(57)【要約】【課題】中継局の基地局部間の干渉を低減することができ、中継局の設置環境に於ける無線端末のスループットの劣化を最小限にすることが可能な中継局、無線通信システム、および無線通信方法を提供する。【解決手段】基地局１０２と無線端末１０４との間で送受信される無線信号を中継する中継局１１０であって、基地局と通信する端末部１２０と、無線端末と通信する基地局部１３０とを備え、基地局部の制御部は、端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と無線端末との間で送受信される無線信号を中継する中継局であって、
基地局と通信する端末部と、
無線端末と通信する基地局部とを備え、
前記基地局部の制御部は、前記端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて前記基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限することを特徴とする中継局。
【請求項２】
前記基地局部の制御部は、隣接する中継局と異なる周波数または時間、もしくはフレームに制限することにより、該隣接する中継局との干渉を回避することを特徴とする請求項１に記載の中継局。
【請求項３】
基地局と中継局と無線端末とから構成される無線通信システムであって、
前記中継局は、
基地局と通信する端末部と、
無線端末と通信する基地局部とを備え、
前記基地局部の制御部は、前記端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて前記基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
基地局と中継局と無線端末とによって実施される無線通信方法であって、
前記中継局は、
基地局と通信する端末部と、
無線端末と通信する基地局部とを備え、
前記基地局部の制御部は、前記端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて前記基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限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、中継局の基地局部間の干渉を低減することが可能な中継局、無線通信システム、および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳや携帯電話などの無線端末は、一般に基地局を介してネットワークに接続されている。また電波が届きにくい商業施設または地下道や、基地局用のＩＳＤＮ回線や光回線などを敷設することが難しい山間部などでは、中継局を設置する場合がある。中継局は端末部と基地局部を有し、端末部が無線端末として基地局と接続し、基地局部が基地局として無線端末と接続し、これらの通信の中継を行う。
【０００３】
特許文献１には、基地局側周波数帯域で基地局と無線信号を送受信する基地局側通信部（端末部）と、基地局側周波数帯域と異なる複数の使用可能周波数帯域のいずれかで移動局と無線信号を送受信する移動局側通信部（基地局部）とを備えた中継局が記載されている。なお特許文献１に記載の中継局は、移動局側通信部が、使用可能周波数帯域各々で無線信号が送信された場合の移動局の通信品質値を受信すると、当該通信品質値を記憶する記憶部と、使用可能周波数帯域のうちのある暫定周波数帯域の通信品質値が通信品質閾値以上である場合、当該暫定周波数帯域で無線信号を送受信するように移動局側通信部を制御する制御部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０９８５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中継局を商業ビルや商業施設等の屋内に導入する場合、壁などの障害物により無線伝搬が遮られるため、複数台の中継局を設置する必要がある。しかし、中継局は基地局からの電波を受けるために窓際に設置される場合が多く、屋内の多くの箇所に電波を届かせるために多くの中継局を設置すると、中継局同士では電波が届いてしまう。
【０００６】
そして、中継局が使用可能な無線チャネル数には限りがあり、複数の中継局の基地局部が同一チャネルを使用することになり、干渉が発生してしまうという問題がある。すると、屋内の通信可能なエリアが確保できる代わりに、無線端末のスループットが低くなる傾向があった。
【０００７】
なお、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）の基地局ではＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）技術により、データ領域を分割して割り当てる技術が実用化され、基地局部から遠方にいる端末のデータ領域を分割することにより干渉を抑圧することが可能となっている。しかしながら中継局においてこの技術を導入しようとすると、中継局を統括する集中制御局が必要となり、大規模な設備を導入することが必要になってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、中継局の基地局部間の干渉を低減することができ、中継局の設置環境に於ける無線端末のスループットの劣化を最小限にすることが可能な中継局、無線通信システム、および無線通信方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、基地局と無線端末との間で送受信される無線信号を中継する中継局であって、基地局と通信する端末部と、無線端末と通信する基地局部とを備え、基地局部の制御部は、端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限することを特徴とする。
【００１０】
基地局部の制御部は、隣接する中継局と異なる周波数または時間、もしくはフレームに制限することにより、該隣接する中継局との干渉を回避することが望ましい。
【００１１】
本発明の他の代表的な構成は、基地局と中継局と無線端末とから構成される無線通信システムであって、中継局は、基地局と通信する端末部と、無線端末と通信する基地局部とを備え、基地局部の制御部は、端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の代表的な構成は、基地局と中継局と無線端末とによって実施される無線通信方法であって、中継局は、基地局と通信する端末部と、無線端末と通信する基地局部とを備え、基地局部の制御部は、端末部における無線品質から該端末部の最大スループットを算出し、該最大スループットに応じて基地局部で使用する周波数または時間、もしくはフレームを制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中継局の基地局部間の干渉を低減することができ、中継局の設置環境に於ける無線端末のスループットの劣化を最小限にすることができる。また、中継局のソフトウエア変更により実現できるため、安価に導入可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】無線通信システムの概略構成図である。
【図２】中継局の概略構成を説明する図である。
【図３】無線通信方法について説明するフローチャートである。
【図４】変換テーブルの例を示す図である。
【図５】領域について説明する図である。
【図６】第２実施形態にかかる変換テーブルの例を示す図である。
【図７】フレームの制限について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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過ぎず、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、本明細書及び図面において、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。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は無線通信システムの概略構成図である。図１に示す無線通信システム１００において、基地局１０２は、ＰＨＳや携帯電話などの広域通信網に接続されている。基地局１０２には２つの中継局１１０ａ、１１０ｂが端末として接続されている。中継局１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ無線端末１０４ａ、１０４ｂと基地局として接続している。すなわち中継局１１０ａ、１１０ｂは、基地局１０２と無線端末１０４ａ、１０４ｂとの通信をそれぞれ中継している。以下の説明において、中継局１１０ａ、１１０ｂを区別しない説明においては単に中継局１１０と称する。同様に、無線端末１０４ａ、１０４ｂを区別しない説明においては単に無線端末１０４と称する。
【００１７】
図２は中継局の概略構成を説明する図である。中継局１１０は、基地局１０２と通信する端末部１２０と、無線端末１０４と通信する基地局部１３０とを備えている。端末部１２０は、ＲＦ回路を含む無線処理部１２２、所定の変調方式を用いて符号化および復号を行うデジタル処理部１２４、およびデジタル処理部１２４を制御する制御部１２６を備えている。同様に基地局部１３０も、無線処理部１３２、デジタル処理部１３４、制御部１３６を備えている。中継局１１０は、デジタル処理部１２４、１３４によって一方の信号をいったん復号し、ふたたび符号化してから送信する再生型無線中継局である。
【００１８】
ここで図１に示すように、中継局１１０ａ、１１０ｂと基地局１０２とは、システムが使用可能な周波数の一部である第１周波数を使用して通信を行っているものとする。一方中継局１１０ａ、１１０ｂと無線端末１０４ａ、１０４ｂとは、第１周波数とは異なる周波数である第２周波数を使用して通信を行っているものとする。図１で点線は中継局１１０ａ、１１０ｂの基地局部１３０によるカバーエリアを示していて、同一チャネル（同じ周波数）を使用していることから、カバーエリアが重なっている一では干渉が発生している。むろん中継局１１０ａ、１１０ｂが異なる周波数を用いれば干渉は発生しないのであるが、多数の中継局１１０が近接することによって、同一チャネルを使用する中継局１１０が近接してしまっている状態を想定している。
【００１９】
そこで本実施形態では、中継局１１０の端末部１２０と基地局１０２との間の通信品質が中継局１１０全体のスループットの上限となることを利用し、端末部１２０の無線品質から最大スループットを計算する。そして、中継局１１０の基地局部１３０で過剰となるスループットに相当する周波数または時間、もしくはフレームを制限することにより、中継局１１０の基地局部１３０間での干渉を低下させる。
【００２０】
図３は無線通信方法について説明するフローチャートである。まず中継局１１０の端末部１２０が基地局１０２と接続する(ステップ２０２)。接続後、中継局１１０の端末部１２０の制御部１２６がＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波レベル対干渉・雑音比）とＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）を取得する（ステップ２０４）。そして制御部１２６は、基地局１０２の制御部にＣＩＮＲとＲＳＳＩを転送する（ステップ２０６）。そして基地局１０２と中継局１１０の間（上流側）で、ＣＩＮＲに基づいて下り方向（基地局から中継局）の変調方式が決定され、ＲＳＳＩに基づいて上り方向（中継局から基地局）の変調方式が決定される（ステップ２０８）。これにより中継局１１０の上流側の最大スループットも決定される。
【００２１】
ここで基地局部１３０の制御部１３６は、端末部１２０における無線品質（ＣＩＮＲ、ＲＳＳＩ）から端末部１２０の（上流側の）下りと上りの最大スループットを算出する（ステップ２１０）。また、最大スループットに応じて基地局部１３０と無線端末１０４の間で使用する周波数または時間を制限することにより、基地局部１３０の（下流側の）スループットを制限する（ステップ２１２）。最大スループットの算出と制限のパターンについては、基地局部１３０に記憶部１４２を備えていて、記憶部１４２に記憶された変換テーブルを参照する。
【００２２】
図４は変換テーブルの例を示す図であって、図４（ａ）はある中継局の変換テーブルの例、図４（ｂ）は隣接する他の中継局の変換テーブルの例を示している。図４（ａ）（ｂ）のいずれにおいても、ＣＩＮＲは下り方向、ＲＳＳＩは上り方向について定義している。そしてＣＩＮＲとＲＳＳＩのそれぞれの値（範囲）に対して、最大スループットの値と、領域割当パターンとを定義している。
【００２３】
図５は領域について説明する図である。図５ではＴＤＤ（Time Division Duplex）のパケットを示していて、本来はＤＬデータ部（ダウンロードデータ部）およびＵＬデータ部（アップロードデータ部）は１組の中継局１１０と無線端末１０４が全領域でデータを送信する。これを本発明では周波数軸方向にも時間軸方向にも複数に分割し、複数の領域を構成する。なおＴＤＤの他に、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）でも同様にしてデータ領域を複数の領域に分割することができる。
【００２４】
そして図４に示すように、最大スループットが大きいほど、多くの領域を使用するように割り当てる。そして図４（ａ）（ｂ）を比較するとわかるように、隣接する中継局では領域が重複しないように変換テーブルに記憶しておく。図４に示す変換テーブルは、中継局１１０に設定されるシステムパラメータによって修正することができる。
【００２５】
なお図５で示したパケットの分割はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）で使用されているサブチャネルのように規格化されたものではなく、制限する領域については「単にデータを送信しない（電波を吹かない）」という処理を行う。したがってそれぞれの中継局１１０ａ、１１０ｂおよび無線端末１０４ａ、１０４ｂは、パケットに共通するプリアンブルやマッピングデータは重複して送信する。しかしこれらのパケットヘッダは干渉に強い変調方式（具体例としてＱＰＳＫ）で送信されるため、支障なく通信を行うことができる。
【００２６】
また、図５では周波数軸方向にも時間軸方向にも複数に分割して示しているが、周波数軸方向のみに複数に分割して制限してもよく（サブキャリアに分割）、時間軸方向のみに複数に分割して制限してもよい。
【００２７】
中継局１１０の基地局部１３０は、通信の再送が発生した場合、ＣＩＮＲまたはＲＳＳＩが悪くなったとみなして割当パターンの下位を使用し、さらに領域を減少させてもよい。領域の減少により再送が減った場合、減少した割当パターンを維持する。領域の減少により再送回数が減少しない場合、再送の原因が干渉ではないと判断し、当初の割当パターンを使用して通信を継続する。
【００２８】
上記のようにして、端末部の最大スループットに応じて基地局部が送信に使用する領域を制限することにより、隣接する中継局の基地局部間の干渉を低減することができ、中継局の設置環境に於ける無線端末のスループットの劣化を最小限にすることができる。なお、上記の制限により基地局部と無線端末の間の最大スループットは低下することになるが、端末部の最大スループットがそもそも大きくないのであるから、制限しても無線端末のスループットを低下させることはない。むしろ干渉を回避することから多値変調を積極的に使用することができ、結果的に無線端末のスループットを向上させることが可能である。また、中継局のソフトウエア変更により実現できるため、安価に導入可能となる。
【００２９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
第１実施形態は、端末部側の最大スループットに応じて基地局部側の周波数または時間を制限する例を示した。第２実施形態は基地局部側のフレームを制限する例である。ここでフレームの制限とは、中継局１１０の基地局部１３０と無線端末１０４との間で、一部のフレームを間欠的に未使用とすることである。
【００３１】
図６は第２実施形態にかかる変換テーブルの例を示す図であって、図６（ａ）はある中継局の変換テーブルの例、図６（ｂ）は隣接する他の中継局の変換テーブルの例を示している。図４に示した変換テーブルと同様に、ＣＩＮＲとＲＳＳＩのそれぞれの値（範囲）に対して、最大スループットの値を定義し、これに対応するフレーム割当パターンを定義している。
【００３２】
図７はフレームの制限について説明する図である。図７に示すようにフレームには、隣接する周囲の最大スループットに応じて繰り返しパターンを変更している。
【００３３】
基地局部１３０の制御部１３６は、端末部１２０の制御部１２６から無線品質を取得し、記憶部１４２の図６（ａ）に示す変換テーブルを参照して、端末部１２０の最大スループットを算出する。また、最大スループットに応じて基地局部１３０と無線端末１０４の間で使用するフレーム割当パターンを取得し、基地局部１３０の（下流側の）スループットを制限する。
【００３４】
一方、隣接する他の中継局１１０の基地局部１３０では、図６（ｂ）に示す変換テーブルを参照して、フレーム割当パターンを取得する。これにより、隣接する中継局１１０の基地局部間の干渉を回避することができる。
【００３５】
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、本発明は係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】
【００３６】
本発明は、中継局の基地局部間の干渉を低減する中継局、無線通信システム、および無線通信方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１００…無線通信システム、１０２…基地局、１０４…無線端末、１１０…中継局、１２０…端末部、１２２…無線処理部、１２４…デジタル処理部、１２６…制御部、１３０…基地局部、１３２…無線処理部、１３４…デジタル処理部、１３６…制御部、１４０…スループット制限部、１４２…記憶部
【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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