JP2005252677A - マルチホップセルラーシステムにおける基地局及び中継通信装置、並びに無線リソース割当て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線リソースである符号語数の制限にかかわらずユーザ端末の増加に対応可能であり、高速なデータ伝送を実現できるマルチホップセルラーシステムにおける基地局及び中継通信装置、並びに無線リソース割当て方法を提供する。
【解決手段】 複数の通信装置と通信可能な基地局２０が、少なくとも１つの通信装置から構成されるグループのグループ情報を蓄積するグループ情報蓄積部３２と、このグループ情報に基づいてグループ毎に少なくとも１つの異なる直交符号を割り当て、この直交符号の割り当て情報を蓄積されたグループ情報に含ませる無線リソース割り当て部３３と、割り当て情報を含んだグループ情報を、グループに属し直接的に通信可能な通信装置へ送信するグループ情報送信部３４と、割り当て情報に基づいて、直接的に通信可能な通信装置と通信するＭＣ−ＣＤＭＡ通信部３１とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、セルラーシステムにおける基地局及び中継通信装置、並びに無線リソース割当て方法に関する。特に、多段に構成された中継局を介して基地局及び移動局の間の通信を可能とするマルチホップ方式、及びマルチキャリア系の伝送方式を適用したマルチホップセルラーシステムにおける基地局及び中継通信装置、並びに無線リソース割当て方法に関する。

従来のセルラーシステム及び無線ＬＡＮ(Local Area Network)システムにおいて、移動局は、各時点において受信信号レベルが所要値以上であってかつ最も高い基地局を選択する。そして、移動局は、この基地局を介してネットワークに接続する。従って、受信信号レベルが所要値に達する基地局が存在しない場合、移動局は通信を確立することができない。これに対し、他の移動局を中継局として基地局との通信を確立するマルチホップ方式が提案されている。

図１は、従来のマルチホップセルラーシステムの構成図である。図１において、移動局１２は、基地局１１の通信エリア１０内に存在しているので基地局１１と直接的に通信可能である。一方、移動局１４は、基地局１１の通信エリア１０外に存在しているため基地局１１からの受信信号レベルが所要値に達せず、基地局１１との通信を確立することができない。このような場合、マルチホップ方式は、通信エリア１０内に存在している移動局１３を中継局として、基地局１１と移動局１４との通信を確立させることを可能にする。

このマルチホップセルラーシステムにおいては、複数のユーザ信号を多重化して無線によって通信するための多元接続として、従来、ＣＳＭＡ(Carrier Sense Multiple Access)方式が提案されてきた。しかしながら、この方式によるシステムにおいては、互いに相手を認識できない移動局が同一周波数で送信する場合、両移動局の送信範囲の重なり領域に存在する局が両受信電波の衝突によって受信不可能になるという、いわゆる隠れ端末問題が生じる。この問題により、トラフィックの増大及びシステムスループットの低下が発生する。

この隠れ端末問題を解決するために、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)方式を多元接続に適用した、ＣＤＭＡ方式に基づくマルチホップセルラーシステムが報告されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムは、各局に割り当てられた直交符号を識別することにより多元接続を実現し、隠れ端末問題を解決している。

特開２００３−２５８７１９号公報

このＣＤＭＡ方式に基づくマルチホップセルラーシステムにおいては、全ての中継局及び移動局に互いに直交する符号を割り当てて、これらの局間における通信を分離する。この場合、直交符号空間内の符号語数分だけの割り当てが可能となるが、この符号語数には一定の限度がある。マルチホップシステムにおいては、基地局と移動局との通信可能領域が拡大するために、ユーザ端末となり得る移動局が増大することが想定される。従って、この符号語数の制限によって通信可能なユーザ数を増加させることが困難となる。

一方、近年、通信の大容量化及び高速化に対応するべく、周波数の利用効率が高いマルチキャリア系伝送方式が用いられてきている。代表的なものとしては、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Multi-carrier Code Division Multiple Access）方式及びＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式がある。これらの伝送方式は、今後のゼルラーシステムにおいて非常に重要な方式となり得るが、現在、マルチキャリア系伝送方式を前提としたマルチホップセルラーシステムは検討されていない。

従って、本発明は、符号語数の制限にかかわらずユーザ端末の増加に対応可能であり、高速なデータ伝送を実現できるマルチホップセルラーシステムにおける基地局及び中継通信装置、並びに無線リソース割当て方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、複数の通信装置と通信可能な基地局が、少なくとも１つの通信装置から構成されるグループのグループ情報を蓄積するグループ情報蓄積手段と、蓄積されたグループ情報に基づいて、グループ毎に少なくとも１つの異なる直交符号を割り当て、この直交符号の割り当て情報を蓄積されたグループ情報に含ませる無線リソース割り当て手段と、この割り当て情報を含んだグループ情報をこのグループに属し直接的に通信可能な通信装置へ送信するグループ情報送信手段と、この割り当て情報に基づいて、直接的に通信可能な通信装置と通信するＭＣ−ＣＤＭＡ通信手段とを備えている。この基地局は、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式を用いて構成されたグループ毎に直交符号を割り当てるので、直交符号を過度に消費することがない。従って、無線リソースを効率よく装置間リンクに配分することができ、通信装置の増加に対応しつつ耐干渉性に優れた広帯域のマルチホップセルラーシステムを実現することができる。さらに本発明によれば、複数の通信装置とこの通信装置と通信可能な基地局とから構成されるマルチホップセルラーシステムにおける無線リソース割り当て方法は、少なくとも１つの通信装置から構成されるグループのグループ情報を取得し、取得されたグループ情報に基づいて、このグループ毎に、少なくとも１つの異なる直交符号を割り当てる。

蓄積されるグループ情報が、基地局と直接的に通信可能な通信装置の装置識別子をルートノードとして、このグループに属する通信装置の装置識別子を木構造リストに構成したものであることも好ましい。無線リソースを割り当てる際に、このようなグループ情報に基づくことによって、多段中継接続に対応した適切な割り当てが可能となる。

蓄積されるグループ情報が、このグループに属する通信装置の装置識別子毎に通信品質情報を含むことも好ましい。

無線リソースを割り当てる場合に、通信装置から構成されるグループが、さらに中継段の通信装置の装置識別子をルートノードとした木構造リストから構成される少なくとも１つのサブグループを含んでおり、このサブグループ毎に少なくとも１つの直交符号を割り当てるものであり、さらにこのグループ情報が、この中継段の通信装置の装置識別子をルートノードとした木構造リスト毎に、直交符号の割り当て情報を含むことも好ましい。使用可能な直交符号語数に応じてサブグループを規定し、このサブグループ毎に直交符号を割り当てることによって、グループ間だけではなく、グループ内においても通信を分離することができる。この結果、時間スロット及びサブキャリア群といった無線リソースが、各サブグループ内で有効に使用可能となる。

前記無線リソース割り当てる場合に、通信品質情報に基づいて、グループ又はサブグループを構成する木構造リストの装置間リンク毎に拡散率を変化させて前記直交符号を割り当てるものであり、さらにこのグループ情報が、これらの木構造リストの装置間リンク毎に、この拡散率を変化させた直交符号の割り当て情報を含むことも好ましい。このように、いわゆる直交可変拡散率符号を採用することによって、各リンクにおいて相違する通信の干渉量及び要求されるＱoＳに対応した無線リソースの分配を図りながら、なおかつ無線リソースを効率よく使用することができる。

無線リソースを割り当てる場合に、グループ情報の木構造リストの装置間リンク毎に、時間スロット及びサブキャリア群を割り当てるものであり、さらにこのグループ情報が、木構造リストの装置間リンク毎に、時間スロット及びサブキャリア群の割り当て情報を含むことも好ましい。ここでサブキャリア群とは、同一変調信号が搬送されるサブキャリアの集合である。グループ毎に直交符号を割り当てているので、基地局のセル内のみを考慮した場合、時間スロット及びサブキャリア群の割り当てに関するグループ間の制約条件は発生しない。従って、グループ単位で時間スロット及びサブキャリア群の割り当てを管理することが可能となり、無線リソースの有効活用を図ることができる。

無線リソースを割り当てる場合に、グループ情報の木構造リストにおいて１つの中継局を介して上下段方向に隣接する装置間リンクに、異なる時間スロットを割り当てることも好ましい。このように時間スロットが割り当てられた場合、隣接する装置間リンクの間に存在する中継局において、これらのリンクを使用する送受信は同一時間に行われない。従って、回り込み干渉は発生しない。この結果、回り込み干渉を除去する回路が不要となり、中継機能を有する通信装置の回路規模の増大を抑えることが可能となる。ここで、「上下段方向」について説明する。他の通信装置に中継されることによって基地局との通信を行う通信装置を、中継している他の通信装置よりも「下段」の通信装置と称する。一方、この中継している他の通信装置を、この中継されている通信装置よりも「上段」の通信装置と称する。「上下段方向」は、１つの通信装置を基点として上段の通信装置への方向と下段の通信装置への方向とを意味する。なお以下において、上段（下段）の通信装置のうち、基点となる通信装置からｎ個のリンクを介する位置にあるものを、基点となる通信装置よりも「ｎ段上（下）の」通信装置と称する。

無線リソースを割り当てる場合に、グループ情報の木構造リストの装置間リンクを偶数ホップリンクと奇数ホップリンクとに分類し、これらのホップリンクそれぞれに異なる時間スロットを割り当てることも好ましい。この割り当てによれば、１つの中継局を介して上下段方向に隣接する装置間リンクに、異なる時間スロットを割り当てることになる。

無線リソースを割り当てる場合に、グループ情報の木構造リストにおいて、同一時間スロットを割り当てた複数の装置間リンクに、異なるサブキャリア群を割り当てることも好ましい。これにより、同一の時間スロットが割り当てられたリンク同士の通信を分離することができる。

無線リソースを割り当てる場合に、グループ情報の木構造リストの装置間リンクについて、送信シンボル毎に、所定のパターンに従ってサブキャリア群をホッピングさせて割り当てることも好ましい。各装置間リンクに割り当てるサブキャリア群をシンボル毎にホッピングさせることによって、異なる基地局のセル間における干渉を周波数軸上で平均化させる効果によって低減させることができる。

本発明によれば、基地局又はこの基地局側にあって直接的に通信可能な１段上の通信装置と、端末側にあって直接的に通信可能な１段下の通信装置との間で通信を中継する中継通信装置が、この１段下の通信装置から受信した、基地局と通信可能な少なくとも１つの通信装置から構成されるグループのグループ情報に、自らの装置識別子を付与してグループ情報を作成するグループ情報作成手段と、作成されたグループ情報を基地局又は１段上の通信装置へ送信するグループ情報上方送信手段と、基地局又は１段上の通信装置から受信したグループ情報に含まれる直交符号の割り当て情報を取得し、さらに１段下の通信装置へこのグループ情報を送信するグループ情報下方送信手段と、取得された直交符号の割り当て情報に基づいて、通信装置と通信するＭＣ−ＣＤＭＡ通信手段とを備えている。この中継通信装置は、本発明による基地局と共に用いることによって、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式を用いて通信装置の増加に対応した広帯域のマルチホップセルラーシステムを実現させる。

本発明の中継通信装置において、作成されたグループ情報が、自らの装置識別子をルートノードとして、このグループに属する通信装置の装置識別子を中継段毎の木構造リストとして構成したものであることも好ましい。このようなグループ情報に基づいて基地局のグループ情報を作成することによって、無線リソースを割り当てる際に、多段中継接続に対応した適切な割り当てが可能となる。

本発明の中継通信装置において、基地局又は１段上の通信装置から受信したグループ情報を蓄積するグループ情報蓄積手段をさらに備えていることも好ましい。

本発明の中継通信装置において、１段下の通信装置から受信したグループ情報が、前記装置識別子毎に通信品質情報を含んでおり、グループ情報作成手段が、１段下の通信装置から受信したグループ情報に、自らの通信品質情報を付与してグループ情報を作成することも好ましい。

本発明によれば、符号語数の制限にかかわらずユーザ端末の増加に対応可能であり、高速なデータ伝送を実現できるマルチホップセルラーシステムにおける基地局及び中継通信装置、並びに無線リソース割当て方法を提供することができる。具体的には、マルチキャリア系伝送方式であるＭＣ−ＣＤＭＡ方式を用いて構成されたグループ毎に直交符号を割り当てるので、直交符号を過度に消費することがない。従って、無線リソースを効率よくリンクに配分することができ、通信装置の増加に対応しつつ耐干渉性に優れた広帯域のマルチホップセルラーシステムを実現することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明によるマルチホップセルラーシステムの構成図である。

図２に示したように、このシステムは、基地局、中継局及び移動局によって構成される。基地局２０は、コアネットワークを介して他の基地局と通信することができる。移動局２１１、２１２、２２２、２３２及び２４０は、実データを送受信する端末であり、基地局２０を介してコアネットワークに接続される。中継局２１０、２２０、２２１、２３０及び２３１は、基地局２０と移動局との間の通信を中継する。中継局２２０及び２２１と中継局２３０及び２３１とは、それぞれ２段構成によって通信を中継する。なお、このシステムにおける中継局及び移動局は、端末機能と中継機能とを共に備えており、通信状況に応じて、適宜、中継局又は移動局となり得る。

図２において、基地局２０は、中継局に相当する通信装置２１０、２２０及び２３０と、端末に相当する通信装置２４０との間で直接的に通信可能である。従って、基地局２０は、通信装置２１０、２２０及び２３０を介して他の全ての通信装置と通信可能となる。

このような通信接続状態において、基地局２０は、通信装置２１０、２２０、２３０、及び２４０を親とするグループ２１、２２、２３及び２４を認識する。ここで、グループ２１は、中継局２１０を介して基地局２０と通信可能である移動局２１１及び２１２を含み、グループ２２は、２段に構成された中継局２２０及び２２１を介して基地局２０と通信可能である移動局２２２を含む。グループ２３内の通信装置の構成は、グループ２２と同様である。グループ２４は、直接的に基地局２０と通信可能である移動局２４０のみを含み、シングルホップ接続形態となっている。

図３は、本発明における基地局２０の構成図である。

図３によれば、基地局２０は、コアネットワークと信号を送受信するためのＭＣ−ＣＤＭＡ通信部３１を備えている。ここで、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信部３１は、信号変調部３１１と、信号復調部３１２と、送信アンテナ３１３と、受信アンテナ３１４とを有する。本発明によれば、基地局２０は、さらにグループ情報蓄積部３２と、無線リソース割り当て部３３と、グループ情報送信部３４とを備えている。

グループ情報蓄積部３２は、受信アンテナ３１４を介して受信されたグループ情報を蓄積する。このグループ情報は、このグループに属する通信装置の装置識別子をルートノードとして、このグループに属する通信装置の装置識別子及び通信品質情報を中継段毎の木構造リストに構成したリスト群を含む。無線リソース割り当て部３３は、このグループ情報に基づいて認識したグループ２１、２２、２３及び２４の各々に対して、互いに直交する符号を無線用リソースとして割り当てる。さらに、無線リソース割り当て部３３は、グループ情報内の木構造リストの装置間リンクの各々に対して、時間スロット及びサブキャリア群の割り当てを行い、割り当てられた符号と合わせて割り当て情報を作成する。作成された割り当て情報は、受信したグループ情報に書き込まれる。信号変調部３１１は、作成された割り当て情報に基づいて、コアネットワークから受信した信号を変調及び符号多重化する。その後、この変調信号が、送信アンテナ３１３からＭＣ−ＣＤＭＡ方式によって通信装置２１０、２２０、２３０及び２４０に送信される。グループ情報送信部３４は、割り当て情報が書き込まれたグループ情報を通信装置２１０、２２０、２３０及び２４０に送信する。このグループ情報は、各グループ内の通信装置における復調及び変調の際に必要とされる。なお、このグループ情報内の割り当て情報は、各グループからの受信信号を信号復調部３１２において復調する際にも使用される。

なお、無線リソース割り当て部３３は、直交符号の割り当てを行う際、各グループにおいて中継段の通信装置を親とするサブグループを規定し、このサブグループ毎に直交符号を割り当てることもできる。サブグループの数は、親となる通信装置の位置する中継段の選択によって取り決め可能である。従って、使用可能な直交符号語数に応じてサブグループを規定し、このサブグループ毎に直交符号を割り当てることによって、直交符号の消費を所定内に抑えつつ、グループ間だけではなく、グループ内においても通信を分離することができる。

さらに、無線リソース割り当て部３３は、各グループ又は各サブグループに割り当てる直交符号として、装置間リンク単位で拡散率を変えることが可能な直交可変拡散率（Orthogonal Variable Spreading Factor）符号を用いることもできる。一般に、装置間リンクの各々において、通信の干渉量及び要求されるＱoＳは相違している。この状況に対応するべく、グループ情報内の通信品質情報に基づいて、グループ又はサブグループを構成する木構造リストの装置間リンク毎に拡散率を変化させて直交符号を割り当てる。この結果、各装置間リンクに対して、干渉量及び要求されるＱoＳに対応した無線リソースの分配を実現することができ、なおかつ無線リソースを効率よく使用することができる。

また、通信を行うグループが１つしか存在しない場合、拡散率が１のＭＣ−ＣＤＭＡ、すなわちＯＦＤＭを用いて通信することも可能である。さらに、要求されるＱoＳ又はグループ数によっては、１つのグループに複数の符号を割り当て、通信速度を上げることも効果的である。

図４は、基地局２０が備えている信号変調部３１１の構成図である。

図４によれば、信号変調部３１１は、無線リソース割り当て部３３から割り当て情報を取得する時間スロット・サブキャリア群制御部３１１１及び拡散符号生成部３１１２を有している。

図４において、コアネットワークからの送信データ系列はそれぞれ、エンコーディング・インターリーブ部によって誤り訂正符号化され、かつインターリーブされる。エンコーディング・インターリーブ部からの出力信号はそれぞれ、マッピング部においてマッピングされる。次いで、マッピング部からの出力信号はそれぞれ、シリアルパラレル変換・コピー部においてシンボル毎に所定数コピーされた並列データに変換される。ここで、時間スロット・サブキャリア群制御部３１１１は、無線リソース割り当て部３３から取得した時間スロット及びサブキャリア群の割り当て情報に基づいて、この並列データへの変換を制御する。拡散符号生成部３１１２は、所定数の拡散符号を生成し、生成した拡散符号をこの並列データのコピー毎に乗算する。次いで、乗算された並列データは、逆高速フーリエ変換部において時間軸のデータに変換される。この変換されたデータは、さらにパラレルシリアル変換部においてシリアル信号に変換され、ガードインターバル付加部において符号間干渉を回避するためのガードインターバルを付加される。以上の処理を受けた信号は、送信アンテナ３１３を介して各グループの親である通信装置に送信される。

図５は、基地局２０が備えている信号復調部３１２の構成図である。

図５によれば、信号復調部３１２は、無線リソース割り当て部３３から割り当て情報を取得する拡散符号生成部３１２１及び時間スロット・サブキャリア群制御部３１２２を有している。

図５において、各グループの親である通信装置からの受信信号は、ガードインターバル除去部においてガードインターバルを除去される。次いで、この受信信号は、シリアルパラレル変換部において並列データに変換され、さらに高速フーリエ変換部において同一データを各サブキャリア群に載せる処理を受ける。拡散符号生成部３１２１は、所定数の拡散符号を生成し、生成した各拡散符号をこの並列データに乗算する。次いで、伝搬路推定部は、各サブキャリア毎のチャネル推定結果を等化・合成部／パラレルシリアル変換部に通知する。乗算された並列データは、等化・合成部／パラレルシリアル変換部において、通知されたチャネル推定結果を用いた伝搬路歪みの補償を受け、さらにシリアル信号に変換される。この際、時間スロット・サブキャリア群制御部３１２２は、無線リソース割り当て部３３から取得した時間スロット及びサブキャリア群の割り当て情報に基づいて、この並列データへの変換を制御する。次いで、シリアル信号化されたデータは、デマッピング部においてデマッピングされた後、デコーディング・インターリーブ部によって復調され、受信データ系列に還元される。以上の処理を受けた信号は、コアネットワークに送信される。

図６は、基地局におけるグループ情報の構成図である。

図６において、基地局のグループ情報６０は、各グループの親となる通信装置２１０、２２０、２３０及び２４０の通信識別子及び通信品質情報から構成されるリスト６２０と、この親となる通信装置よりも下段に位置する通信装置の装置識別子及び通信品質情報から構成されるリスト６２１、リスト群６２２及びリスト群６２３とを含む。リスト６２１は、親となる通信装置である中継局２１０のグループ情報である。リスト群６２２は、親となる通信装置である中継局２２０のグループ情報であり、親より１段下の中継局２２１の装置識別子及び通信品質情報から構成されるリスト６２２１と、リスト６２２２とを含む。リスト６２２２は、この中継局２２１のグループ情報であり、移動局２２２の装置識別子及び通信品質情報から構成される。同様に、リスト群６２３は、親となる通信装置である中継局２３０のグループ情報であり、親より１段下の中継局２３１の装置識別子及び通信品質情報から構成されるリスト６３２１と、リスト６２３２とを含む。リスト６２３２は、中継局２３１のグループ情報であり、移動局２３２の装置識別子及び通信品質情報から構成される。

すなわち、グループ情報６０は、各通信装置の装置識別子及び通信品質情報を中継段毎の木構造リストに構成したものである。ここで、親となる通信装置２１０、２２０及び２３０の装置識別子がルートノードとなっている。グループ情報６０は、グループ情報蓄積部３２に蓄積され、さらに無線リソースの割り当て部３３によって割り当て情報を各装置識別子及び通信品質情報の最右欄に書き込まれる。割り当て情報を書き込まれたグループ情報６０は、グループ情報送信部３４によって各グループの親となる通信装置に送信される。

図７は、本発明における無線リソース割り当て方法を示す図である。

図７を用いて、基地局２０の無線リソース割り当て部３３が実施する割り当て方法を説明する。同図中、ｘ軸は無線リソースのうちの時間、ｙ軸はサブキャリア（周波数）、ｚ軸は符号を示す。ここで、ｘ−ｙ面に平行なシート７１、７２及び７３は、それぞれ同一の直交符号を有する無線リソース領域となる。グループ２２、２４、及び２３には、それぞれシート７１、７２及び７３が割り当てられている。従って、各グループには、それぞれ異なる直交符号が割り当てられていることになる。次いで、蓄積されたグループ情報内の木構造リストにおける装置間リンクの各々に対して、使用すべき時間スロット及びサブキャリア群が割り当てられる。従って、無線リソースの割り当ては、各装置間リンクを３次元の無線リソース空間内に配置することに対応する。

なお、図７においては、グループ毎に、無線リソース空間内のシートが割り当てられているが、各グループにおいて中継段の通信装置を親とするサブグループを規定して、このサブグループ毎にシートを割り当てることもできる。このような直交符号の割り当てにより、グループ間だけではなくグループ内においても通信が分離される。従って、各サブグループ内で時間スロット及びサブキャリア群といった無線リソースを有効に活用することができる。さらに、上述したように、各グループ又は各サブグループに割り当てる直交符号として、装置間リンク単位で拡散率を変えることが可能な直交可変拡散率符号を用いることもできる。

各グループに符号が割り当てられた後、次いで時間スロットが各リンクに割り当てられる。図７によれば、グループ２２に対応するシート７１において、基地局２０と通信装置２２０とのリンクＬ１に対して、時間スロット７１１が割り当てられる。この場合、通信装置２２０を介してＬ１と隣接するリンクＬ２に対しては、時間スロット７１１以外の時間スロット（図７では時間スロット７１２）が割り当てられる。同様に、リンクＬ３に対して、時間スロット７１２以外の時間スロット（図７では時間スロット７１３）が割り当てられる。このように時間スロットを割り当てることによって、上下段方向に隣接する装置間リンクの間に存在する中継局は、基地局又は１段上の通信装置から信号を受信すると同時に１段下の通信装置へ信号を送信する時間の発生を回避できる。この結果、この中継局において回り込み干渉が発生しないので回り込み干渉を除去する回路が不要となる。従って、中継回路の規模の抑制が可能となる。

次いで、時間スロットが割り当てられたリンクに対して、サブキャリア群が割り当てられる。この際、同一の時間スロットを割り当てた複数のリンクに対して、それぞれ異なるサブキャリア群が割り当てられる。例えば、図７において、Ｌ１及びＬ３に同一の時間スロット７１１が割り当てられたとすると、Ｌ１に対してサブキャリア群７１１１が、Ｌ３に対してサブキャリア群７１１２がそれぞれ割り当てられる。これにより、同一の時間スロットが割り当てられたリンク同士の通信を分離することができる。

なお、シート７２が割り当てられているグループ２４のように、基地局及び移動局がシングルホップ接続となっているグループにおいては、グループ内で干渉する他のリンクが存在しない。従って、基地局と移動局との間のリンクに、任意の時間スロット、及び任意のサブキャリアを割り当てることが可能である。

図８は、本発明における時間スロットの割り当て方法の具体例を示す図である。

図８を用いて、時間スロット割り当て方法の幾つかの形態を説明する。接続状態１は、基地局及び移動局が３段の中継局を介して通信し、リンクが４つ存在する無線接続状態である。ここで、時間スロットは１フレーム内に６つとなっている。図８において、８１１は、各リンクが１つずつ各スロットを順に使用する方法である。８１２は、隣接していないリンクが時間スロットを共有する方法である。８１３は、リンクを偶数ホップリンク及び奇数ホップリンクに分類し、それぞれのホップリンクに異なる時間スロットを割り当てる方法である。偶数ホップリンク及び奇数ホップリンクへの分類は、基地局２０から数えたリンクの番数に基づいて行う。いずれの方法においても、隣接するリンクには、必ず異なる時間スロットが割り当てられることになる。

接続状態２は、３つの移動局が１つの中継局を介して基地局と通信を行う接続状態を示す。この場合も４つのリンクに６つの時間スロットが割り当てられることになる。８２１は、各リンクが１つずつ、各スロットを順に使用する方法である。８２２は、隣接していないリンクが時間スロットを共有する方法である。この場合、リンクａが他のリンクと時間スロットを共有しないことが割り当て条件となる。８２３は、リンクを偶数ホップリンク及び奇数ホップリンクに分類し、それぞれのホップリンクに異なる時間スロットを割り当てる方法である。この場合、偶数ホップリンクに相当する３つのリンクｂ、ｃ及びｄが１つの時間スロットを使用することになる。

以上の割り当て方法は、１つの基地局に接続する全ての中継局及び移動局の通信を分離するためのものである。しかしながら、一般にセルラーシステムにおいては、他の基地局に接続している中継局及び移動局も存在する。従って、それらのリンクとの間の干渉であるセル間干渉の防止を図る必要がある。

図９は、本発明におけるセル間干渉を防止するためのサブキャリア群の割り当て方法を示す図である。

図９において、１つのリンクＬ１に時間スロット７１１が割り当てられた場合を考察する。ここで、リンクＬ１にサブキャリア群を割り当てる際、送信シンボル毎に、所定のホッピングパターンに従って、サブキャリア群をホッピングさせて割り当てる。例えば、Ｌ１にサブキャリア群７１１１ａが割り当てられた場合、その後、所定のホッピングパターンに従ってシンボル毎に使用するサブキャリア群を、７１１１ｂ、７１１１ｃと変更していく。ホッピングパターンとしては、ランダムパターンでもよい。これにより、他の基地局に接続している中継局又は移動局のリンクとの干渉を、周波数軸上で平均化することによって抑制できる。

なお、基地局及び移動局がシングルホップ接続となっているグループにおいても、基地局と移動局との間のリンクにサブキャリア群を割り当てる際、シンボル毎に異なるサブキャリア群を割り当てることが可能である。

図１０は、本発明における中継通信装置の構成図である。

図１０において、中継通信装置は、通信を中継するための、又は端末として機能するためのＭＣ−ＣＤＭＡ通信部４１を備えている。ここで、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信部４１は、信号変調部４１１と、信号復調部４１２と、送信アンテナ４１３と、受信アンテナ４１４とを有する。本発明によれば、基地局２０は、さらにグループ情報作成部４２と、グループ情報上方送信部４３、グループ情報蓄積部４４と、グループ情報下方送信部４５とを備えている。

グループ情報作成部４２は、受信アンテナ４１４を介して、直接的に通信可能な１段下の通信装置の装置識別子及び通信品質情報を受信する。さらにその１段下の通信装置が中継局である場合には、その中継局が作成した１段下のグループ情報も受信する。そしてグループ情報作成部４２は、受信した装置識別子及び通信品質情報に基づいて自身のグループ情報を作成し、作成された自身のグループ情報及び受信した１段下のグループ情報をグループ情報として蓄積する。グループ情報上方送信部４３は、蓄積されたグループ情報を、基地局２０又は直接的に通信可能な１段上の通信装置に送信する。

ここで、グループ情報を作成及び送信する手順を、図６を用いて具体的に説明する。中継局２２０は、１段下の中継局２２１から、装置識別子及び通信品質情報と１段下のグループ情報６２２２とを受信する。次いで、中継局２２０は、受信した装置識別子及び通信品質情報に基づいて自身のグループ情報６２２１を作成する。さらに、中継局２２０は、作成したグループ情報６２２１及び受信した１段下のグループ情報６２２２をグループ情報６２２として蓄積する。その後、蓄積されたグループ情報６２２が、基地局２０に送信される。

図１０において、グループ情報蓄積部４４は、基地局２０が作成したグループ情報を、基地局２０又は直接的に通信可能な１段上の通信装置から受信して蓄積する。グループ情報下方送信部４５は、蓄積されたグループ情報を１段下の通信装置における復調及び変調に使用させるため、直接的に通信可能な１段下の通信装置に送信する。信号復調部４１２は、蓄積されたグループ情報から割り当て情報を取得し、受信信号を復調する。信号変調部４１１は、次いで送信される信号の無線リソースを、次いで送信するリンクに割り当てられた時間スロット及びサブキャリア群に変換して、再度ＭＣ−ＣＤＭＡ方式で変調を行う。変調された信号は、送信アンテナ４１３を介して直接的に通信可能な１段下の通信装置に送信される。なお、信号変調部４１１及び信号復調部４１２はそれぞれ、図４及び図５にそれぞれ示した基地局２０の信号変調部３１１及び信号復調部３１２と同じ構成となっている。

図１１は、本発明における無線リソース割り当て方法のシーケンス図である。

図１１において、基地局２０は、第１段の通信装置２２０及び第２段の通信装置２２１を中継局として、移動局２２２と通信する。最初に、通信装置２２２は、１段上の通信装置２２１に、自身の識別子及び通信品質情報を送信する（Ｓ１）。通信装置２２２の識別子及び通信品質情報を受信した通信装置２２１は、受信した識別子及び通信品質情報から自身のグループ情報を作成し、作成したグループ情報と自身の識別子及び通信品質情報とを１段上の通信装置２２０に送信する（Ｓ２）。中継局２２０は、受信した２２１の装置識別子及び通信品質情報に基づいて自身のグループ情報を作成する。次いで、中継局２２０は、作成したグループ情報及び２２１から受信した１段下のグループ情報に基づいてグループ情報を作成し、このグループ情報を基地局２０に送信する（Ｓ３）。

基地局２０は、受信したグループ情報に基づいて、通信装置２２０、２２１及び２２２から構成されるグループ２２を認識し、受信したグループ情報を蓄積する。基地局２０は、この蓄積されたグループ情報に基づいて、グループ２２に少なくとも１つの直交符号を割り当て、さらに基地局２０とグループ２２とのリンクＬ１と、グループ２２内のリンクＬ２及びＬ３とに、時間スロット及びサブキャリア群を割り当てる。この割り当て情報は、蓄積したグループ情報に書き込まれる。基地局２０は、割り当て情報が書き込まれたグループ情報を通信装置２２０に送信する（Ｓ４）。このグループ情報は、通信装置２２０から順次、下段の通信装置２２１及び２２２に送信される（Ｓ５、Ｓ６）。

基地局２０は、コアネットワークからの通信装置２２２宛ての信号を、作成したグループ情報に基づいてＬ１に所定の時間スロット及びサブキャリア群を割り当てることによって変調する。次いで、基地局２０は、変調された信号をＭＣ−ＣＤＭＡ方式によってリンクＬ１を介して通信装置２２０に送信する（Ｓ７）。通信装置２２０は、受信したグループ情報に基づいて、受信した信号を再度復調する。次いで、通信装置２２０は、受信した信号を、リンクＬ２に割り当てられた時間スロット及びサブキャリア群に無線リソースを変換することによって再度変調を行う。その後、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式によってリンクＬ２を介して通信装置２２１に送信する（Ｓ８）。この信号を受信した通信装置２２１においても同様の復調変調処理がなされ、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式によってリンクＬ３を介して通信装置２２２に信号が送信される（Ｓ９）。通信装置２２２は、受信した信号が自身宛てであることを認識し、受信したグループ割り当て情報に基づいて信号を復調して端末としての処理を行う。

なお、本発明におけるマルチホップセルラーシステムにおいて、上りリンクの伝送方式としては特に限定されるものではないが、移動環境において、動画像伝送やインターネットアクセスといったマルチメディア通信を実現するために、大容量の情報伝送が可能なＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ（Multi-carrier − Direct Sequence / Code Division Multiple Access）方式や、ＳＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ（Single Carrier − Direct Sequence / Code Division Multiple Access）などのＣＤＭＡ方式を用いることが望ましい。

さらに、以上に述べた本発明の実施形態は、全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

従来のマルチホップセルラーシステムの構成図である。 本発明によるマルチホップセルラーシステムの構成図である。 本発明による基地局の構成図である。 基地局が備えている信号変調部の構成図である。 基地局が備えている信号復調部の構成図である。 基地局におけるグループ情報の構成図である。 本発明における無線リソース割り当て方法を示す図である。 本発明における時間スロットの割り当て方法の具体例を示す図である。 本発明におけるセル間干渉を防止するためのサブキャリア群の割り当て方法を示す図である。 本発明における中継通信装置の構成図である。 本発明における無線割り当て方法のシーケンス図である。

符号の説明

１０ 基地局の通信エリア
１１、２０ 基地局
１２、１３、１４、２１１、２１２、２２２，２３２、２４０ 移動局
２１０，２２０、２２１、２３０、２３１ 中継局
３１、４１ ＭＣ−ＣＤＭＡ通信部
３１１、４１１ 信号変調部
３１１１、３１２２ 時間スロット・サブキャリア群制御部
３１１２、３１２１ 拡散符号生成部
３１２、４１２ 信号復調部
３１３、４１３ 送信アンテナ
３１４、４１４ 受信アンテナ
３２、４４ グループ情報蓄積部
３３ 無線リソース割り当て部
３４ グループ情報送信部
４２ グループ情報作成部
４３ グループ情報上方送信部
４５ グループ情報下方送信部
６０ 基地局のグループ情報
６２０、６２２１、６２３１ リスト
６２１、６２２、６２３、６２２２、６２３２ 中継局のグループ情報
７１、７２、７３ 同一直交符号領域であるシート
７１１、７１２、７１３ 時間スロット
７１１１、７１１１ａ、７１１１ｂ、７１１１ｃ、７１１２ サブキャリア群
８１１、８１２，８１３、８２１、８２２、８２３ 時間スロット割り当て例

Claims (24)

1. 複数の通信装置と通信可能な基地局において、
   少なくとも１つの前記通信装置から構成されるグループのグループ情報を蓄積するグループ情報蓄積手段と、
   前記グループ情報に基づいて、前記グループ毎に少なくとも１つの異なる直交符号を割り当て、該直交符号の割り当て情報を蓄積された前記グループ情報に含ませる無線リソース割り当て手段と、
   前記割り当て情報を含んだグループ情報を、前記グループに属し直接的に通信可能な通信装置へ送信するグループ情報送信手段と、
   前記割り当て情報に基づいて、前記直接的に通信可能な通信装置と通信するＭＣ−ＣＤＭＡ通信手段と
   を備えていることを特徴とするマルチホップセルラーシステムにおける基地局。
2. 前記グループ情報は、前記直接的に通信可能な通信装置の装置識別子をルートノードとして、前記グループに属する通信装置の装置識別子を木構造リストに構成したものであることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記グループ情報は、前記グループに属する通信装置の装置識別子毎に通信品質情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 前記グループは、さらに中継段の通信装置の装置識別子をルートノードとした木構造リストから構成される少なくとも１つのサブグループを含んでおり、
   前記無線リソース割り当て手段は、前記サブグループ毎に少なくとも１つの直交符号を割り当てるものであり、
   前記グループ情報は、中継段の通信装置の装置識別子をルートノードとした前記木構造リスト毎に、前記直交符号の割り当て情報を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の基地局。
5. 前記無線リソース割り当て手段は、前記通信品質情報に基づいて、前記木構造リストの装置間リンク毎に拡散率を変化させて前記直交符号を割り当てるものであり、
   前記グループ情報は、前記木構造リストの装置間リンク毎に、拡散率を変化させた前記直交符号の割り当て情報を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の基地局。
6. 前記無線リソース割り当て手段は、前記木構造リストの装置間リンク毎に、時間スロット及びサブキャリア群を割り当てるものであり、
   前記グループ情報は、前記木構造リストの装置間リンク毎に、前記時間スロット及びサブキャリア群の割り当て情報を含むことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の基地局。
7. 前記無線リソース割り当て手段は、前記木構造リストにおいて１つの中継局を介して上下段方向に隣接する装置間リンクに、異なる時間スロットを割り当てることを特徴とする請求項６に記載の基地局。
8. 前記無線リソース割り当て手段は、前記木構造リストの装置間リンクを偶数ホップリンクと奇数ホップリンクとに分類し、該ホップリンクそれぞれに異なる時間スロットを割り当てることを特徴とする請求項６又は７に記載の基地局。
9. 前記無線リソース割り当て手段は、前記木構造リストにおいて、同一時間スロットを割り当てた複数の装置間リンクに、異なるサブキャリア群を割り当てることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の基地局。
10. 前記無線リソース割り当て手段は、前記木構造リストの装置間リンクに対して、送信シンボル毎に、サブキャリア群を所定のパターンに従ってホッピングさせて割り当てることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の基地局。
11. 基地局側にあって直接的に通信可能な１段上の通信装置と、端末側にあって直接的に通信可能な１段下の通信装置との間で通信を中継する中継通信装置において、
    前記１段下の通信装置から受信した、基地局と通信可能な少なくとも１つの通信装置から構成されるグループのグループ情報に、自らの装置識別子を付与してグループ情報を作成するグループ情報作成手段と、
    作成された前記グループ情報を前記基地局又は前記１段上の通信装置へ送信するグループ情報上方送信手段と、
    前記基地局又は前記１段上の通信装置から受信した前記グループ情報に含まれる直交符号の割り当て情報を取得し、前記１段下の通信装置へ該グループ情報を送信するグループ情報下方送信手段と、
    前記取得された直交符号の割り当て情報に基づいて、前記通信装置と通信するＭＣ−ＣＤＭＡ通信手段と
    を備えていることを特徴とするマルチホップセルラーシステムにおける中継通信装置。
12. 作成された前記グループ情報は、自らの装置識別子をルートノードとして、前記グループに属する通信装置の装置識別子を中継段毎の木構造リストとして構成したものであることを特徴とする請求項１１に記載の中継通信装置。
13. 前記基地局又は前記１段上の通信装置から受信した前記グループ情報を蓄積するグループ情報蓄積手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の中継通信装置。
14. 前記１段下の通信装置から受信したグループ情報は、前記装置識別子毎に通信品質情報を含んでおり、
    前記グループ情報作成手段は、前記１段下の通信装置から受信したグループ情報に、自らの通信品質情報を付与してグループ情報を作成することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の中継通信装置。
15. 複数の通信装置と該通信装置と通信可能な基地局とから構成されるマルチホップセルラーシステムにおける無線リソース割り当て方法であって、
    少なくとも１つの前記通信装置から構成されるグループのグループ情報を取得し、
    取得された前記グループ情報に基づいて、前記グループ毎に、少なくとも１つの異なる直交符号を割り当てる
    ことを特徴とする無線リソース割り当て方法。
16. 前記グループ情報は、前記直接的に通信可能な通信装置の装置識別子をルートノードとして、前記グループに属する通信装置の装置識別子を木構造リストに構成したものであることを特徴とする請求項１５に記載の無線リソース割り当て方法。
17. 前記グループ情報は、前記通信装置の装置識別子毎に通信品質情報が含まれていることを特徴とする請求項１６に記載の無線リソース割り当て方法。
18. 前記グループは、さらに中継段の通信装置の装置識別子をルートノードとした木構造リスト毎に構成される少なくとも１つのサブグループを含んでおり、該サブグループ毎に少なくとも１つの直交符号を割り当てることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の無線リソース割り当て方法。
19. 前記通信品質情報に基づいて、前記木構造リストの装置間リンク毎に拡散率を変化させて前記直交符号を割り当てることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の無線リソース割り当て方法。
20. 前記木構造リストの装置間リンク毎に、時間スロット及びサブキャリア群を割り当てることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載の無線リソース割り当て方法。
21. 前記木構造リストにおいて１つの中継局を介して上下段方向に隣接する装置間リンクに異なる時間スロットを割り当てることを特徴とする請求項２０に記載の無線リソース割り当て方法。
22. 前記木構造リストの装置間リンクを偶数ホップリンクと奇数ホップリンクとに分類し、該ホップリンクそれぞれに異なる時間スロットを割り当てることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の無線リソース割り当て方法。
23. 前記木構造リストにおいて、同一時間スロットを割り当てた複数の装置間リンクに、異なるサブキャリア群を割り当てることを特徴とする請求項２０から２２のいずれか１項に記載の無線リソース割り当て方法。
24. 前記木構造リストの装置間リンクに対して、送信シンボル毎に、所定のパターンに従ってサブキャリア群をホッピングさせて割り当てることを特徴とする請求項２０から２３のいずれか１項に記載の無線リソース割り当て方法。

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