JP2009081513A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シグナリング量を削減し、移動局の送信回数を軽減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】中継局１は移動局１０から中継局１間の回線品質劣化を検出すると、基地局へ品質劣化を報告する。また、同時に移動局１０へ共通CH(F4)を使用するように指示を出す。共通CHを使用するように指示された移動局１０は、データを共通CHへ送信する。各中継局１，２，３は、共通CHの信号を検出して、信号を検出できると、基地局へデータを中継する。ここで、信号を検出できた中継局１，２，３が複数局で同一の信号を基地局へ中継するので、協同中継となる。また、それぞれ移動局１０から中継局１，２，３間の回線品質を測定して基地局へ報告する。基地局は、各中継局１，２，３の回線品質から、どの中継局と接続させるかを決定し、接続先へ接続依頼を送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動局と基地局との間の通信を、前記基地局が定めたスケジューリングにしたがって複数の中継局が中継する無線通信システムに係る無線通信装置および無線通信方法に関する。

近年、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、静止画像データ、動画像データ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、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る。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、各基地局のカバーエリアを拡大させるために、基地局と無線通信移動局装置（以下、移動局と省略する）との間に無線通信中継局装置（以下、中継局と省略する）を設置し、基地局と移動局との間の通信を中継局を介して行う中継送信技術が検討されている。中継局がどの基地局と接続するか選択する方法として、基地局との間の回線品質を測定して、品質の最も良い基地局にハンドオーバする技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、中継時の誤り率特性を向上させる技術として、複数の中継局が同時に中継をする協同中継という技術がある。協同中継では、ダイバーシチ効果により、誤り率特性を向上することができる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−５３６０７号公報 特表２００７−５００４８２号公報

しかしながら、中継局が基地局との間の回線品質を測定して、品質の最も良い基地局にハンドオーバする技術を中継局と移動局間に適用すると、移動局では回線品質を測定する中継局数が多く、回線品質測定のためのリソースが増加し、測定するリソースを通知するシグナリングも増加するので、ハンドオーバまでに時間がかかるという課題がある。

また、中継時の誤り率特性を向上させるために常に協同中継を実施すると、誤り率特性は向上するが、占有する中継局が増え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、シグナリング量を削減し、移動局の送信回数を軽減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装置は、移動局と基地局との間の通信を、前記基地局が定めたスケジューリングにしたがって複数の中継局が中継する無線通信システムにおいて、前記中継局として機能する無線通信装置であって、前記移動局との間で使用しているチャネルの回線品質の劣化を判定する品質劣化判定部と、前記回線品質の劣化を検知した場合に、前記移動局と前記複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能な共通チャネルで通信するように前記移動局へ指示する共通ＣＨ使用指示部と、前記移動局から前記共通チャネルを使用して送信された信号を受信する無線受信部と、前記無線受信部で受信した信号の回線品質を測定する回線品質測定部と、前記回線品質測定部で測定した結果を前記基地局へ送信する第一の無線送信部と、を備える。

上記構成によれば、中継局の指示を受けた移動局が共通チャネルを使用して信号を送信することにより、一度に複数の中継局が当該信号を受信可能となるため、移動局と一中継局間の回線品質が劣化し回線品質の良い他の中継局へハンドオーバする場合において、ハンドオーバ先の中継局を決定するために移動局から各中継局へ信号を順次送信させる必要がなくなり、シグナリング量の削減と移動局の送信回数軽減が可能となる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記無線受信部で受信した信号を前記基地局へ中継する第二の無線送信部を備える。

上記構成によれば、シグナリング量の削減と移動局の送信回数軽減を実現しながら、移動局からの信号を中継できる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記移動局から前記共通チャネルを使用して送信された信号が、参照信号であるものである。

上記構成によれば、移動局が参照信号だけを送信し、中継局は信号の中継を行わないため、中継量を削減することができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記共通チャネルが、ディストリビューティッドに配置されたチャネルであるものである。

上記構成によれば、共通チャネルが複数のチャネルに分散されるため、ダイバーシチ効果を得られる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記共通チャネルが、予め定められた周波数ホッピングパターンに従って配置されたチャネルであるものである。

上記構成によれば、共通チャネルが複数のチャネルに分散されるため、ダイバーシチ効果を得られる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記共通チャネルで使用するＭＣＳ（Modulation and coding scheme）が、予め定められたものである。

上記構成によれば、シグナリングなしで同一ＭＣＳを使用できるため、ＭＣＳを通知するためのシグナリングが不要となる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記共通チャネルが、前記基地局との間の専用チャネルを、前記移動局との間の通信に割り当てたものである。

上記構成によれば、共用チャネルの使用頻度が低いときに、専用チャネルとして有効利用できる。

また、本発明に係る無線通信装置は、前記第二の無線送信部が、前記無線受信部で受信した信号を前記基地局へ非再生中継するものである。

上記構成によれば、再生中継する場合と比べて、中継局での処理を少なくでき、遅延を短くできる。

また、本発明に係る無線通信方法は、第１および第２の中継局が移動局と基地局との間の通信を中継する無線通信方法であって、前記第１の中継局が前記移動局との特定チャネルの回線品質の劣化を検出した場合に、前記基地局へ前記特定チャネルの回線品質の劣化を報告し、前記移動局へ、前記移動局と前記複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能な共通チャネルで通信するように指示するステップと、前記移動局が、前記共通チャネルでデータを送信するステップと、前記第１および第２の中継局が、前記移動局から前記共通チャネルで送信されたデータを前記基地局へ中継し、前記移動局との前記共通チャネルの回線品質を測定して前記基地局へ報告するステップと、前記基地局が、前記第１および第２の中継局との前記共通チャネルの回線品質から、前記移動局をどの中継局と接続させるかを決定し、決定した中継局に接続依頼を送信するステップと、を有する。

上記構成によれば、共通チャネルにより各中継局が同時に信号を受信し回線品質を測定できるとともに、基地局でデータをダイバーシチ受信することができるので受信利得を上げることができる。また、移動局が共通チャネルでデータを送信することで、中継局との回線品質が劣化した移動局と他の中継局間の回線品質を測定できるため、シグナリング量の削減と移動局の送信回数軽減が可能となり、迅速なハンドオーバを実現できる。

また、本発明に係る無線通信方法は、前記第１および第２の中継局と前記基地局との間の複数の専用チャネルを、複数の共通チャネルに設定するステップと、前記複数の共通チャネルをホッピングするステップと、を有する。

上記構成によれば、共通チャネルと専用チャネルを兼用するので、共通チャネルとして用意したチャネルを中継局から基地局間の通信に使用できる。また、共通チャネル兼専用チャネルをホッピングすることにより、専用チャネルとして使用するときも、移動局が連続して共通チャネルに送信するときも、周波数ダイバーシチ利得を得ることができる。

また、本発明に係る無線通信方法は、前記中継局が、前記移動局から前記共通チャネルで送信されたデータを非再生中継するステップを有する。

上記構成によれば、共通チャネルで送信されたデータを非再生中継するので、中継時に変復調、誤り訂正復号、符号化をするものと比較して、中継局での遅延量が短くなる。また、誤り訂正復号では誤りのため再符号化できない信号であっても、非再生中継では中継することができるので、基地局でのダイバーシチ効果が高くなる。また、共通チャネルだけは全てのタイミングで受信状態とすることができるので、どのフレームタイミングで移動局が送信しても、中継局が中継できるという利点もある。

さらに、本発明に係る無線通信方法は、第１および第２の中継局が移動局と基地局との間の通信を中継する無線通信方法であって、前記第１の中継局が、前記移動局との特定チャネルの回線品質の劣化を検出した場合に、前記基地局へ前記特定チャネルの回線品質の劣化を報告し、前記移動局へ、前記移動局と前記複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能な共通チャネルで通信するように指示するステップと、前記移動局が、前記共通チャネルで、前記第１および第２の中継局との間であらかじめ定められている参照信号を送信するステップと、前記第１および第２の中継局が、前記移動局から送信された前記参照信号を検出し、前記移動局との前記共通チャネルの回線品質を測定して前記基地局へ報告するステップと、前記基地局が、前記第１および第２の中継局との前記共通チャネルの回線品質から、前記移動局をどの中継局と接続させるかを決定し、決定した中継局に接続依頼を送信するステップと、を有する。

上記構成によれば、移動局が共通チャネルに参照信号だけを送信するので、共通チャネルに必要な帯域が小さくなり、共通チャネルの割り当てを小さくすることができる。

本発明によれば、中継局の指示を受けた移動局が共通チャネルを使用して信号を送信することにより、一度に複数の中継局が当該信号を受信可能となるため、移動局と一中継局間の回線品質が劣化し回線品質の良い他の中継局へハンドオーバする場合において、ハンドオーバ先の中継局を決定するために移動局から各中継局へ信号を順次送信させる必要がなくなり、シグナリング量の削減と移動局の送信回数軽減が可能となる。

（実施の形態1）
本実施の形態では、移動局と基地局との間の通信を、前記基地局が定めたスケジューリングにしたがって複数の中継局（無線通信装置）が中継する無線通信システムにおいて、複数の中継局が同時に中継する共通チャネル、すなわち移動局と複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能なチャネル（以下ＣＨと略称する）を設けて、中継局が移動局から中継局間の回線が劣化したことを検知すると、移動局へ共通CHを使用するように指示する。移動局が共通CHを使用すると、複数の中継局が同時にデータを中継することができ、かつ回線品質を測定することができる。

図１は、本発明の各実施の形態に係る移動体通信システムの構成を示す。図１に示すように、中継局１，２，３が使用するリソースは周波数で分割されており、移動局１０は中継局間を移動（図１では中継局１から中継局２）すると、接続する中継局を変更するハンドオーバをする。

したがって、中継局１，２，３ごとに使用する周波数リソースが異なると、ハンドオーバの際、周波数リソースを変更する必要がある。中継局１ではF1を使用し、中継局2ではF2を使用し、中継局3ではF3を使用する。図では省略しているが、各中継局１，２，３は基地局と接続しており、中継局１，２，３は移動局１０から受信した信号を基地局へ中継し、また基地局から受信した信号を移動局１０へ中継する。

なお、以下の各実施の形態における中継局１，２，３は予め設置された中継局でもよいし、アドホック網のように他の移動局を中継局として利用してもよい。

図２は、シーケンス図を示す。このシーケンス図を用いて全体処理について説明する。本実施の形態では、共通CHとしてF４を設ける。移動局１０は中継局１に接続している。中継局１は、移動局１０から中継局１間の回線品質劣化を検出すると、基地局へ品質劣化を報告する。また中継局１は、同時に移動局１０へ共通CH(F4)を使用するように指示を出す（共通CH指定）。

共通CHを使用するように指示された移動局１０は、データを共通CHへ送信する。各中継局１，２，３は、共通CHの信号（データ）を検出して、信号を検出できると、基地局へデータを中継する。ここで、信号を検出できた中継局１，２，３が複数局で同一の信号を基地局へ中継するので、協同中継となる。

また、各中継局（中継局１，２，３）は、それぞれ移動局１０から中継局１，２，３間の回線品質を測定して基地局へ報告する。図では、中継局１、中継局２、中継局３の3つの中継局が共通CHの信号を検出できたので、3つの中継局１，２，３でデータを協同中継し、3つの中継局１，２，３がそれぞれ測定結果を基地局へ報告する。

基地局は、共通CHの信号を検出できると、データを受信し、中継局１，２，３から中継されたデータと合成して、信号を復号する。また、基地局も中継局１，２，３と同様に移動局１０から基地局間の回線品質を測定する。

基地局は、各中継局１，２，３から報告された回線品質および基地局で測定した回線品質から、どの中継局または基地局と接続させるかを決定し、接続先へ接続依頼を送信する。図では、中継局３がハンドオーバ先として決定されたので、中継局3へ接続依頼を送信する。中継局3は、移動局１０へ接続を通知する。

このように、共通CHを設けると、各中継局１，２，３が同時に回線品質を測定できるという利点と、さらに、基地局でデータをダイバーシチ受信することができるのでデータの受信利得を上げられるという利点がある。

さらに、共通CHは、ディストリビューティッド(distributed)させて配置すると、周波数ダイバーシチ効果も得ることができる。図３に共通CHをディストリビューティッドさせて配置したフレームフォーマットを示す。フレーム１では共通CHがF4、F8、F12、F16に配置されている。

また、次のフレーム２で、中継局から基地局へ中継データが送信される中継用共通CHがF9に指定されている。本例のように、移動局から中継局間で使用される共通CHと中継用共通CHとは異なるCHに配置されてもよい。

また、中継局で、受信信号から基地局へ送信する信号に再変調、再符号化をするときにMCS (Modulation and coding scheme)を変更しても良い。本例では、共通CH用(移動局から中継局)に割り当てたMCSと、中継用共通CH(中継局から基地局)に割り当てたMCSとが異なり、4つの共通CHで送信されたものが1つの中継用共通CHにまとめられて中継されている。

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。図４に示す中継局装置は、アンテナ２７，２８、無線受信部２６、信号分離部２４、品質劣化判定部２１、共通ＣＨ使用指示部２０、信号検出部２２、回線品質測定部２３、無線送信部２５、復調部１８，１９、誤り訂正復号部１４，１５、誤り検出部１１、誤り訂正符号化部１２，１３、および変調部１６，１７を備える。

無線受信部２６は、移動局１０からの信号および基地局からの信号をアンテナ２８を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施して信号分離部２４に出力する。信号分離部２４では、共通CHの信号と、それ以外の信号とを分離する。共通CH以外の信号は、信号分離部２４から復調部１８と品質劣化判定部２１に出力され、共通CHの信号は、信号検出部２２に出力される。共通CH以外の信号が入力された品質劣化判定部２１では、受信信号の受信品質を測定して、品質が劣化している場合、共通CH使用指示部２０へ出力する。共通CH使用指示部２０は、品質劣化判定部２１からの入力があると、移動局へ共通CHの使用を指示するための信号（共通CH使用指示信号）を生成して、無線送信部２５へ出力する。

復調部１８は、移動局からの信号および基地局からの信号（共通CH以外の信号）を復調して誤り訂正復号部１４に出力する。誤り訂正復号部１４は、移動局からの信号および基地局からの信号を誤り訂正復号して誤り訂正符号化部１３に出力する。

誤り訂正符号化部１３は、移動局からの信号および基地局からの信号を再び誤り訂正符号化して変調部１７に出力する。変調部１７は、移動局からの信号および基地局からの信号を再び変調して無線送信部２５に出力する。無線送信部２５は、変調後の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２７から基地局へ中継送信する。

信号検出部２２では、共通CHに信号が送信されたかどうかを検出する。信号の検出は、共通CHの受信電力を測定して、予め定められたしきい値と比較をすることにより行う。信号を検出すると、復調部１９と回線品質測定部２３へ当該信号を出力する。復調部１９、誤り訂正符号部１５、誤り訂正符号化部１２、変調部１６は前述のブロックと同一の動作を行う。

誤り検出部１１では、誤り訂正復号部１５で誤り訂正復号した信号に誤りがあるかどうかを検出する。誤り検出部１１は、誤りがあると判定すると、中継を中止する。誤りがないと、誤り検出部１１は、信号を誤り訂正符号化部１２へ出力する。回線品質測定部２３では、受信信号の回線品質を測定して、レベル化する。そして回線品質測定部２３は、レベル化した結果を無線送信部２５へ出力する。

図５は本実施の形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。図５に示す移動局装置は、アンテナ４１，４２、無線受信部４０、共通CH割り当て部３８、無線送信部３９、復調部３７、誤り訂正復号部３４、バッファ３１、誤り訂正符号化部３２，３３、変調部３５，３６を備える。図４の中継局のブロックと同一の部分については説明を省略する。

バッファ部３１は、無線受信部４０で受信した送信信号をバッファしておき、中継局または基地局から、共通CH使用指示信号を受信すると、バッファしておいた信号を誤り訂正符号化部３３へ出力する。共通CH 割り当て部３８は、中継局または基地局から、共通CH使用指示信号を受信すると、信号を共通CHに割り当て、無線送信部３９へ出力する。

このように、本実施の形態によれば、移動局が共通CHでデータを送信することで、中継局との回線品質が劣化した移動局の他の中継局との回線品質を測定でき、次の接続先を探索する時間を短縮することができる。また、次の接続先を探している間、複数の中継局が協同中継で移動局の信号を中継することができるので、基地局での受信品質が向上する。

なお、共通CHで受信した信号を中継共通CHで中継するときに使用するMCSは予め基地局から通知されてもよい。共通CHで受信した信号を中継共通CHで中継するときに使用するMCSは、共通CHで受信した信号のMCSからN段階(Nは予め定められた自然数)大きいレベルに設定する。大きいレベルとは、MCSの多重度が高いことを示す。

中継局は、自局の送信CHに隣接する共通CHについては、受信しなくてもよい。これは回り込みの影響を防ぐためである。さらに、複数の共通CHにシステマティックビットを挿入してもよい。これにより、共通CHを全て受信できなくても、中継用の信号を生成できる。

上記説明では、誤り検出結果で誤りがなければ中継用共通CHで中継するとしたが、誤りがある場合、非再生信号を中継するとしてもよい。この場合、中継用共通CHとして、再生中継用のCHと非再生中継用のCHとを別に設ける。これは、非再生中継信号は、MCSを変えられないからである。

共通CHで受信した移動局からの信号の受信品質が高い中継局と、低い中継局とで中継するCHを変えてもよい。また、全ての中継局が共通CHを受信できるように、全ての中継局が受信状態になるフレームを設定して、そのフレーム内に共通CHを配置しても良い。

移動局は、HARQ(Hybrid Auto Repeat reQuest)の再送途中であっても、共通CHの使用を指示されたら、再送回数をリセットして、最初から再送する。また、再送方式をインクリメンタルリダンダンシー（IR）からチェイスコンバイニング(CC)に変更しても良い。

（実施の形態2）
本実施の形態では、共通CHと、中継局から基地局間で使用する専用CH（自局（例えば、中継局ＲＳ１）のみが使用するＣＨ）とを兼用するところが実施の形態１と異なる。実施の形態１では、共通ＣＨを新たに（別の周波数で）用意したのに対し、本実施の形態では、通常（中継局から基地局間の送信に）使用しているＣＨを共通ＣＨとして使う。本実施の形態では、周波数帯域を有効利用できる。また、本実施の形態では、共通CHをホッピングする。

中継局は、共通CH兼専用CHで基地局へ信号を中継する。中継局が移動局から送信された信号の受信品質の劣化を検知すると、中継局は、移動局へ自局に割り当てられている共通CH兼専用CHで送信するように指示する。

当該指示を受けた移動局は、データを共通CH兼専用CHへ送信する。各中継局は、他の中継局に割り当てられている専用CH（すなわち共通CH兼専用CH）で送信された信号を受信しており、移動局からの信号を検知すると、検知した信号を基地局へ中継する。

図６は、本実施の形態のフレーム構成例を示す。共通CH兼専用CHは、F4,F8,F12,F16である。各中継局が使用する共通CH兼専用CHは予め定められたホッピングパターンにより、時刻によって変化する。

時刻１では、中継局１がF4、中継局2がF8、中継局3がF12、中継局4がF16を使用しており、時刻2では、中継局4がF4、中継局1がF8、中継局2がF12、中継局3がF16を使用している。このように、時刻によって使用するCHが変化する。また、各中継局は、時刻１で受信、時刻２で送信（中継）、時刻３で受信、時刻４で送信（中継）を繰り返す。なお、バリエーションとして、時刻１、時刻２、時刻３、時刻４、・・で、受信、受信、受信、送信、・・してもよい。

中継局は、自局に割り当てられている共通CH兼専用CHのホッピングパターンを、回線品質の劣化を検出した移動局へ通知する。以下、時刻1を例に説明する。時刻１において、中継局１に接続している回線品質が劣化した移動局は、中継局１に割り当てられているF4を使用してデータを送信する。

一方、時刻１において、中継局２、３、４は、自局以外の他の中継局に割り当てられている共通CH兼専用CHを受信して、移動局からの信号を検出する。例えば中継局２は、時刻１における中継局２用の共通CH兼専用CHがF8なので、F8以外のF4、F12、F16の共通CH兼専用CHを受信する。

ここで、F4で信号を検知すると、F4が中継局１に割り当てられている共通CH兼専用CHであるとわかっているので、中継局は、次のタイミングの時刻2で、中継局1に割り当てられている共通CH兼専用CHであるF8を使用して、データを基地局へ中継する。

また、さらに次のタイミングの時刻３では、中継局１に割り当てられている共通CH兼専用CHがF12なので、F12で移動局は送信する。中継局は、時刻3でF12で受信した信号を時刻４で中継局１に割り当てられているF16で中継する。なお、中継には、F5など、共通CH兼専用CH（F4,F8,F12,F16）以外のチャネルを使用しても良い。

図７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７に示す中継局装置は、図4に示した共通CH使用指示部２０の代わりにホッピングパターン通知部５４を備える点と、信号検出部５６の機能が実施の形態１と異なる。図４と同一のブロックは説明を省略する。ホッピングパターン通知部５４では、品質劣化判定部５５で、品質が劣化したと判定されると、中継局に割り当てられている共通CH兼専用CHのホッピングパターンを通知する信号を生成し、無線送信部５９へ出力する。

信号検出部５６では、共通CHに送信された信号が、移動局から送信されたものか、他の中継局から送信されたものかどうかを検出する。この検出は、受信電力をしきい値と比較することにより行う。受信電力がしきい値以上であれば、移動局からの信号であると判断する。検出対象の信号が他の中継局から基地局への信号であれば、指向性をもって送信されているので、中継局での受信電力は低くなるからである。無線送信部５９では、基地局へ送信する信号に対しては、信号に重み付けを行い、指向性をもって送信する。

このように、本実施の形態では、共通CHと専用CHを兼用するので、共通CHとして用意したCHを、中継局から基地局間の通信に使用できる。また、共通CH兼専用CHがホッピングしているので、専用CHとして使用するときも、移動局が連続して共通CHに送信するときも、周波数ダイバーシチ利得を得ることができる。

なお、中継局で、共通CH兼専用CHに送信された信号が、中継局から送信されたものか、移動局から送信されたものかを判断する方法として、信号のヘッダ部分に識別子を付加して移動局が送信できるようにしても良い。

中継局で、共通CH兼専用CHに送信された信号が、中継局から送信されたものか、移動局から送信されたものかを判断する方法として、移動局が共通CH兼専用CHに送信する際のMCSを定めておき、受信信号のMCSで判断するようにしても良い。

移動局が共通CH兼専用CHに送信するとき、例では、1フレーム送信した後に、中継局が中継しているが、Nフレーム送信した後に、中継局が中継してもよい。このとき、ホッピングパターンによって、フレームごとに異なるCHで送信し、それを受信した中継局は、CHごとの回線品質を基地局へ報告する。また、中継局が基地局へ平均値を報告するようにしても良い。これによれば、複数のCHの回線品質を測定できる。ホッピングパターンは、数フレームごとに変化しても良い。

（実施の形態3）
本実施の形態では、中継局は、共通CHに送信された信号を非再生中継する。非再生中継とは、受信信号を、復号や誤り訂正などをせずに、増幅して送信する中継方法である。

中継局は、共通CHに信号が送信されたことを検知すると、信号を増幅して、同一周波数のまま中継する。その後、受信信号の受信品質を測定して、測定結果を基地局へ送信する。

図８は、シーケンス図を示す。このシーケンス図を用いて全体処理について説明する。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、共通CHとしてF４を設ける。移動局はもともと中継局１に接続していたとする。

中継局１は品質劣化を検出すると、中継局１は基地局へ品質劣化を報告し、移動局へ共通CH(F4)を使用するように指示を出す。共通CHを使用するように指示された移動局は、データを共通CHへ送信する。

各中継局は、共通CHの信号を検出して、信号を検出できると、基地局へデータを非再生中継する。非再生中継では変復調、誤り訂正復号、符号化をしないので、小さな遅延で中継できる。また、CHの変更をしないので、受信した共通CHと同じCHで中継する。ここで、信号を検出できた複数の中継局が基地局へ中継するので、協同中継となる。

また、各中継局は、それぞれ移動局から中継局間の回線品質を測定して基地局へ報告する。基地局は、共通CHの信号を検出できると、データを受信し、中継局から中継されたデータと合成して、信号を復号する。

また、基地局も中継局と同様に移動局から基地局間の回線品質を測定する。基地局は、各中継局および基地局での回線品質から、どの中継局または基地局と接続させるかを決定し、接続先へ接続依頼を送信する。図８では、中継局３が選択されたので、中継局3へ接続依頼を送信する。中継局3は、移動局へ接続を通知する。

非再生中継で中継すると、実施の形態１のように、変復調、誤り訂正復号、符号化をするものと比較して、中継局での遅延量が少ないという利点と、誤り訂正復号する場合には誤りがあり再符号化できない信号であっても、中継することができるので、基地局でのダイバーシチ効果が高くなる。

図９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9に示す中継局装置は、実施の形態１（図4）と比較して、復調部１９、誤り訂正復号部１５、誤り検出部１１、誤り訂正符号化部１２、および変調部１６を備えず、増幅部６７を備える点と、信号検出部７２の機能が異なる。図４と同一のブロックは説明を省略する。信号検出部７２では、共通CHの受信電力をしきい値と比較し、しきい値以上であれば増幅部６７へ出力する。増幅部６７では、受信信号を予め決められた増幅率で増幅し、無線送信部７５へ入力する。

このように、本実施の形態では、復調、誤り訂正復号、符号化をするものと比較して、中継局での遅延量が少ないという利点と、誤り訂正復号すると、誤りがあり再符号化できない信号であっても、中継することができるので、基地局でのダイバーシチ効果が高くなるという利点がある。また、共通CHだけは全てのタイミングで受信状態とすることができるので、どのフレームタイミングで移動局が送信しても、中継局が中継できるという利点もある。

なお、移動局は共通CHに送信する場合、接続している中継局に固有に割り当てられているスクランブリングコードをかけて送信して、他の中継局に接続している移動局からの信号と分離できるようにしても良い。また、本実施の形態では、中継局が移動局へ共通CHを使用するように指示を出したが、基地局が移動局へ共通CHを使用するように指示してもよい。

また、移動局は、共通CHに送信する場合、基地局と直接送信するためのフォーマット、ヘッダで送信してもよい。また、共通CHは他のCHと分離しやすいように、基地局の持つシステム帯域の端に配置するとよい。または上りCHと下りCHの境に共通CHを配置してもよい。

（実施の形態4）
本実施の形態では、共通CHに移動局が参照信号を送信する。中継局は、共通CHに送信された信号を検知すると回線品質を測定して測定結果を基地局へ送信する。基地局は、報告された回線品質から、どの中継局に接続させるかを決定する。共通CHに参照信号だけを送信するので、共通CHに必要な帯域が小さくなるという効果がある。

図１０はシーケンス図を示す。このシーケンス図を用いて全体処理について説明する。実施の形態１と同様に、共通CHとしてF４を設ける。移動局はもともと中継局１に接続していたとする。

中継局１は、移動局から中継局１間の回線品質の劣化を検出すると、基地局へ品質劣化を報告し、移動局へ共通CH(F4)を使用するように指示を出す。共通CHを使用するように指示された移動局は、参照信号を共通CHへ送信する。参照信号は、あらかじめ中継局、移動局間で定められている信号である。

各中継局は、共通CHの参照信号を検出して、信号を検出できると、移動局から中継局間の回線品質を測定して基地局へ報告する。基地局も中継局と同様に移動局から基地局間の回線品質を測定する。

基地局は、各中継局および基地局での回線品質から、どの中継局または基地局と接続させるかを決定し、接続先へ接続依頼を送信する。図１０では、中継局３が選択されたので、中継局3へ接続依頼を送信する。中継局3は、移動局へ接続を通知する。

図１１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１１に示す中継局装置は、実施の形態１（図４）と比較して、復調部１９、誤り訂正復号部１５、誤り検出部１１、誤り訂正符号化部１２、および変調部１６を備えず、参照信号生成部８１を備える点が異なる。図４と同一のブロックは説明を省略する。参照信号生成部８１では、信号検出部８８で信号を検出すると、参照信号を生成して、無線送信部９１へ入力する。このように、本実施の形態では、移動局が共通CHに参照信号だけを送信するので、共通CHの割り当てを小さくすることができる。

なお、共通CHは、実施の形態１のようにディストリビューティッドされて配置しても良いし、実施の形態2のようにホッピングされて配置してもよい。また、セル内の全ての中継局が、受信状態になるスロットを設けて、そのスロットに共通CHを配置してもよい。また、共通CHの参照信号と、他の参照信号は、符号で分割されてもよい。

本発明は、シグナリング量を削減し、移動局の送信回数を軽減することができる無線通信装置および無線通信方法として利用可能である。

本発明の各実施の形態に係る移動体通信システムの構成を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る無線中継方法のシーケンス図 本発明の第１の実施の形態に係る無線中継方法のフレーム構成を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る中継局装置のブロック図 本発明の第１の実施の形態に係る移動局装置のブロック図 本発明の第２の実施の形態に係る無線中継方法のフレーム構成を示す図 本発明の第２の実施の形態に係る中継局装置のブロック図 本発明の第３の実施の形態に係る無線中継方法のシーケンス図 本発明の第３の実施の形態に係る中継局装置のブロック図 本発明の第４の実施の形態に係る無線中継方法のシーケンス図 本発明の第４の実施の形態に係る中継局装置のブロック図

符号の説明

１，２，３ 中継局
１０ 移動局
１１，４５ 誤り検出部
１２，１３，３２，３３，４６，４７，６５，８２ 誤り訂正符号化部
１４，１５，３４，４８，４９，６６，８３ 誤り訂正復号部
１６，１７，３５，３６，５０，５１，６８，８４ 変調部
１８，１９，３７，５２，５３，６９，８５ 復調部
２０，７０，８６ 共通ＣＨ使用指示部
２１，５５，７１，８７ 品質劣化判定部
２２，５６，７２，８８ 信号検出部
２３，５７，７３，８９ 回線品質測定部
２４，５８，７４，９０ 信号分離部
２５，３９，５９，７５，９１ 無線送信部
２６，４０，６０，７６，９２ 無線受信部
２７，２８，４１，４２，６１，６２，７７，７８，９３，９４ アンテナ
３１ バッファ
３８ 共通ＣＨ割り当て部
５４ ホッピングパターン通知部
６７ 増幅部
８１ 参照信号生成部

Claims (12)

1. 移動局と基地局との間の通信を、前記基地局が定めたスケジューリングにしたがって複数の中継局が中継する無線通信システムにおいて、前記中継局として機能する無線通信装置であって、
   前記移動局との間で使用しているチャネルの回線品質の劣化を判定する品質劣化判定部と、
   前記回線品質の劣化を検知した場合に、前記移動局と前記複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能な共通チャネルで通信するように前記移動局へ指示する共通ＣＨ使用指示部と、
   前記移動局から前記共通チャネルを使用して送信された信号を受信する無線受信部と、
   前記無線受信部で受信した信号の回線品質を測定する回線品質測定部と、
   前記回線品質測定部で測定した結果を前記基地局へ送信する第一の無線送信部と、
   を備える無線通信装置。
2. 請求項１記載の無線通信装置であって、
   前記無線受信部で受信した信号を前記基地局へ中継する第二の無線送信部を備える無線通信装置。
3. 請求項１記載の無線通信装置であって、
   前記移動局から前記共通チャネルを使用して送信された信号は、参照信号である無線通信装置。
4. 請求項１記載の無線通信装置であって、
   前記共通チャネルは、ディストリビューティッドに配置されたチャネルである無線通信装置。
5. 請求項１記載の無線通信装置であって、
   前記共通チャネルは、予め定められた周波数ホッピングパターンに従って配置されたチャネルである無線通信装置。
6. 請求項４または５記載の無線通信装置であって、
   前記共通チャネルで使用するＭＣＳ（Modulation and coding scheme）は、予め定められたものである無線通信装置。
7. 請求項５記載の無線通信装置であって、
   前記共通チャネルは、前記基地局との間の専用チャネルを、前記移動局との間の通信に割り当てたものである無線通信装置。
8. 請求項２記載の無線通信装置であって、
   前記第二の無線送信部は、前記無線受信部で受信した信号を前記基地局へ非再生中継する無線通信装置。
9. 第１および第２の中継局が移動局と基地局との間の通信を中継する無線通信方法であって、
   前記第１の中継局が前記移動局との特定チャネルの回線品質の劣化を検出した場合に、前記基地局へ前記特定チャネルの回線品質の劣化を報告し、前記移動局へ、前記移動局と前記複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能な共通チャネルで通信するように指示するステップと、
   前記移動局が、前記共通チャネルでデータを送信するステップと、
   前記第１および第２の中継局が、前記移動局から前記共通チャネルで送信されたデータを前記基地局へ中継し、前記移動局との前記共通チャネルの回線品質を測定して前記基地局へ報告するステップと、
   前記基地局が、前記第１および第２の中継局との前記共通チャネルの回線品質から、前記移動局をどの中継局と接続させるかを決定し、決定した中継局に接続依頼を送信するステップと、を有する無線通信方法。
10. 請求項９記載の無線通信方法であって、
    前記第１および第２の中継局のそれぞれと前記基地局との間の複数の専用チャネルを、複数の共通チャネルに設定するステップと、
    前記複数の共通チャネルをホッピングするステップと、を有する無線通信方法。
11. 請求項９記載の無線通信方法であって、
    前記中継局が、前記移動局から前記共通チャネルで送信されたデータを非再生中継するステップを有する無線通信方法。
12. 第１および第２の中継局が移動局と基地局との間の通信を中継する無線通信方法であって、
    前記第１の中継局が、前記移動局との特定チャネルの回線品質の劣化を検出した場合に、前記基地局へ前記特定チャネルの回線品質の劣化を報告し、前記移動局へ、前記移動局と前記複数の中継局のそれぞれとの間で使用可能な共通チャネルで通信するように指示するステップと、
    前記移動局が、前記共通チャネルで、前記第１および第２の中継局との間であらかじめ定められている参照信号を送信するステップと、
    前記第１および第２の中継局が、前記移動局から送信された前記参照信号を検出し、前記移動局との前記共通チャネルの回線品質を測定して前記基地局へ報告するステップと、
    前記基地局が、前記第１および第２の中継局との前記共通チャネルの回線品質から、前記移動局をどの中継局と接続させるかを決定し、決定した中継局に接続依頼を送信するステップと、を有する無線通信方法。

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