(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいて、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
前記無線基地局とデータを送受信する基地局側通信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側通信部と、
前記基地局側通信部が受信した信号から、前記端末側通信部からの受信信号についての前記基地局側通信部における受信電力、および、該端末側通信部の送信電力情報を検出する基地局側制御部と、
前記端末側通信部の送受信タイミングを、前記無線基地局と同一の送受信タイミングである通常タイミングまたは該通常タイミングから反転させた送受信タイミングである反転タイミングに設定する端末側制御部と
を備え、
前記端末側制御部は、前記基地局側制御部から前記受信電力および前記送信電力情報を受け取って、該受信電力および該送信電力情報に基づいて前記端末側通信部から前記基地局側通信部への伝搬損失を算出し、前記端末側通信部の送受信タイミングを、前記伝搬損失が所定の閾値より大きい場合は前記通常タイミングに設定し、前記伝搬損失が所定の閾値以下の場合は前記反転タイミングに設定する
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線中継装置であって、前記端末側制御部は、前記受信電力と前記送信電力情報との差分から前記伝搬損失を算出することを特徴とする無線中継装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線中継装置であって、前記端末側制御部は、起動時に自動的に前記端末側通信部の送受信タイミングを設定することを特徴とする無線中継装置。
【請求項４】
ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいて、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置の無線通信方法であって、該無線中継装置は、
前記無線基地局とデータを送受信する基地局側通信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側通信部と
を備え、
前記無線中継装置は、
前記基地局側通信部が受信した信号から、前記端末側通信部からの受信信号についての前記基地局側通信部における受信電力、および、前記端末側通信部の送信電力情報を検出するステップと、
前記受信電力および前記送信電力情報に基づいて前記端末側通信部から前記基地局側通信部への伝搬損失を算出するステップと、
前記端末側通信部の送受信タイミングを、前記伝搬損失が所定の閾値より大きい場合は前記無線基地局と同一の送受信タイミングである通常タイミングに設定し、前記伝搬損失が所定の閾値以下の場合は該通常タイミングから反転させた送受信タイミングである反転タイミングに設定するステップと
を含む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、無線中継装置および無線通信方法に関し、特に、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式を採用する無線通信システムにおける無線中継装置および無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線端末が無線基地局と通信するためには、無線基地局からの無線電波が届く範囲（サービスエリア）に無線端末が位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地には障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された無線基地局からは、電波が届かない領域（例えば、建物の内部や地下）が多く存在する。特に、ＩＥＥＥ標準規格802.16eを基に規格化されたＷｉＭＡＸ（登録商標）（WiMAX：Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の高速無線通信方式においては、２．５ＧＨｚ以上の周波数帯が使用されるが、このような高周波数帯の電波は直進性が強く障害物を回りこむ性質が弱いため、障害物の影響を強く受ける。このような電波が届かない領域をカバーするため、無線基地局と無線端末との間の無線電波を中継する無線中継装置（レピータ）が必要となる。
【０００３】
無線中継装置は、サービスエリアを拡充できるという利点がある反面、無線中継装置が発する電波が他の電波との干渉を引き起こすという欠点がある。無線中継装置に起因する干渉の一つとして、無線中継装置内のドナーノード（基地局側ブロック）とサービスノード（端末側ブロック）との間の相互干渉が挙げられる。ここで、ドナーノードとは無線基地局とデータを送受信するブロックであり、サービスノードとは無線端末とデータを送受信するブロックである。
【０００４】
図５に、ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいて、無線中継装置が通常の送受信タイミングで動作している場合の、ドナーノードとサービスノードとの間の相互干渉の様子を示す。ＴＤＤ方式とは、時間を細かく区分して送信と受信とを交互に高速に切り換える方式である。
【０００５】
通常の送受信タイミング（以下、「通常タイミング」と称する）においては、無線基地局と無線中継装置のサービスノードとは送受信タイミングが揃っている。すなわち、第１期間においては、無線基地局は無線中継装置のドナーノードにダウンリンク（ＤＬ）データを送信し、無線中継装置のサービスノードは無線端末にダウンリンクデータを送信する。また、第２期間においては、無線基地局は無線中継装置のドナーノードからアップリンク（ＵＬ）データを受信し、無線中継装置のサービスノードは無線端末からアップリンクデータを受信する。
【０００６】
無線中継装置が通常タイミングで動作している場合、第１期間においては、無線基地局からのダウンリンク信号を受信中のドナーノードは、サービスノードが無線端末に送信するダウンリンク信号による干渉を受ける。また、第２期間においては、無線端末からのアップリンク信号を受信中のサービスノードは、ドナーノードが無線基地局に送信するアップリンク信号による干渉を受ける。
【０００７】
このような通常タイミング動作時の相互干渉を低減するための方法として、図６に示すような送受信タイミングで無線中継装置を動作させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該方法は、サービスノードの送受信タイミングを通常タイミングの場合の送受信タイミングから反転させた送受信タイミング（以下、「反転タイミング」と称する）とする方法である。
【０００８】
このように、無線中継装置のドナーノードとサービスノードとを同じタイミングで送信させ、また同じタイミングで受信させることにより、通常タイミング動作時に問題となるドナーノードとサービスノードとの間の相互干渉を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−５６７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、無線中継装置を反転タイミングで動作させることにより、ドナーノードとサービスノードとの間の相互干渉を解消することができる。
【００１１】
しかしながら、ＷｉＭＡＸ（登録商標）のような送信と受信のタイムスロットが非対称な通信システムにおいて無線中継装置を反転タイミングで動作させると、ダウンリンクデータの伝送量、すなわちダウンリンクデータのスループットが減少してしまうという問題が生じる。
【００１２】
この問題について、図５および図６を参照して説明する。図５および図６に示すようにタイムスロットは非対称である。第１期間の方が第２期間よりも長く、無線基地局は、第１期間にダウンリンクデータを送信し、第２期間にアップリンクデータを受信する。タイムスロットが非対称であるのは、通常、ダウンリンクデータの方がアップリンクデータよりもデータ伝送量が多いことによるものである。
【００１３】
図５に示すように無線中継装置を通常タイミングで動作させている場合は、無線基地局とサービスノードの両方ともが第１期間にダウンリンクデータを送信する。しかし、図６に示すように無線中継装置を反転タイミングで動作させている場合は、サービスノードは第２期間にダウンリンクデータを送信することになる。
【００１４】
そうすると、第２期間は第１期間よりも短いため、サービスノードは、第１期間であれば伝送できるデータ量よりも少ないデータ量のダウンリンクデータしか伝送することができない。結果的に、無線基地局もサービスノードが伝送可能な量に合わせて、ダウンリンクデータの伝送量を減らすことが必要となるため、ダウンリンクデータのスループットが低下する。
【００１５】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、サービスノードとドナーノードとの間の伝搬損失に基づいて、通常タイミングで動作させるか反転タイミングで動作させるかを選択することができる無線中継装置および無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成する第１の観点に係る無線中継装置の発明は、
ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいて、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
前記無線基地局とデータを送受信する基地局側通信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側通信部と、
前記基地局側通信部が受信した信号から、前記端末側通信部からの受信信号についての前記基地局側通信部における受信電力、および、該端末側通信部の送信電力情報を検出する基地局側制御部と、
前記端末側通信部の送受信タイミングを、前記無線基地局と同一の送受信タイミングである通常タイミングまたは該通常タイミングから反転させた送受信タイミングである反転タイミングに設定する端末側制御部と
を備え、
前記端末側制御部は、前記基地局側制御部から前記受信電力および前記送信電力情報を受け取って、該受信電力および該送信電力情報に基づいて前記端末側通信部から前記基地局側通信部への伝搬損失を算出し、前記端末側通信部の送受信タイミングを、前記伝搬損失が所定の閾値より大きい場合は前記通常タイミングに設定し、前記伝搬損失が所定の閾値以下の場合は前記反転タイミングに設定する
ことを特徴とする。
【００１８】
第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る無線中継装置であって、前記端末側制御部は、前記受信電力と前記送信電力情報との差分から前記伝搬損失を算出することを特徴とする。
【００１９】
第３の観点に係る発明は、第１または第２の観点に係る無線中継装置であって、前記端末側制御部は、起動時に自動的に前記端末側通信部の送受信タイミングを設定することを特徴とする。
【００２０】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００２１】
例えば、本発明を方法として実現させた第５の観点に係る無線通信方法の発明は、
ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいて、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置の無線通信方法であって、該無線中継装置は、
前記無線基地局とデータを送受信する基地局側通信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側通信部と
を備え、
前記無線中継装置は、
前記基地局側通信部が受信した信号から、前記端末側通信部からの受信信号についての前記基地局側通信部における受信電力、および、前記端末側通信部の送信電力情報を検出するステップと、
前記受信電力および前記送信電力情報に基づいて前記端末側通信部から前記基地局側通信部への伝搬損失を算出するステップと、
前記端末側通信部の送受信タイミングを、前記伝搬損失が所定の閾値より大きい場合は前記無線基地局と同一の送受信タイミングである通常タイミングに設定し、前記伝搬損失が所定の閾値以下の場合は該通常タイミングから反転させた送受信タイミングである反転タイミングに設定するステップと
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、サービスノードとドナーノードとの間の伝搬損失に基づいて、通常タイミングで動作させるか反転タイミングで動作させるかを選択することができる無線中継装置および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】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る無線中継装置のサービスノードとドナーノードとの間の伝搬損失の様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る無線中継装置の送受信タイミングを設定する処理を示すフローチャートである。
【図５】通常タイミングの送受信タイミングを示す図である。
【図６】反転タイミングの送受信タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略図である。無線通信システムは、無線基地局と無線端末と無線中継装置１０とから構成されている。無線中継装置１０は、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。無線中継装置１０は、ドナーノード２０とサービスノード３０とを備える。
【００２７】
まず、ドナーノード２０の機能ブロックについて説明する。ドナーノード２０は、基地局側通信部２２と基地局側制御部２４とを備える。
【００２８】
基地局側通信部２２は、アンテナを介して無線基地局とデータを送受信する。ダウンリンクデータについては、基地局側通信部２２は、第１期間に無線基地局からダウンリンクデータを無線信号として受信する。基地局側通信部２２は、無線信号をダウンコンバートしてベースバンド信号に変換し端末側通信部３２に出力する。また、アップリンクデータについては、基地局側通信部２２は、端末側通信部３２からアップリンクデータをベースバンド信号として受け取る。基地局側通信部２２は、第２期間にベースバンド信号をアップコンバートして無線信号に変換し無線基地局へ送信する。第１期間と第２期間とは交互に繰り返され、それに伴い基地局側通信部２２は無線基地局との間でダウンリンクデータの受信とアップリンクデータの送信を繰り返し実行する。
【００２９】
また、基地局側通信部２２は、サーチ時において、周辺の無線基地局および周辺の他の無線中継装置、ならびに、自身のサービスノード３０からの信号を受信する。
【００３０】
基地局側制御部２４は、基地局側通信部２２をはじめとしてドナーノード２０の全体を制御する。基地局側制御部２４は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。
【００３１】
基地局側制御部２４は、サーチ時において、端末側制御部３４からサービスノード３０の基地局ＩＤを受け取る。基地局側制御部２４は、当該基地局ＩＤに基づいて、基地局側通信部２２が受信した信号の中から、サービスノード３０からの信号のドナーノード２０における受信電力を検出する。また、基地局側制御部２４は、当該基地局ＩＤに基づいて、基地局側通信部２２が受信した信号の中から、サービスノード３０の下り電波情報（ＤＣＤ：Downlink Channel Descriptor）を検出する。下り電波情報には、サービスノード３０の送信電力情報などが含まれている。
【００３２】
続いて、サービスノード３０の機能ブロックについて説明する。サービスノード３０は、端末側通信部３２と端末側制御部３４とを備える。
【００３３】
端末側通信部３２は、アンテナを介して無線端末または他の無線中継装置とデータを送受信する。端末側通信部３２は、通常タイミングか反転タイミングのいずれかの送受信タイミングに設定され、無線端末または他の無線中継装置とデータを送受信する。
【００３４】
端末側通信部３２は、通常タイミングで動作する場合は、第１期間に無線端末または他の無線中継装置へダウンリンクデータを送信し、第２期間に無線端末または他の無線中継装置からアップリンクデータを受信する。第１期間と第２期間とは交互に繰り返され、それに伴い端末側通信部３２は無線端末または他の無線中継装置との間でダウンリンクデータの送信とアップリンクデータの受信を繰り返し実行する。
【００３５】
端末側通信部３２は、反転タイミングで動作する場合は、第１期間に無線端末または他の無線中継装置からアップリンクデータを受信し、第２期間に無線端末または他の無線中継装置へダウンリンクデータを送信する。第１期間と第２期間とは交互に繰り返され、それに伴い端末側通信部３２は無線端末または他の無線中継装置との間でアップリンクデータの受信とダウンリンクデータの送信を繰り返し実行する。
【００３６】
端末側通信部３２は、ダウンリンクデータについては、基地局側通信部２２からダウンリンクデータをベースバンド信号として受け取り、アップコンバートして無線信号に変換して無線端末または他の無線中継装置に送信する。
【００３７】
端末側通信部３２は、アップリンクデータについては、無線端末または他の無線中継装置からアップリンクデータを無線信号として受信し、ダウンコンバートしてベースバンド信号に変換して基地局側通信部２２に出力する。
【００３８】
端末側制御部３４は、端末側通信部３２をはじめとしてサービスノード３０の全体を制御する。端末側制御部３４は、ＣＰＵ等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ）によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態においては、ドナーノード２０が基地局側制御部２４を備え、サービスノード３０が端末側制御部３４を備えるというように、ドナーノード２０およびサービスノード３０の各々が制御部を備える構成として説明したが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、ドナーノード２０とサービスノード３０とを１つの制御部で制御する構成とすることもできる。
【００３９】
端末側制御部３４は、サーチ時において、基地局側制御部２４から、基地局側通信部２２がサービスノード３０から受信した信号のドナーノード２０における受信電力を受け取る。また、端末側制御部３４は、基地局側制御部２４から、基地局側通信部２２がサービスノード３０から受信した信号に含まれるサービスノード３０の送信電力情報を受け取る。
【００４０】
端末側制御部３４は、基地局側制御部２４から受け取った、ドナーノード２０における受信電力、および、サービスノード３０の送信電力情報から、サービスノード３０からドナーノード２０への経路の伝搬損失Ｌを算出する。当該伝搬損失Ｌは、図３に示すように、サービスノード３０からドナーノード２０への経路の伝搬損失である。端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌを以下の数式により算出する。
伝搬損失Ｌ＝（サービスノードの送信電力情報）−（ドナーノードにおける受信電力）
【００４１】
端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌが予め定めておいた所定の閾値より大きいか否かによって、端末側通信部３２を通常タイミングにより動作させるか反転タイミングにより動作させるかを決定する。
【００４２】
端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌが予め定めておいた所定の閾値より大きい場合は、ドナーノード２０からサービスノード３０への信号、および、サービスノード３０からドナーノード２０への信号は十分減衰しており相互干渉は許容範囲内であると判断する。その結果、端末側制御部３４は、端末側通信部３２の送受信タイミングを通常タイミングに設定する。これにより、無線中継装置１０は反転タイミングで動作する場合よりも高スループットを実現することができる。
【００４３】
端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌが予め定めておいた所定の閾値以下の場合は、ドナーノード２０とサービスノード３０との間の相互干渉は許容範囲ではないと判断する。その結果、端末側制御部３４は、端末側通信部３２の送受信タイミングを反転タイミングに設定する。これにより、無線中継装置１０はドナーノード２０とサービスノード３０との間の相互干渉を解消することができる。
【００４４】
図４のフローチャートを参照しながら、端末側制御部３４が端末側通信部３２の送受信タイミングを通常タイミングと反転タイミングのいずれかに設定する処理を説明する。無線中継装置１０は、例えば、起動時などに図４に示す処理を自動的に実行する。
【００４５】
無線中継装置１０は周辺の無線基地局等のサーチを行い、基地局側通信部２２は、周辺の無線基地局および周辺の他の無線中継装置、ならびに、自身のサービスノード３０からの信号を受信する（ステップＳ１０１）。基地局側制御部２４は、端末側制御部３４からサービスノード３０の基地局ＩＤを取得する（ステップＳ１０２）。
【００４６】
基地局側制御部２４は、サービスノード３０の基地局ＩＤに基づいて、基地局側通信部２２が受信している信号から、サービスノード３０からのドナーノード２０における受信電力を検出する（ステップＳ１０３）。基地局側制御部２４は、当該基地局ＩＤに基づいて、基地局側通信部２２の受信信号に含まれるサービスノード３０の送信出力情報を検出する（ステップＳ１０４）。
【００４７】
端末側制御部３４は、基地局側制御部２４から、ドナーノード２０における受信電力およびサービスノード３０の送信電力情報を受け取り、伝搬損失Ｌを算出する（ステップＳ１０５）。端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌを予め定めておいた所定の閾値と比較する（ステップＳ１０６）。
【００４８】
端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌが所定の閾値より大きい場合、端末側通信部３２の送受信タイミングを通常タイミングに設定する（ステップＳ１０７）。端末側制御部３４は、伝搬損失Ｌが所定の閾値以下の場合、端末側通信部３２の送受信タイミングを反転タイミングに設定する（ステップＳ１０８）。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、無線中継装置１０は、サービスノード３０からドナーノード２０への伝搬損失を算出することができる。当該伝搬損失の大きさからサービスノード３０とドナーノード２０との間の相互干渉が許容範囲内であると判断した場合は、通常タイミングを選択することにより高スループットを実現することができる。
【００５０】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  無線中継装置
２０  ドナーノード
２２  基地局側通信部
２４  基地局側制御部
３０  サービスノード
３２  端末側通信部
３４  端末側制御部
【図１】
0005759309.tif 000002
【図２】
0005759309.tif 000003
【図３】
0005759309.tif 000004
【図４】
0005759309.tif 000005
【図５】
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【図６】
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