ТЕРМИНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СВЯЗИ И СПОСОБ РЕТРАНСЛЯЦИИ
TERMINAL COMMUNICATION DEVICE AND RELAY METHOD

Настоящее изобретение относится к терминальному устройству связи и способу ретрансляции в многоинтервальной системе, использующей схему мультиплексирования с ортогональным разделением частот (OFDM).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В системе мобильной связи, например мобильном телефоне и т.п., с развитием мультимедийной информации обрабатываются большие объемы данных, такие как статическое изображение или динамическое изображение, а также речевые данные. Исходя из предположения, что в будущем объемы данных будут и дальше увеличиваться, проводятся активные исследования по реализации высокоскоростной передачи путем формирования радиосигнала в более высокочастотном диапазоне.
Однако из-за сильного ослабления высокочастотного радиосигнала при увеличении расстояния передачи радиус соты, покрываемый базовой станцией, уменьшается и, следовательно, существует необходимость в установлении большего количества базовых станций. В густонаселенных районах можно достичь достаточной экономической эффективности при размещении большего количества базовых станций и, следовательно, можно избежать связанных с этим проблем. Однако в районах с низкой плотностью населения непрактично устанавливать базовые станции, например, через каждые несколько сот метров. Следовательно, в слабозаселенных районах желательно обеспечить возможность связи между базовыми станциями и терминалами связи без увеличения количества базовых станций.
В качестве средства решения этой проблемы существует технология, называемая многоинтервальной системой (или многоинтервальной сетью) (например, см. патентный документ 1). В многоинтервальной системе каждый терминал связи имеет функцию ретрансляции и осуществляет ретрансляцию между другим терминалом связи и базовой станцией. Следовательно, терминал связи, который находится вне области связи (вне соты) (далее называемый в настоящем описании “запрашивающей ретрансляцию станцией”) и не может непосредственно связаться с базовой станцией, запрашивает другой терминал связи, который может непосредственно связаться с базовой станцией для ретрансляции. Затем терминал связи, запрашиваемый для ретрансляции (далее в настоящем описании, называемый “станция ретрансляции”), устанавливает соединение с базовой станцией и осуществляет ретрансляцию между терминалом связи, находящимся вне области связи, и базовой станцией. Таким образом, терминал связи, находящийся вне области связи, может связаться с базовой станцией.
Патентный документ 1: выложенная заявка на патент Японии № HEI11-289349
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы, решаемые при помощи данного изобретения
Однако в обычной многоинтервальной системе, даже если станция (станция ретрансляции) не осуществляет связь, схема станции используется для связи с другой станцией, находящейся вне области связи (запрашивающей ретрансляцию станцией), и следовательно, существует проблема, связанная с увеличением потребления энергии станцией. В частности, терминал связи, расположенный на краю соты (области, находящейся рядом с границей соседней соты), имеет высокую вероятность осуществления ретрансляции для терминала, находящегося вне области связи, и, следовательно, его потребление энергии заметно увеличивается.
Таким образом, целью настоящего изобретения является предоставление терминального устройства связи в многоинтервальной системе, выполненного с возможностью ретрансляции другой станции и уменьшения потребления энергии терминальным устройством связи, и предоставление способа ретрансляции с использованием такого терминального устройства связи.
Средства для решения проблемы
Терминальное устройство связи настоящего изобретения, которое осуществляет ретрансляцию между базовой станцией и другим терминалом связи в системе связи со схемой OFDM, использует конфигурацию, включающую в себя: блок хранения, который хранит данные связи между базовой станцией и другим терминалом связи; и блок передачи, который мультиплексирует с разделением частот сохраненные данные связи и данные терминального устройства связи, и передает мультиплексированные с разделением частот данные в интервалы времени передачи данных терминального устройства связи.
Система связи настоящего изобретения представляет собой систему связи со схемой OFDM, включающую в себя базовую станцию и множество терминалов связи, причем когда первый терминал связи запрашивается на ретрансляцию из второго терминала связи в базовую станцию, то первый терминал связи сохраняет ретранслируемые данные и мультиплексирует с разделением частот ретранслируемые данные и данные первого терминала связи, передает мультиплексированные с разделением частот данные в интервалы времени передачи данных первого терминала связи и сообщает о ретрансляции второму терминалу связи, при этом, когда второй терминал связи принимает сообщение о ретрансляции от первого терминала связи, второй терминал связи сообщает о ретрансляции пользователю второго терминала связи.
Преимущества, обеспечиваемые настоящим изобретением
Согласно настоящему изобретению в многоинтервальной системе существует возможность ретрансляции между терминалом связи, расположенным вне области, и базовой станцией и уменьшения потребления энергии терминалом связи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 показан случай, в котором мобильная станция, находящаяся в соте, осуществляет ретрансляцию по восходящей линии между мобильной станцией, расположенной вне этой соты, и базовой станцией
На Фиг.2А показаны интервалы времени связи по восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD.
Фиг.2В иллюстрирует сигнал передачи мобильной станции, находящейся вне области.
Фиг.2С иллюстрирует сигнал передачи станции ретрансляции.
На Фиг.3 показан пример состояния загрузки поднесущих передачи станции ретрансляции.
На Фиг.4 показан пример соотношения между поднесущими для передачи мобильной станции, находящейся вне области, и доступными поднесущими станции ретрансляции.
На Фиг.5 показано соотношение между количеством поднесущих передачи и потреблением энергии.
На Фиг.6 показан случай, в котором мобильная станция, находящаяся внутри соты, осуществляет ретрансляцию по нисходящей линии между мобильной станцией, находящейся вне области связи, и базовой станцией.
На Фиг.7А показаны интервалы времени связи по восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD.
На Фиг.7В показан сигнал передачи базовой станции
На Фиг.7С показан сигнал передачи станции ретрансляции.
На Фиг.8 показан пример состояния загрузки поднесущих для передачи станции ретрансляции.
Фиг.9 представляет собой блок-схему, показывающую основную конфигурацию устройства мобильной станции первого варианта осуществления.
Фиг.10 представляет собой блок-схему, показывающую основную конфигурацию устройства базовой станции первого варианта осуществления.
На Фиг.11 показана блок-схема последовательности операций при ретрансляции станцией ретрансляции данных запрашивающей ретрансляцию станции
На Фиг.12 показан пример состояния загрузки поднесущих для передачи станции ретрансляции.
Фиг.13 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую базовую конфигурацию устройства мобильной станции согласно второму варианту осуществления.
Фиг.14 иллюстрирует способы использования каждой полосы частот в системе связи согласно второму варианту осуществления.
Фиг.15 представляет собой блок-схему, показывающую варианты выполнения мобильной станции согласно второму варианту осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже более подробно рассмотрены варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. В качестве примера терминального устройства связи приведен случай, в котором используется устройство мобильной станции, такое как мобильный телефон.
(Первый вариант осуществления)
Один из аспектов настоящего изобретения заключается в том, что в многоинтервальной системе, даже если мобильная станция запрашивается на выполнение ретрансляции другой мобильной станцией, указанная мобильная станция не всегда выполняет ретрансляцию и случаи выполнения ретрансляции ограничены.
В частности, мобильная станция согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения находится в местоположении, где возможна прямая связь с базовой станцией в многоинтервальной системе, использующей систему OFDM-TDD (мультиплексирование с ортогональным разделением частот - дуплексная связь с временным разделением). Если согласно этому варианту осуществления мобильная станция запрашивается о ретрансляции с вышеуказанной базовой станцией другой мобильной станцией, расположенной вне области, то мобильная станция выполняет ретрансляцию только в перечисленных ниже случаях. Помимо этого, для простоты изложения связь по восходящей линии между мобильной станцией, находящейся вне области, и базовой станцией называется “ретрансляцией по восходящей линии”, связь по нисходящей линии между мобильной станцией, находящейся вне области, и базовой станцией называется “ретрансляцией по нисходящей линии”, при этом ретрансляция по восходящей линии и ретрансляция по нисходящей линии будут объяснены отдельно.
На Фиг.1 показан случай, в котором мобильная станция (станция ретрансляции) MS1, находящаяся в соте, осуществляет ретрансляцию по восходящей линии между мобильной станцией (запрашивающей ретрансляцию станцией) MS2, расположенной вне соты А1, и базовой станцией BS1, т.е. показан случай ретрансляции по восходящей линии.
В случае восходящей линии ситуации, при которых мобильная станция MS1 выполняет ретрансляцию, ограничены следующими. Мобильная станция MS1 ретранслирует передачу данных из мобильной станции MS2 в базовую станцию BS1 в интервалы времени, когда мобильная станция MS1 передает данные в базовую станцию BS1. Более конкретно, мобильная станция MS1 передает данные S2, предназначенные для передачи, передаваемые из мобильной станции MS2 в базовую станцию BS1 вместе с данными S1 мобильной станции MS1, предназначенными для передачи.
На Фиг.2А-Фиг.2С показаны интервалы времени, когда мобильная станция MS1 осуществляет ретрансляцию данных мобильной станции MS2.
На Фиг.2А показаны интервалы времени связи по восходящей линии/нисходящей линии между базовой станцией BS1 и мобильной станцией MS1, то есть интервалы времени связи по восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD. На этом чертеже стрелки, направленные вверх, указывают на связь по восходящей линии. Помимо этого, на Фиг.2В показан сигнал передачи мобильной станции MS2, находящейся вне области (сигнал, принимаемый станцией MS1 ретрансляции), а на Фиг.2С показан сигнал передачи станции MS1 ретрансляции.
Как показано на Фиг.2В, мобильная станция MS2 передает данные S2 для базовой станции BS1 в мобильную станцию MS1 в интервалы времени t1 связи по нисходящей линии в сотовой системе (системе TDD) базовой станции BS1. В данном случае, мобильная станция MS2 необязательно должна быть синхронизирована, хотя в качестве примера описан случай, в котором мобильная станция MS2 синхронизирована с системой TDD.
Мобильная станция MS1 принимает данные S2 и временно сохраняет данные S2 в буфере. Затем, как показано на Фиг.2С, мобильная станция MS1 ожидает наступления интервала времени t4 передачи данных S1, и в интервал времени t4 мобильная станция MS1 мультиплексирует данные S2, сохраненные в буфере, с данными S1 мобильной станции MS1 и передает мультиплексированные данные в базовую станцию BS1. Если ожидание времени ретрансляции данных превышает заданное время, мобильная станция MS1 не сбрасывает ретранслируемые данные и не выполняет ретрансляцию.
о
Затем мобильная станция MS1 определяет, имеется или нет среди доступных поднесущих неиспользуемая поднесущая на частотах OFDM, то есть поднесущая, на которую не отображаются данные мобильной станции MS1, предназначенные для передачи в базовую станцию BS1, или сигнал канала управления, когда мобильная станция MS1 выполняет передачу (доступная поднесущая). Затем, если существует доступная поднесущая, мобильная станция MS1 определяет, достаточна ли пропускная способность у доступной поднесущей для ретрансляции данных (имеет ли доступная поднесущая бльшую пропускную способность, чем размер ретранслируемых данных). Если для ретрансляции данных пропускная способность не является достаточной, мобильная станция MS1 не выполняет ретрансляцию.
На Фиг.3 показан пример состояния загрузки поднесущих передачи станции MS1 ретрансляции.
В этом примере поднесущие, имеющие центральные частоты f1-f12, представляют собой поднесущие, на которые отображаются данные мобильной станции MS1, предназначенные для передачи (поднесущие для MS1), а поднесущая с центральной частотой f17 представляет собой поднесущую, на которую отображается канал управления. Следовательно, поднесущие, имеющие центральные частоты f13-f16, представляют собой вышеописанные доступные поднесущие.
Затем, поскольку доступные поднесущие существуют, мобильная станция MS1 определяет пропускную способность этих доступных поднесущих и выполняет ретрансляцию между мобильной станцией MS2 и базовой станцией BS1. Более конкретно, мобильная станция MS1 отображает данные, которые запрошены для передачи из мобильной станции MS2 в базовую станцию BS1, на вышеупомянутые доступные поднесущие. В этом случае если частоты поднесущих передачи мобильной станции MS2 покрываются (включаются в) частотами доступных поднесущих мобильной станции MS1, то мобильная станция MS1 отображает данные мобильной станции MS2 на поднесущие с такой же частотой.
Затем, после того как мобильная станция MS1 мультиплексирует поднесущие, на которые отображаются данные мобильной станции MS2, с поднесущими, на которые отображаются данные мобильной станции MS1, и получает сигнал с множеством несущих, мобильная станция MS1 передает указанный сигнал с множеством несущих в базовую станцию BS1.
Кроме того, если частоты поднесущих передачи мобильной станции MS2 не покрываются частотами доступных поднесущих мобильной станции MS1, то мобильная станция MS1 меняет частоту, как описано ниже. На Фиг.4 показан пример соотношения между поднесущими передачи мобильной станции (запрашивающей ретрансляцию станции) MS2, находящейся вне области, и доступными поднесущими станции MS1 ретрансляции, то есть случай, при котором обе группы поднесущих соотносятся указанным выше образом. На Фиг.4А показаны поднесущие передачи мобильной станции (запрашивающей ретрансляцию станции) MS2, и на Фиг.4 В показаны доступные поднесущие станции MS1 ретрансляции.
В примере, показанном на этом чертеже, в то время как диапазон центральных частот поднесущих передачи мобильной станции MS2, находящейся вне области, находится между f13 и f16, диапазон центральных частот доступных поднесущих станции MS1 ретрансляции находится между f1 и f6. В этом случае частоты поднесущих передачи запрашивающей ретрансляцию мобильной станции не всегда покрываются (включаются в) частотами доступных поднесущих станции ретрансляции. В этом случае станция MS1 ретрансляции сохраняет (фиксирует) частоты поднесущих передачи станции MS1 ретрансляции и сдвигает частоты поднесуших передачи ретранслируемых данных таким образом, чтобы включить их внутрь диапазона частот доступных поднесущих. В этом примере по Фиг.4 диапазон центральных частот поднесущих для ретранслируемых данных изменяется от f13-f16 на f1-f6. Таким образом, мобильная станция MS1 может успешно ретранслировать данные. Более того, поскольку станция MS1 ретрансляции не изменяет частоты поднесущих передачи станции MS1 ретрансляции, например, даже в системе связи, использующей планирование частот, в которой для каждой мобильной станции предназначенные для использования поднесущие назначаются заранее, планирование частот функционирует эффективно.
Ниже описаны преимущества использования вышеуказанного способа ретрансляции. На Фиг.5 показано соотношение между количеством поднесущих передачи мобильной станции и потреблением энергии.
Как показано на этом чертеже, если существует, по меньшей мере, одна поднесущая (действительно передаваемая поднесущая), то потребление энергии мобильной станцией существенно увеличивается по сравнению со случаем, когда такая поднесущая отсутствует.Однако если количество поднесущих передачи продолжает увеличиваться, то дальнейший рост потребления энергии снижается, т.е. при увеличении количества поднесущих потребление энергии существенно не меняется по сравнению со случаем, когда количество поднесущих передачи равно единице.
Следовательно, если мобильная станция MS1 выполняет передачу, то есть, если количество поднесущих передачи равно 1 или более, мобильная станция (станция ретрансляции) MS1 согласно настоящему варианту осуществления отображает данные другой станции (такой как мобильная станция MS2) на доступные поднесущие и выполняет передачу этих поднесущих. При выполнении такой передачи, как показано на Фиг.5, потребление энергии мобильной станцией MS2 увеличивается несущественно. Более того, как описано выше, станция MS1 ретрансляции продолжает отображение ретранслируемых данных на доступные поднесущие и не изменяет частоты поднесущих передачи станции MS1 ретрансляции. То есть, даже если станция MS1 имеет функцию ретрансляции данных, станция MS1 ретрансляции передает данные станции MS1 ретрансляции как имеющие самый высокий приоритет. Следовательно, ретрансляция данных оказывает небольшое влияние на работу станции MS1 ретрансляции.
На Фиг.6 показан случай, когда мобильная станция (станция ретрансляции) MS1, находящаяся в соте, выполняет ретрансляцию по нисходящей линии между мобильной станцией (станцией, запрашивающей ретрансляцию) MS2, находящейся вне области связи, и базовой станцией BS1, то есть описан случай ретрансляции по нисходящей линии.
В случае нисходящей линии случаи, в которых мобильная станция MS1 выполняет ретрансляцию, ограничены следующими. Мобильная станция MS1 выполняет ретрансляцию данных для мобильной станции MS2 из базовой станции BS1 в интервалы времени, когда мобильная станция MS1 передает данные в базовую станцию BS1. Более конкретно, мобильная станция MS1 передает данные S6, предназначенные для передачи, передаваемые из базовой станции BS1 в мобильную станцию MS2 в те же самые интервалы времени, в которые выполняется передача данных S5 мобильной станции MS1.
На Фиг.7А-Фиг.7С показаны интервалы времени, когда мобильная станция MS1 осуществляет ретрансляцию данных базовой станции BS1.
На Фиг.7А показаны интервалы времени связи по восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD. Помимо этого, на Фиг.7 В показан сигнал передачи базовой станции BS1 (сигнал, передаваемый станцией ретрансляции MS1), а на Фиг.7С показан сигнал передачи станции MS1 ретрансляции.
Как показано на Фиг.7В, в интервалы времени t11 базовая станция BS1 передает данные S6 для мобильной станции MS2 в мобильную станцию MS1. Мобильная станция MS1 принимает эти данные S6 и временно сохраняет данные S6 в буфере. Затем, как показано на Фиг.7С, мобильная станция MS1 ожидает наступления интервала времени передачи данных S5 в базовую станцию BS1, - то есть, интервала времени t14 связи по восходящей линии, и в этот интервал времени t14 мобильная станция MS1 мультиплексирует данные S6, сохраненные в буфере, с данными S5 мобильной станции MS1 и передает мультиплексированные данные.
Ретранслируемые данные S6 представляют собой данные нисходящей линии, хотя они передаются в интервал времени t14 связи по восходящей линии. Следовательно, мобильная станция MS2, запрашивающая ретрансляцию данных S6, должна выполнять обработку при приеме в интервал времени связи по восходящей линии.
Более того, в это время, как уже описано для связи по восходящей линии, мобильная станция MS1 определяет, имеется или нет доступная поднесущая на частотах OFDM.
На Фиг.8 показан пример состояния загрузки поднесущих передачи для станции MS1 ретрансляции.
В этом примере доступными поднесущими (поднесущими для базовой станции BS1) являются поднесущие с центральными частотами f13-f16. Затем мобильная станция MS1 отображает данные для мобильной станции MS2 из базовой станции BS1 на доступные поднесущие и мультиплексирует эти поднесущие с поднесущими, на которые отображаются данные для базовой станции BS1 из мобильной станции MS1, и выполняет передачу поднесущих.
Фиг.9 представляет собой блок-схему, показывающую базовую конфигурацию мобильной станции MS1 (устройства 100 мобильной станции) согласно настоящему варианту осуществления, который реализует вышеупомянутые операции.
Блоки указанного устройства 100 мобильной станции реализуют следующие операции.
Антенна 101 принимает радиосигнал от другой станции (базовой станции BS1 или другой мобильной станции, такой как мобильная станция MS2) и передает радиосигнал из мобильной станции MS1. Переключатель 102 TDD выполняет переключение между передачей и приемом радиосигнала синхронно с интервалами времени для восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD. РЧ блок 103 приема выполняет заданную обработку при радиоприеме, такую как преобразование с понижением частоты радиосигнала, принятого антенной 101, и получает сигнал основной полосы частот. Блок 104 приема OFDM выполняет заданную обработку приема OFDM, такую как обратное преобразование Фурье (IFFT) сигнала основной полосы частот, и получает сигналы поднесущих из сигнала основной полосы частот с множеством несущих.
Блок 105 разделения по частотам разделяет сигналы поднесущих по частоте (см. Фиг.3 и Фиг.8) и отделяет данные для мобильной станции MS1 от данных другой станции. Блок 106 демодуляции канала данных станции демодулирует данные мобильной станции MS1 и получает принимаемые данные мобильной станции MS1. Блок 107 демодуляции канала данных другой станции демодулирует данные другой станции и временно сохраняет эти демодулированные данные в буфере 108.
С другой стороны, если генерируются данные, предназначенные для передачи, то эти данные временно сохраняются в буфере 111.
Блок 112 определения интервала времени передачи определяет интервал времени передачи данных мобильной станции MS1 согласно интервалам времени восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD, считывает сохраненные данные, предназначенные для передачи, из буфера 111 согласно этому интервалу времени и выдает данные, предназначенные для передачи, в блок 113 определения частоты передачи. Помимо этого, блок 112 определения интервала времени передачи направляет интервал времени передачи мобильной станции MS1 в буфер 108.
Блок 113 определения частоты передачи определяет частоты (поднесущие), необходимые для передачи этих данных, на основании размера и т.п. предназначенных для передачи данных, выданных из блока 112 определения интервала времени передачи, и определяет поднесущие, необходимые для передачи канала управления. Помимо этого, если существуют доступные поднесущие, как уже описано в отношении Фиг.3 и Фиг.8, блок 113 определения частоты передачи сообщает о наличии доступных поднесущих в блок 114 модуляции канала данных другой станции и направляет в него информацию об указанных доступных поднесущих. Помимо этого, блок определения частоты передачи сообщает информацию об использовании поднесущих мобильной станцией MS1 и доступных поднесущих в блок 115 генерации канала управления.
Буфер 108 выдает сохраненные данные другой станции в блок 114 модуляции канала данных другой станции на основании интервала времени передачи мобильной станции MS1, направленного из блока 112 определения интервала времени передачи.
Если блок 113 определения частоты передачи сообщает о наличии доступных поднесущих, то блок 114 модуляции канала данных другой станции выполняет заданную обработку модуляции, такую как QPSK данных другой станции, выданных из буфера 108, и выдает результат в блок 118 частотного мультиплексирования.
Блок 115 генерации канала управления генерирует сигнал канала управления, сообщая информацию о поднесущих, используемых мобильной станцией MS1, и доступных поднесущих, о которых сообщил блок 113 определения частоты передачи, и выдает сигнал канала управления в блок 116 модуляции канала управления.
Блок 116 модуляции канала управления выполняет заданную обработку модуляции сигнала управления, например QPSK, и выдает результат в блок 118 частотного мультиплексирования. Блок 117 модуляции канала данных BS выполняет заданную обработку модуляции, такую как QPSK данных базовой станции BS1 из мобильной станции MS1, и выдает результат в блок 118 частотного мультиплексирования.
Блок 118 частотного мультиплексирования отображает сигналы модуляции, выдаваемые из блока 114 модуляции канала данных другой станции, блока 116 модуляции канала управления и блока 117 модуляции канала данных BS на поднесущие, определенные блоком 113 определения частот, получает таким образом сигнал передачи, мультиплексированный на оси частот, и выдает сигнал передачи в блок 119 передачи OFDM.
Блок 119 передачи OFDM выполняет заданную обработку передачи OFDM, такую как быстрое преобразование Фурье (FFT) сигнала передачи, и получает сигнал основной полосы частот с множеством несущих. РЧ блок 120 передачи выполняет заданную обработку при радиопередаче, такую как преобразование с повышением частоты указанного сигнала основной полосы частот, и передает полученный радиосигнал через переключатель 102 TDD и антенну 101.
Кроме того, мобильная станция MS1 включает идентификатор мобильной станции MS1 в ретранслируемые данные с тем, чтобы базовая станция BS1 могла распознать ретрансляцию данных от другой мобильной станции.
Фиг.10 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию базовой станции BS1 (устройства 150 базовой станции) согласно настоящему варианту осуществления.
Блоки указанного устройства 150 базовой станции реализуют следующие операции.
Блок 151 выполняет заданную обработку модуляции данных, предназначенных для передачи, такую как QPSK. Блок 152 определения интервалов времени передачи определяет интервалы времени передачи мобильной станции MS1 согласно интервалам времени восходящей линии/нисходящей линии в системе TDD, и сообщает эти интервалы времени в буфер 153. Буфер 153 временно хранит сигнал модуляции, переданный из блока 151 модуляции, и выдает сохраненный сигнал модуляции в блок 154 передачи OFDM на основании интервала времени передачи мобильной станции MS1, полученного из блока 152 определения интервала времени передачи. Блок 154 передачи OFDM выполняет заданную обработку передачи OFDM, такую как быстрое преобразование Фурье, сигнала модуляции, и получает сигнал основной полосы частот с множеством несущих. РЧ блок 155 передачи выполняет заданную обработку при радиопередаче, такую как преобразование с повышением частоты, сигнала основной полосы частот и передает полученный радиосигнал через переключатель 156 TDD и антенну 157.
С другой стороны, РЧ блок 158 приема выполняет заданную обработку радиоприема, такую как преобразование с понижением частоты, радиосигнала, принятого через антенну 157 и переключатель 156 TDD, и получает сигнал основной полосы частот. Блок 159 приема OFDM выполняет заданную обработку приема OFDM, такую как обратное преобразование Фурье, сигнала основной полосы частот, и получает сигналы поднесущих из сигнала основной полосы частот с множеством несущих. Блок 160 демодуляции канала управления выполняет обработку демодуляции канала управления, переданного из мобильной станции MS1, извлекает информацию о поднесущих, используемых мобильной станцией MS1 (поднесущих для мобильной станции MS1), и доступных поднесущих и выдает информацию в блок 161 разделения по частотам. Блок 161 разделения по частотам разделяет сигналы поднесущих по частоте на основании информации о поднесущих, используемых мобильной станцией MS1, и доступных поднесущих и выделяет сигналы мобильной станции MS1 из сигналов мобильной станции MS2. Блоки 162-1 и 162-2 выполняют обработку демодуляции сигналов мобильной станции MS1 и сигналов мобильной станции MS2 и получают данные мобильной станции MS1 и данные мобильной станции MS2.
Согласно настоящему варианту осуществления в этом случае в многоинтервальной системе станция MS1 ретрансляции принимает данные, которые запрашиваются для ретрансляции другой станцией (мобильной станцией MS2, находящейся вне области связи, или базовой станцией BS1), и временно хранит эти данные в буфере. После ожидания интервала времени передачи данных мобильной станции MS1 и наступления этого интервала времени станция MS1 ретрансляции мультиплексирует с разделением частот сохраненные ретранслируемые данные с данными мобильной станции MS1 и передает мультиплексированные с разделением частот данные в станцию назначения ретрансляции (базовую станцию BS1 или мобильную станцию MS2). Таким образом, существует возможность для ретрансляции другой станции и снижения потребления энергии мобильной станцией MS1.
Помимо этого, в указанной выше конфигурации станция MS1 ретрансляции определяет, существует или нет поднесущая, которая не используется мобильной станцией MS1 (доступная поднесущая) в частотах OFDM и отображает ретранслируемые данные на эту доступную поднесущую. Таким образом, ретрансляция данных другой станции может быть реализована без потери данных мобильной станции MS1 при передаче.
Кроме того, при осуществлении ретрансляции данных станция MS1 ретрансляции может сообщать о ретрансляции мобильной станции MS2, находящейся вне области связи. При этом могут быть достигнуты следующие преимущества.
В общем случае, поскольку мобильная станция постоянно осуществляет мониторинг уровня приема пилот-сигналов, передаваемых из базовой станции, пользователь мобильной станции может определять, находится или нет пользователь внутри соты. Следовательно, согласно этому варианту осуществления хотя пользователь мобильной станции MS2 знает, что он находится вне соты, пользователь пытается передать данные в базовую станцию BS1. В этом случае пользователь мобильной станции MS2 может захотеть получить подтверждение, существует (или существовала) или нет возможность для передачи данных. В качестве способа сообщения пользователю о существовании возможности передачи данных предполагается, что мобильная станция MS2 осуществляет поиск станции для ретрансляции до передачи данных, удерживает эту станцию ретрансляции и передает данные в эту станцию ретрансляции. В этом случае мобильная станция MS2 выполняет связь после захвата станции ретрансляции, естественным образом определяя, что передача данных возможна. Однако в этом способе обработка поиска станции ретрансляции и удержание этой станции ретрансляции требует обмена сигналами управления с этой станцией ретрансляции и, поскольку такая передача сигнала отличается от обычной обработки связи в случае, в котором мобильная станция находится в соте, требуется новая схема для передачи сигнала. С другой стороны, как описано выше, если станция MS1 ретрансляции сообщает о ретрансляции данных в мобильную станцию MS2, когда происходит ретрансляция данных, мобильная станция MS2 может определять, что передача данных возможна, используя простые способы без предварительной передачи сигнала. Этот факт может быть сообщен пользователю мобильной станции MS1 при помощи отображения информации об успешной передаче данных на дисплее или т.п. Более того, поскольку мобильная станция MS1 может передавать сообщение мобильной станции MS2, находящейся вне области связи, одновременно с передачей данных в базовую станцию BS1, потребление энергии существенным образом не увеличивается. Более того, сигнал, передаваемый станцией MS1 ретрансляции в базовую станцию BS1, может быть принят мобильной станцией MS2, исключая случай, при котором передача ведется направленно. Следовательно, если этот сигнал используется в качестве вышеуказанного сигнала-сообщения, то станции MS1 ретрансляции не нужно отдельно передавать сигнал-сообщение в мобильную станцию MS2.
Более того, хотя в настоящем варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором станция MS1 ретрансляции непосредственно связывается с базовой станцией BS1, это не является ограничением, и связь может осуществляться через еще одну станцию ретрансляции между мобильной станцией MS1 и базовой станцией BS1.
Более того, хотя в настоящем варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором станция ретрансляции представляет собой одну из мобильных станций MS1, то есть существует один путь связи (путь ретрансляции) ретранслируемых данных, может существовать множество путей ретрансляции. Например, две мобильные станции, мобильная станция MS1 и мобильная станция MS1', могут ретранслировать данные мобильной станции MS2, находящейся вне области связи. Если интервалы времени передачи ретранслируемых данных у двух станций ретрансляции (интервалы времени восходящей линии в системе TDD) являются одинаковыми с точки зрения базовой станции BS1, то оказывается, что данные мобильной станции MS2, находящейся вне области связи, проходят по двум путям связи, и ситуация является практически тождественной ситуации при осуществлении связи в среде с множеством путей ретрансляции. Следовательно, если интервалы времени передачи у двух станций ретрансляции являются разными с точки зрения базовой станции BS1, то ситуация практически тождественна ситуации, при которой мобильная станция MS2 повторно передает данные.
Более того, хотя в качестве примера описан случай, в котором ретранслируются данные из мобильной станции MS2, находящейся вне области связи сотовой системы, это не является ограничением, также могут быть ретранслированы данные из мобильной станции, которая не может получить сигнал из базовой станции BS1, и при этом находится в соте (мобильная станция, расположенная в мертвой зоне). То есть, настоящее изобретение эффективно для использования в мертвой зоне.
Более того, в примере по Фиг.3 и Фиг.8, хотя в качестве примера описан случай, в котором доступные поднесущие станции ретрансляции размещены последовательно на оси частот, доступные поднесущие могут быть распределены непоследовательно и дискретно.
Более того, хотя в этом варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором пропускная способность доступных поднесущих недостаточна для ретрансляции данных, и мобильная станция MS1 не может выполнить ретрансляцию, мобильная станция MS1 может ретранслировать только часть данных. Более конкретно, мобильная станция MS2, находящаяся вне области связи, заранее назначает приоритеты предназначенным для передачи в базовую станцию BS1 данным, основываясь на точности данных или т.п. Затем мобильная станция MS2 передает эти данные с назначенными приоритетами на станцию MS1 ретрансляции. Станция MS1 ретрансляции отображает данные в порядке уменьшения приоритетов принимаемых данных на доступные поднесущие станции MS1 ретрансляции, и на этапе, на котором завершено отображение всех ретранслируемых данных или когда заполнены доступные поднесущие, мультиплексирует данные с данными станции MS1 ретрансляции и передает мультиплексированные данные в базовую станцию BS1. Таким образом, даже если размер ретранслируемых данных больше, чем пропускная способность доступных поднесущих, данные выбираются в порядке уменьшения приоритетов и ретранслируются в базовую станцию BS1. Следовательно, в базовой станции BS1, несмотря на недостаточную точность данных, может поддерживаться состояние, в достаточной мере подходящее для осуществления связи (практически связь может быть установлена).
(Второй вариант осуществления)
В первом варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором настоящее изобретение используется в системе OFDM-TDD, но во втором варианте осуществления будет описан случай, в котором настоящее изобретение используется в системе OFDM-FDD (мультиплексирование с ортогональным разделением частот - дуплексная связь с частотным разделением каналов). В системе TDD, описанной в первом варианте осуществления, поскольку для ретрансляции по восходящей линии и ретрансляции по нисходящей линии используется одинаковая полоса частот, станции ретрансляции не нужно переключать частоты для использования восходящей или нисходящей линии. Однако в системе FDD, описанной в настоящем варианте осуществления, поскольку восходящая линия и нисходящая линия используют различные полосы частот, конфигурация станции ретрансляции существенно отличается от первого варианта осуществления. Конфигурация станции ретрансляции более подробно описана ниже.
На Фиг.11А и Фиг.11В показана блок-схема последовательности операций в случае, когда станция MS1 ретрансляции ретранслирует данные запрашивающей ретрансляцию станции MS2. Кроме того, рассматриваемая ситуация является той же самой, что и на Фиг.1, и мобильная станция MS1, находящаяся внутри соты, ретранслирует по восходящей линии между мобильной станцией MS2, находящейся вне соты А1, и базовой станцией BS1. Сигналы обозначены такими же ссылочными позициями, что и на Фиг.1.
Станция MS1 ретрансляции принимает сигнал передачи S2 на частоте восходящей линии из запрашивающей ретрансляцию станции MS2 в произвольный интервал времени. Затем станция MS1 ретрансляции временно хранит принятые данные в буфере и в интервал времени передачи данных станции MS1 ретрансляции в базовую станцию BS1 путем отображения данных S2 из запрашивающей ретрансляцию станции MS2 на доступную поднесущую мультиплексирует данные S1 станции MS1 ретрансляции с ретранслируемыми данными S2 и передает мультиплексированные данные. Интервал времени, в который станция MS1 ретрансляции передает ретранслируемые данные S2 в базовую станцию BS1, не является постоянным, и интервал времени передачи ретранслируемых данных S2 из принимающей эти данные станции MS1 ретрансляции в базовую станцию BS1 также не является постоянным. Следовательно, если время ожидания передачи ретранслируемых данных S2 превышает заданное значение, станция MS1 ретрансляции отменяет ретрансляцию и удаляет ретранслируемые данные S2.
На Фиг.12 показан пример состояния загрузки поднесущих при передаче для станции MS1 ретрансляции.
Поднесущие с центральными частотами f13-f16 используются для передачи из станции MS1 ретрансляции в базовую станцию BS1, то есть для передачи данных станции MS1 ретрансляции, а поднесущие с центральными частотами f1-f12 являются доступными поднесущими. Затем станция MS1 ретрансляции отображает сигнал S2, принимаемый из запрашивающей ретрансляцию станции MS2 на доступные поднесущие (поднесущие с центральными частотами f1-f12), и выполняет передачу ретранслируемых данных в базовую станцию BS1.
Кроме того, ретранслируемые данные могут быть отображены на любую поднесущую, если поднесущая представляет собой доступную поднесущую и, например, когда в качестве доступных поднесущих может быть использовано множество последовательных поднесущих, ретранслируемые данные отображаются на эти поднесущие. Более того, если доступные поднесущие расположены отдельно одна от другой, то есть расположены дискретно, ретранслируемые данные также отображаются дискретно.
Кроме того, на Фиг.11 и Фиг.12 в качестве примера описан случай ретрансляции по восходящей линии, но настоящее изобретение может быть реализовано таким же способом ретрансляции, что и в случае ретрансляции по нисходящей линии. Поскольку этот случай был описан в первом варианте осуществления, в этой части описания он опущен.
Фиг.13 представляет собой блок-схему, показывающую основную конфигурацию устройства 200 мобильной станции согласно настоящему варианту осуществления, реализующему вышеописанные операции. Кроме того, поскольку устройство 200 мобильной станции имеет такую же конфигурацию, что и устройство 100 мобильной станции (см. Фиг.9), описанное в первом варианте осуществления, основные компоненты, выполняющие те же самые операции, обозначены такими же ссылочными позициями без дополнительного объяснения. Более того, множество компонентов с одинаковой конфигурацией обозначены дополнительными номерами, указанными после ссылочных позиций.
Одной из особенностей устройства 200 мобильной станции является наличие функции приема ретранслируемых данных для другой станции (например, РЧ блок 202 приема на частоте восходящей линии, блок 104-2 приема OFDM и блок 105-2 разделения частот) дополнительно к обычной функции приема.
Ниже описаны функции каждого блока устройства 200 мобильной станции.
РЧ блок 201 приема на частоте нисходящей линии выполняет заданную обработку радиоприема, такую как преобразование с понижением частоты радиосигнала нисходящей линии из базовой станции BS1, принятого через антенну 101, то есть радиосигнал частоты нисходящей линии, и получает сигнал основной полосы частот. Данные, включенные в радиосигнал частоты нисходящей линии, представляют собой обычные данные связи мобильной станции MS2 или ретранслируемые данные другой станции.
РЧ блок 202 приема на частоте восходящей линии выполняет заданную обработку радиоприема, такую как преобразование с понижением частот сигнала, например, ретранслируемых данных из другой станции (например, MS2), принятые через антенну 101, то есть радиосигнал на частоте восходящей линии, и получает сигнал основной полосы частот. Данные, включенные в радиосигнал частоты восходящей линии, представляют собой, как показано на Фиг.11 и Фиг.12, данные, ретранслируемые по восходящей линии для базовой станции BS1 из другой станции. Также возможен случай, при котором, как описано ниже, мобильная станция MS2 представляет собой запрашивающую ретрансляцию станцию, находящуюся вне соты, а данные представляют собой ретранслируемые данные по нисходящей линии, передаваемые из станции ретрансляции для мобильной станции MS2. Ретрансляция по нисходящей линии более подробно описана ниже.
Существуют два блока 104 приема OFDM для частоты нисходящей линии и для частоты восходящей линии (104-1 и 104-2). Более того, существуют два блока 105 разделения частот для частоты нисходящей линии и для частоты восходящей линии (105-1 и 105-2).
Блок 106 демодуляции канала данных станции настоящего изобретения демодулирует данные мобильной станции MS2, выдаваемые из блока 104-1 приема OFDM или блока 104-2 приема OFDM, и получает данные мобильной станции MS2. Блок 107 демодуляции канала данных другой станции демодулирует данные другой станции, выданные из блока 104-1 приема OFDM или блока 104-2 приема OFDM, и временно хранит эти демодулированные данные в буфере 108.
С другой стороны, РЧ блок 211 передачи по частоте восходящей линии выполняет заданную обработку радиопередачи, такую как преобразование с повышением частоты сигнала основной полосы частот, выданного из блока 119 передачи OFDM, и передает полученный радиосигнал частоты восходящей линии через антенну 101. Данные, включенные в радиосигнал частоты восходящей линии, представляют собой обычные данные связи мобильной станции MS2 для базовой станции BS1 или, как описано ниже, ретранслируемые данные восходящей линии и ретрансляции нисходящей линии.
На Фиг.14 показаны способы загрузки каждой полосы частот в системе связи согласно настоящему варианту осуществления.
Ниже описан случай ретрансляции по восходящей линии, показанный на Фиг.11 и Фиг.12.
В случае ретрансляции по восходящей линии передача из запрашивающей ретрансляцию станции MS2 в станцию MS1 ретрансляции (сигнал S2) выполняется с использованием восходящей линии, как и в случае обычной связи. Более того, передача из станции MS1 ретрансляции в базовую станцию BS1 (сигнал S2) выполняется с использованием восходящей линии, как и в случае обычной связи. Следовательно, используемая частота представляет собой частоту восходящей линии в любом направлении связи.
Ниже описан случай ретрансляции по нисходящей линии.
В случае ретрансляции по нисходящей линии передача из базовой станции BS1 в станцию MS1 ретрансляции (сигнал S6) выполняется с использованием нисходящей линии (частоты нисходящей линии), как и в случае обычной связи. Однако передача из станции MS1 ретрансляции в запрашивающую ретрансляцию станцию MS2 (сигнал S6) осуществляется с использованием частоты восходящей линии, что отличается от случая обычной связи.
Как уже описано, в системе FDD, поскольку используемая полоса частот для восходящей линии и нисходящей линии отличается, обычное (традиционное) устройство мобильной станции не принимает данные, предназначенные для передачи, из другого устройства мобильной станции. Однако, как показано на Фиг.13, поскольку устройство 200 мобильной станции согласно настоящему варианту осуществления имеет систему приема на частоте восходящей линии (РЧ блок 202 приема на частоте восходящей линии - блок 105-2 разделения частот), устройство 200 мобильной станции может принимать предназначенные для передачи данные из другого устройства мобильной станции. То есть, если обе станции, станция MS1 ретрансляции и запрашивающая ретрансляцию станция MS2, имеют конфигурацию устройства 200 мобильной станции, запрашивающая ретрансляцию станция MS2 может принимать ретранслируемые данные, передаваемые из станции MS1 ретрансляции, используя частоту восходящей линии при помощи системы приема на частоте восходящей линии. Следовательно, как показано на Фиг.14, ретрансляция по нисходящей линии между устройствами мобильных станций выполняется с использованием частоты восходящей линии.
Кроме того, станция ретрансляции вставляет идентификатор в сигнал передачи с тем, чтобы данные, предназначенные для передачи, могли быть идентифицированы как данные, адресованные базовой станции BS1 или запрашивающей ретрансляцию станции.
В этом случае согласно настоящему варианту осуществления в многоинтервальной системе станция MS1 ретрансляции принимает данные, которые должны быть ретранслированы другой станции (мобильной станции MS2, находящейся вне области, или базовой станции BS1), и временно хранит эти данные в буфере. Мобильная станция MS2 ожидает интервал времени передачи данных, и после наступления этого интервала времени станция MS1 ретрансляции мультиплексирует с разделением частот сохраненные ретранслируемые данные с данными мобильной станции MS1 и передает мультиплексированные с разделением частот данные в запрашивающую ретрансляцию станцию (базовую станцию BS1 или мобильную станцию MS2). Таким образом, существует возможность для осуществления ретрансляции другой станции и уменьшения потребления энергии мобильной станцией MS1. То есть, поскольку станция ретрансляции ретранслирует сигнал запрашивающей ретрансляцию станции только при наличии сигнала передачи станции ретрансляции, существует возможность для уменьшения энергии потребления.
Кроме того, в этом варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором ретрансляция по нисходящей линии между мобильной станцией (между станцией ретрансляции и запрашивающей ретрансляцию станцией) выполняется с использованием частоты восходящей линии. Однако ретрансляция по нисходящей линии может выполняться с использованием частоты нисходящей линии, как при обычной связи по нисходящей линии. В этом случае конфигурация устройства 200а мобильной станции показана на Фиг.15. Блок 119-2 передачи OFDM и РЧ блок 212 передачи частоты по нисходящей линии представляют собой системы передачи, выполняющие ретрансляцию по нисходящей линии из станции ретрансляции в запрашивающую ретрансляцию станцию. В этом случае, поскольку в радиосигнале на частоте восходящей линии отсутствуют данные для мобильной станции, блок 105-2 разделения частот отделяет (извлекает) только ретранслируемые данные для другой станции и выдает эти данные в блок 107 демодуляции канала данных другой станции.
Более того, если станция MS1 ретрансляции осуществляет ретрансляцию данных, то станция MS1 ретрансляции может сообщить о ретрансляции данных в мобильную станцию MS2, находящуюся вне области связи.
Хотя в настоящем варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором станция MS1 ретрансляции непосредственно осуществляет связь с базовой станцией BS1, но это не является ограничением, и станция MS1 ретрансляции может осуществлять связь через другую станцию ретрансляции между станцией MS1 ретрансляции и базовой станцией BS1.
Хотя в настоящем варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором существует только один путь ретрансляции, но может существовать множество путей ретрансляции.
Кроме того, в этом варианте осуществления в качестве примера описан случай, в котором ретранслируются данные из мобильной станции MS2, находящейся вне сотовой системы, но также могут ретранслироваться данные из мобильной станции, находящейся в мертвой зоне.
Рассмотрены варианты осуществления настоящего изобретения.
Устройство мобильной станции и способ ретрансляции согласно настоящему изобретению не ограничены вышеупомянутыми вариантами осуществления и могут быть реализованы с различными изменениями. Например, варианты осуществления могут быть при реализации соответствующим образом объединены.
Кроме того, хотя в вышеописанных вариантах осуществления в качестве примера были описаны случаи, в которых в качестве станции ретрансляции или запрашивающей ретрансляцию станции используется устройство мобильной станции, такое как мобильный телефон, также может быть использован, например, PDA (персональный электронный помощник) или портативный компьютер.
Более того, хотя в качестве примера описан случай, в котором настоящее изобретение реализовано при помощи аппаратных средств, настоящее изобретение может быть реализовано при помощи программного обеспечения. Возможна реализация функций, устройства мобильной станции и терминального устройства связи настоящего изобретения, например, путем описания алгоритма способа реализации ретрансляции согласно настоящему изобретению на языке программирования, сохранения этой программы в памяти и создания блока обработки информации, исполняющего эту программу.
Каждый функциональный блок, используемый для объяснения вышеописанных вариантов осуществления, обычно реализуется в виде LSI, состоящей из интегральных схем. Это могут быть отдельные схемы или они могут быть частично или полностью объединены в одну схему.
Хотя каждый функциональный блок описан в виде LSI, это также может относиться к “IC”, “системе LSI”, “супер-LSI”, “ультра-LSI”, в зависимости от степени интеграции.
Способ интеграции схем не ограничен LSI, и также может быть использована реализация, использующая специализированные схемы или процессоры общего назначения. После изготовления LSI также возможно использование FPGA (вентильной матрицы, программируемой пользователем) или процессора с изменяемой конфигурацией, в котором может быть изменена конфигурация соединений и элементарных ячеек в LSI.
Более того, если в результате развития технологии полупроводников или другой производной технологии появится технология интегральных схем, замещающая LSI, естественно также возможно осуществление интеграции функционального блока с использованием этой технологии. Также возможно применение методов биотехнологии.
Настоящее изобретение основано на заявке на патент Японии №2004-068793, поданной 11 марта 2004, и заявке на патент Японии №2005-56381, поданной 1 марта 2005, которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.
Промышленная применимость
Терминальное устройство связи и способ ретрансляции согласно настоящему изобретению обеспечивают ретрансляцию данных другой станции и уменьшение потребления энергии терминальным устройством связи и может быть использованы в многоинтервальной системе и т.п.