(57)【要約】【課題】複雑なアドホックネットワークシステムを導入せずに、現状のＬＴＥ規格に規定されている無線アクセス方法、通信プロトコルを利用して、移動局装置の送受信信号を中継することを可能とする。【解決手段】基地局装置１２ａ、移動局装置１０ａ、無線局装置１１ａにより構成される無線中継通信システムにおいて、無線局装置１１ａが、移動局装置１０ａの１つとして基地局装置１２ａと通信を行う移動局装置モードと、基地局装置１２ａと移動局装置１０ａの通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替制御信号を受信し、モード切替制御信号により移動局装置モードへのモードの切り替えが指示された場合に、移動局装置１０ａの１つとして基地局装置１２ａと通信を行い、モード切替制御信号により中継局装置モードへのモードの切り替えが指示された場合に、基地局装置１２ａと移動局装置１０ａの通信を中継する。【選択図】図１
2013051540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムであって、
前記無線局装置は、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替制御信号を受信し、該モード切替制御信号により前記移動局装置モードへの前記モードの切り替えが指示された場合に、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行い、前記モード切替制御信号により前記中継局装置モードへの前記モードの切り替えが指示された場合に、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継することを特徴とする無線中継通信システム。
【請求項２】
前記基地局装置は、前記モード切替制御信号を前記無線局装置に送信し、前記無線局装置は、前記基地局装置により送信された前記モード切替制御信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の無線中継通信システム。
【請求項３】
前記無線局装置は、前記基地局装置以外の外部装置により送信された前記モード切替制御信号、または、ユーザにより入力された前記モード切替制御信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の無線中継通信システム。
【請求項４】
前記無線局装置は、前記移動局装置モードと前記中継局装置モードとの間でモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を前記基地局装置に送信し、前記基地局装置は、前記モード切替能力情報に基づいて、前記無線局装置に前記モード切替制御信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の無線中継通信システム。
【請求項５】
前記無線局装置は、該無線局装置の位置を示す位置情報を前記基地局装置に送信し、前記基地局装置は、前記位置情報に基づいて前記無線局装置に前記モード切替制御信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の無線中継通信システム。
【請求項６】
前記基地局装置は、該基地局装置と前記移動局装置との間の通信を可能とするエリアを決定し、前記エリア内にある前記移動局装置との間の通信を中継する無線局装置を選択し、選択した無線局装置に前記モード切替制御信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の無線中継通信システム。
【請求項７】
ネットワーク制御部、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線通信システムであって、
前記ネットワーク制御部は、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる無線局装置を選択し、該無線局装置を管理する前記基地局装置に中継局装置設置要求信号を送信し、
前記基地局装置は、該中継局装置設置要求信号を受信した場合、前記ネットワーク制御部により選択された無線局装置に対して、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードから、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードに前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御信号を送信し、
前記無線局装置は、前記モード切替制御信号により前記中継局装置モードへの前記モードの切り替えが指示された場合に、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
基地局装置と移動局装置の通信の中継管理に用いられる移動局装置データベースであって、
前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替能力が各移動局装置にあるか否かを示すモード切替能力情報と、各移動局装置の位置情報とを記憶し、
前記中継を行う移動局装置は、前記モード切替能力情報と前記位置情報とに基づいて決定されることを特徴とする移動局装置データベース。
【請求項９】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの基地局装置であって、
前記移動局装置の１つとして前記無線局装置に前記基地局装置と通信を行わせる移動局装置モードと、前記無線局装置に前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御部を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項１０】
前記基地局装置は、前記移動局装置モードと前記中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を前記無線局装置から受信し、前記モード切替制御部は、前記モード切替能力情報に基づいて、前記無線局装置のモードを切り替えることを特徴とする請求項９に記載の基地局装置。
【請求項１１】
前記基地局装置は、前記無線局装置の位置を示す位置情報を受信し、前記モード切替制御部は、前記位置情報に基づいて、前記無線局装置のモードを切り替えることを特徴とする請求項９に記載の基地局装置。
【請求項１２】
前記モード切替制御部は、前記基地局装置と前記移動局装置との間の通信を可能とするエリアを決定し、該エリア内にある前記無線局装置のモードを切り替えることを特徴とする請求項９に記載の基地局装置。
【請求項１３】
前記基地局装置は、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御信号を前記無線局装置に送信することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１４】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの無線局装置であって、
前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替処理部と、
前記移動局装置モードにおいては前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行い、前記中継局装置モードにおいては前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する制御部と、
を備えることを特徴とする無線局装置。
【請求項１５】
前記無線局装置は、前記移動局装置モードと前記中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を前記基地局装置に送信することを特徴とする請求項１４に記載の無線局装置。
【請求項１６】
前記無線局装置は、前記無線局装置の位置を示す位置情報を前記基地局装置に送信することを特徴とする請求項１４に記載の無線局装置。
【請求項１７】
前記無線局装置は、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御信号を前記基地局装置から受信し、前記モード切替処理部は、前記モード切替制御信号に基づいて、前記モードを切り替えることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の無線局装置。
【請求項１８】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの基地局装置が備える集積回路であって、
前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行わせる移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御部を備えることを特徴とする集積回路。
【請求項１９】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの無線局装置が備える集積回路であって、
前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかに、モードを切り替えるモード切替処理部と、
前記移動局装置モードにおいては前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行い、前記中継局装置モードにおいては前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する制御部と、
を備えることを特徴とする集積回路。
【請求項２０】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの基地局装置の制御を行うコンピュータプログラムであって、
前記移動局装置の１つとして前記無線局装置に前記基地局装置と通信を行わせる移動局装置モードと、前記無線局装置に前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２１】
基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの無線局装置の制御を行うコンピュータプログラムであって、
前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替処理ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継通信システム、無線通信システム、移動局装置データベース、基地局装置、無線局装置、集積回路、コンピュータプログラム、および、そのコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラー移動通信の無線アクセス方式および無線ネットワークの進化（以下、「Long Term Evolution（LTE）」、または、「Evolved Universal Terrestrial Radio Access （EUTRA）」と称する。）が、第三世代パートナーシッププロジェクト（3rd Generation Partnership Project: 3GPP）において検討されている。
【０００３】
ＬＴＥでは、基地局装置から移動局装置への無線通信である下り回線ＤＬ（Downlink）の通信方式として、マルチキャリア送信である直交周波数分割多重ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が用いられる。
【０００４】
また、移動局装置から基地局装置への無線通信である上り回線ＵＬ（Uplink）の通信方式として、シングルキャリア送信であるＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）方式が用いられる。
【０００５】
（ＬＴＥの無線フレーム（Radio Frame）の構成）
ＬＴＥの無線フレーム構成は、それぞれＴｙｐｅ１のＦＤＤ（Frequency Division Duplex）モード、及びＴｙｐｅ２のＴＤＤ（Time Division Duplex）モードに分類されている。
【０００６】
２つのモードでは、１つの無線フレームが１０個のサブフレームにより構成され、１つのサブフレームが２つのスロットにより構成される。１つのサブフレームには、複数の物理リソースブロックＰＲＢ（Physical Resource Block）が構成され、１つの物理リソースブロックＰＲＢには、周波数軸方向に１２個のＯＦＤＭサブキャリアＳＣ（Sub-carrier）が構成され、時間軸方向に複数のＯＦＤＭシンボルの集合である１つのスロットが構成される。
【０００７】
周波数軸方向には複数の物理リソースブロックＰＲＢが連続して配置される。１つの物理リソースブロックＰＲＢには、複数のリソースエレメントＲＥ（Resource Element）が含まれる。１つのリソースエレメントＲＥは、周波数軸の１つのＯＦＤＭサブキャリアＳＣと時間軸の１つのＯＦＤＭシンボルにより構成されている。その詳細は、例えば、非特許文献１などに記載されているため、ここではその説明を省略する。
【０００８】
（ＬＴＥの中継技術）
ＬＴＥでは、サービスエリアの拡大、ホットスポットのサポート及び電波不良エリア対策などのために、中継技術が導入されている。図１７は、ＬＴＥの中継技術について説明する図である。
【０００９】
図１７に示すように、移動局装置ＵＥ（User Equipment）１ａ〜１ｃは中継ノードＲＮ（Relay Node）と呼ばれる中継局装置２ａ〜２ｃと通信し、中継局装置２ａ〜２ｃは親基地局装置ＤｅＮＢ（Doner eNodeB）３ａと通信する。
【００１０】
中継局装置２ａ〜２ｃは無線バックホール回線（Ｕｎインターフェース）４ａ〜４ｃを経由して親基地局装置３ａに無線接続され、移動局装置１ａ〜１ｃは無線アクセス回線（Ｕｕインターフェース）５ａ〜５ｃを経由して中継局装置２ａ〜２ｃに接続する。
【００１１】
親基地局装置３ａは複数の中継局装置２ａ〜２ｃに中継接続を提供するだけではなく、中継接続を経由せずに移動局装置１ｄと無線アクセス回線５ｄを経由して直接通信することもできる。その詳細は、例えば、非特許文献２、３に記載されているため、ここではその説明を省略する。
【００１２】
（ＬＴＥ物理チャネルの構成）
図１８は、ＬＴＥ物理チャンネルの構成について示す図である。図１８に示すように、基地局装置３ａと移動局装置１ｄとは、無線アクセス回線５ｄにより接続される。無線アクセス回線５ｄには、複数のＬＴＥの物理チャネルが含まれる。
【００１３】
ＬＴＥ物理チャネルは、基地局装置３ａから移動局装置１ｄへの情報送信に用いられる下り回線における物理下り回線チャネルと、移動局装置から基地局装置への情報送信に用いられる上り回線における物理上り回線チャネルがある。
【００１４】
物理下り回線チャネルには、下り回線参照信号ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）、同期シグナルＳＳ（Synchronization Signals）、物理報知チャネルＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）、物理下り回線制御チャネルＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、物理下り回線共用チャネルＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）、物理マルチキャストチャネルＰＭＣＨ（Physical Multicast Channel）、物理制御フォーマットインディケータチャネルＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、及び、物理ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）インディケータチャネルＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）が含まれる。
【００１５】
物理上り回線チャネルには、上り回線参照信号ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）、物理上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）、物理上り回線共用チャネルＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）、及び、物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）が含まれる。各物理チャネルの詳細構成と機能は、例えば、非特許文献２や他のＬＴＥ仕様書に記載されているため、ここではそれらの説明を省略する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】3GPP TS 36.211 V10.1.0. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 10). [online]. 3rd Generation Partnership Project, 2011. [retrieved on 2011-08-05]. Retrieved from the Internet: <URL: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36211.htm>.
【非特許文献２】3GPP TS 36.300 V10.3.0. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 10). [online]. 3rd Generation Partnership Project, 2011. [retrieved on 2011-08-05]. Retrieved from the Internet: <URL: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36300.htm>.
【非特許文献３】3GPP TS 36.216 V10.2.0. Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer for relaying operation (Release 10). [online]. 3rd Generation Partnership Project, 2011. [retrieved on 2011-08-05]. Retrieved from the Internet: <URL: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36216.htm>.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
移動通信ネットワークでは、災害時に輻輳が発生するという問題がある。それだけでなく、停電や通信設備が破壊されて通信が途絶したり、基地局装置が停波状態となって、通信が途絶するエリアが生じたりすることもある。このような場合、何らかの手段で、移動局装置が外部と通信を行うことを可能とする通信継続エリアを設置することが要望される。
【００１８】
また、基地局装置のサービスエリアが点在する山岳地帯、人口過疎地帯などにおいてサービスエリアエッジの無線電波が弱かったり、気候により電波減衰が増加したり、周辺電波の干渉が発生したりするなどの影響で、無線電波が不安定となることがある。例えば、悪天候によって山岳事故などが発生した場合、サービスエリアエッジにおいて臨時に通信を確保することを可能とするサービス拡大エリアを増設することが要望される。
【００１９】
また、基地局装置のサービスエリア内であってもビルの内部やビルの陰、地下などでは無線電波が弱かったり、気候により電波減衰が増加したり、周辺電波の干渉が発生したり、特定エリアにおけるユーザ数が急増したりするなどの影響で、無線電波が不安定となることがある。このような場合も、電波の品質を改善した電波改善エリアを確保することが要望される。
【００２０】
また、サービスエリアエッジにおいてイベントが開催されており、ユーザ数が増加したような場合、隣接基地局装置に対する干渉が増加することがある。このような場合も、干渉を低減するよう要求する隣接基地局装置からの通知に対して、干渉を低減した干渉低減エリアを設置することが要望される。
【００２１】
上記のような問題に対して、アドホックネットワークを利用することが検討されている。アドホックネットワークとは、通信インフラを利用せず、端末相互が通信し合うことで形成されるネットワークである。
【００２２】
上記の通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアにおいてアドホックネットワークを構築し、アドホックネットワークを経由して、各エリアにおける移動局装置と基地局装置との間の通信を中継することにより、無線接続の維持が可能となる。
【００２３】
そして現在、各サービスエリアから他の移動局装置を経由して、基地局装置と接続できる通信経路をどうやって見つけるか、各サービスエリア内にある移動局装置の位置管理をどうするか、各移動局装置の相互連携機能、中継機能をどう実現するかが検討課題となっている。
【００２４】
本発明は、上記課題に鑑み、複雑なアドホックネットワークシステムを導入せずに、現状のＬＴＥ規格に規定されている無線アクセス方法、通信プロトコルを利用して、通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアを設置することにより、移動局装置の送受信信号を中継することを可能とする無線中継通信システム、無線通信システム、移動局装置データベース、基地局装置、無線局装置、集積回路、コンピュータプログラム、および、そのコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体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】
【００２５】
上記課題を解決する為に、本発明の第１の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムであって、前記無線局装置は、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替制御信号を受信し、該モード切替制御信号により前記移動局装置モードへの前記モードの切り替えが指示された場合に、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行い、前記モード切替制御信号により前記中継局装置モードへの前記モードの切り替えが指示された場合に、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継することを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記基地局装置は、前記モード切替制御信号を前記無線局装置に送信し、前記無線局装置は、前記基地局装置により送信された前記モード切替制御信号を受信することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記無線局装置は、前記基地局装置以外の外部装置により送信された前記モード切替制御信号、または、ユーザにより入力された前記モード切替制御信号を受信することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第４の技術手段は、第２の技術手段において、前記無線局装置は、前記移動局装置モードと前記中継局装置モードとの間でモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を前記基地局装置に送信し、前記基地局装置は、前記モード切替能力情報に基づいて、前記無線局装置に前記モード切替制御信号を送信することを特徴とする。
【００２９】
本発明の第５の技術手段は、第２の技術手段において、前記無線局装置は、該無線局装置の位置を示す位置情報を前記基地局装置に送信し、前記基地局装置は、前記位置情報に基づいて前記無線局装置に前記モード切替制御信号を送信することを特徴とする。
【００３０】
本発明の第６の技術手段は、第２の技術手段において、前記基地局装置は、該基地局装置と前記移動局装置との間の通信を可能とするエリアを決定し、前記エリア内にある前記移動局装置との間の通信を中継する無線局装置を選択し、選択した無線局装置に前記モード切替制御信号を送信することを特徴とする。
【００３１】
本発明の第７の技術手段は、ネットワーク制御部、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線通信システムであって、前記ネットワーク制御部は、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる無線局装置を選択し、該無線局装置を管理する前記基地局装置に中継局装置設置要求信号を送信し、前記基地局装置は、該中継局装置設置要求信号を受信した場合、前記ネットワーク制御部により選択された無線局装置に対して、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードから、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードに前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御信号を送信し、前記無線局装置は、前記モード切替制御信号により前記中継局装置モードへの前記モードの切り替えが指示された場合に、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継することを特徴とする。
【００３２】
本発明の第８の技術手段は、基地局装置と移動局装置の通信の中継管理に用いられる移動局装置データベースであって、前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替能力が各移動局装置にあるか否かを示すモード切替能力情報と、各移動局装置の位置情報とを記憶し、前記中継を行う移動局装置は、前記モード切替能力情報と前記位置情報とに基づいて決定されることを特徴とする。
【００３３】
本発明の第９の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの基地局装置であって、前記移動局装置の１つとして前記無線局装置に前記基地局装置と通信を行わせる移動局装置モードと、前記無線局装置に前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御部を備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明の第１０の技術手段は、第９の技術手段において、前記基地局装置は、前記移動局装置モードと前記中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を前記無線局装置から受信し、前記モード切替制御部は、前記モード切替能力情報に基づいて、前記無線局装置のモードを切り替えることを特徴とする。
【００３５】
本発明の第１１の技術手段は、第９の技術手段において、前記基地局装置は、前記無線局装置の位置を示す位置情報を受信し、前記モード切替制御部は、前記位置情報に基づいて、前記無線局装置のモードを切り替えることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第１２の技術手段は、第９の技術手段において、前記モード切替制御部は、前記基地局装置と前記移動局装置との間の通信を可能とするエリアを決定し、該エリア内にある前記無線局装置のモードを切り替えることを特徴とする。
【００３７】
本発明の第１３の技術手段は、第９〜第１２のいずれかの技術手段において、前記基地局装置は、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御信号を前記無線局装置に送信することを特徴とする。
【００３８】
本発明の第１４の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの無線局装置であって、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替処理部と、前記移動局装置モードにおいては前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行い、前記中継局装置モードにおいては前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
本発明の第１５の技術手段は、第１４の技術手段において、前記無線局装置は、前記移動局装置モードと前記中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を前記基地局装置に送信することを特徴とする。
【００４０】
本発明の第１６の技術手段は、第１４の技術手段において、前記無線局装置は、前記無線局装置の位置を示す位置情報を前記基地局装置に送信することを特徴とする。
【００４１】
本発明の第１７の技術手段は、第１４〜第１６のいずれかの技術手段において、前記無線局装置は、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御信号を前記基地局装置から受信し、前記モード切替処理部は、前記モード切替制御信号に基づいて、前記モードを切り替えることを特徴とする。
【００４２】
本発明の第１８の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの基地局装置が備える集積回路であって、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行わせる移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御部を備えることを特徴とする。
【００４３】
本発明の第１９の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの無線局装置が備える集積回路であって、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかに、モードを切り替えるモード切替処理部と、前記移動局装置モードにおいては前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行い、前記中継局装置モードにおいては前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００４４】
本発明の第２０の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの基地局装置の制御を行うコンピュータプログラムであって、前記移動局装置の１つとして前記無線局装置に前記基地局装置と通信を行わせる移動局装置モードと、前記無線局装置に前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継させる中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替制御ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００４５】
本発明の第２１の技術手段は、基地局装置、移動局装置、無線局装置により構成される無線中継通信システムの無線局装置の制御を行うコンピュータプログラムであって、前記移動局装置の１つとして前記基地局装置と通信を行う移動局装置モードと、前記基地局装置と前記移動局装置の通信を中継する中継局装置モードのいずれかに、前記無線局装置のモードを切り替えるモード切替処理ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００４６】
本発明の第２２の技術手段は、上記コンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、必要とされる通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアを設置することができるようになり、基地局装置と移動局装置との間の送受信信号を中継することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明に係る無線中継通信システムによる中継エリアを形成する一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基地局装置の構成の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＦＤＤモードの無線局装置の構成の一例を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＴＤＤモードの無線局装置の構成の一例を示す概念図である。
【図６】基地局装置におけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】無線局装置におけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】ＦＤＤモードの中継システムにおける上り回線および下り回線の無線フレーム構成の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る中継システムの中継処理の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。
【図１１】基地局装置におけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る無線中継通信システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る無線局装置のＦＤＤモードにおける構成の一例を示す概念図である。
【図１５】無線局装置におけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。
【図１７】ＬＴＥの中継技術について説明する図である。
【図１８】ＬＴＥ物理チャンネルの構成について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、３ＧＰＰ規格において分類されている中継局装置の種別について説明する。
【００５０】
（中継局装置の種別）
３ＧＰＰ規格では、中継局装置をＴｙｐｅ１とＴｙｐｅ２とに分類している。Ｔｙｐｅ１の中継局装置は、基地局装置と異なる物理層固有のセル番号ＰＩＣ（Physical Cell ID）、同期信号（Synchronization Signals）とリファレンス信号（Reference Signals）を送信する。移動局装置は、スケジューリング情報とＨＡＲＱ  フィードバックを中継局装置から直接受け取り、移動局装置の制御チャネルを中継局装置に送信する。Ｔｙｐｅ１中継局装置は、移動局装置からは基地局装置ｅＮＢ（eNodeB）のように見える。
【００５１】
一方、Ｔｙｐｅ２中継局装置は固有のセル番号を持たないため、移動局装置は、基地局装置から送信された信号と中継局装置から送信された信号の違いを見分けることができない。この構成では、基地局装置から制御情報を送信し、中継局装置を経由してデータを送信することが可能であるが、３ＧＰＰではこの点に関して継続審議中である。
【００５２】
また、中継局装置は、レイヤに基づき、レイヤ１中継局装置、レイヤ２中継局装置、レイヤ３中継局装置に分類することができる。
【００５３】
レイヤ１中継局装置は、基地局装置からの下り回線受信ＲＦ（Radio Frequency）信号を電力増幅して移動局装置に送信するＡＦ（Amplifier and Forward）型中継局装置である。レイヤ２中継局装置は、基地局装置からの下り回線ＲＦ信号を復調・復号後、再度符号化・変調を行い、移動局装置に送信するＤＦ（Decode and Forward）型中継局装置である。レイヤ３中継局装置は、基地局装置からの下り回線ＲＦ信号の復調・復号処理に加えて、ユーザデータを再生してから再度無線でユーザデータ伝送を行うための処理を行い、符号化・変調後に移動局装置に送信する中継局装置である。Ｔｙｐｅ１中継局装置、Ｔｙｐｅ２中継局装置は、レイヤ２中継局装置またはレイヤ３中継局装置である。
【００５４】
（第１の実施形態）
（無線中継通信システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。この無線中継通信システムは、移動局装置１０ａ〜１０ｄ、無線局装置１１ａ、基地局装置１２ａ、および無線通信システムのネットワーク制御部であるＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ（Mobility Management Entity/Serving Gateway）部１３を備える。
【００５５】
移動局装置１０ａ〜１０ｄは、従来の移動局装置ＵＥ（User Equipment）である。移動局装置１０ｃは、無線アクセス回線（Ｕｕインターフェース）を経由して基地局装置１２ａに接続している。
【００５６】
この無線アクセス回線（Ｕｕインターフェース）には、図１８に示したように、複数の下り回線物理チャネルあるいは信号、すなわち、ＤＬＲＳ、ＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨと、複数の上り回線物理チャネルあるいは信号、すなわち、ＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨとが含まれる。
【００５７】
基地局装置１２ａのサービスエリア内にある移動局装置１０ｃと基地局装置１２ａは、ＬＴＥの仕様書に規定されている無線アクセス回線形式、通信プロトコル及びシグナリングプロシージャで動作する。一方、本発明の第１の実施形態に係る無線局装置１１ａは、従来の移動局装置ＵＥ機能と中継局装置ＲＮ機能の両方を備えており、中継局装置ＲＮ機能により移動局装置１０ａ、１０ｂ、１０ｄと基地局装置１２ａとの間の通信を中継する。
【００５８】
（基地局装置の構成）
図２は、本発明に係る無線中継通信システムによる中継エリアを形成する第１例を示す図である。この無線中継通信システムは、移動局装置１０ａ〜１０ｄ、無線局装置１１ａ〜１１ｄ、基地局装置１２ａ〜１２ｃおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３を備える。
【００５９】
通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアを設置する場合、図１、図２に示した基地局装置１２ａは、移動局装置モードと中継局装置モードの切り替えを制御するモード切替制御部１２ａ２１を用いて、無線局装置１１ａ〜１１ｄの移動局装置モードと中継局装置モードの間でのモードの切り替えの要否を判断する。モード切替制御部１２ａ２１については、後に詳しく説明する。
【００６０】
そして、基地局装置１２ａは、移動局装置モードから中継局装置モードへのモードの切り替えが必要と判断されたとき、無線局装置１１ａ〜１１ｄに移動局装置モードから中継局装置モードへのモードの切り替えを制御するモード切替制御信号を無線局装置１１ａ〜１１ｄに送信する。
【００６１】
無線局装置１１ａ〜１１ｄは移動局装置モードと中継局装置モードのいずれかにモードを切り替えるモード切替処理部１１ａ８１を用いて、移動局装置モードから中継局装置モードにモードを切り替え、中継局モードの初期接続手順を通じ、基地局装置１２ａに再接続する。
【００６２】
基地局装置１２ａは、図１に示したように、中継局装置モードに切り替わった無線局装置１１ａ〜１１ｄに対して親基地局装置となり、無線バックホール回線（Ｕｎインターフェース）１４ａ〜１４ｄを経由して、無線局装置１１ａ〜１１ｄとの接続を確立する。
【００６３】
そして、無線局装置１１ａ〜１１ｄは、移動局装置１０ａ〜１０ｄの無線アクセス回線（Ｕｕインターフェース）１５ａ〜１５ｄを中継する。これにより、無線局装置１１ａ〜１１ｄは、必要に応じて、通信継続エリア、サービス拡大エリア、干渉低減エリア、または、電波改善エリアを形成する。
【００６４】
無線バックホール回線（Ｕｎインターフェース）１４ａ〜１４ｄには、図１８で説明した複数の下り回線物理チャネルあるいは信号（ＤＬＲＳ、ＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）、複数の上り回線物理チャネルあるいは信号（ＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ）以外に、後述する中継局用物理下り回線制御チャネルＲ−ＰＤＣＣＨ（Relay-Physical Downlink Control Channel）が含まれる。
【００６５】
つぎに、基地局装置１２ａ〜１２ｄの構成について説明する。なお、基地局装置１２ａ〜１２ｄはすべて同じ構成を含んでいるので、ここでは、基地局装置１２ａの構成について説明する。
【００６６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１２ａの構成の一例を示す概念図である。基地局装置１２ａは、インターフェース部１２ａ１、上位レイヤ処理部１２ａ２、物理チャネル抽出部１２ａ３、多重部１２ａ４、送信部１２ａ５、送信アンテナ部１２ａ６、受信アンテナ部１２ａ７、受信部１２ａ８、多重分離部１２ａ９、物理チャネル生成部１２ａ１０、制御部１２ａ１１を備える。
【００６７】
物理チャネル抽出部１２ａ３は、ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）抽出部１２ａ３１、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）抽出部１２ａ３２、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）抽出部１２ａ３３、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）抽出部１２ａ３４を備える。
【００６８】
また、物理チャネル生成部１２ａ１０は、ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）生成部１２ａ１０１、ＳＳ（Synchronization Signals）生成部１２ａ１０２、ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）生成部１２ａ１０３、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）生成部１２ａ１０４、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）生成部１２ａ１０５、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）生成部１２ａ１０６、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）生成部１２ａ１０７、Ｒ−ＰＤＣＣＨ（Relay Physical Downlink Control Channel）生成部１２ａ１０８を備える。
【００６９】
インターフェース部１２ａ１は、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に接続し、ユーザデータ及び制御データを送受信する。
【００７０】
上位レイヤ処理部１２ａ２は、インターフェース部１２ａ１を通じて、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に接続し、上位レイヤのユーザデータおよび制御データの生成処理および抽出処理を行う。また、上位レイヤ処理部１２ａ２は、各種の通信プロトコルおよびプロシージャ処理を行う。
【００７１】
上位レイヤ処理部１２ａ２は、移動局装置モードと中継局装置モードの間におけるモードの切り替えを制御するモード切替制御部１２ａ２１を備える。モード切替制御部１２ａ２１は、無線局装置１１ａ〜１１ｄについて、移動局装置モードから中継局装置モードへのモードの切り替えの要否を判断する。
【００７２】
そして、モード切替制御部１２ａ２１は、中継局装置モードへの切り替えが必要と判断したとき、モード切替制御信号を、物理下り回線共用チャネルＰＤＳＣＨを通じて、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリングにより、無線局装置１１ａ〜１１ｄに送信する。このモード切替制御信号については、後に詳しく説明する。
【００７３】
ＤＬＲＳ生成部１２ａ１０１は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力された制御データを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した参照信号データを生成し、生成した参照信号データを多重部１２ａ４に出力する。
【００７４】
ＳＳ生成部１２ａ１０２は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力されたセル番号ＰＩＣに応じて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したプライマリ同期シグナルとセカンダリ同期シグナルデータを生成し、生成したプライマリ同期シグナルとセカンダリ同期シグナルデータを多重部１２ａ４に出力する。
【００７５】
ＰＢＣＨ生成部１２ａ１０３は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力された、セル内の移動局装置で共通に用いられるパラメータ（報知情報、システム情報）を用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した上位レイヤの報知データ生成し、生成した報知データを多重部１２ａ４に出力する。
【００７６】
ＰＤＣＣＨ生成部１２ａ１０４は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力されたページングデータ、ユーザデータ、上り回線ユーザデータに関連するＨＡＲＱ（Hybrid automatic repeat request）データの無線リソース割り当て情報、上り回線スケジューリング許可（Uplink Scheduling Grant）などのＰＤＣＣＨデータを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した上位レイヤの下り回線制御データを生成し、生成した下り回線制御データを多重部１２ａ４に出力する。
【００７７】
ＰＤＳＣＨ生成部１２ａ１０５は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力されたユーザデータ、制御データ、ページングデータなどを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した上位レイヤの下り回線共有データを生成し、生成した下り回線共有データを多重部１２ａ４に出力する。
【００７８】
ＰＣＦＩＣＨ生成部１２ａ１０６は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力されたＰＤＣＣＨが占めるＯＦＤＭシンボル数のデータを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した上位レイヤの物理制御フォーマットインディケータチャネルＰＣＦＩＣＨデータを生成し、生成した物理制御フォーマットインディケータチャネルＰＣＦＩＣＨデータを多重部１２ａ４に出力する。
【００７９】
ＰＨＩＣＨ生成部１２ａ１０７は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力された上り回線ユーザデータに対するＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＣＫデータを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した物理ＨＡＲＱインディケータチャネルＰＨＩＣＨデータを生成し、生成した物理ＨＡＲＱインディケータチャネルＰＨＩＣＨデータを多重部１２ａ４に出力する。
【００８０】
Ｒ−ＰＤＣＣＨ生成部１２ａ１０８は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力された中継局装置の制御データを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した上位レイヤの物理下り回線制御チャネルＲ―ＰＤＣＣＨデータを生成し、生成した物理下り回線制御チャネルＲ―ＰＤＣＣＨデータを多重部１２ａ４に出力する。そして、基地局装置１２ａは、所管の中継局装置に対して、制御データを送信する。
【００８１】
上記の各下り回線物理チャネル生成部１２ａ１０１〜１２ａ１０８は、上位レイヤ処理部１２ａ２から出力されたユーザデータ、制御データに対して、スクランブリング処理（Scrambling Processing）、変調処理（Modulation Processing）、レイヤマッピング処理（Layer Mapping Processing）、プリコーディング処理（Precoding Processing）を行っている。これらの処理の詳細は、非特許文献１などのＬＴＥの仕様書に規定されているため、ここではその説明を省略する。
【００８２】
多重部１２ａ４は、上記の各下り回線物理チャネル生成部１２ａ１０１〜１２ａ１０８から送られてきた各所定位置のリソースエレメントＲＥまたはリソースブロックＲＢに対応した各下り回線物理チャネルデータに対して、リソースエレメントマッピング処理（Resource Element Mapping Processing）を行い、さらに高速逆フーリエ変換ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）、ガードインターバルＧＩ（Guard Interval）の挿入、ディジタルアナログ変換ＤＡＣ（Digital-Analog Conversion）を行ってＯＦＤＭアナログ信号を生成し、ＯＦＤＭアナログ信号を送信部１２ａ５に出力する。
【００８３】
送信部１２ａ５は、多重部１２ａ４から出力されたＯＦＤＭアナログ信号に対し、帯域幅制限などのフィルタ処理、直交変調処理を行って所定のＲＦ信号を生成し、さらにＲＦ信号を所定の出力電力に増幅して送信アンテナ部１２ａ６に出力する。
【００８４】
なお、図３には、１つの送信アンテナ部１２ａ６および１つの送信部１２ａ５を示したが、各下り回線物理チャネル生成部１２ａ１０１〜１２ａ１０８のレイヤマッピング処理に応じて、複数の送信アンテナ部および複数の送信部を備えることとしてもよい。
【００８５】
受信部１２ａ８は、受信アンテナ部１２ａ７から所定の上り回線物理チャネルのＲＦ信号を受信し、増幅、周波数変換、フィルタ処理、直交復調処理などを行い、その結果得られた上り回線物理チャネル信号を多重分解部１２ａ９に出力する。
【００８６】
なお、図３には、１つの受信アンテナ部１２ａ７および１つの受信部１２ａ８を示したが、後述する各上り回線物理チャネル生成部１２ａ３１〜１２ａ３４のレイヤマッピング処理に応じて、複数の受信アンテナ部および複数の受信部を備えることとしてもよい。
【００８７】
また、図３には、送信アンテナ部１２ａ６と受信アンテナ部１２ａ７とを別々に示したが、ＦＤＤモードの基地局装置１２ａではアンテナ共用器ＤＵＰ（Diplexer）を、ＴＤＤモードの基地局装置１２ａではアンテナ切替部ＳＷ（Switch）を用いることにより、１つの共用アンテナを使用することもできる。
【００８８】
多重分解部１２ａ９は、移動局装置１０ａ〜１０ｄから受信した上り回線物理チャネル信号に対してアナログディジタル変換ＡＤＣ（Analog-Digital Conversion）を行い、さらにＯＦＤＭシンボルタイミング検出、ガードインターバルＧＩ除去、高速フーリエ変換ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行ってベースバンドデータを生成し、生成したベースバンドデータを各上り回線物理チャネル抽出部１２ａ３１〜１２ａ３４に出力する。
【００８９】
ＵＬＲＳ抽出部１２ａ３１は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したサウンディングリファレンスシグナルＳＲＳ（Sounding Reference Signal）データを抽出し、抽出したサウンディングリファレンスシグナルＳＲＳデータを上位レイヤ処理部１２ａ２に出力する。
【００９０】
そして、上位レイヤ処理部１２ａ２は、サウンディングリファレンスシグナルＳＲＳのデータから上り回線チャネルのＯＦＤＭシンボルタイミングの推定、上り回線無線伝搬路状況の推定を行い、ＰＤＣＣＨを通じて、上り回線無線リソースのスケジューリング（リソースの割り当てや変調方式、符号化率の決定など）を行う。
【００９１】
ＰＵＣＣＨ抽出部１２ａ３２は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した物理上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨデータを抽出し、抽出した物理上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨデータを上位レイヤ処理部１２ａ２に出力する。
【００９２】
上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨデータには、移動局装置の下り回線チャネル状態情報ＣＳＩ（Channel Statement Information）や、チャネル品質識別子ＣＱＩ（Channel Quality Indication）、プレコーディングマトリックス識別子ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）、ランク識別子ＲＩ（Rank Indicator）が含まれる。
【００９３】
また、上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨデータには、下り回線トランスポートブロックに対するＨＡＲＱにおけるＡＣＫ／ＮＡＣＫを示す情報、移動局装置が上り回線データを送信するためのリソースの割り当てを要求するスケジューリング要求などの情報が含まれる。そして、上位レイヤ処理部１２ａ２は、各種の通信プロトコルおよびプロシージャ処理を行う。
【００９４】
ＰＵＳＣＨ抽出部１２ａ３３は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した物理上り共用制御チャネルＰＵＳＣＨデータを抽出し、抽出した物理上り共用制御チャネルＰＵＳＣＨデータを上位レイヤ処理部１２ａ２に出力する。上り回線共用チャネルＰＵＳＣＨデータには、主に上り回線のユーザデータと上り回線制御データ、下り回線の受信品質やＡＣＫ／ＮＡＣＫなどの制御データが含まれる。
【００９５】
ＰＲＡＣＨ抽出部１２ａ３４は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨデータを抽出し、抽出した物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨデータを上位レイヤ処理部１２ａ２に出力する。
【００９６】
物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨデータには、移動局装置の上り回線制御チャネル未設定時の送信データのスケジューリング要求や、上り回線送信タイミングを基地局装置の受信タイミングウィンドウに合わせるために必要な送信タイミング調整情報の要求などの情報が含まれる。そして、上位レイヤ処理部により、各種の通信プロトコルおよびプロシージャ処理が行われる。
【００９７】
上記の各上り回線物理チャネル抽出部１２ａ３１〜１２ａ３４は、復調処理（Demodulation Processing）、復号処理（Decoding Processing）、ディスクランブリング処理（Descrambling Processing）などを行っている。これらの処理の詳細は、ＬＴＥの仕様書に規定されているため、ここではその説明を省略する。
【００９８】
制御部１２ａ１１は、各ブロックの制御を行う。例えば、制御部１２ａ１１は、各ブロックのタイミング制御、オンオフ制御、上り回線無線伝搬路状況の測定、上りおよび下り回線の無線リソーススケジューリング、所定の通信プロトコルおよびプロシージャの処理などを行う。
【００９９】
なお、ここでは、基地局装置１２ａが、ＯＦＤＭ信号の送受信を行う場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基地局装置１２ａは、回路ブロックの機能変更により、無線局装置１１ａによりＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）方式で送信された上り回線信号、すなわち、図１に示した上り無線バックホール回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ信号を、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で受信してもよい。
【０１００】
例えば、基地局装置１２ａは、上り周波数帯域連続のＳＣ−ＦＤＭＡ信号、または上り周波数帯域非連続のＳＣ−ＦＤＭＡ（Clustered Discrete Fourier Transform Spread OFDM）信号を用いて、物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ信号を受信してもよい。また、図３に示した基地局装置１２ａの構成は、ＦＤＤモード、またはＴＤＤモード、またはＦＤＤ／ＴＤＤのデュアルモードのいずれに対応するものであってもよい。
【０１０１】
（無線局装置の構成）
つぎに、無線局装置１１ａ〜１１ｄの構成について説明する。なお、無線局装置１１ａ〜１１ｄはすべて同じ構成を含んでいるので、ここでは、無線局装置１１ａの構成について説明する。
【０１０２】
本発明の第１の実施形態に係る無線局装置１１ａは、従来の移動局装置におけるＵＥ（User Equipment）機能と中継局装置におけるＲＮ（Relay Node）機能の両方を備えている。図４は、本発明の第１の実施形態に係るＦＤＤモードの無線局装置１１ａの構成の一例を示す概念図である。
【０１０３】
ＦＤＤモードの無線局装置１１ａは、送受信アンテナ部１１ａ１１、１１ａ１２、アンテナ共用器１１ａ２１、１１ａ２２、受信部１１ａ３１、１１ａ３２、送信部１１ａ４１、１１ａ４２、制御部１１ａ５、多重分離部１１ａ６、物理チャネル抽出部１１ａ７、上位レイヤ処理部１１ａ８、物理チャネル生成部１１ａ９、多重部１１ａ１０を備える。
【０１０４】
物理チャネル抽出部１１ａ７は、ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）抽出部１１ａ７１、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）抽出部１１ａ７２、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）抽出部１１ａ７３、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）抽出部１１ａ７４、ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）抽出部１１ａ７５、ＳＳ（Synchronization Signals）抽出部１１ａ７６、ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）抽出部１１ａ７７、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）抽出部１１ａ７８、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）抽出部１１ａ７９、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）抽出部１１ａ７１０、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）抽出部１１ａ７１１、Ｒ−ＰＤＣＣＨ（Relay Physical Downlink Control Channel）抽出部１１ａ７１２を備える。
【０１０５】
物理チャネル生成部１１ａ９は、ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）生成部１１ａ９１、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）生成部１１ａ９２、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）生成部１１ａ９３、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）生成部１１ａ９４、ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）生成部１１ａ９５、ＳＳ（Synchronization Signals）生成部１１ａ９６、ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）生成部１１ａ９７、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）生成部１１ａ９８、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）生成部１１ａ９９、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）生成部１１ａ９１０、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）生成部１１ａ９１１を備える。
【０１０６】
送受信アンテナ部１１ａ１１は、図１に示した従来の移動局装置１０ａ〜１０ｄに対する無線信号の送信、および、移動局装置１０ａ〜１０ｄからの無線信号の受信に用いられる。
【０１０７】
送受信アンテナ部１１ａ１１が移動局装置１０ａ〜１０ｄから受信した受信信号は、アンテナ共用器１１ａ２１に入力され、一方、アンテナ共用器１１ａ２１から出力された移動局装置１０ａ〜１０ｄに対する送信信号は、送受信アンテナ部１１ａ１１から送信される。
【０１０８】
受信部１１ａ３１は、アンテナ共用器１１ａ２１により出力された移動局装置１０ａ〜１０ｄの上り回線信号、すなわち、図１に示した移動局装置１０ａ〜１０ｄと無線局装置１１ａの間の上り無線アクセス回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨの信号（ＦＤＤモードの中心周波数ｆ１）を受信し、受信した各信号に対して増幅、周波数変換処理、直交復調処理、フィルタ処理などを行って多重分離部１１ａ６に出力する。
【０１０９】
送受信アンテナ１１ａ１２は、図１に示した基地局装置１２ａへの無線信号の送信、および、基地局装置１２ａからの無線信号の受信に用いられる。送受信アンテナ１１ａ１２が基地局装置１２ａから受信した受信信号は、アンテナ共用器１１ａ２２に入力され、一方、アンテナ共用器１１ａ２２から出力された基地局装置１２ａに対する送信信号は、送受信アンテナ部１１ａ１２から送信される。
【０１１０】
受信部１１ａ３２は、アンテナ共用器１１ａ２２により出力された基地局装置１２ａの下り回線信号、すなわち、図１に示した無線局装置１１ａと基地局装置１２ａの間の下りバックホール回線の物理チャネルＤＬＲＳ、ＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、Ｒ−ＰＤＣＣＨの信号（ＦＤＤモードの中心周波数ｆ２）を受信し、各信号に対して増幅、周波数変換処理、直交復調処理、フィルタ処理などを行って多重分離部１１ａ６に出力する。
【０１１１】
多重分離部１１ａ６は、移動局装置１０ａ〜１０ｄおよび／または基地局装置１２ａからの信号に対して、アナログディジタル変換ＡＤＣ（Analog-Digital Conversion）を行い、さらに各無線フレーム信号のＯＦＤＭシンボルタイミング検出、ガードインターバルＧＩ除去、高速フーリエ変換ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行ってベースバンドデータを生成し、生成したベースバンドデータを各物理チャネル抽出部１１ａ７１〜１１ａ７１２に出力する。
【０１１２】
ＵＬＲＳ抽出部１１ａ７１、ＰＵＣＣＨ抽出部１１ａ７２、ＰＵＳＣＨ抽出部１１ａ７３、およびＰＲＡＣＨ抽出部１１ａ７４は、それぞれ図３に示した基地局装置１２ａのＵＬＲＳ抽出部１２ａ３１、ＰＵＣＣＨ抽出部１２ａ３２、ＰＵＳＣＨ抽出部１２ａ３３、およびＰＲＡＣＨ抽出部１２ａ３４と同様のものであるため、説明を省略する。
【０１１３】
ＤＬＲＳ抽出部１１ａ７５は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したセル固有参照信号ＣＲＳ（Cell Specific Reference Signals）データを抽出し、抽出したセル固有参照信号ＣＲＳデータを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１１４】
そして、上位レイヤ処理部１１ａ８は、セル固有参照信号ＣＲＳのデータから基地局装置１２ａからの下り回線チャネルのＯＦＤＭシンボルタイミングの推定、下り回線無線伝搬路状況の推定、また他の周辺基地局装置の電波状況測定などを行う。
【０１１５】
ＳＳ抽出部１１ａ７６は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したプライマリ同期シグナルとセカンダリ同期シグナルデータを抽出し、抽出したプライマリ同期シグナルとセカンダリ同期シグナルデータを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。そして、上位レイヤ処理部１１ａ８は、同期プロシージャにより、基地局装置１２ａのセル番号ＰＩＣを識別する。
【０１１６】
ＰＢＣＨ抽出部１１ａ７７は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した上位レイヤの報知データを抽出し、抽出した報知データを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１１７】
ＰＤＣＣＨ抽出部１１ａ７８は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したページングデータ、ユーザデータ、上り回線ユーザデータに関連するＨＡＲＱ（Hybrid automatic repeat request）データの無線リソース割り当て情報、上り回線スケジューリング許可（Uplink Scheduling Grant）などのＰＤＣＣＨデータを抽出し、抽出したＰＤＣＣＨデータを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１１８】
ＰＤＳＣＨ抽出部１１ａ７９は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＢに対応したユーザデータ、制御データ、ページングデータなどを抽出し、抽出したユーザデータ、制御データ、ページングデータなどを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１１９】
ＰＣＦＩＣＨ抽出部１１ａ７１０は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したＰＤＣＣＨが占めるＯＦＤＭシンボル数のデータを抽出し、抽出したＯＦＤＭシンボル数のデータを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１２０】
ＰＨＩＣＨ抽出部１１ａ７１１は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応した上り回線ユーザデータに対するＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＣＫデータを抽出し、抽出したＡＣＫ／ＮＡＣＫデータを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１２１】
Ｒ−ＰＤＣＣＨ抽出部１１ａ７１２は、ベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＢに対応した中継局装置の制御データを抽出し、抽出した制御データを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１２２】
上記の各物理チャネル抽出部１１ａ７１〜１１ａ７１２は、復調処理（Demodulation Processing）、復号処理（Decoding Processing）、ディスクランブリング処理（Descrambling Processing）などを行っている。これらの処理の詳細は、ＬＴＥの仕様書に規定されているため、ここではその説明を省略する。
【０１２３】
上位レイヤ処理部１１ａ８は、アプリケーション処理部（図示せず）などと連携して、上位レイヤのユーザデータ及び制御データの生成処理および抽出処理を行う。また、上位レイヤ処理部１１ａ８は、各種の通信プロトコルおよびプロシージャ処理を行う。
【０１２４】
上位レイヤ処理部１１ａ８は、移動局装置モードと中継局装置モードの切り替えを制御するモード切替処理部１１ａ８１を備える。そして、モード切替処理部１１ａ８１は、基地局装置１２ａの物理下り回線共用チャネルＰＤＳＣＨを通じて、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング信号に含まれるモード切替制御信号を受信した場合、無線局装置１１ａのモードを移動局装置モードから中継局装置モードに切り替える。モード切替制御信号については、後に詳しく説明する。
【０１２５】
ＵＬＲＳ生成部１１ａ９１は、上位レイヤ処理部１１ａ８から出力された制御データを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＥに対応したサウンディングリファレンスシグナルＳＲＳ（Sounding Reference Signal）データを生成し、生成したサウンディングリファレンスシグナルＳＲＳデータを多重部１１ａ１０に出力する。
【０１２６】
ＰＵＣＣＨ生成部１１ａ９２は、上位レイヤ処理部１１ａ８から出力された上位レイヤの上り回線制御データを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した物理上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨデータを生成し、生成した物理上り回線制御チャネルＰＵＣＣＨデータを多重部１１ａ１０に出力する。
【０１２７】
ＰＵＳＣＨ生成部１１ａ９３は、上位レイヤ処理部１１ａ８から出力された上位レイヤの上り回線共用データを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した物理上り回線共用制御チャネルＰＵＳＣＨデータを生成し、生成した物理上り回線共用制御チャネルＰＵＳＣＨデータを多重部１１ａ１０に出力する。
【０１２８】
ＰＲＡＣＨ生成部１１ａ９４は、上位レイヤ処理部１１ａ８から出力された物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨデータを用いて、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースブロックＲＢに対応した物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨデータを生成し、生成した物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨデータを多重部１１ａ１０に出力する。
【０１２９】
ＤＬＲＳ生成部１１ａ９５、ＳＳ生成部１１ａ９６、ＰＢＣＨ生成部１１ａ９７、ＰＤＣＣＨ生成部１１ａ９８、ＰＤＳＣＨ生成部１１ａ９９、ＰＣＦＩＣＨ生成部１１ａ９１０、およびＰＨＩＣＨ生成部１１ａ９１１はそれぞれ、図３に示した基地局装置１２ａにおけるＤＬＲＳ生成部１２ａ１０１、ＳＳ生成部１２ａ１０２、ＰＢＣＨ生成部１２ａ１０３、ＰＤＣＣＨ生成部１２ａ１０４、ＰＤＳＣＨ生成部１２ａ１０５、ＰＣＦＩＣＨ生成部１２ａ１０６、およびＰＨＩＣＨ生成部１２ａ１０７と同様のものであるため、説明を省略する。
【０１３０】
上記の各物理チャネル生成部１１ａ９１〜１１ａ９１２は、上位レイヤ処理部１１ａ８からのユーザデータ、制御データに対して、スクランブリング処理（Scrambling Processing）、変調処理（Modulation Processing）、レイヤマッピング処理（Layer Mapping Processing）、プリコーディング処理（Precoding Processing）を行っている。これらの処理の詳細は、非特許文献１などのＬＴＥの仕様書に規定されているため、ここではその説明を省略する。
【０１３１】
多重部１１ａ１０は、上記の各上り回線物理チャネル生成部から送られてきた各所定位置のリソースエレメントＲＥまたはリソースブロックＲＢに対応した各下り回線物理チャネルデータに対して、リソースエレメントマッピング処理（Resource Element Mapping Processing）を行い、さらに高速逆フーリエ変換ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）、ガードインターバルＧＩ（Guard Interval）の挿入、ディジタルアナログ変換ＤＡＣ（Digital-Analog Conversion）を行ってＯＦＤＭアナログ信号を生成し、生成したＯＦＤＭアナログ信号を、移動局装置１０ａ〜１０ｄおよび／または基地局装置１２ａへの送信信号として送信部１１ａ４１、１１ａ４２に出力する。
【０１３２】
送信部１１ａ４２は、多重部１１ａ１０から出力された移動局装置１０ａ〜１０ｄの下り回線信号、すなわち、図１に示した移動局装置１０ａ〜１０ｄと無線局装置１１ａの間の下り無線アクセス回線の物理チャネルＤＬＲＳ、ＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨのＯＦＤＭアナログ信号に対し、帯域幅制限などのフィルタ処理、直交変調処理を行って所定のＲＦ信号に変換し、さらにＲＦ信号を所定の出力電力に増幅してアンテナ共用器１１ａ２１に送る（ＦＤＤモードの中心周波数ｆ２）。
【０１３３】
送信部１１ａ４１は、多重部１１ａ１０から出力された基地局装置１２ａの上り回線信号、すなわち、図１に示した無線局装置１１ａと基地局装置１２ａの間の上りバックホール回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨのＯＦＤＭアナログ信号に対し、帯域幅制限などのフィルタ処理、直交変調処理を行って所定のＲＦ信号に変換し、さらにＲＦ信号を所定の出力電力に増幅してアンテナ共用器１１ａ２１に送る（ＦＤＤモードの中心周波数ｆ１）。
【０１３４】
制御部１１ａ５は、各ブロックの制御を行う。例えば、制御部１１ａ５は、各ブロックのタイミング制御、オンオフ制御、上り回線無線伝搬路状況の測定、無線リソーススケジューリング、所定の通信プロトコル及びプロシージャの処理などを行う。
【０１３５】
なお、ここでは、無線局装置１１ａが、ＯＦＤＭ信号の送受信を行う場合について説明したが、本発明はこれに限らず、無線局装置１１ａは、回路ブロックの機能変更により、移動局装置１０ａ〜１０ｄの上り回線信号、すなわち、図１に示した移動局装置１０ａ〜１０ｄと無線局装置１１ａの間の上り無線アクセス回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ信号、および、無線局装置１１ａの上り回線信号、すなわち、図１に示した無線局装置１１ａと基地局装置１２ａの間の上り無線アクセス回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ信号を、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）方式で送受信してもよい。
【０１３６】
例えば、無線局装置１１ａは、上り連続のＳＣ−ＦＤＭＡ信号、または非連続のＳＣ−ＦＤＭＡ(Clustered Discrete Fourier Transform Spread OFDM)信号を用いて、移動局装置１０ａ〜１０ｄと無線局装置１１ａの間の上り無線アクセス回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ信号、および、無線局装置１１ａと基地局装置１２ａの間の上り無線アクセス回線の物理チャネルＵＬＲＳ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＲＡＣＨ信号を送受信してもよい。
【０１３７】
つぎに、本発明の第１の実施形態に係るＴＤＤモードの無線局装置１１ａの構成について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係るＴＤＤモードの無線局装置１１ａの構成の一例を示す概念図である。
【０１３８】
ＴＤＤモードの無線局装置１１ａは、送受信アンテナ部１１ａ１１、アンテナ切替部１１ａ１２を除いて、図４に一例を示したＦＤＤモードの無線局装置１１ａの構成と同様のものであるため、詳細な説明を省略する。
【０１３９】
送受信アンテナ１１ａ１１は、時分割方式による無線信号の送受信、具体的には、図１に示した移動局装置１０ａ〜１０ｄに対する無線信号（ＴＤＤモードの中心周波数ｆ１）の送信、移動局装置１０ａ〜１０ｄからの無線信号（ＴＤＤモードの中心周波数ｆ１）の受信、または、基地局装置１２ａに対する無線信号（ＴＤＤモードの中心周波数ｆ１）の送信、基地局装置１２ａからの無線信号（ＴＤＤモードの中心周波数ｆ１）の受信に用いられる。
【０１４０】
送受信アンテナ１１ａ１１が移動局装置１０ａ〜１０ｄ、または、基地局装置１２ａから受信した受信信号は、アンテナ切替部１１ａ１２に入力され、一方、アンテナ切替部１１ａ１２から出力された送信信号は、送受信アンテナ１１ａ１１から送信される。
【０１４１】
アンテナ切替部１１ａ１１は、制御部１１ａ５から出力される制御信号により、送受信アンテナ１１ａ１１と接続する処理部を、受信部１１ａ３２と送信部１１ａ４１との間で切り替える。
【０１４２】
（基地局装置におけるモード切替処理の処理手順）
つぎに、基地局装置１２ａにおけるモード切替処理の処理手順について説明する。図６は、基地局装置１２ａにおけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１４３】
図３に示したように基地局装置１２ａの上位レイヤ処理部１２ａ２は、移動局装置モードと中継局装置モードとの間でモードの切り替えを行うモード切替制御部１２ａ２１を備える。このモード切替制御部１２ａ２１は、集積回路などのハードウェアで、および／または、プロセッサによりコンピュータプログラムが実行されることによって構成される。また、無線局装置１１ａ〜１１ｄを含む無線中継システムの一例が、図２に示されている。
【０１４４】
（図６のステップＳ１０について）
まず、基地局装置１２ａの上位レイヤ処理部１２ａ２が備えるモード切替制御部１２ａ２１は、中継局装置の設置を要求する中継局装置設置要求信号をＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３から受信したか否かを判定する。
【０１４５】
中継局装置設置要求信号を受信していない場合（ステップＳ１０においてＮＯの場合）、ステップＳ１０に戻り、モード切替制御部１２ａ２１は、継続的に中継局装置設置要求信号を受信したか否かを判定する。中継局装置設置要求信号を受信した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳの場合）、ステップＳ１１の処理が実行される。
【０１４６】
ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、基地局装置１２ａに通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアを設置させるため、中継局装置の設置を要求する中継局装置設置要求信号を送信する。基地局装置１２ａのインターフェース部１２ａ１は、図１に示したように、基地局装置１２ａとＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３間のインターフェース（Ｓ１）１６ａを経由して、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３により送信された中継局装置設置要求信号をＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３から受信する。
【０１４７】
中継局装置設置要求信号には、信号番号（Signaling ID）、移動局装置番号（UEテンポラリーID）など情報が含まれている。モード切替制御部１２ａ２１は、信号番号を識別し、中継局装置設置要求信号の有無を判断する。
【０１４８】
例えば、地震や津波が発生した場合、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、地震／津波発生情報、基地局装置１２ｃの故障情報を外部装置から受信し、それらの情報に含まれる位置情報から、通信継続エリアを設置すべき位置を決定する。具体的には、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、地震／津波が発生した位置の情報や、故障した基地局装置１２ｃの位置の情報を外部装置から受信し、その位置を通信継続エリアを設置すべき位置として決定する。
【０１４９】
つぎに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、予め移動局装置（無線局装置を含む）データベースに登録された無線局装置のモード切替能力情報（無線局装置が移動局装置モードと中継局装置モードとの間でモードを切り替える能力があるか否かを示す情報）、および移動局装置データベースに登録・管理された無線局装置の位置情報などにより、中継局装置モードで動作可能で、通信継続エリアを設置すべき位置に適した位置に存在する無線局装置１１ａを選択する。
【０１５０】
そして、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、選択された無線局装置１１ａが待ち受けモード（RRC_IDLE Mode）の状態か、または、無線接続モード（RRC_CONNECTED Mode）の状態かを判断し、待ち受けモードの状態である場合、発呼処理を行って、無線局装置１１ａを無線接続モードに遷移させ、無線局装置１１ａが無線接続モードの状態である場合、その無線局装置１１ａの通信を管理する基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。
【０１５１】
また、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、図２に示したサービス拡大エリアが構成できるように、基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。例えば、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、まず、気象条件の変化の情報、事件・事故の情報、警察・消防・救助の出動要請の情報などを外部装置から受信し、それらの情報に含まれる位置情報から、サービス拡大エリアを設置すべき位置を決定する。具体的には、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、気象条件が変化した位置の情報や、事件・事故が発生した位置の情報、警察・消防・救助の出動要請があった位置の情報を外部装置から受信し、その位置をサービス拡大エリアを設置すべき位置として決定する。
【０１５２】
つぎに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、予め移動局装置データベースに登録された無線局装置のモード切替能力情報、および移動局装置データベースに登録・管理された無線局装置の位置情報などにより、中継局装置モードで動作可能で、サービス拡大エリアを設置すべき位置に適した位置に存在する無線局装置１１ｂを選択する。
【０１５３】
さらに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、選択された無線局装置１１ｂが待ち受けモードか否かを判断する。具体的には、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、移動局装置データベースから、選択された無線局装置１１ｂが待ち受けモードの状態か、または、無線接続モードの状態かを判断し、待ち受けモードの状態である場合、発呼処理を行って、無線局装置１１ｂを無線接続モードに遷移させ、無線局装置１１ｂが無線接続モードの状態である場合、その無線局装置１１ｂの通信を管理する基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。
【０１５４】
また、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１０は、図２に示した干渉低減エリアが構成できるように、基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。例えば、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、基地局装置１２ｂにより送信された干渉報告などの情報を受信し、その情報に含まれる位置情報から、干渉低減エリアを設置すべき位置を決定する。具体的には、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、干渉が発生している位置の情報を基地局装置１２ｂから受信し、その位置を干渉低減エリアを設置すべき位置として決定する。
【０１５５】
つぎに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、予め移動局装置データベースに登録された無線局装置のモード切替能力情報、および移動局装置データベースに登録・管理された無線局装置の位置情報などにより、中継局装置モードで動作可能で、干渉低減エリアを設置すべき位置に適した位置に存在する無線局装置１１ｃを選択する。
【０１５６】
さらに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、移動局装置データベースから、選択された無線局装置１１ｃが待ち受けモードの状態か、または、無線接続モードの状態かを判断し、待ち受けモードの状態である場合、発呼処理を行って、無線局装置１１ｃを無線接続モードに遷移させ、無線局装置１１ｃが無線接続モードの状態である場合、無線局装置１１ｃに中継局装置設置要求信号を送信する。
【０１５７】
また、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１０は、図２に示した電波改善エリアが構成できるように、基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。例えば、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、まず基地局装置１２ａのサービスエリア内にある複数の移動局装置１０ｃ、１０ｄの再接続要求、通信品質などの情報を基地局装置１２ａから受信し、それらの情報に含まれる位置情報から、電波改善エリアを設置すべき位置を決定する。具体的には、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、再接続要求を行った移動局装置１０ｃ、１０ｄ、または、通信品質が所定のレベルよりも低い移動局装置１０ｃ、１０ｄの位置の情報を基地局装置１２ａから受信し、その位置を電波改善エリアを設置すべき位置として決定する。
【０１５８】
つぎに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、予め移動局装置データベースに登録された無線局装置のモード切替能力情報、および移動局装置データベースに登録・管理された無線局装置の位置情報などにより、中継局装置モードで動作可能で、電波改善エリアを設置すべき位置に適した位置に存在する無線局装置１１ｄを選択する。
【０１５９】
さらに、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、移動局装置データベースから、選択された無線局装置１１ｄが待ち受けモードの状態か、または、無線接続モードの状態かを判断し、待ち受けモードの状態である場合、発呼処理を行って、無線局装置１１ｄを無線接続モードに遷移させ、無線局装置１１ｄが無線接続モードの状態である場合、その無線局装置１１ｄの通信を管理する基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。
【０１６０】
（図６のステップＳ１１について）
モード切替制御部１２ａ２１は、中継局装置設置要求信号を受信した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳの場合）、モード切替制御信号を生成する。具体的には、モード切替制御部１２ａ２１は、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３により送信されたネットワーク制御信号を復号し、復号した制御信号から信号番号（Signaling ID）を抽出し、その信号番号が中継局装置設置要求信号に対応する番号であれば、中継局装置設置要求信号から移動局装置番号（UEテンポラリーID）を抽出する。
【０１６１】
そして、モード切替制御部１２ａ２１は、移動局装置番号により特定され、無線接続モードにある無線局装置１１ａ〜１１ｄに対して送信するモード切替制御信号を生成する。例えば、モード切替制御部１２ａ２１は、モード切替制御信号の形式として、ＬＴＥ仕様書（TS35.331）に規定されているＲＲＣメッセージの１つであるＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージに、モード切替制御信号を追加したものを用いる。
【０１６２】
モード切替制御信号には、例えば、モード切替オン／オフを示す１ビット（または符号化された複数のビット）、および／または、中継局番号ＲＮＩＤ（RN Indication）を示すビット列が含まれる。
【０１６３】
例えば、
-- ASN1START
Max-RN-Id              INTEGER :: = 64  -- 最大の中継局番号ＲＮＩＤ
RRCConnectionReconfiguration ::= SEQUENCE {
・・・・・・
RN-ModeENUMERATED {true},  -- モード切替オン(true)／オフ
RN-Indication  INTEGER (1..Max-RN-Id),  -- 中継局番号ＲＮＩＤ
}
-- ASN1STOP
に示したように、抽象構文記法ＡＳＮ（Abstract Syntax Notation）による記述されているＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージにモード切替制御信号のRN-ModeとRN-Indicationメッセージを追加する。
【０１６４】
モード切替制御信号は、上位レイヤ処理部１２ａ８により実行されるＡＳＮエンコードプロセスにより、ＲＲＣ接続再構成メッセージとともに符号化されて情報ビット列が生成され、ＰＤＳＣＨ生成部１２ａ１０５に入力される。
【０１６５】
（図６のステップＳ１２について）
そして、基地局装置１２ａは、選択された無線局装置１１ａ〜１１ｄに対して、モード切替制御信号を送信する。例えば、基地局装置１２ａは、無線局装置１１ａ〜１１ｄに対して、モード切替制御信号を含むＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージを送信する。
【０１６６】
具体的には、基地局装置１２ａのＰＤＳＣＨ生成部１２ａ１０５に入力されたＲＲＣ接続再構成メッセージの情報ビット列に対して、スクランブリング処理、変調処理、レイヤマッピング処理、プリコーディング処理が行われ、多重部１２ａ４により各所定位置のリソースエレメントＲＥまたはリソースブロックＲＢに対応した下り回線物理チャネルＰＤＳＣＨにマッピングされ、送信部１２ａ５を通じて情報ビット列が無線局装置１１ａ〜１１ｄに送信される。
【０１６７】
（図６のステップＳ１３について）
その後、モード切替制御部１２ａ２１は、選択された無線局装置１１ａ〜１１ｄから、モード切替確認信号を受信したか否かを判定する。例えば、モード切替確認信号の形式として、ＬＴＥ仕様書（TS36.331）に規定されているＲＲＣメッセージの１つであるＲＲＣ接続再構成確認（RRC Connection Reconfiguration Complete）メッセージを利用することが可能である。
【０１６８】
モード切替確認信号を受信していない場合（ステップＳ１３においてＮＯの場合）、ステップＳ１２に戻り、送信部１２ａ５は、モード切替制御信号を再送する。モード切替確認信号を受信した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳの場合）、ステップＳ１４の処理が実行される。
【０１６９】
（図６のステップＳ１４について）
モード切替確認信号を受信した後、モード切替制御部１２ａ２１は、無線局装置１１ａ〜１１ｄからの中継局装置モードの初期接続に対して、物理報知チャネルＰＢＣＨを通じて、ＭＢＳＦＮ（Multicast/Broadcast Single Frequency Network）用のサブフレーム構成情報などの中継局モードの構成情報を無線局装置１１ａ〜１１ｄに送信し、無線局装置１１ａ〜１１ｄを中継局装置モードに設定する。中継局装置モードの初期接続については、後に詳しく説明する。
【０１７０】
なお、ここでは、モード切替制御信号の形式として、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージにモード切替制御信号、例えばRN-ModeとRN-Indicationメッセージを追加したものを利用し、また、モード切替確認信号の形式として、ＲＲＣ接続再構成確認（RRC Connection Reconfiguration Complete）メッセージを利用したが、他のＲＲＣメッセージ、または他のレイヤの制御シグナリングを利用してもよい。
【０１７１】
また、中継局装置設置要求信号については、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３からの独自の信号形式として一例を記述したが、中継局装置設置要求信号は、Ｓ１インターフェースの他の信号、または無線局装置１１ａ〜１１ｄへの発呼信号（ページング信号）に含まれることとしてもよい。
【０１７２】
（無線局装置におけるモード切替処理の処理手順）
つぎに、無線局装置１１ａにおけるモード切替処理の処理手順について説明する。図７は、無線局装置１１ａにおけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１７３】
図４に示したように、無線局装置１１ａの上位レイヤ処理部１１ａ８には、モード切替処理部１１ａ８１が含まれている。このモード切替処理部１１ａ８１は、集積回路などのハードウェアで、および／または、プロセッサによりコンピュータプログラムが実行されることによって構成される。
【０１７４】
（図７のステップＳ２０について）
まず、無線局装置１１ａの上位レイヤ処理部１１ａ８のモード切替処理部１１ａ８１は、最初に電源がオンになった後、セルサーチ手順（Cell Search Procedure）、通常の移動局装置のランダムアクセス手順（Random Access Procedure）、アタッチ手順（UE Attach Procedure）などの移動局装置モード初期接続手順を実行し、移動局モード（通常の移動局装置）として、待ち受けモードに遷移する。
【０１７５】
（図７のステップＳ２１について）
モード切替処理部１１ａ８１は、ＬＴＥ仕様書（TS36.3311）に規定されている移動局装置能力伝送手順（UE Capability Transfer）を用いて、基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に移動局装置モード／中継局装置モードの切り替えが可能であることを示すモード切替能力情報を含むモード切替能力信号を送信する。
【０１７６】
モード切替処理部１１ａ８１は、モード切替能力信号の形式として、ＬＴＥ仕様書（TS36.331）に規定されているＲＲＣメッセージの１つである移動局装置能力（UE Capability Information, またはUE EUTRA Capability Information）メッセージに、モード切替能力情報を追加したものを用いる。
【０１７７】
モード切替能力情報には、例えば、モード切替能力の有無を示す１ビット（または符号化された複数のビット）、またはモード切替能力パラメータに関連する複数の情報ビットが含まれる。
【０１７８】
例えば、
-- ASN1START
UE-EUTRA-Capability ::= SEQUENCE {
・・・・・・
RN-Capalibity  ENUMERATED { supported },  -- モード切替能力あり
}
-- ASN1STOP
に示したように、抽象構文記法ＡＳＮ（Abstract Syntax Notation）による記述されている移動局装置能力（UE EUTRA Capability Information）メッセージにモード切替能力信号、例えばRN-Capabilityメッセージを追加する。
【０１７９】
モード切替能力情報が追加された移動局装置能力メッセージは、上位レイヤ処理部１１ａ８により実行されるＡＳＮエンコーダプロセスにより情報ビット列に変換され、モード切替能力信号として、ＰＵＳＣＨ生成部１１ａ９３に入力される。
【０１８０】
そして、ＰＵＳＣＨ生成部１１ａ９３に入力されたモード切替能力信号に対して、スクランブリング処理、変調処理、レイヤマッピング処理、プリコーディング処理が行われ、多重部１１ａ１０により各所定位置のリソースエレメントＲＥまたはリソースブロックＲＢに対応した下り回線物理チャネルＰＵＳＣＨにマッピングされ、送信部１１ａ４１を通じて基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に送信される。そして、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、所有する移動局装置データベースに移動局装置能力情報を登録・管理する。
【０１８１】
（図７のステップＳ２２について）
そして、モード切替処理部１１ａ８１は、固定された無線局装置１１ａの位置情報（位置固定の無線局装置１１ａの場合）、あるいは移動する無線局装置１１ａの位置情報（ＧＰＳ内蔵の無線局装置１１ａの場合、あるいは他の測位装置が内蔵され、測位方法が実装されている無線局装置１１ａの場合）を、ＲＲＣメッセージ、ＮＡＳ（Non Access Stratum）メッセージ、またはアプリケーションデータを用いて基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に送信する。
【０１８２】
ここで、モード切替処理部１１ａ８１は、位置情報の送信を、一時に、定期的に、あるいは基地局装置１２ａまたはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３により要求されたときに、予めに定義された位置情報伝送手順に従って送信する。そして、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、所有する移動局装置データベースに無線局装置１１ａの位置情報を登録する。
【０１８３】
（図７のステップＳ２３について）
その後、モード切替処理部１１ａ８１は、基地局装置１２ａから送信された下り回線物理チャネルＰＤＳＣＨの信号から、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージを抽出し、モード切替制御信号、例えばRN-ModeとRN-Indicationメッセージから、モード切替オン／オフの１ビット（または符号化された複数のビット）、および／または、中継局番号ＲＮＩＤ（RN Indication）を示すビット列を抽出することにより、基地局装置１２ａからモード切替制御信号を受信したか否かを判定する。
【０１８４】
例えば、図４に示した無線局装置（ＦＤＤモード）１１ａは、バックホール回線（ＦＤＤモード、送信バンド中心周波数ｆ１、受信バンド中心周波数ｆ２）の送受信アンテナ部１１ａ１２、受信部１１ａ３２、多重分離部１１ａ６を経由して、下り回線物理チャネル信号を受信し、物理チャネルＰＤＳＣＨのベースバンドデータを抽出して、ベースバンドデータをＰＤＳＣＨ抽出部１１ａ７９に出力する。
【０１８５】
ＰＤＳＣＨ抽出部１１ａ７９は、復調処理、復号処理、ディスクランブリング処理などを行い、ＰＤＳＣＨのベースバンドデータから、所定の規則に基づき、各所定位置のリソースエレメントＲＢに対応した制御データを抽出し、抽出した制御データを上位レイヤ処理部１１ａ８に出力する。
【０１８６】
上位レイヤ処理部１１ａ８は、上位レイヤ処理部１１ａ８により実行されるＡＳＮディコーダプロセスにより、制御データからＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージを復号し、情報ビット列を抽出し、情報ビット列を上位レイヤ処理部１１ａ８が備えるモード切替処理部１１ａ８１に出力する。
【０１８７】
モード切替処理部１１ａ８１は、モード切替制御信号として、例えばRN-ModeとRN-Indicationメッセージから、モード切り替えオンオフの１ビット（または符号化された複数のビット）、および／または中継局番号ＲＮＩＤのビット列を抽出し、モード切替制御信号の有無を判断する。
【０１８８】
モード切替制御信号を受信していない場合（ステップＳ２３においてＮＯの場合）、ステップＳ２３に戻り、モード切替処理部１１ａ８１は、基地局装置１２ａからモード切替制御信号を受信したか否かの判定を再度行う。モード切替制御信号を受信した場合（ステップＳ２３においてＹＥＳの場合）、ステップＳ２４の処理が実行される。
【０１８９】
（図７のステップＳ２４について）
モード切替処理部１１ａ８１は、モード切替制御信号を含むＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージを受信した後、ＬＴＥ仕様書（TS36.331）に規定されているＲＲＣ接続再構成確認（RRC Connection Reconfiguration Complete）メッセージを、モード切替確認信号として基地局装置１２ａに送信する。
【０１９０】
（図７のステップＳ２５について）
そして、モード切替処理部１１ａ８１は、モード切替制御信号から抽出した中継局番号ＲＮＩＤ、または予め登録されていた中継局番号ＲＮＩＤを用いて、ＬＴＥ仕様書（TS36.300, TS23.401, TS36.331）に規定されている中継局装置アタッチ手順（RN Attach Procedure）、中継局装置スタートアップ手順（RN Startup Procedure）、ＲＲＣ接続確立手順（RRC Connection Establishment Procedure）などの中継局モードの初期接続手順に従い、基地局装置１２ａと中継局モードの初期接続を行う。
【０１９１】
（図７のステップＳ２６について）
その後、制御部１１ａ５は、中継局モードの初期接続手順により、基地局装置１２ａから中継局モードの構成情報を受信し、物理報知チャネルＰＢＣＨに含まれるＭＢＳＦＮ用のサブフレーム構成情報などの中継局モードの構成情報を用いて、無線局装置１１ａのハードウェアおよびソフトウェアを再構築する。そして、無線局装置１１ａは、中継局モードで動作し、移動局装置の無線信号を基地局装置１２ａに、また、基地局装置１２ａの無線信号を移動局装置に中継する。
【０１９２】
具体的には、モード切替処理部１１ａ８１は、中継局モードの構成情報を受信し、制御部１１ａ５に移動局装置モードから中継局装置モードへのモードの切り替えを指示するモード切替制御信号を出力する。制御部１１ａ５は、中継局装置モードに関連するブロックを動作させる。
【０１９３】
例えば、図４に示した受信部１１ａ３１、ＵＬＲＳ抽出部１１ａ７１、ＰＵＣＣＨ抽出部１１ａ７２、ＰＵＳＣＨ抽出部１１ａ７３、ＰＲＡＣＨ抽出部１１ａ７４、および送信部１１ａ４２、ＤＬＲＳ生成部１１ａ９５、ＳＳ生成部１１ａ９６、ＰＢＣＨ生成部１１ａ９７、ＰＤＣＣＨ生成部１１ａ９８、ＰＤＳＣＨ生成部１１ａ９９、ＰＣＦＩＣＨ生成部１１ａ９１０、ＰＨＩＣＨ生成部１１ａ９１１を動作させる。
【０１９４】
また、制御部１１ａ５は、基地局装置１２ａから受信したＭＢＳＦＮ用のサブフレーム構成情報に基づいて、図８に示した中継システムフレーム構成が得られるように、受信部１１ａ３１、１１ａ３２、送信部１１ａ４１、１１ａ４２、多重分離部１１ａ６、多重部１１ａ１０、各物理チャネル抽出部１１ａ７１〜１１ａ７１２および各物理チャネル生成部１１ａ９１〜１１ａ９１１の動作タイミングなどを制御する。
【０１９５】
図８は、ＦＤＤモードの中継システムにおける上り回線および下り回線の無線フレーム構成の一例を示す図である。基地局装置１２ａは、モード切替制御信号を、図８に示す物理下り回線共用チャネルＰＤＳＣＨを用いて、無線局装置１１ａに送信する。また、無線局装置１１ａは、モード切替能力信号を、図８に示す物理上り回線共用チャネルＰＵＳＣＨを用いて、基地局装置１２ａに送信する。
【０１９６】
また、図１に示したように、基地局装置１２ａは、物理報知チャネルＰＢＣＨを通じて、ＭＢＳＦＮ用のサブフレーム構成情報を送信する。例えば、基地局装置１２ａは、図８に示したように、下り回線サブフレーム番号４にＭＢＳＦＮサブフレームを割り当て、その割り当て情報を移動局装置１０ｃおよび無線局装置１１ａに報知する。
【０１９７】
移動局装置１０ｃは、報知されたＭＢＳＦＮサブフレームの割り当て情報により、ＭＢＳＦＮサブフレームを無視する（受信しない）。無線局装置１１ａは、ＭＢＳＦＮサブフレームを利用して、基地局装置１２ａからの中継データを受信する。そして、無線局装置１１ａは、ＭＢＳＦＮサブフレーム以外のサブフレームを無視する（受信しない）。
【０１９８】
なお、図８に示す中継システムフレームのその他の構成および無線局装置１１ａの中継局モード動作の詳細は、ＬＴＥ仕様書において規定された中継システムフレーム構成および中継局装置ＲＮの動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、図５に示したＴＤＤモードの無線局装置１１ａの中継局モード動作もＬＴＥ仕様書において規定された中継局装置ＲＮの動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１９９】
また、ここでは、モード切替制御信号の形式として、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージに、モード切替制御信号を追加したものを利用し、また、モード切替確認信号の形式として、ＲＲＣ接続再構成確認（RRC Connection Reconfiguration Complete）メッセージを利用したが、他のＲＲＣメッセージ、または他のレイヤの制御シグナリングを利用してもよい。
【０２００】
また、ここでは、図４に示したＦＤＤモードの無線局装置１１ａの動作について説明したが、図５に示したＴＤＤモードの無線局装置１１ａも、ＴＤＤモードの基地局装置１２ａの動作に対応して同様に動作するので、詳細な説明を省略する。
【０２０１】
（中継システムの中継処理の処理手順）
つぎに、本発明の第１の実施形態に係る中継システムの中継処理の処理手順について説明する。図９は、本発明の第１の実施形態に係る中継システムの中継処理の処理手順の一例を示すシーケンス図である。ここでは、図６、図７を参照しながら、中継エリア構成処理の一例について説明する。
【０２０２】
（図９の手順Ｐ１０について）
無線局装置１１ａの制御部１１ａ５は、無線局装置１１ａの電源がオンになった後、無線局装置１１ａのハードウェアおよび／またはソフトウェアを再構築して、無線局装置１１ａを移動局装置モードで動作させる。
【０２０３】
そして、無線局装置１１ａは、移動局装置アタッチ手順（UE Attach Procedure）、移動局装置スタートアップ手順（UE Startup Procedure）、ＲＲＣ接続確立手順（RRC Connection Establishment Procedure）などの移動局装置モードの初期接続手順に従い、基地局装置１２ａと移動局装置モードの初期接続を行う。
【０２０４】
基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、無線局装置１１ａを普通の移動局装置として扱い、初期接続手順に従い、種々の処理を行う。移動局装置モードの初期接続手順が完了後、無線局装置１１ａは、発呼、着呼が可能となり、待ち受けモードまたは無線接続モードに遷移することができる。
【０２０５】
（図９の手順Ｐ１１について）
無線局装置１１ａは、図７のステップＳ２１で説明したように、移動局装置能力（UE Capability Information, またはUE EUTRA Capability Information）メッセージに、モード切替能力情報を追加する。
【０２０６】
モード切替能力情報を含む移動局装置能力メッセージは、上位レイヤ処理部１１ａ８により実行されるＡＳＮエンコーダプロセスにより情報ビット列に変換され、移動局装置能力伝送手順（UE Capability Transfer）を用いて、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に送信される。
【０２０７】
移動局装置能力伝送手順の終了後、モード切替能力情報を含む移動局装置能力情報は、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３の移動局装置データベースに登録される。
【０２０８】
（図９の手順１２について）
無線局装置１１ａは、図７のステップＳ２２で説明したように、無線局装置１１ａの位置情報を送信する。無線局装置１１ａは、固定された無線局装置１１ａの位置情報（位置固定の無線局装置１１ａの場合）、あるいは移動する無線局装置１１ａの位置情報（ＧＰＳ内蔵の無線局装置１１ａの場合、あるいは他の測位装置が内蔵され、測位方法が実装されている無線局装置１１ａの場合）を、ＲＲＣメッセージ、ＮＡＳ（Non Access Stratum）メッセージ、またはアプリケーションデータを用いて、予めに定義された位置情報伝送手順に従い、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に送信する。
【０２０９】
ここで、無線局装置１１ａは、位置情報の送信を、一時に、定期的に、あるいは基地局装置１２ａまたはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３により要求されたときに、予めに定義された位置情報伝送手順に従って送信する。そして、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、所有する移動局装置データベースに無線局装置１１ａの位置情報を登録し、移動局装置データベースを更新する。移動局装置データベースは、例えば、表１のように構成することができる。
【０２１０】
【表１】
2013051540.tif 000003
基地局装置番号 CGI:Cell Global Identity
表１において、モード切替能力がある移動局装置が、無線局装置に相当する。
【０２１１】
（図９の手順１３について）
そして、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、図６のステップＳ１０で説明したように、さまざまな情報に基づいて、通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアの位置を決定し、予め移動局装置データベースに登録・管理された移動局装置番号、無線接続状態、無線局装置のモード切替能力情報および無線局装置の位置情報などにより、中継局装置モードで動作可能で、通信継続エリアを設置すべき位置に適した位置に存在する無線局装置１１ａを選択する。そして、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。
【０２１２】
例えば、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、表１のモード切替能力および位置情報から移動局装置番号１０１の無線局装置１１ａを選ぶ。無線局装置１１ａが待ち受けモード（RRC_IDLE Mode）のため、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、無線局装置１１ａに対して発呼処理を行って、無線局装置１１ａを無線接続モードに遷移させ、その無線局装置１１ａの通信を管理する基地局装置１２ａに中継局装置設置要求信号を送信する。
【０２１３】
（図９の手順１４について）
その後、基地局装置１２ａは、図６のステップＳ２で説明したように、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージに、モード切替制御信号を追加する。モード切替制御信号を含むＲＲＣ接続再構成メッセージは、上位レイヤ処理部１２ａ２により実行されるＡＳＮ（Abstract Syntax Notation）エンコーダプロセスにより符号化されて情報ビット列が生成され、ＲＲＣ接続再構成手順（RRC Connection Reconfiguration Procedure）により、無線局装置１１ａに送信される。
【０２１４】
また無線局装置１１ａは、ＲＲＣ接続再構成メッセージを正常に受信した場合、図７のステップＳ２４で説明したように、モード切替制御信号を含むＲＲＣ接続再構成確認（RRC Connection Reconfiguration Complete）メッセージを基地局装置１２ａに送信する。
【０２１５】
（図９の手順１５について）
無線局装置１１ａは、図７のステップＳ２５で説明したように、モード切替制御信号から抽出した中継局番号ＲＮＩＤ、または予め登録されていた中継局番号ＲＮＩＤを用いて、中継局装置アタッチ手順（RN Attach Procedure）、中継局装置スタートアップ手順（RN Startup Procedure）、ＲＲＣ接続確立手順（RRC Connection Establishment Procedure）などの中継局モードの初期接続手順に従い、基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３と中継局モードの初期接続を行う。
【０２１６】
（図９の手順１６について）
無線局装置１１ａは、図７のステップＳ２６で説明したように、基地局装置１２ａから中継局モードの構成情報を受信し、ＭＢＳＦＮ用のサブフレーム構成情報などの中継局モードの構成情報を用いて、無線局装置１１ａのハードウェアおよび／またはソフトウェアを再構築する。
【０２１７】
そして、無線局装置１１ａは、中継局モードで動作し、図１に一例を示した移動局装置１０ａ、１０ｂ、１０ｄの無線信号を基地局装置１２ａに中継し、また、基地局装置１２ａの無線信号を移動局装置１０ａ、１０ｂ、１０ｄに中継する。
【０２１８】
（本発明の第１の実施形態の効果）
本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１２ａ、および無線局装置１１ａ〜１１ｄにより、図２のような種々の状況に応じて、中継エリアを追加することができる。例えば、通信継続エリアの追加により、通信不通の基地局装置の代わりに基地局装置１２ａが通信を継続することができる。
【０２１９】
また、サービス拡大エリアの追加により、既存の基地局装置のサービスエリアを拡大し、ユーザの要求、社会の要求を満足することができる。また、干渉低減エリアの追加により、隣接する基地局装置に対する干渉を低減し、システム通信容量を拡大することができ、さらに移動局装置１０ｃの送信電力を低減し、電池消費を抑えることができる。また、電波改善エリアの追加により、無線電波が不安定となることを抑制できる。
【０２２０】
また、基地局装置１２ａは、モード切替制御信号を無線局装置１１ａ〜１１ｄに送信し、無線局装置１１ａ〜１１ｄは、基地局装置１２ａにより送信されたモード切替制御信号を受信するので、無線局装置１１ａ〜１１ｄを中継局装置モードに効果的に切り替えることができる。
【０２２１】
また、無線局装置１１ａ〜１１ｄは、移動局装置モードと中継局装置モードとの間でモードを切り替えることが可能であることを示すモード切替能力情報を基地局装置１２ａに送信し、基地局装置１２ａは、モード切替能力情報に基づいて、モードを切り替えることが可能である無線局装置１１ａ〜１１ｄを選択し、選択した無線局装置１１ａ〜１１ｄにモード切替制御信号を送信するので、モードの切り替えが可能な無線局装置１１ａ〜１１ｄに適切にモードの切替指示を送信することができる。
【０２２２】
また、無線局装置１１ａ〜１１ｄは、無線局装置１１ａ〜１１ｄの位置を示す位置情報を基地局装置１２ａに送信し、基地局装置１２ａは、その位置情報に基づいて無線局装置１１ａ〜１１ｄを選択し、選択した無線局装置１１ａ〜１１ｄにモード切替制御信号を送信することとしたので、無線電波の中継位置を適切に設定することができる。
【０２２３】
また、基地局装置１２ａは、移動局装置１０ａ〜１０ｄと基地局装置１２ａとの間の通信を可能とするエリアを決定し、エリア内にある移動局装置１０ａ〜１０ｄとの間の通信を中継する無線局装置１１ａ〜１１ｄを選択し、選択した無線局装置１１ａ〜１１ｄにモード切替制御信号を送信するので、無線電波の中継を行う無線局装置１１ａ〜１１ｄを適切に設定することができる。
【０２２４】
また、基地局装置１２ａおよび／またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、移動局装置のモード切替能力情報および位置情報が登録・管理されている移動局装置データベースを保有しているため、図２のような種々の状況に応じて、無線局装置を選択し、中継エリアを適切に追加することができる。
【０２２５】
（第２の実施形態）
（無線中継通信システムの構成）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。この無線中継通信システムは、移動局装置１０ａ〜１０ｄ、無線局装置１１ａ、基地局装置１２ａ、１２ｂ、および無線通信システムのネットワーク制御部であるＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ（Mobility Management Entity/Serving Gateway）部１３を備える。
【０２２６】
以下に説明するように、第２の実施形態では、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３からの中継局装置設置要求信号が不要で、基地局装置１２ａは状況を判断して、モード切替制御信号を無線局装置１１ａに送信する。
【０２２７】
本発明の第２の実施形態に係る基地局装置１２ａ、１２ｂの構成、無線局装置１１ａ〜１１ｄ（ＦＤＤ／ＴＤＤモード）の構成、およびこれらの装置を含む無線中継通信システムの構成は、図２、図３、図４に示した構成と同様であるので、ここでは基地局装置１２ａおよび無線局装置１１ａの構成についての説明を省略する。
【０２２８】
（基地局装置におけるモード切替処理の処理手順）
図１１は、基地局装置１２ａにおけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。図３に示したように、基地局装置１２ａの上位レイヤ処理部１２ａ２は、移動局装置モードと中継局装置モードの間でモードの切り替えを制御するモード切替制御部１２ａ２１を備える。
【０２２９】
モード切替制御部１２ａ２１は、集積回路などのハードウェアで、および／または、プロセッサによりコンピュータプログラムが実行されることによって構成される。また、第２の実施形態における無線中継システムの一例として、図１０に示した無線中継システムが挙げられる。
【０２３０】
（図１１のステップＳ３０について）
まず、基地局装置１２ａの上位レイヤ処理部１２ａ２のモード切替制御部１２ａ２１は、周辺の基地局装置（例えば、基地局装置１２ｂ）またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３からさまざまな情報を受信し、中継局装置設置の要否を判断する。
【０２３１】
具体的には、基地局装置１２ａに通信継続エリア、サービス拡大エリア、電波改善エリア、または干渉低減エリアを設置するため、インターフェース部１２ａ１は、図１０に示したように、基地局装置１２ａとＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３との間のインターフェース（Ｓ１）１６ａを経由して、または基地局装置１２ａと基地局装置１２ｂとの間のインターフェース（Ｘ１）１７ａを経由して、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３、または基地局装置１２ｂから、さまざまな情報を受信する。
【０２３２】
そして、モード切替制御部１２ａ２１は、例えば、基地局装置１２ｂまたはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３から、地震／津波発生情報、基地局装置１２ｃの故障情報を受信した場合、通信継続エリア設置のために中継局装置の設置が必要と判断する。
【０２３３】
また、モード切替制御部１２ａ２１は、例えば、基地局装置１２ｂまたはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３から、気象条件の変化の情報、事件・事故の情報、警察、消防、救助の出動要請の情報などを受信した場合、サービス拡大エリア設置のために中継局装置の設置が必要と判断する。
【０２３４】
また、モード切替制御部１２ａ２１は、基地局装置１２ｂまたはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３から、基地局装置１２ｂの干渉報告などの情報を受信した場合、干渉低減エリア設置のために中継局装置の設置が必要と判断する。
【０２３５】
また、モード切替制御部１２ａ２１は、基地局装置１２ａのサービスエリア内にある複数の移動局装置の再接続要求、通信品質などの情報を受信し、再接続要求が多い、あるいは通信品質が低下している場合、電波改善エリア設置のために中継局装置の設置が必要と判断する。
【０２３６】
中継局装置の設置が必要でない場合（ステップＳ３０においてＮＯの場合）、ステップ３０に戻り、モード切替制御部１２ａ２１は、継続的に情報を受信し、中継局装置の設置の要否を判断する。中継局装置の設置が必要である場合（ステップＳ３０においてＹＥＳの場合）、ステップＳ３１の処理が実行される。
【０２３７】
（図１１のステップＳ３１について）
モード切替制御部１２ａ２１は、中継局装置の設置が必要である場合（ステップＳ３０においてＹＥＳの場合）、自装置（基地局装置１２ａ）に備えられた移動局装置データベース、またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３の移動局装置データベースにアクセスし、設置予定の中継エリアにある無線局装置を選択する。そして、モード切替制御部１２ａ２１は、選択した無線局装置に対して送信するモード切替制御信号を生成する。
【０２３８】
例えば、モード切替制御部１２ａ２１は、故障した基地局装置１２ｃの固有物理セル番号ＰＣＩ、または基地局装置番号ＣＧＩ（Cell Global Identity）により、基地局装置１２ｃのサービスエリアに隣接する自装置（基地局装置１２ａ）のサービスエリアに通信継続エリアの設置が必要であると判断し、移動局装置データベースを用いて、設置が必要であると判断した通信継続エリアにある無線接続モードの無線局装置１１ａを選択する。そして、モード切替制御部１２ａ２１は、選択した無線局装置１１ａに対して送信するモード切替制御信号を生成する。
【０２３９】
なお、モード切替制御部１２ａ２１は、基地局装置１２ａが把握していない待ち受けモード中の無線局装置に対して、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３を通じて発呼することにより、無線局装置を無線接続モードに遷移させ、その後その無線局装置を選択することとしてもよい。
【０２４０】
モード切替制御信号の生成方法は、図６のステップＳ１１で説明した方法と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、ステップＳ３２〜ステップＳ３４は、図６のステップＳ１２〜ステップＳ１４と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０２４１】
（無線局装置におけるモード切替処理の処理手順）
本発明の第２の実施形態に係る無線局装置１１ａのモード切替処理部１１ａ８１が行うモード切替処理の処理手順は、図７で説明した処理手順と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０２４２】
（無線中継通信システムの中継処理の処理手順）
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る無線中継通信システムの処理手順について説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態に係る無線中継通信システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。ここでは、図７、図１１を参照しながら、中継エリア構成の一例について説明する。
【０２４３】
（図１２の手順Ｐ２０、手順Ｐ２１、手順Ｐ２２について）
図１２の手順Ｐ２０、手順Ｐ２１、手順Ｐ２２は、図９に示した手順Ｐ１０、手順Ｐ１１、手順Ｐ１２と同様であるため、詳細な説明を省略する。ただし、基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３は、それぞれ自装置（基地局装置１２ａおよびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３）が把握できる無線局装置のサービスエリア内の存在状況に応じて、それぞれが備える移動局装置データベースを更新・管理する。
【０２４４】
（図１２の手順Ｐ２３について）
基地局装置１２ａは、図１１のステップＳ３０で説明したように、周辺の基地局装置（例えば基地局装置１２ｂ）またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３からさまざまな情報を受信し、中継局装置の設置の要否を判断する。
【０２４５】
そして、中継局装置の設置が必要である場合、図１１のステップＳ３１で説明したように、自装置（基地局装置１２ａ）に備えられた移動局装置データベース、またはＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３に備えられた移動局装置データベースにアクセスし、設置予定の中継エリアにある無線局装置を選択する。そして、基地局装置１２ａは、選択した無線局装置に対して送信するモード切替制御信号を生成する。
【０２４６】
例えば、基地局装置１２ａは、故障した基地局装置１２ｃの固有物理セル番号ＰＣＩ、または基地局装置番号ＣＧＩ（Cell Global Identity）により、基地局装置１２ｃのサービスエリアに隣接する自装置（基地局装置１２ａ）のサービスエリアに通信継続エリアの設置が必要であると判断し、移動局装置データベースを用いて、設置が必要であると判断した通信継続エリアにある無線接続モードの無線局装置１１ａを選択する。
【０２４７】
なお、基地局装置１２ａは、基地局装置１２ａが把握していない待ち受けモード中の無線局装置に対して、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３を通じて発呼することにより、無線局装置を無線接続モードに遷移させ、その後無線局装置を選択することとしてもよい。そして、基地局装置１２ａは、選択した無線局装置１１ａに対して送信するモード切替制御信号を生成する。
【０２４８】
そして、基地局装置１２ａは、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージに、モード切替制御信号を追加する。モード切替制御信号を含むＲＲＣ接続再構成メッセージは、上位レイヤ処理部１２ａ２により実行されるＡＳＮ（Abstract Syntax Notation）エンコーダプロセスにより符号化されて情報ビット列が生成され、ＲＲＣ接続再構成手順（RRC Connection Reconfiguration Procedure）により、無線局装置１１ａに送信される。
【０２４９】
また、無線局装置１１ａは、ＲＲＣ接続再構成メッセージを正常に受信した場合、図７のステップＳ２４で説明したように、モード切替確認信号としてＲＲＣ接続再構成確認（RRC Connection Reconfiguration Complete）メッセージを基地局装置１２ａに送信する。
【０２５０】
（図１２の手順Ｐ２４、手順Ｐ２５について）
手順Ｐ２４、手順Ｐ２５は、図９に示した手順Ｐ１５、手順Ｐ１６と同様のものであるため、詳細な説明を省略する。
【０２５１】
（本発明の第２の実施形態の効果）
本発明の第２の実施形態に係る基地局装置１２ａ、および無線局装置１１ａ〜１１ｄにより、図２のような種々の状況に応じて、中継エリアを追加することができる。例えば、通信継続エリアの追加により、通信不通の基地局装置の代わりに基地局装置１２ａが通信を継続することができる。
【０２５２】
また、サービス拡大エリアの追加により、既存の基地局装置のサービスエリアを拡大し、ユーザの要求、社会の要求を満足することができる。また、干渉低減エリアの追加により、隣接する基地局装置に対する干渉を低減し、システム通信容量を拡大することができ、さらに移動局装置１０ｃの送信電力を低減し、電池消費を抑えることができる。また、電波改善エリアの追加により、無線電波が不安定となることを抑制できる。
【０２５３】
（第３の実施形態）
（無線中継通信システムの構成）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。この無線中継通信システムは、移動局装置１０ａ〜１０ｄ、無線局装置１１ａ、基地局装置１２ａを備える。この無線中継通信システムでは、図１に示した無線局装置１１ａによるモード切替能力信号の送信と、基地局装置１２ａによるモード切替制御信号の送信が不要となる。
【０２５４】
本発明の第３の実施形態に係る基地局装置１２ａの構成、無線局装置１１ａ〜１１ｄ（ＦＤＤ／ＴＤＤモード）の構成、およびこれらの装置を含む中継システムの構成は、基地局装置１２ａにモード切替制御部１２ａ２１が不要となる点を除いて、第１の実施形態の各構成と同じである。
【０２５５】
また、第３の実施形態に係る無線中継通信システムは、図２に示した無線中継通信システムと同様に、図１３に示した移動局装置１０ａ〜１０ｄ、無線局装置１１ａ、基地局装置１２ａの他に、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３を備える。
【０２５６】
（基地局装置の構成）
本発明の第３の実施形態に係る基地局装置１２ａの構成は、図３に一例を示した構成からモード切替制御部１２ａ２１を除いたものであり、他の構成は図３の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。この基地局装置１２ａは、ＬＴＥ仕様書に規定された中継局装置対応の基地局装置である。
【０２５７】
（無線局装置の構成）
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る無線局装置１１ａのＦＤＤモードにおける構成の一例を示す概念図である。この無線局装置１１ａの構成は、無線部１１ａ１３、外部接続部１１ａ１４、入力・表示部１１ａ１５を除いて、図４に一例を示した無線局装置１１ａの構成と同様のものであるが、上位レイヤ処理部１１ａ８が備えるモード切替処理部１１ａ８１の動作が異なる。
【０２５８】
ここでは、図４に示した機能ブロックと同じ部分の説明を省略し、無線部１１ａ１３、外部接続部１１ａ１４、入力・表示部１１ａ１５、およびモード切替処理部１１ａ８１について説明する。
【０２５９】
無線部１１ａ１３は、無線局装置１１ａに内蔵された無線インターフェースである。無線部１１ａ１３は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、アマチュア無線、市町村緊急無線、その他の無線通信を受信する無線通信受信装置、または地上デジタル放送、ラジオ放送を受信する放送受信装置、緊急速報を受信する緊急速報受信装置などにより構成することができる。
【０２６０】
無線部１１ａ１３が、無線ＬＡＮによる無線通信を受信する無線通信受信装置である場合、無線部１１ａ１３は、アドホックモードあるいはインフラクチャモードで外部装置と無線で接続することができる。そして、無線部１１ａ１３は、さまざまな外部装置から、さまざまな形式のモード切替制御信号を受信する。
【０２６１】
また、外部接続部１１ａ１４は、外部装置と有線接続するためのインターフェース変換部であり、外部装置と専用線、電話回線、ＬＡＮ回線などで接続する。外部接続部１１ａ１４もさまざまな外部装置から、さまざまな形式のモード切替制御信号を受信することができる。
【０２６２】
また、入力・表示部１１ａ１５は、無線局装置１１ａのユーザインターフェースであり、無線局装置１１ａの内蔵のアプリケーションプロセッサ（図示せず）により、ユーザによる入力、例えばキー入力、タッチパネル入力などの処理を行い、ユーザに提示する情報を表示する。入力・表示部１１ａ１５は、ユーザから、さまざまな形式のモード切替制御信号の入力を受け付けることができる。
【０２６３】
そして、上位レイヤ処理部１１ａ８が備えるモード切替処理部１１ａ８１は、無線部１１ａ１３、外部接続部１１ａ１４、または入力・表示部１１ａ１５からモード切替制御信号を受信する。
【０２６４】
図１３の例において、移動局装置モードにある無線局装置１１ａは、モード切替制御信号を受信した場合、中継局モードにモードが切り替わり、移動局装置１０ａ、１０ｂ、１０ｄと基地局装置１２ａとの間の通信を中継する処理を行う。
【０２６５】
（無線局装置におけるモード切替処理の処理手順）
つぎに、無線局装置１１ａにおけるモード切替処理の処理手順について説明する。図１５は、無線局装置１１ａにおけるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０２６６】
なお、無線局装置１１ａの上位レイヤ処理部１１ａ８には、図１４に示したように、モード切替処理部１１ａ８１が含まれている。このモード切替処理部１１ａ８１は、集積回路などのハードウェアで、および／または、プロセッサによりコンピュータプログラムが実行されることによって構成される。
【０２６７】
（図１５のステップＳ４０について）
まず、無線局装置１１ａの上位レイヤ処理部１１ａ８が備えるモード切替処理部１１ａ８１は、移動局装置モード初期接続手順を実行し、移動局モード（通常の移動局装置）として、待ち受けモードに遷移する。ステップＳ４０は、図７に示したステップＳ２０と同様の処理のため、詳細な説明を省略する。
【０２６８】
（図１５のステップＳ４１について）
モード切替処理部１１ａ８１は、無線部１１ａ１３、外部接続部１１ａ１４、または入力・表示部１１ａ１５からモード切替制御信号を受信したか否かを判定する。そして、モード切替制御信号を受信していない場合（ステップＳ４１においてＮＯの場合）、ステップＳ４１に戻り、モード切替処理部１１ａ８１は、モード切替制御信号を受信したか否かの判定を再度行う。モード切替制御信号を受信した場合（ステップＳ４１においてＹＥＳの場合）、ステップＳ４２の処理が実行される。
【０２６９】
（図１５のステップＳ４２、ステップＳ４３について）
ステップＳ４２、ステップＳ４３は、それぞれ図７のステップＳ２５、ステップＳ２６と同様のものであるため、説明を省略する。
【０２７０】
（本発明の第３の実施形態の効果）
本発明の第３の実施形態に係る基地局装置１２ａ、および無線局装置１１ａ〜１１ｃにより、学校、公民館など防災拠点などにおいて、周辺の基地局装置の配置、中継局装置のカバーエリアなどを考慮して、事前に計画的に無線局装置１１ａ〜１１ｃを設置し、災害時、放送信号、防災無線信号、防災拠点間の専用線などを利用して、または、ユーザや管理者などの手動入力により、自主的な判断に基づいて、図２に示したものと同様の緊急中継システムを構築することができる。
【０２７１】
また、無線局装置１１ａ〜１１ｃは、通常は拠点の通信手段として移動局装置モードで動作し、緊急時に中継局装置モードで動作することができる。また、基地局装置の変更や、機能追加の必要がなく、ＬＴＥ仕様書に規定された中継局装置対応の基地局装置を利用することができ、さらにシステム構築のコストダウンに繋がる。
【０２７２】
また、図２に示したように、山岳地帯に設置された無線局装置１１ｃは、天候不良などによる電波環境劣化の場合、外部装置の制御信号、または手動制御により臨時の中継システムを構築し、サービス拡大エリアにおいて、移動局装置１０ｃと基地局装置１２ａとの間の無線通信を中継することができる。また、外部装置の制御信号、または手動制御により電波改善エリア、干渉低減エリアを構築し、移動局装置１０ｃ、１０ｄの送信電力を低減し、電池消費を抑えることができる。
【０２７３】
また、無線局装置１１ａ〜１１ｃは、基地局装置以外の外部装置からモード切替制御信号を受信するので、さまざまな情報源を利用して、効果的に中継局モードに切り替わることができる。
【０２７４】
（第４の実施形態）
（無線中継通信システムの構成）
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る無線中継通信システムの構成の一例を示す概念図である。この無線中継通信システムは、移動局装置１０ａ、１０ｂ、無線局装置１１ａ、１１ｂ、基地局装置１２ａ、および無線通信システムのネットワーク制御部であるＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部１３を備える。
【０２７５】
移動局装置１０ｂにより送受信される無線信号は無線局装置１１a、１１ｂを介して、基地局装置１２aに中継される。無線局装置１１a、１１ｂのモード切替制御は、本発明の第１〜３の実施形態において説明したモード切替制御、またはそれらを組み合わせたものを利用する。
【０２７６】
（基地局装置の構成）
本発明の第４の実施形態に係る基地局装置１２ａの構成は、本発明の第１〜３の実施形態における基地局装置１２ａの構成の何れか１つを利用する。例えば、ここでは、図３に示した構成と同様の構成を用いることとし、その説明を省略する。
【０２７７】
（無線局装置の構成）
本発明の第４の実施形態に係る無線局装置１１ａ、１１ｂの構成は、本発明の第１〜３の実施形態における基地局装置１２ａの構成に対応したものとする。具体的には、上位レイヤ処理部１１ａ８は、モード切替処理部１１ａ８１を備える以外に、図３に示した基地局装置１２ａのモード切替制御部１２ａ２１も備えている。なお、上位レイヤ処理部１１ａ８を除いて、他の構成は図４、図５、または図１４に示した構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２７８】
（無線局装置１１ａにおけるモード切替処理の処理手順）
本発明の第４の実施形態に係る無線局装置１１ａにおけるモード切替処理の処理手順は、本発明の第１〜３の実施形態における基地局装置１２ａの構成に対応した処理手順を利用するため、詳細な説明を省略する。
【０２７９】
無線局装置１１ａは、中継局装置モードに切替えた場合、移動局装置１０ａ、無線局装置１１ｂの無線信号を基地局装置１２ａに中継するため、移動局装置１０ａ、無線局装置１１ｂからは無線局装置１１ａは基地局装置ｅＮＢのように見える。
【０２８０】
無線局装置１１ａの上位レイヤ処理部１１ａ８が備えるモード切替制御部１２ａ２１は、本発明の第１、第２の実施形態で説明したように動作し、図８に示す物理下り回線共用チャネルＰＤＳＣＨを用いて、無線局装置１１ｂにモード切替制御信号を送信する。
【０２８１】
例えば、無線局装置１１ａのモード切替処理部１２ａ２１は、図８に示したような無線局装置１１ａに報知された第１のＭＢＳＦＮサブフレームの情報をもとに、第１のＭＢＳＦＮサブフレームの下り回線サブフレーム番号とは異なる下り回線サブフレーム番号に第２のＭＢＳＦＮサブフレームを割り当て、その割り当て情報を物理報知チャネルＰＢＣＨを通じて移動局装置１０ｂおよび無線局装置１１ｂに送信する。
【０２８２】
移動局装置１０ｂは、報知された第２のＭＢＳＦＮサブフレームの割り当て情報により、ＭＢＳＦＮサブフレームを無視する（受信しない）。無線局装置１１ｂは、第２のＭＢＳＦＮサブフレームを利用して、無線局装置１１ａからの中継データを受信する。そして、無線局装置１１ｂは、第２のＭＢＳＦＮサブフレーム以外のサブフレームを無視する（受信しない）。また、無線局装置１１ａは、第１のＭＢＳＦＮサブフレームを利用して、基地局装置１２ａからの中継データを受信する。そして、無線局装置１１ａは、第１および第２のＭＢＳＦＮサブフレーム以外のサブフレームを無視する（受信しない）。
【０２８３】
無線局装置１１ｂが移動局装置モードから中継局装置モードに切替わった場合、無線局装置１１ｂの中継局装置モードの初期接続および中継局装置モード動作のステップは、それぞれ図７のステップＳ２５、ステップＳ２６と同様のものであるため、説明を省略する。
【０２８４】
（本発明の第４の実施形態の効果）
本発明の第４の実施形態に係る基地局装置１２ａ、および無線局装置１１ａ、１１ｂなどの複数の無線局装置の連結により、図１６のような通信継続エリアを追加することができる。例えば、複数の通信継続エリアの追加により、通信不通の基地局装置１２ｂ、１２ｃの代わりに基地局装置１２ａが通信を継続することができる。
【０２８５】
また、本発明の第４の実施形態に係る基地局装置１２ａ、および無線局装置１１ａ、１１ｂなどの複数の無線局装置の連結で、複数のサービス拡大エリアを追加することにより、既存の基地局装置のサービスエリアを拡大し、ユーザの要求、社会の要求を満足することができる。
【０２８６】
以上説明した本発明の第１〜第３の実施形態の各処理は、集積回路に各処理を実行する機能を実装し、制御することによっても実現することができる。そして、そのような集積回路を基地局装置１２ａ〜１２ｃに実装することにより、第１〜第３の実施形態に係る基地局装置の動作を実現することができる。また、本発明の集積回路を無線局装置１１ａ〜１１ｄに実装することにより、第１〜第３の実施形態に係る無線局装置の動作を実現することができる。
【０２８７】
また、本発明の実施形態の各処理をコンピュータプログラムで実現してもよい。このコンピュータプログラムは、第１〜第３の実施形態における基地局装置１２ａ〜１２ｃおよび無線局装置１１ａ〜１１ｄで実行され、第１〜第３の実施形態の各処理を実現するようにＣＰＵ等を制御するコンピュータプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。
【０２８８】
そして、これらの装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種の書き換え可能なＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出され、修正・書き込みが行なわれる。
【０２８９】
コンピュータプログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
【０２９０】
また、ＣＰＵにより読み出されたコンピュータプログラムを実行することにより、上述した実施形態の各処理が実現されるだけでなく、そのコンピュータプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明が実現される場合もある。
【０２９１】
また、市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にコンピュータプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。
【０２９２】
また、上述した第１〜第３の実施形態における無線局装置１１ａ〜１１ｄおよび基地局装置１２ａ〜１２ｃの一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。無線局装置１１ａ〜１１ｄおよび基地局装置１２ａ〜１２ｃの各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０２９３】
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能である。
【符号の説明】
【０２９４】
１ａ〜１ｄ，１０ａ〜１０ｄ…移動局装置、２ａ〜２ｃ…中継局装置、３ａ，１２ａ〜１２ｃ…基地局装置、４ａ〜４ｃ，１４ａ〜１４ｄ…無線バックホール回線、５ａ〜５ｄ，１５ａ〜１５ｄ…無線アクセス回線、１１ａ〜１１ｄ…無線局装置、１１ａ１１、１１ａ１２…送受信アンテナ部、１１ａ２１、１１ａ２２…アンテナ共用器、１１ａ３１、１１ａ３２…受信部、１１ａ４１、１１ａ４２…送信部、１１ａ５…制御部、１１ａ６…多重部分離部、１１ａ７…物理チャネル抽出部、１１ａ７１…ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）抽出部、１１ａ７２…ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）抽出部、１１ａ７３…ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）抽出部、１１ａ７４…ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）抽出部、１１ａ７５…ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）抽出部、１１ａ７６…ＳＳ（Synchronization Signals）抽出部、１１ａ７７…ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）抽出部、１１ａ７８…ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）抽出部、１１ａ７９…ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）抽出部、１１ａ７１０…ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）抽出部、１１ａ７１１…ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）抽出部、１１ａ７１２…Ｒ−ＰＤＣＣＨ（Relay Physical Downlink Control Channel）抽出部、１１ａ８…上位レイヤ処理部、１１ａ８１…モード切替処理部、１１ａ９…物理チャネル生成部、１１ａ９１…ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）生成部、１１ａ９２…ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）生成部、１１ａ９３…ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）生成部、１１ａ９４…ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）生成部、１１ａ９５…ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）生成部、１１ａ９６…ＳＳ（Synchronization Signals）生成部、１１ａ９７…ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）生成部、１１ａ９８…ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）生成部、１１ａ９９…ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）生成部、１１ａ９１０…ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）生成部、１１ａ９１１…ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）生成部、１１ａ１０…多重部、１２ａ１…インターフェース部、１２ａ２…上位レイヤ処理部、１２ａ２１…モード切替制御部、１２ａ３…物理チャネル抽出部、１２ａ３１…ＵＬＲＳ（Uplink Reference Signals）抽出部、１２ａ３２…ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）抽出部、１２ａ３３…ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）抽出部、１２ａ３４…ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）抽出部、１２ａ４…多重部、１２ａ５…送信部、１２ａ６…送信アンテナ部、１２ａ７…受信アンテナ部、１２ａ８…受信部、１２ａ９…多重分離部、１２ａ１０…物理チャネル生成部、１２ａ１０１…ＤＬＲＳ（Downlink Reference Signals）生成部、１２ａ１０２…ＳＳ（Synchronization Signals）生成部、１２ａ１０３…ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）生成部、１２ａ１０４…ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）生成部、１２ａ１０５…ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）生成部、１２ａ１０６…ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）生成部、１２ａ１０７…ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）生成部、１２ａ１０８…Ｒ−ＰＤＣＣＨ（Relay Physical Downlink Control Channel）生成部、１２ａ１１…制御部、１３…ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部。
【図１】
2013051540.tif 000004
【図２】
2013051540.tif 000005
【図３】
2013051540.tif 000006
【図４】
2013051540.tif 000007
【図５】
2013051540.tif 000008
【図６】
2013051540.tif 000009
【図７】
2013051540.tif 000010
【図８】
2013051540.tif 000011
【図９】
2013051540.tif 000012
【図１０】
2013051540.tif 000013
【図１１】
2013051540.tif 000014
【図１２】
2013051540.tif 000015
【図１３】
2013051540.tif 000016
【図１４】
2013051540.tif 000017
【図１５】
2013051540.tif 000018
【図１６】
2013051540.tif 000019
【図１７】
2013051540.tif 000020
【図１８】
2013051540.tif 000021