例えば、ＲＳ１の上位ＲＳはＢＳであり、ＲＳ５の上位ＲＳはＲＳ２である。
次に、下位ＲＳについて説明すると、ＢＳから遠い側で無線接続している無線装置のことを指す。例えば、ＲＳ２の下位ＲＳはＲＳ５とＲＳ６であり、ＲＳ４の下位ＲＳは存在しないということになる。
次に、末端ＲＳについて説明すると、下位ＲＳが存在しないＲＳのことを指す。図８の例では、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６が末端ＲＳとなる。
次に、分岐接続について説明すると、ＢＳ、ＲＳ１、ＲＳ２はそれぞれ複数の下位ＲＳと接続しているが、このように複数の下位ＲＳが接続している状態を分岐ありと呼び、下位ＲＳが１台だけの接続状態を分岐なしと呼ぶ。
【００３６】
〔本発明の無線フレームについて〕
図９には、４台の無線装置が分岐しないで接続されているネットワークトポロジ（分岐なし、３ホップ）を示してある。この場合の各無線装置の無線フレーム構成の一例について、図１０を用いて説明する。図１０は、無線フレームが３フレーム連続していることを表しており、無線フレーム番号（以降、ＦＮ（Ｆｒａｍｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）と呼ぶ）＝Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２としている。
【００３７】
ＦＮ＝Ｎは、ＢＳとＲＳ１のみが無線通信をする無線フレームであり、ＢＳとＲＳ１の接続においては、ＢＳが上位ＲＳでＲＳ１が下位ＲＳであるので、ＢＳがＤＬサブフレームで無線送信を行い、ＲＳ１がＵＬサブフレームで無線送信を行う。
ＦＮ＝Ｎ＋１は、ＲＳ１とＲＳ２のみが無線通信をする無線フレームであり、上位ＥＲＳ、下位ＲＳの関係に従い、ＦＮ＝Ｎのときと同様の無線通信を行う。ＦＮ＝Ｎ＋２もまた同様である。
【００３８】
このように、無線リンク毎に個別の無線フレームを割り当て、各無線リンクでは、上位ＲＳと下位ＲＳの関係に従い、ＤＬサブフレームやＵＬサブフレームで無線送信する。つまり、無線フレーム数が１フレームでは、１ホップ分の無線中継が行えることを意味しており、ＢＳから末端ＲＳ方向で無線中継する場合は、各無線リンクのＤＬサブフレームで無線送受信が行われ、末端ＲＳからＢＳ方向で無線中継する場合は、各無線リンクのＵＬサブフレームで無線送受信が行われる。
なお、図１０では、各無線リンクが使用する無線フレーム数が１フレームずつであるが、使用する無線フレーム数については、後述する無線帯域割り当て方式にて説明する。
【００３９】
次に、無線接続に分岐が存在するネットワークトポロジの場合の無線フレーム構成について説明する。ここでは、ＢＳ配下の無線ネットワーク構成が、図８と同様のネットワークトポロジ（２分岐、２ホップ）であるとする。この場合の各無線装置の無線フレーム構成の一例について、図１１を用いて説明する。図１１は、前述の図１０と同様に、各無線リンクについて１フレームずつの無線フレームを割り当てた場合を表している。
【００４０】
ＦＮ＝Ｎは、ＢＳとＲＳ１のみが無線通信をする無線フレームである。
ＦＮ＝Ｎ＋１は、ＢＳとＲＳ２のみが無線通信をする無線フレームである。
ＦＮ＝Ｎ＋２は、ＲＳ１とＲＳ３のみが無線通信をする無線フレームである。
ＦＮ＝Ｎ＋３は、ＲＳ１とＲＳ４のみが無線通信をする無線フレームである。
ＦＮ＝Ｎ＋４は、ＲＳ２とＲＳ５のみが無線通信をする無線フレームである。
ＦＮ＝Ｎ＋５は、ＲＳ２とＲＳ６のみが無線通信をする無線フレームである。
いずれも、上位ＲＳがＤＬサブフレームで送信し、下位ＲＳがＵＬサブフレームで送信する。
【００４１】
どの無線フレームにどの無線リンクを割り当てるかについては、ネットワークトポロジやデータ伝送時のアプリケーションや通信プロトコルにも依存する部分があり、それらの各種条件で最適な割り当ては存在すると考えられるが、本発明においては、どの無線フレームにどの無線リンクを割り当てるという決定方式に制約は存在しない。
【００４２】
図１１の発展形としての無線フレーム構成について、図１２を用いて説明する。図１１では、無線リンクに対して１つの無線フレームを割り当てる方式を示したが、図１２では、共通する上位ＲＳと複数の下位ＲＳ同士に、１つの無線フレームでＤＬサブフレームやＵＬサブフレームを分割して割り当てる方式を示している。より具体的には、ＤＬサブフレームやＵＬサブフレームを周波数方向に分割して割り当てている。
この発展形の無線フレーム構成によれば、ある上位ＲＳは１つの無線フレーム中に複数の下位ＲＳと通信することが可能となるため、結果として、全無線装置に割り当てられる無線フレームの繰り返し周期を短くすることができる。
【００４３】
上述したような無線フレーム構成を用いることで、従来のセグメント方式やＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式などに存在していた無線多段中継のホップ数の制約がなくなり、また、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式のようなＧＡＰ時間追加における伝送レートの低下を避けることが可能となる。
【００４４】
〔衛星測位システムと連携する場合のシステム同期について〕
まず始めに、システム同期について説明する。図９のネットワークトポロジの場合の無線フレーム構成について図１０を用いて説明したが、各無線装置の動作について図１３を用いて説明する。無線リンクへの割り当てについては、ＦＮ＝Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２までは図１０と同じで、ＦＮ＝Ｎ＋３、Ｎ＋４、Ｎ＋５は同じ割り当てを繰り返しており、さらにその先も繰り返していることを表している。
【００４５】
ＢＳの動作を中心に説明すると、ＦＮ＝Ｎ、Ｎ＋３では、ＲＳ１との間でＤＬ送信、ＵＬ受信をしており、それ以外の無線フレームでは無線送受信をしていないことを表している。
ＲＳ１の動作を中心に説明すると、ＦＮ＝Ｎ＋１、Ｎ＋４では、ＲＳ２との間でＤＬ送信、ＵＬ受信をしており、それ以外の無線フレームでは無線送受信をしていないことを表している。ＲＳ２、ＲＳ３も同様である。
【００４６】
このように、無線フレーム周期で異なる無線送受信が行われるため、各無線装置の無線フレームタイミングにズレが生じると無線信号同士が重なり合い、干渉してしまう。このため、無線フレームタイミングを同期させる動作は無線多段中継では非常に重要な機能であり、この動作をシステム同期と呼ぶ。
【００４７】
衛星測位システムと連携するためのシステム同期の説明として、まず、各無線装置が衛星からの測位信号を受信する方法について説明する。ここでは、図９と同様に、ＢＳ配下に分岐なしで３台のＲＳが接続されているネットワークトポロジを例にして説明する。
まず、衛星の送信アンテナから無線送信される測位信号を、各無線装置に具備する測位信号受信アンテナで受信する。各無線装置は測位信号受信機を内蔵しており、この測位信号受信機で測位信号から１秒周期の基準信号（以降、１ＰＰＳ（ｐｕｌｓｅ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）信号と記載する）を抽出する。そして、全無線装置が１ＰＰＳ信号と無線フレームの送信開始タイミングとを同期させることで、無線装置すべてで無線フレームを同期させることが可能となる。
【００４８】
次に、１ＰＰＳ信号と無線フレームを同期させる方式について、図１４を用いて説明する。
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３の無線フレーム周期は１０ミリ秒（以降、ｍｓｅｃと記載）であり、１秒間に無線フレームが１００回収まる。そこで、ＦＮ＝Ｎ〜Ｎ＋９９、Ｎ＋１００〜Ｎ＋１９９のように１００フレーム周期のタイミングを１ＰＰＳ信号のタイミングと同期させる。これにより、各無線装置が無線フレーム番号（ＦＮ）まで情報共有する必要がなく、１ＰＰＳ信号と無線フレームの同期を取ることが可能となる。
【００４９】
〔ＵＬ送信の遅延調整機能について〕
次に、衛星測位システムと連携しないシステム同期の方式に必要となる機能である、ＵＬ送信の遅延調整機能について説明する。
前述のようなシステム同期によって、ＤＬサブフレームの無線送信開始タイミングを全無線装置で同期確立済みであっても、そのＤＬサブフレームの信号が下位ＲＳへ到達する時間は、上位ＲＳと下位ＲＳの無線伝搬路の距離やマルチパスの環境で様々である。従来方式には、その無線伝搬路環境に応じて、無線信号が重ならないように送信タイミングを調整するためのレンジング機能が用意されている。以下では、従来のレンジング機能の一部を用いて、無線多段中継のシステム同期やＵＬ送信の遅延調整機能を実現する方式について説明する。
【００５０】
〔従来のレンジング機能について〕
本発明の方式の説明や従来方式との比較を容易にするため、まず、従来のレンジング機能について説明する。従来方式の無線中継をしない方式でのレンジング機能は、ＵＬ送信機能の調整用として使用され、システム同期を実現する機能は有していない。
図１５を用いて説明すると、ＭＳは、ＢＳからのＤＬ信号を受信しても、ＢＳからＭＳへ無線信号が到達するまでの遅延時間であるＤｅｌａｙＤＬを認識できないので、初回のＵＬ送信では遅延時間を調整しない状態で行う。このときの遅延時間を調整しない状態というのは、ＤＬ受信後にＴＴＧの時間が経過してからＵＬ送信を開始することを表している。ＭＳから送信されたＵＬ信号は、ＤｅｌａｙＵＬの遅延時間を経てＢＳ側へ到達する。ＢＳとＭＳのアンテナ間の伝搬路環境は、ＴＤＤで通信しているのでほぼ同等とみなすことができ、ＤｅｌａｙＵＬはＢＳとＭＳ間の往復分の遅延時間となるため、ＤｅｌａｙＵＬはＤｅｌａｙＤＬの２倍である。
【００５１】
ＢＳは、ＭＳからＵＬ信号を受信した後、ＤｅｌａｙＵＬを計測し、ＭＳへ無線通信にて通知する。このＤｅｌａｙＵＬを受信したＭＳは、ＴＴＧの長さを伸長させることでＵＬ信号の送信開始タイミングを調整する。
図１６を用いて説明すると、ＭＳは、図１５と同様にＤｅｌａｙＤＬ分だけ遅延したＤＬ信号を受信する。その後、ＢＳから通知されるＤｅｌａｙＵＬの値に従い、ＴＴＧの値をＴＴＧ−ＤｅｌａｙＵＬに変更し、ＵＬ送信を開始する。このようなＢＳとＭＳの連携動作によって、ＭＳから送信されるＵＬ信号は、ＢＳが待ち受けているタイミングに合うように調整される。
【００５２】
ただし、この一連のＵＬ遅延調整の動作は、１回で調整が完了するとはかぎらないため、ＭＳからのタイミング調整されたＵＬ送信とＢＳからのズレ量の通知とを繰り返すことで、最終的にＢＳが期待する基準タイミングの許容範囲内にＵＬ信号を受信できるように、ＭＳのＵＬ送信の開始タイミングを調整することを可能としている。また、通信中のＢＳとＭＳの位置関係の変化や周囲の環境の変化によって、ＢＳとＭＳ間の伝搬路環境は変化する場合があり得るので、通信中も上記のＵＬ遅延調整動作を周期的に繰り返して、ＵＬ送信の遅延時間を最適化状態に更新し続ける機能が存在する。
【００５３】
〔衛星測位システムを用いた場合のＵＬ送信の遅延調整機能について〕
本発明では、衛星測位システムを用いることで、前述したＢＳのタイミングのズレ量の通知を使用せずにＵＬ送信の遅延調整を行う。以下、この方式について説明する。
まず、衛星測位システムを用いることで、各無線装置のシステム同期があらかじめ確立済みであることを前提条件とする。この場合、下位ＲＳが上位ＲＳからのＤＬ信号がどのくらい遅延して受信したのかを、下位ＲＳ側で測定することが可能である。つまり、ＭＳは、ＤＬ送信の開始タイミングを特定できるので、ＤＬ信号の遅延時間であるＤｅｌａｙＤＬを独自に測定することできる。また、前述のとおり、ＴＤＤ方式ではＤＬ方向とＵＬ方向の伝搬路は同じとみなすことができるので、下位ＲＳはＤＬ信号の遅延時間であるＤｅｌａｙＤＬをＵＬ送信タイミングに反映させることが可能となる。つまり、図１７に示すように、ＭＳは、ＴＴＧの値をＴＴＧ−（２×ＤｅｌａｙＤＬ）に変更し、ＵＬ送信を開始すればよい。
【００５４】
したがって、従来方式のように、ＢＳがＵＬ信号の遅延時間であるＤｅｌａｙＵＬをＭＳへ通知する必要がなくなるため、各ＭＳがＤＬ信号を受信した場合に毎回ＵＬ送信開始タイミングを調整しても、データ通信用の無線帯域に負荷を掛けることがない。また、ＵＬ送信の開始タイミングの調整までに掛かる時間が、同一フレーム内に短縮される。
【００５５】
〔衛星測位システムを用いない場合のシステム同期とＵＬ送信の遅延調整機能について〕
衛星測位システムを用いない場合は当然、衛星測位システムの受信機からの１ＰＰＳ基準信号の入力がないため、ＢＳの無線フレームタイミングを基準とし、全ＲＳにそのタイミングを伝播させる必要がある。そのためには、従来のレンジング機能で使用される、ＢＳから通知されるタイミングのズレ量であるＤｅｌａｙＵＬが必要となる。この方式について、図１８を用いて説明する。なお、図１８には、図１３のＦＮ＝ＮとＦＮ＝Ｎ＋１の部分を抽出して示してある。
【００５６】
下位ＲＳとしてのＲＳ１は、衛星測位システムの受信機から送信される１ＰＰＳ信号に基づくシステム同期を取れていないため、ＢＳからＤＬ信号を受信しても、ＤＬ信号の遅延時間であるＤｅｌａｙＤＬを測定することができない。そのため、従来方式と同様に、ＲＳ１は、初回のＵＬ送信、すなわちＦＮ＝Ｎの無線フレームでは、タイミング調整を行なわずにＢＳへＵＬ信号を送信する。
【００５７】
上位ＲＳであるＢＳは、ＵＬ信号の受信タイミングのズレ量であるＤｅｌａｙＵＬを測定し、下位ＲＳであるＲＳ１へ通知する。ここでＲＳ１が取得するＤｅｌａｙＵＬは、ＤＬ信号の遅延量とＵＬ信号の遅延量とが合計された値であり、前述のとおり、両者の遅延量はほぼ同一とみなすことができるため、ＤｅｌａｙＤＬはＤｅｌａｙＵＬの半分の値とみなすことができる。つまり、ＤｅｌａｙＵＬを取得することで、ＤｅｌａｙＤＬも取得できていることになる。
【００５８】
下位ＲＳであるＲＳ１は、ＦＮ＝Ｎ＋１の無線フレームでは、上位ＲＳからＤＬ受信したときのＤＬサブフレーム先頭の受信タイミングであるＦｒａｍｅＰｅｒｉｏｄＲｘから、上位ＲＳから通知されるズレ量の半分だけ早める方向に調整したＦｒａｍｅＰｅｒｉｏｄＴｘを基準にして、ＢＳのＤＬ送信の開始タイミングと同期したタイミングで、ＲＳ１の下位ＲＳに対してＤＬ信号を送信することが可能となる。
【００５９】
各装置のＵＬ送信の遅延調整は、従来方式と同様に、上位ＲＳからのＤｅｌａｙＵＬに従い、ＦｒａｍｅＰｅｒｉｏｄＲＸでのＴＴＧに対して、ＴＴＧ−ＤｅｌａｙＵＬと調整することで、ＵＬ送信のタイミングのズレ量を調整することで実現できる。
このように、ネットワーク内の各装置が、ＢＳを基準とするＵＬ信号の送信タイミングの遅延時間調整と同時に、下位ＲＳに対するＤＬ送信の開始タイミングを合わせるシステム同期を行うことが可能となる。
【００６０】
〔無線帯域要求と無線帯域割り当て方式について〕
従来のＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０３では、ＢＳと接続するＭＳが、無線帯域要求量をＢＳへ通知する。ＢＳは、その要求量を考慮し、ＭＡＰ情報でＭＳへ無線帯域割り当て情報を通知する。ＭＳからの無線帯域要求の通知は不定期で行われ、ＢＳからのＭＡＰ情報は常にＤＬサブフレームで送信されるが、無線帯域の割り当て量はＢＳの裁量に任されており、要求した帯域量が確実に満足さるように割り当てる必要はない。
【００６１】
本発明の方式では、前述のとおり、全無線装置は無線フレーム単位で無線帯域が割り当てられるため、その割り当て情報を計算するためには、全ＲＳが要求する無線帯域を考慮する必要がある。また、計算された無線帯域割り当て情報は全無線装置が共有し、互いの無線通信を干渉しないように動作する必要がある。
【００６２】
まず、無線帯域割り当て情報を計算するために、全無線装置から無線帯域要求を収集する方式について図１９を用いて説明し、その後に、無線帯域割り当て情報の配信方式について説明する。
図１９は、図９の無線装置の接続構成に対し、ＢＳが接続されるインターネットと、その先に接続されるスケジューラ部とを追加したネットワークトポロジを想定している。
【００６３】
各無線装置の無線帯域要求は、無線割り当て帯域の計算処理を行う機能部へ収集される。その機能部を、本明細書ではスケジューラ部（あるいはスケジューラサーバ）と呼ぶ。スケジューラ部は、各無線装置からの無線帯域要求情報を収集し、計算した無線帯域割り当て情報を全ＲＳへ配信する機能を有する。この機能が実現可能であれば、システム上のどこにスケジューラ部を配置しても問題はない。例えば、上記の無線帯域割り当て情報を全無線装置へ配信する際の効率を考慮すると、スケジューラ部は、ＢＳとの併設、ＢＳ内臓、もしくはクラウド側への設置が有効であると考えられる。以降の説明ではスケジューラ部をクラウド側へ設置した構成（すなわち、図１９の上部に示す構成）を例にして説明する。
【００６４】
各無線装置からスケジューラまで帯域要求量を伝達する方法としては、図１９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３種類が挙げられる。
図１９（ａ）の方法は、各無線装置は上位ＲＳや下位ＲＳへ無線送信すべきデータ量を無線帯域要求量とし、スケジューラ部へ無線多段中継を経て通知する。
図１９（ｂ）の方法は、下位ＲＳ側から通知された無線帯域要求量をその上位ＲＳが受信し、自ＲＳの無線帯域要求量とまとめて、さらに上位ＲＳへ通知する。この方式は、各無線装置からスケジューラ部に通知する無線帯域要求量の情報の到達タイミングを合わせることができる。
図１９（ｃ）の方法は、下位ＲＳ側から通知された無線帯域要求量をその上位ＲＳが受信し、自ＲＳの無線帯域要求量と合計して、さらに上位ＲＳへ通知する。この方式は、全無線装置へ配信する無線帯域割り当て情報を小さくし、ネットワーク全体に掛かる負荷を抑えることができる。
【００６５】
次に、スケジューラ部の無線帯域割り当て情報の計算について、図２０を用いて説明する。
図２０は、図９の無線装置の接続構成に対し、ＢＳが接続されるインターネットと、その先に接続されるスケジューラ部および映像モニタ部とを追加するとともに、各無線装置にカメラを接続したネットワークトポロジを想定している。本ネットワークの目的は、各無線装置に接続されたカメラからの映像を映像モニタ部へ映像伝送することである。
【００６６】
スケジューラ部は、全ＲＳからの無線帯域要求に従い、各無線装置への無線帯域割り当て情報を計算する。説明を簡単にするために、各カメラからの映像伝送量を均一として説明する。
ＲＳ３に接続されたカメラ４の映像データは、無線フレーム番号（ＦＮ）＝Ｎ、Ｎ＋２、Ｎ＋５の各無線フレームでＲＳ３、ＲＳ２、ＲＳ１の順にＵＬ送信され、ＢＳからは有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
ＲＳ２に接続されたカメラ３の映像データは、無線フレーム番号（ＦＮ）＝Ｎ＋１、Ｎ＋４の各無線フレームＲＳ２、ＲＳ１の順にＵＬ送信され、ＢＳからは有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
ＲＳ１に接続されたカメラ２の映像データは、無線フレーム番号（ＦＮ）＝Ｎ＋３の無線フレームでＲＳ１からＵＬ送信され、ＢＳからは有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
ＢＳに接続されたカメラ１の映像データは、無線伝送されることなく、有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
【００６７】
このような方式のデータ中継伝送を考えると、各ＲＳは、自ＲＳの配下に接続されている下位ＲＳ群すべてのデータを上位ＲＳへ伝送するためには、自身の帯域要求量と配下の全ＲＳの無線帯域要求量が必要になる。
つまり、ＢＳに近いＲＳほど、配下のＲＳからのデータを伝送するための無線帯域が重複して必要になるため、その分を考慮した無線帯域割り当てを計算しないと、末端ＲＳからの全てのデータがＢＳまで到達できなくなる。この傾向は、データ伝送の流れが逆となる、ＢＳ側から末端ＲＳ側への帯域割り当てについても同様である。
【００６８】
また、ネットワークシステムへの新規ＲＳのエントリや離脱、または、通信中のトラフィック負荷の増減に応じて変化する各ＲＳからの帯域要求量に応じて、スケジューラ部は無線帯域割り当て情報を更新し、配信し続ける必要がある。
さらに、帯域要求情報の通知周期、帯域割り当て情報の計算周期は、運用者がシステムパラメータとして設定することも可能であり、ネットワーク規模や帯域要求量の大きさや変化量によってダイナミックに変化させることも可能である。
【００６９】
〔各無線装置への無線フレームの割り当て方式について〕
本発明の方式での重要なポイントとして、以下の２つが挙げられる。
・システム全体で途切れることなく、新しい無線帯域割り当て情報に移行すること。
・無線中継での伝送遅延の短縮化を考慮すること。
本発明では、「グローバル周期」、「ネットワーク周期」という２つの周期を設定することで、上記２つのポイントの実現を図っている。
【００７０】
グローバル周期は、全無線装置から収集する無線帯域要求量に基づき、無線フレームを最小単位とし、かつ、各無線装置に無線帯域を配分したときに必要となる最小の無線フレーム数である。このグローバル周期を複数回繰り返して生成される周期を、ネットワーク周期とする。
【００７１】
グローバル周期は各無線装置へ割り当てる無線フレーム数を同じ比率で増減させることで、非常に長いグローバル周期を生成することも可能である。しかしながら、前述のとおり、ネットワークの環境に応じて無線帯域割り当て情報を常に更新する必要があるため、それぞれの無線装置への無線帯域の連続占有期間が長すぎると、システム全体の無線伝送遅延が増大してしまう。
そこで、本発明では、全無線装置の帯域要求量を満たすことができ、かつ、帯域要求量が一番大きい無線装置への無線帯域の割り当て量を最小化できる周期を、グローバル周期としている。この部分について、図２１を用いて説明する。
【００７２】
図２１のパターン１は、図２０の無線帯域割り当てと同じ結果をＤＬサブフレームとＵＬサブフレームを分けない形で表現したものである。パターン１の場合、無線フレーム番号（ＦＮ）＝ＮからＮ＋５までがグローバル周期を表しており、ＦＮ＝Ｎ＋６からＮ＋１１までが次のグローバル周期を表している。
図２１のパターン２は、各無線装置に対して連続する帯域割り当ての無線フレーム数を２倍にしたもので、グローバル周期も２倍となり、無線フレーム番号（ＦＮ）がＮからＮ＋１１までがグローバル周期となっている。
【００７３】
パターン１とパターン２のそれぞれのグローバル周期を長周期で繰り返した場合、各無線装置に割り当てられている無線帯域量は同じになる。ただし、ここで注目すべき点は無線帯域ではなく、各無線装置の送信周期である。
パターン１の場合は、送信周期が一番長いＲＳ３であっても、無線送信できない期間が無線フレームで５フレームであるのに対し、パターン２では、無線送信できない期間が無線フレームで１０フレームとなっている。
【００７４】
このように、無線帯域要求量に従って無線帯域を割り当てても、割り当てる方法によっては、無線送信までの待ち時間が長くなってしまう場合がでてくる。このため、本発明のように、同じ無線帯域量を満たす割り当てが複数存在する場合は、グローバル周期が最短となる割り当てを選択することで、送信遅延を短縮する効果を得ることが可能となる。
【００７５】
次に、各無線装置の無線帯域要求量の差が大きい場合における無線帯域割り当て方式について、図２２を用いて説明する。図２２では、ＲＳ１からＢＳへの無線帯域要求量とＲＳ２からＲＳ１への無線帯域要求量との比率が、１００：２７である場合を表している。
【００７６】
パターン１では、無線帯域要求量の比率に従って、割り当て帯域としての無線フレーム数の比率を１００フレームと２７フレームとし、１２７フレームをグローバル周期とした場合を表している。この場合は、ＲＳ２は無線送信できないフレームが１００フレーム連続するため、無線送信遅延が無視できないほど大きくなってしまうケースも出てくる。
パターン２では、１０フレームと２フレームというグローバル周期と、１０フレームと３フレームというグローバル周期の２種類を繰り返すことを表している。比率に完全に従わず、端数を切り捨てて帯域割り当てを実行した場合でも、そのときの帯域が足りていない無線装置は無線帯域要求量を増加させるので、グローバル周期を短くして無線送信遅延を短くして通信し、新たな帯域要求に従った方がネットワーク性能を高く運用することが可能となる場合が想定される。
【００７７】
本発明は、パターン１のように各無線装置からの帯域要求を満たすようなスケジューリング方式に加え、パターン２のように各無線装置からの帯域要求量と無線遅延時間を最適に調整することが可能なスケジューリング方式を用いることができる。
【００７８】
次に、ネットワーク周期内のグローバル周期の繰り返し回数の決定方法について説明する。
まず、グローバル周期と無線多段中継の遅延時間について、図２３を用いて説明する。図２３は、図２０と同じネットワークトポロジで、同じく図２０の無線帯域割り当てを繰り返し行っている場合を表している。
前述のとおり、グローバル周期内では、１つの無線装置には、自局の上位ＲＳと下位ＲＳそれぞれとの通信に対して、１フレーム、または、連続する複数フレームが割り当てられる。
【００７９】
具体的に図２３でのＲＳ１について説明すると、無線フレーム番号（ＦＮ）＝Ｎ＋１とＮ＋２が下位ＲＳであるＲＳ２との通信用の無線帯域割り当てであり、ＦＮ＝Ｎ＋３からＮ＋５までが上位ＲＳであるＢＳとの通信用の無線帯域割り当てである。
このことから、１つのグローバル周期では、ＢＳ配下に無線多段接続されるＲＳ群のうち、１つの階層しかデータ伝送できないことになる。つまり、２段中継するためにはグローバル周期が２周期必要になり、３０段中継するためにはグローバル周期が３０周期必要となることを意味している。
【００８０】
無線装置への実装上の制約で異なる部分になるが、図２３では、ＲＳがデータを転送する場合に、データの受信から３フレーム以降に送信できる場合を想定している。
図２３のＦＮ＝Ｎでは、ＲＳ３がＲＳ２にＵＬ送信しているが、このデータをＲＳ２が最速でＲＳ１へＵＬ送信可能なのは、ＦＮ＝Ｎから３フレーム後で、かつ、ＲＳ１とＲＳ２用の無線帯域が割り当てられている無線フレームになるので、ＦＮ＝Ｎ＋７になる。ＦＮ＝Ｎ＋７でＲＳ１に中継されたデータが最速でＢＳにＵＬ送信できるのは、前述と同様な制約により、ＦＮ＝Ｎ＋１０になる。
【００８１】
このように、無線装置固有の制約によって無線中継するまでに必要となる無線フレーム数が異なり、それに応じて無線多段中継に必要なグローバル周期の回数も異なる。この無線中継に必要となる制約時間を無線転送制約時間と呼ぶ。
スケジューラ部は各装置の無線転送制約時間に合わせて無線帯域割り当てを計算すべきであるが、説明を簡単にするために、グローバル周期に無線多段中継が１ホップ転送されるという制約で以下の説明を行う。
【００８２】
これまでは末端ＲＳからＢＳ方向の無線多段中継について説明したが、逆方向であるＢＳから末端ＲＳへの無線多段中継でも同様な遅延時間が発生する。
図２４では、ＢＳから末端ＲＳのＲＳ３までの無線多段中継について示しており、ＲＳが受信したデータを送信するまでの遅延時間は、図２３と同様とする。
【００８３】
ＦＮ＝Ｎ＋３で、まずＢＳが下位ＲＳであるＲＳ１へＤＬ送信する。ＲＳ１がＢＳから受信したデータを下位ＲＳのＲＳ２へ最速でＤＬ送信できるのは、ＦＮ＝Ｎ＋３から３フレーム後で、かつ、ＲＳ１とＲＳ２の無線帯域が割り当てられている無線フレームになるので、ＦＮ＝Ｎ＋７になる。同様に、ＲＳ２がＲＳ３へ無線中継できるのは、ＦＮ＝Ｎ＋１２になる。
このように、グローバル周期内で各無線装置への帯域割り当ての順番が異なると、遅延時間は多少変化するが、１つのグローバル周期内で最低無線多段中継が１ホップ行われるという部分では、ＢＳから末端ＲＳへの無線中継でも末端ＲＳからＢＳへの無線中継でも変わらない。
【００８４】
次に、多段中継のホップ数が多い場合に中継による伝送遅延を軽減するためのグローバル周期内の帯域割り当て方式について説明する。ここでは、分岐なしのネットワークトポロジで、ＢＳから末端ＲＳまでの最大ホップ数が６ホップの場合を例にして説明する。
図２５は、ＢＳと各ＲＳとの無線通信に必要となる無線帯域要求量が等しい場合の無線帯域割り当てについて示しており、ＢＳに近い側の無線リンクへの無線帯域割り当て量が多くなる配分となっている。この場合のグローバル周期は２１フレームとなる。
【００８５】
図２５に示した無線帯域割り当て結果の課題として、以下の２点が挙げられる。
・無線中継制約時間による無線多段中継の遅延時間が増大すること。
・下り方向と上り方向の無線多段中継の遅延時間に偏りが存在すること。
【００８６】
一つ目の課題について説明する。
図２３や図２４の説明と同様に、無線転送制約時間が３フレームの場合、図２５の無線フレーム番号（ＦＮ）＝Ｎのときに、ＲＳ６からＲＳ５へＵＬ送信したデータを、ＲＳ５はＦＮ＝Ｎ＋１、Ｎ＋２の区間にＲＳ４へＵＬ送信することができず、次のグローバル周期でＲＳ４へＵＬ送信することになる。
分岐なしのネットワークトポロジで図２５の無線帯域割り当てのようなケースでは、上記のケース以外はグローバル周期内でＢＳまで無線中継することが可能である。しかしながら、ある無線装置のＵＬ受信からＵＬ送信までの無線フレーム数が無線中継制約時間に満たない帯域割り当てがなされた場合には、無線中継するには次のグローバル周期まで待たなければならない。つまり、１つのグローバル周期で１ホップしか転送できないことを意味する。
【００８７】
二つ目の課題について説明する。
図２５の無線帯域割り当てにおいて、ＢＳから末端ＲＳまでの無線多段中継について考えると、図より明らかであるが、１つのグローバル周期に対して１ホップしか転送できない。この遅延時間は無線転送制約時間が０フレームであっても短縮することができない。
【００８８】
次に、上記の二つの課題を解消するための帯域割り当て方式について、図２６を用いて説明する。
まず全体的な説明をすると、グローバル周期は、図２５と同じ２１フレームで、グローバル周期内の各無線リンクへの無線帯域割り当てのフレーム数も同じである。
図２５と図２６の違いは、グローバル周期内の各無線装置への無線帯域割り当ての順番が変更となっている点である。
【００８９】
具体的には、ＢＳから数えたときのホップ数が偶数の無線リンクへの無線帯域は、グローバル周期の前半である、無線フレーム番号（ＦＮ）＝ＮからＮ＋８に割り当てられている。一方、ホップ数が奇数の無線リンクへの無線帯域は、ＦＮ＝Ｎ＋９からＮ＋２０に割り当てられている。
このように、連続する無線多段中継をグローバル周期の前半と後半に分けることで、ＢＳから末端ＲＳ方向への無線多段中継と、逆方向である末端ＲＳからＢＳ方向への無線多段中継が、両方向とも１つのグローバル周期で２ホップ転送することが可能となる。
【００９０】
次に、ネットワーク周期内のグローバル周期の繰り返し回数の決定方法について説明する。
前述のとおり、本発明のシステムでは、時間によりシステム環境が変化していく中で、無線帯域割り当て情報もそれに対応して変化させていく必要がある。システム環境の変化に応じて無線帯域割り当てを適応させるために、以下の３つの段階を経て、無線帯域割り当てを更新する。これらの手順を、図２７を用いて説明する。
【００９１】
図２７は、図２０と同じネットワークトポロジで、図２０の無線帯域割り当てを繰り返し行っている場合を表している。
一つ目の手順は、全無線装置から無線帯域要求量をスケジューラ部まで収集する手順である。図２７では区間１に対応している。
二つ目の手順は、一つ目の手順で収集された無線帯域要求量に基づき、無線帯域割り当て情報を計算する手順である。図２７では区間２に対応している。
三つ目の手順は、二つ目の手順で計算した無線帯域割り当て情報を全無線装置に配信する手順である。図２７では区間３に対応している。
つまり、ネットワーク周期内のグローバル周期の繰り返し回数は、前述の区間１から区間３までのグローバル周期数を合計した値となる。
【００９２】
〔センシング機能〕
本発明のセンシング機能とは、個々の無線装置が無線接続可能なすべての無線装置を見つけ出し、スケジューラ部が接続可能なすべての無線装置同士の組み合わせの中から、最適なネットワークトポロジを選択し、反映する機能である。
【００９３】
本発明のセンシング機能の重要なポイントとして、以下の３つが挙げられる。
・他局のＤＬ信号を受信し、データを取得する動作（センシング処理）
・取得したデータ（以降、センシングデータと呼ぶ）のスケジューラ部への通知
・収集したセンシングデータを用いた無線接続形態の最適化
【００９４】
まず、他局のＤＬ信号の受信動作について、図２８を用いて説明する。図２８は、図２０と同じネットワークトポロジで、図２０の無線帯域割り当てを行っている場合を表している。
前述のとおり、各無線装置には、グローバル周期内に自局の上位ＲＳとの通信用割り当て帯域と下位ＲＳとの通信用割り当て帯域が配置されるが、それ以外の部分は、他局同士が無線通信していることになる。そこで全無線装置が、自局用割り当て帯域以外で、他局が送信するＤＬ信号を受信する。
【００９５】
図２８のＢＳで具体的に説明すると、ＢＳとＲＳ１との通信はＦＮ＝Ｎ＋３からＮ＋５の区間で行い、ＦＮ＝ＮからＮ＋２でセンシング用のＤＬ信号を受信する。
ＤＬ信号にはＭＡＰ情報が含まれており、その中には無線装置識別子が格納されている。このため、ＤＬ信号を受信し、ＭＡＰ情報を正常に解析できた場合は、ＤＬ信号を送信した無線装置を識別できるということになる。このように、自局への無線帯域割り当てがない無線フレームで他局のＤＬ信号を受信し、ＭＡＰ情報を解析する処理を、本発明ではセンシング処理とよぶ。
【００９６】
センシング処理では、無線装置の識別子以外に、無線受信しデコードする際に計測可能な受信信号強度であるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｉｅｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）や、無線回線品質の指標となる搬送波レベル対干渉および雑音比であるＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）も、センシング処理の取得データとなる。本発明では、無線装置の識別子、ＲＳＳＩ、ＣＩＮＲ等のセンシング処理で取得できるデータを、センシングデータと呼ぶ。
【００９７】
次に、センシングデータのスケジューラ部までの通知について説明する。
前述の帯域要求情報のスケジューラ部への通知と同様に、各無線装置は、取得したセンシング情報を自局に割り当てられた無線帯域での無線通信により、無線多段中継でスケジューラ部まで通知する。
前述の無線帯域割り当て情報とグローバル周期の関係から、センシング処理によって同じ無線装置のＤＬ信号を取得することが想定される。そこで、同じ無線装置からのＤＬ信号によって取得したセンシングデータは、１つにまとめたり、ＲＳＳＩやＣＩＮＲ等は平均値を通知したり、最大値や最小値を通知するなど、各無線装置内で膨大になったセンシングデータを集約して通知してもよい。
【００９８】
次に、センシングデータを用いた無線接続形態の最適化について説明する。
無線接続形態の最適化については、以下の２点について説明する。
・ネットワークトポロジの最適化
・無線帯域の再利用（以降、リソースリユースと呼ぶ）による最適化
【００９９】
まず始めに、ネットワークトポロジの最適化について説明する。
無線多段中継のシステムにおいては、ＢＳが基準となる通信を開始した後、ＢＳ配下から順次、ＲＳが無線接続していき、多段中継の分岐を交えつつ、多段中継数を延伸しながらネットワーク規模を拡大していく。また、無線接続の分岐数には、装置としての制約や、各種無線プロトコルとしての制約が存在することもあり、必ずしも多段中継数の少ない装置を自局の上位ＲＳとして接続できないケースも発生する。
【０１００】
また、ユーザデータの収集拠点の変更や追加によっては、常に、末端ＲＳに新規ＲＳが追加されるとは限らず、無線接続しているＲＳが密集しているような地域に新規ＲＳを配置するケースも発生する。そういったケースでは、１台ずつ無線接続して構築されたネットワークトポロジが、その時点において最適なネットワークトポロジとは限らない。
そして、前述のような最適な状態ではないネットワークトポロジを見直し、最適化するために、前述のセンシングデータを用いてネットワークトポロジの再構築を行い、ネットワーク全体としての性能である遅延短縮やスループット増大を図るのが、本発明のセンシング機能である。
【０１０１】
具体的には、全無線装置の上位ＲＳと下位ＲＳの接続先を切り替える動作を行うことにあるが、その方式について説明する。
前述のとおり、スケジューラ部に全無線装置からのセンシングデータが収集されていることを前提とすると、スケジューラ部は、各無線装置の周辺にそれぞれＤＬ信号のＭＡＰ情報の解析が可能な他局がどのくらい存在するのかを把握できる状態にある。また、ＭＡＰ解析可否以外に、ＲＳＳＩやＣＩＮＲの情報を把握できている。
【０１０２】
このような状態で、スケジューラ部は各ＲＳの無線接続先の見直し処理を行い、その見直し結果が現状のネットワークトポロジと異なる部分については、スケジューラ部から対象となるＲＳへ制御情報を送信して、新しい接続先を通知する。新しい接続先を通知されたＲＳは、その制御メッセージに従い、接続先ＲＳを切り替える。
このように、通信中に集計したセンシングデータによりネットワークトポロジの再構築を行うことで、常にネットワーク全体として最適な状態を維持することが可能となる。
【０１０３】
以下、ネットワークトポロジの再構築について説明する。
図２９は、図１８と同じ無線装置配置であり、それぞれ実線と破線で無線接続の有無と無線接続の可否について示している。図３０は、図２９において実線で示した無線接続における無線帯域割り当てについて示している。
図２９から明らかなように、ＢＳから末端ＲＳのＲＳ２まで分岐なしのネットワークトポロジになっており、図３０のグローバル周期も、ＢＳから末端ＲＳまで１フレームずつ順番に割り当てた形になっている。ここで最適化すべきポイントは、ネットワーク全体のシステム容量と遅延時間である。
【０１０４】
特に末端ＲＳに注目して説明すると、末端ＲＳがクラウド側のネットワーク機器と通信する場合には、全無線装置の中継を必要とするため、全無線装置の割り当て帯域とそれに掛かる無線フレーム数を浪費してしまう。
この場合には、前記のセンシング情報がスケジューラ部まで収集できている場合には、破線の部分で無線接続できることが認識でき、さらに、各無線装置のＢＳまでのホップ数が計算できるので、ネットワークトポロジを変更することになる。
【０１０５】
図３１は、変更後のネットワークトポロジを示している。図３２は、図３１において実線で示した無線接続における無線帯域割り当てについて示している。
図３１に示されるように、ネットワークトポロジの変更後は、ＲＳ２、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６の上位ＲＳが切替わっている。ＲＳ２とＲＳ６は変更前から無線接続しているが、上位ＲＳと下位ＲＳの関係が逆転している。
このように図２９から図３１のネットワークトポロジに変更することで、ＢＳから各無線装置のホップ数が最大で２ホップとなり、無線多段中継による無線帯域と遅延時間の浪費を抑えることが可能となる。
【０１０６】
また、図３０から図３２への無線帯域割り当ての変化について説明すると、グローバル周期自体は６フレームで変化がないが、各装置とＢＳまでに無線中継するホップ数が最大で２ホップになっている。末端ＲＳであるＲＳ３、ＲＳ４は、ＲＳ１と中継するだけでＢＳとデータ授受が可能であり、末端ＲＳであるＲＳ５とＲＳ６は、ＲＳ２と中継するだけでＢＳとデータ授受が可能となっている。
【０１０７】
次に、リソースリユースの最適化について説明する。
これまでは、無線帯域割り当ての方式として、ある無線フレームには１つの無線リンクのみに使用許可を与えるような帯域割り当てを行い、他の無線装置はその無線フレームでの無線通信を禁止することで、互いの無線通信の干渉を回避する仕組みについて説明してきた。しかしながら、各無線装置の位置関係や周辺の環境によっては、互いの無線信号が干渉し合わないケースも存在するため、互いに干渉し合わない無線リンク同士に同じ無線フレームを割り当てることで、無線帯域を有効利用する機能がリソースリユースの概要である。
【０１０８】
まず、無線装置同士の無線信号の干渉有無状態について、図３３、図３４を用いて説明する。図３３は、分岐なしのネットワークトポロジにおいて、３ホップ目以降の無線リンク同士は無線信号が干渉し合わないことを示している。具体的には、ＢＳの送信信号はＲＳ２までは届くが、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５までは届かないことを表している。図３４は、各無線装置がセンシング動作で検出した無線装置を表にまとめて示している。一番左の列である「装置種別」に各無線装置を記載し、表の右側の列の「センシングで検出された無線装置」に１つ、ないし、２つ以上の無線装置を記載している。
【０１０９】
このように、分岐なしのネットワークトポロジで、図３３のように無線信号の干渉状態が整然としたケースでは、図３４にまとめたセンシング結果も見た目に分かりやすい形となる。しかしながら、分岐ありのネットワークトポロジで遮蔽物や車両のような移動する物体が周辺に存在するような都市部では、比較的複雑なセンシング結果が得られる傾向があると想定される。
【０１１０】
リソースリユースの適用前後の無線帯域割り当ての変化について、図３５と図３６を用いて説明する。
図３５は、リソースリユース適用前の無線帯域割り当てを示しており、ＢＳから末端ＲＳであるＲＳ５までは１フレームずつ順番に無線帯域が割り当てられている。グローバル周期は５フレームである。
図３６は、リソースリユース適用後の無線帯域割り当てを示しており、図３５からの変化した部分に注目すると、ＢＳからＲＳ４までは１フレームずつ順番に無線帯域が割り当てられているが、ＲＳ４とＲＳ５との通信用の無線帯域には無線フレーム番号（ＦＮ）＝Ｎ、Ｎ＋４が割り当てられている。つまり、ＦＮ＝ＮとＮ＋４は、ＢＳとＲＳ１、およびＲＳ４とＲＳ５の２つの無線リンクで同時に無線受信を行うことを表している。その結果、グローバル周期は図３５のときよりも１フレーム減り、４フレームとなっている。前述のとおり、グローバル周期が短くなることで、システム容量の増大と無線送信遅延の短縮効果が向上する。
【０１１１】
以上のように、本例の無線通信システムは、基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、１回の下り方向の無線データ伝送と１回の上り方向の無線データ伝送とを１つの無線フレームで行う。そして、移動局は、基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する１以上の他の移動局による無線中継を介して基地局と間接的に無線接続され、無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行うように構成されている。
このような構成によれば、従来のセグメント方式やＩＥＥＥ８０２．１６ｊ中継方式よりも多くの段数の無線中継を効率よく行うことができる。
【０１１２】
ここで、本例の無線通信システムには、無線中継の段数が同じ複数の無線接続で１つの無線フレームを共用し、該無線フレームの下り方向の無線データ伝送区間と上り方向の無線データ伝送区間とをそれぞれ分割して各無線接続に割り当てる構成も含まれる。このような構成によれば、１つの無線装置の配下に複数の無線装置を無線接続させるネットワークトポロジを構築する場合に、各無線装置に割り当てられる無線フレームの繰返し周期を短くすることができる。
【０１１３】
また、本例の無線通信システムでは、システム内の全ての無線装置で無線フレームの開始タイミングを同期させる必要がある。この同期処理は、各無線装置が、無線フレームの開始タイミングを衛星測位システムから取得される１秒周期の基準信号と同期させることで実現してもよく、または、各無線装置が、無線フレーム内の上り方向の無線伝送区間の送信タイミングの調整に用いられるタイミング調整値を用いて、無線フレームの開始タイミングを調整することで実現してもよい。
【０１１４】
また、本例の無線通信システムはさらに、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算するスケジューラ部を備え、各無線装置が、それぞれのユーザデータを送信するために必要な無線帯域量を含む無線帯域要求量情報をスケジューラ部に通知し、スケジューラ部が、システム内の全ての無線装置から通知される無線帯域要求量情報に基づいて、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算し、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数をシステム内の全ての無線装置に配信するように構成してもよい。これにより、システム内の全ての無線装置に、無線フレームを競合させることなく効率的に分配することが可能となる。また、無線フレームの割り当てが全ての無線装置で共有されるので、各無線装置は互いの無線通信を干渉しないように動作することができる。
【０１１５】
ここで、スケジューラ部が、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数を最小化した割り当てパターンを生成し、各無線装置が、この割り当てパターンを繰り返して適用するように構成してもよい。これにより、無線伝送の遅延の短縮する効果を得ることができる。
【０１１６】
また、各無線装置が、自身に割り当てられた無線フレーム以外の期間において、他の無線装置に割り当てられた無線フレーム内の下り方向の無線伝送区間の信号を受信し、該信号に基づいて測定される無線品質情報と、該信号に含まれる送信元の無線装置の識別情報とを含む測定情報をスケジューラ部に送信するように構成してもよい。これにより、システム内の無線接続形態の最適化に必要な情報を、システムの運用中にスケジューラ部に集約させることができる。
【０１１７】
また、スケジューラ部が、各無線装置から送信された測定情報に基づいて、システム内の一部または全部の無線装置について最適な接続形態を計算し、該計算結果に基づいて、一部または全部の無線装置に対して無線接続の切断および再接続を指示するように構成してもよい。これにより、システムとしての通信性能を常に最適な状態に維持することが可能となる。
【０１１８】
また、スケジューラ部が、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、互いの無線フレームの信号が干渉し合わない複数の無線接続に対して共通の無線フレームを割り当てるように構成してもよい。これにより、システムとしての通信容量の増大と、無線伝送の遅延の短縮化を図ることができる。
【０１１９】
なお、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
また、本発明は、上述した処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、無線装置である基地局と移動局とを備えた無線通信システムに利用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
ＢＳ：基地局、  ＭＳ：移動局、  ＲＳ：中継局
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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