(57)【要約】【課題】マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで伝送オーバーヘッドを減少させるための装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明は、マルチホップ中継方式のセルラーネットワークでマルチホップをグループ化してマルチリンクを支援するためのサブフレームの構成装置及び方法であって、宛先までの中継リンクを構成する中継局の情報を収集する段階と、収集された中継局の情報により中継リンクのグループを構成する段階と、中継リンクのグループにより相互に異なるリソースを割り当てる段階と、中継リンクのグループに割り当てられたリソース情報を各中継局に伝送する段階と、を有することを特徴とする。【選択図】図６
2007129726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるサブフレーム構成方法であって、
前記サブフレームの第１の区間でｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
前記サブフレームの第２の区間で(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の区間と第２の区間は、時間リソースで区分することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の区間及び/又は第２の区間は、基地局と端末の直接リンクサブフレームをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ｎホップリンクグループのサブフレームと(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームは、前記ホップリンクグループのサブフレームに含まれる各ホップリンクのサブフレームに直交リソースを割り当てて区分することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記直交リソースは、時間、周波数、空間、コードのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるサブフレーム構成方法であって、
前記サブフレームの第１の区間で基地局の直接リンクサブフレームを構成する段階と、
前記サブフレームの第２の区間でｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
前記サブフレームの第３の区間で(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記直接リンクサブフレームは、前記基地局と端末リンクのサブフレームと前記基地局と中継局リンクのサブフレームを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第１の区間、第２の区間、及び第３の区間は時間リソースで区分することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記第２の区間及び/又は第３の区間は、基地局と端末の直接リンクサブフレームをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記ｎホップリンクグループのサブフレームと(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームは、前記ホップリンクグループのサブフレームに含まれる各ホップリンクのサブフレームに直交リソースを割り当てて区分することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１１】
前記直交リソースは、時間、周波数、空間、コードのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるスーパーフレーム構成方法であって、
ｉ番目のフレームで、ｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
(ｉ＋１)番目のフレームで、(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記ｉ番目のフレーム及び/又は(ｉ＋１)番目のフレームは、基地局の直接リンクサブフレームをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記直接リンクサブフレームは、前記基地局と端末リンクのサブフレームと前記基地局と中継局リンクのサブフレームを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記ｉ番目のフレームの第１の区間で前記基地局の直接リンクサブフレームを構成する段階と、
前記ｉ番目のフレームの第２の区間でｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記ｉ番目のフレームの第２の区間は、基地局と端末の直接リンクサブフレームをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の区間と第２の区間は時間リソースで区分することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記(ｉ＋１)番目のフレームの第１の区間で基地局の直接リンクサブフレームを構成する段階と、
前記(ｉ＋１)番目のフレームの第２の区間で(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、
を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記(ｉ＋１)番目のフレームの第２の区間は、基地局と端末の直接リンクサブフレームをさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の区間と第２の区間は時間リソースで区分することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記ｎホップリンクグループのサブフレームと(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームは、前記ホップリンクグループのサブフレームに含まれる各ホップリンクのサブフレームに直交リソースを割り当てて区分することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
前記直交リソースは、時間、周波数、空間、コードのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるスーパーフレーム構成方法であって、
ｉ番目のフレームは基地局の直接リンクサブフレームで構成する段階と、
(ｉ＋１)番目のフレームはｎホップリンクグループのサブフレームで構成する段階と、
(ｉ＋２)番目のフレームは(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームで構成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記直接リンクサブフレームは、前記基地局と端末リンクのサブフレームと前記基地局と中継局リンクのサブフレームを含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記(ｉ＋１)番目のフレーム及び/又は(ｉ＋２)番目のフレームは、基地局と端末の直接リンクサブフレームをさらに含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記ｎホップリンクグループのサブフレームと(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームは、前記ホップリンクグループのサブフレームに含まれる各ホップリンクのサブフレームに直交リソースを割り当てて区分することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
前記直交リソースは、時間、周波数、空間、コードのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
マルチホップ中継方式のセルラーネットワークでマルチホップをグループ化してマルチリンクを支援するための基地局の動作方法であって、
宛先までの中継リンクを構成する中継局の情報を収集する段階と、
前記収集された中継局の情報により前記中継リンクのグループを構成する段階と、
前記中継リンクのグループにより相互に異なるリソースを割り当てる段階と、
前記中継リンクのグループに割り当てられたリソース情報を各中継局に伝送する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２９】
前記中継局の情報は、前記中継局のホップ個数の情報を含むことを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記ホップグループは、偶数ホップグループと奇数ホップグループに区分することを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
前記中継リンクグループのリソース割り当ては、相互に異なる時間リソースを割り当てて各グループを区分することを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
マルチホップ中継を使用するセルラーネックワークにおけるフレーム構成装置であって、
フレーム構成方式により各サブフレームの伝送するタイミング信号を提供するタイミング制御器と、
前記タイミング信号により所定ホップリンクグループのサブフレームを生成してフレームを構成するフレーム生成器と、
前記フレームに含まれた各ホップリンクグループのサブフレームを各リンクのバーストに割り当てられたリソースにマッピングするリソーススケジューラと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３３】
前記フレーム生成器は、前記タイミング信号により前記サブフレームの第１の区間で、ｎホップリンクグループのサブフレームを生成し、
前記サブフレームの第２の区間で、(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを生成することを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
前記フレーム生成器は、
前記タイミング信号により、前記サブフレームの第１の区間で基地局の直接リンクサブフレームを生成し、前記サブフレームの第２の区間でｎホップリンクグループのサブフレームを生成し、前記サブフレームの第３の区間で(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを生成することを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３５】
前記フレーム生成器は、前記タイミング信号によりｉ番目のフレームでｎホップリンクグループのサブフレームを生成し、
(ｉ＋１)番目のフレームで(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを生成することを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３６】
前記フレーム生成器は、
前記タイミング信号により、ｉ番目のフレームで基地局の直接リンクサブフレームを生成し、(ｉ＋１)番目のフレームでｎホップリンクグループのサブフレームを生成し、(ｉ＋２)番目のフレームで(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを生成することを特徴とする請求項３２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチホップ中継(Ｍｕｌｔｉ-Ｈｏｐ  Ｒｅｌａｙ)方式を使用するセルラーネットワーク(Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ)に関するもので、特にマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップリンクをグループ化してサブフレームを構成するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、活発に研究が進行中である４世代移動通信システムの一番重要な要求条件中の一つは、自律的適応型(Ｓｅｌｆ-Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ)無線ネットワークの構成である。
【０００３】
自律的適応型無線ネットワークは、中央システムの制御なしに無線ネットワークを自律的に、且つ分散的に構成して、移動通信サービスの提供が可能な無線ネットワークを意味する。また、第４世代の移動通信システムでは高速通信を可能にしてさらに多くの通話量を受け入れるために半径が非常に小さいセルが設置される。この場合に、現在の無線ネットワークの設計方式をそのまま使用した中央集中的な設計が不可能になる。このような無線ネットワークは、分散的に制御され、構築されつつ、新たな基地局の追加のような環境変化に能動的に対処しなければならない。上述した理由で、第４世代の移動通信システムでは自律的適応型無線ネットワークの構成が要求される。
【０００４】
第４世代の移動通信システムで要求される自律的適応型無線ネットワークを現実的に実現するために、アドホック(Ａｄ  ｈｏｃ)ネットワークで適用された技術を移動通信システムに導入すべきである。上記の代表的な例が多重ホップ中継セルラーネットワークとして、固定基地局で構成されたセルラーネットワークにアドホックネットワークで適用された技術である多重ホップ中継技法を導入したことである。
【０００５】
一般に、セルラーネットワークでは基地局と端末機(Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ)との間に一つの直接リンクで通信がなされるため、端末機と基地局との間に信頼度が高い無線通信リンクを容易に構成することができる。
【０００６】
しかしながら、基地局の位置が固定されているため、無線ネットワーク構成の柔軟性(ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）が低くてトラフィック分布や通話要求量の変化が激しい無線環境で効率的なサービスを提供しにくい。
【０００７】
このような短所を克服するために、周辺のいろいろな端末機又は中継局(Ｒｅｌａｙ  ｓｔａｔｉｏｎ)を用いてマルチホップ形態としてデータを伝達する中継局を適用することが可能である。マルチホップ中継技法は、周辺環境の変化に対して速くネットワークを再構成し、全体無線ネットワークをより効率的に運用可能になる。また、基地局と端末との間に中継局を設置し、中継局を通じたマルチホップ中継経路を構成することによって、チャンネル状態がより優れた無線チャンネルを端末に提供することができる。さらに、マルチホップ中継経路を用いて陰影地域のように基地局と通信を遂行できない地域の端末に高速のデータチャンネルが提供可能なので、セル領域を拡張させることができる。
【０００８】
図１は、一般的なマルチホップ中継方式のセルラーネットワークの構成を示す。
図１に示すように、基地局(ＢＳ)１００ののサービス領域１０１に含まれる端末(ＭＳ)１１０は、基地局１００と直接リンクで接続される。その反面、基地局のサービス領域１０１の外に位置してチャンネル状態の悪い端末１２０は、中継局(ＲＳ)１３０を通じて中継リンクに接続される。
【０００９】
また、基地局１００は、端末１１０，１２０が基地局のサービス領域１０１の外部に位置し、或いは建物などによって遮蔽現象が激しい陰影地域に位置してチャンネル状態が悪い場合に、中継局１３０を用いてこれら端末１１０，１２０に一層優れた無線チャンネルが提供可能である。
【００１０】
したがって、基地局１００は、マルチホップ中継方式を適用してチャンネル状態が悪いセル境界地域に高速のデータチャンネルを提供し、セルサービス領域を拡張させることができる。また、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでは、基地局と端末(ＢＳ-ＭＳ）リンク、基地局と中継局(ＢＳ-ＲＳ）リンク、及び中継局と端末(ＲＳ-ＭＳ）リンクが存在する。
【００１１】
図１のように中継局を用いるマルチホップ中継方式は、下記の図２に示すように複数の中継局を用いてマルチホップ中継リンクを設定することができる。
図２は、一般的なマルチホップで構成されるセルラーネットワークの構成を示す。図２に示すように、基地局２０１は、端末２１９にサービスを提供するために複数の中継局２１１，２１３，２１５，２１７を用いて端末２１９との通信リンクを設定する。このとき、中継局２１１，２１３，２１５，２１７は下記の図３に示すように動作する。
【００１２】
図３は、一般的なマルチホップ中継方式のセルラーネットワークで隣接ホップ間のマルチリンクを示す。図３に示すように、２ホップ間のネットワークは、(Ｍ-１)ホップ中継局３０１、Ｍホップ中継局３０３、Ｍホップ端末機３０５、(Ｍ＋１)ホップ端末機３０７、及び(Ｍ＋１)ホップ中継局３０９で構成される。
【００１３】
(Ｍ-１)ホップ中継局３０１は、Ｍホップ中継局３０３又はＭホップ端末機３０５との通信リンクを設定する。また、Ｍホップ中継局３０３は、(Ｍ＋１)ホップ端末機３０７又は(Ｍ＋１)ホップ中継局３０９との通信リンクを設定する。
マルチホップ中継方式のセルラーネットワークは、上述した方式で基地局２０１から最終端の端末２１９まで通信リンクをマルチホップで拡張する。
【００１４】
セルラーネットワークで移動性を有する端末が基地局と通信だけでなくマルチホップ中継局との通信を遂行するためには、無線インターフェース(Ａｉｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)で提供されるリソース(チャンネル）がマルチホップの各リンクに動的に分配されなければならない。このとき、中継局が固定された位置を有すると、持続的なエネルギーの供給を受けることができる。しかしながら、中継局が移動性を支援する場合には制限された容量のバッテリーをエネルギー源として使用する。例えば、ノートブックＰＣ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ)やＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などが移動する場合には、安定したエネルギー供給が難しい。したがって、効率的なエネルギーの使用又はエネルギーを節約できるメカニズム(Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）が研究されている。
【００１５】
一般的なセルラーネットワークを支援するためのフレーム構造は図４に示すよう
である。
図４は、一般的な時分割複信システムのフレーム構造を示す。以下の説明において、横軸は時間領域を、縦軸は周波数領域を、それぞれ示す。
図４に示すように、一つのフレーム４００は、ダウンリンク(ＤＬ)サブフレーム４１１とアップリンク(ＵＬ)サブフレーム４２１に区分される。ダウンリンクサブフレーム４１１は、端末の同期獲得のためのプリアンブル信号、ダウンリンクバーストに割り当てられたデータの位置情報を含む制御情報、及び端末にデータを伝送するためのダウンリンクバーストで構成される。
次に、アップリンクサブフレーム４２１は、基地局レンジング信号と複数の移動局から基地局へデータを伝送するためのアップリンクバーストで構成される。
【００１６】
ＴＴＧ(Ｔｒａｎｓｍｉｔ/Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ)４３１は、ダウンリンクサブフレーム４１１とアップリンクサブフレーム４２１との間に基地局が送信動作から受信動作にモード切り替えを遂行するための時間ガード領域(ｇｕａｒｄ  ｒｅｇｉｏｎ)として存在する。また、ＲＴＧ(Ｒｅｃｅｉｖｅ/Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ)４４１は、アップリンクサブフレームとダウンリンクサブフレームとの間に基地局が受信動作から送信動作にモード切り替えを遂行するために存在する。
【００１７】
上述したように構成される時分割複信システムのフレーム構造において、マルチホップ中継方式を支援するためには、下記の図５に示すように各ホップのリンクを相互に異なる時間スロットで区分するフレーム構造を使用すべきである。
【００１８】
図５は、従来技術によるマルチホップリンクのサブフレーム構造を示す。以下の説明で、横軸は時間領域を、縦軸は周波数領域を、それぞれ示す。
図５に示すように、一つのサブフレーム内で各ホップリンクのサブフレームを順次に相互に異なる時間スロットの割り当てを受けてフレームを構成する。すなわち、サブフレームは、各ホップのリンクにより(Ｍ-１)ホップリンクのサブフレーム５０１と、Ｍホップリンクのサブフレーム５０３と、(Ｍ＋１)ホップリンクのサブフレーム５０５に順次に相互に異なる時間スロットを割り当てる。このとき、各ホップリンクのサブフレーム間には中継局の動作切り替えのための動作切り替えギャップが必要である。例えば、図３に示すマルチホップリンクを支援するセルラーネットワークで(Ｍ-１)ホップリンクのサブフレーム５０１は、(Ｍ-１)ホップ中継局３０１がＭホップ中継局３０３又はＭホップ端末機３０５と通信するためのリンクを含んで構成される。また、Ｍホップリンクのサブフレーム５０３は、Ｍホップ中継局３０３が(Ｍ＋１)ホップ端末機３０７又は(Ｍ＋１)ホップ中継局３０９と通信するためのリンクを含んで構成される。このとき、Ｍホップ中継局３０３は、(Ｍ-１)ホップリンクサブフレーム５０１で(Ｍ-１)ホップ中継局３０１から信号を受信し、Ｍホップリンクサブフレーム５０３で(Ｍ+１)ホップ中継局３０７又は(Ｍ＋１)ホップ端末機３０９に信号を伝送しなければならない。したがって、(Ｍ-１)ホップリンクサブフレーム５０１とＭホップリンクサブフレーム５０３との間には動作切り替えギャップが必要である。
【００１９】
上述したように、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで各ホップリンクを順次に相互に異なる時間スロットに割り当てる場合に、各ホップリンクのサブフレームの間には動作切り替えギャップが必要となる。
【００２０】
一般的に時分割複信フレームは、ＴＣＰ(Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)伝送率(ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ)、ＡＲＱ/Ｈ-ＡＲＱ(Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ)、閉ループ制御(Ｃｌｏｓｅｄ  Ｌｏｏｐ  Ｃｏｎｔｒｏｌ)性能に深刻な影響を及ぼすフィードバック遅延を考慮して短いフレーム長さを有する。したがって、短いフレーム長さ内で各ホップリンク間の動作切り替えギャップは、上記のシステムに大きいオーバーヘッドとして影響を与える。上述したように、一つのサブフレームを複数の時間スロットで区分すると、各ホップのリソース割り当ての粒度(ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ)に対するオーバーヘッドとして作用する。また、一つの時間スロットの長さが縮小して電力集中によるリンク供給(ｌｉｎｋ  ｂｕｄｇｅｔ)利得が減少するという問題が発生する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／１６１３３０号明細書“Multi-hop peer-to-peer telecommunications method in a wireless network, radio terminal telecommunications method, and medium recording a program for causing a processor to implement the radio terminal telecommunications method”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで伝送オーバーヘッドを減少させるための装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで伝送オーバーヘッドを減少するために、マルチホップリンクをグループ化してフレームを構成するための方法及びこれを支援する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記のような目的を達成するために、本発明は、マルチホップ中継方式のセルラーネットワークでマルチホップをグループ化してマルチリンクを支援するための基地局の動作方法であって、宛先までの中継リンクを構成する中継局の情報を収集する段階と、前記収集された中継局の情報により前記中継リンクのグループを構成する段階と、前記中継リンクのグループにより相互に異なるリソースを割り当てる段階と、前記中継リンクのグループに割り当てられたリソース情報を各中継局に伝送する段階と、を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるサブフレーム構成方法であって、前記サブフレームの第１の区間でｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、前記サブフレームの第２の区間で(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、を有することを特徴とする。
【００２４】
また、マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるサブフレーム構成方法であって、前記サブフレームの第１の区間で基地局の直接リンクサブフレームを構成する段階と、前記サブフレームの第２の区間でｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、前記サブフレームの第３の区間で(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、を有することを特徴とする。
【００２５】
なお、本発明は、マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるスーパーフレーム構成方法であって、ｉ番目のフレームで、ｎホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、(ｉ＋１)番目のフレームで、(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームを構成する段階と、を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明は、マルチホップ中継方式のセルラーネットワークにおけるスーパーフレーム構成方法であって、ｉ番目のフレームは基地局の直接リンクサブフレームで構成する段階と、(ｉ＋１)番目のフレームはｎホップリンクグループのサブフレームで構成する段階と、(ｉ＋２)番目のフレームは(ｎ＋１)ホップリンクグループのサブフレームで構成する段階と、を有することを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明は、マルチホップ中継を使用するセルラーネックワークにおけるフレーム構成装置であって、フレーム構成方式により各サブフレームの伝送するタイミング信号を提供するタイミング制御器と、前記タイミング信号により所定ホップリンクグループのサブフレームを生成してフレームを構成するフレーム生成器と、前記フレームに含まれた各ホップリンクグループのサブフレームを各リンクのバーストに割り当てられたリソースにマッピングするリソーススケジューラと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップをグループ化してホップリンクグループに対するサブフレームを構成することによって、セルラーネットワークで基地局のサービス領域の拡大及び動作切り替えギャップによるオーバーヘッドを減少してシステム容量の増加のようなシステム効率を増加させることができる利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明に関連した公知の機能或いは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
本発明は、マルチホップ中継(Ｍｕｌｔｉ-Ｈｏｐ  Ｒｅｌａｙ)方式を使用するセルラーネットワーク(Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ)でマルチホップリンクをグループ化してサブフレームを構成するための方法及びこれを支援する装置について説明する。言い換えれば、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで各ホップリンクを２つのホップグループからなるサブフレームを構成するための方法及びこれを支援する装置について説明する。
【００３１】
以下の説明は、時分割複信(Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ)及び直交周波数分割多重接続(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ)方式を使用する無線通信システムを例として説明し、他の多重接続方式にも同一に適用される。
【００３２】
図６は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで、マルチホップをグループ化してマルチリンクを支援するサブフレーム構造を示す。以下の説明で、横軸は時間領域を、縦軸は周波数領域を、それぞれ示す。
図６に示すように、一つのサブフレームは、奇数ホップリンクグループのサブフレーム６０１と偶数ホップリンクグループのサブフレーム６０３で構成される。すなわち、マルチホップで構成されたセルラーネットワークで、各ホップ内の通信システム(例えば、中継局）は、２ホップ以前のリンク及び２ホップ以後のリンクの信号を考慮しなくても良い。したがって、マルチホップで構成されたセルラーネットワークを構成する各ホップを偶数ホップと奇数ホップでグループ化し(２ホップ以前/２ホップ以後のホップの集合を構成)、グループ内のホップは同じ区間内で信号を伝送するように２つのホップリンクグループのサブフレームを構成する。
【００３３】
このとき、奇数ホップリンクグループのサブフレーム６０１と偶数ホップリンクグループのサブフレーム６０３との間には一つの動作切り替えギャップ(Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ)６０５のみが存在する。すなわち、各ホップリンクのサブフレーム間に存在する動作切り替えギャップは、各リンクグループサブフレームの間のみに存在するため、動作切り替えギャップに対するオーバーヘッドが解決可能である。このとき、ホップグループで構成されたサブフレーム内で各ホップ別に時間スロットを分割しない。したがって、一つのサブフレームに割り当てられた時間スロットが長くなるため、データ粒度のオーバーヘッドも解決可能である。なお、各ホップは、奇数ホップリンクグループのサブフレーム６０１又は偶数ホップリンクグループのサブフレーム６０３で構成されるため、図５に示す各ホップリンクのサブフレームに比べて長い時間スロットを有する。したがって、各ホップの通信システムは占有する帯域が縮小されて低電力を有する通信システムが得られる電力集中によってリンク供給(Ｌｉｎｋ  Ｂｕｄｇｅｔ)を向上させることができる。
【００３４】
マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークは、図６に示すように、マルチホップリンクを偶数ホップリンクと奇数ホップリンクにグループ化してサブフレームを構成する。このとき、セルラーネットワークは、基地局と端末の直接リンクを中継局によって設定されるマルチホップ中継リンクと関係ないリンクと見なすと、下記の図１５に示すようにマルチホップ中継リンクと前記基地局と端末の直接リンクを同時に提供することができる。ここで、マルチホップ中継リンクは、奇数ホップリンクグループと偶数ホップリンクグループを意味する。
【００３５】
図１５は、本発明の実施形態によるマルチホップをグループ化したホップリンクグループと直接リンクを有するＢＳ-ＭＳリンクを同時に支援するサブフレーム構造を示す。図１５に示すように、中継局によって設定されるマルチホップ中継リンクのサブフレームは、奇数ホップリンクグループのサブフレーム１５０１と偶数ホップリンクグループのサブフレーム１５１１で構成される。このとき、各ホップリンクグループサブフレーム１５０１，１５１１は、基地局と端末の直接リンク(ＢＳ-ＭＳリンク)情報を含む。ここで、各ホップリンクグループのサブフレームと基地局と端末の直接リンクは、相互に異なる無線リソース(例えば、時間、周波数）を用いて区分される。
上述したように、図６と図１５は、一つのサブフレームを偶数ホップリンクグループサブフレームと奇数ホップリンクグループサブフレームに区分して構成する。それだけでなく、一つのホップリンクグループをフレーム単位で構成することもできる。
【００３６】
図１６は、本発明の実施形態によるマルチホップをグループ化したグループホップリンクを一つのフレーム単位で提供するスーパーフレーム構造を示す。図１６に示すように、(Ｌ-１)番目のフレーム１６０１は、奇数(２ｎ-１)ホップリンクグループと基地局と端末の直接リンクを含み、Ｌ番目のフレーム１０１１は偶数(２ｎ)ホップリンクグループと基地局と端末の直接リンクを含む。
【００３７】
すなわち、マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークは、スーパーフレーム(Ｓｕｐｅｒ  Ｆｒａｍｅ)構造に拡張してホップグループ別伝送が一つのフレーム内で遂行できる。ここで、一つのフレームは、時間連続的にダウンリンクサブフレームとアップリンクサブフレームを含む。また、基地局と端末の直接リンクは、マルチホップ中継リンクと独立して考慮される場合に各フレームに含まれるが、１ホップリンクと見なす場合に、奇数ホップリンクグループフレームに含まれる。
【００３８】
このマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで、図１６に示すようにスーパーフレームを使用する場合に、スーパーフレームを使用する基地局と中継局は下記の図１７のように通信リンクを提供する。
図１７は、本発明の実施形態による２ホップの広帯域無線接続システムで、基地局と中継局が提供する通信リンクのためのスーパーフレームを示す。図１７に示すように、基地局は、フレームごとに端末との直接リンクを提供する。すなわち、(Ｌ-１)番目のフレーム１７０１と、基地局と端末の直接リンクと基地局と中継局リンクを提供する。その後、Ｌ番目のフレーム１７１１は、基地局と端末の直接リンクを提供する。
【００３９】
一方、中継局は、送信動作と受信動作を時間分割多重化して遂行されるように、基地局と中継リンクと中継局と端末リンクが分割された形態で提供する。例えば、ダウンリンクの場合に、中継局は、(Ｌ-１)番目のフレーム１７０１で基地局と中継リンクを通じて基地局からデータを受信する。その後、Ｌ番目のフレーム１７１１で中継局と端末リンクを通じて端末にデータを伝送する。ここで、フレーム単位の時分割を考慮する場合に、各通信リンク(例えば、ＢＳ-ＲＳリンク、ＲＳ-ＭＳリンク）はダウンリンクとアップリンクを含む。
【００４０】
しかしながら、図６と図１５に示すように、サブフレーム又はスーパーフレームを構成して信号を送受信する場合に、下記の図７と図８に示すように干渉が発生する。以下の説明で、図７は２ホップ間のマルチリンクであると仮定し、図８は５ホップ間のマルチリンクであると仮定して説明する。
【００４１】
図７は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで信号の流れと干渉(ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)経路を示す。図７に示すように、第１の区間では(Ｍ-１)ホップ７０１からＭホップ７０３にデータを伝送する場合に、(Ｍ＋１)ホップ７０５での信号伝送はＭホップ７０３に位置した受信端に干渉として作用する。その後、Ｍホップ７０３から(Ｍ＋１)ホップ７０５にデータを送信する場合に、Ｍホップ７０３の送信信号は(Ｍ-１)ホップ７０１の干渉として作用する。
【００４２】
図８は、本発明の他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークにおける信号の流れと干渉経路を示す。
図８に示すように、奇数ホップ８０１，８０５，８０９グループが偶数ホップ８０３，８０７，８１１に信号を伝送する場合に、奇数ホップ８０１，８０５，８０９が同一のチャンネルを通じて信号を伝送すると、宛先ホップでなく他のホップに干渉を引き起こすようになる。例えば、第３の中継局８０５が第４の中継局８０７に信号を伝送する場合に、この第３の中継局８０５から伝送される信号は第２の中継局８０３と第６の中継局８１１に干渉として作用する。
【００４３】
上述したように、ホップリンクグループを用いて信号を送受信する場合に、同じホップリンクグループを使用する信号によって干渉が発生する。したがって、干渉を減少するために、下記の図９に示すようにホップリンクグループのサブフレームを構成する。
図９は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式でマルチホップをグループ化して構成されたサブフレームのリソース割り当てを示す。図９に示すように、ホップリンクグループのサブフレームは、このサブフレームに含まれる各ホップリンクのサブフレームをＯＦＤＭバーストで分けて相互に異なる直交リソースを割り当てる。
【００４４】
以下に、下記の図１０に示すように、基地局から複数のホップだけ離れて位置した中継局であっても、基地局と直接通信リンクを設定しなければならない場合を考慮して説明する。
図１０は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークにおけるマルチホップリンク構造を示す。図１０に示すように、基地局から複数のホップだけ離れて位置する中継局１００５，１００７又は端末１００９は、基地局と中継リンクだけでなく直接リンクを設定することが可能である。
【００４５】
したがって、中継局１００５，１００７又は端末１００９は、直接リンク及び中継リンクの設定が可能であるため、直接リンクと中継リンクを区分するために下記の図１１に示すようにフレームを構成する。
図１１は、本発明の他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップをグループ化するサブフレーム構造を示す。以下の説明は、図１０に示すように、直接リンクと中継リンクのためのサブフレームを一つのフレーム内で構成する方法を説明する。以下の説明で、横軸は時間領域を、縦軸は周波数領域を、それぞれ示す。
【００４６】
図１１に示すように、一つのフレームは、直接リンクサブフレーム１１０１と、マルチホップリンクの奇数ホップリンクグループのサブフレーム１１０３と、偶数ホップリンクグループのサブフレーム１１０５とから構成される。
このフレームは、直接リンクと中継リンクを区分するために、直接リンクサブフレーム１１０１と中継リンクサブフレーム１１０３，１１０５に相互に異なる時間スロットを割り当てる。このとき、中継リンクのサブフレームは、各ホップを偶数ホップリンクと奇数ホップリンクにグループ化し(２ホップ以前/２ホップ以後のホップの集合を構成)、２つのホップリンクグループのサブフレームを構成する。すなわち、直接リンクの信号伝送と中継リンクの信号伝送は時分割されて同時に遂行されない。ここで、偶数ホップリンクグループのサブフレーム１１０５と奇数ホップリンクグループのサブフレーム１１０３の時間スロットの位置は、相互に取り替えることができる。
このとき、サブフレーム１１０１，１１０３，１１０５の間には、各々動作切り替えギャップ１１０７，１１０９が存在する。
【００４７】
マルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークは、図１１に示すように、一つのフレームを時間スロットで区分してホップリンクグループサブフレームと直接リンクサブフレームを構成する。このとき、セルラーネットワークは、ホップリンクグループサブフレームと直接リンクサブフレームに一つ以上のフレーム区間での時間スロットを割り当ててスーパーフレーム形態で構成可能である。
【００４８】
図１２は、本発明のまた他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで、マルチホップをグループ化するサブフレーム構造を示す。以下の説明で、直接リンク及び中継リンクのためのサブフレームを２つのフレームにかけて構成する方法について説明する。
図１２に示すように、ｉ番目のフレーム１２００は、直接リンクのサブフレーム１２０１と奇数ホップリンクグループのサブフレーム１２０３で構成され、(ｉ＋１)番目のフレーム１２１０は、直接リンクの サブフレーム１２１１と偶数ホップリンクグループのサブフレーム１２１３で構成される。 
【００４９】
このとき、基地局と端末の直接リンクは、中継局によって設定されるマルチホップリンクと関係なく設定可能である。すなわち、直接リンクサブフレームは、奇数ホップリンクグループのサブフレーム１２０３又は偶数ホップリンクグループのサブフレーム１２１３のうちのいずれか一つに含まれ、或いはこれらフレーム１２００，１２１０にすべて含まれる。また、直接リングサブフレームは、これらフレーム１２００，１２１０とは別途のフレームで構成されることも可能である。 
【００５０】
上述したサブフレームの構成は、一つのサブフレーム内に一つの動作切り替えギャップが必要なため、この動作切り替えギャップに対するオーバーヘッドを減少してシステムの容量を増加させることができる。なお、一つのサブフレームを２つの時間スロットで区分するため、多数の時間スロットで区分される場合に比べてデータ粒度が低くなってスペクトル効率が高くなる。また、同一の容量のリソースに対して占有する時間スロットが増加するにしたがって、占有可能な周波数帯域が縮小されて電力集中でリンク供給を向上させることができる。
【００５１】
以下の説明は、上述したように各ホップリンクをグループ化してフレームを構成するための基地局装置と中継局装置の構成について説明する。ここで、これら基地局装置と中継局装置は同一に構成されるため、下記の図１３に示すように基地局装置を例として説明する。
【００５２】
図１３は、本発明によるマルチホップをグループ化して伝送するための基地局(中継局)装置を示す。図１３を参照すると、基地局は、フレーム構成器１３０１と、タイミング制御器１３０３と、リソーススケジューラ１３０５と、変調器１３０７と、デジタル/アナログ変換器(ＤＡＣ)１３０９と、ＲＦ(Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)処理器１３１１とを含む。
【００５３】
フレーム構成器１３０１は、受信したデータを宛先に伝送するためのサブフレームを生成する。例えば、フレーム構成器３０１は、基地局から伝送される信号を直接リンクで区分する場合に、上記の図１１、図１２、図１５、図１６に示すように フレーム構造で直接リンクサブフレーム又はフレームを構成する。もし、基地局から伝送される信号を１ホップリンクで区分する場合に、図６又は図１５で奇数ホップリンクグループのサブフレーム又はフレームを構成する。 
このとき、フレーム構成器１３０１は、タイミング制御器１３０３から受信したタイミング信号により構成したサブフレームを中継局又は端末に出力する。
【００５４】
リソーススケジューラ１３０５は、フレーム構成器１３０１から受信したサブフレームを各サブフレームに割り当てられた各リンクのバーストにサブフレームを割り当てて出力する。
変調器１３０７は、リソーススケジューラ１３０５から各リンクのバーストに割り当てられたサブフレームを受信して予め定められた変調方式により変調する。その後、デジタル/アナログ変換器１３０９は、変調器１３０７から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００５５】
ＲＦ処理器１３１１は、デジタル/アナログ変換器１３０９から受信したデジタル信号を周波数を上げてＲＦ信号に変換し、この変換された信号をアンテナを通じて送信する。 
図１３に示すブロック構成を中継局に適用する場合に、フレーム構成器１３０１は、中継局のホップを確認して図６、図１１、図１２、図１５、図１６に示すフレーム構成方式で該当ホップリンクグループのサブフレームを選択してサブフレームを生成する。
【００５６】
上述したように、偶数ホップグループと奇数ホップグループの２つのホップグループに区分し、サブフレームを構成するために基地局は下記の図１４に示すように、宛先までの経路を検索して各中継局がデータを伝送するためのリソース割り当て情報を各中継局に伝送する。
図１４は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで、マルチホップをグループ化するための基地局の動作手順を示すフローチャートである。 
【００５７】
図１４を参照すると、基地局は、ステップ１４０１で、セルラーネットワークから宛先(端末)まで中継リンクを設定するための中継局の情報を収集する。 
基地局は、ステップ１４０３とステップ１４０５に進行して、収集された情報に基づいて偶数ホップと奇数ホップに区分してホップグループを構成する。
このホップグループが構成されると、基地局は、ステップ１４０７に進行し、スケジューラを用いて２つのホップグループ(偶数ホップグループ、奇数ホップグループ)にサブフレーム内の時間スロットを割り当てる。
【００５８】
基地局は、ステップ１４０９で、２つのホップグループに割り当てられた時間スロットにより、２つのホップグループ(偶数ホップグループ、奇数ホップグループ)に構成された中継局にバースト形態のリソースを割り当てる。ここで、各ホップグループに割り当てられた時間スロットの情報は共通制御情報として、基地局を通じて伝送され、中継局を通じて中継されることができる。
その後、基地局は本アルゴリズムを終了する。
【００５９】
上述した実施形態では、基地局で偶数ホップリンクグループサブフレームと、奇数ホップリンクグループサブフレームでフレームを構成する例を説明した。他の実施形態として、基地局は、フレームをこの基地局の直接リンクのためのサブフレームと偶数ホップリンクグループサブフレームと奇数ホップリンクグループサブフレームで構成することも可能である。
【００６０】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、形式や細部についての様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】一般的なマルチホップ中継方式のセルラーネットワークのマルチリンク構成を示す図である。
【図２】一般的なマルチホップで構成されるセルラーネットワークの構成を示す図である。
【図３】一般的なマルチホップ中継方式のセルラーネットワークで隣接ホップ間のマルチリンクを示す図である。
【図４】一般的な時分割複信システムのフレーム構造を示す図である。
【図５】従来技術によるマルチホップリンクのサブフレーム構造を示す図である。
【図６】本発明の実施形態によるマルチホップをグループ化するグループホップリンクを支援するサブフレーム構造を示す図である。
【図７】本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで信号の流れと干渉経路を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークで信号の流れと干渉経路を示す図である。
【図９】本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式でマルチホップをグループ化して構成されたサブフレームのリソース割り当てを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップリンク構造を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップをグループ化して構成されるサブフレーム構造を示す図である。
【図１２】本発明のまた他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップをグループ化して構成されるサブフレーム構造を示す図である。
【図１３】本発明によるマルチホップをグループ化するための基地局装置を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用するセルラーネットワークでマルチホップをグループ化するための基地局の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態によるマルチホップをグループ化したグループホップリンクと直接リンクを有するＢＳ-ＭＳリンクを同時に支援するサブフレーム構造を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態によるマルチホップをグループ化したグループホップリンクを一つのフレーム単位で提供するスーパーフレーム構造を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態による２ホップの広帯域無線接続システムで基地局と中継局が提供する通信リンクのためのスーパーフレームを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
６０１、１５０１  奇数ホップリンクグループのサブフレーム
６０３、１５１１  偶数ホップリンクグループのサブフレーム
６０５  動作切り替えギャップ
１３０１  フレーム構成器
１３０３  タイミング制御器
１３０５  リソーススケジューラ
１３０７  変調器
１３０９  デジタル／アナログ変換器
１３１１  ＲＦ処理器
【図１】
2007129726.tif 000003
【図２】
2007129726.tif 000004
【図３】
2007129726.tif 000005
【図４】
2007129726.tif 000006
【図５】
2007129726.tif 000007
【図６】
2007129726.tif 000008
【図７】
2007129726.tif 000009
【図８】
2007129726.tif 000010
【図９】
2007129726.tif 000011
【図１０】
2007129726.tif 000012
【図１１】
2007129726.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007129726.tif 000015
【図１４】
2007129726.tif 000016
【図１５】
2007129726.tif 000017
【図１６】
2007129726.tif 000018
【図１７】
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