JP2009177628A - リレー伝送システム、基地局、中継局及び方法 - Google Patents

リレー伝送システム、基地局、中継局及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザ装置と通信可能な基地局及び中継局を含むリレー伝送システムにおける上りリンクの信号品質及びリソース利用効率の向上を図ること。
【解決手段】リレー伝送システムの基地局は、ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意する手段と、上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、メトリックに基づいてユーザ毎に作成する中継情報作成手段と、中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリング手段と、スケジューリング情報を含む制御信号を送信する手段とを有する。中継局は、ユーザ装置からの上り信号を受信し、指示信号に従って増幅する増幅手段と、増幅後の上り信号を上りリンクで送信する手段と、制御信号に基づいて、上り信号の中継の要否をユーザ毎に確認し、指示信号を作成する手段とを有する。指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示す。
【選択図】図２

Description

本発明は、リレー伝送システム、該リレー伝送システムで使用される基地局、中継局及び方法に関連する。
移動通信システムの設計開発ではデータレートの高速化及び無線リソース(特に、周波数)の利用効率の向上は重要な課題である。所要の受信品質(例えば、受信SINR)を一定にした場合、データレートを増やす１つの方法は、データレートに応じて送信電力を強くすることである。しかしながら送信電力を増やすと消費電力も増えるので、この方法は電力を節約する観点からは好ましくない。特に、小型のバッテリしか利用できない移動端末にとってそれは好ましくない。最大送信電力を変えずにデータレートを増やす１つの方法は、基地局の配置密度を増やし、ユーザ装置及び基地局間のパスロスが過剰に大きくならないようにすることである（即ち、セル半径を小さくすることである）。しかしながら基地局の配置密度を増やすことは、システム構築のコストを高くしてしまう点で好ましくない。
一方、無線リソース(特に、周波数)の利用効率を向上させるには、干渉電力を抑制することが必要である。特定の周波数で干渉が多いと、事実上その周波数は通信に使用できなくなるからである。干渉を抑制し、利用可能な周波数の選択肢を数多く確保する必要がある。このような観点から、近年、リレー伝送システムが注目されている。
図１はリレー伝送システムの概念図を示す。リレー伝送システムでは、基地局及び移動局(一般的には、ユーザ装置)に加えて、中継局がセル内に存在する。「送信ユーザ」で示される移動局はセル端に在圏しているので、在圏セルの基地局に直接的に上り信号を送信する場合、基地局近傍の移動局に比較してより強い電力で送信することが考えられる。しかしながら、その移動局及び基地局間には「リレー局Ａ」が存在する。本明細書では、リレー局は中継局とも言及される。移動局からの上り信号がリレー局Ａを介して基地局に到達する場合、移動局は、基地局より近いリレー局Ａに届く程度の電力で上り信号を送信すればよい。従って移動局の送信電力は小さくて済む。リレー局Ａは動作原理的には移動局でも固定局でもよいが、固定局であるとする。リレー局は、基地局とは異なり、信号を中継する機能さえ備えていればよいので、基地局よりも簡易且つ安価に設置できる。リレー伝送システムについては、例えば非特許文献１に記載されている。
リレー伝送法には大別して２種類あり、デコードアンドフォワード(DF: Decode and Forward)法及びアンプリファイアンドフォワード(AF: Amplify and Forward)法である。
DF法では、ユーザ装置からの上り信号は、リレー局で受信され、復調及び復号された後に、再び符号化及び変調され、上りリンクで送信される。リレー局で一旦復号するので、干渉や雑音が中継の度に除去され、基地局に到達する。従って、復調及び復号が正しく行われるならば、伝送品質をかなり高く期待することができる。更に、リレー局が受信信号の符号化方式と異なる符号化方式で送信信号を符号化すると、基地局は同じ信号について異なる方式で符号化された複数の信号を受信することになる。そうすると、符号化方式及び伝搬路双方の観点からダイバーシチ効果が得られ、この点もDF法の利点になる。
しかしながらDF法では、中継の度に復調、復号、再符号化及び再変調を行う必要があり、伝送遅延がかなり長くなってしまうおそれがある。これは、DF法を実際のリレー伝送システムに採用することを妨げるほど致命的な欠点である。リアルタイムデータや音声パケット(VoIP)等の信号伝送、また、TCP/IPに基づく高速データ伝送ではラウンドトリップ遅延(RTD: Round Trip Delay)を短く維持することは重要な課題である。また、復調、復号、再符号化及び再変調等の処理を高速且つ適切に行うには、リレー局に高い信号処理能力を求めることになり、これは、リレー局をセル内に簡易且つ安価に多数配置する観点からは好ましくない。
AF法では、上り信号の復調、復号、再符号化及び再変調を行う必要はない。AF法は原理的には受信信号を増幅し、そのまま送信するに過ぎないからである。従って、伝送遅延やコスト高になる等の問題が原理的に生じにくい点で、AF法はDF法よりも有利である。
A. Nostatinia, T. E. Hunter, and A. Hedayat, "Cooperative Communication in Wireless Networks," IEEE Communications Magazine,Vol.42,No.10,pp.74-80,Oct.2004.
しかしながら、AF法では受信信号を復調及び復号しないので、受信信号が希望信号か否かを区別できず、希望信号も干渉信号もそのまま増幅して転送し、基地局での受信品質を悪くしてしまうおそれがある。図１において、リレー局Ａは送信ユーザからの希望信号を適切に増幅して基地局に転送するが、リレー局Ｂは干渉ユーザからの干渉信号を増幅してその基地局に転送してしまう。このため、送信ユーザからの信号品質が低下してしまうおそれがある。
更に、DF法でもAF法でも、信号の中継を行うと、無線リソースの半分しか活用できなくなってしまう。中継の際に、受信と送信を同じリソースで実行できないからである。例えば、送信と受信で周波数を変えたり時間スロットを変えたりする必要がある。従って、セル内で一律にリレーを行うようにすると、基地局近傍のユーザのような、本来リレーを必要としないユーザさえも、無線リソースの半分しか活用できなくなり、これはリソースの利用効率の観点から好ましくない。
本発明の課題は、ユーザ装置と通信可能な基地局及び中継局を含むリレー伝送システムにおける上りリンクの信号品質及びリソース利用効率の向上を図ることである。
本発明では、１つ以上のユーザ装置と１つ以上の中継局と基地局とを含むリレー伝送システムが使用される。前記基地局は、ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意する手段と、上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、前記メトリックに基づいてユーザ毎に作成する中継情報作成手段と、前記中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリング手段と、前記割当計画を示すスケジューリング情報を含む制御信号を送信する手段とを有する。少なくとも１つの中継局は、前記ユーザ装置からの上り信号を受信する手段と、前記上り信号を指示信号に従って増幅する増幅手段と、増幅後の上り信号を上りリンクで送信する手段と、前記制御信号に基づいて、前記上り信号の中継の要否をユーザ毎に確認し、前記指示信号を作成する手段とを有する。前記指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示す。
本発明によれば、ユーザ装置と通信可能な基地局及び中継局を含むリレー伝送システムにおける上りリンクの信号品質及びリソース利用効率の向上を図ることができる。
本発明の一形態では、リレー伝送システムで使用される基地局が使用される。基地局は、ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意する手段と、上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、前記メトリックに基づいてユーザ毎に作成する中継情報作成手段と、前記中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリング手段と、前記割当計画を示すスケジューリング情報を含む制御信号を送信する手段とを有する。
上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報が、メトリック(CQI：Channel Quality Indicator, SINR等)に基づいてユーザ毎に作成される。該中継情報は、下り制御信号に含まれてもよい。これにより、各中継局は、自局が上り信号を中継すべきか否かを明示的に知ることができ、中継を過不足無く行うことができる。これは、中継による信号品質の向上及びリソースの利用効率の観点から好ましい。
前記メトリックは、下りリンクで伝送されたリファレンス信号の受信品質から導出されてもよい。瞬時的な無線伝搬状況を測定する観点からは、前記メトリックが、ユーザ装置から送信されたリファレンス信号の受信品質から導出されてもよい。
基地局及びユーザ装置間だけでなく、中継局及びユーザ装置間の無線伝搬状況も測定する観点からは、前記メトリックには、当該基地局から送信されたリファレンス信号の受信品質から導出された基地局メトリックと、前記中継局から送信されたリファレンス信号の受信品質から導出された中継局メトリックとが含まれてもよい。
中継の要否を簡易に判断する観点からは、あるユーザの前記基地局メトリックが所定値以上であるか否かに応じて、該ユーザの上り信号が中継されるか否かが決定されてもよい。
中継局及びユーザ装置間のパスロスが測定され、最少のパスロスをもたらす中継局が、前記上り信号を中継するように前記中継情報が作成されてもよい。これは、１つ以上の中継局の中から、ユーザ装置に最も近い中継局を選択する観点から好ましい。
パスロスが所定値以下の１つ以上の中継局が、前記上り信号を中継するように前記中継情報が作成されてもよい。これは、１つ以上の中継局の中から、ユーザの近辺の１つ以上の中継局を選択する観点から好ましい。
適切な増幅率で上り信号を増幅する観点からは、前記上り信号を中継する中継局が、該中継局及び前記ユーザ装置間のパスロスに応じた増幅率で上り信号を増幅すべきことが、前記中継情報に示されていてもよい。或いは、前記上り信号を中継する中継局が、該上り信号の受信電力の逆数に比例した増幅率で上り信号を増幅してもよい。
本発明の一形態によれば、リレー伝送システムの基地局で使用される方法が使用される。本方法は、ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意するステップと、上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、前記メトリックに基づいてユーザ毎に作成するステップと、前記中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるステップと、前記割当計画を示すスケジューリング情報を含む制御信号を送信するステップとを有する。
本発明の一形態によれば、リレー伝送システムで使用される中継局が使用される。中継局は、ユーザ装置からの上り信号を受信する手段と、前記上り信号を指示信号に従って増幅する増幅手段と、増幅後の上り信号を上りリンクで送信する手段と、上り無線リソースのスケジューリング情報を少なくとも含む制御信号を受信し、復調する手段と、前記制御信号に基づいて、前記上り信号の中継の要否をユーザ毎に確認し、前記指示信号を作成する手段とを有する。前記指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示す。制御信号に基づいて上り信号の中継の要否をユーザ毎に確認するので、これは、中継を過不足無く行い、信号品質及びリソースの利用効率を高める観点から好ましい。
前記中継情報は、前記制御信号に含まれていてもよい。或いは、各ユーザへの無線リソースの割当状況に基づいて、各ユーザの上り信号の中継の要否が決定されてもよい。
前記上り信号を中継する際、該中継局のパスロスに応じた増幅率で上り信号が増幅されてもよい。
前記上り信号を中継する際、該上り信号の受信電力の逆数に比例した増幅率で上り信号が増幅されてもよい。
信号品質を向上させる観点からは、上り信号を受信する際に使用されるアンテナの指向性と、該上り信号を送信する際に使用されるアンテナの指向性とが異なっていることが好ましい。
本発明の一形態によれば、リレー伝送システムの中継局で使用される方法が使用される。本方法は、ユーザ装置からの上り信号を受信するステップと、前記上り信号を指示信号に従って増幅するステップと、増幅後の上り信号を上りリンクで送信するステップとを有する。上り無線リソースのスケジューリング情報を少なくとも含む制御信号が受信及び復調される。前記制御信号に基づいて、前記上り信号の中継の要否がユーザ毎に確認され、前記指示信号が作成される。前記指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示す。
発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。
図２は本発明の一実施例による動作例を示すフローチャートである。説明の便宜上、リレー伝送システムは、基地局と、第１中継局と、第２中継局と、ユーザ装置とを含むが、より多くの(又はより少ない)中継局が存在してもよいし、より多くのユーザ装置が存在してもよい。
ステップS1では、下りリファレンス信号(DL-RS: Downlink − Reference Signal)が、基地局、第１及び第２中継局から下りリンクで伝送される。リファレンス信号は、送信側及び受信側で既知のパターンの信号であり、パイロット信号、トレーニング信号、参照信号等と言及されてもよい。基地局及び各中継局の下りリファレンス信号は、時間、周波数、符号等の内の１つ以上の観点から互いに直交するように決められていてもよいし、非直交であってもよい。平均的な伝搬ロスを測定する観点からは、下りリファレンス信号は必ずしも広帯域に渡って伝送される必要はない。従って伝搬ロスを測定する観点からは、各中継局は狭い帯域で（極端な場合、１サブキャリアで）リファレンス信号を送信してもよい。基地局は伝搬ロスだけでなく瞬時フェージングの影響等も測定しなければならないので、システム帯域全域にわたってリファレンス信号を送信する。
ステップS3では、ユーザ装置は基地局及び各中継局からの下りリファレンス信号を受信し、受信品質を測定する。受信品質は、SINR、Ec/No、RSRP(Reference Signal Received Power)等の適切な如何なる量で測定されてもよい。測定された受信品質は何らかの適切なメトリックに変換される。メトリックは例えばSINRを適切に量子化したチャネル品質インジケータ(CQI)である。或いは、測定された瞬時的な受信品質が平均化され、伝搬損失を表すメトリックが導出されてもよい。伝搬損失又はパスロスは、瞬時フェージングには追従しないが、距離減衰やシャドーイングの影響を反映する量である。パスロスはCQIで表現されてもよい。一般に、パスロスは上り及び下りリンクで同様な値になる。
ステップS5では、ステップS3で測定されたメトリックが基地局に報告される。報告されるメトリックには、基地局及びユーザ装置間の無線伝搬状況を示す「基地局メトリック」だけでなく、中継局及びユーザ装置間の無線伝搬状況を示す「中継局メトリック」も含まれてよい。目下の実施例の場合、中継局メトリックは、第１及び第２中継局それぞれについての第1及び第２中継局メトリックを含む。
ステップS7では、上りリファレンス信号(UL-RS: Uplink − Reference Signal)がユーザ装置から基地局に送信される。上りリファレンス信号は、基地局に直接伝送されてもよいし、中継局を介して伝送されてもよい。
ステップS9では、基地局で受信された上りリファレンス信号(UL-RS)の受信品質が測定される。この測定はステップS3と同様に行われてよい。測定値は何らかのメトリックに変換される。本実施例におけるメトリックは、瞬時的な受信品質(SINR)を表す瞬時メトリックであるとする。
ステップS11では、ユーザ装置から報告されたメトリック(CQI等)及び／又は瞬時メトリックに基づいて、１つ以上の中継局の動作をユーザ毎に決定し、中継情報を作成する。
図３はステップS11の詳細を示す。ステップS111では、ある特定のユーザにとって中継が必要であるか否かを判定する。
例えば、ユーザから基地局に報告されたパスロスのようなメトリックが、所定の閾値以上であった場合、そのユーザの上り信号は中継を要するように判定されてもよい。パスロスが所定の閾値未満であった場合、そのユーザの上り信号の中継は必須でないないように判定されてもよい。後者の場合、中継を禁止してもよいし、中継を許可してもよい。中継局数を少なくする観点からは禁止すべきであるが、システムリソースに余裕のある場合や特に高品質化が求められるような場合、中継が付随的に行われてもよい。メトリックはパスロス以外の量で表現されてもよい。
或いは、ユーザから基地局に報告された瞬時メトリック(例えば、上りリンクについて測定された瞬時SINR等)が、所定の閾値未満であった場合、そのユーザの上り信号は中継を要するように判定されてもよい。瞬時メトリックが所定の閾値以上であった場合、そのユーザの上り信号は中継されないように判定されてもよい。
中継の要否の判定基準はこれらに限定されず、他の基準に基づいて決定されてもよい。例えば、品質とは別に地理的な場所や位置関係から中継の要否が判定されてもよいし、オペレータ又はユーザの意向によって決定されてもよい。
中継を要しない場合、フローはステップS117に進み、中継を要する場合、フローはステップS113に進む。
ステップS113では、１つ以上の中継局の内、そのユーザについて、どの中継局が実際に中継を行うか否かを決定する（中継局を選択する）。
例えば、ユーザの報告した各中継局に関するパスロス(中継局メトリック)を比較し、パスロスの最も小さな中継局がそのユーザの上り信号を中継し、他の中継局は中継しないように決定されてもよい。
或いは、ユーザの報告した各中継局に関するパスロス(中継局メトリック)を比較し、パスロスが所定値以下に収まる１つ以上の中継局が、そのユーザの上り信号を中継し、他の中継局は中継しないように決定されてもよい。或いは、最小値から下位所定数個以内の中継局がそのユーザの上り信号を中継し、他の中継局は中継しないように決定されてもよい。
中継局の選択基準はこれらに限定されず、他の基準に基づいて決定されてもよい。
ステップS115では、何らかのユーザの上り信号が中継されるべき場合、どの程度増幅されるべきかが決定される。
例えば、中継を行う中継局とユーザ装置との間のパスロスに比例する増幅率で上り信号が増幅されてもよい。そのパスロスが小さかった場合、中継局とユーザ装置は比較的接近しており、上り信号はさほど減衰しておらず、増幅率は小さくてよい。逆に、そのパスロスが大きかった場合、中継局とユーザ装置は比較的隔たっており、上り信号はかなり減衰しており、大きな増幅率を要する。
或いは、基地局又は中継局で測定された瞬時的なRSRP(リファレンス信号の受信電力)の逆数に比例する増幅率で、中継局が上り信号を増幅するようにしてもよい。瞬時的に受信電力が小さかった場合、上り信号はかなり減衰していることを示し、大きな増幅率を要する。逆に瞬時的な受信電力が大きかった場合、上り信号はさほど減衰していないことを示し、増幅率は小さくてよい。
増幅率の決定基準はこれらに限定されず、他の基準に基づいて決定されてもよい。例えば上記のパスロスに基づく増幅率制御とRSRPに基づく増幅率制御が併用されてもよい。
ステップS117では、検討対象のユーザについて、中継情報が作成される。中継情報は、一例として、１つ以上の中継局各々について、増幅率を設定することで表現されてもよい。 なお、中継を要しないユーザについては(ステップS111でNの場合)、全ての中継局について増幅率が０に決定される。図示の例では、
ユーザUE-Aの上り信号は、第1中継局で増幅率α1Aで増幅及び中継され、第２中継局では中継を要しないように決定されている。
ユーザUE-Bの上り信号は、どの中継局でも中継を要しないように決定されている。
ユーザUE-Cの上り信号は、第1中継局で増幅率α1Cで増幅及び中継され、第２中継局でも増幅率α2Cで増幅及び中継されるように決定されている。
図示の中継情報の表現方法は単なる一例に過ぎず、適切な如何なる表現がなされてもよい。
ステップS119では、全てのユーザについて中継情報が用意されたか否かが判定され、未検討のユーザが存在していた場合、フローはステップS111に戻り、説明済みの手順を行う。全ユーザについて中継情報が用意された場合、フローは図２のステップS13に進む。
ステップS13では、上り及び下りリンクについてスケジューリングが行われ、無線リソースの割当計画が立てられる。割当計画は、上りスケジューリング情報及び下りスケジューリング情報で表現される。上り及び下りスケジューリング情報では、一般に、ユーザID、リソースブロック、伝送フォーマット(データ変調方式及びチャネル符号化方式(又はデータサイズ))、送信電力等が指定される。リソースブロックは、リソースブロック番号等で指定されてよい。シングルキャリア周波数分割多重(SC-FDMA)方式が採用される場合、割り当てられるリソースブロックは一連の帯域を占めるように制限されるので、その場合、先頭のリソースブロックと後続の個数で割当内容が表現されてもよい。
スケジューリングは瞬時的な無線伝播状況に基づいて決定される。例えば、スケジューリングは、瞬時的なSINRを比較することでなされてもよいし(最大CI法)、瞬時的なSINRを平均的なSINRで割ったものを比較することでなされてもよい(プロポーショナルフェアネス法)。
基地局が上りリンクのスケジューリングを行う際、ユーザの上り信号が中継されるか否かを加味してもよいし、無視してもよい。例えば、上り信号が何らかの中継局で中継されるべき場合(例えば、セル端のユーザの場合)、基地局及びユーザ装置間の無線伝播状況はあまり良くないのが一般的である。従って、そのユーザには比較的少ない数のリソースブロックが割り当てられる傾向になる（これは、中継を無視する場合に相当する）。しかし、その上り信号がどこかの中継局で中継されることを当てにするならば、多くのリソースブロックを割り当てても良い。すなわち、リレーを当てにするならば、セル端のユーザでも高速大容量の信号伝送を行えるように無線リソースを割り当てることができる。リソースブロック数だけでなく、適応変調符号化方式(AMC)におけるMCS番号(伝送フォーマットを指定するインデックス)や、送信電力が変えられてもよい。チャネル状態の良くないユーザに関し、中継を無視する場合、伝送レートの低いMCSしか使用できないが、中継を当てにすれば、伝送レートの高いMCSでも使用可能になる。また、チャネル状態の良くないユーザに関し、中継を無視する場合、送信電力は強くしなければならないが、中継を当てにすれば、送信電力は弱くても良い。このように中継を適切に行うと、カバレッジを増やすことができるようになる。
ステップS15では、上り及び／又は下りスケジューリング情報を少なくとも含む下り制御信号が送信される。下り制御信号は、例えば下り物理制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel)でもよい。このPDCCHに上記の中継情報が含まれてもよいし、含まれなくてもよい。含まれない場合、中継情報が別のチャネルで送信されても良いし、明示的に送信されなくてもよい。言い換えれば、中継情報はユーザ装置等に明示的に通知されてもよいし、通知されなくてもよい。
中継情報が下り制御信号に含まれる場合(又は、中継情報が別チャネルで伝送される場合)、各中継局は、下り制御信号から上りスケジューリング情報を取り出すことに加えて、中継情報を取得する(ステップS17,S19)。各中継局は、上りスケジューリング情報を読み取ることで、次の上りサブフレームでどのユーザにどのようなリソースブロックがどのような伝送フォーマットで割り当てられているか等を知ることができる。中継情報を読み取ることで、各中継局は、自局が上り信号を中継すべきか否かを確認する。ある中継局が、次のサブフレームでどのユーザの上り信号も中継しなくてよい場合、その中継局は次の下り制御信号の受信を待機する。ある中継局が上り信号を中継すべきことを確認すると、その中継に備える。例えば、図３の例では、第１中継局は、ユーザUE-A,UE-Cの上り信号をそれぞれ増幅率α1A,α1Cで増幅し、中継を行う。ユーザUE-A,UE-Cがどのリソースブロックを使用するかは上りスケジューリング情報に記述されている。第２中継局は、ユーザUE-Cの上り信号を増幅率α2Cで増幅し、中継を行う。UE-Cがどのリソースブロックを使用するかは上りスケジューリング情報に記述されている。このように、各中継局は上りスケジューリング情報及び中継情報を読み取ることで、次のサブフレームでどのように中継を行うべきか又は中継しなくてよいことを明示的に知ることができる。
ステップS21では各ユーザ装置は下り制御情報から上りスケジューリング情報を読み取り、次のサブフレームでの上り伝送に備える。ユーザ装置が中継情報を読み取ることは必須でない。
ステップS23では、上りスケジューリング情報に従って、各ユーザが上り信号を送信する。上り信号は、典型的には上り物理共有チャネル(PUSCH)のようなユーザのトラフィックデータであるが、PUSCH以外の信号−例えば、上り物理制御チャネル(PUCCH)でもよい。PUCCHにはPUSCHに付随しない制御情報が含まれ、例えば、下りリファレンス信号の受信品質(CQI)や、過去に(先行サブフレームで)受信した下り物理共有チャネル(PDSCH)の送達確認情報(ACK/NACK)等が含まれてもよい。いずれにせよ、何らかの上り信号が各ユーザ装置から送信される。
第1中継局は、UE-A用に割り当てられている周波数(リソースブロック)の上り信号を増幅率α1Aで増幅し、転送する。また、第1中継局は、UE-C用に割り当てられている周波数(リソースブロック)の信号を増幅率α1Cで増幅し、転送する。
第２中継局は、UE-C用に割り当てられている周波数(リソースブロック)の上り信号を増幅率α1Cで増幅し、転送する。
第1中継局も第２中継局もUE-Bからの上り信号を中継することは必須でない。このことは、中継情報で増幅率が０であることから分かる。この場合、UE-Bの上り信号の増幅及び転送は、禁止されてもよいし、禁止されなくてもよい。一般に、中継を行うことにすると、リソースの利用効率が下がってしまう(中継局で受信と送信に異なるリソースを使わなければならないからである)。中継局数をできるだけ少なくする観点からは、必須でない中継を禁止することが好ましい。しかしながら、リソースに余裕のある場合や、特に高品質化を図る必要がある等の場合、中継が必須でない中継局で敢えて中継が行われてもよい。
ところで、下り制御信号に中継情報が含まれていなかった場合、各中継局は自局がどのユーザの信号をどのように中継すべきかを明示的には知ることができない。この場合、各中継局は、上りスケジューリング情報から、自局での中継の要否を判定する。例えば、リソースブロック数の少ないユーザや、伝送レートの低いMCSを使用するユーザの上り信号を中継し、そうでないユーザの信号は中継しないように、各中継局が判断してもよい。中継の際の増幅率は、各中継局で算出される。増幅率を中継局で算出することは、中継情報が下り制御信号に含まれているか否かによらず、適用可能である。このように上りスケジューリング情報に基づいて、各中継局自らが中継方法を決定する場合、基地局でのスケジューリングは、上り信号が中継されることを当てにしないでなされるべきである。
図４は本発明の一実施例による基地局の一部の機能ブロック図を示す。図４には、上りチャネル状態測定部４１、上り制御チャネル受信部４２、中継情報生成部４３、スケジューラ４４、ユーザ制御信号生成部４５、中継局制御信号生成部４６、ベースバンド信号生成部４７及びRF信号生成部４８が示されている。
上りチャネル状態測定部４１は、ユーザ装置から送信されたリファレンス信号を受信し、上りリンクのチャネル状態を測定する。このリファレンス信号は、一般的には、ユーザ装置から周期的にシステム帯域全域に渡って送信されるサウンディングリファレンス信号(SRS: Sounding Reference Signal)である。特定の帯域で伝送される復調用のリファレンス信号が併用されてもよい。チャネル状態は、リファレンス信号の受信品質で表現され、その受信品質は、SINR、Ec/No、RSRP等で表現されてよい。瞬時値を測定するだけでなく、瞬時値の平均値が算出されてもよい。
上り制御チャネル受信部４２は、各ユーザ装置からの制御チャネルを受信する。制御チャネルには、例えばスケジューリングリクエスト(SR: Scheduling Request)や、下りリンクの受信品質を示す量(CQI等)等が含まれていてよい。このCQI等も瞬時値だけでなく、平均値が含まれてもよい。また、基地局及びユーザ装置間だけでなく、中継局及びユーザ装置間のチャネル状態を示す量が基地局に報告されてもよい。
中継情報生成部４３は、下りリンクのCQI及び／又は上りリンクの受信SINR等に基づいて、中継情報をユーザ毎に作成する。中継情報は、スケジューラ４４及びユーザ制御信号生成部４５に通知される。但し、上述したように中継情報がユーザ制御信号に含められることは必須でない。また、上り信号が中継されることを当てにせずに、スケジューリングが行われる場合、中継情報はスケジューラに通知されなくてもよい。
スケジューラ４４は、スケジューリングを行い、上りリンク及び下りリンクの無線リソースの割当計画を立てる。割当計画は、上り及び／又は下りスケジューリング情報としてユーザ制御信号作成部４５に通知される。
ユーザ制御信号生成部４５は、各ユーザに通知する制御情報を用意する。この制御情報には上り／下りスケジューリング情報が少なくとも含まれ、必要に応じて中継情報も含まれる。
中継局制御信号生成部４６は、中継情報を上り／下りスケジューリング情報と別に伝送する際の信号を生成する。
ベースバンド信号生成部４７は、下り信号に含める各種の制御情報及びユーザデータを含むベースバンド信号を生成する。
RF信号生成部４８は、ベースバンド信号を無線伝送用の送信信号に変換する。
図５は本発明の一実施例による中継局の一部の機能ブロック図を示す。図５には、下り制御チャネル受信部５１、リレー増幅率制御部５２、上り信号受信部５３、周波数変換部５４、増幅部５５及び上り信号送信部５６が示されている。
下り制御チャネル受信部５１は、ユーザ制御信号を受信する。中継情報がユーザ制御信号と別個に伝送される場合、下り制御チャネル受信部５１は、その中継局制御信号も受信する。下り制御チャネル受信部５１は、下り制御チャネルを復調し、上りスケジューリング情報及び中継情報を読み取る。
リレー増幅率制御部５２は、下り制御チャネルから読み取った情報に基づいて、何らかのユーザの上り信号を中継する際の信号増幅率を制御する。増幅率は指示信号により増幅部５５に指示される。
上り信号受信部５３は、様々なユーザからの上り信号を受信する。
周波数変換部５４は、受信信号の周波数を送信用の周波数に変換する。図示の例は、中継が行われる際、中継局の受信周波数と送信周波数が異なる場合を示す。同一周波数を使用することにし、その代わりに時間スロット及び／又は符号等を変えるようにする場合、周波数変換部は不要である。
増幅部５５は、中継すべきユーザの上り信号を増幅する。増幅率は、リレー増幅率制御部５２からの指示信号に従って行われる。
上り信号送信部５６は増幅後の上り信号を上りリンクで再送信する。
必須ではないが、上り信号を受信する際のアンテナの指向性と上り信号を送信する際のアンテナの指向性とを変えておくことが望ましい。例えば、受信用の指向性はセル端に向いているが、送信用の指向性は基地局を向くようにすることが考えられる。
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。
発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。
説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
リレー伝送システムの概念図を示す。 本発明の一実施例による動作例を示すフローチャートである。 中継情報を作成するためのフローチャートである。 本発明の一実施例による基地局の一部の機能ブロック図を示す。 本発明の一実施例による中継局の一部の機能ブロック図を示す。
符号の説明
４１ 上りチャネル状態測定部
４２ 上り制御チャネル受信部
４３ 中継情報生成部
４４ スケジューラ
４５ ユーザ制御信号生成部
４６ 中継局制御信号生成部
４７ ベースバンド信号生成部
４８ RF信号生成部
５１ 下り制御チャネル受信部
５２ リレー増幅率制御部
５３ 上り信号受信部
５４ 周波数変換部
５５ 増幅部
５６ 上り信号送信部

Claims (19)

  1. リレー伝送システムで使用される基地局であって、
    ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意する手段と、
    上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、前記メトリックに基づいてユーザ毎に作成する中継情報作成手段と、
    前記中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリング手段と、
    前記割当計画を示すスケジューリング情報を含む制御信号を送信する手段と、
    を有する基地局。
  2. 前記中継情報が、前記制御信号に含まれる請求項１記載の基地局。
  3. 前記メトリックが、下りリンクで伝送されたリファレンス信号の受信品質から導出される請求項２記載の基地局。
  4. 前記メトリックが、ユーザ装置から送信されたリファレンス信号の受信品質から導出される請求項２記載の基地局。
  5. 前記メトリックには、当該基地局から送信されたリファレンス信号の受信品質から導出された基地局メトリックと、前記中継局から送信されたリファレンス信号の受信品質から導出された中継局メトリックとが含まれる請求項３記載の基地局。
  6. あるユーザの前記基地局メトリックが所定値以上であるか否かに応じて、該ユーザの上り信号が中継されるか否かが決定される請求項５記載の基地局。
  7. 中継局及びユーザ装置間のパスロスが測定され、最少のパスロスをもたらす中継局が、前記上り信号を中継するように前記中継情報が作成される請求項３記載の基地局。
  8. パスロスが所定値以下の１つ以上の中継局が、前記上り信号を中継するように前記中継情報が作成される請求項７記載の基地局。
  9. 前記上り信号を中継する中継局が、該中継局及び前記ユーザ装置間のパスロスに応じた増幅率で上り信号を増幅すべきことが、前記中継情報に示されている請求項８記載の基地局。
  10. 前記上り信号を中継する中継局が、該上り信号の受信電力の逆数に比例した増幅率で上り信号を増幅する請求項８記載の基地局。
  11. リレー伝送システムの基地局で使用される方法であって、
    ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意するステップと、
    上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、前記メトリックに基づいてユーザ毎に作成するステップと、
    前記中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるステップと、
    前記割当計画を示すスケジューリング情報を含む制御信号を送信するステップと、
    を有する方法。
  12. リレー伝送システムで使用される中継局であって、
    ユーザ装置からの上り信号を受信する手段と、
    前記上り信号を指示信号に従って増幅する増幅手段と、
    増幅後の上り信号を上りリンクで送信する手段と、
    上り無線リソースのスケジューリング情報を少なくとも含む制御信号を受信し、復調する手段と、
    前記制御信号に基づいて、前記上り信号の中継の要否をユーザ毎に確認し、前記指示信号を作成する手段と、
    を有し、前記指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示すようにした中継局。
  13. 前記中継情報が、前記制御信号に含まれる請求項１２記載の中継局。
  14. 各ユーザへの無線リソースの割当状況に基づいて、各ユーザの上り信号の中継の要否が決定される請求項１３記載の中継局。
  15. 前記上り信号を中継する際、該中継局のパスロスに応じた増幅率で上り信号を増幅する請求項１３記載の中継局。
  16. 前記上り信号を中継する際、該上り信号の受信電力の逆数に比例した増幅率で上り信号を増幅する請求項１３記載の中継局。
  17. 上り信号を受信する際に使用されるアンテナの指向性と、該上り信号を送信する際に使用されるアンテナの指向性とが異なる請求項１２記載の中継局。
  18. リレー伝送システムの中継局で使用される方法であって、
    ユーザ装置からの上り信号を受信するステップと、
    前記上り信号を指示信号に従って増幅するステップと、
    増幅後の上り信号を上りリンクで送信するステップと、
    を有し、上り無線リソースのスケジューリング情報を少なくとも含む制御信号が受信及び復調され、
    前記制御信号に基づいて、前記上り信号の中継の要否がユーザ毎に確認され、前記指示信号が作成され、前記指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示すようにした方法。
  19. １つ以上のユーザ装置と１つ以上の中継局と基地局とを含むリレー伝送システムであって、前記基地局は、
    ユーザ装置の無線伝搬状況を示すメトリックを用意する手段と、
    上り信号の伝送が１つ以上の中継局を介して行われるべきか否かを示す中継情報を、前記メトリックに基づいてユーザ毎に作成する中継情報作成手段と、
    前記中継情報に従って、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリング手段と、
    前記割当計画を示すスケジューリング情報を含む制御信号を送信する手段と、
    を有し、少なくとも１つの中継局は、
    前記ユーザ装置からの上り信号を受信する手段と、
    前記上り信号を指示信号に従って増幅する増幅手段と、
    増幅後の上り信号を上りリンクで送信する手段と、
    前記制御信号に基づいて、前記上り信号の中継の要否をユーザ毎に確認し、前記指示信号を作成する手段と、
    を有し、前記指示信号は、上り信号の中継の要否に応じて、増幅するか否かを少なくとも示すようにしたリレー伝送システム。
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