CN101411241A - 移动通信系统、基站装置及移动通信方法 - Google Patents

Abstract

一种移动通信系统，具有：具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端；和基站装置，其与多个通信终端无线连接；通信终端具备向基站装置发送本地通信终端及能进行无线通信的其他通信终端的识别信息的部件；基站装置具备：接收识别信息的部件；根据与通信终端的通信方式及接收到的识别信息，连结以多个通信终端为目的地的通信数据包的部件；根据表示与多个通信终端的通信状态的信息，选择成为连结的通信数据包的发送目的地的通信终端的部件；和向选择的通信终端发送连结的数据包的部件；通信终端还接收连结的数据包，在接收到的连结的数据包中，至少将以其他通信终端为目的地的数据包，采用无线通信部件向该其他通信终端传输。因而，有效地利用时隙，显著地提高吞吐量。

Description

移动通信系统、基站装置及移动通信方法

技术领域

本发明涉及一种将基站的通信区域内存在的通信终端用作中继站的移动通信系统、基站装置及移动通信方法。

本申请对2006年1月27日申请的特愿2006-19231号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

以往，公知一种根据通信终端中的接收状态来可变地控制下行通信信息的通信速度(下面称为“下行通信速度”)的无线通信系统(例如、CDMA2000 1XEV-DO等)。此无线通信系统是一种通过多个调制方式和扩展率等来取得下行通信速度与抗错误等之间的权衡，并且能够根据通信终端的接收状态提供高速的通信速度的无线通信方式。此无线通信方式中的通信终端测定来自基站的接收信号的品质(载波干扰比CIR)，向基站请求被预测为以规定的错误率以下来可接收数据的最高的下行通信速度。另一方面，基站从多个通信终端收到下行通信速度的请求，针对各个请求，进行调度，决定作为下行通信信息的发送目的地的通信终端来进行通信。此发送目的地决定的调度基于通信运营商规定的任意的方式，一般基于称作比例公平的调度算法。

此调度是取得多个通信终端之间的通信速度的公平性与基站整体中的合计吞吐量的最大化的平衡的方式，在该调度中对各通信终端计算出过去的平均通信量R(采用各通信终端的移动平均或者对数窗平均，一般相当于过去1秒间程度的平均)，向下行通信速度的请求(DRC)对平均通信量R之比DRC/R最大的通信终端分配下行通信信息的调度(例如、参照专利文献1)。这些基站和通信终端进行通信的无线通信系统中通信终端收到来自基站的接收状态来进行发送时，通信终端根据来自基站的接收状态，设定发送输出，之后根据来自基站的控制，来控制通信终端的发送输出。

另一方面，公知一种在基站和通信终端进行通信的无线通信系统中，将在基站的通信区域内存在的通信终端用作中继站，能够实现基站与基站的通信区域外所存在的通信终端之间的通信的通信方式(例如、参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2002-171287号公报

专利文献2：日本特开2003-309512号公报

然而，在CDMA20001XEV-DO的下行发送中，为了提高基站整体的吞吐量而采用TDMA方式，使用调度器向各通信终端的(DRC/R)最大的通信终端分配下行时隙。从而，在发送VoIP(Voice over IP)等小的数据包时也需要使每个通信终端占用一个时隙。例如、在CDMA20001XEV-DO中，2.4Mbps的吞吐量的通信终端在一个时隙中可发送的比特数是4kbit。然而，当通信终端以32kbps、20ms帧使用了VoIP的情况下，一个时隙中仅仅使用640bit，而不使用剩下的3360bit，从而存在发生浪费的问题。

另外，与数据包的大小无关地向各用户分配专用的时隙，因此，随着用户的增加，分配给本地通信终端的时隙数减少，结果延迟就会增大。再有，还存在正在使用VoIP的通信终端以外的通信终端(例如正在进行数据通信的通信终端)的吞吐量也下降的问题。

发明内容

本发明是鉴于此而作成的，其目的在于提供一种有效地利用时隙，能显著提高吞吐量的移动通信系统、基站装置及移动通信方法。

本发明是移动通信系统，具有：具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端；和基站装置，其与所述多个通信终端无线连接；其特征在于，所述通信终端具备识别信息发送部件，其向所述基站装置发送本地通信终端及能由所述无线通信部件进行无线通信的其他通信终端的识别信息；所述基站装置具备：识别信息接收部件，其接收所述识别信息；连结部件，其根据与所述通信终端的通信方式及由所述识别信息接收部件接收到的所述识别信息，连结以所述多个通信终端为目的地的通信数据包；选择部件，其根据表示与所述多个通信终端的通信状态的信息，选择成为由所述连结部件连结的通信数据包的发送目的地的所述通信终端；和连结数据包发送部件，其向由所述选择部件选择的所述通信终端发送所述连结的数据包；所述通信终端还具备连结数据包接收部件，其接收所述连结的数据包；在以所述连结数据包接收部件接收到的所述连结的数据包中，至少将以其他通信终端为目的地的数据包，采用所述无线通信部件向该其他通信终端传输。

本发明中，其特征在于，所述通信方式是声音通信方式。

本发明中，其特征在于，所述连结部件以能在一个时隙中存放的程度来连结数据包。

本发明是基站装置，其与具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端无线连接，其特征在于，所述基站装置具有：识别信息接收部件，其从所述通信终端接收本地通信终端及能由所述无线通信部件进行无线通信的其他通信终端的识别信息；连结部件，其根据与所述通信终端的通信方式及由所述识别信息接收部件接收到的所述识别信息，连结以所述多个通信终端为目的地的通信数据包；选择部件，其根据表示与所述多个通信终端的通信状态的信息，选择成为由所述连结部件连结的通信数据包的发送目的地的所述通信终端；和连结数据包发送部件，其向由所述选择部件选择的所述通信终端发送所述连结的数据包。

本发明移动通信方法，其用于移动通信系统中，所述移动通信系统具有：具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端；和基站装置，其与所述多个通信终端无线连接；其特征在于，所述移动通信方法包括：所述通信终端向所述基站装置发送本地通信终端及能由所述无线通信部件进行无线通信的其他通信终端的识别信息的步骤；所述基站装置接收所述识别信息的步骤；根据与所述通信终端的通信方式及由所述识别信息接收部件接收到的所述识别信息，连结以所述多个通信终端为目的地的通信数据包的步骤；根据表示与所述多个通信终端的通信状态的信息，选择成为由所述连结部件连结的通信数据包的发送目的地的所述通信终端的步骤；向由所述选择部件选择的所述通信终端发送所述连结的数据包的步骤；所述通信终端接收所述连结的数据包的步骤；和在所述接收到的所述连结的数据包中，至少将以其他通信终端为目的地的数据包采用所述无线通信部件向该其他通信终端传输的步骤。

根据本发明，基站装置连结以多个通信终端为目的地的数据包并且以一个时隙来进行发送，从而原来本来需要以空数据(Padding)填充的区域中可填充向多个通信终端发送的数据来一次性进行发送，因此，可得到使TDMA时隙的利用効率良好，并且可提高系统整体的吞吐量的效果。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的整体结构的结构图。

图2是表示图1所示的基站100、通信终端110、120的详细的结构的方框图。

图3是表示连结数据包的结构的说明图。

图4是表示图2所示的基站100的动作的流程图。

图5是表示图2所示的通信终端110、120的动作的流程图。

附图标记说明

100  基站

201  接收部件

202  发送部件

203  调度器

204  存储部件

205  连结判断部件

206  报头附加部件

207  连结部件

211、221  接收部件

212、222  发送部件

213、223  解码部件

214、224  传输信息判断部件

215、225  直接通信部件

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的一实施方式的移动通信系统。图1是此实施方式的整体结构的结构图。在此图中附图标记100是基站，其按照CDMA2000 1XEV-DO方式与本地通信终端110与其他通信终端120之间建立无线通信来进行信息通信。在此，假设本地通信终端110及其他通信终端120进行数据包大小小的数据通信(例如VoIP)。另外，通信终端110与通信终端120可以不经过基站100而使用无线LAN等直接进行信息通信。作为两个通信终端110、120之间的直接通信部件除了无线LAN之外还可为Bluetooth、UWB(Ultra Wide Band)等，但是由于无线LAN其延迟为4ms左右而与CDMA2000 1XEV-DO方式的100～几百ms相比更小，因此适合作为通信终端之间的直接通信部件。当如通信终端110和通信终端120那样通信中的数据包大小小、且可彼此直接进行信息通信时，基站100连结以通信终端110为目的地的数据包和以通信终端120为目的地的数据包，并且向通信终端110发送。在此，将成为中继站的通信终端作为本地通信终端110进行说明，作为成为中继站的通信终端，选择要连结的数据包的目的地中DRC最高的终端(接收状况良好的终端)，将此通信终端作为中继站。从而，当通信终端120的DRC高时，也可以通信终端120成为中继站(本地通信终端)，而通信终端110成为其他通信终端。

接着，参照图2，说明图1所示的基站100、通信终端110及通信终端120的详细的结构。图2是表示图1所示的基站100、通信终端110及通信终端120的结构的方框图。

在此图中，附图标记201是接收部件，其从各通信终端110、120接收DRC、MAC地址及此通信终端可直接通信的其他的通信终端的MAC地址。附图标记202是发送部件，其向通信终端110、120发送通常的数据包、或者连结数据包。附图标记203是调度器，其根据由接收部201接收到的各通信终端的DRC和MAC地址，确定各通信终端的(DRC/R)最大的通信终端，向此通信终端分配下行时隙。在此在计算(DRC/R)时需要的R值是各通信终端在过去1000个时隙中的平均通信量。附图标记204是存储部件，其存储向各通信终端要发送的数据。附图标记205是连结判断部件，其判断能否连结以分配给下行时隙的通信终端(本地通信终端)为目的地的数据包和以其他通信终端为目的地的数据包，当判断为可连结时，从可连结数据包的多个通信终端中将DRC最好的通信终端设定为目的地(中继站)。附图标记206是报头附加部件，其对以其他通信终端为目的地的数据包的每一个附加各其他的通信终端局的MAC地址等的报头。附图标记207是连结部件，其连结以由连结判断部件205设定为目的地的通信终端为目的地的数据包和由报头附加部件206附加了报头的数据包后向发送部件发送。

附图标记215、225是直接通信部件，其与在本地的通信终端的近旁存在的其他的通信终端直接进行信息通信，其由无线LAN等构成。附图标记212、222是发送部件，其对本地通信终端的DRC和MAC地址附加可使用直接通信部件215、225直接通信的其他的通信终端的MAC地址后发送给基站100。附图标记211、221是接收部件，其接收来自基站100的信息。附图标记213、223是解码部件，其将接收到的信息进行解码。附图标记214、224是传输信息判断部件，其判断所解码的信息中是否包含向其他的通信终端传输的传输数据包，当包含的情况下，向直接通信部件215、225发送传输数据包。

接着，参照图3，说明基站100所生成的连结数据包的结构。在此、假设本地通信终端110其通信状态良好，因此能以2.4Mbps来进行通信，此时以一个时隙(1/600(S))可发送4000bit左右信息，并且假设本地通信终端110及其他通信终端120以32kbps、20ms帧进行VoIP的通信。连结数据包是连结报头和面向各通信终端的数据的组的多个而由一个时隙分量的数据包来构成的。在图3所示的例子中，连结面向本地通信终端110的数据(报头为“1”的数据)和面向其他通信终端120的数据(报头为“2”的数据)，而在剩下的字段填充“0”的例子(Padding)。在此例子中示出了基站100连结两个数据包的情形，但是基站100也可以连结三个以上数据包。即、基站100连结的数据包的个数只要是该基站100可在一个时隙中连结存放的个数，则可以是任意个数。

接着，参照图4，说明图2所示的基站100的动作。首先，基站100开始进行时隙n的处理(步骤S400)，则基站100将通信终端的Index初始化为“0”(步骤S401)，而接收部件201从各通信终端接收当前时刻属于基站100的多个通信终端的DRC(步骤S402)，并且向调度器203通知。调度器203根据由接收部件201所通知的所述多个通信终端的DRC，来更新所有通信终端的(DRC/R)的值(步骤S403～S406)。而且，调度器203决定(DRC/R)的值最大的通信终端(步骤S407)。据此，连结判断部件205判断以用调度器203决定的通信终端为目的地的数据包是否为VoIP用的数据包等那样充分小且判断能否连结所述数据包和以其他的通信终端为目的地的数据包(数据)(步骤S408)。此判断的结果，当不能连结以其他的通信终端为目的地的数据包时，基站100向当前选择的通信终端指派(assign)下行时隙(步骤S413)。而且将通信终端的Index初始化为“0”(步骤S414)，针对所有通信终端，更新过去1000个时隙的通信量的平均即R(步骤S415～S417)后，返回到步骤S400，执行时隙n+1的处理。

另一方面，在步骤S408中，当能够连结以用调度器203决定的通信终端为目的地的数据包和以其他的通信终端为目的地的数据包时，基站100判断是否存在能与当前选择的通信终端直接通信的通信终端(步骤S409)。此判断的结果，当不存在可直接通信的通信终端时，基站100向当前选择的通信终端分配下行时隙(步骤S413)。

接着，当存在能与当前选择的通信终端直接通信的通信终端时，连结判断部件205判断以所述可直接通信的通信终端为目的地的数据包是否为VoIP用的数据包等那样小且判断能否连结以用调度器203决定的通信终端为目的地的数据包和以所述可直接通信的通信终端为目的地的数据包(步骤S410)。此判断的结果，当不能连结以可直接通信的通信终端为目的地的数据包时，基站100向当前选择的通信终端分配下行时隙(步骤S413)。另一方面，当能够连结以用调度器203决定的通信终端为目的地的数据包和所述可直接通信的通信终端的数据包时，连结判断部件205在可连结数据包的目的地的通信终端中选择DRC最高的通信终端，将此通信终端设定为目的地(步骤S411)。接着，判断以所述可直接通信的通信终端为目的地的数据包能否连结(步骤S412)，此判断的结果，当不存在所述可直接通信的通信终端时，基站100向当前选择的通信终端分配下行时隙(步骤S413)。

接着，在步骤S412中，当无法连结所述可直接通信的通信终端的数据包时，连结判断部件205按照(DRC/R)的值高到低的顺序，以尽可能连结的数量来选择可连结数据包的通信终端(步骤S418)。而且，连结部件207在以所选择的通信终端为目的地的数据包中添加地址并连结后，由发送部件202向DRC的值最高的通信终端发送连结数据包(步骤S419)。而且，基站100将通信终端的Index初始化为“0”(步骤S421)，针对所有通信终端，更新过去1000个时隙的通信量的平均即R的值(步骤S421～S423)。基站100在更新此R值时，为了不影响对其他的通信终端用的数据包进行了中继的通信终端，因而在发送了连结数据包时，对每个连结数据包目的地相加通信量来计算出R值。而且，返回到步骤S400，基站100执行时隙n+1的处理。

接着，参照图5，说明图2所示的通信终端110、120的动作。在通信终端中开始进行时隙n的处理(步骤S500)，则从基站100接收下行导频信号，测定此接收状态(CIR)(步骤S501)，从而决定可接收的下行速度(DRC)(步骤S502)。另一方面，传输信息判断部件214根据直接通信部件215的接收状况，来判断在自身的通信终端的近旁是否存在可直接通信的通信终端(步骤S503)。此判断的结果，当不存在可直接通信的通信终端时，通信终端110经发送部件212向基站100发送本地通信终端的DRC、MAC地址(步骤S504)。接着，通信终端110判断是否从基站100分配了下行时隙(步骤S505)，当没有分配下行时隙时，转移到时隙n+1的处理(步骤S500)。另一方面，当分配了下行时隙时，接收部件211接收数据包(步骤S506)，转移到时隙n+1的处理(步骤S500)。

接着，在步骤S503中，当在自身的通信终端的近旁存在可直接通信的通信终端时，通信终端(在此为通信终端110)经直接通信部件215取得其他的通信终端(在此，通信终端120)的MAC地址(步骤S507)，经发送部件212在本地通信终端DRC和MAC地址中附加所述可直接通信的他的通信终端全部的MAC地址后发送给基站100(步骤S508)。而且，判断是否从基站100分配了下行时隙(步骤S509)，当分配了下行时隙时，接收部件211接收基站100发送的数据包(步骤S510)。收到此数据包，传输信息判断部件214判断所接收的数据包中是否存在要传输的数据(步骤S511)，当存在要传输的数据时，直接通信部件215将传输数据向其他通信终端传输(步骤S512)，转移到时隙n+1的处理(步骤S500)，当不存在传输数据时，直接转移到时隙n+1的处理(步骤S500)。

另一方面，在步骤S509中，当没有分配了下行时隙时，直接通信部件215判断是否存在以本地通信终端为目的地的数据包(要从其他通信终端接收的数据包)(步骤S513)。此判断的结果，当判断为存在以本地通信终端为目的地的数据包时，直接通信部件215接收以本地通信终端为目的地的数据(步骤S514)，转移到时隙n+1的处理(步骤S500)，当不存在以本地通信终端为目的地的数据包时，直接转移到时隙n+1的处理(步骤S500)。

这样，由于以尽可能连结的数量连结以其他通信终端为目的地的数据包，因此时隙内的空数据的量减少，能够改善吞吐量。另外，在本来两个通信终端中，需要占用两个时隙来进行通信，但是能通过一个时隙分量的发送来发送对两个通信终端的数据包，因此能够改善其他的通信终端中的延迟。另外，由于能够增加对无法直接通信的其他的通信终端分配时隙的频率，因此能够改善通信系统整体的吞吐量。

需要指出的是，在前述的说明中，将连结的数据包作为大小小的VoIP等的数据包来进行说明，但是需要数据包大小小的是，仅仅是发送填充“0”的量(空数据的量)多的数据包(一个时隙中的空闲多的数据包)的通信终端，而以得到其他的通信终端的中继的通信终端为目的地的数据包是在一个时隙内可连结的大小即可，大小并不一定小。即、通信状态最好、且要发送的数据包的大小小时的通信终端作为中继站工作，从而能够连结其他的通信终端的更多的数据包。

如上所述，当以时间分割的方式进行从基站向通信终端的发送，各通信终端可彼此直接进行通信时，基站在彼此可直接通信且要发送的数据包的大小小的通信终端有两个以上时，连结面向这些通信终端的数据包，在连结的数据包的目的地中向通信状态最好的通信终端作为一个数据包以一个时隙进行发送，所接收的通信终端向其他的通信终端传输，因此能够提高吞吐量。

另外，在一个时隙中以尽可能连结的数量来连结并存放数据包，因此能够提高一个时隙中的发送的効率。另外，当基站选择时隙的分配目标通信终端时，使用比例公平算法，来计算出其平均通信量时，针对接收到连结数据包的通信终端，仅仅相加计算出所接收的数据包内的以本地通信终端为目的地的通信量，采用直接通信部件对接收到数据的通信终端也相加计算出所接收的通信量，因此能够保证时隙分配的公平性。

需要指出的是，本发明的通信终端包括利用了移动通信的移动电话机、具有移动通信功能的便携信息终端(PDA)、移动终端、汽车导航装置等。

需要指出的是，也可以将用于实现图1中的处理部的功能的程序记录在计算机可读取的记录介质中，使计算机系统读取此记录介质中记录的程序并执行，从而进行数据包连结处理及连结数据包的发送处理。需要指出的是，在此假设所谓的“计算机系统”是包含OS、外围设备等硬件。另外，假设“计算机可读取的记录介质是软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、在计算机系统中内置的硬盘等的存储装置。再有假设“计算机可读取的记录介质是经互联网等的网络、电话线路等的通信线路发送了程序时的成为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样一定时间暂时保存程序。

另外，对上述程序而言，也可以从将此程序存放在存储装置等中的计算机系统经传送介质或者利用传送介质中的传送波向其他的计算机系统传送。在此，传送程序的“传送介质”是指如互联网等的网络(通信网)、电话线路等的通信线路(通信线)那样具有传送信息的功能的介质。另外，上述程序也可以是用于实现前述的功能的一部分的。再有，也可以是以与已记录在计算机系统中的程序的组合来可实现前述的功能的、所谓的差分文件(差分程序)。

工业实用性

根据本发明，可得到使TDMA时隙的利用効率良好，并且可提高系统整体的吞吐量的効果。

Claims (5)

1、一种移动通信系统，具有：具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端；和基站装置，其与所述多个通信终端无线连接；

所述通信终端具备识别信息发送部件，其向所述基站装置发送本地通信终端及能由所述无线通信部件进行无线通信的其他通信终端的识别信息；

所述基站装置具备：

识别信息接收部件，其接收所述识别信息；

连结部件，其根据与所述通信终端的通信方式及由所述识别信息接收部件接收到的所述识别信息，连结以所述多个通信终端为目的地的通信数据包；

选择部件，其根据表示与所述多个通信终端的通信状态的信息，选择成为由所述连结部件连结的通信数据包的发送目的地的所述通信终端；和

连结数据包发送部件，其向由所述选择部件选择的所述通信终端发送所述连结的数据包；

所述通信终端还具备连结数据包接收部件，其接收所述连结的数据包；

在以所述连结数据包接收部件接收到的所述连结的数据包中，至少将以其他通信终端为目的地的数据包，采用所述无线通信部件向该其他通信终端传输。

2、根据权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，

所述通信方式是声音通信方式。

3、根据权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，

所述连结部件以能在一个时隙中存放的程度来连结数据包。

4、一种基站装置，其与具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端无线连接，

所述基站装置具有：

识别信息接收部件，其从所述通信终端接收本地通信终端及能由所述无线通信部件进行无线通信的其他通信终端的识别信息；

连结部件，其根据与所述通信终端的通信方式及由所述识别信息接收部件接收到的所述识别信息，连结以所述多个通信终端为目的地的通信数据包；

选择部件，其根据表示与所述多个通信终端的通信状态的信息，选择成为由所述连结部件连结的通信数据包的发送目的地的所述通信终端；和

连结数据包发送部件，其向由所述选择部件选择的所述通信终端发送所述连结的数据包。

5、一种移动通信方法，用于移动通信系统中，所述移动通信系统具有：具备用于在本地通信终端与其他通信终端之间彼此进行无线通信的无线通信部件的多个通信终端；和基站装置，其与所述多个通信终端无线连接；

所述移动通信方法包括：

所述通信终端向所述基站装置发送本地通信终端及能由所述无线通信部件进行无线通信的其他通信终端的识别信息的步骤；

所述基站装置接收所述识别信息的步骤；

根据与所述通信终端的通信方式及由所述识别信息接收部件接收到的所述识别信息，连结以所述多个通信终端为目的地的通信数据包的步骤；

根据表示与所述多个通信终端的通信状态的信息，选择成为由所述连结部件连结的通信数据包的发送目的地的所述通信终端的步骤；

向由所述选择部件选择的所述通信终端发送所述连结的数据包的步骤；

所述通信终端接收所述连结的数据包的步骤；和

在所述接收到的所述连结的数据包中，至少将以其他通信终端为目的地的数据包，采用所述无线通信部件向该其他通信终端传输的步骤。

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