JP2010093586A - 無線中継方法および無線中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な受信電波を増幅して送信することなく、かつ、コスト上昇を抑えることができる無線中継方法を得ること。
【解決手段】基地局と端末と無線中継装置と、を備える無線中継システムにおける無線中継方法であって、基地局が、固定の送信系列である中継停止信号系列をダウンリンクフレーム中継制御領域に挿入して送信し、無線中継装置が、受信したダウンリンクフレームの中継制御領域のデータと自装置にて保持する中継停止信号系列との相関値を求めるステップと、相関値が閾値以上である場合に中継停止信号が検出されたと判断するステップと、中継停止信号が検出されたと判断した場合に中継を停止するステップと、を含む。
【選択図】 図６

Description

本発明は、基地局と端末間の通信を中継する場合の無線中継方法および無線中継装置に関する。

移動体通信システムでは、無線基地局装置（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）と端末装置（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）の間で電波に情報を乗せることで、情報伝達を実施する。しかし、情報を搬送する電波は、長い通信距離や遮蔽物の影響によって減衰するという特性を持つため、電波の届かない不感地帯が存在する。そこで、無線基地局装置と端末装置の間に無線中継装置を置き、電波を中継することによって不感地帯を解消する場合がある。

このような中継の方式は、無線基地局装置または端末装置からの送信信号を無線中継装置内で一旦復調・復号処理を行い、その情報に対して変調・符号化処理を行った上で送信を行う再生中継（Decode＆Forward）方式と無線中継装置内で受信電波を直接増幅し送信する非再生中継（Amplify＆Forward）方式とに大別される。

非再生中継型の無線中継装置（以下、レピータ装置という）は、再生中継型の無線中継装置と比較して単純な構成とすることができるため、非常に安価に製造することができる。例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Direct Spread Code Division Multiple Access）方式、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）方式で既に商用展開されており、主に室内の不感地帯対策として非常に有効である。また、レピータ装置は、中継対象の無線アクセス方式に若干変更があった場合でも、ほとんどのケースでアップデートを必要としない、というメリットがある。

しかし一方で、単純な構成とするが故に、レピータ装置が不要な受信電波を増幅して送信する場合がある。特に問題となるのが、無線通信帯域の再割り当てにより、使用される無線方式が変更となった際に、レピータ装置はその変更を判別できずに中継を継続してしまう場合である。この場合、全てのレピータ装置を回収しない限り、当該周波数を新しく割り当てられた無線方式のシステムに不要な干渉を与える可能性がある。

この問題の解決策として、たとえば、下記特許文献１に記載される方法がある。下記特許文献１に記載の方法では、無線基地局装置から送信されるダウンリンク信号から、通信事業者を識別するための事業者識別情報を取得し、その事業者識別情報に基づいて、ダウンリンクおよびアップリンクの中継処理を停止する方法が示されている。

特開２００８−１６０３４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法によれば、レピータ装置が、無線基地局装置から送信されるダウンリンク信号の復調・復号処理を行い、事業者識別情報を取得する。そのため、たとえば、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の場合であれば、レピータ装置にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）回路や、復調処理、制御情報（マッピング情報等）の解析のための回路が必要となるため、レピータ装置のコストが上昇してしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不要な受信電波を増幅して送信することなく、かつ、レピータ装置のコスト上昇を抑えることができる無線中継方法および無線中継装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の通信を中継する無線中継装置と、を備える無線中継システムにおける無線中継方法であって、前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継停止信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継制御領域に挿入して送信する中継停止信号送信ステップと、前記無線中継装置が、受信したダウンリンクフレームの中継制御領域のデータと自装置にて保持する中継停止信号系列との相関値を求める相関値算出ステップと、前記無線中継装置が、前記相関値が所定の閾値以上である場合に中継停止信号が検出されたと判断する中継停止信号検出ステップと、前記無線中継装置が、中継停止信号が検出されたと判断した場合に中継を停止する中継停止ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、中継停止を示すレピータ装置停止信号の送信系列パターンをあらかじめ定めておき、レピータ装置が、保持している送信系列パターンと受信信号の相互相関を求め、相関値に基づいて中継停止を判断するようにしたので、不要な受信電波を増幅して送信することなく、かつ、レピータ装置のコスト上昇を抑えることができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる無線中継方法および無線中継装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線中継装置を含む通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、ＢＳ１と、ＭＳ２と、ＢＳ１とＭＳ２の通信を中継する無線中継装置であるレピータ装置３と、で構成される。セル４は、ＢＳ１との直接無線通信が可能であるサービスエリアを示し、セル５は、レピータ装置３を介してＢＳ１との無線通信が可能となるサービスエリアを示している。

ダウンリンク通信では、レピータ装置３は、ＢＳ１が送信した電波を受信し、受信した電波をそのまま増幅してＭＳ２に向けて送信する。レピータ装置３が使用するキャリア周波数は、ＢＳ１が使用するキャリア周波数と同一であっても異なっていても良い。一方、アップリンク通信では、レピータ装置が、ＭＳ２から送信された電波を受信し、受信した電波をそのまま増幅してＢＳ１に向けて送信する。ダウンリンク通信と同様に、レピータ装置３が使用するキャリア周波数は、ＭＳ２が使用するキャリア周波数と同一であっても異なっていても良い。

上記の手順により、ＢＳ１との直接通信が可能であるセル４の圏外に存在するＭＳであっても、レピータ装置３のサービスエリアであるセル５の圏内に存在すれば、レピータ装置３を介してＢＳ１との通信が可能となる。

本実施の形態では、Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）のフレームフォーマット（ＯＦＤＭＡ、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式）、データフォーマットを用いる例について説明する。なお、これに限らず、ＯＦＤＭＡ、ＴＤＤ方式以外の他の無線方式（ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式含む）に対しても、本実施の形態の無線中継方法を適用することは可能である。

図２は、ＢＳ１から送信される従来のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットを示す図である。図中、縦軸は周波数（サブキャリア）方向を示し、横軸は時間（シンボル）方向を示している。図２に示すように、従来のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットは、Ｐｒｅａｍｐｌｅ，ＭＡＰ，通信データ送信領域で構成される。

図３は、本実施の形態のＢＳ１が送信するＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットの一例を示す図である。図３に示すように、本実施の形態のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットでは、レピータ装置を停止させるための信号（レピータ装置停止信号）を、従来の通信データ送信領域のうちあらかじめ定めた所定のシンボル位置の全サブチャネルにわたって（レピータ装置停止信号送信領域）マッピングする。ここで、レピータ装置停止信号は複数シンボルにわたってマッピングしても良いし、繰り返しマッピングを行ってもよい。たとえば、ＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅのパーミュテーションの方式がＰＵＳＣ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｕｓａｇｅ ｏｆ ＳｕｂＣｈａｎｎｅｌｓ）の場合は、２の倍数のシンボルを用いてマッピングする。

また、図３の例では、レピータ装置停止信号送信領域をＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅの時間方向の一番後ろに配置しているが、これに限らず、時間方向の前方または中間にマッピングしても良い。さらに、図３はレピータ装置停止信号を全サブチャネルにわたってマッピングする例を示したが、これに限らず、マッピングするサブチャネル数を絞り、電力ブーストを行っても良い。ただしこの場合、レピータ装置停止信号送信領域はシンボル単位で割当てることとし、レピータ装置停止信号をマッピングしたレピータ装置停止信号送信領域には、他のユーザデータをマッピングしないこととする。

つぎに、レピータ装置停止信号の構成について説明する。図４は、レピータ装置停止信号の構成例を示す図である。本実施の形態では、ＭＡＣ ＰＤＵ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）のフォーマットに従い、レピータ装置停止信号に用いるＭＡＣ ＰＤＵを構成する。ＢＳ１は、ＭＳ２に割り当てないＣＩＤ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤ）値のうち、レピータ装置停止信号用に使用するＣＩＤ値を固定的に決めておく。

また、その他の各ヘッダ情報、ペイロードについても固定値とする。具体的には、ＨＴ（Header Type），ＥＣ（Encryption Control＝０：暗号化無し），Ｔｙｐｅ（データタイプ），ＥＳＦ（Extended Subheader Flag），ＣＩ（ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check） Indicator），ＥＫＳ（Encryption Key Sequence）のそれぞれを所定の固定値とし、さらに、Ｐａｙｌｏａｄを所定の長さとすると、ＬＥＮ（ヘッダも含むＭＡＣ ＰＤＵ長）の値およびＨＣＳ（Header Check Sequence）の値が自動的に決定する。さらに、Ｐａｙｌｏａｄを固定パターンとすることで、ＭＡＣ ＰＤＵ全体を固定パターンとすることができる。なお、ＣＩの設定によりＣＲＣを付与した場合でも、ＣＲＣを含めＭＡＣ ＰＤＵ全体で固定パターンとなる。

図５は、レピータ装置停止信号に用いるＭＡＣ ＰＤＵに対する処理フローの一例を示す図である。図４に示したＭＡＣ ＰＤＵに対して、まずＰａｄｄｉｎｇ及びＲａｎｄａｍｉｚａｔｉｏｎ処理を行う（ステップＳ１１）。つぎに、ステップＳ１１の処理後のＭＡＣ ＰＤＵに対して、ＦＥＣ（Ｆｏｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）処理を行い（ステップＳ１２）、さらにＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ処理を行い（ステップＳ１３）、処理後のデータをＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅ内のレピータ装置停止信号送信領域にマッピングする（ステップＳ１４）。

なお、レピータ装置停止信号に用いるＭＡＣ ＰＤＵに割り当てるＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）レベルは固定とする（たとえばＱＰＳＫ Ｒａｔｅ＝１／２）。レピータ装置停止信号送信領域のサイズが一定であれば、これらの処理を実施した結果としても、フレーム間で当該変調信号の固定パターンが崩れることはない。

さらに、パイロット信号のパターンを固定とするために、レピータ装置停止信号専用に割り当てるゾーンを形成し、ＳＴＣ＿ＤＬ＿Ｚｏｎｅ＿ＩＥで指定するＰＲＢＳ＿ＩＤ、Ｐｅｒｍ＿Ｂａｓｅはいつでも同じ値を使用するとする。

以上で述べたＭＡＣ ＰＤＵの構成方法、ゾーン形成方法により、レピータ装置停止信号送信領域で送信される信号は、フレーム間でいつでも同じパターンの信号となり、それがレピータ装置停止信号そのものとなる。

つぎに、レピータ装置３が中継するキャリア周波数が、中継対象のキャリア周波数と異なる（周波数変換型レピータ）場合の中継停止方法について説明する。ここでは、ＴＤＤ方式の中継停止処理の一例を説明するが、ＦＤＤ方式でも同様の方法が適用できる。また、同一周波数を中継する場合にも同様の方法が適用できる。

図６は、本実施の形態のレピータ装置３の機能構成例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態のレピータ装置３は、ＢＳ側アンテナ１１，ＢＳ側アンテナフィルタ１２，ＢＳ側ＴＤＤ ＳＷ（スイッチ）１３，ＢＳ側ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１４，ＢＳ側ダウンコンバータ１５，ＢＳ側隣接チャネル除去フィルタ１６，ＢＳ側局部発振回路（シンセサイザ）１７，ＢＳ側アップコンバータ１８，ＢＳ側ＨＰＡ１９，ＭＳ側アップコンバータ２０，ＭＳ側ＨＰＡ２１，ＭＳ側局部発振回路２２，ＭＳ側ＬＮＡ２３，ＭＳ側ダウンコンバータ２４，ＭＳ側隣接チャネル除去フィルタ２５，ＭＳ側アンテナ２６，ＭＳ側アンテナフィルタ２７，ＭＳ側ＴＤＤ ＳＷ２８，フレーム同期回路２９，中継制御信号判別・停止制御回路３０で構成される。

図６を用いて、まず、ダウンリンク信号の中継について説明する。ＢＳ側アンテナ１１で受信した信号を、ＢＳ側アンテナフィルタ１２がフィルタリングし、フィルタリング後の受信信号をＢＳ側ＴＤＤ ＳＷ１３経由でＢＳ側ＬＮＡ１４が増幅する。そして、ＢＳ側ダウンコンバータ１５が、ＢＳ側局部発振回路１７から供給されるクロック信号を用いて、増幅後の信号をベースバンド信号に変換する。そして、ＢＳ側隣接チャネル除去フィルタ１６が、ベースバンド信号から隣接チャネル成分の除去を行い、ＭＳ側アップコンバータ２０が、ＭＳ側局部発振回路２２から供給されるクロック信号を用いて、所望中継周波数にアップコンバートする。そして、ＭＳ側ＨＰＡ２１がアップコンバート後の信号を増幅して、ＭＳ側アンテナ２６が、ＭＳ側ＴＤＤ ＳＷ２８およびＭＳ側アンテナフィルタ２７経由で増幅した信号をＭＳ２へ向けて送信する。

アップリンク信号の中継は、ダウンリンク信号の中継とＢＳとＭＳの方向が逆とした同様の動作となる。具体的には、ＭＳ側アンテナ２６で受信した信号を、ＭＳ側アンテナフィルタ２７がフィルタリングし、フィルタリング後の受信信号をＭＳ側ＴＤＤ ＳＷ２８経由でＭＳ側ＬＮＡ２３が増幅する。そして、ＭＳ側ダウンコンバータ２４が、ＭＳ側局部発振回路２２から供給されるクロック信号を用いて、増幅後の信号をベースバンド信号に変換する。そして、ＭＳ側隣接チャネル除去フィルタ２５が、ベースバンド信号から隣接チャネル成分の除去を行い、ＢＳ側アップコンバータ１８が、ＢＳ側局部発振回路１７から供給されるクロック信号を用いて、所望中継周波数にアップコンバートする。そして、ＢＳ側ＨＰＡ１９がアップコンバート後の信号を増幅して、ＢＳ側アンテナ１１が、ＢＳ側ＴＤＤ ＳＷ１３およびＢＳ側アンテナフィルタ１２経由で、増幅した信号をＢＳ１へ向けて送信する。

一方、フレーム同期回路２９は、ＢＳ側隣接チャネル除去フィルタ１６から出力される中継するダウンリンクのベースバンド信号を観測し、図２、３に示したＰｒｅａｍｂｌｅを用いてフレーム同期を行う。また、フレーム同期回路２９は、ＢＳ側ＴＤＤ ＳＷ１３、ＭＳ側ＴＤＤ ＳＷ２８を制御し、また、中継制御信号判別・停止制御回路３０へタイミング信号を供給する。中継制御信号判別・停止制御回路３０へ供給するタイミング信号は、図３に示したレピータ装置停止信号送信領域の開始タイミングを示す信号とする。

中継制御信号判別・停止制御回路３０は、受信したダウンリンクのベースバンド信号のレピータ装置停止信号送信領域のデータと、事前に記憶しているレピータ装置停止信号送信領域に送信される送信系列パターンとの相互相関を求める。そして、中継制御信号判別・停止制御回路３０は、求めた相関値が、Ｎ（Ｎは自然数）フレーム以上連続して所定の閾値以上であることを確認した場合に、レピータ装置中継停止信号を受信したと判断する。そして、中継制御信号判別・停止制御回路３０は、中継停止の処理としてＭＳ側ＨＰＡ２１およびＢＳ側ＨＰＡ１９を停止させるよう制御し、ダウンリンクおよびアップリンクの中継を停止する。

なお、ここではＨＰＡを停止して中継停止処理を行うようにしたが、これに限らず、たとえば、レピータ装置３の電源を落とす等、その他の何らかの手段でダウンリンクおよびアップリンクの中継停止処理を行うようにしてもよい。また、中継停止指示があった旨を不揮発のメモリに記憶しておき、レピータ装置３がリセットされた場合にも、再起動後に中継停止を継続するようにしてもよい。

なお、ＢＳ側ダウンコンバータ１５が受信信号をＩＦ信号に落とす形態、または、同一周波数変換型レピータの場合で受信信号をベースバンド信号に落とさない形態であっても、中継制御信号判別・停止制御回路３０の手前でベースバンド信号に落とすようにすれば、本実施の形態の中継停止処理を同様に適用することができる。

このように、本実施の形態では、中継停止を示すレピータ装置停止信号の送信系列パターンをあらかじめ定めておき、レピータ装置３の中継制御信号判別・停止制御回路３０が、保持している送信系列パターンと受信信号の相互相関を求め、相関値に基づいて中継停止を判断するようにした。そのため、レピータ装置３が、ＦＦＴ処理、ＦＥＣ復号処理等の回路を必要とせずに、無線方式の種別によらず、レピータ装置停止信号を判別することができる。さらに、その停止信号は通常のダウンリンク送信で使用されるユーザデータフォーマット、および、パイロット信号により構成することができるため、ＢＳ１は一般的な構成からの改修は最小限で済み、かつ、ＭＳ２は一般的な構成から変更する必要がない。したがって、不要な受信電波を増幅して送信することなく、かつ、レピータ装置３のコスト上昇を抑えることができる。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる実施の形態２のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットの一例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態の通信システムを構成する各装置の構成も実施の形態１と同様である。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に、中継を停止させる場合には、図３で示したようにレピータ装置停止信号送信領域を用いてレピータ装置停止信号を送信することとする。本実施の形態では、さらに、実施の形態１のレピータ装置停止信号送信領域をレピータ装置停止解除信号送信領域とし、その領域内でレピータ装置停止解除信号を送出することで、停止中であったレピータ装置の出力を再開できるようにする。

レピータ装置停止解除信号は、レピータ装置停止信号で使用するＭＡＣ ＰＤＵと異なるＭＡＣ ＰＤＵを用いて構成する。たとえば、ペイロード値を、レピータ装置停止信号で使用されるＭＡＣ ＰＤＵと異なる値とし、その他の値についてはＭＡＣ ＰＤＵと同様にする。これに限らず、レピータ装置停止信号で使用されるＭＡＣ ＰＤＵと異なるようにレピータ装置停止信号で使用するＭＡＣ ＰＤＵを固定的に構成する方法であれば、レピータ装置停止信号で使用するＭＡＣ ＰＤＵはどのように構成してもよい。

ただし、レピータ装置３は、中継処理の停止を継続しながら、中継制御信号判別・停止制御回路３０の受信信号の解析を行うこととする。中継制御信号判別・停止制御回路３０は、中継処理の停止中に、レピータ装置停止解除信号送信領域の受信信号と、あらかじめ保持しているレピータ装置停止解除信号送信領域の送信系列パターンとの相互相関を求める。そして、中継制御信号判別・停止制御回路３０は、求めた相関値がＮフレーム以上連続して所定の閾値以上であることを確認した時に、レピータ装置停止解除信号を受信したと判断して、中継再開の処理として、ＭＳ側ＨＰＡ２１およびＢＳ側ＨＰＡ１９の停止を解除するよう制御する。なお、実施の形態１と同様、ここではＨＰＡの停止制御を解除するとしたが、その他の中継停止制御による場合は、それを解除することとする。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、レピータ装置停止解除信号の送信系列パターンをあらかじめ定めておき、レピータ装置３の中継制御信号判別・停止制御回路３０が、保持しているレピータ装置停止解除信号の送信系列パターンと受信信号の相互相関を求め、相関値に基づいて中継停止を解除するようにした。そのため、実施の形態１の効果を実現するとともに、中継の再開が必要な場合に、同様の構成のままで再開処理を行うことができる。

実施の形態３．
本発明にかかる無線中継装置の実施の形態３について説明する。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態の通信システムを構成する各装置の構成も実施の形態１と同様である。ただし、本実施の形態では、無線中継装置（レピータ装置）が複数存在することとする。

本実施の形態では、レピータ装置３をグルーピングし、各グループに対してグループごとにレピータ装置停止信号およびレピータ装置停止解除信号を割り当てる。具体的には、各グループのレピータ装置停止信号、レピータ装置停止解除信号で使用されるＭＡＣ ＰＤＵは、それぞれ異なるＰＤＵとして構成する。たとえば、ＭＡＣ ＰＤＵのペイロード値を、各々グループごとに、異なる固定値とする。また、実施の形態２と同様に、レピータ装置停止信号とレピータ装置停止解除信号は、それぞれ異なるＰＤＵとして構成する。そして、各レピータ装置は、自装置が属するグループに対応するレピータ装置停止信号およびレピータ装置停止解除信号の送信系列パターンを保持し、実施の形態１および実施の形態２と同様に、保持している送信系列パターンと受信信号の相互相関を求め、求めた相関値に基づいて中継停止または中継再開の処理を行う。

以上説明した以外の本実施の形態の動作は実施の形態１または２と同様である。なお、本実施の形態では、レピータ装置停止信号とレピータ装置停止解除信号を用いる例について説明したが、実施の形態１と同様にレピータ装置停止信号を用いる場合に、本実施の形態で説明したグループ単位の処理を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、レピータ装置３をグループ化し、レピータ装置停止信号およびレピータ装置停止解除信号をそれぞれグループごとに異なるＭＡＣ ＰＤＵとして構成し、各レピータ装置は、自装置の属するグループに対応するレピータ装置停止信号とレピータ装置停止解除信号の送信系列を保持し、受信信号との相関値を求めるようにした。このため、実施の形態１および２の効果を実現するとともに、さらに、ＢＳ１は、選択的にレピータ装置３の停止・停止解除を制御することができる。

実施の形態４．
図８は、本発明にかかる無線中継装置の実施の形態４のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットの一例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態の通信システムを構成する各装置の構成も実施の形態１と同様である。

本実施の形態では、レピータ装置中継継続信号送信領域を設け、レピータ装置中継継続信号を定周期で送出する。レピータ装置３は、初期状態では中継停止の状態とし、レピータ装置中継継続信号が検出されると中継停止を解除し、さらに、レピータ装置中継継続信号が検出されなくなった場合は、中継処理を停止する。

レピータ装置中継継続信号用に使用するＭＡＣ ＰＤＵの構成方法等は実施の形態１または２と同様である。以降では、実施の形態１または２と異なる部分について説明する。差分を記載する形で説明する。

図９は、本実施の形態の中継制御信号判別・停止制御回路３０の処理手順の一例を示すフローチャートである。図９に基づいて、中継制御信号判別・停止制御回路３０の動作を説明する。まず、レピータ装置３の電源がＯＮされ、フレーム同期回路２９によりフレーム同期がなされた後、初期状態として中継停止制御状態（中継停止を行っている状態）とする（ステップＳ２１）。そして、中継制御信号判別・停止制御回路３０は、フレーム同期後のはじめの処理対象フレームについてレピータ装置中継継続信号送信領域で受信した受信信号と、あらかじめ保持しているレピータ装置中継継続信号送信領域に送信される送信系列パターンとの相互相関を求め、求めた相関値が所定の閾値以上であるか否かを判定することにより中継継続信号を検出する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２で、中継継続信号が検出された（相関値が閾値以上である）場合（ステップＳ２２ Ｙｅｓ）は、変数ｉをｍ−α、変数ｊを１にそれぞれ設定する（ステップＳ２３）。ここで、変数ｉは処理対象のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅの番号を示す値であり、ｍは中継継続信号が送出される周期を示す値（たとえば、１分、１時間をフレーム数で表現した値）である。また、αは中継継続信号が連続して送出されるフレーム数を示している。ここでは、変数ｊは中継継続信号の検出数（フレーム数）である。また、ステップＳ２２で、中継制御信号が検出されなかった（相関値が閾値未満である）場合（ステップＳ２２ Ｎｏ）は、ステップＳ２２を繰り返す。

つぎに、ｉがｍより小さいか否かを判定し（ステップＳ２４）、ｉがｍより小さい場合（ステップＳ２４ Ｙｅｓ）は、ステップＳ２２で処理したフレームの次のフレームについてステップＳ２２と同様に相関値を求め、相関値が閾値以上であるか否かを判定することにより中継継続信号を検出したか否かを判定する（ステップＳ２５）。中継継続信号を検出した場合（ステップＳ２５ Ｙｅｓ）は、ｊをインクリメントし（ｊ＝ｊ＋１とする。：ステップＳ２６）、ステップＳ３０に進む。また、ステップＳ２５で、中継継続信号を検出しなかった場合（ステップＳ２５ Ｎｏ）は、ステップＳ３０へ進む。

一方、ｉがｍより小さくない（ｉ＝ｍ）と判定した場合（ステップＳ２４ Ｎｏ）は、ｊの値が所定の数Ｎ（Ｎ≦α）以上であるか否かを判定し（ステップＳ２７）、ｊがＮ以上の場合（ステップＳ２７ Ｙｅｓ）は所定の中継停止解除制御（ステップＳ２８）を実施し、中継停止を解除する。そして、ｉおよびｊを０に初期化し（ステップＳ２９）、ステップＳ３０へ進む。また、ｊの値がＮより小さい場合（ステップＳ２７ Ｎｏ）は、ステップＳ２１の中継停止状態に戻る。

ステップＳ３０では、次のフレームの処理に以降するためにｉをインクリメントし（ｉ＝ｉ＋１とする：ステップＳ３０）、ｉがｍ−２α＋Ｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ３１）。ｉがｍ−２α＋Ｎより小さい場合（ステップＳ３１ Ｙｅｓ）は、次のフレームについて中継継続信号の検出処理をせずに、ステップＳ３０へ進む。ｉがｍ−２α＋Ｎ以上である場合（ステップＳ３１ Ｎｏ）は、次のフレームについてステップＳ２４以降の処理を行う。以上説明した以外の本実施の形態の動作は実施の形態１と同様である。

なお、ここで、ステップＳ３１の判定基準をｍ−２α＋Ｎとしたのは、ステップＳ２１で中継継続信号を検出したフレームが、最大α−Ｎフレーム分遅れている場合を考慮して処理を行うためである。

なお、ここでは、図９に示した手順で処理を行う例について説明したが、中継を実施する間は、ＢＳ１が中継継続信号を所定の周期で送信し、レピータ装置３が、その中継継続信号を監視して、中継継続信号が検出されている間は中継を行い、中継継続信号が周期内で所定の回数以上検出されなかった場合に、中継停止を行うような処理であれば、上記の処理手順に限らず、他の処理手順で行ってもよい。

なお、実施の形態３と同様にレピータ装置をフループ化し、グループごとに異なる中継継続信号用のＭＡＣ ＰＤＵを生成することにより、グループごとに中継継続の制御を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、ＢＳ１が、あらかじめ定めた中継継続信号のＭＡＣ ＰＤＵを所定の周期で送信し、レピータ装置３は、初期状態では中継を停止しておき、中継継続信号を検出した場合に中継停止を解除し、また、さらに中継継続信号が周期内で所定の回数以上検出されなかった場合に中継を停止するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果を実現するとともに、レピータ装置３の中継継続信号検出処理負荷を下げることができ、レピータ装置３の消費電力を抑えることができる。また、ＢＳ１から中継継続信号が送出されていない環境下ではレピータ装置３の中継機能は停止するため、無線通信帯域の再割り当てにより使用される無線方式が変更となった場合、必ずレピータ装置の中継機能は停止し、不要な干渉を避けることができる。

実施の形態５．
本発明にかかる無線中継装置の実施の形態５について説明する。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態の通信システムを構成する各装置の構成も実施の形態１と同様である。

本実施の形態では、図２に示したプリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）の部分として、中継停止を指示するための特別な送信パターンを用意し、中継停止を指示する場合には、ＢＳ１がそのパターンをプリアンブルとして連続して送信することとする。すなわち、本実施の形態では、実施の形態１のレピータ装置停止信号送信領域、実施の形態２のレピータ装置停止解除信号送信領域を用いずに、図２に示したプリアンブルを用いて中継停止信号を送信する。

本実施の形態のダウンリンクおよびアップリンクの中継処理は実施の形態１と同様である。以降では実施の形態１と異なる部分について説明する。レピータ装置３の中継制御信号判別・停止制御回路３０は、あらかじめ保持している中継停止信号のプリアンブルのパターンと、受信信号のプリアンブル部分との相互相関を求め、求めた相関値が連続してＮフレームの間、所定の閾値以上であると確認した時に、中継停止信号を受信したと判断し、中継停止制御を実施する。

また、さらに、あらかじめ中継停止信号のプリアンブルのパターンと中継停止解除信号のプリアンプルの固定パターンを定めておき、同様に中継停止解除処理を行うようにしてもよい。具体的には、中継停止の状態時に、中継制御信号判別・停止制御回路３０が、保持しているそのパターンと受信信号のプリアンブルとの相互相関を求め、求めた相関値が連続してＮフレームの間、所定の閾値以上であると確認した時に、中継停止解除信号を受信したと判断し、中継停止解除制御を実施する。

以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１または２と同様である。なお、実施の形態３と同様に、レピータ装置３をグループ化し、グループごとに中継停止信号，中継停止解除信号について異なるプリンブルのパターンを定めておき、グループごとに中継停止、中継停止解除を指示できるようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、プリアンブルの部分について、中継停止信号を示す固定パターンをあらかじめ定めておき、そのパターンと受信信号のプリアンブル部分との相互相関を求め、求めた相関値に基づいて中継停止制御を行うようにした。このため、不要な受信電波を増幅して送信することなく、かつ、レピータ装置３のコスト上昇を抑えることができる。

以上のように、本発明にかかる無線中継方法および無線中継装置は、基地局と端末間の通信を中継する無線中継システムに有用であり、特に、無線通信帯域の再割り当てにより使用される無線方式が変更される可能性がある無線中継システムに適している。

本発明にかかる無線中継装置を含む通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 ＢＳから送信される従来のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットを示す図である。 実施の形態１のＢＳが送信するＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットの一例を示す図である。 レピータ装置停止信号の構成例を示す図である。 レピータ装置停止信号に用いるＭＡＣ ＰＤＵに対する処理フローの一例を示す図である。 レピータ装置の機能構成例を示す図である。 実施の形態２のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットの一例を示す図である。 実施の形態４のＤＬ Ｓｕｂｆｒａｍｅフォーマットの一例を示す図である。 実施の形態４の中継制御信号判別・停止制御回路の処理手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＢＳ
２ ＭＳ
３ レピータ装置
４，５ セル
１１ ＢＳ側アンテナ
１２ ＢＳ側アンテナフィルタ
１３ ＢＳ側ＴＤＤ ＳＷ
１４ ＢＳ側ＬＮＡ
１５ ＢＳ側ダウンコンバータ
１６ ＢＳ側隣接チャネル除去フィルタ
１７ ＢＳ側局部発振回路
１８ ＢＳ側アップコンバータ
１９ ＢＳ側ＨＰＡ
２０ ＭＳ側アップコンバータ
２１ ＭＳ側ＨＰＡ
２２ ＭＳ側局部発振回路
２３ ＭＳ側ＬＮＡ
２４ ＭＳ側ダウンコンバータ
２５ ＭＳ側隣接チャネル除去フィルタ
２６ ＭＳ側アンテナ
２７ ＭＳ側アンテナフィルタ
２８ ＭＳ側ＴＤＤ ＳＷ
２９ フレーム同期回路
３０ 中継制御信号判別・停止制御回路

Claims (19)

1. 基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の通信を中継する無線中継装置と、を備える無線中継システムにおける無線中継方法であって、
   前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継停止信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継制御領域に挿入して送信する中継停止信号送信ステップと、
   前記無線中継装置が、受信したダウンリンクフレームの中継制御領域のデータと自装置にて保持する中継停止信号系列との相関値を求める相関値算出ステップと、
   前記無線中継装置が、前記相関値が所定の閾値以上である場合に中継停止信号が検出されたと判断する中継停止信号検出ステップと、
   前記無線中継装置が、中継停止信号が検出されたと判断した場合に中継を停止する中継停止ステップと、
   を含むことを特徴とする無線中継方法。
2. 前記中継停止信号検出ステップでは、連続して所定のフレーム数にわたって前記相関値が前記閾値以上であった場合に、中継停止信号が検出されたと判断することを特徴とする請求項１に記載の無線中継方法。
3. 前記無線中継装置をグループ分けし、
   前記中継停止信号系列をグループごとに異なる系列とし、
   前記無線中継装置は、相関値の算出対象の中継停止信号系列を、自装置の属するグループに対応する中継停止信号系列とすることを特徴とする請求項１または２に記載の無線中継方法。
4. 前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継停止解除信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継停止解除領域に挿入して送信する中継停止解除信号送信ステップと、
   前記無線中継装置が、受信したダウンリンクフレームの中継停止解除領域のデータと自装置にて保持する中継停止解除信号系列との相関値を求める停止解除信号相関値算出ステップと、
   前記無線中継装置が、前記停止解除信号相関値算出ステップで算出した相関値が所定の閾値以上である場合に、中継停止解除信号が検出されたと判断する中継停止解除信号検出ステップと、
   前記無線中継装置が、中継停止解除信号が検出されたと判断した場合に中継停止の解除を行う中継停止解除ステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の無線中継方法。
5. 前記無線中継装置をグループ分けし、
   前記中継停止信号系列および前記中継停止解除信号系列をグループごとに異なる系列とし、
   前記無線中継装置は、
   前記相関値算出ステップでは、相関値の算出対象の中継停止信号系列を、自装置の属するグループに対応する中継停止信号系列とし、
   前記停止解除信号相関値算出ステップでは、相関値の算出対象の中継停止解除信号系列を、自装置の属するグループに対応する中継停止解除信号系列とすることを特徴とする請求項４に記載の無線中継方法。
6. 基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の通信を中継する無線中継装置と、を備える無線中継システムにおける無線中継方法であって、
   前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継継続信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継制御領域に挿入して送信する中継継続信号送信ステップと、
   前記無線中継装置が、受信したダウンリンクフレームの中継制御領域のデータと自装置にて保持する中継継続信号系列との相関値を求める相関値算出ステップと、
   前記無線中継装置が、前記相関値が所定の閾値以上である場合に中継継続信号が検出されたと判断する中継継続信号検出ステップと、
   前記無線中継装置が、中継継続信号が検出されたと判断した場合に中継を開始する中継動作ステップと、
   前記無線中継装置が、前記相関値が所定の閾値未満である場合に中継停止が指示されたと判断する中継停止指示検出ステップと、
   前記無線中継装置が、中継停止が指示されたと判断した場合に中継を停止する中継動作停止ステップと、
   を含むことを特徴とする無線中継方法。
7. 前記無線中継装置をグループ分けし、
   前記中継継続信号系列をグループごとに異なる系列とし、
   前記無線中継装置は、相関値の算出対象の中継継続信号系列を、自装置の属するグループに対応する中継継続信号系列とすることを特徴とする請求項６に記載の無線中継方法。
8. 前記中継制御領域をユーザデータ領域の一部とし、前記中継停止信号系列の送信に用いるＭＡＣ ＰＤＵのフォーマットをユーザデータのフォーマットと同一とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線中継方法。
9. 前記中継制御領域および前記中継停止解除領域をユーザデータ領域の一部とし、前記中継停止信号系列および前記中継停止解除信号系列の送信に用いるＭＡＣ ＰＤＵのフォーマットをユーザデータのフォーマットと同一とすることを特徴とする請求項４または５に記載の無線中継方法。
10. 前記中継制御領域をユーザデータ領域の一部とし、前記中継継続信号系列の送信に用いるＭＡＣ ＰＤＵのフォーマットをユーザデータのフォーマットと同一とすることを特徴とする請求項６または７に記載の無線中継方法。
11. 前記中継停止信号系列にパイロット信号を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線中継方法。
12. 前記中継停止信号系列および前記中継停止解除信号系列にパイロット信号を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の無線中継方法。
13. 前記中継継続信号系列にパイロット信号を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の無線中継方法。
14. 前記中継制御領域をプリアンブル領域とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線中継方法。
15. 前記中継制御領域および前記中継停止解除領域をプリアンブル領域とすることを特徴とする請求項４または５に記載の無線中継方法。
16. 前記中継制御領域をプリアンブル領域とすることを特徴とする請求項６または７に記載の無線中継方法。
17. 基地局と端末との間の通信を中継し、前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継停止信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継制御領域に挿入して送信する場合に、前記中継停止信号系列を受信する無線中継装置であって、
    自装置にて保持する中継停止信号系列と、前記基地局から受信したダウンリンクフレームの中継制御領域のデータと、の相関値を求め、前記相関値が所定の閾値以上である場合に中継停止信号が検出されたと判断する中継制御信号判別手段、
    を備え、
    中継停止信号が検出されたと判断した場合に中継を停止することを特徴とする無線中継装置。
18. 前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継停止解除信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継停止解除領域に挿入して送信する場合に、
    前記中継制御信号判別手段が、さらに、自装置にて保持する中継停止解除信号系列と、受信したダウンリンクフレームの中継停止解除領域のデータと、の相関値を求め、その相関値が所定の閾値以上である場合に、中継停止解除信号が検出されたと判断し、
    中継停止解除信号が検出されたと判断した場合に中継停止の解除を行うことを特徴とする請求項１７に記載の無線中継装置。
19. 基地局と端末との間の通信を中継し、前記基地局が、あらかじめ定めた固定の送信系列である中継継続信号系列を、ダウンリンクフレームの所定の領域である中継制御領域に挿入して送信する場合に、前記中継継続信号系列を受信する無線中継装置であって、
    自装置にて保持する中継継続信号系列と、前記基地局から受信したダウンリンクフレームの中継制御領域のデータと、の相関値を求め、前記相関値が所定の閾値以上である場合に中継継続信号が検出されたと判断し、また、前記相関値が所定の閾値未満である場合に中継停止が指示されたと判断する中継制御信号判別手段、
    を備え、
    中継継続信号が検出された場合には中継を開始し、中継停止が指示されたと判断した場合には中継を停止することを特徴とする無線中継装置。

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