JP2009017547A - 多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線アクセス通信システムにおいて中継局により構成されたブロードキャストメッセージの送信情報を処理するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線アクセス通信システムにおいて中継局が構成したブロードキャストメッセージの送信情報を処理するための装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明による中継局の通信方法は、端末に送信されるメッセージを構成する過程と、構成されたメッセージのスケジューリングに必要な情報を含むスケジューリング要請メッセージを基地局に送信する過程と、スケジューリング要請メッセージに対する応答として構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを基地局から受信する過程と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線アクセス通信システムに関し、特に中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）が自身の構成（生成）するブロードキャストメッセージを送信するための情報を基地局に送信し、基地局がブロードキャストメッセージに対する送信領域情報を中継局に通知するための装置及び方法に関する。

次世代通信システムである４世帯（４ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：以下、４Ｇと略称する。）通信システムでは、約１００Ｍｂｐｓのデータ送信速度を有する多様なサービス品質（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ：以下、ＱｏＳと略称する）のサービスをユーザに提供することを目的とする。特に、現在の４Ｇ通信システムでは、無線近距離通信ネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下、ＬＡＮと略称する。）システム及び無線メトロポリタンエリアネットワーク（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下、ＭＡＮと略称する。）システムのような広帯域無線アクセス（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ：ＢＷＡ）通信システムに移動性（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）とＱｏＳとを保証する形態で進化しており、その代表的な例が、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１６ｄ通信システム及びＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムである。

ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ通信システム及びＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムは、物理チャネル（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ）のために、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；以下、ＯＦＤＭと略称する。）／直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；以下、ＯＦＤＭＡと略称する。）方式を採用している。ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ通信システムは、現在、加入者端末機（ＳＳ：Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ；以下、ＳＳと略称する。）が固定された状態のみを考慮、すなわち、ＳＳの移動性を全く考慮せずに単一セル構造のみを考慮しているシステムである。これと対照的に、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムは、端末の移動性を考慮しており、このように移動性を有する端末を移動端末機（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ；以下、ＭＳと略称する。）と称する。

図１は、一般的なＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムの構造を概略的に示す図である。

図１に示すように、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムは、多重セル構造を有し、すなわちセル１００とセル１５０とを有し、セル１００を管理する基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）１１０と、セル１５０を管理する基地局１４０と、複数のＭＳ１１１，１１３，１３０，１５１，１５３と、で構成される。そして、基地局１１０，１４０とＭＳ１１１，１１３，１３０，１５１，１５３との間の信号の送受信は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を使用して行われる。ここで、ＭＳ１１１，１１３，１３０，１５１，１５３のうち、ＭＳ１３０は、セル１００とセル１５０との境界地域、すなわちハンドオーバ（ｈａｎｄｏｖｅｒ）領域に位置する。したがって、ＭＳ１３０が基地局１１０と信号を送受信している最中に基地局１４０が管理するセル１５０側に移動すると、そのサービング基地局（ｓｅｒｖｉｎｇ ＢＳ）は、基地局１１０から基地局１４０へ変更される。

ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムは、図１のように固定された基地局とＭＳとの間に直接リンクを介してシグナリングの送受信が行われるので、基地局とＭＳとの間に信頼度の高い無線通信リンクを容易に確立することができる。ところが、上記のＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムは、基地局の位置が固定されているので、無線網の構成において柔軟性が低く、そのため、トラフィック分布や通話要求量の変化が激しい無線環境では、効率的な通信サービスを提供し難くなる。

このような短所を克服するために、固定された中継局（ｒｅｌａｙ ｓｔａｔｉｏｎ）又は移動性を有する中継局又は一般的なＭＳを用いて、多重ホップ中継形態のデータ伝達方式を、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムのような一般的なセルラー無線通信システムに適用することができる。多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムは、通信環境の変化に迅速に対応してネットワークを再構成することができ、無線網全体をより効率的に運用できる。例えば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムは、セルサービス領域を拡張させ、システム容量を増大させることができる。すなわち、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムは、基地局とＭＳとの間のチャネル状態が劣悪な場合に、基地局とＭＳとの間に中継局を設置して、中継局を介した中継経路を構成することによって、チャネル状態がより優れた無線チャネルをＭＳに提供できる。また、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムでは、通信状態が劣悪なセル境界地域に中継のための中継局を設置することによって、より高速のデータチャネルをＭＳに提供することができ、セルサービス領域を拡張させることができる。

ここで、基地局のサービス領域を拡大するための多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムの構造を説明する。

図２は、基地局のサービス領域を拡大するための多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムの構造を概略的に示す図である。

図２に示すように、多重ホップ中継無線通信システムは、多重セル構造を有し、すなわちセル２００とセル２４０とを有し、セル２００を管理する基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＳ）２１０と、セル２４０を管理する基地局２５０と、セル２００領域内に位置する複数のＭＳ２１１，２１３と、基地局２１０が管理するものの、セル２００領域の外の領域２３０に存在する複数のＭＳ２２１，２２３と、基地局２１０と領域２３０に存在するＭＳ２２１，２２３との間に多重ホップ中継経路を提供する中継局２２０と、セル２４０領域内に位置する複数のＭＳ２５１，２５３，２５５と、基地局２５０が管理するものの、セル２４０領域の外の領域２７０に存在する複数のＭＳ２６１，２６３と、基地局２５０と領域２７０に存在するＭＳ２６１，２６３との間に多重ホップ中継経路を提供する中継局２６０と、を含む。ここで、基地局２１０，２５０と中継局２２０，２６０及びＭＳ２１１，２１３，２２１，２２３，２５１，２５３，２５５，２６１，２６３との間の信号の送受信は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を使用して行われる。

次に、システムの容量を増大するための多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムの構造を説明する。

図３は、システムの容量を増大するための多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムの構造を概略的に示す図である。

図３に示すように、多重ホップ中継無線通信システムは、基地局３１０と複数のＭＳ３１１，３１３，３２１，３２３，３３１，３３３と、基地局３１０とＭＳ３１１，３１３，３２１，３２３，３３１，３３３との間の多重ホップ中継経路を提供する中継局３２０，３３０と、を含む。そして、基地局３１０、中継局３２０，３３０とＭＳ３１１，３１３，３２１，３２３，３３１，３３３との間の信号の送受信は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を使用して行われる。基地局３１０は、セル３００を管理する。セル３００の領域に含まれるＭＳ３１１，３１３，３２１，３２３，３３１，３３３と中継局３２０，３３０とは、基地局３１０と信号を直接送受信することができる。

しかしながら、一部のＭＳ３２１，３２３，３３１，３３３のように、セル３００のエッジの近くに位置した場合には、基地局３１０と一部のＭＳ３２１，３２３，３３１，３３３との間の直接リンクの受信信号対雑音比（ＳＮＲ：ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ、以下、ＳＮＲと略称する。）が低くなりうる。このとき、中継局３２０，３３０は、ＭＳ３２１，３２３，３３１，３３３に高速のデータの送信経路を提供することによって、ＭＳの有効送信率を高め、かつシステムの容量を増大させることができる。

ここで、図２又は図３の多重ホップ中継を使用する広帯域無線通信システムにおいて、中継局２２０，２６０，３２０，３３０は、サービス提供者により設置され、かつ予めこれら中継局の存在を知っている基地局２１０，２５０，３１０により管理される基盤施設中継局であるか、又は状況に応じて加入者端末機（ＳＳ又はＭＳ）又は中継局として動作するクライアント中継局でありうる。また、中継局２２０，２６０，３２０，３３０は、移動性のない固定中継局であるか、定住しない（ｎｏｍａｄｉｃ）特性を有する非定住型中継局（例：ノート型パソコン）であるか、又はＭＳのような移動性のある移動中継局でありうる。

一方、多重ホップ中継を使用するシステムにおいて、基地局は、自身が管理する中継局との通信及び中継局と端末との間の通信に対するスケジューリングを行うことができる。このように、基地局と中継局とが通信する中継リンク（Ｒｅｌａｙ ｌｉｎｋ）及び中継局と端末とが通信するアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）に対するスケジューリングをすべて基地局が行う場合に、かかるスケジューリングを中央集中スケジューリング（ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）という。これと対照的に、中継局が、基地局の関与無しに自身が管理する端末に対して直接スケジューリングを行う場合に、かかるスケジューリングを分散的スケジューリング（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）という。

一方、中継局は、自身が管理する端末のためのブロードキャストメッセージを直接生成（構成）することができる。ここで、システムが中央集中スケジューリングを行う場合に、中継局は、ブロードキャストメッセージの送信をスケジューリングするのに必要な情報を、基地局に通知しなければならない。

すなわち、システムが中央集中スケジューリングを採用し、中継局が直接ブロードキャストメッセージを構成する場合に、ブロードキャストメッセージの送信を支援するための基地局と中継局との間のシグナリング手順が定義されなければならない。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて中継局により構成されるブロードキャストメッセージのスケジューリングに必要な情報を中継局から基地局へ送信するための装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて中継局により構成されるブロードキャストメッセージに対するスケジューリング情報を基地局から中継局へ送信するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて中継局が直接ブロードキャストメッセージを構成する場合に、ブロードキャストメッセージの送信を支援するための基地局と中継局との間のシグナリング装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて中継局により構成されるブロードキャストメッセージのための帯域幅要請メッセージを中継局から基地局へ送信するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて中継局により構成されるブロードキャストメッセージに対する資源割り当てメッセージを基地局から中継局へ送信するための装置及び方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の一の側面によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の通信方法であって、端末に送信されるメッセージを構成する過程と、前記構成されたメッセージのスケジューリングに必要な情報を含むスケジューリング要請メッセージを基地局に送信する過程と、前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として前記構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを前記基地局から受信する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の一の側面によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局の通信方法であって、中継局により構成されたメッセージに対する情報を含むスケジューリング要請メッセージを前記中継局から受信する過程と、前記スケジューリング要請メッセージの情報を使用して、前記中継局により構成されたメッセージに対する送信領域を決定する過程と、前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として、前記中継局により構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを前記中継局に送信する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の側面によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局であって、端末に送信されるメッセージを構成し、該構成されたメッセージのスケジューリングに必要な情報を含むスケジューリング要請メッセージを生成するメッセージ生成部と、前記メッセージ生成部から出力されたスケジューリング要請メッセージを物理階層処理し、基地局に送信する送信部と、前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として前記構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを受信する受信部と、を備えることを特徴とする。

本発明のさらに他の側面によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局であって、中継局により構成されたメッセージに対する情報を含むスケジューリング要請メッセージを受信する受信部と、前記スケジューリング要請メッセージの情報を使用して、前記中継局により構成されたメッセージに対する送信領域を決定する制御部と、前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として、前記中継局により構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを生成するメッセージ生成部と、前記割り当てメッセージを物理階層処理して、前記中継局に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基地局と中継局との間のスケジューリングとメッセージ構成機能とを分離して行う場合に、中継局により構成されるメッセージのスケジューリングに必要な情報を基地局に提供し、基地局で決定したスケジューリング情報を中継局に提供するため、基地局と中継局、そして中継サービスを受ける端末との間のデータ処理の同期化を提供できるという利点がある。

以下、添付した図面を参照して、本発明の動作原理を詳細に説明する。下記で本発明を説明するに当たって、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする虞があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であり、これは、ユーザ、操作者の意図又は慣例などによって変わりうる。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行わなければならない。

以下、本発明は、多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおいて中央集中スケジューリング（ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）を使用し、中継局が直接ブロードキャストメッセージを構成する場合に、当該ブロードキャストメッセージの送信を支援するための基地局と中継局との間のシグナリング手順を提案する。

中継局は、該中継局がブロードキャストメッセージを送信するのに必要なアクセスダウンリンク（ａｃｃｅｓｓ ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ）の帯域量（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を要求する情報（帯域幅要求メッセージ）を基地局に送信する。これを受信した基地局は、当該中継局がアクセスリンクを介して端末（ＭＳ）に当該ブロードキャストメッセージを送信するのに必要な帯域量情報を把握してスケジューリングを行う。そして、基地局は、ブロードキャストメッセージの送信のためのスケジューリング情報を中継局に送信し、中継局は、このスケジューリング情報によって決められた時点及び領域により、該中継局自身が構成したブロードキャストメッセージを、端末らにブロードキャストする。

ここで、ブロードキャストメッセージは、例えば、システムパラメーター情報をブロードキャストするためのＤＣＤ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージ及びＵＣＤ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージ、隣接基地局／中継局の情報をブロードキャストするためのＮＢＲ−ＡＤＶ（ｎｅｉｇｈｂｏｒ ａｄｖｅｒｔｉｚｅｍｅｎｔ）メッセージ、レンジング応答（ＲＮＧ−ＲＳＰ：ｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージなどがありうる。

多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムは、例えば、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を採用する。そして、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を使用し、複数のサブキャリア（ｓｕｂ−ｃａｒｒｉｅｒ）を使用して物理チャネル信号を送信することによって、高速のデータ送信が実現可能となり、かつ多重セル（ｍｕｌｔｉ−ｃｅｌｌ）構造を介してＭＳの移動性を支援することができる。

以下、広帯域無線接続通信システムを例に挙げて説明するが、本発明は、多重ホップ中継方式を使用するあらゆるセルラー基盤の通信システムに対しても同様に適用されうる。

図４は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の動作手順を示している。

図４に示すように、まず中継局は、該中継局自身が中継サービスを提供する端末のためのブロードキャストメッセージを構成する（ステップＳ４０１）。ブロードキャストメッセージは、隣接基地局／中継局情報をブロードキャストするためのＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージ、中継局と端末との間のアクセスリンクのチャネル構成情報をブロードキャストするためのＤＣＤ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）あるいはＵＣＤ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージ、あるいはレンジング応答メッセージなどがありうる。ここで、ブロードキャストメッセージが端末に周期的に送信されるようにするために、ブロードキャストメッセージの送信周期は、中継局と基地局との間に事前に知られていると仮定する。ブロードキャストメッセージの送信周期を考慮して、中継局は、ブロードキャストメッセージを構成する動作を開始することができる。

端末に送信するブロードキャストメッセージを構成した後に、中継局は、当該ブロードキャストメッセージを送信するのに必要な帯域量情報を含むブロードキャストメッセージ帯域幅要請メッセージを基地局に送信する（ステップＳ４０３）。すなわち、中継局は、帯域幅要請メッセージを基地局に送信することによって、基地局にスケジューリングを要請する。ここで、ＢＭ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｅｓｓａｇｅ）帯域幅要請メッセージの構造を、下記の表１に示す。

表１を参照すると、ブロードキャストメッセージ帯域幅要請メッセージは、中継局により構成されたブロードキャストメッセージを送信するのに必要な帯域量情報（ＢＲ）、ブロードキャストメッセージに適用される変調及びコーディング情報に該当するＤＩＵＣ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｕｓａｇｅ Ｃｏｄｅ）情報、基地局により決定されたスケジューリング情報を通知するブロードキャストメッセージ割り当て（ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）メッセージを受信した場合に、該ブロードキャストメッセージ割り当てメッセージがブロードキャストメッセージ帯域幅要請メッセージに対応する応答メッセージであることを識別するためのトランザクション識別子（ＴＩＤ：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ））情報などを含む。

表１は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊの「ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＭＡＣ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｈｅａｄｅｒ ｔｙｐｅ ＩＩ」の構造（フォーマット）を用いてＢＭ帯域幅要請メッセージを構成した場合を示している。ＢＭ帯域幅要請メッセージは、ＭＡＣヘッダ（ｈｅａｄｅｒ）ではない一般的なメッセージ形態で構成されることもできる。

ブロードキャストメッセージ帯域幅要請メッセージを送信した後に、中継局は、このメッセージに対する応答として、ブロードキャストメッセージ割り当て（ＢＭ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）メッセージを基地局から受信する（ステップＳ４０５）。このＢＭ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｅｓｓａｇｅ）割り当てメッセージの構造を、下記の表２に示す。

表２を参照すると、ＢＭ割り当て（ＢＭ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）メッセージは、表１のＢＭ帯域幅要請メッセージに対応するトランザクション識別子（ＴＩＤ）情報と、ブロードキャストメッセージが送信されるフレーム番号（ｆｒａｍｅ ｎｕｍｂｅｒ）と、当該フレーム番号に該当するフレームにおいてブロードキャストメッセージが送信される領域情報（例えば、ＯＦＤＭＡ ｓｙｍｂｏｌ ｏｆｆｓｅｔ，Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ ｏｆｆｓｅｔ，Ｎｏ．ＯＦＤＭＡ Ｓｙｍｂｏｌｓ，及びＮｏ．ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ等）などを含む。

ＢＭ割り当てメッセージは、基地局が中継局に送信する中継領域マップ（Ｒ−ＭＡＰ）メッセージ、一般的なユニキャストメッセージ、あるいは拡張サブヘッダなどの形態で送信されうる。

中継局は、ＢＭ割り当てメッセージを分析し、ＢＭ割り当てメッセージに含まれたフレーム番号に該当する時点まで待機する（ステップＳ４０７）。すなわち、中継局は、現在のフレーム番号を検査して、ブロードキャストメッセージの送信時点に到達したか否かをチェックする（ステップＳ４０９）。そして、送信時点に到達した場合に、中継局は、自身が構成したブロードキャストメッセージを端末にブロードキャストする（ステップＳ４１１）。このとき、ブロードキャストメッセージは、ＢＭ割り当てメッセージに含まれた資源割り当て情報（ＯＦＤＭＡ ｓｙｍｂｏｌ ｏｆｆｓｅｔ，Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ ｏｆｆｓｅｔ，Ｎｏ．ＯＦＤＭＡ Ｓｙｍｂｏｌｓ，Ｎｏ．ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ等）に応じる領域から送信される。

図５は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局の動作手順を示している。

図５に示すように、まず基地局は、中継局からＢＭ帯域幅要請メッセージ（表１）を受信する（ステップＳ５０１）。続いて、基地局は、ＢＭ帯域幅要請メッセージを分析し、かかるＢＭ帯域幅要請メッセージに含まれた情報（ＤＩＵＣ等）を参照することにより、中継局で構成されたブロードキャストメッセージの送信時点及び領域（資源）を決定する（ステップＳ５０３）。

次に、基地局は、ブロードキャストメッセージの送信時点及び領域情報を含むＢＭ割り当てメッセージ（表２）を構成する。そして、基地局は、構成されたＢＭ割り当てメッセージを中継局に送信する（ステップＳ５０５）。

また、基地局は、ブロードキャストメッセージに対する資源割り当て情報（ＭＡＰ ＩＥ）を含むアクセスリンクマップ（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ ＭＡＰ）メッセージを構成する（ステップＳ５０７）。そして、基地局は、かかるアクセスリンクマップメッセージを中継局に送信する（ステップＳ５０９）。ここで、アクセスリンクマップメッセージは、中継局で構成されたブロードキャストメッセージに対する領域情報を含む。アクセスリンクマップメッセージを受信した中継局は、基地局によって指定された時間（時点）にアクセスリンクマップメッセージを端末に送信する。仮に、ＢＭ割り当てメッセージがブロードキャストメッセージの領域情報を含まずに、該当領域情報を含むＭＡＰ ＩＥのインデックス（すなわちアクセスリンクマップの何番目のＩＥに含まれているかの指示）を含んでいる場合には、中継局は、アクセスリンクマップを介して（すなわち、マップメッセージ（k= IE index）中のk番目のダウンリンクマップＩＥから）ブロードキャストメッセージの領域情報を確認することができる。マップメッセージに対する処理は、通常の処理に従うため、ここでは、詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局と中継局との間のシグナリング交換手順を示している。

まず、中継局２０は、ステップＳ６０１でアクセスリンク（Ａｃｃｅｓｓ Ｌｉｎｋ）を介して端末に送信されるブロードキャストメッセージを構成する。ここで、ブロードキャストメッセージは、例えば、ＤＣＤメッセージ、ＵＣＤメッセージ、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージ、及びＮＢＲ−ＡＤＶメッセージなどになりうる。

ブロードキャストメッセージを構成した後、中継局２０は、ステップＳ６０３で、かかるブロードキャストメッセージを送信するのに必要な帯域量情報を含むＢＭ帯域幅要請メッセージ（表１）を基地局１０に送信する。ここで、ＢＭ帯域幅要請メッセージは、ブロードキャストメッセージに適用される変調及びコーディング情報（例：ＤＩＵＣ）、ブロードキャストメッセージを送信するのに必要な帯域量情報（ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）などを含むことができる。

一方、基地局１０は、ステップＳ６０５で、中継局２０から受信されたＢＭ帯域幅要請メッセージの情報を使用して、中継局アクセスリンクスケジューリングを行い、かかるスケジューリング結果に基づいて、ブロードキャストメッセージを送信するための時点及び領域を決定する。

以後、基地局１０は、ステップＳ６０７で、ブロードキャストメッセージの送信時点及び領域の情報を含むＢＭ割り当てメッセージ（表２）を生成し、該生成されたＢＭ割り当てメッセージを中継局２０に送信する。また、基地局１０は、ステップＳ６０９で、アクセスリンクスケジューリング結果を有するアクセスリンクＭＡＰを生成し、該アクセスリンクＭＡＰを中継局２０に送信する。ここで、アクセスリンクＭＡＰは、ブロードキャストメッセージに対する割り当て情報（領域情報）を含む。

すると、中継局２０は、ステップＳ６１１で、アクセスリンクＭＡＰを、基地局１０により指示された時間（時点）に端末３０に中継送信する。また、中継局２０は、ステップＳ６１３で、自身が構成したブロードキャストメッセージを、ＢＭ割り当てメッセージの情報に従って該当する時点及び領域で端末３０にブロードキャストする。

図７は、本発明の実施の形態による基地局（又は中継局）のブロック構成を示している。ここで、同じインタフェースモジュール（通信モジュール）を有する基地局と中継局は、同じブロック構成を有するので、以下では、図７を参照して基地局と中継局の動作を説明することにする。また、以下では、ＴＤＤ−ＯＦＤＭＡシステムを仮定して説明する。しかしながら、本発明は、ＦＤＤ−ＯＦＤＭＡシステム、ＴＤＤとＦＤＤを共に使用するハイブリッドシステム、及び他の資源分割方式を使用するセルラー基盤のシステムにも容易に適用されることができる。

図７に示すように、本発明による基地局（あるいは中継局）は、ＲＦ受信機７０１、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）７０３、ＯＦＤＭ復調器７０５、復号化器７０７、メッセージ処理部７０９、制御部７１１、メッセージ生成部７１３、符号化器７１５、ＯＦＤＭ変調器７１７、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）７１９、ＲＦ送信機７２１、及びデュープレクサ７２３を備えて構成される。

図７に示すように、まずデュープレクサ７２３は、デュープレクス方式に従ってＲＦ送信機７２１から出力された送信信号を、アンテナを介して送信し、かかるアンテナからの受信信号をＲＦ受信機７０１に供給する。例えば、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式である場合に、デュープレクサ７２３は、送信区間（interval）の場合には、ＲＦ送信機７２１から出力された信号をアンテナを介して送信し、受信区間の場合には、アンテナを介して受信される信号をＲＦ受信機７０１に伝達する。

ＲＦ受信機７０１は、アンテナを介して受信されるＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をベースバンドアナログ信号に変換する。ＡＤＣ７０３は、ＲＦ受信機７０１からのアナログ信号をサンプルデータに変換して出力する。ＯＦＤＭ復調器７０５は、ＡＤＣ７０３から出力されるサンプルデータをＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理により周波数領域のデータに変換し、かかる周波数領域のデータから実際に受信しようとする副搬送波のデータを選択して出力する。

復号化器７０７は、ＯＦＤＭ復調器７０５からのデータを、予め定められた変調水準（ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）レベル）に応じて復調及び復号して出力する。

メッセージ処理部７０９は、復号化器７０７から入力される制御メッセージを分解して、その結果を制御部７１１に提供する。制御部７１１は、メッセージ処理部７０９から出力される情報に対する該当処理を行い、送信する情報を生成してメッセージ生成部７１３に提供する。ここで、制御部７１１が資源スケジューリングを行うものと仮定する。メッセージ生成部７１３は、制御部７１１から提供された各種情報を有するメッセージを生成して、物理階層の符号化器７１５に出力する。

符号化器７１５は、メッセージ生成部７１３からのデータを、予め定められた変調水準（ＭＣＳレベル）に応じて符号化及び変調して出力する。ＯＦＤＭ変調器７１７は、符号化器７１５から出力されたデータにＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を適用することによって、サンプルデータ（ＯＦＤＭシンボル）を出力する。ＤＡＣ７１９は、かかるサンプルデータをアナログ信号に変換して出力する。ＲＦ送信機７２１は、ＤＡＣ７１９から出力されたアナログ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して、かかるＲＦ信号をアンテナを介して送信する。

上述した構成において、制御部７１１は、プロトコル制御部であって、メッセージ処理部７０９及びメッセージ生成部７１３を制御する。すなわち、制御部７１１は、メッセージ処理部７０９及びメッセージ生成部７１３の機能を遂行することができる。本発明の説明において、これらを別途に構成したのは、これらの各機能を区別して説明するためである。したがって、実際に具現する場合に、これらすべてを制御部７１１で処理するように構成することができ、或いは、これらのうち一部のみを制御部７１１で処理するように構成することもできる。

また、制御部７１１は、プロトコル処理を行う際に、必要な情報を物理階層の該当構成部から提供されるか、又は物理階層の該当構成部に制御信号を発行する。

次に、図７の構成に基づいて、本発明による基地局及び中継局の動作をそれぞれ説明する。以下、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）階層で行われるシグナリング処理を中心に説明する。

まず、基地局の動作を説明すると、以下のとおりである。

メッセージ処理部７０９は、中継局から受信されるＢＭ帯域幅要請メッセージ（表１）を分析し、ＢＭ帯域幅要請メッセージから抽出された各種制御情報を制御部７１１に提供する。

制御部７１１は、メッセージ処理部７０９からＢＭ帯域幅要請メッセージの情報を入力し、かかるＢＭ帯域幅要請メッセージの情報を用いてＲＳアクセスリンクスケジューリングを行う。そして、制御部７１１は、かかるスケジューリング結果に応じてＲＳアクセスリンクを介して送信されるブロードキャストメッセージの送信時点及び領域を決定し、該決定された送信時点及び領域をメッセージ生成部７１３に提供する。

メッセージ生成部７１３は、ブロードキャストメッセージの送信時点及び領域情報を含むＢＭ割り当てメッセージ（表２）を生成し、該生成されたＢＭ割り当てメッセージを物理階層に伝達する。

また、制御部７１１は、ＲＳアクセスリンクスケジューリング結果をメッセージ生成部７１３に提供する。メッセージ生成部７１３は、ＲＳアクセスリンクスケジューリング結果を用いて中継局と端末とが通信するＲＳアクセスリンクＭＡＰメッセージを構成し、かかるＲＳアクセスリンクＭＡＰメッセージを物理階層に伝達する。ここで、ＲＳアクセスリンクＭＡＰメッセージは、ブロードキャストメッセージに対する割り当て情報（又は領域情報）を含む。

一方、メッセージ生成部７１３で生成されたメッセージは、物理階層において送信可能な形態に加工された後に、中継局に送信される。

次に、中継局の動作を説明すると、以下のとおりである。

制御部７１１は、アクセスリンクを介して端末に送信されるブロードキャストメッセージを構成する。ここで、ブロードキャストメッセージは、例えば、ＤＣＤメッセージ、ＵＣＤメッセージ、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージ、及びＮＢＲ−ＡＤＶメッセージなどになりうる。ブロードキャストメッセージを構成した後、制御部７１１は、ブロードキャストメッセージのスケジューリングに必要な情報を生成し、該生成された情報をメッセージ生成部７１３に提供する。

すると、メッセージ生成部７１３は、スケジューリングに必要な情報を含むＢＭ帯域幅要請メッセージ（表１）を生成し、該生成されたメッセージを物理階層に伝達する。以後、ＢＭ帯域幅要請メッセージは、物理階層でエンコードされて基地局に送信される。ここで、ＢＭ帯域幅要請メッセージは、ブロードキャストメッセージに適用される変調及びコーディング情報、ブロードキャストメッセージを送信するのに必要な帯域量情報などを含むことができる。

ＢＭ帯域幅要請メッセージに対する応答としてＢＭ割り当てメッセージが受信されると、メッセージ処理部７０９は、ＢＭ割り当てメッセージを分析し、ＢＭ割り当てメッセージから抽出された各種制御情報を制御部７１１に提供する。

すると、制御部７１１は、メッセージ処理部７０９から供給された制御情報を用いて、ブロードキャストメッセージの送信時点及び領域を決定する。そして、制御部７１１は、ブロードキャストメッセージが当該決定された時点及び決定された領域から端末に送信されうるように、対応する制御動作を行う。また、制御部７１１は、ブロードキャストメッセージの割り当て情報を含むＲＳアクセスリンクＭＡＰメッセージを基地局から受信し、ＲＳアクセスリンクＭＡＰメッセージが該当フレームから送信されるように、対応する制御動作を行う。メッセージ生成部７１３で生成されたブロードキャストメッセージは、制御部７１１の制御により物理階層に供給され、決定された時点及び決定された領域から送信されるようにエンコードされた後に、端末にブロードキャストされる。

以上説明したように、本発明の実施の形態は、中継局がブロードキャストメッセージを構成する場合にブロードキャストメッセージの送信を支援するための基地局と中継局との間のシグナリング手順について説明したが、中継局が構成するユニキャストメッセージの場合も、本発明を同様に適用することができる。

上述した通り、本発明は、基地局と中継局との間のスケジューリングとデータ構成機能を分離して行う場合に、中継局により構成されるメッセージのスケジューリングに必要な情報を基地局に提供し、基地局で決定したスケジューリング情報を中継局に提供するため、基地局と中継局、そして中継サービスを受ける端末間のデータ処理の同期化を提供できるという利点がある。

一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施の形態について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で、様々な変更が可能であることは勿論である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものにより決まらなければならない。

一般的なＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ通信システムの構造を概略的に示す図である。 基地局のサービス領域を拡大するための多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムの構造を概略的に示す図である。 システム容量を増大するための多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムの構造を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の動作手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局の動作手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局と中継局との間のシグナリング交換手順を示す図である。 本発明の実施の形態による基地局（又は中継局）のブロック構成を示す図である。

符号の説明

７０１〜７０７ 受信部
７１１ 制御部
７１３ メッセージ生成部
７１５〜７２１ 送信部

Claims (30)

1. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）の通信方法であって、
   端末に送信されるメッセージを構成する過程と、
   前記構成されたメッセージのスケジューリングに必要な情報を含むスケジューリング要請メッセージを基地局に送信する過程と、
   前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として、前記構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを前記基地局から受信する過程と、
   を含むことを特徴とする通信方法。
2. 前記構成されたメッセージは、ブロードキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、ユニキャストメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記構成されたメッセージは、ＤＣＤ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージ、ＵＣＤ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージ、ＮＢＲ−ＡＤＶ（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
4. 前記スケジューリング要請メッセージは、トランザクションＩＤ（ＴＩＤ：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、前記構成されたメッセージに適用される変調及びコーディング情報、前記構成されたメッセージを送信するのに必要な帯域量情報のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
5. 前記スケジューリング要請メッセージは、拡張ＭＡＣシグナリングヘッダタイプIIの構造を有することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
6. 前記割り当てメッセージは、前記構成されたメッセージの送信時点情報、前記スケジューリング要請メッセージのトランザクションＩＤのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
7. 前記構成されたメッセージの割り当て情報を含むＲＳアクセスリンクマップメッセージを前記基地局から受信する過程と、
   前記ＲＳアクセスリンクマップメッセージを端末に中継送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
8. 前記構成されたメッセージを、前記ＲＳアクセスリンクマップメッセージ内に設定された割り当て領域を介して前記端末に送信する過程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
9. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局の通信方法であって、
   中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）により構成されたメッセージに対する情報を含むスケジューリング要請メッセージを前記中継局から受信する過程と、
   前記スケジューリング要請メッセージの情報を用いて、前記中継局により構成されたメッセージに対する送信領域を決定する過程と、
   前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として、前記中継局により構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを前記中継局に送信する過程と、
   を含むことを特徴とする通信方法。
10. 前記中継局により構成されたメッセージは、ブロードキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、ユニキャストメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
11. 前記中継局により構成されたメッセージは、ＤＣＤメッセージ、ＵＣＤメッセージ、ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
12. 前記スケジューリング要請メッセージは、トランザクションＩＤ、前記構成されたメッセージに適用される変調及びコーディング情報、前記構成されたメッセージを送信するのに必要な帯域量情報のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
13. 前記スケジューリング要請メッセージは、拡張ＭＡＣシグナリングヘッダタイプIIの構造を有することを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
14. 前記割り当てメッセージは、前記構成されたメッセージの送信時点情報、前記スケジューリング要請メッセージのトランザクションＩＤのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
15. 前記中継局により構成されたメッセージの割り当て情報を含むＲＳアクセスリンクマップメッセージを生成する過程と、
    前記生成されたＲＳアクセスリンクマップメッセージを前記中継局に送信する過程と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
16. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）であって、
    端末に送信されるメッセージを構成し、該構成されたメッセージのスケジューリングに必要な情報を含むスケジューリング要請メッセージを生成するメッセージ生成部と、
    前記メッセージ生成部から出力されたスケジューリング要請メッセージを物理階層処理し、基地局に送信する送信部と、
    前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として、前記構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを受信する受信部と、
    を備えることを特徴とする中継局。
17. 前記構成されたメッセージは、ブロードキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、ユニキャストメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の中継局。
18. 前記構成されたメッセージは、ＤＣＤメッセージ、ＵＣＤメッセージ、ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の中継局。
19. 前記スケジューリング要請メッセージは、トランザクションＩＤ、前記構成されたメッセージに適用される変調及びコーディング情報、前記構成されたメッセージを送信するのに必要な帯域量情報のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の中継局。
20. 前記スケジューリング要請メッセージは、拡張ＭＡＣシグナリングヘッダタイプIIの構造を有することを特徴とする請求項１６に記載の中継局。
21. 前記割り当てメッセージは、前記構成されたメッセージの送信時点情報、前記スケジューリング要請メッセージのトランザクションＩＤのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の中継局。
22. 前記受信部は、前記構成されたメッセージの割り当て情報を含むＲＳアクセスリンクマップメッセージを前記基地局から受信し、
    前記送信部は、前記アクセスリンクのマップメッセージを端末に中継送信することを特徴とする請求項１６に記載の中継局。
23. 前記送信部は、前記構成されたメッセージを前記ＲＳアクセスリンクマップ内に設定された割り当て領域を介して端末に送信することを特徴とする請求項２２に記載の中継局。
24. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける基地局であって、
    中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）により構成されたメッセージに対する情報を含むスケジューリング要請メッセージを受信する受信部と、
    前記スケジューリング要請メッセージの情報を用いて、前記中継局により構成されたメッセージに対する送信領域を決定する制御部と、
    前記スケジューリング要請メッセージに対する応答として、前記中継局により構成されたメッセージを送信するための情報を含む割り当てメッセージを生成するメッセージ生成部と、
    前記割り当てメッセージを物理階層処理して前記中継局に送信する送信部と、を備えることを特徴とする基地局。
25. 前記中継局により構成されたメッセージは、ブロードキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、ユニキャストメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
26. 前記中継局により構成されたメッセージは、ＤＣＤメッセージ、ＵＣＤメッセージ、ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージのうち、何れか一つであることを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
27. 前記スケジューリング要請メッセージは、トランザクションＩＤ、前記構成されたメッセージに適用される変調及びコーディング情報、前記構成されたメッセージを送信するのに必要な帯域量情報のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
28. 前記スケジューリング要請メッセージは、拡張ＭＡＣシグナリングヘッダタイプIIの構造を有することを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
29. 前記割り当てメッセージは、前記中継局により構成されたメッセージの送信時点情報、前記スケジューリング要請メッセージのトランザクションＩＤのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
30. 前記メッセージ生成部は、前記中継局により構成されたメッセージの割り当て情報を含むＲＳアクセスリンクマップメッセージを生成し、
    前記送信部は、前記ＲＳアクセスリンクのマップメッセージを物理階層処理し、該処理後のＲＳアクセスリンクのマップメッセージを前記中継局に送信することを特徴とする請求項２４に記載の基地局。

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