(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御基地局ＡＰと、移動端局ＭＴと、無線により前記ＡＰに接続されていない局ＲＭＴと該ＡＰとの間の双方向通信のために該ＲＭＴを接続するための中継局として動作するとともに、無線による前記ＡＰ及び前記ＲＭＴの双方への接続を維持する局ＦＭＴと、を有する、パケットを伝送し且つサービス品質を保証する中央制御無線システムにおけるワイヤレス基地局による方法であって、
部分的フレーム構造が、前記システムに知られている前記ＡＰのフレーム構造に基づいて前記ＦＭＴにより生成され、前記部分的フレーム構造は、前記ＦＭＴから前記ＲＭＴへの伝送及び前記ＲＭＴから前記ＦＭＴへの伝送を制御するために前記ＦＭＴにより使用され、前記部分的フレームは、前記ＦＭＴと前記ＲＭＴとの間の伝送を制御して該ＲＭＴと前記ＡＰとの間の通信を可能にするために、信号データと、伝送データと、前記部分的フレーム構造に関する編成データとを伝送し、
前記部分的フレームの構造は、前記ＡＰにより生成されるフレームの構造と同様であり、これによりＡＰにおける動作のために設計されるＭＴは、ＲＭＴの役目も果たすことができ、更にＲＭＴとＦＭＴとの間におけるデータの交換を可能にする、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記部分的フレーム構造の編成は、前記ＡＰにおける中央制御装置によって行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分的フレーム構造の編成は、前記中継局ＦＭＴにおける分散型制御装置により行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記部分的フレーム構造の編成は、一部は前記中央局ＡＰにおける中央制御装置により行われ、一部は前記中継局ＦＭＴにおける分散型制御装置により行われることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
移動端局ＭＴは、前記システムに関して可能である限りにおいてＡＰになることができるとともに、ＲＭＴに対して中央局の役割を果たすことができることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
中継機能のカスケーディングが可能であり、ＦＭＴの観点から見てＲＭＴとして制御される局が、同時に別の局に関するＦＭＴになることができ、元の部分的フレーム構造の中で、他の部分的フレーム構造が再帰的に形成され、前記再帰の深さは、ＡＰと、前記カスケードの中の最も遠いＲＭＴとの間において使用されるホップの数に対応することを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
中央局ＡＰは、複数の端局ＭＴと、中継局ＦＭＴとをカバーすることができ、各ＭＴは、ＦＭＴの機能を具えうることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ＦＭＴが、同時に複数のＲＭＴをカバーすることができることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
時間ドメインのみならず周波数ドメイン又は符号ドメインにおける中継経路用の容量割り当てが、適当なシステムにおいて行われうることを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
セルのさまざまなエリアにおいて関連するＲＭＴを同時にカバーする複数のＦＭＴがあってもよく、部分的フレームは、前記セル内の異なるスポットにおいて同時に伝送されることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＡＰのフレームの長さ、及び前記ＦＭＴの部分的フレームの長さは、動的に変更することができ、それぞれ異なっていてもよいことを特徴とする、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記部分的フレーム内の個々のフェーズの配置は、動的に変更され、分割され、部分的に欠けることがあり、新しいフェーズが、付加的に規定されうることを特徴とする、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
直接的なデータの交換が、共通のＦＭＴを制御することにより関連するＲＭＴの間で行われることを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
直接的なデータの交換が、前記ＡＰにより制御されるＭＴと、関連するＦＭＴにより制御されるＲＭＴとの間で行われることを特徴とする、請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記部分的フレームの伝送においてポイントツーマルチポイントのモードが使用されることを特徴とする、請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央基地局の範囲外に位置し、中継機能を具えるワイヤレス基地局により供給される、パケットオリエンテッドの伝送無線局の供給範囲を広げる新しい方法に関する。従来のワイヤレス伝送システムとは異なり、有効データ伝送レート、パケット遅延時間、パケット遅延時間の変化等のパラメータにより特徴付けられる通信サービス品質が保証される。このようなシステムの実際の利用分野は、例えば次の通りである。
−データ及びマルチメディア通信用のローカルエリアネットワーク
−テレコミュニケーションネットワークへのアクセス網
−固定及び移動加入者を接続し、自動車電話加入者を相互接続するためのネットワーク
【０００２】
【従来の技術】
今後の無線システムにおいて、さまざまなサービスが、テレコミュニケーションサービスのユーザに動的に利用可能になる。これらのサービスは、サービス品質及び必要とされる伝送容量の要求に関して異なる。伝送を望む局にデータ（ビデオ及びオーディオを含む）を伝送するのに必要な容量を割り当てることに関して、無線システムにおけるさまざまなの方法が知られている：
【０００３】
−非調整（uncoordinated）アクセス（例えばＨＩＰＥＲＬＡＮタイプ１（文献［３］）又はＩＥＥＥ８０２．１１（文献［７］））。このタイプのアクセスでは、伝送を望む局は、調整しない形態で無線チャンネルにアクセスする。調整は、中央における割り当てを用いることなく、分散型の割り当て方法により得られる。これらのシステムにおいて、サービス品質は、特定の可能性に関してのみ保証することができ、又はまったく保証することができない。
【０００４】
−伝送を望む局への時間／符号／周波数範囲の伝送容量の独占的な割り当て。以下の２つの主要なグループの間で区別がなされる。
−容量は、固定の伝送速度を有するチャネルによりコネクションオリエンティドの態様で割り当てられるので、接続の持続時間についても専ら同時に予約される（例えばＧＰＲＳ（文献［４］）を除くＧＳＭ（文献［２］））。
−容量は、基地局により、個々の関連した局にそれらの要求に依存して動的に割り当てられる（文献［８］,［１］,［５］,［４］）。多重セルシステムが可能である。この割り当ては、中央局により制御されるものであり、最初に知られているか（文献［５］）、又はシステム自体により決定される（文献［６］）。サービス品質を保証するために、特別な方策（呼の受け入れ及びスケジューリング、文献［８］）が必要とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以下、中央制御装置を有する無線ネットワークについて説明する。伝送／受信を望む局（ＭＴ：移動端局。しかし基地局としても動作可能な移動端局である。）のための中央割り当てポイントによる伝送容量の割り当ては、ＭＴが基地局のカバレージエリアに位置する場合のみ可能である。カバレージエリアに位置しないＭＴは、遠隔移動端局ＲＭＴ（その無線中継条件がアクセスポイント（ＡＰ）への直接の無線リンクを可能としないＭＴである。ＲＭＴは、ＭＴと比較して拡張された機能を有していてもよい。）と呼ばれる。ＲＭＴの不十分な無線カバレージについての理由は、例えば、中央基地局（ＡＰ：アクセスポイント。固定式又は移動式でありうる中央局。この局は、それに割り当てられるネットワークを編成する。中央局の役割は、いくつかのシステム（例えば特にＨＩＰＥＲＬＡＮ２、文献［６］）において異なることがありうる。）からの大きい距離、電磁干渉、障害物による無線電波のシャドウィングの結果としてのレベル破壊、及び多重経路伝搬等である。しかしながら、別の局（ＦＭＴ：転送移動端局。中継局のタスクを付加的に引き継ぐことができ、こうしてワイヤレス基地局になりうるＭＴである。）からのデータの十分な受信品質をもつことができ、他の局が、ＡＰへの直接的又は間接的な接続を維持し、ＡＰにデータを送ることができる場合には、ＲＭＴは、本発明に従って基地局により制御することが可能である。
【０００６】
新しい方法は、サービス品質に関してＲＭＴをＭＴと同じ分類に含める目的をもって、ＦＭＴと、ＭＴ又はＲＭＴとの間の通信をそれぞれ制御する。
【０００７】
この方法は、例えばＡＰ←→ＦＭＴ←→…←→ＦＭＴ←→ＲＭＴのように複数の中継接続の順次のリンクを可能にする。ＦＭＴは、ＭＴとしては、ＡＰにより近いより高いオーダーのＦＭＴであり、ＡＰとしては、より低いオーダーのＦＭＴである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、共通の時間インターロック容量割り当てを利用する。ＡＰにより直接に到達することができる局（ＦＭＴ，ＭＴ）に関する容量割り当ては、基地局（ＡＰ）（例えば文献［５］）から実現される。これは、基地局から見て第１の無線経路（ホップ）である。これは、能動又は受動（スリープ）であり、コネクションオリエンティド型又はコネクションレス型であり、パケットオリエンテッドのデータリンク又は信号リンクでありうる。第１のホップのＡＰ、ＭＴ及びＦＭＴにより占有されるべき無線チャネル用のＡＰの制御データは、あらかじめ決められた距離において周期的に伝送され、又は公表された若しくは既知の距離において動的に伝送される。ＡＰは、すべてのＭＴ及びＦＭＴがそのカバレージエリアにおいてランダムアクセスを行うことを可能にし、アクセスの結果は、それらの局に明示的又は暗示的に公表される。衝突が生じる場合、衝突解決のためのメカニズムが使用される。このタイプの動的容量割り当ては、最新の技術であり、例えば文献［１］、［８］、［５］に記述されている。
【０００９】
このタイプのチャネル割り当ては、個々のＭＴがワイヤレス基地局として動作し、加えて中継局（ＦＭＴ）の役目を果たし、ＲＭＴに対してはＡＰのように見えるが、ＡＰに対してはＭＴのように見える点で、この発明において拡張されている。
【００１０】
ＦＭＴは、それ自体の目的、及びＡＰにより使用されるものと同じ又は類似の規則に従って第２の無線経路を介してＦＭＴにより制御されたＲＭＴがＡＰに伝送することを可能にする目的で、ＡＰにより割り当てられる伝送容量を利用する。
【００１１】
ＦＭＴとして使用される各中継局は、より高いオーダーの中央局によりあらかじめ定められたフレーム構造に埋め込まれる部分的フレーム構造を具体化する。部分的フレーム構造に関しては、ＦＭＴに割り当てられた容量のみが使用される。部分的フレーム構造は、高いオーダーのフレーム構造と同様であるので、変化しないＭＴのみならず特化した局への通信も可能となる。これは、部分的フレーム構造が、それに関して占有される容量が公表されるエリアを含み、そのエリア内で、ＭＴ（又はＲＭＴのそれぞれ）へのデータ伝送（遠隔ダウンリンク）及びＭＴ（又はＲＭＴのそれぞれ）からＦＭＴへのデータ伝送（遠隔アップリンク）が行われることを意味する。更に、ランダムアクセスも利用可能である。部分的フレーム構造への細分は、反復的に実施され、すなわち２以上の中継リンクがカスケードされうる。通信の制御及び個々のホップ上の容量占有の制御は、以下により実行することができる。
【００１２】
−基地局（ＡＰ）。これは、直接的又は間接的に、すなわち中継リンク又はカスケードされた中継リンクにより、基地局に接続されるすべての局に関する伝送容量を制御する。中継局（ＦＭＴ）は、基地局により決定された伝送容量の予約をＲＭＴに中継し、これに応じて部分的フレームを構築する目的をもつ。
【００１３】
−ＭＴ及びＦＭＴに関してはＡＰにより、及びＲＭＴに関してはＦＭＴにより相互に関係なく制御される。各ＦＭＴは、ＡＰから容量を取得し、この容量をＡＰのように自律的に管理する。既存のシステム（例えばＨ／２、文献［５］）において、これは、このＦＭＴに割り当てられたアップリンクエリアであってもよい。このプロシージャは、部分的フレーム構造が既に存在するフレーム構造と完全に一体化されるので、既存のシステム（より具体的にはＡＰ及びＭＴ）において変更を行う必要がないという利点をもたらす。ＦＭＴの新しい機能のみが追加される。ＦＭＴに割り当てられる伝送容量は、ＦＭＴによりほとんど自律的に管理され、編成され、その結果、ＲＭＴは、ＦＭＴを介してＡＰに到達するか、又はＡＰにより到達される。
【００１４】
−ＦＭＴ及びＡＰによる制御の任意のランダムな組合せ。
【００１５】
ＦＭＴを実現するには、時間依存構造、すなわち時間依存のフレーム構造への伝送容量の分割及び他の時間依存の部分的フレーム構造への細分に基づいて、１つのトランシーバ部のみを有するだけで十分である。必要に応じて、ＦＭＴ毎の複数のトランシーバ部が使用されてもよい。ＡＰのフレーム及びＦＭＴの部分的フレームの長さは動的に変化し、異なる長さを有していてもよい。更に、フレーム内のフェーズの動的な再割り当てが可能であり、この再割り当ては、また、いくつかのフェーズの欠如及び新しいフェーズの使用を含む。更に、フェーズは、ポイントツーマルチポイントのモードのデータ伝送のために使用されてもよい。このモードに加えて、個々のＲＭＴの間、及びＲＭＴとＦＭＴとして動作しないＭＴとの間の直接的なデータ伝送を編成することも可能である。
【００１６】
部分的フレームについての時間範囲（ＴＤＭＡ）の割り当てに加えて、周波数範囲（ＦＤＭＡ）及び符号範囲（ＣＤＭＡ）の割り当ても可能である。決定的な要素は、中央基地局が、その利用可能な容量をサブ容量に分割し、これらのサブ容量が、それらに関して個々の中継局（ＦＭＴ）に割り当てられることである。この目的のため、これらのサブ範囲の上記の管理、及びこれらのサブ範囲の個々の部分のＭＴ又はＲＭＴへの割り当てが使用される。適切なシステム（例えばＨ／２、特に文献［６］）において、各ＭＴは、付加的にＡＰになることができ、これに関して再びＲＭＴがある。
【００１７】
適切な無線条件においては、提案された方法を用いて伝送容量の空間依存の割り当てを提供することも可能であり、これにより、部分的フレーム構造は、中央制御ネットワークの異なる位置において同時に使用される。
【００１８】
要求されるサービス品質を保証するために、伝送容量の特定の及び編成された割り当ての可能性が条件となる。サービス品質には、個々の局の伝送に関する利用可能な容量の分配を制御するユニット（ＡＰ，ＦＭＴ）のタスクが関係する。適切な方法は、基本的に既に文献［８］から知られており、本発明に合わせて変更することができる。必要な変更は、上述したような個々の部分的フレーム構造を編成するために必要な容量を考慮に入れることを含む。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施例が図面に示されており、以下に更に詳しく説明する。本発明の一例として、ＨＩＰＥＲＬＡＮ２（Ｈ／２）システム（文献［５］）の拡張について更に説明する。
【００２０】
図１は、パケット伝送無線ネットワークにおいて生じうる状況を例示により示している。Ｈ／２システムが図示されており、このシステムは、いわゆる集中モードにおいて動作する。すなわちシステムの個々の端局が、基地局（ＡＰ）により制御される。また、ＡＰにより制御される移動端局が互いに直接に通信することができる直接モードもある。直接モードは、セルのすべての端局が、ＡＰから直接に編成情報を受け取ることができると仮定する。個々のＭＴが、ＡＰを受け取り、更にＡＰと情報を交換することができるセルの半径をｒとすると、この半径の外側にあるＲＭＴは、すなわち無線条件により、ＡＰとデータを交換することができない。
【００２１】
本発明は、ＡＰを介してＲＭＴを接続するための解決策について考察する。このための前提条件は、ＲＭＴが、ＭＴの周囲の半径ｒｆ内に位置することである。これらのＭＴは、ＡＰとＲＭＴとの間のブリッジを形成するとともに双方向にデータを伝送することができる中継局（ＦＭＴ）として使用される。データの伝送は、Ｈ／２システムにおいてＡＰにより制御される。この目的のため、周期的なフレーム構造が伝送され、いくつかのサブ範囲に分割される。図２には、Ｈ／２システムにおいて使用される時間依存の構造が示されている。
【００２２】
まず、セル及び関連するＡＰについての汎用的な情報が、いわゆるブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）の中で伝送される。次いで、ＡＰは、残りのＭＡＣフレームの今後の占有についてフレーム制御チャネル（ＦＣＣＨ）の中で編成データを伝送する。その全長は、Ｈ／２において常に２ミリ秒である。その後に続く応答チャネル（ＡＣＨ）の中で、端局は、以下に説明するチャネルへのアクセスに関する結果を知らされる。これは、ランダムアクセスである。そののちダウンリンクフェーズが続き、そこで、データは、ＡＰから個々のＭＴに伝送される。これらのデータは、５４バイトの長いチャネル（ＬＣＨ）の長いプロトコルデータユニット、又は９バイトの短いチャネル（ＳＣＨ）の短いデータユニットの中で伝送されうる。加えて、個々のデータユニットを組み合わせてデータトレイン(data train)にすることも可能である。アップリンクフェーズにおいて、個々の移動端局は、ＡＰにそれらのデータを伝送する機会をもつ。どの時点で個々の端局が送出することを許されるかついては、ＦＣＣＨの中で既に公表されている。ＭＡＣフレームの終わりに、すべての端局が、特定の規則に従ってランダムに無線チャンネルにアクセスすることを許されるフェーズがある。このフェーズは、ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）と呼ばれ、Ｈ／２において規定されている。
【００２３】
図３は、この発明においてＨ／２システムに関して規定しているような、中継動作のための部分的フレームによるＭＡＣフレームの拡張を示している。ＭＡＣフレームは、ＡＰにより規定され、アップリンク上の伝送容量がＦＭＴに割り当てられる。この伝送容量は、ＦＭＴ自体のＵＬデータをＡＰに伝送するため、また、ＦＭＴとＲＭＴとの間でＵＬ／ＤＬデータを伝送するために、部分的フレームを介してＦＭＴによりランダムに割り当てることができる。ＡＰは、この部分的フレームをＦＭＴアップリンクスロットとみなし、データパケットの適切な特徴により、ＡＰが、ＦＭＴからＲＭＴへの中継リンクのためにこのフェーズにおいて伝送されるデータを、ＦＭＴのアップリンクデータとしてインタープリットしないことが保証される。部分的フレームの中で、Ｈ／２の個々のフェーズが再び使用されるが、サブ構成に合わせて変更された形式である。
【００２４】
この例において、ＦＭＴは、まず、転送ブロードキャストチャネル（Ｆ−ＢＣＨ。ＦＭＴにより生成され、ＲＭＴにより受信されるブロードキャストチャネル）の中でデータリンクの編成に必要な情報を伝送する。そののち、ＲＭＴは、転送フレーム制御通信路（Ｆ−ＦＣＨ）の中で部分的フレームの他の構造を知らされる。続いて生じる転送応答チャネル（Ｆ−ＡＣＨ）の中で、ＲＭＴは、以下に説明するＦ−ＲＡＣＨ上の伝送のための結果を知らされる。そののち、転送ダウンリンクフェーズ（ＦＤＬ）が行われ、そこで、ＦＭＴは、アドレスされたＲＭＴにデータを送る。これは、長いチャネル（ＬＣＨ）データパケット（５４バイトのデータパケット）のランダムシーケンス、又は短いチャネル（ＳＣＨ）データパケット（９バイトのデータパケット）の中で行われてもよい。個々のパケットを組み合わせてパケットトレインにしてもよい。ＦＭＴのトランシーバに関する切り替え時間の後、ＦＭＴは、転送アップリンク（Ｆ−ＵＬ。これはＲＭＴ→ＦＭＴのリンクである。）の中でＲＭＴからデータを受信することができる。そののち、ＬＣＨ及びＳＣＨデータパケットのランダムシーケンスが再び生じうる。Ｆ−ＲＡＣＨフェーズにおいて、ＲＭＴは、ＦＭＴにデータをランダムに送ることができる。これは、Ｈ／２に関して既に規定されているランダムアクセスに関するメカニズムから類推して、この発明において規定する部分的フレームの中で行われる。中継リンクに関するフェーズに続いて、ＦＭＴは、システムの中央局にデータを伝送するためにそれ自体のアップリンクを接続する。そののち、Ｈ／２の規格メカニズムが使用される。
【００２５】
部分的フレームの編成は、ＦＭＴにより自律的に行われてもよいが、ＡＰにより制御されてもよい。ＦＭＴは、ワイヤレスのＨ／２基地局である。ＲＭＴは、Ｈ／２規格に従って規定されるワイヤレス端局（ＭＴ）である。
【００２６】
更に、ＦＭＴのＦ−ＤＬフェーズにおいて、カスケードされた中継リンクに関する部分的フレームを再び規定することも可能である。これは、部分的フレームの反復的構造をもたらし、その深さは、サブリンク（ホップ）の数に対応する。
【００２７】
部分的フレームは、ＡＰのフレームと同じ長さでもよいが、異なる長さであってもよい。ＡＰと同じタイミングであるが図３と比較してそれぞれのオフセットをもって、ＦＭＴに部分的フレームを周期的に生成させることが効率的である。
【００２８】
文献：
[1]DE 195 35 329 A1
[2]ETSI Digital cellular telecommunication; Mobile Station - Base Station System (MS-BSS) interface; General Aspects and principles, GTS GSM 04.01. 欧州通信標準化協会(European Telecommunications Standards Institute), 1996年11月.EN.
[3]ETSI Broadband Radio Access Network (BRAN); High Performance Radio Local Area Network (HIPERLAN) Type 1; Functional Specification V1.2.1, EN 300 652. 欧州通信標準化協会, 1998年9月.EN.
[4]ETSI Digital cellular telecommunication (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Overall description of the GPRS radio interface, TR 101 350, (GSM 03.64). 欧州通信標準化協会, 1998年10月.EN.
[5]ETSI Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2, Functional Specification Data Link Control (DLC) Layer Part 1 - Basic Data Transport Function, DTS/BRAN030003-1 VO.i 欧州通信標準化協会, 1999年9月.DTS
[6]ETSI Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2 Functional Specification Data Link Control (DLC) Layer Part 4 - Extension for Home Environment, DTS/BRAN-0020004-4 V0.a. 欧州通信標準化協会, 1999年8月.DTS
[7]IEEE Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Broadband Radio Access Network (BRAN); Standard 802.11, IEEE, New York, 1997年11月.EN
[8]D. Petras Entwicklung und Leistungsbewertung einer ATM-Funkschnittstelle. Aachener Beitrage zur Mobil- und Telekommunikation, Band 18, Wissenschaftsverlag Mainz, Aachen, 1999.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関して使用される全体像及び個々の局の構成を示す図。
【図２】無線インタフェース上のＨ／２−システムフレーム構造を示す図。
【図３】Ｈ／２の例として本発明において提案される、本発明に関連するフレーム構造を示す図。
【符号の説明】
ＡＰ    アクセスポイント
ＭＴ    移動端局
ＦＭＴ  転送移動端局
ＲＭＴ  遠隔移動端局
【図１】
0004624623.tif 000002
【図２】
0004624623.tif 000003
【図３】
0004624623.tif 000004