JP2008193240A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の中継局と基地局間の回線品質が異なる場合でも、高伝送レートを実現することができる無線通信装置および無線通信方法を提供する。
【解決手段】無線受信部１９から出力された信号は、復調部１８で復調され、誤り訂正復号部１７で復号される。復号された信号のうち、中継信号は担当ビット量計算部１１へ入力される。また、基地局から送信されたMCSを指示する信号は、MCS抽出部１６にて抽出され、担当ビット量計算部１１と符号化部１２と変調部１３へ入力される。担当ビット量計算部１１では、自局のMCSと他の中継局のMCSから、担当ビット量を計算し、担当するビットを出力する。出力された担当ビットは、誤り訂符号化部１２へ入力される。誤り訂正符号化部１２で誤り訂正符号化された後、変調部１３で変調され、無線送信部１４へ入力される。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関し、特に、複数の中継局が中継担当分を決定する無線通信方法に関する。

近年、携帯電話機等に代表されるセルラ移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像、動画像等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。大容量データの伝送を実現するために、高周波の無線帯域を利用して高伝送レートを実現する技術に関して盛んに検討がなされている。

しかし、高周波の無線帯域を利用した場合、近距離では高伝送レートを期待できる一方、遠距離になるにしたがい伝送距離による減衰が大きくなる。よって、高周波の無線帯域を利用した移動体通信システムを実際に運用する場合は、各無線通信基地局装置（以下、基地局と省略する）のカバーエリアが小さくなり、このため、より多くの基地局を設置する必要が生じる。基地局の設置には相応のコストがかかるため、基地局数の増加を抑制しつつ、高周波の無線帯域を利用した通信サービスを実現するための技術が強く求められている。

このような要求に対し、複数の中継局を使用して中継し、高伝送レートを実現する方法が検討されている（例えば特許文献１参照）。図１８は、移動局（ＭＳ）３が複数の中継局（ＲＳ）１，２を使用して、基地局（ＢＳ）４に通信する例を示す。複数の中継局１，２を使用すると、同一の信号を複数の経路で伝送できるので、誤り率特性が向上するという利点がある。

特開2001-189971号公報

さらに、上述の通信システムの利点を生かしつつ中継送信時間を短縮させるために、複数の中継局が、移動局から受信した信号を分担して中継する（すなわち、異なる信号を中継する）ことが考えられる。各中継局が異なる信号を担当して中継する例を図１に示す。移動局３が信号1〜6を中継局１と中継局２へ送信し、中継局１は信号1〜３を担当して基地局４へ送信し、中継局2は信号4〜6を担当して基地局４へ送信する。このようにすると、複数の中継局１，２で分担して信号を中継するので、中継にかかる時間を短縮することができる。

しかしながら、中継局1から基地局４間と、中継局２から基地局４間の回線品質が異なる場合、送信にかかる時間が異なってしまう。送信時間が異なる例を図２に示す。中継局1と中継局2は図１と同様に信号1〜3と信号4〜6を担当してそれぞれ送信する。中継局１から基地局４間は回線品質が高いが、中継局2から基地局４間は回線品質が低いので、中継局2から基地局４間では、1つの信号を送信するのにかかる時間が長くなっている。したがって、基地局４では信号1〜3と信号4〜6とで受信時間差が生じている。このように受信時間差が生ずると基地局４で誤り訂正復号処理などの受信処理を終了できる時刻が遅くなってしまうという課題がある。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、複数の中継局と基地局間の回線品質が異なる場合でも、高伝送レートを実現することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的としている。

本発明に係る無線通信システムは、複数の中継局（１，２）が移動局（３）と基地局（４）間の信号を中継送信する無線通信システムであって、前記基地局（４）が、回線品質情報を送信する手段を有し、前記中継局（１，２）が、前記回線品質情報を受信する手段と、前記回線品質情報に基づいて自局の中継担当信号を決定する手段と、を有する。また、本発明に係る無線通信装置は、本発明に係る無線通信システムを構成する中継局として機能するものである。

上記構成によれば、各中継局（無線通信装置）が、回線品質情報に基づいて基地局での受信時間差が小さくなるように中継担当信号を決定するので、基地局での受信処理時間を早くすることができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記回線品質情報に基づいて自装置の送信担当ビット量と送信フォーマットを決定する手段を有する。

上記構成によれば、各々の無線通信装置が送信担当ビット量を計算することで、受信時間差が小さくなる。

また、本発明に係る無線通信装置は、自装置と他の無線通信装置に対する前記回線品質情報から、自装置の中継担当分を計算する手段を有する。

上記構成によれば、自装置と他の無線通信装置に対する回線品質情報から各無線通信装置の送信時間が近くなるように中継担当信号を計算できるので、基地局での受信時間差を小さくすることができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記移動局と前記基地局間の通信に対する再送要求を受信した場合に、前記中継担当信号を決定する手段を有する。

上記構成によれば、再送時のみ中継することで、送信時間をさらに短縮できる。

また、本発明に係る無線通信装置は、ＮＡＣＫを受信した場合に、前記中継担当信号を決定する手段を有する。

上記構成によれば、移動局と基地局間の直接通信が失敗した場合のみ中継するので、送信時間をさらに短縮できる。

また、本発明に係る無線通信装置は、受信した信号を誤り訂正復号する手段と、復号した信号から新たに誤り訂正符号を作成する手段と、作成した誤り訂正符号のうち、自局の中継担当分を送信する手段と、を有する。

上記構成によれば、再送時に異なる誤り訂正符号を送信するので、誤り率特性が向上する。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記回線品質情報が、自局のＭＣＳ、他局のＭＣＳ、担当割当情報、および電力レベルの少なくともいずれかである。

上記構成によれば、基地局から通知する回線品質情報を限定することで、回線品質情報量の増加を抑制できる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記基地局から通知された新規ビットの送信量を、送信可能情報量から引いた情報量を中継担当分と判定する手段を有する。

上記構成によれば、基地局が新規ビットの送信量を通知することで、無線通信装置は中継信号の担当分の量がわかる。

また、本発明に係る無線通信装置は、移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、前記基地局から送信されるＭＣＳを抽出するＭＣＳ抽出部（１６）と、自装置のＭＣＳと他装置のＭＣＳから、中継送信する担当ビット量を計算する担当ビット量計算部（１１）とを備える。

上記構成によれば、自装置のＭＣＳと他装置のＭＣＳから、中継送信する担当ビット量を計算する担当ビット量計算部とを備えるので、基地局での受信処理時間を早くすることができる。また、中継担当信号量を基地局が各中継局へ別途送信する必要が無く、従って制御信号を増加させることはないため、信号のスループットを向上することができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記基地局から送信されるＮＡＣＫを抽出するＮＡＣＫ抽出部（２２）と、誤り訂正復号された信号を保存し、前記ＮＡＣＫ抽出部（２２）から前記ＮＡＣＫを抽出した通知を受けると、保存してあった信号を前記担当ビット量計算部（１１）へ入力するバッファ（２１）とを備える。

上記構成によれば、移動局と基地局間の直接通信が失敗した場合のみ、無線通信装置が担当分の中継をするので、基地局での受信処理にかかる時間をさらに短くすることができる。また、無線通信装置が中継する回数が減少するので、無線通信装置の消費電力を抑えることができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、前記基地局から指定される変調多値数を抽出する変調多値数抽出部（２５）と、前記基地局から送信されるＮＡＣＫを抽出するＮＡＣＫ抽出部（２２）と、前記ＮＡＣＫを抽出すると、保存されていたシステマティックビットが入力される誤り訂正符号化部（２３）と、前記誤り訂正符号化部（２３）で生成した信号のうち、中継予定のパリティビット系列を選択する中継パリティビット選択部（２４）と、前記変調多値数から担当ビット量を計算し、前記パリティビット系列のうち中継担当分を出力する担当ビット量計算部（１１）とを備える。

上記構成によれば、無線通信装置は再送信号として、移動局が基地局へ送信した信号と異なる信号を送信できるので、基地局での誤り訂正能力を向上させることができる。また、パリティビットの一部分を中継するので、中継量が減少し、基地局での受信処理時間を短縮することができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、前記基地局から送信される割当情報を抽出する割当情報抽出部（３２）と、前記割当情報と受信した中継信号から、担当ビット量を計算する担当ビット量計算部（１１）と、あらかじめ定められたチャネル数および前記担当ビット量から、ＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部（３１）とを備える。

上記構成によれば、基地局が担当ビット量の割り当て情報を送信するだけで、無線通信装置は担当ビット量とＭＣＳを決定することができるので、基地局が送信する制御信号量を削減することができる。また、割当情報から、基地局での受信時間差が小さくなるように予め定められたチャネル数に合うように担当ビット量を計算するので、基地局での受信処理時間を短くすることができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、前記基地局から通知される電力レベル情報を抽出する電力レベル抽出部（３４）と、前記電力レベル情報からＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部（３１）と、前記基地局から送信される送信時間情報を抽出する送信時間情報抽出部（３３）と、前記ＭＣＳと前記送信時間情報から送信可能ビット数を計算し、その値を担当ビット量とする担当ビット量計算部（１１）とを備える。

上記構成によれば、基地局は、電力レベルを通知することでＭＣＳを設定でき、ＭＣＳと送信時間から担当ビット量を計算により求めることができるので、基地局が送信する制御信号量を削減することができる。また、基地局より通知された複数の無線通信装置で共通する送信時間内に担当ビットが収まるように設定することができるので、基地局での受信処理時間差を小さくすることができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、前記基地局から通知される新規データ量情報を抽出する新規データ量抽出部（４２）と、予め定められているフレームフォーマットより送信可能データ量を求め、前記送信可能データ量から新規データ量を引き中継担当ビット量を計算する担当ビット量計算部（１１）と、前記新規データと前記中継担当ビットを結合する結合部（４１）とを備える。

上記構成によれば、基地局が新規データ量を無線通信装置に通知することで、無線通信装置は担当データ量を計算により求めることができる。このようなシステムは、特にフレームフォーマットが定まっているときに有効である。

本発明によれば、各中継局（無線通信装置）が、回線品質情報に基づいて、基地局での受信時間差が小さくなるように中継担当信号を決定するので、基地局での受信処理時間を早くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。以下に説明する無線通信装置は、第１無線通信装置から送信された信号を第２無線通信装置へ中継送信する無線通信装置であって、例えば、移動体通信システムにおいて使用される中継局に搭載されるものである。なお、以下の各実施の形態では、中継送信を行う無線通信装置を中継局、第１無線通信装置を移動局、第２無線通信装置を基地局として説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、中継局は受信した信号のうち、中継担当分の信号を抽出し、基地局へ送信する。中継担当分の信号の決め方は、基地局から受信した当該中継局から基地局間の回線品質と他の中継局から基地局間の回線品質からもとめる。本実施の形態では、基地局は、中継局から基地局間の回線品質を表す値として、MCS（Modulation Coding Scheme）を通知する。中継局は通知された自局のMCSと他の中継局のMCSから、受信信号のうちの中継担当分を計算する。このようにすると、各中継局は、各中継局から基地局への送信時間が近くなるように中継担当信号（移動局と基地局との間で中継される信号のうち、自局が中継を担当する信号）を通知されるＭＣＳを使って計算できるので、基地局での受信時間差を小さくすることができる。

[シーケンス図]
図３は本実施の形態のシーケンス図を示す。本実施の形態についてシーケンス図とMCSから求めるサンプル時間あたりのビット数の表を用いて説明する。移動局は中継局１と中継局2へ信号1〜6を送信する。基地局は中継局1と中継局２のMCSを中継局１と中継局2へ送信する。中継局１と中継局２はそれぞれ自分のMCSと他の中継局のMCSから中継担当量を計算する。

中継局１のMCSはQPSK 1/2 なので、表１よりサンプル時間あたりのビット数は1である。これは、QPSKは1シンボルあたりのビット数が2なのでシンボルあたりのビット数(2)×符号化率(1/2)より1と求まる。同様に、中継局2のMCSは16QAM 2/3であるので、サンプル時間あたりのビット数は2と求まる。

したがって、中継局１と中継局２は１：２の割合で中継信号を送信すると、送信時間が等しくなることがわかる。そこで、本実施の形態では、6つある信号を１：２に分割する。分割した信号のうち前半を中継局1、後半を中継局２が送信すると予め定めておく。したがって、中継局１から信号１と２、中継局２から信号3〜6を送信すると決定する。

[中継局装置ブロック図]
図４は本実施の形態に係る中継局装置の構成を示すブロック図である。中継局において、無線受信部１９は、移動局または基地局からの信号を、アンテナ１５を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を行って出力する。出力された信号は、復調部１８で復調され、誤り訂正復号部１７で復号される。

復号された信号のうち、中継信号は担当ビット量計算部１１へ入力される。また、基地局から送信されたMCSを指示する信号は、MCS抽出部１６にて抽出され、担当ビット量計算部１１と符号化部１２と変調部１３へ入力される。

担当ビット量計算部１１では、自局のMCSと他の中継局のMCSから、担当ビット量を計算し、担当するビットを出力する。出力された担当ビットは、誤り訂符号化部１２へ入力される。

誤り訂正符号化部１２で誤り訂正符号化された後、変調部１３で変調され、無線送信部１４へ入力される。無線送信部１４は、中継信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、アンテナ１５から基地局へ中継信号を送信する。

本実施の形態によれば、中継局の自局のＭＣＳと他局のＭＣＳから、基地局での受信時間差が小さくなるように担当ビット量を計算して割り当てることができるので、基地局での受信処理時間を早くすることができる。また、中継担当信号量を基地局が各中継局へ別途送信する必要が無く、従って制御信号が増加しないため、下り信号のスループットも向上することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、はじめ、移動局は基地局へ直接信号を送信する。基地局へ送信された信号を複数の中継局が受信し、基地局からNACKを受信した場合のみ、中継信号を送信する。このとき、中継信号の担当ビットを実施の形態１と同様に決定する。このようにすると、中継局は、移動局が直接基地局へ送信した信号が届かなかった場合のみ中継するので、送信時間をさらに短縮できる。

[シーケンス図]
図５は本実施の形態のシーケンス図を示す。本実施の形態についてシーケンス図とMCSから求めるサンプル時間あたりのビット数の表を用いて説明する。移動局は基地局へ信号1〜6を送信する。基地局は信号1〜６を正しく受信できなかったので、中継局１と中継局2へ向けてNACKと中継局1と中継局２のMCSをブロードキャストする。

中継局１と中継局２はそれぞれ自分のMCSと他の中継局のMCSから中継担当量を計算する。中継局１のMCSはQPSK 1/2 なので、表１よりサンプル時間あたりのビット数は1である。中継局2のMCSは64QAM 5/6であるので、サンプル時間あたりのビット数は5と求まる。したがって、中継局１と中継局２は１：５の割合で中継信号を送信すると、送信時間が等しくなることがわかる。

そこで、本実施の形態では、6つある信号を１：５に分割する。分割した信号のうち前半を中継局1、後半を中継局２が送信すると予め定めておく。したがって、中継局１から信号１、中継局２から信号2〜6を送信すると決定する。

[中継局装置ブロック図]
図６は本実施の形態に係る中継局装置の構成を示すブロック図である。図４と同一のものは説明を省略する。NACK抽出部２２は、基地局から送信されるNACKを抽出する。NACKを抽出すると、バッファ２１へNACKを抽出したことを通知する。バッファ２１は、誤り訂正復号された信号を保存しておき、NACK抽出部２２からNACKを抽出したと通知を受けると、バッファ２１に保存してあった信号を担当ビット量計算部１１へ入力する。

本実施の形態によれば、移動局の信号が基地局まで届かなかった場合のみ、中継局が担当分の中継をするので、基地局での受信処理にかかる時間をさらに短くすることができる。また、中継局が中継する回数が減少するので、中継局の消費電力を抑えることができる。

なお、ＮＡＣＫを受信した場合のみ中継局が中継するとしたが、ＡＣＫが来ない場合のみ中継局が中継するように動作させても良い。また、その他の再送要求信号を中継局が受信した場合に、中継するようにしても良い。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態(2)と同様に、はじめ、移動局は基地局へ直接信号を送信する。基地局へ送信された信号を複数の中継局が受信し、基地局からNACKを受信した場合のみ、中継信号を送信する。このとき、中継局は、移動局から受信した信号を誤り訂正復号した後、誤り訂正符号化して生成したパリティビットのみを基地局へ送信する。

このパリティビットは移動局から基地局へ送られたパリティビットと異なるパリティビットにする。このように、基地局で受信していないパリティビットを中継局が基地局へ送信すると、基地局での合成利得が向上するので、誤り率特性が向上する。

[シーケンス図]
図７は本実施の形態のシーケンス図を示す。本実施の形態についてシーケンス図とシンボル値のビット数の表を用いて説明する。移動局は基地局へシステマティックビット系列の信号S1とS2とパリティビット系列の信号P1とP2を送信する。基地局は信号S1とS2を正しく受信できなかったので、中継局１と中継局2へ向けてNACKと中継局1と中継局２の変調多値数をブロードキャストする。中継局１と中継局２は受信したS1 S2 P1 P2を誤り訂正復号しS１とS2を取り出し、S1とS2からパリティビット系列P3 P4 P5 P6を生成する。

次に、それぞれ自分の変調多値数と他の中継局のMCSから中継担当量を計算する。中継局１の変調多値数はQPSKなので、シンボル当たりのビット数は2である。中継局2の変調多値数は64QAMであるので、シンボルあたりのビット数は６である。したがって、中継局１と中継局２は１：３の割合で中継信号を送信すると、送信時間が等しくなることがわかる。

そこで、本実施の形態では、４つある信号を１：３に分割する。分割した信号のうち前半を中継局1、後半を中継局２が送信すると予め定めておく。したがって、中継局１から信号P３、中継局２から信号P４〜6を送信すると決定する。基地局は、受信した信号からS1とS2の誤り訂正復号を行う。

[中継局装置ブロック図]
図８は本実施の形態に係る中継局装置の構成を示すブロック図である。図４および図６と同一のものは説明を省略する。変調多値数抽出部２５は基地局から指定された変調多値数を抽出する。抽出された変調多値数は、担当ビット量計算部１１と変調部１３へ入力される。

NACKを抽出すると、バッファ２１に保存されていたシステマティックビットが、誤り訂正符号化部２３へ入力される。誤り訂正符号化部２３で生成された信号のうち、中継する予定のあるパリティビット系列を、中継パリティビット選択部２４で選択する。

選択された信号は、担当ビット量計算部１１へ入力される。担当ビット量計算部１１では、入力された変調多値数から、担当ビット量を計算し、入力されたパリティビット系列のうち担当分を変調部１３へ出力する。

本実施の形態によれば、中継局は再送信号として、移動局が基地局へ送信した信号と異なる信号を送信できるので、基地局での誤り訂正能力を向上させることができる。また、パリティビットの一部分を中継するので、中継量が減少し、基地局での受信処理時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態ではパリティビット系列を新たに4系列作成するようにしたが、パリティビット系列をいくつ作成するか、予め定めておいてもよい。また、いくつのパリティビット系列を作成するか、基地局がＮＡＣＫを送信する際に指示してもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１と比較して、基地局が送信する回線品質情報が異なる。基地局は、回線品質情報として、送信割合を通知する。また、各中継局は送信チャネル数が予め割り当てられているとする。

中継局は、送信割合から自局が中継する担当ビット量を計算し、担当ビット量を割り当てられているCHで送信できるMCSで誤り訂正符号化と変調をする。このようにすると、担当割合を通知するだけで各中継局の送信時間が揃うようにMCSを決定することができる。

[シーケンス図]
図９は本実施の形態のシーケンス図を示す。本実施の形態についてシーケンス図を用いて説明する。移動局は中継局１と中継局2へ信号1〜6を送信する。中継局１と中継局２が使用するチャネル数は4と予め定められているとする。また、1つのチャネルで送信できる信号は、QAPKの場合1信号、16QAMの場合はその倍の2信号であるとする。基地局は中継局1と中継局２の中継担当割合をブロードキャストする。ここでは中継局１：中継局２が２：１と通知されたとする。中継局１と中継局２は中継担当割合から、中継担当量を計算する。

ここでは6つの信号を受信しているので、中継局１が4信号、中継局２が2信号送信すると決定する。中継局１は4信号を4チャネルで送信できるＭＣＳを選択する。ここではMCSを16QAM1/2と決定する。16QAM1/2とすると、符号化後の信号量が4から8になり、16QAMなので、8信号を4チャネルで送信することができる。ここでは、信号1〜4(誤り訂正符号化されて8信号になっている)を4つのチャネルを使用して基地局へ送信する。
中継局２も同様に2信号を送信できるMCSを決定する。ここでは、MCSをQPSK 1/2と決定する。QPSK1/2とすると、符号化後の信号数が2から4になり、QPSKなので、4信号を4チャネルで送信することができる。ここでは、信号5と信号6(誤り訂正符号化されて4信号になっている)を4つのチャネルを使用して基地局へ送信する。

[中継局装置ブロック図]
図１０は本実施の形態に係る中継局装置の構成を示すブロック図である。図４と同一のものは説明を省略する。割当情報抽出部３２では、基地局から送信される割当情報を抽出する。抽出した割当情報は担当ビット量計算部１１へ入力される。担当ビット量計算部１１では、割当情報と受信した中継信号から、担当ビット量を計算する。

担当ビット量はMCS決定部３１へ入力される。また、担当ビットは符号化部１２へ入力される。MCS決定部３１ではあらかじめ定められたチャネル数と、担当ビット量計算部１１から入力された担当ビット量から、MCSを決定する。MCS決定部３１で決定した誤り訂正符号を符号化部１２へ入力し、変調多値数を変調部１３へ入力する。

本実施の形態によれば、基地局が担当ビット量の割り当て情報を送信するだけで、中継局は担当ビット量とＭＣＳを決定することができるので、基地局が送信する制御信号量を削減することができる。また、割当情報から、基地局での受信時間差が小さくなるように予め定められたチャネル数に合うように担当ビット量を計算するので、基地局での受信処理時間を短くすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１と比較して、基地局の送る回線品質情報が異なる。基地局は、回線品質情報として、送信電力と送信時間を通知する。中継局は、送信電力よりMCSを決定する。決定したMCSと通知された送信時間から担当ビット量を計算する。このようにすると、MCSを通知せずに、中継局がMCSを決定することができる。

[シーケンス図]
図１１は本実施の形態のシーケンス図を示す。本実施の形態についてシーケンス図を用いて説明する。移動局は中継局１と中継局2へ信号1〜８を送信する。基地局は、中継局１と中継局2へ、送信時間と、電力レベルを通知する。本例では、中継局１が電力レベル２、中継局２が電力レベル５とする。各中継局は、電力レベルからＭＣＳを決定する。

本例では表３に示すテーブルを保持しており、中継局１は、電力レベルが２であるので、MCSをＱＰＳＫ 1/2と決定する。同様に、中継局２は電力レベルが５であるので、MCSを16QAM 3/4と決定する。中継局１と中継局2は、それぞれ、基地局から通知された送信時間と、自局で決定したＭＣＳから、送信可能ビット数を計算し、計算した送信可能ビット数を担当中継ビット数とする。

[中継局装置ブロック図]
図１２は本実施の形態に係る中継局装置の構成を示すブロック図である。図４と同一のものは説明を省略する。電力レベル抽出部３４は、基地局から通知された電力レベル情報を抽出する。抽出された電力レベルはＭＣＳ決定部３１へ入力される。ＭＣＳ決定部３１では、電力レベルから、ＭＣＳを決定し、担当ビット量計算部１１と符号化部１２と変調部１３へ入力する。

送信時間情報抽出部３３は、基地局から送信された送信時間を抽出する。抽出された送信時間は、担当ビット量計算部１１へ入力される。担当ビット量計算部１１では、ＭＣＳと送信時間から、送信可能ビット数を計算し、その値を担当ビット量とする。

本実施の形態によれば、基地局は、電力レベルを通知することでＭＣＳを設定でき、ＭＣＳと送信時間から担当ビット量を計算により求めることができるので、基地局が送信する制御信号量を削減することができる。また、基地局より通知された中継局1と中継局２で共通する送信時間内に担当ビットが収まるように設定することができるので、基地局での受信処理時間差を小さくすることができる。

なお、表３に示すテーブルは、中継局１と中継局２でそれぞれ違うテーブルを保持しても良い。また、表３に示すテーブルは、更新するようにしても良い。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１と比較して、基地局の送る情報が異なる。基地局は、中継局が他の中継局と共同で中継する信号以外に、新たに送信する信号の信号量（新規データ量）を通知する。中継局は、新規データ量を通知されると、送信可能データ量から新規データ量を引いた値を、担当データ量と計算する。

送信可能データ量は、送信フレームフォーマットが予め定められているとすると、フレームフォーマットから求めることができる。中継局は、担当データ量がもとまると、中継担当データと、新規データを同一のフレームで基地局へ送信する。このようにすると、基地局が中継局に担当量を通知せずに、中継局が自局の中継担当量を計算により求めることができる。

[シーケンス図]
図１３は本実施の形態のシーケンス図を示す。本実施の形態についてシーケンス図を用いて説明する。移動局は中継局１と中継局2へ信号1〜８を送信する。基地局は、中継局１と中継局2へ、中継局１と中継局2の新規データ量を通知する。本例では、中継局１の新規データ量が3で、中継局２の新規データ量が5とする。

それぞれ、送信可能データ量を8とすると、担当データ量は、中継局1は8−３より５、中継局２は８−５より３となる。そこで、中継局１は信号1〜5と新規データ３つを基地局へ送信し、中継局２は信号6〜8と新規データ５つを基地局へ送信する。

[中継局装置ブロック図]
図１４は本実施の形態に係る中継局装置の構成を示すブロック図である。図４と同一のものは説明を省略する。新規データ量抽出部４２では、基地局から通知された新規データ量情報を抽出する。新規データ量情報は、担当ビット量計算部１１と、新規データに入力される。担当ビット量計算部１１では、予め定められているフレームフォーマットより、送信可能データ量を求め、送信可能データ量から新規データ量を引き、担当ビット量を計算する。

担当ビット量が定まると、担当ビット量分の信号を出力する。また、新規データは、新規データ量抽出部４２より指定があった量だけ、結合部４１へ入力される。結合部４１では、新規データと中継担当ビットが入力され、結合される。

本実施の形態によれば、基地局が新規データ量を中継局に通知することで、中継局は担当データ量を計算により求めることができる。このようなシステムは、特にフレームフォーマットが定まっているときに有効である。

なお、中継局は1フレーム前に受信したパケットを中継しているが、2フレーム前に受信したパケット、またはバッファに保存されているパケットを中継しても良い。また、分割した信号のうち前半を中継局１、後半を中継局２が送信するとしたが、中継局の順番はID番号などのように中継局間で認識でいる番号から決定するようにしても良いし、基地局がさだめてもよい。

また、分割するときに、前半、後半と分割するのではなく、周期的に割り当てるようにしてもよい。例えば中継局１と中継局２で１：２であれば、信号１と４が中継局１、信号２，３，５，６が中継局２とする。

また、ＭＣＳの代わりに、符号化率をあらかじめ定めておき、基地局から変調多値数を通知するようにしても良い。このとき中継局は、変調多値数のシンボル当たりのビット数から、担当分を計算する。例えば、中継局１がQPSKで、中継局２が64QAMであれば、中継局１：中継局２＝１：３となる。

また、MCS通知の代わりに、MCSレベル CQI（Channel Quality Indicator）情報，送信電力を通知しても良い。これらの値からMCSを設定することができる。また、担当ビット割合の代わりに、区切り位置、他のRSのMCS、送信ブロック番号を通知しても良い。また、送信時間の代わりに、パケット長、チャネル数、チャネル番号を通知しても良い。

また、上記各実施の形態では、本発明を上り回線に適用する場合について説明したが、本発明は上記同様にした下り回線において実施することもできる。本発明を下り回線において実施する例を図１５に示す。下り回線において実施する場合は、複数の中継局１，２は、基地局４からの信号を分担して移動局３へ中継する。各中継局１，２は、中継局１，２から移動局３間の回線品質に応じて、担当ビット量を決定する。このとき、回線品質情報は、基地局４から送信するようにしても良いし、移動局３から送信するようにしても良い。回線品質情報を基地局４から送信する場合、図１６に示すように、基地局４が中継局１，２へ送信する中継信号と多重して、回線品質情報を送信しても良い。また、移動局３から回線品質情報を送信する場合、移動局３は、図１７に示すように、上り回線を使用して、回線品質情報を送信する。

また、各信号は、中継局と基地局間で既知であるインタリーブパターンによって、信号順番が入れ替わっても良い。また、上記各実施の形態における基地局が送信する回線品質情報は、移動局の送信よりも前に送信されていても良い。

また、上記各実施の形態では、中継局と基地局との間、または、移動局と中継局との間に、さらに他の中継局が存在してもよい。また、移動局からの信号を複数の中継局を介して基地局が受信しても良い。

また、上記各実施の形態における基地局はNode B、移動局はUEと表されることがある。また、上記各実施の形態における中継局は、リピータ、簡易基地局、クラスタヘッド等と呼ばれることもある。また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本発明は、移動局や基地局等の無線通信装置が中継局を介して無線通信を行う通信システム（例えば、マルチホップシステム）等に適用することができる。

中継送信時間を短縮させるために複数の中継局が異なる信号を担当して中継する例を示す図 中継局1から基地局４間と中継局２から基地局４間の回線品質が異なるため送信時間が異なる例を示す図 本発明の第１の実施形態に係る無線通信方法のシーケンス図 本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第２の実施形態に係る無線通信方法のシーケンス図 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第３の実施形態に係る無線通信方法のシーケンス図 本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第４の実施形態に係る無線通信方法のシーケンス図 本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第５の実施形態に係る無線通信方法のシーケンス図 本発明の第５の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第６の実施形態に係る無線通信方法のシーケンス図 本発明の第６の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明を下り回線に適用した例を示す図 図１５に示すシステムに係る無線通信方法のシーケンス図 図１５に示すシステムに係る他の無線通信方法のシーケンス図 従来の無線通信システムの概略構成を説明するための図

符号の説明

１，２ 中継局
３ 移動局
４ 基地局
１１ 担当ビット量計算部
１２ 符号化部
１３ 変調部
１４ 無線送信部
１５ アンテナ
１６ ＭＣＳ抽出部
１７ 誤り訂正復号部
１８ 復調部
１９ 無線受信部
２１ バッファ
２２ ＮＡＣＫ抽出部
２３ 誤り訂正符号化部
２４ 中継パリティビット選択部
２５ 変調多数値抽出部
３１ ＭＣＳ決定部
３２ 割り当て情報抽出部
３３ 送信時間情報抽出部
３４ 電力レベル抽出部
４１ 結合部
４２ 新規データ量抽出部

Claims (23)

1. 複数の中継局が移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信システムであって、
   前記基地局は、回線品質情報を送信する手段を有し、
   前記中継局は、前記回線品質情報を受信する手段と、前記回線品質情報に基づいて自局の中継担当信号を決定する手段と、を有する無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムを構成する中継局として機能する無線通信装置。
3. 請求項２記載の無線通信装置であって、
   前記回線品質情報に基づいて自装置の送信担当ビット量と送信フォーマットを決定する手段を有する無線通信装置。
4. 請求項２記載の無線通信装置であって、
   自装置と他の無線通信装置に対する前記回線品質情報から、自装置の中継担当分を計算する手段を有する無線通信装置。
5. 請求項２記載の無線通信装置であって、
   前記移動局と前記基地局間の通信に対する再送要求を受信した場合に、前記中継担当信号を決定する手段を有する無線通信装置。
6. 請求項５記載の無線通信装置であって、
   ＮＡＣＫを受信した場合に、前記中継担当信号を決定する手段を有する無線通信装置。
7. 請求項５記載の無線通信装置であって、
   受信した信号を誤り訂正復号する手段と、
   復号した信号から新たに誤り訂正符号を作成する手段と、
   作成した誤り訂正符号のうち、自局の中継担当分を送信する手段と、を有する無線通信装置。
8. 請求項２記載の無線通信装置であって、
   前記回線品質情報は、自局のＭＣＳ、他局のＭＣＳ、担当割当情報、および電力レベルの少なくともいずれかである無線通信装置。
9. 請求項２記載の無線通信装置であって、
   前記基地局から通知された新規ビットの送信量を、送信可能情報量から引いた情報量を中継担当分と判定する手段を有する無線通信装置。
10. 移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、
    前記基地局から送信されるＭＣＳを抽出するＭＣＳ抽出部と、
    自装置のＭＣＳと他装置のＭＣＳから、中継送信する担当ビット量を計算する担当ビット量計算部とを備える無線通信装置。
11. 請求項１０記載の無線通信装置であって、
    前記基地局から送信されるＮＡＣＫを抽出するＮＡＣＫ抽出部と、
    誤り訂正復号された信号を保存し、前記ＮＡＣＫ抽出部から前記ＮＡＣＫを抽出した通知を受けると、保存してあった信号を前記担当ビット量計算部へ入力するバッファと、を備える無線通信装置。
12. 移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、
    前記基地局から指定される変調多値数を抽出する変調多値数抽出部と、
    前記基地局から送信されるＮＡＣＫを抽出するＮＡＣＫ抽出部と、
    前記ＮＡＣＫを抽出すると、保存されていたシステマティックビットが入力される誤り訂正符号化部と、
    前記誤り訂正符号化部で生成した信号のうち、中継予定のパリティビット系列を選択する中継パリティビット選択部と、
    前記変調多値数から担当ビット量を計算し、前記パリティビット系列のうち中継担当分を出力する担当ビット量計算部とを備える無線通信装置。
13. 移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、
    前記基地局から送信される割当情報を抽出する割当情報抽出部と、
    前記割当情報と受信した中継信号から、担当ビット量を計算する担当ビット量計算部と、
    あらかじめ定められたチャネル数および前記担当ビット量から、ＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部とを備える無線通信装置。
14. 移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、
    前記基地局から通知される電力レベル情報を抽出する電力レベル抽出部と、
    前記電力レベル情報からＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部と、
    前記基地局から送信される送信時間情報を抽出する送信時間情報抽出部と、
    前記ＭＣＳと前記送信時間情報から送信可能ビット数を計算し、その値を担当ビット量とする担当ビット量計算部とを備える無線通信装置。
15. 移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信装置であって、
    前記基地局から通知される新規データ量情報を抽出する新規データ量抽出部と、
    予め定められているフレームフォーマットより送信可能データ量を求め、前記送信可能データ量から新規データ量を引き中継担当ビット量を計算する担当ビット量計算部と、
    前記新規データと前記中継担当ビットを結合する結合部とを備える無線通信装置。
16. 複数の中継局が移動局と基地局間の信号を中継送信する無線通信方法であって、
    前記基地局が回線品質情報を送信するステップと、
    前記複数の中継局が前記回線品質情報を受信し、各中継局が前記回線品質情報に基づいて自局の中継担当信号を決定するステップとを有する無線通信方法。
17. 請求項１６記載の無線通信方法であって、
    各中継局が前記回線品質情報に基づいて自局の送信担当ビット量と送信フォーマットを決定する無線通信方法。
18. 請求項１６記載の無線通信方法であって、
    各中継局が、自局と他の中継局に対する前記回線品質情報から、自局の中継担当分を計算する無線通信方法。
19. 請求項１６記載の無線通信方法であって、
    前記移動局と前記基地局間で通信するステップと、
    前記中継局は、前記移動局と前記基地局間の通信に対する再送要求を受信した場合に、前記中継担当信号を決定するステップとを有する無線通信方法。
20. 請求項１９記載の無線通信方法であって、
    前記中継局は、ＮＡＣＫを受信した場合に、前記中継担当信号を決定する無線通信方法。
21. 請求項１９記載の無線通信方法であって、
    前記中継局は、受信した信号を誤り訂正復号するステップと、
    復号した信号から新たに誤り訂正符号を作成するステップと、
    作成した誤り訂正符号のうち、自局の中継担当分を送信するステップとを有する無線通信方法。
22. 請求項１６記載の無線通信方法であって、
    前記回線品質情報は、自局のＭＣＳ、他局のＭＣＳ、担当割当情報、または電力レベルである無線通信方法。
23. 請求項１６記載の無線通信方法であって、
    前記基地局が、新規ビットの送信量を通知するステップと、
    前記中継局が、送信可能情報量から前記新規ビットの送信量を引いた情報量を中継担当分と判定するステップとを有する無線通信方法。

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