JP4628411B2 - マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおける中継サービスを支援するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムに関し、特に、マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおける中継サービスを支援するための中継局のフレームの構成方法及びそれを支援する装置に関する。

無線通信システムは、時分割二重（Time Division Duplexing）方式と周波数二重（Frequency Division Duplexing）方式とを使用して、アップリンク／ダウンリンクの資源を割り当てることができる。

周波数分割二重方式を用いる場合、無線通信システムは、周波数資源を用いてアップリンク／ダウンリンクを分離（分割）する。

一方、時分割二重方式を用いる場合、無線通信システムは、同じ周波数の帯域で時間資源を用いてアップリンク／ダウンリンクを分割する。

したがって、無線通信システムは、時分割二重方式を行うために、図１に示すように、フレームを、時間資源を用いて送信区間と受信区間とに分割して構成する。

図１は、通常のＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers） ８０２．１６システムのフレームの構造を示す図である。

図１に示すように、ｉ番目のフレーム１００は、ダウンリンク・サブフレーム１０１と、アップリンク・サブフレーム１０３とが、時間資源を用いて区分されて構成される。

基地局は、ｉ番目のフレーム１００で端末にダウンリンク信号を送信するためのダウンリンク・サブフレーム１０１と、当該端末からアップリンク信号を受信するためのアップリンク・サブフレーム１０３と、を備えた基地局フレーム１２０を構成する。このとき、基地局フレーム１２０のダウンリンク・サブフレーム１０１とアップリンク・サブフレーム１０３との間には、時間保護領域（Guard region）であるＴＴＧ（Transmit/Receive Transition Gap）１０５が存在する。また、ｉ番目のフレーム１００と（ｉ＋１）番目のフレーム１４０との間には、時間保護領域であるＲＴＧ（Receive/Transmit Transition Gap）１０７が存在する。

端末は、上記ｉ番目のフレーム１００で上記基地局からダウンリンク信号を受信するためのダウンリンク・サブフレーム１０１と、該基地局にアップリンク信号を送信するためのアップリンク・サブフレーム１０３と、を備えた端末フレーム１３０を構成する。ここで、端末は、無線チャンネルによるダウンリンク遅延（Downlink one way Delay：以下、ＤＬＤと略称する。）によって、基地局から送信されたダウンリンク信号を、当該ＤＬＤの後に受信する。また、端末は、基地局が当該基地局フレーム１２０のアップリンク・サブフレーム１０３でアップリンク信号を受信することができるように、アップリンク遅延（Uplink one way Delay：以下、ＵＬＤと略称する。）を考慮してアップリンク信号を送信する。

したがって、端末フレーム１３０では、無線チャンネルの遅延を考慮して、ダウンリンク・サブフレーム１０１とアップリンク・サブフレーム１０３との間に、時間保護領域であるＳＳＲＴＧ（Subscriber Station Receive/Transmit Transition Gap）１１３が存在する。また、ｉ番目のフレーム１００と（ｉ＋１）番目のフレーム１４０との間には、時間保護領域であるＳＳＴＴＧ（Subscriber Station Transmit/Receive Transition Gap）１１５が存在する。

上述のように、基地局及び端末は、それぞれダウンリンク・サブフレーム１０１とアップリンク・サブフレーム１０３との間に、動作切換のための時間保護領域を含む基地局フレーム１２０と端末フレーム１３０とを構成する。このとき、基地局フレーム１２０のＴＴＧ１０５は、上記ＤＬＤ、ＳＳＲＴＧ１１３及びＵＬＤの和と同じ値を有するように設計される。また、基地局フレーム１２０のＲＴＧ１０７は、ＳＳＴＴＧ１１５から上記ＤＬＤ及びＵＬＤの長さを引いた値と同一になるように設計される。

最近、無線通信システムでは、通信環境の変化に対応して迅速にネットワークを再構成し、かつ無線網全体をさらに効率的に運用するために、中継局を用いた通信方法についての研究が行われている。かかる無線通信システムは、中継局を用いて基地局と端末との間で信号を中継するので、基地局と端末間のリンクだけでなく、基地局と中継局間のリンク、及び中継局と端末間のリンクを必要とする。したがって、無線通信システムにおいて、中継局を用いて通信を行うためには、新たな通信方法及びフレームの構造が必要である。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおける中継サービスを支援するための装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおける中継サービスを支援するためのフレームの構成方法及びそれを支援する装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおける時間保護領域を設定するための装置及び方法を提供することにある。

本発明の目的を達成すべく、本発明の第１の態様による、中継方式を用いる無線通信システムの上位ノードの動作方法は、下位中継局の送受信動作切換領域情報を確認するステップを含む。かかるステップは、下位中継局との能力交渉（Capability Negotiation）中に当該下位中継局から所望のＲＳＴＴＧ（Relay Station Transmit/Receive Transition Gap)及び所望のＲＳＲＴＧ（Relay Station Receive/Transmit Transition Gap)を受信するステップと、所望のＲＳＴＴＧ及び前記所望のＲＳＲＴＧを用いてＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定するステップと、を含み、ＲＳＴＴＧは、下位中継局が送信モードから受信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示し、ＲＳＲＴＧは、下位中継局が受信モードから送信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示す。

本発明の第２の態様による、中継方式を用いる無線通信システムの中継局の動作方法は、上位ノードとの能力交渉（Capability Negotiation）中に、前記中継局で決定され送信モードから受信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示す所望のＲＳＴＴＧ（Relay Station Transmit/Receive Transition Gap)と、前記中継局で決定され受信モードから送信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示す所望のＲＳＲＴＧ（Relay Station Receive/Transmit Transition Gap)と、を前記上位ノードに送信するステップと、上位ノードとの信号遅延時間を確認するステップと、前記上位ノードから受信されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧ及び前記信号遅延時間を用いて送受信動作切換によるオーバヘッドを算出するステップと、前記オーバヘッドのうちの第１のオーバヘッドを用いて前記受信モードから前記送信モードに切り換えるステップと、前記オーバヘッドのうちの第２のオーバヘッドを用いて前記送信モードから前記受信モードに切り換えるステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の第３の態様による、中継方式の無線通信システムにおける中継局装置は、上位ノードから提供された送受信動作切換領域情報によって送受信動作切換のためのタイミング信号を提供するタイミング制御器と、前記タイミング信号によって送信モードに切り換わる場合、フレームの構成方式によってフレームを生成して、アンテナを介して送信する送信機と、前記タイミング信号によって受信モードに切り換わる場合、前記アンテナを介して受信されるフレームで当該サブフレームを検出して確認する受信機と、を備え、前記タイミング制御器は、前記中継局で決定された送信モードから受信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示すＲＳＴＴＧ（Relay Station Transmit/Receive Transition Gap）、及び前記中継局で決定された受信モードから送信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示すＲＳＲＴＧ（Relay Station Receive/Transmit Transition Gap)についてのオーバヘッドを算出して、前記オーバヘッドによるタイミング信号を発行し、前記送信機は、前記上位ノードとの能力交渉（Capability Negotiation）中に前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧを送信することを特徴とする。

本発明によれば、マルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおいて、基地局から中継局に時間保護領域情報を提供することによって、中継局が基地局と正確な同期を設定して通信を行うことが可能になる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を詳しく説明する。そして、本発明を説明するに当たって、関連した公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨から逸脱しうると判断された場合には、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明のマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおける中継サービスを支援するためのフレームの構成方式について説明する。

以下では、時分割二重及び直交周波数分割多重接続（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：ＯＦＤＭＡ）方式を用いる無線通信システムを例として説明し、他の通信方式を用いる通信システムにも同様に適用することができる。

図２は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムの構成を示す図である。以下では、２ホップから構成される無線通信システムを例として挙げて説明するが、無線通信システムがマルチホップから構成される場合にも同様に適用することができる。

図２に示すように、本実施形態の無線通信システムは、基地局２００、中継局２１０及び端末２２０、２３０を備えて構成される。ここで、端末２２０は、基地局２００のサービス領域に位置しており、基地局２００と直接的に通信を行う。以下、この端末２２０を「第１の端末」と呼ぶ。

一方、端末２３０は、基地局２００のサービス領域の外側に位置しており、中継局２１０を介して基地局２００と通信を行う。以下、この端末２３０を「第２の端末」と呼ぶ。

すなわち、基地局２００は、中継局２１０を用いてサービス領域の外側に位置するか、または建物などによって遮蔽現象の著しい陰影地域に位置して、チャンネル状態の悪い端末にさらに優れた無線チャンネルを提供する。

上述のように構成される無線通信システムにおいて、基地局、中継局及び端末は、図３に示すフレームの構造及びタイミングを用いて通信を行う。

このとき、無線通信システムは、フレームの第１区間で基地局及び端末リンクのためのサブフレームを構成し、第２区間で基地局及び中継局のためのリンクを構成すると仮定して説明する。

図３は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムのタイミングの構成を示す図である。以下では、図２に示すように、２ホップから構成される無線通信システムを支援するためのインバンド（Inband）フレームを例として説明する。ここで、インバンド・フレームは、基地局、中継局及び端末が一つの周波数資源を用いて通信するために、時分割多重方式で構成した物理的フレームの構造を示す。もし、無線通信システムがマルチホップから構成される場合、インバンド・フレームは、基地局、上位中継局、下位中継局及び端末が一つの周波数資源を用いるために、時分割多重方式で構成された物理的フレームの構造を示す。

図３に示すように、ｉ番目のフレーム３００は、ダウンリンク・サブフレーム３１０と、アップリンク・サブフレーム３２０とが、時間資源（time resource）を使用して区分された構成となっている。また、ダウンリンク・サブフレーム３１０とアップリンク・サブフレーム３２０とは、時間資源を用いて、第１区間３１１、３２１と第２区間３１３、３２３とに区分される。ここで、第１区間３１１、３２１は、接続領域（DL Access zone、UL Access zone）を示し、第２区間３１３、３２３は、中継領域（DL Relay zone、UL Relay zone）を示す。

まず、基地局３５０のダウンリンク・サブフレーム３１０は、該基地局から直接のリンクにより接続された端末１に信号を送信するための第１区間３１１と、当該基地局から中継局に信号を送信するための第２区間３１３と、から構成される。

基地局３５０のアップリンク・サブフレーム３２０は、端末１からアップリンク信号を受信するための第１区間３２１と、中継局からアップリンク信号を受信するための第２区間３２３と、から構成される。

基地局３５０のダウンリンク・サブフレーム３１０とアップリンク・サブフレーム３２０との間には、時間保護領域であるＴＴＧ３３１が存在する。また、ｉ番目のフレーム３００と（ｉ＋１）番目のフレーム３７０との間には、時間保護領域であるＲＴＧ３３３が存在する。すなわち、基地局は、ダウンリンク・サブフレーム３１０で信号を送信し、アップリンク・サブフレーム３２０で信号を受信するために、ＴＴＧ３３１で送信モードから受信モードに動作を切り換える。また、基地局は、アップリンク・サブフレーム３２０で信号を受信し、（ｉ＋１）番目のフレーム３７０のダウンリンク・サブフレームで信号を送信するために、ＲＴＧ３３３で受信モードから送信モードに動作を切り換える。

中継局３６０のダウンリンク・サブフレーム３１０は、中継リンクで接続された端末２に信号を送信するための第１区間３１１と、基地局から信号を受信するための第２区間３１３と、から構成される。このとき、第１区間３１１と第２区間３１３との間には、中継局の動作切換のための時間領域であるＲＳＴＴＧ３３５が存在する。また、第１区間３１１と第２区間３１３との間には、ＲＳＴＴＧ３３５によるダウンリンク・オーバヘッドであるＲ−ＴＴＧ３４３が存在する。ここで、ＲＳＴＴＧ３３５とＲ−ＴＴＧ３４３とは、図１２に示すように構成される。

図１２は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおいて、ダウンリンク・サブフレームの中継局の動作切換区間を示す図である。以下では、ｊ番目のＯＦＤＭシンボルは、前述した第１区間３１１の最後のシンボルを示し、（ｊ＋１）番目のＯＦＤＭシンボルは、前述した第２区間３１３の最初のシンボルを示す。

図１２に示すように、前述したダウンリンク・サブフレーム３１０の第１区間３１１と第２区間３１３との間には、中継局の動作切換区間のためのＲＳＴＴＧ１２１３が存在する。したがって、中継局は、ＲＳＴＴＧ１２１３において、送信モードから受信モードに動作切換を行う。

基地局が図１２の１２０１時点でダウンリンク信号を送信する場合、中継局は、ダウンリンク信号遅延時間（ＲＴＤ（Round Trip Delay）／２ １２１５）のために、１２０３時点で当該ダウンリンク信号を受信する。したがって、中継局は、かかる１２０３時点以前に、すなわちかかる時点に先立って、受信モードに動作を切り換えねばならない。

このとき、中継局は、ＲＳＴＴＧ１２１３区間で動作切換を行う。したがって、中継局は、ダウンリンク・サブフレーム３１０の第１区間３１１での最後の部分のＲＳＴＴＧ−（ＲＴＤ／２）時間（１２１１）に、当該サービス領域に位置する端末２にダウンリンク信号を送信することができない。ここで、第１区間３１１で信号を送信できない領域（例：ＲＳＴＴＧ−（ＲＴＤ／２）時間）を、ダウンリンク・オーバヘッドであるＲ−ＴＴＧ１２１１と称する。

もし、中継局が、一つのＯＦＤＭシンボルを分割して所定の区間のみを用いて信号を送信できない場合、当該中継局は、上記Ｒ−ＴＴＧ１２１１を、信号を送信できない領域を含む最小のＯＦＤＭシンボルのサイズに設定する。例えば、中継局の上記ｊ番目のＯＦＤＭシンボル以内に動作を切り換える場合、当該中継局は、該ｊ番目のＯＦＤＭシンボル区間をＲ−ＴＴＧ１２１１に設定する。ここで、Ｒ−ＴＴＧ１２１１は、下記数式１に基づいて算出することができる。このとき、Ｒ−ＴＴＧ１２１１は、ＯＦＤＭシンボル単位値を有する。

上記数式１において、ＲＳＴＴＧは、中継局の動作切換区間を示し、ＲＴＤ／２は、ダウンリンク信号遅延時間（ＤＬＤ）を示す。また、ＯＤＦＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を示す。このとき、ｘ値及びＯＦＤＭシンボルの長さは、時間単位として設定される。また、数式１において、[ ]は、切上（Ceiling）演算記号であり、演算記号の中の値が小数値を有する場合に、当該小数値より大きい整数値を出力するための演算記号を示す。

上記数式１で表されるように、ダウンリンク・サブフレーム・オーバヘッドは、中継局の動作切換区間を含む最小のシンボルを示す。

したがって、ＲＳＴＴＧ１２１３がＲＴＤ／２ １２１５以下である場合、中継局は、ＲＴＤ／２ １２１５で動作切換を行えるので、Ｒ−ＴＴＧ１２１１が０に設定される。

図３に示すように、中継局は、中継局フレーム（３６０）のダウンリンク・サブフレーム３１０における第２区間３１３で、基地局からダウンリンク信号を受信する。その後、中継局は、アップリンク・サブフレーム３２０の第１区間３２１で端末２からアップリンク信号を受信する。したがって、中継局は、ダウンリンク・サブフレーム３１０の第２区間３１３とアップリンク・サブフレーム３２０の第１区間３２１との間に動作切換のための時間区間を必要としない。しかし、中継局サブフレーム３６０は、基地局３５０との同期を維持するために、第２区間３１３と第１区間３２１との間に中継局サブフレーム時間ギャップ（Relay Subframe Time Cap：以下、ＲＳＴＧと略記する。）３３７が存在する。ここで、ＲＳＴＧ３３７は、ＴＴＧ３３１から上述のＤＬＤ（ダウンリンク信号遅延時間）を減算した値と同じ値を有する。

中継局フレーム（３６０）のアップリンク・サブフレーム３２０は、端末２からアップリンク信号を受信するための第１区間３２１と、基地局にアップリンク信号を送信するための第２区間３２３と、から構成される。このとき、第１区間３２１と第２区間３２３との間には、中継局の動作切換のための時間領域であるＲＳＲＴＧ３３９が存在する。また、第１区間３２１と第２区間３２３との間には、ＲＳＲＴＧ３３９によるアップリンク・オーバヘッドであるＲ−ＲＴＧ３４５が存在する。ここで、ＲＳＲＴＧ３３９とＲ−ＲＴＧ３４５とは、図１３に示すように構成される。

図１３は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムにおいて、アップリンク・サブフレームの中継局の動作切換区間を示す図である。以下では、ｊ番目のＯＦＤＭシンボルは、前述した第１区間３２１の最後のシンボルを示し、（ｊ＋１）番目のＯＦＤＭシンボルは、前述した第２区間３２３の最初のシンボルを示す。

図１３に示すように、前述したアップリンク・サブフレーム３２０の第１区間３２１と第２区間３２３との間には、中継局の動作切換区間のためのＲＳＲＴＧ１３１３が存在する。したがって、中継局は、ＲＳＲＴＧ１３１３において、受信モードから送信モードに動作切換を行う。

中継局は、基地局が、図１３の１３０１時点で中継局が送信するアップリンク信号を受信できるように、アップリンク信号遅延時間（ＲＴＤ／２ １３１５）を考慮した１３０３時点でアップリンク信号を送信する。したがって、中継局は、かかる１３０３時点より以前に送信モードに動作を切り換えねばならない。

このとき、中継局は、前述のＲＳＲＴＧ１３１３区間で動作切換を行う。したがって、中継局は、アップリンク・サブフレーム３２０の第２区間３２３において、最後の部分のＲＳＲＴＧ＋（ＲＴＤ／２）時間（１３１１）で端末２からのアップリンク信号を受信できなくなる。ここで、第２区間３２３で信号を受信できない領域（例：ＲＳＲＴＧ＋（ＲＴＤ／２）時間）をアップリンク・オーバヘッドであるＲ−ＲＴＧ１３１１と称する。

もし、中継局が一つのＯＦＤＭシンボルを分割して、所定の区間のみを用いて信号を送信できない場合、中継局は、上記Ｒ−ＲＴＧ１３１１を、信号を受信できない領域を含む最小のＯＦＤＭシンボルのサイズに設定する。例えば、中継局が上記ｊ番目のＯＦＤＭシンボル以内に動作を切り換える場合、当該中継局は、該ｊ番目のＯＦＤＭシンボル区間をＲ−ＲＴＧ１３１１に設定する。ここで、Ｒ−ＲＴＧ１３１１は、下記数式２に基づいて算出することができる。このとき、Ｒ−ＲＴＧ１３１１は、ＯＦＤＭシンボル単位値を有する。

上記数式２において、ＲＳＲＴＧは、中継局の動作切換区間を示し、ＲＴＤ／２は、アップリンク信号遅延時間（ＵＬＤ）を示す。また、ＯＤＦＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を示す。このとき、ｘ値及びＯＦＤＭシンボルの長さは、時間単位として設定される。また、数式２において、[]は、切上演算記号であり、演算記号の中の値が小数値を有する場合に、該小数値より大きい整数値を出力するための演算記号を示す。

上記数式２に示されるように、アップリンク・サブフレーム・オーバヘッドは、中継局の動作切換区間を含む最小のシンボルを示す。

上述のように、中継局は、アップリンク・サブフレーム３２０の第１区間３２１中のＲ−ＲＴＧ３４５以外の区間で端末２から信号を受信する。したがって、端末２は、中継局の制御によって、第１区間３２１におけるＲ−ＲＴＧ３４５以外の区間で中継局に信号を送信する。

図３に示すように、中継局は、ｉ番目のフレーム３００で、アップリンク・サブフレーム３２０の第２区間３２３で基地局にアップリンク信号を送信する。その後、中継局は、（ｉ＋１）番目のフレーム３７０で、ダウンリンク・サブフレームの第１区間で端末２にダウンリンク信号を送信する。したがって、中継局は、アップリンク・サブフレーム３２０の第２区間３２３とダウンリンク・サブフレームの第１区間との間に動作切換のための時間区間を必要としない。しかし、中継局フレーム３６０は、基地局３５０との同期を維持するために、第２区間３２３と（ｉ＋１）番目のフレーム３７０の第１区間との間に中継局フレーム時間ギャップ（Relay Frame Time Cap：以下、ＲＦＴＧと略称する。）３４１が存在する。ここで、ＲＦＴＧ３４１は、ＲＴＧ３３３とＵＬＤとの和と同じ値を有する。

以下、無線通信システムは、中継局フレームの各区間をＩＥＥＥ ８０２．１６システムのフレームと同様に構成すると仮定して説明する。

図４は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの中継局のフレームの構造を示す図である。

図４に示すように、中継局フレームは、ダウンリンク・サブフレーム４０１とアップリンク・サブフレーム４０３とが時間資源により区分されて構成される。また、ダウンリンク・サブフレーム４０１とアップリンク・サブフレーム４０３とは、時間資源を用いて第１区間４１１、４１５と第２区間４１３、４１７とに区分される。ここで、ダウンリンク・サブフレーム４０１とアップリンク・サブフレーム４０３との間には、時間保護領域であるＲＳＴＧ４２５が存在し、アップリンク・サブフレーム４０３と次のフレームのダウンリンク・サブフレームとの間には、ＲＦＴＧ４２７が存在する。

まず、ダウンリンク・サブフレーム４０１は、中継局からサービス領域に位置する端末にダウンリンク信号を送信するための第１区間４１１と、基地局から信号を受信するための第２区間４１３と、から構成される。このとき、第１区間４１１と第２区間４１３との間には、時間保護領域であるＲ−ＴＴＧ４２１が存在する。

アップリンク・サブフレーム４０３は、端末からアップリンク信号を受信するための第１区間４１５と、基地局にアップリンク信号を送信するための第２区間４１７と、から構成される。このとき、第１区間４１５と第２区間４１７との間には、時間保護領域であるＲ−ＲＴＧ４２３が存在する。

無線通信システムがマルチホップから構成される場合、中継局は、基地局と端末との間の信号だけでなく、中継局と中継局との間の信号も中継せねばならない。この場合、中継局は、ｉ番目のフレームと（ｉ＋１）番目のフレームとを一つのスーパーフレームに構成して中継サービスを支援する。

まず、偶数ホップ中継局のフレームは、図５及び図６に示すように構成される。

図５は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの偶数ホップ中継局のｉ番目のフレームの構造を示す図である。

図５に示すように、ｉ番目のフレーム５００は、ダウンリンク・サブフレーム５０１とアップリンク・サブフレーム５０３とが時間資源に区分されて構成される。また、ダウンリンク・サブフレーム５０１とアップリンク・サブフレーム５０３とは、時間資源を用いて第１区間と第２区間とに区分される。ここで、ダウンリンク・サブフレーム５０１とアップリンク・サブフレーム５０３との間には、時間保護領域であるＲＳＴＧ５０５が存在する。また、ｉ番目のフレーム５００と（ｉ＋１）番目のフレーム５４０との間には、時間保護領域であるＲＦＴＧ５０７が存在する。

まず、ダウンリンク・サブフレーム５０１は、中継局からサービス領域に含まれる端末にダウンリンク信号を送信するための第１区間５１１と、次の奇数ホップ中継局にダウンリンク信号を送信するための第２区間５１３と、から構成される。

次に、アップリンク・サブフレーム５０３は、端末からアップリンク信号を受信するための第１区間５１５と、次の奇数ホップ中継局からアップリンク信号を受信するための第２区間５１７と、から構成される。

図６は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの偶数ホップ中継局の（ｉ＋１）番目のフレームの構造を示す図である。

図６に示すように、（ｉ＋１）番目のフレーム５４０は、時間資源によりダウンリンク・サブフレーム５４１とアップリンク・サブフレーム５４３とに区分されて構成される。また、ダウンリンク・サブフレーム５４１とアップリンク・サブフレーム５４３とは、時間資源を用いて第１区間と第２区間とに区分される。ここで、ダウンリンク・サブフレーム５４１とアップリンク・サブフレーム５４３との間には、時間保護領域であるＲＳＴＧ５４５が存在する。また、ｉ番目のフレーム５００と（ｉ＋１）番目のフレーム５４０との間には、時間保護領域であるＲＦＴＧ５０７が存在する。

まず、ダウンリンク・サブフレーム５４１は、中継局からサービス領域に含まれる端末にダウンリンク信号を送信するための第１区間５５１と、以前の奇数ホップ中継局からダウンリンク信号を受信するための第２区間５５３と、から構成される。このとき、中継局は、第１区間５５１で信号を送信し、第２区間５５３で信号を受信する。したがって、ダウンリンク・サブフレーム５４１の第１区間５５１と第２区間５５３との間に、中継局の動作切換のための時間保護領域であるＲ−ＴＴＧ５６１が存在する。

次に、アップリンク・サブフレーム５４３は、端末からアップリンク信号を受信するための第１区間５５５と、以前の奇数ホップ中継局にアップリンク信号を送信するための第２区間５５７と、から構成される。このとき、中継局は、第１区間５５５で信号を受信し、第２区間５５７で信号を送信する。したがって、アップリンク・サブフレーム５４３の第１区間５５５と第２区間５５７との間には、中継局の動作切換のための時間保護領域であるＲ−ＲＴＧ５６３が存在する。

次に、奇数ホップ中継局のフレームは、図７及び図８に示すように構成される。

図７は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの奇数ホップ中継局のｉ番目のフレームの構造を示す図である。

図７に示すように、ｉ番目のフレーム６００は、ダウンリンク・サブフレーム６０１とアップリンク・サブフレーム６０３とが時間資源により区分されて構成される。また、ダウンリンク・サブフレーム６０１とアップリンク・サブフレーム６０３とは、時間資源を用いて第１区間６１１、６１５と、第２区間６１３、６１７と、に区分される。ここで、ダウンリンク・サブフレーム６０１とアップリンク・サブフレーム６０３との間には、時間保護領域であるＲＳＴＧ６０５が存在し、ｉ番目のフレーム６００と（ｉ＋１）番目のフレーム６４０との間には、時間保護領域であるＲＦＴＧ６０７が存在する。

まず、ダウンリンク・サブフレーム６０１は、中継局からサービス領域に位置する端末にダウンリンク信号を送信するための第１区間６１１と、以前の偶数ホップ中継局からダウンリンク信号を受信するための第２区間６１３とから構成される。このとき、中継局は、第１区間６１１で信号を送信し、第２区間６１３で信号を受信する。したがって、ダウンリンク・サブフレーム６０１の前記第１区間６１１と第２区間６１３との間には、中継局の動作切換のための時間保護領域であるＲ−ＴＴＧ６２１が存在する。

次に、アップリンク・サブフレーム６０３は、端末からアップリンク信号を受信するための第１区間６１５と、以前の偶数ホップ中継局にアップリンク信号を送信するための第２区間６１７とから構成される。このとき、中継局は、第１区間６１５で信号を受信し、第２区間６１７で信号を送信する。したがって、アップリンク・サブフレーム６０３の第１区間６１５と第２区間６１７との間には、中継局の動作切換のための時間保護領域であるＲ−ＲＴＧ６２３が存在する。

図８は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの奇数ホップ中継局の（ｉ＋１）番目のフレームの構造を示す図である。

図８に示すように、（ｉ＋１）番目のフレーム６４０は、ダウンリンク・サブフレーム６４１とアップリンク・サブフレーム６４３とが時間資源により区分されて構成される。また、ダウンリンク・サブフレーム６４１とアップリンク・サブフレーム６４３とは、時間資源を用いて第１区間６５１、６５５と、第２区間６５３、６５７と、に区分される。ここで、ダウンリンク・サブフレーム６４１とアップリンク・サブフレーム６４３との間には、時間保護領域であるＲＳＴＧ６４５が存在する。また、ｉ番目のフレーム６００と（ｉ＋１）番目のフレーム６４０との間には、時間保護領域であるＲＦＴＧ６０７が存在する。

まず、ダウンリンク・サブフレーム６４１は、中継局からサービス領域に位置する端末にダウンリンク信号を送信するための第１区間６５１と、次の偶数ホップ中継局にダウンリンク信号を送信するための第２区間６５３と、から構成される。

次に、アップリンク・サブフレーム６４３は、端末からアップリンク信号を受信するための第１区間６５５と、次の偶数ホップ中継局からアップリンク信号を受信するための第２区間６５７と、から構成される。

以下では、無線通信システムにおいて、中継局が送受信動作を切り換え得る領域情報を送信するための基地局の動作方法について説明する。

図９は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの基地局の動作を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、まず、基地局は、ステップ９０１で中継局から初期接続要請メッセージが受信されるか否かを確認する。

ここで、初期接続要請メッセージが受信された場合には、基地局は、ステップ９０３に移行して、中継局との初期接続を行う。

その後、基地局は、ステップ９０５に移行して、中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するか否かを判断する。すなわち、基地局は、中継局との初期接続実行過程中に、或いは初期接続を行った後に、中継局と能力交渉（Capability Negotiation）を行う。このとき、基地局は、中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するか否かを判断する。

もし、中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉する場合には、基地局は、ステップ９０７に移行して、中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉する。このとき、基地局は、中継局別に相異なるＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを設定することができる。例えば、基地局及び中継局は、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するために、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの最大値を知っていなければならない。ここで、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの最大値は、システム情報として設定されることにより、基地局及び中継局で予め知っているか、または基地局で決定して、下記表１のように構成される放送情報を通じて中継局に知らせることができる。例えば、基地局は、放送情報として、ＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）メッセージを用いることができる。

上記表１で、ｘｘｘ及びｙｙｙは、時間値を有しており、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧ情報は、中継局の動作切換のための時間を示す。

上述のように、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの最大値を確認した後に、基地局は、中継局が送信したＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを確認する。すなわち、基地局は、中継局の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを確認する。以後、基地局は、中継局の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを考慮して決定したＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧまたは中継局の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの応答信号を継局に送信する。このとき、基地局は、中継局の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＴＴＧの最大値以下になるか同じであるようにＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定する。また、基地局は、中継局の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧに対する応答信号を伝送して、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧ交渉を行うこともできる。。

他の実施の形態として、基地局は、中継局の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧについての回答信号を送信して、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの交渉を行うこともできる。

中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉した後に、基地局は、ステップ９１１に移行して、中継局との信号遅延時間を確認する。すなわち、基地局は、中継局との初期接続過程またはランダム・アクセス過程で獲得した信号遅延時間を確認する。

一方、ステップ９０５で、中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉しない場合、基地局は、ステップ９０９に移行して、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定し、該決定されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを、初期接続実行過程中に又は初期接続を行った後に、中継局に送信する。このとき、基地局は、上記表１のように構成される放送情報を用いて、中継局にＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを送信することができる。他の実施の形態として、基地局は、初期接続過程以前に放送情報を用いて、中継局にＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを送信することもできる。

中継局にＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを送信した後、基地局は、ステップ９１１に移行して、中継局との信号遅延時間を確認する。すなわち、基地局は、中継局との初期接続過程またはランダム・アクセス過程で獲得した信号遅延時間を確認する。

中継局との信号遅延時間を確認した後、基地局は、ステップ９１３に移行して、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報と、中継局との信号遅延時間とを用いて、中継局のダウンリンク・オーバヘッド（Ｒ−ＴＴＧ）及びアップリンク・オーバヘッド（Ｒ−ＲＴＧ）を算出する。すなわち、基地局は、中継局との同期を合わせるために、中継局のダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを算出する。このとき、基地局は、前述した数式１及び数式２を用いてＲ−ＴＴＧ及びＲ−ＲＴＧを算出することができる。

中継局のダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを算出した後、前記基地局は、ステップ９１５に進んで、中継局のダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを考慮して、中継局と通信を行う。

その後、基地局は、本アルゴリズムを終了する。

上述の実施の形態で、基地局は、中継局と送受信動作切換時間であるＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するか、または中継局にＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを送信する。他の実施の形態として、基地局は、中継局のダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを算出して中継局に送信することもできる。

また、上述の実施の形態で、基地局は、中継局との初期接続時にＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を中継局と交渉するか、または中継局に送信する。基地局は、初期接続時だけでなく、中継局と接続された状態でも、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を中継局と交渉するか、または中継局に送信することができる。すなわち、中継局が基地局に接続されて中継サービスを提供するとき、無線チャンネルによる信号遅延時間が変更されると、基地局は、中継局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を再び交渉するか、またはＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを生成して中継局に送信することもできる。

以下では、基地局から受信されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを用いて、ダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを確認するための中継局の動作手続きについて説明する。

図１０は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの中継局の動作を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すように、まず、中継局は、ステップ１００１で基地局に初期接続を要請する。

基地局に初期接続を要請した後、中継局は、ステップ１００３に移行して、基地局との初期接続の処理を行う。

その後、基地局は、ステップ１００５に移行して、基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するか否かを判断する。すなわち、中継局は、基地局との初期接続実行過程中または初期接続を行った後に、基地局と能力交渉を行う。このとき、中継局は、基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するか否かを判断する。

もし、基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉する場合には、中継局は、ステップ１００７に移行して、基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉する。例えば、中継局は、基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉するために、自身の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定して基地局に送信する。その後、中継局は、基地局から送信された、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧに対する応答信号または基地局から伝送されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを考慮して決定されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを受信する。このとき、中継局は、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの最大値を考慮して、自身の所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定する。ここで、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの最大値は、システム情報として設定されるか、または前述した表１のような放送情報を通じて基地局から提供されることができる。

基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉した後、中継局は、ステップ１０１１に移行して、基地局との信号遅延時間を確認する。すなわち、中継局は、基地局との初期接続過程またはランダム・アクセス過程で獲得した信号遅延時間を確認する。

一方、ステップ１００５で基地局とＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを交渉しない場合には、中継局は、ステップ１００９に移行して、初期接続実行過程中に、または初期接続を行った後に、基地局から放送されるＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を受信する。他の実施の形態として、中継局は、初期接続過程以前に基地局が送信した放送情報を通じてＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを受信することもできる。

基地局からＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを受信した後、中継局は、ステップ１０１１に移行して、基地局との信号遅延時間を確認する。すなわち、中継局は、基地局との初期接続過程またはランダム・アクセス過程で獲得した信号遅延時間を確認する。

信号遅延時間を確認した後、中継局は、ステップ１０１３に移行して、ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報と、基地局との信号遅延時間とを用いて、ダウンリンク・オーバヘッド（Ｒ−ＴＴＧ）及びアップリンク・オーバヘッド（Ｒ−ＲＴＧ）を算出する。このとき、中継局は、前述した数式１及び数式２を用いて、Ｒ−ＴＴＧ及びＲ−ＲＴＧを算出する。

ダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを算出した後、中継局は、ステップ１０１５に移行して、ダウンリンク・オーバヘッド及びアップリンク・オーバヘッドを考慮して、基地局と通信を行う。

その後、中継局は、本アルゴリズムを終了する。

上述の実施の形態で、中継局は、Ｒ−ＴＴＧ及びＲ−ＲＴＧを基地局と交渉するか、または基地局から提供されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を用いて、Ｒ−ＴＴＧ及びＲ−ＲＴＧの情報を算出する。他の実施の形態として、中継局は、基地局によりそれぞれの中継局に対して算出され送信されたＲ−ＴＴＧ及びＲ−ＲＴＧを確認することもできる。

以下では、無線通信システムで基地局から提供されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を用いて中継サービスを支援する中継局のブロック構成について説明する。ここで、中継局は、図１１に示すように構成される。このとき、基地局、偶数ホップ中継局、奇数ホップ中継局は何れも同じように構成されるので、中継局のブロック構成のみについて説明する。

図１１は、本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの中継局装置を示す図である。

図１１に示すように、中継局は、送信機１１０１、受信機１１０３、タイミング制御器１１０５、及びＲＦスイッチ１１０７を備えて構成される。

まず、送信機１１０１は、フレーム生成器１１０９、資源マッピング器１１１１、変調器１１１３、及びデジタル／アナログ変換器（Digital/Analog Converter：ＤＡＣ）１１１５を備えて構成される。

フレーム生成器１１０９は、タイミング制御器１１０５から提供される制御信号によって、図３に示すようなフレームを生成する。例えば、中継局は、フレームの第１区間で該中継局と端末とのリンクのためのサブフレームを生成し、第２区間で該中継局と基地局とのリンクのためのサブフレームを生成する。

資源マッピング器１１１１は、フレーム生成器１１０９から供給された各サブフレームを当該リンクのバーストに割り当てて出力する。

変調器１１１３は、資源マッピング器１１１１から供給された各リンクのバーストに割り当てられたサブフレームを、当該変調レベル（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）によって変調する。

ＤＡＣ１１１５は、変調器１１１３から供給されたデジタル信号をアナログ信号に変換して、該変換されたアナログ信号をＲＦスイッチ１１０７に出力する。

次に、受信機１１０３は、アナログ／デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ/Digital Converter：ＡＤＣ）１１１７、復調器１１１９、資源デマッピング器１１２１、及びフレーム抽出器１１２３を備えて構成される。

ＡＤＣ１１１７は、ＲＦスイッチ１１０７を介して受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。復調器１１１９は、ＡＤＣ１１１７から供給されたデジタル信号を当該変調レベル（例：ＭＣＳレベル）によって復調して出力する。

資源デマッピング器１１２１は、復調器１１１９から供給された各リンクのバーストに割り当てられた実際のサブフレームを抽出する。

フレーム抽出器１１２３は、資源デマッピング器１１２１から供給されたサブフレームから、中継局に対応するサブフレームを抽出する。

ＲＦスイッチ１１０７は、タイミング制御器１１０５の制御によって、基地局、端末及び他の中継局と送受信する信号を、送信機１１０１及び受信機１１０３に転送する。

タイミング制御器１１０５は、図３に示すように構成されたフレームを生成して、該フレームの構成方式によって信号を送受信するための制御信号を発生させる。このとき、タイミング制御器１１０５は、基地局から提供されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧの情報を用いて、送信機１１０１及び受信機１１０３がモード切換を行うように制御信号を発生させる。ここで、タイミング制御器１１０５は、ＲＳＴＴＧ情報を用いて、ダウンリンク・サブフレームの第１区間と第２区間との間にＲ−ＴＴＧ区間を設定する。また、タイミング制御器１１０５は、ＲＳＲＴＧ情報を用いて、アップリンク・サブフレームの第１区間と第２区間との間にＲ−ＲＴＧ区間を設定する。

無線通信システムがマルチホップで構成される場合、基地局及び中継局は、図１４に示すように構成されるフレームの構造を用いて通信を行うことができる。

図１４は、本発明の他の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムのタイミングの構成を示す図である。以下では、ダウンリンク・サブフレームを例として説明する。

図１４に示すように、ダウンリンク・サブフレーム１４００は、時間資源を用いて、第１区間１４０１、第２区間１４０３、及び第３区間１４０５に区分される。

まず、基地局１４１０のダウンリンク・サブフレーム１４００は、該基地局から直接的にリンクで接続された端末１に信号を送信するための第１区間１４０１及び第２区間１４０３と、該基地局から１ホップ中継局に信号を送信するための第３区間１４０５と、から構成される。ここで、第２区間１４０３は、ＮＵＬＬから構成されることもできる。

１ホップ中継局１４２０のダウンリンク・サブフレーム１４００は、中継リンクで接続された端末２に信号を送信するための第１区間１４０１と、２ホップ中継局に信号を送信するための第２区間１４０３と、基地局から信号を受信するための第３区間１４０５と、から構成される。このとき、第２区間１４０３と第３区間１４０５との間には、ダウンリンク・オーバヘッドであるＲ−ＴＴＧ１４２５が存在する。ここで、Ｒ−ＴＴＧ１４２５のサイズは、前述の数式１に、基地局から受信されたＲＳＴＴＧと、基地局との信号遅延時間と、を適用して算出することができる。

２ホップ中継局１４３０のダウンリンク・サブフレーム１４００は、中継リンクで接続された第３の端末（端末３）に信号を送信するための第１区間１４０１と、前記１ホップ中継局から信号を受信するための第２区間１４０３と、３ホップ中継局に信号を送信するための第３区間１４０５と、から構成される。このとき、第１区間１４０１と第２区間１４０３との間には、ダウンリンク・オーバヘッドであるＲ−ＴＴＧ１４３５が存在する。また、第２区間１４０３と第３区間１４０５との間には、ダウンリンク・オーバヘッドであるＲ−ＲＴＧ１４４１が存在する。ここで、ここで、Ｒ−ＴＴＧ１４３５のサイズは、前述の数式１に、１ホップ中継局から提供されたＲＳＴＴＧと、１ホップ中継局との信号遅延時間と、を適用して算出することができる。また、Ｒ−ＲＴＧ１４４１のサイズは、前述の数式２に、１ホップ中継局から提供されたＲＳＲＴＧと、１ホップ中継局との信号遅延時間と、を適用して算出することができる。

３ホップ中継局１４５０のダウンリンク・サブフレーム１４００は、中継リンクで接続された第４の端末（端末４）に信号を送信するための第１区間１４０１と、４ホップ中継局に信号を送信するための第２区間１４０３と、前記２ホップ中継局から信号を受信するための第３区間１４０５と、から構成される。このとき、第２区間１４０３と第３区間１４０５との間には、ダウンリンク・オーバヘッドであるＲ−ＴＴＧ１４５５が存在する。ここで、Ｒ−ＴＴＧ１４５５のサイズは、前述の数式１に、２ホップ中継局から提供されたＲＳＴＴＧと、２ホップ中継局との信号遅延時間と、を適用して算出することができる。

上述のように、無線通信システムがマルチホップから構成される場合には、ダウンリンク・サブフレームのオーバヘッドは、Ｒ−ＴＴＧだけでなく、Ｒ−ＴＴＧとＲ−ＲＴＧの両方とも含むことができる。すなわち、無線通信システムでのフレームの運用方式によって、ダウンリンク・サブフレームのオーバヘッドは変わり得る。

また、ダウンリンク・サブフレームのオーバヘッドだけでなく、アップリンク・サブフレームのオーバヘッドも、フレーム運営方式によって変わり得る。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

通常のＩＥＥＥ ８０２．１６システムのフレームの構造を示す図である。 本発明によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムのタイミングの構成を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの中継局のフレームの構造を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの偶数ホップ中継局のｉ番目のフレームの構造を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの偶数ホップ中継局の（ｉ＋１）番目のフレームの構造を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの奇数ホップ中継局のｉ番目のフレームの構造を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの奇数ホップ中継局の（ｉ＋１）番目のフレームの構造を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの中継局の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでの中継局装置を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでのダウンリンク・サブフレームの中継局の動作切換区間を示す図である。 本発明の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムでのアップリンク・サブフレームの中継局の動作切換区間を示す図である。 本発明の他の実施の形態によるマルチホップ中継方式を用いる無線通信システムのタイミングの構成を示す図である。

Claims (20)

1. 中継方式を用いる無線通信システムの上位ノードの動作方法であって、
   下位中継局の送受信動作切換情報を確認するステップを含み、
   前記下位中継局の送受信動作切換情報を確認するステップは、
   下位中継局との能力交渉（Capability Negotiation）中に当該下位中継局から所望のＲＳＴＴＧ（Relay Station Transmit/Receive Transition Gap)及び所望のＲＳＲＴＧ（Relay Station Receive/Transmit Transition Gap)を受信するステップと、
   前記所望のＲＳＴＴＧ及び前記所望のＲＳＲＴＧを用いてＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定するステップと、を含み、
   前記ＲＳＴＴＧは、前記下位中継局が送信モードから受信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示し、ＲＳＲＴＧは、前記下位中継局が受信モードから送信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示すこと
   を特徴とする上位ノードの動作方法。
2. 前記上位ノードは、基地局または上位中継局であることを特徴とする請求項１に記載の上位ノードの動作方法。
3. 前記ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを決定するステップの後に、該ＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧを有する制御メッセージを前記下位中継局に送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の上位ノードの動作方法。
4. 前記制御メッセージは、前記下位中継局により受信された前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧについての確認情報、または前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧ、または前記下位中継局の前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧによるオーバヘッド情報、のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項３に記載の上位ノードの動作方法。
5. 前記下位中継局により受信された前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧについての確認情報は、前記下位中継局により受信された前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧと同じ情報、または前記下位中継局により受信された前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧを受け入れるメッセージのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４に記載の上位ノードの動作方法。
6. 前記下位中継局のオーバヘッド情報のうち、送信モードから受信モードに切り換えるためのオーバヘッドは、下記数式を用いて算出することを特徴とする請求項４に記載の上位ノードの動作方法。
   
   
   ここで、Ｒ−ＴＴＧは、サブフレームでの中継局の動作切換によるオーバヘッドを、ＲＳＴＴＧは、中継局の送受信動作切換区間を、ＲＴＤ／２は、信号の到達遅延（DownLink Delay：ＤＬＤ）時間を、ＯＦＤＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を、それぞれ示す。
7. 前記下位中継局のオーバヘッド情報のうち、受信モードから送信モードに切り換えるためのオーバヘッドは、下記数式を用いて算出することを特徴とする請求項４に記載の上位ノードの動作方法。
   
   
   ここで、Ｒ−ＲＴＧは、サブフレームでの中継局の送受信動作切換によるオーバヘッドを、ＲＳＲＴＧは、中継局の送受信動作切換区間を、ＲＴＤ／２は、信号の到達遅延（ＵＬＤ）時間を、ＯＦＤＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を、それぞれ示す。
8. 中継方式を用いる無線通信システムの中継局の動作方法であって、
   上位ノードとの能力交渉（Capability Negotiation）中に、前記中継局で決定され送信モードから受信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示す所望のＲＳＴＴＧ（Relay Station Transmit/Receive Transition Gap)と、前記中継局で決定され受信モードから送信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示す所望のＲＳＲＴＧ（Relay Station Receive/Transmit Transition Gap)と、を前記上位ノードに送信するステップと、
   上位ノードとの信号遅延時間を確認するステップと、
   前記上位ノードから受信されたＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧ及び前記信号遅延時間を用いて送受信動作切換によるオーバヘッドを算出するステップと、
   前記オーバヘッドのうちの第１のオーバヘッドを用いて前記受信モードから前記送信モードに切り換えるステップと、
   前記オーバヘッドのうちの第２のオーバヘッドを用いて前記送信モードから前記受信モードに切り換えるステップと、
   を含むことを特徴とする中継局の動作方法。
9. 前記信号遅延時間は、前記上位ノードとの初期接続またはランダム・アクセス過程で獲得されることを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
10. 前記送受信動作切換によるオーバヘッドを算出するステップは、前記上位ノードとの能力交渉中に、前記上位ノードから送信された所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧについての受け入れのメッセージが受信された場合に、前記ＲＳＴＴＧ、前記ＲＳＲＴＧ、及び前記信号遅延時間を用いて送受信動作切換によるオーバヘッドを算出する
    ことを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
11. 前記送受信動作切換によるオーバヘッドを算出するステップは、
    前記上位ノードとの能力交渉中に、前記上位ノードにより前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧが決定され、前記上位ノードから送信された所望のＲＳＴＴＧ及びＲＳＲＴＧについての受け入れのメッセージが受信された場合に、前記上位ノードとの能力交渉中に前記上位ノードから受信された制御メッセージにおける前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧを識別するステップと、
    前記ＲＳＴＴＧ、前記ＲＳＲＴＧ、及び前記信号遅延時間を用いて送受信動作切換によるオーバヘッドを算出するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
12. 前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧは、前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧの最大値以下の値であることを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
13. 前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧの最大値は、システム共通情報として設定されるか、または前記上位ノードから提供されることを特徴とする請求項１２に記載の中継局の動作方法。
14. 前記第１のオーバヘッドは、下記数式を用いて算出することを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
    
    
    ここで、Ｒ−ＴＴＧは、サブフレームでの中継局の動作切換によるオーバヘッドを、ＲＳＴＴＧは、中継局の送受信動作切換区間を、ＲＴＤ／２は、信号の到達遅延（ＤＬＤ）時間を、ＯＦＤＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を、それぞれ示す。
15. 前記第２のオーバヘッドは、下記数式を用いて算出することを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
    
    
    ここで、Ｒ−ＲＴＧは、サブフレームでの中継局の送受信動作切換によるオーバヘッドを、ＲＳＲＴＧは、中継局の送受信動作切換区間を、ＲＴＤ／２は、信号の到達遅延（ＵＬＤ）時間を、ＯＦＤＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を、それぞれ示す。
16. 前記上位ノードは、基地局または上位中継局であることを特徴とする請求項８に記載の中継局の動作方法。
17. 中継方式の無線通信システムにおける中継局装置であって、
    送受信動作切換のためのタイミング信号を提供するタイミング制御器と、
    前記タイミング信号によって送信モードに切り換わる場合、フレームの構成方式によってフレームを生成し、アンテナを介して該フレームを送信する送信機と、
    前記タイミング信号によって受信モードに切り換わる場合、前記アンテナを介して受信されるフレームから、対応するサブフレームを検出して確認する受信機と、を備え、
    前記タイミング制御器は、前記中継局で決定された送信モードから受信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示すＲＳＴＴＧ（Relay Station Transmit/Receive Transition Gap）、及び前記中継局で決定された受信モードから送信モードに切り換わるまでの間隔（gap）を示すＲＳＲＴＧ（Relay Station Receive/Transmit Transition Gap)についてのオーバヘッドを算出して、前記オーバヘッドによるタイミング信号を発行し、
    前記送信機は、前記上位ノードとの能力交渉（Capability Negotiation）中に前記ＲＳＴＴＧ及び前記ＲＳＲＴＧを送信することを特徴とする中継局装置。
18. 前記タイミング制御器は、下記数式を用いて、前記オーバヘッドのうち、前記送信モードから前記受信モードに切り換えるためのオーバヘッドを算出することを特徴とする請求項１７に記載の中継局装置。
    
    
    ここで、Ｒ−ＴＴＧは、サブフレームでの中継局の動作切換によるオーバヘッドを、ＲＳＴＴＧは、中継局の送受信動作切換区間を、ＲＴＤ／２は、信号の到達遅延（ＤＬＤ）時間を、ＯＦＤＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を、それぞれ示す。
19. 前記タイミング制御器は、下記数式を用いて、前記オーバヘッドのうち、前記受信モードから前記送信モードに切り換えるためのオーバヘッドを算出することを特徴とする請求項１７に記載の中継局装置。
    
    
    ここで、Ｒ−ＲＴＧは、サブフレームでの中継局の送受信動作切換によるオーバヘッドを、ＲＳＲＴＧは、中継局の送受信動作切換区間を、ＲＴＤ／２は、信号の到達遅延（ＵＬＤ）時間を、ＯＦＤＭｓｙｍｂｏｌｕｎｉｔ（ｘ）は、ｘ値を一つのＯＦＤＭシンボルの長さで割る関数を、それぞれ示す。）
20. 前記上位ノードは、基地局または上位中継局であることを特徴とする請求項１７に記載の中継局装置。