JP4630368B2 - 通信システムにおける信号中継システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関し、特に、中継（relay）方式を使用する通信システムにおける信号を中継するシステム及び方法に関する。

次世代通信システムである第４世代（4^th Generation：以下、“４Ｇ”と称する）通信システムにおいては、高速の送信速度で大容量の多様なサービス品質（Quality of Service：以下、“ＱｏＳ”と称する）を有するサービスをユーザに提供するための活発な研究が進んでいる。特に、４Ｇ移動通信システムにおいて最も重要な要求条件の一つが、自律適応型（Self-configurable）無線ネットワークを提供することである。ここで、自律適応型無線ネットワークとは、中央制御システムからの制御を受けることなく、無線ネットワークに自律的に適応し且つ分散的に制御できるように構成して、移動通信サービスを提供することができる無線ネットワークを意味する。

このように、４Ｇ移動通信システムにおいて自律適応型無線ネットワークの構成が重要となる理由は、中央集中的な構成を有する現在の無線ネットワーク構成方式を、変化が大きい無線ネットワーク環境で効率的に適用することが難しいためである。すなわち、４Ｇ移動通信システムにおいては、高速の送信速度をサポートするだけではなく、多くの通話量を収容するために、半径が非常に小さいセルが設置されなければならない。しかしながら、現在の無線ネットワーク構成方式をそのまま適用する場合には、中央集中的な構成を有するので、無線ネットワーク環境での変化に能動的に対処することが不可能である。従って、上記のような無線ネットワークは、分散的な制御特性を有するように構成されつつ、新規の基地局（base station：以下、“ＢＳ”と称する）の追加などのような環境の変化に能動的に対処しなければならない。このことにより、４Ｇ移動通信システムでは、自律適応型無線ネットワークの構成が必要とされている。

４Ｇ移動通信システムにおいて要求される自律適応型無線ネットワークを現実的に実現するためには、アドホックネットワーク（ad hoc network）で適用された技術を移動通信システムに適用しなければならない。これに関する代表的な移動通信システムが、マルチホップ中継（multi-hop relay）セルラー移動通信システムであって、固定（fixed）ＢＳを備えたセルラー移動通信システムに、アドホックネットワークで適用された技術のマルチホップ中継方式が適用されたものである。

一般的に、セルラー移動通信システムにおいては、ＢＳと移動加入者端末機（Mobile Subscriber Station：以下、“ＭＳＳ”と称する）との間で、一本の直接リンク（direct link）を介して通信が行われるので、ＢＳとＭＳＳとの間で信頼度の高い無線通信リンクを容易に確立することができる。しかしながら、マルチホップ中継セルラー移動通信システムにおいては、ＢＳの位置が固定されているので、無線ネットワーク構成の柔軟性（flexibility）に欠けていて、トラフィック（traffic）分布や通話要求量の変化が大きい無線環境では、効率よいサービスを提供しにくいという短所を抱えている。

このような短所を克服するために、周辺の複数のＭＳまたは固定中継器（Fixed Relay Station：以下、“ＦＲＳ”と称する）を使用してマルチホップの形態でデータを送信する中継方式を適用する。この場合には、無線環境の変化に応じて、無線ネットワークを能動的に再構成することができ、全無線ネットワークをより効率よく運用することができる。故に、４Ｇ移動通信システムで必要とされる自律適応型無線ネットワークは、マルチホップ中継セルラー移動通信システムをモデルにして現実的に実現することができる。

しかしながら、現在提案されているマルチホップ中継セルラー移動通信システムの構成モデルは、単純な概念的な形態のみを有する構成モデルであり、４Ｇ移動通信システムで必要とされる自律適応型無線ネットワークを実際に実現可能とする具体的なモデルは、まったく提示されていない状態である。したがって、４Ｇ移動通信システムで必要とされる自律適応型無線ネットワークを実際に実現可能とする具体的なモデルに対する必要性が高まっている。

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、通信システムにおける信号を中継するシステム及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、通信システムにおける差別化された中継機能を有する中継器の使用によって信号を効率的に中継することができるシステム及び方法を提供することにある。

本発明の第１の特徴によれば、通信システムにおける信号中継システムは、移動加入者端末機（ＭＳＳ）と、基地局（ＢＳ）と、ＭＳＳとＢＳとの間に位置し、ＭＳＳとＢＳとの間の信号を中継する第１の中継器と、ＭＳＳとＢＳとの間に位置し、ＭＳＳとＢＳとの間の信号を中継する第２の中継器とを有し、ＭＳＳがＢＳのサービス領域内にある場合には、第１の中継器又は第２の中継器がＢＳとＭＳＳとの間の専用信号のみを中継し、ＭＳＳがＢＳのサービス領域外にある場合には、第１の中継器がＢＳとＭＳＳとの間の共通信号及び専用信号を中継し、第１の中継器は固定された位置にあり、第２の中継器は移動性を有することを特徴とする。

本発明の他の特徴によれば、通信システムにおける信号中継方法は、移動加入者端末機（ＭＳＳ）が基地局（ＢＳ）のサービス領域内にある場合には、第１の中継器又は第２の中継器がＢＳとＭＳＳとの間の専用信号のみを中継するように制御するステップと、ＭＳＳがＢＳのサービス領域外にある場合には、第１の中継器がＢＳとＭＳＳとの間の共通信号と専用信号を中継するように制御するステップとを有し、第１の中継器は固定された位置にあり、第２の中継器は移動性を有することを特徴とする。

本発明の実施形態は、マルチホップ中継セルラー移動通信システムにおいて、ＦＲＳ及びＭＲＳの移動性に応じてその中継機能を差別化させることによって、ＦＲＳの信号中継は、基地局のサービス領域及びシステム容量を増加させることができるようにし、ＭＲＳの信号中継は、システム容量を増加させることができるようにする。従って、４Ｇ移動通信システムが必要とするマルチホップ中継セルラー移動通信システムを確立することができるという長所を有する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。

本発明は、通信システムにおいて、中継器（Relay Station：以下、“ＲＳ”と称する）の移動性に応じて、その中継機能を差別化させることにより、信号を中継するシステム及び方法を提案する。例えば、基地局（Base Station：以下、“ＢＳ”と称する）と移動加入者端末機（Mobile Subscriber Station：以下、“ＭＳＳ”と称する）とＲＳとを含むマルチホップ中継（multi-hop relay）セルラー移動通信システムにおいて、固定中継器（Fixed Relay Station：以下、“ＦＲＳ”と称する）又は移動中継器（Mobile Relay Station：以下、“ＭＲＳ”と称する）の移動性の差を考慮して、その中継機能を差別化させることによって信号を中継するシステム及び方法を提案する。

本発明で提案するマルチホップ中継セルラー移動通信システムについて説明すると、次の通りである。

まず、マルチホップ中継セルラー移動通信システムを構成する要素は、ＢＳ、ＭＳＳ、ＦＲＳ、及びＭＲＳに大別される。

（１）基地局（ＢＳ）
ＢＳは、各セル（cell）の予め定められた位置（一般的に、セル領域の中心）に固定的に設置される。マルチホップ中継セルラー移動通信システムにおいて、ＢＳの機能は、一般的なセルラー移動通信システムにおけるＢＳの機能と類似している。すなわち、ＢＳは、セル領域内のＭＳＳの動作を制御し、有線ネットワークに接続されるゲートウェイ機能を担当する。しかしながら、一般的なセルラー移動通信システムにおいては、ＢＳがＭＳＳと直接リンク（direct link）を介した通信のみを提供するが、マルチホップ中継セルラー移動通信システムにおいて、ＢＳは、直接リンクを介してだけでなく、ＦＲＳ及びＭＲＳのようなＲＳを用いた中継経路（relay path）を介してＭＳＳと通信することができる。また、ＢＳは、ＦＲＳ及びＭＲＳの動作を制御する。

（２）固定中継器（ＦＲＳ）
ＦＲＳは、一般的に、マルチホップ中継セルラー移動通信システムのオペレータによって固定された位置に設置される。しかしながら、所定の位置に固設される加入者端末機もＦＲＳの役割及び機能を遂行することができる。無線周波数（Radio Frequency：以下、“ＲＦ”と称する）ＲＳ又は光ＲＳのような典型的なアナログＲＳは、ＢＳから受信されるすべての信号を増幅した後に中継する。一方、ＦＲＳは、ＢＳから受信される信号の中で中継されるべき信号のみを選択し、選択された信号だけを中継する。ここで、ＦＲＳが中継する信号の選択は、ＢＳが制御することができる。従って、ＦＲＳは、ＢＳの制御によってＢＳから受信された信号の中で特定の信号を選択して中継する。

アナログＲＳは、ＢＳから受信された信号を単純に増幅して中継するため、信号の受信、増幅、及び送信のためのＲＦモジュールのみを備える。しかしながら、ＦＲＳは、ＲＦモジュールだけでなく、基底帯域（baseband）信号処理モジュール、すなわち、物理層処理（physical layer processing）モジュールとメディアアクセス制御（Medium Access Control：以下、“ＭＡＣ”と称する）層及び上位層のパケット（packet）処理モジュールとを備えなければならない。

また、ＦＲＳの電力増幅器（Power Amplifier：ＰＡ）の出力は、一般的に、ＢＳの電力増幅器の出力と同一であるかまたは小さく、ＭＳＳの電力増幅器の出力よりは大きい。ＦＲＳは、無指向性アンテナ（omni-directional antenna）だけでなく、指向性アンテナ（directional antenna）を備えてもよい。

一方、ＦＲＳは、ＢＳのサービス領域、すなわち、セル領域（cell coverage）内のＭＳＳの信号を中継するだけではなく、ＢＳのサービス領域外のＭＳＳの信号も中継する。従って、ＢＳのサービス領域外に位置するＭＳＳがＦＲＳを介して該当ＢＳへの初期接続（initial access）、すなわち、ネックワーク進入（network entry）が可能であるようにしなければならないので、ＦＲＳは、ＭＳＳの初期接続によって要求される機能を提供しなければならない。すなわち、ＦＲＳは、ブロードキャスティング形態でＭＳＳへ送信される単方向制御チャネル又はトラフィックチャネル信号を中継し、また、ＭＳＳが初期接続のために送信されるランダムアクセスチャネル信号をＢＳに中継する。

また、ＦＲＳは、ＢＳのサービス領域内のＭＳＳに専用チャネル信号を中継する。

（３）移動中継器（ＭＲＳ）
ＭＲＳは、ＭＳＳの中で中継機能を有するＭＳＳである。ＭＲＳは、一般的なＭＳＳと同一であってもよく、一般的なＭＳＳ以上のＰＡパワーを有する。また、ＭＲＳは、通常、無指向性（omni-directional）アンテナを備える。

ここで、ＭＲＳとＦＲＳとを比較すると、次の通りである。

まず、ＦＲＳは、固定された位置で中継機能を有する一方で、ＭＲＳは、ＭＲＳ自身が移動する状態或いは静止した状態で、他のＭＳＳの信号を中継する機能を有する。また、ＭＲＳは、ＦＲＳと同様に、ＲＦモジュールだけでなく、基底帯域信号処理モジュール、すなわち、物理層処理モジュールとＭＡＣ層及び上位層のパケット処理モジュールとを備える。ＭＲＳは、ＦＲＳとは異なり、ＢＳのサービス領域内のＭＳＳに対する信号中継のみを担当し、従って、ＭＲＳは、初期接続、すなわち、ネットワーク進入のための信号中継を遂行する必要がない。

また、ＭＲＳは、ＢＳのサービス領域内のＭＳＳの信号中継にあたって、専用チャネル信号の中継のみを担当する。結果的に、ＭＲＳの機能は、ＦＲＳの機能に比べて単純である。

（４）移動加入者端末機（ＭＳＳ）
上述したように、ＭＳＳのうちの一部のＭＳＳは、中継機能を担当するＲＳとして動作することができる。ＭＳＳがＲＳとしての機能を遂行するか否かは、ＭＳＳが初期接続の際に容量交渉（capability negotiation）手順を通して決定される。

本発明のマルチホップ中継セルラー移動通信システムは、一般的なセルラー移動通信システムに比べて、ＢＳのサービス領域を拡大させることができ、従って、ＦＲＳ及びＭＲＳのようなＲＳを使用してシステム全体の容量を増加させることができるという長所を有する。上記のような長所を得るために、次のようなＦＲＳ及びＭＲＳの動作シナリオ（operation scenario）を提案する。

（ａ）ＢＳのサービス領域の拡大
ＦＲＳは、ＢＳのサービス領域を拡大する信号中継を遂行することができる。すなわち、ＢＳのダウンリンクサービス領域は、ＢＳが送信するブロードキャスト制御チャネル信号（または、ユニキャスト制御チャネル信号／トラフィックチャネル信号）を確実に復調することができる最大可能領域と定義することができる。ここで、ブロードキャスト信号を送信するチャネルは、共通チャネルであり、ユニキャスト信号を送信するチャネルは、専用チャネルである。ＢＳのアップリンクサービス領域は、ＭＳＳが送信するランダムアクセスチャネル信号（または、ユニキャスト制御チャネル信号／トラフィックチャネル信号）をＢＳが確実に復調することができる最大可能領域と定義することができる。言い換えれば、ＢＳのサービス領域は、アップリンク／ダウンリンクの低速制御チャネル信号を復調ですることができる最大可能領域と定義することができる。

従って、ＲＳを使用してＢＳのサービス領域を拡大させることができる。すなわち、ＲＳは、ＢＳからＢＳのサービス領域外のＭＳＳへブロードキャストされる制御チャネル信号を中継し、ＢＳのサービス領域外のＭＳＳからＢＳへの初期接続のためのランダムアクセスチャネル信号を中継する。しかしながら、ＢＳのサービス領域外のＭＳＳに対する信号中継は、マルチホップ中継セルラー移動通信システムに登録されていないＭＳＳをターゲットにしているため、ＢＳのサービス領域外のＭＳＳが存在するか否かを認識することが難しい。従って、ＲＳは、ブロードキャスト制御チャネル信号を周期的に中継しなければならない。

また、ＲＳは、ＢＳのサービス領域外のＭＳＳからのランダムアクセスチャネル信号を持続的にモニタリングする。このような信号中継は、特定のＭＳＳからの専用チャネル信号を中継する場合に比べて、相当に大きい電力消費で遂行される。これに関連して、ＦＲＳがＢＳのサービス領域の拡大のための信号中継を遂行することが望ましく、従って、本発明では、ＦＲＳがＢＳのサービス領域の拡大のための信号中継を遂行すると仮定する。

（ｂ）システム容量の増加
システム容量の増加のための信号中継は、ＦＲＳ及びＭＲＳのすべてが遂行することができる。すなわち、システム容量の増加のための信号中継は、ＢＳのサービス領域内のＭＳＳをターゲットとする。ＢＳのサービス領域内のＭＳＳが制御チャネル信号を直接リンクを介してＢＳと送受信することができるので、ＲＳは、ＢＳからのブロードキャスト制御チャネル信号又はＭＳＳからのランダムアクセスチャネル信号を中継する必要がない。

システム容量の増加のための信号中継にあたって、ＦＲＳ又はＭＲＳは、特定のＭＳＳのための専用チャネル信号を中継する。上記のような中継方式を用いて、ＦＲＳ又はＭＲＳが、ＢＳのサービス領域内のＭＳＳにＢＳからのブロードキャストチャネル信号ではない専用チャネル信号を中継するので、ＭＳＳに対して、ＢＳとＭＳＳとの間の直接リンクを介した信号対雑音比（signal to noise ratio：以下、“ＳＮＲ”と称する）が小さい高速のデータ送信経路を提供する。従って、ＭＳＳの有効送信率（valid data rate）を増加させ、結果的に、システム容量を増加させる。

上述したように、本発明で提案するマルチホップ中継セルラー移動通信システムでは、ＦＲＳのみがＢＳのサービス領域の拡大のための信号中継を遂行し、ＦＲＳ及びＭＲＳのすべてがシステム容量の増加のための信号中継を遂行する。このように、ＦＲＳ及びＭＲＳの中継機能を差別化させる理由は、ＦＲＳ及びＭＲＳの移動性の差のためである。

ＦＲＳが固定されている、すなわち、移動性がないので、ＭＲＳよりは電力消費が制限されておらず、指向性アンテナを備えることもできる。従って、有効送信電力を増加させることができる。一方、ＭＲＳは、一般的に無指向性アンテナを使用し、一般的に電力消費が制限されている。従って、ＢＳのサービス領域の拡大のために、ブロードキャスト制御メッセージを周期的に送信するか、又は、ランダムアクセスチャネルを持続的にモニタリングすることは好ましくない。さらに、ＦＲＳが固定されている状態であるため、ＦＲＳは、ＭＲＳに比べて、経路設定、すなわち、ルーティングでの問題点を容易に解決することができる。従って、ＢＳのサービス領域の拡大のための信号中継は、ＦＲＳに限定することがより効率的である。

図１を参照して、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作について説明する。

図１は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作における信号フローを示すブロック図である。

図１を参照すると、ＢＳ１１０のサービス領域は、１つのＦＲＳ１２０、すなわち、２ホップ中継（2-hop relay）方式を用いてＢＳ１１０とＭＳＳ１３０との間の信号中継によって拡大される。ＦＲＳ１２０は、ＢＳ１１０のサービス領域内に位置し、ＭＳＳ１３０は、ＢＳ１１０のサービス領域外に位置する。ＦＲＳ１２０は、ステップ１１１で、ＢＳ１１０から送信されるダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号を受信し、ステップ１２１で、受信された信号をＭＳＳ１３０に中継する。ダウンストリームとは、ＢＳ１１０から終端ＭＳＳ、すなわち、ＭＳＳ１３０へのデータ送信経路を意味し、ブロードキャスト形態のチャネルは、共通チャネルを示す。また、ＦＲＳ１２０は、ステップ１２３で、ＭＳＳ１３０からのアップストリームランダムアクセスチャネル信号を受信し、ステップ１１３で、受信された信号をＢＳ１１０に中継する。アップストリームとは、終端ＭＳＳ、すなわち、ＭＳＳ１３０からＢＳ１１０へのデータ送信経路を意味する。

一方、ＦＲＳ１２０は、ＢＳ１１０とＭＳＳ１３０との間の専用制御チャネル又は専用トラフィックチャネル信号を中継する。すなわち、ＦＲＳ１２０は、ステップ１１５で、ＢＳ１１０からのダウンストリーム専用制御チャネル又は専用トラフィックチャネル信号を受信し、ステップ１２５で、専用チャネル信号をＭＳＳ１３０に中継する。また、ＦＲＳ１２０は、ステップ１２７で、ＭＳＳ１３０からのアップストリーム専用制御チャネル又は専用トラフィックチャネル信号を受信し、ステップ１１７で、専用チャネル信号をＢＳ１１０に中継する。

図１では、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作について説明した。次いで、図２を参照して、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のシステム容量の増加動作について説明する。

図２は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のシステム容量の増加動作における信号フローを示すブロック図である。

図２を参照すると、１つのＭＲＳ（またはＦＲＳ）２２０、すなわち、２ホップ中継方式を用いて、ＢＳ２１０とＭＳＳ２３０との間の信号を中継することによってシステム容量が増加される。ＭＲＳ（又はＦＲＳ）２２０及びＭＳＳ２３０は、ＢＳ２１０のサービス領域内に位置する。従って、ＭＳＳ２３０は、ステップ２１１で、直接リンクを介してダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号をＢＳ２１０から受信し、ステップ２１３で、直接リンクを介してアップストリームランダムアクセスチャネル信号をＢＳ２１０へ送信する。ＭＲＳ（またはＦＲＳ）２２０は、ステップ２１５で、ＢＳ２１０からのダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号を受信し、ステップ２１７で、ＭＳＳ２３０からのアップストリームランダムアクセスチャネル信号を受信して、受信された信号を中継する。

一方、ＭＲＳ（またはＦＲＳ）２２０は、ＢＳ２１０とＭＳＳ２３０との間の専用チャネル信号、すなわち、専用制御チャネル又は専用トラフィックチャネル信号を中継する。すなわち、ＭＲＳ（またはＦＲＳ）２２０は、ステップ２１９で、ＢＳ２１０からのダウンストリーム専用制御チャネル／専用トラフィックチャネル信号を受信し、ステップ２２１で、上記専用チャネル信号をＭＳＳ２３０に中継する。また、ＭＲＳ（又はＦＲＳ）２２０は、ステップ２２３で、ＭＳＳ２３０からのアップストリーム専用制御チャネル又は専用トラフィックチャネル信号を受信し、ステップ２２５で、専用チャネル信号をＢＳ２１０に中継する。

図２では、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のシステム容量の増加動作について説明した。次いで、図３を参照して、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作について説明する。

図３は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作に対する信号フローを示すブロック図である。

図３を参照すると、ＢＳ３１０のサービス領域は、複数（Ｎ個）のＦＲＳ、すなわち、第１のＦＲＳであるＦＲＳ_１３２０−１乃至第ＮのＦＲＳであるＦＲＳ_Ｎ ３２０−Ｎを介して、すなわち、（Ｎ＋１）ホップ中継方式を用いて、ＢＳ３１０とＭＳＳ３３０との間の信号中継によって拡大される。ｋ個のＦＲＳ、すなわち、第１のＦＲＳであるＦＲＳ_１ ３２０−１乃至第ｋのＦＲＳであるＦＲＳ_ｋ３２０−ｋは、ＢＳ３１０のサービス領域内に存在し、（Ｎ−ｋ）個のＦＲＳ、すなわち、第（ｋ＋１）のＦＲＳであるＦＲＳ_ｋ＋１ ３２０−（ｋ＋１）乃至第ＮのＦＲＳであるＦＲＳ_Ｎ ３２０−Ｎは、ＢＳ３１０のサービス領域外に存在する。

ＢＳ３１０のサービス領域内に位置する上記ｋ個のＦＲＳは、アップストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号、例えば、アップストリームランダムアクセスチャネル信号を直接リンクを介してＢＳ３１０へ送信し、ダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号を直接リンクを介してＢＳ３１０から受信する。ダウンストリーム専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号は、上記ｋ個のＦＲＳを介して中継される。

一方、ＢＳ３１０のサービス領域内で最外側に位置した第ｋのＦＲＳであるＦＲＳ_ｋ３２０−ｋは、第（ｋ＋１）のＦＲＳであるＦＲＳ_ｋ＋１ ３２０−（ｋ＋１）とダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号、アップストリームランダムアクセスチャネル信号のようなアップストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号、ダウンストリーム専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号、及びアップストリーム専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号を送受信する。

また、ＢＳ３１０のサービス領域外のＦＲＳ、すなわち、第（ｋ＋１）のＦＲＳであるＦＲＳ_ｋ＋１ ３２０−（ｋ＋１）乃至第ＮのＦＲＳであるＦＲＳ_Ｎ３２０−Ｎは、隣接したＦＲＳと直接リンクを介してダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号、アップストリームランダムアクセスチャネル信号のようなアップストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号、ダウンストリーム専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号、及びアップストリーム専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号を送受信する。結果的に、上記サービス領域外の複数のＦＲＳは、終端ＭＳＳ３３０と上記複数の信号を送受信する。

図３では、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作について説明した。次いで、図４を参照して、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ又はＭＲＳを用いてシステム容量を増加させる動作について説明する。

図４は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ又はＭＲＳを用いてシステム容量を増加させる動作に対する信号フローを示すブロック図である。

図４を参照すると、複数のＮ個のＭＲＳ(又はＦＲＳ)、すなわち、第１のＭＲＳであるＭＲＳ_１ ４２０−１乃至第ＮのＭＲＳであるＭＲＳ_Ｎ４２０−Ｎを介して、すなわち、（Ｎ＋１）ホップ中継方式を用いて、ＢＳ４１０とＭＳＳ４３０との間の信号を中継することによってシステム容量が増加される。Ｎ個のＭＲＳ(又はＦＲＳ)、すなわち、ＭＲＳ_１４２０−１乃至ＭＲＳ_Ｎ ４２０−Ｎ及びＭＳＳ４３０は、ＢＳ４１０のサービス領域内に位置する。従って、ＭＲＳ_１ ４２０−１乃至ＭＲＳ_Ｎ ４２０−Ｎ及びＭＳＳ４３０は、ＢＳ４１０と直接リンクを介してダウンストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号、及びアップストリームランダムアクセスチャネル信号のようなアップストリームブロードキャスト制御チャネル又はブロードキャストトラフィックチャネル信号を送受信する。

図４では、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ又はＭＲＳを用いてシステム容量を増加させる動作について説明した。次いで、図５を参照して、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ及びＭＲＳを用いてＢＳのサービス領域を拡大させてシステム容量を増加させる動作について説明する。

図５は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ及びＭＲＳを用いてＢＳのサービス領域を拡大させてシステム容量を増加させる動作に対する信号フローを示すブロック図である。

図５を参照すると、１つのＭＲＳ（またはＦＲＳ）、すなわち、２ホップ中継方式を用いて、ＢＳとＭＳＳとの間の信号を中継することによってサービス領域を拡大させてシステム容量を増加させる。第１のＭＳＳ５１１（ＭＳＳ１）は、第１のＦＲＳ５１３（ＦＲＳ１）を介して第１のＢＳ５１５（ＢＳ１）と通信する。ＭＳＳ１がＢＳ１のサービス領域外に存在するので、ＦＲＳ１を介したＢＳ１への初期接続、すなわち、ネットワーク進入を遂行しなければならない。

また、第２のＭＳＳ５１７（ＭＳＳ２）は、第２のＢＳ５１９（ＢＳ２）のサービス領域内に存在するが、その領域がセル境界領域（cell boundary region）に該当するので、ＭＳＳ２とＢＳ２との間の直接リンクを介したデータ送信率は、非常に低い。従って、第２のＭＳＳ５１７（ＭＳＳ２）は、第２のＦＲＳ５２１（ＦＲＳ２）を用いて高速の中継経路を介して第２のＢＳ５１９（ＢＳ２）と専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号を送受信する。

さらに、第３のＭＳＳ５２３（ＭＳＳ３）は、第１のＢＳ５１５（ＢＳ１）のサービス領域内に存在するが、その領域がセル境界領域（cell boundary region）に該当するので、ＭＳＳ３とＢＳ１との間の直接リンクを介したデータ送信率は、非常に低い。従って、第３のＭＳＳ５２３（ＭＳＳ３）は、第３のＭＲＳ５２５（ＭＲＳ３）を用いて高速の中継経路を介して第１のＢＳ５１５（ＢＳ１）と専用制御チャネル又はトラフィックチャネル信号を送受信する。

なお、本発明の詳細な説明においては、具体的な実施の形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内であれば、種々な変形が可能であることは言うまでもない。よって、本発明の範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められるべきである。

本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作に対する信号フローを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合のシステム容量の増加動作に対する信号フローを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合のＢＳのサービス領域の拡大動作に対する信号フローを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおけるマルチホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ又はＭＲＳを用いてシステム容量を増加させる動作に対する信号フローを示すブロック図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継セルラー通信システムにおける２ホップ中継方式を使用する場合ＦＲＳ及びＭＲＳを用いてＢＳのサービス領域を拡大させてシステム容量を増加させる動作に対する信号フローを示すブロック図である。

Claims (18)

1. 通信システムにおける信号中継方法であって、
   （１）移動加入者端末機（ＭＳＳ）が基地局（ＢＳ）のサービス領域内にある場合には、第１の中継器又は第２の中継器が前記ＢＳと前記ＭＳＳとの間の専用信号のみを中継するように制御するステップと、
   （２）前記ＭＳＳが前記ＢＳのサービス領域外にある場合には、前記第１の中継器が前記ＢＳと前記ＭＳＳとの間の共通信号と前記専用信号を中継するように制御するステップと、
   を有し、
   前記第１の中継器は固定された位置にあり、前記第２の中継器は移動性を有することを特徴とする信号中継方法。
2. 前記専用信号は、
   前記ＢＳから前記ＭＳＳへのダウンリンク専用信号と前記ＭＳＳから前記ＢＳへのアップリンク専用信号とからなることを特徴とする請求項１記載の信号中継方法。
3. 前記ダウンリンク専用信号は、専用制御チャネル信号及び専用トラフィックチャネル信号のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項２記載の信号中継方法。
4. 前記アップリンク専用信号は、専用制御チャネル信号及び専用トラフィックチャネル信号のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項２記載の信号中継方法。
5. 前記共通信号は、
   前記ＢＳから前記ＭＳＳへのダウンリンク共通信号と、前記ＭＳＳから前記ＢＳへのアップリンク共通信号とからなることを特徴とする請求項１記載の信号中継方法。
6. 前記ダウンリンク共通信号は、ブロードキャスト制御チャネル信号及びブロードキャストトラフィックチャネル信号のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項５記載の信号中継方法。
7. 前記アップリンク共通信号は、ランダムアクセスチャネル信号であることを特徴とする請求項５記載の信号中継方法。
8. 前記ステップ（１）は、
   前記ＢＳ及び前記ＭＳＳが、ダウンリンク共通信号とアップリンク共通信号とを、前記ＢＳと前記ＭＳＳとの間の直接リンクを介して送受信するように制御するステップを有することを特徴とする請求項１記載の信号中継方法。
9. 前記第１の中継器は、前記ＢＳのサービス領域内もしくはサービス領域外に位置し、前記第２の中継器は、前記ＢＳのサービス領域内に位置することを特徴とする請求項１記載の信号中継方法。
10. 通信システムにおける信号中継システムであって、
    移動加入者端末機（ＭＳＳ）と、
    基地局（ＢＳ）と、
    前記ＭＳＳと前記ＢＳとの間に位置し、前記ＭＳＳと前記ＢＳとの間の信号を中継する第１の中継器と、
    前記ＭＳＳと前記ＢＳとの間に位置し、前記ＭＳＳと前記ＢＳとの間の信号を中継する第２の中継器と、を有し、
    前記ＭＳＳが前記ＢＳのサービス領域内にある場合には、前記第１の中継器又は前記第２の中継器が前記ＢＳと前記ＭＳＳとの間の専用信号のみを中継し、前記ＭＳＳが前記ＢＳのサービス領域外にある場合には、前記第１の中継器が前記ＢＳと前記ＭＳＳとの間の共通信号及び前記専用信号を中継し、
    前記第１の中継器は固定された位置にあり、前記第２の中継器は移動性を有することを特徴とする信号中継システム。
11. 前記専用信号は、前記ＢＳから前記ＭＳＳへのダウンリンク専用信号と、前記ＭＳＳから前記ＢＳへのアップリンク専用信号とからなることを特徴とする請求項１０記載の信号中継システム。
12. 前記ダウンリンク専用信号は、専用制御チャネル信号及び専用トラフィックチャネル信号のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１１記載の信号中継システム。
13. 前記アップリンク専用信号は、専用制御チャネル信号及び専用トラフィックチャネル信号のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１１記載の信号中継システム。
14. 前記共通信号は、前記ＢＳから前記ＭＳＳへのダウンリンク共通信号と、前記ＭＳＳから前記ＢＳへのアップリンク共通信号とからなることを特徴とする請求項１０記載の信号中継システム。
15. 前記ダウンリンク専用信号は、ブロードキャスト制御チャネル信号及びブロードキャストトラフィックチャネル信号のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１４記載の信号中継システム。
16. 前記アップリンク共通信号は、ランダムアクセスチャネル信号であることを特徴とする請求項１４記載の信号中継システム。
17. 前記ＢＳ及び前記ＭＳＳは、ダウンリンク共通信号とアップリンク共通信号とを、前記ＢＳと前記ＭＳＳとの間の直接リンクを介して送受信することを特徴とする請求項１０記載の信号中継システム。
18. 前記第１の中継器は、前記ＢＳのサービス領域内もしくはサービス領域外に位置し、前記第２の中継器は、前記ＢＳのサービス領域内に位置することを特徴とする請求項１０記載の信号中継システム。

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