(57)【要約】【課題】無線リレー通信時におけるデータ送受信の衝突を防止する。【解決手段】無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラ２１を含む無線基地局２−１〜２−ｎと、無線基地局２−１〜２−ｎとコネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信を行う端末３−１〜３−ｍと、スケジューラ２１にスケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部１１を含み、コネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信される無線フレームのリレー転送を行うリレー局１と、を有し、スケジューラ制御部１１は、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、スケジューラ２１に対して指示を与える。【選択図】図１
2008060868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線によるリレー通信を行う無線通信システムにおいて、
無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラを含む無線基地局と、
前記無線基地局とコネクションを介して通信を行う端末と、
前記スケジューラに前記スケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部を含み、前記コネクションを介して通信される前記無線フレームのリレー転送を行うリレー局と、
を有し、
前記スケジューラ制御部は、同一タイミングで送信される前記無線フレーム上に、前記データの全部または一部が同じ前記スロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、前記スケジューラに対して指示を与える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記スケジューラ制御部は、前記コネクションを介しての前記無線フレームのリレー転送を行う度に、前記無線フレームの送信タイミングに、複数の前記無線基地局の中で１局のみがスロット割り当てを行い、他の前記無線基地局は、スロット割り当てを停止するように指示を与えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記スケジューラ制御部は、スロット割り当ての切替条件を決定して、前記切替条件を複数の前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、前記切替条件を一度受信すると、前記切替条件にもとづいて、前記無線フレームの送信時には、前記スロット重複割り当てが生じないようにスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記スケジューラ制御部は、スロット割り当ての切替条件の決定依頼を、前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、切替条件決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記切替条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記切替条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないようにスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるように、データマッピング条件を与えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項６】
ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、データマッピング条件の決定依頼を、前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、データマッピング条件決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記データマッピング条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記データマッピング条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるようにマッピングするスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記リレー局は、前記無線基地局との間の通信接続状態を計測し、計測値が良好な前記無線基地局を選択し、選択した前記無線基地局との間に前記コネクションを確立して、前記コネクションを管理することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項８】
無線通信を行う無線基地局において、
無線フレームのリレー転送を行うリレー局から通知されるスケジュール指示を受信する受信部と、
前記スケジュール指示にもとづいて、同一タイミングで送信される前記無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、前記無線フレーム上に前記データを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラと、
を有することを特徴とする無線基地局。
【請求項９】
無線によるリレー通信を行うリレー局において、
無線基地局がコネクションを介してデータ送信を行う場合に、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、前記データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、前記無線基地局に対して指示を与えるスケジューラ制御部と、
前記スケジューラ制御部によって生成された指示信号を前記無線基地局へ送信する送信部と、
を有することを特徴とするリレー局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関し、特に無線によるリレー（relay）通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいては、有線リンクにより上位のネットワークと接続された無線基地局と、端末との間で通信を行うのが一般的であるが、近年になって無線基地局と端末との間に、無線によるリレー転送を行うリレー局を導入するシステムが注目されている。リレー局を配置することにより、中継可能エリアが広がるので、通信エリアの拡大や、端末の通信スループット向上を図ることが可能になる。
【０００３】
図１８は無線リレー通信の概要を示す図である。リレー局１ａと無線基地局２ａが無線で接続し、リレー局１ａと端末３が無線で接続する。リレー局１ａは、無線基地局２ａにとっては端末に相当し、また端末３にとっては無線基地局に相当するように動作する。
【０００４】
リレー局１ａは、無線基地局２ａまたは端末３が送信した無線信号を一旦受信し、必要な操作を行って端末３または無線基地局２ａへ送信する。無線リレー通信に対する規格としては、例えば、IEEE802.16（WiMAX）があり、WiMAXにおいては、Mobile Multihop Relay（MMR）として、リレー通信機能の拡張が予定されている。
【０００５】
図１９は無線リレー通信のネットワークの一形態を示す図である。３つの通信エリアＡ１〜Ａ３があり、通信エリアＡ１には、無線基地局２ａ−１、端末３−２が含まれ、通信エリアＡ２には、無線基地局２ａ−２、端末３−３が含まれ、通信エリアＡ３には、端末３−１が含まれる。
【０００６】
通信エリアＡ１〜Ａ３内の各装置がリレー局１ａを共用することによって、無線通信事業者は、少ないリレー局で設備コストを抑えながら段階的に通信エリアの拡大を行うことが可能となる。
【０００７】
図２０はコネクションが確立している状態を示す図である。端末３−１は、リレー局１ａを介して無線基地局２ａ−１、２ａ−２と通信を行う場合、端末３−１は、無線基地局２ａ−１との間にコネクションＣ１を確立し、無線基地局２ａ−２との間にコネクションＣ２を確立して通信を行う。
【０００８】
図２１は無線リレー通信のネットワークでコネクションが確立している状態を示す図である。通信エリアＡ１には、無線基地局２ａ−１が含まれ、通信エリアＡ２には、無線基地局２ａ−２が含まれ、通信エリアＡ３には、端末３−３、３−４が含まれて、リレー局１ａを共用して通信を行う。
【０００９】
この場合、端末３−３は、無線基地局２ａ−１との間にコネクションＣ３を確立し、端末３−４は、無線基地局２ａ−２との間にコネクションＣ４を確立して通信を行う。図２０、図２１のいずれの場合も、リレー局１ａは、無線基地局と端末の間に介在し、各コネクションで送受信されるデータや制御メッセージの振り分けを行う。
【００１０】
従来の無線リレー技術としては、宛先端末局がメッセージを受信していないという指示があった場合にのみ、無線リレーがソース端末局から受信したメッセージを選択的に再生する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２１５２８１号公報（段落番号〔００１８〕〜〔００３３〕，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記のような、リレー局１ａが複数の無線基地局との間で無線リレー通信を行う従来システムでは、以下のような問題が発生する。
無線基地局では、確立中のコネクションを通じて、宛先端末へのデータを送信する場合には、スケジューリングを行って、無線フレーム上にスロット（スロットとは、フレーム内にデータまたは制御情報が挿入される位置（フィールド）のこと）を割り当て、そのスロットにデータを挿入して、送信フレームを作成して送信を行う。このような操作は、各々の無線基地局が独立して、自身が管理しているコネクションについて、トラフィックの状況に応じて毎フレーム行っている。
【００１２】
ここで、図２０、図２１のように、複数のコネクションが、同一のリレー局１ａを介して異なる無線基地局２ａ−１、２ａ−２との間で接続される場合には、各々の無線基地局２ａ−１、２ａ−２が送信したデータが、リレー局１ａでの受信時に衝突してしまう恐れがある。
【００１３】
図２２はデータ衝突の様子を示す図である。図２０で示したネットワークにおけるデータ衝突状態を示している。コネクションＣ１の接続先である無線基地局２ａ−１と、コネクションＣ２の接続先である無線基地局２ａ−２が、端末３−１宛の送信データに対するスケジューリングとして、同じタイミングで送信される無線フレーム上に、送信データの全部または一部を同じスロットに割り当ててしまうと、無線基地局２ａ−１、２ａ−２が送信したフレームの両方を受信するリレー局１ａでは、複数の異なるデータの全部または一部が重なって受信されてしまい（データ衝突の発生）、受信フレームを正しく復調することができなくなる。
【００１４】
このことは、図２１で示したネットワーク上のコネクションＣ３、Ｃ４の宛先がそれぞれ異なる端末３−３、３−４である場合にも、リレー局１ａが共用化されているので同様の問題が発生する。
【００１５】
また、特にWiMAXのシステムにおいては、無線基地局から端末への下り方向の送信と同様に、端末から無線基地局へ向かう上り方向の送信スロットも、無線基地局がスケジューリングを行って割り当てを行う。
【００１６】
このため、端末の代わりにリレー局が複数の無線基地局への上り方向のデータ送信を行う場合にも、各々の無線基地局が同一時刻に送信するフレーム上の全部または一部の同じスロットを、上りデータ送信のために割り当ててスケジュールしてしまう可能性があり、この場合、リレー局は同じスロットを用いて複数のデータを、異なる無線基地局に送信することができないため、指定されたスロットで各コネクションについての上りデータを送信することができなくなる。
【００１７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、リレー局が複数の無線基地局との間で無線リレー通信を行う場合に、データ送受信の衝突が発生しないように制御して、無線通信品質の向上を図った無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、無線によるリレー通信を行う無線通信システム１０において、無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラ２１を含む無線基地局２−１〜２−ｎと、無線基地局２−１〜２−ｎとコネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信を行う端末３−１〜３−ｍと、スケジューラ２１にスケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部１１を含み、コネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信される無線フレームのリレー転送を行うリレー局１と、を有し、スケジューラ制御部１１は、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、スケジューラ２１に対して指示を与える、ことを特徴とする無線通信システム１０が提供される。
【００１９】
ここで、無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラ２１を含む無線基地局２−１〜２−ｎと、無線基地局２−１〜２−ｎとコネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信を行う端末３−１〜３−ｍと、スケジューラ２１にスケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部１１を含み、コネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信される無線フレームのリレー転送を行うリレー局１と、を有し、スケジューラ制御部１１は、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、スケジューラ２１に対して指示を与える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無線通信システムは、無線基地局は、無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラを含み、リレー局は、スケジューラにスケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部を含む。また、スケジューラ制御部は、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、スケジューラに対して指示を与える構成とした。これにより、リレー局が複数の無線基地局との間で無線リレー通信を行う場合に、データ送受信の衝突が発生しないように制御することができ、無線通信品質の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの原理図である。無線通信システム１０は、リレー局１、無線基地局２−１〜２−ｎ（総称する場合は無線基地局２）、端末３−１〜３−ｍ（総称する場合は端末３）から構成され、無線によるリレー通信を行うシステムである。
【００２２】
無線基地局２−１〜２−ｎは、スケジューラ２１を含む。スケジューラ２１は、無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールする。端末３−１〜３−ｍは、無線基地局２−１〜２−ｎとコネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信を行う。リレー局１は、スケジューラ２１にスケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部１１を含み、コネクションＣ１〜Ｃｋを介して通信される無線フレームのリレー転送を行う。
【００２３】
また、スケジューラ制御部１１は、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、スケジューラ２１に対して指示を与える。
【００２４】
なお、本発明でいうスケジュールとは、データをスロットに割り当てる際に、あらかじめ予定するスロット割り当てパターンのことを意味し、フレーム単位でのスロット割り当てパターン切替、同一時刻に送信されるフレーム上のデータマッピングの両方を含む（詳細動作は後述する）。
【００２５】
次にリレー局１と無線基地局２のブロック構成について説明する。図２はリレー局１のブロック構成を示す図である。リレー局１は、受信処理部１２、送信処理部１３、計測部１４、コネクション管理部１５、無線基地局選択部１６、スケジューラ制御部１１から構成される。
【００２６】
受信処理部１２は、無線基地局２または端末３が送信した無線フレームを受信し、復調やデータ取り出しなどの処理を行う。送信処理部１３は、無線基地局２または端末３へ送信する無線フレームを作成し、データ格納や変調などの処理を行って無線フレームを送信する。また、スケジューラ制御部１１によって生成された指示信号を無線基地局２へ送信する。
【００２７】
計測部１４は、無線基地局２との間の通信接続状態として、受信処理部１２で受信された無線フレームの受信品質、または無線基地局２から通知される無線基地局２の運用状態（無線リソース使用率や確立中のコネクション数など）を計測、収集し管理する。
【００２８】
計測パラメータとしては例えば、受信電波強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）、搬送波対干渉雑音比（CINR：Carrier to Interference and Noise Ratio）、各基地局でのトラフィック混雑度、確立中のコネクション数などがある。
【００２９】
コネクション管理部１５は、リレー局１に接続している端末３が確立するコネクションについて、識別子やトラフィックパラメータ、接続先の無線基地局２などの情報を管理する。
【００３０】
無線基地局選択部１６は、計測部１４で計測、収集した無線基地局２との間の無線チャネルの品質や、無線基地局の運用状態、コネクション管理部１５が管理するコネクションのトラフィックパラメータ等を考慮して、コネクション毎に接続先の無線基地局２の選択を行う。
【００３１】
スケジューラ制御部１１は、スケジュール決定部１１ａ、スケジュール決定依頼部１１ｂを含む。スケジュール決定部１１ａは、リレー局１側でスケジュールを決定する際に、コネクション毎に選択された無線基地局に指示すべき、データ送受信のためのスロット割り当てスケジュールを決定する。スケジュール決定依頼部１１ｂは、無線基地局２側でスケジュールを決定させる際に、コネクション毎に選択された無線基地局に指示すべき、データ送受信のためのスロット割り当て条件の決定を無線基地局へ依頼する。
【００３２】
図３は無線基地局２のブロック構成を示す図である。無線基地局２は、受信処理部２２、送信処理部２３、コネクション管理部２４、スケジューラ２１、バッファ２５から構成される。
【００３３】
受信処理部２２は、上位ネットワークまたはリレー局１または端末３が送信した無線フレームを受信し、復調やデータ取り出しなどの処理を行う。また、リレー局１から通知されるスケジュール指示を受信する。送信処理部２３は、上位ネットワークまたはリレー局１または端末３へ送信する無線フレームを作成し、データ格納や変調などの処理を行って無線フレームを送信する。
【００３４】
コネクション管理部２４は、リレー局１に接続している端末３が確立するコネクションについて、識別子やトラフィックパラメータ、接続先の無線基地局などの情報を管理する。
【００３５】
スケジューラ２１は、スケジュール保持部２１ａ、スケジュール決定部２１ｂ、スケジュール処理部２１ｃを含む。スケジュール保持部２１ａは、リレー局１から指示された、スロット割り当てスケジュールを保持する。スケジュール決定部２１ｂは、リレー局１から依頼されたコネクションについてのスロット割り当てスケジュールの決定を行う。この時、送信処理部２３を介して他の無線基地局とネゴシエーションを行う。スケジュール処理部２１ｃは、割り当て条件及びコネクションの情報を元に、無線フレームの作成やスロットの割り当てを行う。
【００３６】
バッファ２５は、受信処理部２２で受信したコネクションのデータが無線フレームに格納されて送信されるまでの間、一時的にデータを格納する。
次に無線通信システム１０におけるデータ送受信のスケジュール制御について詳しく説明する。リレー局１と複数の無線基地局２−１〜２−ｎは、リレー局１を介して通信するコネクションに対して割り当てるスロットが衝突しないように、データ送受信のスケジュールを制御する。
【００３７】
これには大別して、リレー局１でスケジュールを決定し、無線基地局２−１〜２−ｎに指示を出す場合と、リレー局１から無線基地局２−１〜２−ｎにスケジュール決定を依頼し、無線基地局２−１〜２−ｎがスケジュールを決定する場合の２つの方法がある。以下、図４〜図６に前者の方法を示し、図７、図８に後者の方法を示す。
【００３８】
なお、以下に示す例では、図２０のように端末３−１がコネクションＣ１、Ｃ２の２つのコネクションを確立していることを想定して説明するが、図２１のように複数の端末がそれぞれのコネクションを確立している場合も同様のスケジュール制御を実行可能である。
【００３９】
図４はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。第１の実施の形態のスケジュール制御は、リレー局１が無線基地局２−１、２−２に対して、無線フレーム上のスロット割り当ての開始、停止を指示する際のシーケンスを示している。
【００４０】
このケースでは、無線フレーム単位または時間単位で、一方の無線基地局がスロット割り当て中の状態にあるときは、他方の無線基地局は割り当てを行わない場合である。なお、スロット割り当てを行わない無線基地局に対して、端末宛パケットが発生した際には、そのパケットはバッファリングするかまたは廃棄する。
【００４１】
〔Ｓ１〕端末３−１は、リレー局１との間にコネクションＣ１の確立を行う。リレー局１は、コネクションＣ１を管理する。
〔Ｓ２〕リレー局１は、コネクション毎に接続先の無線基地局を選択する。無線基地局の選択指標としては、各無線基地局について計測または収集された受信電波強度（RSSI）、搬送波対干渉雑音比（CINR）、基地局の無線リソース使用率、確立中のコネクション数や、コネクションが要求する要求帯域や遅延時間などのトラフィックパラメータ等を用いることが考えられ、これらの指標にもとづき無線基地局を選択する（例えば、CINRを指標とした場合は、CINRが良好な無線基地局を選択するなど）。この例では、リレー局１は、コネクションＣ１の接続先として無線基地局２−１を選択し、リレー局１と無線基地局２−１間でコネクションＣ１が確立する。
【００４２】
〔Ｓ３〕端末３−１はコネクションＣ２の確立を行う。リレー局１は、ステップＳ２と同様な無線基地局の選択処理を行って、コネクションＣ２の接続先として無線基地局２−２を選択し、リレー局１と無線基地局２−２間でコネクションＣ２が確立する。
【００４３】
ここで、コネクションＣ１、Ｃ２が異なる無線基地局２−１、２−２に接続されることから、無線基地局２−１におけるコネクションＣ１と、無線基地局２−２におけるコネクションＣ２に対するスロット割り当てのスケジュール制御を行う必要が生じたため、リレー局１はスケジュールの決定を行う。
【００４４】
スケジュールの決定には、上述の無線基地局の選択処理と同様の、各無線基地局について計測、収集した指標と、コネクションのトラフィックパラメータなどによって決定することができる。
【００４５】
例えば、各指標値の比が無線基地局２−１と無線基地局２−２で１：２だった場合には、無線基地局２−１を１秒または１フレーム、無線基地局２−２を２秒または２フレームの間、交互にスロット割り当て状態にするといったスケジュールを行うことが可能である。
【００４６】
〔Ｓ４〕スケジュール結果にもとづき、無線基地局２−１をスロット割り当て状態にし、また無線基地局２−２をスロット割り当てを行わない状態（以下、スロット割り当て停止状態と呼ぶ）にするため、リレー局１は、無線基地局２−１へ切替指示（開始）を送信し、無線基地局２−２へ切替指示（停止）を送信する。
【００４７】
〔Ｓ５〕無線基地局２−１は、切替指示（開始）を受信することで、端末３−１宛のデータを送信するためのスロットを割り当てて、データ送信を開始し、無線基地局２−２は、切替指示（停止）を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を停止する。
【００４８】
〔Ｓ６〕無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。
【００４９】
〔Ｓ７〕一定時間経過後に、今度は無線基地局２−２をスロット割り当て状態にし、無線基地局２−１をスロット割り当て停止状態にするために、リレー局１は、無線基地局２−１へ切替指示（停止）を送信し、無線基地局２−２へ切替指示（開始）を送信する。
【００５０】
〔Ｓ８〕無線基地局２−１は、切替指示（停止）を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を停止し、無線基地局２−２は、切替指示（開始）を受信することで、端末３−１宛のデータを送信するためのスロットを割り当てて、データ送信を開始する。
【００５１】
〔Ｓ９〕無線基地局２−２にて、コネクションＣ２のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【００５２】
なお、ステップＳ３のスケジューリング時に用いた、無線基地局の状態を表す指標は、時間に応じて変化するので、コネクションに対する無線基地局の選択や、スロット割り当てスケジュールについては、適宜計測を行い、途中で変更を行っても良い。
【００５３】
図５はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。図４では、無線基地局２−１、２−２がリレー局１から逐一送信される切替指示にもとづき、スロット切替を行うが、図５に示す第２の実施の形態では、リレー局１から送信される切替条件を無線基地局が一度受信すると、その切替条件にもとづき、無線基地局２−１、２−２が自律的にスロットの割り当て状態を変更するものである。
【００５４】
なお、切替条件とは、各無線基地局にてフレーム単位で制御する送信または停止の周期、パターンなどを意味する。例えば、同じフレーム数で無線基地局２−１、２−２が交互に送信、停止を切り替えたり、もしくは無線基地局２−１の方がトラフィック混雑度が低い場合は、無線基地局２−１がフレームをａ回送信したら無線基地局２−２はフレームをｂ回送信するなど（ａ＞ｂ）。
【００５５】
〔Ｓ１１〕リレー局１は、無線基地局２−１、２−２へ切替条件指示を送信する。切替条件としては、例えば、開始フレーム番号または切替条件指示受信からのオフセット、スロット割り当ての初期状態、スロット割り当て中及びスロット割り当て停止状態の各有効期間などを設定し、無線基地局２−１、２−２へ送信する。
【００５６】
〔Ｓ１２〕無線基地局２−１は、切替条件指示を受信することで、端末３−１宛のデータを送信するためのスロットを割り当てて、データ送信を開始し、無線基地局２−２は、切替条件指示を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を停止する。
【００５７】
〔Ｓ１３〕無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。
【００５８】
〔Ｓ１４〕ステップＳ１１で受信した切替指示条件にもとづき、無線基地局２−１、２−２では自律的に一定時間経過後に、今度は無線基地局２−２がスロット割り当て状態となり、無線基地局２−１がスロット割り当て停止状態になる。そして、無線基地局２−１は、端末３−１宛のデータ送信を停止し、無線基地局２−２は、端末３−１宛のデータ送信を開始する。
【００５９】
〔Ｓ１５〕無線基地局２−２にて、コネクションＣ２のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【００６０】
このように、無線基地局２−１、２−２は、リレー局１から切替条件指示を一度受信すれば、その後はリレー局１からの切替指示が無くても、自律的に自身のスロット割り当て状態を変更制御する。
【００６１】
図５の例では、無線基地局２−１がスロット割り当て状態、無線基地局２−２がスロット割り当て停止状態からスタートすることが、切替条件指示で設定されており、スケジュールされた時間経過後に、無線基地局２−１、２−２のスロット割り当て状態が反転する様子を示している。
【００６２】
図６はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。図６に示す第３の実施の形態では、無線基地局２−１、２−２における、より詳細な送信スケジュールとして、各無線基地局２−１、２−２が同一時刻に送信している無線フレームのスロットのマッピング条件を指定する方法を示している（すなわち、無線基地局２−１、２−２が送信する同時刻の送出フレームを送信フレームｆ２−１、ｆ２−２とすれば、送信フレームｆ２−１に対する無線基地局２−１のデータの挿入位置であるスロットと、送信フレームｆ２−２に対する無線基地局２−２のデータの挿入位置であるスロットとが異なるようにして、それぞれのデータをマッピングするということ）。
【００６３】
スロットのマッピング条件には、例えばWiMAXで用いられるOFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）フレームの場合には、Burstサイズ及びフレーム上の割り当て位置、OFDMAシンボル方向に区切られたZone、サブチャネル方向に分割されたセグメントなどが該当する（図１０〜図１２で後述）。
【００６４】
このようなフレーム上のマッピング条件を指定してスロット割り当て制御を行うことで、フレーム単位でのスロット割り当て切替のときに生じていたデータ送出待ち時間がなくなり、無線基地局２−１、２−２におけるデータの滞留時間が短縮し、遅延時間を抑えることが可能になる。
【００６５】
〔Ｓ２１〕リレー局１は、無線基地局２−１、２−２へマッピング条件指示を送信する。
〔Ｓ２２〕無線基地局２−１、２−２は、マッピング条件を自装置にそれぞれ設定する。
【００６６】
〔Ｓ２３〕無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータについてスロットが割り当てられ、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。また、無線基地局２−２にてコネクションＣ２のデータについてスロットが割り当てられ、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。なお、マッピング条件によって、無線基地局２−１が割り当てるスロット位置と、無線基地局２−２が割り当てるスロット位置とは、無線基地局２−１、２−２からの各送信フレームにおいて異なるので、スロット割り当て状態を切り替える必要はなく、同一時刻にデータ送信可能である。
【００６７】
このように、リレー局１にてコネクション毎の無線基地局の選択及びスロット割り当てのスケジュールとしてマッピング条件の決定を行った後、各無線基地局へマッピング条件の指示を行い、各無線基地局は指示されたマッピング条件を保持し、以降この条件にもとづき無線フレームへのスロット割り当てを行う。
【００６８】
図７はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。図７に示す第４の実施の形態では、無線基地局が切替条件にもとづいて自律的にスロットの割り当て状態を変更する方法において、リレー局１が切替条件を決定するのではなく、リレー局１が無線基地局２−１、２−２に対して切替条件の決定を依頼し、無線基地局２−１、２−２間で連携して切替条件を決定するものである。
【００６９】
〔Ｓ３１〕リレー局１は、コネクションＣ１、Ｃ２に対する無線基地局２−１、２−２を選択した後、切替条件決定依頼を無線基地局２−１へ送信する。この切替条件決定依頼には、コネクションＣ１、Ｃ２の識別情報や、要求帯域、許容遅延時間などのトラフィックパラメータが含まれる。図では無線基地局２−１に切替条件決定依頼を送信しているが、無線基地局２−２に送っても良く、または無線基地局２−１、２−２の両方に送っても良い。
【００７０】
〔Ｓ３２〕切替条件決定依頼を受けた無線基地局２−１は、無線基地局２−２とネゴシエーションを行い、無線基地局２−１、２−２間で切替条件を決定する。この条件は、図５の場合と同様に、例えば、開始フレーム番号または指示受信からのオフセット、スロット割り当ての初期状態、スロット割り当て中及びスロット割り当て中でない状態の各有効期間などが考えられる。
【００７１】
〔Ｓ３３〕無線基地局２−１、２−２は、決定した切替条件を自身に設定する。以降の動作は図５のステップＳ１２〜ステップＳ１５と同様である。
図８はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。図８の第５の実施の形態では、無線基地局２−１、２−２が同一時刻に送信している無線フレームにおけるスロットのマッピング条件を指定する方法において、リレー局１がマッピング条件を決定するのではなく、リレー局１が無線基地局２−１、２−２に対してマッピング条件の決定を依頼し、無線基地局２−１、２−２間で連携してマッピング条件を決定するものである。
【００７２】
〔Ｓ４１〕リレー局１は、コネクションＣ１、Ｃ２に対する無線基地局２−１、２−２を選択した後、マッピング条件決定依頼を無線基地局２−１へ送信する。このマッピング条件決定依頼には、コネクションＣ１、Ｃ２の識別情報や、要求帯域、許容遅延時間などのトラフィックパラメータが含まれる。なお、マッピング条件決定依頼は、無線基地局２−２に送っても良く、無線基地局２−１、２−２の両方に送っても良い。
【００７３】
〔Ｓ４２〕マッピング条件決定依頼を受けた無線基地局２−１は、無線基地局２−２とネゴシエーションを行い、無線基地局２−１、２−２間でマッピング条件を決定する。この条件は、図６の場合と同様に、例えばWiMAXで用いられるOFDMAフレームの場合には、Burstのサイズ及びフレーム上の割り当て位置、OFDMAシンボル方向に区切られたZone、サブチャネル方向に分割されたセグメントなどが考えられる。
【００７４】
〔Ｓ４３〕無線基地局２−１、２−２は、決定したマッピング条件を自身に設定する。以降の動作は図６のステップＳ２３と同様である。
次に図４、図５、図７で示した方法によって、データが格納されたフレームが衝突することなくリレー局１にて受信される状態について説明する。図９は無線基地局２−１、２−２の送信フレームと、リレー局１での受信フレームのタイミングチャートを示す図である。コネクションＣ１、Ｃ２のデータが格納されたフレームが衝突することなくリレー局１にて受信される様子を示している。
【００７５】
無線基地局２−１は、フレームＦ１から１フレームおきにコネクションＣ１のデータに対するスロットを割り当てており、無線基地局２−２は、フレームＦ２から１フレームおきにコネクションＣ２のデータに対するスロットを割り当てている。
【００７６】
このように、コネクションＣ１とコネクションＣ２のデータは、必ず時間的に異なる無線フレームにて送信されるため、無線基地局２−１及び無線基地局２−２がそれぞれ送信する無線フレームをリレー局１で受信したとしても、コネクションＣ１、Ｃ２のデータの衝突は発生しない。
【００７７】
なお、各コネクションのデータを割り当てるフレームの周期や、連続して割り当てを行うフレーム数は、無線基地局間で衝突が発生しなければどのようなパターンであっても良い。
【００７８】
例えば、フレームＦ１〜Ｆ３の３フレームを連続でコネクションＣ１に用い、フレームＦ４とＦ５の２フレームを連続でコネクションＣ２に用いても良い。また、フレームＦ１〜Ｆ３はリレー局１とのデータ送受信には用いずに、各無線基地局と直接接続する端末３−１のコネクションに用い、フレームＦ４をコネクションＣ１に、フレームＦ５をコネクションＣ２に用いても良い。また、無線基地局にて、予定されたフレームにおいて送信すべきコネクションのデータがなかった場合には、スロットは空きのままとしても良いし、他のコネクションのために使用しても良い。
【００７９】
また、この例では、各コネクションのデータ送受信のスケジュールをフレーム単位で制御しているため、個々のフレーム内では割り当てるスロットの場所に特に制限はない。各無線基地局は、制御されたスロット割り当て対象のフレームにおいて、フレーム内で空いているスロットを使ってコネクションのデータをマッピングすることができる。
【００８０】
図９の例では、WiMAXにて用いられるOFDMAフレーム上の空きスロットを用いてバースト（斜線の部分）を作成し、各コネクションのデータをバースト内にマッピングするイメージを示しているが、OFDMフレームにおいても同様の考え方でマッピングが可能である。
【００８１】
また、図９では、特に上り下り多重化について特に区別して記載していないが、時分割多重（TDD）及び周波数分割多重（FDD）のいずれであっても図９と同様にマッピングが可能である。
【００８２】
次に図６、図８で示したマッピング方法によって、データが格納されたフレームが衝突することなくリレー局１にて受信される状態について図１０〜図１２を用いて説明する。なお、図１０〜図１２は、WiMAXにて用いられるOFDMAフレームを例とし、Preamble、Frame Control Header（FCH）、DL-MAP、UL-MAPなどのフレームの先頭領域に設定される制御情報は省略している。
【００８３】
また、TDDを想定し、下り方向のダウンリンク（DL：Down Link）サブフレームについてのマッピングの様子を示しているが、上り方向のアップリンクサブフレームについても同様のマッピングの実施が可能である。フレームの縦軸は論理的なサブチャネル番号を表し、横軸はOFDMAシンボル番号を表している。
【００８４】
図１０は無線基地局２−１、２−２の送信フレームと、リレー局１での受信フレームのマッピング状態を示す図である。OFDMAフレームのダウンリンクサブフレーム上にダウンリンクバーストを作成し、そのバーストの中にデータをマッピングする場合の例である。
【００８５】
ダウンリンクバーストは、ダウンリンクサブフレーム上の開始点と、サブチャネル数×OFDMAシンボル数で表されるサイズで定義する。無線基地局では、スケジューリングによりフレーム毎に任意のバーストを作成することができる。
【００８６】
無線基地局２−１、２−２はそれぞれ、送信フレーム上の斜線の部分にダウンリンクバーストとしてバーストＢ１及びバーストＢ２を作成する。無線基地局２−１、２−２は、バーストＢ１、Ｂ２を作成する予定となっている領域を互いに把握している。このため、無線基地局２−１は、無線基地局２−２がバーストＢ２を作成する予定の領域には他のバーストを作成せずに空けておく。逆に、無線基地局２−２は、無線基地局２−１がバーストＢ１を作成する予定の領域には他のバーストを作成せずに空けておく。
【００８７】
このように、各無線基地局でのバースト作成を制御して送信フレームを作成することにより、無線基地局２−１及び無線基地局２−２がそれぞれ送信した無線フレームをリレー局１が同時に受信しても、コネクションＣ１、Ｃ２のデータはいずれも衝突することなく正しく受信される。
【００８８】
なお、アップリンクサブフレームにおけるアップリンクバーストは、ダウンリンクサブフレームにおけるダウンリンクバーストとは作成方法が異なり、ダウンリンクバーストのようにサブチャネル数×OFDMAシンボル数で表される長方形の形には必ずしもならないが、各無線基地局においてアップリンクバーストを作成する領域を把握し、同じスロットを使用しないようにすることで、ダウンリンクの場合と同様に、リレー局に対してアップリンクバーストの割り当ての衝突が回避される。
【００８９】
図１１は無線基地局２−１、２−２の送信フレームと、リレー局１での受信フレームのマッピング状態を示す図である。図１１は、OFDMAフレームのダウンリンクサブフレーム上に複数のZoneを作成し、各コネクションのデータを予定したZoneの中にデータをマッピングする場合の例である。
【００９０】
Zoneとは、サブフレームをあるOFDMAシンボル数で区切った領域である。各Zoneの中では、図１０と同様にダウンリンクバーストを作成してデータを格納するが、図１１ではダウンリンクバーストの記載は省略している。
【００９１】
無線基地局２−１、２−２はそれぞれ、送信フレーム上の斜線の部分にZone1及びZone2を作成する。無線基地局２−１、２−２は、リレー局１へ送信するデータが格納される予定となっているZoneを互いに把握している。このため、無線基地局２−１は、無線基地局２−２がコネクションＣ２のデータを格納する予定のZoneには、バーストを作成せずに空けておく。逆に、無線基地局２−２は、無線基地局２−１がコネクションＣ１のデータを格納する予定のZoneにはバーストを作成せずに空けておく。
【００９２】
このように、各無線基地局でのバースト作成を制御して送信フレームを作成することにより、無線基地局２−１及び無線基地局２−２がそれぞれ送信した無線フレームをリレー局１が同時に受信しても、コネクションＣ１、Ｃ２のデータはいずれも衝突することなく正しく受信される。なお、Zoneはアップリンクサブフレームにおいても定義可能であり、上記ダウンリンクサブフレームの場合と同様の制御が可能である。
【００９３】
図１２は無線基地局２−１、２−２の送信フレームと、リレー局１での受信フレームのマッピング状態を示す図である。図１２は、OFDMAフレームのダウンリンクサブフレームを複数のセグメントに分割し、各コネクションのデータを予定したセグメントの中にデータをマッピングする場合の例である。
【００９４】
セグメントとは、サブフレームを定められたサブチャネル数でグループ化した領域である。各セグメントの中では、図１０と同様にダウンリンクバーストを作成してデータを格納するが、図１２ではダウンリンクバーストの記載は省略している。
【００９５】
無線基地局２−１、２−２はそれぞれ、送信フレーム上の斜線の部分のセグメントｓ１及びセグメントｓ２にコネクションＣ１及びコネクションＣ２のデータを格納する予定となっていることを互いに把握している。このため、無線基地局２−１は、無線基地局２−２がコネクションＣ２のデータを格納する予定のセグメントには、バーストを作成せずに空けておく。逆に、無線基地局２−２は、無線基地局２−１がコネクションＣ１のデータを格納する予定のセグメントにはバーストを作成せずに空けておく。
【００９６】
このように、各無線基地局でのバースト作成を制御して送信フレームを作成することにより、無線基地局２−１及び無線基地局２−２がそれぞれ送信した無線フレームをリレー局が同時に受信しても、コネクションＣ１、Ｃ２のデータはいずれも衝突することなく正しく受信される。なお、セグメントはアップリンクサブフレームにおいても同様に定義可能であり、上記ダウンリンクサブフレームの場合と同様の制御が可能である。
【００９７】
次に図１３を用いて、図４のようにリレー局１が各無線基地局に逐次切替指示を出す方法について、WiMAXにおけるハンドオーバ手順であるFast BS Switchingを拡張した手順の例について説明する。
【００９８】
図１３はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。なお、図中のコネクションＣ１、Ｃ２は、WiMAXではサービスフローとも呼ばれる。コネクションＣ１、Ｃ２の確立に伴い無線基地局２−１、２−２の選択を行った後、リレー局１は、無線基地局２−１、２−２でのデータ送信スケジュールの決定を行う。ここでは図４と同様に、一定時間毎に無線基地局２−１、２−２が交互にデータ送信を行うスケジュールとしている。
【００９９】
〔Ｓ５１〕スケジュール結果から、無線基地局２−１をスロット割り当て状態にし、また無線基地局２−２をスロット割り当て停止状態にするとした場合に、リレー局１は、無線基地局２−１へ切替指示（開始）を送信し、無線基地局２−２へ切替指示（停止）を送信する。
【０１００】
この場合、具体的には、リレー局１は、無線基地局２−１、２−２に対し、Fast Feedback Channelを用いてそれぞれのコネクションＣ１、Ｃ２についてのスロット割り当ての開始、停止を指示する。Fast Feedback Channelとは、CQI（Channel Quality Indicator）の通知や、ハンドオーバのためのアンカー無線基地局の変更を要求するといった制御情報を即時的に無線基地局へ指示するために定期的に割り当てられるスロットである。この例では、無線基地局２−１、２−２への要求として、無線基地局２−１、２−２へのスロットの割り当て開始／停止の指示を行う。
【０１０１】
〔Ｓ５２〕無線基地局２−１は、Fast Feedback Channel（切替指示（開始））を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を開始し、無線基地局２−２は、Fast Feedback Channel（切替指示（停止））を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を停止する。
【０１０２】
〔Ｓ５３〕無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。
【０１０３】
〔Ｓ５４〕一定時間経過後に、今度は無線基地局２−２をスロット割り当て状態にし、無線基地局２−１をスロット割り当て停止状態にするために、リレー局１は、無線基地局２−１へFast Feedback Channel（切替指示（停止））を送信し、無線基地局２−２へFast Feedback Channel（切替指示（開始））を送信する。
【０１０４】
〔Ｓ５５〕無線基地局２−１は、切替指示（停止）を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を停止し、無線基地局２−２は、切替指示（開始）を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を開始する。
【０１０５】
〔Ｓ５６〕無線基地局２−２にて、コネクションＣ２のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【０１０６】
次に図１４を用いて、図１３と同様にリレー局１が各無線基地局に逐次切替指示を出す方法について、WiMAXにおけるハンドオーバ手順であるFast BS Switchingを拡張した手順の例について説明する。ただし、図１３では、リレー局１から無線基地局２−１、２−２の両方にFast Feedback Channelを用いてスロットの割り当て開始／停止の指示を行っていたが、図１４に示す例では、リレー局１はスロットの割り当ての停止を指示する無線基地局に対して、スロット割り当ての開始を指示する無線基地局の識別子を含めた制御情報（Fast Feedback Channel）を通知して制御するものである。
【０１０７】
図１４はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
〔Ｓ６１〕リレー局１は、スケジュール結果から、無線基地局２−１をスロット割り当て状態にし、また無線基地局２−２をスロット割り当て停止状態にするとした場合に、無線基地局２−１の識別子や切替指示情報を含むFast Feedback Channelを無線基地局２−２に対して送信する。
【０１０８】
〔Ｓ６２〕無線基地局２−２は、Fast Feedback Channelを受信すると、自身でのスロット割り当ての停止を行うとともに、無線基地局２−１にスロット割り当てを開始するよう切替指示（新規の独自メッセージ）を出し、無線基地局２−１ではスロット割り当てを開始する。なお、無線基地局２−１、２−２におけるスロット割り当ての開始及び停止は、同じタイミングで切り替えが行われるように制御を行う。
【０１０９】
〔Ｓ６３〕無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。
【０１１０】
〔Ｓ６４〕一定時間経過後に、今度は無線基地局２−２をスロット割り当て状態にし、無線基地局２−１をスロット割り当て停止状態にするために、リレー局１は、無線基地局２−１に対して、無線基地局２−２の識別子及び切替指示情報を含むFast Feedback Channelを送信する。
【０１１１】
〔Ｓ６５〕無線基地局２−１は、Fast Feedback Channelを受信すると、自身でのスロット割り当ての停止を行うとともに、無線基地局２−２にスロット割り当てを開始するよう切替指示（新規の独自メッセージ）を出し、無線基地局２−１ではスロット割り当てを開始する。なお、無線基地局２−１、２−２におけるスロット割り当ての開始及び停止は、同じタイミングで切り替えが行われるように制御を行う。
【０１１２】
〔Ｓ６６〕無線基地局２−２にて、コネクションＣ２のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【０１１３】
次に図１５を用いて、図７のようにリレー局１が各無線基地局に切替決定を依頼した後、無線基地局間で自律的に切替条件を決定して切り替える方法について、WiMAXにおけるハンドオーバ手順であるFast BS Switchingを拡張した手順の例について説明する。
【０１１４】
図１５はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
〔Ｓ７１〕リレー局１は、ハンドオーバメッセージであるMOB MSHO REQに対し、決定した切替条件や無線基地局２−２の識別子を含めて、無線基地局２−１へ送信する。
【０１１５】
〔Ｓ７２〕無線基地局２−１は、無線基地局２−２へ切替条件メッセージ（新規の独自メッセージ）を送信して、互いにネゴシエーションを行う。これにより、無線基地局２−１、２−２は自装置に切替条件を設定する。
【０１１６】
〔Ｓ７３〕無線基地局２−１は、MOB MSHO RSPをリレー局１へ応答する。
〔Ｓ７４〕リレー局１は、ハンドオーバの実行を指示するMOB HO INDメッセージに切替指示を含め、無線基地局２−１に送信する。同様にリレー局１からの指示を受けた無線基地局２−１は、無線基地局２−２に切替指示メッセージ（新規の独自メッセージ）を送信する。
【０１１７】
〔Ｓ７５〕無線基地局２−１は、MOB HO INDの切替指示条件を受信することで、端末３−１宛のデータ送信を開始し、無線基地局２−２は、無線基地局２−１から送信された切替指示メッセージを受信することで、端末３−１宛のデータ送信を停止する。
【０１１８】
〔Ｓ７６〕無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。
【０１１９】
〔Ｓ７７〕切替指示条件にもとづき、無線基地局２−１、２−２では自律的に一定時間経過後に、今度は無線基地局２−２がスロット割り当て状態となり、無線基地局２−１がスロット割り当て停止状態になる。そして、無線基地局２−１は、端末３−１宛のデータ送信を停止し、無線基地局２−２は、端末３−１宛のデータ送信を開始する。
【０１２０】
〔Ｓ７８〕無線基地局２−２にて、コネクションＣ２のデータにスロットが割り当てられるので、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【０１２１】
次に図１６を用いて、図６のようにリレー局１が各無線基地局にマッピング条件を指示する方法について、WiMAXにおけるハンドオーバ手順であるMacro Diversity Handoverに、本発明の制御手順を適用した例について説明する。
【０１２２】
図１６はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
〔Ｓ８１〕リレー局１は、ハンドオーバメッセージであるMOB MSHO REQに、スケジュールによって決定したマッピング条件や無線基地局２−２の識別子を含め、無線基地局２−１へ送信する。
【０１２３】
〔Ｓ８２〕無線基地局２−１は、マッピング条件を無線基地局２−２へ送信（新規の独自メッセージ）し、無線基地局２−１、２−２にてマッピング条件が設定されると、無線基地局２−１は、MOB MSHO RSPをリレー局１へ応答する。
【０１２４】
〔Ｓ８３〕リレー局１は、ハンドオーバの実行を指示するMOB HO INDメッセージに切替指示を含め、無線基地局２−１に送信する。同様にリレー局１からの指示を受けた無線基地局２−１は、無線基地局２−２に対して、切替指示メッセージ（新規の独自メッセージ）を送信する。
【０１２５】
〔Ｓ８４〕無線基地局２−１、２−２は設定されたマッピング条件にもとづいて、無線基地局２−１にて、コネクションＣ１のデータにスロットが割り当てられ、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。また、無線基地局２−２にて、コネクションＣ２のデータにスロット（無線基地局２−１が割り当てたスロットとは異なるスロット）が割り当てられ、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【０１２６】
次に図１７を用いて、図８のようにリレー局１が各無線基地局にマッピング条件の決定を依頼する方法について、WiMAXにおけるハンドオーバ手順であるMacro Diversity Handoverに、本発明の制御手順を適用した例について説明する。
【０１２７】
図１７はデータ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。コネクションＣ１、Ｃ２の確立に伴い無線基地局の選択を行った後、リレー局１は、無線基地局２−１、２−２でのデータのスロット割り当てのマッピング条件の決定を無線基地局２−１、２−２へ依頼する。
【０１２８】
〔Ｓ９１〕リレー局１は、ハンドオーバメッセージであるMOB MSHO REQに、マッピング条件の依頼や無線基地局２−２の識別子を含め、無線基地局２−１へ送信する。
〔Ｓ９２〕無線基地局２−１は、マッピング条件を決定し、無線基地局２−２へ送信（新規の独自メッセージ）する。無線基地局２−１、２−２にてマッピング条件が設定されると、無線基地局２−１はMOB MSHO RSPをリレー局１へ応答する。
【０１２９】
〔Ｓ９３〕リレー局１は、ハンドオーバの実行を指示するMOB HO INDメッセージに切替指示を含め、無線基地局２−１に送信する。同様にリレー局１からの指示を受けた無線基地局２−１は、無線基地局２−２に切替指示メッセージ（新規の独自メッセージ）を送信する。
【０１３０】
〔Ｓ９４〕無線基地局２−１、２−２は、設定されたマッピング条件にもとづいて、無線基地局２−１にてコネクションＣ１のデータについてスロットが割り当てられ、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−１との間でデータ送受信が行われる。また、無線基地局２−２にてコネクションＣ２のデータについてスロット（無線基地局２−１が割り当てたスロットとは異なるスロット）が割り当てられ、リレー局１を介して、端末３−１と無線基地局２−２との間でデータ送受信が行われる。
【０１３１】
以上説明したような構成及び動作により、本発明は以下の（ａ）〜（ｅ）に示す効果を有する。
（ａ）無線基地局でのデータ送受信のスケジュールを制御することによって、リレー局が複数の無線基地局との間でリレーを行う場合においても、正しくデータの送受信を行うことが可能になる。
【０１３２】
（ｂ）無線基地局とリレー局との接続状態（無線チャネル品質や無線リソース使用率）に応じて、コネクションに適した無線基地局を選択することにより、無線リソースの効率使用が可能になる。
【０１３３】
（ｃ）無線基地局にて自律的にデータ送受信の切り替えを行うことによって、リレー局からの切替指示メッセージを削減し、無線リソースを節約することが可能になる。
（ｄ）無線基地局でのデータ送受信のスケジュールにおいて、複数の無線基地局が同一時刻に送信している無線フレーム上へ、異なるスロットのデータマッピングを行うことによって、無線基地局でのデータのバッファ滞留時間や破棄率を低減することが可能になる。
【０１３４】
（ｅ）無線基地局において、データ送受信のスケジュールの決定及び自律的なデータ送受信の切り替えを制御することによって、リレー局の製造コストを低減するとともに、リレー局と無線基地局間の制御メッセージを削減し、無線リソースを節約することが可能になる。
【０１３５】
（付記１）  無線によるリレー通信を行う無線通信システムにおいて、
無線フレーム上にデータを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラを含む無線基地局と、
前記無線基地局とコネクションを介して通信を行う端末と、
前記スケジューラに前記スケジュールの指示を与えるスケジューラ制御部を含み、前記コネクションを介して通信される前記無線フレームのリレー転送を行うリレー局と、
を有し、
前記スケジューラ制御部は、同一タイミングで送信される前記無線フレーム上に、前記データの全部または一部が同じ前記スロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、前記スケジューラに対して指示を与える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【０１３６】
（付記２）  前記スケジューラ制御部は、前記コネクションを介しての前記無線フレームのリレー転送を行う度に、前記無線フレームの送信タイミングに、複数の前記無線基地局の中で１局のみがスロット割り当てを行い、他の前記無線基地局は、スロット割り当てを停止するように指示を与えることを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【０１３７】
（付記３）  前記スケジューラ制御部は、スロット割り当ての切替条件を決定して、前記切替条件を複数の前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、前記切替条件を一度受信すると、前記切替条件にもとづいて、前記無線フレームの送信時には、前記スロット重複割り当てが生じないようにスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【０１３８】
（付記４）  前記スケジューラ制御部は、スロット割り当ての切替条件の決定依頼を、前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、切替条件決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記切替条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記切替条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないようにスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【０１３９】
（付記５）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるように、データマッピング条件を与えることを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【０１４０】
（付記６）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、データマッピング条件の決定依頼を、前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、データマッピング条件決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記データマッピング条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記データマッピング条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるようにマッピングするスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【０１４１】
（付記７）  前記リレー局は、前記無線基地局との間の通信接続状態を計測し、計測値が良好な前記無線基地局を選択し、選択した前記無線基地局との間に前記コネクションを確立して、前記コネクションを管理することを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【０１４２】
（付記８）  無線通信を行う無線基地局において、
無線フレームのリレー転送を行うリレー局から通知されるスケジュール指示を受信する受信部と、
前記スケジュール指示にもとづいて、同一タイミングで送信される前記無線フレーム上に、データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、前記無線フレーム上に前記データを挿入すべきスロットの割り当てをスケジュールするスケジューラと、
を有することを特徴とする無線基地局。
【０１４３】
（付記９）  前記スケジューラは、前記リレー局で決定されて送信された、スロット割り当ての切替条件を一度受信すると、前記切替条件にもとづいて、前記無線フレームの送信時には、前記スロット重複割り当てが生じないようにスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記８記載の無線基地局。
【０１４４】
（付記１０）  前記スケジューラは、前記リレー局から送信された、スロット割り当ての切替条件の決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記切替条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記切替条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないようにスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記８記載の無線基地局。
【０１４５】
（付記１１）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラは、前記リレー局で決定されて送信された、データマッピング条件を受信すると、前記データマッピング条件にもとづき、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるようにマッピングすることを特徴とする付記８記載の無線基地局。
【０１４６】
（付記１２）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、データマッピング条件の決定依頼を、前記無線基地局へ送信し、前記スケジューラは、前記リレー局から送信された、データマッピング条件の決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記データマッピング条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記データマッピング条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるようにマッピングするスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記８記載の無線基地局。
【０１４７】
（付記１３）  無線によるリレー通信を行うリレー局において、
無線基地局がコネクションを介してデータ送信を行う場合に、同一タイミングで送信される無線フレーム上に、前記データの全部または一部が同じスロットに割り当てられるスロット重複割り当てが生じないように、前記無線基地局に対して指示を与えるスケジューラ制御部と、
前記スケジューラ制御部によって生成された指示信号を前記無線基地局へ送信する送信部と、
を有することを特徴とするリレー局。
【０１４８】
（付記１４）  前記スケジューラ制御部は、前記コネクションを介しての前記無線フレームのリレー転送を行う度に、前記無線フレームの送信タイミングに、複数の前記無線基地局の中で１局のみがスロット割り当てを行い、他の前記無線基地局は、スロット割り当てを停止するように指示を与えることを特徴とする付記１３記載のリレー局。
【０１４９】
（付記１５）  前記スケジューラ制御部は、前記スロット重複割り当てが生じないように、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うような、切替条件を決定して、複数の前記無線基地局へ送信することを特徴とする付記１３記載のリレー局。
【０１５０】
（付記１６）  前記スケジューラ制御部は、複数の前記無線基地局間が自律的にネゴシエーションを行って、スロット割り当ての切替条件を決定して、前記切替条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないスケジュールを行うための、切替条件決定依頼を前記無線基地局に送信することを特徴とする付記１３記載のリレー局。
【０１５１】
（付記１７）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるように、データマッピング条件を与えることを特徴とする付記１３記載のリレー局。
【０１５２】
（付記１８）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラ制御部は、複数の前記無線基地局間が自律的にネゴシエーションを行って、データマッピング条件を決定して、前記データマッピング条件にもとづき、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるようにマッピングするスケジュールを行うための、前記データマッピング条件の決定依頼を前記無線基地局に送信することを特徴とする付記１３記載のリレー局。
【０１５３】
（付記１９）  前記無線基地局との間の通信接続状態を計測する計測部と、計測値が良好な前記無線基地局を選択する無線基地局選択部と、選択した前記無線基地局との間に前記コネクションを確立して、前記コネクションを管理するコネクション管理部と、をさらに有することを特徴とする付記１３記載のリレー局。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】無線通信システムの原理図である。
【図２】リレー局のブロック構成を示す図である。
【図３】無線基地局のブロック構成を示す図である。
【図４】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図５】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図６】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図７】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図８】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図９】無線基地局の送信フレームと、リレー局での受信フレームのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】無線基地局の送信フレームと、リレー局での受信フレームのマッピング状態を示す図である。
【図１１】無線基地局の送信フレームと、リレー局での受信フレームのマッピング状態を示す図である。
【図１２】無線基地局の送信フレームと、リレー局での受信フレームのマッピング状態を示す図である。
【図１３】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図１４】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図１５】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図１６】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図１７】データ送受信のスケジュール制御を示すシーケンス図である。
【図１８】無線リレー通信の概要を示す図である。
【図１９】無線リレー通信のネットワークの一形態を示す図である。
【図２０】コネクションが確立している状態を示す図である。
【図２１】無線リレー通信のネットワークでコネクションが確立している状態を示す図である。
【図２２】データ衝突の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０  無線通信システム
１  リレー局
１１  スケジューラ制御部
２−１〜２−ｎ  無線基地局
２１  スケジューラ
３−１〜３−ｍ  端末
Ｃ１〜Ｃｋ  コネクション
【図１】
2008060868.tif 000003
【図２】
2008060868.tif 000004
【図３】
2008060868.tif 000005
【図４】
2008060868.tif 000006
【図５】
2008060868.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008060868.tif 000009
【図８】
2008060868.tif 000010
【図９】
2008060868.tif 000011
【図１０】
2008060868.tif 000012
【図１１】
2008060868.tif 000013
【図１２】
2008060868.tif 000014
【図１３】
2008060868.tif 000015
【図１４】
2008060868.tif 000016
【図１５】
2008060868.tif 000017
【図１６】
2008060868.tif 000018
【図１７】
2008060868.tif 000019
【図１８】
2008060868.tif 000020
【図１９】
2008060868.tif 000021
【図２０】
2008060868.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記スケジューラ制御部は、前記無線フレームの送信タイミングに、複数の前記無線基地局の中で１局のみがスロット割り当てを行い、他の前記無線基地局は、スロット割り当てを停止するように指示を与えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
（付記２）  前記スケジューラ制御部は、前記無線フレームの送信タイミングに、複数の前記無線基地局の中で１局のみがスロット割り当てを行い、他の前記無線基地局は、スロット割り当てを停止するように指示を与えることを特徴とする付記１記載の無線通信システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
（付記１２）  ｎ局の前記無線基地局がそれぞれ送信すべきデータをデータＤ１〜Ｄｎ、前記無線基地局がそれぞれ送信すべき前記無線フレームを無線フレームｆ１〜ｆｎとした場合に、前記スケジューラは、前記リレー局から送信された、データマッピング条件の決定依頼を受信すると、複数の前記無線基地局間でネゴシエーションを行って、前記データマッピング条件を決定し、前記無線フレームの送信時には、複数の前記無線基地局間で決定した前記データマッピング条件にもとづいて、前記スロット重複割り当てが生じないように、ｎ局の前記無線基地局が同一タイミングで送信する前記無線フレームｆ１〜ｆｎ上に、前記データＤ１〜Ｄｎをマッピングするｎ個のスロットがすべて異なるようにマッピングするスケジュールを行って、複数の前記無線基地局間で自律的にスロット割り当てを行うことを特徴とする付記８記載の無線基地局。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４８】
（付記１４）  前記スケジューラ制御部は、前記無線フレームの送信タイミングに、複数の前記無線基地局の中で１局のみがスロット割り当てを行い、他の前記無線基地局は、スロット割り当てを停止するように指示を与えることを特徴とする付記１３記載のリレー局。