(57)【要約】【課題】マルチホップモバイルリレーシステムにおいてマルチホップまたはシングルホップで接続された中継局による帯域幅アロケーションを再使用するマルチホップモバイルリレーシステムを提供することである。【解決手段】マルチホップモバイルリレーシステムは、マルチホップシーケンス中に複数のステーションを有し、前記マルチホップシーケンス中のステーションは同じ帯域幅を再使用し、再使用するステーションは干渉が起こらないように物理的に離れている。【選択図】図５
2008199579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップモバイルリレーシステムであって、
マルチホップシーケンス中に複数のステーションを有し、
前記マルチホップシーケンス中のステーションは同じ帯域幅を再使用し、再使用するステーションは干渉が起こらないように物理的に離れているマルチホップモバイルリレーシステム。
【請求項２】
マルチホップモバイルリレーシステムであって、
第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを有し、
前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当て、前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当て、前記第１の帯域幅を前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローに再使用するマルチホップモバイルリレーシステム。
【請求項３】
マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
マルチホップシーケンス中に複数のステーションを設ける段階と、
前記マルチホップシーケンス中の干渉を起こさない物理的に離れた２つのステーションを選択する段階と、
前記物理的に離れたステーションにおいて同一の帯域幅を再使用する段階とを有する方法。
【請求項４】
マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを設ける段階と、
前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる段階と、
前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる段階と、
前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローで前記第１の帯域幅を再使用する段階とを有する方法。
【請求項５】
マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムであって、
マルチホップシーケンス中に複数のステーションを設ける手段と、
前記マルチホップシーケンス中の干渉を起こさない物理的に離れた２つのステーションを選択する手段と、
前記物理的に離れたステーションにおいて同一の帯域幅を再使用する手段とを有するシステム。
【請求項６】
マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムであって、
第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを設ける手段と、
前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる手段と、
前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる手段と、
前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローで前記第１の帯域幅を再使用する手段とを有するシステム。
【請求項７】
マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムであって、
すべてのルートブランチを見つける手段と、
すべてのデータフローを見つける手段と、
前記ルートブランチにおけるステーションの順序ですべてのステーションをリストする手段と、
いずれかのステーションと重なっているすべてのステーションを見つける手段と、
新しい帯域幅アロケーションを作る手段と、
２つのステーションのカバレッジエリアの分離基準に基づき既存のアロケーションを再使用する手段とを有するシステム。
【請求項８】
マルチホップモバイルリレーシステムであって、
基地局と第１の中継局と第２の中継局と移動局とを有し、
第１の帯域幅を用いて前記基地局から前記第１の中継局にデータフローを送信し、
第２の帯域幅を用いて前記第１の中継局から前記第２の中継局にデータフローを送信し、
前記第１の帯域幅を再使用して前記第２の中継局から移動局にデータフローを送信し、
前記基地局のカバレッジエリアは前記第２の中継局のカバレッジエリアと重ならないシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチホップモバイルリレーシステムに関し、特にマルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅（bandwidth）の再使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークはますます普及しつつあり、一般的には基地局（BS、base  station）を含み、その基地局がその周りのセルエリア（cell  area）にサービスを提供する。加入者局（SS、subscriber  stations）は例えば移動局（MS、mobile  stations）、携帯電話、ノートブックコンピュータ等であるが、これらは基地局のサービスエリアにいるときにその基地局と通信することができる。ある種の無線通信ネットワークにおいては、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準では、基地局のサービスエリアを拡張するために中継局（ＲＳ、relay  stations）を設けている。
【０００３】
他の種類の無線通信ネットワークでは、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅ拡張標準（ＩＥＥＥ８０２．１６ｊと呼ばれている）では、複数の中継局をマルチホップモバイルリレー（ＭＭＲ、multi-hop  mobile  relay）環境で動作させて使用する。本明細書では、便利なので、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ  ２００４年標準とＩＥＥＥ８０２．１６ｅの２００５年の拡張（ＩＥＥＥ８０２．１６ｊとして知られている）で使用されている用語（略語も含む）を使用するが、本願発明の適用範囲をこれらの標準に限定することを意図するものではない。
【０００４】
「マルチホップモバイルリレー（multi-hop  mobile  relay）」と「中継局（relay  station）」という用語は互換的に使用するが、ある意味ではマルチホップモバイルリレーは規格を意味し、中継局はマルチホップモバイルリレー規格で規定された局（station）を意味する。
【０００５】
中継局の目的は基地局の無線通信のカバレッジ（coverage）を拡張することである。中継局は基地局のローコストの代替品でなければならない。必要とされるカバレッジの拡張が比較的小さいときに使用されるものだからである。さらに、中継局のコストが基地局のコストに近ければ、基地局のその他の機能を割愛する理由は小さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチホップモバイルリレーシステムにおいてマルチホップまたはシングルホップ（single-hop）で接続された中継局による帯域幅アロケーションを再使用するマルチホップモバイルリレーシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムは、マルチホップシーケンス中に複数のステーションを有し、前記マルチホップシーケンス中のステーションは同じ帯域幅を再使用し、再使用するステーションは干渉が起こらないように物理的に離れている。
【０００８】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムは、第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを有し、前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当て、前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当て、前記第１の帯域幅を前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローに再使用する。
【０００９】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法は、マルチホップシーケンス中に複数のステーションを設ける段階と、前記マルチホップシーケンス中の干渉を起こさない物理的に離れた２つのステーションを選択する段階と、前記物理的に離れたステーションにおいて同一の帯域幅を再使用する段階とを有する。
【００１０】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法は、第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを設ける段階と、前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる段階と、前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる段階と、前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローで前記第１の帯域幅を再使用する段階とを有する。
【００１１】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムは、マルチホップシーケンス中に複数のステーションを設ける手段と、前記マルチホップシーケンス中の干渉を起こさない物理的に離れた２つのステーションを選択する手段と、前記物理的に離れたステーションにおいて同一の帯域幅を再使用する手段とを有する。
【００１２】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムは、第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを設ける手段と、前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる手段と、前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる手段と、前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローで前記第１の帯域幅を再使用する手段とを有する。
【００１３】
本発明の様々な実施形態によれば、マルチホップモバイルリレーシステムは、基地局と第１の中継局と第２の中継局と移動局とを有し、第１の帯域幅を用いて前記基地局から前記第１の中継局にデータフローを送信し、第２の帯域幅を用いて前記第１の中継局から前記第２の中継局にデータフローを送信し、前記第１の帯域幅を再使用して前記第２の中継局から移動局にデータフローを送信し、前記基地局と前記第２の中継局は互いに干渉を起こさないように物理的に離れている。
【００１４】
本発明の上記の実施形態は例であり、本発明のすべての実施形態は上記の特徴を含むようには限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の例は添付した図面に示した。同じ要素には図面を通して同じ参照数字を付した。
【００１６】
中継局は基地局と移動局の間の中間局であってもよい。中継局は基地局と移動局の間でデータを転送する。データ転送は移動局が基地局と直接通信できないときに必要である。
【００１７】
中継局の一機能は、基地局と加入者局（移動局、携帯電話、ノートブックコンピュータ等）との間でアクティブサービスフローの形でデータを転送することである。アクティブサービスフロー（active  service  flows）は、基地局と移動局との間で双方向で伝送される。理想的には、サービスフローの転送は移動局に見える（transparent）ように行われるべきである。（サービスフローはＩＥＥＥ８０２．１６標準に基づく用語である。ユーザが決めたアプリケーションに属するデータのフローである。）
マルチホップモバイルリレーオプション（multi-hop  mobile  relay  option）を有するシステムにより、移動局がサポートされなくならないようにすべきである。これは、既存の移動局がマルチホップモバイルリレーオプションと互換性があるべきだということを意味している。このように、中継局はＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準のフレームワークにおいても動作すべきである。
【００１８】
２つ以上の中継局が基地局に接続できる。１つの基地局に接続できる中継局の数には決まった限度はないが、利用できる帯域幅による限度はある。複数の中継局をチェーン化、すなわちマルチホップにすることもできる。チェーン化は中継局を他の中継局に接続することである。中継局をマルチホップで接続することにより、１つの中継局だけを使用するより無線カバレッジ（radio  coverage）をより長く拡張することができる。
【００１９】
しかし、基地局に中継局を足すと帯域幅の効率が下がる。中継局を足すことにより帯域幅の効率が下がるのは、その中継局にデータを伝送しそれを再送信するために、足された各中継局が別々の帯域幅のアロケーション（allocation）を必要とするからである。例えば、基地局に接続された中継局にデータを送信し、そのデータを再送信するために別々の帯域幅のアロケーションが必要である。基地局と中継局のリンクに１つのアロケーションを要し、中継局と移動局のリンクにもう１つのアロケーションを要するからである。このように、追加される各中継局は同じデータに対して帯域幅アロケーションが必要となる。
【００２０】
しかし、上記の２つのアロケーションはＯＦＤＭＡの時間・周波数２次元帯域幅空間において同じ大きさである必要はない。その理由は、２つのリンクで使用される送信パラメータ（変調、ＦＥＣ、サブキャリアパーミュテーション等）は異なるからである。データの大きさのみが、ＭＡＣ（media  access  control）レベルにおけるバイト数の点について言えば、１つのデータフローで同じである必要がある。
【００２１】
チェーンに追加された各中継局は上記のように必要な帯域幅を約２倍に増やすので、マルチホッピング（multi-hopping）により公比が２の等比数列で利用可能な帯域幅が減少するように見えるしかし、帯域幅を再使用すると、マルチホッピングにより公比が２の等比数列で帯域幅が減少することはなくなる。その場合、マルチホップリレーシステムで使用される帯域幅の減少は中継局の数に比例する（後で詳しく説明する）。
【００２２】
本発明のいろいろな実施形態により、マルチホップモバイルリレーシステムにおいてマルチホップまたはシングルホップ（single-hop）で接続された中継局による帯域幅アロケーションを再使用するマルチホップモバイルリレーシステムが提供される。
【００２３】
本発明のいろいろな実施形態により帯域幅再使用の正しさの基準が提供される。
【００２４】
本発明のいろいろな実施形態により、マルチホップモバイルリレーシステムにおいて帯域幅のアロケーションを再使用できるアルゴリズムが提供される。
【００２５】
上記のアルゴリズムの場合、マルチホップモバイルリレーシステムは静的である必要はなく、動的に変化してもよい。すなわち、中継局の数やその相互接続が時間的に変化してもよい。変化するたびにアルゴリズムを最適用するだけでよい。
【００２６】
上記のアルゴリズムを使用して再使用する帯域幅を決定するが、その決定は、セル（cell）全体、すなわち基地局とその下の中継局を含むサブシステムで行ってもよいし、いずれかの中継局とその下の中継局が形成するサブセル（sub-cell）で行ってもよい。後者は、帯域幅アロケーションの決定が基地局に分散しているだけでなく、一部または全部の中継局にも分散しているマルチホップモバイルリレーシステムで使用してもよい。
【００２７】
図１は、マルチホップモバイルリレーステーションシステム１００の一例を示す図である。ワンホップリレーステーションシステム１００では、基地局１０８の無線カバレッジは中継局１１０により広がるが、本発明は中継局により広げられた基地局に限定はされない。中継局１１０は、基地局１０８と無線チャンネルを共有するが、本発明は基地局と無線チャンネルを共有する中継局には限定されない。基地局１０８は送信カバレッジ１０２を有し、その範囲内の移動局（例えば、移動局１０６）や中継局（例えば、中継局１１０）と通信する。
【００２８】
中継局１１０のアップリンク方向１１４はそのアップリンク送信カバレッジ１１２とほぼ同一の広がりをもつように見えるが、本発明はアップリンク送信カバレッジとほぼ同一の広がりをもつ中継局のアップリンク方向には限定されない。基地局１０８は中継局１１０のアップリンク送信カバレッジ１１２内にあることが分かる。反対に、中継局１１０のダウンリンク方向１１６はそのダウンリンク送信カバレッジ１０４とほぼ同一の広がりをもつように見えるが、本発明はダウンリンク送信カバレッジとほぼ同一の広がりをもつ中継局のダウンリンク方向には限定されない。移動局１１８と１２０は中継局１１０のダウンリンク送信カバレッジ１０４内にあることが分かる。
【００２９】
中継局１１０は２つの通信サイドを有するが、本発明は２つの通信サイドを有する中継局には限定されない。一方の通信サイド（communication  side）は基地局または親中継局（中継局のホップ数が高い場合。図示せず）との通信専用である。このように、一方の通信サイドはアップリンク方向１１４専用である。反対に、もう一方の通信サイドは移動局及び子中継局（すなわち、ホップ数が高く所定の中継局と直接または他の中継局を介して接続された中継局、本図には図示せず）との通信専用であってもよい。このように、もう一方の通信サイドはダウンリンク方向１１６専用であってもよい。
【００３０】
送受信を両方の通信サイドで行おうが、一方の通信サイドで行おうが、中継局１１０は信号を同時に送受信できなくてもよい。このように、中継局１１０に必要な無線周波数（ＲＦ）モジュールは１つだけであるが、本発明は無線周波数モジュールが１つだけの中継局には限定されない。一般的に、２つの通信サイドの送信パワーは同じでなくてもよい。
【００３１】
中継局１１０の一方の通信サイドにおける通信が他方の通信サイドにおける通信よりも効率的であってもよい。具体的に、一般的には、基地局１０８と通信する方のサイドの通信は、移動局や他の中継局と通信する方のサイドの通信よりも効率的である。中継局の一方のサイドにおける通信をより効率的にできると、使用すべき帯域幅の大きさを節約することができる。しかし、必要な帯域幅は、依然として基地局と移動局の間の直接通信に必要な帯域幅の約２倍である。この２倍の帯域幅（duplication  of  bandwidth）はアップリンク方向１１２とダウンリンク方向１１６の両方で必要である。
【００３２】
図２は、中継局がアップリンク通信とダウンリンク通信に使用する１つのＯＦＤＭＡフレーム空間２００における空間アロケーションの一例を示す図である。図２において、ダウンリンクアロケーション２０２にはダウンリンクアロケーション２０４が伴い、アップリンクアロケーション２０６にはアップリンクアロケーション２０８が伴う。帯域幅アロケーションはフレーム２００の帯域幅空間のどこにあってもよい。さらに、ダウンリンクアロケーション２０２は基地局または親中継局から中継局へのダウンリンク方向用になっていることが分かる。同様にアロケーション２０４は中継局から移動局または子中継局（subordinate  relay  station）へのダウンリンク方向用である。一方、アロケーション２０８は、移動局や子中継局と中継局との間のアップリンク方向用である。同様に、アロケーション２０６は、中継局と基地局または親中継局との間のアップリンク方向用である。
【００３３】
ここで説明するアロケーションはダウンリンクアロケーションとアップリンクアロケーションにほぼ等しく適用できる。ここで提供するアイデアはダウンリンクアロケーションとアップリンクアロケーションの両方に等しく適用可能だからである。さらに、「アロケーション」という用語は、フレーム帯域幅空間の一領域や一エリアだけではなく、より一般的な意味で使用される。アロケーションにはダウンリンクとアップリンクの両方で使用されるかかる領域が含まれるとみなしてもよい。
【００３４】
図２においては、例えば、中継局と基地局の間のアロケーションは、ダウンリンク領域２０２とアップリンク領域２０６により構成されていることが分かる。これらをアロケーションＡ１及びＡ２と呼ぶ。アロケーションの目的は、基地局による中継局とのデータの交換である。このように、基地局がアロケーションを使用して、中継局がカバー（cover）しているエリアにサービスを提供することができる。
【００３５】
同様に、中継局と移動局または子中継局との間のアロケーションはダウンリンク領域２０４及びアップリンク領域２０８（それぞれ、アロケーションＢ１及びＢ２と呼ぶ）により構成されていることが分かるが、このアロケーションの目的は、中継局の観点から中継局がカバーしているエリアにサービスを提供することである。特に、中継局の周りのアロケーションを使用してその範囲にある移動局及びその他の中継局と通信する中継局を使用するとき、この２種類のアロケーションの各々が必要である。
【００３６】
ダウンリンクアロケーションとアップリンクアロケーションの区別は省略してもよい。上記の例では、２つのアロケーションＡ１とＡ２について説明せずに、１つのアロケーション「Ａ」で代表させる。同様に、アロケーションＢ１とＢ２は１つのアロケーションＢとして取り扱う。１つの中継局が使用するアップリンクとダウンリンクのアロケーションを１つにする（combining）必要はないが、後で帯域幅の再使用手順の説明を簡単にするために１つのものとして扱うこともある。
【００３７】
上記の例で導入した２つのアロケーションＡとＢは、上述した、中継局の使用には一般的に２つのアロケーション（例えば、ＡとＢ）が必要であることの一例である。アロケーションＡは親中継局がデータを送受信するのに必要であり、アロケーションＢは中継局がデータを移動局または子中継局に送受信するのに必要である。
【００３８】
もう１つの簡略化として、ここでは、上記のアロケーションＡは親局が有する（または使用する）とみなし、上記のアロケーションＢは所定の中継局が使用するとみなす。この約束は（「所定」局である）基地局にも適用するが、この場合、アロケーションＡはなく、アロケーションＢのみがある。その理由は、（少なくともここで使っている意味では）基地局には親局がないからである。この約束に従って以下の帯域幅の再使用手順の説明を簡略化する。
【００３９】
図３Ａ乃至図３Ｄに、マルチホップリレーステーション（中継局）システムの無線カバレッジの一例を示す。図３Ａ乃至図３Ｄにおいて、図を分かりにくくしないように、中継局３１４と中継局３１８のそれぞれアップリンク送信カバレッジ３３４と３３６のみを示した。他の中継局については、アップリンクカバレッジは、マルチホップリンクにおける前の中継局のダウンリンク送信カバレッジとほぼ一致すると考えてよい。
【００４０】
同様に、移動局のアップリンク送信カバレッジを示していないが、各移動局（mobile  station）のアップリンク送信カバレッジはその移動局が接続されている中継局や基地局を十分カバーする大きさであると考えてよい。このように、中継局または基地局に接続されているすべての移動局を考えると、すべての移動局のアップリンク送信カバレッジと子中継局のアップリンク送信カバレッジを併せると、それらを制御している中継局や基地局のダウンリンク送信カバレッジとほぼ同じである。
【００４１】
中継局（及び移動局）のアップリンク送信カバレッジは、以下の図面では省略し、図を分かりにくくしないようにする。中継局（及び移動局）のアップリンク送信カバレッジの目的と重要性は、ステーション（局）のダウンリンク送信カバレッジを考慮すれば済むからである（前の段落で説明したように、ダウンリンクアロケーションとアップリンクアロケーションを区別しないのと同様である）。
【００４２】
マルチホップリレーステーションシステム３００では、基地局３１２の無線カバレッジは中継局３１４と３１８により広がるが、本発明は基地局の無線カバレッジが中継局により広げられる場合に限定されない。中継局３１４と３１８は、基地局３１２と無線チャンネルを共有するが、本発明は中継局が基地局と無線チャンネルを共有する場合に限定されない。基地局３１２は（ダウンリンク）送信カバレッジ３０２を有し、その範囲内の移動局（例えば、移動局３２０）や中継局（例えば、中継局３１４及び３１８）と通信する。
【００４３】
中継局３１４はアップリンク送信カバレッジ３３４を有し、基地局３１２と通信する。基地局３１２が中継局３１４のアップリンク送信カバレッジ３３４の中にあることが分かる。また、中継局３１４はダウンリンク送信カバレッジ３０４を有し、例えば移動局３１６と通信するが、本発明は中継局が移動局と通信する場合に限定されない。移動局３１６がダウンリンク送信カバレッジ３０４の中にあることが分かる。このように、移動局３１６は中継局３１４を介して基地局３１２と通信できるが、本発明は移動局が中継局を介して基地局と通信する場合に限定されない。
【００４４】
同様に、中継局３１８はアップリンク送信カバレッジ３３６を有し、基地局３１２と通信する。基地局３１２が中継局３１８のアップリンク送信カバレッジ３３６の中にあることが分かる。また、中継局３１８はダウンリンク送信カバレッジ３０６を有し、例えば中継局３２４及び移動局３２２と通信する。中継局３２４と移動局３２２は中継局３１８のダウンリンク送信カバレッジ３０６内にあることが分かる。このように、移動局３２２と中継局３２４は、中継局３１８を介して基地局３１２と通信できるが、本発明は移動局または中継局が他の中継局を介して基地局と通信する場合に限定されない。
【００４５】
中継局３２４は、中継局３１８のダウンリンク送信カバレッジ３０６とほぼ同じ大きさのアップリンク送信カバレッジを有することが分かる。このように、中継局３２４は中継局３１８と通信できる。また、中継局３２４はダウンリンク送信カバレッジ３０８を有し、例えば中継局３３０及び移動局３２６、３２８と通信する。中継局３３０と移動局３２６、３２８は、中継局３２４のダウンリンク送信カバレッジ３０８内にあることが分かる。このように、中継局３３０と移動局３２６、３２８とは、中継局３１８、３２４を介して基地局３１２と通信できる。
【００４６】
最後に、中継局３３０は、中継局３２４のダウンリンク送信カバレッジ３０８とほぼ同じ大きさのアップリンク送信カバレッジを有することが分かる。このように、中継局３３０は中継局３２４と通信できる。また、中継局３３０はダウンリンク送信カバレッジ３１０を有し、例えば移動局３３２、３３４と通信する。移動局３３２、３３４は中継局３３０のダウンリンク送信カバレッジ３１０内にあることが分かる。このように、移動局３３２と３３４は、中継局３１８、３２４、３３０を介して基地局３１２と通信できる。
【００４７】
もちろん、複数のワンホップ中継局（one-hop  relay  stations）と複数のマルチホップ中継局チェーン（multi-hop  relay  station  chain）がシステムに含まれていてもよい。図４Ａと図４Ｂは、マルチホップリレーステーションシステム４００の一例を示す図である。マルチホップリレーステーションチェーンは分岐していてもよい。図４Ａと図４Ｂは、中継局（リレーステーション）カバレッジエリアで分岐した中継局チェーン（relay  station  chain）の一例を示している。
【００４８】
マルチホップリレーステーションシステム４００では、基地局４１２の無線カバレッジは中継局４１４により広がるが、本発明は基地局の無線カバレッジが中継局により広げられる場合に限定されない。中継局４１４は、基地局４１２と無線チャンネルを共有するが、本発明は中継局が基地局と無線チャンネルを共有する場合に限定されない。基地局４１２は（ダウンリンク）送信カバレッジ４０２を有し、その範囲内の移動局（例えば、移動局４３４）や中継局（例えば、中継局４１４）と通信する。
【００４９】
中継局４１４は基地局４１２をカバーするアップリンク送信カバレッジ（図示せず）を有する。また、中継局４１４はダウンリンク送信カバレッジ４０４を有し、例えば移動局４１６や中継局４１８、４２０と通信するが、本発明は中継局が移動局や他の中継局と通信する場合に限定されない。移動局４１６と中継局４１８、４２０とは中継局４１４のダウンリンク送信カバレッジ４０４内にあることが分かる。このように、移動局４１６と中継局４１８及び４２０は、中継局４１４を介して基地局４１２と通信できるが、本発明は移動局または中継局が他の中継局を介して基地局と通信する場合に限定されない。
【００５０】
中継局４１８は中継局４１４をカバーするアップリンク送信カバレッジ（図示せず）を有する。同様に、中継局４１８はダウンリンク送信カバレッジ４０８を有し、例えば移動局４２６と通信する。移動局４２６は中継局４１８のダウンリンク送信カバレッジ４０８の中にあることが分かる。このように、移動局４２６は中継局４１８及び４１４を介して基地局４１２と通信できるが、本発明は移動局が中継局を介して基地局と通信する場合に限定されない。
【００５１】
同様に、中継局４２０は中継局４１４のダウンリンク送信カバレッジとほぼ同じ大きさのアップリンク送信カバレッジを有し、中継局４１４と通信する。中継局４１４が中継局４２０のアップリンク送信カバレッジの中にあることが分かる。また、中継局４２０はダウンリンク送信カバレッジ４０６を有し、例えば中継局４３２及び移動局４２２、４２４と通信する。中継局４３２と移動局４２２、４２４は、中継局４２０のダウンリンク送信カバレッジ４０６の中にあることが分かる。このように、移動局４２２及び４２４と中継局４３２は、中継局４１４及び４２０を介して基地局４１２と通信できるが、本発明は移動局または中継局が他の中継局を介して基地局と通信する場合に限定されない。
【００５２】
最後に、中継局４３２は、中継局４２０のダウンリンク送信カバレッジ４０６とほぼ同じ大きさのアップリンク送信カバレッジを有することが分かる。このように、中継局４３２は中継局４２０と通信できる。また、中継局４３２はダウンリンク送信カバレッジ４１０を有し、例えば移動局４２８、４３０と通信する。移動局４２８、４３０は中継局４３２のダウンリンク送信カバレッジ４１０内にあることが分かる。このように、移動局４２８と４３０は、中継局４１４、４２０、４３２を介して基地局４１２と通信できる。
【００５３】
図４Ａ及び図４Ｂに示したように、マルチホップリレーステーションシステム（multi-hop  relay  station  system）には無線カバレッジが重ならないステーション（局）があってもよい。これらの無線カバレッジエリアは互いに空間的に離れている。例えば、中継局４１４と中継局４３２は重ならない別々のカバレッジエリアを有することが分かり、すなわち、中継局４１４と中継局４３２の場合、ダウンリンクカバレッジエリアもアップリンクカバレッジエリアも重ならないことが分かる。同様に、ここで図３Ａを参照して、中継局３１８と中継局３３０は重ならない別々のカバレッジエリアを有することが分かる。
【００５４】
無線カバレッジの重なっていないエリアは帯域幅の再使用に使える。すなわち、無線カバレッジエリア３０６に使われる帯域幅は、図３Ａ乃至図３Ｄの中継局３１８と中継局３２４の間でサービスフロー（service  flows）と搬送するために使われ、また、無線カバレッジエリア３１０でも使われ、中継局３３０と移動局３３２及び３３４の間でサービスフローを搬送するためにも使われる。
【００５５】
同様に、再度図４Ａ及び図４Ｂを参照して、無線カバレッジエリア４０４で使われる帯域幅は、中継局４１４と中継局４２０、４１８及び移動局４１６との間でサービスフローを搬送するために使われ、また、無線カバレッジ４１０でも使われ、中継局４３２と移動局４２８及び４３０との間でサービスフローを搬送するためにも使われる。
【００５６】
しかし、マルチホップモバイルリレーステーションシステムでは、フレーム帯域幅は完全に自由に再使用できるのではなく、一定の制約がある。図３Ａ乃至図３Ｄを再度参照して、マルチホップリレーステーション（中継局）システム３００はツリー状に構成されていることが分かる。このツリーは基地局３１２と、それに付随する中継局３１４と、中継局３１８、中継局３２４、及び中継局３３０で構成されるチェーン（chain）とにより構成されている。このように、ツリーのルート（root）は基地局であり、ブランチ（branches）は中継局により構成されている。
【００５７】
同様に、図４Ａと図４Ｂでは、基地局４１２がツリーのルートであり、このツリーには中継局４１４、中継局４２０、及び中継局４３２が構成するチェーンがあり、中継局４１８で構成されたブランチが中継局４１４から伸びている。
【００５８】
実施形態によっては、一連のステーション（局）よりなるルートブランチ（root  branch）を画成してもよいが、本発明は一連のステーション（局）よりなるルートブランチ（root  branch）を画成する場合に限定されない。基地局で始まり「リーフ（leaf）」局で終わるように、局（stations）（中継局であってもよい）を順次的に接続することもできる。ルートブランチを次のように記号で表してもよい：
Ｖ０＝基地局，Ｖ１＝中継局１，Ｖ２＝中継局２，．．．，ＶＮ＝中継局Ｎ、
または、
ブランチＶ：基地局、中継局１、中継局２，．．．，中継局Ｎ、
ここで、Ｎはブランチ中の中継局の数であり、中継局Ｎはブランチ中の最後の中継局である。すなわち、別の中継局が中継局Ｎに接続されることはない。
【００５９】
ルートブランチは上記のようにアルファベットの後ろの方の大文字で示される。中継局により構成されたルートブランチは中継局のチェーンとも呼ばれる。一般的に（基地局とそれに付随する中継局から構成された）システムは多数のルートブランチ（root  branches）を有する。
【００６０】
ここで図３Ａを参照して、マルチホップリレーシステム３００は２つのルートブランチを有することが分かる。ルートブランチ３３８は基地局３１２と中継局３１４により構成され、ルートブランチ３４８は基地局３１２、中継局３１８、中継局３２４、及び中継局３３０により構成される。
【００６１】
ここで図４Ａを参照して、マルチホップリレーシステム４００は２つのルートブランチを有することが分かる：ルートブランチ４４０は基地局４１２、中継局４１４、中継局４２０、及び中継局４３２により構成され、ルートブランチ４３６は基地局４１２、中継局４１４、及び中継局４１８により構成されている。
【００６２】
ブランチ隣接局（branch  neighbor  station）はルートブランチ上で互いに隣接する２つの局（ステーション、station）である。例えば、図４Ａにおいて、基地局４１２と中継局４１４はブランチ隣接局である。同様に、中継局４１４と中継局４２０はブランチ隣接局であり、中継局４１４と中継局４１８もブランチ隣接局である。しかし、ブランチ隣接（branch  neighbor）は推移関係（transitive  relationship）ではない。すなわち、中継局４２０と中継局４１８はそれぞれ中継局４１４とブランチ隣接であるが、中継局４２０と中継局４１８どうしはブランチ隣接ではない。
【００６３】
システム中の各局（すなわち、中継局または基地局）は一組の帯域幅アロケーションを使用する。帯域幅アロケーションセット（bandwidth  allocation  set）を次のように示す：
Ｔ（基地局）＝｛Ａ，Ｂ，Ｃ，．．．｝
Ｔ（中継局）＝｛Ｇ，Ｈ，Ｉ，．．．｝
以下同様である。ここで、アルファベットの大文字はアロケーションである。アロケーションはアップリンクとダウンリンクにほぼ等しく適用することができる。１つのアロケーションは、局間通信に使用されるアップリンクアロケーション及びダウンリンクアロケーションの両方を含むとみなしてもよいし、（上記の段落で説明したように）１つのタイプのみであってもよい。Ｔは各局にアロケーションセットを割り当てる関数である。
【００６４】
帯域幅再使用の正当性の基準は、カバレッジエリアが重なるステーション（局）（オーバーラップステーション（overlapping  stations）と呼ぶ）に相異なる帯域幅が割り当て（allocate）られているかである。一般的に、相異なるステーションの帯域幅アロケーションが正しいためには、カバレッジエリアが重なる任意の２つのステーションが相異なる帯域幅アロケーションを使用していることが必要十分であることが分かる。より正確には、任意の２つのオーバーラップステーションの帯域幅アロケーションセットが互いに素であることである。式で表せば、
Ｔ（Ｓｉ）∩Ｔ（Ｓｊ）＝φ                  (１)
ただし、ＳｉとＳｊはカバレッジエリアが重なる相異なる任意の２つのステーション
ブランチ隣接局のカバレッジエリアのみが重なる場合、可能性があるすべてのルートブランチに沿って隣接局に対して正当性基準（１）をチェックする必要がある。基準（１）は次のように単純化することができる：
Ｔ（Ｖｉ）∩Ｔ（Ｖｉ＋１）＝φ              (２)
ただし、Ｖはルートブランチで、０≦ｉ≦Ｎ、ＮはブランチＶにある中継局の数
以下に示す例では、（特に断らない限り）ブランチ隣接局のカバレッジエリアのみが重なると仮定する。
【００６５】
ＷｉＭＡＸシステムのデータは（上記の段落で説明した）サービスフローに付随（associated）している。ユーザデータは基地局と移動局（または任意の種類の加入者局）の間をサービスフローで送られる。マルチホップモバイルリレーシステムは中継局を使用してサービスフローを再送信するので、データは送り先に届くまでに中継局を通過（pass  through）しなければならない。このように、サービスフローの経路（path）は移動局で始まるか、または終わり、一方、基地局はサービスフローの他端にある。
【００６６】
さらに、移動局はサービスしているステーション（局）によりグループ分けされる。移動局にサービスしているステーションは中継局または基地局である。それゆえ、サービスフローに付随するデータはサービスしているステーションで表すことができる。単純化するため、サービスしている同一のステーションに来る（またはそのステーションから来る）すべての（ＩＥＥＥ８０２．１６の意味の）サービスフローを１つのグループにして「データフロー」とする。マルチホップモバイルリレーシステム中のデータフローを完全に記述するには、サービスしているステーションを指定（state）するだけでは不十分で、ユーザデータの転送に使用される中間の中継局もすべて指定する必要がある。それゆえ、データフローが通過しなければならないすべてのステーションを指定することにより、データフローを記述する。形式的には、データフローはステーションよりなるルートブランチの一部であり、基地局で始まるが、ルートブランチのリーフステーションで終わる必要はない：
データフローＦ：Ｖ０，Ｖ１，．．．，ＶＭ
ここで、Ｖはステーションよりなるルートブランチであり、０≦Ｍ≦Ｎ、ここでＮはルートブランチＶにある中継局の数である。留意すべきこととして、基地局（より一般的には、以下に説明するようにルートステーション）だけで構成されたデータフローＶ０が常にあり、これは基地局（またはルートステーション）のローカルなデータトラフィックを示している。
【００６７】
ここで図３Ｂを参照して、マルチホップモバイルリレーシステム３００は５つのデータフローを有している。データフロー３４６は基地局のローカルなトラフィックである。すなわち、基地局３１２がサービスしているエリア３０２との間のサービスフローを含む。同様に、データフロー３３８は基地局３１２と中継局３１４を含む。データフロー３５６は基地局３１２と中継局３１８を含む。データフロー３４６は基地局３１２と中継局３１８と中継局３２４を含む。最後に、データフロー３４８は基地局３１２と中継局３１８と中継局３２４と中継局３３０を含む。
【００６８】
同様に、図４Ｂの例には、５つのデータフローがある。データフロー４４８は基地局４１２のみを含む。すなわち、基地局のローカルなトラフィックである。データフロー４５６は基地局４１２と中継局４１４を含む。データフロー４３８は基地局４１２と中継局４１４と中継局４２０を含む。データフロー４４０は基地局４１２と中継局４１４と中継局４２０と中継局４３２を含む。最後に、データフロー４３６は基地局４１２と中継局４１４と中継局４１８を含む。
【００６９】
より一般的なアプローチとしては、基地局でも中継局でも任意のステーションをルートステーションとすることができる。その場合、そのルートステーションとその下のすべての中継局を「システム」として考えるが、実際には単なるサブセル（sub-cell）である。上記のルートブランチとデータフローに関する用語を、容易にこの場合に持ち込むことができる。基地局の代わりに、ルートポジション（root  positions）にはルートステーションとして選ばれた中継局がある。例えば、図３Ｃはルートステーションとして扱われる中継局３１８に関するデータフローを示している。この場合、３つのデータフロー３５０、３４０、３４２がある。これらのデータフローはすべてルート中継局３１８で始まる。データフロー３５０はルートステーション３１８のローカルなカバレッジエリアのものである。同様に、図３Ｄにおいて、中継局３２４をルートステーションとする。この場合、データフローは２つある：ルートステーションのローカルなトラフィックのデータフロー３５２と、ルートからリーフ中継局（leaf  relay  station）３３０までのデータフロー３４４である。
【００７０】
各データフローに作用する帯域幅アロケーション関数により、データフローのデータの動きを可能にする（A  bandwidth  allocation  function  associated  with  each  data  flow  makes  moving  the  data  of  the  data  flow  possible.）帯域幅アロケーション関数は、フローのデータを転送する時に使用される帯域幅をデータフローの各ノード（すなわちステーション）に割り当てる（assign）。もちろん、ノードが使用する帯域幅は、ノードに割り当てられた帯域幅アロケーションセットのものである。形式的に、これは次のように書くことができる：
ｆ（Ｆｉ）∈Ｔ（Ｆｉ）                    (３)
ただし、０≦ｉ≦Ｍ
ここで、ｆは帯域幅アロケーション関数であり、Ｆはデータフローであり、Ｔ（Ｆｉ）はステーションＦｉに割り当てられた帯域幅アロケーションである。
【００７１】
各帯域幅アロケーション関数は全てのノードで一意的でなければならない。形式的に、これは次のように書くことができる：
ｆ（Ｒ）≠ｇ（Ｒ）                    (４)
ただし、すべてのｆとｇに対して
ここで、ｆとｇは帯域幅アロケーション関数であり、Ｒは両方のデータフロー（帯域幅アロケーション関数ｆとｇが定義された２つのデータフロー）が通過するステーションである。式（４）は、すべてのノードでデータフローが違えば帯域幅も違うことを意味している。
【００７２】
式（４）を使ってノードで必要となる帯域幅の数を計算する。この数はそのノードを通過するデータフローの数と同じである。図３Ｂに示したように、システム３００は５つのデータフローを有する。これについては上記した。このように、このノードすなわち基地局３１２では、５つの帯域幅アロケーションが必要である（すべてのデータフローが基地局で始まるからである）。基地局３１２には、上記の５つのデータフローの各々に対して１つずつ、５つの帯域幅アロケーションが割り当てられる。
【００７３】
基地局３１２の５つのアロケーションは次の通りである：
Ｔ（基地局３１２）＝｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ｝
中継局３１４には、それに来る１つのデータフロー３３８に対して、１つの帯域幅アロケーションを割り当てるだけでよい：
Ｔ（中継局３１４）＝｛Ｆ｝
ここで、新しいアロケーションＦが必要となる。要件（２）により、Ｔ（中継局３１４）とＴ（基地局３１２）とは互いに素でなければならないからである。
【００７４】
中継局３１８には、図３Ｂに示したように、それを通る３つのデータフローの各々に対して１つずつ、３つの帯域幅アロケーションを割り当てなければならない。
【００７５】
Ｔ（中継局３１８）＝｛Ｆ，Ｇ，Ｈ｝
ここで、２つの新しいアロケーションＧとＨが必要となる。要件（２）により、Ｔ（中継局３１８）とＴ（基地局３１２）とは互いに素でなければならないからである。しかし、アロケーションＦは再使用できる。中継局３１４と中継局３１８のカバレッジエリアは重ならないからである。
【００７６】
中継局３２４には、図３Ｂに示したように、それを通る２つのデータフローの各々に対して１つずつ、２つの帯域幅アロケーションを割り当てる。
【００７７】
Ｔ（中継局３２４）＝｛Ａ，Ｂ｝
しかし、Ｔ（基地局３１２）のアロケーションをここで再使用できる。中継局３２４と基地局３１２のカバレッジエリアは重ならないからである。
【００７８】
中継局３３０には、それに来る１つのデータフローに対して、１つの帯域幅アロケーションを割り当てる。この帯域幅アロケーションも再使用する。
【００７９】
Ｔ（中継局３３０）＝｛Ｃ｝
上記の例から、システム３００は５つのステーションを有していても、そのカバレッジエリアのすべてにサービスするのに必要なアロケーションの数は８つだけであり、２倍にもならないことが分かる。また、マルチホッピングにより帯域幅が幾何級数的に増大することはないことが分かる。
【００８０】
ｎ個の中継局（基地局は含まない、またサブセルを考える場合にはルートステーションも含まない）を使用するセルが必要とする（ここで検討している一般的な意味での）帯域幅アロケーション数Ｎは、次の不等式を満たすことを証明できる。
【００８１】
ｎ＋２≦Ｎ≦２ｎ＋１              (５)
（上式において、ｎ≠０とする。ｎ＝０の場合、明らかにＮ＝１である。）
さらに、セルにおいてすべての中継局がワンホップ（one  hop）であるとき、左の限界、すなわちＮ＝ｎ＋２になる。同様に、セルにおいてすべての中継局が１つのマルチホップブランチを構成するとき（必ずしも単一のチェーンでなく、いかなるツリーであってもよい）、右の限界、すなわちＮ＝２ｎ＋１になる。
【００８２】
従って、マルチホップリレーステーションを使用しても帯域幅が比例して増大しないことはない。比例係数が大きくなり、１の近くから２の近くになるだけである。（ｎ＝１の場合に比例係数は最大の３になるが、ｎが大きくなるにつれて急速に減少する。）
本発明のいろいろな実施形態により、マルチホップモバイルリレーシステムにおいて帯域幅を再使用できるアルゴリズムが提供される。図５は、本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅再使用の一般的な手順を示すフローチャートである。図５を参照して、ステップ５０２において、複数のステーション（station）を設けてマルチホップシーケンス（multi-hop  sequence）とする。ステップ５０２からステップ５０４に進み、マルチホップシーケンスにおいて、干渉しない物理的に離れた２つのステーション（two  physically  separate  stations）を選択する。ステップ５０４からステップ５０６に進み、その物理的に離れたステーションにおいて、同じ帯域幅を再使用（reuse）する。
【００８３】
図５はプロセスの一例に過ぎず、本発明の実施形態は図５に示したステップの全てを含むプロセスには限定されない。むしろ、ステップの一部を取り除いても、並べ替えても、本発明の精神からは逸脱しない。
【００８４】
本発明のいろいろな実施形態により、マルチホップモバイルリレーシステムにおいて帯域幅を再使用できるアルゴリズムが提供される。図６は、本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅再使用の手順を示すフローチャートである。ここで図６を参照して、ステップ６０２において、第１のステーション、第２のステーション、第３のステーション、第４のステーションを設ける。
【００８５】
ステップ６０２からステップ６０４に進み、第１のステーションと第２のステーションの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる（allocate）。
【００８６】
ステップ６０４からステップ６０６に進み、第２のステーションと第３のステーションの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる（allocate）。
【００８７】
ステップ６０６からステップ６０８に進み、第３のステーションと第４のステーションの間のデータフローに第３の帯域幅を割り当てる（allocate）。
【００８８】
図６はプロセスの一例に過ぎず、本発明の実施形態は図６に示したステップの全てを含むプロセスには限定されない。むしろ、ステップの一部を取り除いても、並べ替えても、本発明の精神からは逸脱しない。
【００８９】
本発明のいろいろな実施形態により、マルチホップモバイルリレーシステムにおいて帯域幅を再使用できるアルゴリズムが提供される。図７は、本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅再使用の手順を示すフローチャートである。ここで図７を参照して、ステップ７０２において、セルのルートステーションを見つける。
【００９０】
ステップ７０２からステップ７０４に進み、ルートブランチ（root  branches）のすべてのデータフローを見つける。
【００９１】
ステップ７０４からステップ７０６に進み、セルのすべてのステーション（基地局と中継局）をリストにエントリーする。ルートブランチ中のステーションの順序となるようにリストを並べ替える。すなわち、ステーションがルートブランチ中の位置Ｘにあり、他のステーションが同じルートブランチまたは他のルートブランチ中の位置Ｙにあり、Ｘ＜Ｙであるとき、ステーションのリストにおいて、当該ステーションは当該他のステーションよりも前にならなければならない。各ステーションを通るデータフローをカウントし、カウント数をＮ（Ｓ）とする。
【００９２】
ステップ７０６からステップ７０８に進み、各ステーションについて重なったステーションのリスト（重なりリスト）を作る。こうすることにより、本アルゴリズムは最も一般的なものとなる。すなわち、カバレッジエリアがブランチ隣接局のものとだけ重なる単純なケースだけでなく、カバレッジがどのように重なっても適用可能となる。（もちろん、後者の場合には重なりリストを見いだすことは非常に容易である。）各ステーションの帯域幅アロケーションを設定し、Ｔ（Ｓ）を初期化して空集合とする。
【００９３】
ステップ７０８からステップ７１０に進み、帯域幅プール（bandwidth  pool）を初期化して空集合とする。帯域幅プールは結局そのセルが使用するすべてのアロケーションを含むことになる。
【００９４】
ステップ７１０からステップ７１２に進み、ステーションリストの各ステーションをチェックするループに入る。次のステーションを選択して、以下の動作をする。
【００９５】
ステップ７１４において、選択したステーションの実際の帯域幅アロケーションを決定する。必要なアロケーション数はそのステーションを通過する（またはそのステーションで終わる）データフローの数Ｎ（Ｓ）である。最初に、（本アルゴリズムにより事前に作られた）帯域幅プールにある既存のアロケーションをチェックする。既存のアロケーションが、式（１）で与えられる再使用の正当性基準（correctness  criterion）を満たすかチェックする。既存のアロケーションがその正当性基準を満たせない場合、新しいアロケーションを作り、ステーションが必要なＮ（Ｓ）個のアロケーションすべてを取得する。新しい帯域幅アロケーションも帯域幅プールに入れる（下位のステーションが再使用できるようにする）。
【００９６】
すべてのステーションを選択して上記の動作をしたかチェックする。まだであれば、次のステーションに進み、そのステーションに対して動作７１２と７１４を繰り返す。そうでなければ、終了する。結果として、システムセル中の各ステーションＳに対してアロケーションセットＴ（Ｓ）が決定される。
【００９７】
図７はプロセスの一例に過ぎず、本発明の実施形態は図７に示したステップの全てを含むプロセスには限定されない。むしろ、ステップの一部を取り除いても、並べ替えても、本発明の精神からは逸脱しない。
【００９８】
図８は、マルチホップモバイルリレーシステム８００の一例を示す図である。マルチホップモバイルリレーシステム８００において、サービスフロー８１８は、基地局８０２と複数の移動局またはその他の加入者局との間で生じ、中継局８１４等の中継局を通過する。しかし、本発明は基地局、移動局、及び中継局間のサービスフローには限定されない。
【００９９】
サービスフロー８１８はデータパケットの形式であってもよい。データパケットに周波数８１０とタイムスロット８１２とを割り当てる（assign）。中継局８１４はサービスフロー８１８を再送する。しかし、本発明はデータパケットに周波数とタイムスロットを割り当て、中継局がサービスフローを再送する場合には限定されない。
【０１００】
基地局８０２はサービスフロー８１８を中継局８１４に送信し、中継局８１４はそれを移動局８１６または子（下位の）中継局８２０に再送する（この子中継局８２０はそのデータを他の移動局に再送する）。さらに、中継局８１４は相異なる時間に通信を送受する別々の通信手段８２２、８２４（３つ以上でもよい）を有するが、本発明は中継局が相異なる時間に通信を送受する別々の通信手段を有することには限定されない。
【０１０１】
基地局８０２はサービスフロー８１８のデータとともに制御メッセージを含めて中継局８１４に送信してもよい。制御メッセージは、中継局８１４が移動局８１６または子（下位の）中継局８２０にサービスフロー８１８を再送信し、または移動局８１６または子（下位の）中継局８２０から受信したサービスフロー８１８を基地局８０２に再送信する周波数８１０とタイムスロット８１２とを含む。しかし、本発明は制御メッセージが、中継局がサービスフローを再送信する周波数と時間スロットとを含むことには限定されない。
【０１０２】
中継局８１４は、通信側８２２において、基地局８０２から、サービスフローと制御メッセージ８１８を受信する。このサービスフローと制御メッセージはデータパケットのバーストであってもよい。中継局８１４は、ＭＡＣレベル８２８までデータパケットをエンコード及びデコードする物理レイヤ８２６を有するが、本発明は、中継局がＭＡＣレベルまでデータパケットをエンコード及びデコードする物理レイヤを有することには限定されない。
【０１０３】
中継局８１４は、通信側８２４において、基地局８０２により決定され制御メッセージ８１２に含められた周波数８１０と時間スロット８１２において、移動局８０２または子（下位の）中継局８２０にデータパケットを再送信する。しかし、本発明は中継局がデータパケットを再送信することには限定されない。
【０１０４】
本発明の実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格及びその拡張の下で動作する中継局及び基地局に適用できる。しかし、本発明の実施形態はこの標準規格には限定されない。むしろ、他の標準規格の下で動作する中継局と基地局や、標準規格に従わない中継局と基地局であっても、本発明の精神から逸脱することなく実施することができる。
【０１０５】
本発明の少数の好ましい実施形態を図示して説明したが、当業者には言うまでもなく、本発明の原理と精神から逸脱することなくこれらの実施形態に変更を加えることができる。本発明の範囲は、請求項及びその均等の範囲により規定される。
【０１０６】
本発明のいくつかの態様を整理すると以下の通りである：
（付記１）  マルチホップモバイルリレーシステムであって、
マルチホップシーケンス中に複数のステーションを有し、
前記マルチホップシーケンス中のステーションは同じ帯域幅を再使用し、再使用するステーションは干渉が起こらないように物理的に離れているマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記２）  マルチホップモバイルリレーシステムであって、
第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを有し、
前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当て、前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当て、前記第１の帯域幅を前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローに再使用するマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記３）  前記第１のステーションは基地局である、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記４）  前記第１のステーションは中継局である、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記５）  前記第２のステーションと前記第３のステーションは中継局である、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記６）  前記第４のステーションは移動局である、付記２に記載のマルチホップ移動中継システム。
（付記７）  前記第４のステーションは中継局である、付記２に記載のマルチホップ移動中継システム。
（付記８）  前記２と第３のステーションは相異なる時間に送受信する、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記９）  前記第１と第２の帯域幅はアップリンクアロケーションである、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１０）  前記第１と第２の帯域幅はダウンリンクアロケーションである、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１１）  前記第１と第２の帯域幅はアップリンク領域とダウンリンク領域を含む、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１２）  前記第１と第２の帯域幅は前記第１のステーションにより割り当てられる、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１３）  データフローは１つ以上のサービスフローを有する、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１４）  データフローはシステム中の各ルートブランチにより決まる、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１５）  帯域幅アロケーション関数が各データフローに付随し、前記帯域幅アロケーション関数は前記第１と第２の帯域幅を前記ステーションに割り当てる、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１６）  ステーションを通過する第１のデータフローと第２のデータフローに別々の帯域幅を割り当てる、付記２に記載のマルチホップモバイルリレーシステム。
（付記１７）  マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
マルチホップシーケンス中に複数のステーションを設ける段階と、
前記マルチホップシーケンス中の干渉を起こさない物理的に離れた２つのステーションを選択する段階と、
前記物理的に離れたステーションにおいて同一の帯域幅を再使用する段階とを有する方法。
（付記１８）  マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを設ける段階と、
前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる段階と、
前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる段階と、
前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローで前記第１の帯域幅を再使用する段階とを有する方法。
（付記１９）  付記１５に記載のマルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
前記第１のステーションが前記第１と第２の帯域幅を割り当てる段階をさらに有する方法。
（付記２０）  付記１５に記載のマルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
各データフローに帯域幅アロケーション関数を割り当てる段階と、
前記帯域幅アロケーション関数に従って前記ステーションに前記第１と前記第２の帯域幅を割り当てる段階とをさらに有する方法。
（付記２１）  付記１５に記載のマルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用する方法であって、
ステーションを通過する第１のデータフローと第２のデータフローに別々の帯域幅を割り当てる段階をさらに有する方法。
（付記２２）  マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムであって、
マルチホップシーケンス中に複数のステーションを設ける手段と、
前記マルチホップシーケンス中の干渉を起こさない物理的に離れた２つのステーションを選択する手段と、
前記物理的に離れたステーションにおいて同一の帯域幅を再使用する手段とを有するシステム。
（付記２３）  マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムであって、
第１のステーションと第２のステーションと第３のステーションと第４のステーションとを設ける手段と、
前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間のデータフローに第１の帯域幅を割り当てる手段と、
前記第２のステーションと前記第３のステーションとの間のデータフローに第２の帯域幅を割り当てる手段と、
前記第３のステーションと前記第４のステーションとの間のデータフローで前記第１の帯域幅を再使用する手段とを有するシステム。
（付記２４）  マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅を再使用するシステムであって、
すべてのルートブランチを見つける手段と、
すべてのデータフローを見つける手段と、
前記ルートブランチにおけるステーションの順序ですべてのステーションをリストする手段と、
いずれかのステーションと重なっているすべてのステーションを見つける手段と、
新しい帯域幅アロケーションを作る手段と、
２つのステーションのカバレッジエリアの分離基準に基づき既存のアロケーションを再使用する手段とを有するシステム。
（付記２５）  マルチホップモバイルリレーシステムであって、
基地局と第１の中継局と第２の中継局と移動局とを有し、
第１の帯域幅を用いて前記基地局から前記第１の中継局にデータフローを送信し、
第２の帯域幅を用いて前記第１の中継局から前記第２の中継局にデータフローを送信し、
前記第１の帯域幅を再使用して前記第２の中継局から移動局にデータフローを送信し、
前記基地局のカバレッジエリアは前記第２の中継局のカバレッジエリアと重ならないシステム。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムの無線カバレッジの一例を示す図である。
【図２】本発明のいろいろな実施形態における、中継局がアップリンク及びダウンリンクの通信に使用するＯＦＤＭＡフレーム空間の空間アロケーションの一例を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーステーションシステムの一例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーステーションシステムの一例を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーステーションシステムの一例を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーステーションシステムの一例を示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーステーションシステムの他の一例を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーステーションシステムの他の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅再使用の一般的な手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムにおける帯域幅再使用の一手順例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、マルチホップモバイルリレーシステムにおいて各局のために再使用されている帯域幅を見つける一般的なアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態で使用される、マルチホップモバイルリレーシステムの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
８０２  基地局
８１４  中継局
８１６  加入者局
８２０  子中継局
８２２  通信サイド
８２４  通信サイド
８２６  物理レイヤ
８２８  ＭＡＣレイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【外国語明細書】
2008199579000001.pdf