JP2012039503A - Radio communications system and radio communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに近い周波数帯域を利用する無線システム間の通信を中継する無線中継装置および無線中継方法に関する。特に、各無線システムに対応するアンテナの近接による漏洩電力が干渉を生じさせる状況において、干渉を低減しながら各無線システム間の中継処理を行う無線中継装置および無線中継方法に関する。 The present invention relates to a wireless relay device and a wireless relay method for relaying communication between wireless systems that use frequency bands close to each other. In particular, the present invention relates to a radio relay apparatus and a radio relay method that perform relay processing between radio systems while reducing interference in a situation where leakage power due to proximity of an antenna corresponding to each radio system causes interference.
医療機器や家電など様々な機器が無線免許不要で利用可能なISM(Industry-Science-Medical) 帯と呼ばれる 2.4GHz帯のチャネルでは、無線LAN等の自律分散制御によるアクセス制御手順を用いた無線システムが普及している。この自律分散制御による無線システムは、小電力および狭通信エリアを特徴としており、ISM帯を用いる無線システム同士で干渉を与えあうことを前提としたアクセス制御方式(例えばCSMA/CA)が採用されている。 Wireless system using access control procedure by autonomous distributed control such as wireless LAN in 2.4GHz band channel called ISM (Industry-Science-Medical) band where various devices such as medical devices and home appliances can be used without wireless license Is popular. This wireless system based on autonomous distributed control is characterized by low power and a narrow communication area, and an access control method (for example, CSMA / CA) based on the premise that interference occurs between wireless systems using the ISM band is adopted. Yes.
一方、このISM帯の近接周波数には、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 等のように、TDD(Time Division Duplexing) またはFDD(Frequency Division Duplexing)によりアクセス制御を行う集中制御の無線システムがある。この集中制御による無線システムの多くは、通信事業者が免許を必要とするものであり、無線システム同士が干渉しあうことは想定されていない。また、大電力および広域通信エリアを特徴としている。 On the other hand, in the proximity frequency of this ISM band, there is a centralized radio system that performs access control by TDD (Time Division Duplexing) or FDD (Frequency Division Duplexing), such as WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Many of the wireless systems based on this centralized control require a license from a communication carrier, and it is not assumed that the wireless systems interfere with each other. It also features high power and wide area communication areas.
なお、自律分散制御による無線システムとしては無線LANの他にZigBeeなどがあり、集中制御による無線システムとしてはWiMAXの他に次世代PHS(XG−PHS)などがある。 In addition to the wireless LAN, the wireless system based on autonomous distributed control includes ZigBee, and the wireless system based on centralized control includes next-generation PHS (XG-PHS) in addition to WiMAX.
近年では、これら複数の無線システムを統合し、また互いの無線システムを補完して利用することが期待されており、1つの筐体内に複数の無線システムに対応する無線インタフェースをもつ無線端末が出現している。例えば、無線LANと第三世代携帯電話の無線インタフェースを実装したスマートフォンと呼ばれる携帯端末や、無線LANと第三世代携帯電話を中継するメディア変換機能を備えた無線中継装置が製品化されている。この無線中継装置を用いることにより、無線LAN端末は第三世代携帯電話のような広域通信エリアの無線システムに接続することができ、無線LANを使用できる場所を容易に拡大させ、ユーザの利便性を向上させることができる。 In recent years, it is expected that these multiple wireless systems are integrated and complemented with each other, and a wireless terminal having a wireless interface corresponding to the multiple wireless systems appears in one housing. is doing. For example, a mobile terminal called a smartphone equipped with a wireless LAN and a third-generation mobile phone wireless interface, and a wireless relay device having a media conversion function for relaying between the wireless LAN and the third-generation mobile phone have been commercialized. By using this wireless relay device, the wireless LAN terminal can be connected to a wireless system in a wide-area communication area such as a third generation mobile phone, easily expanding the places where the wireless LAN can be used, and improving user convenience Can be improved.
図11は、無線中継装置を含む無線システム構成例を示す。
図において、無線中継装置50は、無線LAN機能を用いて無線LAN端末60と無線接続し、かつWiMAX機能を用いてWiMAX基地局70に無線接続し、WiMAX基地局70を介してネットワーク80に接続する。このとき、無線LAN端末60は、無線中継装置50のサービスエリア内にいれば、無線中継装置50を介してネットワーク80に接続することができる。
FIG. 11 shows a configuration example of a wireless system including a wireless relay device.
In the figure, the
このような無線中継装置50は、例えば図12(1) に示すように、WiMAX端末として機能するWiMAXインタフェース51に接続されるアンテナ54と、無線LAN基地局として機能する無線LANインタフェース52に接続されるアンテナ55が同一筐体内で近接すると、アンテナ間の漏洩電力による干渉が発生する。ここで、無線LANの利用周波数帯域外に放射される送信電力とWiMAXの受信電力との関係を図12(2) に示す。無線LANの利用周波数帯域外に放射される送信電力は伝搬損失がわずかであるので、伝搬損失が大きいWiMAXの受信信号に干渉を与え、受信信号特性を大幅に劣化させる。WiMAXの送信信号と無線LANの受信信号との間においても同様である。
Such a
すなわち、無線中継装置において、一方の無線システム(例えば無線LAN)が送信中に、他方の無線システム(WiMAX)が受信を行うときに、送信側の漏洩電力により受信側に干渉が生じることになる。 That is, in the wireless relay device, when one wireless system (for example, wireless LAN) is transmitting and the other wireless system (WiMAX) performs reception, interference occurs on the receiving side due to leakage power on the transmitting side. .
この問題を解決する方法として、非特許文献1では、一方の無線システムと他方の無線システムが同時送信および同時受信になるように、送受信タイミングをスケジューリングすることにより、送信側から受信側への干渉を回避する手法を提案している。
As a method for solving this problem, in
図13は、干渉回避のための従来の無線中継装置50の構成例を示す。ここでは、図11に示すネットワーク構成におけるWiMAXネットワークと無線LANとの間で中継を行う無線中継装置を例に説明するが、WiMAXと無線LANに限らず、双方の無線システムで送受信タイミングの同期制御が可能な無線システム間の中継に適用される。
FIG. 13 shows a configuration example of a conventional
図において、無線中継装置50は、WiMAX端末として機能するWiMAXインタフェース51と、無線LAN基地局として機能する無線LANインタフェース52とを備える。ここで、WiMAX基地局70からWiMAXインタフェース(WiMAX端末)51への伝送方向をDL(ダウンリンク)、逆の伝送方向をUL(アップリンク)とし、無線LANインタフェース(無線LAN基地局)52から無線LAN端末60への伝送方向をDL、逆の伝送方向をULとする。さらに、WiMAXインタフェース51と無線LANインタフェース52との間に、WiMAXフレームのDL期間およびUL期間の送受信タイミングに対応して、無線LANにおけるDL期間およびUL期間を決定するスケジューラ53を備える。
In the figure, the
図14は、従来の無線中継装置50の動作例を示す。
図において、WiMAXネットワークにおける無線フレーム構成はDL期間とUL期間からなり、DL期間はプリアンブル信号P,FCH,DL−MAP,UL−MAPなどのヘッダ部と、DLデータ(DLバースト)で構成される。WiMAXのDL期間に対して無線LANのUL期間が設定され、WiMAXのUL期間に対して無線LANのDL期間が設定される。
FIG. 14 shows an operation example of the conventional
In the figure, the radio frame structure in the WiMAX network is composed of a DL period and a UL period, and the DL period is composed of a header portion such as a preamble signal P, FCH, DL-MAP, UL-MAP, and DL data (DL burst). . A wireless LAN UL period is set for the WiMAX DL period, and a wireless LAN DL period is set for the WiMAX UL period.
無線中継装置のWiMAXインタフェース51は、WiMAX基地局70から送信された無線フレーム#1のDL期間でDLサブフレームを受信し、WiMAXの同期時刻情報およびWiMAXのDL/UL期間をスケジューラ53に通知する。スケジューラ53は、無線LANインタフェース52に時刻基準を通知し、さらにWiMAXのDL/UL期間に対応する無線LANのUL/DL期間を通知する。無線LANインタフェース52は、WiMAXのUL期間に同期した無線LANのDL期間において、無線LAN端末60にPSMPフレームを用いて無線LANのDL期間およびUL期間を通知するとともに、WiMAXフレームのDLデータをデータD1,D2として中継送信する。ここでは、PSMPフレームおよび複数のデータD1,D2がSIFS/RIFS間隔で連続送信される。
The
無線LAN端末60は、PSMPフレームで通知された無線LANのDL期間において当該データD1,D2を受信し、UL期間において、無線LANインタフェース52にデータD3,D4を連続送信するとともに、DL期間で受信したデータD1,D2に対するブロックACKを一括送信する。
The
一方、WiMAXインタフェース51は、無線LANのUL期間で無線フレーム#2のDL期間を受信する。ここでは、同様に時刻同期処理と、WiMAXのDL期間およびUL期間に対応する無線LANのUL期間およびDL期間を設定し、無線LANインタフェース52からPSMPフレームで無線LAN端末60に通知することを想定しているが、この処理は必ずしもフレームごとに行わなくてもよい。
On the other hand, the
無線LANインタフェース52は、WiMAXのUL期間に同期した無線LANのDL期間において、無線LAN端末60にPSMPフレームとともに、WiMAXフレーム#2のDLデータをデータD5,D6として中継送信し、さらにUL期間で受信したデータD3,D4に対するブロックACKを一括送信する。また、WiMAXインタフェース51は、WiMAXフレーム#2のUL期間で、無線LANのUL期間に受信したデータD3,D4をULデータとしてWiMAX基地局に中継送信する。
In the wireless LAN DL period synchronized with the WiMAX UL period, the
このように、無線中継装置では、WiMAXインタフェース51のDL期間と、無線LANインタフェース52のUL期間が同期し、受信信号間の干渉は生じない。また、WiMAXインタフェース51のUL期間と、無線LANインタフェース52のDL期間が同期し、ともに信号送信であるので干渉は生じない。すなわち、無線中継装置のWiMAXネットワーク側で送信と受信を交互に繰り返しているときに、無線LAN側で同じタイミングで送信と受信を交互に繰り返しており、ともに干渉を回避しながらスループットの低下を抑止することができる。
As described above, in the wireless relay device, the DL period of the
ところで、非特許文献1に記載の干渉回避技術では、WiMAXのDL期間とUL期間は予め固定され、WiMAXフレームのDL期間およびUL期間の送受信タイミングに、無線LANにおけるDL期間およびUL期間を同期させている。
By the way, in the interference avoidance technique described in
このとき、WiMAXの伝送レートが無線LANの伝送レートよりも大きく、それぞれのDL期間と掛け合わせて得られるWiMAXのDL通信容量が無線LANのDL通信容量よりも大きい場合、WiMAXのDLデータが無線中継装置内で滞留し、実質的にDLのスループットが低下する問題がある。また、このようなDLのスループット低下が継続すると、無線中継装置におけるバッファオーバフローが生じ、サービスが停止する場合も想定される。 At this time, if the WiMAX transmission rate is higher than the wireless LAN transmission rate and the WiMAX DL communication capacity obtained by multiplying each DL period is larger than the wireless LAN DL communication capacity, the WiMAX DL data is wireless. There is a problem that the data stays in the relay device and the DL throughput is substantially reduced. In addition, if such a decrease in DL throughput continues, a buffer overflow in the wireless relay device may occur, and the service may be stopped.
本発明は、複数の無線システムに対して同時送信、同時受信で干渉が発生しないようにするとともに、各無線システムの伝送レートに対応する通信容量の違いを考慮し、複数の無線システム間の干渉を回避しながら各無線システムのスループットを向上させることができる無線中継装置および無線中継方法を提供することを目的とする。 The present invention prevents interference between a plurality of radio systems from being simultaneously transmitted and received, and considers a difference in communication capacity corresponding to a transmission rate of each radio system, and thus causes interference between a plurality of radio systems. It is an object of the present invention to provide a wireless relay device and a wireless relay method that can improve the throughput of each wireless system while avoiding the above-described problem.
第1の発明は、第1の無線システムの基地局と、複数の第2の無線システムの端末と、互いに漏洩電力による干渉を受け合う異なる無線チャネルを用いる第1の無線システムの基地局と複数の第2の無線システムの端末との間で転送データを中継する複数の無線中継装置とを備えた無線通信システムにおいて、無線中継装置は、第1の無線システムの端末に相当する第1のインタフェース部と、第2の無線システムの基地局に相当する第2のインタフェース部と、第1の無線システムの送受信タイミングに同期して第2の無線システムの送受信タイミングを設定するスケジューラとを備え、スケジューラは、第1のインタフェース部を介して第1の無線システムの伝送レートとアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得し、第2のインタフェース部を介して第2の無線システムの伝送レートを取得し、各無線システムの伝送レートに基づく第1の無線システムのダウンリンク通信容量が第2の無線システムのダウンリンク通信容量より大きいときに、各無線システムのダウンリンク通信容量が同等になり、かつ各無線システムのうち一方の送信と他方の受信が同時に発生しないように、第1の無線システムのダウンリンク期間および第2の無線システムのダウンリンク期間を算出し、さらに第1の無線システムのダウンリンク期間に対応する第2の無線システムのアップリンク期間を設定し、さらに第1の無線システムのダウンリンク通信容量と第2の無線システムのダウンリンク通信容量の差に対応する負荷情報を算出する構成であり、第1のインタフェース部は、第1の無線システムのダウンリンク期間および負荷情報を第1の無線システムの基地局に通知する構成であり、第2のインタフェース部は、第2の無線システムのダウンリンク期間およびアップリンク期間を第2の無線システムの端末に通知し、第2の無線システムの送受信タイミングを制御する構成であり、第1の無線システムの基地局は、複数の無線中継装置により通知された負荷情報に基づいて負荷の大きさと帯域割当の時間配置が対応するように帯域割当を行う構成である。 According to a first aspect of the present invention, there are provided a base station of the first radio system, a plurality of terminals of the second radio system, a base station of the first radio system using different radio channels that receive interference due to leakage power, and a plurality of base stations. In a wireless communication system including a plurality of wireless relay devices that relay transfer data to and from a terminal of the second wireless system, the wireless relay device is a first interface corresponding to a terminal of the first wireless system. A second interface unit corresponding to a base station of the second radio system, and a scheduler for setting the transmission / reception timing of the second radio system in synchronization with the transmission / reception timing of the first radio system, Obtains the transmission rate, uplink period and downlink period of the first wireless system via the first interface unit, When the transmission rate of the second wireless system is acquired via the face unit, and the downlink communication capacity of the first wireless system based on the transmission rate of each wireless system is larger than the downlink communication capacity of the second wireless system The downlink period of the first radio system and the second radio system so that the downlink communication capacities of the radio systems are equal and that transmission and reception of one of the radio systems do not occur simultaneously. The downlink period is calculated, the uplink period of the second radio system corresponding to the downlink period of the first radio system is set, the downlink communication capacity of the first radio system and the second radio system are further set Load information corresponding to a difference in downlink communication capacity of the first interface unit, the first interface unit The second interface unit notifies the base station of the first radio system of the downlink period and load information of the line system, and the second interface unit transmits the downlink period and uplink period of the second radio system to the second radio system. The base station of the first wireless system is configured to notify the terminal of the system and control the transmission / reception timing of the second wireless system. The base station of the first wireless system determines the magnitude of the load based on the load information notified by the plurality of wireless relay devices. In this configuration, the bandwidth allocation is performed so that the time allocation of the bandwidth allocation corresponds.
また、第1の発明の無線通信システムにおいて、スケジューラは、第1の無線システムのダウンリンク期間に下限値を設ける構成である。 In the wireless communication system of the first invention, the scheduler is configured to provide a lower limit value in the downlink period of the first wireless system.
また、第1の発明の無線通信システムにおいて、第1の無線システムの無線フレームのヘッダ部に送受信タイミングの情報を含み、無線中継装置の第1のインタフェース部は、無線フレームのヘッダ部の送受信タイミングの情報から、第1の無線システムのアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得してスケジューラに通知する構成である。 In the wireless communication system of the first invention, transmission / reception timing information is included in the header portion of the wireless frame of the first wireless system, and the first interface unit of the wireless relay device transmits / receives transmission / reception timing of the header portion of the wireless frame. From this information, the uplink period and the downlink period of the first wireless system are acquired and notified to the scheduler.
また、第1の発明の無線通信システムにおいて、第1の無線システムの無線フレームのプリアンブル部に同期時刻情報を含み、第1のインタフェース部は、無線フレームのプリアンブル部から同期時刻情報を取得してスケジューラに通知する構成であり、スケジューラは、同期時刻情報に基づいて第2の無線システムにおける時刻基準を決定する構成である。 In the wireless communication system of the first invention, the preamble part of the radio frame of the first radio system includes synchronization time information, and the first interface unit acquires the synchronization time information from the preamble part of the radio frame. The scheduler is configured to notify the scheduler, and the scheduler is configured to determine a time reference in the second wireless system based on the synchronization time information.
また、第1の発明の無線通信システムにおいて、第1の無線システムはWiMAXシステムであり、第2の無線システムは無線LANシステムであり、無線中継装置の第2のインタフェース部は、無線LANの省電力(PSMP)手順を利用して、無線LANのダウンリンク期間およびアップリンク期間を制御する構成である。 In the wireless communication system of the first invention, the first wireless system is a WiMAX system, the second wireless system is a wireless LAN system, and the second interface unit of the wireless relay device is a wireless LAN saving device. In this configuration, a downlink period and an uplink period of the wireless LAN are controlled using a power (PSMP) procedure.
第2の発明は、第1の無線システムの基地局と、複数の第2の無線システムの端末と、互いに漏洩電力による干渉を受け合う異なる無線チャネルを用いる第1の無線システムの基地局と複数の第2の無線システムの端末との間で転送データを中継する複数の無線中継装置とを備えた無線通信システムの無線通信方法において、無線中継装置は、第1の無線システムの端末に相当する第1のインタフェース部と、第2の無線システムの基地局に相当する第2のインタフェース部と、第1の無線システムの送受信タイミングに同期して第2の無線システムの送受信タイミングを設定するスケジューラとを備え、スケジューラは、第1のインタフェース部を介して第1の無線システムの伝送レートとアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得し、第2のインタフェース部を介して第2の無線システムの伝送レートを取得し、各無線システムの伝送レートに基づく第1の無線システムのダウンリンク通信容量が第2の無線システムのダウンリンク通信容量より大きいときに、各無線システムのダウンリンク通信容量が同等になり、かつ各無線システムのうち一方の送信と他方の受信が同時に発生しないように、第1の無線システムのダウンリンク期間および第2の無線システムのダウンリンク期間を算出し、さらに第1の無線システムのダウンリンク期間に対応する第2の無線システムのアップリンク期間を設定し、さらに第1の無線システムのダウンリンク通信容量と第2の無線システムのダウンリンク通信容量の差に対応する負荷情報を算出し、第1のインタフェース部は、第1の無線システムのダウンリンク期間および負荷情報を第1の無線システムの基地局に通知し、第2のインタフェース部は、第2の無線システムのダウンリンク期間およびアップリンク期間を第2の無線システムの端末に通知し、第2の無線システムの送受信タイミングを制御し、第1の無線システムの基地局は、複数の無線中継装置により通知された負荷情報に基づいて負荷の大きさと帯域割当の時間配置が対応するように帯域割当を行う。 According to a second aspect of the present invention, there are provided a base station of the first radio system, a plurality of terminals of the second radio system, a plurality of base stations of the first radio system using different radio channels that receive interference due to leakage power. In the wireless communication method of the wireless communication system including a plurality of wireless relay devices that relay transfer data to and from the terminal of the second wireless system, the wireless relay device corresponds to the terminal of the first wireless system. A first interface unit; a second interface unit corresponding to a base station of the second wireless system; a scheduler for setting transmission / reception timing of the second wireless system in synchronization with transmission / reception timing of the first wireless system; The scheduler obtains the transmission rate, uplink period, and downlink period of the first wireless system via the first interface unit. The transmission rate of the second wireless system is acquired via the second interface unit, and the downlink communication capacity of the first wireless system based on the transmission rate of each wireless system is the downlink communication capacity of the second wireless system. The downlink period of the first radio system and the second so that the downlink communication capacity of each radio system becomes equal and the transmission and reception of the other radio systems do not occur at the same time when larger A downlink period of the second radio system is set, an uplink period of the second radio system corresponding to the downlink period of the first radio system is set, and the downlink communication capacity and the first radio system of the first radio system are set. Load information corresponding to a difference in downlink communication capacity between the two wireless systems is calculated, and the first interface unit The downlink period and load information of the radio system are notified to the base station of the first radio system, and the second interface unit sets the downlink period and the uplink period of the second radio system to the terminal of the second radio system. The base station of the first wireless system determines the load size and the time allocation of the bandwidth allocation based on the load information notified by the plurality of wireless relay devices. Bandwidth allocation is performed in response.
また、第2の発明の無線通信方法において、スケジューラは、第1の無線システムのダウンリンク期間に下限値を設ける。 In the wireless communication method of the second invention, the scheduler sets a lower limit value in the downlink period of the first wireless system.
また、第2の発明の無線通信方法において、第1の無線システムの無線フレームのヘッダ部に送受信タイミングの情報を含み、無線中継装置の第1のインタフェース部は、無線フレームのヘッダ部の送受信タイミングの情報から、第1の無線システムのアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得してスケジューラに通知する。 In the wireless communication method of the second invention, transmission / reception timing information is included in the header portion of the wireless frame of the first wireless system, and the first interface portion of the wireless relay device transmits / receives transmission / reception timing of the header portion of the wireless frame. From this information, the uplink period and the downlink period of the first wireless system are acquired and notified to the scheduler.
また、第2の発明の無線通信方法において、第1の無線システムの無線フレームのプリアンブル部に同期時刻情報を含み、第1のインタフェース部は、無線フレームのプリアンブル部から同期時刻情報を取得してスケジューラに通知し、スケジューラは、同期時刻情報に基づいて第2の無線システムにおける時刻基準を決定する。 In the wireless communication method of the second invention, the preamble part of the radio frame of the first radio system includes synchronization time information, and the first interface unit acquires the synchronization time information from the preamble part of the radio frame. The scheduler is notified, and the scheduler determines a time reference in the second wireless system based on the synchronization time information.
また、第2の発明の無線通信方法において、第1の無線システムはWiMAXシステムであり、第2の無線システムは無線LANシステムであり、無線中継装置の第2のインタフェース部は、無線LANの省電力(PSMP)手順を利用して、無線LANのダウンリンク期間およびアップリンク期間を制御する。 In the wireless communication method of the second invention, the first wireless system is a WiMAX system, the second wireless system is a wireless LAN system, and the second interface unit of the wireless relay device is a wireless LAN saving device. A power (PSMP) procedure is used to control the downlink and uplink periods of the wireless LAN.
本発明は、無線中継装置の第1の無線システム側と第2の無線システム側で一方の送信と他方の受信が同時に発生しないように制御されており、相互の干渉を回避しながらスループットの低下を抑止することができる。さらに、第1の無線システムのダウンリンク通信容量が第2の無線システムのダウンリンク通信容量により大きいときに、各ダウンリンク通信容量が同等になるようにそれぞれのダウンリンク期間を調整する。これにより、双方の無線システムのダウンリンク通信容量が同等になり、無線中継装置内で転送データの滞留を防ぐことができ、システム全体のダウンリンク方向のスループットを向上させることができる。また、本発明は、第1の無線システムのダウンリンク期間に対応する第2の無線システムのアップリンク期間の下限値を設定することにより、アップリンク通信容量の最低値を保証することができる。 In the present invention, the first relay system side and the second wireless system side of the wireless relay device are controlled so that one transmission and the other reception do not occur at the same time, thereby reducing the throughput while avoiding mutual interference. Can be suppressed. Further, when the downlink communication capacity of the first wireless system is larger than the downlink communication capacity of the second wireless system, the respective downlink periods are adjusted so that the downlink communication capacities are equal. As a result, the downlink communication capacities of both wireless systems become equal, transfer data can be prevented from staying in the wireless relay device, and the throughput of the entire system in the downlink direction can be improved. Moreover, the present invention can guarantee the minimum value of the uplink communication capacity by setting the lower limit value of the uplink period of the second radio system corresponding to the downlink period of the first radio system.
さらに、本発明は、無線中継装置から第1の無線システムの基地局に、第1の無線システムのダウンリンク通信容量と第2の無線システムのダウンリンク通信容量の差を負荷容量として通知し、第1の無線システムの基地局がその負荷情報に基づいて、負荷の大きさと帯域割当の時間配置が対応するように、例えば負荷の大きいものから順になるように帯域割当を行うことができる。これにより、複数の無線中継装置が第1の無線システムの1つの基地局に帰属しているときに、第2の無線システムのダウンリンク期間およびアップリンク期間が細切れになることに起因するオーバヘッドを削減し、周波数利用効率を改善することができる。 Furthermore, the present invention notifies the difference between the downlink communication capacity of the first radio system and the downlink communication capacity of the second radio system as a load capacity from the radio relay apparatus to the base station of the first radio system, Based on the load information, the base station of the first radio system can perform band allocation so that, for example, the load is arranged in descending order so that the load size corresponds to the time allocation of the band allocation. As a result, when a plurality of radio relay apparatuses belong to one base station of the first radio system, the overhead due to the downlink period and the uplink period of the second radio system being shredded is reduced. It is possible to reduce the frequency utilization efficiency.
図1は、本発明の無線通信システムの基本構成例1を示す。基本構成例1では、図11に示すネットワーク構成におけるWiMAXネットワークと無線LANとの間で中継を行う無線中継装置について説明するが、WiMAXと無線LANに限らず、本発明は双方の無線システムで送受信タイミングの同期制御が可能な無線システム間の中継に適用することができる。 FIG. 1 shows a basic configuration example 1 of a wireless communication system of the present invention. In the basic configuration example 1, a wireless relay device that relays between a WiMAX network and a wireless LAN in the network configuration shown in FIG. 11 will be described. However, the present invention is not limited to WiMAX and wireless LAN, and the present invention is transmitted and received by both wireless systems. The present invention can be applied to relay between wireless systems capable of timing synchronization control.
図1において、無線中継装置10は、WiMAX端末として機能するWiMAXインタフェース11と、無線LAN基地局として機能する無線LANインタフェース12とを備える。ここで、WiMAX基地局70からWiMAXインタフェース(WiMAX端末)11への伝送方向をDL(ダウンリンク)、逆の伝送方向をUL(アップリンク)とし、無線LANインタフェース(無線LAN基地局)12から無線LAN端末60への伝送方向をDL、逆の伝送方向をULとする。さらに、WiMAXインタフェース11と無線LANインタフェース12との間に配置されるスケジューラ13は、WiMAXインタフェース11からWiMAXのDL/UL期間および伝送レートを入力し、無線LANインタフェース12から無線LANの伝送レートを入力し、WiMAXおよび無線LANの各伝送レートに応じた各DL通信容量が同等になるように、WiMAXのDL/UL期間に応じた無線LANのUL/DL期間を設定する。詳しくは後述する。
In FIG. 1, a wireless relay device 10 includes a
図2は、基本構成例1の無線中継装置10の制御シーケンスを示す。図3は、基本構成例1の無線中継装置10のスケジューラ13の処理手順を示す。
図2において、WiMAXインタフェース(WiMAX端末)11は、WiMAX基地局70がDL期間で送信するDLサブフレームを受信し、その先頭部のプリアンブル信号から同期時刻情報を取得してスケジューラ13に通知する。スケジューラ13は、この同期時刻情報に基づいて無線LANにおける時刻基準を決定し、無線LANインタフェース(無線LAN基地局)12に通知する。無線LANインタフェース12は、自身のタイマをこの時刻基準に同期させ、WiMAXと無線LANとの時刻同期をとる。
FIG. 2 shows a control sequence of the wireless relay device 10 of the basic configuration example 1. FIG. 3 shows a processing procedure of the
In FIG. 2, a WiMAX interface (WiMAX terminal) 11 receives a DL subframe transmitted by the
WiMAXインタフェース11は、DLサブフレームの先頭部のFCH,DL−MAP,UL−MAP等から、WiMAXのDL/UL期間および伝送レートを検出し、スケジューラ13に通知する。一方、無線LANインタフェース12は、無線LANの伝送レートをスケジューラ13に通知する。
The
スケジューラ13は、図3に示すように、WiMAXのDL/UL期間を取得し(S1)、WiMAXの伝送レートを取得し(S2)、無線LANの伝送レートを取得すると(S3)、WiMAXのDL通信容量と無線LANのDL通信容量を比較する(S4)。ここで、WiMAXのDL通信容量は、(WiMAXの伝送レート)×(WiMAXのDL期間)×(WiMAXのMAC効率)である。無線LANのDL通信容量は、(無線LANの伝送レート)×(無線LANのDL期間)×(無線LANのMAC効率)である。
As shown in FIG. 3, the
WiMAXのDL通信容量と無線LANのDL通信容量を比較し(S4)、無線LANのDL通信容量が大きいか等しい場合には、従来通りにWiMAXのDL/UL期間に対応する無線LANのUL/DL期間を設定し(S5)、無線LANインタフェース12へ通知する(S8)。
The DL communication capacity of the WiMAX and the DL communication capacity of the wireless LAN are compared (S4). If the DL communication capacity of the wireless LAN is large or equal, the wireless LAN UL / DL corresponding to the WiMAX DL / UL period is conventionally used. A DL period is set (S5), and the
一方、WiMAXのDL通信容量が大きい場合には、WiMAXのDL通信容量と無線LANのDL通信容量が同等になるWiMAXのDLデータ割当不可期間を算出し、WiMAXのDL有効期間と無線LANのDL期間およびUL期間を設定する(S6)。すなわち、WiMAXの既定のDL期間からDLデータ割当不可期間だけ短縮したWiMAXのDL有効期間を算出し、WiMAXの既定のUL期間に対応する無線LANのDL期間にDLデータ割当不可期間を加えた無線LANのDL期間を算出する。また、WiMAXのDL有効期間に対応する無線LANのUL期間を設定する。 On the other hand, when the WiMAX DL communication capacity is large, the WiMAX DL data allocation impossible period in which the WiMAX DL communication capacity and the wireless LAN DL communication capacity are equal is calculated, and the WiMAX DL valid period and the wireless LAN DL are calculated. A period and a UL period are set (S6). That is, a WiMAX DL effective period that is shortened from the WiMAX predetermined DL period by a DL data unassignable period is calculated, and the wireless LAN DL period corresponding to the WiMAX default UL period is added to the DL data unassignable period. The DL period of the LAN is calculated. Also, the wireless LAN UL period corresponding to the WiMAX DL valid period is set.
ここで、WiMAXのDLデータ割当不可期間とは、DL通信容量を低下させるためのDL期間の空き期間であり、WiMAXの(既定のDL期間−DLデータ割当不可期間)をDL有効期間としているが、WiMAXにおける既定のDL期間を変更するものではない。なお、DLデータ割当不可期間は通信に使用しない空き期間でもよいし、他のWiMAX端末への送信に使用してもよい。 Here, the WiMAX DL data unassignable period is a free period of the DL period for reducing the DL communication capacity, and the WiMAX (predetermined DL period-DL data unassignable period) is the DL valid period. , It does not change the default DL period in WiMAX. The DL data unassignable period may be a free period that is not used for communication, or may be used for transmission to another WiMAX terminal.
スケジューラ13は、WiMAXインタフェース11へWiMAXのDL有効期間(DLデータ割当不可期間)を通知し(S7)、WiMAXのUL期間にWiMAXインタフェース11からWiMAX基地局に通知する。また、スケジューラ13は、無線LANインタフェース12へWiMAXのDL有効期間に対応する無線LANのUL期間と、WiMAXの(UL期間+DLデータ割当不可期間)に対応する無線LANのDL期間を通知する(S8)。
The
無線LANインタフェース12は、無線LANのDL期間で、無線LANのDL/UL期間を無線LAN端末60に送信する。無線LANインタフェース12と無線LAN端末60は、この無線LANのDL/UL期間に合わせて、データの送受信処理を行う。すなわち、無線中継装置10では、WiMAXのDL有効期間と無線LANのUL期間が同期し、WiMAXの(UL期間+DLデータ割当不可期間)と無線LANのDL期間が同期し、WiMAXと無線LANとの間で一方の送信と他方の受信が同時に発生しないようにして相互干渉を回避する仕組みになっている。
The
なお、WiMAXネットワークと無線LANは、WiMAXのDL期間のプリアンブル信号から得られた時刻情報に基づいて時刻同期がとれているが、無線LANの処理遅延により、例えば無線LANのDL期間が遅れてWiMAXのDL期間と重なり、無線LANのDL期間の送信とWiMAXのDL期間の受信が重なって干渉が生じることが考えられる。この場合には、スケジューラ13において、無線LANに設定したUL期間とULデータの受信タイミングを比較して無線LANの遅延時間を判定し、DL期間およびUL期間のそれぞれ末尾を遅延時間分だけ短縮し、無信号区間を設定して無線LANとWiMAXとの干渉を回避するようにしてもよい。
The WiMAX network and the wireless LAN are synchronized in time based on time information obtained from the preamble signal of the WiMAX DL period, but due to processing delay of the wireless LAN, for example, the wireless LAN DL period is delayed and WiMAX is delayed. It is conceivable that transmission of the wireless LAN DL period and reception of the WiMAX DL period overlap and cause interference. In this case, the
ところで、無線LANにおけるDL期間とUL期間の制御は、IEEE802.11nが規定した新しい省電力手順であるPSMP(Power Save Multi-Poll)機能によって実現することができる(非特許文献2参照)。 Incidentally, the control of the DL period and the UL period in the wireless LAN can be realized by a PSMP (Power Save Multi-Poll) function which is a new power saving procedure defined by IEEE802.11n (see Non-Patent Document 2).
図4は、PSMPシーケンスの概要を示す。
図において、無線LAN基地局31は、接続する無線LAN端末32,33へPSMPフレームを送信する。PSMPフレームには、無線LAN端末32に割り当てる受信開始時間t1および送信開始時間t3と、無線LAN端末33に割り当てる受信開始時間t2および送信開始時間t4が記載される。無線LAN端末32は、PSMPフレームで通知された受信開始時間t1からDLデータを受信し、送信開始時間t3からULデータを送信し、その他の時間にパワーセーブモードになる。無線LAN端末33は、PSMPフレームで通知された受信開始時間t2からDLデータを受信し、送信開始時間t4からULデータを送信し、その他の時間にパワーセーブモードになる。このように、無線LAN端末は、PSMPフレームで通知されたタイミングで送受信を行い、それ以外の期間はデータの送受信を停止する。
FIG. 4 shows an outline of the PSMP sequence.
In the figure, a wireless LAN base station 31 transmits a PSMP frame to wireless LAN terminals 32 and 33 to be connected. In the PSMP frame, a reception start time t1 and a transmission start time t3 assigned to the wireless LAN terminal 32, and a reception start time t2 and a transmission start time t4 assigned to the wireless LAN terminal 33 are described. The wireless LAN terminal 32 receives DL data from the reception start time t1 notified by the PSMP frame, transmits UL data from the transmission start time t3, and enters the power save mode at other times. The wireless LAN terminal 33 receives DL data from the reception start time t2 notified by the PSMP frame, transmits UL data from the transmission start time t4, and enters the power save mode at other times. Thus, the wireless LAN terminal performs transmission / reception at the timing notified by the PSMP frame, and stops data transmission / reception during other periods.
ここでは、時間t1〜t3が無線LANのDL期間に相当してDLデータを送信し、WiMAX側ではULサブフレームを送信する。また、時間t3〜t5が無線LANのUL期間に相当してULデータを受信し、WiMAX側ではDLサブフレームを受信する。 Here, time t1 to t3 corresponds to the DL period of the wireless LAN, and DL data is transmitted, and on the WiMAX side, UL subframes are transmitted. Also, the time t3 to t5 corresponds to the UL period of the wireless LAN and UL data is received, and the DL subframe is received on the WiMAX side.
図5は、基本構成例1における無線中継装置10の動作例を示す。
図において、WiMAXネットワークにおける無線フレーム構成は、DL期間とUL期間からなり、DL期間はプリアンブル信号P,FCH,DL−MAP,UL−MAPなどのヘッダ部と、DLデータ(DLバースト)で構成される。通常は、WiMAXのDL期間に対して無線LANのUL期間が設定され、WiMAXのUL期間に対して無線LANのDL期間が設定される。
FIG. 5 shows an operation example of the wireless relay device 10 in the basic configuration example 1.
In the figure, the radio frame structure in the WiMAX network is composed of a DL period and a UL period, and the DL period is composed of a header portion such as a preamble signal P, FCH, DL-MAP, UL-MAP, and DL data (DL burst). The Normally, the wireless LAN UL period is set for the WiMAX DL period, and the wireless LAN DL period is set for the WiMAX UL period.
無線中継装置のWiMAXインタフェース11は、WiMAX基地局70から送信された無線フレーム#1のDL期間でDLサブフレームを受信し、WiMAXの同期時刻情報、WiMAXの伝送レートおよびDL/UL期間をスケジューラ13に通知する。スケジューラ13は、無線LANインタフェース2に時刻基準を通知する。一方、無線LANインタフェース12は、無線LANの伝送レートをスケジューラ13に通知する。
The
スケジューラ13は、図3に示すように、WiMAXのDL通信容量が無線LANのDL通信容量より大きい場合には、WiMAXのDL通信容量と無線LANのDL通信容量が同等になるWiMAXのDLデータ割当不可期間を算出し、WiMAXのDL有効期間(DLデータ割当不可期間)と無線LANのDL期間およびUL期間を設定し、それぞれWiMAXインタフェース11および無線LANインタフェース12に通知する。
As shown in FIG. 3, when the WiMAX DL communication capacity is larger than the wireless LAN DL communication capacity, the
WiMAXインタフェース11は、UL期間でWiMAXのDL有効期間(DLデータ割当不可期間)をWiMAX基地局70に通知し、WiMAX基地局70は次の無線フレーム#2のDL期間にDLデータ割当不可期間を設定し、DL通信容量を低下させる。
The
無線LANインタフェース12は、DL期間で無線LAN端末60にPSMPフレームを用いて無線LANのUL/DL期間を通知するとともに、WiMAXフレームのDLデータをデータD1,D2として中継送信する。ここでは、PSMPフレームおよび複数のデータD1,D2がSIFS/RIFS間隔で連続送信される。
The
無線LAN端末60は、PSMPフレームで通知された無線LANのDL期間において当該データD1,D2を受信し、UL期間において、無線LANインタフェース12にデータD3,D4を連続送信するとともに、DL期間で受信したデータD1,D2に対するブロックACKを一括送信する。
The
一方、WiMAXインタフェース11は、既定のDL期間からDLデータ割当不可期間を短縮したDL有効期間で無線フレーム#2のDLサブフレームを受信する。ここでは、同様に時刻同期処理と、WiMAXのDL/ULの伝送レート、無線LANの伝送レートおよびWiMAXのDL/UL期間に対応する無線LANのUL/DL期間を設定し、無線LANインタフェース12からPSMPフレームで無線LAN端末60に通知することを想定しているが、この処理は必ずしもフレームごとに行わなくてもよい。
On the other hand, the
無線LANインタフェース12は、WiMAXのUL期間の前にDLデータ割当不可期間を加えたDL期間において、無線LAN端末60にPSMPフレームとともに、WiMAXフレーム#2のDLデータをデータD5,D6として中継送信し、さらにUL期間で受信したデータD3,D4に対するブロックACKを一括送信する。また、WiMAXインタフェース11は、WiMAXフレーム#2のUL期間で、無線LANのUL期間に受信したデータD3,D4をULデータとしてWiMAX基地局に中継送信する。
The
このように、無線中継装置では、WiMAXのDL有効期間と無線LANのUL期間が同期し、受信信号間の干渉は生じない。また、WiMAXのUL期間+DLデータ割当不可期間と無線LANのDL期間が同期し、信号送信による干渉は生じない。すなわち、無線中継装置のWiMAXネットワーク側と無線LAN側で一方の送信と他方の受信が同時に発生しないように制御されており、相互の干渉を回避しながらスループットの低下を抑止することができる。さらに、WiMAXのDL通信容量が無線LANのDL通信容量により大きいときに、各DL通信容量が同等になるようにWiMAXのDL期間を短縮し、かつその短縮期間を無線LANのDL期間に加える。これにより、WiMAXのDL通信容量と無線LANのDL通信容量が同等になり、DL方向のスループットを向上させることができる。 In this way, in the wireless relay device, the WiMAX DL effective period and the wireless LAN UL period are synchronized, and interference between received signals does not occur. Also, the WiMAX UL period + DL data allocation impossible period and the wireless LAN DL period are synchronized, and interference due to signal transmission does not occur. That is, control is performed so that one transmission and the other reception do not occur simultaneously on the WiMAX network side and the wireless LAN side of the wireless relay device, and a reduction in throughput can be suppressed while avoiding mutual interference. Further, when the WiMAX DL communication capacity is larger than the DL communication capacity of the wireless LAN, the WiMAX DL period is shortened so that the DL communication capacities are equal, and the shortened period is added to the DL period of the wireless LAN. Thereby, the DL communication capacity of WiMAX and the DL communication capacity of the wireless LAN become equal, and the throughput in the DL direction can be improved.
基本構成例1のスケジューラ13の処理において、WiMAXの伝送レートが無線LANの伝送レートよりも非常に大きい場合に、WiMAXのDL通信容量と無線LANの通信容量を同等にしようとすると、WiMAXのDLデータ割当不可期間が非常に大きくなる。その結果、WiMAXのDL有効期間(=既定のDL期間−DLデータ割当不可期間)は非常に小さくなる。そのため、無線LANのUL期間もWiMAXのDL有効期間に応じて非常に小さくなり、システム全体のULのスループットが著しく低下することになる。
In the processing of the
そこで、基本構成例2では、WiMAXの伝送レートが無線LANの伝送レートよりも非常に大きい場合に備えて、スケジューラ13において無線LANのUL期間に下限値(必要最低UL期間)を設けてスケジューリングを行う。
Therefore, in the basic configuration example 2, in preparation for the case where the WiMAX transmission rate is much higher than the wireless LAN transmission rate, the
図6は、基本構成例2の無線中継装置10のスケジューラ13の処理手順を示す。
図6において、ステップS1〜S8は、図3に示す基本構成例1と同じである。基本構成例2では、ステップS6で求めたWiMAXのDL有効期間が下限値を下回った場合に、WiMAXのDL有効期間を下限値に設定する処理S6a,S6bを追加する。すなわち、無線LANのUL期間は、図2や図5に示すように、WiMAXのDL有効期間に対応するので、ステップS6a,S6bでWiMAXのDL有効期間が下限値以下にならないように設定することにより、無線LANのUL期間の下限値(必要最低UL期間)を確保する。
FIG. 6 shows a processing procedure of the
In FIG. 6, steps S1 to S8 are the same as those in the basic configuration example 1 shown in FIG. In the basic configuration example 2, when the WiMAX DL effective period obtained in step S6 falls below the lower limit value, processing S6a and S6b for setting the WiMAX DL effective period to the lower limit value are added. That is, as shown in FIGS. 2 and 5, the UL period of the wireless LAN corresponds to the WiMAX DL effective period, so that the WiMAX DL effective period should not be set to be lower than the lower limit in steps S6a and S6b. Thus, a lower limit value (necessary minimum UL period) of the UL period of the wireless LAN is secured.
図15は、ダウンリンクのスループット特性(無線LAN伝送レート:24Mbps )を示す。図16は、ダウンリンクのスループット特性(無線LAN伝送レート:54Mbps )を示す。図17は、アップリンクのスループット特性(無線LAN伝送レート:24Mbps )を示す。図18は、アップリンクのスループット特性(無線LAN伝送レート:54Mbps )を示す。いずれも、本発明のWiMAXおよび無線LANのDL通信容量に応じたスケジューリングを行うことにより、そのスケジューリングを行わない従来構成よりも大幅に無線LANのスループット(システムスループット)を改善できていることがわかる。 FIG. 15 shows downlink throughput characteristics (wireless LAN transmission rate: 24 Mbps). FIG. 16 shows downlink throughput characteristics (wireless LAN transmission rate: 54 Mbps). FIG. 17 shows uplink throughput characteristics (wireless LAN transmission rate: 24 Mbps). FIG. 18 shows uplink throughput characteristics (wireless LAN transmission rate: 54 Mbps). In both cases, it is understood that by performing scheduling according to the WiMAX and wireless LAN DL communication capacity of the present invention, the throughput (system throughput) of the wireless LAN can be greatly improved as compared with the conventional configuration in which the scheduling is not performed. .
以上説明した本発明の基本構成例1,2における無線中継装置10は、図1に示すようにWiMAX基地局70と1対1の関係において、WiMAXのDL,ULのタイムスロットに対して、無線LANのUL,DLの割り当てを同期させ、かつWiMAXのDL通信容量が無線LANのDL通信容量よりも大きい場合に、トラヒックのオーバーフローを回避するために、WiMAXのDL期間を減少させることをWiMAX基地局70に通知する構成であった。
The wireless relay device 10 in the basic configuration examples 1 and 2 of the present invention described above has a one-to-one relationship with the
本発明は、図7に示すように、WiMAX基地局70の配下に複数の無線中継装置10が存在する場合に対応するものである。ここでは、1台のWiMAX基地局70に無線中継装置10が4台接続しており、それぞれの無線中継装置10に各1台の無線LAN端末60が接続されているものとする。
As shown in FIG. 7, the present invention corresponds to a case where a plurality of wireless relay apparatuses 10 exist under the
WiMAX基地局70に複数の無線中継装置10が存在する場合には、ある無線中継装置がWiMAXで通信している期間は、他の無線中継装置はWiMAXのDL/ULともにトラヒックが存在しない期間となる。基本構成例1では、WiMAXのDL有効期間と無線LANのUL期間が直接的に対応し、WiMAXのDLデータ割当不可期間〜UL期間に無線LANのDL期間が直接的に対応していた。
When there are a plurality of wireless relay apparatuses 10 in the
本実施例では、他の無線中継装置とWiMAX基地局との通信期間を考慮し、WiMAX基地局との通信を行っていない他の各無線中継装置は、WiMAXの干渉を考慮することなく、無線LANでの通信を行うことができることを最大限活用する。 In the present embodiment, the communication period between the other wireless relay device and the WiMAX base station is taken into consideration, and the other wireless relay devices that are not communicating with the WiMAX base station do not consider the interference of WiMAX. Make the most of the ability to communicate over a LAN.
一方、PSMP機能においては、図4に示す1つのシーケンスにおいて、DL期間とUL期間を1つずつ設けなければならない制約が存在する。たとえば、無線中継装置において無線LANの伝送レートが低く、WiMAXのDLデータ割当不可期間を長く設定する必要がある場合には、他の無線中継装置がWiMAX基地局と通信している期間に、無線LANのDLで通信を行うことが可能である。その場合には、上述のDLデータ割当不可期間を要せずに、WiMAXのDL通信容量>無線LANのDL通信容量となる関係を解消することができる。ただし、WiMAXのDL通信容量>無線LANのDL通信容量となる場合には、DLデータ割当不可期間は必要である。 On the other hand, in the PSMP function, there is a restriction that one DL period and one UL period must be provided in one sequence shown in FIG. For example, when the wireless relay device has a low wireless LAN transmission rate and it is necessary to set a WiMAX DL data non-assignable period to be long, the wireless relay device may be in a state where the wireless relay device is in communication with the WiMAX base station. It is possible to communicate with the LAN DL. In this case, the relationship of DL communication capacity of WiMAX> DL communication capacity of wireless LAN can be eliminated without requiring the above-described period of DL data unassignment. However, when the DL communication capacity of WiMAX> DL communication capacity of the wireless LAN, the DL data allocation impossible period is necessary.
ここで、上述したPSMP機能の制約により、図9の無線中継装置10−3のように1つのシーケンスの期間(PSMP1)が短い場合であっても、DL期間のみとすることはできず、必ずUL期間を設定しなければならない。そのため、オーバヘッドが生じることとなり、結果として、DLを割り当てられない空き帯域が生じることになり周波数利用効率が低下する。したがって、PSMPのシーケンスが細切れになることは効率的でなく、より長い期間を確保する必要がある。そこで、本実施例におけるWiMAX基地局70は、各無線中継装置10−1〜10−3の無線LANインタフェース12が送信できるトラヒック量に応じてスケジューリングを行う。
Here, due to the limitations of the PSMP function described above, even if the period of one sequence (PSMP1) is short as in the radio relay apparatus 10-3 in FIG. The UL period must be set. As a result, an overhead occurs, and as a result, a free band to which no DL is allocated is generated, and the frequency utilization efficiency is lowered. Therefore, it is not efficient that the PSMP sequence is chopped, and it is necessary to secure a longer period. Therefore, the
図8は、本発明による無線中継装置10およびWiMAX基地局70の制御シーケンスを示す。
図8において、WiMAXの伝送レートおよび無線LANの伝送レートに応じて、無線LANのDL/UL期間を算出し、WiMAX基地局70にDL有効期間を通知するまでの手順は、図2に示す基本構成例1と同じである。
FIG. 8 shows a control sequence of the wireless relay device 10 and the
In FIG. 8, the procedure for calculating the DL / UL period of the wireless LAN according to the WiMAX transmission rate and the wireless LAN transmission rate and notifying the
本実施例の無線中継装置10のスケジューラ13は、無線LAN端末60との間の伝送レートに基づいて、負荷情報として無線LANのDL通信容量のオーバーフローαを次のように計算する。
α=WiMAXのDL通信容量−無線LANのDL通信容量
Based on the transmission rate with the
α = WiMAX DL communication capacity-Wireless LAN DL communication capacity
各無線中継装置10は、WiMAXインタフェース11からWiMAX基地局70に、無線LANのDL通信容量のオーバーフローαを通知する。
Each wireless relay device 10 notifies the
WiMAX基地局70は、各無線中継装置により通知された無線LANのDL通信容量のオーバーフローαから、α>0のものを抽出し、αが大きいものから小さいものへ、次回以降のWiMAXフレームの先頭から順に割り当てを行う。なお、WiMAX端末のうち無線中継装置10でないものは、α<0として扱う。
The
このようなスケジューリングを行った場合のデータのシーケンス例を図10に示す。無線中継装置10−3のαが大きいため、WiMAXフレームの先頭に割り当てられ、結果として、PSMPの期間が増大し、オーバーヘッドが削減する。すなわち、WiMAX基地局70のスケジューリングによって、図9におけるPSMP1のUL期間が不要となり、その分をDL期間に割り当てることができるため、無線中継装置10の無線LANインタフェース12は、より多くのDL通信容量を確保できる。その結果、WiMAXのDLデータ割当不可期間が解消または短縮され、WiMAX側の空き帯域を有効に使用できる効果が得られる。
An example of a data sequence when such scheduling is performed is shown in FIG. Since α of the radio relay apparatus 10-3 is large, it is assigned to the head of the WiMAX frame, and as a result, the PSMP period increases and overhead is reduced. That is, the scheduling of the
10,50 無線中継装置
11,51 WiMAXインタフェース(WiMAX端末)
12,52 無線LANインタフェース(無線LAN基地局)
13,53 スケジューラ
54,55 アンテナ
60 無線LAN端末
70 WiMAX基地局
80 ネットワーク
10, 50
12, 52 Wireless LAN interface (wireless LAN base station)
13, 53
Claims (10)
複数の第2の無線システムの端末と、
互いに漏洩電力による干渉を受け合う異なる無線チャネルを用いる前記第1の無線システムの基地局と前記複数の第2の無線システムの端末との間で転送データを中継する複数の無線中継装置と
を備えた無線通信システムにおいて、
前記無線中継装置は、
前記第1の無線システムの端末に相当する第1のインタフェース部と、
前記第2の無線システムの基地局に相当する第2のインタフェース部と、
前記第1の無線システムの送受信タイミングに同期して前記第2の無線システムの送受信タイミングを設定するスケジューラとを備え、
前記スケジューラは、前記第1のインタフェース部を介して前記第1の無線システムの伝送レートとアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得し、前記第2のインタフェース部を介して前記第2の無線システムの伝送レートを取得し、前記各無線システムの伝送レートに基づく前記第1の無線システムのダウンリンク通信容量が前記第2の無線システムのダウンリンク通信容量より大きいときに、前記各無線システムのダウンリンク通信容量が同等になり、かつ前記各無線システムのうち一方の送信と他方の受信が同時に発生しないように、前記第1の無線システムのダウンリンク期間および第2の無線システムのダウンリンク期間を算出し、さらに前記第1の無線システムのダウンリンク期間に対応する前記第2の無線システムのアップリンク期間を設定し、さらに前記第1の無線システムのダウンリンク通信容量と前記第2の無線システムのダウンリンク通信容量の差に対応する負荷情報を算出する構成であり、
前記第1のインタフェース部は、前記第1の無線システムのダウンリンク期間および前記負荷情報を前記第1の無線システムの基地局に通知する構成であり、
前記第2のインタフェース部は、前記第2の無線システムのダウンリンク期間およびアップリンク期間を前記第2の無線システムの端末に通知し、前記第2の無線システムの送受信タイミングを制御する構成であり、
前記第1の無線システムの基地局は、前記複数の無線中継装置により通知された前記負荷情報に基づいて負荷の大きさと帯域割当の時間配置が対応するように帯域割当を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 A base station of a first radio system;
A plurality of terminals of the second wireless system;
A plurality of radio relay apparatuses that relay transfer data between a base station of the first radio system and terminals of the plurality of second radio systems that use different radio channels that receive interference due to leakage power. In a wireless communication system,
The wireless relay device is
A first interface unit corresponding to a terminal of the first wireless system;
A second interface unit corresponding to a base station of the second wireless system;
A scheduler for setting transmission / reception timing of the second wireless system in synchronization with transmission / reception timing of the first wireless system;
The scheduler acquires a transmission rate, an uplink period, and a downlink period of the first wireless system via the first interface unit, and receives the transmission rate of the second wireless system via the second interface unit. When the downlink communication capacity of the first wireless system based on the transmission rate of each wireless system is greater than the downlink communication capacity of the second wireless system based on the transmission rate of each wireless system, the downlink of each wireless system The downlink period of the first radio system and the downlink period of the second radio system are calculated so that the communication capacities are equal and the transmission and reception of the other radio system do not occur simultaneously. In addition, the second wireless system corresponding to the downlink period of the first wireless system Set the Uplink period, a configuration that further calculates the load information corresponding to the difference between the down-link communication capacity of said downlink communication capacity of the first wireless system a second radio system,
The first interface unit is configured to notify a downlink period of the first radio system and the load information to a base station of the first radio system;
The second interface unit is configured to notify a terminal of the second radio system of a downlink period and an uplink period of the second radio system and to control transmission / reception timing of the second radio system. ,
The base station of the first radio system is configured to perform bandwidth allocation based on the load information notified by the plurality of radio relay devices so that the load size and the time allocation of the bandwidth allocation correspond to each other. A wireless communication system.
前記スケジューラは、前記第1の無線システムのダウンリンク期間に下限値を設ける構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The wireless communication system, wherein the scheduler is configured to provide a lower limit value in a downlink period of the first wireless system.
前記第1の無線システムの無線フレームのヘッダ部に前記送受信タイミングの情報を含み、
前記無線中継装置の第1のインタフェース部は、前記無線フレームのヘッダ部の前記送受信タイミングの情報から、前記第1の無線システムのアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得して前記スケジューラに通知する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
Including the transmission / reception timing information in the header portion of the radio frame of the first radio system;
The first interface unit of the radio relay apparatus acquires an uplink period and a downlink period of the first radio system from the transmission / reception timing information of the header part of the radio frame and notifies the scheduler A wireless communication system, characterized in that
前記第1の無線システムの無線フレームのプリアンブル部に同期時刻情報を含み、
前記第1のインタフェース部は、前記無線フレームのプリアンブル部から前記同期時刻情報を取得して前記スケジューラに通知する構成であり、
前記スケジューラは、前記同期時刻情報に基づいて前記第2の無線システムにおける時刻基準を決定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
Including synchronization time information in a preamble portion of a radio frame of the first radio system;
The first interface unit is configured to acquire the synchronization time information from a preamble unit of the radio frame and notify the scheduler.
The wireless communication system, wherein the scheduler is configured to determine a time reference in the second wireless system based on the synchronization time information.
前記第1の無線システムはWiMAXシステムであり、
前記第2の無線システムは無線LANシステムであり、
前記無線中継装置の第2のインタフェース部は、前記無線LANの省電力(PSMP)手順を利用して、無線LANのダウンリンク期間およびアップリンク期間を制御する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The first wireless system is a WiMAX system;
The second wireless system is a wireless LAN system;
The second interface unit of the wireless relay device is configured to control a downlink period and an uplink period of the wireless LAN using the power saving (PSMP) procedure of the wireless LAN. system.
複数の第2の無線システムの端末と、
互いに漏洩電力による干渉を受け合う異なる無線チャネルを用いる前記第1の無線システムの基地局と前記複数の第2の無線システムの端末との間で転送データを中継する複数の無線中継装置と
を備えた無線通信システムの無線通信方法において、
前記無線中継装置は、
前記第1の無線システムの端末に相当する第1のインタフェース部と、
前記第2の無線システムの基地局に相当する第2のインタフェース部と、
前記第1の無線システムの送受信タイミングに同期して前記第2の無線システムの送受信タイミングを設定するスケジューラとを備え、
前記スケジューラは、前記第1のインタフェース部を介して前記第1の無線システムの伝送レートとアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得し、前記第2のインタフェース部を介して前記第2の無線システムの伝送レートを取得し、前記各無線システムの伝送レートに基づく前記第1の無線システムのダウンリンク通信容量が前記第2の無線システムのダウンリンク通信容量より大きいときに、前記各無線システムのダウンリンク通信容量が同等になり、かつ前記各無線システムのうち一方の送信と他方の受信が同時に発生しないように、前記第1の無線システムのダウンリンク期間および第2の無線システムのダウンリンク期間を算出し、さらに前記第1の無線システムのダウンリンク期間に対応する前記第2の無線システムのアップリンク期間を設定し、さらに前記第1の無線システムのダウンリンク通信容量と前記第2の無線システムのダウンリンク通信容量の差に対応する負荷情報を算出し、
前記第1のインタフェース部は、前記第1の無線システムのダウンリンク期間および前記負荷情報を前記第1の無線システムの基地局に通知し、
前記第2のインタフェース部は、前記第2の無線システムのダウンリンク期間およびアップリンク期間を前記第2の無線システムの端末に通知し、前記第2の無線システムの送受信タイミングを制御し、
前記第1の無線システムの基地局は、前記複数の無線中継装置により通知された前記負荷情報に基づいて負荷の大きさと帯域割当の時間配置が対応するように帯域割当を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 A base station of a first radio system;
A plurality of terminals of the second wireless system;
A plurality of radio relay apparatuses that relay transfer data between a base station of the first radio system and terminals of the plurality of second radio systems that use different radio channels that receive interference due to leakage power. In the wireless communication method of the wireless communication system,
The wireless relay device is
A first interface unit corresponding to a terminal of the first wireless system;
A second interface unit corresponding to a base station of the second wireless system;
A scheduler for setting transmission / reception timing of the second wireless system in synchronization with transmission / reception timing of the first wireless system;
The scheduler acquires a transmission rate, an uplink period, and a downlink period of the first wireless system via the first interface unit, and receives the transmission rate of the second wireless system via the second interface unit. When the downlink communication capacity of the first wireless system based on the transmission rate of each wireless system is greater than the downlink communication capacity of the second wireless system based on the transmission rate of each wireless system, the downlink of each wireless system The downlink period of the first radio system and the downlink period of the second radio system are calculated so that the communication capacities are equal and the transmission and reception of the other radio system do not occur simultaneously. In addition, the second wireless system corresponding to the downlink period of the first wireless system Set the Uplink period, calculates further load information corresponding to the difference between the down-link communication capacity of said downlink communication capacity of the first wireless system a second radio system,
The first interface unit notifies a downlink period of the first radio system and the load information to a base station of the first radio system,
The second interface unit notifies a terminal of the second radio system of a downlink period and an uplink period of the second radio system, and controls transmission / reception timing of the second radio system;
The base station of the first radio system performs bandwidth allocation based on the load information notified by the plurality of radio relay apparatuses so that a load size and a bandwidth allocation time allocation correspond to each other. Wireless communication method.
前記スケジューラは、前記第1の無線システムのダウンリンク期間に下限値を設ける
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6,
The wireless communication method, wherein the scheduler sets a lower limit value in a downlink period of the first wireless system.
前記第1の無線システムの無線フレームのヘッダ部に前記送受信タイミングの情報を含み、
前記無線中継装置の第1のインタフェース部は、前記無線フレームのヘッダ部の前記送受信タイミングの情報から、前記第1の無線システムのアップリンク期間およびダウンリンク期間を取得して前記スケジューラに通知する
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6,
Including the transmission / reception timing information in the header portion of the radio frame of the first radio system;
The first interface unit of the radio relay apparatus acquires an uplink period and a downlink period of the first radio system from the transmission / reception timing information in the header part of the radio frame and notifies the scheduler. A wireless communication method characterized by the above.
前記第1の無線システムの無線フレームのプリアンブル部に同期時刻情報を含み、
前記第1のインタフェース部は、前記無線フレームのプリアンブル部から前記同期時刻情報を取得して前記スケジューラに通知し、
前記スケジューラは、前記同期時刻情報に基づいて前記第2の無線システムにおける時刻基準を決定する
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6,
Including synchronization time information in a preamble portion of a radio frame of the first radio system;
The first interface unit acquires the synchronization time information from the preamble unit of the radio frame and notifies the scheduler,
The wireless communication method, wherein the scheduler determines a time reference in the second wireless system based on the synchronization time information.
前記第1の無線システムはWiMAXシステムであり、
前記第2の無線システムは無線LANシステムであり、
前記無線中継装置の第2のインタフェース部は、前記無線LANの省電力(PSMP)手順を利用して、無線LANのダウンリンク期間およびアップリンク期間を制御する
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6,
The first wireless system is a WiMAX system;
The second wireless system is a wireless LAN system;
The wireless communication method, wherein the second interface unit of the wireless relay device controls a downlink period and an uplink period of the wireless LAN by using a power saving (PSMP) procedure of the wireless LAN.
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